DE2953143C2 - Härtefühler für eine Wasserenthärtungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Härtefühler für eine Wasserenthärtungsanlage. mit einer regenerierbaren Füllung aus ionenaustauschendem Schrumpfharz, welche eine einzige freie Oberfläche aufweist, deren Hachennormale die Ausdehnungslichtung beim Regenerieren darstellt.

Bei einem aus der US-PS 28 10 692 bekannten Härtcfühler dieser Art folgt die Oberflächenabtastung diskontinuierlich mittels einer Lieht- oder F.lektroschranke. die anspricht, sobald ein Lichtstrahl bzw. eine Elektroden Verbindungslinie die freie Oberfläche der Haivfiilluiig s ι re ilen. Dadurch wird die 1 rschopluiii' ι «Ic ι R eg cn'.-nc lung des F.niliärtcrs tier Anlage angezeigt.

An dem bekannten I läriefühler ist nachteilig, dal* die se Oberfläche der llarzliillung mehr oder weniger up eben scm kann und infolgedessen der Schaltpunki entsprechend ungenau wäre, und daß die vorgeschlagene Durchslromung dieses I lärtciiihlers von linien nach

oben praktisch nicht möglich ist, weil die Körner der Marzfüllung aufschwimmen und deren Oberfläche unbestimmt machen wurden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Härtefühler der o. g. Art ohne diese Nachteile zu schaffen, welcher einen genauen Schaltpunkt besitzt und wahlweise von unten nach oben durchströmbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Kolben, der wenigstens während der Härtcfühlung die freie Obe-fläche berührt und der entweder ständig auf dieser frei schwimmt oder während der Regenerierung mittels einer Hubvorrichtung über der freien Oberfläche in der Schwebe gehalten ist

Dadurch wird vorteiihafterweise erreicht, daß an die Stelle der freien Oberfläche der Füllung die ihr abgewandte definierte Oberfläche des Kolbens tritt und daß infolge der andauernden, nur durch die Regenerierungsphase unterbrochenen Berührung der freien Oberfläche durch den Kolben die oberflächlichen Körner der Füllung am Aufschwimmen gehindert werden. Calls eine Strömungsrichtung von unten nach oben gewählt wurde. »Von unten nach oben« bedeutet bei einem Kolben, der waagrecht seitlich oder vertikal von unten an der Füllung anliegt, soviel wie »von der Füllung zum Kolben«. Dementsprechend kann »schwimmt« und »über der freien Oberfläche« bedeuten, daß Kolben und Füllung im Gleichgewicht der Kräfte stehen, bzw. daß sich der Kolben im Abstand zur freien Oberfläche befindet, also nicht mehr auf ihr »schwimmt«.

Im folgenden sind alternative oder kombinierbare jo Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Härtefühlers durch ihre wesentlichen Merkmale charakterisiert:

Bei einem Härtefühler mit Feder, deren Rückstellkraft der Quellkraft seiner Harzfüllung entgegengesetzt js ist, greift die Feder am Kolben an. Das Einwirken beispielsweise einer Schraubenfeder auf den Kolben führt dazu, daß dieser der sinkenden freien Oberfläche der Harzfüllung stetig folgt, wenn das Harz schrumpft, so daß die Lage des andernfalls eventuell zurückbleibenden Kolbens keinen zu geringen Grad der Erschöpfung des Enthärters anzeigen kann. Selbstverständlich muß die Rückstellkraft der Feder kleiner sein als die Qucllkraft der Harzfüllung des Härtcfühlcrs, weil sich das Harz sonst selbst komprimieren würde und kein KoI-benhub zustande käme.

Der Kolben ist zum Verdichten der Harzt jllung des Härtefühlcrs konisch geformt. Die Kegelstumpfform des Kolbens bewirkt eine Verdichtung des Harzes, die ein zu weites Eindringen des Kolbens in das Harz vcrhindert.

Der Kolben weist eine scharfe Abstreifkante auf seiner der Harzfüllung des Härtefühlers zugewandten Stirnseite auf. Diese Kante verhindert das möglicherweise störende Eindringen von Harzkörnern in den Hubraum hinter dem Kolben.

Der Kolben ist mit einem Kolbenring versehen, der den Kolben gegen den Gehäusemantel des Hänefühlers abdichtet und somit den Durchtritt von Harzkörnern durch den von beiden gebildeten Dichtspalt vermeiden bo hilft.

Der Kolben ist mit einem in die Harzfüllung des I lärtefühlers eintauchenden verjüngten Stempel versehen, der Träger beispielsweise einer .Signalfarbe sein kann, die bei ihrem Auftauchen aus der Har/iüllung anzeigt, en daß der Kolben nicht mehr auf der llarzfüllung schwimmt.

Der Kolben ist scheibenförmig ausgebildet, so daß nur ein verhältnismäßig kleiner Hubraum im Härtefühler benötigt wird.

Der Kolben ist mn einem Permanentmagneten gekoppelt, der einen berührungslosen elektrischen Schalter magnetisch betätigt, mit dem der Härtefühler versehen ist. Diesei Schalter ist selbstverständlich außerhalb des Gehäuses des Häriefiihlers angeordnet und erspart in Verbindung mil dem Permanentmagneten eine Gehäusedurchführung, deren Abdichtung stets problematisch isu

Der Härtefühler ist mit einer Kolbenstange versehen, deren herausragendes Ende einen elektrischen Schalter mechanisch betätigt, womit eine Grundanordnung für viele mögliche Ausführungsformen bestimmt ist. Für die Gehäusedurchführung von Kolbenstangen kann man sich die Kenntnisse und Fertigkeiten auf diesem Gebiet zunutze machen. Der Schalter erlaubt natürlich wie die bereits vorher erwähnten Schalter eine Folgesteuerung der Wasserenthärtungsanlage.

Die Kolbensiange ist magnetisch mit dem Kolben gekoppelt und dazu sind die Stange sowie der Kolben mit je einem äußeren bzw. inneren Permanentmagneten versehen. Hierbei entfällt sogar eine Gehäusedurchführung für die Kolbenstange, weil sich die beiden Permanentmagneten ständig gegenseitig mitnehmen, falls das Material des zwischen den Magneten liegenden Gehäuseteiles des Härtefühlers unmagnetisch ist.

Es ist eine Hubvorrichtung für die Kolbenstange vorhanden. Diese Vorrichtung erlaubt es, den Kolben während der Enthärtungsphase und/oder der Regenerierungsphase von der Harzfüllung des Härtefühlers getrennt zu halten, um ihn nur zu Testzwecken kurzzeitig auf die Harzfüllung aufzusetzen.

Die Hubvorrichtung weist eine bewegbare Steuerkurve und einen mit ihr zusammenwirkenden Steuernocken auf, der an der Kolbenstange befestigt ist. Dieses Kurvengetriebe kann ein geradlinig hin und her bewegtes Lineal als Steuerkurve und einen Stift als Steuernocken besitzen, so daß es einfach ausführbar ist.

Die Hubvorrichtung weist einen drehbaren Exzenter und einen mit ihm zusammenwirkenden Pleuelrahmen auf, der mil der Kolbenstange fest verbunden ist. Dieses Kurvengetriebe hat den Vorteil, daß statt einer hin und her gehenden Bewegung direkt ei ie Drehbewegung des Exzenters benutzt werden kann und diese Drehbewegung einfach von einem Uhrwerk ableitbar ist.

Die Hubvorrichtung weist einen Elektromagneten mit einem verschiebbaren Anker auf, der mit der Kolbenstange fest verbunden ist. Diese Ausgestaltung wird man nur benutzen, wenn der Kolben vorübergehend von der Harzfüllung des Härtefühlers abgehoben werden soll, weil der Elektromagnet andernfalls mit den bekannten nachteiligen Folgen ständig erregt sein muß. Der Einsatz des Hubmagneten wird daher auf die Regenerierungsphase beschränkt.

Die Hubvorrichtung weist eine zentral an der Kolbenstange und peripher an einem mit dem Härtefühler verbundenen Zusatzgehäuse befestigte, wasserdichte Membran und eine auf der dem Kolben abgekehrten Seite der Membran an das luftdichte Zusatzgehäuse angeschlossene Verbindungslciumg auf, die innerhalb des Gehäuses eines Mehrwegcvcniilcs in eine Leitung mündet, welche von einem Salzbehältcr zum Enthärter führt. Wenn dabei in tier zuletzt genannten Leitung an der Mündungsstelle der Verbindungsleilung Salzlösung vorbeislrönit. entsteht nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe in der Yerbindungsleitung und damit auf der einen Seite der Membran ein Unterdruck, der den

Kolben hebt. Das geschieht zu Beginn der Regenerierungsphase, welcher nicht mit dem Anfang des Quellvorganges in der Harzfüllung des Härtefühlers zusammenfällt, welcher umso später folgt, je wciler ein zu dem Härtefühler gehörender Tauchfiltcr von der zuerst regenerierten Zone einer Harzfüllung des Enthärters entfernt ist.

Der Härtefühler ist mit einem berührungslosen Schalter versehen, der durch den Kolben kapazitiv betätigbar ist. Diese Ausgestaltung erfordert nicht einmal einen Permanentmagneten, der mit dem Kolben gekoppelt ist. Der Härtefühler ist als Taucheinheit ausgebildet, die in die Harzfüllung des Enthärters versenkt ist. Infolgedessen werden keine Wasserleitungen gebraucht, die den Härtefühler einerseits mit einem in die Har/.füliung versenkten Tauchfilter und andererseits mit dem Mehrwegeventil verbinden.

Der in die Harzfüllung des Enthärteis eintauchende Härtefühler ist fluidmechanisch anschlußlos und wird von einem Teil des in der Harzfüllung strömenden Wassers auf einem Ersatzweg durchströmt. Der Härtefühler weist außerdem einen eingebauten elektrischen Schalter auf, der über ein mindestens zweiadriges, durch die Harzfüllung auf die Außenseite des Enthärters geführtes Kabel mit einer elektrischen Ventilsteuerung verbunden ist. Damit ist ein in Anordnung und Anschluß besonders einfacher Härtefühler geschaffen, der auch für geringes Druckgefälle in der Harzfüllung des Enthärters geeignet ist.

Der Härtefühler weist ein zylindrisches Gehäuse mit zwei Spaltfiltern an seinen beiden Enden als Ein- bzw. Auslaß auf, die sich über der Harzfüllung bzw. am unteren Ende der Harzfüllung, oder umgekehrt angeordnet, befinden. Spaltfilter haben, wie gesagt, den Vorteil, daß sie bei richtiger Spaltbreite den Durchtritt der körnigen Harzfüllung verhindern.

Durch einen luftgefüllten Hohlkolben, der auf der Harzfüllung schwimmt und relativ zu dem stationären Schalter im Gehäuse des Härtefühlers verschiebbar ist, wird erreicht, daß der Schalter mittelbar durch die Verschiebung des Kolbens betätigbar ist und der Hohlkolben selbst genügend Auftrieb hat. um eine Kompression der Harzfüllung zu verhindern.

Es ist ein Reed-Schalter als elektrischer Schalter und zu dessen Betätigung ein kolbenicster Permanentmagnet vorgesehen, so daß der Schaltkoniakt in einer Schutzgasatmosphäre liegt und im mehr oder weniger salzigen Wasser nicht korrodieren kann, sowie berührungslos betätigbar ist.

Der Hohlkolben ist mit einer zylindrischen Verlängerung zur Aufnahme des freihängenden Reed-Schalters versehen, welche in Kolbennähe Durchflußdiirchbrüche aufweist und mit ihrem koibenfernen Rand den kreisringförmigen Permanentmagneten aufnimmt. Die Durchflußdurchbrüche erlauben den Wasseraustausch zwischen Innerem und Äußerem der als Magnethalter dienenden Kolbenverlängerung, die dem Reed-Schalter den benötigten Raum bietet. Der Ringmagnet läßt Platz für den relativen Ein- und Austritt des Reed-Schalters, der vom Kolben bewegt wird.

Am unteren Ende des Härtefühler-Gehäuses ist ein Justierkolben eingeschraubt, der die Harzfüllung trägt. Dieser Justierkolben gestattet eine Nachjustierung des Schaltpunktes des Reed-Schalters, welche erforderlich werden kann, wenn die Harzquellung verhältnismäßig gering ist, weil beispielsweise das Wasser einen hohen Chloridgehalt hat oder zur Regenierung die sogenannte Sparbesalzung durchgeführt wird.

Der Härtefühler ist an dem einerseits am Gehäuse des Enthärters und andererseits am Gehäuse des Härtefühlers seine Adern zugentlastend befestigten Kabel mittels zweier Gehäusedurchführungen des Kabels aufge· hängt. Eine gesondert Aufhängung entfällt daher, ohne daß deshalb die Kabeladern zugbelastet wären.

Der Recd-Schalter ist innerhalb des Härtefühler-Gehäuses am Kabel aufgehängt, damit störende und aufwendige Befestigungen des Schalters am Gehäuse vermieden werden.

Offensichtlich sind einige der vorstehend genannten Merkmale zu verschiedenen Ausführungsformen kombinierbar, während andere sich gegenseitig ausschließen und nur alternativ verwirklichbar sind. Den Ausfüh- v> rungsbeispielen sind mehrere Kombinationsmöglichkeiten entnehmbar.

Im folgenden ist die Erfindung anhand einer durch die Zeichnung beispielhaft dargestellten vollständigen Ausführungsform einer Wasserenthärtungsanlage und mehrercr Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Häriefühlcrs für diese Anlage im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Gesamtansicht der Anlage mit geschnittenem Mehrwegeventil: H Fig. 2 dasselbe Ventil in gleicher Darstellung in einem anderen Zustand;

Fig.3 einen vertikalen Längsschnitt durch einen ersten Härtefühler, der zur Anlage gemäß F i g. 1 gehört;

F i g. 4,7 und 8 teilweise längsgeschnitten dargestellte so Seitenansichten eines zweiten, fünften bzw. sechsten Härtefühlers;

Fig.5, 6 und 9 teilweise längsgeschnitten und abgebrochen dargestellte Seitenansichten eines dritten, vierten bzw. siebten Härtefühlers;

F i g. 10 eine schema tisch dargestellte Teilansicht der Anlage mit aufgebrochenem Enthärter; und

F i g. 11 einen Längsschnitt durch einen achten Härtefühler der Anlage gemäß Fig. I.

Die erfindungsgemäße Anlage gemäß Fig. 1 bis 3 besteht im wesentlichen aus einem Enthärter 20, aus einem Salzbehälter 22, aus einem Mehrwegeventil 24. aus zwei Härtefühlern 26 bzw. 28, aus mehreren, noch zu bezeichnenden Wasserleitungen und aus einer nicht dargestellten elektrischen Steuerung des Mchrwegeventils 24 mittels Härtefühler 26 (und 28) später im einzelnen erläutert wird.

Der Enthärter 20 ist ein aufrechtstehender, geschlossener, kreiszylindrischer Tank 30 mit einer durch Na-Ioncn regenerierbaren Füllung 32 aus Ionenaustauscher-Kunstharz, das die Ca- und Mg-lonen des harten Wassers gegen Na-ionen tauscht. Auf der Längsachse des Tankes steht ein Entnahmerohr 34, das an seinem bis auf den Grund der Harzfüllung 32 eingetauchten unteren Ende mit einem Filter 36 versehen ist. In verschiedener Höhe der Harzfüllung 32 befinden sich zwei eingebettete Tauchfilter 38 und 40 mit Spalten gegen den Durchtritt von Harzkörnern und für den Durchtritt von Wasser.

Der Salzbehälter 22 ist oben offen und an seinem bo Grund befindet sich in einer übersättigten Kochsalzlösung 42 ein den Tauchfiltern 38 und 40 entsprechender weiterer Tauchfilter 44.

Das Mehrwegeventil 24 besitzt einen Anschluß 46 für hartes Wasser und einen Anschluß 48 für weiches Wasscr. Außerdem sind ein Anschluß 50 für das Entnahmerohr 34. ein Anschluß 52 für eine Abwasserleitung, ein Anschluß 54 für eine durch eine gestrichelte Linie angedeutete Vcrbindungslcitung zu dem Raum 31 innerhalb

des Tanks 30 über dessen Harzfüllung 32, ein Anschluß 56 für eine vom Tauchfilter 44 im Salzbchälter 22 ausgehende Steigleitung 60 für Sole und ein Anschluß 58 für eine zum Härtefühler 26 führende Unterdruckleitung 62 vorhanden.

Die zwei Einlasse der beiden Härtefühler 26 und 28 sind über je eine Leitung 64 bzw. 66 an den zugeordneten Tauchfilier 38 b/.w. 40 angeschlossen. Die zwei Auslässe der beiden Härtefühler 26 und 28 sind über eine gegabelte gemeinsame Leitung 68 mit dem Anschluß 50 für das Entnahmerohr 34 verbunden.

Das Mehrwegeventil 24 enthält in seinem Gehäuse 25 einen den Anschluß 46 mit dem Anschluß 54 verbindenden ersten Hauptkanal 70 mit einem steuerbaren Ventil 71. das durch einen Injektor 72 überbrückt ist. Den Injektor 72 und den Anschluß 56 verbindet ein erster .Seitenkanal 73 mit einem steuerbaren Ventil 74. Zwischen diesem Ventil 74 und dem Anschluß 56 befindet sich der Anschluß 58 an den Seitenkanal 73. Die Anschlüsse 48 und 50 sind durch einen zweiten Hauptkanal 75 mit einem steuerbaren Ventil 76 verbunden. Die zwischen den Anschlüssen 46 und 48 einerseits sowie den Ventilen 71 bzw. 76 andererseits liegenden Abschnitte der Hauptkanäle 70 bzw. 75 stehen über ein steuerbares Ventil 77 miteinander in Verbindung. Der zwischen dem Ventil 76 und dem Anschluß 50 gelegene andere Abschnitt des zweiten Hauptkanales 75 steht über ein steuerbares Ventil 78 mit dem Anschluß 52 in Verbindung. Wenn die Durchfluß-Ventile 74, 77 und 78 geschlossen sind, haben die Durchfluß-Ventile 71 sowie 76 geöffnet und umgekehrt, wie Fig. 1 für die Enthärtungsphase bzw. F i g. 2 füi die Regenerierungsphase zeigt. Wahlweise kann die Leitung 68 über eine dem Ventil 78 benachbarte Bohrung 79 im Gehäuse 25 in den zweiten Seitenkanal 69 mit dem Ventil 78 münden, der den zweiten Hauptkanal 75 mit dem Anschluß 52 verbindet.

Beim Enthärten strömt, solange die Ventile 74 und 77 geschlossen sind, hartes Wasser über das geöffnete Ventil 71 und den Injektor 72 durch den Hauptkanal 70 vom Anschluß 46 zum Anschluß 54, von dem aus das harte Wasser in den Tankraum 31 gelangt. Das angesammelte harte Wasser durchsickert nun die Harzfüllung 32 des Tankes 30 und wird darin enthärtet, bis es den Filter 36 erreicht hat. von dem aus es als enthärtetes, weiches Wasser im Entnahmerohr 34 hochsteigt. Das weiche Wasser gelangt schließlich vom Anschluß 50 bei geöffnetem Ventil 76 sowie geschlossenen Ventilen 77 und 78 über den Hauptkanal 75 zum Anschluß 48. Gleichzeitig fließen zwei Ströme mehr bzw. weniger enthärteten Wassers über die Leitungen 64 bzw. 66 in und durch die Härtefühler 26 bzw. 28 und von dort aus über die gemeinsame Leitung 68 am Anschluß 50 in den Hauptkanal 75, so daß das während der Enthärtungsphase ständig durch die Härtefühler fließende Testwasser dem den Enthärter 20 verlassenden Wasser zugemischt wird.

Auch beim Regenerieren strömt hartes Wasser vom Anschluß 46 bei geschlossenem Ventil 71 über den vom Injektor 72 gebildeten Bypass des Hauptkanales 70 zum Anschluß 54. Der Injektor 72 mischt dem harten Wasser Sole zu, die er bei geöffnetem Ventil 74 über den Seitenkanal 73 und die Steigleitung 60 aus dem Salzbehälter 22 saugt Das Hartwasser/Sole-Gemisch mit hohem Kochsaizgehalt gelangt vom Anschluß 54 in die Harzfüllung 32 des Enthärters 20, regeneriert diese und strömt dann über das Entnahmerohr 34 bei geschlossenem Ventil 76 und geöffnetem Ventil 78 vom Anschluß 50 zum Anschluß 52. Damit während der Regenerierungsphase wenigstens Hartwasser zur Verfugung steht ist vorgesehen, daß ein Teil des Hartwassers vom Anschluß 46 bei geöffnetem Ventil 77 zum Anschluß 48 fließt. Falls der Anschluß 48 jedoch mit einem Vorratsbehälter für Weichwasser in Verbindung steht, das nicht mit Hartwasser vermischt werden soll, wird man das Ventil 77 geschlossen halten oder die dadurch vermittelte Verbindung der beiden Hauptkanäle 70 und 75 aufheben. Gleichzeitig strömt das erwähnte regenerierende Gemisch auf den zuvor im Zusammenhang mit der Enthartungsphase bezeichneten Wegen durch die beiden Härtefühler 26 und 28 zum Anschluß 50, so daß außer dem Enthärlcr 20 auch die Härtefühler regeneriert werden.

Alle Härtcfühier gemäß F i g. 3 bis 9 besitzen als Ein- und Auslässe Leitungsenden 80, die als Spaltfilter ausgebildet sind. Diese ragen vertikal von unten durch einen kreisscheibenförmigen Gehäuseboden 81 in eine darauf geschichtete Füllung 82 aus ionenausiauschendem. regenerierbarem Schrumpfharz, welche seitlich von einem an den Boden 81 anschließenden, vertikalen, kreiszylindrischen Gehäusemantel 83 umschlossen ist, in bezug auf den die beiden Leitungsenden 80 diametral weit auseinanderliegend angeordnet sind.

Bei den Härtefühlern nach F i g. 3 bis 6 und 7 bis 9 ist

der Gehäusedeckcl 84 ringförmig und an seinem inneren Rand ist ein vertikaler Zylinder 85 mit einer oberen Abschlußscheibe 86 befestigt. Der Zylinder 85 nimmt teilweise einen Teil der Harzfüllurig 82 auf und hat einen geringeren Durchmesser als der Gehäusemantel 83. Bei den Hältefühler-Ausführungsformen nach F i g. 3 bis 6 und 8 ist der Zylinder 85 aus einem lichtdurchlässigen, durchsichtigen Material hergestellt.

Auf der freien, ebenen, waagrechten Oberfläche 87 der Harzfüllung 82 schwimmt bei den Ausführungsformen nach F i g. J bis 9 ein unterschiedlich gestalteter, Γ) noch zu beschreibender Kolben, der gegebenenfalls teilweise in die Füllung eintaucht.

Bei den Ausführungsformen nach F i g. 3 bis 6 ist eine bezüglich der Achse des Zylinders 85 konzentrisch angeordnete, auf Druck beanspruchte Schraubenfeder 88 vorgesehen, die sich einerseits am Kolben und andererseits am Gehäuse des Härtefühlers abstützt. Die Schraubenfeder 88 nimmt zentrisch eine vertikale Kolbenstange 89 auf, die an ihrem aus dem Gehäuse des Härtefühlers herausragenden oberen Ende mit einem Schaltnokken 90 versehen ist. der mit dem Betätigungshebel 91 eines elektrischen Schalters 92 zusammenwirkt, welcher das Mehrwegeventil 24 der Anlage steuern hilft. Im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 ist der Schalter 92 am Gehäuse des Härtefühlers befestigt, und zwar im allgemeinen an dem Gehäusedeckel 84.

Die Ausführungsformen nach F i g. 3 bis 6 sind je mit einer Hubvorrichtung für den Kolben zur Betätigung der Kolbenstange 89 versehen, deren unterschiedliche Ausgestaltungen noch erläutert werden. Die Ausführungsformen nach Fig.3 und 5. nach Fig.4 und 6 sowie nach Fig.8 und 9 weisen je den gleichen Kolben 93 bzw. 94 bzw. 95 auf, der vom Zylinder 85 auf und ab geführt wird. Die je von der an der Abschlußscheibe 86 angreifenden Schraubenfeder 88 di- bo rekt beaufschlagten Kolben 93 und 94 sind auf ihrer Unterseite mit einem kreiszylindrischen Stempel % versehen, der bei den auf der Harzfüllung 82 schwimmendem Kolben ganz in diese Füllung eingetaucht ist und oberflächlich eine Signalfarbe aufweist, die bei auftauchendem Kolben sichtbar wird. Die Kolben 93 sind kegelstumpfförmig und weisen eine der Harzfüllung benachbarte, scharfe Abstreifkante 97 auf. Dagegen sind die Kolben 94 doppelkegelstumpfförmig und wei-

sen einen Kolbenring 98 auf. Die Kolben 95 sind rein kreiszylindrisch massiv ausgestaltet.

Die Kolbenstangen 89 der Ausführungsformen nach F i g. 3 bis 6 sind in einer Bohrung der AbschluBscheibe 86 geführt. -,

Die Hubvorrichtung des Härtefühlers 26 weist gemäß Ausführungsform nach F i g. 3 ein kreiszylindrisches Zusatzgehäuse 100 auf. das mit seiner offenen, von der Abschlußscheibe 86 geschlossenen unteren Seite auf dem Zylinder 85 sitzt und aus einem Mantel 101 sowie einem Deckel 102 besteht, der mit einer zentralen, abgedichteten Bohrung die Kolbenstange 89 führt. Der Mantel 108 faßt den kreisförmigen Rand einer wasserdichten, gewellten Membran 103 ein, deren Zentrum an der dor; durchstoßenden Kolbenstange 89 befestigt ist und is die den Hohlraum im Zusatzgehäuse 100 in einen oberen und einen unteren Teil trennt, der über die Unterdruckleitung 62 an das Mchrwegeventil 24 angeschlossen ist bzw. über den von der Bohrung in der Abschlußscheibe 86 und der Kolbenstange 89 gebildeten Ringspalt mit dem Hubraum des Kolbens 93 in Verbindung steht.

Die Wirkungsweise dieser Hubvorrichtung der Härtefühler-Ausführungsform nach F i g. 3 ist folgende: Während der Regenerierungsphase der Anlage mit dem Härtefühler 26 bewirkt der Unterdruck in der Leitung C2 eine Verformung der Membran 103 und infolgedessen eine Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 89, die den Kolben 93 entgegen der Rückstellkraft der Schraubenfeder 88 hebt, so daß Freiraum für die sich regene- jo rierende und dabei nachqtiellende Har/füllung 82 geschaffen wird. Die gequollene Harzfüllung 82 hält den schließlich wieder auf ihr schwimmenden Kolben 93 oben, da die Rückstellkraft der Feder 88 nicht zur Kompression der Füllung ausreicht.

Während der Enthärtungsphase der Anlage folgt der Kolben 93 unter dem Einfluß der Feder 88 der Oberfläche 87 der schrumpfenden Harzfüllung 82. weil in dieser Betriebsphase kein Unterdruck mehr in der Leitung 62 ist. Bei Erschöpfung des Enthärters 20 ist der Kolben 93 so weit gesunken, daß der Schaltnocken 90 den Hebel 91 des Schalters 92 betätigt.

Aufgabe des Stempels 96 ist es, auch bei den Ausführungsformen nach Fig.4 bis 6, durch Auftauchen aus der Harzfüllung 82 den Beginn der Regenerierungsphase optisch anzuzeigen, bei welchem sich Kolben 93, bzw. 94. und Oberfläche 87 der Harzfüllung 82 voneinander zu trennen anfangen.

Bei der Härtefühler-Ausführungsform gemäß Fig.4 besteht die Hubvorrichtung aus einem von einem Zeitsc-Mäiiwerk 104 drehbaren Exzenier 105 und aus einem mit ihm zusammenwirkenden, rechteckigen Pleuelrahmen 106, der am oberen Ende der Kolbenslange 89 befestigt ist. Spätestens bei Beginn der Regenerierungsphase beginnt das Schaltwerk 104 in einem vorbestimm- ten Zeitpunkt den Exzenter 105 im Pleuelrahmen 106 um 180° zu drehen, wobei der Kolben 94 entgegen der Rückstellkraft der Schraubenfeder 88 von der Harzfüllung 82 abgehoben und in seine obere Umkehrstellung Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform entspricht im übrigen derjenigen nach F i g. 3, auch soweit nicht von der Ausgestaltung der Hubvorrichtung herrührende Unterschiede bestehen. Das gilt auch für die beiden Ausführungsformen gemäß F i g. 5 und 6.

Nach Fig.5 besteht die Hubvorrichtung der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Härtefühlers aus einem Elektromagneten 107 mit in seiner Spule 108 verschiebbarem Anker 109, der am oberen Ende der Kolbenstange 89 befestigt ist. Die Spule 108 ist in eine nicht dargestellte elektrische Schaltung einbezogen, die dafür sorgt, daß die Spule spätestens bei Beginn der Regenerierungsphase erregt und frühestens am Ende dieser Phase, also am Beginn einer neuen Enthärtungsphase, entregt wird. Das hat zur Folge, daß der Schaltnocken 90 mittels des Hebels 91 den Schalter 92 zur Veranlassung einer neuen Regencrierungsphase betätigt, wenn der Kolben 93 weit genug auf und mit der Oberfläche 87 der schrumpfenden Harzfüliung 82 gesunken ist, und daß der Kolben der beim Regenerieren quellenden Harzfüllung 82 ausweicht.

Die Härtefühler-Ausführungsform gemäß F i g. b besitzt eine Hubvorrichtung, die aus einer waagrecht hin und her bewegbar geführten Schräge 110 und aus einem auf der Schräge auf- und abgleitenden Führungsstift 111 besteht, der quer zur Kolbenstange 89 an dieser befestigt ist. Die Wirkung dieser Hubvorrichtung entspricht derjenigen der Vorrichtung gemäß Fig.5. Ihre Betätigung ist jedoch eine mechanische statt einer elektrischen.

Es ist möglich, die Hubvorrichtung so zti betätigen, daß die Schräge 110 von der Kolbenstange 89 zurückgezogen ist. so daß der Kolben 94 der sinkenden Oberfläche 87 der schrumpfenden Harzfüllung 82 kontinuierlich folgt.

Hier ist eine Hubvorrichtung entbehrlich, weil der Quelldruck der Harzfüllung 82 auf eine verhältnismäßig große Kolbenfläche wirkt und die Rückstellkraft der Feder 88 überwinden kann, zumal der Kolben 112 relativ leicht ist.

Bei dieser Ausführungsform bleibt der Kolben 112 in ständiger Berührung mit der Oberfläche 87 der Harzfüllung 82, in die er mit seinem Zylinder 114 eintaucht. Der Schalter 92 wird daher mittels des Hebels 91 vom Schaltnocken 90 betätigt, sobald der Kolben 112 infolge der Schrumpfung der Harzfüllung 82 während der Enthärtungsphase weit genug gesunken ist.

Die Härtefühler-Ausführungsform gemäß F i g. 7 besitzt wieder im wesentlichen das gleiche Gehäuse wie die Ausführungslormen nach Fi g. 3 bis 6. Im nicht notwendigerweise durchsichtigen, jedoch linrnagnelischers Zylinder 85 ruht auf der Oberfläche 87 der Harzfüllung 82 ein von ihm geführter kreiszylindrischer Kolben 141. auf dem ein stabförmiger Permanentmagnet 142 gelagert ist, welcher mit einem magnetisch betätigbaren elektrischen Schalter 143 außerhalb des Zylinders zusammenwirkt Der Schalter 143 befindet sich in einem Stromkreis mit einer nicht dargestellten Stromquelle und einem Relais 144. das beim Sinken des Kolbens

bewegt wird, damit die Harzfüllung störungsfrei nach- bO anzieht und bei seinem Steigen abfällt, so daß verarbeil-

quelien kann. In einem auf Erfahrungswerten über die Dauer der Enthärtungsphase beruhenden, vorbestimmten Zeitpunkt dreht das Schaltwerk 104 den Exzenter 105 um 180° weiter, wobei der Pleuelrahmen. 106 von der Feder 88 unterstützt den Kolben 94 so weit absenkt, bis er sicheren Stand auf der Harzfüllung 82 nimmt. Dabei betätigt der Schaltnocken 90 schließlich den Schalter 92 über seinen Hebel 91.

bare Steuerimpulse entstehen können, wenn die Harzlüllung 82 schrumpft bzw. quillt. Um eine Nord-Süd-Ausrichtung im erdmagnetischen Feld zu verhindern, kann der Stabmagnet 142 durch einen kreisscheibenförmigen Magnet mit konzentrischen Polen ersetzt werden.

Bei der Härtcfühler-Ausführungsform nach F i g. 8 ist der lichtdurchlässige Zylinder 85 mit einer Lichlschran-

ke 145 versehen, deren Lichtquelle 145.1 und Photo/eile 145.2 einander auf der Außenseite des Zylinders 85 diametral gegenüberstehen. Sinkt der vom Zylinder 85 geführte, auf der Oberfläche 87 der I larzfiillung 82 ruhende Kolben 95 bei schrumpfendem Harz, dann unter- ί bricht er die Lichtschranke 145 wie dargestellt. Steigt er dagegen bei quellendem Harz, dann gibt er diese Lichtschranke 145 frei.

Bei einer Variante dieser Ausführungsform könnte de^r Kolben entfallen. Die vom Zylinder 85 verjüngte Säule der Harzfüllung 82 selbst würde dann die Lichtschranke 145 dank ihrer ausgeprägten Oberfläche 87 beeinflussen, falls die Füllung Licht absorbiert.

Die Besonderheit der Härtefühler-Ausführungsform gemäß F i g. 9 besteht darin, daß der Zylinder 85 nichtmetallisch, der Kolben 93 aber metallisch ist. so daß er durch den Zylinder einen auf Kapazitätsänderungen ansprechenden elektrischen Schalter 146 betätigen kann. Dies geschieht im einen oder ihm entgegengesetzten Sinne, wenn die verjüngte Säule der Harzfüllung 82 den jo Kolben 95 aus dem Einflußbereich des Schalters 146 beim Quellen heraushebt und beim Schrumpfen in diesem Bereich hineinsinken läßt.

Aus Fig. 10 ist eine Variante der Anlage gemäß F i g. 1 mit einer besonderen in F i g. 11 dargestellten Härtefühler-Ausführungsform ersichtlich. Auf einen Enthärter 150 mit Harzfüllung 152 ist dort, wo aus seinem Gehäuse 154 das nicht gezeichnete Steigrohr austritt, ein Mehrwegeventil 156 gesetzt, dessen Funktionen hier nur noch angedeutet sind.

Als Taucheinheit ist in die Harzfüllung 152 des Enthärters 150 der Härtefühler 158 versenkt, der an einem Kabel 160 hängt, dessen Isoliermantel 161 von zwei Durchführungen 162 und 163 gefaßt ist, die in passenden Durchbrüchen 164 bzw. 165 des Enthärter-Gehäuses js 154 bzw. eines Gehäusedeckels 166 des Härtefühlers 158 angeordnet sind. Der Durchbruch 164 am Enthärter 150 liegt oben in der Nähe des Mehrwegevenüles 156. also über der Harzfüllung 152 und beim Steigrohr.

Der Härtefühler 158 weist als Gehäuse 167 ein kreiszylindrisches, relativ langes Rohr auf. dessen oberes Ende durch den genannten Deckel 166 verschlossen ist und in dessen unteres Ende ein mittels eines Schraubendrehers verstellbarer Justierkolben 168 eingeschraubt ist. Auf diesen Kolben ist eine Füllung 169 aus Schrumpfharz gepackt, deren ebene, waagrechte Oberfläche 170 in größerem Abstand zum Gehäusedeckel 166 liegt. An seinem oberen und unteren Ende, also unterhalb des Gehäusedeckels 166 bzw. oberhalb des Justierkoibens 168, ist der Mantel des Gehäuses 167 mit je einem Spalt- so filter 171 bzw. 172 versehen, der einfach durch Schlitze gebildet ist, deren Breite einen Austritt der Harzkörner verhindert. Auf der Oberfläche 170 der Harzfüllung 169 steht ein schwimmender luftgefüllter Hohlkolben 173 in Form eines Kreiszylinders, dessen Außendurchmesser um mehr als das Toleranzmaß kleiner ist als der Innen durchmesser des Gehäuses 167, so daß dazwischen ein Ringspalt 174 für den Durchtritt von Wasser gebildet ist Auf dem Kolben 173 sitzt eine ihm entsprechende zylindrische Verlängerung 175 mit einem Hohlraum 176, die oben offen ist und an ihrem Fuß mehrere Durchflußdurchbrüche 177 aufweist so daß Wasser aus dem Ringspalt 174 in den Hohlraum 176 eintreten und vom Hohlraum in den Ringspalt austreten kann. Im Hohl raum 176 befindet sich am oberen Ende der Verlangerung 175 ein kreisringförmiger Permanentmagnet 178, der am oberen Rand der Verlängerung innen befestigt ist Durch den Magneten 178 verlaufen zwei aus dem Isolierm.intel 161 austretende, selbst noch einmal isolierte Adern 179 des Kabels 160, welche endseitig an einen Reed-Schalter 180 angeschlossen sind, der hochkant steht und in den Durchbruch 181 des Permanentmagneten 178 pal.it. von dem er bei relativer Annäherung im Sinne der Verbindung der Adern 179 betätigt wird und betätigt ist. wenn der Magnet mit seinem Durchbruch den Schalter umringt. Damit das möglich ist. ist der lichte Abstand des Permanentmagneten 178 vom Hohlkolben 173 etwas größer als die Höhe des Reed-Schaliers 180, der sich in dem dadurch bestimmten dazwischenliegenden Teil des Hohlraumes 176 befindet, wenn die Harzfüllung 169, wie in Fig. 11 dargestellt, maximal gequollen ist, der Enthärter 150 also gerade regeneriert oder nur kaum zum Enthärten beansprucht worden ist.

Die Wirkungsweise des Härtefühlers 158 ist folgende: Der Hohlkolben 173 ruht ständig auf der Oberfläche 170 der Harzfüllung 169. Falls diese, ausgehend von dem Zustand gemäß Fig. U, beim Enthärten, währenddessen hartes Wasser nicht nur durch die Harzfüllung 152 des Enthärters 150, sondern eben auch durch die Harzfüllung 169 des im Enthärter enthaltenen Härtefühlers 158 strömt, und zwar beim Spaltfilter 171 hinein und beim Spaltfilter 172 heraus; falls also die Härtefühler-Harzfüllung 169 schrumpft, sinkt der Kolben mit der Oberfläche 170 ab, wobei schließlich der Permanentmagnet 178 den Reed-Schalter 180 nach Annäherung betätigt. Während der Regenerierungsphase quillt die Härtefühler-Harzfüllung 169, wobei der Hohlkolben 173 mit der Oberfläche 170 der Harzfüllung hochsteigt und schließlich die Betätigung des Reed-Schalters 180 durch den Permanentmagneten 178 bei Entfernung aufgehoben wird. Mitteis des Ein- und Ausschaltimpulses wird über das Kabel 160, das zur elektrischen Ventilsteuerung an das Mehrwegeventil 156 angeschlossen ist, die Regenerierungsphase eingeleitet bzw. beendet

Abschließend sei erwähnt, daß das Schwimmen oder Schweben des Hohlkolbens 173 auf der Oberfläche 170 1 der Harzfüllung 169 natürlich voraussetzt, daß das spezifische Gewicht der auf der Oberfläche lastenden Einheit aus Hohlkolben, seiner Verlängerung 175 und Magnet 178 höchstens so groß ist wie die Wichte der Harzfüllung. Andernfalls würde diese Einheit einsinken.

Selbstverständlich muß bei allen Ausführungsformen gemäß F i g. 7 bis 9 und 11 mit ungefedertem Kolben dessen spezifisches Gewicht zwar kleiner als die Wichte der Harzfüllung. jedoch größer als Eins (Wasser) sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Härtefühler für eine Wasserenthärtungsanlage, mit einer regenerierbaren Füllung aus ionenaustau- ·"> sehendem Schrumpfharz, weiche eine einzige freie Oberfläche aufweist, deren Flächennormalc die Ausdehnungsrichtung beim Regenerieren darstellt, g e kennzeichnet durch einen Kolben(93,94,95, 141,173) der wenigstens während der Härtefühlung to die freie Oberfläche (87) berührt und der entweder ständig auf dieser frei schwimmt (Fig.7 bis 9, 11) oder während der Regenerierung mittels einer Hubvorrichtung (F ι g. 3 bis 6) über der freien Oberfläche in der Schwebe gehalten ist

2. Härtefühler nach Anspruch 1. mit einer Feder, deren Rückstellkraft der Quellkraft der Harzfüllung entgegengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (88) am Kolben (93,94) angreift (F i g. 3 bis 6).

3. Härtcfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (94) zum Verdichten der Harzfüllung (82) konisch geformt ist (Fig. 4, 6)-

4. Härtefühler nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (93) eine scharfe Abstreifkante (97) auf seiner der Harzfüllung (82) zugewandten Stirnseile aufweist (F i g. 3,5).

5. Härtefühler nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (94) mit einem KoI-benring (98) versehen ist (F i g. 4,6).

6. Härtefühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, dall der Kolben (93,94) mit einem in die Harzfüllung (82) eintauchenden, verjüngten Stempel (96) versehen ist (K i g. 3 bis 6). a

7. Härtefühler nach einem der Ansprüche 1.2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (93) scheibenförmig ausgebildet ist (F ι g. 3,5).

8. Härtefühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (141) mit 4P einem Permanentmagneten (142) gekoppelt ist. durch den ein berührungsloser elektrischer Schalter (143) magnetisch betätigbar ist (F i g. 13).

9. Härtefühler nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer Kolben- ^ stange (89) versehen ist, durch deren hcrausragendes Ende ein elektrischer Schalter (92) mechanisch betätigbar ist (Fi g. 3 bis 6).

10. Härtefühler nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung (F i g. 3 bis 6) an der Kolbenstange (89) angreift.

11. Härtefühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung eine bewegbare Steuerkurve (110) und einen mit ihr zusammenwirkenden Steuernocken (111) aufweist, der an der Kolbenstange (89) befestigt ist (Fig. 6).

12. Härtefühler nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung einen drehbaren Exzenter (105) und einen mit ihm zusammenwirkenden Plcuelrahmen (106) aufweist, tier mit der Kolbenstange (89) fest verbunden ist (I i g. 4).

13. llärtelühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung einen Licktroniagneten (107) mit einem verschiebbaren Anker (109) aufweist, der mn der Kolbenslange (89) fest verbunden isl (I i g. ^r>).

14. Härtet ühler nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, dall die Hiibvorrichunii: eine zentral an der Kolbenstange (89) und peripher an einem mit dem Härtefühler (26) verbundenen Zusatzgehäuse (100) befestigte, wasserdichte Membran (103) und eine auf der dem Kolben (93) abgekehrten Seite der Membran (103) an das luftdichte Zusatzgehäuse (100) angeschlossene Verbindungsleitung (62) aufweist, die innerhalb des Gehäuses (25) eines Mehrwegeventiles (24) der Wasserenthärtungsanlage in eine Leitung (73) mündet, weiche von einem Salzbehälter (22) zu einem Enthärter (20) der Anlage führt (F ig. Ibis 3).

15. Härtefühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem berührungslosen Schalter (146) versehen ist, der durch den Kolben (95) kapazitiv betätigbar ist (F i g. 9).

16. Härtefühler nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 15. dadurch gekennzeichnet, daß er als Taucheinheit (158) ausgebildet ist. die in eine Harzfüllung (152) eines Enthäriers (150) der Wasserenthärtungsanlage versenkbar ist (Fig. 10); daß er von einem Teil des in der Harzfüllung (152) des Enthärters (150) strömenden Wassers auf einem Ersaizvveg (171 — 172) durchströmbar ist: und daß er einen eingebauten elektrischen Schalter (180) aufweist, der über ein mindestens zweiadriges, durch die Harzfüllung (152) des Enthärters (150) auf die Außenseite des Enthäriers führbares Kabel (160) mit einer elektrischen Steuerung eines Ventils der Wasserenthärtungsanlage verbindbar ist (Fig. 10, 11); sowie gekennzeichnet durch einen luftgefüllten Hohlkolben (173). der auf der Harzfüllung (169) schwimmt und relativ zu dem stationären Schalter (180) im Gehäuse (167) des Hartefühlers verschiebbar ist (F i g. 11).

17. Härtcfühler nach Anspruch 16. dadurch gekennzeichnet, daß als elektrischer Schalter ein Reed-Schaltcr (100) und zu dessen Betätigung ein kolbenfestcr Permanentmagnet (178) vorgesehen ist (Fig. 11).

18. Haricfühlcr nach den Ansprüchen 16 und 17. dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkolben (173) mit einer zylindrischen Verlängerung (175) zur Aufnahme des freihängendcn Reed-Schalters (180) versehen ist. welche in Kolbcnnähe Durchflußdurchbrüchc (177) aufweist und mit ihrem kolbenfernen Rand den kreisringlörmigen Permanentmagneten (178) aufnimmt (I" ig. II).