-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung bei
einer Vorrichtung zur Verhütung der Bildung von Kesselstein in
Wasserleitungen, Heizgeräten, Warmwasserspeichern, Ventilen
oder in jeglicher anderen gewerblichen Maschine und
Küchenmaschine, die calciumkarbonathaltiges Wasser verwendet.
-
Es ist wohlbekannt, dass das in den Städten verteilte Wasser
einen mehr oder weniger großen Anteil an Calciumkarbonat in
gelöstem Zustand enthält; nach Thermoschocks, die sich
insbesondere am Austritt von Warmwasserspeichern ereignen, hat
Calciumkarbonat die Eigenschaft, mindestens zum Teil in Form
von Calcit auszukristallisieren, welches ein Kristall mit drei
magnetischen Achsen ist. Man weiß, dass Calcit, gebräuchlicher
mit dem Wort Kesselstein bezeichnet, nach einer gewissen Zeit
für zahlreiche Schäden in den Wasserleitungen verantwortlich
ist. Um diesen Mängeln abzuhelfen gibt es zwei große Arten von
Wasserbehandlung:
-
- Die Wasserenthärter, die von Filtern gebildet werden,
welche Ionenaustauscherharze enthalten, die es gestatten,
in einer Einrichtung die im Wasser gelösten Salze zu
beseitigen. Der Nachteil dieser Behandlung besteht darin,
dass es zwingend erforderlich ist, die Harze nach einer
gewissen Benutzungszeit zu regenerieren. Außerdem werden
grundsätzlich alle Salze beseitigt, und natürlich
eingeschlossen diejenigen, die für den Menschen bei
seinem Trinkwasserverbrauch nützlich sind.
-
- Die Einrichtungen vom elektromagnetischen Typ, die es
gestatten, eine Elektronenzufuhr in das Wasser zu
bewirken, die dazu bestimmt ist, die Struktur der
Calciumkarbonatmoleküle zu verändern. Unglücklicherweise
leiten derartige Vorrichtungen starke Schwingungen in die
Rohrleitungen ein, die insbesondere am Verbindungspunkt
der Rohrleitungen zu Leckagen führen können.
-
- Schließlich kennt man Kesselsteinverhütungsvorrichtungen
mit statischer Funktionsweise, die weder eine Zufuhr von
äußerer Energie noch von chemischen Produkten benötigen.
Diese Vorrichtungen bestehen im Wesentlichen aus
Permanentmagneten, welche die zu behandelnde Rohrleitung
gemäß vollkommen festgelegter magnetischer Konstruktionen
umgeben.
-
Man kennt bereits eine in der Französischen Patentanmeldung
Nummer FR-92.14223 [FR-A-2701309] im Namen desselben Anmelders
beschriebene magnetische Vorrichtung zur Behandlung des in
einer Rohrleitung strömenden Wassers, die in der Lage ist, bei
einer Kristallisation von dreiachsigem Calciumkarbonat seine
vollständige oder teilweise Umwandlung in einachsigen
Aragonitkristall zu bewirken, der keine Krusten bildet, wobei
die Vorrichtung mindestens ein Paar Permanentmagnete umfasst,
die einander gegenüber auf beiden Seiten der Rohrleitung
angeordnet sind, entlang derselben magnetischen Achse, die mit
einem Durchmesser derselben Rohrleitung zusammenfällt, wobei
die besagten Magnete außerdem um die besagte Rohrleitung herum
mittels eines Befestigungsbügels festgehalten werden; die
Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete derart
angeordnet sind, dass ihre einander auf beiden Seiten der
Rohrleitung gegenüberliegenden Pole gleichnamig sind, und dass
der Befestigungsbügel keinen magnetischen Kurzschluss zwischen
den gleichen Magneten verursacht.
-
Man beobachtet, dass solche Kesselsteinverhütungsvorrichtungen
im Allgemeinen permanentmagnetische Mittel verwenden, die
häufig sehr starke Magnetfelder entwickeln, welche unter
anderem die Eigenschaft besitzen, eine Verschiebung der
magnetischen Ladungen der Calciumkarbonatmoleküle zu bewirken,
wodurch sie daran gehindert werden, in Form von Kesselstein zu
kristallisieren. Man weiß auch, dass die dank dieser Art von
Material erhaltenen Ergebnisse vor allem aus der Qualität der
verwendeten Ferrite resultieren, nämlich anisotroper Ferrite
vom Typ Oxonyt 290, die es gestatten, ein Elektron aus dem
Calciumkarbonatmolekül zu entreißen, das dann, nachdem es einem
Thermoschock ausgesetzt war, in Form von Aragonit und nicht in
Form von Calcit kristallisiert.
-
Es wird hier daran erinnert, dass die anisotropen Ferrite
derart sind, dass nach einer endgültigen Magnetisierung das
magnetische Feld zu 80% senkrecht zu dem magnetisierten Teil
ist, was es gestattet, den Fluss leichter auszurichten und eine
magnetische Dichte zu erhalten, die deutlich größer ist als
diejenige eines klassischen Magneten.
-
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die Wirksamkeit von
Kesselsteinverhütungsvorrichtungen, die unter diese letzte Art
fallen, das heißt von Permanentmagnet-
Kesselsteinverhütungsvorrichtungen, noch zu verbessern, und
insbesondere von denjenigen Kesselsteinverhütungsvorrichtungen,
die mit zwei Sätzen von anisotropen Ferriten vom Typ Oxonyt 290
versehen sind, welche man stufenweise entlang der zu
behandelnden Rohrleitung anbringt.
-
Aus dem US Patent 4 307 143 ist bereits eine mehrstufige
Permanentmagnet-Kesselsteinverhütungsvorrichtung bekannt, die
von zwei Paaren von Magneten gebildet wird, welche derart auf
beiden Seiten einer Rohrleitung angeordnet sind, dass die
gegenüberliegenden Pole gleichnamig sind, zum Beispiel Nord auf
dem ersten Paar und Süd auf dem zweiten Paar, wobei sie
zwischeneinander durch eine Metallschelle festgehalten werden.
-
Gemäß dieser Konstruktion erzeugt man einen magnetischen
Kurzschluss durch die Außenseite der Magnete, was zu
Flussverlusten und somit zu einer schnellen Entmagnetisierung
der Einheit führt.
-
Um diesem Mangel abzuhelfen, wird eine erfindungsgemäße
magnetische Vorrichtung vorgeschlagen, welche die Behandlung
von in einer Rohrleitung strömendem Wasser gestattet, die bei
einer Kristallisation von dreiachsigem Calciumkarbonat seine
zumindest teilweise Umwandlung in einachsigen Aragonitkristall
bewirken kann, der keine Krusten bildet, umfassend zwei Paare
von Permanentmagneten, die stufenweise nebeneinander auf der
Rohrleitung angeordnet sind, der eine unterstromig vom anderen,
und von einem Befestigungsbügel gehalten werden, wobei die
Magnete von jedem Paar einander derart auf beiden Seiten der
besagten Rohrleitung gegenüberliegend angeordnet sind, entlang
derselben magnetischen Achse, die mit einem Durchmesser der
besagten Rohrleitung zusammenfällt, dass die sich
gegenüberliegenden Pole gleichnamig sind; diese Vorrichtung,
bei der die magnetische Polarität der gegenüberliegenden
Magnete des zweiten Paars umgekehrt ist wie die Polarität des
oberstromig auf der zu behandelnden Rohrleitung angeordneten
ersten Paars, ist dadurch gekennzeichnet, dass der
Befestigungsbügel der beiden Paare von Magneten magnetisch
isoliert ist.
-
Natürlich, und gemäß einer sekundären Eigenschaft der
vorliegenden Erfindung, ist die Vorrichtung auch dadurch
gekennzeichnet, dass die beiden Paare von Magneten im Abstand
von mindestens einigen Zentimetern auf der Rohrleitung
festgehalten werden. Man stellt diesbezüglich fest, dass die
Wahl der Polarität der einander gegenüberliegenden Magnete für
das erste, oberstromig oder stromaufwärts der Rohrleitung
gelegene Paar keine beachtliche Auswirkung auf das
Behandlungsergebnis hat; es ist somit gleichgültig, ob das
erste Paar vom Typ Nord-Nord oder Süd-Süd ist.
-
Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden in der
nachfolgenden Beschreibung einer bestimmten Ausführung der
erfindungsgemäßen magnetischen Vorrichtung besser ersichtlich,
die anhand eines nicht einschränkenden Beispiels angegeben ist,
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in welcher:
-
- Fig. 1 ein Prinzipschaubild der magnetischen
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Kesselsteinverhütungsvorrichtung darstellt, wobei die
Pfeile der Figur die verschiedenen Ausrichtungen der
Calciumkarbonatmoleküle nach einem Hindurchtritt unter
den Paaren von Permanentmagneten zeigen,
-
- Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der mehrstufigen
Vorrichtung gemäß der Erfindung ist, so wie sie auf einer
zu behandelnden Rohrleitung angebracht ist.
-
Gemäß Fig. 1 hat man eine Rohrleitung oder Kanalisation 2
dargestellt, in der in Richtung des Pfeils F1 Wasser strömt,
das mit Mineralsalzen, insbesondere Calciumkarbonat, belastet
ist, wie auf der linken Seite der Figur unterstromig oder
stromabwärts der Vorrichtung 1 dargestellt, wobei die durch
kleine Pfeile symbolisierten Moleküle von einer Braun'schen
Molekularbewegung bewegt werden und sich normal in alle
Richtungen verteilen.
-
Wenn das Wasser ins Innere des ersten Paars von Magneten 2
eindringt, bei denen man für die im Kontakt mit der Rohrleitung
befindlichen Magnete die Polarität Süd gewählt hat,
beobachtet man eine erste Ausrichtung der Moleküle in Richtung
der Mitte der Rohrleitung; am Austritt des Paars von Magneten 2
sind die Magnetfeldlinien in bekannter Weise gekrümmt, was dazu
führt, dass die Carbonatmoleküle radial ausgerichtet werden;
sie nehmen dann in Abhängigkeit von ihrer Position im Inneren
der Rohrleitung ~ unterschiedliche Richtungen
ein.
-
Nach einer Strecke von einigen Zentimetern zwischen den beiden
Paaren von Magneten dringen die besagten Moleküle dann in den
Raum ein, der von dem zweiten Paar von Magneten 3 begrenzt
wird, deren im Kontakt mit der Rohrleitung C befindliche
Magnete Nord-polarisiert gehalten werden.
-
Die Moleküle werden dann in Bezug zu der Richtung, die sie beim
Hindurchtritt unter dem Paar von Magneten 2 eingenommen haben,
um 180º ausgerichtet. Die Einwirkung des parallelen Nord-
Magnetfeldes wirkt sich hauptsächlich auf die Protonen aus, die
dann wie zuvor eine positive elektrische Ladung besitzen,
während das Süd-Magnetfeld seine Wirkungen auf die Elektronen
mit negativer elektrischer Ladung ausübt. Die Moleküle
unterliegen so in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit
des Wassers in der Rohrleitung C sehr schnell einer doppelten
Ausrichtung, und dies in einigen Sekundenbruchteilen. Dies hat
zum ersten Ziel, diese Moleküle zu stabilisieren; natürlich
unterliegen sämtliche Moleküle des Wassers oder von gelöstem
Salz derselben Einwirkung, jedoch ist die einzige Umwandlung,
die nach dem Magnetschock weiterbestehen wird, diejenige, die
exakt die Calciumkarbonatatome betrifft.
-
Beim Austritt aus dem zweiten Paar von Magneten 3, das heißt
nach dem Hindurchtritt durch die ganze Vorrichtung 1, richten
sich die Calciumkarbonatmoleküle tangential zu den
Magnetfeldlinien aus, die entsprechend einer Darstellung in
Fig. 1 in dünnen strichpunktierten Linien natürlich dazu
neigen, sich nach außen wieder zu schließen; man stellt dann
fest, dass sich die Moleküle entsprechend zwei Richtungen
verteilen, die in Bezug zur Achse der Rohrleitung C geneigt
sind, was besonders günstig ist, weil diese Ausrichtung, wie
man gesehen hat, ein starkes Maß an Kristallisation vermeidet.
-
Außerdem, wenn die Calciumkarbonatmoleküle, zum Beispiel nach
einem Thermoschock, in Form von einachsigem Aragonit
kristallisieren, hat diese Kristallisation keine
krustenbildende Eigenschaft, das heißt, dass die ausgefällten
Kristalle normalerweise vom Wasserstrom mitgeführt werden.
-
Gemäß einer praktischen Beschreibung der in Fig. 2 in
Perspektive dargestellten Vorrichtung besteht diese im
Wesentlichen aus einem Bügel 4, der zwei Halterungen in U-Form
aufweist, aus denen sich in seitlicher Richtung zwei senkrechte
Flügel 5 erstrecken; diese werden vorteilhafterweise von
Löchern 6 durchsetzt, die eine Befestigung des Bügels 4 mittels
nichtmetallischer Schrauben oder mittels nachgiebiger Bänder um
die beiden nebeneinander entlang der Rohrleitung C angeordneten
Paare von Magneten 2 und 3 herum gestattet. Es ist wichtig,
dass die so hergestellte Befestigung nicht dazu beiträgt, den
magnetischen Kreis durch die Außenseite der Magnete 2 und 3 zu
schließen, was zu Flussverlusten und zu einer beschleunigten
Entmagnetisierung führen würde.
-
Bei der bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bestehen die magnetischen Mittel im Wesentlichen aus zwei
Paaren von Magneten 2 und 3, die derart entlang der Rohrleitung
angeordnet sind, dass die auf der Rohrleitung C abgestützten
Flächen des ersten Paars von Magneten 2 vom Typ Süd sind, und
dass umgekehrt die mit der Rohrleitung C im Kontakt
befindlichen Flächen des Paars von Magneten 3 vom Typ Nord
sind; außerdem konnte man beobachten, dass es ratsam ist,
zwischen dem ersten stromaufwärts der Rohrleitung angeordneten
Paar von Magneten und dem stromabwärtigen zweiten Paar einen
ausreichenden Abstand vorzusehen, um jegliche magnetische
Wechselwirkung zwischen den beiden Paaren von Magneten zu
vermeiden; in der Praxis liegt dieser Abstand in der
Größenordnung von einigen Zentimetern. Außerdem weisen die
besagten Abstützflächen der Magnete auf der Rohrleitung C
vorteilhafterweise eine Konkavität 7 in Form eines
Zylindersektors auf, dessen Radius dem Radius der Rohrleitung C
möglichst nahe kommt, um eine maximale Magnetwirkung
hervorzurufen.
-
Es ist ersichtlich, dass diese bestimmte Vorrichtung, auch wenn
sie hinsichtlich ihres Wirkungsgrades vorteilhaft ist, für ein
allgemeines Funktionieren der erfindungsgemäßen
Kesselsteinverhütungsvorrichtung keine Notwendigkeit darstellt.
-
Gemäß einer wichtigen, wenn auch sekundären Eigenschaft, ist
vorgesehen, dass die Gruppe der magnetischen Teile mit einer
Beschichtung überzogen ist, die geeignet ist, sie elektrisch zu
isolieren, um einen direkten Kontakt der Magnete mit der
Rohrleitung C zu verhindern, vor allem wenn diese aus
magnetischem Material ist, wie Eisen oder seinen Legierungen,
was dann eine sehr schnelle Abnahme der magnetischen Wirkung
der Vorrichtung verursachen würde.
-
Selbstverständlich kann auch die Stärke der Vorrichtung durch
mehr oder weniger große Längen der Magnete angepaßt werden, und
man hat beobachtet, dass die Längsabmessung (entsprechend der
Achse der Rohrleitung C) größer sein müsste als die
Querabmessung der Magnete (d. h. ihre Breite) in Bezug zur
Rohrleitung C.
-
Was schließlich die Dicke der Basismagnete betrifft, welche die
Paare 2 oder 3 bilden, hat man festgestellt, dass eine optimale
Funktion erhalten wurde, indem man die Dicke von jedem ein Paar
bildenden Magnet von einem kleinsten Wert entsprechend ungefähr
einem Drittel der Breite des Magneten bis zu einem größten Wert
gleich der Breite des Magneten verändert; man wird sehen, dass
zum Erhalt einer derartigen Veränderung vorgeschlagen wird,
magnetisch gemachte Blättchen oder Lamellen auf den äußeren
ebenen Teil von jedem ein Paar bildenden Magneten
aufzuschichten, indem man das neue Blättchen oder die neue
Lamelle in quaderförmiger Form in einer Serienpolarität mit dem
Basismagneten oder dem vorangehenden Blättchen bzw. der
vorangehenden Lamelle anordnet.
-
Die derart realisierte Vorrichtung 1 ergibt ausgezeichnete
Ergebnisse im Hinblick auf die Calciumkarbonatausfällungen, die
praktisch vollständig in Form von einachsigem Aragonit
kristallisieren.