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Die Erfindung betrifft ein Wäschebehandlungsgerät mit zylindrischem Filter und schneckenförmiger Rakel sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb.
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Die Problematik von Mikroplastik hat in letzter Zeit zunehmend Beachtung gefunden, da die Verbreitung von Mikroplastik selbst in entfernten Ozeanregionen und Meeresbewohnern festgestellt wurde. Mikroplastik kann auf verschiedenen Wegen erzeugt bzw. verbreitet werden, beispielsweise beim Reifenabrieb, durch die Verwendung in Reinigungsmitteln und Kosmetika, aber auch bei der Behandlung von Wäschestücken. So werden auch in Wäschebehandlungsgeräten wie Waschmaschinen, Waschtrocknern und Trocknern aus den darin behandelten Wäschestücken kleine Partikel abgesondert, insbesondere Flusen und andere Kunststoffpartikel.
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In naher Zukunft haben Waschgerätehersteller neue Regularien betreffend eines Rückhaltesystems von Mikroplastikemissionen in ihren Geräten zu erwarten. Ab dem Jahre 2025 wird beispielsweise ein neues Gesetz in Frankreich den Verkauf von Haushalts-Waschmaschinen nur dann erlauben, wenn das Waschgerät eine funktionierende Mikroplastik-Rückhalteeinrichtung besitzt. Die Entwicklung und Integration eines technischen Systems zur Reinigung des Abwassers von Mikroplastik-Partikeln in Waschgeräten ist daher von großer Bedeutung. Das Abwasser oder die Abluft von Wäschebehandlungsgeräten sollte von Mikroplastik-Partikeln gereinigt werden können, was beispielsweise vorzugsweise über mehrere Waschzyklen hinweg ohne Eingreifen des Kunden funktionieren sollte.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es vor diesem Hintergrund, ein Wäschebehandlungsgerät bereitzustellen, das eine effektive Abtrennung und Beseitigung von Mikroplastik-Partikeln ermöglicht. Dies sollte auf möglichst umweltschonende und sichere Weise möglich sein. Vorzugsweise sollte eine solche Abtrennung und Beseitigung von Mikroplastik-Partikeln über die Lebensdauer des Wäschebehandlungsgerätes möglich sein. Aufgabe der Erfindung war auch die Bereitstellung eines Verfahrens zum Betrieb dieses Wäschebehandlungsgerätes.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch ein Wäschebehandlungsgerät sowie ein Verfahren zum Betrieb dieses Wäschebehandlungsgerätes mit den Merkmalen der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wäschebehandlungsgerätes und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen aufgeführt. Bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wäschebehandlungsgerätes und umgekehrt, auch wenn dies hierin nicht explizit festgestellt ist.
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Gegenstand der Erfindung ist daher ein Wäschebehandlungsgerät mit einem zylindrischen Filter in einem fluidführenden Rohrsystem, wobei im zylindrischen Filter eine zylindrische Filterfläche einen zylindrischen Filterinnenraum umgibt und das Rohrsystem so eingerichtet ist, dass ein zu filtrierendes Fluid, vorzugsweise eine zu filtrierende wässrige Flüssigkeit, über einen axialen Fluideingang in den zylindrischen Filterinnenraum strömt und durch die zylindrische Filterfläche wieder verlässt, wobei im zylindrischen Filterinnenraum eine schneckenförmige Rakel drehbar um eine Rakelachse angeordnet ist, wobei die Rakelachse koaxial mit der Zylinderachse ist.
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Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Wäschebehandlungsgerät, bei dem eine Differenz Δr zwischen einem Innenradius rF innen des zylindrischen Filters und einem Außenradius rR aussen der schneckenförmigen Rakel so gewählt ist, dass durch die Rakel ein sich auf der zylindrischen Filterfläche bildender Film abgerakelt werden kann. Besonders bevorzugt ist, dass Δr = 0 gilt.
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Es ist erfindungsgemäß daher bevorzugt, dass die schneckenförmige Rakel zumindest teilweise aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem flexiblen Kunststoff besteht. Insbesondere besteht dann bevorzugt ein das Filtermaterial berührender Teil der schneckenförmigen Rakel aus dem flexiblen Kunststoff, insbesondere einem Elastomer. Dadurch kann sich die Rakel an das Filtermaterial schmiegen, so dass Δr = 0 gilt. Die schneckenförmige Rakel kann allerdings auch aus einem Metall bestehen oder dieses enthalten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wäschebehandlungsgerätes ist dieses für eine Rückspülmöglichkeit eingerichtet, so dass während einer Drehung der schneckenförmigen Rakel ein Filterkuchen am zylindrischen Filter gelöst, in den zylindrischen Filterinnenraum gespült und in Richtung des Zentrums der Schnecke befördert wird.
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Der Filter ist vorzugsweise reinigbar. Vorzugsweise ist das Zentrum der Schnecke mit einem reversibel entleerbaren Auffanggefäß für die Mikroplastik-Partikel ausgestattet.
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Was den eingesetzten zylindrischen Filter anbelangt, so ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass der zylindrische Filter eine Maschenweite im Bereich von 10 bis 300 µm hat, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 70 µm und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 60 µm, beispielsweise 50 µm.
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Die Erfindung ist für die Filtration von unterschiedlichen Fluiden, insbesondere flüssigen oder gasförmigen Fluiden geeignet. Ganz besonders bevorzugt ist jedoch das Fluid eine wässrige Flüssigkeit. Somit ist ein Wäschebehandlungsgerät bevorzugt, das eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner ist. Es ist jedoch auch möglich, dass das Wäschebehandlungsgerät ein Trockner ist, das Fluid also Luft ist. Die genaue Ausgestaltung des Filtersystems wird von dem zu filtrierenden Fluid abhängen.
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Der Filter kann sich an verschiedenen Stellen im Rohrleitungssystem des erfindungsgemäßen Wäschebehandlungsgerätes befinden. Je nach Fluid kann es sich dabei um ein Rohrleitungssystem handeln, in dem Luft transportiert wird oder aber eine wässrige Lösung. In einer bevorzugten Ausführungsform, in welcher das Fluid eine wässrige Lösung ist, befindet sich der Filter in einem Pumpengehäuse.
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Die axiale Achse und/oder die Rakelachse des Wäschebehandlungsgerätes kann verschiedene Orientierungen einnehmen.
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Das erfindungsgemäße Wäschebehandlungsgerät weist vorzugsweise eine Steuereinrichtung auf, die eingerichtet ist, um automatisch oder auf Veranlassung eines Benutzers einen Betrieb der schneckenförmigen Rakel auszulösen. So kann beispielsweise beim erfindungsgemäßen Wäschebehandlungsgerät eingestellt sein, dass die schneckenförmige Rakel regelmäßig während oder nach einem Wäschebehandlungsprogramm in Betrieb genommen wird.
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Es kann allerdings erfindungsgemäß auch der tatsächliche Betrieb des Wäschebehandlungsgeräts berücksichtigt werden, indem beispielsweise die Menge an im Wäschebehandlungsgerät behandelten Wäschestücken berücksichtigt wird.
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Erfindungsgemäß bevorzugt ist daher ein Wäschebehandlungsgerät, das eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Einstellung einer Beladungsmenge mit Wäschestücken aufweist. Gegebenenfalls kann unter Verwendung der Steuereinrichtung die Summe der insbesondere seit einem letzten Rakelvorgang behandelten Wäschestücke bestimmt werden und ein Rakelvorgang nach Erreichung einer vorgegebenen Menge an behandelten Wäschestücken ausgelöst werden.
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Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines Wäschebehandlungsgerätes mit einem zylindrischen Filter in einem fluidführenden Rohrsystem, wobei im zylindrischen Filter eine zylindrische Filterfläche einen zylindrischen Filterinnenraum umgibt und das Rohrsystem so eingerichtet ist, dass ein zu filtrierendes Fluid, vorzugsweise eine zu filtrierende wässrige Flüssigkeit, in den zylindrischen Filterinnenraum strömt und durch die zylindrische Filterfläche wieder verlässt, wobei im zylindrischen Filterinnenraum eine schneckenförmige Rakel drehbar um eine Rakelachse angeordnet ist, und wobei die Rakelachse koaxial mit der Zylinderachse ist, umfassend die Schritte
- (a) Einleiten eines zu filtrierenden Fluids über einen axialen Fluideingang in den zylindrischen Filterinnenraum;
- (b) Durchleiten des zu filtrierenden Fluids durch die zylindrische Filterfläche, wobei Mikroplastik-Partikel im Fluid sich auf der zylindrischen Filterfläche abscheiden;
- (c) Betreiben der schneckenförmigen Rakel derart, dass aufgrund einer Rotation der Rakel um die Rakelachse die abgeschiedenen Mikroplastik-Partikel von der zylindrischen Filterfläche abgerakelt werden; und
- (d) Befördern der abgerakelten Mikroplastik-Partikel aufgrund der Rotation der schneckenförmigen Rakel in Richtung eines Zentrums der schneckenförmigen Rakel, wo sie gesammelt und kompaktiert werden.
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Die schneckenförmige Rakel wird im Allgemeinen mittels eines elektrischen Antriebsmotors betrieben. Der Rakelvorgang erfolgt somit über ein rotatorisches Verfahren, das vorzugsweise die zylindrische Filterfläche permanent ausreichend frei hält, so dass es nicht zur Ausbildung eines den Durchfluss des Fluids behinderten Filterkuchens kommt. Dabei strömt das Fluid an einer Seite des zylindrischen Filters, dem axial in den zylindrischen Filterinnenraum und verlässt dieses durch die zylindrische Filterfläche. Bei einer vorhandenen Verstopfung kann die schneckenförmige Rakel die Filterfläche bzw. den Filter regenerieren.
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Es kann dabei mit einer festen Rotationsgeschwindigkeit der schneckenförmigen Rakel gearbeitet werden, oder mit einer variablen Rotationsgeschwindigkeit. Überdies kann optional die Rotationsgeschwindigkeit an einen Durchflussgeschwindigkeit des Fluids angepasst werden.
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Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Die erfindungsgemäße Verwendung einer schneckenförmigen Rakel ermöglicht es, insbesondere durch Rotation in eine bestimmte Drehrichtung, dass Partikel von der Filteroberfläche geschabt bzw. gerakelt werden und entlang des spiralförmigen Querschnitts der Schnecke in Richtung des Rotationsmittelpunktes der Rakel transportiert werden. Die Mikroplastik-Partikel bewegen sich somit im Wesentlichen radial von außen nach innen. Die spiralförmige Schnecke sorgt somit nicht nur für eine Regeneration der Filterfläche, sondern stellt auch eine von der Strömung befreite Zone dar, in der Mikroplastik-Partikel aufgefangen werden sollen. Somit kann verhindert werden, dass Flusen oder andere Partikel bei erneutem Abpumpen wieder aufgewirbelt werden und die zylindrische Filterfläche wieder blockieren. Dadurch kann die Standzeit eines Filters, also im Wesentlichen die Anzahl der Waschzyklen bis zu einem optionalen Auswechseln des Filters, verlängert werden.
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Es wurde gefunden, dass die vorliegende Erfindung Vorteile hat gegenüber einem Mikroplastik-Filtersystem, das auf einer vom Benutzer des Wäschebehandlungsgeräts austauschbaren Einweg-Filterkartusche beruht, welche beispielsweise zwischen Um- und Abpumpe in einem Filtergehäuse befestigt ist. Dabei wird während des Abpumpens die schmutzige Lauge (Wasser, Waschmittel, (gelöster) Schmutz sowie Partikel/Flusen) durch die Filterfläche bzw. Filtergaze geleitet, wobei der Stoffstrom weitestgehend von Partikeln befreit werden soll. Dabei entsteht auf der Filteroberfläche ein Filterkuchen. Um im Falle einer Waschmaschine oder eines Waschtrockners während des Abpumpens sicherzustellen, dass genug Abwasser aus dem Waschgerät gefördert werden kann, soll die Filterfläche mit einem Rakel (temporär) gereinigt werden. Dieser Rakel wird über einen Motor angetrieben werden und sich in einer Pendelbewegung über die Filterfläche bewegen. Demgegenüber kann die vorliegende Erfindung für eine leichtere und effektivere Reinigung des Filters sorgen.
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Für den Fall, dass das erfindungsgemäße Wäschebehandlungsgerät eine Waschmaschine oder ein Waschtrockner ist, verfügt dieses im Allgemeinen auch über eine Wasserzufuhrvorrichtung. Diese kann beispielsweise ein ventilgesteuerter Frischwasseranschluss sein, wobei das Ventil vorzugsweise durch die Steuerungseinheit steuerbar ist.
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Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile. So ermöglicht sie eine Regenerierung der Filterfläche, die Speicherung der gefilterten Partikel zur Ermöglichung längerer Filterstandzeiten und ein Rückhalten bereits gefilterter Partikel und einen Schutz vor einer erneuten Belegung der Filterfläche. All dies ist möglich durch eine einfach zu implementierende und günstig herstellbare Lösung.
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Ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der beiden beigefügten Figuren illustriert, die einen in einer Waschmaschine als einem nicht einschränkenden Beispiel für ein erfindungsgemäßes Wäschebehandlungsgerät eingesetzten Filter zeigen.
- 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß eingesetzten zylindrischen Filters 1 mit einer zylindrischen Filterfläche 2, die einen zylindrischen Filterinnenraum 3 umschließt. 4 bedeutet eine schneckenförmige Rakel, die im gezeigten Filterinnenraum 3 nur durch die graue Fläche angedeutet ist, aber ansonsten nicht näher erkennbar ist. 5 bedeutet eine Rakelachse und 6 eine Zylinderachse des zylindrischen Filters 1. 8 ist ein mit der Rakelachse 5 verbundener Antriebsmotor der schneckenförmigen Rakel. 9 bedeutet einen axialen Fluideingang, hier ein Eingang für eine wässrige Waschflüssigkeit, die gefiltert werden soll.
- 2 zeigt eine Ansicht von unten auf den erfindungsgemäß eingesetzten zylindrischen Filter 1 von 1, in welcher die schneckenförmige Rakel 4 gut erkennbar sind. Die schwarzen Kreise bedeuten Mikroplastik-Partikel, die sich teilweise auf einer zylindrischen Filterfläche 2 befinden, teilweise aber bereits abgerakelt sind und sich in einem zylindrischen Filterinnenraum 3 befinden. Erkennbar ist, dass die Konzentration der Mikroplastik-Partikel hin zum Zentrum 11 der schneckenförmigen Rakel 4 zunimmt, wo sich eine Partikel-Sammelstelle 10 befindet. Es wird hier somit ein Zustand gezeigt, bei dem das Abrakeln der Mikroplastik-Partikel von der zylindrischen Filterfläche 2 und deren Transport ins Zentrum 11 bereits begonnen hat. 7 bedeutet ein Rakelende, das hier ein die zylindrische Filterfläche 2 berührender Teil der Rakel 4 ist, das aus einem Elastomer besteht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylindrischer Filter
- 2
- Zylindrische Filterfläche
- 3
- Zylindrischer Filterinnenraum
- 4
- Schneckenförmige Rakel
- 5
- Rakelachse
- 6
- Zylinderachse
- 7
- Rakelende; die zylindrische Filterfläche berührender Teil der Rakel
- 8
- Antriebsmotor (für die Rakel)
- 9
- Fluideingang, z.B. Eingang für wässrige Waschflüssigkeit
- 10
- Partikel-Sammelstelle
- 11
- Zentrum der schneckenförmigen Rakel
