DE4308416A1 - Vorrichtung zur magnetischen Behandlung von strömenden Flüssigkeiten, anorganischen und/oder organischen Gemischen oder Lösungen, insbesondere von Wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur magnetischen Behandlung von strömenden Flüssigkeiten, anorganischen und/oder organischen Gemischen oder Lösungen, insbesondere von Wasser.

Bei der physikalischen Behandlung von harten Wässern ist es bekannt, Magnetfelder einzusetzen, um die Wasserbeschaffenheit so zu beeinflus­ sen, daß die bei der Änderung der physikalischen Zustände, wie z. B. bei Temperatur- oder Druckänderungen auftretende Kalkausfällung sich nicht mehr als harte Kalksteinkruste auf Rohrwandungen oder anderen Anlagenteilen niederschlägt, daß bereits vorhandene Kalksteinkrusten abgebaut werden und daß Korrosionsvorgänge günstig beeinflußt werden. Die Wirkungsmechanismen derartiger Verfahren werden darauf zurückge­ führt, daß sich beim Durchströmen eines Magnetfeldes eine Mikrokeim­ bildung ergibt, die aufgrund ihrer Struktur nicht zum Verfilzen neigt (EP 0 503 242 A1). Die Energie zur Auslösung der Mikrokeimbildung im Magnetfeld kommt aus der Strömungsgeschwindigkeit der durchströmenden Flüssigkeit.

Aus Anwendungen ist bekannt, daß magnetisch wirkende Wasser­ behandlungsvorrichtungen auf einen speziellen Durchfluß abgestimmt werden müssen, um akzeptable Wirkungsgrade zu erzielen.

Bei verschiedenen Vorrichtungen kann der freie Durchflußquerschnitt und somit die Strömungsgeschwindigkeit auf einen bestimmten Betriebszustand manuell einjustiert werden (EP 0068 760 B1 und G 91 03 976.2). Bei jedoch wechselnden Betriebszuständen, wie sie in der Praxis meist vorkommen, wie z. B. abwechselnd kleineren und größeren Volumenströmen und somit stark schwankenden Strömungsgeschwindigkeiten, wird bei nicht selbsttätig anpassenden Vorrichtungen nur ein unzureichender Wirkungsgrad erreicht. Außerdem sind große Volumenströme bei diesen Vorrichtungen nur durch eine vorhergehende manuelle Neujustierung der Behandlungskammer möglich, wodurch jedoch bei kleineren Volumenströmen die Strömungsgeschwindigkeit und somit der Wirkungsgrad abfällt.

Eine Vorrichtung mit selbsttätig stufenloser Anpassung der Strömungsgeschwindigkeit an den Volumenstrom ist bekannt aus EP 0277 112 B1. Hierbei wird durch Hintereinanderschaltung verschieden großer Magnetringe ein konischer Magnetkörper erreicht, welcher auf einer axial verschiebbaren Mittelachse den Durchflußquerschnitt selbsttätig hydraulisch verstellt.

Die Vorrichtung hat jedoch eine relativ große Baulänge, was sich beim Einbau oft als Nachteil erweist und ist auch im Aufbau zu kompliziert und somit in der Herstellung zu teuer. Eine optimale Abstimmung ihres Verstellwiderstands ist kaum möglich. Ihr konischer Magnetkörper verursacht aufgrund der stufigen Übergänge ungünstige Strömungsabrisse. Außerdem entstehen aufgrund der axial polarisierten Magnetanordnung zahlreiche Zonen, in welchen kein querpolarisierter, zur Strömungsrichtung querverlaufender magnetischer Fluß herrscht.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß nicht selbsttätig anpassende, klein dimensionierte Vorrichtungen nur kleine Volumenströme, und nicht selbsttätig anpassende, groß dimensionierte Vorrichtungen nur große Volumenströme mit ausreichendem Wirkungsgrad behandeln. Stufenlos selbsttätig anpassende Vorrichtungen ermöglichen gegenüber einstufigen oder manuell einjustierbaren Vorrichtungen einen besseren Wirkungsgrad, sind im Aufbau jedoch zu kompliziert und haben meist eine für den Einbau nachteilige Baugröße.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merk­ male gelöst. Ein hoher Wirkungsgrad über einen breiten Einsatzbereich bei einfachem Aufbau wird dadurch erreicht, daß die Vorrichtung aus mindestens zwei Behandlungsräumen besteht, und der Durchfluß mindestens eines Behandlungsraumes durch mindestens ein Steuerorgan geregelt ist. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß bei kleinen Volumenströmen zuerst der ungeregelte Behandlungsraum durchströmt wird und bei ansteigenden Volumenströmen mindestens ein weiterer Behandlungsraum durch mindestens ein Steuerorgan zur zusätzlichen Durchströmung in vorzugsweise paralleler Anordnung hinzugeregelt wird.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß bereits bei kleinen Volumenströmen die zur Behandlung erforderliche Strömungsgeschwindigkeit schneller erreicht wird, daß bei größeren Volumenströmen die Strömungs­ geschwindigkeit über einen breiten Bereich nahezu konstant verläuft, und daß sie trotzdem einen hohen Maximalvolumenstrom ermöglicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patenan­ spruch 2 angegeben. Diese ermöglicht es, durch den Einsatz einer oder mehrerer Bandfedern eine einfache, selbsttätig hydraulisch regelnde Steuerung von einem oder mehreren Behandlungsräumen zu erreichen. Durch den Einsatz von Bandfedern mit verschiedenen Widerstandskräften wird ein stufenweises Durchströmen von zusätzlichen Behandlungsräumen erreicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patenan­ spruch 3 angegeben. Diese ermöglicht es, daß die längliche Kanalform der einzelnen Behandlungsräume, welche einen vorzugsweise flachen Quer­ schnitt aufweisen, den Durchmesser der Vorrichtung klein halten und die Wirkung des Magnetfeldes, aufgrund der kurzen Wege durch das zu be­ handelnde Medium hindurch, verstärken. Dadurch daß die Behandlungsräume der Länge nach durchströmt werden, wird eine vorteilhafte, lange Behandlungsdauer erreicht, welche dazu beiträgt, den Wirkungsgrad zu erhöhen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentan­ spruch 4 angegeben. Diese ermöglicht es, daß die Vorrichtung durch die unterschiedlichen Querschnittsflächen zweier oder mehrerer Behandlungsräume einen extrem breiten Einsatzbereich bei hohem Wirkungsgrad erreicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patenan­ spruch 5 angegeben. Diese ermöglicht es, daß bei der Kombination von länglichen, flachen Magneten mit länglichen, flachen Behandlungsräumen eine vorteilhafte, gleichmäßige Verteilung der Magnetfeldlinien erreicht wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentan­ spruch 6 angegeben. Diese ermöglicht es, daß der über den magnetischen Gehäusemantel entstehende magnetische Kreis, das in den Behandlungsräumen resultierende Magnetfeld verstärkt, somit den Wirkungsgrad erhöht und die Magnete vor möglichen Wechselwirkungen mit der Umwelt abschirmt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patenan­ spruch 7 angegeben. Diese ermöglicht es, daß in der Vorrichtung durch beidseitige Umströmung magnetischer Bauteile, diese mehrfach genutzt werden und somit Bauraum gespart werden kann, oder daß sich bei gleichbleibender Baugröße der Wirkungsgrad erhöhen läßt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von, in Zeichnungen in schematischer Weise dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt einer in eine Wasserleitung einsetzbaren Wasserbehandlungsvorrichtung;

Fig. 2 einen um 90 Grad versetzten, senkrechten Schnitt derselben Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Wasserbehandlungsvorrichtung, jedoch ohne Einbauflansch 1; und

Fig. 3 einen waagrechten Schnitt durch die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Wasserbehandlungsvorrichtung weist einen Einbauflansch 1 aus Messing auf, dessen Wasserzufluß 2 mit Rohwasser aus einer nicht dargestellten Wasserleitung beaufschlagt wird.

Das Wasser strömt bei kleinem Volumenstrom durch den Behandlungsraum 3, wobei es vom Magnetfeld der Permanentmagnete 4 und 5 beaufschlagt wird, gelangt in die Umkehrkammer 6, welche durch das Gehäuse 7, vorzugsweise aus paramagnetischem Vergußwerkstoff bestehend, gebildet wird, und wird im rückführenden Behandlungsraum 8 mit dem Magnetfeld der Permanentmagnete 5 und 9 beaufschlagt, worauf das behandelte Wasser die Vorrichtung durch den dem Wasserzufluß 2 gegenüberliegenden Wasserabfluß 10 in die nicht dargestellte Wasserleitung verläßt. Sobald am Wasserabfluß 10 ein größerer Volumenstrom abgenommen wird, entsteht eine Druckdifferenz zwischen den Behandlungsräumen 11 und 14, wobei der Überdruck im Behandlungsraum 11 das als Bandfeder ausgebildete, in der Umkehrkammer 13 befindliche Steuerorgan 12 öffnet und die zusätzliche Durchströmung der mit dem Magnetfeld der Permanentmagnete 4, 15 und 16 beaufschlagten Behandlungsräume 11 und 14 bewirkt. Durch diese parallel angeordnete Durchströmung erhöht sich der Volumenstrom am Wasserabfluß 10. Die zur magnetischen Wasserbehandlung notwendige Strömungs­ geschwindigkeit wird in dem jeweils durchströmten Behandlungsraum durch das stufenweise Hinzu- oder Abschalten von Behandlungsräumen über einen breiten Bereich nahezu konstant gehalten (Fig. 4 und Fig. 5). Der Wirkungsgrad kann hierdurch deutlich erhöht werden.

Das beidseitige Umströmen der Permanentmagnete 5, 4 und 15 spart Bauraum ein.

Der Gehäusemantel 17, aus Werkstoffen mit magnetischen Eigenschaften bestehend, sammelt und überträgt die nach außen strebenden Magnetfeldlinien durch seine hohe Permeabilität und bildet den magnetischen Kreis.

Es zeigen

Fig. 4 und Fig. 5 Schaubilder, welche den Verlauf der jeweiligen Strömungsgeschwindigkeit v gegenüber dem Volumenstrom V vereinfacht dargestellt aufzeigen und die obengenannten Vorteile der Erfindung im Vergleich zu handelsüblichen Wasserbehandlungsvorrichtungen verdeutlichen.

Fig. 4 zeigt den Strömungsverlauf einer klein dimensionierten, nicht selbsttätig anpassenden Wasserbehandlungsvorrichtung A, einer größer dimensionierten gleichartigen Vorrichtung B, und zum Vergleich den Strömungsverlauf einer selbsttätig anpassenden, zweistufig geregelten Vorrichtung C mit gleich großen Querschnittsflächen der Behandlungsräume, gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung.

Fig. 5 zeigt den Strömungsverlauf von klein dimensionierten, nicht selbsttätig anpassenden Vorrichtungen D und E, von größer dimensionierten gleichartigen Vorrichtungen F und G, und zum Vergleich den Strömungsverlauf einer selbsttätig anpassenden, vierstufig geregelten Vorrichtung H mit verschieden großen Querschnittsflächen der Behandlungsräume, gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere mit den im Patentanspruch 4 beschriebenen Merkmalen.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von strömenden Flüssigkeiten, anorganischen und/oder organischen Gemischen oder Lösungen, insbesondere von Wasser, die für den direkten Einbau in Flüssigkeitsanlagen, vorzugsweise mittels Einbauflansch (1), oder für den indirekten Einbau, in handelsüblichen Apparaten, vorzugsweise als Kombination in handelsüblichen Filtervorrichtungen, bestimmt ist, welche die zu behandelnde Flüssigkeit während der Durchströmung mit einem oder mehreren Elektro- oder Permanentmagnetfeldern beaufschlagt. Bei der Erfindung sind mindestens zwei Behandlungsräume (3 und 11) vorhanden, wobei mindestens ein Steuerorgan (12) den Durchfluß mindestens eines Behandlungsraumes (11) regelt.

Beim Durchfluß werden ein oder mehrere Behandlungsräume stufenweise hinzu- oder abgeschaltet (z. B. erste Stufe: 3 und 8, zweite Stufe: zusätzlich 11 und 14).

Die für den Wirkungsgrad maßgebliche Strömungsgeschwindigkeit wird durch die Erfindung bereits beim Durchfluß kleinster Volumenströme erreicht und bleibt bei größeren Volumenströmen über einen breiten Bereich nahezu konstant (Fig. 4 und Fig. 5).

Trotzdem können auch große Maximalvolumenströme erreicht werden.

Durch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen wird der Aufwand und die Baugröße klein gehalten und der Wirkungsgrad weiterhin optimiert.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Behandlung von strömenden Flüssigkeiten, anorganischen und/oder organischen Gemischen oder Lösungen, insbesondere von Wasser, die für den direkten Einbau in flüssigkeitsführenden Anlagen, vorzugsweise mittels Einbauflansch (1), oder in für den dortigen Einbau bestimmten handelsüblichen Apparaten, vorzugsweise als Kombination in handelsüblichen Filtervorrichtungen, bestimmt ist, welche die zu behandelnde Flüssigkeit während der Durchströmung mit einem oder mehreren Elektro- oder Permanentmagnetfeldern beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisch beaufschlagte Vorrichtungsteil aus mindestens zwei Behandlungsräumen (3, 11) besteht, und mindestens ein Behandlungsraum (11) durch mindestens ein Steuerorgan (12) geregelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Steuerorgan aus einem federbelasteten Ventil, vorzugsweise aus einer paramagnetischen Bandfeder (12), besteht, und daß bei Vorrichtungen mit mehreren Steuerorganen diese vorzugsweise so ausgebildet sind, daß diese nacheinander und bei verschiedenen Volumenströmen ansprechen (Fig. 5, H).

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Behandlungsraum (3, 8, 11, 14) eine längliche Kanalform aufweist, dessen Querschnitt vorzugsweise flach ausgebildet ist, wobei das Verhältnis Breite/Höhe größer oder gleich 1,0 ist, Behandlungsräume auf dem langen Weg durchströmt sind, und der magnetische Fluß vorzugsweise querpolarisiert, durch die Höhe senkrecht zur Fließrichtung wirkt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Behandlungsräume unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen, wobei ungeregelte Behandlungsräume vorzugsweise kleinere Querschnitte (Fig. 5, H, Stufe 1) und die bei größeren Volumenströmen durchströmten Behandlungsräume größere Querschnitte (Fig. 5, H, Stufe 3 und 4) aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete eine längliche, flache Form aufweisen, und daß Permanentmagnete vorzugsweise als flache Vierkantmagnete ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Behandlungsräume (3, 8, 11, 14) umschließende Gehäusemantel (17) aus Werkstoffen besteht, welche magnetische Eigenschaften besitzen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung vor, während oder nach der Durchströmung von Behandlungsräumen (3, 8, 11, 14) umgelenkt ist und/oder mindestens ein magnetisches Bauteil auf mindestens zwei Seiten von der zu behandelnden Flüssigkeit beaufschlagt ist.