DE202012103731U1 - Vorrichtung zur Behandlung einer trinkbaren Flüssigkeit - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Behandeln einer trinkbaren Flüssigkeit, umfassend: mindestens einen Einlass (3) für eine zu behandelnde Flüssigkeit; mindestens einen Auslass (5) zum Abgeben einer Flüssigkeit; und mindestens ein erstes Flüssigkeitsbehandlungsmittel, wobei das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel Ionenaustauschmaterial, das zu einem höheren Grad mit Lithium als mit Calcium beladen ist, umfasst, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Flüssigkeitsstrom vom Einlass (3) in einen ersten Teilstrom, der von einem ersten Ende bis zu einem zweiten Ende eines das erste Flüssigkeitsmittel enthaltenden Raums (16; 30) geführt wird, und mindestens einen zweiten Teilstrom, der zumindest eine Mehrheit des das erste Flüssigkeitsmittel enthaltenden Raums (16; 30) umgeht, aufzuteilen, und wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die Flüssigkeit jedes der ersten und zweiten Teilströme zu mindestens einem der zumindest einen Auslässen (5) zu führen.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln einer trinkbaren Flüssigkeit, umfassend:
  mindestens einen Einlass für eine zu behandelnde Flüssigkeit;
  mindestens einen Auslass zum Abgeben einer Flüssigkeit; und
  mindestens ein erstes Flüssigkeitsbehandlungsmittel, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Flüssigkeitsstrom vom Einlass in einen ersten Teilstrom, der von einem ersten Ende bis zu einem zweiten Ende eines das erste Flüssigkeitsmittel enthaltenden Raums geführt wird, und mindestens einen zweiten Teilstrom, der zumindest eine Mehrheit des das erste Flüssigkeitsmittel enthaltenden Raums umgeht, aufzuteilen, und
  wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die Flüssigkeit jedes der ersten und zweiten Teilströme zu mindestens einem der zumindest einen Auslässen zu führen.
• Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Kartusche für eine Vorrichtung zum Behandeln einer trinkbaren Flüssigkeit, umfassend:
  ein Gehäuse, das eine mechanische Schnittstelle zum lösbar Verbinden der Kartusche mit einem Aufnahmeteil der Vorrichtung, derart, dass im Wesentlichen abgedichtete Verbindungen zwischen mindestens einem Auslass der Vorrichtung und mindestens einem Einlass der Kartusche und zwischen mindestens einem Einlass der Vorrichtung und einem Auslass der Kartusche zustande gebracht werden, umfasst.
• Die nicht-vorveröffentlichte internationale Patentanmeldung Nr. PCT/EP2012/057422 mit dem 24. April 2012 als Anmeldedatum beschreibt ein System zum Konditionieren einer Flüssigkeit wie Wasser. Das System umfasst einen ersten Halter eines Mittels zur Behandlung einer Flüssigkeit und einen zweiten Halter eines Mittels zur Behandlung einer Flüssigkeit. Das Mittel im ersten Halter umfasst ein Ionenaustauschmaterial, das mit zumindest einer ersten Gegenionensorte beladen ist. Das Mittel im zweiten Halter umfasst ein Ionenaustauschmaterial, das mit zumindest einer zweiten Gegenionensorte derselben Polarität wie die der ersten beladen ist. Die Mittel in den ersten und zweiten Haltern sind dazu konfiguriert, zumindest eine der ersten und zweiten Gegenionensorten zu einem unterschiedlichen Ausmaß gegen Ionen in der Flüssigkeit auszutauschen. Das System ist dazu eingerichtet, einen ersten Bruchteil der zu behandelnden Flüssigkeit durch nur den ersten der ersten und zweiten Halter und einen zweiten Bruchteil durch zumindest den zweiten der ersten und zweiten Halter zu führen. In einer Ausführungsform ist das Ionenaustauschmaterial im ersten Halter teilweise mit einer anderen Kationensorte als Wasserstoff und das Kationenaustauschmaterial im zweiten Halter teilweise mit einer anderen Kationensorte anders als Wasserstoff beladen. Die Kationensorte anders als Wasserstoff kann insbesondere eine Sorte aus der Gruppe, die Natrium, Kalium und Magnesium umfasst, sein.
• Kartuschen für eine Vorrichtung zum Behandeln einer trinkbaren Flüssigkeit sind bekannt. Ein Beispiel einer solchen Kartusche ist eine Kartusche, die unter dem Namen Purity C von der Anmelderin vertrieben wird. Diese Kartusche dient zum Entkarbonisieren von Wasser und umfasst ein schwachsaures Ionenaustauscherharz, das sich zumindest anfangs im Wesentlichen in der Wasserstoffform befindet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung des eingangs bezeichneten Typs anzugeben, die geeignet ist eine trinkbare Flüssigkeit so zu behandeln, dass eine Flüssigkeit mit in einem Getränk oder Lebensmittel wünschenswerten Eigenschaften in einer konsistenten Weise bereitgestellt wird. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Kartusche des eingangs bezeichneten Typs anzugeben, welche potentiell zur Bildung eines Systems zur Behandlung einer trinkbaren Flüssigkeit, so dass es mit in einem Getränk wünschenswerten Eigenschaften versehen wird, geeignet ist.
• Gemäß einem ersten Aspekt wird die die Vorrichtung betreffende Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Behandeln einer trinkbaren Flüssigkeit, umfassend:
  mindestens einen Einlass für eine zu behandelnde Flüssigkeit;
  mindestens einen Auslass zum Abgeben einer Flüssigkeit; und
  mindestens ein erstes Flüssigkeitsbehandlungsmittel, wobei das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel Ionenaustauschmaterial, das zu einem höheren Grad mit Lithium als mit Calcium beladen ist, umfasst,
  wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Flüssigkeitsstrom vom Einlass in einen ersten Teilstrom, der von einem ersten Ende bis zu einem zweiten Ende eines das erste Flüssigkeitsmittel enthaltenden Raums geführt wird, und mindestens einen zweiten Teilstrom, der zumindest eine Mehrheit des das erste Flüssigkeitsmittel enthaltenden Raums umgeht, aufzuteilen, und
  wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die Flüssigkeit jedes der ersten und zweiten Teilströme zu mindestens einem der zumindest einen Auslässen zu führen.
• Da das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel Ionenaustauschmaterial, das zu einem höheren Grad mit Lithium als mit Calcium beladen ist, umfasst, und ein erster Teilstrom im Betrieb durch das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel geführt wird, wird dieser erste Teilstrom mit Lithium angereichert. Es wurde festgestellt, dass Lithium insbesondere Wasser einen verbesserten Geschmack gibt. Dies gilt insbesondere auch für aus dem Wasser zubereiteten Kaffee. Da ein Ionenaustauschmaterial eingesetzt wird, werden Calcium und Magnesium gegen Lithium ausgetauscht, so dass das Wasser dabei enthärtet wird. Noch dazu enthält die Flüssigkeit im Vergleich zu Vorrichtungen mit gebräuchlichen starksauren Ionenaustauschharze weniger Natrium. Im Vergleich zu Vorrichtungen, in denen gebräuchliche schwachsaure Ionenaustauschharzen verwendet werden, kann das Wasser einen höheren pH-Wert aufweisen, wodurch es sich besser zur Verwendung bei der Zubereitung von Tee und Kaffee eignet. Im Vergleich zu Vorrichtungen, die Wasser zunächst demineralisieren und dann Mineralien wie Lithium hinzugeben, ist die Vorrichtung weniger komplex, da Einrichtungen zum Vermengen einer Mineralienzusammensetzung mit der Flüssigkeit nicht erforderlich sind. Es gibt auch keine Notwendigkeit, die Erschöpfung eines Mineralienkonzentrats gesondert von der Erschöpfung des Ionenaustauschmaterials zu überwachen. Aufgrund des Vorhandenseins eines flüssigkeitsführenden Bauteils zum Aufteilen eines Flüssigkeitsstroms vom Einlass in einen ersten Teilstrom und mindestens einen zweiten Teilstrom, der zumindest eine Mehrheit des das erste Flüssigkeitsmittel enthaltenden Raums umgeht, beispielsweise diesen Raum im Wesentlichen vollständig umgeht, wird verhindert, dass Flüssigkeit mit einem anfänglich hohen aber darauffolgend schnell abfallenden Lithiumgehalt durch die Vorrichtung abgegeben wird. Stattdessen weist der erste Teilstrom einen hohen Lithiumgehalt auf. Der erste Teilstrom kann jedoch klein gehalten werden. Dadurch wird das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel nicht gleich erschöpft. Der zweite Teilstrom hält die Lithiumkonzentration in einer Mischung, die durch Vermengen des ersten und des zweiten Teilstroms erhältlich ist, innerhalb eines angemessenen Bereichs. Da die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, jeden der ersten und zweiten Teilströme zu mindestens einem der mindestens einen Auslässe zu führen, werden die zwei Teilströme stromaufwärts des Auslasses oder der Auslässe vermengt. Sie können alternativ stromabwärts der Auslässe vermengt werden, wenn es mehrere Auslässe gibt und die Teilströme voneinander getrennt bleiben, bis sie die Auslässe erreichen.
• In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner ein zweites Flüssigkeitsbehandlungsmittel und ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, die Flüssigkeit des zweiten Teilstroms durch das zweite Flüssigkeitsbehandlungsmittel zu führen.
• Dies stellt sicher, dass die Mischung der mit Lithium angereicherten Flüssigkeit und der nicht durch das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel geführten Flüssigkeit nicht einen gänzlich unbehandelten Flüssigkeitsanteil enthält.
• In einer Variante dieser Ausführungsform umfasst das zweite Flüssigkeitsbehandlungsmittel ein Mittel zur Behandlung von Flüssigkeit durch Sorption.
• Diese Art Behandlungsmittel umfasst unter anderem Chelate, Ionenaustauscher und Aktivkohle. In dieser Variante kann die Zusammensetzung der Flüssigkeitsmischung, zur Lieferung welcher die Vorrichtung eingerichtet ist, durch Entfernen gewisser Komponenten aus der durch den Einlass erhaltenen Flüssigkeit verändert werden.
• In einer weiteren Variante umfasst das zweite Flüssigkeitsbehandlungsmittel ein überwiegend in der Wasserstoffform befindliches Ionenaustauscherharz.
• Diese Variante weist den Effekt auf, dass der Gesamtgehalt an Mineralien reduziert wird. Insbesondere ist das Kationenaustauscherharz in der Wasserstoffform dazu in der Lage, Ionen wie Calcium und Magnesium zu binden, ohne dass Ionen wie Natrium, die in hohen Mengen in Trinkflüssigkeit unerwünscht sind, abgegeben werden.
• In einer besonderen Ausführungsform umfasst das zweite Flüssigkeitsbehandlungsmittel ein schwachsaures Ionenaustauscherharz.
• Im Vergleich zu starksauren Kationenaustauscherharzen wird weniger Harz benötigt, da die Kapazität pro Volumeneinheit im Allgemeinen höher ist.
• In einer Ausführungsform umfasst das Ionenaustauschmaterial des ersten Flüssigkeitsbehandlungsmittels ein schwachsaures Ionenaustauscherharz.
• Im Vergleich zu starksauren Ionenaustauscherharzen wird weniger Harz benötigt, da die Kapazität pro Volumeneinheit im Allgemeinen höher ist. Unter typischen Bedingungen (Raumtemperatur, Leitungswasser), wird ein typisches schwachsaures Kationenaustauschpolymer folgende Selektivitätsreihe aufweisen: H⁺ > Cu²⁺ > Pb²⁺ > Fe²⁺ > Zn²⁺ > Ni²⁺ > Cd²⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > Sr²⁺ > Ba²⁺ > Ag⁺ > K⁺ > NH₄ ⁺ > Na⁺ > Li⁺. Folglich wird das Ionenaustauschmaterial jedes Kation gegen Lithium austauschen. Das Aufteilen des Flüssigkeitsstroms vom Einlass in einen ersten, durch das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel geführten, Teilstrom und mindestens einen zweiten Teilstrom, der zumindest eine Mehrheit des das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel enthaltenden Raums umgeht, stellt sicher, dass die Mischung von mit Lithium angereichter Flüssigkeit und Flüssigkeit, die am ersten Behandlungsmittel vorbeigeführt wurde, nicht am Anfang des Lebenszyklus des ersten Flüssigkeitsbehandlungsmittels eine sehr hohe Lithiumkonzentration aufweist, die darauffolgend schnell sinkt.
• Eine Ausführungsform der Vorrichtung umfasst ferner:
  eine Kopfeinrichtung zum Führen von durch den mindestens einen Einlass erhaltener und durch den mindestens einen Auslass abgegebener Flüssigkeit; und
  mindestens eine Kartusche, wobei jede Kartusche ein Gehäuse umfasst, das eine mechanische Schnittstelle aufweist, um die Kartusche lösbar mit einem Aufnahmeteil der Kopfeinrichtung zu verbinden, derart, dass im Wesentlichen abgedichtete jeweilige Verbindungen zwischen mindestens einem Auslass der Kopfeinrichtung und mindestens einem Einlass der Kartusche und zwischen mindestens einem Einlass der Kopfeinrichtung und mindestens einem Auslass der Kartusche zustande gebracht werden,
  wobei zumindest das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel im Gehäuse mindestens einer der mindestens einen Kartuschen angeordnet ist.
• Ein Effekt ist, dass der Benutzer nicht vor Ort das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel regenerieren muss, sondern die Kartusche durch eine andere ersetzen kann, wenn das Ende des Lebenszyklus erreicht ist. Dies ist insbesondere von Nutzen, wenn das Flüssigkeitsbehandlungsmittel ein schwachsaures Ionenaustauschmaterial umfasst, da ein solches Material ein mehrstufiges Verfahren erfordert, um es mit Lithium zu beladen.
• In einer Ausführungsform umfasst die Kopfeinrichtung einen Strömungsverteiler zum Aufteilen eines Flüssigkeitsstroms vom Einlass in den ersten Teilstrom und mindestens den zweiten Teilstrom.
• Folglich kann die Kartusche eine einfachere Konstruktion aufweisen. In einer Variante ist der erste Strömungsverteiler dazu konfiguriert, den Flüssigkeitsstrom in einen ersten, zu einer ersten der Kartuschen geführten Teilstrom und einen zweiten, zu einer zweiten der Kartuschen geführten Teilstrom aufzuteilen, wobei die Kartuschen strömungstechnisch parallel geschaltet sind.
• In einer anderen Variante umfasst die Kartusche mindestens zwei separate Einlässe und ist die Kartusche derart mit dem Aufnahmeteil der Kopfeinrichtung verbindbar, dass im Wesentlichen abgedichtete Verbindungen zwischen jeweils einem Auslass der Kopfeinrichtung und jeweils einem der separaten Einlässe der Kartusche zustande gebracht werden.
• Demzufolge sind weniger Kartuschen vorzusehen, und die Kopfeinrichtung kann kompakter sein.
• Eine Ausführungsform der Vorrichtung umfasst ferner eine Einrichtung zum Anpassen eines Volumenstromverhältnisses zwischen dem ersten und dem zweiten Teilstrom.
• Dies ist ein ziemlich einfacher Weg, um die Zusammensetzung der Mischung von mit Lithium angereichter Flüssigkeit und Flüssigkeit, die am ersten Flüssigkeitsbehandlungsmittel vorbeigeführt worden ist, anzupassen bzw. einzustellen.
• Gemäß einem anderen Aspekt wird die der erfindungsgemäßen Kartusche zugrunde liegende Aufgabe durch die Angabe einer Kartusche für eine Vorrichtung zum Behandeln einer trinkbaren Flüssigkeit, insbesondere eine erfindungsgemäße Vorrichtung, gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kartusche mindestens ein erstes Flüssigkeitsbehandlungsmittel umfasst, das ein zu einem höheren Grad mit Lithium als mit Calcium beladenes Ionenaustauschermaterial umfasst.
• Die Kartusche ist dazu geeignet, mit Lithium angereicherte Flüssigkeiten wie Trinkwasser für ein Kalt- oder Heißgetränk bereitzustellen. Indem man sie mit einer Kopfeinrichtung, die einen Verteiler in Verbindung mit einer weiteren Kartusche oder einer Bypass-Leitung verbindet, ist es möglich, einen Teilstrom mit Lithium anzureichern und ihn mit einem zweiten Teilstrom, der nicht derart angereichert wurde, zu vermengen. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, Flüssigkeit mit einem konsistenten erwünschten Lithiumgehalt bereitzustellen. Die Flüssigkeit, insbesondere, wenn es eine wässrige Flüssigkeit betrifft, weist einen verbesserten Geschmack und gesundheitsfördernde Eigenschaften auf. Da das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel in einer austauschbaren Kartusche bereitgestellt wird, kann es ein schwachsaures Ionenaustauschmaterial umfassen, welches nicht leicht regeneriert und in die Li-Lithiumform überführt werden kann.
• In einer Ausführungsform ist das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel in mindestens einem ersten Gebiet innerhalb des Gehäuses angeordnet, wobei die Kartusche dazu konfiguriert ist, das erste Gebiet von einem ersten Teilstrom der durch zumindest einen der mindestens einen Einlässe erhaltenen Flüssigkeit durchströmen zu lassen, und wobei die Kartusche dazu konfiguriert ist, Flüssigkeit eines zweiten Teilstroms der durch zumindest einen der mindestens einen Einlässe erhaltenen Flüssigkeit derart zu zumindest einem der mindestens einen Auslässe zu führen, dass der zweite Teilstrom zumindest eine Mehrheit des ersten Gebiets umgeht.
• In dieser Ausführungsform ist es nicht notwendig, einen Verteiler und mindestens zwei separate austauschbare Kartuschen bereitzustellen, um verschnittene mit Lithium angereicherte Flüssigkeit zu liefern. Die Kartusche ist für den Einsatz in gebräuchlichen, bereits bei Benutzern installierten Filterkopfeinrichtungen geeignet. In einer Variante umfasst die Kartusche stromaufwärts des mindestens einen Auslasses einen Vermengungsraum, wo im Betrieb der erste und der zweite Teilstrom vermengt werden. In einer alternativen Ausführungsform werden der erste und der zweite Teilstrom zu separaten Auslässen geführt.
• Eine Variante dieser Ausführungsform umfasst mindestens ein weiteres Gebiet innerhalb des Gehäuses, in dem ein weiteres Flüssigkeitsbehandlungsmittel angeordnet ist.
• Ein Effekt ist, dass alle Flüssigkeit in irgendeiner Weise behandelt werden kann, beispielsweise indem unerwünschte Bestandteile entfernt werden oder deren Konzentration verringert wird. Somit kann die Zusammensetzung an die Erfordernisse einer bestimmten Anwendung oder eines bestimmten Getränks angepasst werden.
• In einer Ausführungsform einer solchen Variante ist die Kartusche dazu konfiguriert, den zweiten Teilstrom durch zumindest ein zweites, zu den weiteren Gebieten gehörendes, Gebiet zu führen.
• Ein Effekt ist, dass die Bypass-Leitung zu Nutzen gemacht wird, anstelle dass eine leere Bypass-Leitung in der Kartusche angeordnet ist. Ein weiterer Effekt ist, dass der zweite Teilstrom einer weiteren Behandlung unterzogen werden kann, der der erste Teilstrom nicht oder nicht in gleichem Umfang unterzogen wird. Dies verschafft eine weitere Möglichkeit, um die Zusammensetzung der Mischung des ersten und des zweiten Teilstroms zu konfektionieren.
• In einer Ausführungsform umfasst das weitere Flüssigkeitsbehandlungsmittel, insbesondere das weitere Flüssigkeitsbehandlungsmittel im zweiten Gebiet, ein Medium zur Behandlung von Flüssigkeit durch Sorption.
• In diesem Zusammenhang umfasst Sorption unter anderem eine Behandlung durch Ionenaustauschmaterialien, Chelate und Aktivkohle. Diese Behandlungstypen ermöglichen es, Bestandteile aus der Flüssigkeit zu entfernen.
• In einer Ausführungsform umfasst das weitere Flüssigkeitsbehandlungsmittel, insbesondere das weitere Flüssigkeitsbehandlungsmittel im zweiten Gebiet, ein überwiegend in der Wasserstoffform befindliches Ionenaustauscherharz.
• Diese Ausführungsform ermöglicht es, den Gesamtmineraliengehalt zu reduzieren, da Härtebildner gegen Wasserstoffionen, die zu Hydrogenkarbonat, Kohlendioxid und Wasser reagieren, ausgetauscht werden.
• In einer Ausführungsform umfasst das weitere Flüssigkeitsbehandlungsmittel, insbesondere das weitere Flüssigkeitsbehandlungsmittel im zweiten Gebiet, ein schwachsaures Ionenaustauscherharz.
• Schwachsaure Ionenaustauscherharze weisen eine relativ geringe Quellneigung und demzufolge eine relativ hohe Kapazität pro Volumen auf.
• Eine Ausführungsform umfasst ferner mindestens eine das erste Gebiet vom zweiten Gebiet trennende Wandung, insbesondere eine Wandung, die sich in Strömungsrichtung von einem ersten Ende zu einem gegenüberliegenden Ende eines der ersten und zweiten Gebiete erstreckt.
• Diese Ausführungsform ermöglicht eine strikte Trennung der ersten und zweiten Teilströme, so dass die Zusammensetzung der Mischung aus erstem und zweitem Teilstrom relativ gut beherrscht werden kann. Es ist nicht erforderlich, ein Vermischen der ersten und zweiten Behandlungsmittel mit Hilfe eines Binders, beispielsweise eines thermoplastischen Binders, zu verhindern. Stattdessen können sie partikelförmig sein. Dies hat den Effekt, dass mehr aktive Stellen bzw. aktive Oberfläche für Sorption, beispielsweise Ionenaustausch, zur Verfügung stehen bzw. steht.
• In einer Ausführungsform umfasst das Ionenaustauschmaterial des ersten Flüssigkeitsbehandlungsmittels ein schwachsaures Ionenaustauscherharz.
• Ein Effekt ist, dass im Ionenaustauschprozess wenig Volumenänderung auftritt. Die Kapazität pro Volumeneinheit ist relativ groß.
• Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, von denen:
• 1 eine perspektivische Ansicht einer Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung, in welcher eine Anreicherung mit Lithium mithilfe einer geeigneten Kartusche stattfinden kann, zeigt;
• 2 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Flüssigkeitsbehandlungskartusche für eine Vorrichtung wie in 1 dargestellt zeigt; und
• 3 eine schematische Querschnittsansicht einer alternativen Kartusche für eine Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung wie in 1 dargestellt zeigt.
• Nachfolgend werden Vorrichtungen und Kartuschen für die Behandlung von Wasser erläutert. Diese können prinzipiell auch zur Behandlung von anderen trinkbaren, insbesondere wasserhaltigen, Flüssigkeiten benutzt werden. Das Wasser wird zur weiteren Verarbeitung in einem Gerät zum Abgeben und/oder Zubereiten eines Heiß- oder Kaltgetränks oder von Eis (Würfel oder zerkleinertes Eis) behandelt. Das Gerät kann ein Gerät sein, in dem das Wasser erhitzt wird, insbesondere ein Gerät zum Zubereiten eines Heißgetränks wie Kaffee und/oder Tee. Eine weitere Geräteart, in der das zumindest teilweise behandelte Wasser verarbeitet werden kann, ist ein post-mix-Getränkespendergerät.
• Die in 1 dargestellte Vorrichtung weist einen Filterkopf 1 und eine austauschbare Kartusche 2 auf.
• Der Filterkopf 1 umfasst einen Einlassanschluss 3 zur Verbindung mit einer Zufuhrleitung 4 zum Zuführen von zu behandelndem Wasser, beispielsweise Leitungswasser. Er weist ferner einen Auslassanschluss 5 zum Verbinden mit einer Abfuhrleitung 6 zum Liefern von zumindest teilweise behandeltem Wasser an mindestens ein (nicht gezeigtes) Gerät auf.
• Der Filterkopf 1 umfasst eine (nicht im Einzelnen dargestellte) mechanische Schnittstelle, die zum Zusammenwirken mit einer an einem Kartuschenkopf vorgesehenen mechanischen Schnittstelle eingerichtet ist, um so die Kartusche 2 in lösbarer Weise mit dem Filterkopf 1 zu verriegeln. 1 zeigt ein Betätigungselement in Form eines Hebels 7 zum Festlegen und Freigeben der Kartusche 2. Die Verriegelung ist derart, dass eine im Wesentlichen abgedichtete Verbindung zwischen mindestens einem (nicht gezeigten) Auslass des Filterkopfs 1 und mindestens einem Einlas der Kartusche 2 und eine im Wesentlichen abgedichtete Verbindung zwischen mindestens einem (nicht gezeigten) Einlass des Filterkopfs 1 und mindestens einem Auslass der Kartusche 2 zustande gebracht werden.
• Eine erste Kartusche 8 (2) umfasst ein durch ein becherförmiges Bauteil 9 und eine Kappe 10 gebildetes Gehäuse, welche miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Ein Einlegeteil 11 wird von der Kappe 10 und dem becherförmigen Bauteil 9 gestützt. Die Kappe 10 weist einen mit Ausnehmungen 12a, b versehenen hervorstehenden Teil auf, der Teil einer mechanischen Schnittstelle zum Verriegeln der Kartusche 8 mit einem Filterkopf wie dem in 1 gezeigten Filterkopf 1 ist.
• Der vorstehende Teil zum Einführen in eine Aufnahme des Filterkopfs weist auch einen Einlass 13 und einen Auslass 14 auf. Durch den Einlass 13 erhaltenes Wasser wird durch ein Fallrohr 15 geleitet, das vom Einlegeteil 11 getragen wird.
• Das becherförmige Bauteil 9 und die Kappe 10 begrenzen eine Kammer, die drei separate Gebiete 16, 17, 18 umfasst. Wasser, das das Fallrohr 15 verlässt, kann durch das erste Gebiet 16 oder nur durch das zweite Gebiet 17 strömen, so dass der durch den Einlass 13 erhaltene Flüssigkeitsstrom in einen ersten Teilstrom und einen zweiten Teilstrom aufgeteilt wird, wobei letzterer das erste Gebiet 16 umgeht.
• Das erste Gebiet 16 ist mit einem partikelförmigen Flüssigkeitsbehandlungsmittel gefüllt, das ein zu einem höheren Grad mit Lithium als mit Calcium beladenes Ionenaustauscherharz umfasst. Der Anteil der totalen Kapazität (vgl. DIN-Norm 54403), der durch Lithium in Anspruch genommen wird, ist höher als der durch Calcium in Anspruch genommener Anteil. Dies heißt, dass das Ionenaustauscherharz durch gezieltes Beladen mit Lithium erhältlich ist. Folglich ist das Ionenaustauschmaterial auch zu einem höheren Grad mit Lithium als mit Wasserstoff beladen.
• In einem Verfahren zur Herstellung des mit Lithium beladenen Ionenaustauscherharzes wird das Harz mit mehr als 100 %, insbesondere 150 % oder mehr, der äquivalenten molaren Konzentration (in Bezug auf die Anzahl der aktiven Stellen pro Volumeneinheit) an Lithium-Ionen in Kontakt gebracht.
• Ein erstes Verfahren zum Aufbereiten des Ionenaustauscherharzes kann im Durchflussbetrieb durchgeführt werden und umfasst folgende Schritte:
• (i) Saures Ionenaustauscherharz, beispielsweise ein schwachsaures Ionenaustauscherharz wie ein Polyacrylatharz, in der Wasserstoffform wird mit zweimal dem Volumen des Harzbettes an demineralisiertem Wasser gespült.
• (ii) Mindestens 2,3 mal das Harzbettvolumen einer 7 Gew.-% Lösung von LiOH in demineralisiertem Wasser wird mit einer Strömungsrate von weniger als 20 Bettvolumen pro Stunde über den zu beladenden Ionenaustauscherharz geleitet.
• (iii) Das Ionenaustauscherharz wird mit mindestens zweimal dem Bettvolumen an demineralisiertem Wasser gespült. (iv) Ein Überschuss an Wasser wird abgelassen.
• Ein alternatives Verfahren, mittels dessen das Ionenaustauscherharz für das erste Gebiet 16 erhältlich ist, ist Folgendes:
• (i) Saures Ionenaustauscherharz, beispielsweise ein schwachsaures Ionenaustauscherharz, in der Wasserstoffform wird mit zweimal dem Volumen des Harzbettes an demineralisiertem Wasser gespült.
• (ii) Es werden mindestens 2,3 mal das Harzbettvolumen einer Lösung eines Lithiumsalzes in demineralisiertem Wasser zugegeben. Die Lösung kann beispielsweise eine LiCl-Lösung mit einer Konzentration von 3 mol/l sein.
• (iii) Der pH-Wert wird über 7 angehoben. Dies kann durch Zugabe von NaCl erreicht werden.
• (iv) Der Ansatz wird bei Raumtemperatur gerührt und/oder mit Luft durchmischt, um sicherzustellen, dass eine gleichmäßige Verteilung der Ionenkonzentrationen erreicht wird. Etwaiger Niederschlag aus LiOH dient als Reserve, die während des Prozesses abgebaut wird.
• (v) Die Lösung wird aus dem Reaktionsgefäß abgelassen. Das verbleibende mit Lithium beladene Ionenaustauscherharz wird mit mindestens zweimal dem Bettvolumen an demineralisiertem Wasser gespült.
• (vi) Das überschüssige Wasser wird abgelassen und gegebenenfalls abgenutscht.
• Das zweite Gebiet 17 umfasst ein Ionenaustauschmittel in Form eines schwachsauren Ionenaustauscherharzes, das sich zumindest anfangs mehrheitlich in der Wasserstoffform befindet. Sowohl das zweite Gebiet 17 als auch gegebenenfalls das erste Gebiet 16 können zusätzlich mit Kalium oder Natrium beladenes schwachsaures Ionenaustauscherharz enthalten, welches als Puffermittel dient, um sicherzustellen, dass das beim ersten Gebrauch der Kartusche 8 gelieferte Wasser für die Zielanwendung nicht zu sauer ist.
• Das Einlegeteil 11 ist mit flüssigkeitsdurchlässigen Fenstern 19a–c versehen, durch welche Wasser das erste und das zweite Gebiet 16,17 verlassen und in das dritte Gebiet 18 eintreten kann. Im dritten Gebiet 18 werden der erste und der zweite Teilstrom vermischt. Die Fenster 19a–c werden generell ein (nicht gezeigtes) mechanisches Filtrationsmittel wie ein Mesh umfassen oder mit einem solchen abgedeckt sein.
• Das erste Gebiet 16 und das zweite Gebiet 17 sind durch eine vom Einlegeteil 11 getragene Wandung 20 voneinander getrennt. In der dargestellten Ausführungsform ist die Wandung 20 zylindrisch. Sie erstreckt sich von einem unteren Ende des ersten Gebiets 16 bis zu einem oberen Ende des ersten Gebiets 16. Zur besseren Trennung des ersten Gebiets 16 vom zweiten Gebiet 17 kann ein (nicht gezeigtes) Gitter oder Mesh über dem unteren Ende vorgesehen sein.
• Das dritte Gebiet 18 enthält auch ein Flüssigkeitsbehandlungsmittel zur Behandlung von Wasser durch Sorption, insbesondere Aktivkohle, beispielsweise in Partikelform. In dieser Weise werden Schwermetalle und organische Verunreinigungen aus dem Wasser sowohl des ersten als auch des zweiten Teilstroms entfernt.
• Das behandelte Wasser verlässt die Kartusche 8 durch den Auslass 14.
• Eine zweite, alternative Kartusche 21 (3) ist mit einem vorstehenden Teil versehen, der, nebst Ausnehmungen 22a, b für den Verriegelungsmechanismus und einen Auslass 23, auch zwei Einlässe 24, 25 aufweist. In dieser Ausführungsform findet die Aufteilung des zu behandelnden Wasserstroms in erste und zweite Teilströme im Filterkopf, mit welchem die Kartusche 21 verbindbar ist, statt.
• Die zweite Kartusche 21 umfasst auch ein durch ein becherförmiges Bauteil 26 und eine Kappe 27 gebildetes Gehäuse, welche miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Ein Einlegeteil 28 wird vom becherförmigen Bauteil 26 und von der Kappe 27 gestützt.
• Durch den ersten Einlass 24 erhaltenes Wasser wird durch einen zentralen Teil eines doppelten Fallrohres 29 geleitet, welches vom Einlegeteil 28 getragen wird. Durch den zweiten Einlass 25 erhaltenes Wasser wird durch einen konzentrisch angeordneten äußeren Teil des doppelten Fallrohres 29 geleitet.
• Das becherförmige Bauteil 26 und die Kappe 27 legen eine Kammer fest, die in drei Gebiete 30, 31, 32 unterteilt ist. Eine vom Einlegeteil 28 getragene Partition umfasst eine Seitenwandung 33 und eine Endwand 34. Nur der zentrale Teil des doppelten Fallrohres 29 verläuft durch die Endwand 34. Der konzentrische äußere Teil des Fallrohrs 29 endet im zumindest teilweise durch die Partition definierten ersten Gebiet 30.
• Folglich kann Wasser, das den zentralen Teil des doppelten Fallrohrs 29 verlässt, nur durch das zweite der ersten und zweiten Gebiete 30, 31 strömen. Wasser, das den konzentrischen äußeren Teil verlässt, kann nur durch das erste der ersten und zweiten Gebiete 30, 31 strömen.
• Der Einlegeteil 28 ist mit flüssigkeitsdurchlässigen Fenstern 35a–c versehen. Durch diese kann Wasser das erste und das zweite Gebiet 30, 31 verlassen und in das dritte Gebiet 32 fließen, wo der erste und der zweite Teilstrom kombiniert werden. Die Fenster 35a–c werden generell ein (nicht gezeigtes) mechanisches Filtrationsmittel umfassen oder durch ein solches abgedeckt sein.
• Das erste Gebiet 30 umfasst ein partikelförmiges Flüssigkeitsbehandlungsmittel, das ein zu einem höheren Grad mit Lithium als mit Calcium beladenes schwachsaures Ionenaustauscherharz umfasst. Es ist auf die vorstehend im Zusammenhang mit dem im ersten Gebiet 16 der ersten Kartusche 8 erläuterte Weise erhältlich.
• Das zweite Gebiet 31 umfasst ein Flüssigkeitsbehandlungsmittel, das ein zumindest anfangs überwiegend in der Wasserstoffform befindliches schwachsaures Ionenaustauscherharz umfasst. Es kann wiederum gegebenenfalls eine gewisse Menge an mit Kalium oder Natrium beladenem Ionenaustauscherharz, das als Puffermittel dient, umfassen.
• Das dritte Gebiet 32 umfasst Aktivkohle und/oder andere Sorptionsmittel.
• Wenn im Filterkopf ein (nicht gezeigter) Strömungsverteiler mit einstellbarem Verhältnis vorgesehen ist, kann das Verhältnis der Volumenströme der ersten und zweiten Teilströme angepasst werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Lithiumkonzentration, den pH-Wert und die Karbonathärte des am Auslass 23 gelieferten Wassers anzupassen. Somit kann auf eine bestimmte Anwendung zugeschnittenes Wasser bereitgestellt werden. Aufgrund des Lithiumgehalts wird der Geschmack des Wassers oder des mit dem Wasser zubereiteten Getränks verbessert.
• Nachdem ein gewisses Wasservolumen mit der ersten oder der zweiten Kartusche 8, 21 behandelt worden ist, wird sie durch eine neue ersetzt und an den Lieferanten zurückgeschickt. Das Ionenaustauscherharz im ersten Gebiet 16, 30 und im zweiten Gebiet 17, 31 wird zurückgewonnen. Dies beinhaltet eine Rückführung in die Wasserstoffform in einem Eluierungsverfahren. Darauf kann es auf die vorstehend beschriebene Weise mit Lithium beladen werden.
• Die Erfindung ist nicht auf die erläuterten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann im Rahmen des Umfangs der beigefügten Schutzansprüche abgewandelt werden. Es ist zum Beispiel möglich, in der Kartusche eine Einrichtung zum Einstellen des Verhältnisses der Volumenströme der ersten und zweiten Teilströme vorzusehen.
• Bezugszeichenliste

1

Filterkopf

2

Kartusche

3

Einlassanschluss

4

Zufuhrleitung

5

Auslassanschluss

6

Abfuhrleitung

7

Hebel

8

1. Kartusche

9

Becherförmiges Bauteil

10

Kappe

11

Einlegeteil

12a, b

Ausnehmungen

13

Einlass

14

Auslass

15

Fallrohr

16

Erstes Gebiet

17

Zweites Gebiet

18

Drittes Gebiet

19a–c

Fenster

20

Wandung

21

2. Kartusche

22a, b

Ausnehmungen

23

Auslass

24

1. Einlass

25

2. Einlass

26

Becherförmiges Bauteil

27

Kappe

28

Einlegeteil

29

Fallrohr

30

1. Gebiet

31

2. Gebiet

32

3. Gebiet

33

Seitenwandung

34

Endwand

35a–c

Fenster

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• EP 2012/057422 [0003]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• DIN-Norm 54403 [0055]

Claims (19)

1. Vorrichtung zum Behandeln einer trinkbaren Flüssigkeit, umfassend: mindestens einen Einlass (3) für eine zu behandelnde Flüssigkeit; mindestens einen Auslass (5) zum Abgeben einer Flüssigkeit; und mindestens ein erstes Flüssigkeitsbehandlungsmittel, wobei das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel Ionenaustauschmaterial, das zu einem höheren Grad mit Lithium als mit Calcium beladen ist, umfasst, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Flüssigkeitsstrom vom Einlass (3) in einen ersten Teilstrom, der von einem ersten Ende bis zu einem zweiten Ende eines das erste Flüssigkeitsmittel enthaltenden Raums (16; 30) geführt wird, und mindestens einen zweiten Teilstrom, der zumindest eine Mehrheit des das erste Flüssigkeitsmittel enthaltenden Raums (16; 30) umgeht, aufzuteilen, und wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die Flüssigkeit jedes der ersten und zweiten Teilströme zu mindestens einem der zumindest einen Auslässen (5) zu führen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ferner ein zweites Flüssigkeitsbehandlungsmittel umfasst, und wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die Flüssigkeit des zweiten Teilstroms durch das zweite Flüssigkeitsbehandlungsmittel zu führen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das zweite Flüssigkeitsbehandlungsmittel ein Mittel zur Behandlung von Flüssigkeit durch Sorption umfasst.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das zweite Flüssigkeitsbehandlungsmittel ein überwiegend in der Wasserstoffform befindliches Ionenaustauscherharz umfasst.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2–4, wobei das zweite Flüssigkeitsbehandlungsmittel ein schwachsaures Ionenaustauscherharz umfasst.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ionenaustauschmaterial des ersten Flüssigkeitsbehandlungsmittels ein schwachsaures Ionenaustauscherharz umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: eine Kopfeinrichtung (1) zum Führen von durch den mindestens einen Einlass (3) erhaltener und durch den mindestens einen Auslass (5) abgegebener Flüssigkeit; und mindestens eine Kartusche (8; 21), wobei jede Kartusche (2; 8; 21) ein Gehäuse (9, 10; 26, 27) umfasst, das eine mechanische Schnittstelle (12a, b; 22a, b) aufweist, um die Kartusche (2; 8; 21) lösbar mit einem Aufnahmeteil der Kopfeinrichtung (1) zu verbinden, derart, dass im Wesentlichen abgedichtete jeweilige Verbindungen zwischen mindestens einem Auslass der Kopfeinrichtung und mindestens einem Einlass (13; 24, 25) der Kartusche (2; 8; 21) und zwischen mindestens einem Einlass der Kopfeinrichtung und mindestens einem Auslass (14; 23) der Kartusche (2; 8; 21) zustande gebracht werden, wobei zumindest das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel im Gehäuse (9, 10; 26, 27) mindestens einer der mindestens einen Kartuschen (2; 8; 21) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Kopfeinrichtung (1) einen Strömungsverteiler zum Aufteilen eines Flüssigkeitsstroms vom Einlass (3) in den ersten Teilstrom und mindestens den zweiten Teilstrom umfasst.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Kartusche (21) mindestens zwei separate Einlässe (24, 25) umfasst, und wobei die Kartusche (21) derart mit dem Aufnahmeteil der Kopfeinrichtung (1) verbindbar ist, dass im Wesentlichen abgedichtete Verbindungen zwischen jeweils einem Auslass der Kopfeinrichtung und jeweils einem der separaten Einlässe (24, 25) der Kartusche (21) zustande gebracht werden.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Einrichtung zum Anpassen eines Volumenstromverhältnisses zwischen dem ersten und dem zweiten Teilstrom.
11. Kartusche für eine Vorrichtung zum Behandeln einer trinkbaren Flüssigkeit, insbesondere eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: ein Gehäuse (9, 10; 26, 27), das eine mechanische Schnittstelle (12a, b; 22a, b) zum lösbar Verbinden der Kartusche mit einem Aufnahmeteil der Vorrichtung, derart, dass im Wesentlichen abgedichtete Verbindungen zwischen mindestens einem Auslass der Vorrichtung und mindestens einem Einlass (13; 24, 25) der Kartusche und zwischen mindestens einem Einlass der Vorrichtung und einem Auslass (14; 23) der Kartusche zustande gebracht werden, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche mindestens ein erstes Flüssigkeitsbehandlungsmittel umfasst, das ein zu einem höheren Grad mit Lithium als mit Calcium beladenes Ionenaustauschermaterial umfasst.
12. Kartusche nach Anspruch 11, wobei das erste Flüssigkeitsbehandlungsmittel in mindestens einem ersten Gebiet (16; 30) innerhalb des Gehäuses (9, 10; 26, 27) angeordnet ist, wobei die Kartusche dazu konfiguriert ist, das erste Gebiet (16; 30) von einem ersten Teilstrom der durch zumindest einen der mindestens einen Einlässe (13; 24; 25) erhaltenen Flüssigkeit durchströmen zu lassen, und wobei die Kartusche dazu konfiguriert ist, Flüssigkeit eines zweiten Teilstroms der durch zumindest einen der mindestens einen Einlässe (13; 24, 25) erhaltenen Flüssigkeit derart zu zumindest einem der mindestens einen Auslässe (14; 23) zu führen, dass der zweite Teilstrom zumindest eine Mehrheit des ersten Gebiets (16; 30) umgeht.
13. Kartusche nach Anspruch 12, umfassend mindestens ein weiteres Gebiet (17, 18; 31, 32) innerhalb des Gehäuses (9, 10; 26, 27), in dem ein weiteres Flüssigkeitsbehandlungsmittel angeordnet ist.
14. Kartusche nach Anspruch 13, wobei die Kartusche dazu konfiguriert ist, den zweiten Teilstrom durch zumindest ein zweites, zu den weiteren Gebieten gehörendes, Gebiet (17; 31) zu führen.
15. Kartusche nach Anspruch 13 oder 14, wobei das weitere Flüssigkeitsbehandlungsmittel, insbesondere das weitere Flüssigkeitsbehandlungsmittel im zweiten Gebiet (17; 31), ein Medium zur Behandlung von Flüssigkeit durch Sorption umfasst.
16. Kartusche nach einem der Ansprüche 13–15, wobei das weitere Flüssigkeitsbehandlungsmittel, insbesondere das weitere Flüssigkeitsbehandlungsmittel im zweiten Gebiet (17; 31), ein überwiegend in der Wasserstoffform befindliches Ionenaustauscherharz umfasst.
17. Kartusche nach einem der Ansprüche 13–16, wobei das weitere Flüssigkeitsbehandlungsmittel, insbesondere das weitere Flüssigkeitsbehandlungsmittel im zweiten Gebiet (17; 31), ein schwachsaures Ionenaustauscherharz umfasst.
18. Kartusche nach einem der Ansprüche 12–17, ferner umfassend mindestens eine das erste Gebiet (16; 30) vom zweiten Gebiet (17; 31) trennende Wandung (20; 33, 34), insbesondere eine Wandung (20; 33), die sich in Strömungsrichtung von einem ersten Ende zu einem gegenüberliegenden Ende eines der ersten und zweiten Gebiete (16, 17; 30, 31) erstreckt.
19. Kartusche nach einem der Ansprüche 11–18, wobei das Ionenaustauschmaterial des ersten Flüssigkeitsbehandlungsmittels ein schwachsaures Ionenaustauscherharz umfasst.

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