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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Ionentauscher-Anordnung, enthaltend
- (a) einen im Strömungsweg von Wasser angeordneten Betriebsbehälter zur Aufnahme von Ionentauschergranulat;
- (b) einen stromaufwärtigen Einlass zum Zuführen von Wasser in den Betriebsbehälter; und
- (c) einen stromabwärtigen Auslass zum Abführen von behandeltem Wasser.
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Ionentauscher werden zur Entfernung von störenden Ionen aus dem Trink- oder Heizungswasser verwendet. Typischerweise werden Ionentauscherharze in Granulatform verwendet. Das Ionentauscher-Granulat bindet Ionen, beispielsweise Kalzium-Ionen und gibt dafür beispielsweise Natrium-Ionen ab. Auf diese Weise können beispielsweise Kesselstein bildende Kalzium-Ionen aus dem Wasser entfernt werden. Mit der Zeit sind die Ionentauscher erschöpft. Das Granulat hat nur noch wenige oder keine Stellen mehr, welche mit Kalzium-Ionen belegt werden können. Dann muss das Granulat ersetzt oder regeneriert werden.
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Stand der Technik
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Es gibt Ionentauscher-Anordnungen für die Entkalkung von Trinkwasser. Diese sind regelmäßig mit einer Regenerierungseinrichtung versehen. Beispielsweise werden zwei Behälter mit Ionentauscher-Granulat eingesetzt. Dann kann das Ionentauscher-Granulat in dem einen Behälter den Betrieb sichern, während das Ionentauscher-Granulat in dem anderen Behälter regeneriert wird. Zum Regenerieren kann insbesondere eine konzentrierte Kochsalzlösung dienen. Die Kalzium-Ionen werden beim Regenerieren aus dem Granulat ausgetrieben und durch Natrium-Ionen ersetzt. Bei diesen Anordnungen verbleibt das Granulat im Behälter.
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Beispielsweise aus
DE 10 2005 036 356 C5 und den darin zitierten Druckschriften sind Anordnungen zum Behandeln von Heizungswasser bekannt. Durch die Verwendung von enthärtetem Wasser wird die Bildung von Kesselstein in Rohren und Komponenten der Heizungsanlage vermieden. Anders als bei Trinkwasserinstallationen läuft das Heizungswasser in Heizungsinstallationen um. Der Heizkreislauf muss nur einmal befüllt werden. Danach wird allenfalls gelegentlich Verlustwasser in geringen Mengen nachgefüllt. Eine Wasserbehandlung ist daher nicht ununterbrochen erforderlich. Für derartige Ionentauscher-Anordnungen ist eine Regenerierung vor Ort normalerweise gar nicht vorgesehen.
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Ionentauscher-Granulat wird in Säcken geliefert und in großen, flaschenförmigen Betriebsbehältern aus Metall verwendet. Diese Behälter sind schwer und beanspruchen viel Raum. Entsprechend ist die Installation und der Austausch der Betriebsbehälter mit Mühe verbunden. Ein Granulatwechsel ist aufwändig. Das Granulat besteht aus Teilchen mit seifiger Konsistenz. Die Teilchen haften an Händen, Werkzeugen und Behältern und lassen sich nicht einfach ausspülen oder aufsammeln. Der Austausch und die Entsorgung des Granulats ist umständlich und mit Aufwand verbunden. Üblicherweise fallen bei einem Installateurbetrieb nur geringe Mengen Granulat an. Daher wird das Granulat aus wirtschaftlichen Gründen nicht recycelt. Die für eine Installation erforderliche Granulatmenge hängt von den Wassereigenschaften und der Installationsgröße ab. Es sind daher verschiedene Größen an Behältern vorzuhalten. Das ist teuer.
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Auf der Webseite https://www.youtube.com/watch?v=fqbFCzmld-s wird ein Verfahren zum Ausspülen von Granulat aus einem Betriebsbehälter mit Wasser gezeigt. Dazu müssen mehrere Installationsvorgänge durchgeführt werden. Der Betriebsbehälter in Form einer Flasche wird von der Armatur getrennt und die Armatur durch eine Ausspül-Lanze ersetzt. Durch diese wird das Granulat ausgespült. Das Granulat wird in einer wasserdurchlässigen Tasche aufgefangen und das durch die Tasche geleitete Spülwasser in einen Ausguss entsorgt. Die Ausspül-Lanze wird anschließend entfernt und trockenes Granulat von Hand durch die einzige Öffnung des Betriebsbehälters eingefüllt.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Ionentauscher-Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einen einfachen Granulatwechsel erlaubt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch wenigstens einen Granulatwechsel-Anschluss zum Zuführen von Ionentauschergranulat mittels Spülwasser in den Betriebsbehälter und/oder Abführen von Ionentauschergranulat aus dem Betriebsbehälter mittels Spülwasser.
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Der zusätzliche Anschluss zum Wechseln von Granulat ermöglicht das Zu- und Abführen von Granulat ohne dass der Betriebsbehälter geöffnet werden muss. Erschöpftes Granulat kann zusammen mit Spülwasser durch Erzeugen einer Druckdifferenz ausgespült werden. Durch den gleichen Anschluss kann danach unverbrauchtes Granulat zugeführt werden. Das Granulat kann direkt vom Anschluss aus aufgefangen werden. Auch das Zuführen kann direkt aus einem Behälter erfolgen. Dadurch wird vermieden, dass Granulat verschüttet wird. Die Verwendung von Spülwasser bewirkt, dass problemlos auch geringe Granulatmengen bewegt werden können.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Einlass und der Auslass an einer Anschlussarmatur vorgesehen sind, die lösbar mit dem Betriebsbehälter oder einem mit dem Betriebsbehälter verbundenen Adapter verbunden ist. Dadurch wird erreicht, dass die Wasserleitung nicht aufgebrochen werden muss, wenn der Betriebsbehälter ausgetauscht, gewartet, gereinigt oder aus anderem Grund zugänglich gemacht werden muss. Der Granulatwechsel-Anschluss kann an der Anschlussarmatur vorgesehen sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Granulatwechselanschluss an dem Betriebsbehälter oder an einem Adapter beispielsweise zwischen Anschlussarmatur und Betriebsbehälter vorgesehen ist. Dann können bekannte Betriebsbehälter und Anschlussarmaturen mit einem solchen Adapter nachgerüstet werden.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein erster Kanal in dem Betriebsbehälter vorgesehen, welcher ein offenes Ende aufweist, das im unteren Bereich des Betriebsbehälters mündet und dessen Innenraum mit dem Auslass verbunden ist. Bei einem solchen Betriebsbehälter sitzen Einlassanschluss und Auslassanschluss auf der gleichen Seite des Betriebsbehälters, beispielsweise am oberen Ende. Das Wasser fließt durch das in dem Betriebsbehälter befindliche Granulat nach unten und von dort durch den ersten Kanal zum Auslass. Bei alternativen Ausgestaltungen sind Einlass und Auslass gegenüberliegend am Betriebsbehälter vorgesehen. Dann fließt das Wasser nur einmal in einer Richtung durch den Betriebsbehälter.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen zweiten Kanal, welcher ein offenes Ende aufweist, das im unteren Bereich des Betriebsbehälters mündet und dessen Innenraum mit dem Granulatwechsel-Anschluss verbunden ist. Der erste Kanal ist für das zu enthärtende Wasser vorgesehen und der zweite Kanal für granulathaltiges Spülwasser. Entsprechend ist der zweite Kanal mit dem Granulatwechsel-Anschluss verbunden.
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Eine besonders kompakte Anordnung wird erreicht, wenn die Kanäle, d.h. der erste Kanal und der zweite Kanal, von einem behälterseitig offenen, doppelwandigen Rohrstück gebildet sind, bei welchen ein Ringkanal um einen Zentralkanal herum verläuft. Insbesondere kann der Zentralkanal mit dem Auslassanschluss und der Ringkanal mit dem Granulatwechsel-Anschluss verbunden sein. Es ist aber auch umgekehrt möglich den Ringkanal mit dem Auslassanschluss zu verbinden und den Zentralkanal mit dem Granulatwechsel-Anschluss. Alternativ werden zwei Kanalelemente nebeneinander angeordnet.
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Das Spülwasser kann über den Einlassanschluss zugeführt werden und über eine andere Öffnung, etwa eine Öffnung, die für Manometer vorgesehen ist, abgeführt werden. Es kann aber auch ein zweiter Granulatwechsel-Anschluss vorgesehen sein, über welchen Spülwasser aus dem Betriebsbehälter abführbar und/oder zum Ausspülen von erschöpftem Ionentauschergranulat in den Betriebsbehälter zuführbar ist. Der zweite Granulatwechsel-Anschluss dient nur für Spülwasser, welches kein Granulat enthält und mitführt. Zum Ausspülen von erschöpftem Granulat wird Spülwasser über den zweiten Granulatwechsel-Anschluss oder über den Einlass zugeführt. Im Betriebsbehälter wird das erschöpfte Granulat aufgenommen und über den ersten Granulatwechsel-Anschluss abgeführt. Zum Zuführen von frischem Granulat wird Spülwasser mit Granulat über den ersten Granulatwechsel-Anschluss zugeführt und ohne Granulat über den zweiten Granulatwechsel-Anschluss aus dem Betriebsbehälter abgelassen.
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Durch konstruktive Maßnahmen kann die Bewegung des Granulats im Behälter beeinflusst werden. Am einfachsten ist es, wenn der Einlassanschluss, der Auslassanschluss und/oder ein zweiter Granulatwechsel-Anschluss eine wasserdurchlässige, Granulat zurückhaltende Struktur aufweisen und der erste Granulatwechsel-Anschluss für Granulat-haltiges Spülwasser durchlässig ausgebildet ist. Eine solche Granulat zurückhaltende Struktur ist insbesondere ein Sieb, welches fein genug ist, dass Granulat zurückgehalten wird. Mit dem Sieb wird sichergestellt, dass kein Granulat in den zweiten Granulatanschluss bzw. in die Anschlussarmatur gelangt.
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Es ist möglich, das Granulat wie beim Stand der Technik in eine Tasche auszuspülen. Dann hängt das Granulat in dem Gewebe und lässt sich von dort nur mit Mühe entfernen. Vorteilhafterweise sieht die Erfindung daher einen strömungsmäßig mit dem ersten Granulatwechsel-Anschluss verbundenen Granulatbehälter vor zum Bereitstellen von frischem und Aufnehmen von verbrauchtem Ionentauschergranulat. Das Granulat wird sowohl beim Abführen von erschöpften Granulat als auch beim Zuführen von frischem Granulat von einem in einen anderen Behälter gespült. Der Granulatbehälter kann leicht, beispielsweise aus Kunststoff ausgeführt sein. Das erleichtert die Handhabung. Der Granulatbehälter kann bei geringen Überführungsmengen an Granulat für mehrere Befüll- und Abführvorgänge verwendet werden. Insbesondere erlaubt der Granulatbehälter eine vereinfachte Lagerung und vereinfachten Transport. Das Granulat kann beim Installateur gesammelt und zum Recycling/Aufbereiten beispielsweise an den Hersteller weitergegeben werden.
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Der Installateur kommt also immer mit einem ganz oder teilweise leeren Granulatbehälter und einem Granulatbehälter mit frischem Granulat. Der leere Granulatbehälter wird mit dem ersten Granulatwechsel-Anschluss verbunden. Dann wird das erschöpfte Granulat in den angeschlossenen Granulatbehälter überführt. Zum Einfüllen von frischem Granulat wird der Granulatbehälter mit dem erschöpften Granulat gegen einen Granulatbehälter mit frischem Granulat ausgetauscht. Dann kann frisches Granulat aus dem Granulatbehälter in den Betriebsbehälter überführt werden. Am Ende wird der Granulatwechsel-Anschluss mit einem Ventil, einer Kappe oder einem Stopfen verschlossen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Absperrung im Auslass vorgesehen ist. Alternativ ist die Anordnung vor einer gesonderten Absperrung angeordnet. Mit der Absperrung wird der Auslass verschlossen, so dass weder Granulat, noch Spülwasser in den Heizkreislauf gelangt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Granulatbehälter für Ionentauschergranulat zur Verwendung mit einer oben beschriebenen Ionentauscheranordnung vor. Der Granulatbehälter enthält vorzugsweise
- (a) einen ersten Anschluss zum Anschließen an den ersten Granulatwechsel-Anschluss einer Ionentauscheranordnung; und
- (b) einen zweiten Anschluss zum Zu- und Abführen von granulatfreiem Spülwasser.
Der erste und der zweite Anschluss des Granulatbehälters können angeformt sein. Vorzugsweise ist der Granulatbehälter jedoch mehrteilig ausgebildet. Dann können die Anschlüsse beispielsweise Teil einer eigenen Anschlussarmatur bilden, die mit dem übrigen Behälterkörper verbunden ist.
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Ähnlich wie beim Betriebsbehälter kann ein Rohr oder ein anderes Kanalelement mit einem offenen, freien Ende in den unteren Bereich des Granulatbehälters ragen und am anderen Ende mit dem ersten Anschluss verbunden sein. Dann können beide Anschlüsse des Granulatbehälters am gleichen Ende vorgesehen sein.
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Es gibt bereits eine Vielzahl von Betriebsbehältern, die mit einer Anschlussarmatur in Heizungskreisläufen installiert sind oder für die Installation vorgesehen sind. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Betriebsbehälter daher nicht verändert. Zur Verwirklichung der Erfindung an bestehenden Installationen ist vorgesehen ein Adapter zum Nachrüsten einer oben beschriebenen Ionentauscher-Anordnung mit
- (a) einem im Strömungsweg von Wasser angeordneten Betriebsbehälter zur Aufnahme von Ionentauschergranulat; und
- (b) einer Anschlussarmatur mit einem stromaufwärtigen Einlass zum Zuführen von Wasser in den Betriebsbehälter und einem stromabwärtigen Auslass zum Abführen von behandeltem Wasser.
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Der Adapter ist dadurch gekennzeichnet, dass
- (d) der Adapter wenigstens einen Granulatwechsel-Anschluss zum Zuführen von Ionentauschergranulat mittels Spülwasser in den Betriebsbehälter und/oder Abführen von Ionentauschergranulat aus dem Betriebsbehälter mittels Spülwasser enthält; und
- (e) zwischen der Anschlussarmatur und dem Betriebsbehälter installierbar ist.
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Vorzugsweise ist der Adapter gekennzeichnet durch einen in den Betriebsbehälter einführbaren ersten Kanal, welcher ein offenes Ende aufweist, das im eingeführten Zustand im unteren Bereich des Betriebsbehälters mündet und dessen Innenraum mit dem Auslass der Anschlussarmatur verbindbar ist. Der Adapter weist dann alle erforderlichen Komponenten auf. Alternativ ist die Anschlussarmatur mit dem Kanal versehen.
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Der Adapter kann insbesondere auch einen in den Betriebsbehälter einführbaren zweiten Kanal aufweisen, welcher ein offenes Ende aufweist, das im eingeführten Zustand im unteren Bereich des Betriebsbehälters mündet und dessen Innenraum mit dem Granulatwechsel-Anschluss verbunden ist. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Kanäle von einem an den Enden offenen, doppelwandigen Rohrstück gebildet sind, bei welchen ein Ringkanal um einen Zentralkanal herum verläuft. Dann wird eine besonders kompakte Anordnung erreicht. Wie oben beschrieben, kann die Funktion von Zentralkanal und Ringkanal getauscht werden oder es können zwei Kanäle nebeneinander verwendet werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Austauschen von Ionentauschergranulat in dem Betriebsbehälter einer Ionentauscher-Anordnung, bei welchem zumindest teilweise erschöpftes Ionentauschergranulat mittels Spülwasser aus dem Betriebsbehälter abgeführt wird, ist gekennzeichnet durch die Schritte
- (a) Anschließen eines leeren Granulatbehälters an einen an der Ionentauscher-Anordnung vorgesehenen Granulatwechsel-Anschluss;
- (b) Abführen des zumindest teilweise erschöpftem Ionentauschergranulats in den angeschlossenen Granulatbehälter;
- (c) Abkoppeln des Granulatbehälters mit dem erschöpften Ionentauschergranulat;
- (d) Anschließen eines Granulatbehälters mit nicht-erschöpften Ionentauschergranulat; und
- (e) Zuführen von Ionentauschergranulat aus dem angeschlossenen Granulatbehälter mittels Spülwasser in den Betriebsbehälter durch den Granulatwechsel-Anschluss.
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Es versteht sich, dass die Schritte (a) bis (c) bei der Erstbefüllung entfallen und die Schritte (d) und (e) nicht durchgeführt werden müssen, wenn kein weiteres, frisches Granulat in den Betriebsbehälter eingefüllt werden soll.
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Bei einem besonders vorteilhaften Verfahren ist vorgesehen, dass die Menge an zugeführtem Granulat über die Spülwassermenge gesteuert wird. Ein großer Volumenstrom und/oder eine lange Spüldauer bewirkt eine größere Menge an zugeführtem Granulat als ein geringer Volumenstrom und/oder eine kurze Spüldauer.
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Ein besonders bevorzugtes Verfahren sieht vor, dass die Granulatbehälter als Mehrwegbehälter ausgebildet sind, wiederbefüllt und mehrfach eingesetzt werden. Mehrwegbehälter ermöglichen die Verwertung des Granulats und eine umweltfreundliche, nachhaltige Behandlung. Eine besonders nachhaltige Verwendung ergibt sich, wenn das Ionentauschergranulat regeneriert und mehrfach verwendet wird.
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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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Definitionen
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In dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen haben alle Begriffe eine dem Fachmann geläufige Bedeutung, welche der Fachliteratur, Normen insbesondere DIN EN 806-1 und DIN EN 1717 und den einschlägigen Internetseiten und Publikationen, insbesondere lexikalischer Art, beispielsweise www.Wikipedia.de, www.wissen.de oder www.techniklexikon.net, der Wettbewerber, forschenden Institute, Universitäten und Verbände, beispielsweise Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. oder Verein Deutscher Ingenieure, dargelegt sind. Insbesondere haben die verwendeten Begriffe nicht die gegenteilige Bedeutung dessen, was der Fachmann den obigen Publikationen entnimmt.
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Weiterhin werden hier folgende Bedeutungen für die verwendeten Begriffe zugrundegelegt:
- Absperrung:
- ist jede Art von Einrichtung, welche einen Fluidstrom ganz oder teilweise blockiert. Typische Absperrungen sind Kugelhähne oder Ventile.
- Armatur:
- ist ein Bauteil zur Installation in oder an einer Rohrleitung oder anderen Fluidinstallation zum Absperren, Regeln oder Beeinflussen von Stoffströmen. Eine Armatur kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und wird an einer Stelle in oder an der Rohrleitung installiert. Armaturen sind beispielsweise und nicht abschließend: Anschlussvorrichtungen, Anschlussarmaturen, Hauptabsperrarmaturen, Wartungsarmaturen, Drosselarmaturen, Entnahmestellen, Entnahmearmaturen, Entleerungsarmaturen, Sicherungsarmaturen, Sicherheitsarmaturen und Stellarmaturen.
- Ausgangsdruck
- Druck im Auslass und allen mit dem Auslass direkt verbundenen Bereichen innerhalb eines Gehäuses
- Auslass
- ist eine ablaufseitige Öffnung in einem Gehäuse, aus welcher ein Stoffstrom herausfließen kann. Die Öffnung kann insbesondere an eine Rohrleitung oder eine weitere Armatur angeschlossen sein oder frei zur Atmosphäre hin öffnen.
- axial
- ist die Richtung der Rotationsachse von ganz oder teilweise rotationssymmetrischen Bauteilen, wie etwas Rohren oder langgestreckten Gehäusen. Bei Bauteilen ohne Rotationssymmetrie ist es die Hauptströmungsrichtung in einem Bauteilabschnitt.
- Bohrung
- ist jede Art von Verbindung zweier Hohlräume, sowie Sacklöcher.
- Druck
- Kraft pro Flächeneinheit
- Durchgang
- ist eine Verbindung, welche Stoffströme ermöglicht.
- Eingangsdruck
- Druck im Einlass und allen direkt mit dem Einlass verbundenen Bereichen innerhalb eines Gehäuses.
- Einlass
- ist eine zulaufseitige Öffnung in einem Gehäuse, in welchen ein Stoffstrom hineinfließen kann. Die Öffnung kann insbesondere an eine Rohrleitung oder eine weitere Armatur angeschlossen sein oder frei zur Atmosphäre hin öffnen.
- Fluid
- alle Stoffe, die durch geringe Kräfte deformiert werden können. Fluide werden unterteilt in Flüssigkeiten und Gase.
- Gehäuse
- Begrenzung für Stoffe, Bauteile, Instrumente und Messgeräte nach außen. Ein Gehäuse kann einteilig oder aus mehreren verbundenen Gehäuseteilen mehrteilig ausgebildet sein und aus einem oder mehreren Materialien bestehen.
- Griff
- nach außen ragendes Bauteil zum manuellen Halten oder Bewegen.
- Mutter
- Maschinenelement zur Herstellung lösbarer Verbindungen. Die Mutter ist ein Hohlkörper mit Innengewinde.
- radial
- senkrecht zu einer axialen Richtung.
- Rohr
- Hohlkörper aus zylindrischen Abschnitten. Dient üblicherweise als Rohrleitung.
- Rückflussverhinderer
- Sicherungsarmatur gegen Rückfließen. Eine Vorrichtung, die dazu bestimmt ist, das Rückfließen eines Stoffstroms, entgegen einer bestimmungsgemäßen Fließrichtung zu verhindern.
- Schulter
- Übergang von Abschnitten unterschiedlicher Durchmesser oder Dicken.
- Stutzen
- Rand oder Übergangsstück an einer Öffnung.
- Ventil
- Bauteil zur Absperrung oder Regelung des Durchflusses von Fluiden.
- Ventilschließkörper
- Bauteil, welches zum Schließen eines Ventils geeignet ist.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Längsschnitt entlang einer vertikalen Schnittebene durch eine Ionentauscheranordnung mit Betriebsbehälter, Anschlussarmatur und Adapter mit Granulatwechsel-Anschluss im Betrieb.
- 2 zeigt die Ionentauscheranordnung aus 1 mit angeschlossenem Granulatbehälter zum Entleeren von erschöpftem Granulat.
- 3 zeigt die Ionentauscheranordnung aus 1 mit angeschlossenem Granulatbehälter zum Befüllen mit frischem Granulat.
- 4 zeigt ein Detail der Ionentauscheranordnung aus 1 mit dem Adapter.
- 5 ist eine Schnittdarstellung und illustriert eine erste Variante zur Installation der Ionentauscheranordnung aus 1, bei welcher Wasser zum Entleeren von erschöpften Granulat über einen zweiten Granulatwechselanschluss am Adapter zugeführt wird.
- 6 ist eine perspektivische Darstellung der Anordnung aus 5.
- 7 ist eine Schnittdarstellung und illustriert eine zweite Variante zur Installation der Ionentauscheranordnung aus 1, bei welcher Wasser zum Entleeren von erschöpften Granulat über den Einlass der Anschlussarmatur zugeführt wird.
- 8 ist eine perspektivische Darstellung der Anordnung aus 7.
- 9 zeigt das Befüllen eines Betriebsbehälters mit Ionentauschergranulat in der Anschlussvariante aus 5.
- 10 ist eine perspektivische Darstellung der Anordnung aus 9.
- 11 zeigt das Befüllen eines Betriebsbehälters mit Ionentauschergranulat über einen Systemtrenner in der Anschlussvariante nach 7.
- 12 ist eine perspektivische Darstellung der Anordnung aus 11.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt eine Ionentauscheranordnung mit einer Anschlussarmatur 10, einem Adapter 12 und einem Betriebsbehälter 14 für Ionentauschergranulat 16. Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt eine Ausgestaltung mit Adapter 12. Dadurch können bestehende Komponenten mit der nachstehend beschriebenen, weiteren Funktionalität nachgerüstet werden. Es versteht sich aber, dass die Funktionalität auch in den Behälter oder in die Anschlussarmatur 10 integriert werden können, indem die nachstehend beschriebenen Kanäle und Anschlüsse beispielsweise direkt an die Anschlussarmatur 10 angeformt werden.
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Die Anschlussarmatur 10 ist typischerweise aus Metall, etwa Messing oder Rotguss, gefertigt. Es ist aber auch jedes andere druckfeste Material geeignet. Die Anschlussarmatur 10 hat einen Einlass 18 und einen Auslass 20. Wasser aus einer Wasserversorgung fließt über den Einlass 18 in die Armatur. Am Auslass 20 fließt behandeltes Wasser heraus in einen Heizkreislauf. Um zu vermeiden, dass Wasser aus dem Heizkreislauf durch die Ionentauscheranordnung zurück in die Trinkwasserversorgung fließt, ist vor dem Einlass 18 in der Regel ein Systemtrenner angeordnet.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Einlass 18 und Auslass 20 koaxial angeordnet. Es ist aber auch möglich andere Geometrien zu verwenden, etwa gewinkelt, Flanschanschlüsse oder dergleichen.
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Der Einlass 18 mündet in einem Einlasskanal 22, der nach unten abknickt. Eine Verschneideeinrichtung 24 ermöglicht den direkten Durchgang des Wassers ganz oder teilweise in den koaxialen Auslasskanal 26. Auf diese Weise kann der Härtegrad des Wassers am Auslass 20 eingestellt werden. Die Durchflussmenge, sowie die eingestellte Härte werden mit einer Messvorrichtung, beispielsweise einem Leitfähigkeitsmesser 34 im Auslasskanal 26 kontrolliert. Vor dem Auslass 20 ist ein handbetätigter Kugelhahn 28 als Absperrung vorgesehen. 1 zeigt die Ionentauscheranordnung im Betrieb mit geöffnetem Kugelhahn 28. Es versteht sich, dass statt eines Kugelhahns auch jede andere Absperrung, insbesondere auch automatische Absperrungen, etwa Magnetventile, verwendet werden kann. Zwei mit Stopfen verschließbare Öffnungen 30 und 32 erlauben den Anschluss von Manometern zur Erfassung des Eingangsdrucks im Einlasskanal 22 und des Ausgangsdrucks im Auslasskanal 26.
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Die Anschlussarmatur 10 bildet einen nach unten ragenden Gewindestutzen 36. Auf den Gewindestutzen 36 ist der Adapter 12 aufgeschraubt. Zu diesem Zweck ist der Adapter 12 mit einem nach oben ragenden Stutzen 38 versehen. Koaxial zu dem Stutzen 38 weist der Adapter 12 einen nach unten ragenden Gewindestutzen 40 auf. Auf den Stutzen 40 ist eine Gewindeöffnung des Betriebsbehälters 14 aufgeschraubt. Das Gewinde des Stutzens 36 entspricht dem Gewinde des Stutzens 40. Die Anordnung kann also mit und ohne Adapter 12 eingesetzt werden. Bestehende Anordnungen können mit dem Adapter nachgerüstet werden. Der Einlasskanal 22 mündet in einem Durchgangskanal 50 in dem Adapter 12.
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Der Adapter 12 weist zwei seitliche Granulatwechsel-Anschlüsse 42 und 44 auf. Dies ist in 4 noch einmal im Detail dargestellt. Beide Granulatwechsel-Anschlüsse 42 und 44 sind im Betrieb mit Kappen 46 und 48 verschlossen. Dies ist in 1 dargestellt. Der Granulatwechsel-Anschluss 42 ist über den Stutzen 38 mit dem Durchgangskanal 50 verbunden. Der Durchgangskanal 50 mündet im Inneren des Betriebsbehälters 14. Dort befindet sich Ionentauschergranulat zum Behandeln von Wasser. Ein Sieb 52 verhindert, dass Ionentauschergranulat 16 in den Durchgangskanal 50 gelangt.
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Der Adapter 12 bildet einen zentralen Stutzen 54, in dem ein Rohr 56 gehalten ist. Das Rohr 56 bildet einen zentralen Kanal 58. Der zentrale Kanal 58 mündet am oberen Ende im Auslasskanal 26. Das Rohr 56 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Anschlussarmatur 10 und mittig durch den Adapter 12 bis zum unteren Bereich im Inneren des Betriebsbehälters 14. Das untere Ende 60 des Rohrs 56 ist mit einem Sieb 62 versehen. Dadurch wird vermieden, dass Ionentauschergranulat 16 aus dem Betriebsbehälter zum Auslass 20 gelangt.
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Wenn Wasser in den Heizkreislauf eingefüllt werden soll, fließt Wasser vom Einlass 18 durch den Einlasskanal 22, den Durchgangskanal 50 und das Sieb 52 in Richtung der Pfeile 64 in das Ionentauschergranulat 16. Das Ionentauschergranulat 16 enthärtet das Wasser. Das behandelte Wasser fließt am unteren Ende in den zentralen Kanal 58 und in Richtung der Pfeile 66 nach oben zum Auslasskanal 26. Mit der Verschneideeinrichtung 24 kann unbehandeltes Wasser dem behandelten Wasser beigemischt werden um einen gewünschten Härtegrad zu erreichen.
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Der Betriebsbehälter 14 besteht typischerweise aus Metall und ist schwer. Bei der vorliegenden Anordnung muss der Behälter aber zum Wechseln von Ionentauschergranulat 16 nicht entfernt werden. Wenn das Ionentauschergranulat 16 erschöpft ist, wird es auf die nachstehend beschriebene Weise erneuert:
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Zunächst muss das erschöpfte Ionentauschergranulat 16 aus dem Betriebsbehälter 14 entleert werden. Zu diesem Zweck wird die Absperrung 28 geschlossen und die Kappen 46 und 48 werden von den Granulatwechsel-Anschlüssen 42 und 44 entfernt. Danach wird eine Zuleitung 68 für Frischwasser am Anschluss 42 angeschlossen. Über den Anschluss 44 wird eine Verbindung 70 zu einem Granulatbehälter 72 hergestellt. Dies ist in 2 illustriert. Die Zuleitung 68 und die Verbindung 70 zum Granulatbehälter 72 können von Schläuchen, Rohren und jedem anderen wasserleitenden Kanalelement gebildet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden Schläuche verwendet.
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Der Granulatbehälter 72 kann von jeder beliebigen Aufnahme gebildet sein, auch Taschen, Siebe und dergleichen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Granulatbehälter 72 von einem festen, aber leichten, wasserundurchlässigen Behälter, etwa aus Kunststoff gebildet. Der Behälter ist mit einer Anschlussarmatur 74 versehen. Die Aufnahmekapazität des Granulatbehälters 72 sollte so groß sein, dass das in dem Betriebsbehälter 14 befindliche Ionentauschergranulat vollständig hineinpasst. Dabei ist es unschädlich, wenn sich bereits Granulat von einem anderen Entleerungsvorgang in dem Granulatbehälter 72 befindet. Es muss lediglich genügend Platz bleiben.
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Die Anschlussarmatur 74 ist mit einem Stutzen 76 direkt auf den Granulatbehälter 72 aufgeschraubt. Das dem Betriebsbehälter 14 abgewandte Ende des Schlauchs 70 ist an einem Einlass 78 an der Anschlussarmatur 74 angeschlossen. Hierzu ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein einfacher Schlauchanschluss vorgesehen.
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Der Einlass 78 mündet in einem Zentralkanal 82, der in der Anschlussarmatur 74 gebildet ist und über ein Rohr 84 bis zum Boden des Granulatbehälters 72 geführt ist. Der obere Bereich des Granulatbehälters 72 ist über ein Sieb 80 mit einem Ringkanal 86 in der Anschlussarmatur 74 verbunden. Der Ringkanal 86 ist koaxial um den Zentralkanal 82 herum angeordnet. Der Ringkanal 86 ist mit einem Auslass 88 verbunden, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schlauchanschluss ausgebildet ist. Auf den Schlauchanschluss 88 ist ein Schlauch 90 aufgesteckt. Es versteht sich, dass statt Schläuchen auch andere wasserführende Kanalelemente verwendet werden können. Auch können Zentralkanal und Ringkanal jeweils mit dem anderen Anschluss verbunden sein oder eine andere Anordnung, etwa zwei nebeneinander angeordnete Kanäle verwendet werden.
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Zum Entleeren von erschöpftem Ionentauschergranulat aus dem Betriebsbehälter 14 wird Wasser aus dem Schlauch 68 über den Granulatwechsel-Anschluss 42 in den Betriebsbehälter 14 geleitet. Dort nimmt es das Granulat auf und spült es zum Anschluss 44. Zu diesem Zweck ist das Rohr 56 doppelwandig ausgebildet. Eine Ringwandung 92 bildet einen zu dem Kanal 58 koaxialen Ringkanal 94. Am unteren Ende des Ringkanals 94 ist eine Öffnung 96 vorgesehen. Die Öffnung 96 verbindet den Ringkanal mit dem Inneren des Betriebsbehälters 14, in welchem sich das Granulat befindet. Das obere Ende des Ringkanals 94 ist mit dem Granulatwechsel-Anschluss 44 („erster Granulatwechsel-Anschluss“) verbunden.
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Wenn Wasser in den Betriebsbehälter 14 geleitet wird, nimmt es das Granulat mit und fließt über die Öffnung 96 in den Ringkanal 94. In dem Ringkanal 94 fließt das Wasser mit dem erschöpften Granulat nach oben zum Anschluss 44. Über den Schlauch 70, den Einlass 78 und den Zentralkanal 82 wird das Granulat in den Granulatbehälter 72 gespült. Dort setzt es sich ab. Das Wasser fließt durch den Ringkanal 86 zum Auslass 88. Ein Sieb 80 vor dem Ringkanal 86 verhindert, dass Granulat den Granulatbehälter verlässt. Das Wasser kann über den Schlauch 90 zu einem Abfluss geleitet werden.
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Wenn das Granulat 16 auf diese Weise aus dem Betriebsbehälter 14 in den Granulatbehälter 72 überführt ist, wird der Granulatbehälter 72 entfernt. Wenn er noch Aufnahmekapazität für weiteres Granulat hat, kann er erneut eingesetzt werden. Der volle Granulatbehälter 72 wird zum Hersteller oder einer anderen Stelle gebracht. Dort kann das Granulat regeneriert oder recycelt werden. Der Hersteller kann die leeren oder frisch befüllten Granulatbehälter erneut zur Verwendung bereitstellen. Auf diese Weise erfolgt keinerlei Materialverbrauch.
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Das Granulat wird in einer vollständig geschlossenen Anordnung vom Betriebsbehälter 14 in einen Granulatbehälter 72 überführt. Es kann kein Granulat austreten. Die Umgebung bleibt sauber. Es geht kein Granulat verloren. Der Granulatbehälter 72 kann erheblich leichter ausgeführt werden, als der Betriebsbehälter 14. Entsprechend ist die Handhabung des Behälters leichter und erfordert weniger Kräfte. Die Granulatwechsel-Anschlüsse werden über eine vergleichsweise kostengünstige Adapterarmatur 12 dauerhaft bereitgestellt. Entsprechend braucht der Installateur kein Werkzeug und muss bei Verwendung von Schlauchanschlüssen und Schläuchen lediglich die Schlauchverbindungen herstellen bzw. lösen.
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3 illustriert, wie frisches oder regeneriertes Ionentauschergranulat aus einem Granulatbehälter 172 in den Betriebsbehälter 14 überführt wird. Der Granulatbehälter 172 und die zugehörige Anschlussarmatur 174 sind identisch zum Granulatbehälter 72 mit der Anschlussarmatur 74. Der einzige Unterschied ist, dass sich frisches oder regeneriertes Ionentauschergranulat in dem Behälter befindet. Zum Befüllen wird der Granulatbehälter 172 mit dem Schlauch 70 an den Granulatwechsel-Anschluss 44 angeschlossen. Der Schlauch 90 wird mit einer Wasserversorgung verbunden. Der Schlauch 68 wird zu einem Abfluss geleitet.
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Beim Befüllen fließt nun das Wasser in umgekehrter Richtung durch die beiden Behälter. Zunächst vom Schlauch 90 über den Anschluss 188 in das Innere des Granulatbehälters 172. Das Granulat 116 wird von dem Wasser mitgenommen. Es wird durch den Zentralkanal 182 nach oben zum Anschluss 178 befördert und über den Schlauch 70 zum Granulatwechsel-Anschluss 44 an dem Adapter 12. Von dort wird es über den Ringkanal 94 und die Öffnung 96 in den Betriebsbehälter 14 gespült. Das Wasser fließt in umgekehrter Richtung durch das Sieb 52 zum zweiten Granulatwechsel-Anschluss 42. Dabei hält das Sieb 52 das Granulat zurück, so dass es im Betriebsbehälter 14 verbleibt. Über den Schlauch 68 kann das Wasser abgeführt werden.
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Wenn ausreichend Granulat in den Betriebsbehälter 14 überführt wurde, wird die Wasserzufuhr gestoppt. Dann kann der Schlauch 70 und der ganz oder teilweise geleerte Granulatbehälter 172 abgetrennt werden. Der leere Granulatbehälter 172 kann entsprechend einer Kreislaufwirtschaft zum Entleeren von anderen Anordnungen verwendet werden.
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5 bis 12 illustrieren, wie das Wasser zu- bzw. abgeführt wird. 5 und 6 zeigen zeigt einen Systemtrenner 200 mit einem Schlauchanschluss 202. Der Schlauch 68 wird an den Schlauchanschluss 202 angeschlossen. Anschließend kann Wasser zum zweiten Granulatwechsel-Anschluss 42 zugeführt werden, ohne, dass die Gefahr einer Verunreinigung des Trinkwassers besteht.
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7 und 8 illustrieren die Zufuhr von Wasser über den ohnehin vor der Anschlussarmatur 10 über eine Rohrleitung 208 installierten Systemtrenner 204. Die Rohrleitung 208 wird einerseits mit den Auslass 206 des Systemtrenners 204 verbunden. Andererseits mündet die Rohrleitung 208 im Einlass 18 der Anschlussarmatur 10. Der Schlauchanschluss 42 am Adapter 12 wird nicht benötigt und kann durch eine Kappe 46 ersetzt werden.
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9 und 10 illustrieren die Zufuhr von Wasser bei der Befüllung des Betriebsbehälters 14 mit frischem Granulat 116 über den ersten Granulatwechsel-Anschluss 44. Das Wasser wird auch hier über einen Systemtrenner 210 mit einem Schlauchanschluss 212 zugeführt. Es versteht sich, dass der Systemtrenner 210 identisch sein kann, aber nicht muss, mit dem Systemtrenner 204, über welchen Wasser zum Entleeren des erschöpften Granulats 16 aus dem Betriebsbehälter zugeführt wird. Der Systemtrenner 210 wird am Anschluss 188 angeschlossen. Im Übrigen entspricht die Anordnung der Anordnung aus 3.
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Alternativ wird ein Wasserreservoir mit einer Pumpe oder ein Brauchwasseranschluss verwendet, der von der Trinkwasserversorgung abgetrennt ist. Dann ist kein Systemtrenner erforderlich. Die Entsorgung des Wassers erfolgt über den Anschluss 42 am Adapter 12.
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11 und 12 illustrieren die Zufuhr von Wasser bei der Befüllung des Betriebsbehälters 14 mit frischem Granulat 116 aus dem fest installierten Systemtrenner 204 (8). Zu diesem Zweck weist der Systemtrenner 204 einen weiteren Anschluss 216 auf. Dieser ist in 1 1b gut zu erkennen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Schlauch 90 an dem Systemtrenner 204 angeschlossen. Der Schlauch 90 ist am Anschluss 188 angeschlossen. Bei der Variante, bei welcher die Wasserzufuhr aus dem Systemtrenner 204 erfolgt, der fest vor der Anschlussarmatur 10 installiert ist, ist kein zusätzlicher Systemtrenner erforderlich.
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Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Illustration der in den Ansprüchen beanspruchten Erfindung. Merkmale, welche gemeinsam mit anderen Merkmalen offenbart sind, können in der Regel auch alleine oder in Kombination mit anderen Merkmalen, die im Text oder in den Zeichnungen explizit oder implizit in den Ausführungsbeispielen offenbart sind, verwendet werden. Maße und Größen sind nur beispielhaft angegeben. Dem Fachmann ergeben sich geeignete Bereiche aus seinem Fachwissen und brauchen hier daher nicht näher erläutert werden. Die Offenbarung einer konkreten Ausgestaltung eines Merkmals bedeutet nicht, dass die Erfindung auf diese konkrete Ausgestaltung beschränkt werden soll. Vielmehr kann ein solches Merkmal durch eine Vielzahl anderer, dem Fachmann geläufigen Ausgestaltungen verwirklicht werden. Die Erfindung kann daher nicht nur in Form der erläuterten Ausgestaltungen verwirklicht werden, sondern durch alle Ausgestaltungen, welche vom Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abgedeckt sind.
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Die Begriffe „oben“, „unten“, „rechts“ und „links“ beziehen sich ausschließlich auf die beigefügten Zeichnungen. Es versteht sich, dass beanspruchte Vorrichtungen auch eine andere Orientierung annehmen können. Der Begriff „enthaltend“ und der Begriff „umfassend“ bedeuten, dass weitere, nicht-genannte Komponenten vorgesehen sein können. Unter dem Begriff „im Wesentlichen“, „vorwiegend“ und „überwiegend“ fallen alle Merkmale, die eine Eigenschaft oder einen Gehalt mehrheitlich, d.h. mehr als alle anderen genannten Komponenten oder Eigenschaften des Merkmals aufweisen, also bei zwei Komponenten beispielsweise mehr als 50%.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005036356 C5 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN 806-1 [0030]
- DIN EN 1717 [0030]
