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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Enthärtung von Trinkwasser enthaltend
- (a) ein Gehäuse mit einem Einlass, der mit einer Trinkwasserversorgung verbunden ist und einem Auslass für enthärtetes Trinkwasser;
- (b) eine zwischen Einlass und Auslass angeordnete Enthärtereinrichtung zum Enthärten des Trinkwassers;
- (c) ein Verschneideventil zum Mischen von enthärtetem Trinkwasser und nicht-enthärtetem Rohwasser;
- (d) einen Motor zum Einstellen des Verschneideventils auf ein ausgewähltes Mischungsverhältnis von enthärtetem Trinkwasser und Rohwasser,
- (e) eine Steuerung zum Steuern des Motors.
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Zuviel Kalk im Trinkwasser führt zu Ablagerungen in Armaturen, Geräten und Rohrleitungen. Es ist daher wünschenswert, den Kalkgehalt im Trinkwasser, repräsentiert durch den „Härtegrad“ zu reduzieren. Ein Verfahren hierzu arbeitet mit Ionentauschern. Kalziumionen im Trinkwasser werden am Ionentauscher gebunden und durch unschädliche Kationen ersetzt. Durch Spülen kann das Ionentauschermaterial regeneriert werden. Es gibt aber auch andere Verfahren zum Enthärten von Wasser. Für die vorliegende Erfindung kommt es auf die Art und Weise der Enthärtung nicht an.
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Stand der Technik
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Ionentauschergeräte sind vielfach bekannt.
EP 2684 849 A1 (BWT AG) offenbart einen Ionentauscher in Kartuschenform. Bei einem derartigen Ionentauscher wird das gesamte Trinkwasser durch das Ionentauschergranulat geleitet.
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Es gibt Anordnungen, bei denen nur ein Teil des Wassers durch den Ionentauscher geleitet wird. Der Kalkgehalt wird dadurch reduziert, aber der Kalk nicht vollständig entfernt. Auf diese Weise ist das Ionentauschermaterial länger wirksam. Unbehandeltes Rohwasser und enthärtetes Wasser aus dem Ionentauscher wird in einem Verschneideventil zusammengeführt, so dass das Wasser gemischt und am Ausgang mit reduzierter Härte zur Verfügung steht. Ein Beispiel für eine solche Anordnung ist in der
DE 10 2012 007 589 A1 und
DE 10 2008 045 354 B3 (Judo Wasseraufbereitung GmbH) offenbart. Der gewünschte Härtegrad kann an einer Steuerung des Verschneideventils von Hand eingegeben werden. Die Rohwasserhärte wird vorab titrimetrisch bestimmt, beim Wasserversorger erfragt oder mittels eines integrierten Leitfähigkeitssensors bestimmt. Aus dem gewünschten Härtegrad und der Rohwasserhärte wird das erforderliche Mischungsverhältnis aus enthärtetem Wasser und Rohwasser bestimmt und das Verschneideventil mit der Steuerung entsprechend eingestellt. Eine bekannte Anordnung der Anmelderin ist in der
DE 20 2009 0087 421 U1 offenbart.
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Nachteilig bei den bekannten Anordnungen ist es, dass die Bestimmung der Rohwasserhärte mit Mühe verbunden ist. Nicht jeder Installateur ist in der Lage, titrimetrische Bestimmungen durchzuführen. Die hierfür erforderlichen Chemikalien und Gerätschaften sind mit Kosten verbunden. Auch die Ermittlung der Werte beim Wasserversorger ist mit Aufwand verbunden und die Aktualisierung der Werte unpraktisch. Die aus den genannten Veröffentlichungen bekannten Anordnungen arbeiten daher mit einem Leitfähigkeitssensor. Aus der Leitfähigkeit kann mittels einer gespeicherten Tabelle oder eines Verlaufs auf den Kalkgehalt im Wasser geschlossen werden. Die Verwendung eines Leitfähigkeitssensors ist teuer und fehlerbehaftet. Es gibt nämlich Regionen, in denen das Wasser auch andere Ionen in nennenswertem Umfang enthält, die zur Leitfähigkeit beitragen. In diesen Regionen wird das Messergebnis entsprechend verfälscht.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Anordnung zur Enthärtung von Trinkwasser der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher eine hohe Genauigkeit des eingestellten Härtegrades bei gleichzeitig hohem Bedienkomfort erreicht wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass
- (f) eine Datenverbindung der Steuerung über ein Netzwerk zu einem Server vorgesehen ist, auf welchem Daten zum Härtegrad der jeweiligen geographischen Position der Anordnung gespeichert sind; wobei
- (g) der Server über weitere Datenverbindungen mit weiteren Steuerungen verbunden ist, die gleichwirkende Verschneideventile steuern.
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Mit einer solchen Anordnung kann die Einstellung und Aktualisierung des Härtegrades des Rohwassers automatisch erfolgen. Die Daten zum Härtegrad werden zentral, beispielsweise beim Hersteller, gespeichert und verwaltet. Der Härtegrad muss also vor Ort bei der Installation weder gemessen noch erfragt werden. Es ist auch keine aufwändige Messanordnung für die Leitfähigkeitsmessung erforderlich. Die Steuerung kann die Daten auf dem Server bequem über das Netzwerk, etwa eine Telefonverbindung oder über das Internet, abfragen oder empfangen. Insbesondere werden die Daten nicht vor Ort gepflegt, sondern zentral. Der unbedarfte Nutzer der Enthärtungsanlage hat in der Regel weder besonderes Interesse, noch die erforderlichen Kenntnisse um den Härtegrad regelmäßig zu überprüfen und zu aktualisieren. Der Einsatz eines beruflich tätigen Installateurs ist mit Kosten verbunden. Die Anordnung greift über die Datenverbindung auf aktuelle Daten auf dem Server zu. Dieser Server stellt die Daten für eine große Vielzahl von Anlagen zur Verfügung. Entsprechend lohnt sich der Aufwand für die Datenpflege. Die entstehenden Kosten verteilen sich auf eine Vielzahl von Nutzern und bleiben entsprechend gering.
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Die Serverdaten können bei den Wasserwerken erfragt oder, soweit verfügbar, aus dem Internet downgeloaded werden. Es ist aber auch möglich, die Datenerfassung für jede Region über die dort tätigen Außendienstmitarbeiter zu bewirken. Diese haben die erforderlichen Kenntnisse und liefern den Härtegrad an der Zapfstelle und nicht am Wasserwerk.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein User-Interface zur Eingabe und/oder Anzeige eines gewünschten Härtegrads am Auslass vorgesehen. Das User-Interface kann von einer Fernsteuerung, einer Applikation auf einem Mobilfunkendgerät oder einem anderen Gerät mit kabelloser Verbindung gebildet sein. Ein User-Interface mit einer geeigneten Software ermöglicht nicht nur die Eingabe und Anzeige des Härtegrads, sondern auch beispielsweise eine Auswertung zum Verlauf etc. Das User-Interface kann insbesondere in einer Applikation („App“) verwirklicht sein, die zur Steuerung von weiteren Geräten, etwa Leckageschutz-Anordnungen vorgesehen sind.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Tabelle oder Funktionenschaar vorgesehen, in der jedem Paar aus eingestelltem Härtegrad und Rohwasserhärte ein die Stellung des Verschneideventils repräsentierender Wert zugeordnet ist. Die Tabelle oder Funktionenschaar kann im Server oder in einem Speicher der Steuerung abgelegt sein. Es versteht sich, dass ein funktioneller Zusammenhang auch auf jede andere geeignete Weise abgelegt werden kann. Es können ferner weitere Faktoren berücksichtigt werden, die eine andere Einstellung des Verschneideventils erforderlich machen könnten. Ein solcher Faktor ist beispielsweise der Abnutzungsgrad des Ionentauschers, der durch die Durchflussmenge repräsentiert werden kann.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Datenverbindung und der Server zusätzlich von Leckageschutzeinrichtungen und/oder anderen Armaturen in Heizungs- oder Trinkwasserinstallationen nutzbar sind. Die Datenverbindung wird dann nicht eigens für die Abfrage der Wasserhärte genutzt, sondern zur Einrichtung und Steuerung ganzer Heizungs- und/oder Trinkwasserinstallationen. Auch diese kann insbesondere über eine Applikation auf einem Mobilfunkendgerät oder eine Webapplikation erfolgen.
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Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Draufsicht auf eine Adapterarmatur zum Anschließen einer Ionentauscheranordnung, die mit einem Filter an einer Rohrleitung angeflanscht ist.
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2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Anordnung aus 1.
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3 ist ein Querschnitt durch die Anordnung aus 1 entlang einer Schnittebene durch die Rohrleitung und senkrecht zu der in 2.
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4 ist ein Querschnitt durch die Anordnung aus 1 entlang einer Schnittebene parallel zur Rohrleitung auf der Höhe der Anschlüsse für die Ionentauscheranordnung und des Verschneideventils mit angeschlossener Ionentauscheranordnung.
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5 zeigt die Ansicht aus 4 mit abgeklemmter Ionentauscheranordnung.
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6 ist ein Schnitt entlang der Schnittlinie C-C in 5.
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7 zeigt die Ansicht aus 1 mit abgeklemmter Ionentauscheranordnung.
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8 ist eine schematische Darstellung des Prinzips zur Bereitstellung von Daten zum Härtegrad des von Wasserwerken bereitgestellten Trinkwassers.
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9 ist ein Schnitt des Verschneideventils im Detail.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Adapterarmatur. Die Adapterarmatur 10 wird mit einem Flansch 12 an einen Flanschanschluss 14 angeflanscht. Der Flanschanschluss 14 weist einen Einlass 16 und einen Auslass 18 auf. Mit dem Einlass 16 und dem Auslass 18 wird der Flanschanschluss in eine (nicht dargestellte) Rohrleitung eingebaut. Die Adapterarmatur 10 weist einen weiteren Flanschanschluss 20 auf. An diesem Flanschanschluss 20 ist ein Trinkwasserfilter 22 angeschlossen. Das Wasser fließt vom Einlass 16 durch die Adapterarmatur 10 zum Filter 22. Dort wird das Wasser gefiltert. Das gefilterte Wasser fließt zurück in die Adapterarmatur 10 und wird dort auf die nachstehend beschriebene Weise durch einen (nicht dargestellten) Ionentauscher geleitet. Das in dem Ionentauscher enthärtete Wasser fließt zurück durch die Adapterarmatur 10 und von dort zum Auslass 18.
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Die Art der Flanschanschlüsse 12 und 20 ist in 2 erkennbar. Der Einlass 16 verläuft zentral und ist mit einer Zentralkammer 24 der Adapterarmatur 10 verbunden. Der Auslass 18 ist im Übergangsbereich 26 außerhalb des Einlasses 16 vorgesehen und von diesem getrennt. Der Auslass 18 ist über den Übergangsbereich 26 mit einem um die Zentralkammer 24 angeordneten Auslass-Ringraum 28 verbunden. Die Adapterarmatur 10 und der Anschluss des Flanschanschlusses 14 sind im Verbindungsbereich flächig ausgeführt und mit einer Überwurfmutter 30 und einer Dichtung 32 verdrehbar zusammengeflanscht.
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Auf ähnliche Weise ist der auf der Rohrleitung abgewandten Seite vorgesehene Anschlussflansch 20 für den Filter 22 ausgebildet. Der Einlass des Filters ist mittig angeordnet und mit der rohrförmigen Zentralkammer 24 verbunden. Der Auslass des Filters 22 ist koaxial als Ringraum 34 ausgebildet und geht in den Einlass-Ringraum 36 in der Adapterarmatur über. Auch der Anschlussflansch 20 ist flächig ausgeführt und wird mit einer Überwurfmutter 38 und einer Dichtung 39 zusammengeflanscht. Die Anschlussflansche 12 und 20 sind parallel angeordnet, so dass die Adapterarmatur zwischen der Rohrleitung und dem Filter 22 sitzt. Dadurch wird eine besonders einfache und kompakte Installation erreicht.
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Das Wasser fließt zunächst in die Zentralkammer 24 und von dort durch den mittleren Bereich in den Filter 22. Das gefilterte Wasser fließt außen in den Einlass-Ringraum 36. Der Einlass-Ringraum 36 steht mit einem Ausgang 40 in Verbindung. Dies ist in 3 und 4 erkennbar. Der Ausgang 40 mündet in einem Stutzen 42, welcher an das Gehäuse 46 der Adapterarmatur 10 angeformt und mit einem Kugelhahn 44 verschließbar ist. Parallel zum Ausgang 40 ist ein Eingang 48 vorgesehen. Der Eingang 48 mündet in einem Stutzen 50, welcher an das Gehäuse 46 der Adapterarmatur 10 angeformt und mit einem Kugelhahn 52 verschließbar ist.
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An den Ausgang 40 und den Eingang 48 kann eine beliebige Ionentauscheranordnung angeschlossen werden. Ein solcher Anschluss kann beispielsweise mittels Schlauchverbindung erfolgen. In 1 bis 4 ist die Situation mit geöffneten Kugelhähnen 44 und 52 dargestellt. 5 bis 7 zeigt die Situation, wenn die Kugelhähne 44 und 52 geschlossen sind. Dann ist die Ionentauscheranordnung abgeklemmt und kann ausgetaucht oder gewartet werden.
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Das von der Ionentauscheranordnung im Betrieb kommende, enthärtete Wasser fließt durch den Eingang 48 zum Auslass-Ringraum 28, wie dies in 3 gut erkennbar ist. Von dort fließt es durch den äußeren Ringraum im Flansch 12 zum Auslass 18.
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Zwischen dem Einlass-Ringraum 36 und dem Auslass-Ringraum 28 ist ein allgemein mit 54 bezeichnetes Verschneideventil vorgesehen. Das Verschneideventil 54 ist in 9 im Detail dargestellt. An die dem Ausgang 40 und Eingang 48 gegenüberliegende Seite (in den Darstellungen oben) ist ein Stutzen 56 an das Gehäuse 46 angeformt. Der Einlass-Ringraum 36 und der Auslass-Ringraum 28 münden in den von dem Stutzen 56 gebildeten Hohlraum, wie dies in 2 dargestellt ist. In den Stutzen 56 ist eine rohrförmige Ventilhülse 58 eingesteckt und gegen diesen abgedichtet. Die Ventilhülse 58 ist in dem Stutzen 56 frei drehbar.
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Die Wandung der Ventilhülse 58 verschließt die von den Übergängen zwischen den Ringräumen 36 und 28 und dem Inneren des Stutzens gebildeten Bypass-Öffnungen. In der Wandung der Ventilhülse ist im unteren, achsnahen Bereich eine Öffnung 68 gebildet. Die Öffnung 68 weist entlang des Umfangs den gleichen Durchmesser auf. Die Öffnung 68 ist derart ausgebildet, dass die Öffnung zwischen dem Auslass-Ringraum 28 und dem Inneren des Stutzens 56 immer geöffnet ist.
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In der Wandung der Ventilhülse 58 ist eine weitere Öffnung 70 gebildet. Die Öffnung 70 ist in 2 und 9 gut erkennbar. Die Öffnung 70 ist in einem anderen Winkelbereich, aber auf gleicher Höhe wie die Öffnung 68 vorgesehen. Die Öffnung 70 läuft über den Umfang spitz zu. Der Durchmesser nimmt ab. Die Öffnung 70 überlappt in einigen Winkelstellungen mit dem Übergangsbereich zwischen dem Einlass-Ringraum 36 und dem Inneren des Stutzens 56. Je nach Winkelstellung der Ventilhülse 58 wird der mit der Öffnung 70 gebildete Strömungsquerschnitt des Verschneideventils 54 mehr oder weniger geöffnet.
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Durch die Öffnungen 70 und 68 fließt nicht-entkalktes Wasser vom Einlass-Ringraum zum Auslass-Ringraum. Das Verschneideventil 54 kontrolliert dabei die Menge des Wassers durch diesen so gebildeten Bypass. Mit anderen Worten: das Mischungsverhältnis zwischen entkalktem und nicht-entkalktem Wasser kann über die Winkelposition der Ventilhülse 56 eingestellt werden. Die Ventilhülse 56 wird von einem Motor angetrieben. Mit diesem wird das Mischungsverhältnis eingestellt. Der Motor wird von einer Steuerung 55 gesteuert.
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Wenn die Ionentauscheranordnung wie oben beschrieben abgeklemmt wird, fließt nur unbehandeltes, kalkhaltiges Wasser durch das Verschneideventil. Die Öffnung 70 wird dann in die Position mit maximalem Strömungsquerschnitt gedreht. Dies stellt die Wasserversorgung auch während der Wartung sicher.
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Anders als bei anderen Ausgestaltungen wirkt das Verschneideventil sowohl als Verschneide- als auch als Umlenkventil.
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8 ist eine Prinzipskizze, in welcher dargestellt ist, wie Daten zum Härtegrad des von Wasserwerken bereitgestellten Trinkwassers genutzt werden um ein gewünschtes Mischungsverhältnis einzustellen. In 8 bezeichnet 110 einen Server. Der Server ist im vorliegenden Beispiel beim Hersteller von Enthärtungsanordnungen vorgesehen und wird von diesem verwaltet und gepflegt. Es versteht sich, dass der Server aber auch bei einem kommerziellen IT-Anbieter stehen kann. Der Server 110 ist über eine Datenleitung 150 mit dem Internet 112 verbunden.
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Verschiedene Gebäude 114, 116, 118 und 120 sind über Datenleitungen 136, 138, 140 und 142 ebenfalls mit dem Internet verbunden. Die Gebäude 114 und 116 werden von einem Wasserwerk 122 mit Trinkwasser versorgt. Hierfür ist eine Trinkwasserleitung 146 und 152 vorgesehen. Es versteht sich, dass das Wasserwerk 122 nicht nur zwei Gebäude versorgt, sondern wesentlich mehr. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden der Übersichtlichkeit halber lediglich zwei Gebäude eingezeichnet. Weitere Gebäude 118 und 120 in anderen Regionen werden von anderen Wasserwerken 124 und 126 versorgt. Hierzu sind Trinkwasserleitungen 144 bzw. 148 vorgesehen. Auch hier sind der Übersichtlichkeit halber lediglich zwei weitere Wasserwerke gezeigt. Es versteht sich, dass die Erfindung mit erheblich mehr Wasserwerken und Gebäuden für Verwendung findet.
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Die Wasserwerke 122, 124 und 126 überprüfen regelmäßig die Trinkwasserqualität des von ihnen bereitgestellten Trinkwassers. Dazu gehört die Bestimmung des Kalkgehaltes. Dieser kann beispielsweise in „Deutschen Härtegrad“ angegeben werden. Die Wasserwerke veröffentlichen die Werte oder es besteht die Möglichkeit die Werte zu erfragen. Die abgefragten Härtegrade werden in einer Datenbank auf dem Server 110 gespeichert und regelmäßig aktualisiert. Dies ist durch Pfeile 128, 130 und 132 repräsentiert.
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In den Gebäuden 114, 116, 118 und 120 sind Enhärtungsanlagen angeordnet, die vorstehend detailiert beschrieben sind. In den Enthärtungsanlagen wird das Trinkwasser beispielsweise mit einem Ionentauscher enthärtet und über ein Verschneideventil mit Rohwasser gemischt. Dabei kann der gewünschte Härtegrad am Auslass eingestellt werden. Die Stellung des Verschneideventils ist mit dem Motor einstellbar, der eine Steuerung 55 aufweist. Die Steuerung 55 ist über das Internet 112 mit dem Server 110 verbunden. Dies ist durch Verbindungen 136, 138, 140 und 142 repräsentiert.
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Zur Einstellung des Verschneideventils wird an einem User-Interface der gewünschte Härtegrad eingegeben. In privaten Haushalten ist beispielsweise ein mittlerer Härtegrad von 8 dH wünschenswert. Bei industriellen Anwendungen kann hingegen ein geringer Härtegrad unterhalb von 0,5 dH erforderlich sein. Als User-Interface ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Software-Applikation („App“) vorgesehen, die an einem Mobilfunk-Endgerät oder auf einem mit dem Internet verbundenen Computer installiert ist. Mit der App können ebenfalls über das Internet aktuelle Einstellungen abgefragt und angezeigt werden und Änderungen vorgenommen werden. Zusätzlich oder alternativ ist eine Bedieneinheit mit Tasten und Anzeige an der Enthärtungsanlage vorgesehen, mit der die Einstellungen vor Ort vorgenommen werden können. Es versteht sich, dass die üblichen Sicherheitsmaßnahmen vorgesehen sind, mit denen nur autorisierte Personen Zugang zu den Geräten und dem Server erhalten.
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Neben der Einstellung des gewünschten Härtegrads wird der genaue Standort ermittelt. Hierzu ist jede denkbare Positionsbestimmung geeignet. So kann der Standort einfach durch Eingabe der Postleitzahl, der Adresse oder einer Bezeichnung des Wasserwerks erfasst werden. Es ist aber auch möglich, den Standort mittels GPS-Ortung zu erfassen. Hierfür kann ein Ortungsgerät an der Enthärtungsanlage vorgesehen sein. Eine kostengünstige und präzise Erfassung kann jedoch auch mittels eines Mobilfunkendgerätes erfolgen, das mit einer GPS Erfassung ausgestattet ist. Der Standort wird dann über das Internet an die Steuerung 55 der Enthärtungsanlage übertragen. Jedes Wasserwerk hat einen wohl-definierten geographischen Versorgungsbereich. Dieser ist im Server gespeichert. Aus der geographischen Lage und dem Versorgungsbereich kann also, wenn das Wasserwerk nicht direkt angegeben wird, das versorgende Wasserwerk und der für dieses Wasserwerk gültige Härtegrad ermittelt werden.
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Wenn neue Einstellungen an einer Enthärtungsanlage vorgenommen wurden, stellt die Steuerung 55 über das Internet eine Verbindung mit dem Server 110 her. Dort wird der aktuelle Härtegrad des Rohwassers ausgelesen. Aus dem gewünschten Härtegrad und dem Härtegrad des Rohwassers wird die zugehörige Einstellung des Verschneideventils ermittelt. Diese entspricht einer vorab gespeicherten Motorstellung, die anschließend angefahren wird.
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In wiederkehrenden zeitlichen Abständen wird die Einstellung überprüft. Hierzu wird der aktuelle Rohwasserhärtegrad am Server abgefragt. Wenn sich die Härte des Rohwassers ändert, wird die Stellung des Verschneideventils entsprechend angepasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2684849 A1 [0003]
- DE 102012007589 A1 [0004]
- DE 102008045354 B3 [0004]
- DE 2020090087421 U1 [0004]
