EP4259581A1 - Mineralisierungskartusche mit austauschbarem mineralisierungseinsatz - Google Patents

Mineralisierungskartusche mit austauschbarem mineralisierungseinsatz

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Publication number
EP4259581A1
EP4259581A1 EP21777244.1A EP21777244A EP4259581A1 EP 4259581 A1 EP4259581 A1 EP 4259581A1 EP 21777244 A EP21777244 A EP 21777244A EP 4259581 A1 EP4259581 A1 EP 4259581A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
dosing
bag
cartridge according
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21777244.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Heitele
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aclaris Lindau Zweigniederlassung Rebstein GmbH
Original Assignee
Aclaris Water Innovations GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aclaris Water Innovations GmbH filed Critical Aclaris Water Innovations GmbH
Publication of EP4259581A1 publication Critical patent/EP4259581A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/45—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing
    • B01F23/451—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing by injecting one liquid into another
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/315—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein a difference of pressure at different points of the conduit causes introduction of the additional component into the main component
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/316—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with containers for additional components fixed to the conduit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/717—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/71795—Squeezing a flexible container
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C02F1/685—Devices for dosing the additives
    • C02F1/686—Devices for dosing liquid additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/006—Cartridges

Definitions

  • the invention relates to a line-connected water filter cartridge for the mineralization of tap water according to claim 1 and a flexible bag that can be used in it according to claim 22.
  • Granules made from CaCo 3 or MgCo 3 are used, sometimes with small amounts of MgO and CaO.
  • Such filters are installed downstream, for example in the case of weakly mineralized water with a high corrosion potential, in particular treated water from reverse osmosis systems.
  • a small amount of CaCo 3 is dissolved due to the free carbonic acid.
  • weakly mineralized water is only suitable to a limited extent as a thirst quencher during physical activity, since it does not replace salts that are lost through sweating.
  • weakly mineralized water can be easily distinguished from well-mineralized water, since weakly mineralized water leaves a bitter note in the throat when it is left.
  • a pleasantly perceived mineralization is achieved from a conductivity of the drinking water of 200 ⁇ S/cm. From a mineralization with conductivity greater than 1500 ⁇ S/cm, however, you can taste the high mineral content and the water is perceived as salty. The taste then also depends on the specific composition.
  • mineral tablets In order to take the necessary minerals, especially when exercising, mineral tablets have often been added to the drinking water. These tablets consist mainly of the citrates of magnesium, calcium or potassium.
  • JP ' 2001347263 A a water filter cartridge is described in which activated carbon granulate is stored in a water-permeable replacement bag.
  • An opening of the exchange bag is closed by means of an O-ring and attached to a tube protruding into the exchange bag.
  • the individual parts are assembled so that they can be easily separated from one another for the purpose of easy recycling of the raw materials used.
  • EP 2 623 468 A2 discloses a water treatment system comprising a line connection head and a water treatment cartridge which can be connected to it.
  • a flexible, water-permeable, zip-lock bag can be inserted into the water treatment cartridge, in which citric acid or polyphosphate is stored in the form of compressed pellets with maximum contact with the water to be treated for delivery to the latter.
  • the object of this invention is now to propose an alternative possibility for the mineralization of water, in particular drinking water, by means of which large volume flows of water can be mineralized over a long period of time with a degree of mineralization that is as uniform as possible and stable in such a way that that the water treated in this way enables a good replacement of minerals sweated out during sporting activities, with a degree of mineralization that is perceived as pleasant at the same time and with the best possible use of the resources provided for this purpose.
  • the invention relates to a pipe-bound water treatment cartridge, comprising a housing in the form of a pressure vessel, an inlet and an outlet for water.
  • a storage container containing a concentrated salt solution in the form of a flexible bag for dosing salt solution into the water flow flowing through the housing is arranged in the housing through which the water flows.
  • Flexibly limp means that the bag's cover can deform and then remain in this shape without reshaping itself
  • Water treatment cartridge can be arranged downstream of the bag a metering device for dispensing the concentrated salt solution from the bag into the water flow.
  • the dosing device preferably comprises a resistance section for the water flow, in which and/or downstream of this resistance section a dosing line of the dosing device, which can be connected to the bag in a liquid-conducting manner, opens out as a dosing point.
  • a valve or the like can also be arranged on a metering line downstream of the bag storing the saline solution.
  • the circuit can be serial and/or parallel.
  • such a valve can be designed as a non-return valve.
  • Such valves work as automatic control elements. No outside intervention is required. With such a valve, a permanently stable dosing ratio can be set and also maintained.
  • At least part of the resistance section for the water flow is arranged upstream of the dosing point, and its flow resistance is adjusted in such a way that such a differential pressure results between the water flow and a dosing flow fed by the contents of the flexible bag, which results in a volume flow of the dosing flow that is essentially proportional to the water flow of the saline solution caused by the metering opening opening into the water flow.
  • the design of the bag as a flexible bag can also make a contribution. Because, on the one hand, it offers almost no resistance to its deformation and, on the other hand, does not reshape itself, it basically has no influence on the resistance conditions in the water flow and brine dosing flow set suction and thus dosing effect.
  • the water pressure acting on the outer shell of the flexible bag, in particular upstream of the resistance section, can also have a stabilizing effect on the dosing of the saline solution into the water flow.
  • the dosing device can also have a bag connection element for connection to a complementary
  • a simple and reliable change of the bag can e.g. be made possible in that the bag connection element is provided with a thread, a bayonet connection, a snap lock or the like, again detachable connection structure.
  • the complementary connection element is provided with a thread, a bayonet connection, a snap lock or the like, again detachable connection structure.
  • the dosing device can comprise a means for opening the flexible bag, preferably a piercing device, in particular a hollow needle. This opens the bag when making the connection and causes the saline solution to flow according to the suction behavior on the Dosing point is removed from the bag and added to the water flow.
  • the flexible bag can be hermetically sealed after it has been filled.
  • this results in a loss-free and hygienically safe provision of the saline solution and, on the other hand, a certain protection against manipulation.
  • the dosing device can be designed to be connectable to the outlet of the housing by means of a pressure vessel connection piece on the dosing device side. This means that it can also be separated from it again if necessary. E.g. for the purpose of cleaning and/or replacing it.
  • the part of the housing on which the outlet is formed which can be cup-shaped, for example, can also be cleaned in a resource-saving manner after separation from the dosing unit and used again.
  • the resistance path itself can also be accommodated in a cup-shaped structure of the dosing device.
  • the water treatment cartridge can, for example, • be set up as a two-chamber system.
  • the housing can accommodate a bag receiving cup and thus waterproof connectable have aüstrucken connection heads, both of which can be cleaned and reused, for example.
  • the bag can be designed so that it can be arranged in the housing such that at least part of the outside of the bag is directly and/or can be acted upon indirectly.
  • a salt bed of sulfate salt, chloride salt and/or hydrogen carbonate salt can be located in the storage container, ie the flexible bag, and a storage volume of concentrated salt solution can thus be present in the salt bed.
  • each content of a bag, practical, maintenance-free, wired filter cartridge can be used for mineralization.
  • the resistance path can be designed in the form of a bed of granules.
  • the dosing section or the dosing flow can also include a dosing section and/or a capillary.
  • This can e.g. B. have an inner diameter in a range of about 0.1 to 0.5 mm. Preferably an internal diameter of between 0.15mm and 0.4mm.
  • the desired dosing quantity can be reliably adjusted as a function of the viscosity of the concentrated salt solution to be dosed.
  • the water flow coming from the inlet can, in the operational orientation of the water filter cartridge, with the outlet pointing upwards.
  • This version works on the basis of a suction principle.
  • the brine solution is dosed directly from the resistance tube of the dosing section into the water flow of the water to be treated.
  • the brine dosage itself remains almost constant due to the suction principle, even with pressure fluctuations.
  • pressure fluctuations in the inlet such as those that occur when the entire filter is relieved, e.g. if the water pressure in front of the filter drops from 2 bar to 1 bar when a tap is opened, any air bubbles trapped in the saline solution tank expand. These air bubbles displace only a little saturated brine through the dosing pipe, which is difficult to flow through, in the direction of the outlet, where, on the other hand, most of the brine flows back into the large downpipe and does not cause an increase in the salt load in the mineralized water. That is, the principle of mineral dosing is based on a
  • Dosing of at least one concentrated salt solution which is or are stored inside a filter cartridge in at least one separate container.
  • the salt solution(s) have a solubility of at least 2 g/l (eg CaSO 4 ), but generally greater than 50 g/l and less than 8.00 g/l.
  • a preferred value for CaCl 2 or MgCl 2 is about 740 g/l. Calculated with CaCl 2 anhydrous. In this concentration range, the intended brine metering works reliably.
  • the at least one brine solution can preferably be metered into the water flow with a volume fraction of 0.05% to 2%.
  • RO water reverse osmosis water
  • a conductivity of less than 50 ⁇ S/cm for example, for 2 mmol hardness (approx. 11.2° dH) in the filtrate
  • approx. 0.8 ml brine solution consisting of magnesium sulphate per liter of RO water
  • the conductivity of such water is then around 600 ⁇ S/cm.
  • Dosing is done by tapping the differential pressure that occurs when the water stream flows through a resistance layer, along which the resistance path is formed.
  • Any granules e.g. in the case of a fill, can be used as a resistance layer.
  • a granulate with a grain size of 0.1 mm to 2 mm can be used for the bed, which in particular has a minimum extension of 1 cm in the direction of flow.
  • ion exchangers activated carbon or other particles (glass beads with an effective hydraulic particle size of approx. 0.1 to 2 mm) can be used.
  • the same granules are used for the resistance layer of the water flow and the resistance layer of the dosing flow.
  • the conductance of the water between inlet and outlet is preferably increased by at least 100 ⁇ S/cm to 2000 ⁇ S/cm, preferably by 600 ⁇ S/cm.
  • a dosing line in the form of a dosing tube protrudes into the resistance layer, which can preferably be filled with the same granules as in the resistance layer of the water flow.
  • the dosing ratio of dosing flow to water flow can thus be adjusted via the area ratios and the effective height of the resistance layer of the water flow and the effective height of the resistance layer of the dosing flow.
  • the resistance of the dosing tube must also be matched to the dynamic viscosity of the concentrated saline solution compared to the dynamic viscosity of water.
  • Highly concentrated salt solutions with a salt content greater than 250 g/l must be taken into account.
  • a concentrated CaCL 2 solution with up to 740 g/l salt has a significantly higher dynamic viscosity than pure water.
  • the dynamic viscosity of the salt concentrate can be about a factor of 4 higher than that of water. Accordingly, in order to compensate for the increased dynamic viscosity, the dosing cross-section must be increased by a factor of about 4 in order to achieve the desired dosing ratio.
  • the resistance section can also be formed by a capillary instead of a dosing tube filled with granules. If granules with a grain size of 0.1 to about 1 mm are used for the resistance section of the main flow, it has been shown that the inner diameter of the capillary to form the
  • a metering ratio between untreated water and brine that is largely independent of the flow rate can be achieved in the flow. In the example above, this is between 0.5 l/min to about 3 l/min. Since the water filter cartridge can be operated at a pressure of 0.2 bar to 8.0 bar, it can be easily connected to all common water supply lines.
  • the piped water filter cartridge can be a.
  • a dosing path in particular a dosing line, or a dosing flow with a resistance path in the form of a bed of granules and/or a capillary and/or another porous, permeable resistance component, for example a resistance component formed from sintered granules, which preferably has an inner diameter in have a range of 0.1 mm to 0.5 mm, in particular between 0.17 mm and 0.35 mm.
  • the resistance section of the dosing flow and the resistance section of the water flow can consist of the same granules.
  • the resistance path may also include a water filter material. This means that the water can also be cleaned, e.g. using activated carbon, to remove any germs in the water.
  • At least one concentrated salt solution of sulfate salts, chloride salts or hydrogen carbonate salts is present in the bag, the solubility of which is at least 2 g/l at 20°C, preferably at least 50 g/l at 20° C, in particular 740g/l at 20°C.
  • a particularly good mixture can be achieved if the metering ratio is adjusted in such a way that at least one salt solution with a volume fraction of 0.05% to 2% is metered into the water flow.
  • Water treatment cartridge is a flexible bag containing a concentrated saline solution for dosing saline solution into water to be treated by means of a pipe-connected water treatment cartridge.
  • Example Exemplary embodiments are described in more detail below with reference to the attached figure.
  • Fig. 1 As an example and schematically a
  • Sectional view of a water treatment cartridge is a sectional view of a water treatment cartridge.
  • FIG. 1 shows a pipe-connected water treatment cartridge 1, comprising a housing 2 in the form of a pressure vessel, an inlet 4 and an outlet 5 for water 3.
  • the flow direction of the water is symbolized by arrows 3.1, the water pressure generated by the water by arrows 3.2.
  • a reservoir 6 containing a concentrated salt solution 6.1 is arranged in the form of a flexible bag 6 for dosing salt solution 6.1 into the water flow flowing through the housing 2.
  • a dosing device 7 for dispensing the concentrated salt solution 6.1 from the bag 6 into the water flow 3.1 is arranged downstream of the bag 6.
  • the dosing device 7 comprises a resistance section 7.1 for the water flow 3.1, in which a dosing line 7.2 of the dosing device 7, which can be connected in a liquid-conducting manner to the bag 6, opens out as a dosing point 7.2.1.
  • a part of the resistance section 7.1 for the water flow 3.1 is " arranged upstream of the dosing point 7.2.1. Its flow resistance, i.e.
  • the resistance for the water flow flowing through is set in such a way that there is a differential pressure between the water flow and a dosing flow fed by the contents of the flexible bag which causes a volume flow of the metering flow of the saline solution 6.1 that is essentially proportional to the water flow 3.1 through the metering opening 7.2.1 that opens into the water flow 3.1.
  • a valve 8 in particular a check valve 8 can be arranged downstream of the bag 6 storing the saline solution 6.1 on the dosing line 7.2.
  • a check valve 8 is shown more in the upstream area of the metering line 7.2. However, it can also be arranged at a different point, in particular at the end of the dosing line 7.2.
  • the dosing device 7 has a dosing device-side bag connection element 7.3 for connection to a complementary dosing device connection element 6.3 on a bag 6.
  • this Bag connection element 6.3 has a thread. Designs with a bayonet connection, a snap lock or the like, which can be released again, would also be possible.
  • the dosing device 7 includes a means 7.4 for opening the flexible bag 6. In the embodiment shown, this is a piercing device in the form of a hollow needle 7.4.
  • the dosing device 7 can be connected to the outlet 5 of the housing 2 by means of a pressure vessel connection piece 7.5 on the dosing device side.
  • the resistance section 7.1 is accommodated in a cup-shaped structure 7.6 of the dosing device 7.
  • the housing 2 has a bag-receiving cup 2.1 (lower cup) and a connection head 2.2 (upper cup) that can be connected to it in a watertight manner. To replace the bag and/or for the purpose of cleaning, these two housing parts 2.1 and 2.2 can be separated and then connected to one another again after the desired process has been completed.
  • the bag 6 can be arranged in the housing in such a way that at least part of the outside 6.4 of the bag 6 can be acted upon directly and/or indirectly by the water pressure of the water 3.1 flowing in from the inlet.
  • a salt bed of sulphate salt, chloride salt and/or bicarbonate salt is present in the bag 6 and thus a reserve volume of concentrated salt solution is present in the salt bed.
  • the resistance section 7.1 is designed in the form of a bed of granules.
  • the dosing line 7.2 is designed as a resistance section in the form of a bed of granules and/or a capillary, which preferably has an inside diameter in a range from 0.1 to 0.5 mm, in particular between 0.17 and 0.35 mm .
  • the resistance section of the dosing flow 7.2 and the resistance section 7.1 of the water flow 6 consist of . the same granules.
  • the resistance section 7.1; 7.2 can include a water filter material for further treatment of the water.
  • the water flow coming from the inlet 4 is guided to the underside of the resistance section 7.1 in the operational orientation of the water filter cartridge 1, with the outlet 5 pointing upwards, so that the resistance section 7.1 flows through from bottom to top.
  • the bag contains at least one concentrated salt solution 6.1 of sulfate salts, chloride salts or hydrogen carbonate salts, the solubility of which is at least 2 g/l at 20°C, preferably at least 50 g/l at 20°C, in particular 740 g/l at 20°C.
  • the dosing ratio is adjusted so that at least one salt solution 6.1 with a volume fraction of 0.05% to 2% by volume . serstrom 3.1 is dosed.
  • a granulate with a grain size of 0.1 mm to 2 mm is provided for the bed, which in particular has a minimum extent (6.4; 7.4) of 1 cm in the direction of flow.
  • the conductance of the water 3.1 can be increased between the inlet (4) and the outlet (5) by at least 100 ⁇ S/cm to 2000 ⁇ S/cm, preferably by 600 ⁇ S/cm.
  • the operating pressure of the ' water filter cartridge 1 is preferably designed for a pressure of 0.2 bar to 8.0 bar.
  • the flexible bag 6 containing a concentrated saline solution is designed for dosing saline solution into the water 3.1 to be treated by means of a pipe-connected water treatment cartridge 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche, umfassend ein Gehäuse in der Form eines Druckbehälters, einen Einlass und einen Auslass für Wasser. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass in dem.vom Wasser durchströmten Gehäuse ein eine konzentrierte Salzlösung beinhaltender Vorratsbehälter in der Form eines biegeschlaffen Beutels zur Zudosierung von Salzlösung in.den das Gehäuse durchfliesenden Wasserstrom angeordnet ist.

Description

"Mineralisierungskartusche mit austauschbarem Mineralisierungseinsatz "
Die Erfindung betrifft eine leitungsgebundene Wasserfilterkartusche zur Mineralisierung von Leitungswasser nach Anspruch 1 sowie einen darin einsetzbaren biegeschlaffen Beutel nach Anspruch 22.
Stand der Technik
Am Markt befindliche, leitungsgebundene Filterkartuschen zur Mineralisierung gibt es im Wesentlichen in zwei Ausführungen. In der einen Ausführungsform werden für die Mineralisierung
Granulate aus CaCo3 oder MgCo3 verwendet, teilweise auch mit geringen Anteilen an MgO und CaO. Solche Filter werden beispielsweise bei schwach mineralisierten Wässern mit hohem Korrosionspotential, insbesondere aufbereitetem Wasser aus Umkehrosmoseanlagen, nachgeschaltet. Dadurch wird aufgrund der freien Kohlensäure eine geringe Menge an CaCo3 aufgelöst.
In der Folge wird der pH-Wert angehoben und die Korrosivität des Wassers reduziert. Allerdings kann man mit solchen Anordnungen lediglich einige mg Ca oder Mg in Lösung bringen. Auch ist die Kinetik der Auflösung sehr 'gering, so dass nach wenigen Litern schnellem Durchlauf kaum noch eine nennenswerte Mineralisierung; auftritt. Solche Filter benötigen daher immer wieder längere Stillstandszeiten oder können nur sehr geringe .Volumenströme aufbereiten. Weitere am Markt befindliche Mineralisierungsfilter arbeiten mit Ionenaustauschern . Diese werden eingesetzt, um bestimmte gewünschte Mineralien gezielt an das aufzubereitende Wasser abzugeben. Obwohl diese Filter ebenfalls als Mineralisierungsfilter verkauft werden, handelt es ich bei diesen Filtern streng genommen um keine Mineralisierungsfilter, da beispielsweise im Leitungswasser befindliches Calcium gegen Magnesium durch Ionenaustausch ersetzt wird. Der Gesamtmineralgehalt in eq/l des Ausgangswasser bleibt dabei konstant .
Schwach mineralisierte Wässer sind als Durstlöscher bei sportlicher Betätigung jedoch nur bedingt geeignet, da damit Salze, welche durch das Schwitzen verloren gehen, nicht ersetzt werden.
Geschmacklich sind schwach mineralisierte Wässer leicht von gut mineralisierteh Wässern zu unterscheiden, da schwach mineralisierte Wässer in der Kehle im Abgang eine bitter empfundene Note hinterlassen. Eine angenehm empfundene Mineralisierung wird etwa ab einer Leitfähigkeit des Trinkwassers von 200 μS/cm erreicht. Ab einer Mineralisierung mit Leitfähigkeiten grösser 1500 μS/cm kann man allerdings den hohen Mineralgehalt schmecken und das Wasser wird als salzig empfunden. Wobei der Geschmack dann auch von der spezifischen Zusammensetzung abhängt. Um notwendige Mineralien insbesondere bei sportlicher Betätigung zu sich zu nehmen, werden bisher häufig Mineraltabletten dem Trinkwasser zugesetzt. Diese Tabletten bestehen überwiegend aus den Citraten des Magnesiums, Calciums oder Kaliums.
In der zur Prioritätsanmeldung dieses Patentbegehrens nachveröffentlichten DE 102020 106 840 Al wird eine Mineralisierungskartusche sowie ein Verfahren zu deren. Betrieb beschrieben. Dabei wird innerhalb eines Druckbehälters einem Hauptstrom von Wasser mittels eines davon abgezweigten und durch einen Mineralienvorratsbehälter mit konstantem Volumen geführten Dosierstroms konzentrierte Salzlösung zudosiert.
In der JP '2001347263 A wird eine Wasserfilterkartusche beschrieben, in der Aktivkohlegranulat in einem Wasser durchlässigen Austauschbeutel vorgehalten ist. Eine Öffnung des Austauschbeutels ist mittels einem O-Ring an einem in den Austauschbeutel hineinragenden Rohr verschlossen befestigt. Die einzelnen Teile sind zum Zwecke eines einfachen Recyclings der verwendeten Rohstoffe leicht voneinander trennbar zusammengefügt.
Die EP 2 623 468 A2 offenbart ein Wasseraufbereitungssystem, umfassend einen Leitungsanschlussköpf und eine daran anschließbare Wasseraufbereitungskartusche. In die Wasseraufbereitungskartusche kann ein flexibler, wasserdurchlässiger, mit einem Reisverschluss verschließbarer Beutel eingesetzt werden, in welchem Zitronensäure oder Polyphosphat in der Form gepresster Pellets bei maximalem Kontakt mit dem aufzubereitenden Wasser zur Abgabe an letzteres vorgehalten sind.
Aufgabe und Lösung
Aufgabe dieser Erfindung ist es nun, eine alternative Möglichkeit zur Mineralisierung von Wasser, insbesondere von Trinkwasser, vorzuschlagen, mittels der auch über lange Zeit große Volumenströme an Wasser mit einem möglichst gleichmäßig stabilen Mineralisierungsgrad so mineralisiert werden können, dass das so aufbereitete Wasser einen guten Ersatz von bei sportlicher Betätigung ausgeschwitzten Mineralien ermöglicht, bei gleichzeitig als angenehm empfundenem Mineralisierungsgrad und unter möglichst guter Ausnutzung der hierfür bereitgestellten Mittel.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 22. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben
Dementsprechend betrifft die Erfindung eine Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche, umfassend ein Gehäuse in der Form eines Druckbehälters, einen Einlass und einen Auslass für Wasser. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass in dem vom Wasser durchströmten Gehäuse ein eine konzentrierte Salzlösung beinhaltender Vorratsbehälter in der Form eines biegeschlaffen Beutels zur Zudosierung von Salzlösung in den das Gehäuse durchfliesenden Wasserstrom angeordnet ist.
Biegeschlaff bedeutet, dass sich die Hülle des Beutels verformen kann und anschließend in dieser Form bleibt, ohne sich selbständig zurückzuformen
Zur Steuerung des Dosierverhaltens der
Wasseraufbereitungskartusche kann stromabwärts des Beutels eine Dosiervorrichtung zur Abgabe der konzentrierten Salzlösung aus dem Beutel in den Wasserstrom angeordnet sein. Vorzugsweise umfasst die Dosiervorrichtung eine Widerstandsstrecke für.den Wasserstrom, in der und/oder stromabwärts dieser Widerstandsstrecke eine mit dem Beutel flüssigkeitsleitend verbindbare Dosierleitung der Dosiervorrichtung als Dosierstelle mündet.
Entlang dieser Widerstandsstrecke entsteht bei deren Durchfließen am betreffenden Wasserstrom ein bestimmter Druckabfall. Dieser Druckabfall bewirkt einen entsprechenden Saugeffekt an der Mündung der Dosierleitung, welcher dafür sorgt, dass die in dem Beutel bevorratete Salzlösung/Sole an der. Dosierstelle austritt.
Alternativ und/oder zusätzlich zur Widerstandsstrecke kann auch ein Ventil oder dgl. stromabwärts des die Salzlösung speichernden Beutels an einer Dosierleitung angeordnet sein. Die Schaltung kann seriell und/oder parallel sein.
Insbesondere vorteilhaft kann ein solches Ventil als Rückschlagventil ausgebildet sein. Derartige Ventile arbeiten als selbsttätige Stellelemente. Es ist kein Eingriff von außen erforderlich. Mit einem solchen Ventil kann ein dauerhaft stabiles Dosierverhältnis eingestellt und auch aufrechterhalten werden.
Z. B. können damit Verdünnungseffekte, insbesondere temporäre, die aufgrund einer größeren Dichte des Konzentrats gegenüber dem umgebenden Wasser während Stillstandszeiten auftreten würden, zuverlässig unterbunden werden. Denn, andernfalls könnte aufgrund der größeren Dichte des Konzentrats gegenüber dem es umgebenden Wasser das Konzentrat beim Stillstand des Filters Wasser über das Ende das Dosierrohr ggf. bis in den Beutel ziehen. Dadurch wäre bei der nächsten Entnahme, nach einem Stillstand der Anlage, das zuvor in das Dosierrohr geflossene Konzentrat, und dadurch auch das durch dieses aufzubereitende Wasser, dementsprechend verdünnt.
Bevorzugt ist zumindest ein Teil der Widerstandsstrecke für den Wasserstrom stromaufwärts der Dosierstelle angeordnet, und deren Strömungswiderstand so eingestellt, dass sich ein derartiger Differenzdruck zwischen dem Wasserstrom und einem vom Inhalt des biegeschlaffen Beutels gespeisten Dosierstrom ergibt, der einen zum Wasserstrom im Wesentlichen proportionalen Volumenstrom des Dosierstroms der Salzlösung durch die in den Wasserstrom mündende Dosieröffnüng bewirkt.
Dieser Effekt hält bis zur Erschöpfung des Beutelinhaits. Ein weiterer, ressourcenschonender Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass nahezu der gesamte Inhalt des Beutels, die zuzudosierende Salzlösung, aufgrund dessen biegeschlaffer Eigenschaft, aus diesem entnommen werden kann.
Auch die Ausführung des Beutels als biegeschlaffer Beutel kann einen Beitrag leisten. Denn, dadurch, dass er einerseits so gut wie keinen Widerstand gegen seine Verformung entgegenstellt und sich andererseits nicht selbständig zurückformt, übt er im Grunde keinen Einfluss auf den über die WiderStandsverhältnisse in Wasserstrom und Sole-Dosierst-rom eingestellten Saug- und damit Zudosiereffekt aus.
Auch der, insbesondere vor der Widerstandsstrecke auf die Außenhülle des biegeschlaffen Beutels wirkende Wasserdruck kann sich stabilisierend auf die Zudosierung der Salzlösung in den Wasserstrom auswirken.
Im Hinblick auf einen nachhaltigen Umgang mit Ressourcen kann im Weiteren die Dosiervorrichtung ein Beutelanschlusselement zum Anschluss an ein komplementäres
Dosiervorrichtungsanschlusselement an einen Beutel aufweisen. Damit kann der biegeschlaffe Beutel an die Dosiervorrichtung angeschlossen und nach Erschöpfung der darin bevorrateten Salzlösung wieder von ihr getrennt und z.B. durch einen neuen, gefüllten Beutel ersetzt werden.
Ein einfacher und betriebssicherer Wechsel des Beutels kann z.B. . dadurch ermöglicht werden, dass das Beutelanschlusselement mit einem·Gewinde, einem Bajonettanschluss, einem Schnappverschluss oder dgl., wieder lösbarer Anschlussstruktur versehen ist. Entsprechendes gilt natürlich für das komplementäre Anschlusselement
Weiterhin kann die Dosiervorrichtüng ein Mittel zum Öffnen des biegeschlaffen Beutels umfassen, vorzugsweise eine Stechvorrichtung, insbesondere eine Hohlnadel. Diese öffnet den Beutel bei der Herstellung der Anschlussverbindung und bewirkt so, dass die Salzlösung entsprechend des Saugverhaltens an der Dosierstelle aus dem Beutel entnommen und in den Wasserstrom zudosiert wird.
Dadurch kann der biegeschlaffe Beutel nach seiner Befüllung hermetisch verschlossen werden. Dies bewirkt zum einen eine verlustfreie und hygienisch sichere Bereitstellung der Salzlösung und zum anderen auch einen gewissen Schutz gegen Manipulation.
Zur weiteren Erhöhung der Nachhaltigkeit der
Wasseraufbereitungskartusche kann die Dosiervorrichtung mittels einem dosiervorrichtungsseitigen Druckbehälteranschlussstück an den Ausgang des Gehäuses anschließbar ausgebildet sein. Dadurch kann sie von diesem bei Bedarf auch wieder getrennt werden. Z.B. zum Zwecke einer Reinigung und/oder ihres Ersatzes.
Auch der Teil des Gehäuses an dem der Ausgang ausgebildet ist, welcher z.B. becherförmig ausgebildet sein kann, kann nach der Trennung von der Dosiereinheit ebenfalls ressourcenerhaltend gereinigt und wieder verwendet werden..
Auch die Widerstandsstrecke selbst kann in einer becherförmig ausgebildeten Struktur der Dosiervorrichtung aufgenommen sein. Dadurch kann die Wasseraufbereitungskartus.che z.B • als ein Zweikammersystem aufgebaut werden.
Um den Grad an Nachhaltigkeit für die
Wasseraufbereitungskartusche noch weiter zu steigern, kann das Gehäuse einen Beutelaufnahmebecher und einen damit wasserdicht verbindbar aüsgebildeten Anschlussköpf aufweisen, die beispielsweise beide gereinigt und wiederverwendet werden können.
Um einen Druckausgleich zwischen innen, der Sole, und außen, dem den Beutel umgebenden Wasser zu ermöglichen, kann der Beutel so im Gehäuse anordenbar ausgebildet sein, dass zumindest ein Teil der Außenseite des Beutels vom Wasserdruck des vom Einlass >einströmenden Wassers direkt und/oder indirekt beaufschlagbar ist.
Insbesondere bevorzugt kann in dem Vorratsbehälter, also dem biegeschlaffen Beutel, ein Salzbett aus Sulfatsalz, Chloridsalz und/oder Hydrogencarbonatsalz liegen und so ein Vorratsvölumen an konzentrierter Salzlösung in dem Salzbett vorliegen.
Damit kann eine Mineralisierung von praktisch mineralstofffreiem Wasser (z.B. aus ümkehrosmoseanlagen) oder normal mineralisiertes Wasser, wie z.B. Leitungswasser, durch die Zugabe von gewünschten Mineralien, z.B. Magnesium, in einfach zu handhabender Weise ermöglicht werden. Mit Hilfe der Mineralisierung kann ein Trinkwasser erzeugt werden, das eine Leitfähigkeit von wenigstens 200 μS/cm hat.
Zur Durchführung eines solchen Verfahrens kann z. B. eine einfach zu installierende und, bezogen auf die Verfügbarkeit . jeweils eines Beutelinhaltes, praktische wartungsfreie, leitungsgebundene Filterkartusche zur Mineralisierung verwendet werden. Die Widerstandestrecke kann in der Form einer Schüttung aus einem Granulat ausgebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Dosierstrecke bzw. der Dösierstrom auch eine Dosierstrecke und/oder eine Kapillare umfassen. Diese kann z. B. einen Innendurchmesser in einem Bereich von ca. 0,1 bis 0,5 mm aufweisen. Vorzugsweise einen Innendurchmesser zwischen 0,15 mm und 0,4 mm.
Mit allen diesen Ausführungsformen von Dosierstrecken kann in Abhängigkeit der Viskosität der zuzudosiernden, konzentrierten Salzlösung die gewünschte Zudosiermenge zuverlässig eingestellt . werden, insbesondere im Wesentlichen unabhängig von dem an der Wasserfilterkartusche anliegenden Leitungsdruck. D.h., die Dosierung/das Dosierverhältnis bleibt auch bei Druckschwankungen recht stabil.
Weitere Details zu einer solchen Filterka'rtusche werden später nachfolgend noch näher beschrieben.
Der vom Einlass kommende Wasserstrom kann, in betriebsgemäßer Ausrichtung der Wasserfilterkartusche, mit nach oben gerichteten Auslass, gern, einer Ausführungsform Der Wasserstromkann bevorzugt an die Unterseite der Widerstandsstrecke geführt sein, so dass die Widerstandsstrecke von unten nach oben durchströmt wird. Dadurch kann eine rasche Entlüftung und somit ein stabiler Betrieb bei Inbetriebnahme bewirkt werden. Diese Ausführung arbeitet auf der Basis eines Saugprinzips.
Dieses System entlüftet, im Vergleich zu einer von oben her gespeisten Ausführungsform, wesentlich besser und schneller. Insbesondere kann bei der Inbetriebnahme dabei ggf. im Salzlösungsbehältnis, dem Beutel, befindliche Luft durch das Dosierrohr sehr schnell entweichen, da der Widerstand des Dosierrohrs für Luft klein ist gegenüber dem Widerstand mit Wasser.
Die Solelösung wird direkt.aus dem Widerstandsrohr der Dosierstrecke in den Wasserstrom des aufzubereitenden Wassers dosiert .
Die Soledosierung selbst bleibt durch das Saugprinzip auch bei Druckschwankungen nahezu konstant. Bei Druckschwankungen im Zulauf, wie sie bei der Entspannung des gesamten Filters auftreten, z.B. wenn der Wasserdruck vor dem Filter von 2 bar auf.1 bar beim Öffnen eines Hahns zurückgeht, dehnen sich ggf. eingeschlossene Luftblasen im Salzlösungsbehälter aus. Diese Luftblasen verdrängen nur wenig gesättigte Sole über das nur schwer zu durchströmende Dosierrohr in Richtung Auslass, wo hingegen die meiste Sole zurück in das große Fallrohr strömt und dabei keine Erhöhung der Salzfracht im mineralisierten Wasser hervorruft. D. h., das Prinzip der Mineraldosierung beruht auf einer
Dosierung von mindestens einer konzentrierten Salzlösung, welche im Innern einer Filterkartusche in mindestens einem separaten Behälter aufbewahrt wird bzw. werden.
Zur Bereitstellung spezieller Mineralisierungsformen können z.B. auch mehr als ein Anschluss für biegeschlaffe Beutel mit ggf. unterschiedlichen Salzlösungen und/oder auch'anderen Mineralien/Inhalten in der Wasseraufbereitungskartusche vorgesehen werden. Die.Salzlösung (en) haben dabei eine Löslichkeit von wenigstens 2 g/L (z.B. Ca SO4) in der Regel jedoch grösser als 50g/l und kleiner als 8.00 g/1. Ein bevorzugter Wert für CaCl2 oder MgCl2 liegt bei ca. 740 g/1. Mit CaCl2 wasserfrei gerechnet. In diesem Konzentrationsbereich funktioniert die vorgesehene Soledosierung zuverlässig.
Bevorzugt kann die mindestens eine Solelösung mit einem Volumenanteil von 0,05 % bis 2 % zum Wasserstrom dosiert werden.
Zur Mineralisierung von RO.Wasser (Umkehrosmosewasser) mit einer Leitfähigkeit von kleiner 50 μS/cm benötigt man beispielsweise für 2 mmol Härte (etwa 11,2° dH) im Filtrat ca. 0,8 ml Solelösung bestehend aus Magnesiumsulfat je Liter RO Wasser. Bei dem Salz Natriumhydrogencarbonat benötigt man für 4 mmol etwa 3,5 ml, was aufgrund der Wertigkeit ebenfalls ca. 11,2 °dH entspricht. Die Leitfähigkeit eines solchen Wassers liegt dann bei etwa .600 μS/cm.
Die Dosierung erfolgt durch den Abgriff des Differenzdrucks, der sich bei Durchströmung des Wasserstroms durch eine WiderStands Schicht einstellt, entlang der sich dadurch die Widerstandsstrecke ausbildet. Als WiderStandsSchicht können beliebige Granulate, z.B. i.d.F. einer Schüttung benutzt werden. Für die Schüttung kann z.B. ein Granulat mit einer Körnung von 0,1 mm bis 2 mm verwendet werden, die insbesondere eine MindesterStreckung von 1 cm in Strömungsrichtung aufweist.
Hierzu kommen beispielsweise Ionenaustauscher, Aktivkohle oder andere Partikel (Glaskugeln mit einer effektiven hydraulischen Korngröße von ca. 0,1 bis 2 mm in Betracht.
Beispiel: Wird eine Widerstandsschicht mit einer Korngröße von 0,15 mm bei einer Schichthöhe von 70 mm und einem Durchströmungsdurchmesser von 80 mm mit einem Volumenstrom von 1,0 1/min durchströmt, so ergibt sich ein Differenzdruck über die Höhe der Widerstandsschicht von ca..100 mbar, (siehe auch. Kozeny-Carman Gleichung). Allerdings kann die.absolute Größe des Widerstands bei unterschiedlichen Granulaten nur ungenau vorhergesagt werden, da der Widerstand sowohl von der Form der Partikel als auch dem Packungsgrad stark abhängt.
Daher wird in der Vorgeschlagenen Lösung vorzugsweise dasselbe Granulat für die Widerstandsschicht des Wasserstroms und die WiderStands Schicht des Dosierstroms verwendet. Der Leitwert des Wassers zwischen Einlass und Auslass wird vorzugsweise um mindestens 100 μS/cm bis 2000 μS/cm angehoben, vorzugsweise um 600 μS/cm.
Um dies zu erreichen ragt eine Dosierleitung in der Form eines Dosierrohr in die Widerstandsschicht, welches bevorzugt mit demselben Granulat wie in der Widerstandsschicht des Wasserstrom gefülltsein kann. Das DosierVerhältnis von Dosierstrom zu Wasserstrom lässt sich damit über die Flächenverhältnisse und die effektive Höhe von der WiderstandsSchicht des Wasserstroms und der effektiven Höhe der WiderStandsSchicht des Dosierstroms anpassen.
Folgende Formel ist zu verwenden: (Querschnittsfläche des Dosierrohrs/effektive Höhe der Widerstandsschicht des Dosierrohrs)/ (Querschnittsfläche des Wasserstroms /effektive Höhe der Widerstandsschicht des Wasserstroms) ergibt das gewünschte Dosierverhältnis von Solekonzentrat zu Wasserstrom (unbehandeltem, nicht mineralisiertem Wasser) Beispiel: Es soll ein Dosierverhältnis von 0,001 erreicht werden. Dh. 1 ml Konzentrat auf 1000 ml Wasser. Bei 80 mm Innendurchmesser des Filters (= Durchmesser der Widerstandsschicht des Wasserstroms) und 70 mm effektiver Höhe der WiderStandsSchicht des Wasserstroms und 90 mm effektiver Höhe der Widerstandsschicht des Dosierstroms kann der Durchmesser des Dosierrohrs mit folgenden Zusammenhängen abgeschätzt werden.
Mit AHS = 5026mm2, VD — 0.001, HHS = 70mm,HDS = 90mm
Ergibt sich ADR = 6.5mm2
Und damit ein Innendurchmesser des Dosierrohrs von etwa 3 mm.
Wird das.Dosierrohr von konzentrierter Salzlösung durchflossen, so muss der Widerstand des Dosierrohrs auch an die dynamische Viskosität der konzentrierten Salzlösung im Vergleich zu der dynamischen Viskosität von Wasser angepasst werden.
Eine Berücksichtigung ist für hoch konzentrierte Salzlösungen mit einem Salzgehalt grösser 250 g/1 notwendig. So weist beispielsweise eine konzentrierte CaCL2 Lösung mit bis zu 740 g/1 Salz eine signifikant höhere dynamische Viskosität als reines Wasser auf. Die dynamische Viskosität des Salzkonzentrats kann gegenüber dem Wasser um etwa Faktor 4 höher sein. Entsprechend muss, um die erhöhte dynamische Viskosität auszugleichen, der Dosierquerschnitt um etwa Faktor 4 vergrößert werden, um das gewünschte Dosierverhältnis zu erreichen.
Dieser Effekt ist für eine gleichmäßige Dosierung über den Lebens Zeitraum der Kartusche vorteilhaft, da die Salzlösung in der Salzkammer gegen Ende der Kartuschenlebensdauer immer stärker mit dem zufließenden Rohwasser verdünnt wird. Durch die Verdünnung des Salzkonzentrats sinkt auch dessen Viskosität·und die Dosiermenge erhöht sich. Insgesamt bleibt die zudosierte Salzmenge aufgrund der gegenseitigen Wechselwirkung
-Verdünnungswirkung/sinkende Viskosität/höhere Zudosierrate- zumindest.im Groben betrachtet, jedoch in etwa gleich, bis zu ihrer abschließenden Erschöpfungsphase.
Zur Bestimmung der Dosiermenge - obige Gleichung um die dynamische Viskosität von Wässer : und - dynamische
Viskosität der Salzlösung.
Die Widerstandsstrecke kann auch durch eine Kapillare anstelle eines mit Granulat gefüllten Dosierrohrs gebildet werden. Wird für die Widerstandsstrecke des Hauptstroms Granulat mit einer Körnung von 0,1 bis etwa 1 mm verwendet, so hat sich gezeigt, dass der Innendurchmesser der Kapillare zur Bildung der
Widerstandsstrecke zur Dosierung der Salzlösung im Bereich von
0,1 mm bis .0,5 mm liegen soll, insbesondere zwischen 0,15 bis 0,4 mm.
Mit der oben beschriebenen Apparatur kann im Durchlauf ein weitgehend durchflussunabhängiges Dosierverhältnis zwischen unbehandeltem Wasser und Sole erreicht werden. In obigem Beispiel ist dies zwischen 0,51/min bis etwa 31/min gegeben. Da die Wasserfilterkartusche bei einem Druck von 0,2 bar bis 8,0 bar betrieben werden kann, kann sie problemlos an alle gängigen Wasserversorgungsleitungen angeschlossen werden. Formel zur Ermittlung des zylindrischen Vergleichsdurchmessers bei Verwendung eines konischen Rohrs mit dl (Zulauf) und d2 (Ablauf) : d1 - großer Durchmesser d2 - kleiner Durchmesser dR - Vergleichsdurchmesser eines zylindrischen .Rohrs
Die leitungsgebundenen Wasserfilterkartusche kann eine.
Dosierstrecke umfassen, insbesondere eine Dosierleitung, bzw. einen Dosierstrom mit einer Widerstandsstrecke in der Form einer Schüttung aus einem Granulat und/oder einer Kapillare und/oder einer anderweitig porös durchlässigen Widerstandskomponente, beispielsweise einer aus gesintertem Granulat gebildeten Widerstandskomponente umfassen, welche vorzugsweise einen Innendurchmesser in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm aufweisen, insbesondere zwischen 0,17 mm und 0,35 mm. Im Weiteren können die Widerstandsstrecke des Dosierstroms und die Widerstandestrecke des Wasserstroms aus dem selben Granulat bestehen.
Die Widerstandsstrecke kann auch ein Wasserfiltermaterial umfassen. Dadurch kann zusätzlich eine Reinigung des Wasser erfolgen, z.B. mittels Aktivkohle, um ggf. im Wasser befindliche Keime zu entfernen.
Im Übrigen wurde herausgefunden, dass ein besonders stabiler Betrieb möglich ist, wenn mindestens eine konzentrierte Salzlösung von Sulfatsalzen, Chloridsalzen oder Hydrogencarbonatsalzen im Beutel vorhanden ist, deren Löslichkeit mindestens 2 g/1 bei 20°C beträgt, vorzugsweise wenigstens 50g/l bei 20°C, insbesondere 740g/l bei 20°C.
Eine insbesondere gute Mischung kann erzielt werden, wenn das Verhältnis der Zudosierung so eingestellt ist, dass mindestens eine Salzlösung mit einem Volumenanteil von 0.05% bis 2% zum Wasserstrom dosiert wird.
Zum Einsatz in eine leitungsgebundene
Wasseraufbereitungskartusche ist ein eine konzentrierte Salzlösung beinhaltender, biegeschlaffer Beutel zur Zudosierung von Salzlösung in aufzubereitendes Wasser mittels einer leitungsgebundenen Wasseraufbereitungskartusche vorgesehen.
Ausführungsbeispiel : Nachfolgend werden unter-Bezugnahme auf die beigefügten Figur Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Es zeigt: Fig. 1: Beispielhaft und schematisch eine
Wasseraufbereitüngskartusche in Schnittdarstellung.
Dementsprechend zeigt die Figur 1 eine leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche 1, umfassend ein Gehäuse 2 in der Form eines Druckbehälters, einen Einlass 4 und einen.Auslass 5 für Wasser 3. Die Fließrichtung des Wassers ist durch Pfeile 3.1 symbolisiert, der durch das Wasser erzeugte Wasserdruck durch Pfeile 3.2.
In dem vom Wasser 3 durchströmten Gehäuse 2 ist ein, eine konzentrierte Salzlösung 6.1 beinhaltender Vorratsbehälter 6 in der Form eines .biegeschlaffen Beutels 6 zur Zudosierung von Salzlösung 6.1 in den das Gehäuse 2 durchfliesenden Wasserstrom angeordnet.
Stromabwärts des Beutels 6 ist eine Dosiervorrichtung 7 zur Abgabe der konzentrierten Salzlösung 6.1 aus dem Beutel 6 in den Wasserstrom 3.1 angeordnet.
Die Dosiervorrichtung 7 umfasst eine Widerstandsstrecke 7.1 für den Wasserstrom 3.1, in der eine mit dem Beutel 6 flüssigkeitsleitend verbindbare Dosierleitung 7.2 der Dosiervorrichtung 7 als Dosierstelle 7.2.1 mündet. Ein Teil der Widerstandsstrecke 7.1 für den Wasserstrom 3.1 ist "stromaufwärts der Dosierstelle 7.2.1 angeordnet. Deren Strömungswiderstand, also der Widerstand für den durchfließenden Wasserstrom, ist so eingestellt, dass sich ein Differenzdruck zwischen dem Wasserstrom und einem vom Inhalt des biegeschlaffen Beutels gespeisten Dosierstrom ergibt, der einen zum Wasserstrom 3.1 im Wesentlichen proportionalen Volumenstrom des Dosierströms der Salzlösung 6.1 durch die in den Wasserstrom 3.1 mündende Dosieröffnung 7.2.1 bewirkt.
Zur Stabilisierung des Dosierverhältnisses von Salzlösung in das aufzubereitende Wasser kann ein Ventil 8, insbesondere ein Rückschlagventil 8, stromabwärts des die Salzlösung 6.1 speichernden Beutels 6 an der Dosierleitung 7.2 angeordnet sein. In der beispielhaften und schematischen Darstellung der Figur 1 ist ein solches Rückschlagventil 8 eher im stromaufwärtigen Bereich der Dosierleitung 7.2 dargestellt. Es kann jedoch auch an einer anderen Stelle angeordnet sein, insbesondere am Ende, der Dosierleitung 7.2.
Denn, je näher seine Anordnung jedoch Richtung stromabwärtiges Ende der Dosierleitung 7.2 ist., desto besser kann ein Einziehen des Wassers in den Bereich, in dem sich das Konzentrat befindet, und ein damit einhergehender Auswascheffekt unterbunden werden.
Die Dosiervorrichtung 7 weist ein dosiervorrichtungsseitiges Beutelanschlusselement 7.3 zum Anschluss an ein komplementäres Dosiervorrichtungsanschlusselement 6.3 an einem Beutel 6 auf. In der dargestellten Ausführungsform weist das Beutelanschlusselement 6.3 ein Gewinde auf. Möglich wären auch Ausführungen mit einem Bajonettanschluss, einem Schnappverschluss oder dgl., wieder lösbarer Anschlussstruktur. Die Dosiervorrichtung 7 umfasst ein Mittel 7.4 zum Öffnen des biegeschlaffen Beutels 6. In der Dargestellten Ausführung ist dies eine Stechvorrichtung in der Form einer Hohlnadel 7.4.
Die Dosiervorrichtung 7 ist mittels einem dosiervorrdchtungsseitigen Druckbehälteranschlussstück 7.5 an den Ausgang 5 des Gehäuses 2 anschließbar ausgebildet.
Die Widerstandsstrecke 7.1 ist in einer becherförmig ausgebiideten Struktur 7.6 der Dosiervorrichtung 7 aufgenommen.
Das Gehäuse 2 weist einen Beutelaufnahmebecher 2.1 ,(unterer Becher) und einen damit wasserdicht verbindbar ausgebildeten Anschlussköpf 2.2 (oberer Becher) auf. Zum Austausch des Beutels und/oder zum Zwecke der Reinigung können diese beiden Gehäuseteile 2.1 und 2.2 getrennt und nach Erledigung des gewünschten Vorgangs wieder miteinander verbunden werden.
Der Beutel 6 ist so im Gehäuse anordenbar ausgebildet, dass zumindest ein Teil der Außenseite 6.4 des Beutels 6 vom Wasserdruck des vom Einlass einströmenden Wassers 3.1 direkt und/oder indirekt beaufschlagbar ist. In dem Beutel 6 liegt ein Salzbett aus Sulfatsalz, Chloridsalz und/oder Hydrogencarbonatsalz vorhanden ist und so ein Vorratsvolumen an konzentrierter Salzlösung in dem Salzbett vor.
Die Widerstandsstrecke 7.1 ist in der Form einer Schüttung aus einem Granulat ausgebildet. Die Dosierleitung 7.2 ist als Widerstandsstrecke in der Form einer Schüttung aus einem Granulat und/oder einer Kapillare ausgebildet ist, welche vorzugsweise einen Innendurchmesser in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm aufweist, insbesondere zwischen 0,17 und 0,35 mm.
Die Widerstandsstrecke des Dosierstroms 7.2 und die Widerstandsstrecke 7.1 des Wasserstroms 6 bestehen aus.dem selben Granulat.
Die Widerstandsstrecke 7.1; 7.2 kann zur weiteren Aufbereitung des Wassers ein Wasserfiltermaterial umfassen.
Der vom Einlass 4 kommende Wasserstrom wird in betriebsgemäßer Ausrichtung der Wasserfilterkartusche 1, mit nach oben gerichtetem Auslass 5, an die Unterseite der Widerstandsstrecke 7.1 geführt, so dass die Widerstandsstrecke 7.1 von unten nach oben durchströmt wird.
Im Beutel ist mindestens eine konzentrierte Salzlösung 6.1 von Sulfatsalzen, Chloridsalzen oder Hydrogencarbonatsalzen vorhanden, deren Löslichkeit mindestens 2 g/1 bei 20°C beträgt, vorzugsweise wenigstens 50g/l bei 20°C, insbesondere 740g/l bei 20°C. Das Verhältnis der Zudosierung ist so eingestellt, dass mindestens eine Salzlösung 6.1 mit einem Volumenanteil von 0.05% bis 2% zum Was.serstrom 3.1 dosiert wird.
Für die Schüttung ist ein Granulat mit einer Körnung von 0,1 mm bis 2 mm vorgesehen, die insbesondere eine Mindesterstreckung (6.4; 7.4) von 1 cm in Strömungsrichtung aufweist.
Der Leitwert des Wassers 3.1 kann zwischen Einlass (4) und Auslass (5) um mindestens 100 μS/cm bis 2000 μS/cm angehoben werden, vorzugsweise um 600 μS/cm.
Der Betriebsdruck der 'Wasserfilterkartusche 1 ist vorzugsweise für einen Druck von 0,2 bar bis 8,0 bar ausgelegt.
Der eine konzentrierte Salzlösung beinhaltende, biegeschlaffe Beutel 6 ist zur Zudosierung von Salzlösung in aufzube'reitendes Wasser 3.1 mittels einer leitungsgebundenen Wasseraufbereitungskartusche 1 ausgebildet.
Bezugszeichenliste :
1 Filterkartusche 2 Gehäuse
2.1 Beutelaufnahmebecher
2.2 Anschlusskopf
3 Wasser
3.1 Wasserstrom 4 Einlass
5 Auslass
6 Beutel
6.1 Salzlösung
6.2 6.3 Dosiervorrichtungsanschlusselement
6.4 Außenseite 7 Dosiervorrichtung
7.1 Widerstandsstrecke
7.2 Dosierleitung 7.2.1 Dosierstelle
7.3 Beutelanschlusselement
7.4 Hohlnadel
7.5 Druckbehälteranschlussstück
7.6 becherförmige Struktur 8 Ventil (insbes. Rückschlagventil)

Claims

Ansprüche :
1) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche (1), umfassend ein Gehäuse (2) in der Form eines Druckbehälters, einen.Einlass (4) und einen Auslass (5) für Wasser (3), dadurch gekennzeichnet, dass in dem vom Wasser (3) durchströmten Gehäuse (2) ein, eine konzentrierte Salzlösung (6.1) beinhaltender Vorratsbehälter (6) in der Form eines biegeschlaffen Beutels (6) zur Zudosierung von Salzlösung (6.1) in den das Gehäuse (2) durchfliesenden Wasserstrom (3.1) angeordnet ist und dass stromabwärts des Beutels (6) eine Dosiervorrichtung (7) zur Abgabe der konzentrierten Salzlösung (6.1) aus dem Beutel (6) in den Wasserström (3.1) .angeordnet ist, wobei die Dosiervorrichtung (7) eine Widerstandestrecke (7.1) für den WasSerstrom (3.1) umfasst, in der und/oder stromabwärts dieser Widerstandestrecke (7.1) eine mit dem Beutel (6) flüssigkeitsleitend verbindbare Dosierleitung (7.2) der Dosiervorrichtung (7) als Dosierstelle (7.2.1) mündet.
2) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Widerstandest recke (7.1) für den Wasserstrom (3.1) stromaufwärts der Dosierstelle (7.2.1) angeordnet ist, und deren Strömungswiderstand so eingestellt ist, dass sich ein Differenzdruck zwischen dem Wasserstrom (3.1) und einem vom Inhalt des biegeschlaffen Beutels (6) gespeisten Dosierstrom (6.1) ergibt, der einen zum Wasserstrom (3.1) im Wesentlichen proportionalen Volumenstrom des Dosierstroms (6.1) der Salzlösung (6.1) durch die in den Wasserstrom (3.1) mündende Dosieröffnung (7.2.1) bewirkt. . 3) Leitungsgebundene Wasserfilterkartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsstrecke (7.1) in der Form einer Schüttung aus einem Granulat ausgebildet ist.
4) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schüttung ein Granulat mit einer Körnung von 0,1 mm bis 2 mm· vorgesehen ist, die insbesondere eine Mindesterstreckung von 1 cm in Strömungsrichtung aufweist.
5) Leitungsgebundene Wasserfilterkartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierleitung (7.2) als Widerstandsstrecke in der Form einer Schüttung aus einem Granulat und/oder einer Kapillare ausgebildet ist, welche vorzugsweise einen Innendurchmesser in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm aufweist, insbesondere zwischen 0,17 und 0,35 mm.
6) Leitungsgebundene Wasserfilterkartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsstrecke des Dosierstroms (7.2) und die Widerstandsstrecke (7.1) des Wasserstroms (3.1) aus dem selben Granulat bestehen.
7) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandestrecke (7.1) ein Wasserfiltermaterial umfasst. 8) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsstrecke (7.1) in einer becherförmig ausgebildeten Struktur (7.6) der Dosiervorrichtung (7) aufgenommen ist.
9) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (7) ein dosiervorrichtungsseitiges Beutelanschlusselement· (7.3) zum Anschluss an ein komplementäres Dosiervorrichtungsanschlusselement (6.3) an einem Beutel (6) aufweist.
10) Leitüngsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beutelanschlusselement (7.3) ein Gewinde, einen Bajonettanschluss, einen Schnappverschluss oder dgl •/ wieder lösbarer Anschlussstruktur aufweist. 11) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (7) ein Mittel (7.4) zum Öffnen des biegeschlaffen Beutels (6) umfasst, vorzugsweise eine Stechvorrichtung (7.4), insbesondere eine Hohlnadel (7.4).
12) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (7) mittels einem dosiervorrichtungsseitigen Druckbehälteranschlussstück (7.5) an den Ausgang (5) des , Gehäuses (2) anschließbar ausgebildet ist.
13) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen Beutelaufnahmebecher (2.1) und einen damit wasserdicht verbindbar ausgebildeten Anschlusskopf (2.2) aufweist. 14) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beutel (6) so im Gehäuse (2) anordenbar ausgebildet ist, dass zumindest ei.n Teil der Außenseite (6.4) des Beutels (6) vom Wasserdruck (3.1) des vom Einlass einströmenden Wassers (3) direkt und/oder indirekt beaufschlagbar ist.
15) Leitungsgebundene Wasseraufbereitpngskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Beutel (6) ein Salzbett aus Sulfatsalz, Chloridsalz und/oder Hydrogencarbonat salz vorhanden ist und so ein Vorratsvolumen an konzentrierter Salzlösung (6.1) in dem Salzbett vorliegt.
16) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche.nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine konzentrierte Salzlösung (6.1).von Sulfatsalzen, Chloridsalzen oder Hydrogencarbonatsalzen im Beutel vorhanden ist, deren Löslichkeit mindestens 2 g/1 bei 20°C beträgt, vorzugsweise wenigstens 50g/l bei 20°C, insbesondere 740g/l bei 20°C. 17) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Zudosierung so eingestellt ist, dass mindestens eine Salzlösung (6.1) mit einem Volumenanteil von 0.05% bis 2% zum Wasserstrom (3.1) dosiert.wird.
18) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (8), insbesondere ein Rückschlagventil (8), stromabwärts des die Salzlösung (6.1) speichernden Beutels (6) an der Dosierleitung (7.2) angeordnet ist.
19) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Einlass (4) kommende Wasserstrom (3.1), in betriebsgemäßer Ausrichtung der Wasserfilterkartusche (1), mit nach oben gerichtetem Auslass (5), an die Unterseite der Widerstandsstrecke (7.1) geführt wird, so dass die Widerstandsstrecke (7.1) von unten nach oben durchströmt wird. 20) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitwert des Wassers (3)zwischen Einlass (4) und Auslass (5) um mindestens 100 μS/cm bis 2000 μS/cm angehoben wird, vorzugsweise um 600 μS/cm. 21) Leitungsgebundene Wasseraufbereitungskartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsdruck der Wasserfilterkartusche (1) für einen Druck von 0,2 bar bis 8,0 bar ausgelegt ist.
22) Konzentrierte Salzlösung beinhaltender, biegeschlaffer Beutel (6) zur Zudosierung von Salzlösung (6.1) in aufzubereitendes Wasser (3) mittels einer leitungsgebundenen Wasseraufbereitungskartusche (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der biegeschlaffe Beutel (6) ein Dosiervorrichtungsanschlusselement (6.3) zum Anschluss an das komplementäre dosiervorrichtungsseitige
Beutelanschlusselement (7.3) der Dosiervorrichtung (7) aufweist.
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