DE20318963U1

DE20318963U1 - Einrichtung zur Entfernung von Inkrustationen und Biofilmen in Fluidsystemen

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Publication number: DE20318963U1
Application number: DE20318963U
Authority: DE
Original assignee: WATER SYSTEM CLEANING AG; WATER-SYSTEM-CLEANING AG
Current assignee: WATER SYSTEM CLEANING AG; WATER-SYSTEM-CLEANING AG
Priority date: 2003-12-06
Filing date: 2003-12-06
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2013-12-07

Abstract

Einrichtung zur Entfernung von Inkrustationen und Biofilmen in geschlossenen und/oder offenen Fluidsystemen, dadurch gekennzeichnet, dass in das Fluidsystem (7) Elektroden (16) für Spannungsüberschläge eingebracht sind, die über einen Spannungsumformer (12), gekoppelt mit einer Steuerung (4), elektrisch mit einem Energienetz verbunden sind.

Description

Einrichtungen zur Entfernung von Inkrustationen und Biofilmen in Fluidsystemen, insbesondere geschlossener Wassersysteme, wie Rohrleitungen, Boiler u.a. und offener Wassersysteme, wie z.B. Brunnen, Wasserbecken u. a. bei gleichzeitiger Nutzung der Einrichtungen nach DE 102 37 674 .
In der Schrift WO 9402422 wird ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Beeinflussung von Wasser bzw. der in Wasser gelösten Substanzen, vorzugsweise von Kalziumkarbonat, beschrieben. Dabei wird in das Wasser elektromagnetische Energie, vorzugsweise elektromagnetische Wellen im Mikrowellenfrequenzbereich eingetragen. Sie werden mit einer entsprechenden Apparatur in die Flüssigkeit eingekoppelt. Gleichzeitig wird die Wirkung des elektromagnetischen Wellengenerators und der Durchfluss der Flüssigkeit gemessen und kontrolliert.
In der Schrift WO 0125152 wird ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur kostengünstige Entfernung von vorhandenen Kalk- und Rostablagerungen und anderen Inkrustationen in Wasserleitungsrohren und anderen Wasseranlagenteilen beschrieben. Hierzu wird ein spezielles gläsernes Erregergefäß benutzt, an dessen Boden ein Magnetron angeordnet ist, das Mikrowellen in das Innere des Erregergefäßes abstrahlt. Durch die besondere Gestaltung eines im oberen Bereich des Erregergefäßes angeordneten Metallrohres wird im Betrieb der Vorrichtung eine Wasserdampfglocke erzeugt. Entstehende Gasbläschen werden über die Rohre in das zu reinigende Rohrsystem geführt und bedingen dort einen Abbau der Inkrustationen.
Ein weiteres Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zur Behandlung von Wasser durch pulsierende elektromagnetische Strahlung ist in der EP 0338697 dargelegt. Bei diesem Verfahren wird durch elektromagnetische Signale das sogenannte Absorptions/Emissions-Profil der Flüssigkeit ermittelt. In die Flüssigkeit werden elektromagnetische Signale zwischen 0,1 kHz bis zu 1000 MHz über an der Wandung des Flüssigkeitssystems angeordneten Zündkerzen kontinuierlich oder intermittierend eingebracht.
In der WO-Schrift 95/05250 wird ein Verfahren und ein dazugehöriges Gerät zur Reinigung der Innenoberfläche von Rohren beschrieben, bei dem eine aktive Flüssigkeit durch das zu reinigende Rohr gepumpt wird und ein Gerät mit Elektroden zur Funkenerzeugung in das zu reinigende Rohr geschoben wird.
In der US-Schrift 5,674,323 wird ein Verfahren und die dazugehörige Einrichtung zum Reinigen von Rohren mittels einer an die Rohröffnung heranfahrbaren Lanze beschrieben. Innerhalb des zu reinigenden Rohres wird eine stehende Welle erzeugt. Mittels der Kavitation und der beim Zusammenbrechen der Blasen entstehenden Druckwellen wird das Rohr gereinigt.
In der DE 3920046 werden für die innere Rohrreinigung intermittierende Druckstöße eines pulsierenden Wasser-Luft-Gemisches genutzt.
Alle diese Verfahren und dazugehörigen Vorrichtungen können in bestehenden festen Wasseranlagen keine fest abgelagerten Inkrustationen beseitigen. Die meisten Verfahren und Vorrichtungen können bestenfalls den Ansatz bzw. das Wachstum der Ablagerungen in den Wasseranlagen vermindern. Außerdem sind die bekannten Geräte zur Beseitigung von Inkrustationen nicht für den mobilen Einsatz geeignet.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, Einrichtungen zu schaffen, um in bestehenden offenen und/oder geschlossenen Fluidanlagen vorhandene Verockerungen, Inkrustationen, Ablagerungen und Biofilme in den Anlagenteilen sicher und kostengünstig zu beseitigen.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die erfindungsgemäßen Einrichtung, die an die zu reinigende Fluidanlage angeschlossen wird, auf chemisch-physikalischem Weg eine Ablösung der vorhandenen Inkrustationen und/oder Biofilme ohne Zusatz von chemischen Mitteln erfolgt. Die Fluidanlage kann während der Reinigungsprozedur der Einrichtung weiter betrieben werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung wird nach Abschluss der Reinigungsarbeiten wieder von der Anlage entfernt. In den meisten Fällen wird sie daher nur zeitweilig an der entsprechenden Anlagen eingesetzt. Durch den verhältnismäßig einfachen Aufbau, aber durch die effiziente Wirkung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung relativ preiswert gestaltet werden. Damit kann ein kostengünstiges Verfahren z. B. zur Reinigung von Wasserleitungsrohren in Wohnhäusern oder Industrieanlagen angeboten werden.
Die einzelnen Einrichtungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtungen sind in den Ansprüchen 2 bis 10 beschrieben. Im Anspruch 2 wird als modifizierte Variante der Einrichtung nach Anspruch 1 zusätzlich der Heißdampferzeuger und/oder das Ventil mit einer speziellen gerätetechnischen Lösung gekühlt. Die Weiterbildung nach Anspruch 3 beschreibt den zusätzlichen Einsatz eines Spannungsumformers in der Einrichtung. Nach der Weiterbildung des Anspruches 4 kann der sonst nur mit einem gemeinsamen Ein- und Ausgang ausgerüstete Heißdampferzeuger auch mit einem separaten Einlass- bzw. Einspritzvorrichtung für das Fluid ausgestattet werden. Der Anspruch 5 ist eine Variante des Anspruches 4. An Stelle des Ventils ist im Rohrsystem eine Pumpe eingesetzt. Nach Anspruch 6 besteht eine weitere Einrichtung aus einem parallel zur Fluidanlage verlaufenden Rohrsystem mit einem Ein- und Ausgang, wobei beide bypassartig von einander getrennt an der Fluidanlage mit einer im Rohrsystem integrierten Pumpe angeschlossen sind. Nach Anspruch 7 besitzt diese Einrichtung nach Anspruch 6 zusätzlich noch einen Heißdampferzeuger. Nach Anspruch 8 ist dieser Heißdampferzeuger zusätzlich mit einer Wärmeisolierung versehen. Anspruch 9 stellt eine eigenständige Einrichtung zur Behandlung des Fluids auf der Grundlage von elektrischen Hochspannungsentladungen im Fluid dar. Der Anspruch 10 stellt eine beliebige Kombination der einzelnen Einrichtungen dar.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1a das Prinzipschaltbild der Einrichtung mit einem steuerbaren Heißdampferzeuger mit einer gemeinsamen Kapillardüse als Ein- und Ausgang in das Fluidsystem nach DE 102 37 674 ,
1b das Prinzipschaltbild der Einrichtung ähnlich 1a, jedoch mit einer Kühleinrichtung am Ventil nach DE 102 37 674 ,
2a das Prinzipschaltbild der Einrichtung ähnlich wie 1a, jedoch mit einer separaten Einlass- oder Einspritzvorrichtung für das Fluid in den Heißdampferzeuger und einem Druckminderventil im Fluidsystem nach DE 102 37 674 ,
2b das Prinzipschaltbild der gleichen Einrichtung nach 2a, jedoch mit einer Pumpe im Rohrsystem und ohne Druckminderventil im Fluidsystem nach DE 102 37 674 ,
3a das Prinzipschaltbild der Einrichtung mit einem bypassartigen Rohrsystem am Fluidsystem mit einer integrierten Pumpe, Rückschlagventil und Steuerung,
3b das Prinzipschaltbild der Einrichtung nach 3a, jedoch mit einem zusätzlichen Heißdampferzeuger nach der Pumpe und dem Rückschlagventil,
4 das Prinzipschaltbild der Einrichtung mit in das Fluidsystem eingebrachten Elektroden mit einem Spannungsumformer und der Steuerung,
5 das Prinzipschaltbild der kombinierten Einrichtungen nach 1 und 4,
6 das Prinzipschaltbild der kombinierten Einrichtungen nach 3a und 4,
7 das Prinzipschaltbild der kombinierten Einrichtungen nach 3b und 4.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Behandlung von Fluidsystemen nutzt die bei elektrischen Entladungen entstehenden Druckwellen zur Reinigung der Fluidsysteme 7 aus. Der prinzipielle Aufbau ist in 4 dargestellt. Bei dieser Einrichtung sind in die Wandung des Fluidsystems 7 zündkerzenähnliche Elektroden 16 an einer oder an mehreren Stellen angeordnet. Die Elektroden 16 ragen dabei in das Fluid hinein. Zwischen den Elektroden 16 werden kontinuierlich oder diskontinuierlich Spannungsüberschläge erzeugt. Die Elektroden 16 sind dazu über einen Spannungsumformer 12 mit einem Energienetz verbunden. Über die Steuerung 4 erfolgt die Einstellung der Intensität und Frequenz der Spannungsüberschläge an den Elektroden 16.
Diese Einrichtung kann mit weiteren Einrichtungen zur Behandlung inkrustierter geschlossener und/oder offener Fluidsysteme 7, wie z. B. mit den Einrichtungen nach DE 102 37 674 kombiniert werden. Die Einrichtung nach DE 102 37 674 besteht aus einem Reaktorsystem. Das Reaktorsystem besteht wiederum aus einem Heißdampferzeuger 1, der nur einen Ein- und Ausgang 2 über ein Ventil 3, vorzugsweise ein elektrisch betätigtes Magnetventil, zu einer Kapillardüse 6 besitzt. Die Kapillardüse 6 ist bis in das Fluidsystem 7 geführt und wird hier vorzugsweise in die Fließrichtung des Fluids zeigen. Der Heißdampferzeuger 1 besitzt eine Energiezuführung 5, die über eine Steuerung 4 die einstellbaren Grenzwerte bezüglich Temperatur, Zeit und/oder Druck überwacht. Die Steuerung 4 steuert auch gleichzeitig das Ventil 3. Die Energiezuführung 5 kann direkt oder indirekt erfolgen und z. B. eine elektrische Widerstandsheizung, ein induktiver Wärmeerzeuger, ein Gasbrenner sein oder Infrarot- bzw. Mikrowellenstrahlung ausnutzen. Die Funktion des Heißdampferzeugers 1 und des Ventils 3 kann manuell oder durch eine Steuerung 4 erfolgen. Zur rascheren Abkühlung des Heißdampferzeugers 1 und damit für einen schnelleren Zyklus von Aufheizung und Abkühlung und damit Füllung des Heißdampferzeugers 1 mit Fluid sowie Ausstoß des Fluiddampfes kann eine Kühleinrichtung 8 vorgesehen werden, die neben dem Heißdampferzeuger 1 gleichzeitig noch das Ventil 3 kühlt. Zur Kühlung kann das vorhandene Fluid eingesetzt werden. Denkbar ist jedoch auch eine völlig vom Fluidsystem 7 getrennte, separate Kühlung. Es ist daher auch eine separate Einlass- oder Einspritzvorrichtung, wie in 2a dargestellt, für das Fluid am Heißdampferzeuger 1 denkbar. In diesem Fall wird der Fluideinlass in den Heißdampferzeuger 1 ebenfalls über die Steuerung 4 geregelt.
Die Arbeitsweise dieser Einrichtung entsprechend 1a und 1b ist folgende. Der Heißdampferzeuger 1 wird erstmalig mit Fluid des Fluidsystems 7 manuell gefüllt. Anschließend wird der Heizvorgang am Heißdampferzeuger 1 gestartet. Nach dem Erreichen der eingestellten Grenzwerte, wie Temperatur und/oder Druck wird durch Öffnen des Ventils 3 das erhitzte Fluid über die Kapillardüse 6 explosionsartig in das Fluidsystem 7 eingedüst. Nach dem Entspannen des Fluiddampfes wird Fluid durch den entstandenen Unterdruck in den Heißdampferzeuger 1 angesaugt, das Ventil 3 anschließend geschlossen und das Fluid im Heißdampferzeuger 1 wieder erhitzt. Dieser sich ständig wiederholende Zyklus von Fluideinspritzen-Verdampfen-Fluiddampfausstoß kann hinsichtlich der Taktfrequenz über die Steuerung 4 festgelegt bzw. geändert werden.
Eine weitere Variante der Einrichtung, wie in 2a und 2b dargestellt, besitzt eine separate Einlass- oder Einspritzvorrichtung. Diese besteht aus einem Rohrsystem 9, welches am Fluidsystem 7 beginnt und am Heißdampferzeuger 1 endet. Im Rohrsystem 9 ist ein Ventil 3 und/oder ein Rückschlagventil 10 angeordnet. Diese Einrichtung wird eingesetzt, wenn im Fluidsystem 7 zwischen dem Eingang des Rohrsystems 9 und der Kapillardüse 6 ein Druckminderventil 11 existiert. Fehlt das Druckminderventil 11, so ist an Stelle des Ventils 3 im Rohrsystem 9 eine Pumpe 13 notwendig.
Der Vorteil beim Einsatz dieser Einrichtungen besteht in der separaten Zuführung von Fluid in den Heißdampferzeuger 1. Bei der separaten Zuführung von Fluid in den Heißdampferzeuger 1 über eine Einspritzvorrichtung kann der Zyklus Einspritzen und Erhitzen des Fluids leichter variiert werden. Mittels der Steuerung 4 erfolgt die Festlegung der Zyklen.
Unterschiedliche Problemstellungen bedingen auch unterschiedliche apparative Einrichtungen. Neben dem bereits beschriebenen Verfahren, welches nur einen intermittierenden Betrieb zulässt, können z. B. mit Hilfe der Einrichtung nach 3a auch kontinuierliche Abläufe erzeugt werden. Bei dieser Einrichtung ist ein Rohrsystem 9 in Bypassform zum Fluidsystem 7 z. B. an einer Rohrleitung des Fluidsystems 7 angebracht. Im Rohrsystem 9 ist eine Pumpe 13 mit einem Rückschlagventil 10 kombiniert. Das Rohrsystem 9 besitzt einen Eingang 14 und einen Ausgang im Fluidsystem 7. Der Ausgang ist als Kapillardüse 6 ausgebildet und endet im Fluidsystem 7. Diese Einrichtung kann noch durch einen zusätzlichen Heißdampferzeuger 1 mit einer Energiezufuhr 5, wie in 3b dargestellt, ergänzt werden. Der Heißdampferzeuger 1 ist hinter dem Rückschlagventil 10, in Fließrichtung des Fluids gesehen, angeordnet. Bei dieser Ausführungsform kann der Heißdampferzeugers 1 zusätzlich mit einer Wärmeisolation 15 umgeben sein.
Beim Einsatz dieser Einrichtung wird das Fluid aus dem Fluidsystem 7 über das Rohrsystem 9 mit dem Eingang 14 entnommen und mittels Pumpe 13, hinter der ein Rückschlagventil 10 angeordnet ist, über die Kapillardüse 6 wieder in das Fluidsystem 7 eingedüst. Bei einer zusätzlichen Anordnung eines Heißdampferzeugers 1, durch den das Fluid geführt wird, kann das Fluid zusätzlich erhitzt oder verdampft werden. Im letzteren Fall treten am Ende der Kapillardüse 6 Fluiddampfbläschen mit hoher Geschwindigkeit aus.
Alle vorher beschriebenen Einrichtungen lassen sich miteinander zu kombinierten Einrichtungen koppeln, um somit eine optimale Wirkung der Einrichtungen entsprechend der spezifischen Einsatzfälle zu erreichen.

1: – Heißdampferzeuger
2: – Ein- und Ausgang
3: – Ventil
4: – Steuerung
5: – Energiezuführung
6: – Kapillardüse
7: – Fluidsystem
8: – Kühleinrichtung
9: – Rohrsystem
10: – Rückschlagventil
11: – Druckminderventil
12: – Spannungsumformer
13: – Pumpe
14: – Eingang
15: – Wärmeisolation
16: – Elektroden

Claims

Einrichtung zur Entfernung von Inkrustationen und Biofilmen in geschlossenen und/oder offenen Fluidsystemen, dadurch gekennzeichnet, dass in das Fluidsystem (7) Elektroden (16) für Spannungsüberschläge eingebracht sind, die über einen Spannungsumformer (12), gekoppelt mit einer Steuerung (4), elektrisch mit einem Energienetz verbunden sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Einrichtung mit einer Einrichtung, bestehend aus einem Reaktorsystem, wobei das Reaktorsystem aus einem Heißdampferzeuger (1) mit einem Ein- und Ausgang (2), einem Ventil (3) am Ein- und Ausgang (2) und einer Steuerung (4) für die Energiezuführung (5) des Heißdampferzeugers (1) und des Ventils (3) und einer Kapillardüse (6) als Fortsetzung des Ein- und Ausganges (2) nach dem Ventil (3) besteht, wobei die Kapillardüse (6) im Fluidsystem (7) endet, besteht, kombiniert ist.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißdampferzeuger (1) und/oder das Ventil (3) mit einer Kühleinrichtung (8) versehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Steuerung (4) noch ein Spannungsumformer (12) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißdampferzeuger (1) eine separate Einlass- oder Einspritzvorrichtung für das Fluid besitzt und diese Einlass- oder Einspritzvorrichtung aus einem Rohrsystem (9) besteht, welches am Fluidsystem (7) beginnt und am Heißdampferzeuger (1) endet und mit mindestens einem Ventil (3) und/oder einem Rückschlagventil (10) versehen ist und im Fluidsystem (7) zwischen dem Eingang des Rohrsystems (9) und der Kapillardüse (6) ein Druckminderventil (11) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle des Ventils (3) im Rohrsystem (9) eine Pumpe (13) integriert ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dieser Einrichtungen mit einer Einrichtung, bestehend aus einem Rohrsystem (9) mit einer integrierten Pumpe (13), mit einem nachgeordneten Rückschlagventil (10) und einer Steuerung (4), wobei das Rohrsystem (9) einen Eingang (14) im Fluidsystem (7) und einen Ausgang als Kapillardüse (6) ebenfalls im Fluidsystem (7) besitzt, kombiniert ist.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Rückschlagventil (10) ein Heißdampferzeuger (1) mit einer Energiezufuhr (5) und der entsprechenden Steuerung (4) in das Rohrsystem (9) eingebunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißdampferzeuger (1) allseitig mit einer Wärmeisolation (15) umgeben ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Einrichtung mit einer der Einrichtungen nach Anspruch 2 bis 4 und mit einer Einrichtung nach Anspruch 5 bis 9 miteinander gekoppelt sind und eine gemeinsame oder miteinander verbundene Steuerungen (4) besitzen.