DE69416418T2

DE69416418T2 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung einer flüssigkeit durch radiofrequenzsignale

Info

Publication number: DE69416418T2
Application number: DE69416418T
Authority: DE
Inventors: Daniel Stefanini
Original assignee: Hydropath Holdings Ltd
Current assignee: Hydropath Holdings Ltd
Priority date: 1993-09-25
Filing date: 1994-09-23
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2014-09-24
Also published as: IL111054A0; NZ273381A; ATE176456T1; JPH09503157A; CZ86996A3; FI116618B; GB9606092D0; ES2129670T3; EP0720588A1; BR9407586A; KR100343233B1; GR3030097T3; US5667677A; GB2297051A; AU7663394A; FI961312A; PL177880B1; DE69416418D1; NO961175L; DK0720588T3

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln einer Flüssigkeit bzw. eines Fluides. Genauer gesagt betrifft die Erfindung das Behandeln von Wasser, um es so zu konditionieren, daß es dem Aufbau von Kesselstein-Ablagerungen in einer wasserführenden Leitung widersteht. Insbesondere betrifft die Erfindung das Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes mit im allgemeinen kreisförmigen Flußlinien zum Behandeln eines Fluides zu dem genannten Zweck und zu anderen, später zu nennenden Zwecken.
Verunreinigungen, wie Kalzium- und Magnesium-Ionen in Wasser, bilden Kesselstein, der sich mit der Zeit an den Innenwänden von Wasserrohren ansetzt. Wenn das Wasser aufgeheizt wird, wird die Bildung von Ablagerungen beschleunigt, und deshalb sind Wassererhitzer und Dampfboiler besonders empfänglich für den Aufbau von Kesselstein und damit für verringerte Wärmeübertragung, höheren Treibstoffverbrauch und auch für örtliche Überhitzung. In Haushalts-Rohrsystemen reagieren Kalzium- und Magnesium-Ionen mit Seife und widerstehen der Bildung von Seifenlauge, wodurch eine wirksame Reinigung verhindert wird.
Es sind bisher viele Wasserbehandlungs-Entkalkungs-Systeme vorgeschlagen worden, um Wasser so aufzubereiten, daß es der Bildung und Ablagerung von Wasserstein widersteht. Beispielsweise erfordern chemische Lösungen konstantes Auffüllen und verschlechtern auch das Wasser. Eine andere Vorgehensweise ist, erodierbare Elektroden in das Wasser einzusetzen. Jedoch verlieren die Elektroden bei der Erosion ihre Wirksamkeit und müssen schließlich ebenfalls ersetzt werden.
Bei noch einer anderen Vorgehensweise werden Magnete in direkte Berührung mit dem Wasser eingesetzt. Jedoch können solche Magnete nur magnetisierbare Abfälle sammeln, und ggf. kann die Anhäufung angesammelter Teile das Rohr verstopfen.
Bei einer weiteren Vorgehensweise werden magnetische oder elektromagnetische Felder sowohl von außen als auch innen eines Rohrsystems verwendet. Jedoch haben derartige Felder nur lokale Wirkung und beruhen, in jedem Fall, auf dem Fließen des Wassers zum Transportieren der Entkalkungswirkung zu abstromseitigen Bereichen der Wasserrohre.
Es ist in WO-A-9200916 vorgeschlagen worden, das Fluid in einer Leitung durch Beaufschlagung desselben mit einer Abfolge von Radiofrequenz-Signalen zu behandeln. Die Signale werden durch Herstellen eines elektrischen Kontaktes mit der Leitung an zwei längs der Leitung voneinander beabstandeter Stellen angelegt. Zu diesem Zweck besitzt das dort beschriebene Gerät zwei voneinander beabstandete Klemmen, welche an die Leitung angreifen, wenn das Gerät daran befestigt wird.
Es ist im Groben das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine bequemere und wirksamere Vorgehensweise für das Anlegen des Signals an das Fluid in der Leitung zu schaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung schaffe ich eine Vorrichtung zum Behandeln eines Fluides, das in einer Leitung enthalten ist, die sich in axialer Richtung erstreckt, mit einem Mittel zum Erzeugen von Radiofrequenz-Signalen und Mitteln zum Anlegen dieser Signale an das Fluid in der Leitung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Mittel zum Anlegen der Signale folgendes umfaßt:
eine Primärspule, die an dem Äußeren der Leitung angebracht ist;
ein Mittel zum Anregen der Primärspule mit den Radiofrequenz-Signalen; und
einen Kern aus magnetisch permeablem Material, der sich um die Leitung und durch die Primärspule hindurch erstreckt, um in der zu behandelnden Flüssigkeit ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, das im wesentlichen kreisförmige Magnetflußlinien in im wesentlichen koaxialer Beziehung zu der Achse der Leitung aufweist, und um das Feld entlang der Achse vorzutreiben, um die Flüssigkeit stromaufwärts und stromabwärts der Primärspule zu behandeln.
Gemäß einer Anwendungsform dieser Erfindung, bei der das Fluid Wasser ist und es erwünscht ist, das Wasser so zu behandeln, daß es Kesselstein-Ablagerungen widersteht, sorgt die Ausbreitung des elektromagnetischen Feldes mit den im allgemeinen kreisförmigen Magnetflußlinien für eine sehr gründliche Entkalkungswirkung. In der Leitung sind keine Chemikalien, Elektroden, Magnete oder andere Entkalkungsgeräte angebracht. Die Entkalkung ist nicht von örtlich begrenzter Wirkung, sondern wird durch die Leitung auch dann ausgebreitet, wenn das Fluid nicht strömt.
Vorzugsweise besteht der Kern aus einem Ferritmaterial mit hoher magnetischer Permeabilität. Die Primärwicklung kann aus einem vieldrähtigen Strangkabel bestehen, mit einem Stiftverbinder und einem Buchsenverbinder an den gegenüberliegenden Enden des Kabels. Der Stiftverbinder besitzt eine Reihe von Stiften, und der Buchsenverbinder besitzt eine Reihe von Buchsen. Die Verbinder sind so miteinander verbunden, daß sie eine Schleife mit Reihen bilden, die jeweils um einen Stift versetzt sind.
Bei einer anderen Ausführungsform enthält die Primärspule eine doppelzeilige Packung mit einer Reihe von Stiften und eine Leiterplatte mit einer Reihe von Buchsen. Die Packung ist an der Platte so angebracht, daß die Reihen um einen Stift versetzt sind. Ein Ferritkern erstreckt sich durch die Primärspule und erstreckt sich, z. B. koaxial gewunden, um die Leitung.
Das Anregungsmittel kann ein Mittel, z. B. ein Mikrophon, zum Erfassen des Schalls von längs der Leitung fließendem Fluid enthalten und zum Erzeugen eines analogen Audiosignals mit einer dem erfaßten Schall proportionalen Frequenz. Das Mikrophon erfaßt tatsächlich die Turbulenz im Wasser, die die Erzeugung des Schalls verursacht.
Das Anregungsmittel enthält vorzugsweise ferner ein Filter zum Entfernen von Rauschen aus dem Audiosignal, einen Wandler zum Wandeln des Audiosignals in eine Reihe von Digitalimpulsen, deren Frequenz proportional zur Frequenz des Audiosignals ist, einen Wandler zum Wandeln der Digitalimpulse in eine Gleichspannung, deren Amplitude der Frequenz des Audiosignals proportional ist, und einen anderen Wandler zum Wandeln der Gleichspannung in eine Folge von Ansteuerimpulsen, die an die Primärspule angelegt werden. Die Primärspule läßt wiederum eine Abfolge von Radiofrequenzsignalen erzeugen.
Jedes Radiofrequenzsignal kann eine Frequenz in einem Bereich von 50 bis 500 kHz haben. Jedes Radiofrequenzsignal kann eine sinusförmig veränderliche Amplitude aufweisen, die sich von einem Maximalwert auf Null verringert. Vorzugsweise bestehen zwischen den Signalen zufällige Warteabstände.
Bei einer Anordnung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, wird das Elektromagnetfeld automatisch erzeugt und ist direkt proportional dem Zustand des Rohrsystems, und genauer gesagt der Menge der darin befindlichen Ablagerungen. Die Anordnung wird vorzugsweise niemals abgeschaltet, und es wird dadurch immer ein minimaler Behandlungspegel sichergestellt. Die Behandlung wird aufrechterhalten, ob nun Wasser strömt oder nicht, was von besonderem Nutzen in Haushaltsinstallationen ist, wo die Wasserströmung intermittierend erfolgt.
Wie vorher ausgeführt, ist die Erfindung auch zum Behandeln eines Fluides zu anderen Zwecken als oder zusätzlich zum Widerstehen des Aufbaus von Kesselstein-Ablagerungen in einer wasserführenden Leitung nutzbar. Die Erfindung ist potentiell in ihrer Auswirkung auf biologische Zustände in einem Fluid nutzbar, sie kann z. B. das Wachstum von Algen oder Bakterien in Wasser beeinflussen. Weiter hat es sich gezeigt, daß die Erfindung eine Auswirkung bei Ausflockungsvorgängen besitzt; in einem gemäß der Erfindung behandelten System setzten sich die Flocken rascher ab, als wenn keine Behandlung erfolgte.
Die Erfindung hat, wie sich gezeigt hat, allgemein eine Wirkung auf Kristallwachstum auf anderen Gebieten als der Ablagerung von Kesselstein. Wenn Kristalle aus einer erfindungsgemäß behandelten Lösung zum Aufwachsen gebracht werden, werden die Kristallgröße und das Ausmaß der Hydratbildung der Kristalle beeinflußt. Weiter werden einige chemische Reaktionen, die über Ionen und Freie Radikale als Zwischenzustände verlaufen, durch erfindungsgemäße Behandlung beeinflußt.
Die Erfindung hat sich als besonders vorteilhaft bei der Verhinderung von Korrosion in Wasser enthaltenden Eisenmetallrohren erwiesen.
Die neuartigen Eigenschaften, die als für die Erfindung charakteristisch angesehen werden, werden insbesondere in den angefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst wird jedoch sowohl in ihrem Aufbau als auch in ihrem Arbeitsverfahren zusammen mit zusätzlichen Zielen und Vorteilen derselben aus der nachfolgenden Beschreibung besonderer Ausführungsformen zu verstehen sein, wenn diese im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
Fig. 1 ist ein elektronisches Schaubild einer Anordnung, die nicht erfindungsgemäß ist, jedoch bei der Erfindung benutzt werden kann, wenn sie in der nachher dargelegten Weise abgewandelt wird;
Fig. 2 ist eine Frontansicht einer an einem Rohr angebrachten Anordnung nach Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Endansicht der Fig. 2 von unten;
Fig. 4A ist eine perspektivische Ansicht der gemäß der Anordnung der Fig. 1 erzeugten Magnetflußlinien, welche die Leitung umgeben;
Fig. 4B ist eine Querschnittsansicht der Fig. 4A in einiger Entfernung von den Kontaktzonen;
Fig. 5 ist eine Ansicht eines weggebrochenen Teils einer erfindungsgemäß abgewandelten Ausführungsform;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht entlang Linie 6-6 der Fig. 5;
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf die Abwandlung der Fig. 5;
Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine noch weiter abgewandelte erfindungsgemäße Ausführungsform;
Fig. 9 ist eine Endansicht der Abwandlung der Fig. 8;
Fig. 10 ist eine Seitenansicht der Abwandlung der Fig. 8;
Fig. 11 ist eine Schnittansicht noch einer anderen erfindungsgemäß abgewandelten Ausführungsform;
Fig. 12 ist eine Draufsicht auf die Abwandlung der Fig. 11;
Fig. 13 ist eine Seitenansicht noch einer weiteren erfindungsgemäß abgewandelten Ausführungsform;
Fig. 14 ist eine Endansicht der Abwandlung der Fig. 13;
Fig. 15 ist eine Seitenansicht eines Bestandteils zur erfindungsgemäßen Verwendung;
Fig. 16 ist eine Draufsicht auf das Bestandteil der Fig. 15;
Fig. 17 ist eine Ansicht des Bestandteils der Fig. 15 von unten; und
Fig. 18 ist ein schematischer Schnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform.
Wendet man sich nun den Zeichnungen zu, so bezeichnet Bezugszeichen 10 in Fig. 1 allgemein eine Anordnung für und ein Verfahren zum Behandeln eines Fluides, z. B. von Wasser, das in einer Leitung oder einem Wasserrohr 12 (in abgebrochener Darstellung gezeigt) enthalten ist, zum Zweck des Widerstehens gegen und des Verhinderns von Ablagerung von Kesselstein an den Innenwänden des Rohres 12, wie auch zum Abbauen dieser Ablagerung in einem Rohr, in dem sich bereits Kesselstein abgelagert hat.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Turbulenz-Detektor oder ein Mikrophon 14 in körperliche Berührung mit dem Rohr angesetzt und zum Erfassen eines Schalls wirksam, der als Ergebnis von Turbulenz innerhalb des Rohres erzeugt wird. Eine derartige Turbulenz wird erzeugt, wenn Wasser durch ein Rohr hindurchströmt, insbesondere dann, wenn das Wasser über kalkhaltige Wasserstein-Ablagerungen fließt. Ein analoges Audiosignal 16 wird erzeugt und hat eine Frequenz, die direkt proportional der erfaßten Turbulenzgröße ist. Die Frequenz liegt in einem Bereich von 20 bis 20.000 Hz.
Ein Filter 18 bewirkt das Entfernen von Rauschen aus dem Audiosignal 16, wodurch Schallereignisse ausgefiltert werden, die nicht mit der Turbulenz des durch das Rohr fließenden Wassers zusammenhängen. Das gefilterte Signal 20 ist in Fig. 1 gezeigt.
Ein Differentialverstärker 22 bearbeitet und verstärkt das gefilterte Signal 20 in Vorbereitung zur Impulsformung. Die Verstärkung hat einen vorzugsweise einstellbaren Verstärkungsfaktor, der ausreichend hoch angesetzt wird, um das gefilterte Signal 20 zu sättigen und es in ein gesättigtes Rechteckwellensignal 24 zu wandeln.
Ein Impulsformungs- und Differenzierungsnetzwerk 26 verarbeitet das Rechtecksignal 24 zu einer Reihe von Impulsen 28 mit begrenzten Impulslängen. Die Frequenz des Audiosignals 16 wird so in eine entsprechende Zahl von Impulsen gewandelt.
Ein monostabiler Multivibrator 30 dehnt die Impulse 28 von begrenzter Länge zu einer Reihe von längeren Digitalimpulsen 32. Ein Frequenz/Spannungs-Wandler, auch als Durchschnittsbildner bekannt und vorzugsweise durch einen Kondensator 34 verkörpert, wandelt die längeren Impulse 32 in eine Gleichspannung 36, deren Amplitude eine Funktion der Frequenz der längeren Impulse 32 und damit der Frequenz des Audiosignals ist. Ein Spannungs/Impulszug-Wandler oder ein astabiler Multivibrator 38 mit variabler Frequenz wandelt die Gleichspannung 36 in einen Impulszug 40 mit variabler Frequenz, wobei diese Frequenz ebenfalls direkt proportional der des Audiosignals ist. Ein Leistungsendtransistor 42 wandelt den Impulszug 40 in eine Reihe von Ansteuerimpulsen, die einer Primärwicklung 44 eines Hochfrequenz-Ausgangstransformators 46 mit einer Sekundärwicklung 48 und einem einstellbaren Ferritkern 50 zwischen den Wicklungen zugeleitet werden. Die Primärwicklung 44 ist eine abgestimmte Wicklung und in Reihe mit einem Kondensator 52 und einer Versorgungsgleichspannung 54 geschaltet. Die Sekundärwicklung 48 besitzt ein Paar Klemmen 56, 58, die mit Abstand voneinander liegen und, wie nachstehend beschrieben wird, an zwei in Längsrichtung der Achse des Rohres voneinander beabstandeten Kontaktzonen in körperliche Berührung mit dem Rohr 12 gebracht werden.
Der Transformator 48 wandelt die Ansteuerimpulse in eine Reihe von Radiofrequenz- Klingelsignalen 60, die jeweils eine Frequenz in einem Bereich von 50 bis 500 kHz und eine sich allgemein sinusförmig verändernde Amplitude haben, die von einem Maximalwert auf Null abfällt. Die Zwischenräume zwischen den Klingelsignalen sind nicht von gleicher Dauer, wodurch ein zufälliger Wartezustand zwischen den Signalen geschaffen wird.
Wenn das Rohr aus einem leitenden Material, z. B. aus Kupfer besteht, bildet der Transformator 46 eine Quelle niedriger Impedanz, die zum Erzeugen eines Signals mit niedriger Spannung und hohem Strom zwischen den Klemmen 56, 58 wirksam ist. Dieser hohe Strom läuft längs der Rohrachse und erzeugt ein elektromagnetisches Feld (siehe Fig. 4A, 4B) mit allgemein kreisförmigen Magnetflußlinien 62 in allgemein koaxialer Beziehung zu der Achse der Leitung. Zwischen den Klemmen 56 und 58 liegen die Flußlinien koaxial zu einer imaginären Linie, die sich durch die Kontaktzonen an der Außenseite des Rohrs 12 erstreckt, da das Rohr einen nicht vernachlässigbaren Durchmesser besitzt. Das in Fig. 4A, 4B gezeigte elektromagnetische Feld ist für einen Zeitpunkt dargestellt, wobei zu verstehen ist, daß sich das Feld dehnt und zusammenfällt, wenn die Amplitude der einzelnen Klingelsignale sich ändert. Ein elektrisches Feld mit stehenden Wellen wird über der Länge der Leitung eingerichtet, so daß das elektromagnetische Feld sich mit Radiofrequenz längs der Leitung in beiden Richtungen sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts von den Kontaktzonen fortpflanzt und eine Abbauwirkung auf die Ablagerungen in dem Wasser durch die Rohrinstallation erzeugt.
Es Wurde beobachtet, daß im Falle von Kalziumkarbonat-Kesselstein kürzere Wartezustände zwischen den Klingelsignalen die Zeit bis zum Verstopfen der Leitung herabsetzt, während längere Wartezustände die Zeit zum Verschließen erhöhen. Auch unterschiedliche Temperaturen und unterschiedliche Wartezustände beeinflussen die Schließrate. Wenn sich andere Salze in dem Wasser befinden, können unterschiedliche Längen des Wartezustandes erwünscht sein, um eine Auswirkung an deren Kristallisierung zu erzielen. Damit ermöglichen willkürlich erzeugte Wartezustände (innerhalb gewisser Grenzen) die Behandlung eines breiten Bereiches unterschiedlicher Salze.
Wenn das Rohr aus einem nichtleitenden Material, z. B. aus Kunststoff, gebildet ist, kann die gleiche Belagbildungs-Abnahmewirkung erreicht werden durch Umwickeln des Abschnitts des Rohrs zwischen den Kontaktzonen mit einer Kupferfolie.
Ein Leistungsanzeiger 64 dient als Sichtanzeigemittel und ist an dem durchschnittsbildenden Kondensator 34 angeschlossen. Der Anzeiger 64 umfaßt vorzugsweise eine Reihe von in einer Zeile angeordneten lichtemittierenden Dioden, wobei die Anzahl der zu einem Zeitpunkt leuchtenden Dioden für den Ausgangsleistungspegel bezeichnend ist.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Anordnung 10 in einem Gehäuse 66 aufgenommen, das durch Kunststoffbänder oder -halter 68 mit dem Rohr verbunden ist. Die Klemmen 56, 58 sind außerhalb des Gehäuses gelegen und werden in elektromechanischen Kontakt mit dem Rohr gepreßt, wenn das Gehäuse daran gehalten wird. Das Mikrophon befindet sich, zusammen mit allen anderen in Fig. 1 abgebildeten Bestandteilen, innerhalb des Gehäuses. Die Anzeige 64 ist auch von außen sichtbar an dem Gehäuse angebracht, um leichter überwacht werden zu können. Stromzufuhr erfolgt für das Gehäuse über das Kabel 70. Jede der erwähnten Klemmen 56, 58 ist vorzugsweise aus einem Paar Klemmenabschnitten (siehe 58a, 58b in Fig. 3) gebildet, an denen jeweils das Rohr 12 anliegt, um einem zufälligen Abrutschen von dem Rohr zu widerstehen. Externe Steuerungen an dem Gehäuse können benutzt werden, um die inneren Bestandteile manuell einzustellen.
Nach den Fig. 5 bis 7 kann, statt mit einem Transformator mit einer Sekundärwicklung, das gleiche elektromagnetische Feld in einer wirksameren Weise gemäß der Erfindung mit einem neuartigen Gerät erhalten werden, das wirksam ist, das Rohr selbst und/oder das darin enthaltene Wasser als Sekundärwicklung zu benutzen. Eine Primärwicklung 72 aus elektrischem Draht ist in einer Schleife um eine erste Achse 74 gewickelt (siehe Fig. 7). Jede Windung der Primärwicklung 72 liegt in einer Ebene, die sich in Längsrichtung der Achse des Rohrs 12 erstreckt. Die Primärwicklung befindet sich auf einem außerhalb des Rohrs angebrachten Spulenkörper 76. Ein Magnetkern 78 aus Ferrit oder einem anderen entsprechenden Material mit magnetischen Eigenschaften hoher Permeabilität ist wendelförmig um das Rohr und die Rohrachse gewickelt. Der Ferritkern 78 erstreckt sich durch jede Windung der Primärwicklung 72. Der Ferritkern kann aus einer Anzahl von starren Gliedern, oder, wie dargestellt, als flexibler Streifen gebildet sein, gleichartig den bei Kühlschranktüren verwendeten Streifenmagneten. Diese Anordnung bildet einen toroidförmigen Transformator, bei dem das Rohr selbst die Sekundärwicklung des Transformators bildet. Der toroidförmige Transformator ist wirksamer als der Transformator 46 mit niedrigerem Wirkungsgrad, der in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde, und von besonderem Vorteil bei Rohren mit großem Durchmesser. Der toroidförmige Transformator besitzt ein großes Primär/Sekundär-Verhältnis, das die Impedanz der Quelle dem Rohr direkt anpaßt.
Die Richtung und die Stromkonzentration des in dem Rohr und in dem Wasser erzeugten Wechselstroms ist in Fig. 6 abgebildet. Die Kreise mit einem Punkt bzw. dem +-Zeichen stellen jeweils die Richtung des Wechselstroms dar, der auf den Betrachter zu bzw. von ihm weg fließt. Der Wechselstrom ist gleichförmig verteilt und infolge des gut bekannten "Skin- Effekts" am Umfang des Rohres konzentriert. Es ist zu bemerken, daß das Rohr nicht aus Metallmaterial gebildet sein braucht, und auch kein Plastikrohr mit Metallfolie umwickelt werden muß, wie vorher beschrieben, da in der Anordnung der Fig. 5 bis 7 die Flüssigkeit selbst als Leiter und Sekundärspule des toroidförmigen Transformators wirkt. In dem Rohr wird ein elektrisches Feld mit stehender Welle durch die Flüssigkeit aufgebaut. Keine Kontaktpunkte sind längs des Rohres erforderlich, so daß ein zuverlässigerer Betrieb während langer Zeiträume ohne Wartungsbedarf sichergestellt ist.
Eine andere Weise der Herstellung der Primärwicklung besteht darin, ein mehrdrähtiges Strangkabel 80 zu benutzen, wie es in Fig. 8 bis 10 abgebildet ist. Das Kabel 80 besitzt einen Stiftsteker 82 und einen Buchsenstecker 84 an den gegenüberliegenden Enden des Kabels. Der Stiftstecker 82 besitzt eine Reihe von ihm abstehender Stifte, und der Buchsenstecker 84 ist mit einer Reihe von Buchsen versehen. Die Zahl der Stifte und der Buchsen entspricht der Zahl der Einzelleiter in dem Kabel.
Um eine kontinuierliche Wicklung aus den Einzelleitern in dem Kabel 80 zu bilden, werden die Stift- und Buchsenverbinder miteinander verbunden, wobei ein Versatz von einem Stift 86 (siehe Fig. 8) besteht. Mit anderen Worten, der zweite Stift in der Reihe ist mit der ersten Buchse verbunden, der dritte Stift in der Reihe mit der zweiten Buchse usw. Der erste Stift 86 und die letzte Buchse sind unangeschlossen gelassen, und dadurch wird eine kontinuierliche Schleife gebildet, wenn die Stecker so miteinander verbunden sind.
Ansonsten ist ein Ferritkern 88, wie er vorher beschrieben ist, um das Rohr 12 gewunden und durch das Kabel 80 geleitet. Wiederum dient das Rohr selbst und/oder das darin befindliche Wasser als Sekundärwicklung für den Toroidtransformator.
Noch eine andere Weise der Herstellung der Primärwicklung ist, wie in Fig. 11 und 12 gezeigte, eine Doppelzeilenpackung 96 mit zwei Stiftreihen 97, die von den entgegengesetzten Seiten der Packung abstehen, wie auch eine Leiterplatte 92 mit entsprechenden Buchsenreihen, um die Stifte darin aufzunehmen, zu verwenden. Ein allgemein U-förmiger Ferritkern 94 erstreckt sich um die Unterseite der Leitung 12 durch die Platte und setzt sich längs des Kernabschnitts 95 zwischen der Packung 96 und der Platte 92 fort. Wie zuvor ist die Packung an der Platte mit versetzten Reihen angebracht, so daß jeweils ein Stift jeder Reihe der Packung gegen die entsprechende Reihe von Buchsen versetzt ist und dadurch eine kontinuierliche Schleife gebildet wird. Das Rohr selbst und/oder das darin befindliche Wasser dienen dann wieder als Sekundärwicklung des so gebildeten Transformators.
Wie in Fig. 13 und 14 gezeigt, umgibt ein Ferritkern 100 das Rohr 12. Eine Vielzahl von Kabeln 101 ist zwischen dem Rohr und dem Kern 100 geführt. Einander gegenüberliegende Kabelenden 105, 106 sind mit einem Gehäuse 102 verbunden, das an dem Rohr in der gleichen Weise angebracht ist, wie in Fig. 2 gezeigt. Eine Doppelzeilenpackung 104 und eine Leiterplatte 103, analog zur Packung 96 und Platte 92, sind gezeigt.
Fig. 15 zeigt eine andere Doppelzeilenpackung 110, gleichartig zur Packung 96. Die Pakung 110 hat zwei Reihen von Stiften 111, einen Permanent-Ferritkern 107 und einen wahlweisen C-förmigen Kern 108. Die Packung 110 ist an der Leiterplatte 109 angebracht. Stifte 111 sind in entsprechenden Buchsen an der Platte angebracht, wobei die Reihen gegen die Buchsen versetzt sind, wie vorher in Verbindung mit Fig. 11 und 12 beschrieben wurde.
Die Stifte 111 sind Teil einer U-förmigen Wicklung, die durch die an der Unterseite der Platine 109 in Fig. 17 zu sehenden Leitspuren 112 vervollständigt wird. Das Verhältnis zwischen der Primärspule, von denen die Stifte 111 und die Spulen 112 einen Teil bilden, und der Sekundärspule, von der weitere Bahnen 114 einen Teil bilden, kann eingestellt werden. Abgriffstellen können ggf. hinzugefügt werden.
Die Fig. 18 der Zeichnungen stellt eine besonders vorteilhafte Anordnung des Gehäuses und von einigen der Wirkkomponenten einer Vorrichtung erfindungsgemäßer Art dar, die sich als besonders einfach zur Anwendung an einem Rohr oder einer Leitung zur Behandlung von Flüssigkeit in dem Rohr oder der Leitung erweist.
Die in Fig. 18 gezeigte Vorrichtung umfaßt eine Gehäuseanordnung 120 mit zwei Gehäuse-Teilanordnungen 121, 122. Die Teilanordnungen 121, 122 sind hohl ausgestaltet und umfassen jeweils zwei Komponenten, die vorzugsweise Formlinge aus Kunststoffmaterial und miteinander so zusammengebaut sind, daß sie sich an einer Verbindungslinie treffen, die die Schnittebene der Zeichnung ist, und jeweilige interne Hohlräume 123, 124 bestimmt.
Innerhalb des internen Hohlraums 123 der Teilanordnung 121 ist ein allgemein U-förmiges Kernteil 125 aus Ferrit oder einem anderen Material mit gleichen magnetischen Eigenschaften angeordnet und innerhalb des internen Hohlraums 124 der Teilanordnung 122 befindet sich ein weiteres allgemein U-förmiges Kernteil 126. Die Schenkel der Kernteile 125, 126 enden in ebenen Flächen, die aneinander bei 127 und 128 anliegen, so daß der Kern einen Magnetkreis in Form einer geschlossenen Schleife oder eines geschlossenen Ringes bildet.
Die Schenkel des Kernteiles 125 erstrecken sich innerhalb hohler Zapfenabschnitte, die allgemein bei 129 bei der Gehäuse-Teilanordnung 121 bezeichnet sind. Die hohlen Zapfenanordnungen 129 enden in Wulstausbildungen 130. Die Schenkel des Kernteils 126 erstrecken sich innerhalb hohler Zapfenabschnitte, die allgemein mit 131 der Gehäuse- Teilanordnung 122 bezeichnet sind, und die Zapfenabschnitte 131 enden in Spangenausbildungen 132, die mit den Wulstausbildungen 130 an den Enden der gegenüberliegenden Zapfenteile 129 in Eingriff bringbar ausgebildet sind. Damit können die beiden Teilanordnungen zusammengeschnappt werden. Eine Blattfeder 142 ist zwischen dem Kernteil 126 und einem Wandabschnitt der Gehäuse-Teilanordnung 122 angeordnet und spannt das Kernteil 126 zur Anlage mit dem Kernteil 125 vor, mit ausreichender Kraft, um sicherzustellen, daß sich kein wesentlicher Luftspalt zwischen den Kernteilen öffnen und dadurch den durch die Kernteile geschaffenen Magnetkreis unterbrechen kann.
Im so zusammengebauten Zustand bestimmen die beiden Gehäuse-Teilanordnungen eine Öffnung 133, durch die ein Rohr oder eine Leitung hindurchtreten kann, wobei der Kern im Umfangsrichtung um das Rohr oder die Leitung angeordnet ist. Befestigungsmittel können vorgesehen sein, um sicherzustellen, daß das Gehäuse an der gewünschten Position des Rohrs oder der Leitung verbleibt.
Der innere Hohlraum 123 der Gehäuse-Teilanordnung 121 ist mit ausreichenden Abmessungen zur Aufnahme der vorher beschriebenen elektrischen und elektronischen Komponenten versehen, einschließlich einer Primärwicklung, durch welche das Kernteil 125 hindurchtritt zum Einrichten eines elektromagnetischen Felds, wie es vorher beschrieben war, in einem in einer durch die Öffnung 133 hindurchtretenden Rohr oder Leitung enthaltenen Fluid.
Der Konditionierer ist besonders wichtig zur Behandlung von Wasser in häuslichen oder kommerziellen Wasserversorgungs-Systemen oder Heizsystemen, und kann vorteilhaft in Wasserbehandlungsstationen oder Schwimmbädern benutzt werden. Der Konditionierer braucht nicht auf die Behandlung von Wasser begrenzt zu sein, sondern kann auch beispielsweise Bier in Fässern behandeln, Abwasser in Absetztanks, Wein in Fermentiergefäßen, Kraftstoff in Kraftstoff-Tanks und, kurz gesagt, jedes Fluid, das Ionen oder fein verteilte Feststoffe enthält.
Wie vorher angesprochen, ist die Erfindung auch auf anderen Gebieten als oder zusätzlich zu der Behandlung von Wasser nutzbar, um dem Aufbau von Abscheidungen in einem Wassersystem zu widerstehen. Die Erfindung hat Auswirkung auf biologische Bedingungen im Fluid, z. B. kann das Wachstum von Algen oder Bakterien in Süß- oder Meereswasser beeinflußt werden, wenn das Wasser erfindungsgemäß behandelt wird. Weiter hat sich gezeigt, daß die Erfindung eine Auswirkung auf Ausflokungsvorgänge besitzt: in einem erfindungsgemäß behandelten System setzten sich die Flocken rascher ab, als in einem unbehandelten.
Es hat sich auch gezeigt, daß die Erfindung eine Auswirkung auf das Kristallwachstum allgemein in anderen Gebieten als dem Abscheiden von Kesselstein oder anderen Sedimenten besitzt. Wenn Kristalle aus einer Lösung zum Wachstum gebracht werden, die erfindungsgemäß behandelt wurde, werden die Kristallform (-Größe) und das Ausmaß der Hydratbildung dieser Kristalle beeinflußt. Weiter werden durch die erfindungsgemäße Behandlung einige chemische Reaktionen beeinflußt, bei denen Ionen und/oder Freie Radikale als Zwischengruppen auftreten.
Wie sich gezeigt hat, besitzt die Erfindung auch eine Auswirkung bei der Chlorbehandlung von Wasser, z. B. bei Schwimmbecken. Bei einer Behandlung gemäß der Erfindung wurde die Fixierung des Chlors im Wasser beeinflußt, so daß die Anforderung beim regelmäßigen Zusetzen von Chlor zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Konzentration desselben verringert werden konnte.
Weiter hat es sich auch gezeigt, daß die Erfindung eine Auswirkung auf die Korrosion in einem Wassersystem hat. Die Korrosion von Metallrohren, insbesondere von wasserführenden Eisenmetallrohren hat sich, wie gezeigt wurde, in einem erfindungsgemäß behandelten System verringert.
Es wird angenommen, daß der vorteilhafte Effekt bei Korrosion solcher Metallrohre daher kommt, daß die beim Auftreten von Korrosion stattfindenden Reaktionen die Anwesenheit von freien Elektronen im Wasser erfordern. In Reaktion auf das gemäß der Erfindung geschaffene elektromagnetische Feld werden die freien Elektronen vom Zentrum des Rohrs zu dem die Flüssigkeit umgebenden Metallrohr abgedrängt, wo eine gleichartige Ladung durch das Rohr gehalten wird. Die Elektronen werden in ein schmales Band um den Rohrumfang, jedoch in Entfernung von dem Metall, abgestoßen, was sie aus der Zone bringt, wo die Korrosion stattfindet, wodurch Korrosion verhindert oder zumindest behindert wird.
Weitere mögliche Einsätze für die Erfindung bestehen noch als berührungsfreies Leitungs- oder Strömungs-Meßinstrument, bei der Erfassung von vergrabenen Kunststoffrohren, bei der Erfassung von Lecks in Verteilungsnetzen und bei der Unterscheidung zwischen gas- und wasserführenden Metallrohren.
Es ist zu verstehen, daß jedes der vorstehend beschriebenen Elemente, oder auch zwei und mehr zusammen, auch eine nützliche Anwendung bei anderen Arten von Aufbauten finden können, die sich von den vorstehend beschriebenen Aufbauten unterscheiden.
Zwar wurde die Erfindung so dargestellt und beschrieben, daß sie in einer Anordnung und ein Verfahren zur Aufbereitung von Wasser enthalten ist, es ist jedoch nicht beabsichtigt, sie auf die gezeigten und beschriebenen Einzelheiten zu begrenzen, da verschiedene Abwandlungen und strukturelle Änderungen getroffen werden können, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Behandlung einer Flüssigkeit, die in einer Leitung (12) enthalten ist, die sich entlang einer Achse ausbreitet, wobei die Vorrichtung ein Mittel zum Erzeugen von Radiofrequenzsignalen und ein Mittel zum Anlegen dieser Signale an die Flüssigkeit in der Leitung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Anlegen der Signale folgendes umfaßt:

eine Primärspule (72; 80; 96, 97; 101; 111; 112), die an dem Äußeren der Leitung angebracht ist,

ein Mittel zum Anregen der Primärspule mit den Radiofrequenzsignalen; und

einen Kern (78; 88; 94; 100; 107; 125; 126) aus magnetisch permeablem Material, der sich um die Leitung und durch die Primärspule hindurch erstreckt, um in der zu behandelnden Flüssigkeit ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen, das im wesentlichen kreisförmige Magnetflußlinien in im wesentlichen koaxialer Beziehung zu der Achse der Leitung aufweist, und um das Feld entlang der Achse vorzutreiben, um die Flüssigkeit stromaufwärts und stromabwärts der Primärspule zu behandeln.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einem Ferritmaterial besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Radiofrequenzsignal eine Frequenz in einem Bereich von 50 bis 500 KHz und eine sinusförmige, variable Amplitude, die sich von einem maximalen Wert auf Null reduziert, aufweist.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wartezustände von beliebiger Länge zwischen aufeinanderfolgenden Radiofrequenzsignalen bestehen.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspule (80) eine Windung aus Elektrodraht umfaßt, dargeboten von einem vieldrähtigen Strangkabel, das ein Stiftverbindungsglied (82; 84) und ein Buchsenverbindungsglied an gegenüberliegenden Enden des Kabels aufweist, wobei das Stiftverbindungsglied eine Reihe von Stiften und das Buchsenverbindungsglied eine Reihe von Buchsen aufweist und die Verbindungsglieder miteinander verbunden sind, um eine Schleife zu bilden, wobei die Reihen um einen Stift versetzt sind.

6. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspule eine duale In-line-Packung (96), die eine Reihe von Stiften aufweist, und eine Leiterplatte (92), die eine Reihe von Buchsen aufweist, enthält, und daß die Packung auf der Platte aufgebracht ist, wobei die Reihen um einen Stift versetzt sind, wodurch das Anregungsmittel mit der Primärspule verbunden ist.

7. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern eine Reihe von steifen Verbindungselementen umfaßt, die miteinander verbunden sind.

8. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (120), das entsprechende Teile (121, 122) aufweist, die jeweils einen Teil (125, 126) des Kerns enthalten, wobei die Gehäuseteile miteinander verbindbar sind, um die Schaltung und somit die Kernteile, die den Kern festlegen, der sich um die Leitung herum erstreckt, zu umfassen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile entsprechende Befestigungseinrichtung (130, 132) umfassen, die miteinander in Eingriff bringbar sind, um die Gehäuseteile zusammenzuhalten, um die Leitung zu umfassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtungen (130, 132) ineinander einschnappbar sind.

11. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch ein Federmittel zum Zwingen der Kernteile in Eingriff miteinander.

12. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anregungsmittel ein Mittel zum Erfassen von Schall von Flüssigkeit, die entlang der Leitung fließt, und zum Erzeugen eines analogen Audiosignals, das eine Frequenz aufweist, die proportional zu dem erfaßten Schall ist, enthält.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Anregungsmittel ein Mittel zum Entfernen von Rauschen aus dem Audiosignal, ein Mittel zum Umwandeln des Audiosignals in eine Reihe von digitalen Impulsen, deren Frequenz proportional zu der Frequenz des Audiosignals ist, ein Mittel zum Umwandeln der digitalen Impulse in eine DC-Spannung, deren Amplitude proportional zu der Frequenz des Audiosignals ist, und ein Mittel zum Ändern der DC-Spannung in eine Anzahl von Antriebsimpulsen, die an die Primärspule angelegt werden, enthält.

14. Verfahren zum Behandeln einer Flüssigkeit in einer Leitung, die sich entlang einer Achse erstreckt, durch Erzeugen von Radiofrequenzsignalen und Anlegen dieser Signale an die Flüssigkeit in der Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale an die Flüssigkeit wie folgt angelegt werden:

- Anbringen einer Primärspule an das Äußere der Leitung;

- Anregen der Primärspule mit den Radiofrequenzsignalen; und

- Bereitstellen eines Kerns aus magnetisch permeablem Material, der sich um die Leitung und durch die Primärspule hindurch erstreckt, wodurch ein elektromagnetisches Feld, das im wesentlichen kreisförmige Magnetflußlinien in im wesentlichen koaxialer Beziehung zu der Achse der Leitung aufweist, aufgebaut wird und das Feld entlang der Achse fortschreitet, um die Flüssigkeit stromaufwärts und stromabwärts der Primärspule zu behandeln.