EP1791137B1 - Vorrichtung und Verfahren zum Beeinflussen von kapillaren Flußvorgängen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Beeinflussen von kapillaren Flußvorgängen Download PDF

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EP1791137B1
EP1791137B1 EP06124630A EP06124630A EP1791137B1 EP 1791137 B1 EP1791137 B1 EP 1791137B1 EP 06124630 A EP06124630 A EP 06124630A EP 06124630 A EP06124630 A EP 06124630A EP 1791137 B1 EP1791137 B1 EP 1791137B1
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tesla
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Werner Schwille
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    • E04B1/70—Drying or keeping dry, e.g. by air vents
    • E04B1/7007—Drying or keeping dry, e.g. by air vents by using electricity, e.g. electro-osmosis
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures

Definitions

  • the invention relates to the electrophysical influence of flow processes.
  • a magnetic high-frequency field is generated, such as a weak high-frequency electric field, which achieves the intended effect above all.
  • the US 6933819 shows - albeit for a different purpose - already a Multifrequenzgenerartor according to the preamble of claim 1, but coils are not wound in a plane Tesla coil. The same applies to the WO 69/22831 ,
  • the high-frequency electric field generating coil is the secondary coil of a transformer, and in particular that of the two coils of the transformer having the larger number of turns.
  • secondary coil and primary coil of the transformer are not normal, cylindrical coils, but in a plane wound Tesla coils in the form of a single spiral, particularly high field strengths of the emitted high-frequency electric field can be achieved.
  • the sphere should have a diameter of 2-10 cm, in particular 2-5 cm.
  • the number of turns of the primary coil and the secondary coil behave approximately as 1: 5 to 1:10, wherein on the primary side 3-10 turns, in particular 5-10 Windings are preferred, while on the secondary side 30-50 turns give a good effect.
  • the pulse generator connected to the primary-side coil operates at a frequency of preferably 10-500 kHz, in particular 10-1000 kHz, whereby pulses in rectangular form have proven to be particularly effective.
  • Current intensities in the primary coil up to 1 ampere, maximum of 2 amps are generally sufficient.
  • the internal resistance of the primary coil should preferably be 20-80 ohms, in particular 30-60 ohms.
  • the primary coil connected in circuit with the pulse generator is grounded to be at the same potential as the masonry.
  • Primary coil and secondary coil should have the same sense of winding, so viewed from the same end face ago.
  • the two coils may be arranged in parallel planes to each other by z. B. on the conductive surfaces of a board are etched, for example, on the two sides facing away from one another and the same board or on each of an electrically conductive side of separate, spaced apart, boards.
  • Fig. 1 first shows the phenomenon to be combated, namely the rising in the capillaries of the masonry 5 from bottom to top water.
  • the wall 5 ends at the lower end in the earth and thus has the ground potential 9, while the flow processes of the water molecules at the upper end facing away from the wall or building a positive potential builds up, which additionally sucks the water molecules.
  • This electrical potential is to be interrupted by the electric field which is emitted by the ball 4 as a radiating surface through the air in all directions and thus against the masonry 5 and into this, and thus - electrically considered - a capacitive field coupling between the ball 4 as a radiating surface and the masonry 5 causes.
  • the ball 8 emits a high-frequency electric field because it is connected to one end of a coil 2 whose other end is grounded, which is in communication with a nearby arranged primary coil 3 as a transformer, which also on a End is grounded, and is electrically connected in a circuit with a pulse generator 1, so that the entire transformer is driven pulsed.
  • the effectiveness is particularly high, since as a coil 2.3 Teslaspulen be used, ie in each case helical, in a single plane of a single winding, but a plurality of windings existing coils, as in the Fig. 2a and 2 B shown in detail as a primary coil 3 with few turns and secondary coil 2 with more turns.
  • both coils 2, 3 have the same winding sense and approximately the same outside diameter, but only 7 turns for the primary coil 3 and approximately 50 turns for the secondary coil 2, each in the form of only one winding.
  • Fig. 1b shows the structural design:
  • the two Tesla coils 2,3 are each applied to one side of a board 7a, b, which are positioned at a distance parallel and preferably horizontally one above the other.
  • the mutually corresponding ends of the two coils 2, 3, in this case the outer ends, are both connected to ground potential 9 and can therefore also be connected to one another in an electrically conductive manner.
  • the two ends of the primary coil 3 are connected to the two outputs of a pulse generator 1.
  • the hot, in this case, inner, end of the spiral of the secondary coil 2 is electrically connected via a connecting rod 4a with the electrically conductive surface of the ball 4, thereby holding the ball 4 at a sufficient distance to the coils 2, 3 and feeds the ball 4 with the pulsed high-frequency voltage.

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Description

    I. Anwendungsgebiet
  • Die Erfindung betrifft die elektrophysikalische Beeinflussung von Fließvorgängen.
    • II. Technischer Hintergrund
  • Bei älteren Gebäuden ist in den Mauern aufsteigende Bodenfeuchtigkeit ein häufiges Schadensbild.
  • Zur Mauertrockenlegung sind mechanisch aufwändige Verfahren wie das horizontale Abschneiden des Mauerwerks und Einbringen einer so genannten Horizontalsperrschicht aus wasserundurchlässigem Material bekannt.
  • Weniger bekannt ist es, dass mittels elektrophysikalischer Methoden das Wasser am Aufsteigen in der Mauer durch die Kapillare gehindert werden kann.
  • Seit Prof. Reuss 1803 feststellte, dass Wassermoleküle sich in einem elektrischen Feld zum negativ geladenen Pol hin bewegen, wurde - spätestens seit 1935 - versucht, diese Erkenntnis gezielt zur Beeinflussung von Fließvorgängen - sei es von Stoffen in Flüssigkeiten oder auch von Flüssigkeiten in porösen Körpern - zu nutzen.
  • Die Funktion besteht vermutlich darin, dass ein elektrisches Potential, das so genannte Zeta-Potential, zwischen den sich in den Kapillaren bewegenden Wassermolekülen und der Kapillargrenzschicht entsteht, wobei die Wassermoleküle meistens an die Hydrathülle von Salzionen gebunden sind.
  • Durch ein schwaches, gepulstes elektrisches Feld soll diese Ladungsbindung gelöst werden und der Aufbau des Zeta-Potentials unterbrochen werden, so dass die Wassermoleküle entsprechend der Schwerkraft zum Erdreich zurücksinken oder zumindest nicht weiter aufsteigen, sondern verdunsten.
  • Dies wird bisher dadurch bewirkt, dass in der Nähe des durchfeuchteten Mauerwerks eine zylinderförmige Spule in der Luft, also ohne Berührung zu dem Mauerwerk, von Strom durchflossen wird, wobei der Strom in gepulster Form von 10-500 kHz mittels eines Generators zugeführt wird, mit Stromstärken bis zu einigen Ampere.
  • Dadurch wird ein magnetisches Hochfrequenzfeld erzeugt, so wie ein schwaches elektrisches Hochfrequenzfeld, welches vor allem die beabsichtigte Wirkung erzielt.
  • Zum einen sind für den Betrieb dieser Vorrichtung Spitzenleistungen bis 100 Watt notwendig, was angesichts der Zeitdauer von ein bis zwei Jahren für eine wirksame Entfeuchtung erhebliche Energiemengen darstellt. Zum anderen ist die für die Entfeuchtung benötigte lange Zeitdauer von ein bis zwei Jahren nicht zufriedenstellend.
  • Die US-6933819 zeigt - allerdings für einen anderen Zweck - bereits einen Multifrequenzgenerartor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, jedoch sind Spulen keine in einer Ebene gewickelte Teslaspule. Gleiches gilt für die WO 69/22831 .
  • Des Weiteren zeigt die EP 0 928 855 A1 für den erfindungsgemäßen Zweck, nämlich die Trockenlegung von Bauwerken, eine Vorrichtung zur Hochfrequenzerzeugung, bei der es jedoch darum geht, die Frequenz zu verändern. Dabei wird über die dabei verwendeten Spulen nichts ausgesagt.
    • III. Darstellung der Erfindung a) Technische Aufgabe
  • Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, die elektrophysikalische Beeinflussung von Fließvorgängen, insbesondere bei der Mauerentfeuchtung, zu verbessern.
    • b) Lösung der Aufgabe
  • Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 und 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Wirkung bei der elektrophysikalischen Entfeuchtung wird bereits dadurch verbessert, dass die das hochfrequente elektrische Feld erzeugende Spule die Sekundärspule eines Transformators ist, und dabei insbesondere diejenige der beiden Spulen des Transformators, die die größere Windungszahl aufweist. Wenn zusätzlich Sekundärspule und Primärspule des Transformators keine normalen, zylindrischen Spulen, sondern in einer Ebene gewickelte Teslaspulen in Form jeweils einer einzigen Spirale sind, sind besonders hohe Feldstärken des abgegebenen hochfrequenten elektrischen Feldes erreichbar.
  • Dies hängt nicht zuletzt von der am heißen Ende der Sekundärspule angeordneten Abstrahlfläche und deren Größe und Gestalt ab, wobei insbesondere eine Kugel empfohlen wird, die das elektrische Feld gleichmäßig nach allen Seiten abgibt. Die Kugel sollte dabei einen Durchmesser von 2-10 cm, insbesondere von 2-5 cm, besitzen.
  • Die Windungszahlen der Primärspule und der Sekundärspule verhalten sich etwa wie 1:5 bis 1:10, wobei auf der Primärseite 3-10 Windungen, insbesondere 5-10 Windungen bevorzugt werden, während auf der Sekundärseite 30-50 Windungen eine gute Wirkung ergeben.
  • Der an die primärseitige Spule angeschlossene Impulsgenerator arbeitet mit einer Frequenz von vorzugsweise 10-500 kHz, insbesondere 10-1000 kHz, wobei sich Impulse in Rechteckform als besonders wirksam erwiesen haben. Dabei sind Stromstärken in der Primärspule bis 1 Ampere, maximal bis 2 Ampere in der Regel völlig ausreichend.
  • Der Innenwiderstand der Primärspule soll vorzugsweise 20-80 Ohm, insbesondere 30-60 Ohm, betragen.
    Ebenso wie die Sekundärspule an dem von der Abstrahlfläche gegenüberliegenden Ende geerdet ist, ist auch die im Kreis mit dem Impulsgenerator verschaltete Primärspule geerdet, um auf dem gleichem Potential wie das Mauerwerk zu liegen.
  • Primärspule und Sekundärspule sollten dabei den gleichen Wicklungssinn, also betrachtet von derselben Stirnseite her, aufweisen.
  • In der praktischen Ausführung können die beiden Spulen in parallelen Ebenen zueinander angeordnet sein, indem sie z. B. auf den leitenden Flächen einer Platine geätzt sind, beispielsweise auf den beiden voneinander weg weisenden Seiten ein und derselben Platine oder auf je einer elektrisch leitenden Seite von getrennten, im Abstand zueinander angeordneten, Platinen.
    • c) Ausführungsbeispiele
  • Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1a:
    Eine Prinzipdarstellung der elektrophysikalischen Mauerentfeuchtung,
    Fig. 1 b:
    Eine realistische Darstellung der Vorrichtung, und
    Fig. 2:
    Eine Darstellung der hierfür verwendeten Spulen.
  • Fig. 1 zeigt zunächst das zu bekämpfende Phänomen, nämlich das in den Kapillaren des Mauerwerks 5 von unten nach oben aufsteigende Wasser. Die Mauer 5 endet am unteren Ende in der Erde und besitzt damit das Erdpotential 9, während durch die Fließvorgänge der Wassermoleküle sich am davon abgewandten oberen Ende der Mauer oder des Gebäudes ein positives Potential aufbaut, welches die Wassermoleküle zusätzlich ansaugt.
  • Dieses elektrische Potential soll unterbrochen werden durch das elektrische Feld, welches von der Kugel 4 als Abstrahlfläche durch die Luft in alle Richtungen und damit auch gegen das Mauerwerk 5 und in dieses hinein abgegeben wird, und damit - elektrisch betrachtet - eine kapazitive Feldeinkoppelung zwischen der Kugel 4 als Abstrahlfläche und dem Mauerwerk 5 bewirkt.
  • Die Kugel 8 gibt ein hochfrequentes elektrisches Feld deshalb ab, weil sie mit dem einen Ende einer Spule 2, deren anderes Ende geerdet ist, in Verbindung steht, welche mit einer in der Nähe angeordneten Primärspule 3 als Transformator in Wechselwirkung steht, die ebenfalls an einem Ende geerdet ist, und mit einem Impulsgenerator 1 elektrisch im Kreis geschaltet ist, so dass der gesamte Transformator gepulst angesteuert wird.
  • Die Wirksamkeit ist besonders hoch, da als Spulen 2,3 Teslaspulen verwendet werden, also jeweils spiralförmige, in einer einzigen Ebene aus einer einzigen Wicklung, aber einer Vielzahl von Windungen bestehenden Spulen, wie in den Fig. 2a und 2b im einzelnen als Primärspule 3 mit wenigen Windungen und Sekundärspule 2 mit mehr Windungen dargestellt.
  • Wie ersichtlich besitzen beide Spulen 2,3 den gleichen Wicklungssinn und etwa den gleichen Außendurchmesser, bei der Primärspule 3 jedoch nur 7 Windungen, bei der Sekundärspule 2 ca. 50 Windungen, jeweils in Form nur einer Wicklung.
  • Fig. 1b zeigt den konstruktiven Aufbau: Die beiden Teslaspulen 2,3 sind jeweils auf einer Seite einer Platine 7a, b aufgebracht, die im Abstand parallel und vorzugsweise horizontal übereinander positioniert sind. Die einander entsprechenden Enden der beiden Spulen 2,3, in diesem Fall die äußeren Enden, sind beide auf Erdpotential 9 gelegt und können daher auch elektrisch leitend miteinander verbunden sein.
  • Die beiden Enden der Primärspule 3 sind an die beiden Ausgänge eines Impulsgenerators 1 angeschlossen.
  • Das heiße, in diesem Fall innere, Ende der Spirale der Sekundärspule 2 ist über einen Verbindungsstab 4a mit der elektrisch leitenden Oberfläche der Kugel 4 elektrisch leitend verbunden, hält die Kugel 4 dadurch auf einen ausreichenden Abstand zu den Spulen 2, 3 und speist die Kugel 4 mit der gepulsten hochfrequenten Spannung.
  • Bei den beschriebenen Parametern und einer primärseitigen Betriebsspannung von 1 Ampere werden elektrische Feldstärken von etwa 50 V/m beim elektrischen Feld 8 gemessen, wofür es ausreichend ist, die Kugel 4 in einem Abstand von nicht mehr als 8 Metern zu der zu entfeuchtenden Mauer zu positionieren.
  • Für ein Gebäude mit einer Grundfläche von z. B. 10 mal 10 Metern und feuchten Außenmauern ist daher nur eine derartige Vorrichtung notwendig.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Impulsgenerator
    2
    Spule
    3
    Primärspule
    4
    Kugel
    4a
    Verbindungs-Stange
    5
    Mauerwerk
    6
    Tesla-Luft-Transformator
    7a, b
    Platine
    8
    elektrisches Feld
    9
    Erdpotential

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Beeinflussen von Fließvorgängen, insbesondere Fließvorgängen von Wasser in Kapillaren, mittels Feldeinkoppelung mit
    - einer ein hochfrequentes elektrisches Feld erzeugenden Spule (2),
    - einem Impulsgenerator (1) zum Beaufschlagen der Spule (2),
    - die Spule (2) die Sekundärspule eines Transformators ist, dessen Primärspule (3) elektrisch mit dem Impulsgenerator (1) gekoppelt ist,
    dadurch gekennzeichnet dass
    die Primärspule (3) und die Sekundärspule (2) jeweils in einer Ebene gewickelte Teslaspulen in Form jeweils einer einzigen Spirale sind und der Transformator ein Teslatransformator ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet dass
    der Tesla- Transformator ein Tesla-Lufttransformator ist.
  3. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet dass
    Primärspule (3) und/oder Sekundärspule (2) Spulen mit einer Wicklung und mehreren Windungen sind.
  4. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet dass
    das Ende der Sekundärspule (2), welches das höhere Potential aufweist, mit einer elektrisch leitenden Abstrahlfläche, insbesondere in Form einer Kugel (4), elektrisch leitend verbunden ist.
  5. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet dass
    das von der Abstrahlfläche abgewandte Ende der Sekundärspule (2) geerdet ist, und insbesondere auch die Primärspule (3).
  6. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet dass
    der Generator (1) Impulse mit einer Frequenz von 10 kHz bis 500 kHz, insbesondere bis 1000 kHz erzeugt und insbesondere Impulse in Rechteckform.
  7. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet dass
    die Stromstärke in der Primärspule (3) maximal 1,0 Ampere, insbesondere maximal 2 Ampere beträgt.
  8. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet dass
    die Primärspule (3) 3-10 Windungen, insbesondere 5-10 Windungen umfasst und die Sekundärspule (2) 30-50 Windungen aufweist.
  9. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet dass
    Primärspule (3) und Sekundärspule (2) auf in die gleiche Richtung weisenden Seiten zweier nicht leitender, parallel zueinander beabstandeter, plattenförmiger Tragkörper, insbesondere Platinen (7a, b), aufgebracht sind
  10. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet dass
    Primärspule (3) und Sekundärspule (2) auf den beiden voneinander abgewandten Seiten eines plattenförmigen, aus elektrisch nicht leitendem Material bestehenden Tragkörpers, insbesondere einer Platine (7) aufgebracht sind.
  11. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet dass
    der Innenwiderstand der Primärspule (3) 20-80 Ohm, insbesondere 40-60 Ohm, beträgt.
  12. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet dass
    der Wicklungssinn von Primärspule (3) und Sekundärspule (2) - betrachtet in Richtung der Rotationsachse der Spulen - bei beiden Spulen der gleiche ist.
  13. Verfahren zum Beeinflussen von Fließvorgängen, insbesondere von Wasser in Kapillaren, mittels Feldeinkopplung durch ein elektrisches Hochfrequenzfeld
    dadurch gekennzeichnet dass
    - zur Erzeugung des Hochfrequenzfeldes ein Tesla-Luft-Trafo (6), bei dem die Primärspule (3) und Sekundärspule jeweils in einer Ebene gewickelter Teslaspulen in Form jeweils einer einzigen Spirale sind und primärseitig impulsbeaufschlagt wird und sekundärseitig eine elektrisch leitende Abstrahlfläche mit demjenigen Ende der Sekundärspule (2) verbunden ist, die das höhere Potential besitzt und
    - die Abstrahlfläche in wirksamer Entfernung zu dem Fließvorgang betrieben wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13
    dadurch gekennzeichnet dass
    die Parameter des Tesla-Luft-Trafos (6) so gewählt werden, dass das von dem Trafo (6) abgegebene elektrische Feld eine Feldstärke von mindestens 30 V/m, besser wenigstens 50 V/m aufweist.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet dass
    die elektrisch leitende Abstrahlfläche eine Kugeloberfläche ist.
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