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1. WO2015177061 - FLUIDIZATION DEVICE

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[ DE ]

Fluidisierungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung eines Fluids umfassend mindestens drei mit einem Fluid durchströmbare Spiralfedern, die in einem Behälter so angeordnet sind, dass sich zwischen den Spiralfedern ein innerer Zwischenraum bildet, der gleichzeitig mit dem Fluid durchströmbar ist.

Aus der DE 20 2004 012 440 Ul ist eine gedrehte oder gewickelte Spiralfeder zum inneren Durchfluss für Flüssigkeit aller Art zur Einbringung in einen flexiblen Schlauch oder ein festes Rohr bekannt. Die Spiralfeder in der vorstehend genannten Gebrauchsmusterschrift ist dabei eine gewickelte bzw. eine gedrehte Spiralfeder, die bevorzugt eine Länge von 370 mm aufweist. . Die in der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2004 012 440 Ul beschriebene Vorrichtung wird zur Wasserbelebung verwendet. Grundgedanke ist die Vitalisierung durch Dynamisierung, d.h. Verwirbelung. Der Wirbel ist ein effektives universelles Naturprinzip. In der Natur finden fast alle Reinigungs- und Vitalisationsprozesse via Verwirbelung statt; Wasser, Wind und Wolken sind

ein offensichtliches Beispiel wie die Natur Reinigung und aufbauende Energetisierung zugleich betreibt. Mit der in der vorstehend genannten Gebrauchsmusterschrift beschriebenen Vorrichtung wird eine derartige Vitalisie-rung nachgebildet. Die eingesetzte Spiralfeder zeichnet sich dadurch aus, dass sie, in Längsrichtung gesehen, Verjüngungen und Erweiterungen aufweist. Auch kann der innere Durchmesser der Spiralfedern variieren. Es hat sich nun aber gezeigt, dass eine Vorrichtung mit einer derartigen Spiralfeder noch Nachteile aufweist, weil die durch diese Spiralfeder hindurchzufördernde Fluidmenge, insbesondere Wassermenge zu gering ist, sodass nicht die ausreichende Wirkung für die Revitalisierung des Fluids, insbesondere des Wassers erreicht werden kann.

Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Behandlung eines Fluids anzugeben, die dazu geeignet ist, größere Mengen eines Fluids zu vitalisieren, wobei gleichzeitig noch erreicht werden soll, dass sowohl eine Homogenisierung wie auch eine Verwirbelung möglich sein soll.

Die Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.

Erfindungsgemäß wird somit eine Vorrichtung zur Behandlung eines Fluids vorgeschlagen, die mindestens drei gewickelte und/oder gedrehte Spiralfedern umfassen, die von einem Fluid durchströmbar sind, wobei diese Spiralfedern in einem Behälter angeordnet sind. Die Anordnung und Ausbildung der Spiralfedern ist dabei so gestaltet, dass diese im Inneren des Behälters gleichlaufend ausgebildet sind, über ihre Erweiterungen aneinander liegen und so durch bzw. in den Verjüngungen einen inneren Hohlraum definieren, der gleichfalls von dem Fluid durchströmbar ist. Diese Hohlräume sind in der Querschnittsansicht (Fig. 1 Bezugszeichen 3) zu erkennen und, wenn 2 Spiralen längs aneinander liegen (Fig. 2), durch die Räume zwischen den Spiralen.

Erfindungsgemäß ist dabei der Behälter zylindrisch oder mehreckig, tetraedrisch, hexaedrisch oder oktaedrisch ausgebildet. Wesentlich be

vorliegenden Erfindung ist es, dass die Spiralfedern in dem Behälter bevorzugt im zylindrischen Behälter so raumfüllend eingebaut sind, dass sie aneinander liegen und den vorstehend schon beschriebenen inneren Hohlraum definieren.

Damit steht nun eine Vorrichtung zur Vitalisierung von Fluids, insbesondere von Wasser zur Verfügung, die auch größere Fluidmengen problemlos verarbeiten kann. Durch die Anordnung von mindestens drei Spiralfedern und die Ausbildung eines definierten Innenhohlraums zwischen den Spiralfedern wird auch eine weitere Verbesserung der Verwirbelungscharakteristik erreicht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind dabei die Spiralfedern im Inneren eines zylindrischen Behälters eingebaut, wobei die Spiralfedern so angeordnet werden können, dass das Fluid links- oder rechtsdrehend in den Spiralfedern geführt wird. Dies wird durch entsprechend gewickelte und/oder gedrehte

Spiralfedern erreicht. Die Ausbildung des Behälters entspricht der Länge nach etwa der der Spiralfedern. Der Durchmesser des Behälters ist entsprechend so dimensioniert, dass die ausgewählte Anzahl an Spiralfedern im Inneren angeordnet werden kann. Der Durchmesser ist dabei genau so definiert, dass die Spiralfedern mit ihrer Außenseite über die Erweiterungen an der Innenwand des Behälters zum liegen kommen und im Inneren den vorstehend beschriebenen Hohlraum definieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es dabei möglich drei oder auch mehr Spiralfedern, z.B. vier Spiralfedern im Inneren anzuordnen, wie z.B. in Figur 3.

Der zylinderische Behälter kann bevorzugt aus einem Kunstoffmaterial, Metall, Keramik oder Glas bestehen. Der Behälter besitzt einströmseitig einen fluiddicht mit dem Behälter verschließbaren Deckel, wobei der Deckel so ausgebildet ist, dass dieser das eintretende Fluid sowohl in den inneren Zwi-schenraum der Spiralfedern wie in die Spiralfeder selbst führen kann. Die

Ausbildung eines derart fluiddichten Deckels kann auch so erfolgen, dass dieser über eine Dichtung mit dem Zylinder fest verbunden wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt dann auslassseitig wiederum einen Deckel analog an der Einlassseite, wobei dieser ebenfalls fluiddicht verschlossen ist und zum Abführen des vitalisierten Fluids dient.

Erfindungsgemäß werden unter einem Fluid sowohl Flüssigkeiten verschiedener Viskositäten wie auch Gase verstanden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit nicht nur zum Vitalisieren von Wasser sondern auch zum Verwirbeln und Homogenisieren von Fluiden bzw. Gemischen unterschiedli-eher Art, sowie zur Behandlung von Gasen zum Beispiel als ein Abgaskatalysator eingesetzt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es dabei möglich, dass im Innenraum die Spiralfedern so angeordnet werden, dass sofern sie in einer gleichen Anzahl vorhanden sind sowohl eine gleiche Anzahl rechtsdrehender wie linksdrehender Spiralfedern im Zylinder positioniert sind, sodass dann letztlich ein Homogenisator entsteht. Die Erfindung umfasst dabei selbstverständlich auch Ausführungsformen, bei denen nur eine Sorte von Spiralfedern, z.B. rechtsdrehende oder linksdrehende vorhanden sind, sodass es letztlich zu einer ein-seitigen Fluidverwirbelung kommt.

Bevorzugt sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Spiralfedern mittels einer Ummantelung im Behälter bevorzugt im zylindrischen Behälter angeordnet. Die Ummantelung dient im wesentlichen dazu, eine genaue Fixie-rung und Ausrichtung der Spiralfedern zu ermöglichen. Die Ummantelung, die aus gängigen Werkstoffen z.B. aus Kunststoff bestehen kann, kann zusätzlich noch zur Modulation verschiedene Werkstoffe wie Kupfer, Marmor oder Metalle, wie Kupfer oder Kristalle enthalten. Diese Stoffe können verteilt in der Ummantelung angeordnet sein.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es weiterhin auch möglich, dass derjenige Zwischenraum, der zwischen der Behälterinnenwand und den Spiralfedern entsteht, verschlossen ist. Das Verschließen kann durch Ausfüllen mit einer Kunststoff masse oder einem anderen Füllmaterial erreicht werden. Dadurch wird sichergestellt, dass auf der Einströmseite, das einströmenden

Fluid, z.B. das Wasser ausschließlich in den inneren Zwischenraum zwischen den Spiralen und durch die Spiralen geführt wird.

Die Erfindung umfasst aber auch Ausführungsformen, bei denen auch dieser äußere Zwischenraum freigelassen wird, sodass auch hier noch die Möglichkeit besteht eine weitere Verwirbelung des Fluids zu bewerkstelligen.

Die Spiralfeder, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden, können eine Länge von 10 mm bis 3500 mm, bevorzugt 300 mm bis 500 mm, ganz besonders bevorzugt 370 mm aufweisen.

Diese Längendimensionen gelten dann selbstverständlich für die Dimensionierung des Behälters entsprechend.

Die Spiralfedern sind dabei, wie bereits aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2004 012 440 Ul bekannt in ihrem Querschnitt variierend, d. h. sie besitzen Verjüngungen und Erweiterungen. Es ist also insbesondere vorgesehen, dass die Spiralfedern so ausgebildet sind, dass sie sich in Längsrichtung gesehen kontinuierlich aufweiten und dann wieder verengen. Bevorzugt sind die Verjüngungen bzw. Verengungen anfänglich im Verlauf gering, ziehen sich dann aber kontinuierlich zum Ende hin nach Innen, sodass eine sich im Gesamtverlauf verengende trichterähnliche Reduzierung des Durchmessers der Spirale ausbildet. Die Spirale selbst kann dabei aus gängigen Materialien wie z.B. Edelstahl, Keramik, Glas oder Kunststoff bestehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich weiterhin noch dadurch aus, dass die Spiralfeder einen inneren Durchmesser aufweist, der gleichfalls sich noch kontinuierlich verändern kann. Im Ergebnis führt dies dazu, dass sich durch den kontinuierlich sich verändernden Querschnitt im Inneren der Spiralfeder, abwechselnd der Druck und Vakuummomente in der Spiralfeder selbst überlagern. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind nun wie bereits vorstehend beschrieben mehrere dieser Spiralfedern in einer bestimmten Art und Weise im Inneren des zylindrischen Behälters raumfüllend angeordnet, sodass sich noch ein innerer Zwischenraum bildet und damit ein gesteigerter Effekt der Homogenisierung bzw. Verwirbelung entsteht.

Im Falle von Wasser kann z.B. die erfindungsgemäße Vorrichtung direkt an einen Wasserhahn über entsprechende Verbindungsstücke angeschlossen werden. Das Wasser, das somit aus dem Hahn austritt, wird über die Einströmseite in die erfindungsgemäße Vorrichtung geführt und nach entsprechender Wasserbehandlung auslassseitig wieder abgegeben. Es hat sich nun gezeigt, dass ein derart behandeltes Fluid , wie Wasser, im Bezug auf die

Vitalisierung überlegene Eigenschaften aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Figuren näher beschrieben.

Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit vier Spiralfedern und den entstehenden Zwischenraum 3.

Figur 2 zeigt zwei nebeneinander angeordnete Spiralfedern in ihrer Längsorientierung mit den sich verändernden Querschnitten und dem sich daraus bildenden Zwischenräumen 3.

Figur 3 zeigt eine Anordnung mit mehreren Spiralfedern und den dazugehörigen unterschiedlichen Zwischenräumen zwischen den Federn.

Figur 1 zeigt im Querschnitt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behand-lung eines Fluids. Wie aus der Figur 1 hervorgeht, sind in einem Behälter 1 der zylindrisch ausgebildet ist und einen Durchmesser von 40 mm aufweist, vier Spiralfedern, 2, 2', 2" und 2"' angeordnet. Die Spiralfedern sind dabei im inneren des zylindrischen Behälters so über eine Ummantelung 10 angeordnet, dass die Spiralfedern 2, 2', 2" und 2"' mit ihrer Außenseite die Innenwand des Behälters 1 berühren. Die Dimensionierung des zylindrischen Behälters muss deshalb auf die Durchmesser der Spiralfedern abgestimmt sein. Wie aus Figur 1 hervorgeht sind im Beispielsfall die vier Spiralfedern 2, 2', 2" und 2"' so raumfüllend in dem Inneren des zylindrischen Behälters angeordnet, dass ein innerer Zwischenraum 3 entsteht. Der innere Zwischenraum 3 wird dabei voll-ständig durch die vier Spiralfedern 2, 2', 2" und 2"' umschlossen, sodass ein von oben nach unten durchströmbarer Zwischenraum definiert ist. Die Dimensionierung dieses Zwischenraums 3 hängt selbstverständlich von der der Anordnung und Dimensionierung der Durchmesser der Spiralfedern 2, 2', 2" und 2"' und des Durchmessers des zylindrischen Behälters ab. Im vorliegen-den Beispielsfall ist nur der obere Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Die vier Spiralfedern haben im Beispielsfall der Figur 1 eine Länge von 370 mm und weisen einen in sich variierenden Querschnitt auf, wie er später bei Figur 2 näher erläutert wird. Bei Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dann durch den einströmseitigen Deckel (nicht abgebildet) das Fluid in den Hohlraum 3 wie auch in die Spiralfedern 2, 2', 2" und 2"' geführt. Die Spiralfedern 2, 2', 2" und 2"' sind so ausgebildet, dass sie einströmseitig einen inneren Durchmesser besitzen, der mit a bezeichnet ist und ausströmseitig einen inneren Durchmesser b besitzen. Der Innendurchmesser der Spiralfeder ändert sich über die gesamte Länge der Spiralfeder von einströmseitig 7 mm auf dann auslassseitig 2 mm. Dies ist schemenhaft in Figur 1 durch a und b dargestellt.

Zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist selbstverständlich ein mit dem zylindrischen Behälter 1 fluiddicht verbindbarer Deckel vorgesehen (hier nicht abgebildet) der so ausgestaltet ist, dass das Fluid z.B. das Wasser sowohl in das Innere der vier Spiralfedern 2, 2', 2", 2"' wie auch in den Zwischenraum

3 geführt werden kann. Auslassseitig ist ebenfalls ein entsprechender Abschlussdeckel vorgesehen, der wie der Deckel an der Einströmseite über geeignete Dichtelemente mit dem zylindrischen Behälter verbunden ist.

Figur 2 zeigt nun zwei Spiralfedern 2, 2', wie sie in der Ausführungsform nach

Figur 1 eingebaut sind. Die Spiralfedern 2 bzw. 2' sind gleich aufgebaut und weisen in Längsrichtung gesehen verschiedene Querschnittsverdickungen auf. Die erste Querschnittsverdickung ist mit 9, die zweite und dritte Querschnttsverdickung mit 9' und 9" bezeichnet. Wie aus Figur 2 hervorgeht sind die Spiralfedern 2, 2' der Erfindung dabei so aufgebaut, dass die Verjüngungen und Verdickungen zwar kontinuierlich sich verändern, jedoch in der Verjüngung bzw. Verdickung unterschiedlich stark ausgeprägt sind. Wichtig ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung, dass die jeweils im Inneren des zylindrischen Behälters angeordneten Spiralfedern gleich laufende Verdickun-gen und Verjüngungen aufweisen. Im Ergebnis bedeutet dies, dass die Spiralfeder 2 und die Spiralfeder 2' in Längsrichtung gesehen gleichlaufend sind, d. h. an den gleichen Stellen Erweiterungen 9, 9' bzw. 9" aufweisen müssen. Dadurch werden die in Figur 1 gezeigten Zwischenräume 3 gebildet. Die Zwischenräume verändern sich je nach Ausschnittsverdickung in der Längsachse 9, 9' und 9" und erzeugen somit Verwirbelungsmöglichkeiten für das Fluid.

Materialmäßig kann eine die entsprechende Spiralfeder wie vorstehend abgebildet aus Kunststoff, Edelstahl, Keramik oder Glas gefertigt sein. Die Länge der abgebildeten Spiralfeder bedeckt 370 mm. Die Dicke der größten Verdicktung, d.h. der Durchmesser an der dicksten Stelle, z.B. bei 9' ist 4 mm.

Erfindungsgemäß sind nun in dem zylindrischen Behälter der wie vorstehend

ausgebildet ist, mindestens 3 Spiralfedern symmetrisch angeordnet, wobei jeweils gefordert ist, dass die Spiralfedern raumfüllend im Inneren des zylindrischen Behälters positioniert sind. Raumfüllend gemäß der Erfindung bedeutet, dass die Spiralfedern mit ihren Verdickungen an den Innenwänden anliegen und im Inneren den schon vorstehend beschriebenen Hohlraum bilden.

Figur 3 zeigt nun rein schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der eine Vielzahl von Spiralfedern 2, 2' ff. zu einem System zusammengebaut sind. In Figur 3 ist der zylindrische Behälter, in dem die Spiralfedern 2, 2' ff. angeordnet sind, nicht mit abgebildet. Auch hier sind, analog zu Figur 1, die Spiralfedern so angeordnet, dass ein innerer Zwischenraum 3 entsteht. Die Dimensionierung dieses Zwischenraums 3 hängt ebenfalls wieder von der Dimensionierung der Durchmesser der einzelnen Spiralfedern ab. Wie aus Figur 3 hervorgeht, entstehen durch die Mehrzahl ringförmig angeordneter Spiralfedern 2, 2' ff zusätzliche Zwischenräume 3', 3" und 3"', die ebenfalls vom Fluid durchströmbar sind. Diese sorgen für eine zusätzliche Verwirbelung. Zur Klarstellung zur Figur 3 ist noch darauf hinzuweisen, dass die zusätzlichen Spiralfedern 2' und 2" rein schematisch in die Figur 1 mit eingezeichnet wurden. Der Behälter 1 umschließt somit in der Realität alle Spiralfedern 2, 2' und 2".

Derartige Fluidisierungsvorrichtungen können zum Beispiel dann zur Fluidisierung von Gasen insbesondere von Abgasen im Automobilbereich eingesetzt werden.