Die Levitations- / Kolloidationstechnik                     www-H2O-Consult.de

Aktiv betriebene Wirbelkammern

Aktiv angetriebene Wirbelgeräte, bei denen mittels eines Rührwerkes, einer externen Pumpe oder eines zusätzlich eingeblasenen Gases die Medien besonders intensiv verwirbelt werden können, ermöglichen einen deutlich höheren Energieeintrag in das Fluid als passiv betriebene Wirbelkammern, die nur den anstehenden Fließdruck in Bewegungsenergie umwandeln können. Darüber hinaus kann bei Aktiv-Wirbelkammern nochmals eine Intensivierung über den Zeitfaktor erfolgen, indem das oder die Fluide über einen längeren Zeitraum bewegt werden - chargenweise in einer geschlossenen Wirbelmaschine in einem periodisch sich wiederholenden Prozeß.

Aufgrund der damit zu erzielenden hervorragenden Resultate habe ich die aktive Wirbeltechnik schon immer favorisiert. Allerdings setzt sie einen erheblich größeren technischen Aufwand voraus und für die entsprechend teuren Wasseraufbereitungsgeräte war der Markt in den letzten Jahrzehnten extrem klein.

englishThe H2O-consult ultra-levitation-technique / ultra-colloidation-technique

Actively driven vortex devices designed by H2O-Consult, can either driven by a stirring propeller, an external pump or high-pressure gas. Engine-driven machines act as the new generation of levitation-/colloidation-machines based on the research of Wilfried Hacheney, Organphysikalisches Forschungszentrum, Detmold, Germany and Röben Kolloid GmbH, Zetel, Germany. These first generations were originally built in the 1980ies and 1990ies. In 2006 and 2007 I developed a new generation of machines with a more sophisticated layout. Some features were published in the Swiss Patent P7382CH00 in 2011. So far most details are subject to secrecy.

Historische Entwicklung der Aktiv-Wirbelgeräte

www.H2O-Consult.de - Viktor Schauberger - Forscher, Erfinder, Philanthrop

Viktor Schauberger

Bereits Viktor Schauberger (1885 - 1958) konstruierte aktiv betriebene Wirbelgeräte zur Wasseraufbereitung. Sie waren entweder eiförmig mit einem Rührwerk in ihrem Inneren und erzeugten einen stehenden Wirbel oder sie bestanden aus einem Hyperboltrichter, in den an seinem oberen Rand Wasser durch eine oder mehrere Düsen tangential eingeströmt wurde, und das dann alleine aufgrund der Schwerkraft in dem Trichter nach unten floß. Eine Kombination der beiden Features in einer Maschine wurde von Viktor Schauberger meines Wissens nicht versucht.

www.H2O-Consult.de - Levitation & Kolloidation - Entwurf Wassermaschine Alois Kokaly 1973Alois Kokaly

Dies wurde erstmals 1973 von Alois Kokaly vorgeschlagen. Der "Verein zur Förderung der Biotechnik e.V." in Wuppertal erarbeitete in den frühen 1970er-Jahren basierend auf Viktor Schaubergers Vorarbeiten eine aktiv betriebene Wassermaschine mit innenliegendem Hyperboltrichter, bei der mittels eines Rührwerkes das Wasser immer wieder nach oben in den Trichter befördert werden sollte. In der von Alois Kokaly herausgegebenen "Biotechnischen Schriftenreihe“, Heft 49 des Vereins wurde eine Zeichnung einer entsprechenden Anlage zur Aufbereitung von Wasser vorgestellt. Allerdings erreichten die Geräte niemals Serienreife.

www.H2O-Consult.de - Wilfried Hacheney - Forscher, Erfinder, Philosoph, Philanthrop

 Wilfried Hacheney

Der deutsche Physiker und Ingenieur Wilfried Hacheney (1924 - 2010), den ich als Freund, Mentor und Kollegen besonders geschätzt habe, entwickelte auf diesen Vorabeiten in den Achtziger-Jahren motorbetriebene Wirbelgeräte, mit ähnlichen Komponenten, jedoch so ausgelegt, daß das Wasser nicht wie zuvor innerhalb und außerhalb des hyperbolisch geformten Innenzylinders in derselben Richtung strömte, sondern jeweils gegenläufig. Dies erreichte er, indem er das Rührwerk dem unten aus dem Trichter strömenden Wasser entgegengesetzt laufen ließ und im oberen Teil der Maschine Strömungsumkehrbleche montierte, die dem Wasser beim Eintritt in den Innenzylinder einen Richtungswechsel vorschrieben.

Hisenglishtory of the Hacheney-machines from the 1980ies till today, short description of the different models from first colloidation-machines for modifying the structure of conctete (cement) to the develpoment of water-machines for producing enegized drinking water.  

 www.H2O-Consult.de - Levitation & Kolloidation - verschiedene Hacheney-Maschinen

H2O-Consult Aktiv-Wirbelkammern

Grundsätzlich können fast alle passiven H2O-Consult Wirbelkammern mit geringen Modifizierungen auch aktiv angetrieben werden. Besser sind jedoch spezielle Bauformen und insbesondere Wirbelkammern mit einer weiteren Innenkontur - optimalerweise mit einer Geometrie basierend auf Bessel-Funktionen. Die Hyperboltrichter, wie sie in den Hacheney-Maschinen zur Anwendung kamen, stellen hierbei einfach einen möglichen Sonderfall von vielen dar.

Kann schon eine aktiv angetriebene Wirbelkammer beim Betrieb im ständigen Durchlauf dank der zusätzlich von außen eingetragenen Energie erheblich bessere Aufbereitungsergebnisse erzielen, gewährt der Chargenbetrieb nochmals drastische Leistungssteigerungen, denn die Flüssigkeitsmenge kann über einen beliebig langen Zeitraum verwirbelt und erst danach wieder abgelassen werden. Natürlich ist auch eine Kombination beider Verfahren möglich, bei der man die Maschine im Dauerlauf betreibt, jedoch ständig eine kleine Menge des Fluids unten ablaufen und gleichzeitig dieselbe Menge unbehandeltes Wasser oben nachlaufen läßt.

www.H2O-Consult.de - Levitation & Kolloidation - Prototyp H2O-Consult-Maschine mit Glas-Behälter und el. Steuerung

englishPrecise analysis of the physical process of the Hacheney- and H2O-consult-machines: Destinction between levitation and colloidation and the necessity to change the machine design according to the desired effect: Levitation process for energizing (drinking) water and colloidation process for production of micro-/nano-dispersions.

Levitation oder Kolloidation?

Die Worte Levitations- bzw. Kolloidationsverfahren werden in der Hacheney-Szene praktisch synonym verwendet. Dies geht letzendlich auf Wilfried Hacheney selbst zurück und drückt sich auch in der Ambivalenz seiner Maschinen aus. Ich persönlich unterscheide hier jedoch genau und zwar aus folgenden Gründen: Sowohl das klassische Hacheney-Verfahren als auch meine Weiterentwicklungen beruhen auf zwei verschiedenen Einzelvorgängen:

1. Levitationsprozeß

www.H2O-Consult.de - Levitationsmaschine Spaceaqua 2,25 Liter - Deckel mit InnentrichterDurch die schnelle, laminare Strömung des Mediums entlang der Innenwand des trichterförmig ausgebildeten Innenbehälters spiralförmig nach unten, kommt es zur Ausbildung einer ganzen Kaskade von immer kleiner werdenden Partialwirbeln und somit zu stark saugenden Verhältnissen. Dies bewirkt eine erhebliche Auflockerung der Wasserstruktur, also eine Entdichtung, die sich in einer gesteigerten Fließfähigkeit und Kapillargängigkeit des Wassers äußert.

Darüber hinaus hat dies die Eintragung eines metastabilen Saugkraftpotentials ins Wasser zur Folge, das die inneren Zugkräfte des Wassers auf darin gelöste Substanzen deutlich erhöht. Dies führt dazu, daß die im Wasser gelösten Fremdstoffe der Gravitationswirkung zumindest teilweise enthoben sind. Das äußert sich darin, daß Stoffe, die schwerer als Wasser sind, sich nicht mehr oder wesentlich langsamer unten absetzen, während Substanzen, die leichter als Wasser sind, deutlich weniger stark an der Oberfläche ausgasen. Anti-Gravitation ist die Bedeutung des Wortes Levitation.

www.H2O-Consult.de - Levitation & Kolloidation - Teilprozess 1 - Levitation

2. Kolloidationsprozeß

www.H2O-Consult.de - Levitationsmaschine LevaQuell 2,25 Liter - Gehäuse mit Doppelrührwerk

Durch die chaotisch-turbulente Zerstäubung am gegenläufig rotierenden Rührwerk wird die Flüssigkeit in einen ultrafeinen Tröpfchenzustand übergeführt. Besteht das Fluid beispielsweise aus Wasser und Öl, so werden die Öltröpfchen feinst im Wasser dispergiert. Die Größe der Wasserteilchen ist experimentell schwer feststellbar, die Größe der Öltröpfchen im Wasser jedoch kann man unter dem Mikroskop gut bestimmen. Man kann erwarten, daß die Wassertröpfchen etwa im selben Größenordnungsbereich liegen müssen wie die Öltröpfchen und die beiden näherungsweise gleichsetzen. Demnach ergeben sich in der Praxis Größenwerte für die Wassercluster im Nanrometerbereich.

Diese ultrafeine Zerstäubung und Verteilung hat eine enorme Vergrößerung der inneren Oberfläche des Wassers zur Folge. Damit wird seine Kontaktfläche zu anderen Substanzen drastisch erweitert und seine Reaktionsfähigkeit gesteigert. Dies ermöglicht erst den kolloidalen Lösungszustand mit seinen besonderen Eigenschaften, wie wir ihn sonst nur von Pflanzensäften oder Körperflüssigkeiten kennen. Dieser einzigartige Zustand ist daurch gekennzeichnet, daß einerseits die chemischen Wirkungen der Stoffe außer Kraft gesetzt werden während andererseits die unglaublichen physikalischen Umwandlungen des Stoffwechsels erst möglich werden.

www.H2O-Consult.de - Levitation & Kolloidation - Teilprozess 2 - Kolloidation

Natürlich überschneiden und bedingen sich diese beiden Einzelprozesse weitgehend und eine strenge Trennung ist gar nicht möglich. Jedoch kann man das Gleichgewicht zwischen beiden Extremen über eine konstruktive Anpassung der Maschine mehr in die eine oder andere Richtung verschieben, je nach dem, was man erreichen möchte. Zur Strukturmodifikation von Wasser sollte der Levitationsprozeß gegenüber dem Kolloidationsprozeß deutlich überwiegen. Zur Herstellung von Nanodispersionen von anderen Stoffen in einer wässrigen Lösung ist es dagegen sinnvoll, dem kolloidativen Prozeßanteil Vorrang gegenüber dem levitativen zu gewähren. Diese Unterschiede wurden von Wilfried Hacheney und seinen Kollegen nicht in der nötigen Schärfe herausgearbeitet.

Es ist ja auch nicht sehr verwunderlich, daß die Herstellung gesunden und stoffwechseltauglichen Wassers auf etwas andere Weise erfolgen muß, als die Herstellung von besonderes stabilen chemischen Lösungen für die Industrie. Dennoch gibt es natürlich Überschneidungen und sicher wird vor allem die Zukunft uns entsprechende Konstrukte bescheren, die beides beinhalten, wie etwa Nanomedizin-Produkte, bei denen kolloidal gelöste Nanopartikel von Arzneimitteln in einer besonders zellgängigen wässrigen Lösung vorliegen.

englishCritical analysis of the former Hacheney-machines, their technical features and their disadvantages: Not harmonized, chaotic rhythm of water flow; problems with the electronics, bearings and the mechanical seals; water worm up due to dissipation; electromagnetic distortions because of not properly isolated and grounded electronics.

Beschreibung der Levitations- oder Kolloidationsgeräte nach Hacheney:

Die von Wilfried Hacheney in den 80er-Jahren entworfenen und in mehreren Generationen von rund zehn verschiedenen Firmen gebauten Levitationsmaschinen waren ursprünglich für ein Chargenvolumen von etwa 35 Litern bei viereinhalb Minuten Laufzeit konstruiert. Die fast zweihundert Anlagen liefen in Kurkliniken, Arztpraxen und ähnlichen Einrichtungen. Außerdem gab es über Hundert Wasserstellen, in denen Kunden "levitiertes Wasser" in Flaschen abgefüllt kaufen konnten. Später wurden sowohl ein paar Großgeräte mit 500 Litern für die Industrie als auch etliche tausend Haushaltsgeräte mit Chargenvolumina zwischen 2,2 und 4,8 Litern hergestellt, die direkt an Endkunden verkauft wurden.

Leider hatten die mehr oder weniger unter der Ägide von Wilfried Hacheney entwickelten und gebauten Geräte allesamt eine Reihe von Nachteilen - je nach Modell in unterschiedlicher Ausprägung - die ich hier aufliste.

www.H2O-Consult.de - Levitationsmaschine Nanodonamic 3 Liter - Kochtopf-Gehäuse mit Doppelrührwerk

- Der Wirbelprozeß verlief in keinem Gerät auch nur annähernd gleichmäßig, sondern schwoll periodisch nach einem chaotisch indeterminierten Rhythmus an und schwächte wieder ab. Das bedeutet, insbesondere das Wasser, das im äußeren Teil der Maschine nach oben geführt wurde, schwappte sehr unterschiedlich stark in den Innetrichter. Hierdurch kam es zu erheblichen Belastungen der Lager und Gleitringdichtungen am Rührwerk und folglich zu teilweise extremem Verschleiß mit exorbitant hohen Kosten. Die meisten Modelle kamen eigentlich nie über den Vorserienstatus hinaus. Im Endeffekt mußte jede Maschine an die Gegebenheiten des jeweiligen Wassers vor Ort abgestimmt werden und produzierte dennoch besonders störende Laufgeräusche.

- Aufgrund der ruppigen Fluiddynamik war auch die Elektronik des Motors starken Belastungen ausgesetzt. Solange das Wasservolumen noch annähernd still stand oder nur geringe Geschwindigkeit hatte, zogen die Motoren große Anlaufströme und beanspruchten die Elektronik stark. Später, wenn die Wassercharge in Schwung war, aber in den "Ebbezeiten" des schaukelnden Prozesses das Wasser kurzzeitig ganz ausblieb, kam es zu Übersteuerungen, was die Motoren und die Elektronik ebenfalls arg belastete. Während die ersten Drehstrommaschinen zum Anfahren noch von Hand "Stern-Dreieck" geschaltet werden mußten, aber bei schonender Behandlung zum Teil heute noch funktionieren (abgesehen von den häufiger zu wechselnden Lagern), bekamen alle späteren, mit Elektronik ausgerüsteten Geräte über kurz oder lang Probleme mit den Platinen oder mit den Motoren und enttäuschten durch hohe Reparaturkosten und geringe Laufzeiten.

www.H2O-Consult.de - Levitationsmaschine Spacemed 2,25 Liter Innentrichter mit Umlenkblechen

- Auch die Wasserqualität nahm im Laufe der Jahre über die verschiedenen Modelle mehrerer verschiedener Firmen stetig ab. In dem Bestreben, die Leistung zu steigern, wurde die Motorleistung erhöht - bei den 35-Liter-Maschinen beispielsweise von anfangs 5,5 kW (Fa. Loro) auf 7,5 kW (Fa. Marquardt) auf 9 kW (Fa. Papenmeier), während die strömungsmechanischen Gegebenheiten der Maschinen sogar schlechter wurden. Die Hyperbolkontur des Innentrichters wurde mit zunehmend weniger Radien angenähert. Dadurch nahm der chaotisch-turbulente Zerstäubungsprozess im unteren und äußeren Teil der Maschinen auf Kosten des gleichförmig-laminaren Wirbelprozesses im Inneren des Trichters immer mehr zu. Das Ergebnis war ein durch innere Reibungskräfte von Modell zu Modell zunehmend stärker sich erwärmendes Wasser, das immer weniger des metastabilen Energieeintrages halten konnte.

www.H2O-Consult.de - Levitationsmaschine 2,25 Liter Kollitor - Manko Umlenkblech

- Aufgrund der verwendeten Edelstahlgehäuse (Chrom-Nickel-Stahl) war außerdem bei fast allen Geräten nur eine schlechte elektrische Abschirmung des Gehäuses vorhanden, was zu einer spürbaren, negativen Informierung des Wassers führte. Zum einen der Eintrag der 50-Hz-Schwingung des Netzstroms, zum anderen ein meßbarer Verfall des Redoxpotentials - in der Regel um die Hundert Millivolt und darüber. Lediglich der zusammen mit der Firma Heidoph/Devappa entwickelte "Kollitor" der Firma Blue Aqua bildete hierbei eine Ausnahme mit solide abgeschirmtem, lackiertem Stahlblechgehäuse, enttäuschte dafür jedoch mit einer großen Rostanfälligkeit. Hinzu kamen entschiedende strömungsmechanische Fehler, insbesondere an den Umlenkblechen im oberen Teil des Innentrichters, die auf dem Trichter auflagen und das Wasser am freien Laufen hinderten.

Nach anfänglichen Optimierungsversuchen an diesen bestehenden Anlagen bei mehreren Produktionsfirmen bin ich etwa ab 2005 gezielt eigene Wege gegangen und habe in den Jahren 2006 und 2007 im Zusammenarbeit mit den Firmen LevaQuell Benelux / Kollovit sowie Spacemed / Spaceaqua ein verbessertes Modell der Levitations-/ bzw. Kolloidationsmaschinen entwickelt. Leider scheiterte das Projekt aus finanziellen Gründen. Ausgehend von diesen über sämtliche Maschinengenerationen gesammelten Erkenntnissen habe ich einige der technischen Features im Jahre 2011 in dem schweizer Patent P7382CH00 - einzusehen im Galerie- & Downloadbereich - niedergelegt. Daneben werden weitere, bislang nicht offengelegte Verbesserungen in die nächste Generation von Maschinen einfließen.

Die H2O-Consult Ultra-Levitations-/Kolloidationsmaschinen der zweiten Generation

Im Wesentlichen sind drei wesentlich verschiedene Bauformen mit folgenden Neuerungen möglich:

1. Optimierungen an bestehenden Basismodellen:

- Optimierter Hyperbol-Innentrichter mit echtem Hyperbel-Spline mit idealen Abmessungen statt grober Annäherung mit Radien, CNC-gefräst (Fehler gegenüber dem theoretischen Ideal unter 1 %)
- Optimiertes Rührwerk, CNC-gefräst mit Schaufeln von revolutionär neuer Geometrie basierend auf Besselfunktionen mit winglet-artig auslaufenden Spitzen
- Optimierte Umlenkbleche mit komplexer dreidimensionaler Geometrie am oberen Rand des Hyperboltrichters mit „Warteräumen“ zur Strömungsglättung
- dadurch beschleunigter Einstrom des Mediums in den Innentrichter ohne den Fluß weiter innen im Trichter nennenswert zu behindern

2. extrem vereinfachtes Modell:

- Wegfall des Rührwerks, Umgehung der Lager- und Gleitdichtungsprobleme
- Absaugung des Wassers unten durch externe Pumpe
- druckbeaufschlagte Wiedereinspritzung des Medium oben in den Innentrichter
- Einspritzung über mehrere, radial am Trichterrand verteilte Düsen

3. Grundsätzliche Neukonzeption der Maschine:

- Rührwerk aus zwei gegenläufigen Propellern (koaxial mit Planetengetriebe), allerdings mit unterschiedlicher Formgebung und Geschwindigkeit
- dadurch Verlegung der Strömungsumkehr in den unteren Teil der Maschine am Rührwerk, wo ohnehin Turbulenz- und Druckverhältnisse herrschen
- gänzlicher Verzicht auf Strömungsleitbleche im oberen Teil der Maschine,
- dadurch vielfach höhere Anfangsgeschwindigkeit, geregelter Einstrom, bei gleichzeitig effektiverer Verwirbelung sowie Zerstäubung
- optional: zwei getrennt voneinander angetriebene Rührwerke mit zwei unterschiedlich anzusteuernden Motoren (koaxial drehbar verbunden)

englishtechnical features of the H2O-Consult-ultra-levitation / ultra-kolloidation machines of the second generation.

In general three different types of machines are possible:

1. an optimized version of the former Hacheney-machines:

- precicely shaped (high precision CNC-turned) hyperbolic funnel
- revolutionarily shaped winglet-propellers according to Bessel fuctions
- three-dimensionally shaped transverse baffles on top of the funnel
 
2. an extremely simplificated version:

- abandonment of stirring propellers and engine
- driven only by a simple extrenal pump
- a ring of jet valves on top of funnel for high speed injection
- modified proportions of hyperbolic funnel and housing

3. a fundamentally changed design:

- two stirring propellers turning anticlockwise for maximum dispersion
- shift of flow reversal to bottom of machine
- abandonment of the reverse baffles on top of funnel
- nearly unhindered flow into funnel over upper edge
- several hundred percent higher speed
- optional: design with two independently driven propellers
- two engines coaxially connected driven from above and below
- allows variable treatment of fluid according to process dynamics