DE9307972U1

DE9307972U1 - Entkalkungsvorrichtung

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Publication number: DE9307972U1
Application number: DE9307972U
Authority: DE
Original assignee: REIKA ELECTRONIC KARIN WALCH
Current assignee: REIKA ELECTRONIC KARIN WALCH
Priority date: 1993-05-26
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1993-09-09
Anticipated expiration: 2003-05-27

Description

M:RE5502B

REIKA Electronik K. Waleh

Entkalkungsvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Fluiden, um die Ablagerungsanfälligkeit von im Fluid enthaltenen Substanzen zu vermindern. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Behandeln von kalkhaltigem Wasser, um die Ablagerungsanfälligkeit von Kalk auf Oberflächen zu vermindern, mit denen das Wasser nach der Behandlung in Berührung kommt.

Die Ablagerungen von in Fluiden enthaltenen Substanzen auf Oberflächen stellen ein erhebliches Problem dar. Im industriellen Bereich sind sie insbesondere dort unerwünscht, wo Fluide (insbesondere flüssige Substanzen) durch Düsen mit geringem Durchmesser geführt werden. Als Beispiel sei hier die StrumpfIndustrie genannt, bei der die einzelnen, den Strumpf bildenden Nylonfäden durch feine Düsen geblasen werden, wobei sie von einem Wassermantel für Kühlungszwecke umgeben sind. Bei derartigen feinen Düse können schon im geringen Umfang auftretende Ablagerungen im Düsenbereich zu einer Verstopfung der Düse und somit zu einer Verminderung der Leistungsfähigkeit des Gerätes bzw. zu einem Ausfall führen.

Doch nicht nur die technische Beeinträchtigung von fluidführenden Geräten stellt ein Problem dar; vielmehr wird auch der unschöne ästhetische Eindruck von Ablagerungen als störend empfunden. Dies gilt zum einen für den privaten häusliehen Bereich und zum anderen insbesondere für den Hotelbereich. In beiden Bereichen wird ein nicht unerheblicher Aufwand betrieben, um die unschönen Ablagerungen zu entfernen.

Aus den zuvor genannten Gründen sind in der Vergangenheit erhebliche Anstrengungen unternommen worden, um Ablagerungen von in einem Fluid enthaltenen Substanzen auf Oberflächen zu verhindern bzw. zu reduzieren. Ein bekannter Lösungsansatz beruht auf der Anwendung von chemischen Verfahren, mit denen das Wasser aufbereitet wird. Bei diesen Verfahren werden die chemischen Eigenschaften der in dem Fluid vorkommenden Stoffe benutzt, um diese an bestimmte Substanzen zu binden und sie somit aus dem Fluid zu entfernen. Derartige Verfahren weisen jedoch den inhärenten Nachteil auf, daß sie zur Montage einer entsprechenden (Filter-) Vorrichtung ein Öffnen/Aufschneiden des fluidführenden Leitungssystemes bzw. des fluxdenthaltenden Behälters verlangen, da es zwangsläufig nötig ist, den chemischen Filter in umittelbarem Kontakt mit dem Fluid zu bringen. Darüber hinaus weisen chemische Filter im allgemeinen die Eigenschaft auf, das sie nur eine endliche Lebensdauer haben und somit öfter erneuert werden müssen. Dies bedeutet, daß das Leitungssystem erneut geöffnet werden muß, um den Filter auszutauschen, was einen nicht unerheblichen zusätzlichen Aufwand bedeutet.

Somit ist der Betrieb eines auf chemischen Filtern beruhenden Systemes zumindest im Hinblick auf lange Zeiträume aufwendig und teuer.

Ein weiteres bekanntes, alternatives Verfahren beruht auf der Behandlung eines bestimmte Substanzen enthaltenden Fluides mit einem Magnetfeld. Obgleich dieses Verfahren theoretisch noch nicht vollständig verstanden ist, zeigt es verblüffende Erfolge. In der einfachsten Form bestehen derartige bekannte Systeme aus einem Permanentmagneten, der an oder um ein fluidführendes Rohrsystem herum angeordnet ist, so daß sich sein Magnetfeld durch das Rohr hindurch erstreckt. Es wird vermutet, daß das sich durch das Rohrsystem und somit durch das Fluid erstreckende Magnetfeld auf die

geometrische Struktur der Substanzen/Moleküle einwirkt und auf komplexe Art die Anlagerungsaffinität der Moleküle auf Oberflächen vermindert.

Weitere dieses Prinzip verwendende Lösungen verwenden anstelle eines Permanentmagneten offene Halbspulenpaare, welche auf induktivem Weg ein Magnetfeld in dem fluidführenden System bzw. einem fluidenthaltenden Behälter erzeugen. Die Halbspulen weisen die Form von Drähten auf, die um das Rohr/ den Behälter eng herumgewickelt werden, wobei jeweils eine der Spulen aus jedem Paar mit der positiven Halbwelle und die andere mit der negativen Halbwelle einer elektrischen Versorgungsspannung verbunden werden. Da es sich bei den Spulenpaaren um offene Spulen handelt fließt durch die Spulen im wesentlichen kein Strom. Ein entsprechendes Steuergerät legt an die Halbspulen einen gleichgerichteten Wechselstrom an, wodurch sich im fluidführenden Rohr das gewünschte Magnetfeld bildet.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Behandeln von Fluiden bereitzustellen, um die Ablagerungsanfälligkeit von im Fluid enthaltenen Substanzen zu vermindern, die einen höheren Wirkungsgrad aufweist als bisherige bekannte Systeme und die universeller einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Behandeln von Fluiden gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Im einzelnen geschieht dies dadurch, daß Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtungen vorgesehen werden, die ein sich zeitlich änderndes magnetisches Feld erzeugen, sowie eine Steuereinrichtung, die mit der Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung verbunden ist, um das Zeitverhalten des magnetischen Feldes in Abhängigkeit von bestimmten Parametern zu beeinflussen, wobei die Parameter mittels einer Eingabevorrichtung frei

wählbar sind, so daß sie im Hinblick auf das zu behandelnde Fluid angepaßt werden können.

Die Erfinder haben für die Realisierung der vorliegenden Erfindung umfangreiche Untersuchungen vorgenommen, um den Einfluß von magnetischen Feldern auf die Ablagerungsanfälligkeit von im Fluid enthaltenen Substanzen zu untersuchen. Im folgenden wird aus Gründen der Vereinfachung nur noch von Kalkablagerungen gesprochen werden, es wird jedoch ausdrücklieh darauf hingewiesen, daß vom Gegenstand der Erfindung nicht nur kalkhaltige Flüssigkeiten umfaßt werden sollen, obgleich diese derzeit den Hauptanwendungsbereich darstellen.

Von den Erfindern ist herausgefunden worden, daß die Effizienz der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung sehr empfindlich von den jeweiligen, am Anwendungsort gerade herrschenden Bedingungen abhängig ist. Beispielsweise ist ermittelt worden, daß ein bestimmtes, an die Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung angelegtes Wechselfeld unter bestimmten Randbedingungen sehr effizient gearbeitet hat, während es unter leicht unterschiedlichen Randbedingungen erheblich an Effizienz eingebüßt hat. Demnach wurde die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung an ein Wasser führendes Rohr angebracht und sie zeigte am Vormittag gute Ergebnisse, während die Effizienz am Nachmittag erheblich vermindert war. Nähere Untersuchungen ergaben, daß sich vom Vormittag zum Nachmittag die Fluid- bzw. Wasserzusammensetzung leicht geändert hat, da zu diesen Zeitpunkten jeweils unterschiedliehe Wasserkraftwerke Wasser in das Leitungssystem einspeisten. Weitere kritische Größen sind die Temperatur des Wassers, die Wasserhärte und die Durchflußmenge durch das Leitungssystem: Eine Veränderung einer dieser Größen führte zu einer Änderung der Wassercharakteristik, wodurch sich unterschiedliche Effizienzen für den Behandlungsvorgang eingestellt haben. Um diesen Tatsachen Rechnung zu tragen,

wird erfindungsgemäß eine Eingabevorrichtung vorgesehen, mittels der die Parameter des Wechselfeldes an die jeweils herrschenden Bedingungen angepaßt werden können.

Die Vorrichtung nach dem Anspruch 2 betrifft den gegenwärtigen Hauptanwendungsbereich der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung, nämlich die Behandlung von kalkhaltigem Wasser, das in einem Rohrleitungssystem fließt. Je nach Abhängigkeit der Durchflußmenge können mehrere Paare von Halbspulen verwendet werden, wobei umsomehr Halbspulenpaare verwendet werden, je größer die Durchflußmenge ist.

In der in den Ansprüchen 3 bis 5 beanspruchten Behandlungsvorrichtung sind die Parameter aufgeführt, die gegenwärtig bevorzugt geändert werden, um die Effizienz des Gerätes an die jeweilige Wassercharakteristik anzupassen. Hierbei wird erfindungsgemäß eine periodische Änderung der Parameter vorgesehen, um das Behandlungsgerät zyklisch mit unterschiedlichen Parametersätzen zu betreiben. Im Hinblick auf den oben erwähnten Fall kann vorgesehen werden, daß Behandlungsgerät vormittags mit einem ersten Parametersatz und nachmittags mit einem zweiten Parametersatz zu betreiben. Zur Bestimmung eines für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Parametersatzes kann weiterhin vorgesehen werden, daß die Parametereinstellung in größeren Zeitabständen geändert wird, um den Einfluß einer Änderung auf die Effizienz des Gerätes bestimmen zu können. Diese Ausführungsform wird bevorzugt dort eingesetzt, wo sich die Wassercharakteristik im wesentlichen nicht ändert. Durch wiederholtes Anpassen der Parameter kann somit ein optimaler Parametersatz ermittelt werden.

Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung gemäß den Ansprüchen 6 bis 9 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform, in der ein besonders kritischer Wert für die Effizienz der Behandlungsvorrichtung optimiert wird, nämlich die Frequenz

des angelegten Wechselfeldes. An der einfachsten Ausführungsform wird die Frequenz auf einen festen Wert gesetzt, der im wesentlichen beibehalten wird und gegebenenfalls mit den anderen Parametern zusammen verändert wird. Eine verbesserte Ausführungsform sieht erfindungsgemäß vor, daß von der Steuereinrichtung ein durch Grenzwerte definiertes Frequenzintervall durchfahren wird, wobei die Frequenzintervalle frei bestimmbar sind. Ein derartiges Durchfahren (Wobbein) erlaubt es, geringfügige Schwankungen in der Wassercharakteristik auszugleichen, indem das Frequenzintervall durchfahren wird. Dies kann zum einen dadurch geschehen, daß mittels eines Zufallgenerators beliebige Werte aus dem vorherbestimmten Frequenzintervall ausgewählt werden oder indem der Frequenzbereich zyklisch und sequentiell in frei wählbaren Sequenzabständen durchfahren wird.

Die im Anspruch 10 beanspruchte Ausführungsform betrifft die technische Umsetzung des erfindungsgemäßen Konzeptes, mittels der die Erfindung auf besonders wirtschaftliche Weise realisiert werden kann.

In den Ansprüchen 11 bis 15 werden bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, in denen die Eingabevorrichtung für die Parameter modifiziert ist. In der einfachsten Ausführungsform geschieht die Eingabe der Parameter manuell über eine Tastatur. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß sie preiswert ist und von entsprechend ausgebildeten Personen auf einfache Art und Weise bedient werden kann. Eine verbesserte Ausführungsform verwendet anstelle einer manuellen Tastatur ein austauschbares Speichermedium und eine geeignete Lesevorrichtung, wobei das Speichermedium zum einen eine Magnetkarte oder eine optische Speicherplatte sein kann. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß das Speichermedium aus dem Gerät entfernt und mit einem Bericht des Anwenders an den Gerätehersteller versandt werden kann, der zentral die Eingabe von neuen Parametern auf der

Speicherkarte durchführt und diese an den Anwender zurückschickt. Dieses System ist dort von Vorteil, wo keine ausgebildeten Fachleute die Neueingabe von optimierten Parametern durchführen können bzw. dies wirtschaftlich zu aufwendig ist.

Die Ausführungsform gemäß dem Anspruch 15 betrifft ein System, daß bevorzugt bei Anwendern Einsatz findet, bei denen eine Vielzahl von fluidführenden Rohren zu behandeln ist, wie beispielsweise in einer Fabrik. In einem derartigen System können an mehreren Rohren Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtungen zusammen mit Sub-Steuervorrichtungen verwendet werden, die mit einer zentralen Steuereinheit drahtlos in Verbindung stehen. Gemäß eines derartigen Systemes würde die Übermittlung der Parameter zu den einzelnen Sub-Systemen zentral erfolgen, wodurch das System insgesamt wirtschaftlich wird, da eine entsprechend aufwendige Eingabevorrichtung (die ein optisches bzw. magnetisches Lesegerät umfassen kann) nur in der zentralen Steuereinheit bereitgestellt werden muß.

Schließlich betrifft die Ausführungsform gemäß dem Anspruch 16 eine Behandlungsvorrichtung, deren Betriebsbereitschaft mittels eines Fehlfunktionsüberwachungssystemes kontrolliert werden kann. Das Fehlfunktionsüberwachungssystem überwacht die Funtkionsweise der Elemente der Steuereinrichtung und aktiviert eine Sendevorrichtung, sobald eine Fehlfunktion registriert wird. Die Sendevorrichtung steht (bevorzugt drahtlos) mit einer Empfangsvorrichtung in Verbindung, die in Antwort auf ein von der Sendevorrichtung übermitteltes Fehlersignal ein optisches und/oder akustisches Warnsignal erzeugt. Bevorzugterweise wird diese Ausführungsform bei Anwendungen verwendet, in denen die einwandfreie Funktion der Behandlungsvorrichtung von besonderem Interesse ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform deutlich, die in Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung zu sehen ist. Es zeigt:
5

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung;

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Steuereinrichtung;

Fig. 3a-c jeweils Diagramme von Pulsformen des Wechselfeldes , das an die Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtungen von Fig. 1 angelegt wird;
15

Fig. 4 ein Flußdiagramm, in dem die erfindungsgemäße Eingabe der Parameter dargestellt ist.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Fluid-Behandlungsvorrichtung schematisch dargestellt. Aus Illustrationsgründen wird in der folgenden detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform auf eine Behandlungsvorrichtung Bezug genommen, die für die Behandlung von kalkhaltigem Wasser ausgelegt ist, um die Ablagerung des Kalkes auf Oberflächen zu verhindern, mit denen das behandelte Wasser in Berührung kommt. Indessen wird darauf hingewiesen, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren auch auf andere Fluide ausdehnen läßt und die erfindungsgemäße Wirkung sich nicht auf Kalk (d.h. Kalziumcarbonatkeime) beschränkt.

In Fig. 1 fließt innerhalb eines Rohres 7 kalkhaltiges Wasser in einer Richtung, die mit dem Pfeil 5 angedeutet ist. Für die Anwendung der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung wird kein spezieller Rohrdurchmesser benötigt; vielmehr eignet sich das Verfahren für beliebige Rohrleitungssysteme. Darüber hinaus kann das Rohr aus beliebigen Materialien be-

stehen, möglich sind neben beliebigen Kunststoffrohren auch metallische Rohrleitungen.

Um das Rohr 7 herum werden in bestimmten Abständen offene Halbspulenpaare 6^, 62/ 63, 64 angeordnet. Jede der Halbspulen 6^ besteht aus einer Drahtwicklung, wobei die Drahtwicklung bevorzugterweise eng aneinanderliegend gewickelt wird.

Die freien Enden der Halbspulen 9-^, 92/ 93, 9^ erstrecken sich bevorzugt symmetrisch in axialer Richtung entlang des Rohres 7. Die Befestigung der Halbspulen kann auf beliebige Art und Weise erfolgen, möglich ist die Befestigung mittels eines als Unterlage dienenden, auf beiden Seiten klebenden Klebebandes oder einer geeigneten Umwicklung.

Die Anzahl der bevorzugterweise verwendeten Halbspulenpaare hängt vom jeweiligen Anwendungsfall, und zwar insbesondere von der Durchflußmenge des Wassers ab. In Fig. 1 ist eine Ausführungsform mit zwei Halbspulenpaaren 61, 64 sowie 62/ 63 dargestellt. Indessen wird darauf hingewiesen, daß auch nur ein Halbspulenpaar (beispielsweise das Spulenpaar 6-^, 63 oder das Spulenpaar 62/ 64) oder auch mehr als zwei Spulenpaare verwendet werden können. Nötig ist indessen die Verwendung von Spulenpaaren, um zur erfindungsgemäßen Wirkung zu gelangen. Aus jedem Spulenpaar wird jeweils eine Spule mit dem Pluspol einer Steuereinrichtung 20 verbunden, während die verbleibende Halbspule mit dem negativen Pol verbunden wird. In Fig. 1 sind die Spulen O₁, 62 untereinander sowie mit dem Pluspol des Steuergerätes 20 verbunden, während die Spulen 63, 64 untereinander und mit dem Minuspol verbunden sind. Sofern die Entfernung zwischen der Steuereinrichtung 20 und den Halbspulen 6^ nicht allzu groß wird (d.h. einige Meter) und somit auch die Länge der Zuleitung, kann als Zuleitung ein beliebiges Metallkabel verwendet werden. Befindet sich hingegen die Steuereinrichtung 20 in ei-

ner größeren Entfernung (d.h. von mehr als 10 Metern), empfiehlt sich die Verwendung einer abgeschirmten Koaxialleitung, um die Aufrechterhaltung der von der Steuereinrichtung 20 erzeugten Wechselfeldform zu gewährleisten. In diesem Fall läuft auf der Signalleitung des Koaxialkabels jeweils der Plus- bzw. Minuspol des Wechselfeldes, wohingegen die Abschirmung auf der Gehäusemasse liegt.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung 20 ist in einem Gehäuse 22 untergebracht und weist neben den Signalausgängen 23 Eingabevorrichtungen 25', 25" auf, mittels derer die Parameter des an die Halbspulen 6^ angelegten Wechselfeldes beeinflußt werden können. Darüber hinaus ist eine Anzeigevorrichtung 50' vorgesehen, auf der die jeweiligen Parameter optisch dargestellt werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Eingabevorrichtungen 25', 25" sowie die Anzeigevorrichtungen 50' nur schematisch dargestellt sind; ferner sind übliche Elemente (wie beispielsweise An-/ und Ausschalter) aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt.

In dem Gehäuse 22 der Steuereinrichtung 20 befindet sich ein Mikrocomputer, dessen Blockschaltbild schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Der Mikrocomputer steuert die an die Halbspulen 6^ angelegte Signalform unter Berücksichtigung von Parametern, die mittels der Eingabevorrichtung 25 eingegeben werden. Der Mikrocomputer besteht im wesentlichen aus einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und einem Lesespeicher (ROM), der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Form eines EEPROMs annimmt. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung 20 läßt sich in zwei Betriebszuständen betreiben, nämlich in einem sog. Parametereingabemodus und dem normalen Betriebsmodus. Der jeweilige Modus ist mittels eines Wahlschalters (in Fig. 1 nicht dargestellt) wählbar.

Im Eingabemodus (der weiter unten noch detaillierter beschrieben werden wird) wird das EEPROM 35 programmiert, d.h. die für die Steuerung der Signalform des Wechselfeldes nötigen Parameter werden in den EEPROM 35 eingelesen. Dies geschieht gemäß der einfachsten Ausführungsform mittels einer Reihe von Tastschaltern 25', mit denen er die gewünschten Parameter eingelesen werden. Das RAM 30 koordiniert dabei die Speicherung der Parameter in dem EEPROM 35 und zeigt die eingespeicherten Werte zur Kontrolle auf der Anzeigevorrichtung 50 an. So kann optisch überprüft werden, welcher Parameter mit welchem Wert gerade abgespeichert wird.

Die in dem EEPROM 35 niedergelegten Parameterwerte dienen der Variation der Signalform des an die Halbspulen 6j_ angelegten Wechselfeldes. Das Wechselfeld wird von einem Signalgenerator 40 erzeugt, und zwar in Abhängigkeit von den vom RAM 30 übermittelten Steuersignalen. Die einzelnen Signalformen sind in den Fig. 3a bis c dargestellt. In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform umfassen die Parameter, die mittels der Eingabevorrichtung 25 eingegeben werden, die Frequenz f^, das Tastverhältnis T_A = f2/f^/ die Scheitelspannung V_s sowie einen Kurvenformfaktor S. Der Kurvenformfaktor S kann zwischen 0% und 100% variieren, wie in den Fig. 3b) und 3c) dargestellt. Ein Kurvenformfaktor von &dgr; = 0% entspricht einer Rechteckwelle, wohingegen ein Kurvenformfaktor von 100% einem sägezahnförmigen Puls entspricht. Werte zwischen 0% und 100% sind als gestrichelte Linien in Fig. 3a) dargestellt. Im Hinblick auf die bislang untersuchten Fluide haben sich die in Fig. 3 dargestellten Wellenformen des Wechselfeldes als besonders günstig erwiesen; indessen wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die hier dargestellten Wellenformen beschränkt ist. In Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsfalles könnten sich andere, komplexere Wellenformen als günstig erweisen, woraus sich ergibt, daß andere Parameter zu manipulieren wären.

Wie bereits weiter oben angedeutet ist der Einfluß des an die Spulen 6^ angelegten elektrischen Wechselfeldes und somit der Einfluß des sich daraus ergebenden magnetischen Wechselfeldes auf das Fluid und die darin enthaltenen Substanzen bislang nicht vollständig verstanden. Untersuchungen seitens der Erfinder der vorliegenden Erfindung ergaben, daß das magnetische Wechselfeld die geometrische Struktur der jeweils im Fluid enthaltenen Moleküle beeinflußt und ihre Anfälligkeit für das Ablagern auf mit ihnen in Kontakt tretende Oberflächen vermindert. Welche Magnetfeldform im einzelnen nötig ist, um die Ablagerungsanfälligkeit einer einzelnen Substanz gezielt zu vermindern, ist bislang nicht bekannt; vielmehr muß die Magnetfeldform empirisch bestimmt werden. Weiterhin wichtig ist die Eigenschaft des mittels der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung behandelten Fluids, den Behandlungseffekt über einen längeren Zeitraum zu speichern (Memory-Effekt). Seitens der Erfinder der vorliegenden Anmeldung ist ermittelt worden, daß ein behandeltes Fluid in der Lage ist, die Wirkung der Behandlung bis zu 7 2 Stunden zu speichern. Darüber hinaus setzt die Wirkung der erfindungsgemäßen Behandlung nicht nur in Richtung der stromabwärtigen Seite eines fließenden Fluids ein, sondern erstreckt sich auch bis zu einer Entfernung von ca. 3 Metern (in Abhängigkeit der eingestellten Parameter) zur stromaufwärtigen Seite. Schließlich ist herausgefunden worden, daß auch nicht fließende Fluide sich behandeln lassen und anschließend die erfindungsgemäße Wirkung zeigen.

Nachdem ein Parametersatz mittels der Eingabevorrichtung 25 eingegeben worden ist wird das System in den Arbeitsmodus versetzt. In diesem Modus erzeugt der Signalgenerator 40 die in Fig. 3 dargestellte Signalform, und zwar in Abhängigkeit jeweils der Parameter, die im EEPROM 35 gespeichert und vom RAM 30 ausgelesen worden sind. Eine Möglichkeit zum Betreiben der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung liegt in der Eingabe eines festen Parametersatzes mittels der Einga-

bevorrichtung 25. Mittels dieses festen Parametersatzes wird dann die entsprechende Signalform vom Signalgenerator 40 erzeugt und an die Halbspulen 6^ angelegt. Wird eine erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung neu installiert, kann als erster fester Parametersatz eine mittlere Parameterkonfiguration gewählt werden. Diese mittlere Parameterkonfiguration kann empirisch ermittelt werden. Nach einem längeren Zeitraum wird nun die Wirkung des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens vom Anwender beobachtet und der erfindungsgemäße Erfolg registriert. Nach einer geeigneten Zeitdauer (4 - 6 Wochen) wird dann der Parametersatz geändert und eine neue Test-/Trainingssequenz durchgeführt. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis sich für den jeweiligen Anwendungsfall die optimale Parameterkombination ergeben hat. Diese bleibt dann fest eingestellt.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird anstelle eines festen Parametersatzes für beispielsweise einen Parameter kein fester Wert sondern ein Intervall vorgegeben. Bisherige Versuche ergaben, daß sich hierfür insbesondere die Frequenz des angelegten Wechselfeldes eignet. Wenn in dem EEPROM 35 demgemäß ein fester Wert für das Tastverhältnis, die Scheitelspannung und den Kurvenformfaktor eingegeben worden ist sowie ein Frequenzintervall für die Frequenz, dann entnimmt das RAM 30 mit einer bestimmten, frei wählbaren Zeitkonstante aus dem EEPROM 35 einen Parametersatz, bei dem das Tastverhältnis, die Scheitelspannung und der Kurvenformfaktor jeweils feste Werte haben und die Frequenz jeweils einen unterschiedlichen Wert. Hierbei ist es möglich, die Frequenz entweder systematisch (d.h. von der einen Interval lgrenze hin zur anderen in bestimmten Abständen und dann zyklisch permutierend) zu ändern oder zufällig innerhalb des vorgegebenen Intervalles springend, und zwar unter Zuhilfenahme eines Zufallsgenerators. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß geringfügige Schwankungen der Wassercharakteristik durch Anwendung eines

"Parameterkontinuums" abgedeckt werden können, wodurch sich eine verbesserte mittlere Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung ergibt. In der eben diskutierten Ausführungsform sind bislang Versuche unternommen worden, in denen statt einer festen Frequenz ein Frequenzintervall ausgewählt wurde. Indessen wird darauf hingewiesen, daß auch bei einem anderen (oder mehreren) Parametern anstelle eines festen Wertes ein entsprechend geeignetes Intervall eingegeben werden kann.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 die erfindungsgemäße Parametereingabe mittels der Eingabevorrichtung 25 beschrieben. Hierzu wird das Gerät zunächst in den Eingabemodus versetzt. Auf der Anzeigevorrichtung 50 wird dann eine Geräteidentifikationsnummer (ID-NR) angezeigt, die entweder bei einer Erstinbetriebnahme des Gerätes 0 ist oder bereits vorher auf einen bestimmten Wert gesetzt wurde. Ist die Geräteidentifikationsnummer 0 erfolgt die Eingabe mittels der Eingabevorrichtung 25. Die Eingabe der Geräteidentifikationsnummer ist im Hinblick auf eine später noch zu beschreibende weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wichtig, die auf der Verwendung von austauschbaren Speichermedien basiert. Ist die Identifikationsnummer eingegeben, erfolgt in einer sich anschließenden Abfrage die Quittierung der gerade eingegebenen bzw. bereits gesetzten Nummer. Nachfolgend wird von dem System abgefragt, ob ein Wobble-Betrieb gewünscht ist oder nicht. Wobbein bedeutet hierbei, ob für einen bestimmten Parameter ein fester Wert gewählt werden soll oder ob ein Intervall bevorzugt wird, aus dem sequentiell oder zufällig Werte entnommen werden, wie oben bereits beschrieben. Ist ein Wobble-Betrieb erwünscht, erfolgt die Eingabe der unteren Intervallgrenze, im vorliegenden Fall die Eingabe der unteren Frequenzgrenze ^min Anschließend erfolgt die Eingabe der oberen Frequenzgrenze f_max und der Wobble-Zeit T. In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform haben sich im Wobble-Betrieb eine un-

tere Frequenzgrenze von 1000 Hz und eine obere Frequenzgrenze von 5000 Hz als besonders vorteilhaft erwiesen. Aber auch andere Frequenzgrenzen können gewählt werden. Dies empfiehlt sich insbesondere nach einer längeren Trainingsphase, nach der sich das günstigste Frequenzfenster (Frequenzintervall) hat einengen lassen. Demgemäß kann sich beispielsweise ein Frequenzintervall von 1500 bis 2000 Hz bei einer bestimmten Wassercharakteristik als günstig erweisen. Die Wobble-Zeit ist zwischen 10 Sekunden und ca. einer Stunde frei wählbar. Die Wobble-Zeit bedeutet hierbei in einem Betriebsmodus, in dem das Frequenzinterva11 sequentiell durchgefahren wird, die Zeit, die für das Durchqueren des Frequenzintervalls nötig ist.

In einem nachfolgenden Schritt wird das Tastverhältnis T_A eingegeben. Daran anschließend erfolgt die Eingabe des Kurvenformfaktors &dgr;, der beliebige Werte zwischen 0% und 100% annehmen kann. Schließlich wird die Scheitelspannung V_s eingegeben; hier haben sich Werte zwischen 0 und 150 Volt als besonders vorteilhaft erwiesen.

Entscheidet man sich gegen einen Wobble-Betrieb des Gerätes, dann wird anstelle der Eingabe des Frequenzintervalls und der Wobble-Zeit ein fester Frequenzwert f-^ eingegeben. Anschließend verläuft die Eingabesequenz bei der Eingabe des Tastverhältnisses T_A weiter. Die Eingabe der Scheitelspannung Vg beendet den Eingabemodus.

Nachfolgend kann das Gerät dann in den Betriebsmodus versetzt werden, in dem die im EEPROM 35 eingegebenen Werte vom RAM 30 entnommen und zur Steuerung des Signalerzeugers 40 herangezogen werden, wie bereits zuvor erläutert.

In den bislang erläuterten bevorzugten Ausführungsformen wurde als Eingabevorrichtung 25 eine Tastatursequenz 25' verwendet. Diese Ausführungsform hat jedoch den Nachteil,

daß die Parameterneueingabe stets an dem Ort durchgeführt werden muß, an dem sich die Steuereinrichtung 20 befindet.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet daher anstelle einer Tastatursequenz ein austauschbares Speichermedium in Zusammenhang mit einer geeigneten Lesevorrichtung als Eingabevorrichtung 25. Eine derartige alternative Eingabevorrichtung ist in Fig. 1 schematisch mit 25" dargestellt. Das austauschbare Speichermedium kann wahlweise eine Magnetkarte oder ein optisches Speichermedium sein, das in das Gehäuse 22 der Steuereinrichtung 20 hineingesteckt bzw. wieder entnommen werden kann. In diesem Fall befindet sich in dem Gehäuse 22 eine geeignete Lesevorrichtung. Sowohl Speichermedium als auch Lesevorrichtung sind im Stand der Technik hinreichend bekannt; hier können beliebige, kommerziell erhältliche Systeme verwendet werden. Aus diesen Gründen wird auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet.

Die Verwendung derartiger austauschbarer Speichermedien hat den Vorteil, daß eine Fern-Neueinstellung des Parametersatzes möglich wird, wodurch der Besuch von Wartungspersonal beim Anwender der Behandlungsvorrichtung unnötig wird. Demgemäß ist es erfindungsgemäß vorgesehen, beim Anwender ein vorgefertigtes Formular zu hinterlassen, auf dem bestimmte Kriterien aufgeführt sind, mit Hilfe derer er den Wirkungsgrad der Behandlungsvorrichtung bestimmen kann. In bestimmten Zeitabständen kann der Anwender dann ein entsprechend ausgefülltes Formular mit dem entnommenen Speichermedium zum Hersteller einsenden und ein neuer, angepaßter Parametersatz kann im Labor des Herstellers einprogrammiert werden. Nach Rücksendung des entsprechend neu programmierten Speichermediums kann dann eine neue Testsequenz stattfinden, bis schließlich die optimale Parameterkonfiguration für den jeweiligen Anwendungsfall gefunden wurde.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Netzwerk von erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtungen, das sich insbesondere für industrielle Anwendungen eignet. Gemäß dieser Ausführungsform werden eine Vielzahl von Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtungen und sog. Sub-Steuersystemen an jeweils geeigneten Orten, beispielsweise innerhalb einer Fabrik, plaziert. Die Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtungen entsprechen in diesem Fall den zuvor beschriebenen. Die Sub-Steuereinrichtungen hingegen umfassen anstelle eines EEPROMs 35 und einer Eingabeeinrichtung 25 lediglich einen Signalgenerator 40 und einen entsprechenden Controller, der mit einem Empfangselement ausgestattet ist. Gemäß dieser Ausführungform stehen die einzelnen Sub-Steuereinrichtungen mit einer zentralen Steuereinrichtung 30 in Verbindung, die im wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Steuereinrichtung 20 entspricht. Zusätzlich weist diese zentrale Steuereinheit 20 ein Sendeelement auf, das mit den jeweiligen Empfangselementen der Sub-Steuereinrichtungen in Verbindung steht. In dieser Ausführungsform erfolgt die Parameterauswahl (wie sie zuvor im Zusammenhang mit den Fig. 1 - 4 erläutert wurde) in der zentralen Steuereinheit 20, und die Parameter werden an die jeweiligen Sub-Steuereinheiten drahtlos übermittelt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß eine Vielzahl von Behandlungsvorrichtungen, die in einem begrenzten Bereich angeordnet sind, besonders preiswert und wartungsfreundlich betrieben werden können; darüber hinaus kann das gesamte System äußerst schnell (weil zentral) an einen neuen Parametersatz angepaßt werden.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist sowohl mit der eben beschriebenen Netzwerkausführungsform als auch mit der in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsformen vorteilhaft zu verwenden. Gemäß dieser Ausführungsform enthält die in Figur 2 dargestellte Steuereinheit 20 bzw. die zuvor beschriebenen SubSteuereinrichtungen ein Sendeelement, das mit dem RAM 30

bzw. dem Controller in Verbindung steht. Der RAM 30 bzw. der Controller übermittelt ein Steuersignal an das Sendeelement, wenn in der Steuereinrichtung bzw. dem Controller eine Fehlfunktion auftritt. Eine derartige Fehlfunktion kann beispielsweise der Ausfall der Wobbeifunktion oder ein Netzausfall sein. Für den Fall des Netzausfalls ist in der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung ein Energiespeicherelement (wie beispielsweise ein Akku) enthalten. In Antwort auf das Steuersignal erzeugt das Sendeelement ein Fehlersignal, das drahtlos zu einem Empfangselement übertragen wird. Das Empfangselement ist derartig ausgelegt, daß es bei Empfang des Fehlersignales entweder ein optisches und/oder ein akustisches Warnsignal erzeugt. Unter besonders kritischen Einsatzbedingungen ist das Empfangselement bevorzugt ein transportables Empfangselement, das von einer Aufsichtsperson mit sich geführt werden kann. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, eine Fehlfunktion des Gerätes unmittelbar festzustellen, was insbesondere bei Behandlungsgeräten von Vorteil ist, die schwer zugänglich montiert sind und daher nur selten kontrolliert werden können. Als Sende- und als Empfangsvorrichtung eignen sich bekannte, kommerziell erhältliche Systeme, auf deren detailliertere Beschreibung verzichtet wird, da sie dem Fachmann hinlänglich bekannt sind.

Zusammenfassend wird somit eine Fluid-Behandlungsvorrichtung beansprucht, mittels der Fluide behandelt werden, um die Ablagerungsanfälligkeit von im Fluid enthaltenen Substanzen zu vermindern. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Behandeln von kalkhaltigem Wasser verwendet, wobei das im Kalk enthaltene Wasser nach der Behandlung weniger zu Ablagerungen auf Oberflächen neigt. Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung umfaßt eine Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (6-^, 62/ ···) die derartig angeordnet ist, daß sie in dem Fluid ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld erzeugt. Des weiteren ist eine Steuer-

einrichtung vorgesehen, die mit der Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung verbunden ist, um die Signalform des magnetischen Feldes in Abhängigkeit von bestimmten Parametern zu ändern. Weiterhin ist eine Eingabevorrichtung (25', 25") vorgesehen, mittels der der Parametersatz an das jeweils behandelnde Fluid anpaßbar ist.

Schließlich wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen konkreten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern daß es beabsichtigt ist, daß sich der Schutz auf alle Ausführungsformen erstreckt, die vom Schutzumfang der beigefügten Patentansprüche mitumfaßt sind.

Claims

REIKA Electronic K. Walch 27.7.93 Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Behandlung von Fluiden (5), um die Ablagerungsanfälligkeit von im Fluid (5) enthaltenen Substanzen zu vermindern, mit:

a) einer Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (O₁, 62/ . . . ) / die i-ⁿ dem Fluid ein sich zeitlich änderndes magnetisches Feld erzeugt;

b) einer Steuereinrichtung (20), die mit der Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (6j_, 62 ···) verbunden ist, um das Zeitverhalten des magnetisehen Feldes in Abhängigkeit von wenigstens ei

nem Parameter zu beeinflussen, wobei die Steuereinrichtung (20)

c) eine Eingabevorrichtung (25, 25', 25'') umfaßt, mittels der der wenigstens eine Parameter an das

jeweils zu behandelnde Fluid angepaßt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das zu behandelnde Fluid (5) kalkhaltiges Wasser

ist, das in einem Rohrleitungssystem (7) geführt wird,
und es sich bei den Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtungen
um mindestens ein Paar offener Halbspulen (6^, 62 ···)
handelt, wobei jeweils eine Halbspule aus jedem der
Paare mit einer positiven und einer negativen Elektrode der Steuereinrichtung (20) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabevorrichtung (25, 25', 25 '') für die Eingabe der Frequenz, des Tastverhältnisses, der Spannung und des Kurvenformfaktors des an die Halbspulen angelegten elektrisches Feldes ausgelegt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (20) wenigstens einen Parameter von periodisch ändert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Parameter in Abhängigkeit des zu behandelnden Fluides in bestimmten Abständen änderbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Eingabevorrichtung (25, 25', 25'') die Frequenz auf einen festen Wert setztbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Eingabevorrichtung (25, 25', 25'') ein Frequenzintervall eingebbar ist, das durch einen oberen und einen unteren Grenzwert definiert ist, wobei die an die Magnetfeld-Erzeugungs- vorrichtung (61, 62, ...) angelegte Freguenz durch die Steuereinrichtung (20) zeitlich änderbar ist und die jeweils angelegten Freguenzwerte aus dem Freguenz intervall entnehmbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (6^, 62/ ···) angelegten Frequenzwerte systematisch von einem der Grenzwerte beginnend zum anderen Grenzwert

hin zyklisch in freiwählbaren Frequenzabständen änderbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (20) einen Zufallsgenerator enthält, der die an die Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (6^, 62/ ···) angelegten Frequenzwerte stochastisch ändert.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Mikroprozessor (30, 35) aufweist, der einen RAM (30) und einen EEPROM (35) umfaßt, wobei während eines Eingabemodus die das Zeitverjialten des Magnetfeldes bestimmenden Parameter in den EEPROM einlesbar und dort speicherbar sind und in einen Betriebsmodus die in dem EEPROM gespeicherten Werte vom RAM ausqlesbar und zur Steuerung des an die Magnetfeld-Erzeugungsvorrichtung (6-^, 62, ···) angelegten elektrischen Feldes verwendbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabevorrichtung aus einer manuell betätigbaren Tastatursequenz (25') besteht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabevorrichtung (25) aus einem austauschbaren Speichermedium und einer geeigneten Lesevorrichtung besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das austauschbare Speichermedium eine Magnetkarte ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das austauschbare Speichermedium aus einer optischen Speicherplatte besteht.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabevorrichtung (25) aus einer Sender-/Empfängerkombination besteht, mittels denen eine drahtlose Übermittlung der Parameter an eine SubSteuereinrichtung (20) durchführbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß desweiteren ein Fehlfunktionsüberwachungssystem vorhanden ist, das eine Sende- und eine Empfangsvorrichtung umfaßt, wobei die Sendevorrichtung mit der Steuereinrichtung (20) in Verbindung steht und ausgelegt ist, ein Fehlersignal an die Empfangsvorrichtung zu übermitteln, sobald eine Fehlfunktion
innerhalb der Behandlungsvorrichtung auftritt.