DE60027954T2

DE60027954T2 - Vorrichtung zum Reduzieren von Wasserhärte

Info

Publication number: DE60027954T2
Application number: DE60027954T
Authority: DE
Inventors: Carlo Carli
Original assignee: T&P SpA
Current assignee: T&P SpA
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: DE60027954D1; US6436293B1; IT1307228B1; ITTO990248A1; EP1048776A3; TR200000878A2; TR200000878A3; ES2263410T3; EP1048776B1; ATE326568T1; EP1048776A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verringern der Wasserhärte (Enthärter), geeignet zur Verwendung in einem Haushaltswaschgerät, insbesondere in einem Geschirrspüler, und auf ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen derselben.
Es ist bekannt, dass Haushaltswaschgeräte, die Wasser verwenden, insbesondere Geschirrspüler, mit einer Einrichtung zum Entkalken des Wasch- und Spülwassers versehen sind, die zum Verringern der Wasserhärte und zum Vermeiden von kalkhaltigen Ablagerungen bereitgestellt wird. Solch eine Einrichtung ist auch als Wasserenthärter bekannt.
Bekanntlich ist die kalkhaltige Ablagerung das Resultat einer erheblichen Menge von Kalzium-Ionen (Ca⁺⁺) und Magnesium-Ionen (Mg⁺⁺), die in dem Waschwasser enthalten sind, und der Erwärmung, die innerhalb der Maschine während des Waschens erzeugt wird.
Daher tauscht der Entkalker die Kalzium-Ionen (Ca⁺⁺) und die Magnesium-Ionen (Mg⁺⁺) des Wassers, das in den Waschbereich eintritt, gegen Natrium-Ionen (Na⁺) aus, die in geeigneten Harzen, die in dem Entkalker angeordnet sind, enthalten sind.
Die Harze oder andere ähnliche Materialien, die im Folgenden der Einfachheit halber Harze genannt werden, werden nach einer bestimmten Gebrauchszeit erschöpft, d.h., sie geben ihre Natrium-Ionen (Na⁺) ab, die mit den Kalzium-Ionen (Ca⁺⁺) und den Magnesium-Ionen (Mg⁺⁺) des Wassers auszutauschen sind. Daher behält, wenn die Harze erschöpft sind, das durch die Harze strömende Wasser im Wesentlichen die gleiche Härte, die es an dem Einlass hatte.
Um so größer der Wasserhärtegrad ist, desto schneller tritt eine Erschöpfung der Harze auf.
Es wird eine Regenerationsstufe für die Harze durchgeführt, um diesen Nachteil zu vermeiden. Diese besteht aus einem Einführen einer Lösung aus Wasser und Salz (NaCl) in den Behälter für die Harze.
Diese Stufe wird gewöhnlich für jeden Waschzyklus durchgeführt, wobei eine merkliche Menge an Salz, das häufig durch den Benutzer eingeführt werden muss, verbraucht wird. Des Weiteren wird ein größerer Wasserverbrauch benötigt.
Es ist bekannt, dass, um den Salzverbrauch und den Wasserverbrauch zu vermindern, einige Waschgeräte zur Zeit mit Wasserhärtesensoren bestückt sind, die eine Regeneration von Harzen nur bei einer Detektion einer Verringerung der Wasserhärte unterhalb eines bestimmten Schwellwertes, die deren Erschöpfung folgt, aktivieren.
Die Sensoren messen gewöhnlich den Wasserwiderstand, und in Abhängigkeit von den erhaltenen Resultaten wird ein Steuerungssystem die Regeneration der Harze entweder aktivieren oder nicht.
Gemäß diesem System müssen Elektroden in Wasser eingetaucht und elektrisch versorgt werden. Dies birgt, selbst wenn eine niedrige Spannung an den Sensoren angelegt wird, immer eine Gefahr, da die Sensoren in unmittelbarem Kontakt mit Wasser stehen.
Selbst wenn eine Verminderung der Wasserhärte regelmäßig durchgeführt wird, wird nicht verhindert, dass sich eine leichte kalkhaltige Schicht auf den Sensoren ablagern kann, bevor die Regeneration gestartet wird, wodurch die Wasserhärte-Detektion aufgrund eines zusätzlichen Kalkwiderstandes verändert wird. Des Weiteren detektieren diese Systeme die Wasserhärte direkt, während der Harzzustand nur indirekt detektiert wird. Dies führt dazu, dass die Regeneration der Harze auch in den Fällen aktiviert wird, in denen sie noch gar nicht benötigt wird.
Aus DE 38 31 811 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die geeignet sind, den Regenerationsprozess von gewöhnlichen Wasserenthärte-Anlagen zu steuern, wobei der Erschöpfungsgrad der Regenerationsharze durch die Variati onen des gesamten Volumens der Harze, die zum Behandeln des zu enthärtenden Wassers bereitgestellt werden, detektiert wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile zu lösen und insbesondere eine Vorrichtung zum Verringern der Wasserhärte (Enthärter) bereitzustellen, die zur Verwendung in einem Haushaltswaschgerät, insbesondere einem Geschirrspüler, geeignet ist, wobei die Detektion der Erschöpfung der Reduzierungsmittel auf eine einfache, leichte, sichere, kostengünstigere und direkte Art realisiert werden kann.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Detektieren einer Erschöpfung der Ionen-Austauschharze bereitzustellen, das ein sicheres und vorteilhaftes Verfahren ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen solch einer Vorrichtung zum Reduzieren der Wasserhärte bereitzustellen.
Um diese Aufgaben zu lösen, ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Verringern der Wasserhärte, ein Verfahren zum Detektieren der Erschöpfung der Harze und ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Verringern der Wasserhärte bereitzustellen, die die Merkmale der beigefügten Ansprüche aufweisen, die einen integralen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bilden.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen offensichtlich, die als nicht begrenzendes Beispiel zur Verfügung gestellt werden, wobei:
1 schematisch einen vertikalen Schnitt eines Behälters für Harze einer Vorrichtung zum Verringern der Wasserhärte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 schematisch einen Querschnitt eines Behälters für Harze einer Vorrichtung zum Verringern der Wasserhärte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
3 schematisch einen vertikalen Schnitt des oberen Abschnitts eines Behälters für Harze einer Vorrichtung zum Verringern der Wasserhärte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den 1 und 2, die schematisch einen vertikalen Schnitt bzw. einen Querschnitt eines Behälters für Harze einer Vorrichtung zum Verringern der Wasserhärte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Harzbehälter, der mechanisch und hydraulisch mit einem Salzbehälter, wie er zur Regeneration von Harzen benötigt wird, verbunden ist (nicht dargestellt in den Figuren), wobei beide Teil einer Vorrichtung D zum Verringern der Wasserhärte sind.
Der Enthärter D besteht aus drei Teilen, die mit einem Heißklinge-Schweißverfahren (engl. hot-blade welding) miteinander verschweißt worden sind, nachdem die verschiedenen Komponenten in das Innere derselben eingesetzt worden sind. Bezugszeichen 2 bezeichnet eine obere Abdeckung (Deckel) des Enthärters D, das Bezugszeichen 3 bezeichnet seinen unteren Abschnitt, das Bezugszeichen 4 bezeichnet seinen zentralen Hauptabschnitt, und das Bezugszeichen 5 bezeichnet die Wasserenthärte-Harze. Die Bezugszeichen 6 und 7 bezeichnen einen oberen Filter bzw. einen unteren Filter. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet die Schweißstelle von allen drei Teilen, die den Enthärter D bilden.
Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine zylindrische, hohle Säule oder ein ähnliches rohrförmiges Element, das geeignet ist, mittig von unten in den Behälter 1 für Harze eingesetzt zu werden, bevor es an seine entsprechende untere Wand 3 geschweißt wird.
Ein Ende der Säule 9 ist durch den Abschnitt des Filters 7 geschlossen, der durch einen Vorsprung 7A auf dem Filter selbst begrenzt ist. Der Vorsprung 7A, dessen Abschnitt die gleichen Abmessungen und die gleiche Form wie der Abschnitt der Säule 9 aufweist, wird an den unteren Rand der Säule 9 geschweißt, wenn der untere Abschnitt 3 an das mittige Hauptteil 4 des Enthärters D geschweißt wird.
Des Weiteren weist die Säule 9 einen Satz von Rippen 10 (zumindest drei) auf, die sich radial von der äußeren Oberfläche der Säule selbst erstrecken.
Die Rippen 10 weisen eine Höhe auf, die ungefähr gleich der halben Höhe der Säule 9 ist, und die Rippen 10 weisen eine Breite auf, die es ermöglicht, die Rippen 10 in spezielle Nuten 11 einzusetzen, die auf der inneren Oberfläche des Behälters 1 ausgebildet sind (siehe insbesondere 2). Daher wird die Säule 9 in die Mitte eingesetzt und korrekt innerhalb des Behälters selbst positioniert.
Die Höhenposition der Säule 9 innerhalb des Behälters 1 ist durch das Stoppen während des Einsetzens der Rippen 10 in den Nuten 11 aufgrund der Höhenabmessung der letzteren begrenzt, wobei die Höhenposition auf das obere Ende der Nuten selbst stößt.
Des Weiteren weist die Säule 9 Schlitze 12 auf beiden, der äußeren Wand und dem Boden, auf, die angepasst sind, um den inneren Abschnitt der Säule 9 mit dem Behälter 1 hydraulisch zu verbinden. Der Deckel 2 des Behälters 1 begrenzt einen zentralen Bereich 13, dessen Boden eine Öffnung aufweist, die bezüglich der Säule 9 ausgerichtet ist.
Das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine elastische Membran, die an dem Deckel 2 befestigt ist, um die obige Öffnung 14 zu schließen.
Um die elastische Membran 15 an Ort und Stelle zu befestigen, sind ihre Umfangsränder zwischen dem Deckel 2 und einem Ring 16 gesetzt, wobei der letztere durch Schrauben V an dem Deckel 2 befestigt ist.
Der Ring 16 wird, neben dem Halten der Federmembran 15 an Ort und Stelle, verwendet, um die Ränder der Öffnung 14 an der Säule 9 anzuschweißen, um eine Beschädigung der elastischen Membran 15 zu vermeiden.
Das Bezugszeichen 17 bezeichnet ein Aktivierungselement, das wie eine Hülse geformt ist, die auf einer zentralen Position der Membran 15 montiert und integral mit dieser ist.
Die Hülse ist aus einem dielektrischen Material hergestellt und ist, wie im Folgenden erläutert wird, angepasst, um sich durch die Membran 15 zwischen den parallelen Platten eines kapazitiven Sensors 18 zu bewegen.
Das Bezugszeichen 19 bezeichnet die Probeharze, die in der Säule 9 zur Verfügung stehen und die den in dem Behälter 1 enthaltenen Harzen ähnlich sind. Erfindungsgemäß sind derartige Probeharze entsprechend der im Folgenden näher beschriebenen Verfahren für ihr Einsetzen in die Säule 9 geeignet behandelt.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis folgender zweier Betrachtungen.
Eine erste Betrachtung basiert auf dem Prinzip, dass die normalen Harze, die zum Verringern der Wasserhärte verwendet werden, dazu tendieren, ihr Volumen in Folge ihrer Erschöpfung zu verändern, welches ein Phänomen ist, das während eines normalen Betriebes der Enthärtevorrichtung auftritt. Eine zweite Betrachtung, zu der die Autoren der vorliegenden Erfindung gelangt sind, basiert auf dem Prinzip, dass ihr Volumen auch unter bestimmten Konzentrationsbedingungen der Natrium-Ionen (Na⁺) in der Wasserlösung, die diese umgibt, verändert werden kann.
Ein derartiges Phänomen wird durch die Konfiguration der Harze und deren Zusammensetzung erklärt.
Sehr einfach ausgedrückt bestehen die Harze aus Körnchen oder sehr kleinen Perlen, wobei jedes dieser Körnchen oder jede dieser sehr kleinen Perlen durch eine Struktur aus Polystyrol-Ketten gebildet ist, die miteinander im Wesentlichen zu einem Knäuel zusammengewickelt sind.
Die verschiedenen Polystyrol-Ketten sind miteinander durch kleinere Divinylbenzon-Ketten verbunden, auf denen Plätze vorhanden sind (SO_4–), an denen Ionen angepasst sind, um dort zu verbleiben.
Der Erfinder hat festgestellt, dass die Polystyrolstruktur aus sehr kleinen Harzperlen eine im Wesentlichen halbdurchlässige Membran bildet, die angepasst ist, um einen Teil von Na⁺-Ionen, die in der Wasser-Salz-Lösung vorhanden sind, die diese umgeben, eintreten zu lassen. Auch der verbleibende Teil von Na⁺-Ionen, die außerhalb der Membran vorhanden sind, tendiert dazu, aufgrund des osmotischen Druckes in die Struktur einzudringen, was ihnen aber nicht gelingt.
Bezüglich des verbleibenden Teils der Na⁺-Ionen, der nicht fähig ist, in die Struktur der Harzperle einzudringen, führt der osmotische Druck, der durch die obigen Na⁺-Ionen auf die Membran ausgeübt wird, dazu, dass die Perle komprimiert und ihr Volumen reduziert wird.
Mit anderen Worten, wird, wenn eine noch unbenutzte Harzperle in eine Wasserlösung mit einer hohen Natriumchloridkonzentration (NaCl) eingetaucht wird, ein Teil der Natrium-Ionen (Na⁺) solch einer Lösung aufgrund des ausgeübten osmotischen Druckes in die Perlenstruktur eintreten, während der verbleibende Teil der Natrium-Ionen (Na⁺) außerhalb der Perle, der nicht fähig ist, in die Struktur der Perle einzutreten, sie aufgrund des osmotischen Druckes, der auf die äußere Oberfläche der Harzperle ausgeübt wird, komprimieren wird und ihr Volumen infolge dessen vermindert wird.
Beispielsweise wurde eine Volumenreduktion von ungefähr 10–11% bei einer Wasserlösung festgestellt, die 100 g/l Natriumchlorid enthält.
Wenn die Harze in ihrem natürlichen oder noch unbenutzten Zustand vorliegen, enthalten sie bereits Natrium-Ionen (Na⁺), die mit den Kalzium-Ionen (Ca⁺⁺) und den Magnesium-Ionen (Mg⁺⁺), die in dem Waschwasser enthalten sind, auszutauschen sind.
Daher wird erfindungsgemäß die Präparation der Probeharze, die in die Säule 9 einzusetzen sind und die ein Sensormittel für den Zustand der Harze zusammen mit der Membran 15, der Hülse 17 und dem kapazitiven Sensor 18 darstellen, auf folgende Art durchgeführt.
Probeharze 19 werden, bevor sie in die Säule 9 eingesetzt werden, in eine Wasserlösung eingetaucht, die mit Natriumchlorid (NaCl) gesättigt ist, um deren Volumen, wie zuvor beschrieben, zu reduzieren.
Daher wird aufgrund der Ausnutzung des osmotischen Druckes, die Menge an Harzen, die in die Säule 9 eingesetzt werden kann, im Vergleich zu der Menge an unbehandelten Harzen, die in sie eingesetzt werden kann, größer.
Dann wird die Säule 9 in den zentralen Abschnitt 4 des Behälters 1 eingesetzt, wobei die Rippen 10 in die entsprechenden Nuten 11 eingesetzt werden.
Nach dieser Operation wird der Boden 3 mit dem Behälterkörper 4, der den entsprechenden Filter 7 aufweist, wie es zur Zeit bekannt ist, verschweißt.
Aufgrund des Schweißens des Bodens 3 an den Behälterkörper 4, wird auch der Vorsprung 7A des Filters 7 an den unteren Rand der Säule 9 geschweißt, wodurch der untere Abschnitt der Säule 9 verschlossen wird.
Die elastische Membran 15 wird dann an dem Deckel 2 ausgerichtet bezüglich der Öffnung 14 seines zentralen Bereichs 13 befestigt. Um diese Befestigung zu erreichen, werden die Umfangsränder der Membran 15 zwischen den Deckel 2 (entlang des Randes der Öffnung 14) und den Ring 16 gesetzt. Dann werden die Schrauben V festgezogen.
Die Säule 9 wird dann mit den Harzen gefüllt, die so behandelt wurden, dass sie entsprechend des zuvor beschriebenen Verfahrens ein reduziertes Volumen aufweisen. An diesem Punkt werden in den Körper 4 der mit dem Boden 3 und der Säule 9 versehen ist, unbehandelte Standard-Enthärteharze eingeführt.
Danach wird der Filter 6 auf dem oberen Abschnitt des Körpers 4 platziert, und schließlich wird der Deckel 2 verschweißt.
Jetzt werden die Harze mit enthärtetem Wasser mit einem niedrigen Kalziuminhalt und einem niedrigen Magnesiuminhalt gewaschen. Dies führt dazu, dass die hohe Natriumkonzentration (Na⁺) auf der äußeren Perlenoberfläche von den Probeharzen 19, die in der Säule 9 enthalten sind, entfernt wird.
Daher wird der osmotische Druck, der auf die Perlen durch die Natrium-Ionen (Na⁺) ausgeübt wird, fehlen, und die letzteren können ihr ursprüngliches Volumen zurückerlangen.
Daher verursachen die Probeharze 19 aufgrund ihres Volumenzuwachses ein Drängen innerhalb der Säule 9, das sich nur nach oben erstrecken kann, da der untere Abschnitt durch den Filterabschnitt 7 verschlossen ist, der durch den Vorsprung 7A begrenzt ist, wobei eine nachfolgende Verformung der Membran 15 und ein Anheben der Hülse 17, die mit dieser verbunden ist, verursacht wird.
Jetzt wird der Sensor 18, der so angepasst ist, dass er eine Volumenänderung der Harze, wie es beschrieben ist, detektiert, für diesen Zweck entsprechend zur Zeit bekannter Verfahren kalibriert.
Da die Harze während der Verwendung des Entkalkers in dem Waschgerät allmählich erschöpft werden, wobei sie ihre eigenen Natrium-Ionen (Na⁺) verlieren und Kalzium-Ionen (Ca⁺⁺) und Magnesium-Ionen (Mg⁺⁺), die in dem Waschwasser enthalten sind, aufnehmen, werden sie ihr Volumen reduzieren.
Aufgrund der Schlitze 12, die das Waschwasser durchströmen lassen, tritt diese Volumenreduktion, die ungefähr 7% beträgt, für beide auf, die Harze des Behälters 1 und die Probeharze 19, die in der Säule 9 enthalten sind. Eine Volumenreduktion der letzteren führt dazu, dass der auf die Membran 15 ausgeübte Druck vermindert wird. Daher kann sich die Membran der Volumenreduktion der Probeharze folgend selbst flexibel absenken.
Die Hülse aus dielektrischem Material 17, die zwischen den Platten des kapazitiven Sensors 18 beweglich ist, ist, wie zuvor beschrieben, mit der Membran 15 verbunden.
Der kapazitive Sensor 18 ist mit einem geeigneten Steuerungssystem verbunden, das nicht beschrieben ist, da es bekannt ist, und das die Kapazitätsänderung detektiert, die von der Position der Hülse 17 zwischen den Platten des Sensors 18 abhängt.
In Abhängigkeit von dem detektierten Kapazitätswert, d.h., wenn solch eine Kapazität auf einen Wert absinkt, der unterhalb eines bestimmten festgelegten Schwellwertes liegt, der einem bestimmten Zustand der erschöpften Harze entspricht, wird das Steuerungssystem die Regeneration der Harze starten, was entsprechend gegenwärtig bekannter Verfahren durchgeführt wird.
Diese Regenerationsstufe, die im Wesentlichen aus einem Zuführen einer Wasser-Salz-Lösung zu dem Behälter 1 besteht, betrifft aufgrund der Schlitze 12 offensichtlich auch die Probeharze 19.
Der kapazitive Sensor 18 wird beispielsweise so kalibriert, dass eine Regeneration der Harze gestartet wird, wenn eine Erschöpfung der Harze ungefähr 70% erreicht hat, welche einer genau bestimmten Position der Hülse 17 zwischen den Platten des Sensors 18 entspricht.
Daher wird eine Regeneration der Harze nur auftreten, wenn sie zweifellos benötigt wird, wodurch eine Wasserverschwendung und eine Salzverschwendung vermieden werden.
Des Weiteren werden die Harze nie eine vollständige Erschöpfung erreichen, die mit dem Risiko verbunden wäre, Wasser zu verwenden, das zum Waschen zu hart ist.
Es sollte dann bemerkt werden, dass, um eine Regeneration der normalen Harze in dem Waschgerät zu gewährleisten, die Harze des Behälters 1, einschließlich der Harze 19, in eine Wasser-Salz-Lösung eingetaucht werden. Solch eine Lösung weist sicher eine Konzentration von Natrium-Ionen (Na⁺) auf, die kleiner ist, als die Lösung, die für die präventive Behandlung der Probeharze verwendet wird. Dies verhindert nicht, dass auch diese gewöhnliche Regenerationsstufe eine Reduktion des Volumens der Harze verursachen kann, immer aufgrund eines ausgeübten bestimmten osmotischen Druckes.
Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass ein Regenerationsprozess, der in bekannten Waschgeräten bereit gestellt wird, eine finale Harze-Waschstufe aufweist, wobei sie nach dieser finalen Harze-Waschstufe ihr ursprüngliches Volumen zurückerlangen können.
In diesem Rahmen wird das Steuerungssystem des Waschgeräts daher so angepasst, dass der Sensor 18 während des Regenerationsprozesses blockiert ist.
Aufgrund der obigen Beschreibung sind die Merkmale der vorliegenden Erfindung klar.
Aufgrund der obigen Beschreibung werden auch die Vorteile der vorliegenden Erfindung klar sein.
In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, wie die Harze 19, die in der Säule 9 enthalten sind, nicht nur ihre Funktion des Detektierens des Effizienzstatus der Enthärtevorrichtung zusammen mit dem Sensor 18 erfüllen, sondern wie sie auch zu dem Enthärten des Waschwassers beitragen. Die Regenerationsqualität wird nicht durch die Menge an Probeharzen beeinflusst, da sie, egal in welcher Menge sie auftreten, immer für Regenerationszwecke verwendet werden. Solch eine Lösung erlaubt, die Gesamtabmessungen des Harzbehälters zu begrenzen, da ein äußerer Behälter für die Probeharze nicht benötigt wird.
Wie in der obigen Beschreibung gesehen werden kann, sind beide, das System und das Verfahren zum Detektieren einer Erschöpfung von Harzen in einem Waschgerät, einfach, nicht sperrig und leicht zu erreichen.
Des Weiteren bietet die Vorrichtung eine hohe Betriebsverlässlichkeit, da eine Erschöpfung der Harze durch direktes Beobachten detektiert wird, d.h., ohne die Wasserhärte zu kontrollieren. Denn, wenn die Wasserhärte kontrolliert wird, um einen Erschöpfungsgrad von Harzen zu detektieren, wird der Erschöpfungsgrad der Harze selbst nur indirekt ermittelt.
Die Tatsache, dass der Harzbehälter auch eine Behältervertiefung für Probeharze aufweist, erzeugt eine weitere Betriebseffizienz der Vorrichtung. Tatsächlich befinden sich während des Betriebes beide, die entkalkenden Harze und die Probeharze, in einem Zustand, in dem sie der gleichen Wassertemperatur und den gleichen Druckbedingungen ausgesetzt sind, wodurch das Harze-Erschöpfungssignal, das durch die Probeharze erlangt wird, näher an der Realität ist.
Auch der einfache Austausch eines möglicherweise fehlerhaften Sensors, der außerhalb des Harzbehälters 1 montiert ist, verbessert die technischen Merkmale der Enthärtevorrichtung.
Gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform kann ein elektrischer Mikroschalter anstelle eines kapazitiven Sensors 18 verwendet werden.
Diese Ausführungsform ist in 3 dargestellt, in der der Mikroschalter mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet ist.
In diesem Beispiel wirkt die Hülse 17 auf den Mikroschalter 20 ein, dessen Schalten von dem Steuerungssystem zum Aktivieren des Starts eines Regenerationsprozesses verwendet werden kann. Eine andere Implementation, insbesondere bei dem Beispiel mit Waschgeräten, die ein elektromechanisches Steuerungssystem aufweisen, besteht aus dem Einbau des Mikroschalters 20 in die Versorgungsschaltung des Magnetventils für eine Wassereinlasssteuerung zu dem Salzbehälter. Unter normalen Bedingungen wird der Mikroschalter 20 die Schaltung offen halten, um das Öffnen des Magnetventils und ein nachfolgendes Ausführen der Regenerationsstufe zu verhindern. Umgekehrt wird, wenn Harze erschöpft sind, ein Schalten des Mikroschalters 20 das Schließen der Versorgungsschaltung des Magnetventils verursachen, um Wasser in den Salzbehälter einzulassen, wobei die Regenerationslösung (Wasser-Salz) dem Behälter 1 zugeführt wird.
Es ist für den Fachmann auf jeden Fall offensichtlich, dass in diesem Rahmen sowohl bezüglich Maschinen mit einem elektronischen Steuerungssystem als auch bezüglich Maschinen mit einem elektromechanischen Steuerungssystem verschiedene Implementationen der Erfindung möglich sind.
Eine Implementation könnte möglicherweise darin bestehen, die Membran 15 durch ein geeignetes bewegliches Abdichtungselement zu ersetzen.
Eine andere Implementation zum Detektieren einer Veränderung des Volumens der Harze kann darin bestehen, einen optischen Sensor, wie beispielsweise einen Fototransistor, zu verwenden, der die Position der Hülse 17 detektiert.
Im Hinblick auf eine vorteilhafte Implementation der Erfindung kann das System auch zum Detektieren und Signalisieren eines Salzmangels in dem Enthärter D angewendet werden.
Das Schwimmersystem, das für den Stand der Technik typisch ist, ist ausreichend verlässlich, um ein Ausschalten eines Warnlichtes zu bewirken, nachdem der entsprechende Behälter durch den Benutzer mit Salz wieder aufgefüllt worden ist. Dagegen ist solch ein Schwimmersystem bezüglich des Signalisierens eines Salzmangels häufig ein sehr ungenaues System.
Die Grundidee der vorgeschlagenen Implementation besteht darin, die Information, die eine Volumenänderung der Harze betrifft, zum Bestimmen eines Salzmangels zu verwenden. Tatsächlich ist das Volumen der Harze auch an ein gutes Funktionieren der Lauge, die zur Regeneration der Harze verwendet wird, gebunden.
Wenn, nachdem die Regeneration gestartet worden ist, da die Probeharze 19 einen bestimmten Erschöpfungsgrad erreicht haben, der Sensor am Ende der Regeneration detektiert, dass das Volumen der Harze nicht auf seinen vorbestimmten Wert zurückgegangen ist, bedeutet dies, dass die verwendete Lauge eine zu geringe Salzkonzentration aufweist, um eine gute Regeneration zu gewährleisten. Daher kann in solch einem Fall das Steuerungssystem der Maschine so ausgebildet sein, dass es ein Warnlicht aktiviert, das angepasst ist, um den Benutzer bezüglich des Erfordernisses, Salz in den entsprechenden Behälter einzufüllen, zu warnen. Auf diese Art ist das Signal zum Salznachfüllen sicher, einfach zu aktivieren und verlässlich.
In diesem Rahmen wird das beschriebene Detektionsverfahren auch die Funktion erfüllen, mögliche Fehler des Regenerationssystems zu signalisieren.
Es ist offensichtlich, wie trotz eines ausreichenden Volumens an Salz in dem entsprechenden Behälter ein Aktivieren des Warnlichtes indikativ für einen fehlerhaften Betrieb des Systems ist, wie beispielsweise für einen Fehler des Magnetventils, der den Regenerationsprozess aktiviert.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform kann der Zustand des Sensors 18 verwendet werden, um die Zeitdauer des Regenerationsprozesses zu kontrollieren.
Wenn nach einem Aktivieren einer Regeneration von Harzen, da die Probeharze 19 einen bestimmten Erschöpfungsgrad erreicht haben, der Sensor vor dem Ende der Regenerationsstufe detektiert, dass das Volumen der Probeharze auf seinen vorbestimmten Wert zurückgegangen ist, kann das Steuerungssystem der Maschine vorsehen, dass solch eine Regenerationsstufe gestoppt wird. Ein Stoppen der Regenerationsstufe führt zu einer Einsparung von Wasser und Salz.

Claims

Vorrichtung zum Verringern der Wasserhärte, geeignet zur Verwendung in einem Haushaltswaschgerät, insbesondere einem Geschirrspüler, mit: – einem Behälter (1), in welchem ein erster Teil von Harzen (5), insbesondere des Ionenaustauschtyps, aufgenommen ist, wobei der erste Teil der Harze (5) zum Verringern des Härtegrades des daran entlang strömenden Wassers vorgesehen ist, – einer Einrichtung zum Regenerieren der Enthärtungseffizienz der Harze (5), dadurch gekennzeichnet, dass – ein zweiter Teil der Harze (19) in einem Raum (9) enthalten ist, welcher innerhalb des Behälters (1) abgegrenzt ist und zu dem Behälter (1) gehört, wobei eine Wand des abgegrenzten Raumes (9) ein bewegbares oder elastisches Element (15, 17) umfasst, wobei der abgegrenzte Raum (9) wenigstens teilweise von dem ersten Teil der Harze (5) umschlossen ist und hydraulisch mit dem zu enthärtenden Wasser derart kommuniziert, dass es dem zweiten Teil der Harze (19) möglich ist, zu dem Enthärtungsvorgang des Wassers beizutragen, – eine Volumenerfassungseinrichtung (15, 17, 18; 20) vorgesehen ist, welche dem abgegrenzten Raum (9) des Behälters (1) zugeordnet ist, und dem zweiten Teil der Harze (19), zum Erfassen einer Volumenänderung des zweiten Teils der Harze (19) durch Erfassen der Bewegung des bewegbaren oder elastischen Elements (15, 17), um den Betriebszustand der Harze (5, 19) zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (9) hydraulisch mit einem weiteren Teil (4) des Behälters (1) kommuniziert, welcher den Raum (9) umgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (9) ein rohrförmiges Element (9) wie eine hohle zylindrische Säule ist, welche an wenigstens einem Ende verschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum oder das rohrförmige Element (9) mittig in den Behälter (1) für die Harze eingesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum oder das rohrförmige Element (9) in Verbindung mit wenigstens einem Teil (15) der Volumenerfassungseinrichtung (15, 17, 18; 20) vollständig mit dem zweiten Teil der Harze (19) gefüllt ist, wenn das Gerät (D) in Betrieb ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenerfassungseinrichtung (15, 17, 18; 20) ein bewegbares oder elastisches Element (15, 17) umfasst, welches dem begrenzten Raum (9) des Behälters (1) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare oder elastische Element (15, 17) eine Zwinge (17) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenerfassungseinrichtung (15, 17, 18; 20) einen Sensor (18; 20) umfasst, welcher geeignet ist, um einen Versatz des bewegbaren oder elastischen Elements (15, 17) zu erfassen, wobei der Sensor (18; 20) insbesondere vom kapazitiven Typ und/oder vom optischen Typ und/oder ein elektrischer Schalter ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare oder elastische Element (15, 17) eine elastische Membran (15) umfasst.
Vorrichtung nach wenigstens Anspruch 6 oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare oder elastische Element (15, 17) geeignet ist, seine eigene Form einer Volumenänderung des zweiten Teiles der Harze (19) folgend, welche in dem Raum oder rohrförmigen Element (9) eingeschlossen sind, zu ändern.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (10, 11) für das Positionieren des rohrförmigen Elements oder der Säule (9) innerhalb des Behälters (1) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungseinrichtung (10, 11) externe Rippen (10) des rohrförmigen Elements oder der Säule (9) umfasst, welche für ihre Kopplung mit Sitzen (11) ausgebildet sind, die in dem Gehäuse des Behälters (1), bevorzugt an den Innenwänden des letzteren, ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Teil des rohrförmigen Elements oder der Säule (9) durch einen auf einem Filter (7) vorhandenen Vorsprung (7A) verschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (9) mit dem Behälter (1) durch Schlitze (12) hydraulisch kommuniziert, welche in seiner Außenwand und dem Boden vorhanden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare oder elastische Element (15, 17) an einem Deckel (2) des Behälters (1) befestigt ist, wobei insbesondere die Ränder des bewegbaren oder elastischen Elements (15, 17) zwischen einem Ring (16) und dem Deckel (2) zum Zweck der Befestigung eingefügt sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenerfassungseinrichtung (15, 17, 18; 20) dem begrenzten Raum (9) und einem Steuerungssystem des Haushaltswaschgerätes zugeordnet ist, wobei das Gerät (D) eingebaut ist, um weiterhin eine Erschöpfung der Betriebseffizienz der Harze zu erfassen.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenerfassungseinrichtung (15, 17, 18; 20) einem Steuerungssystem eines Haushaltswaschgerätes zugeordnet ist, wobei das Gerät (D) zur Steuerung bei einem Salzmangel in dem Regenerationssystem der Harze und/oder Fehler des Systems durch die Erfassung der Volumenvariation des zweiten Teils der Harze (19) eingebaut ist.
Steuerungsverfahren des Erschöpfungsgrades der Wasserenthärtungsharze (5) in einem Haushaltswaschgerät, insbesondere einem Geschirrspüler, der Art, welche Regenerationsharze verwendet und ein Gerät zum Verringern der Wasserhärte gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche enthält, gekennzeichnet durch Bereitstellen der Erfassung der Volumenänderung des zweiten Teils der Harze (19), welcher von zu enthärtendem Wasser überspült wird, um den Erschöpfungsgrad der Enthärtungsleistung des zweiten Teils der Harze (19) und/oder einen Mangel an Salz in dem Regenerationssystem und/oder einen Fehler in dem Wasserenthärtungssystem zu erfassen.
Steuerungsverfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Volumenänderung durch die Erfassung einer physikalischen Zustandsänderung des zweiten Teils der Harze (19) durch eine Änderung der Position und/oder Form eines bewegbaren oder elastischen Elements (15) ausgeführt wird, welches wenigstens teilweise einen Raum (9) begrenzt, der den zweiten Teil der Harze (19) enthält, wobei die Änderung der Position und/oder Form des bewegbaren oder elastischen Elements (15) durch die Volumenänderung des zweiten Teils der Harze (19) bestimmt ist und durch ihm zugeordnete Sensoreinrichungen (18; 20) erfasst wird.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil der Harze (19) einer Behandlung zur Verringerung seines Volumens vor dem Einbringen in den begrenzten Raum (9) des Behälters (1) unterworfen wird, wenn das Gerät (D) eingesetzt wird, wobei die Behandlung in Eintauchen des zweiten Teiles der Harze (19) in ihrem unbehandelten Zustand in eine mit Natriumchlorid (NaCl) gesättigte Lösung besteht.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil der Harze (19) einer Reinigungsbehandlung mit enthärtetem Wasser zugeführt wird, um sie in ihren ursprünglichen Zustand nach dem Einschließen in den begrenzten Raum (9) des Behälters (1) während der Montage des Gerätes (D) zu versetzen, wobei insbesondere die Reinigungsbehandlung mit dem eingebauten Gerät (D) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 18 und/oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn während der Erfassung der Volumenänderung des zweiten Teils der Harze (19) ein Harzzustandsdetektor der Volumenerfassungseinrichtung (15, 17, 18; 20) nicht einen voreingestellten Schwellwert nach einer Regenerationsstufe für das Gerät (D) erreicht, eine dem Gerät (D) zugeordnete Signaleinrichtung freigegeben wird, um einem Benutzer die Notwendigkeit des Hinzufügens von Salz in einer zugehörigen Öffnung des Gerätes (D) zum Ausführen einer nachfolgenden, effizienten Harzregenerationsstufe anzuzeigen.
Verfahren nach Anspruch 18 und/oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Zustand der Harze nach einer Harzregenerationsstufe für das Gerät (D) nicht einen vorbestimmten Schwellwert erreicht, Einrichtungen, welche einen derartigen Fehler anzeigen, freigegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (18; 20) die Steuerung der Zeitdauer eines Harzregenerationsvorgangs für das Gerät (D) ausführt.