DE10146767A1

DE10146767A1 - Sensorelement für Wasserenthärter

Info

Publication number: DE10146767A1
Application number: DE10146767A
Authority: DE
Inventors: Klaus Zucholl
Original assignee: Aweco Appliance Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Aweco Appliance Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2001-09-22
Filing date: 2001-09-22
Publication date: 2003-04-17

Abstract

Es wird ein Sensor zur Überwachung und Regelung von Wasserenthärtungsanlagen, insbesondere in Geschirrspülmaschinen und Waschmaschinen, vorgeschlagen, der auf einer einfachen und störsicheren Auswertung der Volumenänderung eines Inonenaustauschers beruht. Erfindungsgemäß umfasst das Sensorelement eine zwei- oder mehrschichtige Folie, wobei mindestens eine Schicht ein von der Wasserzusammensetzung abhängiges Volumen einnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Überwachung und Regelung von Wasserenthärtungsanlagen, insbesondere in Geschirrspülmaschinen und Waschmaschinen.
Aus EP 0900765A2 ist ein Sensor bekannt, der die Leitfähigkeitsänderung des Ionenaustauschers in Abhängigkeit von seinem Beladungsgrad mit Härtebildnern mißt. Zur Auswertung wird ein mathematisches Ersatzschaltbild berechnet und die Störgrößen der Leitwertmessung, wie die Änderung der Leitfähigkeit mit der Temperatur oder eine wechselnde Wasserleitfähigkeit herausgerechnet.
Nachteilig am Stand der Technik ist der relativ große meßtechnische Aufwand, der bei Haushaltgeräten durch die meist nicht vorhandene elektrische Netztrennung mitverursacht wird, sowie der störende Einfluß von Luft in der Enthärterschüttung, die durch die wasserseitige Netztrennung (Luftstrecke) in den Wasserstrom eingesaugt wird. Dies führt zu stark schwankenden Leitwertmessungen, die softwaremäßig geglättet werden müssen.
Aus EP 1048776 A2 ist weiterhin ein Sensor bekannt, der die Volumenänderung des Ionenaustauschers in Abhängigkeit von seinem Beladungsgrad mit Härtebildnern mißt. Nachteilig ist hier insbesondere der Druckabfall am Sensorelement, die Störung der kleinen Volumenänderungen durch Luftblasen und die Detektion der Volumenänderung des Harzes, die in der Praxis unter 10% zwischen der Ca-Form und der Na-Form liegt.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen in einer einfachen und störsicheren Auswertung der Volumenänderung eines Ionenaustauschers.
Die Vorteile werden dadurch erreicht, daß dem Enthärter ein Sensormodul vor oder nachgeschaltet wird oder in diesen eingebaut ist und hierin die Geometrieänderung einer Ionenaustauschermembran bestimmt wird. Der Einsatz einer Membran oder einer anderen, homogenen Ionenaustauscherform (Stab, Platte etc.) bewirkt eine hohe Störsicherheit insbesondere gegenüber Luft, da es hierin keine makroskopischen Korngrenzen gibt, in die sich Luft einlagern kann. Weiterhin findet an dem Sensor nur ein sehr geringer Druckabfall während des Wasserdurchflusses statt. Ebenso vorteilhaft ist, daß die relative kleine Volumenänderung der Sensormembran in eine große Positionsänderung eines Teils des Sensorelements übersetzt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere wichtige Merkmale ergeben (Fig. 1.
Der Sensor besteht aus einer zweischichtigen Folie (1), die in einem Gehäuse (7) einseitig befestigt ist, wobei die eine Schicht aus einer Ionenaustauschermembran (2) besteht. Die Ionenaustauschermembran (2) ist chemisch ähnlich wie der Ionenaustauscher des Enthärters zusammengesetzt. In der Regel werden hier Sulfonsäuregruppen als Austauschzentren eingesetzt. Die zweite Folienschicht (3) besteht aus einem bzgl. der Wasserenthärtung inaktivem Material, z. B. einem Kunststoff wie PE, PP, PU etc. oder einer anionselektiven Membran. Das Volumen der inaktiven Schicht (3) ist weitgehend unabhängig von der Wasserzusammensetzung.
Nach Inbetriebnahme des Enthärters liefert dieser am Ausgang ein Wasser mit einer sehr geringen Konzentration an Härtebildnern und durchströmt das Sensorgehäuse von (8) nach (9). Die Ionenaustauschermembran befindet sich in Na-Form und nimmt hierbei das größte Volumen ein. Da die inaktive Schicht (3) konstantes Volumen hat, wird die Folie (1) die Ruheposition A einnehmen. Sobald der Wasserenthärter erschöpft ist, steigt die Konzentration an Härtebildnern stark an und dies bewirkt die Umwandlung der Ionenaustauschermembran in die Ca- bzw. Mg-Form, die ein kleineres Volumen einnimmt. Die Folie (1) wird sich daher in Richtung B verbiegen. Diese deutliche Positionsänderung der Folie (1) kann z. B. mit einer Lichtschranke (4, 5) gemessen und zur Regelung des Enthärters herangezogen werden. Es ist auch möglich, die Positionsänderung magnetisch zu erfassen, z. B. über eine Hallsonde oder einen REED-Kontakt. Hierzu trägt die Folie optional ein ferromagnetisches Element oder einen Permanentmagneten (6). Alternativ könnte die Folie auch direkt mechanisch einen Schalter betätigen.
Wenn der Wasserenthärter mit Kochsalz regeneriert wird, wird die Ionenaustauschermembran wieder in die Na-Form überführt. Während der Besalzung der Membran nimmt die Folienschicht (2) aufgrund osmotischer Effekte nur ein sehr kleines Volumen ein. Die Folie wird sich daher sehr stark in Richtung C verbiegen. Diese Verbiegung kann von einer hier nicht eingezeichneten zweiten Lichtschranke erfaßt werden. Nach dem Ausspülen der Sole nimmt die Folie wieder die Ruheposition A ein. Falls die Solekonzentration sehr niedrig wird, wird die Verbiegung während der Regeneration geringer werden, d. h. hieraus kann ein Signal für eine Salznachfüllanzeige hergeleitet werden.
Es ist leicht einsehbar, daß die Folie (1) auch im Solebehälter angeordnet sein kann und hier zur Messung der Solekonzentration benutzt werden kann. Wenn die Folie für den Benutzer sichtbar im Solebehälter angebracht wird, wobei die Folie zusätzlich zur besseren Sichtbarkeit eingefärbt werden kann, kann hiermit eine optische Salznachfüllanzeige realisiert werden. Auf teure, kalibrierte Schwimmer kann verzichtet werden.
Es ist leicht einsehbar, daß die Sensorfolie je nach Herstellbedingungen auch eine andere Ruheposition einnehmen kann oder daß sie spiralförmig oder geometrisch anders als gezeigt geschnitten sein kann. Wichtig ist, daß die Volumenänderung analog wie bei einem Bimetall- Temperaturschalter in eine Positionsänderung umgesetzt werden kann.

Claims

1. Sensor für Wasserenthärter, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement aus einer zwei oder mehrschichtigen Folie besteht, wobei mindestens eine Schicht (2) ein von der Wasserzusammensetzung abhängiges Volumen einnimmt.

2. Sensor für Wasserenthärter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (2) aus einer ionenselektiven Membran besteht.

3. Sensor für Wasserenthärter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor in Abhängigkeit von seiner aktuellen chemischen Zusammensetzung und in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung des ihn umgebenden Mediums eine bestimmte Geometrie einnimmt.

4. Sensor für Wasserenthärter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrieänderung des Sensor mit einem optischen Sensor oder einem mechanischen Sensor oder einem magnetischen Sensor ausgewertet wird.

5. Sensor für Wasserenthärter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrieänderung visuell beobachtet werden kann.

6. Sensor für Wasserenthärter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement durch die Regenerierflüssigkeit des Enthärters regeneriert wird.