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DE69214440T2 - Verfahren zur magnetischen wasseraktivierung und vorrichtung zur reduzierung von korrosion und kalbabscheidung druch stroemendes wasser - Google Patents

Verfahren zur magnetischen wasseraktivierung und vorrichtung zur reduzierung von korrosion und kalbabscheidung druch stroemendes wasser

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DE69214440T2
DE69214440T2 DE69214440T DE69214440T DE69214440T2 DE 69214440 T2 DE69214440 T2 DE 69214440T2 DE 69214440 T DE69214440 T DE 69214440T DE 69214440 T DE69214440 T DE 69214440T DE 69214440 T2 DE69214440 T2 DE 69214440T2
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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung von Korrosion und Kalkablagerung von Salzen in wäßriger Lösung mittels magnetischer Einwirkung auf Wasser, welches veranlaßt wird, uber Korrosion und Verkrustung ausgesetzten Oberflächen zu strömen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Es ist bekannt, daß die Einwirkung von Magnetfeldern auf strömendes Wasser dieses aktiviert, so daß es Kalkablagerungen auf Metallflächen verhindern und sogar vorhandene Kalkablagerungen von diesen abtragen kann. Man nimmt an, daß dieser Effekt darauf beruht, daß magnetische Einwirkung auf das strömende Wasser eine geringe Zahl von "aktivierten" Zentren erzeugt, welche als Kristallkeime wirken, an denen sich Kalk abscheidet, hauptsächlich in feinkörniger Form, und dann dispergiert bleibt. Die Wirksamkeit der aktivierten Zentren bleibt über eine gewisse Zeit, längstens 48 Stunden, erhalten. Es scheint, daß der Korrosionsschutz von Metallflächen durch das "aktivierte" Wasser aufrechterhalten wird, das einen dünnen Kalkschutzfilms bildet, während die Bildung von Kalkstein verhindert bzw. vorhandene Verkrustungen abgetragen werden. Diese physikalische Behandlung des Wassers erfolgt ohne chemische Zusätze, erfordert jedoch eine sorgfältige gegenseitige Abstimmung der Durchsatzmenge des strömenden Wassers und von Zahl, Anordnung und Stärke der darauf einwirkenden Magnetfelder. Das Verfahren und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung sind beispielsweise im deutschen Gebrauchsmuster DE-GM 89 13 274 beschrieben.
  • In einer solchen Vorrichtung wird Wasser, das spiralförmig in einem Rohr fließt, magnetischen Feldern ausgesetzt.
  • In der Praxis hat sich gezeigt, daß dieses bekannte Verfahren zwar grundsätzlich brauchbar ist, jedoch nicht immer in ausreichendem Maße die gewünschten Ergebnisse liefert, das heißt besonders Kalkablagerung nur ungenügend verhindert oder abträgt. Die Erfindung soll diesen Nachteil beheben. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß für den gewünschten Erfolg das Wasser, nachdem es durch die magnetische Behandlung hinreichend aktiviert wurde, mit den gegen Kalkablagerung zu schützenden bzw. davon zu befreienden Flächen in genügend intensive Berührung kommen muß.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist ein Zweck des Verfahrens und der Vorrichtung der Erfindung, die Wirksamkeit des magnetisch behandelten Wassers für den gewünschten Zweck dadurch zu steigern, daß das Wasser nach dem Austritt aus der magnetischen Behandlungsvorrichtung die zu behandelnden Oberflächen mit einer möglichst hohen Strömungsgeschwindigkeit und so direkt wie möglich spült. Es ist erwünscht, daß ein möglichst großer Teil des Wasservolumens in Berührung mit der zu behandelnden Oberfläche kommt. Wenn "aktiviertes" Wasser zeitweise steht, z.B. in Leitungen oder Behältern, und dadurch im Verlauf von verhaltnismäßig kurzer Zeit seine Wirksamkeit mindestens teilweise verliert, sieht die Erfindung vor, die gewünschte Wirkung dadurch sicherzustellen, daß mindestens ein Teil des stehenden Wassers durch eine Umlaufpumpe in einem Hilfskreislauf zur magnetischen Behandlungsvorrichtung zurück und erneut durch diese hindurch geführt wird, so daß das Wasser wieder seine vorher vorhandene Wirksamkeit erhält.
  • Um bei solchen Verfahren und Vorrichtungen mit geringem Aufwand und geringem Druckverlust eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit und intensive Bespülung der zu behandelnden Flächen zu erreichen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Wasserstrom spiralförmig bezüglich der Rohrlängsachse gegenüber den zu behandelnden Flächen eines Rohrs zu leiten und in größeren Behältern Teilströme von im Kreislauf geführten und magnetisch behandeltem Wasser durch Düsen unmittelbar auf die zu behandelnden Wandflächen und/oder Flächen von Heizelementen zu richten.
  • Die erfindungsgemäßen Verfahren sind sowohl für kaltes wie für heißes Wasser, beispielsweise in Dampferzeugern oder Durchlauferhitzern wirksam, wobei jeweils nur Voraussetzung ist, daß flüssiges magnetisch behandeltes Wasser über die von Korrosion oder Kalkablagerungen freizuhaltenden Flächen aus Metall, Keramikmaterial oder Kunststoff strömt.
  • Zur Entfernung von Kalkablagerungen von einer Heizung, die in einem Tank oder Boiler untergetaucht ist, ist es wirksam, ein Spiralrohr zu verwenden, das an seinem Ende geschlossen ist und Löcher hat, die nach innen gegen ein Bündel von Heizelementen gerichtet sind. Es kann nützlich sein, im Tank unter den Heizelementen einen Auffangbehälter aufzuhängen, um durch das magnetisch behandelte Wasser abgelöste Kalkabscheidungen aufzufangen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird weiter erläutert durch folgende Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung in einem Wasserrohr;
  • Fig. 2 eine erfindungsgemäße Anordnung in einem häuslichen Wasserverteilungssystem;
  • Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Kaltwassertank mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • Fig. 4 den Behälter der Fig. 3 im Querschnitt;
  • Fig. 5 einen Heißwasserboiler mit erfindungsgemäßen Leitvorrichtungen;
  • Fig. 6 einen kleinen Heißwasserboiler mit erfindungsgemäßen Leitvorrichtungen;
  • Fig. 7 einen Dampferzeuger mit erfindungsgemäßen Leitvorrichtungen;
  • In den Zeichnungen sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Fig. 1 zeigt schematisch die Anwendung der Erfindung in einem Rohrleitungssystem für Kalt- oder Heißwasser. Das Wasser wird zunächst in der magnetischen Behandlungsvorrichtung 1 behandelt, welche beispielsweise in der in DE-GM 89 13 274 beschriebenen Weise aufgebaut ist. Zur Verdeutlichung ist diese Behandlungsvorrichtung 1 getrennt vom Wasserrohr 2 gezeigt, das mit der Behandlungsvorrichtung in üblicher Weise, beispielsweise durch eine Schraubmuffe, dicht verbunden ist. Im Wasserrohr 2 ist eine erfindungsgemäße Leitvorrichtung 3 in Form einer vorzugsweise als Doppelwendel ausgebildeten Spirale aus blattförmigem Material angeordnet, deren Außendurchmesser etwas geringer ist als der Innendurchmesser des Wasserrohrs und die auch im übrigen so bemessen ist, daß ein möglichst geringer Druckverlust des Wassers im Rohr eintritt. Die Spirale erteilt dem Wasserstrom im Rohr 2 eine radiale Komponente; das Wasser wird durch Zentrifugalwirkung intensiver an die Rohrinnenwand herangeführt und kommt über eine längere Strecke als bei einer nur axialen Strömung mit dieser in Berührung. Dadurch wird die Wirksamkeit des magnetisch behandelten Wassers zur Verhinderung von Kalkabscheidungen erhöht. Wenn das Rohr aus Metall besteht, wird jedoch eine erwünschte dünne Korrosionsschutzschicht an der Innenwand des Wasserrohrs 2 gebildet. Die erwünschte Spiralströmung behält das Wasser selbst nach Verlassen des etwa 20 cm langen spiralförmigen Leitelements 3 bei, so daß die gewünschte Wirkung auch im anschließenden Rohrabschnitt eintritt. Je nach Bedarf wird nach einer gewissen Rohrlänge von etwa 20 m ein weiteres erfindungsgemäßes Leitelement 3 in das Rohr eingebaut, um die Wirksamkeit des magnetisch behandelten Wassers weiter zusteigern.
  • Fig. 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung in einem Hausverteiler-Wasserleitungssystem. Das durch die Zuleitung 4 eintretende Wasser durchläuft zunächst eine magnetische Behandlungsvorrichtung 1, gelangt durch ein Wasserrohr 2, in dem gegebenenfalls ein erfindungsgemäßes Leitelement 3 eingebaut ist, und wird dann auf zu den Zapfstellen 6 führende Leitungen 5 verteilt. Jede der Leitungen kann eine erhebliche Länge haben, beispielsweise in einem mehrstöckigen Wohnhaus, und im Regelfall wird Wasser nicht kontinuierlich aus den Leitungen gezapft. Wenn aber Wasser längere Zeit in diesen Leitungen steht oder nur mit geringer Geschwindigkeit strömt, können sich Kalkablagerungen an den Rohrinnenwänden bilden, da die Wirksamkeit des magnetisch behandelten Wassers zu ihrer Verhinderung nicht ausreicht. Diese Wirksamkeit wird erfindungsgemäß dadurch hergestellt, daß von den Wasserabnahmeleitungen 5 in der Nähe der Zapfstellen 6 eine Zweigleitung 7 abzweigt. Die Zweigleitung 7 in Form einer Sammelleitung führt Wasser dem Eingang einer Umlaufpumpe 8 zu, welche das Wasser zur magnetischen Behandlungsvorrichtung 1 zurückfördert. Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Strömung von magnetisch behandeltem Wasser im gesamten Leitungssystem aufrechterhalten, welche die Bildung von Kalkablagerungen verhindert. Für den Fall, daß vorübergehend eine wesentlich größere Wassermenge als im Normalfall abgezapft wird, ist eine zweite magnetische Behandlungsvorrichtung 1a automatisch parallel durch nicht gezeigte Maßnahmen zuschaltbar.
  • Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch einen Kalt- oder Heißwasserbehälter mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein Behälter 9 weist einen Zulauf 4 und eine Abnahmeleitung 6 auf. Zur Verhinderung von Kalkabscheidungen im Behälter dient ein Hilfskreislauf, der eine magnetische Behandlungsvorrichtung 1 enthält, von der magnetisch behandeltes Wasser durch die Leitung 2 zu Düsen 10 geleitet wird, welche parallel zueinander in vertikalem und horizontalem Abstand voneinander über die Höhe und den Umfang des Behälters verteilt sind und jeweils das magnetisch behandelte Wasser in einem Teilstrom gegen die Behälterwand leiten, so daß sich im Behälter eine Kreisströmung ausbildet, wie schematisch in Fig. 4 gezeigt. Eine Umlaufpumpe 8 saugt durch eine Hilfsleitung 7 Wasser aus dem Behälter, um es kontinuierlich der magnetischen Behandlungsvorrichtung 1 zuzuführen.
  • Fig. 5 zeigt schematisch einen Heißwasserboiler mit einer Zulaufleitung 4 und einer Ablaufleitung 6 sowie mit einem Bündel von Heizelementen 11 (schematisch dargestellt), deren elektrische Zuleitungen nicht gezeigt sind. Wie im Fall des Kaltwasserbehälters (Fig.3) erzeugt eine Umlaufpumpe 8 einen Hilfskreislauf von umlaufendem magnetisch behandeltem Wasser, worin das von der Umlaufpumpe angesaugte Wasser durch die magnetische Behandlungsvorrichtung 1 und die Leitung 2 zu Leitelementen 10 und 12 gelangt, wobei die Leitelemente 10, wie im Fall des Kaltwasserbehälters der Fig. 3, Gruppen von parallelen Düsen sind, die parallel und in Abstand zueinander an der Innenwand des Boilers münden, wo sie einen Kreisstrom erzeugen (Fig.4). Außerdem ist eine als Leitelement für die Wasserströmung dienende Rohrspirale 12 vorgesehen, welche das Bündel von Heizelementen 11 umgibt. Die Rohrspirale ist an einem Ende geschlossen, weist jedoch über ihre Länge verteilt Öffnungen 12a auf, aus denen magnetisch behandeltes Wasser in Richtung der Heizelemente 11 strömt, um die Elemente von Kalkablagerungen freizuhalten. Da die Kalkablagerungen sich hauptsächlich an den Heizelementen 11 bilden, jedoch durch das magnetisch behandelte Wasser abgelöst werden, ist unterhalb des Heizelementbündels 11 ein oben offener Auffangbehälter 13 vorgesehen, welcher die abgelösten Kalkablagerungen auffängt. Er kann gereinigt und herausgenommen werden, beispielsweise von einem normalerweise geschlossenen seitlichen Mannloch her (nicht gezeigt).
  • Fig. 6 zeigt einen kleinen Heißwasserboiler, wie er beispielsweise in Küchen verwendet wird. Dieses Gerät hat eine Wasserzuleitung 4 und eine Entnahmeleitung 6 und weist ein Gehäuse 15 und eine Glashaube 16 auf. Die Glashaube 16 bildet den eigentlichen Heißwasserbehälter, in dem sich in der Nähe seines Bodens die Heizschlange 17 horizontal erstreckt, die elektrische Anschlüsse hat. Diese elektrischen Anschlüsse und die inneren Verbindungsleitungen der Zu- und Ableitung zum bzw. vom Heißwasserbehälter sind nicht gezeigt. Im Gehäuse 15 ist auch eine magnetische Behandlungsvorrichtung 1 untergebracht, die durch die Leitung 2 mit einer als Leitelement dienenden Spülschlitzdüse 18a verbunden ist, aus der magnetisch behandeltes Wasser in einem horizontalen Strom über die Heizschlange 17 zu einer Ansaugschlitzöffnung 18b geleitet wird, durch welche die Umlaufpumpe 8 Wasser ansaugt, um es durch die magnetische Behandlungsvorrichtung 1 im Kreislauf zu führen. Auf diese Weise wird wiederum das magnetisch behandelte Wasser unmittelbar und im kontinuierlichen Strom über die Flächen geführt, welche von Kalkablagerungen freigehalten werden sollen.
  • . 7a zeigt stark vereinfacht und verkleinert einen industriellen Dampferzeuger, mit Heizelementen 11, die in einem aus zwei Schalen zusammengesetzten Gehäuse 20 enthalten sind und deren elektrische Anschlüsse nicht gezeigt sind. Die Heizelemente tauchen in Wasser ein, das im unteren Teil des Behälters enthalten ist und verdampfen das Wasser. Der Dampf wird durch eine Kopfleitung 21 abgezogen. Wasser wird dem Dampferzeuger durch die Leitung 4, die magnetische Behandlungsvorrichtung 1 und die anschließende Leitung 2, zugeführt. Die die Heizelemente 11 umgebenden Rohrspisralen 12 dienen als Leitelemente 12 für das von der Leitung 2 zugeführte Wasser. Ähnlich wie im Fall des in Fig. 5 gezeigten Heißwasserboilers sind die Rohrspiralen an ihren nicht verbundenen Enden geschlossen und über ihre Länge mit Löchern 12a (Fig.7b) ausgebildet, aus welchen magnetisch behandeltes Wasser in Richtung auf die Wände der Heizelemente 11 austritt, um diese ringsum intensiv zu waschen und Kalkablagerungen an ihnen zu verhindern. Die im oberen Teil des Dampferzeugers angeordneten Düsen 10 sind mit der Wasserzuleitung 2 durch nicht gezeigte Mittel verbunden und dienen dem gleichen Zweck wie die ähnlich bezeichneten Düsen im in Fig.5 gezeigten Heißwasserboiler. Sie leiten magnetisch behandeltes Wasser unmittelbar auf die Behälterinnenwand. Um den Kreislauf des magnetisch behandelten Wassers aufrechtzuerhalten, wird ein Teil des im Behälter 20 enthaltenen Wassers durch die Umlaufpumpe 8 kontinuierlich abgezogen und durch die Leitung 7 wieder der magnetischen Behandlungsvorrichtung 1 zugeleitet, von wo das Wasser über die Leitung 2 in den Dampferzeuger und insbesondere die Spiralrohre 12 und Düsen 10 zurückkehrt.
  • Die Erfindung ist, wie erläutert, sehr allgemein anwendbar zur Verhinderung von Kalkablagerungen aus Wasser nicht nur an Flächen aus Metall, sondern auch an solchen aus Keramik oder Kunststoff.

Claims (9)

1. Verfahren zur Verringerung von Korrosion und Kalkabscheidungen, die durch Verunreinigungen im Wasser an diesem benachbarten Flächen verursacht werden, mit einer Stufe, in der auffließendes Wasser eine magnetische Einwirkung erfolgt, um magnetisch behandeltes Wasser zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Korrosion und Kalkabscheidung ausgesetzte Fläche die Innenwand eines Rohres ist, durch welches man das magnetisch behandelte Wasser in einer Spiralströmung fließen läßt.
2. Verfahren zur Verringerung von Korrosion und Kalkabscheidungen, die durch Verunreinigungen im Wasser an diesem benachbarten Flächen verursacht werden, mit einer Stufe, in der auffließendes Wasser eine magnetische Einwirkung erfolgt, um magnetisch behandeltes Wasser zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Korrosion und Kalkabscheidung ausgesetzten Flächen die Oberflächen von wenigstens einem rohr- oder plattenförmigen Heizelement sind, und daß Teilströme des magnetisch behandelten Wassers durch einen horizontalen Spülschlitz, im Fall einer horizontalen Heizei heit, oder durch Öffnungen in einem Spiralrohr, das an einem Ende geschlossen ist und welches wenigstens ein Heizelement umgibt oder innerhalb eines Bündels der Heizelemente angeordnet ist oder ein solches Bündel umgibt, auf diese Oberflächen geleitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des so verwendeten behandelten Wassers in einem Rückführungskreis einer erneuten magnetischen Einwirkung unterworfen und zur erneuten Verwendung zurückgeleitet wird.
4. Vorrichtung zur Verringerung von Korrosion und Kalkabscheidung, die durch Verunreinigungen im Wasser an diesem ausgesetzten Flächen verursacht werden, mit einer Behandlungsvorrichtung, in welcher spiralförmig in einem Rohr fließendes Wasser der Einwirkung von magnetischen Feldern unterworfen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wasserverunreinigungen ausgesetzten Flächen von der Innenwand eines Kaltwasserrohrs (2) gebildet sind, und daß die Vorrichtung eine Mehrzahl von Umlenkvorrichtungen (3) aufweist, welche bewirken, daß der von der Behandlungsvorrichtung austretende Fluß von magnetisch behandeltem Wasser längs der Wand des Rohrs spiralförmig bezüglich von dessen Achse strömt, wobei die Umlenkvorrichtungen in dem Rohr oder diesem axial benachbart angeordnet sind.
5. Vorrichtung zur Verringerung von Korrosion und Kalkabscheidungen, die durch Verunreinigungen im Wasser an diesem ausgesetzten Flächen verursacht werden, mit einer Behandlungsvorrichtung, in welcher spiralförmig in einem Rohr fließendes Wasser der Einwirkung von magnetischen Feldern unterworfen ist, zur Verwendung in einem Heißwasserboiler, mit einer horizontal über dem Boilerboden angeordneten Heizschlange (17), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem eine Umlenkvorrichtung in Form eines Spülschlitzes (18a) aufweist, welcher magnetisch behandeltes Wasser so lenkt, daß es horizontal über die Heizschlange (17) zu einem Ansaugschlitz (18b) strömt, der mit einer Rückführungspumpe (8) verbunden ist, um durch den Saugschlitz angesaugtes Wasser zu der Magnetbehandluflg&sub5;vorrichtung (1) zurückzuführen, deren Auslaß mit dem Spülschlitz (18a) verbunden ist.
6. Vorrichtung zur Verringerung von Korrosion und Kalkabscheidungen, die durch Verunreinigungen im Wasser an diesem ausgesetzten Oberflächen verursacht werden, mit einer Behandlungsvorrichtung, in welcher spiralförmig in einem Rohr fließendes Wasser der Einwirkung von magnetischen Feldern unterworfen ist, zur Verwendung einem Heizsystem oder Dampferzeuger mit wenigstens einem in einem Tank angeordneten rohr- oder plattenförmigen Heizelement, weiter dadurch gekennzeichnet, daß eine Umlenkvorrichtung in Form eines Spiralrohres (12), in welches man das magnetisch behandelte Wasser strömen läßt und das an seinem Ende geschlossen und über seine Lange mit Löchern (12a) ausgebildet ist das wenigstens eine Heizelement umgibt, wobei die Löcher (12a) des Spiralrohrs so ausgebildet und angeordnet sind, daß die Ströme von daraus austretendem magnetisch behandeltem Wasser auf die benachbarten Heizelemente (11) gerichtet sind und worin die Vorrichtung außerdem eine Rückführpumpe aufweist, um die magnetische Behandlungsvorrichtung (1) kontinuierlich mit vom Tank zurückgeführtem Wasser zu versorgen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Bündel von Heizelementen (11) im Tank angeordnet ist und daß jedes Bündel von Heizelementen von einem solchen Spiralrohr umgeben ist, dessen Löcher (12a) so ausgebildet und angeordnet sind, daß die daraus austretenden Ströme von magnetisch behandeltem Wasser auf die benachbarten Heizelemente gerichtet sind.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 oder 7 zur Verwendung in einem Wasser-Erhitzungssystem mit einem in einem zylindrischen Tank angeordneten Bündel von Heizelementen (11), weiter gekennzeichnet durch eine Umlenkvorrichtung in Form von Düsen (10), welche einen Teil des Stroms von magnetisch behandeltem Wasser im wesentlichen tangential zu einer zylindrischen Wand des Tanks richten.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, welche außerdem einen oben offenen Auffangbehälter (13) zum Auffangen von Kalkabscheidungen aufweist, der unter dem wenigstens einen Heizelement oder Bündel von Heizelementen (11), die jeweils von dem Spiralrohr umgeben sind, angeordnet ist.
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