DE3782000T2

DE3782000T2 - Verfahren und vorrichtung zur ionisation von fluessigkeiten.

Info

Publication number: DE3782000T2
Application number: DE8787902762T
Authority: DE
Inventors: Jack Kenneth Ibbott
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-05-06
Filing date: 1987-05-01
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2007-05-02
Also published as: DE267296T1; NO880023L; AU7356087A; WO1987006925A1; NO880023D0; EP0267296A1; AU606061B2; DE3782000D1; NO173929C; ATE81106T1; EP0267296A4; US4902391A; EP0267296B1; NO173929B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ionisierung eines fließfähigen Mediums wie Wasser. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ionisierung durch Anwendung des Prinzips des Fließens elektrischer Energie in einem solchen fließfähigen Medium.
Herkömmlicherweise ist den Fachleuten wohlbekannt, daß ein ionisiertes Fließmedium wie Wasser verschiedene Effekte erzeugt. Beispielsweise wird in einem Wasserrohr-System aus Stahl eine im wesentlichen aus Eisen(III)-oxid bestehende Kruste an der Innenwand des Stahlrohrs abgelagert, wodurch der Innendurchmesser verringert wird, was eine verminderte Fließgeschwindigkeit und einen niedrigeren Druck zur Folge hat. Es ist wohlbekannt, daß ionisiertes Wasser zur Entfernung eines solchen Krustenbelags verwendet wird. Wenn ionisiertes Wasser durch das Rohr fließt, wird die auf der Innenwand abgelagerte Oxid-Kruste in ein weiches Hydroxid (Eisen(III)-hydroxid) umgewandelt, das allmählich entfernt wird.
Es ist ebenfalls wohlbekannt, daß ionisiertes Wasser einen Reinigungseffekt ausübt. Da, als kurze Erklärung dieses Reinigungseffekts, Seife eine kolloidale Lösung in Wasser bildet und tatsächlich ein Elektrolyt ist und stark ionisiert wird, gibt es eine Trennung der Minus- und Plus-Ionen. Im Fall von Ölen wie Körper-Ölen und anderen Formen öliger Substanzen beruht die Schwierigkeit des Abwaschens oder Entfernens dieser Öle auf der von ihnen gezeigten starken Oberflächenspannung, und diese starke Oberflächenspannung ist die Folge der starken inneren Ladungs-Bindung zwischen den Molekülen. Wenn diesem Öl eine Seifenlösung zugesetzt wird, bricht die ionisierte Seifenlösung die Oberflächenspannung der Öl-Lösung. Die ionische Ladung der Seifenlösung ist stärker als die innere Ladung zwischen den Öl-Molekülen. Dies bewirkt, daß die öligen Substanzen von dem Wasser leicht absorbiert und hinwegtransportiert werden. Demgemäß vermag eine ionisierte Lösung wie Wasser, worin die Minus- und Plus-Ionenladungen erzeugt werden, eine Reinigungswirkung ähnlich derjenigen von Seifenlösungen auf ölige Substanzen auszuüben.
Zur Verbesserung der Bedingungen in der Landwirtschaft ist die Wirkung eines Zusatzes ionisierender Verbindungen und Materialien zum Boden wohlbekannt und findet allgemeine Anwendung in Pflanzennährstoffen und in Form ionisierender Pellets, die dem Boden zugegeben werden sollen. Ionisiertes Wasser vermag die Ionen-Konzentration des Bodens im Vergleich zu den Pellets zu erhöhen, und es kann leichter durch die Pflanze aufgenommen werden.
Es gibt viele Vorrichtungen zum Ionisieren von Wasser, wie sie in den US-Patenten 3 026 259, 3 342 712, 3 686 092 und 4 325 798 gezeigt werden. In diesen bekannten Vorrichtungen werden zwei Materialien mit unterschiedlichen elektrochemischen Potentialen an jeweils einem Ende direkt oder über ein hochgradig leitfähiges Material miteinander verbunden, um eine sogenannte galvanische Kupplung zu bilden. Die Vorrichtung wird in einen Strom in dem Wasserrohr eingebracht, um zu ermöglichen, daß das Wasser durch den Raum zwischen den beiden Elektroden-Materialien hindurchfließt, so daß das Wasser ionisiert wird und die Ablagerung von Krustenbelägen an der inneren Oberfläche des Wasserrohrs verhindert.
Beispielsweise wird in dem US-Patent 4 325 798 aus dem oben aufgeführten Stand der Technik eine Mehrzahl von im allgemeinen rechteckigen Kupfer-Platten und Magnesium-Platten eingesetzt. Diese Kupfer-Platten und Magnesium-Platten sind durch einen metallischen, elektrisch leitenden Schraubenbolzen mit Mutter über eine Mehrzahl von Kupfer-Ringscheiben auf dem Schraubenbolzen miteinander verbunden, die die Kupfer-Platten und Magnesium-Platten in seitlichem Abstand voneinander festhalten. Die Kupfer-Platten und Magnesium- Platten bilden zwei Elektroden der galvanischen Kupplung und ionisieren Wasser, das mit den beiden Platten in Berührung kommt.
Eine Vorrichtung eines anderen Typs ist auch aus dem Britischen Patent 1 288 552 bekannt, worin zwei Materialien mit unterschiedlichen elektrochemischen Potentialen so angeordnet sind, daß sie elektrisch voneinander isoliert sind, ausgenommen eine Verbindung über einen Widerstand, der extern zu beiden Materialien bereitgestellt wird. Wasser zwischen den beiden Elektroden-Materialien wird ionisiert, während es durch den zwischen diesen liegenden Raum hindurchfließt, und verhindert auf diese Weise die Abscheidung eines Krustenbelags.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird ein Verfahren zum Ionisieren eines elektrisch leitfähigen, fließfähigen Mediums, umfassend die Schritte
des Bereitstellens eines ersten elektrisch leitfähigen Bauelements und eines zweiten elektrisch leitfähigen Bauelements mit einem zwischen diesen eingeschlossenen Raum, wobei das erste und das zweite elektrisch leitfähige Bauelement unterschiedliche elektrochemische Potentiale haben;
des Fließenlassens des elektrisch leitfähigen, fließfähigen Mediums durch den eingeschlossenen Raum zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Bauelement;
des Bildens einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Bauelement, um dadurch elektrische Energie in das fließfähige Medium einströmen zu lassen, um dieses zu ionisieren, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Bauelement nur über das elektrisch leitfähige, fließfähige Medium erfolgt.
Die Erfindung macht auch eine Vorrichtung zum Ionisieren eines elektrisch leitfähigen, fließfähigen Mediums verfügbar, umfassend
eine ein erstes elektrisch leitfähiges Bauelement umfassende negative Elektrode;
eine ein zweites elektrisch leitfähiges Bauelement umfassende positive Elektrode;
wobei das erste und das zweite elektrisch leitfähige Bauelement einen zwischen ihnen eingeschlossenen Raum haben;
einen Einlaß für ein elektrisch leitfähiges, fließfähiges Medium in diesen geschlossenen Raum hinein; und
einen getrennten Auslaß für das elektrisch leitfähige, fließfähige Medium aus diesem geschlossenen Raum heraus; wobei das erste und das zweite elektrisch leitfähige Bauelement unterschiedliche elektrochemische Potentiale haben;
worin beim Gebrauch ein elektrisch leitfähiges, fließfähiges Medium wie Wasser durch den genannten eingeschlossenen Raum hindurchfließt; und
wobei die einzige elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Bauelement diejenige das elektrisch leitfähige, fließfähige Medium ist, wodurch elektrische Energie in das fließfähige Medium strömt, um es zu ionisieren.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste elektrisch leitfähige Bauelement röhrenförmig, und das zweite elektrisch leitfähige Bauelement ist ein langgestrecktes Bauelement mit kleinerem Durchmesser, das sich in dem Innenraum des ersten röhrenförmigen Bauelements befindet. Die Flüssigkeit fließt durch den Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Bauelement hindurch.
Die elektrische Verbindung zwischen dem ersten elektrisch leitfähigen Bauelement und dem zweiten Bauelement erfolgt durch das fließfähige Medium am Eingang in den Raum zwischen diesen Bauelementen. Sie wird bewirkt durch die elektrische Leitfähigkeit des fließfähigen Mediums, das nicht der Ionisierung ausgesetzt worden ist.
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen gemäß den beigefügten Zeichnungen hervor.
Fig. 1 zeigt eine teilweise Schnittansicht der Grundstruktur einer Ausführungsform der Vorrichtung.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht der in eine Rohrleitung eingebauten obigen Vorrichtung.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht der in eine Brausedüse eingebauten obigen Vorrichtung.
Fig. 4 zeigt eine teilweise Schnittansicht der in eine Gießkanne eingebauten obigen Vorrichtung.
Fig. 5 zeigt eine teilweise Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zur Ionisierung gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung 50 enthält ein aus Aluminium gefertigtes röhrenförmiges Bauelement 52 mit einem offenen Ende. Ein aus Kohlenstoff gefertigtes stabförmiges Bauelement 54 ist in dem röhrenförmigen Bauelement 52 in der Längsrichtung installiert. Wasser 60 fließt in der durch den Pfeil angegebenen Richtung durch den ringförmigen Raum 58 hindurch, der zwischen dem röhrenförmigen Bauelement 52 und dem stabförmigen Bauelement 54 definiert ist. Das stabförmige Bauelement 54 bildet die positive Elektrode, das röhrenförmige Bauelement 52 aus Aluminium bildet die negative Elektrode, und das zwischen beiden Elektroden fließende Wasser bildet den Elektrolyten. Wenn ein Fluß elektrischer Energie durch den Kreis hindurch stattfindet, wird das Wasser der Dissoziation und Ionisierung durch die elektrische Energie unterzogen. Nach dem Durchgang durch die Vorrichtung 50 behält das Wasser 60 seinen Ionisierungszustand über eine Zeitspanne bei.
Messungen der elektrischen Leitfähigkeit von gewöhnlichem Leitungswasser vor dem Eintritt in den Ringraum 58 und von Wasser, das der Vorrichtung 50 entnommen wurde, zeigen für das der Vorrichtung 50 entnommene Wasser eine niedrigere Leitfähigkeit. Dies steht im Einklang mit der Aufladung einer Batterie des Sekundär-Typs, worin der flüssige Elektrolyt mit dem Aufladen der Batterie seinen Widerstand gegen den elektrischen Fluß erhöht. Zu Beginn des Anschlusses an den Lade-Kreislauf ist der Ladestrom wegen des niedrigen elektrischen Widerstandes des Elektrolyten hoch. Mit fortschreitender Aufladung nimmt der Ladestrom infolge der zunehmenden Dissoziation und Ionisierung des Elektrolyten, die dem elektrischen Stromfluß einen zunehmenden Widerstand entgegensetzt, allmählich ab. Das bedeutet, daß das der Vorrichtung 50 entnommene Wasser mit niedrigerer Leitfähigkeit die Ionisation des Wasser bei Fortschreiten in dem röhrenförmigen Bauelement 52 beweist.
Bei verschiedenen Tests zur Ermittlung akzeptabler Widerstands-Werte für die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Elektroden wurde gefunden, daß ein breiter Bereich von Werten des Widerstandes angewandt werden konnte, und die Dissoziation und Ionisierung des Wassers waren sogar bis zu dem Ausmaß des Fortlassens einer Verbindungsleitung und ohne einen verbindenden Widerstand zwischen den Elektroden wirksam. Weitere Untersuchungen zeigten, daß der innere Widerstand zwischen dem langgestreckten Bauelement 54 und dem röhrenförmigen Bauelement 52 beim Eintreten des Wassers 60 in den Ringraum 58 im normalen Zustand, bevor es dissoziiert und ionisiert wurde, in seiner Wirkung dem Einsatz eines äußeren elektrisch leitfähigen Widerstandes äquivalent war.
Nach dem Durchgang durch das röhrenförmige Bauelement 52 der Vorrichtung 50 liegt das Wasser im dissoziierten und ionisierten Zustand vor, der ein Zustand hoher Aktivierung ist. Aus dem ionisierten Zustand kehrt das Wasser über einen Zeitraum von einigen Stunden allmählich in den Neutralzustand zurück, sofern es nicht anderweitig verändert wird infolge eines Kontakts mit Substanzen, Verbindungen oder anderen Bedingungen, die eine Neutralisation der Dissoziation und Ionisation bewirken, wie etwa die Umwandlung harter Krustenbeläge aus Eisen(III)-oxid in Wasserrohren in das weiche Eisen(III)-hydroxid und anderer Krustenbeläge wie des Calciums und Magnesiums, die in weiche Calcium- und Magne- sium-Verbindungen überführt werden.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in eine Rohrleitung eingebaut ist. In dieser Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche oder entsprechende Teile wie in der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung. In einer derartigen Vorrichtung 70 ist ein röhrenförmiges Bauelement 52 aus Aluminium mit isolierenden Halterblöcken 72 und 74 an den beiden offenen Enden des röhrenförmigen Bauelements 52 versehen. Die Halterblöcke 72 und 74 halten ein stabförmiges Bauelement 54 in einer zentralen Position und sind mit einer Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 76, 76' um die zentrale Position ausgebildet. Die beiden Enden dieser Vorrichtung 70 sind mit Rohren 78 und 80, etwa in einem Wasserleitungssystem, verbunden. Das fließfähige Medium wie Wasser fließt aus dem vorangehenden Rohr 78 durch die in dem Block 72 gebildeten Öffnungen 76 in den ringförmigen Raum 58 und wird in dem Raum 58 der Dissoziation und Ionisierung unterworfen; dann fließt es durch die in dem Block 74 gebildeten Öffnungen 76' in das nachfolgende Rohr 80.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1 dargestellten in eine Brausedüse 90 eingebaut ist. Das ionisierte Wasser hat eine Reinigungswirkung für ölige Substanzen. Das aus der die ionisierende Vorrichtung enthaltenden Düse 90 austretende Wasser ist ionisiert, und ölige Substanzen lassen sich mit Hilfe dieses ionisierten Wassers leicht vom menschlichen Körper entfernen.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Vorrichtung ähnlich der obigen in den Hals-Abschnitt einer Gießkanne 92 eingesetzt ist. Gemäß dieser Konfiguration wird das aus der Gießkanne 92 abgeführte Wasser ionisiert. Da ionisierende Verbindungen oder Materialien dem Boden zur Verbesserung des Pflanzenwachstums zugeführt werden, wird das ionisierte Wasser den Pflanzen mit Hilfe einer solchermaßen ausgebildeten Gießkanne 92 zugeführt, um die Bedingungen ihres Wachtums zu verbessern.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Ionisierung gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung 100 hat im wesentlichen die gleiche Konstruktion wie die in der Fig. 4 dargestellte Vorrichtung, jedoch mit der Abänderung, daß das röhrenförmige Bauelement 52 durch ein röhrenförmiges Bauelement 102 mit vielen durchgehenden Löchern ersetzt ist. Diese Vorrichtung 100 zur Ionisierung ist geeignet für die Ionisierung von Wasser in einer Badewanne oder einer Seifenlösung in einer Waschmaschine, wobei diese einfach in das betreffende Behältnis hineingebracht wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl Kohlenstoff und Aluminium als Materialien für die Elektroden in der obigen Beschreibung der vorliegenden Erfindung speziell genannt worden sind, andere Kombinationen aus unähnlichen, elektrisch leitfähigen Materialien eingesetzt werden können, beispielsweise Kohlenstoff und Zink, Kupfer und Chrom, und so weiter.

Claims

1. Verfahren zum Ionisieren eines elektrisch leitfähigen, fließfähigen Mediums, umfassend die Schritte

des Bereitstellens eines ersten elektrisch leitfähigen Bauelements und eines zweiten elektrisch leitfähigen Bauelements mit einem zwischen diesen eingeschlossenen Raum, wobei das erste und das zweite elektrisch leitfähige Bauelement unterschiedliche elektrochemische Potentiale haben;

des Fließenlassens des elektrisch leitfähigen, fließfähigen Mediums durch den eingeschlossenen Raum zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Bauelement;

des Bildens einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Bauelement, um dadurch elektrische Energie in das fließfähige Medium einströmen zu lassen, um dieses zu ionisieren, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Bauelement nur über das elektrisch leitfähige, fließfähige Medium erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Bereitstellens der elektrisch leitfähigen Bauelemente das Bereitstellen eines ersten elektrisch leitfähigen Bauelements, das röhrenförmig ist, und das Bereitstellen eines zweiten elektrisch leitfähigen Bauelements umfaßt, das sich im wesentlichen entlang der Längsachse ersten elektrisch leitfähigen Bauelements erstreckt, und der Schritt des elektrisch leitfähigen Verbindens der Bauelemente daraus besteht, daß man das elektrisch leitfähige fließfähige Medium durch einen ringförmigen Raum hindurchfließen läßt, der zwischen dem ersten elektrisch leitfähigen Bauelement und dem zweiten elektrisch leitfähigen Bauelement definiert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das elektrisch leitfähige fließfähige Medium Wasser ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin der Raum zwischen den elektrisch leitfähigen Bauelementen zwischen einem Einlaß für das fließfähige Medium und einem getrennten Auslaß für das fließfähige Medium bereitgestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die elektrisch leitfähige Bauelemente zwischen einem Einlaß für das fließfähige Medium und einem getrennten Auslaß für das fließfähige Medium bereitgestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, worin der Raum zwischen den elektrisch leitfähigen Bauelementen in einem Zwischenraum in einer Rohrleitung (Pipeline) bereitgestellt wird, wobei der Einlaß und der getrennte Auslaß mit jeweiligen Enden des Rohres an dem Zwischenraum verbunden sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5, worin die elektrisch leitfähigen Bauelemente in einem Zwischenraum in einer Rohrleitung (Pipeline) bereitgestellt werden, wobei der Einlaß und der getrennte Auslaß mit jeweiligen Enden des Rohres an dem Zwischenraum verbunden sind.

8. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, worin die elektrisch leitfähigen Bauelemente in einer Brausedüse bereitgestellt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, worin die elektrisch leitfähigen Bauelemente im Ansatz einer Bewässerungsvorrichtung bereitgestellt werden.

10. Vorrichtung zum Ionisieren eines elektrisch leitfähigen, fließfähigen Mediums, umfassend

eine ein erstes elektrisch leitfähiges Bauelement umfassende negative Elektrode (52);

eine ein zweites elektrisch leitfähiges Bauelement umfassende positive Elektrode (54);

wobei das erste und das zweite elektrisch leitfähige Bauelement einen zwischen ihnen eingeschlossenen Raum (58) haben;

einen Einlaß (76) für ein elektrisch leitfähiges, fließfähiges Medium in diesen geschlossenen Raum hinein; und

einen getrennten Auslaß (76') für das elektrisch leitfähige, fließfähige Medium aus diesem geschlossenen Raum heraus;

wobei das erste und das zweite elektrisch leitfähige Bauelement unterschiedliche elektrochemische Potentiale haben;

worin beim Gebrauch ein elektrisch leitfähiges, fließfähiges Medium wie Wasser durch den genannten eingeschlossenen Raum (58) hindurchfließt; und

wobei die einzige elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrisch leitfähigen Bauelement diejenige das elektrisch leitfähige, fließfähige Medium ist, wodurch elektrische Energie in das fließfähige Medium strömt, um es zu ionisieren.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, worin das erste elektrisch leitfähige Bauelement (52) röhrenförmig ist, das zweite elektrisch leitfähige Bauelement (54) sich entlang der Längsachse des ersten elektrisch leitfähigen Bauelements erstreckt und einen Querschnitt besitzt, der kleiner ist als der Querschnitt des Raums (58), der innerhalb des röhrenförmigen ersten elektrisch leitfähigen Bauelements (52) definiert ist, und worin beim Gebrauch das fließfähige Medium (60) durch den ringförmigen Raum (58) hindurchfließt, der zwischen den genannten elektrisch leitenden Bauelementen definiert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, worin die positive Elektrode (54) eine Kohlenstoff-Elektrode ist und die negative Elektrode (52) eine Aluminium-Elektrode ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, worin das erste elektrisch leitfähige Element (102) eine Vielzahl von durch dieses hindurch gehenden Löchern aufweist.

14. Rohrleitung (Pipeline), umfassend eine Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 12.

15. Bewässerungsvorrichtung, umfassend eine Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12.

16. Brausedüse, umfassend eine Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12.