-
Die Erfindung betrifft einen Vorratsbehälter für flüssigkeitsbevorratende Anlagen, insbesondere Filteranlagen, Aufbereitungsanlagen sowie andere Fluidreinigungsanlagen und insbesondere Umkehr-Osmose-Anlagen.
-
Bei Filteranlagen, Wasseraufbereitungsanlagen sowie anderen Fluidreinigungsanlagen, insbesondere Umkehr-Osmose-Anlagen sind Vorratsbehälter bekannt, in denen das gefilterte Wasser oder ein anderes Medium (Permeat) gespeichert wird. Bei Entnahme geben sie einen Teil des gespeicherten Permeats ab und werden danach erneut mit frischem Permeat befüllt. Da ein solcher Vorratsbehälter in der Praxis nur selten vollständig entleert wird, vermischt sich der nicht entnommene Rest des alten, abgestandenen Permeats stets mit neuem, frischem Permeat, zumal der Vorratsbehälter meist nur einen Ein-/Ausgang aufweist.
-
Aufgrund der Keimbildung im Vorratsbehälter bei Zimmertemperaturen ist somit bei Filteranlagen, insbesondere Umkehr-Osmose-Anlagen, die Leitungswasser filtern, die Verwendung eines Nachfilters als „Keimstopp“, meist aus Aktivkohle oder gar einer UV-Lampe, unerlässlich.
-
Diese grundsätzlichen Aussagen treffen auch auf andere flüssigkeitsbevorratende Anlagen zu.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Vorratsbehälter zu entwickeln, welcher sich bei Entnahme des gefilterten Wassers restlos entleert, so dass kein Stehwasser mehr entstehen kann. Ein aufwendiger Nachfilter könnte somit dauerhaft eingespart werden. Grundsätzlich soll die Erfindung bei allen Fluidsystemen, wo eine restlose Entleerung des mit einem Fluid oder einem anderen Medium gefüllten Vorratsbehälters vonnöten ist, Anwendung finden.
-
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Der Vorratsbehälter für flüssigkeitsbevorratende Anlagen, in dem die Flüssigkeit gesammelt und aus dem Flüssigkeit zum Verbrauch entnommen wird, besteht erfindungsgemäß aus mindestens zwei Sammel- und Entnahmebehältern Flüssigkeit, die nacheinander befüllbar sind und aus denen die Flüssigkeit nacheinander bis zur vollständigen Entleerung des jeweiligen Sammel- und Entnahmebehälters entnehmbar ist.
-
Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Befüllen der Sammel- und Entnahmebehälter erst nach deren vollständiger Leerung vorgenommen wird. Es erfolgt kein Vermischen von abgestandener und frischer Flüssigkeit mehr. Im Falle einer Umkehr-Osmose-Anlage steht somit immer Permeat zur Entnahme zur Verfügung, ohne dass es eines zusätzlichen technischen Aufwandes, wie Pumpen oder UV-Bestrahlung bedarf.
-
Dadurch, dass bei jeder Umkehr-Osmose-Anlage der Sammel- und Entnahmebehälter über einen eigenen Zulauf/Ablauf verfügt, wobei der Zulauf mit einem gemeinsamen Filtermodul gekoppelt ist und der Ablauf mit einer gemeinsamen Ablaufarmatur, bedarf es auch keiner doppelten anlagentechnischen Ausrüstung.
-
Weisen die Sammel- und Entnahmebehälter eine elastische Hülle auf und sind in einem luft- und wasserdichten Gehäuse angeordnet, kann in dieses Gehäuse gesteuert Luft- oder Wasserdruck einbringbar sein, durch den bei der Entnahme der jeweilige Sammel- und Entnahmebehälter zusammengedrückt wird.
-
Zum Entleeren der jeweiligen Sammel- und Entnahmebehälter steht bei einer Ausführung das luftdichte Gehäuse des Vorratsbehälters bereits unter leichtem Luftdruck, welcher dauerhaft auf die Sammel- und Entnahmebehälter wirkt. Die Luft wird dabei durch ein Einlassventil, ähnlich wie bei einem Autoreifen in das Gehäuse gepumpt. Beim Befüllen der Sammel- und Entnahmebehälter wird im Vorratsbehälter zusätzlich Gegendruck aufgebaut.
-
Wird zum Entleeren Wasserdruck, z.B. des Restwassers einer Umher-Osmose-Anlage von außen hinzugefügt, sind entsprechende Öffnungen nach dem Entleeren und beim erneuten Befüllen vorgesehen. Diese Öffnungen sind in die Ventilsteuerung oder als Druckmitteleinlass direkt in das Gehäuse des Vorratsbehälters integrierbar.
-
Bei einer weiteren Ausführung sind die Sammel- und Entnahmebehälter jeweils Teil eines durch eine Membran geteilten Behältnisses, wobei jeweils in einem Teilbehältnis gesammelt wird in dem anderen Teil des jeweiligen Behältnisses jeweils bei der Entnahme ein Druck aufbaubar ist.
-
Das wechselseitige Befüllen und die wechselseitige Entnahme von Flüssigkeit werden bevorzugt über Ventile gesteuert. Dabei erfolgt die Trennung des Zulaufs für die Sammel- und Entnahmebehälter aus dem gemeinsamen Filtermodul vor der jeweiligen Ventilsteuerung oder wird durch die Ventilsteuerung vorgenommen.
-
Die Abläufe aus den beiden Sammel- und Entnahmebehältern werden nach der Ventilsteuerung zusammengeführt oder die Zusammenführung ist durch die Ventilsteuerung realisierbar.
-
Die Ventilsteuerung ist als Teil des erfinderischen Vorratsbehälters oder auch als eigenständiger Ventilblock nutzbar, an den mehrere einzelne herkömmliche Vorratsbehälter anschließbar sind.
-
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Es zeigen:
- 1 einen Vorratsbehälter mit einem Druckmittel arbeitend und
- 2 eine ventilgesteuerte Entleerung.
-
1 zeigt einen Vorratsbehälter 3 einer Filteranlage einer Umkehr-Osmose-Anlage, bestehend aus einem ersten und einem zweiten Sammel- und Entnahmebehälter 1, 2 für Permeat 8, die nacheinander befüllbar sind und aus denen das Permeat 8 nacheinander bis zur vollständigen Entleerung des jeweiligen Sammel- und Entnahmebehälters 1 oder 2 entnehmbar und einer Ablaufarmatur 6 zuleitbar ist. Die Sammel- und Entnahmebehälter 1 und 2 sind mit einem Filtermodul 4 über eine Ventilsteuerung 7 verbunden. Ferner weist der Verratsbehälter 3 einen Druckmitteleinlass 10 auf, durch den ein Druckmittel 9 zuleitbar ist, das für des Entleeren der Sammel- und Entnahmebehälter 1, 2 nutzbar ist.
-
Die Steuerung des Befüllens und Entleerens der Sammel- und Entnahmebehälter 1, 2 erfolgt mittels der Ventilsteuerung 7, deren wesentliche Funktionen bei diesem Ausführungsbeispiel nachfolgend beschrieben werden.
- a) Die Ventilsteuerung 7 verfügt über einen Eingang für das Permeat 8 aus dem Filtermodul 4 und leitet das Permeat 8 entweder in den Sammel- und Entnahmebehälter 1 oder 2, je nach dem welcher der Sammel- und Entnahmebehälter 1 oder 2 befüllt werden soll.
- b) Die Ventilsteuerung 7 ist über je einen Zulauf/Ablauf 5 mit den Sammel- und Entnahmebehältern 1, 2 verbunden und steuert, welcher der Sammel- und Entnahmebehälter 1 oder 2 über die Ablaufarmatur 6 gerade entleert werden soll.
-
Der Fluss von Permeat 8 vom Filtermodul 4 über die Ventilsteuerung 7 bis hin zur Ablaufarmatur 6 erfolgt bevorzugt über eine Leitung.
-
Dabei kann die Ventilsteuerung 7 als Ventilblock ausgeführt sein oder aus Kombinationen von Ventilen bestehen. Alternativ erfolgt die Steuerung der Ventile über Sensoren und eine entsprechende Software.
-
2 zeigt das Funktionsprinzip einer Ausführung der Ventilsteuerung 7 mit einem durch eine Membran M in zwei Teilbehälter T1, T2 getrenntes Behältnis über die unter Nutzung von Rückschlagventilen R1 - R4, der Membran M durch die Membran M über Hebel H bewegte Stößel S von Umschaltventilen U1, U2 die Steuerung des Befüllens und der vollständigen Entleerung der Sammel- und Entnahmebehälter 2, 3 erfolgt. Die Ventilsteuerung 7 umfasst vier Rückschlagventile R1 - R4, die paarweise aber jeweils mit einem Teilbehälter T1 - T4 mit Flussrichtungsunterschied angeordnet sind R1, R3; R2, R4. Über die Rückschlagventile R1 - R4 wird die Befüllung und Leerung der Sammel- und Entnahmebehältern gesteuert.
-
Die Membran M teilt den Behälter der Ventilsteuerung 7 in die benannten zwei Teilbehälter T1 und T2, die jeweils mit einem der Rückschlagventile R1, R3 und R2, R4 und den Umschaltventilen U1 bzw. U2 verbunden sind, welche mithilfe des Stößels S jeweils geöffnet bzw. geschlossen werden. Die Umschaltventile U1, U2 sind einerseits jeweils mit der Leitung zum Filtermodul 4 und Ablaufarmatur 6 und andererseits mit je einer Leitung über Rückschlagventile R2 und R4 mit dem Zulauf/Ablauf 5 des jeweiligen Sammel- und Entnahmebehälters verbunden. Somit mündet die von U1 ausgehende Leitung über das Rückschlagventil R1 zusammen mit der Leitung aus R4 in den Zulauf/Ablauf 5 des Sammel- und Entnahmebehälters 1, während die Leitung aus U2 über das Rückschlagventil R2 zusammen mit der Leitung aus R3 in den Zulauf/Ablauf 5 des Sammel- und Entnahmebehälters 2 münden. Die Rückschlagventile R1 und R2 weisen dabei eine Flussrichtung zum jeweiligen Zulauf/Ablauf 5 auf, wohingegen die Rückschlagventile R3 und R4 eine Flussrichtung zum jeweiligen Teilbehälter T1 und T2 aufweisen.
-
Eine bevorzugt senkrecht zu der Membran M, mittig in ihr angeordnete und mit ihr fest verbundene Stange ST ist vorzugsweise über Zugfeder Z mit den Hebeln H verbunden, welche wiederum mit dem Stößel S über eine in ihnen vorgesehene Führung F gleitend verbunden sind.
-
Wenn die Ablaufarmatur 6 geschlossen ist, füllt sich nur das Sammel- und Entnahmebehälter 1, wohingegen der Sammel- und Entnahmebehälter 2 bei geöffneter Ablaufarmatur 6 geleert wird und umgekehrt. Im Einzelnen erfolgt dies durch folgende Maßnahmen:
- Bei geschlossener Ablaufarmatur 6, fließt das Permeat 8 vom Filtermodul 4 über das geöffnete Umschaltventil U1 in das Teilbehälter T1 und von da weiter durch die Leitung zum geöffneten Rückschlagventil R1 über den Zulauf/Ablauf 5 in den Sammel- und Entnahmebehälter 1.
-
Wird die Ablaufarmatur 6 geöffnet, kann sich in dieser Position nur der Sammel- und Entnahmebehälter 2 entleeren, da der Abfluss ausschließlich über das Rückschlagventil R3 und das geöffnete Umschaltventil U1 möglich ist. Das bei der Entnahme vom Filtermodul 4 noch produzierte Permeat 8 kann direkt über die Ablaufarmatur 6 abfließen. Sollte während der Entnahme der Sammel- und Entnahmebehälter 2 nun vollständig geleert werden, fällt der Wasserdruck im Teilbehälter T1 schlagartig ab, während sich der Druck aus dem Sammel- und Entnahmebehälter 1 im Teilbehälter T2 aufbaut und solange auf die Membran M einwirkt, bis sie mit der festverbundenen Stange ST durch die federbelasteten Hebel H über die darin vorgesehene Führung F den Stößel S bewegt, was durch die Vorspannung der Zugfeder Z zum schlagartigen Umschlag von U1/U2 führt, wodurch nunmehr das Leeren des Sammel- und Entnahmebehälter 1 erfolgen kann.
-
Bei wieder geschlossener Ablaufarmatur 6 wird nun der vollständig geleerte Sammel- und Entnahmebehälter 2 mit Permeat 8 wieder befüllt, welches aus dem Filtermodul 4 nur über das nunmehr geöffnete Umschaltventil U2 in das Teilbehälter T2 und von dort weiter durch die Leitung zum geöffneten Rückschlagventil R2 über den Zulauf/Ablauf 5 in den leeren Sammel- und Entnahmebehälter 2 fließen kann. Wird nun die Ablaufarmatur 6 geöffnet, kann sich so nur der Sammel- und Entnahmebehälter 1 entleeren, da der Abfluss ausschließlich über das Rückschlagventil R4 und das geöffnete Umschaltventil U2 möglich ist. Dies geschieht solange, bis sich der Sammel- und Entnahmebehälter 1 bei der Entnahme vollständig entleert, wodurch der Druck im Teilbehälter T1 aufgebaut wird, was auf analoge Weise erneut zu einer schlagartigen Umschaltung von U1/U2 führt. Damit wird der Kreis geschlossen. Sollten einmal beide Sammel- und Entnahmebehälter 1 und 2 gänzlich geleert werden, d. h. der Vorratsbehälter ist leer, erfolgt kein Umschlag der Ventile U1/U2, da dieser bei leerem Vorratsbehälter nicht notwendig ist.
-
Um optimale Druckverhältnisse in den Teilbehältern T1 und/oder T2 für das Umschalten von U1/U2 zu gewährleisten, kann vorzugsweise im Bereich zwischen Filtermodul 4 und der Ablaufarmatur 6 ein Druckminderer installiert oder in diese direkt integriert werden.
-
Die Stange ST und der Stößel S laufen bevorzugt in einer dafür vorgesehenen Führung bzw. Nut im Gehäuse der Ventilsteuerung 7.
-
Die Umschaltventile U1, U2 sind bevorzugt als einfache Öffnungen ausgestaltet. Dabei bestehen die Enden des Stößels S vorzugsweise aus einem Material, welcher diese Öffnungen dicht verschließen kann oder weisen entsprechende Aufsätze auf, z.B. aus Gummi, weichem Kunstsoff oder Kautschuk. Auch können die Umschlagventile U1, U2 selbst eine Dichtung aufweisen, wodurch eine Abdichtung des Stößels S sich erübrigen würde.
-
Die Membran M besteht vorzugsweise aus einem flexiblen, wasserdichten Material und hat eine runde Form.
-
Der Hebel H ist drehbar gelagert und mit dem Gehäuse der Ventilsteuerung 7 in seinem Drehpunkt D verbunden. Wegen des Längenunterschieds bei sich wechselndem Winkel weist Hebel H eine Führung F bevorzugt in Form einer Aussparung auf, über die er mit dem Stößel S formschlüssig verbunden ist. Der Stößel S ist mit entsprechendem Bolzen B ausgestattet, welcher vorzugsweise rund geformt ist, um über die Führung F des Hebels H frei laufen zu können. Die Verbindung ist auch auf jede andere geeignete Weise realisierbar, bspw. mit einer Aufnahme in Form einer einfachen Öffnung im Stößel, durch die sich der Hebel vor- und rückwärts bewegen kann.
-
Die Stange ST ist mit dem Hebel H vorzugsweise an den jeweiligen Enden durch eine Zugfeder Z verbunden. Die Federkraft wird über den Hebel H auf den Stößel S übertragen, der die Umschaltventile U1, U2 abwechselnd schließt. Durch die Verwendung des Hebels H wird eine ständige Krafteinwirkung der Zugfeder F auf den Stößel S erreicht und somit auf das jeweilige Umschaltventil U1 oder U2. Eines der Umschaltventile ist dicht geschlossen, während ein anderes geöffnet ist. Eine unerwünschte dauerhafte Zwischenposition wird somit vermieden. Der Umschaltvorgang soll hier näher erläutert werden:
- Ist bspw. das Umschaltventil U1 geschlossen, so wirkt die Kraft der Zugfeder Z über den Hebel H auf den Stößel S, so dass dieser auf das Umschaltventil U1 drückt. Die von der Membran M getriebene Stange ST spannt die Zugfeder Z weiter an, bis diese mit dem Hebel H in einer Ebene steht. Ist diese Position überwunden, zieht die vorgespannte Zugfeder Z den Stößel S über den Hebel H nunmehr in Richtung Umschaltventil U2. Dabei springt der Stößel S blitzartig um, öffnet das Umschlagventil U1 und schließt gleichzeitig das Umschaltventil U2. Das Umschalten von U2 zu U1 geschieht auf die gleiche Weise.
-
Sollte es notwendig sein, eine Druckfeder statt einer Zugfeder zu verwenden, kann der Hebel auf einen zweiten Hebelarm erweitert werden, welcher dann mit der Stange ST über die Druckfeder verbindbar ist. Jede Art von Feder ist zur stärkeren Krafteinwirkung auf den Stößel sowie schnelleren Umschalten der Ventile vorzugsweise vorgespannt.
-
Die Vorspannung, Länge und Art der Feder, der Abstand des Hebels H sowie sein Winkel zur Stange ST sind dabei an den entsprechenden Druck in dem jeweiligen Teilbehälter derart angepasst, dass die Funktion der Ventilsteuerung optimal gewährleistet ist.
-
Aus Platzgründen kann auf eine beidseitige Ausgestaltung der mit der Membran M senkrecht verbundenen Stange ST verzichtet werden, sodass die Stange ST nur auf einer Seite der Membran M besteht. Somit können ein zweiter Hebel H sowie eine zweite Feder Z eingespart werden. Eine solche einfache Ausführung wäre auch in der Produktion günstiger. Andererseits ist bei der Ausführung mit jeweils zwei dieser Komponenten auf jeder Seite der Membran M bei Bedarf auch je ein unabhängiger Stößel S ausführbar. Eine derartige Konstruktion, mit zwei voneinander unabhängigen Stößeln wäre vom Vorteil, wenn z.B. die Umschaltventile U1, U2 nicht spiegelverkehrt zueinander angeordnet werden sollen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- erster Sammel- und Entnahmebehälter
- 2
- zweiter Sammel- und Entnahmebehälter
- 3
- Vorratsbehälter
- 4
- Filtermodul
- 5
- Zulauf/Ablauf
- 6
- Ablaufarmatur
- 7
- Ventilsteuerung
- 8
- Permeat
- 9
- Druckmittel
- 10
- Druckmitteleinlass
- R1 - R4
- Rückschlagventile
- M
- Membran
- U1, U2
- Umschaltventile
- T1, T2
- Teilbehälter
- S
- Stößel
- ST
- Stange
- Z
- Zugfeder
- H
- Hebel
- D
- Drehpunkt
- F
- Führung
- B
- Bolzen
