DE19541719A1

DE19541719A1 - Determining harness of water used as solvent

Info

Publication number: DE19541719A1
Application number: DE19541719A
Authority: DE
Inventors: Axel Dr Ing Boettger; Jens Dipl Ing Krolop; Rainer Dipl Ing Muenzner; Lothar Dr Ing Schulze
Original assignee: FORON HAUSGERAETE GmbH
Current assignee: FORON HAUSGERAETE GmbH
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 1997-05-15

Abstract

Process for determining the degree of hardness of water used as solvent involves measuring the conductivity of the water by means of a conductivity sensor and determining the overall hardness from the results by means of a characteristic calibration line. The conductivity sensor (1a, 1b) of the associated device is located in the cleaning vessel (2) containing the water, or in a water supply line (3) leading to the vessel (2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der Wasserhärte, vorzugsweise von Leitungswasser, welches als Lösungsmittel bei Wasch- und/oder Spülprozessen verwendet wird sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 4, wobei diese vorzugsweise in Geräten für den Haushalt sowie als Handmeßgerät angewendet werden sollen.The invention relates to a method for determining water hardness, preferably tap water, which is used as a solvent in washing and / or rinsing processes is used as well as on a device for Implementation of the method according to the preamble of Claim 1 or 4, these preferably in devices can be used for the household and as a hand-held measuring device should.

Kriterien für das Dosieren von Waschmittel in Haushalt waschmaschinen sind die Wäschemenge, die Wasserhärte und der Verschmutzungsgrad des textilen Waschgutes.Criteria for dosing detergent in the home washing machines are the amount of laundry, the water hardness and the degree of soiling of the laundry.

Während die Wäschemenge in modernen Haushaltwaschmaschinen automatisch beispielsweise über die zufließende Wassermenge erfaßt werden kann, ist eine automatische Bestimmung der Wasserhärte und des Verschmutzungsgrades des Waschgutes bisher noch nicht möglich.While the amount of laundry in modern household washing machines automatically, for example, based on the amount of water flowing in can be detected is an automatic determination the water hardness and the degree of pollution of the Laundry items not yet possible.

Die Wasserhärte wird bisher vom Betreiber des Haushalt gerätes entweder manuell mittels Teststreifen bestimmt oer beim regionalen Wasserwerk erfragt.So far, the water hardness is determined by the operator of the household device either determined manually using test strips oer asked at the regional waterworks.

Chemische Analysen zum Bestimmen der Wasserhärte sind sowohl für den Anwender als auch für den Servicefachmann sehr aufwendig. Diese Wasserhärtebestimmung erfolgt in der Regel auch nur einmal, z. B. bei der Neuinstallation eines solchen wasserführenden Hausgerätes.Chemical analyzes are used to determine water hardness for both the user and the service professional very complex. This water hardness is determined in usually only once, e.g. B. with the new installation of such a water-bearing household appliance.

Untersuchungen bestätigen jedoch starke zeitliche und territoriale Schwankungen der Wasserhärte, die z. B. durch Ring-Versorgungssysteme verursacht werden können, indem die Wassereinspeisung der an das Ring-Versorgungssystem angeschlossenen Wasserwerke z. B. je nach Jahreszeit und Witterungsbedingungen unterschiedlich ausfällt.However, studies confirm strong temporal and territorial fluctuations in water hardness, e.g. B. by Ring supply systems can be caused by the water supply to the ring supply system connected waterworks z. B. depending on the season and Weather conditions are different.

Welche konkreten Wassereigenschaften an der jeweiligen Entnahmestelle vorherrschen, läßt sich durch das Wasserwerk nicht genau vorhersagen.Which concrete water properties at the respective The tapping point prevails, can be through the waterworks do not predict exactly.

Regionale Unterschiede der Wasserhärte innerhalb eines Postleitzahlenbereiches können bis zu 14 Grad dH betragen und somit zwischen "weichem" Wasser und "sehr hartem" Wasser schwanken.Regional differences in water hardness within one Postal code range can be up to 14 degrees dH and thus between "soft" water and "very hard" Water fluctuate.

An Hand eines solchen Extremfalles wird deutlich, daß eine abgestimmte Dosierung des Wasch- und Pflegemittels durch den Betreiber des Hausgerätes erforderlich ist, damit es nicht zu einer Unter- oder Überdosierung kommt. Während eine Überdosierung die Abwasserbelastung erhöht, spiegelt sich eine Unterdosierung in einem schlechten Waschergebnis wieder und belastet ggf. die Hausgeräte durch eine verstärkte Kalkablagerung.On the basis of such an extreme case, it becomes clear that a coordinated dosage of detergent and care products is required by the operator of the household appliance, so that there is no under or overdosing. While an overdose increases wastewater pollution, an underdose is reflected in a bad one Washing result again and possibly burdens the household appliances due to increased limescale.

Eine härteabhängige Dosierung des Wasch- und Pflegemittels ist somit ohne eine kontinuierliche Überwachung nicht möglich, und um den Dosierungsvorgang weitestgehend objektiv zu gestalten, ist deshalb das Bestimmen der Wasserhärte notwendig.A hardness-dependent dosage of the detergent and care product is therefore without continuous monitoring not possible, and largely around the dosing process The objective is to determine the water hardness necessary.

Die bisher bekannten Verfahren zum Bestimmen der Wasser härte lassen sich für eine automatische Meßeinrichtung in wasserführenden Haushaltgeräten aufgrund eines zu großen technischen Aufwandes nicht einsetzen.The previously known methods for determining the water hardness can be used for an automatic measuring device in water-bearing household appliances due to a not use great technical effort.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welches auf der Basis der Messung der elektrischen Leitfähigkeit die Gesamthärte des ver wendeten Wassers ermittelt und somit die Möglichkeit schafft, die Wasserhärte in Haushaltwaschgeräten auto matisch zu bestimmen.The present invention therefore has the object reasons to eliminate the aforementioned disadvantages and a Method and a device for carrying out the method to create which one based on the measurement the electrical conductivity the total hardness of ver water used and thus the possibility creates the water hardness in household washing machines auto to determine matically.

Diese technische Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 bzw. 4 angegebenen Merkmale gelöst.This technical task is characterized by the in the Part of claim 1 or 4 specified features solved.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bekannten technischen Lösungen besteht darin, daß durch die Anwendung des Verfahrens in Haus haltwaschgeräten eine härteabhängige Steuerung der Wasch- und Pflegemitteldosierung ermöglicht wird.The main advantage of the method according to the invention compared to the known technical solutions in that by applying the procedure in house holding washing machines a hardness-dependent control of the washing and care agent dosage is made possible.

Darüber hinaus ist mit diesem Verfahren eine kontinuierliche Prüfung der Wasserhärte auch in anderen wasserführenden Geräten, Maschinen und Anlagen möglich, um rechtzeitig vorbeugende Maßnahmen zum Verhindern von ungewollten Kalkablagerungen ergreifen zu können.In addition, this process is continuous Testing the water hardness also in other water-bearing Devices, machines and systems possible to timely preventive measures to prevent unwanted To be able to seize limescale.

Die Anwendung berührungsloser Leitfähigkeitsmeßverfahren mittels kapazitiver Elektroden ist technisch und wirt schaftlich so ausgelegt, daß ein serienmäßiger Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Textil- oder Geschirreinigungsmaschinen, insbesondere im Haushaltsbereich, möglich wird.The use of non-contact conductivity measurement methods using capacitive electrodes is technical and economical designed so that a standard use the inventive device for performing the Process in textile or dishwashing machines, especially in the household sector.

Ebenso ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Ein richtung in einem Handgerät für das Bestimmen der Wasserhärte vor Ort möglich.Likewise, the application of the A according to the invention Direction in a handheld device for determining the water hardness possible on site.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgenden, anhand der Zeichnungen prinzipmäßig be schriebenen Ausführungsbeispiel ersichtlich.Further advantageous refinements and developments the invention are from the dependent claims and from the following, in principle be based on the drawings written embodiment can be seen.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 die Kennlinie der Wasserhärte in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit, Fig. 1 shows the characteristic curve of the water hardness in function of the conductivity,

Fig. 2 eine prinzipielle schematische Anordnung der für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Einrichtung (am Beispiel von Waschgeräten). Fig. 2 shows a basic schematic arrangement of the device required for carrying out the method (using the example of washing machines).

Eine Leitfähigkeitsmeßzelle 1a bzw. 1b ist in einem Laugenbehälter 2 des Waschgerätes oder in einem Wasserzulauf 3 angeordnet, mit der während oder nach dem Zulauf des Wassers die Leitfähigkeit gemessen und mit Hilfe der Kalibrierfunktion die Gesamthärte, vorzugsweise durch eine angeschlossene Elektronikeinheit 4, bestimmt wird. Je nach Größe der aktuellen Gesamthärte steuert die Elektronikeinheit 4 die Zugabe von Waschmittel aus einer automatischen Dosiereinrichtung 5 oder zeigt den Wert der Wasserhärte auf einem Display 6 für eine manuelle Dosierung an.A conductivity measuring cell 1 a or 1 b is arranged in a tub 2 of the washing machine or in a water inlet 3 , with which the conductivity is measured during or after the inlet of the water and with the help of the calibration function the total hardness, preferably by a connected electronics unit 4 , is determined becomes. Depending on the size of the current total hardness, the electronics unit 4 controls the addition of detergent from an automatic metering device 5 or shows the value of the water hardness on a display 6 for manual metering.

Die Gesamthärte (nach DIN 38 409-H 6) des Wassers ent spricht einer Stoffmengen-Konzentration an Calcium- und Magnesium-Ionen, ohne dabei die Art der Anionen zu be trachten. In Leitungswasser ist der Anteil dieser Ionen gegenüber anderen Kationen (z. B. Natrium und Kalium) dominierend. Calcium- und Magnesium-Ionen entstehen im Leitungswasser vorwiegend durch die Dissoziation von Calcium- und Magnesium-Carbonaten. Die Carbonathärte entspricht dabei jenem Anteil an Calcium- und Magnesium-Ionen, für den eine äquivalente Menge an Carbonat-Ionen vorliegt. Die Nicht-Carbonathärte ist nach Abzug der Carbonathärte von der Gesamtwasserhärte gegebenenfalls der verbleibende Rest an Calcium- und Magnesium-Ionen und bedeutet, daß dieser Anteil nicht aus der Auflösung von Carbonaten, sondern aus Sulfaten, Chloriden, Nitraten oder Phosphaten stammt.The total hardness (according to DIN 38 409-H 6) of the water ent speaks a concentration of calcium and Magnesium ions without changing the type of anions try. The proportion of these ions is in tap water compared to other cations (e.g. sodium and potassium) dominant. Calcium and magnesium ions are created in the Tap water primarily through the dissociation of calcium and magnesium carbonates. The carbonate hardness corresponds that proportion of calcium and magnesium ions, for which an equivalent amount of carbonate ions is present. The non-carbonate hardness is after deduction of the Carbonate hardness from the total water hardness if necessary the rest of the calcium and magnesium ions and means that this proportion does not result from the dissolution of Carbonates, but from sulfates, chlorides, nitrates or phosphates.

Die Leitfähigkeit des Leitungswassers wird demnach durch die Menge an Calcium- und Magnesium-Kationen und die dazu äquivalente Menge an Anionen (Carbonat-, Sulfat-, Chlorid-, Nitrat- und Phosphat-Ionen) bestimmt.The conductivity of the tap water is therefore determined by the amount of calcium and magnesium cations and the equivalent amount of anions (carbonate, sulfate, Chloride, nitrate and phosphate ions).

Da die Ionen-Beweglichkeit µ dieser Anionen keine extremen Unterschiede aufweist (µ = 640, . . ., 720 cm²/Vs), sind auch keine wesentlichen Unterschiede der Leitfähigkeit aufgrund der Art der Anionen zu erwarten. Deren zulässige Konzentration sind ebenso, wie die zulässigen Konzentrationen anderer Kationen durch Richt- und Grenzwerte in der Trinkwasser-Verordnung festgelegt, so daß der störende Einfluß der in der Gesamthärte nicht enthaltener Stoffe auf die Leitfähigkeit gering bleibt.Since the ion mobility µ of these anions is not extreme Differences (µ = 640,..., 720 cm² / Vs), are also no significant differences in conductivity expected due to the nature of the anions. Their permissible Concentration are just like the permissible concentrations other cations by guideline and limit values in the drinking water ordinance so that the annoying Influence of substances not included in the total hardness on the conductivity remains low.

Die Untersuchung von Trinkwasser-Proben aus unterschied lichen Regionen Deutschlands bestätigt, daß mit Hilfe der elektrolytischen Leitfähigkeit die Gesamthärte des Trink wassers ermittelt werden kann (Fig. 1).The examination of drinking water samples from different regions of Germany confirms that the total hardness of the drinking water can be determined with the help of the electrolytic conductivity ( Fig. 1).

Mittels einer abgeleiteten Kalibrierkurve oder einem Kalibrierkurvenfaktor läßt sich die Gesamthärte aus der gemessenen Leitfähigkeit bestimmen.Using a derived calibration curve or a Calibration curve factor can be the total hardness from the determine the measured conductivity.

Zu Messung der Leitfähigkeit eignen sich alle Einrich tungen, die die Leitfähigkeit in einem Bereich von 0 bis 2 mS/cm erfassen.All devices are suitable for measuring conductivity the conductivity in a range from 0 to Record 2 mS / cm.

Um eine möglichst lange Lebensdauer dieser Einrichtung in Haushaltwaschgeräten zu gewährleisten, ist der Einsatz kontaktloser Leitfähigkeitssensoren auf der Grundlage kapazitiver Meßprinzipien im Vergleich zu relativ schnell korrodierenden Sensoren mit Metall-Elektroden vorteilhaft.To ensure the longest possible lifespan of this facility The use is to ensure in household washing machines contactless conductivity sensors based capacitive measuring principles compared to relative quickly corroding sensors with metal electrodes advantageous.

Claims

1. A method for determining the hardness of water, which is used in particular as a solvent in cleaning processes, characterized in that the conductivity of the water is measured by means of a conductivity sensor and the overall hardness is determined therefrom with a calibration characteristic.

2. The method according to claim 1, characterized in that the conductivity contactless with capacitive and / or inductive electrodes is measured.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the conductivity when stationary and / or at moving liquid is measured.

4. Device for performing the method according to claim 1 to 3, characterized in that the conductivity sensor ( 1 a or 1 b) in the water-containing cleaning container ( 2 ) or in a water inlet ( 3 ) to the cleaning container is arranged.

5. Device according to claim 4, characterized in that the conductivity sensor ( 1 a or 1 b) for evaluating and storing the measured values is connected to an electronic unit ( 4 ) and this is a control element for controlling a metering device ( 5 ) for washing - or detergent.

6. Device according to claim 4 and 5, characterized in that the electronic unit ( 4 ) with a display ( 6 ) for the visual display of the total hardness of the water is connected ver.

7. Device according to claim 4, 5 and 6 for through implementation of the method according to claims 1 to 3, characterized in that a conductivity measuring cell with evaluation electronics preferably in a mobile hand-held measuring device is integrated.