DE4212688A1 - Verfahren zur Steuerung der Wasserzufuhr und des Wasserablaufs einer Arbeitsmaschine und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Wasser­ zufuhr und des Wasserablaufs bei mit Wasser reinigenden Ar­ beitsmaschinen wie Waschmaschinen oder dergleichen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des vorstehend genannten Verfahrens.

Im Stand der Technik ist es üblich, das aus einer Waschmaschi­ ne oder einer ähnlichen Arbeitsmaschine austretende Abwasser vollständig also unabhängig von seinem jeweiligen Verschmut­ zungsgrad, in die Kanalisation abzuleiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wasserverbrauch von mit Wasser reinigenden Arbeitsmaschinen zu verringern.

Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren wird diese Auf­ gabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das nach der Reini­ gung aus der Arbeitsmaschine abfließende Abwasser hinsichtlich seiner Qualität gemessen wird, und die Meßergebnisse eine wahlweise Ableitung des Abwassers in die Kanalisation oder zu einer Wasseraufbereitung steuern, von wo das gereinigte Abwas­ ser der Arbeitsmaschine wieder zugeführt wird.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Qualitätsmessung eine den Grad der Trübung des Abwassers feststellende optische Messung ist. Zusätzliche Messungen anderer Parameter sind möglich, bei­ spielsweise die Messung des pH-Wertes, der Härte und/oder der Temperatur des Abwassers.

Bei einem Verfahren zur Steuerung der Abwasser-Flußrichtung bei Waschmaschinen ist es vorteilhaft, wenn die Steuerung vor­ rangig durch das Waschprogramm der Waschmaschine bestimmt wird, wobei das nach der Vorwäsche anfallende Abwasser ohne Qualitätsmessung immer in die Kanalisation abgeleitet wird, und die Qualitätsprüfung zur wahlweisen Ableitung erst bei dem nach der Hauptwäsche anfallenden Abwasser erfolgt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird hinsichtlich einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens durch folgende Merkmale gelöst:

• a) zumindest ein in eine Abwasserleitung und/oder in einen Laugenbehälter einer Arbeitsmaschine eingebauter Sensor zur Messung eines die Wasserqualität definierenden Was­ serwertes;
• b) eine von den Meßwerten des Sensors beaufschlagte Steuereinheit;
• c) ein dem Sensor nachgeordnetes Stellventil mit einem An­ schluß für die Abwasserleitung, einem Anschluß für eine zur Kanalisation führenden Entsorgungsleitung, einem An­ schluß für eine zu einer Wasseraufbereitung führende Wasserrückgewinnungsleitung, einem den Abwasseranschluß mit einem der beiden anderen Anschlüsse verbindenden Stellglied und mit einem das Stellglied betätigenden Stellmotor, der von der genannten Steuereinheit beauf­ schlagt ist.

Eine komplette Anlage ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß die drucklose Wasserrückgewinnungsleitung in ein Wasser­ auffangreservoir mündet, an das über eine zwischengeschaltete Wasserpumpe ein Wasserdruckkessel angeschlossen ist, von dem eine Wasserdruckleitung zur Arbeitsmaschine führt. Zur Über­ brückung von Niveauhöhendifferenzen kann das Abwasser natür­ lich auch hochgepumpt werden. Vor Erreichen des Wasserauffang­ reservoirs wird das Abwasser vorzugsweise durch ein Filtra­ tionssystem geführt.

Bei Betriebsstörungen, beispielsweise durch Spannungsausfall am Stellmotor, wird das Stellglied im Stellventil von Hand entriegelt und auf die gewünschte Flußrichtung gestellt und zwar in Richtung Kanalisation. Damit bleibt die Gesamtanlage auch bei Steuerungsausfall voll funktionsfähig.

An der Arbeitsmaschine ist vorteilhaft eine Schalttafel vorge­ sehen, die optische Anzeigen für die Flußrichtung des Abwas­ sers sowie einen manuell betätigbaren Schalter zur Verstellung des Stellventils auf Flußrichtung "Kanalisation" aufweist. Diese Handsteuerung ist vorrangig gegenüber der vom Sensor be­ aufschlagten Steuereinheit und dem Maschinenprogramm.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die zu seiner Durch­ führung vorgesehene Vorrichtung läßt sich der Frischwasserver­ brauch der in Rede stehenden Arbeitsmaschinen erheblich redu­ zieren. Vorrichtungsmäßig ist dabei der Vorteil gegeben, daß herkömmliche Arbeitsmaschinen ohne größere Umbauten mit der erfindungsgemäßen Einrichtung nachgerüstet werden können.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche und werden in Verbindung mit weiteren Vorteilen der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungs­ form der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in Draufsicht eine drei Waschmaschinen umfassende Anlage zur Aufbereitung und Rückführung des Ab­ wassers;

Fig. 2 in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab in Draufsicht ein Stellventil;

Fig. 3 in Seitenansicht das Stellventil gemäß Fig. 2 mit aufgesetztem Stellmotor;

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab in Seitenansicht ein als Ventilklappe ausgebildetes Stellglied und

Fig. 5 ein Schaltschema für die Steuerung der Abwasser- Flußrichtung.

Die Anlage gemäß Fig. 1 umfaßt drei Waschmaschinen 1, die un­ terschiedliche Größe aufweisen können. In die Abwasserleitung 2 jeder Waschmaschine 1 sind ein Sensor 3 sowie ein diesem nachgeordnetes Stellventil 4 eingebaut, das in den Fig. 2 und 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist. Die Anlage um­ faßt ferner ein Wasserauffangreservoir 5 sowie einen Wasser­ druckkessel 6.

Das Stellventil 4 weist einen Anschluß 7 für die Abwasserlei­ tung 2 auf sowie einen Anschluß 8 für eine zur Kanalisation führende Entsorgungsleitung 9 sowie einen Anschluß 10 für eine zu dem Wasserauffangreservoir 5 führende Wasserrückgewinnungs­ leitung 11. In dem Ventilgehäuse 12 ist eine Ventilklappe 13 verschwenkbar gelagert, die drehfest an einer Klappenachse 14 sitzt, auf die ein als Steckmotor ausgebildeter Stellmotor 15 montiert ist (siehe Fig. 3). Der Stellmotor 15 wird von einer Steuereinheit 16 gesteuert, die von dem Sensor 3 und einer später näher beschriebenen Handsteuerung beaufschlagt wird beispielsweise durch elektrische Signale.

In die Wasserrückgewinnungsleitung 11 ist ein Filtersystem, z. B. ein Flusenfilter 17 eingeschaltet, dem in Strömungsrich­ tung das Wasserauffangreservoir 5 nachgeordnet ist. In die das Wasserauffangreservoir 5 mit dem Wasserdruckkessel 6 verbin­ dende Leitung ist eine Wasserpumpe 18 geschaltet, die von ei­ nem im Wasserauffangreservoir 5 vorgesehenen und vom dortigen Wasserspiegel gesteuerten Schalter 19 sowie von einem im Was­ serdruckkessel 6 angeordneten Druckschalter 20 gesteuert wird. Von dem Wasserdruckkessel 6 führt eine Wasserdruckleitung 21 zurück zur Arbeitsmaschine 1.

Mit dem Bezugszeichen 22 ist eine Frischwasser-Druckzuführlei­ tung gekennzeichnet, an die die einzelnen Arbeitsmaschinen 1 angeschlossen sind.

An jeder Arbeitsmaschine 1 ist eine Schalttafel 23 vorgesehen, die in der Zeichnung nicht näher dargestellte optische Anzei­ gen für die Flußrichtung des Abwassers sowie einen manuell be­ tätigbaren Schalter zur Verstellung des Stellventils 4 auf­ weist.

Die dargestellte Anlage arbeitet wie folgt:

Das die Waschmaschine 1 steuernde Maschinenprogramm steuert vorrangig gegenüber der vom Sensor beaufschlagten Steuerein­ heit 16 den Stellmotor 15 des Stellventils 4. Dabei kann vor­ gesehen werden, daß das nach der Vorwäsche anfallende Abwasser ohne Qualitätsmessung immer direkt in die Entsorgungsleitung 9 und somit in die Kanalisation abgeleitet wird, während die Qualitätsprüfung des Wassers erst bei dem nach der Hauptwäsche anfallenden Abwasser erfolgt. Das nach der Hauptwäsche anfal­ lende Abwasser wird im Waschmaschinenabfluß bzw. Laugenbehäl­ ter mit Hilfe dort angebrachter Sensoren hinsichtlich seiner Qualität gemessen. Dabei wird in erster Linie eine optische Messung zur Feststellung der Trübung des Abwassers durchge­ führt. Zusätzlich können noch weitere Sensoren vorgesehen wer­ den, mit denen chemische Werte des Wassers, z. B. sein pH-Wert oder seine Härte, oder aber andere Kriterien wie z. B. die Temperatur des Wassers festgestellt bzw. gemessen werden. Die­ se Meßwerte werden in die Steuereinheit 16 eingegeben, über die die Betätigung des Stellventils 4 erfolgt. Wird keine oder nur eine geringe Trübung des Abwassers festgestellt, beauf­ schlagt die Steuereinheit 16 entsprechend den Stellmotor 15, der die Ventilklappe 13 von der in Fig. 2 dargestellten, den Anschluß 10 für die Wasserrückgewinnungsleitung 11 verschlie­ ßenden Stellung in Richtung des eingezeichneten Pfeiles ver­ schwenkt bis zur dichtenden Anlage an den Innenrand des zur Entsorgungsleitung 9 führenden Anschlusses 8. Das von der Waschmaschine kommende Abwasser wird dann also über die Was­ serrückgewinnungsleitung 11 und den Flusenfilter 17 in das Wasserauffangreservoir 5 drucklos geleitet, von wo es über die bedarfsgesteuerte Wasserpumpe 18 in den Wasserdruckkessel 6 gepumpt wird, aus dem das Wasser über die Wasserdruckleitung 21 wieder der Waschmaschine bzw. den Waschmaschinen zugeführt wird.

Das jeweils erforderliche zusätzliche Frischwasser wird über die Frischwasser-Druckzuführleitung 22 den Waschmaschinen zu­ geführt.

Vorzugsweise ist noch eine Handsteuerung zur Vorgabe der Ab­ wasser-Flußrichtung vorgesehen. Hierfür kann an der genannten Schalttafel 23 der Waschmaschine 1 ein manuell betätigbarer Schalter vorgesehen sein, so daß der Maschinenbetreiber die Möglichkeit hat, von vornherein z. B. bei stark verschmutzter Wäsche die Flußrichtung des Abwassers in die Kanalisation vor­ zugeben. Diese Handsteuerung überlagert sowohl die Sensorik als auch das Maschinenprogramm. Während im Maschinenprogramm der Zustand "Vorwaschen" mit der Abwasser-Flußrichtung zur Ka­ nalisation verknüpft sein sollte, entscheidet ab dem Haupt­ waschgang und den nachfolgenden Spülgängen - soweit kein manu­ eller Eingriff erfolgt - die Sensorik über die Flußrichtung der Abwässer in Abhängigkeit der festgestellten Wasserquali­ tätswerte, die frei festlegbar sind. Am Ende des Maschinenpro­ gramms sollte die Steuereinheit das Stellventil auf Flußrich­ tung "Kanalisation" umschalten, so daß beim erneuten Programm­ start (Vorwäsche) das Stellventil bereits auf die richtige Flußrichtung eingestellt ist.

Die Filtrationsanlage kann auf die jeweiligen Betriebszustände abgestimmt werden. Im allgemeinen Betrieb wird eine 90 bis 95%ige Ausfilterung der Flusenanteile erforderlich sein, um einen einwandfreien Betrieb der elektromagnetischen Zulaufven­ tile der Waschautomaten zu gewährleisten. Es konnte festge­ stellt werden, daß etwa 4 % Feststoff-Schwebeteilchenanteil in dem rückgewonnen Abwasser keinen betriebsstörenden Faktor dar­ stellen.

Der Wasserdruckkessel 6 kann mit einem Betriebsdruck von z. B. 4 bar betrieben werden und bildet einen Wasserpuffer für die gesamte Anlage.

In die erfindungsgemäße Anlage lassen sich praktisch alle se­ rienmäßigen Arbeitsmaschinen mit zumindest zwei getrennt an­ steuerbaren Zulaufventilen (programmgesteuert) integrieren; größere Umbauten sind nicht erforderlich. Mit der geschilder­ ten Anlage läßt sich der Wasserverbrauch insbesondere von Waschmaschinen erheblich reduzieren.

Das insbesondere in Fig. 2 dargestellte Ventilgehäuse 12 ist gemäß Fig. 3 durch einen transparenten Deckel 24 abgedeckt. Dadurch ist eine optische Kontrolle der Ventilstellung mög­ lich. Die im Ventilgehäuse 2 gelagerte Ventilklappe 13 ist in Fig. 4 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Auf beiden Seiten der Ventilklappe 13 ist eine tellerförmige Dichtung 25 be­ festigt, für die jeweils ein zentrischer Preßteller 26 vorge­ sehen ist.

Das Stellglied des Stellventils kann auch als 2/3 Wege Kugel­ hahn ausgebildet sein.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Schaltplan für die Steuerung der Abwasser-Flußrichtung. Auf der vorzugsweise auf der Vor­ derseite der Waschmaschine 1 vorgesehenen Schalttafel 23 kön­ nen folgende Installationen vorgesehen sein:

• - eine z. B. grüne Signallampe 27 zur Anzeige der Ab­ wasser-Flußrichtung zu der Abwasserrückgewinnung;
• - eine z. B. weiße Signallampe 28 zur Anzeige der Ab­ wasser-Flußrichtung zur Kanalisation;
• - eine z. B. rote Signallampe 29, die einen manuellen Eingriff anzeigt und zwar über einen
• - eine Schalteinheit 30I, 30II, 30III deren drei Schaltfunktionen gleichzeitig durch Betätigung eines Schalthebels durchgeführt werden, wobei der Schalter 30III in geschlossener Stellung das Abwasser in Rich­ tung Kanalisation steuert.
• - Schalter 30, der in geschlossener Stellung das Abwas­ ser in Richtung Kanalisation steuert.

Claims (18)

1. Verfahren zur Steuerung der Wasserzufuhr und des Was­ serablaufs bei mit Wasser reinigenden Arbeitsmaschinen wie Waschmaschinen oder dergleichen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das nach der Reinigung aus der Ar­ beitsmaschine abfließende Abwasser hinsichtlich seiner Qualität gemessen wird, und die Meßergebnisse eine wahl­ weise Ableitung des Abwassers in die Kanalisation oder zu einer Wasseraufbereitung steuern, von wo das gerei­ nigte Abwasser der Arbeitsmaschine wieder zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualitätsmessung eine den Grad der Trübung des Ab­ wassers feststellende optische Messung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zusätz­ liche Messungen des pH-Wertes, der Härte und/oder der Temperatur.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 zur Steuerung der Abwasser-Flußrichtung bei Waschmaschinen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerung vorrangig durch das Waschprogramm der Waschmaschine bestimmt wird, wobei das nach der Vorwäsche anfallende Abwasser ohne Qualitäts­ messung immer in die Kanalisation abgeleitet wird, und die Qualitätsprüfung zur wahlweisen Ableitung erst bei dem nach der Hauptwäsche anfallenden Abwasser erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch eine Handsteuerung zur Vorgabe der Abwasser-Flußrichtung.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Abwasser drucklos zur Was­ seraufbereitung abgeleitet und danach unter Druck der Arbeitsmaschine wieder zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wasseraufbereitung die Flusenanteile ausgefiltert werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Abwasser nach der Fest­ stoffiltration gesammelt und dann unter Druck gespei­ chert wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch fol­ gende Merkmale:

• a) zumindest ein in eine Abwasserleitung (2) und/oder in einen Laugenbehälter einer Arbeitsmaschine (1) einge­ bauter Sensor (3) zur Messung eines die Wasserquali­ tät definierenden Wasserwertes;
• b) eine von den Meßwerten des Sensors (3) beaufschlagte Steuereinheit (16);
• c) ein dem Sensor (3) nachgeordnetes Stellventil (4) mit einem Anschluß (7) für die Abwasserleitung (2), einem Anschluß (8) für eine zur Kanalisation führenden Ent­ sorgungsleitung (9), einem Anschluß (10) für eine zu einer Wasseraufbereitung führende Wasserrückgewin­ nungsleitung (11), einem den Abwasseranschluß (7) mit einem der beiden anderen Anschlüsse (8, 10) verbinden­ den Stellglied (13, 14) und mit einem das Stellglied (13, 14) betätigenden Stellmotor (15), der von der ge­ nannten Steuereinheit (16) beaufschlagt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) ein die Trübung des Abwassers messender optischer Sensor ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch zu­ mindest einen zusätzlichen chemischen, physikalischen und/oder Temperatur-Sensor.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellglied (13, 14) des Stellventils (4) eine Ventilklappe (13) umfaßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilklappe (13) drehfest an einer im Ventilge­ häuse (12) gelagerten Klappenachse (14) sitzt, auf die der als Steckmotor ausgebildete Stellmotor (15) montiert ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wasserrückgewinnungsleitung (11) ein Flusenfilter (17) eingeschaltet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die drucklose Wasserrückgewinnungs­ leitung (11) in ein Wasserauffangreservoir (5) mündet, an das über eine zwischengeschaltete Wasserpumpe (18) ein Wasserdruckkessel (6) angeschlossen ist, von dem ei­ ne Wasserdruckleitung (21) zur Arbeitsmaschine (1) führt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Wasserpumpe (18) im Wasserauffang­ reservoir (5) ein vom Wasserspiegel gesteuerter Schalter (19) und im Wasserdruckkessel (6) ein Druckschalter (20) vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an der Arbeitsmaschine (1) eine Schalttafel (23) vorgesehen ist, die optische Anzeigen für die Flußrichtung des Abwassers sowie einen manuell betätigbaren Schalter zur Verstellung des Stellventils (4) aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Arbeitsmaschine (1) steu­ erndes Maschinenprogramm vorrangig gegenüber der vom Sensor (3) beaufschlagten Steuereinheit (16) den Stell­ motor (15) des Stellventils (4) steuert.