DE102021103911A1 - Method and control device for controlling a water treatment plant and water treatment plant with a control device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Wasserbehandlungsanlage mit einer Wasserbehandlungseinrichtung (4), einem Eingang (1), einem Ausgang (2) und einem Abfluss (3), wobei die Wasserbehandlungseinrichtung (4) regenerierbare Wasserbehandlungsmittel (5) enthält und die Steuereinrichtung zur Steuerung der Wasserbehandlungsanlage in mindestens einem ersten Betriebsmodus, in dem Wasser vom Eingang (1) durch die Wasserbehandlungsanlage (1) zum Ausgang (2) geleitet und das Wasser dabei in der Wasserbehandlungsanlage (1) behandelt wird, und einem zweiten Betriebsmodus, in dem die Wasserbehandlungsmittel (5) regeneriert werden, eingerichtet ist, wobei am Ende des zweiten Betriebsmodus eine Spülung erfolgt, in der Wasser durch die Wasserbehandlungseinrichtung (4) zum Abfluss (3) geleitet wird. Ein keim- und geruchsreduzierter Betrieb der Wasserbehandlungsanlage wird dabei dadurch ermöglicht, dass die Steuereinrichtung zur Steuerung der Wasserbehandlungsanlage in einem dritten Betriebsmodus eingerichtet ist, in dem ohne eine vorangehende Regeneration der Wasserbehandlungsmittel (5) Wasser vom Eingang (1) durch die Wasserbehandlungseinrichtung (4) zum Abfluss (3) geleitet wird. The invention relates to a control device for controlling a water treatment system with a water treatment device (4), an inlet (1), an outlet (2) and a drain (3), the water treatment device (4) containing regenerable water treatment means (5) and the control device for Control of the water treatment plant in at least a first operating mode, in which water is conducted from the inlet (1) through the water treatment plant (1) to the outlet (2) and the water is treated in the water treatment plant (1), and a second operating mode in which the Water treatment means (5) are regenerated, is set up, wherein at the end of the second operating mode there is a flush, in which water is passed through the water treatment device (4) to the drain (3). Operation of the water treatment plant with fewer germs and odors is made possible by setting up the control device for controlling the water treatment plant in a third operating mode, in which, without prior regeneration of the water treatment means (5), water flows from the inlet (1) through the water treatment device (4) to drain (3).
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Wasserbehandlungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Wasserbehandlungsanlage mit einer solchen Steuereinrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserbehandlungsanlage.The invention relates to a control device for controlling a water treatment plant according to the preamble of
Wasserbehandlungsanlagen werden für die Wasseraufbereitung eingesetzt, um beispielsweise Stoffe aus dem Wasser zu entfernen, insbesondere zur Reinigung, Entkeimung bzw. Sterilisation, sowie zur Enthärtung oder Entsalzung von Wasser. Hierfür können die Wasserbehandlungsanlagen beispielsweise Wasserbehandlungsmittel wie Filter oder Ionenaustauscher enthalten.Water treatment systems are used for water treatment, for example to remove substances from the water, in particular for cleaning, disinfection or sterilization, and for softening or desalination of water. For this purpose, the water treatment plants can contain, for example, water treatment agents such as filters or ion exchangers.
Ein Beispiel für eine Wasserbehandlungsanlage ist eine Wasserenthärtungsanlage, in der die im Wasser gelösten, härtebildenden Erdalkali-Kationen des Kalzium und des Magnesium zumindest teilweise aus dem Wasser beseitigt werden. Hierfür können beispielsweise Ionenaustauscher eingesetzt werden. Wasserenthärtungsanlagen enthalten einen Behälter, der mit einem Ionenaustauscher gefüllt ist und durch den das zu enthärtende Rohwasser geleitet wird, wobei die härtebildenden Kalzium-und Magnesium-Ionen gegen eine äquivalente Menge von Natrium-Ionen getauscht werden. In dem enthärteten Wasser sind die Kalzium- und Magnesium-Ionen weitgehend durch Natrium-Ionen ersetzt. Für technische Zwecke kann auf diese Weise vollständig enthärtetes Wasser hergestellt werden. Für Haushaltsanwendungen wird dagegen wegen des besseren Geschmacks und aus Gesundheitsgründen teilenthärtetes Wasser bevorzugt. In Haushalts-Wasserenthärtungsanlagen erfolgt deshalb in der Regel eine Vermischung von Rohwasser und voll enthärtetem Wasser. Hierfür kann die Wasserenthärtungsanlage eine stromabwärts des Ionenaustauschers angeordnete Verschneidevorrrichtung enthalten, in der dem mittels des Ionenaustauschers (voll) enthärteten Wasser eine bestimmte Menge Rohwasser zugemischt wird.An example of a water treatment system is a water softening system in which the alkaline earth metal cations of calcium and magnesium that are dissolved in the water and cause hardness are at least partially removed from the water. For example, ion exchangers can be used for this. Water softening systems contain a tank that is filled with an ion exchanger and through which the raw water to be softened is passed, with the hardness-forming calcium and magnesium ions being exchanged for an equivalent amount of sodium ions. In the softened water, the calcium and magnesium ions are largely replaced by sodium ions. In this way, completely softened water can be produced for technical purposes. For household applications, on the other hand, partially softened water is preferred because of the better taste and for health reasons. In domestic water softening systems, therefore, raw water and fully softened water are usually mixed. For this purpose, the water softening system can contain a blending device arranged downstream of the ion exchanger, in which a specific quantity of raw water is mixed with the water that has been (fully) softened by means of the ion exchanger.
Beim Enthärtungsvorgang in einer Wasserenthärtungsanlage wird der Ionenaustauscher verbraucht. Nach einer gewissen Betriebsdauer ist der Ionenaustauscher einer Wasserenthärtungsanlage daher erschöpft. Der Ionenaustauscher kann durch eine Salzlösung, insbesondere eine 8- bis 12-prozentige Natriumchlorid-Lösung regeneriert werden. Bei der Regeneration werden die vom Ionenaustauscher während des Enthärtungsvorgangs aufgenommenen Kalzium-und Magnesiumsionen gegen andere Ionen, insbesondere durch Natriumionen der Natriumchlorid-Lösung, ausgetauscht. Hierfür wird in der Wasserenthärtungsanlage ein Regenerationsbehälter mit einer Regenerierlösung, insbesondere einer wässrigen Natriumchlorid-Lösung, erzeugt und die Regenerierlösung wird in einem Regeneriermodus in den Behälter mit dem Ionenaustauscher geleitet, um den Ionenaustauscher zu regenerieren. Nach Beendigung des Regeneriermodus, der üblicherweise zwischen 15 Minuten und 120 Minuten dauert, wird die Regenerierlösung durch Einleitung von Rohwasser aus dem Ionenaustauscherbehälter verdrängt und die dabei entstehende Spüllösung wird zur Entsorgung in einen Abwasserkanal geleitet.The ion exchanger is consumed during the softening process in a water softening system. After a certain period of operation, the ion exchanger of a water softening system is therefore exhausted. The ion exchanger can be regenerated with a salt solution, in particular an 8 to 12 percent sodium chloride solution. During regeneration, the calcium and magnesium ions taken up by the ion exchanger during the softening process are exchanged for other ions, in particular sodium ions from the sodium chloride solution. For this purpose, a regeneration tank with a regeneration solution, in particular an aqueous sodium chloride solution, is produced in the water softening system and the regeneration solution is conducted into the tank with the ion exchanger in a regeneration mode in order to regenerate the ion exchanger. After completion of the regeneration mode, which usually lasts between 15 minutes and 120 minutes, the regeneration solution is displaced from the ion exchange tank by introducing raw water and the resulting rinsing solution is fed into a sewer for disposal.
Da während einer Regeneration bei einer Einzelanlage, die nur einen Ionenaustauscherbehälter enthält, kein enthärtetes Wasser erzeugt und zur Verfügung gestellt werden kann, sind zur kontinuierlichen Versorgung mit enthärtetem Wasser Doppel- oder Mehrfachanlagen bekannt, die zwei oder mehr Behälter enthalten, die mit einem Ionenaustauscher gefüllt sind. Die mehreren Ionenaustauscherbehälter werden dabei so betrieben, dass mindestens ein Behälter in einem Enthärtungsmodus betrieben wird, in dem dieser enthärtetes Wasser liefert, während ein weiterer Behälter im Regeneriermodus betrieben wird, in dem der Ionenaustauscher regeneriert wird.Since no softened water can be produced and made available during a regeneration in a single system that only contains one ion exchanger tank, double or multiple systems are known for the continuous supply of softened water, which contain two or more tanks filled with an ion exchanger are. The multiple ion exchanger tanks are operated in such a way that at least one tank is operated in a softening mode in which it supplies softened water, while another tank is operated in the regeneration mode in which the ion exchanger is regenerated.
Eine solche Doppelanlage ist aus der
Zur Verhinderung einer Verkeimung der Ionenaustauscher werden in Wasserenthärtungsanlagen auch keimtötende Chemikalien eingesetzt, insbesondere chlorhaltige Substanzen, wie z.B. Chlordioxod-Tabletten. Oftmals enthält das einer Wasserenthärtungsanlage zugeführte Rohwasser zur Desinfizierung bereits einen gewissen Chlorgehalt. Um auch bei der Zuführung von ungechlortem Rohwasser eine Verkeimung der Ionenaustauscher zuverlässig vermeiden zu können, sind aus dem Stand der Technik Wasserenthärtungsanlagen mit einer integrierten Desinfektionseinrichtung bekannt, in denen den Ionenaustauschern automatisch während eines Regeneriermodus beispielsweise elektrolytisch in einer Elektrolysezelle erzeugtes Chlor zugeführt werden.To prevent contamination of the ion exchanger, germicidal chemicals are also used in water softening systems, in particular substances containing chlorine, such as chlorine dioxide tablets. The raw water fed into a water softening system for disinfection often already contains a certain chlorine content. In order to be able to reliably avoid contamination of the ion exchanger even when unchlorinated raw water is supplied, water softening systems with an integrated disinfection device are known from the prior art, in which the ion exchangers are automatically supplied with chlorine, for example generated electrolytically in an electrolysis cell, during a regeneration mode.
Bei einer längeren Stagnation von Wasser über einen längeren Zeitraum von mehreren Stunden bspw. mehr als vier Stunden, oder sogar Tagen, kann es zu Verunreinigungen oder einer unerwünschten Geruchsbildung kommen. Weiterhin kann es auch bei einer längeren Stagnation von Trinkwasser zu einer Geschmacksverschlechterung des Wassers kommen.In the case of prolonged stagnation of water over a longer period of several hours, for example more than four hours, or even days, contamination or undesirable odors can occur. Furthermore, prolonged stagnation of drinking water can also lead to a deterioration in the taste of the water.
Zu einer entsprechenden Geruchsbildung und einer Geschmacksverschlechterung des behandelten Wassers kann es auch in Wasserbehandlungsanlagen kommen, beispielsweise in Filteranlagen, wenn das darin zu behandelnde Wasser in Behältern der Wasserbehandlungsanlage über längere Zeit steht, ohne dass es zu einem Wasserdurchfluss kommt.A corresponding odor formation and a deterioration in the taste of the treated water can also occur in water treatment systems, for example in filter systems, if the water to be treated therein stands in tanks of the water treatment system for a long period of time without any water flowing through.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Wasserbehandlungsanlage und eine Steuereinrichtung dafür sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserbehandlungsanlage bereit zu stellen, welche einen möglichst keimarmen und geruchsfreien Betrieb der Wasserbehandlungsanlage ohne eine Verschlechterung des Geschmacks des behandelten Wassers auch bei einem längerem Stillstand der Anlage ermöglichen.Proceeding from this, the invention is based on the object of providing a water treatment system and a control device for it, as well as a method for controlling a water treatment system, which allows the water treatment system to be operated with as few germs and as little odor as possible without impairing the taste of the treated water, even if the enable installation.
Diese Aufgabe wird mit einer Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Wasserbehandlungsanlage mit einer solchen Steuereinrichtung sowie mit einem Verfahren zur Steuerung einer Wasserbehandlungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Steuereinrichtung, der Wasserbehandlungsanlage und des Steuerverfahrens sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.This object is achieved with a control device having the features of
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung dient zur Steuerung einer Wasserbehandlungsanlage mit wenigstens einer Wasserbehandlungseinrichtung, einem Eingang, einem Ausgang und einem Abfluss, wobei die Wasserbehandlungseinrichtung regenerierbare Wasserbehandlungsmittel enthält und die Steuereinrichtung zur Steuerung der Wasserbehandlungsanlage in mindestens drei Betriebsmodi eingerichtet ist, nämlich in einem ersten Betriebsmodus, in dem Wasser vom Eingang durch die Wasserbehandlungsanlage zum Ausgang geleitet und das Wasser dabei in der Wasserbehandlungseinrichtung behandelt wird, einem zweiten Betriebsmodus, in dem die Wasserbehandlungsmittel regeneriert werden, wobei am Ende des zweiten Betriebsmodus eine Spülung erfolgt, in der Wasser vom Eingang durch die Wasserbehandlungseinrichtung zum Abfluss geleitet wird, sowie ein dritter Betriebsmodus, in dem ohne eine vorangehende Regeneration der Wasserbehandlungsmittel Wasser vom Eingang durch die Wasserbehandlungseinrichtung zum Abfluss geleitet wird.The control device according to the invention is used to control a water treatment system with at least one water treatment device, an inlet, an outlet and a drain, with the water treatment device containing regenerable water treatment agents and the control device being set up to control the water treatment system in at least three operating modes, namely in a first operating mode in which Water is conducted from the inlet through the water treatment plant to the outlet and the water is thereby treated in the water treatment facility, a second operating mode in which the water treatment means are regenerated, with a flush taking place at the end of the second operating mode in which water from the inlet through the water treatment facility to the outlet is conducted, and a third mode of operation in which gel without a previous regeneration of the water treatment means water from the input through the water treatment device to the drain will be served.
Der dritte Betriebsmodus ermöglicht dabei eine Spülung der Wasserbehandlungseinrichtung und insbesondere der regenerierbaren Wasserbehandlungsmittel mit Rohwasser, welches in dem dritten Betriebsmodus vom Eingang durch die Wasserbehandlungseinrichtung zum Abfluss geleitet wird. Der dritte Betriebsmodus stellt also einen zusätzlichen Spülmodus dar, der bevorzugt unabhängig vom ersten und zweiten Betriebsmodus und insbesondere nach einer längeren Nichtnutzungsdauer der Wasserbehandlungsanlage von der Steuereinrichtung eingeleitet werden kann, um Wasser, das über eine längere Zeit in der Wasserbehandlungsanlage stagniert hat und daher verkeimt oder verunreinigt sein kann, auszuspülen. Eine Nichtnutzungsdauer wird dabei als ein Zeitraum verstanden, in dem sich die Wasserbehandlungsanlage nicht in Betrieb befindet oder kein behandeltes Wasser am Ausgang bereitgestellt hat.The third operating mode enables the water treatment device and in particular the regenerable water treatment agent to be flushed with raw water, which in the third operating mode is routed from the inlet through the water treatment device to the drain. The third operating mode thus represents an additional rinsing mode that can be initiated by the control device, preferably independently of the first and second operating modes and in particular after the water treatment system has not been used for a longer period of time, in order to remove water that has stagnated in the water treatment system for a long time and is therefore contaminated or may be contaminated, rinse out. A non-use period is understood as a period of time during which the water treatment plant is not in operation or has not provided treated water at the outlet.
Zur Vermeidung einer Verkeimung und einer Geruchsbildung während einer längeren Stagnationsphase kann durch die Einleitung des dritten Betriebsmodus (Spülmodus) mittels der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung die Wasserbehandlungseinrichtung mit Rohwasser gespült werden, um Mikroorganismen wie Keime, Viren und Bakterien, die sich während der Stagnationsphase des Wassers in der Wasserbehandlungsanlage und insbesondere in der Wasserbehandlungseinrichtung oder deren Wasserzulauf, insbesondere bereits im Gebäudezulauf, gebildet bzw. vermehrt haben, aus der Wasserbehandlungsanlage auszuspülen. Dadurch wird einerseits einer weiteren Verkeimung durch Vermehrung der Keimzahl vorgebeugt und es wird auch eine Geruchsbildung verhindert, die bei einer längeren Stagnation von Wasser in der Wasserbehandlungsanlage auftreten kann. Auf diese Weise ermöglicht die erfindungsgemäße Steuereinrichtung einen keimarmen Betrieb der Wasserbehandlungsanlage.To avoid contamination and odor formation during a longer stagnation phase, the water treatment device can be flushed with raw water by initiating the third operating mode (flushing mode) using the control device according to the invention in order to eliminate microorganisms such as germs, viruses and bacteria that accumulate during the stagnation phase of the water in the Water treatment system and in particular in the water treatment facility or its water supply, in particular already in the building supply, have formed or increased to flush out of the water treatment system. On the one hand, this prevents further contamination by increasing the number of germs and also prevents the formation of odors, which can occur if the water has been stagnant in the water treatment system for a long time. In this way, the control device according to the invention enables low-germ operation of the water treatment system.
Der dritte Betriebsmodus ermöglicht es darüber hinaus, dass auch stagnierendes Wasser aus den Zuleitungen und den Ableitungen, die mit dem Eingang und dem Ausgang der Wasserbehandlungsanlage verbunden sind, aus der Anlage abzuleiten, bevor eine Verkeimung des in den Zu- und Ableitungen stagnierenden Wassers stattfindet.The third operating mode also makes it possible for stagnant water to be drained from the inlet and outlet pipes, which are connected to the inlet and outlet of the water treatment plant, before the water stagnating in the inlet and outlet pipes becomes contaminated with germs.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ermöglicht dabei insbesondere den keimreduzierten Betrieb der Wasserbehandlungsanlage ohne konstruktive Änderungen an der Wasserbehandlungseinrichtung. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung greift dabei nämlich auf die ohnehin in bekannten Wasserbehandlungseinrichtungen bereits vorhandenen Einrichtungen zur Regenerierung der Wasserbehandlungsmittel zurück. Bekannte Wasserbehandlungsanlagen mit regenerierbaren Wasserbehandlungsmitteln umfassen nämlich regelmäßig eine Regeneriereinrichtung, mit der die Wasserwasserbehandlungsmittel in einem Regeneriermodus regeneriert werden können, wobei am Ende des Regeneriermodus eine abschließende Spülphase vorgesehen ist, in der die regenerierten Wasserbehandlungsmittel mit Rohwasser gespült werden, um beispielsweise Reinigungsmittel oder Regenerierlösungen, die bei der Regenerierung der Wasserbehandlungsmittel eingesetzt worden sind, aus den Wasserbehandlungsmitteln auszuspülen. Der in bekannten Wasserbehandlungseinrichtungen vorgesehene Regeneriermodus enthält daher am Ende des Regeneriermodus regelmäßig eine Spülphase, in der Rohwasser vom Eingang durch die Wasserbehandlungseinrichtung zum Abfluss geleitet wird. Der dritte Betriebsmodus, der mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung eingestellt werden kann, entspricht dabei der Spülphase am Ende des Regeneriermodus (zweiter Betriebsmodus).The control device according to the invention enables in particular the germ-reduced operation of the water treatment system without structural changes to the water treatment device. The control device according to the invention uses the devices for regenerating the water treatment agents that are already present in known water treatment devices. Known water treatment systems with regenerable water treatment agents regularly include a regeneration device with which the water water treatment agents can be regenerated in a regeneration mode, with a final rinsing phase being provided at the end of the regeneration mode, in which the regenerated water treatment agents are rinsed with raw water, for example cleaning agents or regenerating solutions that have been used in the regeneration of the water treatment agents to be rinsed out of the water treatment agents. The regeneration mode provided in known water treatment devices therefore regularly contains a rinsing phase at the end of the regeneration mode, in which raw water is routed from the inlet through the water treatment device to the drain. The third operating mode, which can be set using the control device according to the invention, corresponds to the rinsing phase at the end of the regeneration mode (second operating mode).
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Steuereinrichtung wenigstens ein Steuerventil zur Steuerung von Volumenströmen in der Wasserbehandlungseinrichtung, wobei das Steuerventil zweckmäßig zwei gegeneinander bewegliche Steuerelemente aufweist, die im ersten Betriebsmodus (beispielsweise einem Enthärtungsmodus bei einer Wasserenthärtungsanlage) und im zweiten Betriebsmodus (beispielsweise einem Regeneriermodus, in dem die Ionenaustauscher einer Wasserenthärtungsanlage mittels einer Regenerierlösung regeneriert werden) sowie im dritten Betriebsmodus, in dem eine Spülung der Wasserbehandlungsanlage durch Rohwasser erfolgt, in vorgegebenen Betriebspositionen relativ zueinander bewegt werden können. Diese Ausgestaltung der Steuereinrichtung ermöglicht ein schnelles Umschalten der Betriebsmodi der Wasserbehandlungsanlage, wobei insbesondere der dritte Betriebsmodus unabhängig davon eingestellt werden kann, ob zuvor der erste oder der zweite Betriebsmodus oder ggf. weitere vorhandene Betriebsmodi aktiv waren.In a preferred embodiment, the control device according to the invention contains at least one control valve for controlling volume flows in the water treatment device, with the control valve expediently having two control elements which can be moved relative to one another and which operate in the first operating mode (e.g. a softening mode in a water softening system) and in the second operating mode (e.g. a regeneration mode, in which the ion exchangers of a water softening system are regenerated by means of a regeneration solution) and in the third operating mode, in which the water treatment system is flushed with raw water, can be moved relative to one another in predetermined operating positions. This configuration of the control device enables the operating modes of the water treatment system to be switched quickly, with the third operating mode in particular being able to be set independently of whether the first or the second operating mode or possibly other operating modes were active beforehand.
Der zweite Betriebsmodus (Regeneriermodus) umfasst zweckmäßig mehrere Phasen, die nacheinander ablaufen, nämlich eine erste Phase, in der ein Regeneriermittel im Gegenstrom (beispielsweise eine Salzlösung und insbesondere eine Kochsalzlösung bei einer Wasserenthärtungsanlage) in einen Behälter der Wasserbehandlungseinrichtung geleitet wird, eine zweite Phase, in der das Regeneriermittel die Wasserbehandlungsmittel in dem Behälter regeneriert, indem die Regenierlösung ebenfalls im Gegenstrom durch die Wasserbehandlungsmittel fließt, eine dritte Phase, in der das Regeneriermittel im Gegenstrom aus dem Behälter ausgeleitet wird, sowie eine vierte Phase, in der der Behälter mit Rohwasser im Gleichstrom gespült wird, um Reste des Regeneriermittels aus dem Behälter zu entfernen, wobei das dabei durch den Behälter geleitete Rohwasser zum Abfluss und von dort in einen Abwasserkanal geleitet wird. Der zweite Betriebsmodus (Regeneriermodus) kann weiterhin auch eine der ersten Phase vorangehende Phase umfassen, in der eine wässrige Regenerierlösung aus einem Regeneriermittel erzeugt wird, indem bspw. Natriumchlorid-Tabletten in einem Solebehälter in Wasser gelöst werden, um z.B. eine 8 bis 12 prozentige Kochsalzlösung herzustellen, mit der die Ionenaustauscher einer Wasserenthärtungsanlage regeneriert werden können. Diese Phase des zweiten Betriebsmodus kann entweder als einleitende Phase eines Regeneriermodus zu Beginn des zweiten Betriebsmodus durchgeführt werden, oder zu einem anderen Zeitpunkt, bspw. wenn die Menge der Regenerierlösung in dem Solebehälter unter ein vorgegebenes Mindestniveau absinkt.The second operating mode (regeneration mode) expediently comprises several phases that take place one after the other, namely a first phase in which a regenerating agent (for example a saline solution and in particular a saline solution in a water softening system) is fed into a container of the water treatment device in countercurrent, a second phase in which the regenerating agent regenerates the water treatment agent in the tank by the regenerating solution also flowing countercurrently through the water treatment agent, a third phase in which the regenerating agent is discharged from the tank in countercurrent, and a fourth phase in which the tank is filled with raw water in Direct current is rinsed in order to remove residues of the regenerant from the container, with the case conducted through the container raw water to the drain and from there is directed into a sewer. The second operating mode (regeneration mode) can also include a phase preceding the first phase, in which an aqueous regeneration solution is produced from a regeneration agent, for example by dissolving sodium chloride tablets in water in a brine tank, for example to create an 8 to 12 percent saline solution to produce, with which the ion exchanger of a water softening system can be regenerated. This phase of the second operating mode can either be carried out as an introductory phase of a regeneration mode at the beginning of the second operating mode, or at another point in time, for example when the amount of regeneration solution in the brine tank falls below a predetermined minimum level.
Als Gegenstrom wird dabei eine Strömungsrichtung verstanden, die entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Wassers im ersten Betriebsmodus ist. Gleichstrom ist entsprechend eine Strömungsrichtung in der Strömungsrichtung des Wassers im ersten Betriebsmodus.Countercurrent is understood to mean a direction of flow which is opposite to the direction of flow of the water in the first operating mode. Correspondingly, cocurrent is a flow direction in the flow direction of the water in the first operating mode.
Die hintereinander folgenden Phasen des zweiten Betriebsmodus (Regeneriermodus) können dabei mittels der gegeneinander beweglichen Steuerelemente eingestellt werden, wobei am Ende des zweiten Betriebsmodus die Steuerelemente so zueinander eingestellt werden, dass Rohwasser vom Eingang durch die Wasserbehandlungseinrichtung zum Abfluss geleitet wird.The successive phases of the second operating mode (regeneration mode) can be adjusted by means of the mutually movable control elements, with the control elements being adjusted to one another at the end of the second operating mode in such a way that raw water is routed from the inlet through the water treatment device to the outlet.
Zur Einstellung des dritten Betriebsmodus können die Steuerelemente bevorzugt unabhängig von einer vorangehenden Stellung in die letzte Betriebsposition des zweiten Betriebsmodus (also in die vierte Phase (Spülphase) des Regeneriermodus) bewegt werden. Hierfür umfasst das Steuerventil bevorzugt einen Antrieb, bspw. einen Elektromotor, der eines der beiden Steuerelemente relativ zum anderen Steuerelement bewegt und dadurch die verschiedenen Betriebspositionen der Steuerelemente in Bezug zueinander einstellen kann. Zweckmäßig ist die Steuereinrichtung dabei so eingerichtet, dass der Antrieb das eine, bewegliche Steuerelement gegenüber dem anderen, feststehenden Steuerelement zur Umstellung vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus in einer vorgegebenen ersten Bewegungsrichtung bewegt und dass die Einstellung des dritten Betriebsmodus durch eine Bewegung des beweglichen Steuerelements relativ zum feststehenden Steuerelement in einer zweiten Bewegungsrichtung erfolgen kann, die entgegengesetzt zur ersten Bewegungsrichtung ist. Dies ermöglicht die Einstellung des dritten Betriebsmodus unabhängig vom vorangehenden Betriebsmodus (erster oder zweiter Betriebsmodus). Dadurch kann zu jeder Zeit der dritte Betriebsmodus eingestellt werden, um insbesondere nach einer längeren Nichtnutzungsdauer der Wasserbehandlungsanlage, in der Wasser in der Wasserbehandlungseinrichtung über einen längeren Zeitraum von bspw. mehr als 24 Stunden stagniert, eine Verkeimung und eine Geruchsbildung zu unterdrücken, indem die Wasserbehandlungseinrichtung mit Rohwassser gespült wird.In order to set the third operating mode, the control elements can preferably be moved into the last operating position of the second operating mode (that is to say into the fourth phase (flushing phase) of the regeneration mode) independently of a previous position. For this purpose, the Steuerven includes til prefers a drive, for example an electric motor, which moves one of the two control elements relative to the other control element and can thereby set the various operating positions of the control elements in relation to one another. The control device is expediently set up in such a way that the drive moves one, movable control element in relation to the other, stationary control element in a predetermined first direction of movement in order to switch from the first operating mode to the second operating mode, and that the third operating mode is set by moving the movable control element can take place relative to the fixed control element in a second direction of movement, which is opposite to the first direction of movement. This allows the third mode of operation to be set independently of the previous mode of operation (first or second mode of operation). As a result, the third operating mode can be set at any time in order to suppress contamination and odor formation, especially after the water treatment system has not been used for a longer period of time, in which water in the water treatment device has stagnated for a longer period of more than 24 hours, for example rinsed with raw water.
Um die beiden Steuerelemente des Steuerventils bei diesem Ausführungsbeispiel in vordefinierte Betriebspositionen zu bringen, ist es für eine schnelle und genaue Umschaltung der einzelnen Betriebsmodi vorteilhaft, wenn das Steuerventil eine Einrichtung zur Erfassung einer Referenzposition zwischen den beiden Steuerelementen enthält. Die Einrichtung zur Erfassung einer Referenzposition kann dabei beispielsweise einen mechanischen Anschlag des einen, beweglichen Steuerelements in Bezug auf das andere, feststehende Steuerelement umfassen. Anstelle eines mechanischen Anschlags kann auch ein Positionssensor vorgesehen sein, insbesondere ein optischer, ein kapazitiver oder ein induktiver Sensor, der die Relativposition des beweglichen Steuerelements zum feststehenden Steuerelement erfasst. Durch eine Einrichtung zur Erfassung einer Referenzposition können Hystereseeffekte und mechanisches Spiel bei der Bewegung der beiden Steuerelemente gegeneinander ausgeglichen werden und es wird sichergestellt, dass die Stellung der beiden Steuerelemente zueinander genau einem bestimmten Betriebsmodus bzw. einer bestimmten Betriebsphase eines Betriebsmodus entspricht. Ein mechanischer Anschlag weist dabei gegenüber einem Positionssensor den Vorteil einer kostengünstigeren Herstellung und eines wartungsarmen und wenig fehleranfälligen Betriebs auf.In order to bring the two control elements of the control valve into predefined operating positions in this exemplary embodiment, it is advantageous for rapid and precise switching of the individual operating modes if the control valve contains a device for detecting a reference position between the two control elements. The device for detecting a reference position can include, for example, a mechanical stop of one movable control element in relation to the other, fixed control element. Instead of a mechanical stop, a position sensor can also be provided, in particular an optical, a capacitive or an inductive sensor, which detects the position of the movable control element relative to the stationary control element. A device for detecting a reference position can be used to compensate for hysteresis effects and mechanical play when the two control elements are moved relative to one another, and it is ensured that the position of the two control elements relative to one another corresponds exactly to a specific operating mode or a specific operating phase of an operating mode. Compared to a position sensor, a mechanical stop has the advantage of being more cost-effective to manufacture and of low-maintenance and less error-prone operation.
Zweckmäßig ist die Steuereinrichtung so eingerichtet, dass der dritte Betriebsmodus entweder zu vorgebbaren Zeiten oder nach einer vorgebbaren Betriebsdauer oder Nichtnutzungsdauer der Wasserbehandlungsanlage eingeleitet werden kann. So ist es beispielsweise möglich, die Steuereinrichtung so zu programmieren, dass der dritte Betriebsmodus (Spülmodus) zu festen Zeiten, bspw. kurz vor einer Inbetriebnahme der Wasserbehandlungsanlage im ersten Betriebsmodus, in dem diese am Ausgang behandeltes Wasser bereitstellt, eingeleitet wird. Vorteilhaft ist es beispielsweise, die Steuereinrichtung so zu programmieren, dass der dritte Betriebsmodus zu festen Zeiten, zum Beispiel am Morgen, bspw. um 6 Uhr, noch bevor die Wasserbehandlungsanlage erstmalig behandeltes Wasser bereitstellen soll, in den dritten Betriebsmodus gebracht wird und dass nach Beendigung des dritten Betriebsmodus unmittelbar der erste Betriebsmodus zur Bereitstellung von behandeltem Wasser eingeleitet wird.The control device is expediently set up in such a way that the third operating mode can be initiated either at predefinable times or after a predefinable period of operation or non-use of the water treatment system. For example, it is possible to program the control device in such a way that the third operating mode (rinsing mode) is initiated at fixed times, e.g. shortly before the water treatment system is started up in the first operating mode, in which it provides treated water at the outlet. It is advantageous, for example, to program the control device in such a way that the third operating mode is switched to the third operating mode at fixed times, for example in the morning, for example at 6 a.m., even before the water treatment system is to provide treated water for the first time, and that after termination of the third mode of operation the first mode of operation for providing treated water is immediately initiated.
Es ist jedoch auch möglich, die Steuereinrichtung so zu programmieren, dass der dritte Betriebsmodus nach einer vorgebbaren Betriebsdauer oder insbesondere nach einer vorgegebenen Nichtnutzungsdauer der Wasserbehandlungsanlage eingeleitet wird, um verkeimtes oder verunreinigtes Wasser, das sich während der Nichtnutzungsdauer in der Wasserbehandlungseinrichtung oder in der Zuleitung gebildet hat, aus der Wasserbehandlungsanlage auszuspülen und um evtl. vorhandene geruchsbildende Stoffe aus dem in der Anlage stagnierenden Wasser zu entfernen. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die vorgebbare Betriebsdauer, nach welcher der dritte Betriebsmodus eingestellt wird, oder eine vorgebbare Nichtnutzungsdauer der Anlage über eine Programmierung in die Steuereinrichtung eingegeben und dort in einem Datenspeicher hinterlegt werden kann.However, it is also possible to program the control device in such a way that the third operating mode is initiated after a specified period of operation or, in particular, after a specified period of non-use of the water treatment system, in order to remove contaminated or polluted water that has formed in the water treatment device or in the supply line during the period of non-use has to be flushed out of the water treatment system and to remove any odor-forming substances from the stagnant water in the system. It is advantageous here if the predefinable operating time after which the third operating mode is set or a predefinable non-usage time of the system can be entered into the control device via programming and stored there in a data memory.
Dabei kann zweckmäßig auch vorgesehen sein, dass die im dritten Betriebsmodus zur Spülung der Wasserbehandlungseinrichtung verwendete Menge des Rohwassers und/oder die Dauer des dritten Betriebsmodus variabel ausgewählt und eingestellt wird, bspw. in Abhängigkeit des vorangegangenen Betriebsmodus oder der vorangegangenen Betriebsdauer oder Nichtnutzungsdauer der Anlage. Die Dauer des dritten Betriebsmodus liegt dabei bevorzugt im Bereich von 3 bis 10 Minuten. Der dritte Betriebsmodus kann auch nach der Wassermenge programmiert werden, die während des dritten Betriebsmodus (Spülmodus) durch die Wasserbehandlungsmittel geleitet wird, wobei zweckmäßig eine Wassermenge durchgeleitet wird, die dem ein- bis dreifachen Volumen des Behälters (Ionenaustauscherbehälter) entspricht.It can also be expediently provided that the quantity of raw water used in the third operating mode for flushing the water treatment device and/or the duration of the third operating mode is variably selected and adjusted, e.g. depending on the previous operating mode or the previous operating time or non-use time of the system. The duration of the third operating mode is preferably in the range from 3 to 10 minutes. The third operating mode can also be programmed according to the amount of water that is passed through the water treatment means during the third operating mode (rinsing mode), with suitably an amount of water being passed through which corresponds to one to three times the volume of the container (ion exchange container).
Im zweiten Betriebsmodus kann eine Desinfizierung des Wassers vorzugsweise durch Einleitung von Chlor erfolgen, wobei das Chlor bevorzugt elektrolytisch in der Wasserbehandlungsanlage erzeugt und während des zweiten Betriebsmodus, insbesondere in der ersten und/oder der zweiten Phase, in die Wasserbehandlungsmittel eingeleitet wird. Hierfür umfasst die Wasserbehandlungsanlage vorteilhaft eine Desinfizierungseinrichtung zur Desinfizierung des Wassers durch Einleitung von Chlor, wobei die Desinfizierungseinrichtung bevorzugt eine Elektrolysezelle zur elektrolytischen Erzeugung des Chlors enthält. Die Steuereinrichtung ist dabei zweckmäßig zur Einleitung des Chlors in die Wasserbehandlungsmittel im zweiten Betriebsmodus, insbesondere in der ersten und/oder der zweiten Phase des zweiten Betriebsmodus, eingerichtet.In the second operating mode, the water can preferably be disinfected by introducing chlorine, the chlorine preferably being generated electrolytically in the water treatment system and being introduced into the water treatment agent during the second operating mode, in particular in the first and/or second phase. For this purpose, the water treatment system advantageously includes a disinfection device for disinfecting the water by introducing chlorine, the disinfection device preferably containing an electrolytic cell for electrolytically generating the chlorine. The control device is expediently set up to introduce the chlorine into the water treatment agent in the second operating mode, in particular in the first and/or the second phase of the second operating mode.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Wasserbehandlungsanlage mit einer Wasserbehandlungseinrichtung, einem Eingang, über den zu behandelndes Rohwasser zugeführt wird, einem Ausgang, über den das behandelte Wasser einer vorgesehenen Verwendung zugeführt werden kann sowie einem Abfluss, über den Spül- oder Abwasser zu einem Kanal geleitet werden kann, wobei die Wasserbehandlungseinrichtung regenerierbare Wasserbehandlungsmittel enthält und die Wasserbehandlungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ausgestattet ist.The subject matter of the invention is also a water treatment plant with a water treatment device, an inlet through which the raw water to be treated is fed in, an outlet through which the treated water can be fed to an intended use, and an outlet through which the flushing water or waste water is conducted to a sewer can be, wherein the water treatment device contains regenerable water treatment agent and the water treatment system is equipped with a control device according to the invention.
Bei der Wasserbehandlungsanlage kann es sich insbesondere um eine Wasserenthärtungsanlage handeln, wobei es sich dann bei den regenerierbaren Wasserbehandlungsmitteln um Ionenaustauscher, insbesondere um einen stark sauren Kationenaustauscher, handelt, die mittels einer Regenerier-lösung, insbesondere einer Kochsalzlösung, in dem zweiten Betriebsmodus (Regeneriermodus) regeneriert werden können.The water treatment system can in particular be a water softening system, in which case the regenerable water treatment agents are ion exchangers, in particular a strongly acidic cation exchanger, which are regenerated by means of a regenerating solution, in particular a common salt solution, in the second operating mode (regenerating mode). can be regenerated.
Die Wasserenthärtungsanlage enthält dabei zweckmäßig mindestens einen, mit einem Ionenaustauscher gefüllten Behälter sowie eine Regeneriereinrichtung zur Regenerierung der Wasserbehandlungsmittel (Ionenaustauscher), wobei die Regeneireinrichtung einen Regeneriermittelbehälter umfasst, der mit der Salzlösung, insbesondere einer Kochsalzlösung, befüllbar ist.The water softening system expediently contains at least one container filled with an ion exchanger and a regenerating device for regenerating the water treatment agent (ion exchanger), the regenerating device comprising a regenerant container that can be filled with the salt solution, in particular a common salt solution.
Zur Entkeimung ist bei Wasserenthärtungsanlagen vorgesehen, dass der Ionenaustauscher bei jeder Regeneration desinfiziert wird und dass spätestens alle vier Tage eine Regeneration mit einer Desinfizierung durchgeführt wird, auch wenn kein Produktwasser benötigt wird. Am Ende der Regeneration erfolgt dabei eine Spülphase, in der eine zur Regenerierung verwendete Regeneriermittellösung aus dem Ionenaustauscher ausgespült oder durch Rohwasser verdrängt wird. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung stellt nun sicher, dass auch bei längeren Nichtnutzungsdauern zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regenerationen (insb. nach 0,5 bis weniger als vier Tage), in denen das sich in der Wasserenthärtungsanlage befindliche Wasser stagniert (Stagnationsphasen), eine Aufkeimung durch Wachstum oder Vermehrung von Mikroorganismen und die Ausbildung von Geruchsstoffen durch eine Einleitung des dritten Betriebsmodus verhindert wird. Vorteilhaft ist dabei, dass der dritte Betriebsmodus der letzten Phase (Spülphase) des zweiten Betriebsmodus entspricht und daher zur Einleitung des dritten Betriebsmodus die für die Durchführung des zweiten Betriebsmodus verwendete Regeneriereinrichtung lediglich in die Betriebsposition gebracht werden muss, die der letzten Phase (Spülphase) des zweiten Betriebsmodus entspricht. Daher erfordert die Umsetzung der Erfindung in einer Wasserenthärtungsanlage keinen apparativen Aufwand und kann auch problemlos an bereits installierten Wasserenthärtungsanlagen nachgerüstet werden, indem eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung eingebaut wird oder ein softwareupdate durchgeführt wird.For disinfection, water softening systems provide for the ion exchanger to be disinfected with each regeneration and for regeneration with disinfection to be carried out at least every four days, even if no product water is required. At the end of the regeneration there is a rinsing phase in which a regenerant solution used for regeneration is rinsed out of the ion exchanger or displaced by raw water. The control device according to the invention now ensures that even with longer periods of non-use between two consecutive regenerations (especially after 0.5 to less than four days), in which the water in the water softener stagnates (stagnation phases), germination through growth or multiplication of microorganisms and the formation of odorous substances is prevented by initiating the third operating mode. The advantage here is that the third operating mode corresponds to the last phase (rinsing phase) of the second operating mode and therefore, to initiate the third operating mode, the regeneration device used to carry out the second operating mode only has to be brought into the operating position that corresponds to the last phase (rinsing phase) of the corresponds to the second operating mode. Therefore, the implementation of the invention in a water softening system does not require any expenditure on equipment and can also be easily retrofitted to water softening systems already installed by installing a control device according to the invention or by carrying out a software update.
Die Wasserenthärtungsanlage kann dabei ergänzend zu dem wenigstens einen Ionenaustauscherbehälter einen oder mehrere zusätzliche Filtereinrichtungen enthalten. Insbesondere können Filtereinrichtungen mit einem elektroaktiven Filtermaterial vorgesehen sein, welche Mikroorganismen, die sich im Wasser befinden, durch Elektroadsorption an dem elektroaktiven Filtermaterial adsorbieren und dadurch das Wasser desinfizieren.In addition to the at least one ion exchanger tank, the water softening system can contain one or more additional filter devices. In particular, filter devices can be provided with an electroactive filter material, which adsorb microorganisms that are in the water by electro-adsorption on the electroactive filter material and thereby disinfect the water.
Bei der Wasserbehandlungsanlage kann es sich auch um eine Filteranlage handeln, wobei es sich dann bei den regenerierbaren Wasserbehandlungsmitteln um ein Filtermaterial handelt, das mittels einer Spül- oder Reinigungslösung in dem zweiten Betriebsmodus (Regeneriermodus) regeneriert werden kann. Zur Regenerierung des regenerierbaren Filtermaterials ist dabei zweckmäßig eine Regeneriereinrichtung vorgesehen, die ein Regeneriermittel, beispielsweise eine Reinigungslösung, in dem zweiten Betriebsmodus durch das regenerierbare Filtermaterial leitet. Die Regeneriereinrichtung kann dabei auch so ausgestaltet sein, dass eine Reinigungslösung durch das Filtermaterial geleitet wird, um dieses zu reinigen und auf diese Weise zu regenerieren. Beispielsweise kann die Regeneriereinrichtung Rohwasser oder eine andere Spüllösung während des zweiten Betriebsmodus (Regeneriermodus) entgegengesetzt zur Filtrierrichtung durch das Filtermaterial leiten, um beispielsweise einen Filterkuchen zu beseitigen.The water treatment system can also be a filter system, in which case the regenerable water treatment means is a filter material that can be regenerated using a rinsing or cleaning solution in the second operating mode (regeneration mode). In order to regenerate the regenerable filter material, a regenerating device is expediently provided which directs a regenerating agent, for example a cleaning solution, through the regenerable filter material in the second operating mode. The regeneration device can also be designed in such a way that a cleaning solution is passed through the filter material in order to clean it and regenerate it in this way. For example, during the second operating mode (regeneration mode), the regeneration device can conduct raw water or another flushing solution through the filter material in the opposite direction to the direction of filtration, in order to eliminate a filter cake, for example.
Dabei ist auch in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung am Ende des zweiten Betriebsmodus (Regeneriermodus) bevorzugt eine Spülphase vorgesehen, in der Rohwasser durch oder über die regenerierbaren Wasserbehandlungsmittel (Filtermaterial) geleitet wird und das Spülwasser über den Abfluss in einen Abwasserkanal abgeführt wird.In this exemplary embodiment of the invention, too, rinsing is preferred at the end of the second operating mode (regeneration mode). phase provided in which raw water is passed through or over the regenerable water treatment agent (filter material) and the flushing water is discharged via the drain into a sewer.
Insbesondere kann es sich bei den regenerierbaren Wasserbehandlungsmitteln um ein Filtermaterial mit einem in wässriger Umgebung, insbesondere im Bereich pH 3 bis pH 8, von Null verschiedenen ZETA-Potential (elektroaktives Filtermaterial) handeln. Ein solches Filtermaterial ist in der Lage Mikroorganismen, die sich im Wasser befinden, durch Elektroadsorption an dem elektroaktiven Filtermaterial zu adsorbieren und dadurch das Wasser zu desinfizieren. Ein solches elektroaktives Filtermaterial kann mit einer Salzlösung, insbesondere einer Kochsalzlösung, regeneriert und/oder mit elektrolytisch erzeugtem Chlor desinfiziert werden.In particular, the regenerable water treatment agents can be a filter material with a non-zero ZETA potential (electroactive filter material) in an aqueous environment, in particular in the range of
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Steuerung einer Wasserbehandlungsanlage mit einer Wasserbehandlungseinrichtung, einem Eingang, einem Ausgang und einem Abfluss, wobei die Wasserbehandlungseinrichtung regenerierbare Wasserbehandlungsmittel enthält und die Wasserbehandlungsanlage durch eine Steuereinrichtung in mindestens drei Betriebsmodi angesteuert wird, nämlich einem ersten Betriebsmodus, in dem Wasser vom Eingang durch die Wasserbehandlungsanlage zum Ausgang geleitet und das Wasser dabei in der Wasserbehandlungsanlage behandelt wird, einem zweiten Betriebsmodus, in dem die Wasserbehandlungsmittel regeneriert werden, wobei am Ende des zweiten Betriebsmodus eine Spülung erfolgt, indem Wasser vom Eingang durch die Wasserbehandlungseinrichtung zum Abschluss geleitet wird, und einem dritten Betriebsmodus, in dem ohne eine vorangehende Regeneration der Wasserbehandlungseinrichtung Wasser vom Eingang durch die Wasserbehandlungseinrichtung zum Abfluss geleitet wird.The subject matter of the invention is also a method for controlling a water treatment system with a water treatment device, an inlet, an outlet and a drain, the water treatment device containing regenerable water treatment agents and the water treatment system being controlled by a control device in at least three operating modes, namely a first operating mode in which water is passed from the inlet through the water treatment facility to the outlet and the water is thereby treated in the water treatment facility, a second mode of operation in which the water treatment means are regenerated, at the end of the second mode of operation a flushing takes place by water from the inlet being conducted through the water treatment facility to the outlet and a third mode of operation in which, without prior regeneration of the water treatment device, water is directed from the inlet through the water treatment device to the drain.
Dabei kann der dritte Betriebsmodus bevorzugt unabhängig vom ersten und zweiten Betriebsmodus eingeleitet werden, d. h. der dritte Betriebsmodus kann sowohl nach dem ersten als auch nach dem zweiten Betriebsmodus durchgeführt werden.The third mode of operation can preferably be initiated independently of the first and second modes of operation, i. H. the third operating mode can be carried out both after the first and after the second operating mode.
Die Einleitung des dritten Betriebsmodus kann dabei entweder von einem Benutzer der Wasserbehandlungsanlage, beispielsweise per Knopfdruck oder über ein mit der Steuereinrichtung gekoppeltes Steuergerät, wie z.B. ein smartphone, eingeleitet werden, oder auch automatisch von der Steuereinrichtung initiiert werden. Für eine automatische Einleitung des dritten Betriebsmodus durch die Steuereinrichtung ist diese zweckmäßig programmierbar, um beispielsweise vorgegebene Zeiten, in denen der dritte Betriebsmodus eingeleitet wird, oder vorgegebene Betriebs oder Nichtnutzungsdauern der Anlage einstellen zu können, nach denen der dritte Betriebsmodus eingeleitet wird.The initiation of the third operating mode can either be initiated by a user of the water treatment system, for example by pressing a button or via a control device coupled to the control device, such as a smartphone, or also be initiated automatically by the control device. For automatic initiation of the third operating mode by the control device, it is expediently programmable in order, for example, to be able to set predetermined times in which the third operating mode is initiated, or predetermined operating or non-use periods of the system, after which the third operating mode is initiated.
Bevorzugt enthält die Steuereinrichtung hierfür ein elektronisches Steuergerät mit einem Datenspeicher, wobei in dem Datenspeicher vorgebbare Betriebs- und Steuerdaten wie z.B. feste Uhrzeiten zur Einleitung des dritten Betriebsmodus bzw. Betriebs- oder Nichtnutzungsdauern der Anlage hinterlegt werden können und die Steuereinrichtung die Einleitung des dritten Betriebsmodus in Abhängigkeit der in dem Datenspeicher hinterlegten Betriebs- und Steuerdaten einleitet.For this purpose, the control device preferably contains an electronic control device with a data memory, in which case operating and control data that can be specified, such as fixed times for initiating the third operating mode or periods of operation or non-use of the system, can be stored in the data memory and the control device can initiate the third operating mode in Initiates dependency of the operating and control data stored in the data memory.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das elektronische Steuergerät der Steuereinrichtung automatisch Betriebszeiten erfasst, in denen in der Wasserbehandlungseinrichtung behandeltes Wasser am Ausgang entnommen wird, und/oder Nichtnutzungsdauern (d.h. Stillstandszeiten) erfasst, in denen kein behandeltes Wasser am Ausgang entnommen wird. Die Steuereinrichtung kann damit den dritten Betriebsmodus in Abhängigkeit der erfassten Betriebszeiten und /oder der erfassten Nichtnutzungsdauern automatisch einleiten, ohne dass ein Benutzer auf die Steuerung zugreifen muss.It is particularly advantageous if the electronic control unit of the control device automatically records operating times in which treated water is removed from the outlet in the water treatment device and/or non-use periods (i.e. downtimes) in which no treated water is removed from the outlet. The control device can thus automatically initiate the third operating mode as a function of the recorded operating times and/or the recorded periods of non-use without a user having to access the control.
Dabei kann beispielsweise der dritte Betriebsmodus automatisch von der Steuereinrichtung eingeleitet werden, sobald die Steuereinrichtung nach einer erfassten Nichtnutzungsdauer (Stillstandszeit), die größer als ein in dem Datenspeicher hinterlegter Grenzwert ist, eine Entnahmeanforderung zur Entnahme von behandelten Wasser am Ausgang der Wasserbehandlungseinrichtung erzeugt, wobei die Umstellung in den ersten Betriebsmodus, in dem behandeltes Wasser am Ausgang bereitgestellt wird, erst nach Beendigung des dritten Betriebsmodus und bevorzugt unmittelbar nach dessen Beendigung erfolgt. Der Grenzwert der Nichtnutzungsdauer (Stillstandszeit) liegt dabei zweckmäßig im Bereich von 4 bis 36 Stunden, bevorzugt zwischen 6 und 24 Stunden. Dies gewährleistet mit ausreichender Sicherheit, dass eine Verkeimung der Wasserbehandlungseinrichtung und eine Geruchsbildung bei längeren Stagnationsphasen verhindert wird, indem in dem dritten Betriebsmodus mit Mikroorganismen belastetes oder verunreinigtes Wasser sowie Geruchsstoffe ausgespült werden. Dabei wird kein Regenerationsmittel (wie z.B. eine Kochsalzlösung) verbraucht, wodurch der Verbrauch an Regenerationsmittel niedrig gehalten werden kann.For example, the third operating mode can be initiated automatically by the control device as soon as the control device generates a removal request for the removal of treated water at the outlet of the water treatment device after a recorded period of non-use (downtime) that is greater than a limit value stored in the data memory, wherein the Switching to the first operating mode, in which treated water is made available at the outlet, takes place only after the end of the third operating mode and preferably immediately after its end. The limit value of the period of non-use (downtime) is expediently in the range from 4 to 36 hours, preferably between 6 and 24 hours. This ensures with sufficient certainty that contamination of the water treatment device and odor formation during longer stagnation phases is prevented by flushing out water contaminated or contaminated with microorganisms and odorous substances in the third operating mode. No regenerant (e.g. a saline solution) is used, which means that the consumption of regenerant can be kept low.
Diese und weitere Vorteile sowie Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschriebenen Ausführungsbeispiel, wobei die Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer als Wasserenthärtungsanlage ausgeführten Wasserbehandlungsanlage gemäß der Erfindung in einem ersten Betriebsmodus (Enthärtermodus); -
2 eine schematische Darstellung derWasserenthärtungsanlage von 1 in einem dritten Betriebsmodus (Spülmodus); -
3 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zur Steuerung derWasserenthärtungsanlage von 1 ; -
4 perspektivische Ansichten der Steuerelemente derSteuereinrichtung von 3 im ersten Betriebsmodus der Wasserenthärtungsanlage, aus die Steuerelemente im Uhrzeigersinn in den zweiten Betriebsmodus bewegt werden; -
5 perspektivische Ansichten der Steuerelemente derSteuereinrichtung von 3 in einer einleitenden Phase eines zweiten Betriebsmodus der Wasserenthärtungsanlage, in der eine wässrige Regenerierlösung erzeugt wird, wobei die Steuerelemente danach im Uhrzeigersinn in eine erste Phase des zweiten Betriebsmodus bewegt werden; -
6 perspektivische Ansichten der Steuerelemente derSteuereinrichtung von 3 in einer ersten Phase des zweiten Betriebsmodus der Wasserenthärtungsanlage, in der die wässrige Regenerierlösung in einen Ionenaustauscherbehälter der Wasserenthärtungsanlage eingeleitet wird, um den Ionenaustauscher zu regenerieren, wobei die Steuerelemente danach im Uhrzeigersinn in eine zweite Phase des zweiten Betriebsmodus bewegt werden, in der die Ionenaustauscher mittels der Regenerierlösung regeneriert werden; -
7 perspektivische Ansichten der Steuerelemente derSteuereinrichtung von 3 in einer dritten Phase des zweiten Betriebsmodus der Wasserenthärtungsanlage, in der die wässrige Regenerierlösung aus dem Ionenaustauscherbehälter der Wasserenthärtungsanlage durch Einleitung von Rohwasser ausgeleitet wird, wobei die Steuerelemente danach im Uhrzeigersinn in eine vierte Phase des zweiten Betriebsmodus bewegt werden; -
8 perspektivische Ansichten der Steuerelemente derSteuereinrichtung von 3 in einer vierten Phase des zweiten Betriebsmodus der Wasserenthärtungsanlage, in der der Ionenaustauscherbehälter der Wasserenthärtungsanlage durch Einleitung einer Spülflüssigkeit entgegen der Durchlaufrichtung des Wasers im ersten Betriebsmodus rückgespült wird, um Reste der Regenerierlösung aus dem Ionenaustauscherbehälter zu entfernen, wobei die Spülflüssigkeit zur Entsorgung in einen Abwasserkanal geleitet wird und die Steuerelemente danach im Uhrzeigersinn in eine Umkehrposition bewegt werden; -
9 Ansichten der Steuerelemente derSteuereinrichtung von 3 nach der vierten Phase des zweiten Betriebsmodus der Wasserenthärtungsanlage, wobei das bewegliche Steuerelement entgegen dem Uhrzeigersinn zunächst in eine Umkehrposition gebracht und dann in entgegengesetzter Richtung zurück in eine definierte Referenzposition gedreht wird, wobei in den9a und9b die Steuerelemente jeweils in einer perspektivischen Ansicht, in9c das feststehende Steuerelement in einer perspektivischen Seitenansicht und in9d eine Detaildarstellung des feststehende Steuerelements im Bereich eines Anschlags gezeigt sind; -
10 Ansichten der Steuerelemente derSteuereinrichtung von 3 nach Erreichen der Referenzposition, wobei die Steuerelemente in den9a und9b jeweils in einer perspektivischen Ansicht, in9c das feststehende Steuerelement in einer perspektivischen Seitenansicht und in9d eine Detaildarstellung des feststehenden Steuerelements im Bereich eines die Referenzposition definierenden Anschlags gezeigt sind; -
11 perspektivische Ansichten der Steuerelemente derSteuereinrichtung von 3 in der letzten Phase des zweiten Betriebsmodus der Wasserenthärtungsanlage, in welcher der Ionenaustauscherbehälter mit Rohwasser gespült wird, wobei das bewegliche Steuerelement danach im Uhrzeigersinn in den ersten Betriebsmodus von4 bewegt wird; -
12 perspektivische Ansichten der Steuerelemente derSteuereinrichtung von 3 im ersten Betriebsmodus der Wasserenthärtungsanlage, von dem aus das bewegliche Steuerelement entgegen dem Uhrzeigersinn in einen dritten Betriebsmodus bewegt wird; -
13 perspektivische Ansichten der Steuerelemente derSteuereinrichtung von 3 im dritten Betriebsmodus der Wasserenthärtungsanlage, von dem aus das bewegliche Steuerelement im Uhrzeigersinn zurück in den ersten Betriebsmodus bewegt wird.
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1 a schematic representation of a water treatment system designed as a water softening system according to the invention in a first operating mode (softener mode); -
2 a schematic representation of the water softening system from1 in a third operating mode (rinse mode); -
3 a perspective view of an embodiment of a control device according to the invention for controlling the water softening system of1 ; -
4 perspective views of the controls of the controller of FIG3 in the first mode of operation of the water softener, from which the controls are moved clockwise to the second mode of operation; -
5 perspective views of the controls of the controller of FIG3 in an introductory phase of a second mode of operation of the water softener in which an aqueous regeneration solution is produced, the controls thereafter being moved clockwise into a first phase of the second mode of operation; -
6 perspective views of the controls of the controller of FIG3 in a first phase of the second mode of operation of the water softener, in which the aqueous regeneration solution is introduced into an ion exchanger tank of the water softener to regenerate the ion exchanger, the control elements then being moved clockwise to a second phase of the second mode of operation, in which the ion exchangers are the regenerating solution to be regenerated; -
7 perspective views of the controls of the controller of FIG3 in a third phase of the second mode of operation of the water softener, in which the aqueous regeneration solution is discharged from the ion exchange tank of the water softener by introducing raw water, the control elements then being moved clockwise in a fourth phase of the second mode of operation; -
8th perspective views of the controls of the controller of FIG3 in a fourth phase of the second operating mode of the water softening system, in which the ion exchanger tank of the water softening system is backwashed by introducing a rinsing liquid against the flow direction of the water in the first operating mode in order to remove residues of the regeneration solution from the ion exchanger tank, the rinsing liquid being routed into a sewer for disposal and the controls are then moved clockwise to a reverse position; -
9 Views of the controls of the controller from3 after the fourth phase of the second operating mode of the water softening system, the movable control element being brought counterclockwise into a reverse position and then rotated in the opposite direction back into a defined reference position, wherein in the9a and9b the controls each in a perspective view, in9c the fixed control in a perspective side view and in9d a detailed view of the fixed control element in the area of a stop are shown; -
10 Views of the controls of the controller from3 after reaching the reference position, with the controls in the9a and9b each in a perspective view, in9c the fixed control in a perspective side view and in9d a detailed view of the stationary control element in the area of a stop that defines the reference position is shown; -
11 perspective views of the controls of the controller of FIG3 in the last phase of the second operating mode of the water softening system, in which the ion exchanger tank is rinsed with raw water, the movable control element then being moved clockwise to the first operating mode of4 is moved; -
12 perspective views of the controls of the controller of FIG3 in the first mode of operation of the water softener, from which the movable control element is moved counterclockwise into a third mode of operation; -
13 perspective views of the controls of the controller of FIG3 in the third operating mode of the water softener, from which the movable control element is moved clockwise back to the first operating mode.
In den
Die als Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Wasserbehandlungsanlage in den
Die Wasserenthärtungsanlage umfasst weiterhin eine hier nicht dargestellte Regeneriereinrichtung mit einem Regeneriermittelbehälter, in dem eine wässrige Regenerierlösung, insbesondere eine 8- bis 12-prozentige Kochsalzlösung erzeugt wird. Die Regenerierlösung dient zur Regenerierung der regenerierbaren Wasserbehandlungsmittel 5. Bei einer Wasserenthärtungsanlage werden als regenerierbare Wasserbehandlungsmittel 5 Ionenaustauscher, insbesondere in Form von Ionenaustauscherharzen, eingesetzt, welche sich in einem Behälter 22 befinden. Wenn das regenerierbare Wasserbehandlungsmittel 5, insbesondere der Ionenaustauscher 21, erschöpft ist, erfolgt in einem Regeneriermodus eine Regenerierung der Wasserbehandlungsmittel 5 durch Einleiten der Regenerierlösung in den Behälter 22. Zur Erzeugung der wässrigen Regenerierlösung umfasst die Regeneriereinrichtung einen Regenerierbehälter, in dem beispielsweise tabletten- oder granulatförmiges Natriumchlorid zur Herstellung der Regenerierlösung in Wasser gelöst wird. Zur Zuführung der Regenerierlösung in den Behälter 22 der Wasserbehandlungseinrichtung 4 umfasst die Regeneriereinrichtung Ventile, Durchflussregler und Pumpmittel, über welche die Regenerierlösung in dem Regeneriermodus in den Behälter 22 dosiert eingeleitet werden kann.The water softening system also includes a regenerating device, not shown here, with a regenerant container in which an aqueous regenerating solution, in particular an 8 to 12 percent sodium chloride solution, is produced. The regeneration solution is used to regenerate the regenerable water treatment agent 5. In a water softening system, ion exchangers, in particular in the form of ion exchange resins, are used as the regenerable water treatment agent 5 and are located in a
In dem zylindrischen Behälter 22 ist ein zentral angeordnetes Steigrohr 23 vorgesehen. Das regenerierbare Wasserbehandlungsmitte 5, also insbesondere das Ionenaustauscherharz 21, ist um das Steigrohr 23 in dem Behälter 22 eingefüllt.In the cylindrical container 22 a centrally arranged
In dem in
Die Steuereinrichtung überwacht während des ersten Betriebsmodus (Enthärtermodus) den Erschöpfungsgrad der regenerierbaren Wasserbehandlungsmittel 5. Wenn das Wasserbehandlungsmittel, also insbesondere der Ionenaustauscher 21, erschöpft ist, erfolgt in einem (hier nicht zeichnerisch dargestellten) zweiten Betriebsmodus (Regeneriermodus) eine Regenerierung der Wasserbehandlungsmittel 5 (Ionenaustauscher 21), indem die in der Regeneriereinrichtung erzeugte Regenerierlösung in den Behälter 22 eingeleitet wird und durch die Wasserbehandlungsmittel 5 strömt. Dabei strömt die Regenerierlösung im Gegenstrom, also von oben in das Steigrohr 23 nach unten und dann von unten nach oben in die Wasserbehandlungsmittel 5 (Ionenaustauscher 21). Dabei werden die Wasserbehandlungsmittel 5 regeneriert, indem die beim Enthärtungsvorgang (erster Betriebsmodus) eingelagerten Kalzium- und Magnesium-Ionen durch Natrium-Ionen der Regenerierlösung ausgetauscht werden. Der Behälter 22 wird dabei soweit mit der Regenerierlösung befüllt, bis die Wasserbehandlungsmittel 5 vollständig mit der Regenerierlösung durchtränkt sind. Die Regenerierlösung verbleibt zweckmäßig so lange in dem Behälter 22 oder wird mit einer entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit solange durch das Wasserbehandlungsmittel 5 geleitet, bis das Wasserbehandlungsmittel 5 (Ionenaustauscher 21) regeneriert ist. Dies dauert typischerweise zwischen 15 und 60 Minuten.During the first operating mode (softener mode), the control device monitors the degree of exhaustion of the regenerable water treatment means 5. When the water treatment means, ie in particular the ion exchanger 21, is exhausted, the water treatment means 5 (not shown here in the drawing) are regenerated in a second operating mode (regenerating mode). Ion exchanger 21) by the regeneration solution generated in the regeneration device is introduced into the
Nach einer Regenerierung der Wasserbehandlungsmittel 5 (Ionenaustauscher 21) wird die Regenerierlösung aus dem Behälter 22 ausgeleitet. Hierfür wird weiterhin Rohwasser vom Eingang 1 oben in das Steigrohr 23 eingeleitet, wodurch das Rohwasser die Regenerierlösung im Gegenstrom verdrängt. Die verdrängte Regenerierlösung strömt durch die Wasserbehandlungsmittel 5 (Ionenaustauscher 21) nach oben zum Abfluss 3, durch den die verbrauchte Regenerierlösung in einen Abwasserkanal entsorgt wird. Anschließend wird der Behälter 22 mit Rohwasser im Gleichstrom gespült, um Reste der Regenerierlösung von oben nach unten aus dem Wasserbehandlungsmittel 5 (Ionenaustauscher 21) zu entfernen. Beim Spülen wird Rohwasser mit derselben Durchlaufrichtung wie im ersten Betriebsmodus (Enthärtermodus) durch das Wasserbehandlungsmittel 5 (Ionenaustauscher 21) geleitet, also von oben nachunten. Das beim Spülen durch die Wasserbehandlungsmittel 5 geleitete Rohwasser wird danach zum Abfluss 3 geleitet und über den mit dem Abfluss 3 verbundenen Abwasserkanal entsorgt.After regeneration of the water treatment means 5 (ion exchanger 21), the regeneration solution is discharged from the
Um insbesondere nach einer längeren Nichtnutzungsdauer bzw. einem Stillstand der Wasserenthärtungsanlage, in dem kein enthärtetes Wasser am Ausgang 2 entnommen worden ist, verkeimtes oder verunreinigtes Wasser, welches während der Nichtnutzungsdauer über eine längere Zeit in dem Behälter 22 stagniert hat, und um geruchsbildende Stoffe aus der Wasserenthärtungsanlage zu entfernen, ist die erfindungsgemäße Steuereinrichtung zur Einleitung eines dritten Betriebsmodus eingerichtet, in dem ohne eine vorangehende Regeneration der Wasserbehandlungsmittel 5 (Ionenaustauscher 21) Rohwasser vom Eingang 1 durch die Wasserbehandlungseinrichtung 4 und insbesondere durch den Behälter 22 zum Abfluss 3 geleitet wird. Das durch die Stagnation ggf. verkeimte oder verunreinigte Wasser und/oder Geruchsstoffe, die sich während der Stagnation des Wassers in dem Behälter 22 gebildet haben, werden dadurch aus den Wasserbehandlungsmitteln 5 und aus dem Behälter 22 sowie den Leitungen der Wasserenthärtungsanlage entfernt und in den mit dem Abfluss 3 verbundenen Abwasserkanal geleitet und dadurch entsorgt.In order to remove contaminated or contaminated water, which has stagnated in the
In
Die Steuereinrichtung umfasst weiterhin ein hier nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät mit einem Datenspeicher, in dem Betriebs- und Steuerparameter der Wasserenthärtungsanlage gespeichert sind. Das elektronische Steuergerät steuert dabei den Antrieb 9 und die Ventile, welche hierfür zweckmäßig als elektrisch betätigbare Sperrventile ausgebildet sind, sowie Durchflussregler und Pumporgane der Abwasserbehandlungsanlage. Über das elektronische Steuergerät kann ein Bediener der Anlage Betriebs- und Steuerparameter eingeben, auf deren Grundlage die Komponenten der Anlage in verschiedenen Betriebsmodi angesteuert werden.The control device also includes an electronic control unit, not shown here, with a data memory in which the operating and control parameters of the water softening system are stored. The electronic control unit controls the
Die in
In den
In den
Um eine genaue Positionierung der beiden Steuerelemente 7,8 in ihren jeweiligen Betriebspositionen sicher zu stellen und mechanisches Spiel bei der Bewegung der Steuerelemente 7,8 relativ zueinander auszugleichen, umfasst das Steuerventil 6 eine Einrichtung 10 zur Erfassung einer Referenzposition RR (diese ist in
Zur Einstellung der verschiedenen Betriebsmodi, also des ersten, des zweiten und des dritten Betriebsmodus, wird der Antrieb 9 von der Steuereinrichtung angesteuert und bewegt das bewegliche Steuerelement 7 in die gewünschte Betriebsposition. Ausgehend von der in
In der Betriebsposition von
Nach Beendigung dieser einleitenden Phase des zweiten Betriebsmodus wird die in
Nach Beendigung der Regenerierung der Wasserbehandlungsmittel 5 (Ionenaustauscher 21) wird das bewegliche Steuerelement 7 im Uhrzeigersinn in die in
Anschließend erfolgt ein Rückspülen der Wasserbehandlungsmittel 5 (Ionenaustauscher 21), indem Wasser in entgegengesetzter Richtung, also entgegengesetzt zur Durchströmungsrichtung des Rohwasser im 1 ersten Betriebsmodus (gemäß den
Nach Beendigung des Rückspülvorgangs wird das bewegliche Steuerelement 7 im Uhrzeigersinn von der in
Aus der Referenzposition RR der
Bei einem längeren Stillstand der Wasserenthärtungsanlage, beispielsweise bei einer Abwesenheit der Personen des Haushalts, für den die Wasserenthärtungsanlage enthärtetes Wasser bereitstellt, wird zur Vermeidung einer Verkeimung und einer Geruchsbildung zu bestimmten, vorgegebenen Zeiten oder nach einer von der Steuereinrichtung erfassten Nichtnutzungsdauer der Anlage der dritte Betriebsmodus eingeleitet. In dem dritten Betriebsmodus befinden sich die Steuerelemente 7,8 in der Betriebsposition der letzten Phase des zweiten Betriebsmodus, die in
Um von der Betriebsposition der Steuerelemente 7,8 des ersten Betriebsmodus (gemäß
Nach Beendigung des dritten Betriebsmodus kann die Anlage jederzeit wieder in den ersten Betriebsmodus zurückgestellt werden, indem das bewegliche Steuerelement 7 im Uhrzeigersinn wieder zurück in die Betriebsposition von
Die Erfindung ist nicht auf die zeichnerisch dargestellten Ausführungsformen beschränkt. So kann die Wasserenthärtungsanlage beispielsweise auch als Doppel- oder als Mehrfachanlage mit mehreren Ionenaustauscherbehältern ausgebildet sein, wobei die Steuerung der Anlage dabei zweckmäßig so erfolgt, dass mindestens ein Ionenaustauscherbehälter im Enthärtermodus läuft, während ein anderer Ionenaustauscherbehälter im Regeneriermodus betrieben wird.The invention is not limited to the embodiments shown in the drawing. For example, the water softening system can also be designed as a double or multiple system with several ion exchange tanks, wherein the control of the plant expediently takes place in such a way that at least one ion exchange tank runs in the softening mode while another ion exchange tank is operated in the regeneration mode.
Weiterhin ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und die Durchführung des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens nicht auf Wasserenthärtungsanlagen beschränkt. Die Steuereinrichtung und das Steuerverfahren der Erfindung können in entsprechender Weise z.B. auch in Filtrieranlagen mit regenerierbaren Wasserfiltern eingesetzt werden. Insbesondere können dabei Filter mit einem elektroaktiven Filtermaterial eingesetzt werden, welche Mikroorganismen durch Elektroadsorption binden und dadurch zur Desinfizierung aus dem zugeführten Rohwasser entfernen können. Solche elektroaktiven Filtermaterialien können ebenso wie Ionenaustauscher mittels einer Salzlösung, insbesondere einer Kochsalzlösung, regeneriert werden.Furthermore, the use of the control device according to the invention and the implementation of the control method according to the invention are not limited to water softening systems. The control device and the control method of the invention can be used in a corresponding manner, e.g. in filtration systems with regenerable water filters. In particular, filters with an electroactive filter material can be used, which bind microorganisms by electroadsorption and can thereby remove them from the raw water supplied for disinfection. Like ion exchangers, such electroactive filter materials can be regenerated by means of a saline solution, in particular a saline solution.
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- DE 2826702 A [0006]DE 2826702 A [0006]
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2021
- 2021-02-18 DE DE102021103911.8A patent/DE102021103911A1/en active Pending
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