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Die
Erfindung betrifft ein Befeuchtungssystem mit mindestens einer Dampfbefeuchtungseinheit,
die mit einer Umkehrosmoseeinheit verbunden ist, um von dieser mit
aufbereitetem Wasser versorgt zu werden. Auf diese Weise läßt sich
das Ausmaß der
Kesselsteinbildung in der Befeuchtungseinheit reduzieren.
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Ein
anderes, Druckluft zur Nebelerzeugung nutzendes Befeuchtungssystem
ist aus der US-6092794-B bekannt.
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Ein
bisher vorgeschlagenes entsprechendes System umfaßt einen
Speichertank, in den die Umkehrosmoseeinheit aufbereitetes Wasser
fördert
und aus dem die bzw. jede Dampfbefeuchtungseinheit bei Bedarf Wasser
zapft.
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Ein
Nachteil eines solchen früher
vorgeschlagenen Systems ist die Notwendigkeit des Vorhandenseins
eines Speichertanks und des dazugehörigen Rohrnetzes, das aus vergleichsweise
teurem Edelstahl bestehen und gewartet werden muß, um zu verhindern, dass das
Wasser nach der Behandlung in der Umkehrosmoseeinheit nicht kontaminiert
ist.
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Die
vorliegende Erfindung sucht Abhilfe zu schaffen.
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Die
vorstehende Erfindung betrifft folglich ein Befeuchtungssystem mit
mindestens einer Dampfbefeuchtungseinheit, die mit einer Umkehrosmoseeinheit
des Systems verbunden ist, um von dieser während des Betriebes mit Wasser
versorgt zu werden, mit einem Kontrollkreis, der mit einem Wasserbedarf-Signalgeber
der Dampfbefeuchtungseinheit in Verbindung steht, um von diesem
ein Signal zu erhalten, das die Notwendigkeit der Einspeisung von
Wasser in die Dampfbefeuchtungseinheit anzeigt, wobei der Kontrollkreis
auch mit der Umkehrosmoseeinheit verbunden ist, um nach Empfang
eines entsprechenden Wasserbedarf-Signales ein Start-Signal zu liefern,
das den Betrieb der Umkehrosmoseeinheit einleitet, welch letztere
mit einem Bereitschafts-Signalgenerator versehen ist, der mit dem
Kontrollkreis verbunden ist, um diesem ein Bereitschafts-Signal
zu senden, sobald die Umkehrosmoseeinheit in der Lage ist, ausreichend
aufbereitetes Wasser zu liefern, wobei der Kontrollkreis außerdem mit
mindestens einem Speiseventil des Systems in Verbindung steht, um
dieses Ventil zu betätigen,
damit das aufbereitete Wasser nach Eingang des Bereitschafts-Signales
von der Umkehrosmoseeinheit zur Befeuchtungseinheit befördert wird.
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Dies
bietet den Vorteil, dass aufbereitetes Wasser nur dann von der Umkehrosmoseeinheit
erzeugt wird, wenn es benötigt
wird.
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Es
ist zweckmäßig, die
Dampfbefeuchtungseinheit mit einem Füllungkomplett-Signalgenerator zu
versehen, der ein Signal liefert, sobald der Füllvorgang der Dampfbefeuchtungseinheit
mit aufbereitetem Wasser abgeschlossen ist, wobei der Kontrollkreis
mit dem Füllungkomplett-Signalgenerator
verbunden ist, um die Umkehrosmoseeinheit nach Erhalt des Füllungkomplett-Signales
mit einem Stoppsignal zu beaufschlagen.
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Das
System kann mehrere Dampfbefeuchtungseinheiten aufweisen, von denen
eine jede mit der Umkehrosmoseeinheit verbunden ist, um von dieser
während
des Betriebes aufbereitetes Wasser zu erhalten, wobei die Umkehrosmoseinheit
ihren Betrieb aufnimmt, sobald sie ein Wasserbedarf-Signal von irgendeiner
oder mehreren Befeuchtungseinheiten erhält. Außerdem kann Vorsorge dafür getroffen
werden, dass die Umkehrosmoseeinheit nur abgeschaltet wird, nachdem
sie ein Füllungkomplett-Signal
von dem oder allen Befeuchtern erhalten hat, der oder die als letzte
ein Wasserbedarf-Signal gesendet hat bzw. haben.
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Vorzugsweise
ist die Dampfbefeuchtungseinheit mit einem Dampfkesseltank versehen,
in dem ein Schwimmerschalter des Wasserbedarfs-Signalgenerator angeordnet
ist. Dies ermöglicht
eine vergleichsweise kostengünstige
Methode zur Dampferzeugung sowie eine vergleichsweise einfache Methode
um festzustellen, wann der Tank sich seinem Leerzustand nähert.
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Anstelle
eines Schwimmer-Schalters kann auch ein anderer Füllstandssensor,
wie beispielsweise ein Druckschalter, verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Befeuchtungsverfahren, bei
dem ein Apparat, der in einem oder mehreren der sechs vorstehenden
Absätze
beschriebenen Art verwendet wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines Befeuchtungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen
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1 die
Form eines Diagramms, die Ansicht einer Dampfbefeuchtungseinheit
mit einem Kontroll- bzw. Steuerkreis des Systems und
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2 das
Diagramm des Hydraulikkreislaufes einer Umkehrosmoseeinheit des
Systems, welche mit dem Steuerkreis gemäß 1 verbunden
ist.
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Bei
dem Befeuchtungssystem gemäß 1 handelt
es sich um ein atmosphärisches
Befeuchtungssystem. Dies bedeutet, dass sein Dampf im Wesentlichen
bei Atmosphärendruck
austritt (Dampfdrücke
von –2000
Pascal bis +2000 Pascal gegenüber
dem normalen Atmosphärendruck).
Das System umfaßt
eine Befeuchtungseinheit mit einem Boilertank 10, der ein
Heizelement 12 und Wasser 14 enthält. Am oberen
Ende des Tankes befindet sich ein Dampfauslaß 16 und am unteren
Ende des Tankes ein Wassereinlaß 18.
Vom Einlaß 18 erstreckt
sich ein Rohr 20 in entgegengesetzte Richtungen von einer
T-Verbindung zwischen dem Einlaß 18 und
dem Rohr 20. In einer dieser Richtungen verläuft das
Rohr 20 zu einer Umkehrosmoseeinheit der in 2 gezeigten
Art und zwar über
ein Absperrventil 22, in der anderen Richtung erstreckt
sich das Rohr 20 zu einem nicht dargestellten Auslaß über ein
Absperrventil 24. An einem vergleichsweise tiefen Niveau
im Innern des Tankes 10 ist ein Schwimmerschalter 26 angeordnet.
Dieser Schalter gibt ein Signal ab, sobald der Flüssigkeitsstand 28 des
Wassers 14 auf ein Niveau unterhalb des Schalters 28 fällt.
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Eine
Leiterplatte 30 der Befeuchtungseinheit ist elektrisch
mit dem Schwimmerschalter 26 und den Absperrventilen 22 und 24 verbunden,
um von diesen elektrische Signale zu erhalten. Die Leiterplatte 30 ist außerdem mit
einer Leiterplatte 32 der Umkehrosmoseeinheit 34 verbunden,
zu der Magnetventile C und M, ein Dreiwegeventil L und der Motor
einer Pumpe E gehören.
Mit all diesen Komponenten steht die Leiterplatte 32 in
Verbindung. Sie erhält
außerdem
Signale von einem Niederdruckschalter D und einem Hochdruckschalter
F. Druckmesser V, T und U sowie ein Durchflußmesser H für aufbereitetes Wasser und ein
Durchflußmesser
P für nicht
aufbereitetes Wasser der Umkehrosmoseeinheit 34 sind zur
Anzeige und Dosierung der Anordnung vorgesehen.
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Die
Umkehrosmoseeinheit ist in größerem Maßstab in 2 dargestellt.
Sie weist einen Wassereinlaß 36 auf,
der mit einer Wasserversorgung in Verbindung steht, in der ein Druck
von 2–10
bar herscht. Der Einlaß 36 ist
mit einem Absperrventil A ausgestattet, das über einen Druckmesser T mit
einem Vorfilter B verbunden ist. Stromabwärts vom Vorfilter B sind in
der folgenden Reihenfolge ein Magnetventil C, ein Niederdruckschalter
D, eine T-Verbindung 38, eine Pumpe E, ein Hochdruckschalter
F, ein weiterer Druckmesser U und ein Umkehrosmosefilter G vorgesehen.
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Ein
erster Auslaß 40 des
Umkehrosmosefilters G ist stromabwärts (aber oberhalb) einer Membran 42 des
Umkehrosmosefilters G angeordnet, so dass das Wasser, das diesen
Auslaß 40 passiert,
aufbereitetes Wasser ist. Ein zweiter Auslaß 44 ist in unmittelbarer
Nachbarschaft der Membran 42, aber stromaufwärts von
dieser (und deshalb unter ihr in 2) angeordnet,
so dass nicht aufbereitetes Wasser den Auslaß 44 passieren kann,
nachdem es an der stromaufwärts
gelegenen Seite der Membran 42 entlang, jedoch nicht durch
diese geströmt
ist. Weiter stromabwärts
des Auslasses sind in Reihe ein Durchflußmesser H, durch den aufbereitetes
Wasser fließt oder
strömt,
ein Leitfähigkeitssensor
K und ein Dreiwegeventil L vorgesehen. Ein erster Auslaßkanal 46 des
Dreiwegeventils L ist mit dem in 1 gezeigten Rohr 20 verbunden
und zwar stromaufwärts
des Absperrventiles 22 der Befeuchtungseinheit. Ein zweiter Auslaßkanal 48 des
Dreiwegeventils L steht über eine
T-Verbindung 50 mit einem Abfluß 52 in Verbindung.
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Stromabwärts vom
Auslaß 44 des
Umkehrosmosefilters G sind in Reihe eine T-Verbindung 54, ein
Magnetventil M, ein Rückschlagventil
N und eine weitere T-Verbindung 56 mit dem Abfluß 52 verbunden.
Stromabwärts
der T-Verbindung 54 finden
sich in der folgenden Reihenfolge eine weitere T-Verbindung 58,
ein Regulierventil R und ein Rückschlagventil
S, das stromabwärts
mit einer T-Verbindung 38 zwischen dem Niederdruckschalter
D und der Pumpe E in Verbindung steht. Von der T-Verbindung 58 erstreckt
sich stromabwärts
und in folgender Reihenfolge ein Regulierventil O, ein Durchflußmesser
P, der nicht aufbereitetes Wasser mißt, und ein Rückschlagventil
Q, dessen stromabwärts
gelegene Seite über eine
T-Verbindung 56 mit dem Abfluß 52 in Verbindung
steht.
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Wenn
das System bei mit Wasser gefülltem Tank 10 arbeitet,
bringt das Heizelement 12 das Wasser zum Sieden und Dampf
tritt aus dem Auslaß 16 aus
in einen Raum, der befeuchtet werden soll und zwar in Abhängigkeit
von einem Signal, das entweder von einem Feuchtemesser generiert
oder aber von einem Benutzer gesteuert wird. Wenn das Wasser 14 verkocht,
fällt der
Flüssigkeitsstand 28 auf
ein Niveau unterhalb des Schwimmerschalters 26. Dieser
arbeitet dann als Wasserbedarfsignal-Generator, indem er ein Signal
an die Leiterplatte 30 der Befeuchtungseinheit sendet,
das die Notwendigkeit der Wasserzufuhr zum Tank 10 der
Dampfbefeuchtungseinheit anzeigt.
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Die
Leiterplatte 30 liefert daraufhin ein Signal an die Leiterplatte 32 der
Umkehrosmoseeinheit, welche anschließend diverse Signale sendet,
zu denen das Start-Signal für
die Umkehrosmoseinheit gemäß 2 gehört. Die
Umkehrosmoseeinheit beginnt folglich zu arbeiten. Nachdem das Ventil
A bereits vorher geöffnet
wurde, öffnet
sich nunmehr das Magnetventil C, wobei es sich vergewisssert, dass das
Magnetventil M geschlossen ist. Nach 5 Sekunden wird, falls der
Druck am Niederdruckschalter D hinreichend groß ist, die Pumpe E eingeschaltet,
und Wasser von der Wasserversorgung strömt durch den Vorfilter B, um
von Partikeln befreit zu werden. Es strömt anschließend weiter durch den Niederdruckschalter
und von dort über
den Hochdruckschalter F zum Umkehrosmosefilter G. Das Wasser gelangt dann
durch den Umkehrosmosefilter G und dessen Membran 42. Ein
Teil des Wassers, das in den Umkehrosmosefilter G strömt, gelangt
durch den Auslaß 40 als
aufbereitetes Wasser über
den Durchflußmesser
H zum Ventil L. Ein anderer Teil des Wassers strömt durch den Auslaß 44 des
Umkehrosmosefilters G über
das Regulierventil 0, den Durchflußmesser P und das Rückschlagventil
Q zum Auslaß 52. Die
Pumpe E sichert einen ausreichenden Druck auf der stromaufwärts gelegenen
Seite der Membran 42. Ein Teil dieses Wassers fließt durch
das Regulierventil R zur T-Verbindung 38 und
zurück über die
Pumpe E in den Umkehrosmosefilter G. Der Anteil des Wassers, der
durch die beiden Auslässe 40 und 44 strömt, ist
annähernd
gleich. In dieser Phase sind die durch die Leiterplatte 32 bestimmten
Vorgaben für das
Dreiwegeventil L dergestalt, dass Wasser vom Durchflußmesser
H über
den Leitfähigkeits-Sensor
K zum Auslaßkanal 48 des
Dreiwegeventils L und schließlich
zum Abfluß 52 gelangt.
Falls der Leitfähigkeits-Sensor
K die Leiterplatte 32 nicht mit einem Signal versorgt,
das über
einer kontinuierliche Periode von 30 Sekunden oberhalb eines bestimmten
Grenzwertes liegt und vorausgesetzt, dass die Druckmesser T, U und
V und die Durchflußmesser
H und P die erforderlichen dynamischen Bedingungen anzeigen, wird
das Dreiwegeventil L durch die Leiterplatte 32 so geschaltet,
dass Wasser zu dem oder jedem Einlaß 18 strömt und die
Leiterplatte 30 liefert ein Signal, dass das Magnetventil 22 öffnet. Die
Folge ist, das aufbereitetes Wasser von der Umkehrosmoseeinheit G über den
Einlaß 18 der
Dampferzeugereinheit in den Tank 10 gelangt.
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Falls
der Leitfähigkeitssensor
ein Signal liefert, das oberhalb des vorbestimmten Grenzwertes liegt,
wird das Dreiwegeventil L Wasser an den Ausfluß 52 leiten, bis der
Zufluß vom
Umkehrosmosefilter G die Leitfähigkeit
auf ein vertretbares Maß reduziert hat.
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Der
Anteil des Wassers, das den Durchflußmesser P passiert, kann in
Abhängigkeit
von den Anforderungen und Bedingungen 10 bis 100% des Wassers betragen,
das die Durchflußmesser
H und P insgesamt passiert.
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Es
erweist sich als vorteilhaft, wenn die Druckmesser T, U und V zusammen
mit den Durchflußmessern
H und P einen Bereitschaftssignal-Generator bilden, sobald aufbereitetes
Wasser vom Auslaß zum
Dreiwegeventil L strömt.
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Die
dargestellte Anordnung zeigt nur eine Befeuchtungseinheit. Es versteht
sich, dass in der Praxis mehrere Befeuchtungseinheiten mit der Umkehrosmoseeinheit
verbunden sein können,
wobei alle Einlässe 18 der
Befeuchtungseinheiten über
Absperrventile 22 mit dem Auslaßkanal 46 des Dreiwegeventils
L der Umkehrosmoseeinheit verbunden sind. Die Leiterplatte 32 ist
in diesem Fall mit jeder der Leiterplatten der mehreren Dampfbefeuchtungseinheiten
verbunden, um die Umkehrosmoseeinheit in Betrieb zu nehmen, falls
eine oder mehrere der Dampfbefeuchtungseinheiten Wasserbedarf anzeigen.
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Vorzugsweise
ist im Innern des Tankes 10 an dessen oberen Ende ein zweiter
Schwimmerschalter 60 angeordnet, der ebenfalls ein Signal
liefert, falls der Flüssigkeitsstand 28 ihn
erreicht. Beim mit der Leiterplatte 30 verbundenen Schwimmerschalter 60 sendet
die Leiterplatte 30 ein Signal zur Leiterplatte 32 der
Umkehrosmoseeinheit um anzuzeigen, dass der Tank 10 voll
ist. Unter der Voraussetzung, dass keine noch nicht erledigte Füllanforderung
von einer oder mehreren der anderen Befeuchtungseinheiten vorliegt,
gehen von der Leiterplatte 32 Signale zum Abschalten der
Pumpe E und zum Dreiwegeventil L aus, so dass jegliches Wasser,
welches zum Dreiwegeventil gelangt, zum Abfluß 52 geleitet wird.
5 Sekunden später
sendet die Leiterplatte 32 ein Signal zum Schließen des
Magnetventiles C.
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Vorzugsweise
erfolgt das Schließen,
nachdem im Wesentlichen 1 Minute nach dem Zeitpunkt verstrichen
ist, zu dem das letzte der einen vollen Tank anzeigenden Signale
erhalten wurde. Die Umkehrosmoseeinheit wird folglich nicht abgeschaltet, falls
das nächste
Wasseranforderungssignal in weniger als 1 Minute nach der Ausgabe
des letzten einen vollen Tank anzeigenden Signals bei der Leiterplatte 32 eingeht.
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Zahlreiche
Varianten und Modifikationen des dargestellten Kreises wird der
Leser als möglich
erkennen, ohne dass die entsprechenden Konstruktionen außerhalb
des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung liegen. Der Kontrollkreis
kann so programmiert sein, dass er einen angemessenen Spülvorgang
im Umkehrosmosefilter G bewerkstelligt, wenn dieser das erste Mal
benutzt wird, und anschließend,
wenn er eingeschaltet wird. Er kann auch periodische Spülvorgänge auslösen.
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Für jede Spülung ist
das Ventil L mit dem Abfluß verbunden
und die Ventile C und M sind geöffnet. 5
Sekunden später
wird die Pumpe E in Betrieb genommen. In dieser Phase strömt der größte Teil
des Wassers durch den Auslaß 44.
Nach einer vorgebbaren Spülzeit
wird die Pumpe E angehalten und 5 Sekunden später werden die Magnetventile
C und M geschlossen. Der Druck in den Schaltern D und F wird überwacht,
um fehlerhafte Druckbedingungen während des Spülprogrammes
zu erkennen. Die vorstehenden Schritte werden bewerkstelligt durch
Programme, die in den Steuerkreisen 30 und 32 gespeichert
sind.
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Die
Steuerkreise 30 und 32 überwachen auch den Saugdruck,
der im Drucksensor T durch die Pumpe E erzeugt wird. Der Ausgangsdruck
der Pumpe wird durch den Hochdruckschalter F überwacht und die elektrische
Leitfähigkeit
des Wassers durch den Leitfähigkeitssensor
K. Falls die Drucke sich nicht in einem akzeptablen Bereich befinden
oder falls die Wasserleitfähigkeit
einen Wert von 20uS/cm2 für einen
Zeitraum von mehr als 30 Sekunden übersteigt, wird ein Alarmsignal
erzeugt. Das System wird jedoch erst dann abschalten, nachdem ihm
eine zu hohe Leitfähigkeit
signalisiert wird.
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Der
Umkehrosmosefilter G liefert Wasserqualität, die über einem Wert von 25uS/cm2 liegt. Die Durchflußmenge kann etwa 100 Liter
pro Stunde bei 0,5 barg betragen. Selbstverständlich sind auch andere Durchflußmengen
und Drücke
möglich.
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Nach
Installation des Systems werden die Regulierventile R und O justiert,
um korrekte Durchflußraten
durch die Durchflußmesser
H und P und korrekte Drucke in den Druckmessern U, V und T entsprechend
den Vorgaben des Betriebshandbuches zu erzielen.
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Der
Kontrollkreis ist mit einer Benutzerschnittstelle mit alphanumerischem
Bildschirm und einem Pfeiltastenfeld zum Einstellen des Systems und
zum anschließenden Überprüfen des
Systems für
Sicherheits- und Testzwecke versehen.
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Eine
schnellere Bereitstellung aufbereiteten Wassers ist möglich, falls
die Qualitätsprüfung durch den
Sensor K nicht mit Hilfe des Mediums erfolgt, das zum Abfluß 52 strömt. Voraussetzung
hierfür
ist allerdings, dass das Umkehrosmosesystem nicht länger als
30 Minuten ausgeschaltet ist. Dies bedingt kein großes Kontaminationsrisiko.
Falls der Sensor gleichwohl eine zu hohe Leitfähigkeit des Wassers ermittelt,
wird der Umkehrosmosefilter abgeschaltet und ein Alarmsignal ausgelöst.