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TECHNISCHES GEBIET
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Die Neuerung betrifft eine Kiesfilteranlage in einer Anlage zur Eigenwasserversorgung für einen kleineren Wasserbedarf, wie beispielsweise für ein Ein- oder Zweifamilienhaus, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Anwendung beschränkt sich nicht auf das beispielhaft genannte Ein- oder Zweifamilienhaus, sondern unter kleinerem oder auch mäßigem Wasserbedarf soll jedwede Kiesfilteranlage in einer Anlage zur Eigenwasserversorgung verstanden werden, die einen Wasserbedarf deckt, der maximal jenem eines Zweifamilienhauses mit ca. 1 bis 3 m3/Tag entspricht.
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STAND DER TECHNIK
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Eine Kiesfilteranlage mit einem Filtrationsbehälter der einleitend gekennzeichneten Gattung ist Stand der Technik. Der in Rede stehende Filtrationsbehälter ist beispielsweise durch die Firma Hemme, Wasseraufbereitung GmbH & Co. KG, Emsdetten, DE, in der Firmendruckschrift „Kiesfilteranlage Typ IFB, Edelstahlausführung” im Internet offenbart (siehe „http://www.hemme-wasser.de/anlagen/kiesfilteranlagen/typ-ifb-edelstahlausfuehrung”).
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Die 1 der Neuerung zeigt beispielhaft den diesbezüglichen Stand der Technik mit einem stehenden, vorzugsweise zylindrischen Filtrationsbehälter 2*, in dem Filtermaterial Aufnahme findet und dort von einem Behälterfußraum nach oben aufwächst. Der Filtrationsbehälter 2* ist im Rahmen einer Kiesfilteranlage 1* zwischen einer nicht dargestellten Unterwasser- oder Kolbenpumpe (Schnittstelle Zulauf E; Eintritt des ungefilterten Wassers W) und einem ebenfalls nicht dargestellten Wasserdruckboiler (Schnittstelle Auslauf A; Auslauf des gefilterten Wassers W') angeordnet und beispielsweise, wie in der 1 (Stand der Technik) gezeigt, verrohrt und mit Ventilen 8.1*, 8.2*, 8.3* und 8.4* beschaltet. An dem oberen Ende des Filtrationsbehälters 2* ist ein Entlüfterventil 12 angeordnet. Eine Zulaufleitung 16.1* für das ungefilterte Wasser W ist in einen Behälterkopfraum des Filtrationsbehälters 2* geführt und endet dort. Eine Ablaufleitung 16.2* für das gefilterte Wasser W' ist aus dem Behälterfußraum des Filtrationsbehälters 2* herausgeführt. In der Zulaufleitung 16.1* sind ein Rückschlagventil 8.1* und ein Dosierventil 10* für die Zugabe von Luft und/oder Qxidationsmittel zum ungefilterten Wasser W angeordnet. Die Ablaufleitung 16.2* ist über ein Sicherheitsventil 8 4* und ein Absperrventil 8.2* geführt. Über eine über ein Rückspülventil 8.3* geführte Leitung kann Wasser aus einer Rückspülung aus dem Behälterkopfraum in einen Gully abgeführt werden. Die Ventile 8.1*, 8.2*, 8.3* und 8.4*, das Dosierventil 10 und das Entlüfterventil 12 dienen zur Durchführung eines automatischen Betriebs der Kiesfilteranlage 1*, zu deren Rückspülung und zu einer Einfiltration des Filtrationsbehälters 2*.
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Das Filtermaterial kann Quarzkies und/oder Marmorkies und/oder Manganoxid sein. Der verwendete Filtrationsbehälter ist hinsichtlich seines wirksamen Filtermaterialvolumens und der geforderten Durchsatzleistung (Volumenstrom) so bemessen, dass eine die notwendige Reaktionszeit des mit Luft oder Oxidationsmittel angereicherten ungefilterten Wassers mit dem Filtermaterial sicherstellende Verweilzeit (Verweilzeit = Filtermaterialvolumen/Volumenstrom) gegeben ist. Bis auf das Entlüfterventil sind bei Kiesfilteranlagen nach dem Stand der Technik die übrigen Ventile im Umfeld des Filtrationsbehälters und teilweise im Abstand von diesem angeordnet und verrohrt, wodurch die Anordnung insgesamt nicht kompakt ist.
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Es ist Aufgabe der Neuerung, eine Kiesfilteranlage der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die vollautomatisch arbeitet, dabei mit allen hierzu erforderlichen Mitteln sehr kompakt aufgebaut ist und darüber hinaus in vorteilhaften Ausführungsformen eine die Qualität der Filtration optimierende Bauweise aufweist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese Aufgabe wird durch eine Kiesfilteranlage in einer Anlage zur Eigenwasserversorgung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der neuerungsgemäßen Kiesfilteranlage sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Neuerung geht aus von einem stehenden, vorzugsweise zylindrischen Filtrationsbehälter, in dem Filtermaterial Aufnahme findet und dort von einem Behälterfußraum nach oben aufwächst. In einem oberen Behälterboden des Filtrationsbehälters ist ein Entlüfterventil angeordnet. In einen Behälterkopfraum des Filtrationsbehälters ist eine Zulaufleitung für ungefiltertes Wasser geführt, die dort endet. Eine Ablaufleitung für gefiltertes Wasser ist, beginnend in dem Behälterfußraum, aus dem Filtrationsbehälter herausgeführt. Es ist weiterhin ein Dosierventil für die Zugabe von Luft und/oder Oxidationsmittel zum ungefilterten Wasser vorgesehen. Zur Durchführung eines automatischen Betriebs der Kiesfilteranlage, zu deren Rückspülung und zu einer Einfiltration des Filtrationsbehälters ist wenigstens ein weiteres Ventil vorhanden.
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Die der Neuerung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im oberen Behälterboden ein Zentralsteuerventil und das Dosierventil für die Zugabe von Luft und/oder Oxidationsmittel angeordnet sind und dass die Ablaufleitung über das Zentralsteuerventil in den Behälterfußraum geführt ist und dort endet. Weiterhin ist in der Zulaufleitung oder in der Ablaufleitung eine dem Dosierventil zugeordnete Strömungssensor-Einrichtung angeordnet, wobei eine Schließ- oder eine Offenstellung des Dosierventils mit Hilfe der Strömungssensor-Einrichtung ansteuerbar ist.
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Das Dosierventil wird immer dann, wenn die Strömungssensor-Einrichtung eine Strömung, d. h. einen Wasserfluss in der Zulaufleitung oder in der näherungsweise adäquat durchströmten Ablaufleitung detektiert, durch die Strömungssensor-Einrichtung angesteuert und dadurch aus seiner Schließ- in seine Offenstellung überführt. Ein vom zu filtrierenden Wasser nicht aufgenommener Luft- und/oder Oxidationsmittel-Überschuss wird von dem Entlüfterventil in die Umgebung der Kiesfilteranlage abgeführt.
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Die bislang im Stand der Technik auf mehr als ein Ventil verteilten Funktionen, nämlich die Durchführung eines automatischen Betriebs der Kiesfilteranlage, deren Rückspülung und eine Einfiltration des Filtrationsbehälters, werden neuerungsgemäß in dem Zentralsteuerventil zusammengefasst. Das Dosierventil und die Strömungssensor-Einrichtung verwirklichen im Verbund und im Zusammenspiel mit dem Zentralsteuerventil in dieser integrativen Grundkonfiguration eine vollautomatisch arbeitende und sehr kompakte Kiesfilteranlage.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Kiesfilteranlage sieht vor, dass der Filtrationsbehälter eine Behälterhöhe und einen Behälterdurchmesser aufweist, jeweils gemessen über eine zugeordnete Behälteraußenabmessung, und dass die Behälterhöhe den Behälterdurchmesser um wenigstens das Zweifache übersteigt (Verhältnis Behälterhöhe zu Behälterdurchmesser ≥ 2). Dieses Verhältnis kann, wie dies ebenfalls vorgeschlagen wird, bis zum Neunfachen reichen (Verhältnis Behälterhöhe zu Behälterdurchmesser ≤ 9). In dem vorstehend abgegrenzten Gesamtbereich wird ein Teilbereich bevorzugt, in dem das Verhältnis zwischen der Behälterhöhe und dem Behälterdurchmesser das Dreikommavierfache bis Achtkommafünffache beträgt (3,4 ≤ Verhältnis Behälterhöhe zu Behälterdurchmesser ≤ 8,5). Im Rahmen der vorstehend angegebenen Verhältnisse ist es besonders zielführend, wenn die Bauhöhe bis 1700 mm beträgt.
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Mit den für den Filtrationsbehälter vorgeschlagenen Geometrieverhältnissen ist damit im Sinne der neuerungsgemäßen Aufgabenstellung eine Optimierung der Qualität der Filtration gegeben. Die Qualität der Filtration ist nämlich nicht nur von der mittleren Verweilzeit (Verweilzeit = Filtermaterialvolumen/Volumenstrom) abhängig, in der ein zu filtrierendes Wasserteilchen in Kontakt mit dem Filtermaterial steht, sondern auch von der Länge des Strömungsweges durch das Filtermaterialbett, d. h. von der Anzahl der Kontaktmöglichkeiten mit unterschiedlichen Filtermaterialelementen auf diesem Strömungsweg. Je länger der Strömungsweg durch das Filtermaterialbett bei gleicher Verweilzeit ist, umso höher ist die Qualität der Filtration. Die Neuerung gibt dem Fachmann, der eine Kiesfilteranlage der in Rede stehenden Art unter Optimierungsgesichtspunkten auszulegen hat, eine diesbezügliche Lehre zur Hand.
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Die Neuerung schlägt zur Komplettierung einer vollautomatischen Betriebsweise der Kiesfilteranlage weiterhin vor, dass das Zentralsteuerventil eingerichtet ist zur Durchführung des automatischen Betriebs der Kiesfilteranlage, zu deren Rückspülung und zu der weiter unten erläuterten Einfiltration des Filtrationsbehälters.
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Der Betrieb der Kiesfilteranlage gestaltet sich gemäß einer anderen Ausführungsform einfach und sicher, wenn das Entlüfterventil als schwimmergesteuertes Ventil ausgebildet und dazu eingerichtet ist, einen Überschuss von ungelöster Luft und/oder Oxidationsmittel im und aus dem Behälterkopfraum abzuführen.
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Die Neuerung sieht weiterhin vor, dass der Filtrationsbehälter aus Metall und dabei bevorzugt aus Edelstahl besteht. Diesbezügliche Ausführungsformen stellen die notwendige Festigkeit, eine Herstellung mit üblichen und leicht verfügbaren Fertigungsverfahren und eine hohe Flexibilität mit Blick auf eine wünschenswerte Ausstattungsvielfalt des Filtrationsbehälters sicher.
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Der vollautomatische Betrieb der Kiesfilteranlage lässt sich vielfältigen Anforderungen dadurch leicht anpassen, wenn, wie dies eine Ausgestaltung der Neuerung vorsieht, dem Dosierventil und der Strömungssensor-Einrichtung eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, wobei wenigstens die Schließ- oder die Offenstellung des Dosierventils über die Steuereinrichtung ansteuerbar ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Eine eingehendere Darstellung der Neuerung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung und der beigefügten Figur der Zeichnung sowie aus den Ansprüchen. Während die Neuerung in den verschiedensten Ausführungsformen realisiert ist, wird in der Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer neuerungsgemäßen Kiesfilteranlage beschrieben. Es zeigt
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2 in schematischer Darstellung die Ansicht einer neuerungsgemäßen Kiesfilteranlage.
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Eine Kiesfilteranlage 1 (2), wie sie in einer Anlage zur Eigenwasserversorgung für einen kleineren Wasserbedarf, wie beispielsweise für ein Ein- oder Zweifamilienhaus, eingesetzt wird, weist einen stehenden, vorzugsweise zylindrischen Filtrationsbehälter 2 auf. Dieser setzt sich aus einem vorzugsweise zylindrischen Behältermantel 2.1, einem unteren Behälterboden 2.2 und einem oberen Behälterboden 2.3 zusammen. Die beiden Behälterböden 2.2, 2.3 sind vorzugsweise zur Umgebung des Filtrationsbehälters 2 hin konvex gewölbt ausgeführt, beispielsweise in Form von sog. Klöpper- oder auch Korbböden. Der untere Behälterboden 2.2 bildet zwischen sich und dem angrenzenden Behältermantel 2.1 einen Behälterfußraum 2.4 und der obere Behälterboden 2.3 bildet zwischen sich und dem gleichfalls angrenzenden Behältermantel 2.1 einen Behälterkopfraum 2.5 aus. Der Filtrationsbehälter 2 stützt sich an seinem unteren Ende über einen Behälterfuß 4, beispielsweise in Form einer topfförmigen Aufnahme, auf einer Aufstellungsfläche ab.
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In dem oberen Behälterboden 2.3 ist, vorzugsweise konzentrisch zur Längsachse des Filtrationsbehälters 2, ein Zentralsteuerventil 8 angeordnet. Darüber hinaus finden in dem oberen Behälterboden 2.3 ein Entlüfterventil 12 und ein Dosierventil 10 Anschluss. Von der Außenseite der Kiesfilteranlage 1 ist über das Zentralsteuerventil 8 in den Behälterkopfraum 2.5 eine dort endende Zulaufleitung 16.1 für ungefiltertes Wasser W geführt, wobei letzteres über einen Zulauf E der Zulaufleitung 16.1 zugeführt wird. Gleichfalls von der Außenseite der Kiesfilteranlage 1 ist über das Zentralsteuerventil 8 in den Behälterfußraum 2.4 eine dort endende Ablaufleitung 16.2 für gefiltertes Wasser W' geführt, wobei letzteres im Behälterfußraum 2.4 in die Ablaufleitung 16.2 eintritt und diese über einen Auslauf A verlässt.
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Ein Filtermaterial 6, das aus Quarzkies und/oder Marmorkies und/oder Manganoxid bestehen kann, findet im Filtrationsbehälter 2 Aufnahme, wobei es dort von dem Behälterfußraum 2.4 nach oben vorzugsweise bis wenigstens in die obere Hälfte des Filtrationsbehälters 2 aufwächst.
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Das Dosierventil 10 ist für die Zugabe von Luft und/oder Oxidationsmittel O in den Behälterkopfraum 2.5 eingerichtet. In der Zulaufleitung 16.1 oder in der Ablaufleitung 16.2 ist eine dem Dosierventil 10 zugeordnete Strömungssensor-Einrichtung 14 angeordnet, wobei eine Schließ- oder eine Offenstellung des Dosierventils 10 mit Hilfe der Strömungssensor-Einrichtung 14 ansteuerbar ist. Stellt die derart positionierte Strömungssensor-Einrichtung 14 eine Strömung bzw. einen Wasserfluss in der Zulauf- oder ggf. in der Ablaufleitung 16.1, 16.2 fest, dann wird die Offenstellung des Dosierventils 10 angesteuert. Wird keine Strömung bzw. kein Wasserfluss detektiert, dann wird die Schließstellung des Dosierventils 10 angesteuert.
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Das Zentralsteuerventil 8 ist eingerichtet zur Durchführung eines automatischen Betriebs der Kiesfilteranlage 1, zu deren Rückspülung und zu einer Einfiltration des Filtrationsbehälters 2. Unter Einfiltration ist der erste Schritt nach der Rückspülung zu verstehen, wobei für einige Minuten der Wasserstrom in Betriebsrichtung in die Umgebung der Kiesfilteranlage 1 abgeleitet und dort verworfen wird, bevor das Zentralsteuerventil 8 in Betriebsstellung umschaltet. Diese Maßnahme dient dazu, die beim Rückspülen gelösten Partikel vor Wiederinbetriebnahme der Kiesfilteranlage 1 aus den tieferen Schichten des Filtermaterials 6 auszuspülen. Das Entlüfterventil 12 ist als schwimmergesteuertes Ventil ausgebildet und dazu eingerichtet, einen Überschuss von ungelöster Luft und/oder Oxidationsmittel O im und aus dem Behälterkopfraum 2.5 abzuführen.
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In einer weiteren Ausbaustufe der Kiesfilteranlage 1 ist dem Dosierventil 10 über eine zweite Steuerleitung 18.2 und der Strömungssensor-Einrichtung 14 über eine erste Steuerleitung 18.1 eine Steuereinrichtung 18 zugeordnet, wobei wenigstens die Schließ- oder die Offenstellung des Dosierventils 10 über die Steuereinrichtung 18 ansteuerbar ist. In der Steuereinrichtung 18 können auch weitere Steuerfunktionen hinterlegt sein, wie beispielsweise der vorstehend erwähnte automatische Betrieb der Kiesfilteranlage 1, deren Rückspülung und die Einfiltration des Filtrationsbehälters 2.
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Der Filtrationsbehälters 2 weist eine Behälterhöhe H und einen Behälterdurchmesser D auf, jeweils gemessen über eine zugeordnete Behälteraußenabmessung. Eine die Qualität der Filtration optimierende Bauweise liegt dann vor, wenn einerseits die Behälterhöhe H den Behälterdurchmesser D um wenigstens das Zweifache übersteigt (Verhältnis H/D ≥ 2) und wenn andererseits das Verhältnis zwischen der Behälterhöhe H und dem Behälterdurchmesser D bis zum Neunfachen reicht (H/D ≤ 9). Ein bevorzugter Auslegungsbereich liegt dann vor, wenn das Verhältnis zwischen der Behälterhöhe H und dem Behälterdurchmesser D das Dreikommavierfache bis Achtkommafünffache beträgt (3,4 ≤ (H/D) ≤ 8,5). Im Rahmen der in der Regel zur Verfügung stehenden Stellhöhen für die neuerungsgemäße Kiesfilteranlage 1 beträgt die Bauhöhe H bis 1700 mm. Der Filtrationsbehälter 2 besteht vorzugsweise aus Metall und dabei bevorzugt aus Edelstahl.
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Bezugszeichenliste
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Fig. 1 (Stand der Technik)
- 1*
- Kiesfilteranlage
- 2*
- Filtrationsbehälter
- 8.1*
- Rückschlagventil
- 8.2*
- Absperrventil
- 8.3*
- Rückspülventil
- 8.4*
- Sicherheitsventil
- 10*
- Dosierventil
- 12*
- Entlüfterventil
- 16.1*
- Zulaufleitung
- 16.2*
- Ablaufleitung
Fig. 2 (Neuerung) - 1
- Kiesfilteranlage
- 2
- Filtrationsbehälter
- 2.1
- Behältermantel
- 2.2
- unterer Behälterboden
- 2.3
- oberer Behälterboden
- 2.4
- Behälterfußraum
- 2.5
- Behälterkopfraum
- 4
- Behälterfuß
- 6
- Filtermaterial
- 8
- Zentralsteuerventil
- 10
- Dosierventil
- 12
- Entlüfterventil
- 14
- Strömungssensor-Einrichtung
- 16.1
- Zulaufleitung
- 16.2
- Ablaufleitung
- 18
- Steuereinrichtung
- 18.1
- erste Steuerleitung
- 18.2
- zweite Steuerleitung
- A
- Auslauf
- D
- Behälterdurchmesser
- E
- Zulauf
- H
- Behälterhöhe
- O
- Luft und/oder Oxidationsmittel
- W
- ungefiltertes Wasser
- W' gefiltertes
- Wasser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://www.hemme-wasser.de/anlagen/kiesfilteranlagen/typ-ifb-edelstahlausfuehrung [0002]
