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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Verteilerarmatur für Wasserbehandlungsanordnungen, enthaltend
- (a) ein mit einem Behälter zur Wasserbehandlung verbindbares Armaturengehäuse;
- (b) eine in dem Armaturengehäuse vorgesehene Verteilerkammer;
- (c) mehrere mit der Verteilerkammer in Verbindung stehende Kanäle, wobei einer der Kanäle einen Einlass für Rohwasser bildet;
- (d) einen in der Verteilerkammer beweglich geführten Kolben, mit welchem in Abhängigkeit von der Kolbenpositionen die Verbindung ausgewählter Kanäle zur Verteilerkammer herstellbar oder verschließbar ist, und
- (e) einen von einem Steuergerät steuerbaren Aktuator zur Bewegung des Kolbens in eine ausgewählte Kolbenposition.
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Die Wasserbehandlung kann beispielsweise Filtern, Desinfizieren, das Versetzen mit Chemikalien oder Enthärten sein. Je nach Behandlung können verschiedene Strömungen erforderlich sein. Beispiele hierfür sind neben dem normalen Betrieb auch eine Rückspülung, bei welcher die Strömung durch den Behälter zur Wasserbehandlung umgekehrt wird. Es kann auch eine Regeneration und eine sich daran anschließende Nachspülung vorgesehen sein. Bei der Wasserenthärtung wird typischerweise ein Ionentauschergranulat verwendet, mit welchem unerwünschte Kalzium-Ionen aus dem Wasser entfernt werden. Das Ionentauschergranulat ist mit der Zeit erschöpft. Es kann dann mit einer Salzsole, etwa einer NaCl-Lösung, regeneriert werden. Um zu vermeiden, dass Reste der NaCl-Lösung aus einer Sole-Quelle zum Verbraucher geleitet wird, wird das Ionentauschergranulat nach der Regeneration nachgespült. Durch eine Rückspülung kann das Ionentauschergranulat aufgelockert werden.
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Stand der Technik
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FR2891164 und
EP 3 177 571 B1 offenbaren eine Anordnung zur Wasserbehandlung mit einem Steuerkopf, in dem ein rohrförmiger Kolben in einer Verteilerkammer axialbeweglich geführt ist. Die Anordnungen sind kompliziert aufgebaut.
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In Gebäuden wird das Wasser häufig nicht nur behandelt, sondern es wird auch eine Leckageschutzanordnung installiert. Ein Beispiel für Leckageschutz ist in
WO 2014/029699 offenbart. Die Strömung durch die Installation wird mit einem eigens hierfür vorgesehenen Strömungsmesser erfasst. Wenn untypische oder unerwünschte Strömungsverhältnisse vorliegen, wird ein eigens hierfür vorgesehenes Absperrventil geschlossen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu vereinfachen und zusätzliche Verwendungsmöglichkeiten zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kolben in eine Kolbenposition bewegbar ist, bei welcher der Einlass durch den Kolben verschlossen und jede Strömung durch die Verteilerarmatur blockiert ist.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein Steuerkopf derart gestaltet werden kann, dass bei einer Anordnung ohne Bypass der Kolben zum vollständigen Verschließen des Steuerkopfes eingesetzt werden kann. Dann kann der Steuerkopf zusätzlich als Absperrung verwendet werden. Es ist kein gesondertes Absperrventil erforderlich.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit mit Steuersignalen einer Auswerteeinheit zur Ermittlung von untypischen und/oder unerwünschten Strömungsverhältnissen beaufschlagt ist, wobei die Auswerteeinheit das Vorliegen von untypischen und/oder unerwünschten Strömungsverhältnisse aus den von einem Strömungsmesser in der Wasserströmung erzeugten Strömungssignalen ermittelt und der Kolben bei Vorliegen von untypischen und/oder unerwünschten Strömungsverhältnissen in die Kolbenposition bewegbar ist, bei welcher der Einlass verschlossen ist.
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Die Strömungsmesser können separat, außerhalb der Anordnung in der Strömung angeordnet sein. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist aber vorgesehen, dass ein Strömungsmesser im Einlass und/oder in einem Auslass vorgesehen ist, mit dessen Signalen das Steuergerät oder eine mit dem Steuergerät verbundene Auswerteeinheit beaufschlagbar ist. Insbesondere können die bei einigen Wasserbehandlungsgeräten ohnehin vorhandenen Strömungsmesser verwendet werden, die zur Messung des Volumenstroms dienen um den Erschöpfungsgrad von Ionentauschergranulat zu schätzen. Die Strömungsmesser haben dann zwei Funktionen: zum einen wird der insgesamt geflossene Volumenstrom ermittelt um den Erschöpfungsgrad des Ionentauschergranulats zu ermitteln und zum anderen wird der Volumenstrom ausgewertet um Leckage zu detektieren. Leckage liegt beispielsweise bei einem plötzlichen, sehr hohen Volumenstrom vor, der ein Hinweis auf einen Rohrbruch darstellen kann. Es kann aber auch beispielsweise Mikroleckage vorliegen, bei der über sehr lange Zeiträume ununterbrochen ein sehr kleiner Volumenstrom fließt. Die Doppelverwendung der Strömungsmesser ermöglicht die Verwendung der Armatur zusätzlich für den Leckageschutz.
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Die Steuereinheit kann von der für die Verteilerarmatur vorgesehenen Steuereinheit gebildet sein. Typischerweise sitzt die Auswerteeinheit dann in der Steuereinheit. Es ist aber auch möglich, die Auswertung der Signale der Strömungsmessung remote, also beispielsweise in einem Mastergerät oder einem entfernten Server vorzunehmen. In diesem Fall weist die Steuereinheit für den Kolben einen Empfänger oder eine Schnittstelle für die Signale auf.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Verteilerkammer mittels ringförmigen Dichtungen in Teilkammern aufgeteilt ist, wobei die Dichtungen von ringförmigen Abstandshaltern in ihrer Lage gehalten werden und wobei der Kolben durch die Dichtungen und Abstandshalter hindurchgeführt ist, so dass eine Verbindung zwischen benachbarten Teilkammern in den Bereichen unterbrochen ist, in denen die Außenwandung des Kolbens an den Dichtungen anliegt. Die Dichtungen dichten also einmal gegenüber der Außenwandung des Kolbens, so dass kein Wasser zwischen den Teilkammern fließen kann. Die Dichtungen dichten aber auch gegenüber der Innenwandung der Verteilerkammer, so dass kein Wasser an der Wandung entlang in benachbarte Teilkammern fließen kann.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kolben einen verjüngten mittleren Bereich aufweist, über welchen zwei benachbarte Teilkammern der Verteilerkammer miteinander verbindbar sind. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Stirnflächen des Kolbens konisch ausgebildet sind. Dadurch kann erreicht werden, dass Wasser in ausgewählter Kolbenposition an der Stirnfläche vorbeifließen kann.
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Insbesondere bei Verwendung mit Ionentauschern ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Verteilerkammer fünf Teilkammern umfasst, von denen eine erste Teilkammer mit dem Einlass verbunden ist, eine zweite Teilkammer mit einem ersten Zugang zu dem Behälter zur Wasserbehandlung verbunden ist; eine dritte Teilkammer mit einem Ablauf zur Entsorgung von Flüssigkeit verbunden ist; eine vierte Teilkammer mit einem zweiten Zugang zu dem Behälter zur Wasserbehandlung verbunden ist; und eine fünfte Teilkammer mit einem Auslass zur Bereitstellung von behandeltem Wasser verbunden ist. Es können weitere Teilkammern mit weiteren Kanalanschlüssen vorgesehen sein. Die Verwendung von fünf Teilkammern ist aber besonders einfach und vorteilhaft.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kolben zumindest teilweise hohl ist und an den Stirnseiten Öffnungen aufweist, über welche Teilkammern der Verteilerkammer, in welchen sich die Stirnseiten bei der jeweiligen Kolbenstellung befinden, miteinander verbindbar sind. Wenn beispielsweise Einlass und Auslass an den Rändern der Verteilerarmatur angeordnet sind, so ermöglicht die Verbindung über den Hohlraum in dem Kolben, dass jederzeit Rohwasser vom Einlass zum Auslass fließen kann. Die Wasserversorgung der dahinterliegenden Installation wird folglich nicht unterbrochen, auch wenn beispielsweise regeneriert oder gespült wird.
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Eine besonders einfache Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
- (a) ein Venturikanal vorgesehen ist, durch welchen Rohwasser vom Einlass oder von einer mit dem Einlass verbundenen Teilkammer der Verteilerkammer zum Behälter zur Wasserbehandlung leitbar ist und welcher zur Erreichung eines Venturi-Effekts einen Abschnitt mit einem verringerten Strömungsquerschnitt aufweist;
- (b) ein Kanal für Regenerationsflüssigkeit vorgesehen ist, durch welchen eine Regenerationsflüssigkeit aus einer Quelle für Regenerationsflüssigkeit in den Behälter zur Wasserbehandlung leitbar ist; und
- (c) der Venturikanal und der Kanal für Regenerationsflüssigkeit zusammenlaufen, so dass die Rohwasserströmung aus dem Venturikanal und die Strömung der Regenerationsflüssigkeit zusammenführbar sind, wobei
- (d) der Strömungsquerschnitt des Venturikanals an der Stelle, wo Rohwasserströmung und Venturikanal aufeinander treffen derart bemessen ist, dass Regenerationsflüssigkeit durch den Venturi-Effekt aus der Quelle für Regenerationsflüssigkeit angesaugt wird.
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Die Nutzung des Venturieffekts vermeidet die Verwendung einer weiteren Pumpe zur Förderung von Regenerationsflüssigkeit, beispielsweise einer Salzsole. Das Rohwasser wird ohne Pumpe zusammen mit der Regenerationsflüssigkeit in den Behälter geleitet.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der mit dem Einlass verbundene Teil der Verteilerkammer mit einem Kammerfortsatz verbunden ist, über welchen eine Verbindung der Verteilerkammer zu dem Venturikanal und dem Kanal für Regenerationsflüssigkeit herstellbar ist. Die Verbindungen zwischen Kammerfortsatz, Venturikanal und/oder Kanal für die Regenerationsflüssigkeit können mit einer Spindel kontrollierbar sein, welche an der dem Kammerfortsatz zugewandten Stirnseite des Kolbens mit dem Kolben verbunden ist. Dadurch werden weitere Ventile, Stellglieder und Aktuatoren überflüssig. Der Kammerfortsatz kann sich koaxial an die Verteilerkammer anschließen. Die Spindel führt dann die gleiche Bewegung aus wie der Kolben. Bei geeigneter Positionierung der Übergänge zwischen Kanälen und Kammerfortsatz kann der jeweilige Kanal geöffnet oder geschlossen werden.
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Die Kanäle können sich radial oder unter einem Winkel vom Kammerfortsatz erstrecken. Beispielsweise kann dabei vorgesehen sein, dass
- (a) eine Dichtung im Bereich zwischen Verteilerkammer und Kammerfortsatz angeordnet ist; und
- (b) eine Dichtung im Kammerfortsatz im Bereich zwischen Venturikanal und Kanal für Regenerationsflüssigkeit angeordnet ist, und
- (c) die Spindel eine Länge aufweist, bei der in einer Betriebsstellung des Kolbens die Verbindung zwischen Verteilerkammer und Kammerfortsatz mit der Spindel blockiert ist, während die Verbindung zwischen Kammerfortsatz und Kanal für Regenerationsflüssigkeit frei ist.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Spindel eine Verjüngung aufweist zur Umgehung der Dichtung zwischen der mit dem Einlass verbundenen Teilkammer der Verteilerkammer und dem Venturikanal in einer Regenerationsstellung des Kolbens. Die Verjüngung ermöglicht es, dass Wasser ohne zusätzliches Ventil vom Einlass an der Dichtung vorbei in den Venturi-Kanal fließen und den Venturieffekt auslösen kann. Alternativ ist ein Ventil vorgesehen, dass eine Verbindung zwischen Einlass und Venturikanal kontrolliert und zum Regenerieren des Ionentauscherharzes öffnet.
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Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Venturikanal und der Kanal für Regenerationsflüssigkeit durch einen gemeinsamen Hohlraum geführt sind, der mit einer Teilkammer der Verteilerkammer verbunden ist, die mit dem Behälter zur Wasserbehandlung verbunden ist. Der gemeinsame Hohlraum kann beispielsweise von einer außen an das Gehäuse angeformten Platte, einem an der Platte umlaufenden Rand und einer auf dem Rand aufliegenden Platte begrenzt werden, wobei der Venturikanal in einem Bereich des Hohlraums mündet, der durch einen inneren Rand zwischen den Platten begrenzt wird und einen Venturi-Auslass aufweist, mit welchem der Venturi-Effekt erreichbar ist.
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Die beschriebene Anordnung erfordert nur einen Aktuator zum Bewegen des Kolbens und ist besonders einfach aufgebaut. Dadurch ist sie wenig anfällig und ermöglicht die kostengünstige Herstellung.
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Es gibt Fälle, in denen sich im Gehäuse, beispielsweise im Bereich am Kolben oder der Dichtung Partikel oder Keime ablagern. Solche Keime sollen möglichst nicht über die Trinkwasserinstallation zur Zapfstelle gelangen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht daher vor, dass die Verteilerarmatur enthält
- (a) eine zusätzliche Direktverbindung zum Verbinden des mit dem Einlass verbundenen Teils der Verteilerkammer mit einem mit dem Behälter zur Wasserbehandlung verbundenen Teil der Verteilerkammer, und
- (b) ein Ventil zum Steuern des Durchflusses durch die Direktverbindung.
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Eine solche Direktverbindung ermöglicht das Spülen der Wasserbehandlungsanordnung ohne den Kolben bewegen zu müssen. Wasser fließt direkt vom Einlass durch die Verteilerkammer in den Behälter zur Wasserbehandlung. Die möglicherweise vorhandenen Keime werden ausgespült und können nicht etwa durch die Kolbenbewegung im Steuerkopf verteilt werden. Eine solche Spülung eignet sich ganz besonders, wenn die Anordnung neu installiert ist oder längere Zeit nicht verwendet wurde. Auch nach einer Regeneration, bei welcher Keime über die Sole eingetragen werden, kann eine solche Spülung sinnvoll sein.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Ventil zum Steuern des Durchflusses durch die Direktverbindung von einem Magnetventil gebildet ist. Es versteht sich, dass auch andere Ventile, etwa Kugelhähne oder dergleichen verwendet werden können. Ein Magnetventil ist besonders geeignet, weil es sich durch einfache Steuerung des Stromflusses öffnen und schließen lässt. Ein gesonderter Motor ist nicht erforderlich.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung verbindet die Direktverbindung zwei benachbarte Teilkammern der Verteilerkammer verbindet. Dadurch kann die Direktverbindung kurz gehalten werden.
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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 und den einschlägigen Internetseiten und Publikationen, insbesondere lexikalischer Art, beispielsweise www.Wikipedia.de, www.wissen.de oder der Wettbewerber, forschenden Institute, Universitäten und Verbände, beispielsweise DVGW, dargelegt sind. Insbesondere haben die verwendeten Begriffe nicht die gegenteilige Bedeutung dessen, was der Fachmann den obigen Publikationen entnimmt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Verteilerarmatur für Wasserbehandlungseinrichtungen.
- 2 ist ein Vertikalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 in der Betriebsstellung.
- 3 ist ein Horizontalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 in der Betriebsstellung.
- 4 ist ein Vertikalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 in der Rückspül stellung.
- 5 ist ein Horizontalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 in der Rückspül stellung.
- 6 ist ein Vertikalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 in der Regenerationsstellung
- 7 ist ein Horizontalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 in der Regenerationsstellung.
- 8 ist ein Vertikalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 in der Nachspülstellung, bei welcher der Ionentauscherharz mit Frischwasser gespült wird.
- 9 ist ein Horizontalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 in der Nachspülstellung, bei welcher der Ionentauscherharz mit Frischwasser gespült wird.
- 10 ist ein Vertikalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 in der Nachfüllstellung, bei welcher Wasser in den Salzbehälter nachgefüllt wird.
- 11 ist ein Horizontalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 in der Nachfüllstellung, bei welcher Wasser in den Salzbehälter nachgefüllt wird.
- 12 ist ein Vertikalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 in der Leckageschutzstellung mit vollständig geschlossenem Rohwassereinlass.
- 13 ist ein Horizontalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 in der Leckageschutzstellung mit vollständig geschlossenem Rohwassereinlass.
- 14 zeigt ein Detail aus 1 mit einer Regenerationsplatte.
- 15 ist eine perspektivische, teilweise explodierte Darstellung eines Dichtungspakets für die Verteilerarmatur aus 1.
- 16 ist ein Vertikalschnitt durch die Verteilerarmatur aus 1 mit angeschlossener Ionentauscherflasche.
- 17 ist eine perspektivische Darstellung des angeschnittenen Kolbens für eine Anordnung nach 1.
- 18 ist eine perspektivische Darstellung des angeschnittenen Gehäuses
- 19 ist eine perspektivische Darstellung analog 1, mit einer zusätzlichen, Ventil-kontrollierten Direktverbindung zwischen zwei Teilkammern.
- 20 ist ein Horizontalschnitt durch die Anordnung aus 19.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die Figuren zeigen eine allgemein mit 10 bezeichnete Verteilerarmatur für Wasserbehandlungseinrichtungen. Im vorliegenden Fall ist die Wasserbehandlungseinrichtung ein Ionentauscher. Die Verteilerarmatur umfasst ein Gehäuse 12, das mit einer Flasche 14 (16) verschraubt ist. Hierzu ist ein Gewinde 16 an einem nach unten offenen Verbindungsstutzen 18 vorgesehen.
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Die Flasche 14 ist mit Ionentauschergranulat gefüllt. Mit dem Ionentauschergranulat kann das durchfließende Rohwasser in bekannter Weise enthärtet werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen mit einer anderen Art von Wasserbehandlung kann auch ein anderes Behandlungsmaterial eingefüllt werden. Am Boden der Flasche 14 ist ein wasserdurchlässiges, oben offenes Sieb 20 vorgesehen. In dem Sieb 20 ist der untere Teil eines geschlossenen Rohrs 22 gehalten. Das obere Ende des Rohrs 22 mündet in einem Stutzen 150 der Verteilerarmatur 10. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Stutzen 150 im Inneren des Verbindungsstutzens 18 angeordnet. Es versteht sich, dass die Stutzen auch beispielsweise nebeneinander angeordnet sein können.
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Das Gehäuse 12 bildet eine Verteilerkammer 24. Dies ist in 18 gut zu erkennen. Die Verteilerkammer 24 ist im wesentlichen zylindrisch mit horizontaler Längsachse. In der Verteilerkammer 24 sind sechs ringförmige Dichtungen angeordnet. Zwei Dichtungen 26 und 28 sitzen an den Enden 30 und 32 der Verteilerkammer 24. Die übrigen Dichtungen 34 sind in axialer Richtung beabstandet zwischen den Dichtungen 26 und 28 angeordnet. Dadurch wird die Verteilerkammer 24 in fünf Teilkammern 36, 38, 40, 42 und 44 aufgeteilt. Die Position der Dichtungen 34 und die Abstände zwischen den Dichtungen 34 wird mittels Abstandshaltern 46 fixiert. Das Paket aus Abstandshaltern 46 und die Dichtungen 34 sind in 15 noch einmal separat in Explosionsdarstellung dargestellt.
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Jeder Abstandshalter 46 besteht aus zwei Kunststoffringen 48, die in axialer Richtung mit mehreren steifen Rippen 52 verbunden sind. Die Dichtungen 34 liegen jeweils zwischen zwei Ringen 48, 50 benachbarter Abstandshalter 46. Auf diese Weise wird ein Dichtungspaket geschaffen, mit dem die Verteilerkammer in Teilkammern 36, 38, 40, 42 und 44 aufgeteilt wird.
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Jede der scheibenförmigen Teilkammern 36, 38, 40, 42 und 44 ist auf die nachstehend beschriebene Weise mit einem Kanal verbunden: Die in den Figuren rechte Teilkammer 36 ist mit einem Einlass 54 verbunden. Dies ist in 3 gut zu erkennen. Der Einlass 54 ist an eine Rohwasserversorgung (nicht dargestellt) angeschlossen. Teilkammer 38 ist mit einem Kanal 56 verbunden, der im Inneren der Flasche 14 mündet. Dies ist in 2 und 6 gut zu erkennen. Teilkammer 40 ist mit einem Ablauf 58 verbunden, über den Flüssigkeit entsorgt werden kann. Dies ist in 5 gut zu erkennen. Der Ablauf 58 ist an einen Ablauftrichter oder über einen Geruchsverschluss an einen Abwasserkanal zur Entsorgung von nicht mehr benötigter Flüssigkeit angeschlossen. Teilkammer 42 ist mit einem Kanal 60 verbunden, der im Rohr 22 mündet. Dies ist in 6 gut zu erkennen. Teilkammer 44 ist mit einem Auslasskanal 62 verbunden, über den die nachfolgende Installation mit behandeltem Wasser versorgt wird.
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Das seitliche Ende des Gehäuses 12 - links in den Figuren - ist mit einer Gehäusekappe 64 verschlossen, die in das Gehäuse 12 eingeschraubt ist. Am gegenüberliegenden Ende mündet die Verteilerkammer 24 in einem koaxialen, zylindrischen Kammerfortsatz 66 mit geringerem Durchmesser.
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In der Verteilerkammer 24 ist ein Kolben 68 axialverschieblich geführt. Die Dichtungen 34 sind ringförmig ausgebildet und liegen an der Außenseite des Kolbens 68 an. Die Teilkammern werden von der Innenseite der Verteilerkammer 24 und der Außenseite des Kolbens 68 begrenzt. Der Kolben 68 erstreckt sich durch die ringförmigen Dichtungen 34 hindurch über einen Teil der Verteilerkammer 24. Im mittleren Bereich 70 des Kolbens 68 ist der Kolben 68 etwas verjüngt.
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Wenn sich eine der Dichtungen 34 in diesem mittleren Bereich 70 befindet, besteht eine Verbindung zwischen den zwei zu dieser Dichtung benachbarten Teilkammern. Wasser kann von einer Teilkammer in die benachbarte Teilkammer fließen. In 2 befindet sich der mittlere, verjüngte Bereich 70 beispielsweise im Bereich zwischen den Teilkammern 42 und 44. Diese Teilkammern 42 und 44 sind bei dieser Kolbenstellung miteinander verbunden. Wasser kann also in Richtung der Pfeile aus dem Rohr 22 durch den Stutzen 150 in die Kammer 42 fließen. Von dort fließt das Wasser durch die Kammer 44 zum Auslass 62. In gleicher Weise können die anderen Teilkammern ebenfalls über geeignete Positionierung des verjüngten Bereichs 70 miteinander verbunden werden.
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Der Kolben 68 ist hohl und weist an jeder Stirnseite eine Öffnung auf. Auf diese Weise kann eine Verbindung zwischen den Teilkammern hergestellt werden, in denen sich die Stirnseiten des Kolbens 68 befinden. Dies ist in 4 zu erkennen. Wasser kann beispielsweise aus der am weitesten rechts in 4 liegenden Teilkammer 36 durch eine Öffnung in der Stirnseite in den Kolben 68 hineinfließen. Dies ist durch einen Pfeil 37 illustriert. Am gegenüberliegenden Ende fließt das Wasser aus dem Kolben heraus in die Teilkammer 44. Dies ist in 4 durch einen Pfeil 39 illustriert. Von dort kann das Wasser zum Auslass 62 fließen.
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Der Kolben 68 ist mehrteilig ausgebildet. Auf der in den Figuren linken Seite des Kolbens ist ein Verschlussteil 72 in den Kolben eingesteckt. Das Verschlussteil 72 weist eine Öffnung 74 auf, durch welche Wasser aus dem Kolbeninneren an der linken Stirnseite des Kolbens 68 herausfließen kann. Koaxial ist eine Kolbenstange 76 an das Verschlussteil 72 angeformt. Die Kolbenstange 76 erstreckt sich durch eine Öffnung 90 in dem Verschlussteil 30 und ist mit einem Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor 78, verbunden. Die Öffnung 90 ist mit einer Dichtung abgedichtet und dient zusätzlich als Führung für die Kolbenstange 76. Der Elektromotor 78 wird mit einer Steuerung 80 in Form einer Platine (PCB) gesteuert. Die Steuerung 80 erhält Signale von einer nachstehend beschriebenen Auswerteeinheit und steuert die axiale Position, d.h. in horizontaler Richtung in den Figuren, des Kolbens 68.
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In die dem Verschlussteil 72 gegenüberliegende Stirnseite des Kolbens 68 ist ebenfalls ein Verschlussteil 84 mit einer Öffnung 86 eingesteckt. An das Verschlussteil 84 ist eine Spindel 88 angeformt. Die Spindel 88 hat einen geringeren Durchmesser als der Kolben 68 und erstreckt sich in den Kammerfortsatz 66. Im Übergangsbereich zwischen Verteilerkammer 24 und Kammerfortsatz 66 ist eine Dichtung 92 angeordnet. Die Spindel 88 erstreckt sich durch die Dichtung 92. Auf diese Weise ist die Verbindung zwischen Kammerfortsatz 66 und Verteilerkammer unterbrochen, wenn die Spindel 88 sich durch die Dichtung 92 hindurch erstreckt. Gleichzeitig bildet die Dichtung eine Führung für den Kolben 68 mit der daran fixierten Spindel 88.
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Die Spindel 88 ist mit einer Verjüngung 94 versehen. Wenn sich die Verjüngung im Bereich der Dichtung 92 befindet, kann Wasser an der Dichtung 92 vorbei in die Verteilerkammer 24 fließen. Diese Stellung ist in 6 und 7 illustriert.
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Von dem Kammerfortsatz 66 gehen zwei Kanäle 96 und 98 ab. Zwischen den Kanälen 96 und 98 ist eine weitere Ringdichtung 102 vorgesehen. Auf diese Weise kann die Verbindung zwischen den Kanälen 96 und 98 mit der Spindel 88 getrennt oder freigegeben werden. 2 zeigt die Spindel 88 in einer Position, bei welcher die Verbindung freigegeben ist. 6 und 8 zeigen die Spindel 88 in einer Position, wo die Verbindung unterbrochen ist.
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Beide Kanäle 96 und 98 sind nach oben in den Figuren geführt und münden in einer an das Gehäuse angeformten Regenerationsplatte 100. Diese ist in 14 gut zu erkennen. Die Regenerationsplatte 100 ist mit einem umlaufenden Rand 104 versehen. Auf dem Rand liegt eine weitere Platte 106 und eine Dichtung auf. Bohrungen 152 ermöglichen die lösbare Befestigung der Platte 106 mittels einer Verschraubung. Die Platten 100 und 106 bilden mit dem Rand 104 einen geschlossenen Hohlraum, in dem die Kanäle 96 und 98 münden. Die Platte 106 ist in den Vertikalschnitten, beispielsweise 12 gut zu erkennen.
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Ein weiterer Kanal 108 verbindet den Hohlraum oberhalb der Regenerationsplatte 100 mit der Teilkammer 38. Um den Kanal 96 herum ist ein innerer Rand 110 vorgesehen, der auf der dem Kanal 108 zugewandten Seite unterbrochen ist. Dies ist in 14 gut zu erkennen. Mit dem inneren Rand 110 wird ein Bereich 112 vom übrigen Hohlraum abgetrennt. Der innere Rand 110 verläuft derart, dass nur ein sehr schmaler Venturi-Kanal 114 zwischen dem Kanal 96 und dem weiteren Kanal 108 gebildet ist. Die Strömung im Venturi-Kanal 114 ist entsprechend dem geringen Durchmesser schnell und reißt durch Nutzung des Venturi-Effekts Flüssigkeit aus dem Kanal 98 mit, wenn der Kanal 108 am unteren Ende offen ist.
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Koaxial zum Kanal 98 ist verläuft ein Kanal 116 vom Kammerfortsatz 66 zu einem Salzbehälter (nicht dargestellt). Der Kanal 116 knickt seitlich ab. Im Bereich des Knicks sind eine Anode und eine Kathode angeordnet. Wenn die beiden Elektroden elektrisch bestromt werden, reagiert das Salz in der Salzsole zu Chlordioxid. Dieses dient zur Desinfektion der Anordnung und der darin befindlichen Flüssigkeiten.
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Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:
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Betriebsstellung (Figur 2 und Figur 3)
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2 und 3 zeigen die Anordnung in einer Betriebsstellung. Bei der Betriebsstellung wird Wasser aus einer Rohwasserversorgung durch das Ionentauschergranulat geleitet. Dort wird das Wasser enthärtet. Das enthärtete Wasser wird dann am Auslass zur weiteren Verwendung bereitgestellt.
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Der Kolben 68 befindet sich bei der Betriebsstellung in einer linken Position. Die in den Figuren rechte Stirnwand des Kolbens befindet sich in etwa auf Höhe der linke Seite der Teilkammer 38. Teilkammer 36 und Teilkammer 38 sind miteinander verbunden. Das rechte Ende der Spindel 88 befindet sich im Bereich der Dichtung 92. Es kann kein Wasser aus der Verteilerkammer 24 in den Kammerfortsatz 66 fließen. Der verjüngte Bereich 70 des Kolbens verbindet die Kammern 44 und 42. Die Öffnung zum Kolbeninneren ist auf der linken Seite in den Figuren vom Verschlussteil 30 verschlossen.
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In dieser Betriebsstellung fließt Rohwasser vom Einlass 54 in die Teilkammer 36 der Verteilerkammer 24. Das Wasser fließt dann über die Teilkammer 38 nach unten in die Flasche 14. Dies ist durch Pfeile 118 in 2 illustriert. In dem in der Flasche 14 befindlichen Ionentauschergranulat wird das Wasser enthärtet. Das enthärtete Wasser fließt unten in das Rohr 22. Vom Rohr 22 fließt das Wasser über den Kanal 60 in die Teilkammer 42. Dies ist durch Pfeile 120 in 2 illustriert. Die Teilkammer 42 ist über den Bereich 70 mit der linken Teilkammer 44 verbunden. Das enthärtete Wasser kann durch die Teilkammer 44 zum Auslass 62 fließen. Je nach gewünschtem Härtegrad kann es mit Rohwasser verschnitten werden und steht dann zur weiteren Verwendung zur Verfügung.
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Rückspülung (Figur 4 und Figur 5)
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Das Ionentauschergranulat kann sich mit der Zeit festsetzen. Dann wird nicht mehr die gesamte Oberfläche des Granulats genutzt. Es ist daher sinnvoll, das Ionentauschergranulat gelegentlich rückzuspülen. Dadurch wird das Granulat aufgelockert. Zur Rückspülung wird die Strömung durch das Granulat umgekehrt.
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Der Kolben 68 befindet sich bei der Rückspülung etwas weiter rechts als bei der Betriebsstellung. Die Verbindung zum Kammerfortsatz 66 ist auch in dieser Stellung verschlossen. Rohwasser kann in dieser Stellung durch den Einlass 54 in die Kammer 36 fließen. Durch die Öffnung auf der in den Figuren rechten Stirnseite des Kolbens 68 fließt Rohwasser in den Kolben 68 hinein und durch die Öffnung auf der gegenüberliegenden, in den Figuren linken Stirnseite des Kolbens 68 in die Kammer 44. Von dort fließt Rohwasser zum Auslass 62. In der Rückspülstellung erfolgt also weiterhin eine Wasserversorgung, allerdings mit nicht-enthärtetem Rohwasser. Da die Rückspülung nur über kurze Zeiträume erfolgt, ist dies ohne weiteres hinnehmbar.
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Das Wasser in der Kammer 44 fließt nicht nur zum Auslass 62. Ein Teil des Wassers fließt außen am Kolben 68 vorbei in die Kammer 42. Dies ist in 4 mit einem Pfeil 122 illustriert. Von der Kammer 42 fließt das Wasser in umgekehrter Richtung durch den Kanal 60 und das Rohr 22 nach unten. Das Wasser strömt von unten nach oben durch das Ionentauschergranulat. Dabei wird das Ionentauschergranulat aufgelockert. Am Kanal 56 fließt das Wasser in Richtung der Pfeile 124 in 4 in die Teilkammer 38. Die Teilkammer 38 ist über den verjüngten Bereich 70 des Kolbens mit der Teilkammer 40 verbunden. Das Rückspülwasser kann also über die Teilkammer 40 zum Ablauf 58 fließen und entsorgt werden. Dies ist in 5 gut zu erkennen.
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Regeneration (Figur 6 und Figur 7)
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Mit der Zeit ist das Ionentauschergranulat erschöpft und enthärtet das Wasser nicht mehr oder nur unzureichend. Zur Regeneration des Ionentauschergranulats wird eine Sole, typischerweise eine NaCl-Lösung durch das Ionentauschergranulat gespült. Dabei werden Kalzium-Ionen von dem Granulat gelöst.
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Bei der Regeneration befindet sich der Kolben 68 in der in 6 und 7 gezeigten mittleren Stellung. Rohwasser kann in dieser Stellung durch den Einlass 54 in die Kammer 36 fließen. Durch die Öffnung auf der in den Figuren rechten Stirnseite des Kolbens 68 fließt Rohwasser in den Kolben 68 hinein und durch die Öffnung auf der gegenüberliegenden, in den Figuren linken Stirnseite des Kolbens 68 in die Kammer 44. Von dort fließt Rohwasser zum Auslass 62. In der Regenerationsstellung erfolgt also wie bei der Rückspülstellung weiterhin eine Wasserversorgung, allerdings mit nicht-enthärtetem Rohwasser. Da die Regeneration nur über kurze Zeiträume erfolgt, ist dies ohne Weiteres hinnehmbar.
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Das Wasser fließt von der Kammer 36 nicht nur durch den Kolben 68 zum Auslass 62. Bei der Regeneration befindet sich die an dem Kolben 68 fixierte Spindel 88 in einer Stellung, bei der die Verjüngung 94 auf Höhe der Dichtung 92 angeordnet ist. Wasser kann an der Dichtung 92 vorbei in den Kanal 96 fließen. Dies ist durch einen Pfeil 126 in 6 illustriert. Eine Verbindung zum Kanal 98 besteht aufgrund der Dichtung 102 nicht. Das Wasser fließt also vom Einlass durch die Kammer 36 und den Kanal 96 nach oben in den Hohlraum zwischen der Regenerationsplatte 100 und der Platte 106. Dabei fließt es mit hoher Geschwindigkeit durch den Venturi-Kanal 114.
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Die Rohwasserströmung im Venturi-Kanal 114 erzeugt einen Sog im Kanal 98. Der Kanal 98 ist über den Kanal 116 mit einer Sole-Quelle verbunden. Entsprechend strömt Sole aus der Sole-Quelle in Richtung der Pfeile 128 und 130 nach oben. Zusammen mit dem Rohwasser strömt die Sole in Richtung des Pfeils 132 durch den Kanal 108 in die Teilkammer 38. Dies ist in 6 gut zu erkennen. Die Teilkammer 38 ist, wie beschrieben, mit dem Inneren der Flasche 14 verbunden. Die Rohwasserströmung durch den Kanal 96 und entlang der Regenerationsplatte 100 bewegt also Sole zum Ionentauschergranulat. Das Ionentauschergranulat wird durch die Sole regeneriert.
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Anschließend fließt die verbrauchte Sole zurück zur Teilkammer 42. Über den verjüngten Bereich 70 am Kolben 68 ist die Teilkammer 42 mit der mittleren Teilkammer 40 verbunden. Durch die Teilkammer 40 fließt die verbrauchte Sole zum Ablauf 58 und wird entsorgt. Dies ist in 7 gut zu erkennen.
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Die Nutzung des Venturi-Effekts bewirkt, dass keine zusätzliche Pumpe für das Einleiten einer Salz-Sole in das Ionentauschergranulat erforderlich ist. Die Regenerationsplatte 100 kann einfach an das Gehäuse 12 angeformt werden. Dadurch wird die Anordnung einfach und kostengünstig.
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Nachspülen (Figur 8 und Figur 9)
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Die Solereste müssen vor der weiteren Benutzung in der Betriebsstellung aus dem Ionentauschergranulat entfernt werden. Hierfür ist eine kurze Nachspülung mit Rohwasser vorgesehen.
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Zum Nachspülen wird der Kolben 68 in die in den 8 und 9 gezeigte Stellung bewegt. Wasser fließt durch den Eingang in die in den Figuren rechte Teilkammer 36. Wie bei der Rückspülung und bei der Regeneration fließt ein Teil des Wassers durch das Innere des Kolbens 68 direkt in die in den Figuren linke Teilkammer 44 und von dort zum Ausgang 62. Auf diese Weise wird die Wasserversorgung auch nicht beim Nachspülen unterbrochen.
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Ein anderer Teil des in die Teilkammer 36 fließenden Wassers fließt an der angeschrägten Stirnseite des Kolbens 68 vorbei in die benachbarte Teilkammer 38. Dies ist in 8 durch einen Pfeil 134 illustriert. Von der Teilkammer 38 fließt das Wasser in Richtung der Pfeile 136 in die Flasche 14. Das Ionentauschergranulat wird mit Rohwasser gespült. Das Spülwasser fließt durch das Rohr in Richtung der Pfeile 138 zurück durch den Kanal 60 in die Teilkammer 42. Die Teilkammer 42 ist über den verjüngten Bereich 70 des Kolbens 68 mit der benachbarten Teilkammer 40 verbunden. Über die Teilkammer 40 fließt das Spülwasser zum Ablauf 58 und kann auf diese Weise entsorgt werden.
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Während Wasser durch die angeschrägte Stirnfläche zum Kanal 56 fließen kann, ist der ebenfalls mit der Teilkammer 38 verbundene Kanal 108 an der Oberseite vom Kolben 68 blockiert. Eine Verbindung zum Kammerfortsatz 66 ist ebenfalls blockiert.
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Befüllung Sole-Reservoir (Figur 10 und Figur 11)
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Die Befüllung des Sole-Reservoirs mit Wasser erfolgt gleichzeitig in der normalen Betriebsstellung des Kolbens 68. 10 und 11 zeigen die gleiche Konfiguration wie 2 und 3, aber illustrieren die Strömung zur Befüllung des Sole-Reservoirs mit Rohwasser.
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Von dem während des Betriebs durch die Anordnung vom Einlass 54 durch die Teilkammer 38 zum Auslass 62 fließenden Wassers, fließt ein Teilstrom durch den Kanal 108 nach oben. Dies ist durch einen Pfeil 140 in 10 illustriert. Von dem Hohlraum zwischen der Regenerationsplatte 100 und der aufliegenden Platte 106 fließt das Wasser durch den Kanal 96 und 98 nach unten in den Kammerfortsatz 66. Dies ist durch Pfeile 142 in 10 illustriert. Vom Kammerfortsatz 66 fließt der Teilstrom durch den Kanal 116 zum Sole-Reservoir.
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Man erkennt, dass die Befüllung des Sole-Reservoirs während des normalen Betriebs in der Betriebsstellung erfolgt. Es ist keine gesonderte Einstellung erforderlich. Dadurch kann der Zyklus zum Rückspülen, Regenerieren und Nachspülen insgesamt zeitlich verkürzt werden.
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Absperrung und Leckageschutz (Figur 12 und Figur 13)
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Die gesamte Strömung durch die Verteilerarmatur 10 lässt sich mit bei der Kolbeneinstellung, die in 12 und 13 dargestellt ist, unterbrechen. Dabei wird der Kolben 68 bis zum Anschlag nach rechts in den Figuren bewegt. Der Einlass 54 und die Teilkammer 36 werden vom Kolben 68 verschlossen. Dadurch kann kein Wasser vom Einlass in die Verteilerkammer 24 fließen. Es kann weder Wasser zur Sole-Quelle noch Sole aus der Sole-Quelle über den Kanal 98 in die Teilkammer 36 fließen. Der Kolben 68 bildet also in der Verteilerarmatur 10 eine Absperrung für die Strömung zwischen Einlass 54 und Auslass 62. Wenn die Wasserversorgung vollständig über die Verteilerarmatur 10 erfolgt, kann somit die gesamte Wasserversorgung in der dahinterliegenden Installation wie ein Haupthahn unterbrochen werden.
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Ähnlich wie bekannte Anordnungen wirkt auch diese Verteilerarmatur mit Strömungsmessern zusammen. Die Strömungsmesser dienen zur Berechnung des Erschöpfungsgrads des Ionentauschergranulats. Sobald ein aus dem Härtegrad des Rohwasser abhängiges Volumen durch das Ionentauschergranulat geflossen ist, wird das Ionentauschergranulat regeneriert. Das durchgeflossene Volumen wird mit dem Strömungsmesser, beispielsweise vor dem Einlass 54 oder hinter dem Auslass 62 bestimmt.
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Die vom Strömungsmesser erzeugten Signale können ferner für Leckageschutz verwendet werden. Beim Leckageschutz werden die Signale an die Steuereinheit 80 übertragen. Dies kann drahtlos an einen Drahtlos-Signalempfänger oder mittels einer Signalleitung erfolgen. Eine Auswerteeinheit in der Steuereinheit 80 ermittelt, ob untypische und/oder unerwünschte Strömungsverhältnisse vorliegen. Solche untypischen Strömungsverhältnisse liegen beispielsweise bei Rohrbruch oder Mikroleckage vor. Wenn die Auswerteeinheit ermittelt, dass derartige untypischen und/oder unerwünschten Strömungsverhältnisse vorliegen, wird ein Steuersignal erzeugt, mit welchem der Kolben in die Absperr-Position aus
12 und
13 bewegt wird. Dann ist der Einlass 62 verschlossen. Es kann kein Wasser durch die Verteilerarmatur 10 fließen. Es können ferner die bei Leckageschutz üblichen Mechanismen und Funktionalitäten verwirklicht werden, etwa die Ausgabe von akustischen oder optischen Warnsignalen, die Übertragung von Leckagemitteilungen an den Nutzer oder die Nutzerin und dergleichen. Funktionalitäten und Wirkung von Leckageschutzanordnungen sind beispielsweise in der
WO 2014/029699 A1 ausführlich beschrieben und brauchen daher hier nicht erneut erläutert werden.
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Die Auswerteeinheit kann im Steuergerät 80 angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, die Strömungsmessung an anderer Stellung durchzuführen und die Auswerteeinheit an anderer Stelle anzuordnen. Dann dient die Verteilerarmatur 10, wie ein steuerbarer Kugelhahn oder ein steuerbares Magnetventil, lediglich als Absperrung.
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Direktverbindung für schnelles Spülen (Figur 19 und Figur 20)
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19 und 20 illustrieren ein erweitertes Ausführungsbeispiel eines Steuerkopfs 110, bei dem zwischen der ersten Teilkammer 136 und der zweiten Teilkammer 138 eine zusätzliche Direktverbindung 180 vorgesehen ist. Die Direktverbindung wird durch einen Stutzen 182 geführt, der an das Gehäuse 112 angeformt ist. In den Stutzen 182 ist ein Magnetventil 184 eingesetzt, das die Direktverbindung 180 kontrolliert. Durch Öffnen des Magnetventils 184 können die beiden ersten Teilkammern 136 und 138 miteinander verbunden werden, ohne den Kolben 124 zu verfahren.
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In 20 ist der Strömungsweg durch Pfeile 186 und 188 illustriert. Das Wasser fließt vom Einlass 154 durch die Teilkammer 136 zum Eingang des Direktkanals 180. Dies ist durch Pfeile 186 illustriert. Dann fließt das Wasser durch das geöffnete Magnetventil 184 zum Ausgang des Direktkanals 180. Dies ist durch Pfeile 188 illustriert. Der Ausgang des Direktkanals 180 mündet in der Teilkammer 138, welche mit dem Behälter verbunden ist.
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Die Direktverbindung 180 bewirkt einen erheblichen hygienischen Vorteil für den kompletten Steuerkopf 110, weil beispielsweise Schmutzpartikel oder Bakterien, die sich im Steuerkopf befinden können, mit der schnellen Spülung ausgespült werden, bevor Sie durch das Verfahren des Kolbens 124 zwischen den einzelnen Teilkammern verteilt werden können.
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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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- FR 2891164 [0003]
- EP 3177571 B1 [0003]
- WO 2014/029699 [0004]
- WO 2014/029699 A1 [0066]
