DE102022121362A1

DE102022121362A1 - Rückspülfilter mit Differenzdruckmessung

Info

Publication number: DE102022121362A1
Application number: DE102022121362.5A
Authority: DE
Inventors: Willi Hecking
Original assignee: Hans Sasserath GmbH and Co KG
Current assignee: Hans Sasserath GmbH and Co KG
Priority date: 2021-09-20
Filing date: 2022-08-24
Publication date: 2023-03-23

Abstract

Ein Rückspülfilter, enthaltend ein Armaturengehäuse mit einem an eine Wasserversorgung anschließbaren Einlass und einem Auslass; ein in der Strömung zwischen Einlass und Auslass angeordnetes Filterelement; einen Ablauf zum Auslassen von Spülwasser aus dem Rückspülfilter; und eine Absperrung zum Absperren des Ablaufs; dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elektrischer Drucksensor vorgesehen ist, welcher die Druckverhältnisse zumindest stromabwärts des Filterelements erfasst; und eine Drahtlosschnittstelle, über welche die Signale des Drucksensors oder ein daraus abgeleitetes Signal, drahtlos an eine Rückspülautomatik übertragbar sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Rückspülfilter, enthaltend

(a) ein Armaturengehäuse mit einem an eine Wasserversorgung anschließbaren Einlass und einem Auslass;
(b) ein in der Strömung zwischen Einlass und Auslass angeordnetes Filterelement;
(c) einen Ablauf zum Auslassen von Spülwasser aus dem Rückspülfilter; und
(d) eine Absperrung zum Absperren des Ablaufs.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Rückspülfilters.
Bei einem Rückspülfilter wird Wasser durch den Filter geleitet und dabei von Partikeln gereinigt. Mit der Zeit setzt der Filter sich zu. Bei einem Rückspülfilter kann das Filtermaterial gereinigt werden. Das Wasser fließt dann vom Einlass in umgekehrter Richtung durch das Filtermaterial zu einem Ablauf und wird von dort entsorgt. Dabei werden die Schmutzpartikel vom Filtermaterial mitgerissen.
Spülungen mit bekannten Anordnungen können durch Öffnen der Absperrung von Hand durchgeführt werden. Komfortablere und deutlich teurere Lösungen sehen eine Absperrautomatik vor. Die Absperrautomatik umfasst eine Steuerung zum Steuern der Absperrung nach Ablauf einer gewissen Zeitspanne. Dann wird die Absperrung für einen begrenzten Zeitraum mittels eines Motors geöffnet und die Spülung durchgeführt.
Stand der Technik
DE 10 2005 000 009 A1 offenbart einen Rückspülfilter mit einem integrierten Motor und einer eigenen Steuerung, bei der die Rückspülung von Hand oder von einer Steuerung in Abhängigkeit der geflossenen Wassermenge oder in Abhängigkeit der Druckdifferenz ausgelöst wird. Motor und Steuerung machen die Anordnung teuer.
DE 10 2018 124 981 A1 offenbart eine Anordnung mit einem Rückspülfilter und einem Druckminderer. Es sind Drucksensoren zur Kontrolle der Druckverhältnisse vorgesehen. Die für die Anordnung vorgesehene Steuerung weist eine Drahtlos-Schnittstelle auf, über welche eine Verbindung mit mobilen Endgeräten, etwa Telefonen, herstellbar ist. Auch diese Anordnung ist mit einem integrierten eigenen Motor und einer eigenen Steuerung versehen und daher teuer.
Unter der Bezeichnung „Rotguss-Flanschfilter 6380“ vertreibt die Anmelderin einen für die Industrie vorgesehenen Rückspülfilter, bei dem die Druckverhältnisse im Filter erfasst werden. Ein hoher Druckabfall im Filter ist ein Zeichen dafür, dass der Filter sich zugesetzt hat. Die Steuerung kann die Spülung entsprechend aufgrund eines Messsignals auslösen. Zur Erfassung des Differenzdrucks ist ein Differenzdruckschalter vorgesehen, wie er beispielsweise von Fischer Messtechnik auf der Seite https://www.fischermesstechnik.de/de/produkte/details/ds31 im Internet angeboten wird. Derartige Differenzdruckschalter sind teuer und für den Massenmarkt nicht geeignet. Eine ähnliche Anordnung ist in DE 197 56 471 A1 offenbart.
DE 20 2017 107 783 U1 offenbart einen vergleichsweise kostengünstigen Rückspülfilter, der von Hand betätigt wird und weder Drucksensoren oder eine eigene Steuerung, noch einen Motor aufweist. Es ist möglich, eine Rückspülautomatik an einem solchen Filter zu installieren, über welche die Rückspülung in regelmäßigen Intervallen ausgelöst wird. Ein Beispiel für einen solchen Rückspülautomat wird unter der Bezeichnung „RSA 2316“ vertrieben. Die Rückspülautomatik ist eine Zusatzkomponente, die an eine große Vielzahl von verschiedenen Filtern anschließbar ist. Dadurch werden hohe Stückzahlen und vergleichsweise geringe Herstellungskosten erreicht. Dadurch, dass nur in festen Intervallen eine Rückspülung ausgelöst wird, besteht die Gefahr, dass sich der Filter zwischendurch zusetzt. Dies ist etwa bei unerwarteten, temporären Verschmutzungen, wie sie bei Rohrverlegungen vorkommen, der Fall. Auch sonstige Schmutzeintragungen werden nicht erkannt. Je nach Wasserversorgung, beispielsweise Brunnenwasser, kann auch eine höhere Partikelbelastung des Wassers vorliegen. Dann müssen die Spülintervalle sehr kurz gewählt werden. Der Wasserverbrauch ist in diesem Fall auch dann sehr hoch, wenn nur wenig Wasser gezapft wird und der Filter nicht sehr stark verschmutzt wird.
CN00210583911U offenbart einen Rückspülfilter mit einem nicht näher bezeichneten Drucksensor im Einlass und im Auslass. Die Signale der Drucksensoren werden an eine fest installierte Steuerung übertragen, welche mit einem Mobilfunkendgerät fernbedienbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Rückspülfilter zu schaffen, der eine Rückspülung nach Bedarf auslöst und gleichzeitig sehr kostengünstig ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass

(e) wenigstens ein elektrischer Drucksensor vorgesehen ist, welcher die Druckverhältnisse zumindest stromabwärts des Filterelements erfasst; und
(f) eine Drahtlosschnittstelle, über welche die Signale des Drucksensors oder ein daraus abgeleitetes Signale, drahtlos an eine Rückspülautomatik übertragbar sind.

Ein elektrischer Drucksensor ist erheblich kostengünstiger als das oben beschriebene Differenzdruckschaltgerät (z.B. DS31 von Rolf Heun GmbH) mit hoher Messgenauigkeit von ca. 1% vom Skalenendwert. Insbesondere können kostengünstige Drucksensoren mit einer geringen Genauigkeit von beispielsweise 3% eingesetzt werden. Ein geeigneter elektrischer Drucksensor kann auf der Keramiktechnologie oder als kapazitiver Sensor basieren und ist beispielsweise eine OEM Relativ- und Absolutdruckmesszelle Typ 513 von Huba Control AG.
Ein oder mehrere solcher elektrischer Drucksensoren können also ohne großen Aufwand und Kosten in jedem der bekannten, einfachen Rückspülfilter eingesetzt werden. Es ist nicht erforderlich, zusätzlich einen eigenen Motor und eine aufwändige Steuerung zur Steuerung der Absperrung vorzusehen. Je nach Anwendungsfall und Installationsort bestehen dann mehrere Möglichkeiten: der Rückspülfilter kann in gewohnter Weise eingebaut und von Hand betätigt werden. Das ist die kostengünstigste Möglichkeit. Es ist aber auch möglich, eine Rückspülautomatik anzuschließen. Diese wird über die Drahtlosschnittstelle mit den Signalen des wenigstens einen Drucksensors oder einem daraus abgeleiteten Signal, beispielsweise einem Triggersignal, beaufschlagt. Auf diese Weise kann die Rückspülautomatik erstmals auch eine Rückspülung nach Bedarf, etwa bei einer unerwarteten Partikelbelastung, durchführen. Durch die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten erhöhen sich die Stückzahlen sowohl der Filter, als auch der Rückspülautomatik und somit sinken die Herstellungs- und Verkaufspreise.
Die an sich bekannte Hardware der Rückspülautomatik wird durch eine Software erweitert, welche in Abhängigkeit der empfangenen Signale des wenigstens einen Drucksensors oder daraus abgeleiteten Signals, etwa eines Triggersignals, eine Rückspülung auslöst. Anders als bei verkabelten Verbindungen muss der mit IT und Elektronik in der Regel wenig oder gar nicht vertraute Installateur keinerlei elektrische Leitungen anschließen. Es reicht aus, die Rückspülautomatik in gewohnter Weise mechanisch anzuschließen. Beim Einschalten wird die Rückspülautomatik über die Drahtlos-Schnittstelle gekoppelt und erhält die Signale ohne weitere Installation durch den Installateur oder die Installateurin.
Alle Funktionalitäten, die in der Rückspülautomatik bestehen, etwa die Anbindung an das Internet und/oder mobile Endgeräte von Nutzer*innen, Auswertungen von Messdaten, Einstellmöglichkeiten, User Interfaces und dergleichen stehen mit der vorliegenden Erfindung auch für den im Übrigen sehr einfach aufgebauten Rückspülfilter zur Verfügung, ohne dass dieser einen eigenen Motor oder eine aufwändige eigene Motorsteuerung benötigt. Es ist lediglich eine kleine Signalauswertung erforderlich, welche die Signale der Drucksensoren auswertet und ggf. ein Triggersignal erzeugt, welches an die Rückspülautomatik übertragen wird.
Bei konstantem Eingangsdruck ist es ausreichend, nur den Ausgangsdruck hinter dem Filter zu messen. Hierfür ist nur ein Drucksensor erforderlich. In der Praxis variiert der Eingangsdruck. Es ist daher vorteilhaft, wenn ein elektrischer Drucksensor stromaufwärts des Filterelements und ein elektrischer Drucksensor stromabwärts des Filterelements angeordnet ist. Dann können die Signale beider Drucksensoren zur Ermittlung des Filterzustands verwendet werden. Der so ermittelte Differenzdruck ist unabhängig vom Eingangsdruck und somit ein zuverlässigerer Wert.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtlosschnittstelle eine BLE (Bluetooth Low Energy)-Einheit umfasst und eine Energiequelle, mit welcher die BLE-Einheit für wenigstens ein Jahr, vorzugsweise wenigstens zwei Jahre und höchst vorzugsweise wenigstens vier Jahre mit elektrischer Energie versorgbar ist. Eine solche Energiequelle kann beispielsweise von einer Knopfbatterie, einem wiederaufladbaren Akkumulator und/oder einer Solarzelle gebildet sein. Eine BLE-Einheit ist eine kommerziell verfügbare Drahtlosschnittstelle mit besonders geringem Energieverbrauch. Solange keine Daten übertragen werden, befindet sich die Einheit im Schlafmodus und hat keinen oder nur einen besonders niedrigen Energieverbrauch. Dadurch ist ein Batteriewechsel, beispielsweise, nur sehr selten, etwa alle 3-5 Jahre erforderlich.
Es kann sinnvoll sein, dass auch mit der Drahtlosschnittstelle Signale empfangbar sind. Die Kommunikation in beiden Richtungen ermöglicht etwa den Empfang von Einstellparametern.
Vorzugsweise ist die Rückspül-Anordnung derart ausgebildet, dass die Absperrung zum Absperren des Ablaufs eine Schnittstelle aufweist, an welcher entweder ein Handgriff zum manuellen Öffnen und Absperren des Ablaufs oder eine Rückspülautomatik zum automatischen Öffnen und Absperren des Ablaufs lösbar anschließbar ist. Beispielsweise kann die Absperrung von einem stromlos geschlossenen Magnetventil oder einem Kugelhahn gebildet sein. Ein Kugelhahn kann mit einer Schnittstelle in Form eines Mehrkantzapfens versehen sein, an dem wahlweise ein Handgriff oder der Motor einer Rückspülautomatik angeschlossen ist.
Eine besonders kostengünstige Rückspülanordnung wird erreicht, wenn ein zusätzlicher Gehäusedeckel oder Gehäuseaufsatz zur Aufnahme der Drahtlosschnittstelle vorgesehen ist. Der Rückspülfilter kann im Wesentlichen wie bekannte Rückspülfilter ausgeführt sein. Es wird lediglich wenigstens ein Drucksensor eingebaut und die Drahtlosschnittstelle, beispielsweise ein BLE-Modul im Gehäusedeckel oder Gehäuseaufsatz. Innerhalb des Gehäuses kann der wenigstens eine Drucksensor mit dem BLE-Modul bereits herstellerseitig fest verdrahtet werden.
Zusätzlich zur Drahtlosschnittstelle können optional akustische oder optische Anzeigemittel zur Anzeige der Druckverhältnisse im Armaturengehäuse in dem zusätzlichen Gehäusedeckel oder Gehäuseaufsatz angeordnet sein. Dann können die Messergebnisse des wenigstens einen Drucksensors auch dann angezeigt werden, wenn keine Rückspülautomatik vorgesehen ist.
Eine besonders kostengünstige Lösung sieht vor, dass die Anzeigemittel eine LED oder andere ein- oder mehrfarbige Leuchte umfassen. Die Leuchte kann beispielsweise aufleuchten, wenn ein ausgewählter Zustand vorliegt. Ein solcher Zustand kann eine zu hohe Druckdifferenz entsprechend einem zugesetzten Filter sein. Es kann aber auch aufleuchten, wenn der Filter frei ist und eben gerade keine Rückspülung erfordert. Bei mehrfarbigen oder mehreren Leuchten kann auch beispielsweise ein Ampelsystem vorgesehen sein. Ein besonders geringer Energieverbrauch wird erreicht, wenn die Leuchte nur bei Bedarf aufleuchtet, etwa, wenn ein Taster oder anderer Aktuator betätigt wird, mit dem die Anzeige des ausgewählten Zustands ausgelöst wird.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Anzeigemittel ein Display umfassen. Auf einem Display kann beispielsweise ein Messergebnis eines oder mehrerer Drucksensoren, deren Differenz, der Zustand der Energieversorgung und verschiedene Einstellungen angezeigt werden. Auch hier wird ein besonders geringer Energieverbrauch erreicht, wenn das Display nur bei Bedarf etwas anzeigt, etwa, wenn ein Taster oder anderer Aktuator betätigt wird, mit dem die Anzeige ausgelöst wird. Ein kostengünstiges kleines Display in Kombination mit einem derartigen Taster oder Aktuator kann verwirklicht werden, wenn nur jeweils ein Wert angezeigt wird und durch ein- oder mehrfaches Drücken jeweils andere Werte.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Druckminderer innerhalb des Armaturengehäuses vorgesehen ist und der Gehäusedeckel eine Öffnung aufweist, über welche die Einstellung des Ausgangsdruck am Druckminderer vornehmbar ist. Druckminderer-Filterkombinationen sind beliebte Armaturen, bei denen der Druckminderer über einen Stellgriff verfügt, an dem der Ausgangsdruck eingestellt werden kann. Ein zusätzlicher Deckel versperrt den Zugang zur Einstellschraube des Druckminderers. Die vorliegende Erfindung sieht in einer weiteren Ausgestaltung vor, dass nicht der gesamte Deckel einschließlich des Displays abgenommen werden muss, sondern eine Öffnung vorgesehen ist, über welche der Zugang ermöglicht ist. Dann kann der Ausgangsdruck nicht nur eingestellt, sondern gleichzeitig am Display abgelesen werden. Die Einstellung ist auf diese Weise besonders genau und komfortabel vorzunehmen. Es versteht sich, dass die Öffnung verschließbar ausgestaltet sein kann.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Gehäusedeckel oder Gehäuseaufsatz Kontakte, beispielsweise federnde Kontakte, auf, über welche eine elektrische Verbindung mit dem wenigstens einen elektrischen Drucksensor herstellbar ist. Der Deckel oder Gehäuseaufsatz kann also werkseitig vollständig montiert werden und wird anschließend bei der Endmontage einfach auf das übrige Gehäuse aufgesetzt. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil die Fertigung elektronischer Komponenten typischerweise in anderen Fertigungseinheiten erfolgt, als die Fertigung von üblichen Wasserarmaturen. Der Deckel kann beispielsweise mit einer Nut-und-Feder-Verbindung am übrigen Gehäuse befestigt werden. Es ist aber auch möglich andere Verbindungen, etwas Bajonett, Klammern oder dergleichen zu verwenden oder den Deckel in ein Gehäuse zu integrieren. Wenn der Rückspülfilter oder die in dem Gehäusedeckel angeordnete Elektronik fehlerhaft ist, kann das Teil separat ausgetauscht und/oder repariert werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines solchen Rückspülfilters sieht folgende Schritte vor:

(a) Anschließen einer Rückspülautomatik zur Betätigung der Absperrung zum Absperren des Ablaufs;
(b) Herstellen einer Drahtlosverbindung zwischen der Rückspülautomatik und dem Rückspülfilter; und
(c) Auslösen einer Rückspülung mittels der Rückspülautomatik in Abhängigkeit von den über die Drahtlosverbindung übertragenen Signalen des wenigstens einen elektrischen Drucksensors oder daraus abgeleiteter Signale.

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Steuerung und ein Motor in der Rückspülautomatik vorgesehen. Mit dem Motor kann die Absperrung betätigt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach Ablauf einer ausgewählten Zeitspanne nach der letzten Rückspülung zusätzlich eine Rückspülung ausgelöst wird. Eine Rückspülung wird dann immer bei Bedarf, d.h. wenn die Druckdifferenz zu groß ist, ausgelöst. Wenn aber über einen längeren Zeitraum keine Rückspülung erfolgt ist, wird dennoch eine Rückspülung ausgelöst. Dadurch kann beispielsweise Stagnation und Keimbildung verhindert werden.
Eine genaue Bewertung der Druckdifferenz erfolgt am besten, wenn diese während eines Zapfvorgangs ermittelt wird. Typischerweise wird aber nicht ständig Wasser gezapft. Das ist bei der handbetätigten Rückspülung kein Problem, weil während der Messung einfach beispielsweise ein Wasserhahn aufgedreht werden kann. Die Messung zum Zweck der Bedarfsrückspülung erfolgt automatisch, so dass auch dann gemessen wird, wenn kein Wasser gezapft wird. Wenn der Druck ständig ermittelt, gespeichert und ausgewertet wird, wird viel Energie verbraucht. Es ist daher vorteilhafterweise vorgesehen, dass mit den Drucksensoren der Druck in regelmäßigen Intervallen erfasst und an die Rückspülautomatik übertragen wird. Die Werte können in einem Speicher in der Rückspülanordnung zwischengespeichert und mit einer Signalauswertungseinrichtung ausgewertet werden.
Vorzugsweise ist daher vorgesehen, dass der Druck wenigstens stündlich, vorzugsweise wenigstens alle 5 Minuten und höchst vorzugsweise wenigstens alle 10 Sekunden erfasst und ausgewertet wird.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Definitionen
In dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen haben alle Begriffe eine dem Fachmann geläufige Bedeutung, welche der Fachliteratur, Normen insbesondere DIN EN 806-1 und DIN EN 1717 und den einschlägigen Internetseiten und Publikationen, insbesondere lexikalischer Art, beispielsweise www.Wikipedia.de, www.wissen.de oder www.techniklexikon.net, der Wettbewerber, forschenden Institute, Universitäten und Verbände, beispielsweise Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. oder Verein Deutscher Ingenieure, dargelegt sind. Insbesondere haben die verwendeten Begriffe nicht die gegenteilige Bedeutung dessen, was der Fachmann den obigen Publikationen entnimmt.

Weiterhin werden hier folgende Bedeutungen für die verwendeten Begriffe zugrunde gelegt:

Absperrung:	ist jede Art von Einrichtung, welche einen Fluidstrom ganz oder teilweise blockiert. Typische Absperrungen sind Magnetventile, Kugelhähne oder Ventile.
Armatur:	ist ein Bauteil zur Installation in oder an einer Rohrleitung oder anderen Fluidinstallation zum Absperren, Regeln oder Beeinflussen von Stoffströmen. Eine Armatur kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und wird an einer Stelle in oder an der Rohrleitung installiert. Armaturen sind beispielsweise und nicht abschließend: Anschlussvorrichtungen, Anschlussarmaturen, Hauptabsperrarmaturen, Wartungsarmaturen, Drosselarmaturen, Entnahmestellen, Entnahmearmaturen, Entleerungsarmaturen, Sicherungsarmaturen, Sicherheitsarmaturen und Stellarmaturen.
Bohrung	ist jede Art von Verbindung zweier Hohlräume, sowie Sacklöcher.
Druck	Kraft pro Flächeneinheit
Druckminderer	ist eine Armatur zur Einstellung eines ausgewählten Drucks an dahinterliegenden Bauteilen.
Einlass	ist eine zulaufseitige Öffnung in einem Gehäuse, in welchen ein Stoffstrom hineinfließen kann. Die Öffnung kann insbesondere an eine Rohrleitung oder eine weitere Armatur angeschlossen sein oder frei zur Atmosphäre hin öffnen.
Gehäuse	Begrenzung für Stoffe, Bauteile, Instrumente und Messgeräte nach außen. Ein Gehäuse kann einteilig oder aus mehreren verbundenen Gehäuseteilen mehrteilig ausgebildet sein und aus einem oder mehreren Materialien bestehen.
Rohr	Hohlkörper aus zylindrischen Abschnitten. Dient üblicherweise als Rohrleitung.
Sensor	technisches Bauteil, das physikalische oder chemische Eigenschaften und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ und/oder quantitativ erfassen kann. Beispiele sind Strömungsmesser, Temperatursensoren und Drucksensoren, aber auch Leitfähigkeitssensoren und pH-Messer.
zapfen	entnehmen von Wasser aus einer Installation, beispielsweise an einem Wasserhahn oder mittels eines Apparates.

Figurenliste

1 ist eine perspektivische Darstellung eines handbetätigten Rückspülfilters.
2 zeigt einen von der Oberseite des Rückspülfilters aus 1 gelösten Deckel.
3 zeigt ist ein Vertikalschnitt durch einen Teil des Rückspülfilters aus 1, mit Druckminderereinsatz und Drucksensor.
4 ist ein Vertikalschnitt durch einen Teil des Rückspülfilters aus 1 mit der Absperrung.
5 ist ein Vertikalschnitt durch den vollständigen Rückspülfilter aus 1 entlang einer ersten Schnittebene.
6 ist ein Vertikalschnitt durch den vollständigen Rückspülfilter aus 1 entlang einer zur Schnitteben Aus 5 lateral- und winkelversetzten Schnittebene.
7 ist ein Horizontalschnitt durch den Rückspülfilter aus 1 in einer Ebene mit dem ausgangsseitigen Drucksensor.
8 ist eine perspektivische Darstellung des Rückspülfilters aus 1, bei dem der Handgriff zur Betätigung der Absperrung durch eine Rückspülautomatik ersetzt wurde.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die Figuren zeigen eine allgemein mit 10 bezeichnete Rückspülfilteranordnung. Die Rückspülfilteranordnung weist ein in einer dekorativen und vor Umwelteinflüssen schützenden Ummantelung 11 angeordnetes Armaturengehäuse mit einem oberen Gehäuseteil 12 und einer Filtertasse 14 auf. Das Armaturengehäuse ist im Schnitt, beispielsweise in 5, gut zu erkennen. Der obere Gehäuseteil 12 ist mit einem Flansch 16 an einen Flansch einer korrespondierenden Anschlussarmatur 15 (7) angeflanscht. Es versteht sich, dass statt eines Flanschanschlusses auch eine Installation direkt in der Rohrleitung verwendet werden kann. Derartige Flanschanschlüsse sind allgemein bekannt und brauchen daher hier nicht näher erläutert werden. Der Einlass wird hier von einem Zentralkanal gebildet und der Auslass von einem darum herum angeordneten Ringkanal oder umgekehrt.
Wasser fließt in das Armaturengehäuse und wird dort in einem allgemein mit 18 bezeichneten Filter gefiltert. Es fließt anschließend vom Gehäuse zurück zum Anschlussflansch 16 und zurück in die Rohrleitung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zusätzlich ein Druckminderer 20 vorgesehen. Dieser ist in 3 und 5 gut zu erkennen. Filter und Druckminderer-Filterkombinationen der verwendeten Art sind allgemein bekannt und brauchen hier daher nicht näher erläutert werden. Wichtig für die vorliegende Erfindung ist es, dass der Filter 18 ein Rückspülfilter ist.
Schmutzpartikel bleiben an dem Filtermaterial haften. Mit der Zeit setzt sich der Filter 18 zu. Der vorliegende Filter ist ein Rückspülfilter 18, der durch Rückspülen gereinigt wird. Eine Rückspülung wird nach Ablauf von regelmäßigen Zeitintervallen durch Öffnen einer Absperrung 30 ausgelöst. Gleichzeitig wird der Druckabfall an dem Filter wie nachstehend beschrieben gemessen. Wenn die Druckdifferenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet bevor ein vorgegebenes Zeitintervall erreicht ist, wird eine ebenfalls eine Rückspülung ausgelöst.
Bei der Rückspülung wird die Strömung durch den Filter 18 umgekehrt. Wasser fließt vom Einlass 24 in umgekehrter Richtung durch den Filter 18 zu einem Ablauf 26. Der Ablauf 26 ist mit der Absperrung - hier in Form eines Kugelhahns 30 - versehen. Zum Rückspülen wird der Kugelhahn 30 geöffnet. In einer Betriebsstellung ist der Kugelhahn 30 geschlossen. Das Spülwasser reißt bei der Rückspülung die Schmutzpartikel vom Filter 18 mit. Dadurch wird der Filter gereinigt. Der Ablauf 26 ist mit einem Ablauftrichter 28 versehen oder mit einer Abwasserrohrleitung verbunden.
Die Rückspülung des Filters 18 kann mittels eines Handgriffs 64 von Hand ausgelöst werden. Dies ist in 1 bis 7 illustriert. Der Handgriff 64 und damit die Kugel des Kugelhahns 30 wird von Hand gedreht und nach einer Zeit, bei der anzunehmen ist, dass die Rückspülung ausreichend ist, wieder zurückgedreht. Ein solcher Rückspülfilter ist vergleichsweise kostengünstig.
Zum Auslösen und Beenden der Rückspülung ist bei einem alternativen Ausführungsbeispiel eine Rückspülautomatik 22 vorgesehen. Dies ist in 8 illustriert. Die Rückspülautomatik 22 weist eine Datenverarbeitungseinrichtung, einen Zeitgeber und eine Steuerung zum Erzeugen eines Steuersignals auf. Es ist ferner ein mit dem Steuersignal beaufschlagter Motor vorgesehen. Mit dem Motor wird die Absperrung 30 geöffnet oder geschlossen.
In 5 ist der Kugelhahn 30 in einer geschlossenen Stellung gezeigt. Dann ist die Rückspülfilteranordnung in der Betriebsstellung. Die Kugel des Kugelhahns 30 ist mit einem Vierkant 60 verbunden. An dem Vierkant 60 kann die Kugel des Kugelhahns 30 entweder über den Handgriff 64 gedreht werden. Das ist in 1 bis 7 illustriert. Alternativ kann bei Verwendung einer Rückspülautomatik 22 der Motor der Rückspülautomatik an den Vierkant 60 angeschlossen werden. Zum Öffnen und Schließen erhält der Motor von der Steuerung der Rückspülautomatik 22 ein Steuersignal. Dann wird die Kugel des Kugelhahns 30 in die gewünschte Stellung gedreht. Wenn der Kugelhahn 30 geöffnet wird, strömt das Rückspülwasser durch den Ablaufkanal 26.
Die Anordnung ist bis auf die Rückspülautomatik für handbetätigte und automatisch betätigte Filter gleich. Dadurch können kostengünstige, handbetätigte Filter in großen Stückzahlen gefertigt und auf Wunsch mit einer Rückspülautomatik nachgerüstet werden.
Die Besonderheit des vorliegenden Rückspülfilter ist es, dass er für die Nachrüstung mit einer Rückspülautomatik zur Rückspülung nach Bedarf bereits besonders vorbereitet ist. Zur Ermittlung des Bedarfs, d.h. des Filterzustands, sind zwei Drucksensoren 34 und 36 vorgesehen. Der Drucksensor 34 dient zur Messung des Ausgangsdrucks stromabwärts zum Filter 18 und zum Druckminderer 20. Der Drucksensor 36 ist in 7 zu erkennen und dient zur Messung des Eingangsdrucks stromaufwärts des Filters 18. Die Drucksensoren sind kostengünstige elektrische Drucksensoren, die auf der Keramiktechnologie oder als kapazitiver Sensor basieren und beispielsweise als OEM Relativ- und Absolutdruckmesszelle Typ 513 von Huba Control AG verfügbar. Sie wandeln den Eingangs- bzw. Ausgangsdruck in ein elektrisches Signal, das über eine Signalleitung 38 in Form eines fest angeschlossenen Kabels an einen Kontakt 40 übertragen wird. Dies ist in 3 und 5 gut zu erkennen. Der Drucksensor 36 überträgt ein Signal über die Signalleitung 40, wie in 6 gut zu erkennen ist.
Auf der Ummantelung 11 ist ein Deckel 42 lösbar befestigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Deckel mit einer Nut- und Feder-Verbindung an der Ummantelung 11 befestigt. Es versteht sich, dass der Deckel auch integriert sein kann oder auf andere Weise befestigt sein kann. Auch eine seitliche Anordnung ist möglich. Der Deckel 42 ist in 2 in losgelöstem Zustand gezeigt. Dort sind die Deckelseitigen Kontakte 50 zu erkennen, über welche der Kontakt zu den Kontakten 40 und den Signalleitungen 38 und 40 hergestellt wird.
Der Deckel 42 weist eine leicht zur Horizontalen gewinkelte Oberseite auf. Dadurch ist das Ablesen und Bedienen leichter. Im Deckelinneren ist Elektronik mit einer Platine oder einem Chip für eine Signalauswertung, sowie ein Datenspeicher angeordnet. Die Signalauswertung ist mit von den Drucksensoren 34 und 36 erzeugten Signalen beaufschlagt. Die Signalauswertung ermittelt insbesondere die Druckdifferenz und speichert diese im Datenspeicher ab. Ein Display 44 kann mittels eines Tasters 46 aktiviert werden. Wenn der Taster 46 betätigt wird, wird die Druckdifferenz am Display 44 angezeigt. Der Nutzer oder die Nutzerin kann also auf Knopfdruck die Druckdifferenz erkennen.
Ob eine Rückspülung erforderlich ist oder nicht, kann ferner mittels einer LED 48 angezeigt werden. Die ermittelte Druckdifferenz wird mit einem ausgewählten Schwellwert verglichen. Wenn die Druckdifferenz den Schwellwert überschreitet, leuchtet die LED beispielsweise rot. Dann weiß der Nutzer oder die Nutzerin, dass eine Rückspülung erforderlich ist. Andernfalls leuchtet die LED grün. Dies zeigt an, dass bei der im Normalfall immer vorhandenen Druckdifferenz noch keine Rückspülung erforderlich ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch erneutes Drücken des Tasters 46 der Eingangsdruck und bei weiterem Drücken der Ausgangsdruck angezeigt. Es versteht sich, dass auch andere Einstellungen und Angaben, etwa der Batteriestatus, angezeigt werden können.
Im Deckel 42 ist eine Öffnung 52 vorgesehen. Die Öffnung 52 fluchtet mit einer Öffnung 54 in der Ummantelung 11. Die Stellschraube 56 zum Einstellen des Ausgangsdrucks am Druckminderer 20 ist über diese Öffnungen 52 und 54 auch bei befestigtem Deckel 42 zugänglich. Dies ermöglicht die Einstellung des Druckminderers - im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Werkzeug in Form eines Sechskants - während der Ausgangsdruck auf dem Display 44 angezeigt wird. Der immer noch sehr kostengünstige Rückspülfilter mit Drucksensoren, aber ohne Rückspülautomatik zeigt also nicht nur den Bedarf einer Rückspülung an, sondern erlaubt die zusätzliche Verwendungsmöglichkeit des Drucksensors 34 zur komfortablen und genauen Einstellung des Ausgangsdrucks eines Druckminderers.
Die in dem Deckel 42 angeordnete Elektronik umfasst ferner eine Bluetooth Low Energy (BLE)-Schnittstelle und eine Energieversorgung in Form einer Knopfbatterie. Es versteht sich, dass auch eine andere Energieversorgung eingesetzt werden kann. Die BLE-Schnittstelle ermöglicht die Übertragung der mit den Drucksensoren ermittelten Signale und/oder daraus abgeleiteter Signale, etwa eines Triggersignals. Die Schnittstelle ist derart eingerichtet, dass sie nur auf Anforderung kommuniziert und ansonsten in einem Schlafmodus arbeitet, der einen besonders geringen Energiebedarf hat.
Die in 1 bis 7 gezeigte Rückspülfilter-Anordnung hat durch den Einsatz der Drucksensoren und der Schnittstelle zusätzliche Funktionalitäten, ist aber vergleichsweise kostengünstig und daher in großen Stückzahlen herstell- und vertreibbar. Der Rückspülfilter kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch eine Rückspülautomatik ergänzt werden. Anders als bekannte Rückspülautomatiken ist die Rückspülautomatik des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit einer BLE-Schnittstelle ausgestattet. Diese erlaubt die Kommunikation der Rückspülautomatik mit der Rückspülfilteranordnung. Sobald die Rückspülautomatik installiert und eingeschaltet wird, wird die Kommunikation hergestellt (Pairing). Wenn die ermittelte Druckdifferenz den ausgewählten Schwellwert überschreitet, erhält die Rückspülautomatik über die Drahtlosschnittstelle ein Signal zum Auslösen einer Rückspülung. Auf diese Weise kann eine Rückspülung nicht nur nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne, sondern auch nach Bedarf automatisch ausgelöst werden.
Über den Rückspülautomaten können zusätzliche Funktionalitäten verwirklicht werden. So kann beispielsweise eine Internetverbindung über WLAN oder dergleichen hergestellt werden. Eine Internetverbindung erlaubt den Zugang über mobile Endgeräte oder einen zentralen Server auch aus größeren Entfernungen. Es können mehr Daten gespeichert werden. Über die Internetverbindung können auch aus größerer Entfernung Einstellungen - beispielsweise Rückspülintervalle, Messintervalle und dergleichen - vorgenommen werden, was nur mit einer Bluetooth-Verbindung nicht möglich ist.
Wenn über einen längeren Zeitraum kein Bedarf festgestellt wird, wird die Rückspülung dennoch ausgelöst, beispielsweise um Stagnation zu vermeiden. Zum Rückspülen sendet die Steuerung des Rückspülautomaten ein Steuersignal an den im Rückspülautomaten befindlichen Motor. Dieser wird bei der Installation über den Vierkant mit der Kugel 30 des Kugelhahns verbunden. Eine über die mechanische Verbindung am Kugelhahn hinaus gehende, manuelle Installation ist nicht erforderlich. Der Aufbau der Kommunikation zwischen Rückspülfilter und Rückspülautomatik erfolgt automatisiert über die Drahtlosschnittstelle.
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. Beispielsweise kann die Anordnung auch ohne Druckminderer 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. Insbesondere können auch mehr oder weniger Sensoren vorgesehen sein. Stutzen, Rohre, Leitungen und Schläuche können einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und etwa Stutzenverlängerungen aufweisen.
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%.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005000009 A1 [0005]
DE 102018124981 A1 [0006]
DE 19756471 A1 [0007]
DE 202017107783 U1 [0008]
CN 00210583911 U [0009]

Claims

Rückspülfilter, enthaltend (a) ein Armaturengehäuse mit einem an eine Wasserversorgung anschließbaren Einlass und einem Auslass; (b) ein in der Strömung zwischen Einlass und Auslass angeordnetes Filterelement; (c) einen Ablauf zum Auslassen von Spülwasser aus dem Rückspülfilter; und (d) eine Absperrung zum Absperren des Ablaufs; dadurch gekennzeichnet, dass (e) wenigstens ein elektrischer Drucksensor vorgesehen ist, welcher die Druckverhältnisse zumindest stromabwärts des Filterelements erfasst; und (f) eine Drahtlosschnittstelle, über welche die Signale des Drucksensors oder ein daraus abgeleitetes Signal, drahtlos an eine Rückspülautomatik übertragbar sind.
Rückspülfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Drucksensor stromaufwärts des Filterelements und ein elektrischer Drucksensor stromabwärts des Filterelements angeordnet ist.
Rückspülfilter nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtlosschnittstelle eine BLE (Bluetooth Low Energy)-Einheit umfasst und eine Energiequelle, mit welcher die BLE-Einheit für wenigstens ein Jahr, vorzugsweise wenigstens zwei Jahre und höchst vorzugsweise wenigstens vier Jahre mit elektrischer Energie versorgbar ist.
Rückspülfilter nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Drahtlosschnittstelle Signale empfangbar sind.
Rückspülfilter nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrung zum Absperren des Ablaufs eine Schnittstelle aufweist, an welcher entweder ein Handgriff zum manuellen Öffnen und Absperren des Ablaufs oder eine Rückspülautomatik zum automatischen Öffnen und Absperren des Ablaufs lösbar anschließbar ist.
Rückspülfilter nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehäusedeckel oder Gehäuseaufsatz zur Aufnahme der Drahtlosschnittstelle.
Rückspülfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass akustische oder optischen Anzeigemittel zur Anzeige der Druckverhältnisse im Armaturengehäuse in dem zusätzlichen Gehäusedeckel oder Gehäuseaufsatz angeordnet sind.
Rückspülfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigemittel eine LED oder andere ein- oder mehrfarbige Leuchte umfassen.
Rückspülfilter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigemittel ein Display umfassen.
Rückspülfilter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckminderer innerhalb des Armaturengehäuses vorgesehen ist und der Gehäusedeckel eine Öffnung aufweist, über welche die Einstellung des Ausgangsdruck am Druckminderer vornehmbar ist.
Rückspülfilter nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel oder Gehäuseaufsatz Kontakte aufweist, über welche eine elektrische Verbindung mit dem wenigstens einen elektrischen Drucksensor herstellbar ist.
Verfahren zum Betrieb eines Rückspülfilters nach einem der vorgehenden Ansprüche, mit den Schritten: (a) Anschließen einer Rückspülautomatik zur Betätigung der Absperrung zum Absperren des Ablaufs; (b) Herstellen einer Drahtlosverbindung zwischen der Rückspülautomatik und dem Rückspülfilter; und (c) Auslösen einer Rückspülung mittels der Rückspülautomatik in Abhängigkeit von den über die Drahtlosverbindung übertragenen Signalen des wenigstens einen elektrischen Drucksensors oder daraus abgeleiteter Signale.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf einer ausgewählten Zeitspanne nach der letzten Rückspülung zusätzlich eine Rückspülung ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in regelmäßigen Intervallen erfasst und an die Rückspülautomatik übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck wenigstens stündlich, vorzugsweise wenigstens alle 5 Minuten und höchst vorzugsweise wenigstens alle 10 Sekunden erfasst und an die Rückspülautomatik übertragen wird.