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Dokumentenidentifikation DE102004002545A1 18.08.2005
Titel Einrichtung zur Behandlung des Wassers in offenen oder geschlossenen Wassersystemen
Anmelder Water System Cleaning AG, 04626 Schmölln, DE
Erfinder Köhler, Lothar, Dr.-Ing., 01723 Wilsdruff, DE;
Spevacek, Ullrich, 01640 Coswig, DE
Vertreter Patentanwälte Ilberg und Weißfloh, 01309 Dresden
DE-Anmeldedatum 17.01.2004
DE-Aktenzeichen 102004002545
Offenlegungstag 18.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.08.2005
IPC-Hauptklasse C02F 1/34
IPC-Nebenklasse C02F 1/48   
Zusammenfassung Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, um in bestehenden offenen und/oder geschlossenen Wasseranlagen vorhandene Verockerungen, Inkrustationen, Ablagerungen und Biofilme in den Anlagenteilen sicher und kostengünstig mittels Kavitation zu verhindern und zu beseitigen.
Die Einrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, durch welches das Wasser des Systems fließt und in dem ein rotierender Körper 2, z. B. eine Scheibe, angeordnet ist. Die Scheibe ist im Gehäuse 1 gelagert und wird von einem außerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Motor 3 angetrieben. Die Scheibe kann zur Erhöhung ihrer Wirkung mit Durchbrüchen und/oder Wellungen, Erhebungen oder Flügeln versehen sein. Mit Erreichen einer bestimmten Drehzahl reißt der Wasserfilm von der Oberfläche der Scheibe ab und es entsteht Kavitation. Diese Kavitation wandelt die Calciumcarbonatkristalle in wesentlich kleinere Kristalle um.
Das Einsatzgebiet der Erfindung ist die Haus- und Industriewasseranlagentechnik.

Beschreibung[de]

Einrichtung zur Behandlung des Wassers in offenen oder geschlossenen Wassersystemen insbesondere zur Verhinderung der Ablagerung von Inkrustationen im Wassersystem.

In der Schrift WO 0125152 wird ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur kostengünstige Entfernung von vorhandenen Kalk- und Rostablagerungen und anderen Inkrustationen in Wasserleitungsrohren und anderen Wasseranlagenteilen beschrieben.

Hierzu wird ein spezielles gläsernes Erregergefäß benutzt, an dessen Boden ein Magnetron angeordnet ist, das Mikrowellen in das Innere des Erregergefäßes abstrahlt. Durch die besondere Gestaltung eines im oberen Bereich des Erregergefäßes angeordneten Metallrohres wird im Betrieb der Vorrichtung eine Wasserdampfglocke erzeugt. Entstehende Gasbläschen werden über die Rohre in das zu reinigende Rohrsystem geführt und bedingen dort einen Abbau der Inkrustationen.

Ein weiteres Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zur Behandlung von Wasser durch pulsierende elektromagnetische Strahlung sind in der EP 0338697 dargelegt. Bei diesem Verfahren wird durch elektromagnetische Signale das sogenannte Absorptions/Emissions-Profil der Flüssigkeit ermittelt. In die Flüssigkeit werden elektromagnetische Signale zwischen 0,1 kHz bis zu 1000 MHz über an der Wandung des Flüssigkeitssystems angeordneten Zündkerzen kontinuierlich oder intermittierend eingebracht.

In der US-Schrift 5,674,323 werden ein Verfahren und die dazugehörige Einrichtung zum Reinigen von Rohren mittels einer an die Rohröffnung heranfahrbaren Lanze beschrieben. Innerhalb des zu reinigenden Rohres wird eine stehende Welle erzeugt. Mittels der Kavitation und der beim Zusammenbrechen der Blasen entstehenden Druckwellen wird das Rohr gereinigt.

In der DE 3920046 werden für die innere Rohrreinigung intermittierende Druckstöße eines pulsierenden Wasser-Luft-Gemisches genutzt.

Alle diese Verfahren und dazugehörigen Vorrichtungen können in bestehenden festen Wasseranlagen keine fest abgelagerten Inkrustationen beseitigen. Die meisten Verfahren und Vorrichtungen können bestenfalls den Ansatz bzw. das Wachstum der Ablagerungen in den Wasseranlagen vermindern. Außerdem sind die bekannten Geräte zur Beseitigung von Inkrustationen nicht für den mobilen Einsatz geeignet.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, um in bestehenden offenen und/oder geschlossenen Wasseranlagen vorhandene Verockerungen, Inkrustationen, Ablagerungen und Biofilme in den Anlagenteilen sicher und kostengünstig mittels Kavitation zu verhindern und zu beseitigen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die erfindungsgemäße Einrichtung, die an die zu reinigende Wasseranlage angeschlossen wird, auf chemisch-physikalischem Weg die Bildung von Inkrustationen und zusätzlich eine Ablösung der vorhandenen Inkrustationen und/oder Biofilme ohne Zusatz von chemischen Mitteln erfolgt. Die Wasseranlage kann während der Reinigungsprozedur durch die Einrichtung weiter betrieben werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung wird nach Abschluss der Reinigungsarbeiten wieder von der Anlage entfernt. In den meisten Fällen wird sie daher nur zeitweilig an der entsprechenden Anlage eingesetzt. Durch den verhältnismäßig einfachen Aufbau, aber durch die effiziente Wirkung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung relativ preiswert gestaltet werden. Damit kann ein kostengünstiges Verfahren z.B. zur Reinigung von Wasserleitungsrohren in Wohnhäusern oder Industrieanlagen angeboten werden.

Die Einrichtung und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 9 beschrieben. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 wird der Körper von einem außerhalb des Gehäuses liegenden Motor angetrieben. Der Körper kann hier z.B. eine Scheibe, ein Flügelrad oder Propeller sein. Der Körper ist hierbei dem Gehäuseinneren angepasst. Nach Anspruch 3 wird der Körper in einem vorzugsweise rohrförmigen Gehäuse durch eine Magnetlagerung gehalten. Am Außenumfang ist ein elektromagnetischer Stator um das Gehäuse angeordnet. Der Körper ist in dieser Variante ein Rohr oder Stab. Um eine hohe Drehzahl des rotierenden Körpers zu erreichen, kann der Körper nach Anspruch 4 mit Permanentmagneten bestückt sein. Zur Erhöhung der Kavitation kann die Oberfläche des Körpers nach Anspruch 5 mit Durchbrüchen, zusätzlichen Flügeln, Wellungen oder Erhebungen versehen sein. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 6 kann noch zusätzlich zu dem rotierenden Körper mindestens ein Schallkopf mit einem Übertragungselement in der Gehäusewandung angeordnet sein, der bzw. die von einem oder mehreren Ultraschallgeneratoren gespeist werden. Nach Anspruch 7 kann die Einrichtung auch intermittierend arbeiten. Somit kann Energie eingespart werden. Dies ist bei bereits gereinigten Wasseranlagen der Fall, bei denen nur eine neue Inkrustation verhindert werden soll. Die Einrichtung kann nach Anspruch 8 auch über eine Messsonde die Bewegungsgeschwindigkeit des Wassers ermitteln und erst bei Bewegung des Wassers die Einrichtung einschalten. Insbesondere beim Einsatz von Ultraschallsonden ist es von Vorteil, wenn die Einrichtung bypassartig über elastische Schläuche nach Anspruch 9 an das Wassersystem angebunden ist und die Einrichtung zusätzlich noch schallisoliert ist. Dadurch werden keine Arbeitsgeräusche der Einrichtung auf das Wassersystem übertragen.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Schnitt durch ein rohrförmiges Gehäuse der Einrichtung mit Magnetlagerung und Stator am Außenumfang und einem stabförmigen Rotor im Inneren des Gehäuses,

2 einen Schnitt durch eine Einrichtung mit einem im Gehäuse gelagerten Laufrad, welches von einem Motor außerhalb des Gehäuses angetrieben wird und

3 den prinzipiellen Aufbau der Einrichtung mit einem Ultraschallgenerator und

4 den prinzipiellen Aufbau der Einrichtung mit einem Ultraschallgenerator und einer Schallisolierung um die Einrichtung.

In ein Wassersystem, z.B. eine Hauswasseranlage, kann die erfindungsgemäße Einrichtung bypassartig eingebunden werden. Die Einrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, durch welches das Wasser des Systems fließt und in dem ein rotierender Körper 2, z.B. eine Scheibe angeordnet ist. Die Scheibe ist im Gehäuse 1 gelagert und wird von einem außerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Motor 3 angetrieben. Die Scheibe kann zur Erhöhung ihrer Wirkung mit Durchbrüchen und/oder Wellungen, Erhebungen oder Flügeln versehen sein. Mit Erreichen einer bestimmten Drehzahl reibt der Wasserfilm von der Oberfläche der Scheibe ab und es entsteht Kavitation. Diese Kavitation wandelt die Calciumcarbonatkristalle in wesentlich kleinere Kristalle um. Diese Mikro- und Nanokristalle besitzen eine sehr geringe Oberflächenspannung und bilden wiederum Keime für das Kristallwachstum. Damit wird die Anlagerung von Feststoffen an den Rohr- und Behälterinnenwandungen des Wassersystems sicher verhindert. Aufgrund der speziellen Struktur der entstandenen Nanokristalle werden bereits vorhandene Inkrustationen abgebaut. Die Nanokristalle verbinden sich mit bereits abgelagerten Kalkteilchen an den Rohr- und Behälterinnenwandungen, lösen diese heraus, so dass bestehende Inkrustationen abgebaut werden. Eingelagerte Quarzteilchen und andere Elemente verlieren damit ihr Stützgerüst und werden mit der Strömung des Wassersystems ausgetragen.

In einer weiteren Variante besteht das Gehäuse 1 der Einrichtung aus einem Rohr, welches vom Wasser des Wassersystems durchflossen wird. Innerhalb des Rohres ist der rotierende Körper 2, z.B. ein runder oder mehreckiger Stab oder ein Rohr, bestückt mit Permanentmagneten, angeordnet. Der rotierende Körper 2 wird durch eine Magnetlagerung 4 gehalten, die am Außenumfang des Gehäuses 1 angeordnet ist. Es ist jedoch auch eine konventionelle Lagerung innerhalb des Gehäuses 1 denkbar. Der rotierende Körper 2 wird durch einen elektromagnetischen Stator, der ebenfalls um das Gehäuse 1 angeordnet ist, in Rotation versetzt.

Die Erzeugung der Kavitation kann noch durch den Einsatz eines Ultraschallerzeugers erhöht werden oder nur durch diesen allein bewerkstelligt werden. Die Einrichtung besitzt dazu in der Gehäusewandung mindestens einen Schallkopf 6 mit einem Übertragungselement 7. Der Schallkopf 6 oder die Schallköpfe 6 werden dabei von einem oder mehreren Ultraschallgeneratoren 8 gespeist.

Um eine Geräuschübertragung auf das Wassersystem bei der Verwendung eines Ultraschallgenerators 8 weitestgehend zu verhindern, ist die Einrichtung bypassartig über elastische Schläuche 10 mit dar Wasseranlage verbunden. Das Gehäuse 1 ist noch zusätzlich mit einer Schallisolation 11 versehen.

Die Einrichtung kann intermittierend arbeiten. Bei gereinigten oder neuen Anlagen reicht auch ein Zuschalten der Einrichtung bei Zuführung von neuem Wasser aus. Hierzu besitzt die Einrichtung innerhalb des Gehäuses 1 eine Messsonde 9, die eine Bewegung des Wassers erkennt und die Einrichtung einschaltet.

1Gehäuse 2rotierender Körper 3Motor 4Magnetlagerung 5Stator 6Schallkopf 7Übertragungselement 8Ultraschallgenerator 9Messsonde 10Schläuche 11Schallisolation

Anspruch[de]
  1. Einrichtung zur Behandlung des Wassers in offenen oder geschlossenen Wassersystemen, dadurch gekennzeichnet, dass in das Wassersystem ein Gehäuse (1) integriert ist, welches von dem Wasser des Systems durchflossen wird und in dem ein beliebig geformter, angetriebener Körper (2) um seine Symmetrieachse rotiert.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Körper (2) von einem außerhalb des Gehäuses (1) liegenden Motor (3) angetrieben wird.
  3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) aus einem Rohr besteht und der rotierende Körper (2) innerhalb des Gehäuses (1) durch eine Magnetlagerung (4) gehalten und durch elektromagnetische Kräfte, erzeugt z.B. durch eine elektromotorische Statorwicklung (5), antreibbar ist.
  4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Körper (2) mit Permanentmagneten bestückt ist.
  5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Körper (2) Durchbrüche und/oder auf seiner Oberfläche Wellungen, Erhebungen, Flügel oder andere Unregelmäßigkeiten besitzt.
  6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem rotierenden Körper (2) noch mindestens ein Schallkopf (6) mit einem Übertragungselement (7) in der Gehäusewandung angeordnet ist, der bzw. die von einem oder mehreren Ultraschallgeneratoren (8) gespeist werden.
  7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung intermittierend arbeitet.
  8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung über eine Messsonde (9) die Bewegungsgeschwindigkeit des Wassers ermittelt und erst bei Bewegung des Wassers die Einrichtung zu arbeiten beginnt.
  9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung bypassartig über elastische Schläuche (10) an das Wassersystem angebunden ist und die Einrichtung in eine Schallisolation (11) eingehaust ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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