DE4224604A1 - Elektronische Kalkschutzvorrichtung zur durchfluß- und härteunabhängigen Behandlung von Härtebildner enthaltenden Flüssigkeiten zur Verhinderung von Ablagerungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte Kalkschutzvorrichtung, welche eine durchfluß- und härteunabhängige Behandlung von Härtebildner enthaltenden Flüssigkeiten gestattet.

Dadurch lassen sich altbekannte, durch Kalk- bzw. Kesselsteinablagerungen verursachte Funktionsstörungen in Kalt- und Heißwasserleitungssystemen, Boilern, Durch­ lauferhitzern, Kühltürmen, Wäschern usw. größtenteils verhindern.

Die Behandlung des durch die Vorrichtung fließenden Wassers erfolgt mit entsprechenden Wechselspannungsimpulsen. Diese werden über ein oder mehrere Elektrodensysteme auf die zu behandelnde Flüssigkeit übertragen.

Durch eine solcherartige Behandlung werden die im Wasser gelösten Härtebildner derartig beeinflußt, daß sie sich nach Überschreitung des Löslichkeitsproduktes bevorzugt nicht mehr an Oberflächen anlagern, sondern als eine Vielzahl kleiner und kleinster Kristalle mit der Wasserströmung aus den Systemen ausgetragen werden können.

Ein grundsätzliches Beispiel einer derartigen Kalkschutzvorrichtung ist z. B. in der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE-GM 85 31 521.4 beschrieben.

In dieser bekannten Kalkschutzvorrichtung wird die Behandlung des durchströmenden Wassers nur über eine Ein/Aus-Funktion gesteuert. Fließt kein, oder nur sehr wenig, Wasser so arbeitet die Vorrichtung im Taktbetrieb von ca. 1 Sekunde. Sobald der Wasserdurchfluß sich nur geringfügig erhöht, schaltet der Schwimmerschalter auf Dauerbetrieb um. Die Impulsleistung bleibt jedoch bis zur maximalen Durchflußmenge gleich.

Von einer Durchflußmenge abhängigen Behandlung des Wassers kann also keine Rede sein.

An Hand einer Vielzahl von Versuchen konnte dargestellt dargestellt werden, daß nicht die Leistung, sondern der Elektrodenstrom und die Frequenz der Impulse einen ganz entscheidenden Einfluß auf die Behandlung und somit auf den Effekt der Verhinderung der Kalkablagerung hat.

Dieser Einfluß hat bisher bei marktgängigen Anlagen noch keine Beachtung gefunden.

Bei einem vorgegebenen Impuls ist die erzeugte Stromstärke direkt von der Leitfähigkeit (dem Widerstand) des Wasser abhängig. Daher verursacht eine Änderung der Leitfähigkeit auch direkt eine Änderung der Stromstärke.

Zwar kann bisher unter Umständen mittels eines Potentiometers die Stromstärke bei zum Einstellungs­ zeitpunkt gegebener Leitfähigkeit des Wasser auf einen bestimmten Wert eingestellt werden, doch kann durch diese einmalige Einstellung eine spätere Änderung der Leitfähigkeit nicht mehr berücksichtigt werden. Solche Änderungen der Wasserzusammensetzung und somit auch der Leitfähigkeit treten jedoch tages- und jahreszeitlich bedingt sehr häufig ein. Zudem ist diese Vorgehensweise zeitintensitiv und umständlich, da sie bei jeder Installation eines Gerätes eine separat erfolgen muß.

Der Sinn dieser Erfindung ist daher, eine elektronische Kalkschutzvorrichtung vorzuschlagen, welche in der Lage ist, eine vom Wasserdurchfluß und der Leitfähigkeit des Wassers (Wasserzusammensetzung) unabhängigen Impuls zu liefern.

Der Erfindung liegt auch die Erkenntnis zugrunde, daß die Wirksamkeit auch durch die Strömungsart und die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers, d. h. durch die Art und Stärke der Verwirbelung, beeinflußt wird.

Die Lösung erfolgt durch Ausgestaltung gemäß den Ansprüchen.

Es zeigt

Abb. 1 Ein Prinzipschema der Steuerelektronik.

Eine Netzversorgung mit galvanisch trennendem Trans­ formator, anschließender Gleichrichtung und Spannungs­ stabilisierung versorgt einen Signalerzeugungsbaustein. Die Spannungsstabilisierung dient der Verbesserung der Erzeugung eines sauberen Signals ohne Streuungen. Auf diesen Signalerzeugungsbaustein wirkt eine in ihrer Schrittweite und Taktrate einstellbare Frequenzwobbelung ein. Diese garantiert somit für jede Wasserqualität ein optimales Frequenzband.

Anschließend durchläuft das erzeugte Signal eine Nachregelungseinheit für die Stromstärke. Diese wird von einer Sollstromüberwachungseinheit, welche den anliegenden Elektrodenstrom permanent mißt, kontrolliert und gegebenenfalls die Stromstärke nachgeregelt. Außerdem ist diese mit einem am Filterteil angebrachten Durchflußmesser gekoppelt. Dieser hat die Aufgabe, die Behandlung durchflußabhängig zu regeln.

Über einen Verstärker wird das Signal direkt auf das Elektrodensystem übertragen.

Vorzugsweise wird zur Behandlung von Härtebildnern enthaltenden Flüssigkeiten ein Rechtecksignal mit einer vom Nullwert aus gesehenen positiven und einer negativen Amplitude eingesetzt.

Um einem elektrolytischen Abbau des Elektrodensystems und einer deutlichen Erhöhung der Wasseraggressivität, welcher unter Umständen zu Korrosionserscheinungen an Leitungs­ systemen führt zu vermeiden, muß das Flächenintegral aus Strom, Spannung und Zeit insgesamt gleich Null sein.

Der Bereich einer vorzugsweise angewandten Frequenz­ wobbelung beträgt vorzugsweise 0,1 bis 50 kHz. Dieser Frequenzbereich sollte vorzugsweise 5 bis 500 mal pro Sekunde durchgefahren (gewobbelt) werden.

Die Spannung sollte aus Sicherheitsgründen im Bereich der Schutzkleinspannung liegen.

Eine konkrete Ausgestaltung der einzelnen Teile der Steuerelektronik ist Stand der Technik und kann auf verschiedene Art und Weise vom Fachmann ausgeführt werden.

Abb. 2 Ein Prinzipaufbau eines Filters mit Elektroden­ system.

Aus Abb. 2 ist ersichtlich, daß die Kalkschutzvorrichtung aus einem Filtergehäuse (5), welches aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein kann und mit einem Einlauf und Auslauf (1 u. 2) versehen ist. Im Gehäuseoberteil (6) sind voneinander elektrisch isoliert zwei Elektroden (3 u. 4) angebracht. Beide Elektroden sind mit Anschlußmöglichkeiten zum elektrischen Anschluß an die Elektronik (7) versehen.

Die Elektroden können als Rohr und einer zentrisch dazu angeordneten Stabelektrode gefertigt werden. Um eine entsprechende turbulente Strömung zu erzwingen, sollte jedoch die Rohrelektrode (4) auf ihrer Innenseite eine alternierende Querschnittsverengung und Erweiterung aufweisen. Die Stabelektrode (3) sollte sollte ebenfalls diesen Änderungen folgen, so daß der Abstand beider Elektroden an allen Stellen jedoch gleich groß ist.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist derart gestaltet, daß sich im Innenbereich der Elektroden eine Strömungsleiteinrichtung aus elektrisch nichtleitendem Material, welche eine Aufspaltung des Flüssigkeitsstromes bewirkt, angeordnet ist. Diese Strömungsleiteinrichtung ist derart gestaltet, daß der Flüssigkeitsstrom am ersten Segmentpaar einen Drall im Uhrzeigersinn erfährt, am zweiten erfolgt eine Umkehrung des Dralls und so weiter.

Dadurch wird im Bereich der Elektroden eine äußerst turbulente Strömung, welche bereits Merkmale der Mikrokavitation aufweist, erzwungen. Dadurch erfolgt bei nur geringfügig höherem Gesamtdruckverlust ein mehrmaliger Strömungsabriß, welcher so eine sehr hohe Anzahl von Kristallisationskeimen erzeugt.

Claims (14)

1. Elektronische Kalkschutzvorrichtung zum Einbau in Wasserleitungssysteme mit mindestens zwei in gleichem Abstand stehenden Elektroden (3 u. 4) welche mit Strömungsleiteinrichtungen (8) versehen sind und durch welche das zu behandelnde Wasser durchfließt und einer Steuerelektronik (7) welche in ihrem Signalerzeugungsteil eine Wechselspannung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (7) eine Frequenzwobbelung aufweist und durch eine Sollstromüberwachung und eine Durchflußmessung derart auf die Nachregelungseinheit einwirkt, daß der Elektrodenstrom durchfluß- und härteunabhängig auf dem Sollwert gehalten werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an den Elektroden anliegende Signal ein Rechtecksignal ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz im Bereich von 0,1 bis 50 kHz vorzugsweise zwischen 0,5 bis 10 kHz liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz wobbelbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der möglichen Frequenzwobbelung zwischen 0,1 und 50 kHz, vorzugsweise zwischen 5 bis 10 kHz liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzbereich 1- bis 5000mal pro Sekunde, vorzugsweise 5- bis 500mal pro Sekunde durchgefahren wird (Wobbelungsrate).

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Durchflußmessung am Filter eine Mengenab­ hängige Behandlung erfolgen kann.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsimpulse unterschiedlich große positive und negative Amplituden besitzen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Integral eines Gesamtimpulses gleich Null ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des verwendeten Wechselspannungsimpulses innerhalb der Schutzkleinspannung liegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden auf der vom Wasser durchströmten Seite Strömungsschikanen (Strömungsleiteinrichtungen (8)), welche jedoch immer den gleichen Elektrodenabstand garantieren, aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Strömungsleiteinrichtung (8) in dem durchfließenden Wasser einen Drall erzwingen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Strömungseinrichtungen (8) derart gestaltet sind, daß sich die Drallrichtung des umströmenden Wassers im Bereich der Elektroden mehrmals umkehrt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleiteinrichtungen (8) aus elektrisch nichtleitenden Materialien, vorzugsweise aus Kunststoffen bestehen.