CN110156179A - 水软化设备以及用于运行水软化设备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水软化设备,包括:软化装置,尤其是该软化装置包括带有离子交换树脂的至少一个容器;储备有再生剂溶液的储备器皿,在储备器皿中还包含固态的再生盐;用于将再生剂溶液从储备器皿运输至软化装置的喷射器;用于在再生运行中操控再生剂溶液从储备器皿到软化装置中的输送的电子控制装置,水软化设备设置用于,在输送步骤中:预定或测量被输送的再生剂溶液的体积V1或质量M1;预定或测量用于输送体积V1或质量M1的持续时间t1,电子控制装置用于利用存储的校准函数由V1或M1和/或由t1来确定被输送的再生剂溶液的浓度CRM1和/或取决于被输送的再生剂溶液的浓度的参量。本发明还涉及一种用于运行水软化设备的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种水软化设备,该水软化设备包括:
软化装置,该软化装置尤其包括带有离子交换树脂的至少一个容器,
储备器皿,在该储备器皿中储备再生剂溶液,尤其是,在该储备器皿中还包含固态的再生盐,
喷射器,该喷射器用于将再生剂溶液从储备器皿运输至软化装置,电子控制装置,该控制装置设置用于,在再生运行中操控再生剂溶液从储备器皿中到软化装置中的输送。
背景技术
这样的水软化设备由DE 10 2010 028 756 A1已知。
当出于技术原因或舒适性原因期望或需要经软化的水时,使用水软化设备。水软化设备的软化装置典型地基于离子交换器的原理。钙离子和镁离子这样的硬度形成物通过不形成硬度的离子、通常钠离子被交换。待软化的水为此导引经过离子交换树脂。
但是,离子交换树脂仅可以连结受限的量的硬度形成物。在离子交换树脂用尽的情况下,将再生剂的溶液、在大多数情况下食盐溶液导引经过离子交换树脂。
在典型的水软化设备的情况下,再生剂的溶液通过如下方式来制造:在储备器皿中储备固态的再生盐,并且以水来填充储备器皿。通过溶解再生盐的一部分来产生饱和的再生剂溶液,其中,在储备器皿的下方部分中还剩下没有溶解的再生盐。为了再生,将饱和的再生剂溶液的一部分从储备器皿中泵出,以另外的水来稀释并且传递给软化装置。为了提供另外的饱和的再生剂溶液,又以水来填充储备器皿,并且使另外的固态的再生盐进入到溶液中。
固态的再生盐在储备器皿中的溶解是一个相对缓慢的过程。因此在实践中发生:当为了再生而被泵出时,储备器皿中的再生剂溶液仍没有饱和。固态的再生盐溶解的速度例如取决于剂型(例如片剂大小)、储备器皿的容器几何结构亦或取决于温度。此外,温度也影响进入饱和时的浓度。
从储备器皿中输送出的再生剂溶液的浓度可以改变。相应地,也可以改变经稀释的再生剂溶液的工作浓度,所述经稀释的再生剂溶液为了离子交换树脂的再生而被用在软化装置中。关于为软化装置的再生而提供的再生剂溶液的浓度或所包含的盐量的有误差的信息可导致再生盐的无效率的使用、软化装置的不完全的再生亦或导致关于在储备器皿中仍剩下的固态的再生盐的错误估计。
由DE 10 2010 028 756A1已知,利用传导率传感器来确定水软化设备的储备器皿中的再生剂溶液的浓度,亦或确定经稀释的再生剂溶液的工作浓度(该经稀释的再生剂溶液在将再生剂溶液与喷射器上的稀释水流混合之后获得)。经稀释的再生剂溶液的浓度经由电子的控制单元来再调节。
因为传导率传感器布置在强含盐的介质中,所以该传导率传感器遭受显著的腐蚀。因此,传导率传感器必须定期更换,这产生耗费和成本,并且所获得的测量值常常是有误差的。
DE 10 2015 219 619 A1描述一种水软化设备,在该水软化设备的情况下,电子控制装置操控水软化设备的树脂容器的盐水的充注和冲出。该设备包括可变的喷射器,利用该喷射器可以调整盐水的浓度。饱和的盐溶液预保持在储备器皿中。
具有用于稀释被集中的再生剂溶液的喷射器的水软化设备例如也由DE 195 38617 A1、DE 43 13 468 A1和DE 42 21 013 C1已知。
由维基百科词条“Strahlpumpe”(喷射泵,于08年2月2日访问)例如已知喷射器的泵送原理。驱动介质以高的速度从驱动喷嘴中离开,并且在混合腔室中将抽吸介质一同带走。驱动介质相比于抽吸介质的相对密度越高,泵送作用就越强。
发明内容
本发明的任务是,提供一种水软化设备,利用该水软化设备可以简单且可靠地检查在软化装置再生时的盐使用。
根据本发明,该任务通过一种开头提及的类型的水软化设备来解决,该水软化设备的特征在于,
水软化设备设置用于,在一个输送步骤中
-预定或测量被输送的再生剂溶液的体积V1或质量M1,
-并且预定或测量用于输送体积V1或质量M1的持续时间t1,
并且电子控制装置设置用于,利用经存储的、尤其包括一个或多个经存储的校准特征曲线的校准函数,由V1或M1和/或由t1来确定被输送的再生剂溶液的浓度CRM1和/或取决于被输送的再生剂溶液的浓度的参量、尤其是包含在被输送的再生剂溶液中的盐量SM1。
本发明提出,通过校准函数来确定存在于储备器皿中的再生剂溶液的浓度CRM1或取决于CRM1的参量。该校准函数利用喷射器的输送功率与抽吸介质(在此所抽吸的再生剂溶液)相对于驱动介质(在此由稀释水/生水组成的驱动水射束)的密度比之间的关系。随着再生剂溶液的密度增加,及由此随着再生剂溶液的浓度的增加,抽吸功率减小;注意到驱动水射束的密度在实践中不明显地波动。因此可以由对被输送的体积V1的认识或由被输送的质量M1的再生剂溶液和为了该输送所需要的持续时间t1的认识,在其他方面已知的条件下、尤其对于所给定的设备式样推断出再生剂溶液的浓度。一方面浓度与另一方面V1/M1和t1之间的关系可以对于确定的设备式样且必要时对于另外的条件(例如对于不同的驱动水压力或驱动水流)提前确定;由此获得校准函数。尤其可以在正常运行之前的学习阶段,对于再生剂溶液的不同的预定的(或传统地测量的)浓度且必要时对于另外的条件分别确定/测量V1或M1相对于t1的比例(或,当参量V1/M1或t1中的一个参量被预定时,确定/测量相应其它的参量V1/M1或t1)。
在一个输送步骤中在本发明的范围内测量参量V1/M1和t1中的至少一个参量。通常(通过水软化设备的结构类型,亦或通过电子控制装置)预定参量V1/M1或t1中的一个参量,并且测量另一个参量;但是也可行的是,测量两个参量V1/M1和t1。
参量V1/M1和t1对于一个输送步骤来预定或测量,其中,再生在大多数情况下仅包括一个输送步骤;但是也可行的是,再生包括多个相继的输送步骤。在两个再生(再生运行的阶段)之间分别发生软化运行(软化运行的阶段)。
被输送的(即从储备器皿中吸走的)再生剂溶液的根据本发明的所确定的浓度CRM1或取决于该浓度的参量可以被用于,正确地跟踪固态的再生盐为了提供再生剂溶液而产生的消耗,以便由此及时地在储备器皿中的固态的再生盐完全消耗之前可以安排再填充。再填充优选自动地实现(通过电子控制装置来操控),但是也可以手动地在相应的警报通知之后实现。此外,CRM1或取决于该CRM1的参量的确定可以被用于优化软化装置中的经稀释的再生剂溶液的工作浓度,尤其将其保持在如下范围内,在该范围内实现用于再生的最高的盐利用。此外,也可行的是,识别软化装置在再生中的正面临的或已发生的、总体上过小的盐化,该过小的盐化导致软化装置的不完全的再生;在这种情况下可以(优选自动地通过电子控制装置)安排补偿措施,例如缩短随后的软化运行,或缩短在仍在进行的再生中的再盐化。
在本发明的范围内不需要使传导率传感器暴露于腐蚀性的再生剂溶液。对于本发明在再生运行中所需要的信息,例如持续时间t1或被输送的体积V1或质量M1,可以轻易且精确地确定,而不使再生剂溶液的腐蚀性成为问题。体积预定可以例如经由浮子开关和储备器皿的几何结构来实现,该体积预定不明显地由于盐而受妨碍;相应的适用于质量(变化)确定,该质量(变化)确定可以利用在储备器皿外部的称重装置来实现。时间测量或时间预定也不受再生剂溶液的盐妨碍。
在根据本发明的水软化设备的一种优选的实施方式中规定,水软化设备设置用于,对于一个输送步骤预定体积V1或质量M1的被输送的再生剂溶液,并且测量用于输送体积V1或质量M1的持续时间t1,并且电子控制装置设置用于,由t1来确定浓度CRM1和/或取决于该浓度的参量。尤其即使在腐蚀性的再生剂溶液的情况下,V1或M1在一个输送步骤中的固定的预定也能够例如通过水软化设备的具有浮子开关的结构形式或通过称重装置来轻易实现,并且持续时间t1同样可以轻易测量。此外,通过V1/M1的固定的预定将校准函数简化;参量V1/M1此时不再是校准函数的变量。备选地也可行的是,在由控制装置预定的、固定的持续时间t1上以喷射器来泵送,并且测量在该时间内再生剂溶液被输送的体积V1或在该时间内再生剂溶液被输送的质量M1。在这种情况下也可以获得特别简单的校准函数;参量t1此时不再是校准函数的变量。
如下实施方式也是优选的,在该实施方式中,水软化设备包括减压器,利用该减压器确保在喷射器上的固定的输入压力pe,并且确定对于该输入压力pe的校准函数。在预定的、恒定的输入压力pe的情况下,喷射器中的驱动水的流动速度被准确地限定。校准函数是特别简单的,因为输入压力pe此时不再是校准函数的变量。仅须提前确定对于该压力pe的校准特征曲线,并且将其储存在电子控制装置中。注意到,如果期望,校准函数也可以包括对于不同的输入压力pe的多个校准特征曲线,以便可以使用具有不同的减压器的控制装置;通过所选择的减压器来确定的输入压力pe于是典型地一次地在水软化设备开始运行时对于控制装置给定为已知,并且预调整对于该输入压力的相应的校准特征曲线。减压器可以布置在水软化设备的入口上或布置在通向喷射器的出口中。
此外,如下实施方式是有利的,该实施方式规定,水软化设备包括压力传感器,利用该压力传感器可以确定在喷射器之前的驱动水压力p1,并且电子控制装置设置用于,利用校准函数根据p1来确定浓度CRM1或取决于该浓度的参量。驱动水压力影响驱动水体积流量及由此喷射器的抽吸功率。利用压力传感器来测量的驱动水压力p1可以考虑作为校准函数中的变量;例如对于驱动水压力的不同的值将不同的校准特征曲线储存在电子控制装置中。可以无关于现场存在的压力情况来选择正确的校准特征曲线。
如下实施方式同样是有利的,该实施方式规定,水软化设备包括流量测量计,利用该流量测量计可以直接地或间接地确定驱动水体积流量V(t)TW,并且电子控制装置设置用于,利用校准函数根据V(t)TW确定浓度CRM1或取决于该浓度的参量。利用流量测量计来确定的驱动水体积流量V(t)TW可以考虑作为校准函数中的变量;例如对于驱动水体积流量的不同的值将不同的校准特征曲线储存在电子控制装置中。喷射器的抽吸特性取决于驱动水体积流量V(t)TW。这可以在选择校准特征曲线时考虑到。流量测量计可以沿流动方向在驱动水体积流量V(t)TW中布置在喷射器之前(直接的测量),或沿流动方向在混合水体积流量V(t)MW中布置在喷射器之后(间接的测量,在此,由所测量的混合水体积流量V(t)MW减去由时间t1和体积V1或质量M1所导出的再生剂溶液体积流量V(t)RM来得出驱动水体积流量V(t)TW)。
如下实施方式是特别优选的,在该实施方式中,电子控制装置设置用于,尤其由浓度CRM1和体积V1或由浓度CRM1,质量M1和被输送的再生剂溶液的取决于浓度的密度函数D(CRM1)确定包含在被输送的再生剂溶液中的盐量SM1。经由(在一个输送步骤中)被输送的盐量SM1可以检查和调整为了再生所使用的盐量SMREG。在大多数情况下,每次再生仅设置一个输送步骤(在体积V1或质量M1的情况下);在这种情况下SM1=SMREG-∑SMi。但是也可行的是,一个再生由多个相继的输送步骤(在体积Vi和质量Mi或盐量SMi的情况下)组合而成;在这种情况下SMREG=∑SMi。
经由SMi可以准确地跟踪储备器皿中剩下的量的固态的再生盐,亦或可以轻易识别对于软化装置的完全的再生而言不充分的盐化(亦或不必要强烈的盐化)。
该实施方式的一种有利的改进方案规定,对于软化装置的每次再生待使用的盐量的第一理论值SW1储存在电子控制装置中,并且电子控制装置设置用于,在SM1低于SW1或SM1低于SW1超过阈值的情况下
-在正进行的再生中在另一输送步骤中将附加的体积V2或附加的质量M2的再生剂溶液从储备器皿中输送到软化装置中,
-和/或增大用于随后的再生的预定的体积V1和/或预定的质量M1和/或预定的持续时间t1,
-和/或相对于在不低于理论值SW1的情况下所应用的标准持续时间缩短随后的软化运行的持续时间,
和/或在SM1高于SW1或SM1高于SW1超过阈值的情况下
-减小用于随后的再生的预定的体积V1和/或预定的质量M1和/或预定的持续时间t1。这些措施首先设置用于如下情况:再生(通常)以单个的输送步骤来执行,在其它情况下输送步骤可以相继地执行,直至∑SMi最后到达SW1。典型的阈值例如与理论值处于10%偏差下。在低于SW1的情况下,不再实现软化装置的完全的再生。在不完全的再生的情况下,接着的软化运行的软化能力减小。通过(迭代地或直接地)匹配由喷射器输送的体积或由喷射器输送的质量或延长泵送时间可以优化软化能力和盐消耗。此外,在低于SW1(这可以通过警报通知来显示)的情况下,可能需要固态的再生盐的再填充,亦或延长用于制造再生剂溶液的盐溶解时间。必要时,电子控制装置也可以自动地安排这样的措施。在储备器皿中盐不足和/或过短的盐溶解时间的情况下,再生剂溶液的浓度过小。如果将限定的、预定的体积V1或质量M1的这种再生剂溶液用于再生,那么相应地所使用的盐量也过小,也就是说低于理论值SW1。水软化设备此时可以在下降的软化能力的情况下继续运行或随后的安装短时间地供给以硬的(或较硬的)水。同样,水流动可以被完全中断。在高于SW1的情况下,通过所设置的措施使盐消耗减小,从而与为了完全的再生所需要的相比,不必消耗更多的盐。
如下实施方式也是优选的,在该实施方式中,电子控制装置设置用于,尤其由被输送的再生剂溶液的浓度CRM1、驱动水体积流量V(t)TW和再生剂溶液体积流量V(t)RM来确定软化装置中经稀释的再生剂溶液的工作浓度CRM2。工作浓度可以迭代地调整。通过正确选择软化装置中经稀释的再生剂溶液的工作浓度CRM2,在同时良好的再生速度的情况下获得最优的盐利用。(平均的)再生剂体积流量可以经由V1和t1或经由M1、D(CRM1)和t1来确定。
在该实施方式的一种有利的改进方案中规定,对于软化装置中经稀释的再生剂溶液的在再生时待使用的工作浓度CRM2的第二理论值SW2储存在电子控制装置中,并且电子控制装置设置用于,
在CRM2高于SW2或CRM2高于SW2超过阈值的情况下
-增大驱动水体积流量V(t)TW,
和/或在CRM2低于SW2或CRM2低于SW2超过阈值的情况下
-减小驱动水体积流量V(t)TW。驱动水稀释来自储备器皿的再生剂溶液。虽然随着驱动水体积流量V(t)TW的增加,也改善喷射器的抽吸特性并由此提高再生剂溶液体积流量V(t)RM,然而越来越多的驱动水体积流量V(t)TW在通常出现的流动速度的情况下的稀释效应越来越显著。通过相应地调整驱动水体积流量可以将浓度CRM1的再生剂溶液有针对性地调整到期望的工作浓度CRM2。典型的阈值例如与理论值处于10%偏差下。
在一种有利的实施方式中规定,电子控制装置设置用于,确定被输送的再生剂溶液的浓度CRM1,并且对于再生剂溶液的在再生时待使用的浓度CRM1的第三理论值SW3储存在电子控制装置中,并且电子控制装置设置用于,只有当
-在多个相继的输送步骤或再生的情况下CRM1与SW3出现偏差或CRM1与SW3出现超过阈值的偏差,和/或
-来自多个相继的输送步骤或再生的浓度CRM1的平均值CRM1平均与SW3有偏差或与SW3相偏差超过阈值
和/或
-不仅再生剂溶液的、以不同于权利要求1中所描述的方法来确定的比较浓度CRM1比较,而且根据权利要求1来确定的浓度CRM1与SW3有偏差或与SW3偏差超过阈值时,
才采取修正措施。
在该实施方式中,将各个测量误差或测量不准确性忽略,或利用多个确定方法来进行双重保险,以便确定再生剂溶液的需要修正的浓度,从而不发生不必要的修正措施。另一种用于确定CRM1比较的方法例如可以包括重力测定的或电导测定的测量。修正措施例如是固态的再生盐的再填充或盐溶解时间的改变;利用这些修正措施可以直接地影响CRM1。其它修正措施可以包括V1/M1或t1、V(t)TW亦或在两次再生之间待使用的软化能力的匹配;这些修正措施虽然不改变CRM1,但是可以补偿与理论值SW3有偏差的CMR1值的的后果。
此外,如下实施方式是优选的,在该实施方式中,水软化设备包括用于预定和/或测量用于一个输送步骤的体积V1的机构、尤其是浮子开关和/或储备器皿的吸走边缘和/或溢流边缘和/或一个或多个流量测量计。所述机构也可以包括储备器皿预定的几何结构。例如储备器皿可以在输送再生剂溶液之前完全地填充以该再生剂溶液,并且在一个输送步骤中将再生剂溶液完全地排空,或借助于浮子开关将一限定的体积取出直至停止水平。利用浮子开关、吸走边缘或溢流边缘可以以简单的方式限定可吸走的体积(相应于储备器皿的容器几何结构)。流量测量计可以直接地布置在再生剂的吸走管路中;同样可以设置两个用于确定驱动水体积流量V(t)TW和混合水体积流量V(t)MW的流量测量计,以便通过求差来求得再生剂溶液体积流量V(t)RM。
如下实施方式同样是优选的,在该实施方式中,水软化设备包括用于预定和/或测量质量M1的机构、尤其是用于储备器皿的称重装置。借助于称重装置(秤)可以确定储备器皿包括其内容物在内的重量并由此求得M1。为此,例如可以确定(测量)在再生剂溶液提取开始和结束时的重量的差M1,或当到达预定的质量减少M1(其中,在减少期间没有水再流动到储备器皿中)时,可以结束再生剂溶液提取。重力测定的测量(尤其是M1测量)也可以被考虑用于由该M1(与V1一起)来推导储备器皿中再生剂溶液的浓度CRM1。由此所获得的值然后可以用作为比较值CRM1比较,用于保证根据权利要求1所获取的对于CRM1的值。
如下实施方式也是优选的,在该实施方式中,水软化设备包括时间测量装置和/或计时器。利用时间测量装置可以例如测量(事先未知的)持续时间t1,该持续时间被需要用来利用喷射器输送预定的体积V1或预定的质量M1。利用计时器可以预定(倒计)预定的时间t1,在该预定的时间期间再生剂溶液由喷射器输送,并且在该预定的时间内被输送的体积V1或在该预定的时间内被输送的质量M1被测量。
此外,如下实施方式是有利的,在该实施方式中,还存在用于确定被输送的再生剂溶液的传导率的传导率传感器。经由传导率传感器可以确定再生剂溶液的浓度。由此所获得的浓度CRM1比较可以与根据权利要求1所求得的浓度CRM1相比较。
一种用于运行水软化设备的方法也落在本发明的范围内,其中,该水软化设备包括:
-软化装置,该软化装置尤其包括带有离子交换树脂的至少一个容器,
-储备器皿,在该储备器皿中储备再生剂溶液,尤其其中,在储备器皿中还包含固态的再生盐,
-喷射器,该喷射器用于将再生剂溶液从储备器皿运输至软化装置,
-电子控制装置,
其中,在再生运行中利用电子控制装置操控再生剂溶液从储备器皿中到软化装置中的输送,其特征在于,
在输送再生剂溶液时在一个输送步骤中
-预定或测量被输送的再生剂溶液的体积V1或质量M1,
-并且预定或测量用于输送体积V1或质量M1的持续时间t1,
并且电子控制装置利用尤其包括一个或多个经存储的校准特征曲线的、经存储的校准函数由V1或M1和/或由t1来确定被输送的再生剂溶液的浓度CRM1和/或取决于被输送的再生剂溶液的浓度的参量、尤其是包含在被输送的再生剂溶液中的盐量SM1。通过根据本发明的方法可以以简单且可靠的方式确定从储备器皿中被吸走的(被输送的)再生剂溶液的浓度、亦或确定取决于该浓度的参量。该方法可以尤其以上述根据本发明的水软化设备来实施。在此,电子控制装置可以自动地规定方法流程。
本发明的其他优点由说明书和附图得出。上面提到的且还要进一步阐述的特征根据本发明同样可以分别单个地使用,或多个地以任意组合来使用。所示出的和所描述的实施方式不应理解为穷举的列举,而是相反地具有用于描述本发明的示例性的特性。
附图说明
在附图中示出且借助实施例更详细地阐释本发明。其中:
图1示出根据本发明的水软化设备的一种实施方式的示意性的图示;
图2示出用于运行根据本发明的水软化设备的方法的第一变型方案的示意性的流程图,其中,预定的体积V1被输送,并且将所使用的盐量SM1调整到第一理论值SW1;
图3示出用于运行根据本发明的水软化设备的方法的第二变型方案的示意性的流程图,其中,预定的体积V1被输送,并且将软化装置中经稀释的再生剂溶液的工作浓度CRM2调整到第二理论值SW2;
图4示出用于运行根据本发明的水软化设备的方法的第三变型方案的示意性的流程图,其中,预定的体积V1被输送,并且将储备器皿中再生剂溶液的浓度CRM1调整到第三理论值SW3;
图5示出在第一输入压力pe=2巴的情况下对于预定的体积V1的喷射器-抽吸时间与再生剂溶液的浓度的相关性的线图;
图6示出在第二输入压力pe=4巴的情况下对于预定的体积V1的喷射器-抽吸时间与再生剂溶液的浓度的相关性的线图;
图7示出在第一输入压力pe=2巴的情况下对于预定的质量M1的喷射器-抽吸时间与再生剂溶液的浓度的相关性的线图;
图8示出在第二输入压力pe=4巴的情况下对于预定的质量M1的喷射器-抽吸时间与再生剂溶液的浓度的相关性的线图;
具体实施方式
图1以示意性的概览图示出根据本发明的水软化设备1的一种实施方式。
生水、即未经软化的水经由用于生水的入口2从本地的水网、例如饮用水网中流向水软化设备。生水应经受部分的或完全的软化。
在入口2上布置减压器12,该减压器将随后的水软化设备中的水压调整到例如pe=2巴的恒定的输入压力pe。
在软化运行中,生水在阀20闭合的情况下完全地流向控制头部9a,该控制头部为了完全软化而使生水导引通过软化装置4a,该软化装置在此构成有包含离子交换树脂5的容器4。经软化的水然后流向用于经软化的水的出口3。如果仅期望部分软化,则生水流可以在控制头部9a中被划分成通过软化装置4a的待软化的子流和旁路流,所述子流和旁路流在出口3之前又联合(未详细示出)。
离子交换树脂5必须被定期再生。为了该目的,可以将电子控制装置9(该电子控制装置在此集成到控制头部9a中)切换到再生运行中。由控制装置9使用的测量和控制线路在图1中以点来示出;控制装置9原则上控制水软化设备的整个软化和再生运行。在所示出的实施方式中,在再生运行中,出口3经由控制头部9a直接地与用于生水的入口2连接,以便在出口3上保证以未经软化的水所进行的暂时的水供给(未更详细示出)。
为了可以进行离子交换树脂5的再生,水软化设备1具有储备器皿6,在该储备器皿中储备固态的再生盐7,在此为呈片剂形式的食盐(NaCl)。在闭合的阀20和打开的阀21的情况下,生水可以经由管路18和19从控制头部9a出来填充到储备器皿6中。固态的再生盐7部分地在所填充的生水中溶解,由此获得浓度CRM1的再生剂溶液24。在足够长的溶解时间的情况下,获得饱和的再生剂溶液15;然而在实践中经常直到使用再生剂溶液24都未达到(完全的)饱和。
利用喷射器8可以将再生剂溶液24从储备器皿6中泵出,其方式为,将生水的驱动水体积流量V(t)TW从入口2经由打开的阀20和管路17供应给喷射器8。驱动水体积流量经由管路18将再生剂溶液24作为再生剂体积流量V(t)RM一同带走,由此在管路19中获得混合水体积流量V(t)MW,其中,V(t)TW+V(t)RM=V(t)MW。因此混合水体积流量V(t)MW包含经稀释的再生剂溶液;该混合水体积流量为了离子交换树脂5的再生的目的经由控制头部9a供应给软化装置4a。被消耗的经稀释的再生剂溶液可以经由出口22供应给废水通道23。
软化装置4a中的经稀释的再生剂溶液的浓度被称为工作浓度CRM2。在所示出的实施方式中,驱动水体积流量V(t)TW可以经由流量测量计13跟踪。
在前面的再生结束时,储备器皿6中的液位14a首先由控制装置9调整到上水平15;在此浮子开关14用于调整该上水平15。因为在软化运行中储备器皿6中的液位14a不改变,所以在当前的再生开始时再生剂溶液24一如既往地具有在上水平15情况下的液位14a。
在当前的再生开始时,由电子控制装置9打开阀20和21,由此再生剂溶液24由喷射器8抽吸并且作为经稀释的再生剂溶液供应给软化装置4a。同时利用电子控制装置10的时间测量装置10开始时间测量。
一旦储备器皿6的液位14a到达下水平16,就由控制装置9、例如通过闭合阀20、21来结束再生剂溶液24的泵出。同样停止时间测量。下水平16的到达在此又通过浮子开关14来记录。
体积V1的泵出的再生剂溶液24通过用于再生剂溶液的该输送步骤的两个通过浮子开关14限定的水平15和16以及容器几何结构(在此储备器皿6的底面)来预定。利用时间测量装置10测量的再生剂溶液V1的体积V1提取的持续时间t1现在可以由控制装置9来评估,以便确定再生剂溶液的浓度CRM1。
因为借助于减压器12确定喷射器8上的输入压力pe,所以对于该输入压力pe和对于用于所使用的水软化设备1的预定的体积V1而确定的校准特征曲线足以作为校准函数,以便由持续时间t1确定再生剂溶液24的浓度CRM1。如此所确定的浓度CRM1可以在电子控制装置9的显示器11上显示。
为了确定在一个输送步骤中所使用的盐量SM1,可以用体积V1乘以所确定的浓度CRM1,其中,SM1=V1*CRM1。为了确定软化装置4a中经稀释的再生剂溶液的工作浓度CRM2,可以将所使用的盐量SM1除以在时间t1上相加的(积分的)驱动水体积流量∑t1V(t)TW和体积V1的总和,其中,CRM2=(V1*CRM1)/(∑t1V(t)TW+V1)。
注意到,替代V1也可以经由被输送的再生剂溶液24的质量M1和取决于浓度的密度D(CRM1)来工作,其中,V1=M1/D(CRM1)。为此,储备器皿6可以配备有称重装置26,并且再生剂溶液的泵送的中止可以在到达预定的质量差M1时实现。
如果期望,水软化设备1也可以在管路17中具有压力传感器25,利用该压力传感器可以确定在喷射器8之前的水压。由此在压力情况波动的情况下,尤其是当不使用减压器12时,可以检测驱动水压力p1,并且在确定浓度CRM1时通过校准函数考虑到该驱动水压力。
如果期望,同样可以例如在管路18中使用传导率传感器27,利用该传导率传感器可以附加地监视再生剂溶液的浓度,并且可以电导测定地确定比较浓度CRM1比较。由此可以在浓度确定方面实现非常高的可靠性水平,然而传导率传感器27暴露于相当有腐蚀性的介质。
图2以示意性的流程图阐释根据本发明的第一变型方案的用于运行(例如像在图1中所介绍的)水软化设备的方法。
在该方法开始(100)之后,水软化设备首先进入到软化运行(102)的阶段,在该阶段中,生水导引通过软化装置,以便获得经软化的水。在定期的间隔下(备选地也连续地)由电子控制装置检查,软化装置是否已用尽,并因此需要再生(104)。优选地,为此通过控制装置跟踪软化装置的剩下的软化能力,并且在到达界限值时触发再生。
当需要再生时,水软化设备转换到再生运行中。在所阐释的变型方案中,在一个输送步骤中,控制装置操控喷射器,使该喷射器输送来自储备器皿的预定的体积V1的再生剂溶液(106),并且将其经稀释地供应给软化装置。控制装置测量为此所需要的时间t1(108)。此外,在此规定:测量在输送再生剂溶液期间存在的驱动水体积流量V(t)TW(110)或测量在喷射器之前的驱动水压力p1(112)(如果使用减压器,在此也可以请求所属的输入压力pe,该输入压力此时替代p1)。然后对于所确定的驱动水体积流量V(t)TW或所确定的驱动水压力p1(以及对于预定的体积V1)选择合适的经存储的校准特征曲线(114),该校准特征在校准函数的范围内使用。然后利用所选择的校准特征曲线由持续时间t1确定再生剂溶液的浓度CRM1(116)。此外,在所示出的变型方案中,也确定在该输送步骤中所使用的、包含在被输送的再生剂溶液中的盐量SM1(118),其中,SM1=V1*CRM1。
接着由控制装置检查,SM1是否低于经存储的第一理论值SW1(120);如果期望,只有当低于程度超过阈值,例如超过关于理论值SW1的10%时,此时才可以将低于视为实质性的。如果低于被确定,则控制装置导入如下对应措施中的一个或多个对应措施:附加的体积V2的再生剂溶液从储备器皿中输送到软化装置中(122),在随后的再生中(不是正进行的再生)使预定的V1增大(124)、将软化运行的下一个阶段缩短(126),和/或将在储备器皿中的盐溶解时间延长(128)。接着完成再生运行(130)的剩余阶段,尤其具有:等待经稀释的再生剂溶液作用到离子交换树脂上的作用时间结束、将被消耗的再生剂溶液从软化装置中冲出、和以水给储备器皿再填充。
如果不低于理论值SW1,则然后由控制装置检查,SM1是否高于经存储的理论值SW1(132);如果期望,只有当高于程度超过阈值、例如超过关于理论值SW1的10%时,此时才可以将高于视为实质性的。如果高于被确定,则控制装置安排如下作为对应措施:在随后的再生中(不是正进行的再生)使预定的V1减小(134)。接着完成再生运行(130)的剩余阶段。
在再生运行(130)的阶段结束之后,该方法以下一个软化运行(102)的阶段继续。
图3以示意性的流程图阐释根据本发明的第二变型方案的用于运行(例如像在图1中所介绍的)水软化设备的方法。方法步骤100至114相应于图2的流程(见上文)。
在步骤140中,在此由电子控制装置确定软化装置中经稀释的再生剂溶液的工作浓度CRM2,其中,CRM2=V1*CRM1/(∑t1V(t)TW+V1)。
接着由控制装置检查,CRM2是否低于经存储的第二理论值SW2(142);如果期望,只有当低于程度超过阈值,例如超过关于理论值SW2的10%时,此时才可以将低于视为实质性的。如果低于被确定,则控制装置安排:在随后的再生(不是正进行的再生)中使驱动水体积流量V(t)TW减小(144);为此可以在喷射器之前使用可调节的节流阀。接着完成再生运行(130)的剩余阶段。
如果不低于理论值SW2,则然后由控制装置检查,CRM2是否高于经存储的理论值SW2(146);如果期望,只有当高于程度超过阈值,例如超过关于理论值SW2的10%时,此时才可以将高于视为实质性的。如果高于被确定,则控制装置安排如下作为对应措施:在随后的再生中(不是正进行的再生)使驱动水体积流量V(t)tM增大(148)。接着完成再生运行(130)的剩余阶段。
如果两个检验(142、146)导致否定的结果(即既不低于又不高于理论值SW2),则同样完成再生运行(130)的剩余阶段。
在再生运行(130)的阶段结束之后,该方法以下一个软化运行(102)的阶段继续。
图4以示意性的流程图阐释根据本发明的第三变型方案的用于运行(例如像在图1中所介绍的)水软化设备的方法。方法步骤100至116相应于图2的流程(见上文)。
接着由控制装置检查,CRM1是否低于经存储的第三理论值SW3(160);如果期望,只有当低于程度超过阈值,例如超过关于理论值SW3的10%时,此时才可以将低于视为实质性的。如果低于被确定,则由控制装置进一步检查,在再生运行的先前的阶段(例如再生运行的两个直接先前的阶段)中是否也同样存在:CRM1(实质性地)低于SW3(162),或以另一种方法(例如以电导测定的方法)测量的、对于被输送的再生剂溶液的比较浓度CRM1比较是否也同样(实质性地)低于阈值SW3(164),如果是,则电子控制装置导入适当的修正措施(166),例如延长用于储备器皿中的固态的再生盐的盐溶解时间,亦或将固态的再生盐再填充到储备器皿中。接着完成再生运行(130)的剩余阶段。当检验(160)亦或两个检验(162、164)发生否定的结果时,同样继续再生运行(130)的剩余阶段。
在再生运行(130)的阶段结束之后,该方法以下一个软化运行(102)的阶段继续。
图5以对于根据本发明的水软化设备的一种实施方式的线图示出根据实验确定的用于在不同的浓度(在此以再生剂的饱和浓度的%来表述)的情况下吸走预限定的体积V1(在此0.5l)的再生剂溶液的抽吸时间(持续时间t1)。利用减压器将输入压力pe确定到pe=2巴。在线图中绘入分别由三个测量得到的平均值,所述测量在随后的表格中描绘:
对于图5的表格:在V1=0.51、pe=2巴情况下的抽吸时间
为了将0.5l再生剂溶液从储备器皿中吸走所需要的抽吸时间随着再生剂溶液的浓度的增加而增加。该走向(几乎)是线性的,并且可以(对于体积V1和输入压力pe=2巴)用作为用于确定作为持续时间t1(抽吸时间)的函数的浓度的校准特征曲线。
注意到,抽吸时间与预定的体积直接地成比例,从而可在线图中(必要时通过外插法)得知的抽吸时间也可以被换算成不同于V1=0.5l且尤其也不同于所测量的体积的体积。。
图6示出对于和在图5中一样的水软化设备的根据实验确定的用于在不同的浓度的情况下吸走再生剂溶液的预限定的体积V1(0.5l)的抽吸时间(持续时间t1)。不同于图5在此利用减压器将输入压力pe确定到pe=4巴。
对于图6的表格:在V1=0.5l、pe=4巴情况下的抽吸时间
在这种情况下,随着再生剂溶液的浓度的增加,抽吸时间也增加。但是,抽吸时间一般比在图5中更短,因为喷射器的泵送功率在pe=4巴的输入压力情况下由于驱动水的更高的流动速度而比在pe=2巴的情况下要高。
校准函数可以由多个如下校准特征曲线组合而成,所述校准特征曲线对于不同的输入压力pe或驱动水压力p1来确定。此时为了确定再生剂溶液在确定的输入压力pe或驱动水压力p1情况下的浓度可以选择合适的校准特征曲线;必要情况下也可以在离得最近的校准特征曲线之间内插。
图7以线图示出对于和在图5中一样的水软化设备的根据实验确定的用于在不同的浓度(以再生剂的饱和浓度的%来表述)的情况下吸走预限定的质量M1(在此0.5kg)的再生剂溶液的抽吸时间(持续时间t1)。利用减压器将输入压力pe确定到pe=2巴。
对于图7的表格:在M1=0.5kg、pe=2巴情况下的抽吸时间
抽吸时间在此随着再生剂溶液的浓度的增加而减少。在预定的质量M1的情况下,吸走的体积随着再生剂溶液的浓度的增加而减小,因为在浓度增加的情况下再生剂溶液的密度D也增加。走向(几乎)是线性的,并且可以(对于质量M1和输入压力pe=2巴)用作为用于确定作为持续时间t1/抽吸时间的函数的浓度的校准特征曲线。
注意到,抽吸时间与预定的质量直接地成比例,从而可在线图中(必要时通过外插)得知的抽吸时间也可以被换算成不同于M1=0.5kg且尤其也不同于所测量的质量的质量。
图8示出和在图5中一样的水软化设备的根据实验确定的用于在不同的浓度的情况下吸走再生剂溶液的预限定的体积M1(0.5kg)的抽吸时间(持续时间t1)。不同于图7在此利用减压器将输入压力pe确定到pe=4巴。
对于图8的表格:在M1=0.5kg、pe=4巴情况下的抽吸时间
类似像在图7中那样,随着再生剂溶液的浓度的增加,抽吸时间减小。但是抽吸时间一般又比在图7的情况下更短,因为喷射器的泵送功率在输入压力pe=4巴的情况下由于驱动水的更高的流动速度而比在pe=2巴的情况下要高。
附图标记列表
1 水软化设备
2 用于生水的入口
3 用于经软化的水的出口
4 容器
4a 软化装置
5 离子交换树脂
6 储备器皿
7 固态的再生盐
8 喷射器
9 电子控制装置
9a 控制头部
10 时间测量装置
11 显示器
12 减压器
13 流量测量计
14 浮子开关
14a 液位
15 上水平(在吸走之前)
16 下水平(在吸之后)
17 管路(于驱动水的管路用)
18 管路(吸走和再填充管路)
19 管路(用于经稀释的再生剂溶液CRM2的管路)
20 阀
21 阀
22 用于再生剂溶液的出口
23 废水通道
24 再生剂溶液
25 压力传感器
26 称重装置
27 传导率传感器
Claims (15)
1.一种水软化设备(1),所述水软化设备包括:
-软化装置(4a),尤其是,所述软化装置包括带有离子交换树脂(5)的至少一个容器(4),
-储备器皿(6),在所述储备器皿中储备再生剂溶液(24),尤其是,在所述储备器皿(6)中还包含固态的再生盐(7),
-喷射器(8),所述喷射器用于将再生剂溶液(24)从所述储备器皿(6)运输至所述软化装置(4a),
-电子控制装置(9),所述电子控制装置设置用于,在再生运行中操控再生剂溶液(24)从所述储备器皿(6)到所述软化装置(4a)中的输送,
其特征在于,
所述水软化设备(1)设置用于,在一个输送步骤中:
-预定或测量被输送的再生剂溶液(24)的体积V1或质量M1(106),
-并且预定或测量用于输送所述体积V1或所述质量M1的持续时间t1(108),
并且所述电子控制装置(9)设置用于,利用尤其包括一个或多个经存储的校准特征曲线的、经存储的校准函数,由V1或M1和/或由t1来确定被输送的再生剂溶液(24)的浓度CRM1和/或取决于被输送的再生剂溶液(24)的浓度的参量、尤其是包含在被输送的再生剂溶液(24)中的盐量SM1(116、118;140)。
2.根据权利要求1所述的水软化设备(1),其特征在于,所述水软化设备(1)设置用于,对于一个输送步骤预定体积V1或质量M1的被输送的再生剂溶液(24)(106),并且测量用于输送所述体积V1或所述质量M1的持续时间t1(108),并且所述电子控制装置(9)设置用于,由t1来确定所述浓度CRM1和/或取决于所述浓度的参量(116、118;140)。
3.根据权利要求1或2所述的水软化设备(1),其特征在于,所述水软化设备(1)包括减压器(12),利用所述减压器确保在所述喷射器(8)上的固定的输入压力pe,并且确定对于所述输入压力pe的校准函数。
4.根据权利要求1或2所述的水软化设备(1),其特征在于,所述水软化设备(1)包括压力传感器(25),利用所述压力传感器能够确定在所述喷射器(8)之前的驱动水压力p1,并且所述电子控制装置(9)设置用于,利用校准函数根据p1来确定所述浓度CRM1或取决于所述浓度的参量(116、118;140)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的水软化设备(1),其特征在于,所述水软化设备(1)包括流量测量计(13),利用所述流量测量计能够直接地或间接地确定驱动水体积流量V(t)TW,并且所述电子控制装置(9)设置用于,利用校准函数根据V(t)TW来确定所述浓度CRM1或取决于所述浓度的参量(116、118;140)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的水软化设备(1),其特征在于,所述电子控制装置(9)设置用于,尤其由所述浓度CRM1和所述体积V1或者由所述浓度CRM1、所述质量M1和被输送的再生剂溶液(24)的取决于浓度的密度函数D(CRM1),来确定包含在被输送的再生剂溶液(24)中的盐量SM1(118)。
7.根据权利要求6所述的水软化设备(1),其特征在于,对于所述软化装置(4a)的每次再生待使用的盐量的第一理论值SW1储存在所述电子控制装置(9)中,并且所述电子控制装置(9)设置用于,在SM1低于SW1或SM1低于SW1超过阈值的情况下:
-在正进行的再生中在另一输送步骤中将附加的体积V2或附加的质量M2的再生剂溶液(24)从所述储备器皿输送到所述软化装置中(122),
-和/或增大用于随后的再生的预定的体积V1和/或预定的质量M1和/或预定的持续时间t1(124),
-和/或相对于在不低于所述理论值SW1的情况下所应用的标准持续时间缩短随后的软化运行的持续时间(126),
和/或在SM1高于SW1或SM1高于SW1超过阈值的情况下:
-减小用于随后的再生的预定的体积V1和/或预定的质量M1和/或预定的持续时间t1(134)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的水软化设备(1),其特征在于,所述电子控制装置(9)设置用于,确定所述软化装置中经稀释的再生剂溶液的工作浓度CRM2(140),尤其由被输送的再生剂溶液(24)的浓度CRM1、驱动水体积流量V(t)TW和再生剂溶液体积流量V(t)RM来确定所述软化装置中经稀释的再生剂溶液的工作浓度CRM2。
9.根据权利要求8所述的水软化设备(1),其特征在于,对于所述软化装置(4a)中经稀释的再生剂溶液的在再生时待使用的工作浓度CRM2的第二理论值SW2储存在所述电子控制装置(9)中,并且所述电子控制装置(9)设置用于,在CRM2高于SW2或CRM2高于SW2超过阈值的情况下:
-增大驱动水体积流量V(t)TW(148),
和/或在CRM2低于SW2或CRM2低于SW2超过阈值的情况下:
-减小驱动水体积流量V(t)TW(144)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的水软化设备(1),其特征在于,所述电子控制装置(9)设置用于,确定被输送的再生剂溶液(24)的浓度CRM1(116),并且对于所述再生剂溶液(24)的在再生时待使用的浓度CRM1的第三理论值SW3储存在所述电子控制装置(9)中,并且所述电子控制装置(9)设置用于,只有当
-在多个相继的输送步骤或再生中,CRM1与SW3出现偏差或CRM1与SW3出现超过阈值的偏差,和/或
-来自多个相继的输送步骤或再生的浓度CRM1的平均值CRM1平均与SW3有偏差或与SW3偏差超过阈值
和/或
-不仅所述再生剂溶液(24)的、以不同于权利要求1中所描述的方法来确定的比较浓度CRM1比较,而且根据权利要求1来确定的浓度CRM1与SW3有偏差或与SW3偏差超过阈值时,
才采取修正措施(166)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的水软化设备(1),其特征在于,所述水软化设备(1)包括用于预定和/或测量用于一个输送步骤的体积V1的机构、尤其是浮子开关(14)和/或所述储备器皿(6)的吸走边缘和/或溢流边缘和/或一个或多个流量测量计(13)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的水软化设备(1),其特征在于,所述水软化设备(1)包括用于预定和/或测量所述质量M1的机构、尤其是用于所述储备器皿(6)的称重装置(26)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的水软化设备(1),其特征在于,所述水软化设备(1)包括时间测量装置(10)和/或计时器。
14.根据前述权利要求中任一项所述的水软化设备(1),其特征在于,还存在用于确定被输送的再生剂溶液(24)的传导率的传导率传感器(27)。
15.一种用于运行水软化设备(1)的方法,其中,所述水软化设备(1)包括:
-软化装置(4a),尤其是,所述软化装置包括带有离子交换树脂(5)的至少一个容器(4),
-储备器皿(6),在所述储备器皿中储备再生剂溶液(24),尤其是,在所述储备器皿(6)中还包含固态的再生盐(7),
-喷射器(8),所述喷射器用于将再生剂溶液(24)从所述储备器皿(6)运输至所述软化装置(4a),
-电子控制装置(9),
其中,在再生运行中利用所述电子控制装置(9)操控所述再生剂溶液(24)从所述储备器皿(6)到所述软化装置(4a)中的输送,
其特征在于,
在输送再生剂溶液时在一个输送步骤中:
-预定或测量再生剂溶液的体积V1或质量M1的被输送(106),
-并且预定或测量用于输送所述体积V1或所述质量M1的持续时间t1(108),
准特征曲线的、经存储的校准函数由V1或M1和/或由t1来确定被输送的再生剂溶液(24)的浓度CRM1和/或取决于被输送的再生剂溶液(24)的浓度的参量、尤其是包含在被输送的再生剂溶液(24)中的盐量SM1。
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