EP1689684A1 - Verfahren und vorrichtung für die wasseraufbereitung durch elektromagnetische wellen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung für die wasseraufbereitung durch elektromagnetische wellen

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Publication number
EP1689684A1
EP1689684A1 EP04797907A EP04797907A EP1689684A1 EP 1689684 A1 EP1689684 A1 EP 1689684A1 EP 04797907 A EP04797907 A EP 04797907A EP 04797907 A EP04797907 A EP 04797907A EP 1689684 A1 EP1689684 A1 EP 1689684A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frequency
water
water treatment
coils
treatment according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04797907A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin De Tomaso
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niederkofler Robert
Original Assignee
Niederkofler Robert
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Niederkofler Robert filed Critical Niederkofler Robert
Publication of EP1689684A1 publication Critical patent/EP1689684A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
    • C02F1/487—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields using high frequency electromagnetic fields, e.g. pulsed electromagnetic fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/48—Devices for applying magnetic or electric fields
    • C02F2201/483—Devices for applying magnetic or electric fields using coils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/22—Eliminating or preventing deposits, scale removal, scale prevention

Definitions

  • the drinking water and the industrial water e.g. the cooling water, the cooking water, the water for steam generation etc., depending on the origin and the strata through the earth, contain ever larger or smaller amounts of dissolved salts, among which often the lime and magnesium - Bicarbonates and sulfates predominate.
  • the lime bicarbonates Ca (HC03) 2 unc 'Magnesium bicarbonate Mg (HC ⁇ 3) 2 are, despite being easily soluble in water, rather unstable and easily release carbon dioxide under the influence of heat, resulting in insoluble calcium carbonate CaCO 3 and magnesium carbonate MGCO 3 is formed according to the following formulas: Ca (HCO 3 ) 2 ⁇ CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Mg (HCO 3 ) 2 ⁇ MgCO + H 2 O + CO 2
  • calcite and aragonite chemically consist of the same elements, their crystal structure, their hardness and, above all, their behavior inside the conduit or the container are very different. While calcite (trigonal - strongly adherent) forms incrustations that are difficult to remove, the aragonite (orthorombic - weakly adherent) remains crumbly in suspension or it deposits without forming proper incrustations and is usually formed in the form of small particles (crystal nuclei) the water flow entrained, in many cases they flow away with the water and only form a deposit at the bottom of the container or in areas which are not exposed to the action of the water flow.
  • incrustations are the reason for various grievances, such as the progressive narrowing of the flow cross-section of the pipes, the reduction in thermal conductivity, the poor functioning of the valves, the blockage of the filters, the incrustation or limescale deposits on dishes and fittings, the nesting and the proliferation of bacteria and / or algae, etc.
  • BE 1002892 proposes to increase the effects described above by providing that in addition to changing the frequency, two or more waves with different defined or changeable frequencies are generated simultaneously.
  • IT 01313520 (Pandolfo) describes a "cracking by resonance with coaxial coils to the direction of flow" which "thanks to a precise resonance which takes place within an absolutely exact time constant makes it possible to interfere at the molecular level, with the result of cleaving macromolecules To preserve micromolecules "which almost completely negates the conversion of the bicarbonates and thus prevents the deposition of lime-carbonate.
  • the invention has for its object to provide a method and the corresponding device for water treatment by electromagnetic waves of the aforementioned type, which ensure a high degree of efficiency, regardless of the features of the water system to which they are applied, regardless of the permanent or occasional presence of Elements or devices that could influence the electromagnetic properties of the device from the outside. Furthermore, the invention proposes to achieve an efficient ionization of the particles by focusing and the intensity of the electromagnetic wave generated in order to activate the decalcification along the entire flow of the particles suspended in the water in the sense that they initiate a descaling process, the regression of the Calcite in lime bicarbonate (soluble), or the calcite is converted into crumbly aragonite.
  • the regression processes also entail the binding of the oxygen and / or carbon dioxide contained in the water with the lime and / or the magnesium, thereby reducing the oxidation of the metallic pipes which may be present.
  • the invention proposes to always operate within a further frequency spectrum with the frequency which, on the basis of a measuring cycle relating to the maximum energy consumption on the part of the device, is recognized as the "most efficient", any external electromagnetic influences being compensated for; Shielding of the ionization unit proposed.
  • the device for water treatment consists of a control unit which is electrically connected to an ionization unit which is normally mounted on the metallic or non-metallic line for the water flow.
  • the control unit in turn comprises a power supply, a processor, a pulse converter and an optical field display.
  • the power supply converts the mains voltage into a direct current low voltage (eg 12V) using a current limiter for the supply of the ionization unit and into a low voltage (eg 5V) without a current limiter for the control electronics.
  • the processor measures and monitors the ideal conditions of the maximum performance of the ionization unit, this is a PIC processor with internal memory with an integrated converter and with a pulse width modulator.
  • the clock frequency may be 8 MH Z, for example.
  • the ideal As soon as the device is switched on, using the processor and a measuring coil which is provided in the ionization unit, within the total frequency spectrum (for example from approximately 50 kH 2 to approximately 3 MHz Z ), the ideal
  • Working frequency determines which of the maximum energy consumption on the part of the ionization unit and is dependent on the size of the ionization unit, on the water flow, on the water temperature and water hardness, on the cross section of the pipelines, on the influence of other electronic devices housed in the same room and on the tolerance of the coils of the ionization unit.
  • Control unit eg indicated by a row of light emitting diodes (LED).
  • the determination of the ideal working frequency and the conditions which determine the resonance is reactivated as soon as the operation of the ionization unit is influenced, for example by the influence of an external magnetic field (eg switching on a pump); the same determination is also activated automatically, within definable time periods, in order to always keep the performance of the device at maximum values.
  • the processor is advantageously able to produce frequencies of relatively low levels (eg up to approx. 100 kH z ) by means of an integrated pulse-width modulator. This frequency determined by the processor is converted by means of a pulse converter into a proportional direct current voltage and is sent via cable to the ionization unit, where it is converted by means of a pulse modulator, which increases the frequency by a factor of 10, for example.
  • the ionization unit essentially comprises a number of magnetic coils which are matched to the dimensions of the tube of the water flow, a modulator of the pulse frequency, a measuring coil (pick-up coil) and an outer metallic shield or a conductor made conductive by attaching or incorporating metallic parts.
  • the magnetic coils which are all coaxial to each other and to the tube to which they are mounted, are excited by a pulse voltage which generates a magnetic field at a precise point, whereby the field penetrates the pipe which carries the water intended for the treatment and in this initiates the known processes of ionization and the activation / suppression of the chemical, physico-chemical and biological processes which include the various simple and compound elements contained in the water ,
  • the pulse-frequency modulator which is connected to the magnetic coils mentioned converts back the frequency generated in the control unit into a specific square-wave voltage frequency (for example from 50 kH z to 3 MH Z ).
  • the measuring coil (pic-up coil) is advantageously mounted coaxially above the magnetic coils, which is excited by induction of the magnetic waves generated by these coils, whereby, in the absence of changes in the magnetic field, it supplies a voltage equal to zero and changes in frequency and magnetic Pulse widths provide a corresponding voltage.
  • the measurement of the voltage which is generated by induction in the named measuring coil is the basis for the determination of the resonance point and the correct and efficient functioning of the entire device for water treatment.
  • the entire ionization unit is shielded, e.g. made of aluminum with possible earthing to exclude or reduce the influence of electrical or electromagnetic fields.
  • the device for water treatment works according to an innovative method which provides for the cyclical collection of the energy consumption of the magnetic coils in order to determine the frequency and wave width within a rather wide frequency spectrum, based on the properties of the system , the water to be treated and the possibly changing electromagnetic characteristics in the installation room are suitable to ensure maximum performance.
  • the invention further provides that, in addition to the device for the
  • Water treatment by electromagnetic waves, electrodes, or Sacrificial anodes can be installed in the supply section and / or in the distribution section of the water system.
  • FIG. 1 shows the schematic longitudinal section through the ionization unit according to the invention which is mounted coaxially on a pipe of the water system.
  • Fig. 2 is an electrical schematic regarding the various coils of the ionization unit.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the device for water treatment according to the method proposed by the invention.
  • the device according to the invention for water treatment by electromagnetic waves essentially consists of a control unit C which is connected to an electrical power source E (e.g. 22V) and is connected to an ionizing unit D producing electromagnetic waves I, R, S.
  • the invention does not exclude that the two units C and D are assembled to form a single unit which is mounted on the water system and is connected to the electrical power source E.
  • the ionization unit which consists of five coils 4, 5, 6, 7, 8 coaxial to one another and to the tube 1, is mounted coaxially with the metallic or non-metallic tube 1, through which the water flows.
  • the coils 4, 5, 6, 7 are those which generate a focused magnetic field M in the area between the coils 5 and 6.
  • Focusing is achieved in that the coils 4, 5 and 7 generate the same identically aligned magnetic polarity which is used for focusing M is oriented while the coil 6 produces the opposite polarity with respect to the polarity generated by the coils 4, 5, 7.
  • the coil 7 is mounted over the coil 5 and connected in parallel with the coil 6 which in turn is connected in series with the group of coils 4 and 5 which in turn are connected in parallel with one another.
  • the measuring coil 8 is attached, which extends in the longitudinal direction over the longitudinal extent of all magnet coils 4, 5, 6, 7.
  • the measuring coil supplies a voltage which is proportional to the intensity and to the changes in the magnetic field generated by the magnetic coils.
  • This voltage is sent to a processor P of the control unit C, the changes in this voltage represent the parameter for determining the frequency, which, in relation to the characteristics of the water system, the device for the treatment and the possibly variable characteristics in the installation space, brings the highest performance and represents the parameter for the adaptation of the frequency, which is carried out by a pulse converter V controlled by the processor P and connected to a pulse converter F, which is advantageously installed in the ionization unit D.
  • the number of windings and the diameter of the copper wire of the individual coils is related to the diameter of the tube 1 through which the water to be treated flows.
  • the coils 4 and 6 can have approximately 375 windings
  • the coil 5 can have approximately 250 windings
  • the coil 7 can have approximately 260 windings.
  • the diameter of the copper wire for all coils 4, 5, 6 , 7 can be 0.8 mm
  • the measuring coil 8 can have approximately 950 windings and the diameter of the copper wire can be approximately 0.315 mm good preparation results have been achieved, of course, these values can be changed in relation to the operating voltage for the longitudinal extension of the coils and the number of winding layers.
  • the determination of the ideal conditioning frequency which is characterized by the maximum energy consumption, takes place within the entire frequency spectrum, eg. B. from about 50 kH z to about 3 MH Z.
  • the ideal frequency is reached, the phenomenon of resonance occurs; the system consequently works under ideal conditions by generating the maximum field strength with minimal energy consumption; this field strength, which is continuously raised by means of coil 8, is displayed on the control unit C, for example by means of a row of light-emitting diodes (LED), of which the first one advantageously shows the functional status of the system from the left.
  • LED light-emitting diodes
  • Said determination of the ideal working frequency and the prerequisites which determine the resonance is activated when the device is switched on and then cyclically activated at adjustable time intervals, furthermore the determination is also activated as a result of any influence on the magnetic field by a possible external magnetic field (e.g. in the case of Switching on or switching off a pump).
  • the processor P is advantageously equipped with an integrated pulse converter in order to generate frequencies of a relatively low level (for example up to approx. 100 kH z ) which are converted into a proportional direct current voltage by means of a pulse converter and are fed via cable S to the ionization unit D where the frequency, for example by a factor 10, is increased by the pulse shaper F.
  • This pulse shaper F reconverted together with the magnetic coils 4, 5, 6, 7, the frequency generated in the control unit C in a specific frequency of a square wave voltage which, for example of about 50KH z to about
  • the ionization unit D is provided with a metallic shield, which consists of a metal tube 3, for example made of aluminum, with two flanges 2 on the end face, which are fixed in position by radial screws 2a.
  • the possible grounding of the said shield can take place via the metallic contact with the metallic tube 1 or advantageously via its own conductor, as a result of which maximum security is provided, even in the case of non-metallic tubes or interruptions in the electrical conductivity of the water system.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung für die Aufbereitung von, durch ein Rohr (1) strömendes, Wasser (A) durch elektromagnetische Wellen welche mit einer einzigen oder auch mit unterschiedlichen Frequenzen arbeiten wobei die Ermittlung der idealen und die, der maximalen Wirkung betreffend die Aufbereitung, entsprechende Frequenz innerhalb eines breiten Frequenz-Gesamtspektrums (z.B. von ca. 50 kHz bis ca. 3 MHz) erfolgt. Diese Frequenz mit maximalem Wirkungsgrad wird durch die maximale Energieaufnahme der Anlage bestimmt wobei die Ermittlung bei jeder Inbetriebnahme, bei jeder Änderung der Energieaufnahme bestimmt durch interne und/oder externe physikalische und/oder elektrochemische Änderungen und zyklisch selbsttätig, innerhalb eventuell einstellbarer Zeitintervalle, erfolgt.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG FÜR DIE WASSERAUFBEREITUNG DURCH ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN
Beschreibung
Es ist bekannt, dass das Trinkwasser und das Brauchwasser, z.B. das Kühlwasser, das Kochwasser, das Wasser für die Dampferzeugung usw., je nach Herkunft und der durchquerten Erdschichten, immer größere oder kleinere Mengen gelöster Salze enthalten unter welchen oft die Kalk- und Magnesium- Bikarbonate und -Sulfate vorherrschen. Die Kalk-Bikarbonate Ca(HC03)2 unc' Magnesium-Bikarbonate Mg(HCθ3)2 sind, trotzdem diese leicht im Wasser löslich sind, ziemlich unstabil und lassen unter Wärmeeinfluss leicht Kohlendioxyd frei wodurch unlösliches Kalk-Karbonat CaCO3 und Magnesium-Karbonat MGCO3 gemäß folgender Formeln entsteht: Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2 Mg(HCO3)2 → MgCO + H2O + CO2
Insbesondere die Temperatur des Wassers in Heizkesseln, in Boilern, in
Wärmetauschern und in manchen Fällen die durch das Verdampfen des Wassers erreichte Konzentration der Salze, bewirken das Abscheiden der gelösten Salze indem diese sich an den Innenwänden der Heizkessel und der Leitungen ansammeln und Schlämme und Verkrustungen in einem Ausmaß, von vielen Millimetern Wandstärke bilden. Es ist bekannt, dass gerade wegen dieser Instabilität der Salze (Bikarbonate) sich dieser Vorgang auch infolge von Druckveränderungen und allgemein von Änderung der Umgebungseinflüsse zeigt, wobei das Ausscheiden von CO2 und somit das Bilden von Karbonaten welche sich abscheiden, Verkrustungen und Ablagerungen auch in jenen Leitungen bilden welche nicht einer Erwärmung ausgesetzt sind. Das Abscheiden zeigt sich unter Bildung verschiedener Kristallisierungen (Kalzit, Aragonit) welche sehr unterschiedlich sind und auch von der Art der im Wasser enthaltenen Mineralsalze abhängen. Wenn auch Kalzit und Aragonit chemisch aus den selben Elementen bestehen, ist ihre Kristallstruktur, ihre Härte und vor allem ihr Verhalten im Innern der Leitungsrohre oder der Behälter, sehr unterschiedlich. Während Kalzit (trigonal - stark haftend) schwer zu entfernende Verkrustungen bildet, bleibt das Aragonit (orthorombisch - schwach haftend) bröckeliger Natur in Suspension oder es lagert sich, ohne richtige Verkrustungen zu bilden, ab und wird normalerweise unter Form kleiner Teilchen (Kristallkeime) von der Wasserströmung mitgenommen wobei diese in vielen Fällen mit dem Wasser abfließen und nur am Boden der Behälter oder in Bereichen die nicht der Wirkung der Wasserströmung ausgesetzt sind eine Ablagerung bilden.
Insbesondere die Verkrustungen sind der Grund verschiedener Missstände wie die progressive Verengung des Durchflussquerschnittes der Rohre, die Herabsetzung der Wärmeleitfähigkeit, das schlechte Funktionieren der Ventile, die Verstopfung der Filter, die Verkrustung oder die Kalkablagerungen an Geschirr und Armaturen, das Einnisten und die Proliferation von Bakterien und/oder Algen, usw.
Außer den bekannten Verfahren und Methoden der chemischen und elektophysischen Wasseraufbereitung sind Vorrichtungen bekannt welche elektrische oder elektromagnetische Felder erzeugen, der Zweck dieser besteht darin dass sie die Elektronen der Kalk-Ionen erregen um der Bildung von Kalk- Karbonat vorzubeugen und um die Kristallisierungsform des Kalk-Karbonats so zu beeinflussen dass die Kristalle (Aragonit) nicht Verkrustungen bilden. Bereits in der BE 560035 (Nicolardot) wird vorgeschlagen die physischchemischen Eigenschaften einer Materie so zu verändern dass diese, im Vergleich zu ihren natürlichen Eigenschaftzen, andere Eigenschaften aufweist um so die chemischen, biologischen, biochemischen, physisch-chemischen Vorgänge welche in der Materie selbst oder bei Reaktionen dieser mit anderen Stoffen ablaufen, zu beeinflussen. Um dies zu erreichen wird vorgeschlagen die Materie elektrischen, elektromagnetischen oder photoelektrischen Feldern auszusetzen um in diese eine Schwingungsenergie zu induzieren welche geeignet ist den Ablauf einer beliebigen elektrochemischen Reaktion zu verzögern, zu stabilisieren oder zu beschleunigen um so die Klärung von Wasser, das Abscheiden von Stoffen, die Koagulation, usw. zu erreichen, Die Vorrichtungen welche nach dieser Theorie arbeiten bieten den Vorteil dass, wenn sie zur Wasseraufbereitung verwendet werden, keine Chemikalien ins Wasser gelangen und dass ein Abmontieren der Leitungen und eine Wartung nicht erforderlich ist, allerdings ist die Wirkung dieser Vorrichtungen sehr begrenzt, in manchen Fällen gleich null und es erfolgt nicht selten eine Neuverkrustung. An einigen dieser Vorrichtung ist auch das Variieren der Weite und der Frequenz der ausgestrahlten Wellen vorgesehen.
Die BE 1002892 (REWAT Ltd) schlägt vor die oben dargelegten Effekte dadurch zu steigern indem vorgesehen wird, dass außer der Veränderung der Frequenz auch die gleichzeitige Erzeugung von zwei oder mehreren Wellen mit unterschiedlicher definierter oder veränderbarer Frequenz erfolgt.
All diese vorgeschlagenen Vorrichtungen und Verfahren haben in der Praxis keine breitere Anwendung gefunden.
In der IT 01280397 (Pandolfo) wird eine „Entkalkungs- und Kalkumwandlungsvorrichtung mit veränderbarer Resonanz, verbunden mit einem Transformator vom Typ mit sequentiellem Zwangs-Fasenausgleich" beschrieben. Diese Vorrichtung umfasst drei Resonanzspulen welche koaxial an einem Wasser führenden Rohr angebracht sind, eine überschnelle Halbleiterdiode und einen Transformator welcher aus zwei Sekundärwicklungen besteht welche von den Primärwicklungen klar getrennt sind. Die Resonanzspulen nutzen als Basisfrequenz die aus der Frequenz der Sekundärspulen des genannten Transformators, welcher vom Netzstrom mit einer Frequenz zwischen 30 und 400 Hz gespeist wird, resultierende Frequenz. Sei es die Primärspulen als auch die Sekundärspulen haben die selbe Anzahl von Windungen mit entgegengesetzter Windungsrichtung. In der IT 01313520 (Pandolfo) wird ein „Cracking durch Resonanz mit, zur Durchflussrichtung koaxialen Spulen" beschrieben welches „dank einer präzisen Resonanz welche innerhalb einer absolut exakten Zeitkonstante erfolgt die Möglichkeit schafft auf molekularer Ebene zu interferieren, mit dem Ergebnis Makromoleküle zu spalten um Mikromoleküle zu erhalten" wodurch fast vollständig die Umwandlung der Bikarbonate annulliert wird und so die Ablagerung von Kalk- Karbonat verhindert wird.
Die Praxis hat gezeigt dass auch diese letzten Vorrichtungen nicht immer die gewünschten Ergebnisse erbringen weil sie nicht eine Anpassung der Frequenz an die Eigenschaften der Wasseranlage an welcher sie installiert sind vorsehen, überdies sind häufig die Gesamteigenschaften der Vorrichtung von äußeren Magnetfeldern oder von abschirmenden Körpern, bzw. von Leitern welche in der Nähe präsent sind, negativ beeinflusst.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe ein Verfahren und die entsprechende Vorrichtung für die Wasseraufbereitung durch elektromagnetische Wellen der vorgenannten Art zu schaffen, welche einen hohen Wirkungsgrad, unabhängig von den Merkmalen der Wasseranlage an welche sie angewandt werden sichern und zwar unabhängig vom dauernden oder gelegentlichen Vorhandensein von Elementen oder Vorrichtungen welche von außen die elektromagnetischen Eigenschaften der Vorrichtung beeinflussen könnten. Weiters schlägt die Erfindung vor durch die Fokussierung und die Intensität der erzeugten elektromagnetischen Welle eine effiziente Ionisierung der Teilchen zu erreichen um die Entkalkung längs dem gesamten Durchfluss der genannten im Wasser schwebenden Teilchen zu aktivieren im Sinne dass diese einen Entkrustungs- Prozess einleiten wobei die Rückbildung des Kalzits in Kalkbikarbonat (löslich), bzw. die Umwandlung des Kalzits in bröckliges Aragonit erfolgt.
Als direkte Folge dieser Vorgänge erhält man außerdem die Zersetzung des Substrates wo sich, insbesondere in den Mikrorissen und Mikrokavitäten, Bakterien (z.B. Legionella pneumophila) einnisten und/oder Algen und Mikroorganismen entwickeln können. Die Rückbildungsvorgänge bringen weiters die Bindung des Sauerstoffes und/oder des Kohlendioxydes welche im Wasser enthalten sind mit dem Kalk und/oder dem Magnesium mit sich, wodurch eine Herabsetzung der Oxydation der eventuell metallischen Rohre erfolgt.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor innerhalb eines weiteren Frequenzspektrums immer mit jener Frequenz zu agieren welche, aufgrund eines Messzyklus betreffend die maximale Energieaufnahme seitens der Vorrichtung, als die „effizienteste" erkannt wird, wobei eventuelle äußere elektromagnetische Einflüsse ausgeglichen werden; weiters wird eine Abschirmung der lonisierungseinheit vorgeschlagen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Wasseraufbereitung besteht aus einer Steuereinheit welche elektrisch mit einer lonisierungseinheit verbunden ist welche normalerweise an der metallischen oder nichtmetallischen Leitung für den Wasserdurchfluss montiert ist.
Die Steuereinheit umfasst ihrerseits ein Netzgerät, einenProzessor, einen Pulswandler und eine optische Feld-Anzeige. Das Netzgerät formt die Netzspannung in eine Gleichstrom Niederspannung (z.B. 12V) mittels Strombegrenzer für die Versorgung der lonisierungseinheit und in eine Niederspannung (z.B. 5V) ohne Strombegrenzer für die Steuerelektronik, um. Der Prozessor misst und überwacht die idealen Bedingungen der maximalen Leistungsfähigkeit der lonisierungseinheit, dieser ist ein PIC-Prozessor mit innerem Speicher mit integriertem Wandler und mit Puls-Weiten-Modulator. Die Taktfrequenz kann z.B. 8 MHZ betragen.
Sobald die Vorrichtung eingeschaltet ist wird, mittels dem Prozessor und einer Messspule welche in der lonisierungseinheit vorgesehen ist, innerhalb des Frequenz-Gesamtspektrums (z.B. von ca. 50 kH2 bis ca. 3MHZ), die ideale
Arbeitsfrequenz ermittelt welche von der maximalen Energieaufnahme seitens der lonisierungseinheit gekennzeichnet ist und von der Größe der lonisierungseinheit, vom Wasserdurchfluss, von der Wassertemperatur und der Wasserhärte, vom Querschnitt der Rohrleitungen, vom Einfluss anderer elektronischer, im selben Raum untergebrachter, Vorrichtungen und von der Toleranz der Spulen der lonisierungseinheit, abhängt. Nachdem, infolge einer progressiven Veränderung der Frequenz, die ideale Frequenz ermittelt worden ist tritt das Phänomen der Resonanz auf, das System arbeitet somit unter idealen Bedingungen indem es bei der geringsten Energieaufnahme die maximale Feldstärke entwickelt. Die Feldstärke welche den lonisierungseffekt bestimmt wird immer über die selbe, in der lonisierungseinheit vorgesehenen, Messspule ermittelt und in der
Steuereinheit, z.B. durch eine Reihe von Leuchtdioden (LED) angezeigt. Die Ermittlung der idealen Arbeitsfrequenz und der Bedingungen welche die Resonanz bestimmen wird reaktiviert sobald, z.B. durch den Einfluss eines äußeren Magnetfeldes (z.B. Einschalten einer Pumpe) die Arbeitsweise der lonisierungseinheit beeinflusst wird; die selbe Ermittlung wird auch selbsttätig, innerhalb bestimmbarer Zeitabschnitte, aktiviert um die Leistungsstärke der Vorrichtung immer auf maximalen Werten zu halten. Vorteilhafterweise ist der Prozessor mittels integriertem Puls-Weiten-Modulator in der Lage Frequenzen relativ niederen Niveaus (z.B.bis zu ca.100 kHz) zu produzieren. Diese durch den Prozessor bestimmte Frequenz wird mittels eines Puls-Wandlers in eine proportionale Gleichstromspannung umgewandelt und über Kabel an die lonisierungseinheit geleitet wo sie mittels Puls-Modulator, welcher die Frequenz um beispielsweise einen Faktor 10 erhöht, umgewandelt wird.
Die lonisierungseinheit umfasst wesentlich mehrere Magnetspulen welche betreffend die Maße auf das Rohr des Wasserdurchflusses abgestimmt sind, einen Modulator der Puls-Frequenz, eine Messspule (pick-up coil) und eine äußere metallische oder durch Anbringen oder Einarbeiten metallischer Teile leitend gestaltete Abschirmung. Die Magnetspulen, welche alle zueinander und zum Rohr an welchem sie montiert sind koaxial sind, werden durch eine Impuls- Spannung erregt welche an einem präzisen Punkt ein Magnetfeld erzeugt, wobei das Feld das Rohr, welches das für die Aufbereitung bestimmte Wasser führt, durchdringt und in diesem die bekannten Vorgänge der Ionisierung und die Aktivierung/Unterbindung der chemischen, physisch-chemischen und biologischen Vorgänge einleitet welche die verschiedenen einfachen und zusammengesetzten im Wasser enthaltenen Elemente mit einbeziehen. Der Puls-Frequenz-Modulator welcher mit den genannten Magnetspulen verbunden ist rückverwandelt die in der Steuereinheit erzeugte Frequenz in eine bestimmte Rechteckspannunsfrequenz (z.B. von 50 kHz bis 3 MHZ). Die Messspule (pic-up coil) ist vorteilhafterweise koaxial über den Magnetspulen montiert, diese wird durch Induktion der durch diese Spulen erzeugten Magnetwellen erregt wodurch sie, bei Fehlen von Änderungen des Magnetfeldes, eine Spannung gleich null liefert und bei Änderungen der Frequenz und den magnetischen Pulsweiten eine entsprechende Spannung liefert. Die Messung der Spannung, welche durch Induktion in der genannten Messspule erzeugt wird, ist die Basis für die Bestimmung des Resonanzpunktes und der korrekten und effizienten Arbeitsweise der gesamten Vorrichtung für die Wasseraufbereitung.
Die gesamte lonisierungseinheit ist mit einer Abschirmung, z.B. aus Aluminium mit eventueller Erdung um den Einfluss elektrischer oder elektomagnetischer Felder auszuschließen oder zu vermindern, versehen.
Um eine Optimierung der Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Wasseraufbereitung zu erreichen, arbeitet diese nach einem innovatieven Verfahren welches die zyklische Erhebung der Energieaufnahme der Magnetspulen vorsieht um, innerhalb eines eher weiten Frequenzspektrums, jene Frequenz und Wellenweite zu bestimmen welche, aufgrund der Eigenschaften der Anlage, des aufzubereitenden Wassers und der eventuell veränderlichen elektromagnetischen Merkmale im Installationsraum, geeignet sind die maximale Leistung zu sichern.
Die Erfindung sieht weiters vor dass, außer der Vorrichtung für die
Wasseraufbereitung durch elektromagnetische Wellen, Elektroden, bzw. Opferanoden, im Zuleitungsabschnitt und/oder im Verteilungsabschnitt der Wasseranlage installiert sein können.
Die Erfindung wird anschließend anhand einer, in der beigelegten Zeichnung schematisch dargestellter, erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Wasseraufbereitung durch elektromagnetische Wellen welche gemäß dem, von der Erfindung vorgeschlagenen, Verfahren arbeitet, näher erklärt; die Zeichnung und die betreffende Beschreibung erfüllt dabei rein erklärenden, nicht begrenzenden Zweck.
Die Fig. 1 zeigt den schematischen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße lonisierungseinheit welche koaxial an einem Rohr der Wasseranlage montiert ist.
Die Fig. 2 ist ein Elektroschema betreffend die verschiedenen Spulen der lonisierungseinheit.
Die Fig. 3 ist ein Funktions-Blockschema der Vorrichtung für die Wasseraufbereitung gemäß dem von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Wasseraufbereitung durch elektromagnetische Wellen besteht wesentlich aus einer Steuereinheit C welche an eine elektrische Stromquelle E (z.B. 22V) angeschlossen ist und mit einer elektromagnetische Wellen produzierenden lonisierungseinheit D verbunden I, R, S ist. Die Erfindung schließt nicht aus, dass die beiden Einheiten C und D zusammengebaut sind um eine einzige an der Wasseranlage montierte Einheit welche an die elektrische Stromquelle E angeschlossen ist zu bilden. Koaxial zum metallischen oder nichtmetallischen, vom Wasser A du rchflossenen Rohr 1 ist die lonisierungseinheit welche aus fünf unter sich und zum Rohr 1 koaxialen Spulen 4, 5, 6, 7, 8 besteht montiert. Die Spulen 4, 5, 6, 7 sind jene welche ein fokussiertes Magnetfeld M im Bereich zwischen den Spulen 5 und 6 erzeugen. Diese
Fokussierung wird dadurch erreicht dass die Spulen 4, 5 und 7 die selbe gleich ausgerichtete magnetische Polarität erzeugen welche zur Fokussierung M ausgerichtet ist während die Spule 6, in Bezug auf die von den Spulen 4, 5, 7 erzeugte Polarität, die entgegengesetzte Polarität erzeugt. Die Spule 7 ist über der Spule 5 montiert und parallel mit der Spule 6 verbunden welche ihrerseits in Reihe mit der Gruppe der Spulen 4 und 5 verbunden ist welche ihrerseits untereinander parallel verbunden sind.
Die Praxis hat gezeigt dass der lonisierungseffekt größer ist wenn die Durchflussrichtung des Wassers so ist dass zuerst die Spule 4 und folgend die Spulen 5 + 7 und zuletzt die Spule 6 durchflössen wird. Die Spulen 4, 5, 6, 7 welche das Magnetfeld M erzeugen sind mit dem Netzgerät A der Steuereinheit C verbunden I.
Außen und koaxial zu den Magnetspulen 4, 5, 6, 7 ist die Messspule 8 angebracht welche sich in Längsrichtung über die Längserstreckung aller Magnetspulen 4, 5, 6, 7 erstreckt. Die Messspule liefert durch Induktion eine Spannung welche proportional zur Intensität und zu den Änderungen des durch die Magnetspulen erzeugten Magnetfeldes ist. Diese Spannung wird an einen Prozessor P der Steuereinheit C geleitet R, die Änderungen dieser Spannung stellen den Parameter für die Ermittlung der Frequenz dar welche, in Bezug auf die Merkmale der Wasseranlage, der Vorrichtung für die Aufbereitung und auf die eventuell veränderlichen Merkmale im Installationsraum, die höchste Leistung bringt und den Parameter für die Anpassung der Frequenz dar welche durch einen vom Prozessor P gesteuerten und mit einem, vorteilhaft in der lonisierungseinheit D installierten, Pulsformer F verbundenen Pulswandler V erfolgt. Die Wicklungsanzahl und der Durchmesser des Kupferdrahtes der einzelnen Spulen steht im Verhältnis zum Durchmesser des Rohres 1 durch welches das aufzubereitende Wasser strömt. Beispielsweise können für einen Durchmesser von %" des Rohres 1 die Spulen 4 und 6 ca. 375 Wicklungen, die Spule 5 ca. 250 Wicklungen und die Spule 7 ca. 260 Wicklungen haben. Der Durchmesser des Kupferdrahtes für alle Spulen 4, 5, 6, 7 kann beispielsweise 0,8 mm sein. Die Messspule 8 kann ca. 950 Wicklungen haben und der Durchmesser des Kupferdrahtes kann ca. 0,315 mm sein. Mit den angeführten Werten sind sehr gute Aufbereitungsresultate erzielt worden, natürlich können diese Werte im Verhältnis zur Betriebsspannung zur Längserstreckung der Spulen und zur Anzahl de Wicklungsschichten abgeändert werden.
Die Ermittlung der idealen Aufbereitungs-Frequenz welche durch die maximale Energieaufnahme gekennzeichnet ist, erfolgt innerhalb des gesamten Frequenz- Spektrums, z. B. von ca. 50 kHz bis ca. 3 MHZ. Mit Erreichen der idealen Frequenz tritt das Phänomen der Resonanz auf, das System arbeitet folglich unter idealen Voraussetzungen indem die maximale Feldstärke bei einem minimalen Energieverbrauch erzeugt wird; diese Feldstärke welche dauernd mittels Spule 8 erhoben wird, wird an der Steuereinheit C, z.B. mittels einer Reihe von Leuchtdioden (LED) angezeigt, von denen vorteilhafterweise die erste von links den Funktionsstatus der Anlage anzeigt. Besagte Ermittlung der idealen Arbeits-Frequenz und der Voraussetzungen welche die Resonanz bestimmen wird im Moment des Einschaltens der Vorrichtung und anschließend zyklisch in gegebenenfalls einstellbaren Zeitabständen aktiviert, weiters erfolgt eine Aktivierung der Ermittlung auch infolge jeglicher Beeinflussung des Magnetfeldes seitens eines eventuellen äußeren Magnetfeldes (z.B. bei Einschalten oder Ausschalten einer Pumpe).
Vorteilhafterweise ist der Prozessor P mit einem integrierten Pulswandler ausgestattet um Frequenzen von relativ niedrigem Niveau (z.B. bis zu ca. 100kHz) zu erzeugen welche mittels eines Pulswandlers in eine proportionale Gleichstromspannung umgewandelt werden und über Kabel S der lonisierungseinheit D zugeleitet werden wo die Frequenz, z.B. um einen Faktor 10, vom Pulsformer F erhöht wird. Dieser Pulsformer F rückverwandelt zusammen mit den Magnetspulen 4, 5, 6, 7 die in der Steuereinheit C erzeugte Frequenz in eine bestimmte Frequenz einer Rechteckspannung welche z.B. von ca. 50kHz bis ca.
3MHZ variieren kann. Außen ist die lonisierungseinheit D mit einer metallischen Abschirmung versehen welche aus einem Metallrohr 3, z.B. aus Aluminium, mit zwei stirnseitigen, durch radiale Schrauben 2a in Montageposition fixierten, Flanschen 2 besteht. Die eventuelle Erdung der besagten Abschirmung kann über den metallischen Kontakt mit dem metallischen Rohr 1 oder vorteilhafterweise über einen eigenen Leiter erfolgen wodurch, auch im Falle von nichtmetallischen Rohren oder von Unterbrechungen der elektrischen Leitfähigkeit der Wasseranlage, die maximale Sicherheit geboten wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Aufbereitung des durch ein Rohr (1) strömenden Wassers (A) durch elektromagnetische Wellen welche nur im Bereich einer Frequenz oder unterschiedlicher Frequenzen wirken, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Ermittlung der idealen Frequenz und der maximalen Aufbereitungseffizienz innerhalb eines zur Verfügung stehenden weiten Frequenz-Gesamtspektrums (z.B. von ca. 50kHz bis ca. 3MHZ) besteht, wobei diese Frequenz der maximalen Wirkung durch die maximale Energieaufnahme der Vorrichtung definiert wird und dass die Erhebung der Energieaufnahme mit folgender Ermittlung der Frequenz der maximalen Wirkung bei jedem Betriebsbeginn, bei jeder Änderung der Energieaufnahme welche sich durch physische und/oder elektrochemische Änderungen innerhalb und/oder außerhalb der Anlage ergibt und zyklisch in eventuell einstellbaren Zeitabständen, erfolgt.
2. Vorrichtung zur Wasseraufbereitung welche nach dem in Anspruch 1 dargelegten Verfahren arbeitet, welche aus verschiednen koaxial an einem Rohr der Wasseranlage, durch welches das aufzubereitende Wasser strömt, angebrachten Magnetspulen zusammengesetzt ist , dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung aus einer Steuereinheit (C) und aus einer elektrisch damit verbundenen (I, R, S) lonisierungseinheit (D) besteht, wobei diese auch eine einzige Baueinheit bilden können.
3. Vorrichtung für die Wasseraufbereitung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lonisierungseinheit (D) aus verschiedenen Magnetspulen (4, 5, 6, 7) welche zueinander und zum Rohr (1) für den Durchfluss des aufzubereitenden Wassers (A) koaxial angeordnet sind und aus einer außen koaxial an den Magnetspulen (4, 5, 6, 7) angebrachten Messspule (8) besteht.
4. Vorrichtung für die Wasseraufbereitung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Induktion erregte Messspule (8) eine, in Bezug auf die Energieaufnahme zu den verschiedenen Arbeitsfrequenzen proportionale Spannung liefert und mit einem Prozessor (P) mit internem Speicher, mit integriertem Modulator und mit einem in der Steuereinheit (C) vorgesehenen Pulswandler verbunden ist.
5. Vorrichtung für die Wasseraufbereitung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (C) aus einem Netzteil (A) für die Umwandlung der Netzspannung (E) in Gleichstrom niederer Spannung mit Spannungsbegrenzer für die Versorgung der Magnetspulen (4, 5, 6, 7) und in Niederspannung ohne Strombegrenzer für die Versorgung der Steuerelektronik, aus einem Prozessor (P), aus einem Pulswandler (V) und aus einer optischen Feld-Anzeige (L) besteht.
6. Vorrichtung für die Wasseraufbereitung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (P) mittels Pulsmodulator Frequenzen von relativ niedrigem Niveau (z.B. bis zu 100HZ) erzeugt welche mittels Pulswandler (V) in eine proportionale Gleichspannung umgewandelt werden und über Kabel (S) der lonisierungseinheit (D) zugeleitet werden wo diese durch einen Pulsformer (F) unter Erhöhen der Frequenz um ein Mehrfaches umgeformt werden.
7. Vorrichtung für die Wasseraufbereitung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lonisierungseinheit (D), eventuell zusammen mit der Steuereinheit, in einem metallischen oder nicht metallischen, durch Anbringen oder Einschluss elektrisch leitender Teile abschirmend gestaltetem, Gehäuse untergebracht ist.
8. Vorrichtung für die Wasseraufbereitung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das abschirmende Gehäuse von einem Rohrabschnitt (3) welcher die Spulen (4, 5, 6, 7, 8) umhüllt gebildet wird, welcher an den beiden Enden durch, über eine oder mehrere radiale Schrauben (2a), über Schellen oder andere Befestigungselemente am Rohr (1) befestigte, Flanschen (2) verschlossen ist.
9. Vorrichtung für die Wasseraufbereitung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuleitungsabschnitt und/oder im Verteilungsabschnitt der Wasseranlage die Installation von Elektroden, bzw. von Opferanoden, vorgesehen ist.
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