DE2010755A1 - Wasserreinigungsvorrichtung mit Ionenaustauschharzen, insbesondere für Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen und dergl - Google Patents

Description

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Wasserreinigungsvorrichtung mit Ionenaustauschharzen,insbesondere für Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen u.dgl.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere zur Entkalkung von Wasser mittels Ionenaustausch,die insbesondere zur Anwendung bei Geschirrspülmaschinen,Waschmaschinen u.dgl. geeignet ist.

Vorrichtungen dieser Art sind bereits seit etlicher Zeit bekannt. Normalerweise bestehen sie aus einem Behälter,der ein Ionenaustauschharz im allgemeinen in Form von körnigen bzw. kugelartigen Teilchen enthält, und in welchem das zu entkalkende Wasser derart eingeleitet wird, daß es durch das Harz hindurchströmt und mit den Harzteilchen eine bestimmte Zeit lang in inniger Berührung bleibt. Obwohl die bekannten Vorrichtungen in ihrer baulichen Ausführung sehr verschiedlich sind, sind sie doch derart ausgebildet, daß das zu behandelnde Wasser die Harzmasse in ansteigendem bzw. fallendem Fluß in praktisch vertikaler Richtjung durchquert. Die Länge und der Querschnitt des Behälters werden in Abhängigkeit von der zur Erzielung eines vollständigen Ionenaustausches notwendigen BerUhrungszeit zwischen Wasser und Harz, sowie in Abhängigkeit von der die Vorrichtung voraussichtlich durchquerenden Wassermenge berechnet.

Diese Lösung mit einem im wesentlichen vertikalen Fluß ist auf präzise technische Gründe zurückzuführen. Der Behälter kann näns-

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lieh nicht vollständig mit Harz gefüllt sein, sei es weil dies eine zufriedenstellende Gegenstromwaachung verhindern würde, sei es weil das Harz im Betrieb in beachtlichem Ausmasse Volumsveränderungen erleidet, die beispielsweise auf Wasserabsorption, auf Temperaturveränderungen, sowie auf den Zerfall und Verbrauch der Harzteilchen zurückzuführen sind. In dem nicht vollständig gefüllten Behälter nehmen anderseits die Harzteilchen zufolge Schwerkraftwirkung die tieferliegenden Zonen ein und lassen oben einen freien Raum.Angesichts dieder Verhältnisse ist es verständlich,daß nur eine vertikale Strömungsrichtung eine ausgeglichene Verteilung des Wasserstroms durch die Harzmasse sicherstellt. Wäre die Vorrichtung derart angeordnet, daß das Wasser sie in waagrechter Riohl.u ig durchströmt, dann würde das Wasser zufolge seiner natürlichen Neigung, entlang der Wege zu strömen, die den geringsten Strömungswiderstand besitzen, den das Harz enthaltenden Behälter lSngs bevorzugter Wege durchqueren und insbesondere oberhalb der Harzmasse strömen, wodurch die Wirksamkeit der Vorrichtung betrachtlich herabgesetzt würde.

Die in Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen u.dgl. verwendeten Entkalkungsvorrichtungen sollen jedoch nicht nur billig und in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkungsweise einfach sein, sondern sie sollen auch einen äußerst kleinen Raum beanspruchen. Eine Reinigungsvorrichtung mit vertikaler Strömungsrichtung findet daher im allgemeinen in einem elektrischen Haushaltsgerät keine Anwendung, weil sie im Gehäuse des Gerätes nicht ohneweiters unterbringbar ist bzw. eine Vergrößerung des Gehäuses notwendig machen würde.

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Ein Wasserreiniger Kit weagrechter oder im wesentlichen waagrechter Strömungsrichtung besitzt bessere Verwendungsmöglichkeiten und weist hinsichtlich seiner Unteisringbarkeit in einem elektrischen Haushalteger&t, wie einer Geschirrspülmaschine, einer Wsscheaschine od.dgl. größere Vorteile auf. Um die Anwendung von Reinigern mit waagrechte? Ströamngsrichtung zu gestatten, wurden Behälter iait veränderlichem Vo&umen vorgeschlagen, welche »ittela elastischer Korper bzw. Körper mit verschiebbaren Winden verwirklicht wurden. In ihnen nimmt das Harz stets das gesamte Innenvolusaen ein, welches mit den Volusssverlnderungen dee Harzes veränderlich ist und sich diesen anpasst. Losungen dieser Art sind offenbar kompliziert und kostspielig. Nachdem die Vorrichtung normalerweise unter Druck arbeitet und dee Harz der Durchströmung des Wassers einen beachtlichen Widerstand entgegensetzt, können sich ferner innere UeberdrUcke ausbilden, welche eine übens&ßige Aufweitung des BehXlters und somit die Bildung von freien Rftumen hervorrufen können, wodurch die bereite erwlhnten Nachteile neuerlich auftreten.

Es ist auch bereits ein weiteres Wasserentkalkungsgerfit mit liegendes Behalter bekannt geworden, bei den der Behalter in eine Reihe von hintereinander angeordneten Zellen aufgeteilt ist, die mit je einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung versehen sind, wobei die Einlaßöffnung im unteren, die Auslaßöffnung dagegen im oberen Bereich einer jeden Zelle angeordnet sind und die Auelaßöffnung einer jeden vorangehenden Zelle durch einen geschlossenen Kanal mit dem Einlaß der nachfolgenden Zelle verbunden ist. Dieses bekannte Gerlt weist jedoch

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den Nachteil auf, daß es aufbaumXßig kompliziert ist und eine verh&ltnismlßig große Auedehnung in seiner Längsrichtung besitzt.

Aufgabe der Erfindung ist es» die Nachteile der bekannten Ionenaustauscher zu beseitigen und eine baulich einfache und wirtschaftliche Wasserreinigungevorrichtung mit im wesentlichen waagrechter Strönsungsrichtung zu verwirklichen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mittels einer Wasser— reinigungs-, insbesondere Waseerentkalkungsvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der das Harz enthaltende Behalter einen im wesentlichen waagrecht angeordneten im Ruhezustand fast vollständig mit trockenem Harz gefüllten Hauptrau» von langestreckter Form and einen diesen in Strömungsrichtung vorgeschalteten Hilferaum umfasst, dessen Fassungs- vermögen viel kleiner als jenes des Hauptrauaee ist und der mit den Hauptraum in dessen Bodennahe Über einen verengten Anschluß frei in Verbindung steht, wobei die im Hilferaum enthaltene geringe Harzmenge zur vollständigen Auffüllung des Hauptraumes ausreicht und die Verbindungsöffnung zwischen Haupt- und Hilfsraum stets mit Harz gefallt ist.

Der HauptYarteil der erfindungsgemlßen Vorrichtung besteht darin, daß das zu reinigende Wasser gezwungen ist, das gesamte, im genannten Hauptraum enthaltene Ionenaustauachharzbett zu durchqueren und nicht die Möglichkeit besitzt, insbesondere in den höherliegenden Zonen dieses Raumes entlang bevorzugter Wege zu fließen, in denen die Wasserreinigung unzulänglich ist.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist der, daß sie keinerlei bewegliches bzw. elastisch verformbares Element aufweist, so daß sie eine hohe Lebensdauer besitzt und die Instandhaitungs- und Reparaturkosten gering sind.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Vorrichtung liegt der Hilfsraum tiefer als der Hauptraum, so daß das in letzterem enthaltene Harz wahrend des Durchströmens des zu reinigenden Wassers nicht die Möglichkeit besitzt, den Hilfsraum zu verstopfen und keinerlei Wasserströmung vorhanden ist, die das im Hauptraum enthaltene Harz nicht durchquert.

Diese und weitere Kennzeichen der Erfindung werden anhand eines Ausfuhrungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur die Vorrichtung schematisch im Längsschnitt zeigt.

Wie sich aus der Zeichnung ergibt, besteht die Wasserentkaikungsvorrichtung im wesentlichen aus einem Behalter 10, welcher das für diese Zwecke wohlbekannte Ionenaustauschharz enthält und welcher einen Hauptraum 11 .und einen mit diesem Ubereinen Anschluß 13 verbundenen Hilfsraum 12 umfasst. Eine Zuflußleitung 14 für das zu entkalkende Wasser ist an das Ende des Hilferaumes 12 angeschlossen, welches dem Verbindungsanschluß 13 gegenüberliegt. Eine Abflußleitung 15 für das gereinigte Wasser ist an das Ende des Hauptraumes 11 angeschlossen, welches dem Verbindungsanschluß 13 gegenüberliegt. Die Abflußleitung 15 muß an den oberen Teil des Raumes 11 angeschlossen sein, um auch den Auslaß der Luft sicherzustellen, welche

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im Betrieb zusammen mit dem Wasser unweigerlich in die Vorrichtung eindringt.

Am Eingang des Hilferaumes 12 ist ein ortsfestes Filter 16 angeordnet und ein zweites ortsfestes Filter 17 ist am Ausgang des Hauptraumes 11*angeordnet. Die Filter 16 und 17 verhindern den Austritt der Harzteilchen wahrend des normalen Betriebes der Vorrichtung und wahrend der Gegenstromwaschung des Harzes? Diese Filter sind an sich bekannt und werden in Üblicher Weise abnehmbar am Behalter angebracht.

Im Hauptraum 11 befindet sich eine Harzmasse 18 mit einem derartigen Volumen, daß der Raum fast vollständig gefüllt ist. Eine geringere Menge 19 des gleichen Harzes ist im Hilfsraum 12 enthalten, ohne denselben vollständig mit Harz zu füllen. Das Fassungsvermögen des Hauptraumes ist viel größer als jenes des Hilfsraumes.

Die Abmessungen des Hauptraumes 11 ergeben sich in Abhängigkeit von der gewünschten Entkalkungswirkung. Die Kapazität dea Hauptraumes 11 muß ferner höchstens gleich groß, vorzugsweise kleiner als das Volumen sein, welches die Harzmasse 18 im Zustand der größten Schrumpfung zufolge der verschiedenen Betriebsbedingungen annimmt.

Nach der Definition der Abmessungen des Hauptraumes 11 können auch die Abmessungen des Hilfsraumes 12 definiert werden. Dxe Kapazität des letzteren muß derart sein, daß die Summe der Kapazitäten beider Räume 11 und 12 mindestens gleich, vorzugsweise größer ist als das Volumen, welches die Harzmassen 18 und 19 im Zustand ihrer größten Ausdehnung zufolge der ver—

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echiedenen Oetriebebedingungen annehmen. Der Querschnitt des Hilferaumes 12 wird in Abhängigkeit von der geringsten Was-Hermenge pro Zeiteinheit bestimmt, welche das Filter durchströmen kann. Ie allgemeinen ist diese geringste Wassermenge pro Zeiteinheit jene, welche für die Regenerierung des Harzes erforderlich ist. Ferner muß der Querschnitt des Hilferaumes 12 derart berechnet worden, daß das anfänglich diesen Raum durchströmende Wasser auf die Teilchen der Harinaese 19 eine derartige dynamische Wirkung ausübt, daß diese Harzmasse gegen den Verbindungsanechluß 13 und durch diesen in den Hauptraum Verschoben wird. Um diese Verschiebung der Harzmaese 19 vom Hilferaum 12 in den Hauptraum 11 zu begünstigen, so daß der Hauptraum vollständig gefüllt wird, sobald das zu entkalkende Wasser in die Vorrichtung eingelassen wird, muß auch der Querschnitt des Yerbindungsanschlusaee 13 zweckmäßig angeordenet und berechnet sein. Dieser Verbindungeanschluß 13 muß eine in bezug auf die Querschnitteflache des Hilf»räume« 12 geringe Querschnittsflfiche besitzen, damit in ihm die Waeeergeschwin· digkeit gegenüber jener im Hilferaum 12 größer ist, um die Wirksamkeit der auf die Harzteilchen auegeübten FOrderwirkung zu vergrößern. Ferner nuß der Verbindungsanschluß I3 in bezug auf den Boden des Hauptrauaee 11 genügend tief angeordnet sein, damit er immer mit Harz gefüllt ist. Zufolge ihres Eigengewichtes neigen die Harzteilchen n&mlich dazu, sich am Boden des Hauptraumes 11 zu sammeln und bei Unterbrechung der Wasserströmung durch den Verbindungsanschluß I3 in den Hilfsraum 12 überzutreten. Schließlich muß der Verbindungsanschluß I3 zweckmäßig geformt sein, um das Gleiten der Harzteilcheh, die vom Raum 11 in den Raum 12 und umgekehrt übertreten, zu er-

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leichtern. Diese gründestzlich offensichtlichen Bedingungen ergeben sich völlig klar aus der Darstellung in der Zeichnung»

Es ist noch zu bemerken, daß der Ionenaustausch zur Reinigung des Wassere materiell im Hauptraum 11 stattfindet, wghrend der in StrÖBiungsrichtung vor dem Hauptraum 11 angeordnete Hilfsrauffl einen Speicher für die Harzzufuhr und Auedehnung darstellt. Zu Beginn des Betriebes wird n&mlich aus dem Hilfsraum 12 diejenige Harzmenge entnommen, welche die Füllung des Hauptraumes 11 vervollständigt. Wenn sich anschließend die Harzteilchen zufolge Wasseraufnahme, Temperaturverfinderung bzw. aus einem beliebigen anderen Grund während des Betriebe« der Vorrichtung ausdehnen, dann kann ein Teil von innen in den Hilferaum 12 zurückkehren, «o daß Ueberdrücke im Hauptraum 11 verhindert werden. Wenn schließlich im Betrieb das Volumen der Harzteilchen zufolge ihrer Zerbröckelung bzw. ihres Verbrauches kleiner werden sollten dann kann eine weitere Harzmenge aus dem Hilf«raum 12 zur neuerlichen Auffüllung des Hauptraumes 11 entnommen werden.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   Vorrichtung zur Reinigung, insbesondere Entkalkung von Wasser mittels lonenaustauschharzen, insbesondere ftlr Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen u.dgl. mit einem liegenden Behälter zur Aufnahme des körnigen Ionenaustauschharzes, einer Zuflußleitung für das zu reinigende Wasser und einer Abflußleitung für das gereinigte Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß der Behalter (lO) einen Hauptraum (ll) von langgestreckter Form mit im wesentlichen waagrechter Hauptachse, der im Ruhezustand fasit vollständig mit trockenem Harz gefüllt ist, sowie einen in Strömungsrichtung vor diesem Hauptraum liegenden und mit demselben in seiner Bodennähe über einen verengten Anschluß (13) frei verbundenen Hilfsraum (12) umfasst, welcher Hilfsraum ein viel kleineres Fassungsvermögen als der Haupt— raum besitzt und eine geringe Menge trockenen Harzes die zur vollständigen Auffüllung des Hauptraumes ausreicht enthalt, wobei die Verbindungeöffnung zwischen Haupt- und Hilfsraum stete mit Harz gefüllt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daa Geaamtfaasungsvermögen des Hauptraumes (ll) und des Hilfs- raumea (12) mindestens gleich dem Volumen dea Harzes in sei nem grOßten Ausdehnungazustand ist.
3. 3. Vorrichtung nach den Anaprttchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Hauptraue (ll) ein Fassungsvermögen besitzt, welches kleiner oder gleich dem Harzvolumen iat, wenn aich daa- aelbe in dem Zustand der größten Schrumpfung befindet.

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   4« Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsraum (12) tiefer als der Hauptraum (11) liegt.

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