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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entfernen von Magnetit aus einem Wasserkreislauf mit mindestens einem Permanentmagnet, der in eine Strömungskammer eines Filtergehäuses eingesetzt ist.
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Die
EP 1 878 705 A1 offenbart eine Vorrichtung, bei der Permanentmagnete einem stabförmigen Magnetelement zugeordnet sind, das in eine Strömungskammer eines Filtergehäuses ragt. Die Permanentmagnete ziehen in Leitungswasser treibendes Magnetit und andere Mikropartikel aus magnetischem Material an. Zur Entnahme des Magnetelements aus dem Filtergehäuse wird ein Ventilglied in eine geschlossene Stellung verdreht.
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Das bei Inbetriebnahme einer Fern- oder Zentralheizungsanlage eingegebene Wasser erfüllt die Anforderungen nach VDI 2035 „Vermeidung von Schäden in Warmwasser-Heizungsanlagen“. Während des Betriebs ergibt sich jedoch durch Korrosion an den Rohrinnenwandungen eine Partikelablösung, die zu einer Beeinträchtigung der Heizleistung und zu Störungen der Anlage führen kann.
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Um derartige Beeinträchtigungen zu vermeiden, sind verschiedene Schmutzabscheider vorgeschlagen worden. Ein wesentlicher Bestandteil der Verschmutzung besteht aus Magnetitschlamm. Das bei Neubefüllung eingegebene Wasser oder das Ergänzungswasser ist bei unzulänglicher thermischer Entgasung mit Sauerstoff angereichert. Dieser Sauerstoff reagiert mit der Eisenoberfläche der Rohre oder der sonstigen Anlageelemente. Es bilden sich Eisenoxide, die nicht nur eine Verschlammung bewirken, sondern auch nach Art galvanischer Elemente zu Korrosion an den Innenwänden der Anlageelemente führen können. Deshalb gilt es, das Hauptaugenmerk bei der Auswahl eines Schmutzabscheiders auf die Wirksamkeit bei der Abscheidung von Magnetitschlamm zu richten.
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Aus der Praxis sind mit Permanentmagneten ausgestattete Magnetitschlammabscheider bekannt, die ein von dem Wasser eines Warmwasserkreislaufs, insbesondere eines Heizungskreislaufs, durchströmtes Filtergehäuse umfassen, in das mindestens ein mit einem oder mehreren Permanentmagneten bestückter Stab eingesetzt ist, der von dem Wasser umströmt wird. An diesen Permanentmagneten setzt sich der größtenteils aus Eisenoxiden bestehende Magnetit bzw. der Magnetitschlamm ab. Von Zeit zu Zeit müssen die mit Magnetit verunreinigten Permanentmagnete aus dem Filtergehäuse entnommen und gereinigt werden.
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Schwierig gestaltet sich die Entnahme des Magnetstabes aus dem Filtergehäuse, da der entsprechende Wasserkreislauf abgesperrt werden muss. Dies ist insofern problematisch, als der Heizbetrieb für die Zeit der Reinigung unterbrochen werden muss und es bei der Entnahme des Stabes zu einem Verlust von Wasser in dem Kreislauf kommt, das entsprechend nachzufüllen ist.
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Da Wasserkreisläufe von Heizungsanlagen mit einem aufbereiteten Wasser, also einem enthärteten oder entsalzten Wasser, dem keine Chemikalien zugesetzt sind, oder einem behandelten Wasser, also einem Wasser, dem Chemikalien zugesetzt sind, betrieben werden, gestaltet sich auch die Reinigung des Magnetstabes mit dem einhergehenden Wasserverlust relativ aufwändig.
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Im Zusammenhang mit einer besonders energiesparenden Umwälzpumpe, einer so genannten Hocheffizienzpumpe, ist der Einsatz eines so genannten Magnetitfilters, also eines Wasserfilters mit einem magnetischen Magnetitschlammabscheider, zwingend erforderlich, um die Lebensdauer der Umwälzpumpe zu erhöhen, da diese mittels verhältnismäßig starken Dauermagneten betrieben werden, an denen Magnetit, also Eisenoxide, anhaften.
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Die US 2007 / 0 187 302 A1 offenbart eine mit Permanentmagneten bestückte Walze, die zur Entfernung von Magnetit drehend in einem offenen Gehäuse angeordnet ist.
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Eine Hocheffizienzpumpe ist als Umwälzpumpe nicht nur für Heizungsanlagen in Einfamilienhäusern, sondern auch für Trinkwarmwasser-Zirkulationen geeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei deren leicht und ohne Entnahme des Magneten zu bewerkstelligender Reinigung von Magnetitablagerungen nahezu keine Entleerung des Wasserkreislaufs erfolgt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.
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Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dar.
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Eine Vorrichtung zum Entfernen von Magnetit aus einem Wasserkreislauf umfasst mindestens einen Permanentmagnet, der in eine Strömungskammer eines Filtergehäuses eingesetzt ist. Der Permanentmagnet ist als eine Kugel ausgebildet oder in eine gegenüber dem peripheren Kugelumfang zurückgesetzte Teilfläche einer Kugel eingesetzt, die in dem Filtergehäuse abgedichtet und derart drehbar gelagert ist, dass die Teilfläche in einer Stellung der Kugel in der Strömungskammer und in einer anderen Stellung der Kugel außerhalb des Filtergehäuses angeordnet ist, wobei die Kugel mit einer abgedichtet in dem Filtergehäuse gelagerten Drehachse eines aus dem Filtergehäuse ragenden Drehhebels verbunden ist.
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Die abgedichtet in dem Filtergehäuse drehbar gelagerte Kugel ermöglicht in ihrer einen Stellung, in der die zurückgesetzte Teilfläche in die Strömungskammer eingetaucht ist, die Ansammlung von Magnetit bzw. Magnetitschlamm aus dem Wasser des Wasserkreislaufs, der beispielsweise Bestandteil eines Heizungs- oder Trinkwassersystems ist, und in ihrer anderen Stellung, in der die Teilfläche aus dem Filtergehäuse herausragt, ist die Reinigung der Teilfläche der Kugel von Magnetit bzw. Magnetitschlamm möglich. Bei dem Verdrehen der Kugel in die eine oder andere Stellung dringt nahezu kein Wasser aus dem Wasserkreislauf nach außen. Die austretende Wassermenge ist derart gering, dass insbesondere in einem mit VES-Wasser gefüllten Heizungskreislauf ein Nachfüllen nicht erforderlich ist. Bei VES-Wasser handelt es sich um vollentsalztes Wasser, das enthärtet und entmineralisiert ist, beispielsweise über ein Kationen- und Anionenaustauscherharz. Die Leitfähigkeit des VES-Wassers ist gegen Null abgesenkt und es weist nahezu kein Ca, Na, Mg, Chloride usw. auf.
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Aufgrund dieser einfachen, unproblematischen Handhabung der Vorrichtung ist es jedem Benutzer möglich, in beliebigen Zeitabständen die Kugel von Magnetitanlagerungen zu reinigen und dementsprechend auch den Verschmutzungsgrad des Wassers visuell festzustellen. Die Reinigung kann während des Betriebs, also beispielsweise während des Umwälzens des Wassers durch den Wasserkreislauf, insbesondere während eines Heizungsbetriebs, erfolgen und es ist nicht erforderlich, das das-System still zu setzen. Die beiden wesentlichen Stellungen der Kugel, nämlich die Stellung, in der die Teilfläche zum Reinigen außerhalb des Filtergehäuses angeordnet ist, und die Stellung, in der die Teilfläche zum Sammeln von Magnetitablagerungen in die Strömungskammer taucht, sind entweder optisch wahrnehmbar markiert oder lösbar arretierbar, so das ein Benutzer die entsprechenden Stellungen wahrnehmen kann, um insbesondere die Teilfläche im Inneren der Strömungskammer möglichst optimal auszurichten. Zur lösbaren Arretierung der Kugel in der einen und/oder anderen Stellung können beispielsweise in kleine Mulden in der Kugeloberfläche eintauchende federbelastete Kugelanordnungen vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, eine derartige Stellung durch eine einfache optische Markierung zu kennzeichnen.
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Zum Einsetzen des Permanentmagneten in die Teilfläche kann beispielsweise die Teilfläche mit einer Bohrung versehen sein, in die der stabförmige Permanentmagnet einpressbar ist. Es ist auch möglich, die der Teilfläche zugeordnete Fläche des Permanentmagneten an die entsprechende Kontur der Teilfläche anzupassen, diese also entweder abzuflachen oder konkav muldenförmig auszubilden.
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Um im Bereich der Drehachse ein Austreten von Wasser aus dem Filtergehäuse zu vermeiden, ist die Drehachse abgedichtet in dem Filtergehäuse gelagert. Beispielsweise kann eine Stopfbuchse vorgesehen sein, um die Drehachse gegenüber dem Filtergehäuse abzudichten.
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Zweckmäßigerweise ist die zurückgesetzte Teilfläche der Kugel entweder als eine ebene Abflachung der Kugelfläche oder eine konkave Sammelmulde ausgebildet. Eine ebene Abflachung ist vorteilhaft für ein einfaches Einsetzen eines Permanentmagneten, ermöglicht jedoch eine gegenüber einer konkaven Sammelmulde geringere Ansammlung von Magnetit aus dem Wasserkreislauf. Magnetitansammlungen, die über eine gedachte Ebene der Kugelfläche auf der Abflachung oder in der Sammelmulde hinaus vorhanden sind, werden beim Verdrehen der Kugel zur Reinigung der Teilfläche im Inneren des Filtergehäuses abgestreift. Diese abgestreiften Magnetitverunreinigungen werden durch den Permanentmagnet erneut zur Teilfläche bewegt, wenn diese sich wieder innerhalb der Strömungskammer befindet. Insbesondere bleiben die Magnetitverunreinigungen an der Kugel anhaften, wenn diese vollständig aus einem magnetisierbaren Metall gefertigt ist. Nach einem mehrmaligen Hin-und-her-Drehen der Kugel und dem jeweiligen Reinigen der Teilfläche von Magnetitablagerungen, ist auch eine relativ große Menge von Magnetit aus dem Wasserkreislauf im Bereich des Wasserfilters entfernt.
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Um die Kugel relativ leicht und in einer definierten Richtung verdrehen zu können, ist nach einer Weiterbildung die Kugel mit der Drehachse des aus dem Filtergehäuse ragenden Drehhebels lösbar verbunden. Die Drehachse kann beispielsweise mit einem Gewinde versehen sein, das in ein entsprechendes Innengewinde der Kugel eingreift. Nachdem die Kugel in das Filtergehäuse eingesetzt ist, wird die Drehachse durch eine entsprechende Wandung des Filtergehäuses geführt und mit der Kugel gekoppelt. Der aus dem Filtergehäuse ragende Drehhebel stellt ein Griffstück zum Verdrehen der Kugel dar und kann bei entsprechender Geometrie als ein Zeiger dienen, dessen Stellung zu entnehmen ist, in welche Richtung die Teilfläche weist, insbesondere wenn sie in den Strömungskanal im Inneren des Filtergehäuses eingetaucht ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Kugel zum einen in einem Kugelsitz des Filtergehäuses und zum anderen in einem mit dem Filtergehäuse verbunden Überwurf gelagert. Nach dem Entfernen des Überwurfs von dem Filtergehäuse kann die Kugel dem Kugelsitz des Filtergehäuses entnommen werden. Diese Lagerung kann so passgenau gearbeitet sein, dass keine zusätzlichen Dichtungen erforderlich sind. Es ist aber auch möglich, mindestens einen Rundschnurdichtring (O-Ring) oder eine konische Dichtung oder einen sonstigen Einsatz, auch aus einem Metall, zwischen der Kugel und dem Filtergehäuse oder dem Überwurf vorzusehen.
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Vorzugsweise ist der Überwurf als ein Deckel ausgebildet und mit dem Filtergehäuse verschraubt. Der Deckel kann die Kugel komplett überspannen und weist dann eine Reinigungsöffnung auf oder er überspannt die Kugel nur teilweise, so dass ein Benutzer des Wasserfilters die Teilfläche von anhaftenden Magnetitablagerungen reinigen kann, wenn die Kugel in eine entsprechende Reinigungsposition, in der die Teilfläche außerhalb des Filtergehäuses nach außen weist, gedreht ist.
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Um weitere Partikel in dem Filtergehäuse zurückzuhalten, ist in dem Filtergehäuse bevorzugt ein Filtergewebe entnehmbar aufgenommen. Mittels des Filtergewebes, das eine an die Reinigungs- bzw. Verschmutzungssituation angepasste Porengröße aufweist, ist auch ein Sammeln nicht magnetischer Partikel möglich. Bei einer größeren Reinigungsmaßnahme, bei der auch ein Wasserkreislauf entsprechend von dem Filtergehäuse abgesperrt und die die Vorrichtung aufweisende Anlage vorübergehend stillgelegt wird, kann das Filtergewebe nach dem Entfernen der Kugel durch den Kugelsitz dem Filtergehäuse entnommen und gereinigt oder ausgewechselt werden.
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Damit sich die Vorrichtung in einen üblicherweise aus Verschraubungen aufweisenden Rohrleitungen zusammengesetzten Wasserkreislauf integrieren lässt, weist das Filtergehäuse eingangsseitig eine Rohrverschraubung auf und ist ausgangsseitig entweder ebenfalls mit einer Rohrverschraubung versehen oder geht in ein Pumpengehäuse über. Dementsprechend kann das zwei Rohrverschraubungen aufweisende Filtergehäuse strömungstechnisch vor einer bereits vorhandenen Umwälzpumpe, insbesondere einer sogenannten Hocheffizienzpumpe, installiert werden oder bei der Installation einer neuen Umwälzpumpe wird vorzugsweise ein Bauteil installiert, das sowohl die Vorrichtung als auch die Umwälzpumpe in einem gemeinsamen integralen Gehäuse umfasst.
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Üblicherweise in einen Wasserkreislauf eingesetzte Umwälzpumpen mit einer Leistung, die zur Installation in einem Ein- bzw. Zweifamilienhaus genügen, weisen eine Einbaulänge von etwa 180 mm auf und sind mit entsprechenden Verschraubungen bis zu einer Größe von ca. 2 Zoll in ein Rohrleitungssystem des Wasserkreislaufs, insbesondere Heizungswasserkreislaufs, eingebaut. Soll nun eine solche Umwälzpumpe mit einer Länge von 180 mm ersetzt werden, ist es zweckmäßig, eine Umwälzpumpe mit einer geringeren Einbaulänge von ca. 130 mm zu verwenden und zusätzlich die Vorrichtung mit einem Filtergehäuse mit einer Gesamtlänge von 50 mm zu installieren. Dementsprechend weist die Vorrichtung mit einer angekoppelten Umwälzpumpe, insbesondere einer so genannten Hocheffizienzpumpe, eine Gesamtlänge von vorzugsweise 180 mm auf und kann in einer Standard-Einbausituation mit einem geringen Aufwand installiert werden.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Explosionsdarstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung,
- 2 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung nach 1 im Teilschnitt,
- 3 eine weitere schematische Seitenansicht der Vorrichtung nach 1,
- 4 eine Darstellung der Vorrichtung nach 1 in Verbindung mit einer Umwälzpumpe und
- 5 eine Darstellung der Vorrichtung nach 1 in Verbindung mit einer Umwälzpumpe in alternativer Ausgestaltung.
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Die Vorrichtung 1 umfasst ein Filtergehäuse 2, das beidseitig mit Rohrverschraubungen 3 versehen ist, um eine Montage in ein Rohrleitungssystem eines Wasserkreislaufs, insbesondere eines Heizungswasserkreislaufs, mit einfachen Mitteln zu ermöglichen. Selbstverständlich ist auch die unmittelbare Kopplung mit einer Pumpe 4, die als Hocheffizienzpumpe ausgebildet sein kann, möglich, wie in 4 dargestellt ist. Um die Vorrichtung 1 in eine vorhandene Einbausituation zu integrieren, weist das Filtergehäuse 2 eine Länge von beispielsweise 50 mm und die angeschraubte Pumpe 4 eine Länge von vorzugsweise 130 mm auf. Sonach kann die hier vorgestellte Kombination von Vorrichtung 1 und Pumpe 4 eine Umwälzpumpe nach dem Stand der Technik ersetzen, die üblicherweise bei einem Einsatz in einem Ein- oder Zweifamilienhaus derart dimensioniert ist, dass sie eine Länge von ca. 180 mm aufweist. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Filtergehäuse 2 und ein Pumpengehäuse 5 als eine Einheit auszubilden, wie in 5 dargestellt ist, wonach sowohl das Filtergehäuse 2 als auch das Pumpengehäuse 5 jeweils eine Rohrverschraubung 3, die als ein Außengewinde oder eine Überwurfmutter ausgebildet ist, aufweisen. Der Pumpe 4 kann ein durch das Betätigungselement 19 angedeuteter Schalter zugeordnet sein.
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Zur Abscheidung von Magnetit bzw. magnetithaltigen Verunreinigungen aus dem Wasser ist in das Filtergehäuse 2 eine Kugel 6 eingesetzt, die entweder selbst permanentmagnetisch ist bzw. aus einem magnetischen Material hergestellt ist oder wie in 1 angedeutet einen Permanentmagneten 7 haltert, der in eine entsprechende Öffnung 8 der Kugel 6 eingesetzt ist, wobei die Kugel 6 eine Teilfläche 9 aufweist, die gegenüber dem idealen Kugelumfang zurückgesetzt und durch eine Abflachung oder eine konkave Sammelmulde 10 gebildet ist. Die ins Freie weisende Stirnseite des Permanentmagneten 7 ist im Wesentlichen bündig mit der Teilfläche ausgeführt und weist in einer Lage der Kugel 6 zum Sammeln magnetischer Verunreinigungen, also insbesondere zur Abscheidung von Magnetit bzw. magnetithaltigen Verunreinigungen aus dem Wasser, in eine Strömungskammer 11 des Filtergehäuses 2.
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Um die Kugel 6 abgedichtet in einem Ansatz des Filtergehäuses 2 zu lagern, der zwischen den beiden Rohrverschraubungen 3 angeordnet und annähernd senkrecht zu den Rohrverschraubungen 3 bzw. der Hauptströmungsrichtung von Wasser innerhalb des Filtergehäuses 2 ausgerichtet ist, ist zwischen einem filtergehäuseseitigen Kugelsitz 12 der Kugel 6 und der Kugel 6 ein Dichtkonus 13 angeordnet, in dem die Kugel 6 umfangsseitig einliegt. Die Halterung der Kugel 6 an dem Dichtkonus 13 und damit in dem Filtergehäuse 2 erfolgt mittels eines ringförmigen Überwurfs 14, der als ein Deckel mit einer Entnahmeöffnung ausgebildet sein kann. Der Überwurf 14 ist mit dem Filtergehäuse 2 verschraubt und die Kugel 6 ragt abschnittweise über den Überwurf 14 hinaus bzw. steht über dessen freie Oberkante 15 hervor bzw. in Entnahmeöffnung des Deckels hinein.
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Die Kugel 6 steht mit einer als ein Drehhebel 16 ausgebildeten Handhabe 17 in Verbindung, wobei eine Drehachse 18 der Handhabe 17 eine mit einer Stopfbuchse versehene Öffnung in einer zugeordneten Wandung des Filtergehäuses 2 durchragt. Die Drehachse ist drehfest in der Kugel 6 gehalten und der zeigerförmige Drehhebel 16 weist beispielsweise in eine zur Sammelmulde 10 parallele Richtung zur optischen Überprüfung der Lage der Sammelmulde 10 bzw. der Kugel 6 in dem Filtergehäuse 2.
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Um die Sammelmulde 10 zu reinigen, wird die Kugel 6 mittels des Drehhebels 16 durch einen Benutzer derart verdreht, dass die Sammelmulde 10 ins Freie oder in die Entnahmeöffnung des Deckels ragt und derart eine Reinigungsstellung einnimmt. Der Benutzer kann den Magnetit bzw. die magnetithaltigen bzw. magnetischen Verunreinigungen, die sich in der Sammelmulde 10 befinden, der Kugel 6 entnehmen und die Kugel 6 anschließend derart verdrehen, dass die Sammelmulde 10 wieder eine Lage im Inneren des Filtergehäuses 2 einnimmt und von Wasser umströmbar ist. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass das Verdrehen der Kugel 6 und damit die Entnahme von magnetischen Verunreinigungen aus der Sammelmulde 10 bzw. von der abgeflachten Teilfläche 9 ohne wesentlichen Verlust oder Austritt von Wasser aus dem die Vorrichtung 1 aufweisenden Kreislauf erfolgt, weshalb diese Reinigung im Betrieb der die Vorrichtung 1 aufweisenden Anlage stattfinden kann und ein Nachfüllen von Wasser nicht erforderlich ist. Da der Benutzer beim Reinigen der Sammelmulde 10 optisch feststellen kann, welche Menge an Verunreinigungen sich angesammelt hat, ist er in der Lage, die Reinigungsintervalle an den Verschmutzungsgrad der Anlage anzupassen.
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Um auch nicht magnetische Verunreinigungen in dem Filtergehäuse 2 zu sammeln und dadurch eine Beschädigung der Pumpe 4 zu verhindern, ist in das Filtergehäuse 2 ein Filtergewebe 20 eingesetzt, das beispielsweise nach dem Entfernen der Kugel 6 von dem Filtergehäuse 2 entnommen werden kann. Hierfür ist ein Absperren der Vorrichtung 1 mittels nicht dargestellter Armaturen, die an den Rohrverschraubungen 3 vorgesehen sein können, erforderlich.
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Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Anordnung einer zusätzlichen Dichtung zwischen der Kugel 6 und dem Filtergehäuse 2 bzw. dem Überwurf 14 nicht erforderlich ist, falls der entsprechende Kugelsitz 12 nur genau genug, also unter Einhaltung geringer Form- und Lage- sowie Maßtoleranzen, gearbeitet ist.
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Im Weiteren kann Wasser durch eine beliebige Flüssigkeit ersetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Vorrichtung
- 2.
- Filtergehäuse
- 3.
- Rohrverschraubung
- 4.
- Pumpe
- 5.
- Pumpengehäuse
- 6.
- Kugel
- 7.
- Permanentmagnet
- 8.
- Öffnung
- 9.
- Teilfläche
- 10.
- Sammelmulde
- 11.
- Strömungskammer
- 12.
- Kugelsitz
- 13.
- Dichtkonus
- 14.
- Überwurf
- 15.
- Oberkante
- 16.
- Drehhebel
- 17.
- Handhabe
- 18.
- Drehachse
- 19.
- Betätigungselement
- 20.
- Filtergewebe
