DE29709869U1 - Water treatment device - Google Patents
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Description
Patentanwalt Karl Olrrjcht .··..« ..«*»*. Am Weinberg 15Patent attorney Karl Olrrjcht .··..« ..«*»*. Am Weinberg 15
Diplom-Physiker Staatl. Gepr. ^be^^^?1*' I ··**··*·»! .' D-35096 NiederweimarDiploma in physics, state-certified ^be^^^? 1 *' I ··**··*·»! .' D-35096 Niederweimar
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Perspektiva GmbH, RU-141980 Dubna 3, Gebiet Moskau (Rußland)Perspektiva GmbH, RU-141980 Dubna 3, Moscow region (Russia)
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Wasser gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Sie kann insbesondere für die Trinkwasser-Gewinnung eingesetzt werden.The present invention relates to a device for treating water according to the preamble of claim 1. It can be used in particular for producing drinking water.
Eine vergleichbare Vorrichtung ist aus EP 0 175 123 B1 bekannt. Sie verwendet zur Wasser-Zirkulation namentlich für die Anwendung in der Zahnmedizin eine polarisationsumkehrbare elektrochemische Zelle mit plattenförmigen Elektroden, zwischen denen eine Kunststoffmembran einen Anolyt-Raum und einen Katholyt-Raum trennt. Diese sind durch einen Kanal strömungsverbunden und können teilweise oder ganz mit Turbulenzmitteln gefüllt sein, beispielsweise mit Sintermateria!, Netzen, Gittern usw., die einen hohen Strömungswiderstand und einen entsprechend kleinen bzw. langsamen Wasserdurchsatz bedingen.A comparable device is known from EP 0 175 123 B1. It uses a polarization-reversible electrochemical cell with plate-shaped electrodes for water circulation, particularly for use in dentistry, between which a plastic membrane separates an anolyte chamber and a catholyte chamber. These are connected by a channel and can be partially or completely filled with turbulence agents, for example with sintered materials, nets, grids, etc., which cause a high flow resistance and a correspondingly small or slow water throughput.
Eine in der CH-PS 654 559 beschriebene elektrochemische Zelle ist mit Gleichspannung umkehrbarer Polung und überlagerter Niederfrequenz-Wechselspannung betreibbar, um einer Leitungsverkalkung entgegenzuwirken. Durch eine konzentrische Anordnung von Elektroden mit dazwischenliegendem porösem Rohr werden getrennte zylindrische Kammern gebildet, zwischen denen ein Gradient der pH-Werte aufrechterhalten werden kann. Ob Wasser fließt oder nicht, tastet ein Sensor ab, der hinter einem abströmseitigen Filter angeordnet ist.An electrochemical cell described in Swiss Patent 654 559 can be operated with direct current with reversible polarity and superimposed low-frequency alternating current in order to counteract calcification of the pipes. A concentric arrangement of electrodes with a porous tube in between creates separate cylindrical chambers between which a gradient of pH values can be maintained. A sensor located behind a filter on the downstream side detects whether water is flowing or not.
Die herkömmlichen Vorrichtungen erfordern vielfach einen beträchtlichen Konstruktions- und Herstellungsaufwand. Sie arbeiten allgemein relativ langsam, d.h. mit geringem Volumen-Durchsatz. Nachteilig ist ferner, daß ein Abtrag der Elektroden-Schutzschicht oft nicht bzw. nur mit großem Aufwand feststellbar ist. Wird jedoch das behandelte Wasser ionisiert oder kontaminiert, z.B. durch übertretendes Anodenmaterial, so kann der beabsichtigte Reinigungseffekt zumindest beeinträchtigt oder gar zunichte gemacht werden.Conventional devices often require considerable design and manufacturing effort. They generally work relatively slowly, i.e. with a low volume throughput. Another disadvantage is that the removal of the electrode protective layer is often not detectable or can only be detected with great effort. However, if the treated water is ionized or contaminated, e.g. by overflowing anode material, the intended cleaning effect can at least be impaired or even nullified.
Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, dem abzuhelfen und eine einfach aufgebaute Vorrichtung zu schaffen, die eine langzeitig definierte bzw. kontrollierte Wasserbehandlung ermöglicht. Femer soll eine Betriebsstörung z.B. durch Elektroden-Abtrag automatisch anzeigbar sein.It is an important aim of the invention to remedy this and to create a simply constructed device that enables long-term defined or controlled water treatment. Furthermore, an operational fault, e.g. due to electrode wear, should be able to be displayed automatically.
Wesentliche Merkmale der Erfindung sind in Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.Essential features of the invention are specified in claim 1. Embodiments are the subject of claims 2 to 10.
Bei einer Vorrichtung zur Behandlung von Wasser, mit einem Gehäuse, das Ein- und Auslässe sowie an oder nahe seinen Stirnseiten Halterungen für wenigstens eine elektrochemische Zelle aufweist, die mit elektrischen Anschlüssen versehen ist und aus einer konzentrischen Anordnung von Elektroden mit einer dazwischen befindlichen Trennwand, Membran o.dgl. besteht, sieht die Erfindung gemäß Anspruch 1 vor, daß die konzentrische Elektroden-Anordnung aus einer äußeren Rohrelektrode, einem Keramik-Diaphragma sowie einer inneren Rohrelektrode besteht und daß im Abstand zu letzterer an einem unteren Gehäuse-Ende eine Vertiefung vorhanden und in dieser ein Kontaktgeber angeordnet ist, der mit einem Signalisations-System leitend verbunden ist. Die Vorrichtung ist überaus einfach aufgebaut und läßt sich daher in sehr wirtschaftlicher Weise fertigen und montieren. Zudem sind Wartung und Instandhaltung jederzeit und außerordentlich bequem möglich. Der Kontaktgeber in der Vertiefung bewirkt eine Signalgabe und/oder eine Abschaltung, sobald eine Betriebsstörung eintritt, z.B. in Folge von Elektroden-Abtrag.In a device for treating water, with a housing that has inlets and outlets and, on or near its front sides, holders for at least one electrochemical cell that is provided with electrical connections and consists of a concentric arrangement of electrodes with a partition, membrane or the like located between them, the invention according to claim 1 provides that the concentric electrode arrangement consists of an outer tubular electrode, a ceramic diaphragm and an inner tubular electrode and that, at a distance from the latter, there is a recess at a lower end of the housing and in this recess a contactor is arranged that is conductively connected to a signaling system. The device is extremely simple in construction and can therefore be manufactured and assembled in a very economical manner. In addition, maintenance and servicing are possible at any time and extremely conveniently. The contactor in the recess causes a signal to be given and/or a shutdown as soon as an operational fault occurs, e.g. as a result of electrode wear.
Konstruktiv ist es günstig, wenn die Vertiefung laut Anspruch 2 als nahe einer unteren Halterung angebrachter Muldenkörper ausgebildet ist. Alternativ kann die Vertiefung gemäß Anspruch 3 von einer an einem Gehäuseteil oder einem Träger befestigbaren Isolierstoff-Wanne gebildet sein.In terms of construction, it is advantageous if the recess according to claim 2 is designed as a trough body attached close to a lower holder. Alternatively, the recess according to claim 3 can be formed by an insulating material trough that can be attached to a housing part or a carrier.
Für den Kontaktgeber ist es zweckmäßig, wenn im Einklang mit Anspruch 4 in der Vertiefung zwei durch einen Abstand voneinander getrennte blanke Kontakte vorhanden sind, vorzugsweise korrosionsfeste metallische Leiter. Nach Anspruch 5 kann der Kontaktgeber auf einer Bodenplatte sitzen, weiche den Muldenkörper bzw. die Isolierstoff-Wanne mit den darin befindlichen Kontakten abstützt oder bildet.For the contactor, it is expedient if, in accordance with claim 4, there are two bare contacts separated from one another by a distance in the recess, preferably corrosion-resistant metallic conductors. According to claim 5, the contactor can sit on a base plate which supports or forms the trough body or the insulating material trough with the contacts located therein.
Laut Anspruch 6 steht das untere Ende der inneren Elektrode dem Kontaktgeber vorteilhaft in kurzem Axialabstand direkt gegenüber, so daß geringe Flüssigkeitsmengen genügen, um die Kontakte zu überbrücken und so den Kontaktgeber zu betätigen.According to claim 6, the lower end of the inner electrode is advantageously located directly opposite the contactor at a short axial distance, so that small amounts of liquid are sufficient to bridge the contacts and thus actuate the contactor.
Gemäß Anspruch 7 ist die innere Elektrode über ihre gesamte Länge hohl, so daß eine an beliebiger Stelle auftretende Undichtigkeit zum Abfließen von eindringender Flüssigkeit führt, welche die Kontaktgabe bewirkt.According to claim 7, the inner electrode is hollow over its entire length, so that a leak occurring at any point leads to the flow of penetrating liquid which causes the contact to be made.
Konstruktiv ist es besonders einfach, wenn die Halterungen laut Anspruch 8 als nichtleitende, mit dem Gehäuse starr oder lösbar verbundene Buchsen ausgebildet sind, die Strömungsverbindungen zum Ein- bzw. Auslaß aufweisen. Bevorzugt sind die Halterungen nach Anspruch 9 als Kunststoff-Blöcke mit inneren Stufenbohrungen gestaltet, weiche die konzentrische Elektroden-Anordnung formschlüssig aufnehmen. Dieser Aufbau läßt sich mit besonders geringem Aufwand präzise fertigen, wodurch zugleich eine betriebszuverlässige Montage gesichert ist. Dabei ist die Weiterbildung von Anspruch 10 günstig, wonach die Halterungen Dichtungsringe für die konzentrische Elektroden-Anordnung bzw. für die Strömungsverbindung aufweisen.In terms of construction, it is particularly simple if the holders according to claim 8 are designed as non-conductive bushings that are rigidly or detachably connected to the housing and have flow connections to the inlet and outlet. The holders according to claim 9 are preferably designed as plastic blocks with internal stepped bores that accommodate the concentric electrode arrangement in a form-fitting manner. This structure can be manufactured precisely with particularly little effort, which at the same time ensures reliable assembly. The development of claim 10 is advantageous in this case, according to which the holders have sealing rings for the concentric electrode arrangement or for the flow connection.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:Further features, details and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments based on the drawings. In these:
Fig. 1 eine schematisierte Seiten-Schnittansicht der erfindungsgemäßenFig. 1 is a schematic side sectional view of the inventive
Vorrichtung,Contraption,
Fig. 2 eine Schnittansicht entsprechend der Linie H-Il in Fig. 1,Fig. 2 is a sectional view along the line H-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht eines unteren Vorrichtungs-Fig. 3 is an enlarged partial sectional view of a lower device
Abschnitts undSection and
Fig. 4 eine Schnittansicht entsprechend der Linie IV-IV in Fig. 4.Fig. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in Fig. 4.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung ist insgesamt mit 10 bezeichnet. Sie hat ein Gehäuse 12 mit Einlassen 13 und Auslässen 14 für die Zu- bzw. Abfuhr von Wasser. Das Gehäuse 12 ist unten durch eine Bodenplatte 15 und oben durch einen Deckel 16 verschlossen. Darin sind mittels einer Halterungsplatte 32 eine untere Halterung 23 und eine obere Halterung 24 befestigt, in denen elektroschemische Zellen 20 montiert sind.The device shown in Figures 1 and 2 is designated overall by 10. It has a housing 12 with inlets 13 and outlets 14 for the supply and discharge of water. The housing 12 is closed at the bottom by a base plate 15 and at the top by a cover 16. A lower holder 23 and an upper holder 24 are attached therein by means of a holder plate 32, in which electrochemical cells 20 are mounted.
Jede Zelle 20 besteht aus einer konzentrischen Anordnung von Rohren, nämlich einer äußeren Rohrelektrode 26, einer Keramik-Membran bzw. einem Trennrohr 28 und einer inneren Rohrelektrode 30. Die Halterungen 23, 24 sind als Kunststoff-Blöcke ausgebildet und mit Stufenbohrungen 35 bis 38 versehen, in denen die unteren bzw. oberen Enden der konzentrischen Rohre 26, 28, 30 formschlüssig sitzen. Zur Abdichtung sind außerdem Dichtungsringe 33 zumindest an zwei Stufen-Enden vorhanden. Verschraubungen 39 sichern die Rohranordnung an der unteren bzw. oberen Halterung 23, 24. Die beiden Halterungen schließen jeweils an einen Träger 22 direkt an, wobei Übergänge zu Strömungsverbindungen 43, 44 in Form von Radialbohrungen durch weitere Dichtungsringe 34 abgedichtet sind.Each cell 20 consists of a concentric arrangement of tubes, namely an outer tube electrode 26, a ceramic membrane or a separating tube 28 and an inner tube electrode 30. The holders 23, 24 are designed as plastic blocks and are provided with stepped bores 35 to 38 in which the lower and upper ends of the concentric tubes 26, 28, 30 are positively seated. For sealing, sealing rings 33 are also present at at least two step ends. Screw connections 39 secure the tube arrangement to the lower and upper holders 23, 24. The two holders each connect directly to a carrier 22, with transitions to flow connections 43, 44 in the form of radial bores being sealed by further sealing rings 34.
Im unteren Gehäuse-Bereich oder -Ende 17 steht dem Ende der inneren Rohrelektrode 30 eine Mulde oder Wanne 25 gegenüber, die auch als Vertiefung in der Bodenplatte 15 ausgebildet sein kann und einen Kontaktgeber 40 enthält. Der Axialabstand a ist so gering gewählt, daß selbst kleine Wassermengen, welche in die innere Elektrode 30 gelangen und darin abwärtsfließen, sofort einen Kontaktschluß bewirken, der eine (nicht dargestellte) Anzeige- und/oder Schaltanordnung steuert. Der Kontaktgeber 40 besteht vorzugsweise aus zwei blanken Kontakten oder Leitern, die mit einem (nicht gezeichneten) Signalisations-System leitend verbunden sind. Wird beispielsweise eine Elektroden-Schutzschicht, die aus Titan bestehen kann, beim Langzeit-Betrieb schließlich punktuell durchlöchert, so erfolgt rasch ein Material-Abtrag unter Lochbildung in der Elektrode, so daß Wasser hindurchtreten kann. Die dadurch bedingte Kontaktgabe bewirkt eine sofortige Auslösung der Signal- bzw. Schaltanordnung. Diese zeigt eine Betriebsstörung an und schaltet vorzugsweise sofort auch die Stromversorgung ab.In the lower housing area or end 17, the end of the inner tube electrode 30 is opposite a trough or basin 25, which can also be designed as a depression in the base plate 15 and contains a contactor 40. The axial distance a is chosen to be so small that even small amounts of water that enter the inner electrode 30 and flow downwards immediately cause a contact closure that controls a display and/or switching arrangement (not shown). The contactor 40 preferably consists of two bare contacts or conductors that are conductively connected to a signaling system (not shown). If, for example, an electrode protective layer, which can consist of titanium, is eventually perforated at certain points during long-term operation, material is quickly removed, forming holes in the electrode, so that water can pass through. The resulting contact causes the signal or switching arrangement to be triggered immediately. This indicates a malfunction and preferably switches off the power supply immediately.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt; vielmehr sind zahlreiche Abwandlungen möglich. Man erkennt aber, daß eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zur Behandlung von Wasser in einem Gehäuse 12 mit Ein- und Auslässen 13, 14 nahe den Stirnseiten Halterungen 23, 24 für wenigstens eine elektrochemische Zelle 20 aufweist, die mit elektrischen Anschlüssen versehen ist und aus einer konzentrischen Elektroden-Anordnung mit einer äußeren Rohrelektrode 26, einem Keramik-Diaphragma 28 sowie einer inneren Rohrelektrode 30 besteht, in kurzem Abstand a zu letzterer ist an einem unteren Gehäuse-Ende 13 eine Vertiefung 25 vorhanden und in dieser ein Kontaktgeber 40 angeordnet, der mit einem Signalisations-System leitend verbunden ist. Die Vertiefung 25 kann ein nahe der unteren Halterung 23 angebrachter Muldenkörper oder eine an einem Gehäuseteil oder einem Träger 22 befestigbare Isolierstoff-Wanne sein und zwei durch einen Abstand voneinander getrennte blanke Kontakte enthalten, vorzugsweise korrosionsfeste metallische Leiter. Alternativ kann der Kontaktgeber 40 auf einer Bodenplatte 15 sitzen. Die Halterungen 23, 24 sind nichtleitende, mit dem Gehäuse 12 starr oder lösbar verbundene Buchsen, die mit den Ein- bzw. Auslässen 14, 18 strömungsverbunden sind. Bevorzugt sind die Halterungen 23, 24 als Kunststoff-Blöcke mit inneren Stufenbohrungen 35 bis 38 gestaltet, welche die konzentrische Elektroden-Anordnung 26, 28, 30 formschlüssig aufnehmen und mit Dichtungsringen 33, 34 für die konzentrische Elektroden-Anordnung 26, 28, 30 bzw. für die Strömungsverbindungen 43, 44 versehen sind.The invention is not limited to the embodiments described; rather, numerous modifications are possible. However, it can be seen that a preferred embodiment of a device 10 for treating water in a housing 12 with inlets and outlets 13, 14 has holders 23, 24 near the end faces for at least one electrochemical cell 20, which is provided with electrical connections and consists of a concentric electrode arrangement with an outer tubular electrode 26, a ceramic diaphragm 28 and an inner tubular electrode 30, at a short distance a from the latter there is a recess 25 at a lower housing end 13 and in this a contactor 40 is arranged, which is conductively connected to a signaling system. The recess 25 can be a trough body attached near the lower holder 23 or an insulating material trough that can be attached to a housing part or a carrier 22 and can contain two bare contacts separated by a distance from each other, preferably corrosion-resistant metallic conductors. Alternatively, the contactor 40 can sit on a base plate 15. The holders 23, 24 are non-conductive sockets that are rigidly or detachably connected to the housing 12 and are fluidly connected to the inlets and outlets 14, 18. Preferably, the holders 23, 24 are designed as plastic blocks with internal stepped bores 35 to 38, which receive the concentric electrode arrangement 26, 28, 30 in a form-fitting manner and are provided with sealing rings 33, 34 for the concentric electrode arrangement 26, 28, 30 or for the flow connections 43, 44.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.All features and advantages arising from the claims, the description and the drawing, including structural details and spatial arrangements, can be essential to the invention both individually and in a wide variety of combinations.
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Legal Events
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