I. Anwendungsgebiet
[0001] Die Erfindung betrifft die elektrophysikalische Beeinflussung von Fließvorgängen.
II. Technischer Hintergrund
[0002] Bei älteren Gebäuden ist in den Mauern aufsteigende Bodenfeuchtigkeit ein häufiges
Schadensbild.
[0003] Zur Mauertrockenlegung sind mechanisch aufwändige Verfahren wie das horizontale Abschneiden
des Mauerwerks und Einbringen einer so genannten Horizontalsperrschicht aus wasserundurchlässigem
Material bekannt.
[0004] Weniger bekannt ist es, dass mittels elektrophysikalischer Methoden das Wasser am
Aufsteigen in der Mauer durch die Kapillare gehindert werden kann.
[0005] Seit Prof. Reuss 1803 feststellte, dass Wassermoleküle sich in einem elektrischen
Feld zum negativ geladenen Pol hin bewegen, wurde - spätestens seit 1935 - versucht,
diese Erkenntnis gezielt zur Beeinflussung von Fließvorgängen - sei es von Stoffen
in Flüssigkeiten oder auch von Flüssigkeiten in porösen Körpern - zu nutzen.
[0006] Die Funktion besteht vermutlich darin, dass ein elektrisches Potential, das so genannte
Zeta-Potential, zwischen den sich in den Kapillaren bewegenden Wassermolekülen und
der Kapillargrenzschicht entsteht, wobei die Wassermoleküle meistens an die Hydrathülle
von Salzionen gebunden sind.
[0007] Durch ein schwaches, gepulstes elektrisches Feld soll diese Ladungsbindung gelöst
werden und der Aufbau des Zeta-Potentials unterbrochen werden, so dass die Wassermoleküle
entsprechend der Schwerkraft zum Erdreich zurücksinken oder zumindest nicht weiter
aufsteigen, sondern verdunsten.
[0008] Dies wird bisher dadurch bewirkt, dass in der Nähe des durchfeuchteten Mauerwerks
eine zylinderförmige Spule in der Luft, also ohne Berührung zu dem Mauerwerk, von
Strom durchflossen wird, wobei der Strom in gepulster Form von 10-500 kHz mittels
eines Generators zugeführt wird, mit Stromstärken bis zu einigen Ampere.
[0009] Dadurch wird ein magnetisches Hochfrequenzfeld erzeugt, so wie ein schwaches elektrisches
Hochfrequenzfeld, welches vor allem die beabsichtigte Wirkung erzielt.
[0010] Zum einen sind für den Betrieb dieser Vorrichtung Spitzenleistungen bis 100 Watt
notwendig, was angesichts der Zeitdauer von ein bis zwei Jahren für eine wirksame
Entfeuchtung erhebliche Energiemengen darstellt. Zum anderen ist die für die Entfeuchtung
benötigte lange Zeitdauer von ein bis zwei Jahren nicht zufrieden- stellend.
III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
[0011] Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, die elektrophysikalische Beeinflussung
von Fließvorgängen, insbesondere bei der Mauerentfeuchtung, zu verbessern.
b) Lösung der Aufgabe
[0012] Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 und 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0013] Die Wirkung bei der elektrophysikalischen Entfeuchtung wird bereits dadurch verbessert,
dass die das hochfrequente elektrische Feld erzeugende Spule die Sekundärspule eines
Transformators ist, und dabei insbesondere diejenige der beiden Spulen des Transformators,
die die größere Windungszahl aufweist. Wenn zusätzlich Sekundärspule und Primärspule
des Transformators keine normalen, zylindrischen Spulen, sondern in einer Ebene gewickelte
Teslaspulen in Form jeweils einer einzigen Spirale sind, sind besonders hohe Feldstärken
des abgegebenen hochfrequenten elektrischen Feldes erreichbar.
[0014] Dies hängt nicht zuletzt von der am heißen Ende der Sekundärspule angeordneten Abstrahlfläche
und deren Größe und Gestalt ab, wobei insbesondere eine Kugel empfohlen wird, die
das elektrische Feld gleichmäßig nach allen Seiten abgibt. Die Kugel sollte dabei
einen Durchmesser von 2-10 cm, insbesondere von 2-5 cm, besitzen.
[0015] Die Windungszahlen der Primärspule und der Sekundärspule verhalten sich etwa wie
1:5 bis 1:10, wobei auf der Primärseite 3-10 Windungen, insbesondere 5-10 Windungen
bevorzugt werden, während auf der Sekundärseite 30-50 Windungen eine gute Wirkung
ergeben.
[0016] Der an die primärseitige Spule angeschlossene Impulsgenerator arbeitet mit einer
Frequenz von vorzugsweise 10-500 kHz, insbesondere 10-1000 kHz, wobei sich Impulse
in Rechteckform als besonders wirksam erwiesen haben. Dabei sind Stromstärken in der
Primärspule bis 1 Ampere, maximal bis 2 Ampere in der Regel völlig ausreichend.
[0017] Der Innenwiderstand der Primärspule soll vorzugsweise 20-80 Ohm, insbesondere 30-60
Ohm, betragen.
Ebenso wie die Sekundärspule an dem von der Abstrahlfläche gegenüberliegenden Ende
geerdet ist, ist auch die im Kreis mit dem Impulsgenerator verschaltete Primärspule
geerdet, um auf dem gleichem Potential wie das Mauerwerk zu liegen.
[0018] Primärspule und Sekundärspule sollten dabei den gleichen Wicklungssinn, also betrachtet
von derselben Stirnseite her, aufweisen.
[0019] In der praktischen Ausführung können die beiden Spulen in parallelen Ebenen zueinander
angeordnet sein, indem sie z. B. auf den leitenden Flächen einer Platine geätzt sind,
beispielsweise auf den beiden voneinander weg weisenden Seiten ein und derselben Platine
oder auf je einer elektrisch leitenden Seite von getrennten, im Abstand zueinander
angeordneten, Platinen.
c) Ausführungsbeispiele
[0020] Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben.
Es zeigen:
- Fig. 1a:
- Eine Prinzipdarstellung der elektrophysikalischen Mauerentfeuchtung,
- Fig. 1 b:
- Eine realistische Darstellung der Vorrichtung, und
- Fig. 2:
- Eine Darstellung der hierfür verwendeten Spulen.
[0021] Fig. 1 zeigt zunächst das zu bekämpfende Phänomen, nämlich das in den Kapillaren
des Mauerwerks 5 von unten nach oben aufsteigende Wasser. Die Mauer 5 endet am unteren
Ende in der Erde und besitzt damit das Erdpotential 9, während durch die Fließvorgänge
der Wassermoleküle sich am davon abgewandten oberen Ende der Mauer oder des Gebäudes
ein positives Potential aufbaut, welches die Wassermoleküle zusätzlich ansaugt.
[0022] Dieses elektrische Potential soll unterbrochen werden durch das elektrische Feld,
welches von der Kugel 4 als Abstrahlfläche durch die Luft in alle Richtungen und damit
auch gegen das Mauerwerk 5 und in dieses hinein abgegeben wird, und damit - elektrisch
betrachtet - eine kapazitive Feldeinkoppelung zwischen der Kugel 4 als Abstrahlfläche
und dem Mauerwerk 5 bewirkt.
[0023] Die Kugel 8 gibt ein hochfrequentes elektrisches Feld deshalb ab, weil sie mit dem
einen Ende einer Spule 2, deren anderes Ende geerdet ist, in Verbindung steht, welche
mit einer in der Nähe angeordneten Primärspule 3 als Transformator in Wechselwirkung
steht, die ebenfalls an einem Ende geerdet ist, und mit einem Impulsgenerator 1 elektrisch
im Kreis geschaltet ist, so dass der gesamte Transformator gepulst angesteuert wird.
[0024] Die Wirksamkeit ist besonders hoch, da als Spulen 2,3 Teslaspulen verwendet werden,
also jeweils spiralförmige, in einer einzigen Ebene aus einer einzigen Wicklung, aber
einer Vielzahl von Windungen bestehenden Spulen, wie in den Fig. 2a und 2b im einzelnen
als Primärspule 3 mit wenigen Windungen und Sekundärspule 2 mit mehr Windungen dargestellt.
[0025] Wie ersichtlich besitzen beide Spulen 2,3 den gleichen Wicklungssinn und etwa den
gleichen Außendurchmesser, bei der Primärspule 3 jedoch nur 7 Windungen, bei der Sekundärspule
2 ca. 50 Windungen, jeweils in Form nur einer Wicklung.
[0026] Fig. 1b zeigt den konstruktiven Aufbau: Die beiden Teslaspulen 2,3 sind jeweils auf
einer Seite einer Platine 7a, b aufgebracht, die im Abstand parallel und vorzugsweise
horizontal übereinander positioniert sind. Die einander entsprechenden Enden der beiden
Spulen 2,3, in diesem Fall die äußeren Enden, sind beide auf Erdpotential 9 gelegt
und können daher auch elektrisch leitend miteinander verbunden sein.
[0027] Die beiden Enden der Primärspule 3 sind an die beiden Ausgänge eines Impulsgenerators
1 angeschlossen.
[0028] Das heiße, in diesem Fall innere, Ende der Spirale der Sekundärspule 2 ist über einen
Verbindungsstab 4a mit der elektrisch leitenden Oberfläche der Kugel 4 elektrisch
leitend verbunden, hält die Kugel 4 dadurch auf einen ausreichenden Abstand zu den
Spulen 2, 3 und speist die Kugel 4 mit der gepulsten hochfrequenten Spannung.
[0029] Bei den beschriebenen Parametern und einer primärseitigen Betriebsspannung von 1
Ampere werden elektrische Feldstärken von etwa 50 V/m beim elektrischen Feld 8 gemessen,
wofür es ausreichend ist, die Kugel 4 in einem Abstand von nicht mehr als 8 Metern
zu der zu entfeuchtenden Mauer zu positionieren.
[0030] Für ein Gebäude mit einer Grundfläche von z. B. 10 mal 10 Metern und feuchten Außenmauern
ist daher nur eine derartige Vorrichtung notwendig.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0031]
- 1
- Impulsgenerator
- 2
- Spule
- 3
- Primärspule
- 4
- Kugel
- 4a
- Verbindungs-Stange
- 5
- Mauerwerk
- 6
- Tesla-Luft-Transformator
- 7a, b
- Platine
- 8
- elektrisches Feld
- 9
- Erdpotential
1. Vorrichtung zum Beeinflussen von Fließvorgängen, insbesondere Fließvorgängen von Wasser
in Kapillaren, mittels Feldeinkoppelung mit
- einer ein hochfrequentes elektrisches Feld erzeugenden Spule (2),
- einem Impulsgenerator (1) zum Beaufschlagen der Spule (2)
dadurch gekennzeichnet dass
die Spule (2) die Sekundärspule eines Transformators ist, dessen Primärspule (3) elektrisch
mit dem Impulsgenerator (1) gekoppelt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet dass
die Primärspule (3) und/oder die Sekundärspule (2) Teslaspulen sind und der Transformator
ein Teslatransformator, insbesondere ein Tesla-Luft-Transformator (6) ist.
3. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass
Primärspule (3) und/oder Sekundärspule (2) Spulen mit einer Wicklung und mehreren
Windungen sind.
4. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass
das Ende der Sekundärspule (2), welches das höhere Potential aufweist, mit einer elektrisch
leitenden Abstrahlfläche, insbesondere in Form einer Kugel (4), elektrisch leitend
verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass
das von der Abstrahlfläche abgewandte Ende der Sekundärspule (2) geerdet ist, und
insbesondere auch die Primärspule (3).
6. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass
der Generator (1) Impulse mit einer Frequenz von 10 kHz bis 500 kHz, insbesondere
bis 1000 kHz erzeugt und insbesondere Impulse in Rechteckform.
7. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass
die Stromstärke in der Primärspule (3) maximal 1,0 Ampere, insbesondere maximal 2
Ampere beträgt.
8. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass
die Primärspule (3) 3-10 Windungen, insbesondere 5-10 Windungen umfasst und die Sekundärspule
(2) 30-50 Windungen aufweist.
9. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass
Primärspule (3) und Sekundärspule (2) auf in die gleiche Richtung weisenden Seiten
zweier nicht leitender, parallel zueinander beabstandeter, plattenförmiger Tragkörper,
insbesondere Platinen (7a, b), aufgebracht sind
10. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass
Primärspule (3) und Sekundärspule (2) auf den beiden voneinander abgewandten Seiten
eines plattenförmigen, aus elektrisch nicht leitendem Material bestehenden Tragkörpers,
insbesondere einer Platine (7) aufgebracht sind.
11. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass
der Innenwiderstand der Primärspule (3) 20-80 Ohm, insbesondere 40-60 Ohm, beträgt.
12. Vorrichtung nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass
der Wicklungssinn von Primärspule (3) und Sekundärspule (2) - betrachtet in Richtung
der Rotationsachse der Spulen - bei beiden Spulen der gleiche ist.
13. Verfahren zum Beeinflussen von Fließvorgängen, insbesondere von Wasser in Kapillaren,
mittels Feldeinkopplung durch ein elektrisches Hochfrequenzfeld
dadurch gekennzeichnet dass
- zur Erzeugung des Hochfrequenzfeldes ein Tesla-Luft-Trafo (6) primärseitig impulsbeaufschlagt
wird und sekundärseitig eine elektrisch leitende Abstrahlfläche, insbesondere eine
Kugeloberfläche, mit demjenigen Ende der Sekundärspule (2) verbunden ist, die das
höhere Potential besitz und
- die Abstrahlfläche in wirksamer Entfernung zu dem Fließvorgang betrieben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13
dadurch gekennzeichnet dass
die Parameter des Tesla-Luft-Trafos (6) so gewählt werden, dass das von dem Trafo
(6) abgegebene elektrische Feld eine Feldstärke von mindestens 30 V/m, besser wenigstens
50 V/m aufweist.