DE4416969A1 - Vorrichtung zur Aufbereitung von strömenden Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufbereitung von in einem Rohr oder Schlauch strö­ menden Flüssigkeiten.

Es sind zahlreiche Möglichkeiten bekannt, Flüssig­ keiten aufzubereiten, wie zum Beispiel das Filtern von Schwebstoffen, das Entkalken von Wasser oder das Verhindern oder das Abtragen von Ablagerungen. Die meisten für diese Verfahren benötigten Geräte beanspruchen zu viel Raum, als daß sie direkt in das Rohr oder den Schlauch integriert werden könn­ ten. Die Flüssigkeit muß in diesen Fällen in das Gerät hineingeleitet und nach der Aufbereitung wie­ der in das Rohrleitungssystem zurückgeführt werden. Dabei dauert die Aufbereitungszeit bei einigen Ver­ fahren so lange, daß sie für die Bearbeitung strö­ mender Flüssigkeiten prinzipiell ungeeignet sind, da eine sehr hohe Aufbereitungs- und Speicherkapa­ zität für die Flüssigkeit notwendig wäre.

Im einzelnen sind zur Enthärtung von Wasser insbe­ sondere chemische Verfahren bekannt, die durch Zu­ satz von Ätzkalk, Ätznatron, Soda, Salz oder Schwe­ felsäure, Trinatriumphosphat und Ionenaustauschern die Beseitigung und das Ausfällen der Härte bedin­ genden Verbindungen bewirken. Weiter sind chemisch­ physikalische und rein physikalische Verfahren, wie zum Beispiel Destillations-, Ausfrier- und elektro­ lytische Verfahren geläufig. Hierzu ist auch das Verfahren des Vorbeiführens und Durchleitens von Wasser durch stationäre magnetische Felder unter­ schiedlicher Polarität zu nennen. Die Wirkungsweise beruht darauf, daß durch das Vorbeiführen an perma­ nenten Magnetfeldern die die Kalkkristalle umgeben­ den H₂O-Komplexe aufgebrochen werden, so daß auf­ grund der Freisetzung des Kalkkristalles die Wir­ kung eines Kristallisationskeimes entsteht, der zur Ausbildung und zum Zusammenwachsen von Kristallen größeren Umfanges und Größe Anlaß gibt, die aus en­ ergetischen Gründen eine sich der Kegelform annä­ hernde Gestalt aufweist. Im letzten Fall findet keine Beseitigung der die temporäre und/oder perma­ nente Härte verursachenden chemischen Verbindungen statt, so daß bei chemischer Betrachtungsweise keine Veränderung und Beeinflussung des Härtegrades erfolgt. Dennoch erfolgt eine Beeinflussung der Kalkkristalle in dem Sinne, daß sich die Ablagerun­ gen verringern oder eventuell sogar abgebaut wer­ den.

Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen nicht stationäre sondern hochfrequente Wechselfelder zur Anwendung kommen, auf die H₂O-Moleküle einwirken, weil diese ein ausgeprägtes elektrisches Dipolmo­ ment aufweisen, und versetzen sie entsprechend der angelegten Frequenz in eine Schwingung. Eine Ein­ wirkung auf die elektrisch neutralen Kristalle, die einen Schwebezustand einnehmen, findet hingegen nicht unmittelbar statt. Das Ergebnis sei, daß - ausgelöst durch das elektrische Wechselfeld - die Flüssigkeit relativ zu den schwebenden Kristallen Schwingungen mit der Wechselfeldfrequenz vollführt, diese also "umspülen" und in Bewegung zu setzen versuchen. Die Folge sei, daß die verästelten Kri­ stalle früher oder später in kleinere Kristalle zerbrechen.

Im Gegensatz dazu sind für lipophile Flüssigkeiten, zum Beispiel für Kraftstoff, keine Verfahren be­ kannt, die die Clusterbildung, also das Zusammen­ hängen vieler Moleküle, vermindert. Es handelt sich dabei nicht um das Problem, unerwünschte Moleküle (wie zum Beispiel den Kalk im Wasser) auszufällen oder auf andere Weise zu behandeln.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Aufbereitung von fließenden Flüssigkeiten so auszubilden, daß sie in das Rohr oder in den Schlauch integrierbar ist und daß zum Betrieb weder chemische Substanzen noch die Zuführung von Energie benötigt wird.

Erfindungsgemäß wird das Problem durch eine Spirale gelöst, deren Windungen längs der Mittelachse der Spirale gestreckt sind, so daß die gedachten Be­ grenzungsflächen der Spirale annäherungsweise einen Kegel mit kreisförmiger Grundfläche ergeben, wobei die äußerste Windung an der Innenwand des Rohres oder des Schlauches anliegt und die Flüssigkeit ko­ axial in Richtung der sich radial erweiternden Win­ dungen der Spirale fließt.

Die Spirale wird an einer geeigneten Stelle des Rohres oder des Schlauches eingesetzt, so daß sie so eng an der Rohr- oder Schlauchwand anliegt, daß sie dem Flüssigkeitsdruck standhält und nicht mit dem Strom fortbewegt wird. Die Spitze der Spirale zeigt dabei entgegen der Flußrichtung. Durch diese verblüffend einfache Lösung wird beim Durchfließen die Flüssigkeit so stark verwirbelt, daß sich die einzelnen Moleküle gegeneinander bewegen. Dies führt dazu, daß Cluster aufgebrochen werden oder - in dem Falle von hartem Wasser - daß verästelte Kristalle, die die Wasserhärte verursachen in klei­ nere Kristalle zerbrechen. Dadurch wird zwar die Härte des Wassers nicht verändert, jedoch lagern sich die weniger verästelten Kristalle weniger leicht ab.

Das Aufbrechen von Clustern ist vor allen Dingen für Kraftstoffe sinnvoll, weil ein Kraftstoff ohne Cluster vollständiger und mit mehr Energieausbeute verbrennt, wodurch der Wirkungsgrad erhöht wird. Die reaktionskinetische Ursache hierfür ist die durch Zertrümmerung erreichte Vergrößerung der Oberfläche der Treibstoffclusterreste, die eine ra­ schere und vollständigere chemische Umsetzung wäh­ rend der Verbrennung erlauben.

Die Spirale wird zum Beispiel in den Einfüllstutzen eingesetzt. Ebenso ist die Anwendung für Tankwagen denkbar, die Heizöl an Endverbraucher mit einem Tank liefern.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung liegen die Windungen der Spirale eng aneinander, wodurch die hindurchgepreßte Flüssigkeit sehr stark verwirbelt wird. Das Aufbrechen der Cluster ge­ schieht dadurch vollständiger und gründlicher.

Zweckmäßigerweise wird die Spirale aus V4A-Stahl (Edelstahl) gefertigt, weil dieses Material ro­ stunanfällig ist und gute Federeigenschaften auf­ weist, die für das Einspannen der Spirale in das Rohr oder den Schlauch von Bedeutung sind.

Ist der Flüssigkeitsdruck jedoch so hoch, daß die Spirale trotz Spannung ihm nicht Stand hält, kann sie durch eine Querschnittsverengung fixiert wer­ den. Dabei liegt die äußere Windung an der Veren­ gung an.

Vorteilhafterweise verläuft die Spirale bei hydro­ philen Flüssigkeiten von der Spitze aus gesehen in mathematisch negativer Drehrichtung, also mit dem Uhrzeigersinn, wogegen der Drehsinn für lipophile Flüssigkeiten mathematisch positiv, also entgegen dem Uhrzeigersinn ist. Diese Erkenntnisse werden durch empirische Untersuchungen gestützt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem aufgrund der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert wird.

Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Spirale (1), die 14 Windungen (2) mit von der Spitze aus betrachtet mathematisch postivem Drehsinn aufweist, wobei sich der Windungsquerschnitt von unten nach oben um 37,5% vermindert. Die Windungen (2) ver­ laufen so, daß die gedachte Oberfläche der Spirale annäherungsweise ein Kegelstumpf mit runder Grund­ fläche ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Aufbereitung von in einem Rohr oder Schlauch strömenden Flüssigkeiten, gekenn­ zeichnet durch eine Spirale (1), deren Windungen (2) längs der Mittelachse der Spirale (1) gestreckt sind, so daß die gedachten Begrenzungsflächen der Spirale annäherungsweise einen Kegel mit kreisför­ miger Grundfläche ergeben, wobei entweder die äu­ ßerste Windung (2) an der Innenwand des Rohres oder des Schlauches anliegt oder die Spirale mit einer Spannfeder fixiert ist und die Flüssigkeit koaxial in Richtung der sich radial erweiternden Windungen (2) der Spirale (1) fließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die benachbarten Windungen (2) der Spirale (1) einen geringen Abstand aufweisen.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale (1) aus V4A-Stahl (Edelstahl) besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohr- oder Schlauchquerschnitt eine Verengung aufweist, an der die äußere Windung (2) der Spirale anliegt (1).

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehsinn der Spirale (1) von der Spitze ausgehend für hydro­ phile Flüssigkeiten mathematisch negativ und für lipophile Flüssigkeiten im mathematisch positiv ist.