DE4229740A1 - Elektronische Kalkschutzvorrichtung zur Behandlung von Härtebildner enthaltenden Flüssigkeiten zur Verhinderung von Ablagerungen - Google Patents
Elektronische Kalkschutzvorrichtung zur Behandlung von Härtebildner enthaltenden Flüssigkeiten zur Verhinderung von AblagerungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte
Kalkschutzvorrichtung, welche eine durchfluß- und
härteunabhängige Behandlung von Härtebildner enthaltenden
Flüssigkeiten gestattet.
Es lassen sich damit, durch Kalk- bzw. Kesselsteinab
lagerungen verursachte Funktionsstörungen in Kalt- und
Heißwasserleitungssystemen, Boilern, Durchlauferhitzern,
Kühltürmen, Wäschern usw. weitgehend verhindern.
Die Beeinflussung des durch die Vorrichtung fließenden,
Härtebildner enthaltenden Wassers, erfolgt mit
entsprechenden Wechselspannungsimpulsen. Diese werden über
ein oder mehrere Elektrodensysteme auf die zu behandelnde
Flüssigkeit übertragen.
Durch eine vorrichtungsgemäße Behandlung werden die im
Wasser enthaltenen Härtebildner, vorwiegend Calcium- und
Magnesiumcarbonate derartig beeinflußt, daß sich diese
nach Überschreitung des Löslichkeitsproduktes bevorzugt
nicht mehr an Oberflächen anlagern, sondern als eine
Vielzahl kleiner und kleinster Kristalle mit der
Wasserströmung aus den Systemen ausgetragen werden können.
Eine Beeinflussung der Qualität des Wassers findet dadurch
nicht statt.
Ein grundsätzliches Beispiel einer derartigen
Kalkschutzvorrichtungen ist z. B. in der deutschen
Gebrauchsmusterschrift DE-GM 85 31 521.4 beschrieben.
In dieser seit längerem bekannten Kalkschutzvorrichtung
wird die Behandlung des durchströmenden Wassers nur über
eine Ein/Aus-Funktion gesteuert. Fließt kein, oder nur sehr
wenig, Wasser so arbeitet diese Vorrichtung im Taktbetrieb
von ca. 1 Sekunde. Sobald der Wasserdurchfluß sich nur
geringfügig erhöht, schaltet der Schwimmerschalter die
Vorrichtung auf Dauerbetrieb um. Die Gesamtimpulsleistung
bleibt jedoch bis zur maximalen Durchflußmenge gleich.
Von einer Durchflußmengen abhängigen Behandlung des Wassers
kann also keine Rede sein. Außerdem kann durch diese
Vorrichtung auch einer Veränderung der Wasserqualität,
welche jahreszeitlich und witterungsbedingt häufig
vorkommt, nicht Rechnung getragen werden.
An Hand von praxisgemäßen Versuchen konnte dargestellt
werden, daß nicht die Elektrodenspannung,
sondern in erster Linie der Elektrodenstrom und in zweiter
Linie auch die Frequenz der Impulse einen ganz ent
scheidenden Einfluß auf die Beeinflussung und somit auf den
Effekt der Verhinderung der Kalkablagerung hat.
Dieser Einfluß hat bisher bei marktgängigen Anlagen noch
keine Beachtung gefunden.
Bei einer vorgegebenen Impulsform ist die über das
Elektrodensystem fließende Stromstärke direkt von der
Leitfähigkeit (dem reziproken ohmschen Widerstand) der zu
behandelnden Flüssigkeit abhängig. Daher verursacht eine
Änderung der Leitfähigkeit auch direkt eine Änderung
der Stromstärke. Je nach Wasserzusammensetzung erreicht
der, bezüglich der Kalkanhaftung, zu erzielende Effekt sein
Maximum bei verschiedenen Elektrodenstromstärken.
Zwar kann bisher, unter Umständen, mittels eines
Potentiometers die Stromstärke bei zum Einstellungs
zeitpunkt gegebener Leitfähigkeit des Wasser auf einen
bestimmten Wert eingestellt werden, doch kann durch
diese einmalige Einstellung eine spätere Änderung der
Leitfähigkeit nicht mehr berücksichtigt werden. Solche
Änderungen der Wasserzusammensetzung und somit auch der
Leitfähigkeit treten jedoch tages- und jahreszeitlich
bedingt sehr häufig ein. Zudem ist diese Vorgehensweise
zeitintensitiv und umständlich, da sie bei jeder
Installation eines Gerätes separat erfolgen muß.
Der Sinn dieser Erfindung ist daher, eine elektronische
Kalkschutzvorrichtung vorzuschlagen, welche in der Lage
ist, eine von der Wasserqualität (Wasserzusammensetzung)
unabhängige Behandlung zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt außerdem auch die Erkenntnis zugrunde,
daß die Wirksamkeit auch durch die Strömungsart und die
Strömungsgeschwindigkeit des Wassers, d. h. durch die Art
und Stärke der Verwirbelung während der Behandlung,
beeinflußt wird.
Die Lösung erfolgt durch Ausgestaltung gemäß den
Ansprüchen.
Es zeigen:
Abb. 1 Ein Prinzipschema der Steuerelektronik.
Eine Netzversorgung mit galvanisch trennendem Trans
formator, anschließender Gleichrichtung und Spannungs
stabilisierung versorgt einen Signalerzeugungsbaustein.
Die Spannungsstabilisierung dient zur Verbesserung der
Erzeugung eines sauberen Signals ohne Streuungen. Mit
diesem Signalerzeugungsbaustein ist eine Frequenz
erzeugungseinheit gekoppelt.
Dieses Signal durchläuft einen Signalverstärker.
Anschließend durchläuft das erzeugte Signal eine in
ihrer Taktrate und Schrittweite einstellbare Strom
stärkenwobbelung. Diese Wobbelung des Elektrodenstroms
garantiert somit eine für jede Wasserqualität und
geometrische Abmessung der Behandlungsvorrichtung eine
optimale Elektrodenstromstärke und somit auch ein Maximum
des Effektes bezüglich der Verminderung der Kalkanhaftung.
Außerdem kann der Signalverstärker optional noch mit einem
am Filterteil angebrachten Baustein zur Durchflußmessung
gekoppelt werden. Diese Koppelung hat die Aufgabe, die
Behandlung auch in Abhängigkeit des Wasserdurchflusses zu
regeln.
Anschließend wird das so erzeugte und aufbereitete Signal
über das Elektrodensystem direkt auf die zu behandelnde
Flüssigkeit (Wasser) übertragen.
Vorzugsweise wird zur Behandlung von Härtebildnern
enthaltenden Flüssigkeiten ein Rechtecksignal mit, einer
vom Nullwert aus gesehenen, positiven und einer negativen
Amplitude eingesetzt. Bei Wasserzusammensetzungen die nicht
der Trinkwasserverordnung entsprechen (Kühlwässer, Wässer
aus Eigenbrunnen u. a.) kann optional zwischen der positiven
und negativen Flanke des Signals auch ein, in seiner Dauer
variabler, Nulldurchgang des Signals eingebaut werden.
Um einem möglichem elektrolytischen Abbau des Elektroden
systems und einer deutlichen Erhöhung der Wasser
aggressivität, welcher unter Umständen zu Korrosions
erscheinungen an Leitungssystemen führen kann, zu
vermeiden, sollte das Flächenintegral aus Strom,
Spannung und Zeit insgesamt gleich Null sein. Zumindest
muß ein evtl. noch vorhandenes positives oder negatives
Restpotential kleiner als das Korrosionspotential des im
schlechtesten Falle verwendeten Elektrodenmaterials
bleiben.
Der Bereich einer sinnvollen Elektrodenstromstärkewobbelung
beträgt 0,01 bis 10 000 mA pro cm2 wirksamer Elektroden
oberfläche, vorzugsweise jedoch zwischen 0,1 und 500 mA.
Dieser Stromstärkebereich sollte 1 bis 1000 mal pro
Sekunde durchgefahren (gewobbelt) werden.
Die Elektrodenspannung sollte aus Sicherheitsgründen im
Bereich der Schutzkleinspannung liegen.
Eine konkrete Ausgestaltung der einzelnen Teile der
Steuerelektronik ist Stand der Technik und kann auf
verschiedene Art und Weise vom Fachmann ausgeführt werden.
Abb. 2 Prinzipaufbau eines Ausführungsbeispiels eines
Filters mit Elektrodensystem.
Aus Abb. 2 ist ersichtlich, daß die Kalkschutzvorrichtung
aus einem Filtergehäuse (5), welches aus Kunststoff oder
Metall gefertigt sein kann und mit einem Einlauf und
Auslauf (1 u. 2) versehen ist. Im Gehäuseoberteil (6) sind
voneinander elektrisch isoliert zwei Elektroden (3 u. 4)
angebracht. Die Innenelektrode (3) ist zentrisch in der
dazugehörigen Außenelektrode (4) angeordnet. Beide
Elektroden sind mit Anschlußmöglichkeiten zum
elektrischen Anschluß an die Elektronik (7) versehen.
Die Elektroden können als Rohr und einer zentrisch dazu
angeordneten Stabelektrode gefertigt werden. Um eine
entsprechende turbulent Strömung zu erzwingen, sollte
jedoch die Rohrelektrode (4) auf ihrer Innenseite eine
alternierende Querschnittsverengung und Erweiterung
aufweisen. Die Stabelektrode (3) sollte ebenfalls
diesen Änderungen folgen, so daß der Abstand beider
Elektroden an allen Stellen jedoch gleich groß ist.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist derart
gestaltet, daß sich im Innenbereich der Elektroden eine
Strömungsleiteinrichtung (8) aus elektrisch nichtleitendem
Material, welche im Elektrodenbereich eine Aufspaltung des
Flüssigkeitsstromes bewirkt, angeordnet ist. Diese
Strömungsleiteinrichtung ist derart gestaltet, daß der
Flüssigkeitsstrom am ersten Segmentpaar einen Drall im
Uhrzeigersinn erfährt, am zweiten erfolgt eine Umkehrung
des Dralls und so weiter.
Dadurch wird im Bereich der Elektroden eine äußerst
turbulente Strömung, welche bereits Merkmale der
Mikrokavitation aufweist, erzwungen. Dadurch erfolgt bei
nur mäßig erhöhtem Gesamtdruckverlust ein mehrmaliger
Strömungsabriß, welcher so eine sehr hohe Anzahl von
Kristallisationskeimen erzeugt.
In einem weiterem Ausführungsbeispiel können bei einer
entsprechenden Filterausführung auch lamellenförmige
Plattenelektroden zur Anwendung kommen.
Claims (18)
1. Elektronische Kalkschutzvorrichtung zum Einbau in
Wasserleitungssysteme mit mindestens zwei in gleichem
Abstand stehenden Elektroden (3 u. 4) welche mit
Strömungsleiteinrichtungen (8) versehen sein können und
durch welche die zu behandelnde Flüssigkeit durchfließt
und einer Steuerelektronik (7) welche in ihrem Signal
erzeugungsteil eine Wechselspannung erzeugt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (7) eine
Wobbelung der Elektrodenstromstärke zur härteunabhängigen
Behandlung aufweist und optional eine Durchflußmessung (9)
derart auf die Verstärkungsseinheit einwirkt, daß die
gesamte Elektrodenleistung durchflußunabhängig ein Maximum
der Behandlung Härtebildner enthaltender Flüssigkeiten
bezüglich der Kalkanhaftung bietet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, die an den Elektroden anliegenden Wechselspannungs
impulse als ein Rechtecksignal ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, die Wechselspannungsimpulse unterschiedlich große
positive und negative Amplituden besitzen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, das Tastverhältnis der Wechselspannungsimpulse
(Verhältnis der positiven und negativen Amplitude
zueinander) zwischen 1 : 50 und 50 : 1, vorzugsweise zwischen
1 : 5 und 1 : 2 liegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, das Signal zwischen den positiven und negativen
Wechselspannungsimpulsen auch, in ihrer Dauer einstellbare,
Nulldurchgänge aufweisen kann.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, die Dauer der Nulldurchgänge zwischen 0,0 und 10
Sekunden beträgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, das Integral eines Gesamtimpulses mindestens kleiner
als das Korrosionspotential des im schlechtesten Falle
verwendeten Elektrodenmaterials, vorzugsweise jedoch gleich
Null ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, der Bereich des verwendeten Wechselspannungsimpuls
innerhalb der Schutzkleinspannung liegt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, die Elektrodenstromstärke wobbelbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, die Elektrodenstromstärke im Bereich von 0,01 bis
10 000 mA pro cm2 wirksamer Elektrodenoberfläche,
vorzugsweise jedoch zwischen 0,1 und 500 mA liegt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, die Frequenz der möglichen Stromstärkewobbelung im
Bereich zwischen 0,1 und 1000 Hz, vorzugsweise zwischen
5 bis 50 Hz liegt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, die Frequenz der an den Elektroden anliegenden
Wechselspannungsimpulsen fest eingestellt ist und im
Bereich zwischen 0,5 und 20 kHz, vorzugsweise zwischen 4
und 10 kHz liegt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, über eine Durchflußmessung (9) am Filter eine Mengen-
bzw. durchflußabhängige Behandlung erfolgen kann.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, die Elektroden auf der vom Wasser durchströmten Seite
Strömungsschikanen (Strömungsleiteinrichtungen (8)), welche
jedoch immer den gleiche Elektrodenabstand garantieren,
aufweisen können.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, diese Strömungsleiteinrichtungen (8) in dem
durchfließenden Wasser einen Drall erzwingen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, diese Strömungsleiteinrichtungen (8) derart gestaltet
sind, daß sich die Drallrichtung des strömenden Wassers im
Bereich der Elektroden mehrmals umkehrt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, diese Strömungsleiteinrichtungen (8) aus elektrisch
nichtleitenden Materialien, vorzugsweise aus Kunststoffen
bestehen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß, die Elektroden (3 u. 4) aus nichtrostendem Stahl
bestehen.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924229740 DE4229740A1 (de) | 1992-09-05 | 1992-09-05 | Elektronische Kalkschutzvorrichtung zur Behandlung von Härtebildner enthaltenden Flüssigkeiten zur Verhinderung von Ablagerungen |
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19924229740 DE4229740A1 (de) | 1992-09-05 | 1992-09-05 | Elektronische Kalkschutzvorrichtung zur Behandlung von Härtebildner enthaltenden Flüssigkeiten zur Verhinderung von Ablagerungen |
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DE4229740A1 true DE4229740A1 (de) | 1994-03-10 |
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ID=6467342
Family Applications (1)
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