DE438372T1 - Umkehrosmose-system. - Google Patents

Umkehrosmose-system.

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DE438372T1 DE199191630004T DE91630004T DE438372T1 DE 438372 T1 DE438372 T1 DE 438372T1 DE 199191630004 T DE199191630004 T DE 199191630004T DE 91630004 T DE91630004 T DE 91630004T DE 438372 T1 DE438372 T1 DE 438372T1
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    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
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Claims (38)

Anmeldung Nr. 91630004.9 Patentansprüche
1. Filtersystem mit:
einem Speisewassereinlaß;
einer Filtervorrichtung mit einem Gehäuse, in welchem ein Filterelement angeordnet ist und welches einen Speisewassereintritt und einen Austritt für gefiltertes Wasser hat;
einem Auslaß für gefiltertes Wasser;
einer Speisewasserleitungsanordnung, die einen Speisewasserströmungsweg von dem Speisewassereinlaß zu dem Speisewassereintritt bildet;
einer Leitungsanordnung für gefiltertes Wasser, die einen Auslaßströmungsweg von dem Austritt für gefiltertes Wasser zu dem Auslaß für gefiltertes Wasser bildet; und
einer Wasserdurchflußüberwachungseinrichtung, die in wenigstens eine der Leitungsanordnungen geschaltet ist, wobei die Überwachungseinrichtung ein Wasserleitfähigkeitssignal und wenigstens ein erstes elektrisches Signal, das den Wasserdurchsatz darstellt, oder ein zweites elektrisches Signal, das die Temparatur des Wassers darstellt, liefert, wobei das System weiter eine programmierte Einheit aufweist, die auf die Signale anspricht, um eine Angabe über den Zustand des Filterelements zu berechnen und anzuzeigen.
2. Filtersystem nach Anspruch 1, in welchem die Überwachungseinrichtung in die Speisewasserleitungsanordnung geschaltet ist.
3. Filtersystem nach Anspruch 2, welche weiter aufweist:
ein Sedimentfilter, das in die Speisewasserleitungsanordnung zwischen die Überwachungseinrichtung und eine Speisewasserquelle geschaltet ist, wobei die programmierte Einheit auf wenigstens eines der Signale anspricht, um eine Angabe über den Zustand des Sedimentfilters zu berechnen und anzuzeigen.
4. Filtersystein nach Anspruch 1, in welchem die überwachungseinrichtung in die Leitungsanordnung für gefiltertes Wasser geschaltet ist.
5. Filtersystem nach Anspruch 4, welches weiter aufweist:
einen Verunreinigungsfilter, der in die Leitungsanordnung für gefiltertes Wasser stromaufwärts des Auslasses für gefiltertes Wasser geschaltet ist, wobei die programmierte Einheit auf wenigstens eines der Signale anspricht, um eine Angabe über den Zustand des Verunreinigungsfilters zu berechnen und anzuzeigen.
6. Filtersystem nach Anspruch 5, in welchem die überwachungseinrichtung in die Leitungsanordnung für gefiltertes Wasser zwischen dem Verunreinigungsfilter und dem Austritt für gefiltertes Wasser geschaltet ist, wobei die programmierte Einheit auf wenigstens eines der Signale anspricht, um eine Angabe über den Zustand des Verunreinigungsfilters zu berechnen und anzuzeigen.
7. Filtersystem nach den Ansprüchen 2 und 4, wobei eine der überwachungseinrichtungen in jede der Leitungsanordnungen geschaltet ist.
8. Filtersystem nach den Ansprüchen 2 und 4, in welchem die programmierte Einheit auf die Temperatur- und Leitfähigkeitssignale anspricht, um den Gehalt der gesamten gelösten Feststoffe jeweils in dem Speisewasser und dem gefilterten Wasser, das auf dem Auslaßströmungsweg strömt, zu berechnen, um eine Anzeige des Zustands des Filterelements zu liefern, die durch die Berechnung der Werte der Gehalte der gesamten gelösten Feststoffe bestimmt wird.
9. Filtersystem nach Anspruch 1, wobei die Wasserdurchfluß-Überwachungseinrichtung weiter aufweist:
ein hohles Gehäuse, das eine Innenwandformation hat, die eine kreisförmige Laufbahn bildet;
einen Einlaßkanal, der von außerhalb der Laufbahn des Gehäuses in dasselbe führt und tangential in die Laufbahn mündet;
einen Auslaßkanal, der von der Laufbahn nach außerhalb des Gehäuses führt;
einen Auslaßkanal, der von der Laufbahn nach außerhalb des Gehäuses führt;
zwei gegenseitig beabstandete, elektrisch leitfähige Sonden, die von außerhalb des Gehäuses isoliert durch dieses hindurchführen und in der Laufbahn freiliegen; und
eine Kugel, die so bemessen ist, daß sie sich frei um die Laufbahn bewegt, wenn sie durch Wasser angetrieben wird, welches von dem Einlaßkanal zu dem Auslaßkanal strömt, wobei die Kugel aus einem Material ist, das ausreichend abschleifend ist, um niedergeschlagenes Jiaterial von den Elektroden zu entfernen, und eine elektrische Eigenschaft hat, die ein elektrisches Signal bewirkt, wenn sie darüber hinweggeht.
10. Filtersystem nach Anspruch 9, in welchem die Kugel eine Dielektrizitätskonstante hat, die höher als die des Wassers ist, um eine Leitfähigkeitsspitze zu bewirken, wenn sie darüber hinwegbewegt wird.
11. Filtersystem nach Anspruch 9, in welchem der Auslaß von der Laufbahn aus in axialer Richtung nach außen führt.
12. Filtersystem nach Anspruch 9, das weiter einen Temperatursensor aufweist, der an dem Gehäuse befestigt und nahe bei der Laufbahn angeordnet ist und auf die Temperatur des Wassers anspricht, das auf der Laufbahn strömt, um ein elektrisches Signal zu bilden, das die Temperatur darstellt.
13. Filtersystem nach den Ansprüchen 2 und 4, in welchem die Filtervorrichtung eine Umkehrosmosevorrichtung ist, mit einem Gehäuse, in welchem eine Umkehrosmosemembran angeordnet ist und welches den Speisewassereintritt hat, einen
Permeataustritt des gefilterten Wassers und einen Konzentrataustritt;
in welchem es einen Speichertank gibt, der deinen Mantel hat, in welchem eine elastische Blase angeordnet ist und welcher eine erste Öffnung hat für den Durchtritt von Abfiltrierwasser zwischen der Außenseite des Mantels und dem Raum innerhalb des Mantels auf einer Seite der Wand der Blase und eine zweite Öffnung für den Durchtritt von Permeat zwischen der Außenseite und dem Raum innerhalb des Mantels auf der anderen Seite der Wand der Blase;
in welchem es außerdem einen Abfiltrierwasserablaß gibt;
wobei der Auslaß für gefiltertes Wasser ein Permeatauslaß ist;
es ein Auslaßventil gibt;
wobei die Speisewasserleitungsanordnung einen Speisewasserströmungsweg von dem Speisewassereinlaß zu dem Speisewassereintritt bildet;
wobei die Leitungsanordnung für gefiltertes Wasser eine Permeatleitungsanordnung aufweist, die einen Permeatströmungsweg von dem Permeataustritt zu der zweiten Öffnung bildet;
es eine Konzentratleitungsanordnung gibt, die einen Konzentratströmungsweg von dem Konzentrataustritt zu der ersten Öffnung bildet;
ein Abfiltrierwasserventil auf dem Konzentratweg angeordnet und betätigbar ist, um die Strömung des Konzentrats zwischen dem Konzentrataustritt und der ersten Öffnung zu steuern;
wobei die Leitungsanordnung für gefiltertes Wasser außerdem eine Auslaßleitungsanordnung aufweist, die einen Auslaßströmungsweg zwischen dem Permeatweg und dem Permeatauslaß bildet, um eine Permeatströmung zu dem Permeatauslaß zu gestatten ;
wobei die Wasserdurchflußüberwachungseinrichtungen jeweils ein elektrisches Signal liefern, das die Temperatur des hindurchströmenden Wassers angibt, und außerdem eine den Durchsatz darstellende elektrische Signalwellenform, die eine Reihe von Impulsen hat, welche einem Gleichstromsignal
überlagert sind, das den Leitfähigkeitspegel des hindurchströmenden Wassers darstellt;
und in welchem die programmierte Einheit weiter aufweist:
einen Mikrocomputer;
einen Gleichstromverstärker, der auf die Wellenform anspricht, um ein Leitfähigkeitspegelsignal zu bilden;
einen Detektor, der im wesentlichen nur auf die Impulse in der Wellenform anspricht, um Zählwerte zu bilden und an den Mikrocomputer abzugeben;
einen Analogselektor, dem die Leitfähigkeitspegelsignale und die Temperatursignale einzeln aus den Durchflußüberwachungseinrichtungen zugeführt werden, wobei der Analogselektor Signale aus dem Mikrocomputer auswählt, um von dem Leitfähigkeitspegelsignal und den Temperatursignalen sequentiell verschiedene abzutasten und ein ausgewähltes Ausgangssignal zu bilden;
eine vergleichende Analog/Digital-Wandlerstufe, die auf das ausgewählte Ausgangssignal und auf eine Aufeinanderfolge von inkrementierenden Signalen aus dem Mikrocomputer anspricht, um das ausgewählte Ausgangssignal an den Mikrocomputer abzugeben, wenn. sich die inkrementierenden Signale auf einen vorbestimmten Wert akkumulieren; und
wenigstens eine Audioanzeigeeinrichtung und eine optische Anzeigeeinrichtung, die eine Anzeige liefern, wenn der Mikrocomputer auf verschiedene der ausgewählten und der Impulssignale anspricht und das Vorhandensein eines bestimmten Zustands bestimmt.
14. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 13, in welchem der Mikrocomputer auf die Signale anspricht durch Berechnen und Aktualisieren der Datenanzeige jedes Mal dann, wenn das Umkehrosmosesystem benutzt wird.
15. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 13, in welchem der Mikrocomputer auf die Temperatursignale und auf die Leitfähigkeitssignale anspricht, um eine Bestimmung der gesamten gelösten Feststoffe, die sich in der Wasserströmung durch die Durchflußüberwachungseinrichtungen repräsentieren, zu
berechnen und eine Anzeige zu liefern, die den Zustand der Membran angibt.
16. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 13, in welchem jede Durchflußüberwachungseinrichtung elektrisch leitfähige Sonden aufweist, von denen Enden dem Wasser ausgesetzt sind, das in den entsprechenden überwachungseinrichtungen strömt, und weiter eine Quelle für ein Wechselstromsignal, wobei das Wechselstromsignal alternativ an die leitfähigen Sonden in den Durchflußüberwachungseinrichtungen angelegt wird, wobei die Kenndaten des Wechselstromsignals so gewählt sind, daß es das Niederschlagen von in dem Wasser enthaltenen metallischen Partikeln auf den Sonden verhindert.
17. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 1&Ggr;, welches weiter einen Überwachungseinrichtungsselektor aufweist zum abwechselnden Aktivieren der Durchflußüberwachungseinrichtungen, wobei der überwachungseinrichtungsselektor außerdem auf die Durchsatz- und Temperatursignale anspricht, um die Wellenform zu liefern.
18. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 17, welches weiter einen Analog/Digital-Wandler aufweist, der auf die Wellenform aus dem Überwachungsselektor und auf das Wechselstromsignal anspricht, um das Wechselstromsignal in der Wellenform zu unterdrücken, die dem Gleichstromverstärker und dem Detektor zugeführt wird.
19. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 13, in welchem der Mikrocomputer so programmiert ist, daß er eine Selbstprüfroutine jedesmal dann durchführt, wenn eine externe Stromquelle angeschlossen wird, wobei die Routine alle programmierten Anzeigebetriebsarten durchläuft, jeden Alarm gibt und den Betriebswert der Stromquelle überprüft.
20. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 13, in welchem der Mikrocomputer so programmiert ist, daß er das Liefern einer Anzeige zurückhält, bis eine vorbestimmte Wassermenge aus
dem System entnommen worden ist, wobei die Anzeige automatisch immer dann zurückgehalten wird, wenn die Membran ersetzt wird.
21. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 13, in welchem der Mikrocomputer so programmiert ist, daß er die Anzahl der Impulse, die während einer vorbestimmten Anzahl von ausgewählten Zeitspannen erzeugt werden, zählt und mittelt und daraus den Durchsatz berechnet, wobei der Mikrocomputer weiter eine Anzeige liefert, wenn der Durchsatz kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, und wobei die Anzeige rückgesetzt wird, wenn der Durchsatz anschließend über den vorbestimmten Wert ansteigt.
22. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 13, in welchem die Gesamtmenge der Strömung gemessen wird und der Mikrocomputer ein Register bei dem Empfang jedes der Impulse inkrementiert, wobei der Mikrocomputer auf die akkumulierten Inkremente anspricht, um eine Anzeige zu bestimmen und zu liefern, wenn der Wert der Gesamtmenge eine vorbestimmte Größe erreicht.
23. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 13, in welchem der Mikrocomputer außerdem auf die Bestimmung der Gesamtströmung anspricht, die die vorbestimmte Größe erreicht, indem er eine Anzeige liefert, die den Austausch einer Stromquelle verlangt, und wobei die Anzeige bei dem Austausch der Stromquelle rückgesetzt wird.
24. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 13, in welchem der Mikrocomputer so programmiert ist, daß er auf den Spannungswert einer Batterie wahlweise anspricht und eine Anzeige liefert, wenn die Spannungsbestimmung eine unzureichende verbleibende Batterielebensdauer zum Gewährleisten eines .fortgesetzten Gebrauches für eine ausgewählte Zeitspanne anzeigt.
25. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 13, in welchem der Mi-
krocomputer auf Abtastproben der Impulsabgabe der Ausgangsdurchflußüberwachungseinrichtung anspricht und die weitere Verarbeitung der Impulssignale blockiert, wenn das Fehlen der Strömung auf dem Auslaßströmungsweg festgestellt wird.
26. Umkehrosmosesystem mit:
einem Speisewassereinlaß;
einer Umkehrosmosevorrichtung mit einem Gehäuse, in welchem eine Umkehrosmosemembran angeordnet ist und welches einen Speisewassereintritt, einen Permeataustritt und einen Konzentrataustritt hat;
einem Speichertank, der einen Mantel hat, in welchem eine elastische Blase angeordnet ist und in welchem ein Abfiltrierdruck in dem Raum innerhalb des Mantels auf einer Seite der Wand der Blase gebildet wird und eine öffnung für den Durchtritt von Permeat zwischen der Außenseite des Mantels und dem Raum innerhalb des Mantels auf der anderen Seite der Wand der Blase;
einem Konzentratablaß;
einem Permeatauslaß;
einem Auslaßventil;
einer Speisewasserleitungsanordnung, die einen Speisewasserströmungsweg von dem Speisewassereinlaß zu dem Speisewassereintritt bildet;
einer Permeatleitungsanordnung, die einen Permeatströmungsweg von dem Permeataustritt zu der Öffnung bildet;
einer Konzentratleitungsanordnung, die einen Konzentratströmungsweg durch den Konzentrataustritt bildet; und
einem Regler, der zwischen den Permeatweg und den Permeatauslaß geschaltet ist und auf eine Druckdifferenz zwischen dem Auslaßventil und dem Permeatweg anspricht, um das Volumen der Permeatströmung zu dem Permeatauslaß zu steuern.
27. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 26, in welchem der Regler einen Kolben aufweist, der ein hohles Rohr bildet, durch das das Permeat von dem Permeatweg zu dem Auslaßventil strömt, und räumlich entgegengesetzte Enden hat, die den Drücken an dem Auslaßventil auf dem Permeatweg ausge-
setzt sind.
28. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 26, welches weiter aufweist:
eine Speisewasserdurchf!^überwachungseinrichtung, die zwischen den Speisewassereinlaß und den Speisewassereintritt geschaltet ist, wobei die überwachungseinrichtung ein Leitfähigkeitssignal und wenigstens ein erstes elektrisches Signal, das den Speisewasserdurchsatz angibt, oder ein zweites elektrisches Signal, das die Temperatur des Speisewassers angibt, liefert, wobei das System weiter eine programmierte Einheit aufweist, die auf die Signale anspricht, um eine Angabe über den Zustand des Speisewasserströmungsweges ab dem Speisewassereinlaß zu berechnen und anzuzeigen.
29. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 26, welches weiter aufweist:
eine Permeatdurchflußüberwachungseinrichtung, die in den Auslaßweg der Überwachungseinrichtung geschaltet ist und ein Leitfähigkeitssignal und wenigstens ein erstes elektrisches Signal, das den Permeatdurchsatz angibt, oder ein zweites elektrisches Signal, daß die Temperatur der Permeatströmung auf dem Auslaßweg angibt, liefert, wobei das System weiter eine programmierte Einheit aufweist, die auf die Signale anspricht, um eine Angabe über den Zustand der Membran zu berechnen und anzuzeigen.
30. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 26, in welchem der Speichertank die elastische Blase umschließt und eine erste Öffnung für den Durchtritt von Abfiltrierwasser zwischen der Außenseite des Mantels und dem Raum innerhalb des Mantels auf einer Seite der Wand der Blase und eine zweite Öffnung für den Durchtritt von Permeat zwischen der Außenseite und dem Raum innerhalb des Mantels auf der anderen Seite der Wand der Blase hat;
wobei der Konzentratablaß ein Abfiltrierwasserablaß ist;
wobei die Permeatleitungsanordnung einen Permeatströmungsweg von dem Permeataustritt zu der zweiten Öffnung bildet;
0A38372
&iacgr;&ogr;
wobei die Konzentratleitungsanordnung einen Konzentratströmungsweg über den Konzentrataustritt zu der ersten Öffnung bildet;
wobei ein Abfiltrierwasserventil auf dem Konzentratweg angeordnet und betätigbar ist, um die Strömung des Konzentrats zwischen dem Konzentrataustritt und der ersten Öffnung zu steuern; und
wobei ein Regler zwischen den Permeatweg und den Permeatauslaß geschaltet ist und auf die Druckdifferenz zwischen dem Auslaßventil und dem Permeatweg anspricht, um die Permeatströmung zu dem Permeatauslaß zu steuern.
31. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 30, wobei der Regler auf erhöhten Auslaßdruck im Anschluß an das Schließen des Auslaßventils durch Schließen des Abfiltrierwasserventils anspricht.
32. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 31, in welchem der Regler zwei beabstandete Kolben aufweist, die in einem Zylinder verschiebbar sind, und in welchem eine Ablaßleitung aus einem Raum zwischen den Kolben und dem Abfiltrierwasserauslaß führt.
33. Umkehrosmosesystem nach Anspruch 31, in welchem beim Schließen des Auslaßventils ein Kolben in dem Regler einen Kolben in dem Abfiltrierwasserventil körperlich in eine Schließstellung des Abfiltrierwasserventils bei einer Druckdifferenz zwischen dem Auslaßventil und einem Verbindungsweg von dem Regler zu dem Permeatweg drängt.
34. In einem Verfahren zum Betreiben eines Wasserfiltersystems, welches hat:
eine Quelle von unter Druck stehendem Speisewasser,
ein Umkehrosmosefilter mit einem Speisewassereintritt, einem Permeataustritt und einem Konzentrataustritt,
einen Speichertank, in welchem eine flexible Blase angeordnet ist, die einen ersten Raum von einem zweiten Raum trennt, und
ein Auslaßventil, das zwischen offenen und geschlossenen Stellungen wahlweise steuerbar ist und eine Eingangs- und eine Ausgangsseite hat,
wobei die Schritte beinhalten:
Liefern des Speisewassers zu dem Eintritt und Verändern der Zufuhr des Speisewassers automatisch aufgrund einer Druckdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Raum;
Liefern des Permeats auf einem Permeatweg von dem Permeataustritt zu dem zweiten Raum;
Liefern des Konzentrats auf einem Konzentratweg von dem Konzentrataustritt zu dem ersten Raum;
Verändern des Konzentratdurchsatzes auf dem Konzentratweg proportional zu der Druckdifferenz zwischen dem Permeatweg und dem Konzentratweg und
Regeln des Wasserdurchsatzes von dem Permeatweg zu dem Auslaßventil automatisch aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der Eingangsseite des Ventils und dem Permeatweg von dem Permeataustritt zu dem zweiten Raum.
35. Verfahren nach Anspruch 34, welches weiter den Schritt beinhaltet, die Strömung des Konzentrats auf dem Konzentratweg aufgrund des Einsteilens der Wasserströmung zu dem Ventil auf einen niedrigeren Durchsatz zu reduzieren.
36. Verfahren nach Anspruch 35, bei dem die Strömung von Konzentrat gestoppt wird, wenn die Strömung von Permeat zu dem Auslaßventil aufhört.
37. Verfahren nach Anspruch 34, welches weiter den Schritt beinhaltet, Konzentrat aus dem Konzentratweg abzulassen, wenn Permeat in den zweiten Raum strömt.
38. Verfahren nach Anspruch 34, welches weiter die Schritte beinhaltet, die Durchsätze, die Leitfähigkeiten und die Temperaturen jeweils des Speisewassers, das dem Eintritt zugeführt wird, und des Permeats, das zu dem Auslaßventil strömt, zu bestimmen und aus den Durchsätzen, Leitfähigkeiten und Temperaturen eine Darstellung des Leistungszustands
des Umkehrosmosefilters zu berechnen.
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