DE102010061179A1 - Verschneideanordnung - Google Patents

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DE102010061179A1
DE102010061179A1 DE102010061179A DE102010061179A DE102010061179A1 DE 102010061179 A1 DE102010061179 A1 DE 102010061179A1 DE 102010061179 A DE102010061179 A DE 102010061179A DE 102010061179 A DE102010061179 A DE 102010061179A DE 102010061179 A1 DE102010061179 A1 DE 102010061179A1
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Willi Hecking
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Hans Sasserath GmbH and Co KG
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    • C02F2301/043Treatment of partial or bypass streams

Abstract

Eine Anordnung (10) zur Erzeugung von Trinkwasser ausgewählter Härte, enthaltend einen Ionentauscher; einen Einlass (14) zum Anschließen an eine Trinkwasserversorgung und einen Auslass (16) zur Bereitstellung des Trinkwassers ausgewählter Härte; eine mit einem Ionentauscherausgang verbundene Verschneidearmatur (24) zum Mischen des in dem Ionentauscher behandelten Trinkwassers mit unbehandeltem Trinkwasser aus der Trinkwasserversorgung; und Stellmittel (54) zum Einstellen eines für das Erreichen der ausgewählten Härte erforderlichen Mischungsverhältnisses von behandeltem und unbehandeltem Trinkwasser; ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verschneidearmatur (24) einen Hohlraum (52) bildet, welcher mit dem Ionentauschereingang, dem Ionentauscherausgang, dem Einlass (14) und dem Auslass (16) in Verbindung steht; ein Kolben (54) mit Öffnungen (64, 66) zwischen einer Wartungsstellung und einer Endstellung beweglich in dem Hohlraum (52) angeordnet ist, wobei die Öffnungen derart angeordnet sind, dass in der Wartungsstellung eine direkte Verbindung vom Einlass (14) durch den Kolben (54) zum Auslass besteht und der Kolben den Ionentauschereingang verschließt, und in der Endstellung eine Verbindung vom Einlass zum Ionentauschereingang und eine Verbindung vom Ionentauscherausgang zum Auslass besteht, wobei Zwischenstellungen zwischen der Wartungsstellung und der Endstellung einstellbar sind, bei denen sowohl eine Verbindung vom Einlass zum Auslass, als auch eine Verbindung vom Einlass zum Ionentauschereingang und vom Ionentauschereingang zum Auslass besteht und das erforderliche Mischungsverhältnis über die Strömungsquerschnitte der Verbindungen einstellbar ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von Trinkwasser ausgewählter Härte, enthaltend
    • (a) einen Ionentauscher;
    • (b) einen Einlass zum Anschließen an eine Trinkwasserversorgung und einen Auslass zur Bereitstellung des Trinkwassers ausgewählter Härte;
    • (c) eine mit einem Ionentauscherausgang verbundene Verschneidearmatur zum Mischen des in dem Ionentauscher behandelten Trinkwassers mit unbehandeltem Trinkwasser aus der Trinkwasserversorgung; und
    • (e) Stellmittel zum Einstellen eines für das Erreichen der ausgewählten Härte erforderlichen Mischungsverhältnisses von behandeltem und unbehandeltem Trinkwasser.
  • Der Gehalt an im Trinkwasser enthaltene Kalzium- und Magnesium-Ionen wird als Wasserhärte bezeichnet. Ein hoher Ionengehalt, d. h. hartes Wasser, bewirkt gewöhnlich eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Kalzium und Magnesium kann in hohen Konzentrationen zu Kalkablagerungen führen, welche die Lebensdauer eines Gerätes, etwa Waschmaschinen oder Wasserkocher verringern. Es ist daher häufig wünschenswert, weicheres Wasser mit einer ausgewählten Wasserhärte zur Verfügung zu stellen.
  • Stand der Technik
  • WO 2010/017792 A1 offenbart eine Steuereinheit für Enthärtungseinrichtungen. Mit der Steuereinheit wird unbehandeltes Rohwasser mit enthärtetem Wasser gemischt, so dass sich eine gewünschte Wasserhärte ergibt. Das Mischungsverhältnis wird auf einen Sollwert geregelt, wobei die Wasserhärte mittels einer Kalibrierkurve, einem Leitfähigkeitssensor und Durchflussmessern ermittelt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach aufgebaut und leicht zu warten ist und die kostengünstig hergestellt und nachgerüstet werden kann. Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der Regelpunkt der Wasserhärte schneller erreicht wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass
    • (f) die Verschneidearmatur einen Hohlraum bildet, welcher mit dem Ionentauschereingang, dem Ionentauscherausgang, dem Einlass und dem Auslass in Verbindung steht;
    • (g) ein Kolben mit Öffnungen zwischen einer Wartungsstellung und einer Endstellung beweglich in dem Hohlraum angeordnet ist, wobei die Öffnungen derart angeordnet sind, dass
    • (h) in der Wartungsstellung eine direkte Verbindung vom Einlass durch den Kolben zum Auslass besteht und der Kolben den Ionentauschereingang verschließt, und
    • (i) in der Endstellung eine Verbindung vom Einlass zum Ionentauschereingang und eine Verbindung vom Ionentauscherausgang zum Auslass besteht, wobei
    • (j) Zwischenstellungen zwischen der Wartungsstellung und der Endstellung einstellbar sind, bei denen sowohl eine Verbindung vom Einlass zum Auslass, als auch eine Verbindung vom Einlass zum Ionentauschereingang und vom Ionentauschereingang zum Auslass besteht und das erforderliche Mischungsverhältnis über die Strömungsquerschnitte der Verbindungen einstellbar ist.
  • Anders als bei bekannten Anordnungen, wird hier kein Bypass verwendet, dessen Strömungsquerschnitt zur Verringerung der Wasserhärte verringert wird. Stattdessen wird die gesamte Strömung entsprechend der ausgewählten Wasserhärte aufgeteilt. Anschließend werden der behandelte und der unbehandelte Anteil im ausgewählten Mischungsverhältnis zusammengeführt.
  • Der Kolben ist kostengünstig herstellbar und wenig störanfällig. Bestehende Anordnungen können leicht nachgerüstet werden.
  • Vorzugsweise ist eine strömungsmäßig hinter der Verschneidearmatur angeordnete Messeinrichtung zum Messen der Wasserhärte, der Leitfähigkeit oder eines anderen die Wasserhärte repräsentierenden Wertes vorgesehen. Insbesondere die Leitfähigkeit dient bei geeigneter Kalibrierung zur schnellen Ermittlung der Wasserhärte und kann zusammen mit einem Stellmotor zur Regelung der Anordnung verwendet werden.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist daher ein Schrittmotor oder ein anderer elektrischer oder hydraulischer Antrieb zur Einstellung der Kolbenstellung vorgesehen. Dabei kann die Kolbenbewegung insbesondere in axialer Richtung erfolgen. Das hat den Vorteil, dass die Anordnung mit Dichtringen abgedichtet werden kann.
  • Vorzugsweise ist eine elektronische Steuer- und Regeleinheit vorgesehen zum Regeln der mit der Messeinrichtung ermittelten Wasserhärte auf die ausgewählte Härte durch Steuerung der Kolbenstellung mittels des Antriebs. Dann kann die Einstellung der Härte automatisch erfolgen.
  • Insbesondere kann eine Rückflussverhindereranordnung im Ionentauscherausgang vorgesehen sein. Die Rückflussverhindereranordnung kann mehrere Rückflussverhinderer vorsehen. Dann wird der Strömungsquerschnitt vergrößert.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Kolben in dem Hohlraum in der Verschneidearmatur in axialer Richtung zwischen der Wartungsstellung und der Endstellung beweglich, wobei die Verbindung zwischen dem Einlass und dem Ionentauschereingang durch das Innere des Kolbens geführt ist und die Verbindung zwischen dem Ionentauscherausgang und dem Auslass im Bereich einer Stirnseite des Kolbens durch den Hohlraum in der Verschneidearmatur geführt ist.
  • Vorzugsweise weist die Verschneidearmatur einen ersten Anschlussflansch mit einem zentralen Kanal als Einlass und einem darumherum angeordneten Ringkanal als Auslass auf und einen dem ersten Anschlussflansch gegenüberliegenden, zweiten Anschlussflansch mit einem zentralen Ionentauschereingang und einem darumherum angeordneten Ringkanal als Ionentauscherausgang, so dass die Verschneidearmatur zwischen einem Anschlussflansch der Rohrleitung und einem Anschlussflansch des Ionentauschers installierbar ist. Eine solche Verschneidearmatur kann leicht nachgerüstet werden. Die Flanschanordnung der bestehenden Komponenten braucht nicht geändert werden.
  • Die Anordnung kann mit einem Verfahren zur Erzeugung von Trinkwasser ausgewählter Härte mittels eines Ionentauschers und einer Verschneidearmatur zum Mischen des in dem Ionentauscher behandelten Trinkwassers mit unbehandeltem Trinkwasser aus der Trinkwasserversorgung betrieben werden, mit den Schritten:
    • (a) Ermitteln der Wasserhärte des unbehandelten Trinkwassers mittels Titration oder einem anderen Verfahren hoher Richtigkeit;
    • (b) Ermitteln der Leitfähigkeit des unbehandelten Trinkwassers mit einem Leitfähigkeitssensor;
    • (c) Leiten der gesamten Trinkwasserströmung durch den Ionentauscher und Ermitteln der Leitfähigkeit des behandelten Trinkwassers mit einem Leitfähigkeitssensor;
    • (d) Erzeugen einer Kalibrierkurve aus den so ermittelten Messwerten für die Wasserhärte und den Leitfähigkeiten unter der Annahme, dass die Wasserhärte des behandelten Trinkwassers kleiner 1 Deutscher Härtegrad, vorzugsweise 0 ist; und
    • (e) Einstellen des für die ausgewählte Härte erforderlichen Mischungsverhältnisses mit der Verschneidearmatur durch Regelung auf einen der ausgewählten Härte entsprechenden Leitfähigkeits-Sollwertes am Auslass der Verschneidearmatur.
  • Es wird also nur einmal titriert und dieser Wert anschließend zur Erzeugung einer Kalibrierkurve verwendet. Dabei werden die Leitfähigkeitswerte am Ausgang der Anordnung nach der Behandlung gemessen. Zur Anpassung an Änderungen der Wasserhärte braucht lediglich Schritt (e) in regelmäßigen Abständen wiederholt werden.
  • Anders als bekannte Anordnungen sind keine empfindlichen Turbinen erforderlich, mit welchen die Durchflussmenge und/oder -geschwindigkeit gemessen und ausgewertet wird. Vielmehr wird die Anordnung so lange betrieben, bis der gewünschte Härtegrad mit der Anordnung auch in der Endstellung nicht mehr erreicht wird. Dann ist sichergestellt, dass die Ionentauscheranordnung ausgetauscht oder regeneriert werden muss, ohne Kapazität unnötig zu verschwenden. Die Kalibrierung erfolgt anhand von Messwerten, die vor Ort erhalten wurden. Dadurch wird eine besonders genaue Einstellung der gewünschten Härte erreicht.
  • Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Explosionsdarstellung einer Anordnung zur Erzeugung von Trinkwasser mit einer ausgewählten Härte mit einer Verschneidearmatur.
  • 2 ist ein Längsschnitt durch die Anordnung aus 1 in einer Endstellung, bei der die gesamte Strömung durch einen Ionentauscher geleitet wird.
  • 3 zeigt die Anordnung aus 2 in einer Wartungsstellung, bei der das unbehandelte Trinkwasser direkt vom Einlass zum Auslass der Verschneidearmatur geleitet wird.
  • 4 zeigt die Anordnung aus 2 in einer Zwischenstellung, bei der ein Teil des Trinkwassers durch den Ionentauscher geleitet wird und ein Teil des unbehandelten Trinkwassers dem behandelten Trinkwasser zugemischt wird.
  • 5 ist ein Querschnitt entlang der Schnittlinie C-C in 2.
  • 6 ist eine perspektivische Darstellung eines Kolbens aus der Verschneidearmatur aus 1.
  • 7 ist eine perspektivische Darstellung des Kolbens aus 6 in einer anderen Ansicht.
  • 8 ist eine perspektivische Darstellung eines Sensorhalters für eine Verschneidearmatur aus 1.
  • 9 ist eine Kalibrierkurve, welche jeder Leitfähigkeit einen eindeutigen Wert für die Gesamtwasserhärte zuordnet.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Anordnung zur Erzeugung von Trinkwasser einer ausgewählten Wasserhärte. Ein Rohranschlussstück 12 wird mit Anschlussstutzen 14 und 16 in einer nicht dargestellten Rohrleitung installiert. Das Rohranschlussstück 12 weist einen planen Anschlussflansch 18 auf. Derartige Anschlussflansche 18 sind bekannt. Ein zentraler Kanal 20 ist mit dem Anschlussstutzen 14 verbunden, welcher den Einlass bildet. Um den zentralen Kanal 20 herum ist koaxial ein Ringkanal 22 angeordnet. Der Ringkanal 22 ist mit dem Anschlussstutzen 16 verbunden, welcher den Auslass bildet.
  • Eine Verschneidearmatur 24 ist an den planen Anschlussflansch 18 des Rohranschlussstücks 12 angeflanscht. Hierzu weist die Verschneidearmatur 24 einen planen Anschlussflansch 26 auf. In montiertem Zustand ist zwischen dem Anschlussflansch 18 und dem Anschlussflansch 26 eine Gummidichtung 28 vorgesehen. Die Verschneidearmatur 24 besteht aus Kunststoff. Sie ist daher kostengünstig herstellbar. Zum Befestigen der Verschneidearmatur 24 sind vier Taschen 30 vorgesehen. In die Taschen 30 sind Gewindemuttern 32 eingesetzt. Schrauben 34 werden durch Bohrungen 36 im Anschlussflansch 18, in der Dichtung 28 und in der Verschneidearmatur 24 hindurchgesteckt und mit den Mutter 32 verschraubt.
  • Auf der dem Anschlussflansch 26 gegenüberliegenden Seite der Verschneidearmatur 24 ist ein weiterer, paralleler Anschlussflansch 38 vorgesehen. Der Anschlussflansch 38 ist mit einer Aussparung 40 versehen. In die Aussparung 40 ist ein Übergangsteil 44 aus Kunststoff eingesetzt. Das Übergangsteil 44 wird mit einer Dichtung 42 gegenüber der Verschneidearmatur 24 abgedichtet. Das Übergangsteil 44 stellt eine Verbindung zwischen einer Eingangsöffnung in der Verschneidearmatur und dem zentralen Kanal 48 eines Anschlussflansches (nicht dargestellt) her, mit welchem ein Ionentauscher an die Verschneidearmatur 24 angeflanscht wird. Das Übergangsteil 44 stellt ferner eine Verbindung zwischen einer Ausgangsöffnung 46 und einem Ringkanal in dem Anschlussflansch her, mit welchem ein Ionentauscher an die Verschneidearmatur 24 angeflanscht wird.
  • Die Verbindung der Eingangsöffnung in der Verschneidearmatur 24 mit dem Ringkanal des Ionentauschers erfolgt über drei Rückflussverhinderer 50. Die Rückflussverhinderer 50 schließen in Richtung des Ionentauschers und öffnen in Richtung der Eingangsöffnung in der Verschneidearmatur 24. Die Rückflussverhinderer 50 verhindern in einer nachstehend beschriebenen Wartungsstellung eine Strömung vom Auslass zurück in den Ionentauscher. Im Ringkanal sind drei Rückflussverhinderer 50 vorgesehen. Dadurch wird der Strömungsquerschnitt erhöht. Der übrige Teil des Ringkanals ist geschlossen.
  • Die Verschneidearmatur 24 bildet einen zylindrischen Hohlraum 52. Die Längsachse des Hohlraums 52 verläuft parallel zu den Ebenen der Anschlussflansche 26 und 38. In dem Hohlraum 52 ist ein Kolben 54 in Richtung der Längsachse verschieblich geführt. Der Kolben 54 ist in 6 und 7 gesondert dargestellt. Der Kolben 54 ist mit einer Gewindebohrung 56 auf der Unterseite auf eine Spindel 58 aufgeschraubt. Dies ist beispielsweise in 2 erkennbar.
  • Die Spindel 58 wird von einem Schrittmotor mit einer Steuerung 60 angetrieben. Der Kolben 54 ist mit einer seitlichen Nut 62 versehen. In die Nut 62 greifen Federn 120, welche in Längsrichtung an die Innenseite des Hohlraums 52 angeformt sind. Der Kolben 54 wird dadurch in seiner Winkelposition gehalten. Eine Drehung der Spindel 58 führt somit zu einer Axialbewegung des Kolbens 54 in Richtung des Pfeils 118.
  • Der Kolben 54 weist zwei seitliche Öffnungen 64 und 66 auf. Die Öffnung 64 ist auf der Seite des Rohranschlussstückes 12 vorgesehen. Die Öffnung 66 ist auf der gegenüberliegenden, dem Rohranschlussstück 12 abgewandten Seite des Kolbens 54 etwas tiefer als die Öffnung 64 vorgesehen. In einer Umfangsnut 68 am oberen Ende des Kolbens 54 ist eine Dichtung 70 vorgesehen.
  • Der Hohlraum 52 weist im oberen Bereich einen größeren Durchmesser auf. Dort ist ein im wesentlichen zylindrischer Sensorhalter 72 aus Kunststoff eingesteckt. Der Sensorhalter 72 ist in 8 separat dargestellt. Der Sensorhalter 72 weist am unteren Rand eine dreieckförmige Aussparung 74 auf. Der Sensorhalter 72 ist derart angeordnet, dass die Aussparung 74 im Bereich des zentralen Kanals 20 liegt. Dies ist im Schnitt C-C in 5 zu erkennen. Der Sensorhalter 72 ist im oberen Bereich 76 des Ringkanals 22 im wesentlichen offen. Zwei Stege 78 und 80 verbinden den oberen und unteren Teil 82 und 84 des Sensorhalters 72. Oberhalb und unterhalb des offenen Bereichs 76 sind Ringnuten 86 und 88 vorgesehen. In den Ringnuten 86 und 88 sind Dichtungsringe vorgesehen. Der obere Teil des Sensorhalters 72 weist einen größeren Durchmesser auf als der übrige Teil und bildet einen Rand 90. Der Rand 90 liegt auf dem oberen Rand der Verschneidearmatur 24 auf und schließt diese ab. Der untere Teil 82 des Sensorhalters 72 bildet an den Kanten im Bereich der Öffnungen des Hohlraums einen Übergang für die Dichtungen am Kolben 24.
  • Der Sensorhalter 72 weist eine sich in Längsrichtung erstreckende Mittenbohrung 92 auf. In die Bohrung 92 ist ein Leitfähigkeitssensor 94 mit einer Dichtung 96 eingesteckt. Das Ende 98 des Leitfähigkeitssensors 94 ragt in den Bereich des Ringkanals 22. Ein Stift 116 hält den Sensor und den Sensorhalter in ihrer Position.
  • Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:
  • 2 zeigt eine Endstellung der Anordnung, bei welcher die gesamte Strömung durch die Verschneidearmatur 24 durch den Ionentauscher geleitet wird. Dies entspricht der Vollenthärtung. Das Wasser fließt vom Anschlussstutzen 14 zum zentralen Kanal 20. Dort fließt es durch den Flansch in die Verschneidearmatur 24. Die Öffnung 64 liegt im Bereich des zentralen Kanals 20. Entsprechend fließt das Wasser weiter in den Kolben 54. Auf der anderen Seite fließt das Wasser wieder aus dem Kolben heraus durch die Öffnung 46 und das Übergangsteil 44 in den zentralen Ionentauschereingang 48. Dies ist durch einen Pfeil 100 in 2 repräsentiert.
  • Das Wasser wird im Ionentauscher enthärtet und fließt durch die Rückflussverhinderer 50 in den Bereich oberhalb des Kolbens 54. Dort wird die Leitfähigkeit des Wassers mit dem Leitfähigkeitssensor 94 gemessen. Durch den Ringkanal 22 fließt das Wasser anschließend zum Anschlusstutzen 16.
  • In der in 2 gezeigten Einstellung ist der Kolben in seiner obersten Position. Er ist fast vollständig von der Spindel 58 heruntergeschraubt. Der Bereich oberhalb des Kolbens wird durch die Dichtung 70 gegenüber dem Innenraum des Kolbens und dem Einlass abgedichtet. Da alles Wasser enthärtet wird, kann bei dieser Einstellung angenommen werden, dass die Wasserhärte am Ausgang kleiner 1 bzw. sogar Null ist.
  • 3 zeigt die entgegengesetzte Endstellung des Kolbens. Dies ist die Wartungsstellung. Der Kolben 54 ist vollständig auf die Spindel 58 aufgeschraubt. Die Öffnungen 64 und 66 im Kolben münden an die Wandung des Hohlraums 52. Es kann kein Wasser durch den Kolben fließen. Der Ionentauschereingang ist durch den Abschnitt 102 des Kolbens verschlossen, wie dies in 3 erkennbar ist. Diese Kolbenstellung öffnet den Bereich oberhalb der Stirnseite des Kolbens zum Ringkanal 22. Das Wasser kann also direkt vom zentralen Kanal 20 zum Ringkanal 22 fließen. Dies ist durch einen Pfeil 104 repräsentiert. Von dort fließt es zum Anschlussstutzen 16. Eine Enthärtung erfolgt in dieser Stellung nicht. Durch die Rückflussverhinderer 50 wird auch der Ionentauscherausgang verschlossen. Alle Anschlüsse zum Ionentauscher sind verschlossen. Der Ionentauscher kann auf einfache Weise entfernt und ausgetauscht oder gewartet werden. Das Wasser steht ohne Unterbrechung zur Verfügung – wenn auch ohne Enthärtung. Dies ist für die Zeitspanne der Wartung gewöhnlich hinnehmbar.
  • Wenn kein vollständig enthärtetes Wasser am Anschlussstutzen 16 bereitgestellt werden soll, sondern Wasser einer ausgewählten Härte, wird eine Zwischenstellung zwischen der in 2 gezeigten Endstellung und der in 3 gezeigten Wartungsstellung eingestellt. Ein Beispiel für eine solche Zwischenstellung ist in 4 gezeigt. Ein Teil des Wassers fließt vom zentralen Kanal 20 durch den Kolben zum Ionentauscher. Dies ist durch einen Pfeil 108 repräsentiert. Der Kolben 54 ist so positioniert, dass die Stirnfläche auf der Höhe des zentralen Kanals verläuft. Dadurch wird eine Öffnung zwischen dem Bereich oberhalb der Stirnfläche und dem Zentralen Kanal 20 gebildet. Der andere Teil des Wassers fließt durch diese Öffnung zum Bereich oberhalb der Stirnfläche des Kolbens 54. Dies ist durch einen Pfeil 110 repräsentiert. Der Bereich steht mit dem Ringkanal 22 in Verbindung. Enthärtetes Wasser, welches durch den Ionentauscher geleitet wird, wird mit unbehandeltem Wasser, welches direkt zum Ringkanal 22 fließt gemischt. Das Mischungsverhältnis bestimmt sich aus den Strömungsquerschnitten. Diese werden durch die Kolbenstellung bestimmt. Je weiter unten der Kolben in der Figur ist, um so kleiner wird die Strömung zum Ionentauscher und um so größer wird die Strömung, die unbehandelt zum Auslass geleitet wird. Das Wasser wird also um so mehr enthärtet, je höher der Kolben positioniert ist.
  • Der Regelpunkt wird dabei besonders schnell erreicht. Anders als bei bekannten Bypass-Systemen, wird nämlich immer die vollständige Strömung genutzt. Während der Strömungsquerschnitt durch den Ionentauscher zur Erreichung einer höheren Enthärtung vergrößert wird, wird der Strömungsquerschnitt des direkten Weges zum Auslass verringert und umgekehrt.
  • Die Regelung auf eine ausgewählte Härte erfolgt mittels des Leitfähigkeitssensors im Ausgangsbereich der Anordnung. Die Leitfähigkeit des Wassers wird nicht ausschließlich durch Kalzium- und Magnesium-Ionen erzeugt. Sie ist also nur ein beschränkt verwendbares Maß für die Wasserhärte. Die Leitfähigkeit unterschiedlicher Proben mit unterschiedlicher Wasserhärte kann aber kalibriert werden. Es hat sich herausgestellt, dass nur eine Titration des Wassers zur Bestimmung der Wasserhärte ausreicht um eine Kalibrierkurve guter Qualität zu erhalten. Zunächst wird die Wasserhärte in der Wartungsstellung mittels Titration und die Leitfähigkeit mittels Leitfähigkeitssensor bestimmt. Dann wird die Leitfähigkeit in der anderen Endstellung bestimmt, bei der anzunehmen ist, dass das Wasser vollständig enthärtet, d. h. die Wasserhärte gleich Null ist. Unter der Annahme eines linearen Zusammenhangs zwischen Wasserhärte und Leitfähigkeit kann dann für jeden am Ausgang gemessenen Leitfähigkeitswert eine Wasserhärte bestimmt werden.
  • Es kann also jedem durch die Kolbenposition repräsentierten Mischungsverhältnis nicht nur eine Leitfähigkeit, etwa durch empirische Bestimmung, sondern auch eine Wasserhärte zugeordnet werden. Die elektronische Steuerung des Schrittmotors 60 erhält die Signale des Sensors 94 und bildet so eine Regelschleife.
  • Zur Einstellung auch geringerer Änderungen des Mischungsverhältnisses wird der Strömungsquerschnitt nur geringfügig geändert. Dies wird mit der dreieckförmigen Aussparung 74 im Sensorhalter erreicht. Auf diese Weise wird eine hohe Dosiergenauigkeit erreicht.
  • 9 zeigt ein Beispiel für eine typische Kalibrierkurve. Jedem gemessenen Wert für die Leitfähigkeit wird ein Wert für die Gesamtwasserhärte zugeordnet. Man erkennt einen guten linearen Zusammenhang. Durch Bestimmung des Schnittpunkts mit der X-Achse, d. h. der Leitfähigkeit bei Vollenthärtung wird ein erster Punkt der Geraden ermittelt. Ein zweiter Punkt wird, wie beschrieben, durch Titration und Messung der Leitfähigkeit ermittelt. Dadurch ist die Gerade eindeutig bestimmt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben, bei welchem der Ionentauscher angeflanscht ist. Statt eines Flansches können aber auch Schläuche zum Anschließen verwendet werden. Dann ist ein Adapter für die Schläuche zu verwenden. Die Flansche können auch durch herkömmliche Anschlüsse ersetzt werden, deren Öffnungen vom Kolben kontrolliert werden. Schließlich besteht die Möglichkeit den Kolben zu rotieren um die Öffnungen in eine geeignete Position zu bringen. Es versteht sich, dass alle Variationen in den Schutzbereich des Patentes fallen sollen, der ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2010/017792 A1 [0003]

Claims (9)

  1. Anordnung (10) zur Erzeugung von Trinkwasser ausgewählter Härte, enthaltend (a) einen Ionentauscher; (b) einen Einlass (14) zum Anschließen an eine Trinkwasserversorgung und einen Auslass (16) zur Bereitstellung des Trinkwassers ausgewählter Härte; (c) eine mit einem Ionentauscherausgang verbundene Verschneidearmatur (24) zum Mischen des in dem Ionentauscher behandelten Trinkwassers mit unbehandeltem Trinkwasser aus der Trinkwasserversorgung; und (e) Stellmittel (54) zum Einstellen eines für das Erreichen der ausgewählten Härte erforderlichen Mischungsverhältnisses von behandeltem und unbehandeltem Trinkwasser; dadurch gekennzeichnet, dass (f) die Verschneidearmatur (24) einen Hohlraum (52) bildet, welcher mit dem Ionentauschereingang, dem Ionentauscherausgang, dem Einlass (14) und dem Auslass (16) in Verbindung steht; (g) ein Kolben (54) mit Öffnungen (64, 66) zwischen einer Wartungsstellung und einer Endstellung beweglich in dem Hohlraum (52) angeordnet ist, wobei die Öffnungen derart angeordnet sind, dass (h) in der Wartungsstellung eine direkte Verbindung vom Einlass (14) durch den Kolben (54) zum Auslass besteht und der Kolben den Ionentauschereingang verschließt, und (i) in der Endstellung eine Verbindung vom Einlass zum Ionentauschereingang und eine Verbindung vom Ionentauscherausgang zum Auslass besteht, wobei (j) Zwischenstellungen zwischen der Wartungsstellung und der Endstellung einstellbar sind, bei denen sowohl eine Verbindung vom Einlass zum Auslass, als auch eine Verbindung vom Einlass zum Ionentauschereingang und vom Ionentauschereingang zum Auslass besteht und das erforderliche Mischungsverhältnis über die Strömungsquerschnitte der Verbindungen einstellbar ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine strömungsmäßig hinter dem Ionentauscher angeordnete Messeinrichtung zum Messen der Wasserhärte, der Leitfähigkeit oder eines anderen die Wasserhärte repräsentierenden Wertes.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Schrittmotor oder einen anderen elektrischen oder hydraulischen Antrieb zur Einstellung der Kolbenstellung.
  4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuer- und Regeleinheit zum Regeln der mit der Messeinrichtung ermittelten Wasserhärte auf die ausgewählte Härte durch Steuerung der Kolbenstellung mittels des Antriebs.
  5. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rückflussverhindereranordnung im Ionentauschereusgang.
  6. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben in dem Hohlraum in der Verschneidearmatur in axialer Richtung zwischen der Wartungsstellung und der Endstellung beweglich ist, wobei die Verbindung zwischen dem Einlass und dem Ionentauschereingang durch das Innere des Kolbens geführt ist und die Verbindung zwischen dem Ionentauscherausgang und dem Auslass im Bereich einer Stirnseite des Kolbens durch den Hohlraum in der Verschneidearmatur geführt ist.
  7. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschneidearmatur einen ersten Anschlussflansch mit einem zentralen Kanal als Einlass und einem darumherum angeordneten Ringkanal als Auslass aufweist und einen dem ersten Anschlussflansch gegenüberliegenden, zweiten Anschlussflansch mit einem zentralen Ionentauschereingang und einem darumherum angeordneten Ringkanal als Ionentauscherausgang aufweist, so dass die Verschneidearmatur zwischen einem Anschlussflansch der Rohrleitung und einem Anschlussflansch des Ionentauschers installierbar ist.
  8. Verfahren zur Erzeugung von Trinkwasser ausgewählter Härte mittels eines Ionentauschers und einer Verschneidearmatur zum Mischen des in dem Ionentauscher behandelten Trinkwassers mit unbehandeltem Trinkwasser aus der Trinkwasserversorgung mit den Schritten: (a) Ermitteln der Wasserhärte des unbehandelten Trinkwassers mittels Titration oder einem anderen Verfahren hoher Richtigkeit; (b) Ermitteln der Leitfähigkeit des unbehandelten Trinkwassers mit einem Leitfähigkeitssensor; (c) Leiten der gesamten Trinkwasserströmung durch den Ionentauscher und Ermitteln der Leitfähigkeit des behandelten Trinkwassers mit einem Leitfähigkeitssensor; (d) Erzeugen einer Kalibrierkurve aus den so ermittelten Messwerten für die Wasserhärte und den Leitfähigkeiten unter der Annahme, dass die Wasserhärte des behandelten Trinkwassers kleiner 1 Deutscher Härtegrad, vorzugsweise 0 ist; und (e) Einstellen des für die ausgewählte Härte erforderlichen Mischungsverhältnisses mit der Verschneidearmatur durch Regelung auf einen der ausgewählten Härte entsprechenden Leitfähigkeits-Sollwertes am Auslass der Verschneidearmatur.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (e) in regelmäßigen Abständen wiederholt wird.
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