DE102014012690A1

DE102014012690A1 - Wasseraufbereitungsvorrichtung für eine dentale Behandlungseinheit

Info

Publication number: DE102014012690A1
Application number: DE102014012690.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hägele
Original assignee: Duerr Dental SE
Current assignee: Duerr Dental SE
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2016-03-03
Also published as: WO2016034279A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wasseraufbereitungsvorrichtung (20) für eine dentale Behandlungseinheit (10) mit einem Reinwasserauslass (100). Um im Wesentlichen ohne die Verwendung von Chemikalien eine ausreichende Entkeimung des Wassers ermöglichen umfasst die Wasseraufbereitungsvorrichtung (10) eine freie Fallstrecke (50) für das Wasser über einem Wasservorrat (49), welche eine Rückverkeimung in ein stromauf gelegenes Zuleitungssystem verhindert. Ferner umfasst die Wasseraufbereitungsvorrichtung (10) mindestens eine Druckpumpe (64), die mit dem Wasservorrat (49) verbunden ist und das Wasser aus dem Wasservorrat (49) unter Druck einem stromab der Druckpumpe (64) und stromauf des Reinwasserauslasses (100) angeordneten Ultrafiltrationsfilter (94) zuführt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Wasseraufbereitungsvorrichtung für eine dentale Behandlungseinheit mit einem Reinwasserauslass.
Die Erfindung betrifft ferner eine dentale Behandlungseinheit mit einer solchen Wasseraufbereitungsvorrichtung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bekannte dentale Behandlungseinheiten stellen für verschiedenste Zwecke Wasser zur Verfügung. So versorgt die dentale Behandlungseinheit beispielsweise eine Speischale oder verschiedene Handinstrumente des Zahnarztes, wie z. B. die Luft-Wasser-Spritze oder mit Wasserturbinen betriebene Bohrer, mit Wasser. Aufgrund notwendiger Hygienestandards muss dieses Wasser, das an der Behandlungseinheit verwendet wird, entkeimt werden. Dies wurde bisher durch Einbringen von Chemikalien wie z. B. H2O2, Chlor oder ähnlichem, oder durch Ozonisierung oder Mikrofiltration bewerkstelligt.
Nachteilig an den bisher verwendeten Wasseraufbereitungsvorrichtungen ist, dass die Einbringung von Chemikalien den menschlichen Organismus belastet. Desweiteren greifen die zugesetzten Chemikalien Materialien und Oberflächen der empfindlichen zahnärztlichen Instrumente an. Daher sind bezüglich der Dosierung Grenzwerte vorgegeben, welche die Wirksamkeit der Entkeimung beschränken. Zudem löst die alleinige Einbringung von Chemikalien nicht das Problem, dass die Biomasse bereits abgestorbener Keime im Reinwasser verbleibt und dort beispielsweise als Nahrung für andere Bakterien dient. Aus diesem Grund werden zusätzlich Mikrofiltrationsfilter mit einer Porengröße von ca. 200 μm eingesetzt, welche Bakterien wie Legionellen zurückhalten sollen. Für Viren stellen diese Mikrofiltrationsfilter jedoch keine Barriere dar.
Andere bekannte Wasseraufbereitungsvorrichtungen, die beispielsweise wie aus der Norm EN 1717 bekannt eine freie Fallstrecke verwenden, um eine Rückverkeimung zu verhindern, bauen normalerweise relativ groß und müssen daher in separaten Räumen einer Zahnarztpraxis angeordnet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Wasseraufbereitungsvorrichtung anzugeben. Insbesondere soll die Wasseraufbereitungsvorrichtung im Wesentlichen ohne die Verwendung von Chemikalien eine ausreichende Entkeimung des Wassers ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe mit einer Wasseraufbereitungsvorrichtung eingangs genannter Art gelöst, bei der

a) die Wasseraufbereitungsvorrichtung eine freie Fallstrecke für das Wasser über einem Wasservorrat umfasst, welche eine Rückverkeimung in ein stromauf gelegenes Zuleitungssystem verhindert, und
b) die Wasseraufbereitungsvorrichtung mindestens eine Druckpumpe, insbesondere eine mit Druckluft betriebene Kolbendruckpumpe, umfasst, deren Einlass mit dem Wasservorrat verbunden ist und deren Auslass mit einem stromauf des Reinwasserauslasses angeordneten Ultrafiltrationsfilter verbunden ist, um das Wasser aus dem Wasservorrat unter Druck dem Ultrafiltrationsfilter und nachfolgend dem Reinwasserauslass zuzuführen.

Der Erfinder hat erkannt, dass eine grundsätzlich ohne Chemikalien arbeitende und dennoch ausreichend kompakt bauende Wasseraufbereitungsvorrichtung dadurch erreicht werden kann, dass eine freie Fallstrecke mit einem Ultrafiltrationsfilter und einer Druckpumpe, insbesondere einer mit Druckluft betriebenen Kolbendruckpumpe, kombiniert wird.
Der eigentliche Reinigungsvorgang des Wassers erfolgt bei einer solchen Wasseraufbereitungsvorrichtung durch Ultrafiltration des Wassers an einem Ultrafiltrationsfilter. Ein solches Ultrafiltrationsfilter hat vorzugsweise eine Porengröße zwischen etwa 5 nm bis 50 nm, insbesondere zwischen etwa 15 nm bis 25 nm, und sorgt für eine ausreichende Entkeimung des Wassers.
Die erfindungsgemäß vorgesehene freie Fallstrecke verhindert, dass beispielsweise im Retentat des Ultrafiltrationsfilter zurückgehaltene Keime in stromauf gelegene Bereiche eines Zuleitungssystems gelangen. Da nach einer freien Fallstrecke das Wasser in dem Wasservorrat jedoch nur mit Umgebungsdruck vorliegt, kann dieses Wasser mangels Druck nicht mehr durch die Poren des Ultrafiltrationsfilters gelangen, um danach die unterschiedlichen Einheiten der dentalen Behandlungseinheit mit dem notwendigen Wasserdruck zu versorgen.
Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Druckpumpe, insbesondere der mit Druckluft betriebenen Kolbendruckpumpe, wird hingegen der Druck ausgehend von dem Wasservorrat wieder so stark erhöht, dass das Wasser mit ausreichendem Druck an dem Ultrafiltrationsfilter zur Verfügung steht, um trotz der geringen Porengröße des Ultrafiltrationsfilters am Ende einen Druck zu erzeugen, der dem üblichen Wasserdruck an der Behandlungseinheit entspricht.
Obwohl als Druckpumpe verschiedene Pumpentypen, wie z. B. eine Membranpumpe oder eine Peristaltikpumpe, denkbar sind, ist die Verwendung einer Druckluft betriebenen Kolbendruckpumpe besonders vorteilhaft, da Druckluft ohnehin an der Behandlungseinheit beispielsweise zum Freiblasen der Zähne vorhanden sein muss. Zudem kann eine mit Druckluft betriebene Kolbendruckpumpe im Vergleich zu anderen Pumpen bei ähnlichem Ausgangsdruck kompakter realisiert werden, wodurch der Gesamtplatzbedarf der Wasseraufbereitungsvorrichtung so gering ist, dass diese in die dentale Behandlungseinheit integriert werden kann.
Das Ultrafiltrationsfilter kann in einer abnehmbaren Filterpatrone angeordnet sein, deren Zulaufanschluss über ein Schnellanschlusssystem, wie beispielsweise einem Bajonettverschluss, mit dem Auslass der Druckpumpe verbunden ist. Dabei kann das Schnellanschlusssystem vorteilhaft eine Mechanik umfassen, mit welcher ein am Auslass der Druckpumpe angeordnetes, entsperrbares Rückschlagventil entsperrt wird, wenn die Filterpatrone angeschlossen ist. Diese Maßnahme ermöglicht einen einfachen Wechsel des Ultrafiltrationsfilters, wobei das Rückschlagventil verhindert, dass Wasser aus den stromauf gelegenen Leitungsabschnitten ausläuft. Vorzugsweise fasst das Schnellanschlusssystem auch andere Anschlüsse der Filterpatrone, wie beispielsweise einen Retentatanschluss und/oder einen Filtratanschluss zusammen.
Ferner kann stromab der Druckpumpe und stromauf des Reinwasserauslasses ein Aktivkohlefilter angeordnet sein, welches letzte verbleibende Keime aus dem Wasser filtert und vorzugsweise stromab des Ultrafiltrationsfilters angeordnet ist.
Vorzugsweise ist ein solches Aktivkohlefilter zusammen mit dem Ultrafiltrationsfilter in der Filterpatrone angeordnet. Alternativ kann es auch in einer eigenen abnehmbaren Filterpatrone angeordnet sein. Insbesondere, wenn eine Spülung des Ultrafiltrationsfilters über einen Retentatanschluss angedacht ist, kann auch nur das Aktivkohlefilter in einer Filterpatrone angeordnet sein.
Hinsichtlich der Ausgestaltung der Druckpumpe als Kolbendruckpumpe ist es vorteilhaft, wenn zwei im Gegentakt betriebene Kolbendruckpumpen vorgesehen sind. Mit Hilfe von entsprechenden druckluftseitigen und wasserseitigen Ventilanordnungen erzeugen die im Gegentakt betriebenen Kolbendruckpumpen einen kontinuierlichen Ausgangsdruck. Alternativ könnte anstatt der beiden einfach wirkenden Kolbendruckpumpen eine doppelt wirkende Kolbendruckpumpe verwendet werden, welche ebenfalls einen einigermaßen kontinuierlichen Druckverlauf des ausgegebenen Wassers erzeugen würde.
Vorteilhaft ist die freie Fallstrecke über dem Wasservorrat dadurch realisiert, dass ein Vorratsbehälter für den Wasservorrat vorgesehen ist, der eine Maximalpegeleinrichtung, insbesondere einen Überlauf, umfasst, die einen Maximalpegel für den Wasservorrat vorgibt. Ein Zulauf in den Vorratsbehälter kann dann mindestens etwa 20 mm oberhalb des maximalen Pegels angeordnet sein, um eine freie Fallstrecke mit ausreichender Höhe vorzugeben.
Insbesondere kann dabei der Zulauf als frei in den Vorratsbehälter hineinragendes Rohr, gegebenenfalls mit einer Ausgangsdüse, ausgebildet sein, welches an keiner Stelle mit den Innenseiten der Wände oder der Decke des Vorratsbehälters in Kontakt steht.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft eine dentale Behandlungseinheit mit einer derartigen Wasseraufbereitungsvorrichtung.
Die dentale Behandlungseinheit kann dabei eine Behandlungssäule umfassen, in welcher die Wasseraufbereitungsvorrichtung vollständig aufgenommen ist. Aufgrund der geringeren Baugröße der Wasseraufbereitungsvorrichtung ist es nicht mehr notwendig, diese in einem separaten Raum vorzusehen, sondern die Wasseraufbereitungsvorrichtung kann direkt in die Behandlungssäule der dentalen Behandlungseinheit integriert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung einer dentalen Behandlungseinheit mit einer erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsvorrichtung;
2 eine schematische Darstellung der Wasseraufbereitungsvorrichtung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN ASUSFÜHRUNGSBEISPIELS
1 zeigt eine dentale Behandlungseinheit 10 mit einem Behandlungsstuhl 12 und einer Behandlungssäule 14, an welcher ein Speibecken 16 und ein zahnärztliches Instrument 18 angeordnet sind, die mit Reinwasser versorgt werden müssen.
Zu diesem Zweck ist im Inneren der Behandlungssäule 14 eine Wasseraufbereitungseinrichtung 20 angeordnet, mit welchem das von einer üblichen Wasserversorgungsinstallation der Zahnarztpraxis kommendes Wasser aufbereitet, d. h. im Wesentlichen entkeimt, wird. Die dentale Behandlungseinheit ist dazu über eine Wasserversorgungsleitung 22, eine Abwasserleitung 24 und eine Druckluftleitung 26 mit den Versorgungsinstallationen der Zahnarztpraxis verbunden.
2 zeigt schematisch den inneren Aufbau der Wasseraufbereitungsvorrichtung 20.
Von der Wasserversorgungsleitung 22 kommend ist zunächst ein Druckminderer 28 mit einer Druckanzeige 30 und einem vorgeschalteten Vorfilter 32 vorgesehen. Stromab dieses Druckminderers 28 ist ein Magnetventil 34 mit einem vorgeschalteten Feinfilter 36 angeordnet. Vom Ausgang des Magnetventils 34 führt eine Leitung 38 in einen Vorratsbehälter 40. Die Leitung 38 ragt dabei durch eine Öffnung 42 in der Decke des Vorratsbehälters 40 in diesen hinein, ohne den Rand der Öffnung 42 zu berühren, und weist an ihrem Ende eine Düse 44 auf.
Der Vorratsbehälter 40 selbst ist derart ausgestaltet, dass in einer Seitenwand etwa 20 mm unterhalb der Düse 44 ein erster freier Überlauf 46 angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein maximaler Pegel 48 für einen Wasservorrat 49 in dem Vorratsbehälter 40 vorgegeben, so dass zwischen der Austrittsöffnung der Düse 44 und der Wasseroberfläche in dem Vorratsbehälter 40 stets eine freie Fallstrecke 50 von mehr als etwa 20 mm vorhanden ist.
Zusätzlich ist in dem Vorratsbehälter 40 ein Schwimmer 52 angeordnet, der mit einem Sensor, hier einem Hall-Sensor 54, zusammenarbeitet. Der Hall-Sensor 54 aktiviert über eine Steuerelektronik und nicht gezeigte Steuerleitungen das Magnetventil 34, um in dem Vorratsbehälter 40 einen vorgegebenen Wasserpegel knapp unterhalb des Überlaufs 46 zu halten.
Zu Sicherheitszwecken ist in dem Vorratsbehälter 40 ferner oberhalb des ersten freien Überlaufs 46 ein zweiter freier Überlauf 56 angeordnet, über welchen im Notfall aufgestautes Wasser abfließen kann.
Am tiefsten Punkt des Vorratsbehälters ist eine Öffnung 58 vorgesehen, von welcher Saugleitungen 60 und 62 zu zwei identisch ausgestalteten einfachwirkenden Kolbendruckpumpen 64 führen.
Jede Kolbendruckpumpen 64 weist einen Zylinder 66 auf, in welchem ein Kolben 68 läuft, der den Zylinder 66 in einen wasserseitigen Druckraum 70 und einen druckluftseitigen Druckraum 72 unterteilt.
Der wasserseitige Druckraum 70 weist einen Zulass 74 mit einem stromauf gelegenen Rückschlagventil 76 und einen Auslass 78 mit einem stromab gelegenen Rückschlagventil 80 auf.
Der Kolben 68 ist ferner über einen Stössel 82 mit einer Feder 84 beaufschlagt, welche den Kolben 68 in Richtung des druckluftseitigen Druckraumes 72 vorspannt.
Die druckluftseitigen Druckräume 72 der Kolbendruckpumpen 64 werden über zwei 2/3-Wege-Magnetventile 86 jeweils abwechselnd mit Druckluft aus der Druckluftversorgungsleitung 26 beaufschlagt, um den Kolben 68 in Richtung des wasserseitigen Druckraumes 70 zu bewegen, oder mit einem Entlüftungsschalldämpfer 88 verbunden, wodurch sich der Kolben 68 aufgrund der Federkraft der Feder 84 in Richtung des druckluftseitigen Druckraumes 72 bewegt. Zur Steuerung der 2/3-Wege-Magnetventile 86 können hier nicht gezeigte Endlagensensoren vorgesehen sein.
Die wasserseitigen Auslässe 78 der Kolbendruckpumpen 64 sind mit einer gemeinsamen Leitung verbunden, die zu einem weiteren Rückschlagventil 90 führt, welches mechanisch entsperrbar ist. Stromab dieses Rückschlagventils 90 und damit stromab der Kolbendruckpumpen 64 ist eine werkzeuglos wechselbare Filterpatrone 92 vorgesehen, die über ein hier nicht im Detail gezeigtes Schnellanschlusssystem (z. B. einem Bajonettanschluss) befestigt wird, welches eine Mechanik 93 umfasst, die bei angeschlossener Filterpatrone 92 das Rückschlagventil 90 entsperrt.
Dabei wird das Schnellanschlusssystem die in der 2 der Übersichtlichkeit halber getrennt gezeichneten Anschlüsse für Wasser (Zulaufanschluss), Reinwasser (Filtratanschluss) und Abwasser (Retentatanschluss) vorzugsweise auf einer Anschlussseite der Filterpatrone 92 zusammenfassen.
Die Filterpatrone 92 umfasst ein kerzenförmiges Ultrafiltrationsfilter 94, dessen Innenraum auf der einen Seite mit dem Zulaufanschluss und auf der anderen Seite mit dem Retentatanschluss der Filterpatrone 92 in Verbindung steht. Der Raum zwischen dem Ultrafiltrationsfilter 94 und der Gehäusewand der Filterpatrone 92 steht über ein ebenfalls in die Filterpatrone 92 angeordnetes Aktivkohlefilter 96 mit dem Filtratanschluss der Filterpatrone 92 in Verbindung. Von dort führt eine Reinwasserleitung 98 zu einem Reinwasserauslass 100 als Außenanschluss der Wasseraufbereitungsvorrichtung 20.
Der Retentatanschluss, der mit dem Inneren des Ultrafiltrationsfilters 94 in Verbindung steht, führt stromab zu einem Magnetventil 102, welches im Normalbetrieb der Wasseraufbereitungsvorrichtung 20 geschlossen ist. Durch Öffnen des Magnetventils 102 kann dann das Ultrafiltrationsfilter 94 retentatseitig gespült werden.
Schließlich umfasst die Wasseraufbereitungseinrichtung 20 eine Chemikalienzuleitung 104 zum optionalen Einbringen von Chemikalien, wie beispielsweise H2O2, welche in die zum Reinwasserauslass 100 führende Reinwasserleitung 98 stromab der Filterpatrone 92 einmündet. Dabei ist im Verlauf der Chemikalienzuleitung 104 ein normalerweise geschlossenes Magnetventil 106 vorgesehen, mit welchem die Chemikalie zudosiert werden kann. Die Dosierung kann dabei über eine Pulslängenmodulation oder mit Hilfe eines Proportionalventils erfolgen. Das optionale Einbringen von Chemikalien kann beispielsweise dazu verwendet werden, die nachfolgende dentale Behandlungseinheit 10 von Zeit zu Zeit zu sanieren.
Insgesamt ist die Wasseraufbereitungsvorrichtung 20 derart kompakt bauend, dass sie vollständig in die Behandlungssäule 14 der dentalen Behandlungseinheit 10 integriert werden kann. Dennoch kann im normalen Betrieb ein Volumenstrom von 0,5 Litern Reinwasser pro Minute mit einem Druck von ca. 3–6 bar am Reinwasserauslass 100 bereitgestellt werden, da die Kolbendruckpumpen 64 einen ausreichenden Druck erzeugen, um das Wasser zur Aufbereitung durch den Ultrafiltrationsfilter 94 hindurch zu drücken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm EN 1717 [0005]

Claims

Wasseraufbereitungsvorrichtung (20) für eine dentale Behandlungseinheit (10) mit einem Reinwasserauslass (100), dadurch gekennzeichnet, dass a) die Wasseraufbereitungsvorrichtung (10) eine freie Fallstrecke (50) für das Wasser über einem Wasservorrat (49) umfasst, welche eine Rückverkeimung in ein stromauf gelegenes Zuleitungssystem verhindert, und b) die Wasseraufbereitungsvorrichtung (10) mindestens eine Druckpumpe (64), insbesondere eine mit Druckluft betriebene Kolbendruckpumpe, umfasst, deren Einlass mit dem Wasservorrat (49) verbunden ist und deren Auslass mit einem stromauf des Reinwasserauslasses (100) angeordneten Ultrafiltrationsfilter (94) verbunden ist, um das Wasser aus dem Wasservorrat (49) unter Druck dem Ultrafiltrationsfilter (94) und nachfolgend dem Reinwasserauslass (100) zuzuführen.
Wasseraufbereitungsvorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultrafiltrationsfilter (94) in einer abnehmbaren Filterpatrone (92) angeordnet ist, deren Zulaufanschluss über ein Schnellanschlusssystem (93) mit dem Auslass der Druckpumpe (64) verbunden ist, wobei das Schnellanschlusssystem (93) eine Mechanik umfasst, mit welcher ein am Auslass der Druckpumpe (64) angeordnetes, entsperrbares Rückschlagventil (90) entsperrt wird, wenn die Filterpatrone (92) angeschlossen ist.
Wasseraufbereitungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Druckpumpe (64) und stromauf des Reinwasserauslasses (100) ein Aktivkohlefilter (96) angeordnet ist.
Wasseraufbereitungsvorrichtung (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivkohlefilter (96) stromab des Ultrafiltrationsfilters (94) angeordnet ist.
Wasseraufbereitungsvorrichtung (20) nach Anspruch 3 oder 4 in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivkohlefilter (96) zusammen mit dem Ultrafiltrationsfilter (94) in der Filterpatrone (92) angeordnet ist.
Wasseraufbereitungsvorrichtung (20) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivkohlefilter (96) in einer eigenen abnehmbaren Filterpatrone angeordnet ist.
Wasseraufbereitungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei im Gegentakt betriebene Kolbendruckpumpen (64) vorgesehen sind.
Wasseraufbereitungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Fallstrecke (50) über dem Wasservorrat (49) dadurch realisiert ist, dass ein Vorratsbehälter (40) für den Wasservorrat (49) vorgesehen ist, der eine Maximalpegeleinrichtung (46; 52, 54), insbesondere einen Überlauf (46), umfasst, die einen maximalen Pegel (48) für den Wasservorrat (49) vorgibt, und dass ein Zulauf (38, 44) in den Vorratsbehälter (40) mindestens etwa 20 mm oberhalb des maximalen Pegels (48) angeordnet ist.
Dentale Behandlungseinheit (10) mit einer Wasseraufbereitungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Dentale Behandlungseinheit (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Behandlungssäule (14) umfasst, in welcher die Wasseraufbereitungsvorrichtung (20) vollständig aufgenommen ist.