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Kleingerät zur Tilasseraufbereitung Die Erfindung bezieht sich auf
ein Kleingerät zur Wasseraufbereitung mit in einer von dem Wasser durchströmten
Kammer eines Gehäuses enthaltenen wasseraufbereitenden Reagenzien.
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Kleingeräte dieser Art sind aus den deutschen Offenlegungsschriften
1 807 064, 1 916 828 und 2 023 206 bekannt. Als Reagenzien sind Ionenaustauscher
zur Enthärtung des Wassers, Aktivkohle zur Adsorption geschmacksbeeinträchtigender
Stoffe und ähnliche Materialien vorhanden. Da es sich um Kleingeräte handelt, ist
das zur Aufnahme der Reagenzien zur Verfügung stehende Volumen begrenzt. Dies bedeutet,
daß das Wasser bei normaler DurchfluB- bzw. Abgabegeschwindigkeit relativ schnell
durch die Reagenzienmenge hindurchströmt. Da es sich bei der wasseraufbereitenden
Behandlung jedoch um mit Transportvorgängen im molekularen Bereich verbundene Erscheinungen
handelt, spielt die Zeit eine Rol1e#insofern der bestmögliche Stoffaustausch und
das bestmögliche Behandlungsergebnis sich nur dann einstellen, wenn ein bestimmte
Volumenelement Wasser sich ausreichend lange in der Nähe eines bestimmten Volumenelements
des Reagenz aufhält.
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Die Kleinheit der Geräte führt somit im Ergebnis dazu, daß die Gefahr
nur unzureichend aufbereiteten Wassers besteht oder aber die Durchflußgescfr#indigkeit
in unzuträglichem Naß verringert werden muß.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Kleingerät der eingangs genannten
Art so auszugestalten, daß bei annehmbarer Durchflußgeschwindigkeit der Behandlungseffekt
verbessert wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß im Strömungsweg des
Wassers eine Strömungsbremse angeordnet, die die Strömung des Wassers durch die
Reagenzien intermittierend unterbricht.
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Es ergeben sich also in der Strömung immer wieder Stillstandszeiten,
während deren keine Relativbewegung zwischen dem Wasser und den einzelnen Volumenelementen
desselben benachbarten Teilchen der Reagenzien stattfindet. In dieser Zeit kann
der molekulare Austausch stattfinden. Die Strömungsbremse kann so eingestellt werden,
daß sich im zeitlichen Mittel der gewünschte nicht zu geringe Wasserdurchsatz einstellt.
Dadurch, daß die Strömung immer wieder ganz zum Stillstand kommt, ist die Behandlungswirkung
besser als wenn der gleiche Wasserdurchsatz durch eine stetige Drosselung erzielt
würde. In diesem Fall strömt das Wasser nämlich dauernd weiter und hat ein bestimmtes
Volumenelement Wasser und ein bestimmtes Volumenelement Reagenz nie über einen längeren
Zeitraum eine gleichbleibende Nachbarschaft.
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Der Gedanke der Erfindung wird vorzugsweise dadurch verwirklicht,
daß die Strömungsbremse ein Ventil mit einer durch das strömende Wasser bewegten
Schließelement ist.
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Es bedarf hierbei also die intermittierende Unterbrechung keines
Fremdantriebes von außen, sondern wird durch das Wasser-selbst bewerkstelligt.
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Im einzelnen kann eine mit Einlaß und Auslaß versehf ne#Kammer vorgesehen
und in der Kammer zwischen Einlaß unc Auslaß ein sich drehender Rotor angeordnet-
sein, der einer Durchlaß aufweist, dessen Mündung in einer bestimmten Drehstellung
sich mit dem Einlaß oder Auslaß deckt, sonst aber von der Kemmerwandung verschlossen
ist.
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B#i der Drehung des Rotors kommt die Mündung immer wieder mit dem
Einlaß oder dem Auslaß zur Deckung und läßt während dieser Zeit die Strömung hflndurchtreten;
In den übrigen Zeiten, in denen die Mündung gegen die Kammer wandung gerichtet ist,
ist der Durchfluß unterbrochen, Die Sperrung braucht nicht hermetisch zu sein. Es
gefügt, wenn die Strömung aufgehalten wird. Eventuell bei an sich sperrendem Rotor
noch übertretendes Leckwasser spielt keine große Rolle. Der Rotor kann also ein
einfaches Kunststoffteil sein, an dessen Passungsgenauig keit keine allzu hohen
Anforderungen zu stellen sind.
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Zur Erzielung des selbsttätigen Antriebs kann der Rotor einen Turbinenteil
aufweisen und durch das durch die Kammer hindurchströmende Wasser antreibbar sein.
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Damit eine gewisse Mindestströmung gewährleistet ist und der Rotor
nicht bei gesperrtem Druchlaß stehenbleibt, können nach einer Ausgestaltung der
Erfindung im Rotor und/oder der Kammerwandung Hilfsdurchlässe so angeordnet sein,
daß in jeder Drehstellung des Rotors eine Verbindung zwischen Einlaß und Auslaß
besteht.
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Die Hilfsdurchlässe sind natürlich im Durchlaßquerschnitt wesentlich
kleiner als der eigentliche Durchlaß. Es kann sich beispielsweise um 1 mm-Bohrungen
handeln. Es soll nur gerade so viel Wasser übertreten, daß sich der von diesem Wasser
angetriebene Turbinen--rotor weiterdreht.
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Die Hilfsdurchlässe sind nicht zwingend. In den meisten Fällen wird
schon das bei Sperrung des durchlasses noch übertretende Leckwasser im Verein mit
dem Schwung des Rotors ausreichen, um den Rotor immer weiterzudrehen. Je nach Konstruktion
kann sich aber eine so wirksame Sperrung am Hauptdurchlaß ergeben, daß eine Unterstützung
des Durchflusses durch die Hilfsdurchlässe wünschensweft ist.
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Insbesondere kann der Turbinenteil als Radialturbine ausgebildet
sein und können die den Einlaß bildenden Kanäle in gleicher Anordnung fast tangential
in
Höhe der Schaufeln des Rotors in die Kammer einmünden.
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Das stärkste Drehmoment ergibt sich bei einer Turbine mit im wesentlichen
radialen Schaufeln natürlich, wenn der die Kraft ausübende Wasserstrahl etwa tangential
auf die Schaufeln trifft. Dies läßt sich Jedoch aus baulichen Gründen nicht immer
realisieren. Es soll Jedoch erfindungsgemäß angestrebt werden, die Wandle in einer
senkrecht zur Achse des Rotors verlaufenden Ebene in eine der Tangentialstellung
möglichst angenäherten Schrägstellung verlaufen zu lassen.
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Eine weitere zweckmäßige Gestaltung besteht darin, daß der Rotor
mit einer zylindrischen Mittenausnehmung auf einem den Auslaß bildenden Hohlzapfen
gelagert ist unc einen Durchlaß zur Nittenausnehmung aufweist, der mit ein# radialen
Durchlaß des Hohlzapfens zur Deckung bringbar isi Bei der Drehung kommt also der
Rotor mit seinem Durchlaß in regelmäßigen Abständen mit dem Durchlaß des Hohlzapfens
zur Deckung, so daß ein Durchgang für das Wasser gegeben ist. Bpi der Weiterdrehung
des Rotors wird dieser Durchlaß wieder verschlossen, so daß die Strömung durch den
Durchlaß unterbrochen ist.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in
Gestalt an einem Wasserhahn anbringbarer Kleingeräte zur Wasseraufbereitung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Achse einer ersten Ausführungsform,
die ein zylindrisches Gehäuse aufweist und mittig unter dem Wasserhahn anbringbar
ist; Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 zeigt einen
Schnitt durch die #itte1ebene eine Ausführungsform mit seitlich vom 3#%#serhahn
Auslaß dendem Gehäuse; Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt nach der Linie IV-IV in Fig
3;
Fig 5 zeigt eine Teilansicht aus Fig. 5.
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In Fig. l ist das Auslaufende 1 eines Wasserhahns dargestellt, welches
ein Außengewinde trägt, an dem über einen Zwischenring 2 ein hülsenförmigernach
unten sich erstreckender Halter 3 angebracht ist. Der Zwischenring 2 kann zwecks
Anpassung an eine andere Gewindegröße auch gewendet werden. Oberhalb des Auslaufendes
1 ist noch ein Haltering 4 dargestellt, der bei Wasserhähnen ohne Außengewinde #0rwendbar
ist und mittels einer Madensehraube 5 auf der Außenseite des Auslaufendes festgesetzt
wird. Der Halter 3 wird dann direkt, d.h. ohne Zwischenring 2, auf den Haltering
4 aufgeschraubt.
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Auf den Halter 3 ist eine als Ganzes mit 6 bezeichnete Dose aufgeschoben
und durch Drehen mit ihm verriegelt Die Dose 6 enthält Kammern 7 und 8, in denen
wasseraufbereitende Reagenzien wie lonenaustauscher und/oder Akt ivkohle enthalten
sind. Die Dose 6 ist ein geschlossenes Teil, welches nach Erschöpfung des Inhalts
als ganzes weggeworfen und durch ein neues ersetzt wird, ohne daß der Benutzer den
Inhalt umfüllen oder regenerieren muß.
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Die Dose 6 hat im wesentlichen zylindrische Gestalt und ist mit einer
axialen Mittenöffnung auf den hülsenförmigen Halter 3 aufgeschoben.
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In dem hülsenförmigen Halter 3 ist ein Schaltkern 9 angeordnet, der
von außen verschwenkbar ist. Je nach Schwenkstellung wird das Wasser über die Kanäle
10 und die
Auslässe 11 unbehandelt durchgelassen oder aber am am
freien Auslauf gehindert und über die Durchlässe 12,13,14 durch die Kammern 7,8
mit den wasseraufbereitenden Reagenzien geleitet.
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Das Wasser tritt dann von dem Durchlaß 14 her über einen Einlaß 15
in eine Kammer 16 im Innern des Schaltkerns 9 ein. Die Kammer 16 ist etwa zylindrisch
und weist am Boden einen Auslaß in Gestalt eines Hohlzapfens 17 auf der einen radialen
Durchlaß 18 besitzt. Auf dem Hohlzapfen 17 ist in der Kammer 16 ein Rotor 19 gelagert,
der eine zylindrische Mittenausnehmung 32 aufweist und einen Durchlaß 20 enthält,
durch den das an dem Einlaß 15 eintretende Wasser in einer bestimmten Drehstellung
in den radialen Durchlaß 18 eintreten kann. Wird-der Rotor 19 um einen entsprechenden
Winkel verdreht wird der Durchlaß 20 von der geschlossenen zylindrischen Außenfläche
des Hohlzapfens 17 abgedeckt und läßt kein Wasserrdurch.
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Die von dem Durchlaß 14 zu dem Einlaß 15 führenden Kanäle 22 sind
nun, wie aus Fig. 2 ersichtlich nicht radial zum Rotor 19 gerichtet, sondern verlaufen
in der zu dessen Drehachse senkrechten Ebene schräg, so daß sie fast tangential
zum Rotor 19 in die Kammer 16 münde Der Rotor 19 besitzt nun radiale Rippen oder
Schaufeln 23, die, wenn Wasser durch die Kanäle 22 strömt, seitlich von diesem Wasser
getroffen werden und eine Umfangskraft erfahren, die den Rotor 19 in Drehung versetzt.
Wenn dann der Durchlaß 20 des Rotors 19 mit dem radialen Durchlaß 18 des Hohlzapfens
17 zur Deckung kommt, tritt das Wasser in das Innere des Hohlzapfens 17 ein und
bei 24 aus der Mündung des Hohlzapfens 17 bzw. Schaltkerns 9 aus. Es ergibt sich
auf diese Weise eine intermittierende Strömung durch den Hohlzapfen 17.
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Da der Rotor 19 mit Spiel auf dem Hohl zapfen 17 sitzt tritt immer
ein geringer Teil Wasser durch den Durchlaß 18 aus. Der Rotor bleibt also nicht
etwa stehen, wenn sich der Durchlaß 20 und der Durchlaß 18 nicht decken.
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Insgesamt gesehen wird durch den Rotor 19 und die nur zeitweise vorhandene
Überdeckung der Durchlässe 18, 20 die Strömung durch das Kleingerät intermittierend
gebremst, so daß ein bestimmtes Volumenelement des Wassers immer wieder eine Verweilzeit
in der Nachbarschaft eines bestimmten Volumenelements der in den Kammern 7,8 enthaltenen
Reagenzien zur Verfügung hat.
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Die Teile des Kleingeräts bestehen aus Kunststoff.
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Um die Anordnung nicht zu schwer ausführen zu müssen und dennoch eine
Sicherung gegen ein Platzen bei den in Wasserleitungen stets auftretenden Druckstößen
zu haben, ist in dem Schaltkern 9 ein Kugelrückschlagventil 25 vorgesehen, welches
bei einem Überdruck in dem Auslaßende 1 öffnet und das Wasser unmittelbar in den
eine durchgehende Bohrung aufweisenden Hohlzapfen 17 und von dort ins Freie austreten
läßt. Bei dem normalen Wasserdruck bleibt das Sicherheitsventil 25 jedoch noch geschlossen.
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In den Fig. 3 und 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt,
bei dem an dem Auslaufende 1 eines Wasserhahns ein Halter 3' angebracht ist, der
nicht von der Dose umgeben ist, wie es bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.
1 und 2 der Fall ist, sondern der einen seitlich ausladenden Arm 26 mit einem Doppelkanal
27,28 aufweist.
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An dem Arm 26 ist die Dose 6' mit den Reagenzien befestigt die somit
seitlich neben dem Auslaufende 1 des Wasserhahns sitzt, was aus Platzgründen vorteilhaft
sein kann.
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In dem Halter 3' sitzt wieder ein Schaltkern 9',, der von außen verschwenkt
werden kann. In einer Schwenkstellung strömt das Wasser aus dem Auslaufende l auf
direktem Wege über die Kanäle 10' und die Auslässe 11' nach außen.
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In einer anderen Schwenkstellung des Schaltkerns 9' ist dieser Weg
blockiert und muß das Wasser über den Kanal 27 und die Durchlässe 12t die in der
Dose 6? enthaltenen Reagenzien durchströmen'bis es über die Durchlässe 29 in die
Kanäle 22 gelangt, die, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist,
fast tangential
in eine Kammer 16' münden in der ein Rotor 19' angeordnet ist. Der Rotor 19' hat
in seinem oberen Teil in der Höhe, in der die Kanäle 22' in die Kammer 16 eintreten,
Schaufeln 23' nach Art eines Turbinenrades, so daß das durch die Kanäle 22? in die
Kammer 16' eintretende Wasser den Rotor 19' in Drehung versetzt. Der Rotor 19-'
weist eine zylindrische Mitt-enausnehmung auf und ist damit auf einem Hohlzapfen
17' gelagert, der einen radialen Durchlaß 18' aufweist, der mit einem Durchlaß 20'
in dem Rotor zur Deckung bringbar ist. Wenn die Deckung vorhanden ist, strömt das
Wasser durch das Innere des Hohlzapfens 17' und den Kanal 28 in den Kanal 30, um
von dort in den Auslaß 31 in dem Schaltkern 9' zu gelai#en.
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Zwischen den Stellungen des Rotors, in denen sich die Durchlässe
18' und 20' decken, ist die Strömung überwiegen unterbrochen, so daß der gewünschte
Stillstand der Strömung in der in der Dose 6' enthaltenen Reagenzienmasse eintritt.
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In Fig. 5 ist als Ausschnitt aus Fig. 3 die Kammer 16' ohne den Rotor
19' noch einmal herausgezeichnet. Der im oberen Teil in Ansicht dargestellte Hohlzapfen
17' weist ausser dem radialen Hauptdurchlaß 18' noch Hilfsdurchlässe 33 auf, die
über den Umfang des Hohlzapfens l7 verteilt sind und in Höhe des von dem Durchlaß
20' des Rotors 19' überstrichenen Bereichs liegen. Die Hilfsdurchlässe 35 sind über
den Umfang so angeordnet, daß bei Jeder Drehstellung des Rotors 19' ein Hilfsdurchlaß
von dem Durchlaß 20' erfaßt ist und somit eine Durchflußverbindung besteht, die
ausreicht, um den Rotor 19' drehen zu lassen.