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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserenthärtungssystem zum Erzeugen von
weichem Wasser mittels einer Enthärtungsbehandlung (Behandlung
zum Entziehen der Härte)
von hartem Wasser, das ist Wasser, das Härtebildner enthält. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Wasserenthärtungssystem,
das kontinuierlich weiches Wasser erzeugen kann, dadurch dass wenigstens
zwei Wasserenthärter
vorhanden sind, die parallel eingebaut sind und durch die das zu
enthärtende
Wasser abwechselnd hindurchfließt.
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Es
ist weithin bekannt, dass es notwendig ist, zu verhindern, dass
sich in Kühl-
oder Heizgeräten wie
beispielsweise Boilern, Wassererhitzern, Kühleinrichtungen und dergleichen
innen sogenannter Wasserstein absetzt. Deswegen werden Vorrichtungen,
die Härtebildner
entfernen, die in dem eingespeisten Wasser enthalten sind, an die
Wasseranschlüsse
der Kühl- und Heizgeräte angeschlossen.
In diesen Geräten
wird oft ein sich automatisch regenerierender Wasserenthärter eingesetzt,
der ein System zum Entfernen der Härtebildner umfasst, dadurch
dass ein Ionenaustauschharz verwendet wird. Diese Art von Wasserenthärter verwendet
ein Ionenaustauschharz, das mit Na+ funktioniert.
Metall-Kationen wie beispielsweise Ca++ oder
Mg++ und dergleichen werden durch Na+ ersetzt, um die Härtebildner zu entfernen. Wenn
das zuvor genannte Harz durch Austausch mit den Kationen gesättigt ist
und das Harz seine Fähigkeit
verliert, die Härtebildner
zu entfernen, wird das Harz mit einer Kochsalzlösung geflutet, um dessen Funktion
zu regenerieren. Da während
des Regenerierungsvorganges in dieser Betriebsphase kein weiches
Wasser zugeführt
werden kann, werden zwei Wasserenthärter verwendet. Das Wasser
läuft abwechselnd
durch diese Wasserenthärter
und es kann durchgehend weiches Wasser geliefert werden.
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Bei
dieser herkömmlichen
Wasserenthärtungsvorrichtung
wird das Umschalten der Wassereinspeisung von einem Wasserenthärter zu
dem anderen über
einen Zeitschalter ausgeführt.
Durch Fehler oder Betriebsstörungen
in diesem Zeitschalter treten Situationen auf, wo beide Wasserenthärter gleichzeitig
regenerier werden und somit kein weiches Wasser fließen kann.
Es sind auch Situationen denkbar, wo unbehandeltes Speisewasser
gleichzeitig durch beide Wasserenthärter fließt, von denen keiner regeneriert
ist.
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Um
diese Mängel
zu überwinden,
sind in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-15265 mehrere Wasserenthärter, die
mit elektromagnetischen Ventilen ausgestattet sind, parallel geschaltet. In
diesen Wasserenthärtern
wird das eingespeiste Wasser abwechselnd behandelt. Wenn ein Wasserenthärter für eine vorbestimmte
Zeitspanne betrieben wurde oder einer definierte Wassermenge durchgelaufen
ist, wird zum Regenerieren des Ionenaustauschharzes eines der Elektromagnetventile
geschlossen und über
eine Kommunikationsleitung ein Signal zu dem anderen Elektromagnetventil
gesendet, um zu ermöglichen,
dass Wasser in dem anderen Wasserenthärter behandelt wird. Das Elektromagnetventil
wird geöffnet,
um den Wasserenthärter
zu betreiben. Nach einer vorbestimmten Zeitspanne oder nach dem
eine vorbestimmte Wassermenge hindurchgelassen wurde, beginnt dieser
Wasserenthärter
mit der Regenerierungsphase und das Elektromagnetventil wird geschlossen
und das andere oder ein anderes Elektromagnetventil wird geöffnet. Die Wasserenthärter werden,
nachdem sie regeneriert sind, über
die Kommunikationsleitung wieder automatisch betrieben.
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Da
das Betriebssignal eines Wasserenthärters über eine Kommunikationsleitung
zu einer Steuerung des anderen Wasserenthärters oder eines anderen Wasserenthärters geliefert
wird, werden bei diesem Wasserenthärtungssystem die Regenerationsphase
und das Einspeisen von weichem Wasser in jedem der Wasserenthärter niemals
gleichzeitig durchgeführt.
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Bei
dem Steuerverfahren der Wasserenthärtungsvorrichtung gemäß der japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-15265 wird Ionenaustauschharz regeneriert,
wenn der Wasserenthärter
für eine bestimmte
Zeitspanne betrieben wurde oder eine bestimmte Wassermenge durchgelaufen
ist. Wenn die Wasserqualität
des zugeführten,
unbehandelten Wassers schwankt und die Konzentration der Härtebildner
höher wird
oder wenn sich die Eigenschaften des Ionenaustauschharzes im Wasserenthärter ändern (beispielsweise
eine Verschlechterung durch Alterung eintritt), besteht dadurch
die Gefahr, dass die Härtebildner
das System passieren und in dem behandelten, angeblich enthärteten Wasser
vorhanden sind.
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Die
JP-A-10,272,370 offenbart eine Wasserenthärtungsvorrichtung mit Enthärtungseinheiten, die
in einer Parallelanordnung eingebaut sind. Eine der Enthärtungseinheiten
kann Wasser liefern, wenn die andere Einheit regeneriert wird.
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Die
vorliegende Erfindung strebt an eine Wasserenthärtungsvorrichtung bereitzustellen,
die die genannten Probleme überwindet
und sie strebt an, eine Wasserenthärtungsvorrichtung bereitzustellen,
die das zugeführte
Wasser zuverlässig
derart behandelt, dass keine Härtebildner
das System passieren, d.h. sie verhindert das Durchlassen von Härtebildnern,
auch dann, wenn die Qualität
des zugeführten
Wassers schwankt oder wenn sich die Eigenschaften des Ionenaustauschharzes ändern.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird somit ein Wasserenthärtungssystem
bereitgestellt, das umfasst: erste und zweite Wasserenthärter (4, 11),
zumindest eine Regenerationskammer (14) zum Regenerieren
jedes ersten und zweiten Wasserenthärters, eine Steuervorrichtung (19)
zum Steuern des Flusses von ankommendem, unbehandelten Wasser zu
jedem ersten und zweiten Wasserenthärter (4, 11)
und zum Steuern von deren Regeneration und eine Härtedetektionsvorrichtung zum
Detektieren der Härte
von behandeltem Wasser in dem Wasserenthärtungssystem, wobei die Steuervorrichtung
(19) zum Steuern des Flusses von unbehandeltem Wasser und
der Regeneration von jedem ersten und zweiten Wasserenthärter (4, 11)
basierend auf einem Härtedetektionssignal
von der Härtedetektionsvorrichtung
betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine Probeentnahmeeinrichtung
(21, 22) umfasst, die behandeltes Wasser aus dem
Inneren der ersten und zweiten Wasserenthärter (4, 11)
in einem bestimmten Abstand von deren Auslässen entnimmt, um Proben zur
Ermittlung der Härte
durch die Härtedetektionsvorrichtung
bereitzustellen.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht in einem Wasserenthärtungssystem,
das umfasst: zumindest zwei Wasserenthärter, die parallel platziert
sind, so dass zu behandeltes Wasser abwechselnd durch diese fließen wird,
eine gemeinsame Regenerationskammer zum Regenerieren von jedem Wasserenthärter, eine Steuervorrichtung
zum Steuern des Umschaltens des Flusses von unbehandeltem Wasser
zu jedem Wasserenthärter
und zum Steuern der Regeneration, eine Härtedetektionsvorrichtung zum
Detektieren der Härte
oder eines Anstiegs der Härte
von behandeltem Wasser des Wasserenthärters, wobei die Steuervorrichtung
das Umschalten des Flusses von unbehandeltem Wasser und die Regeneration
jedes Wasserenthärters
basierend auf einem Härtedetektionssignal
von der Härtedetektionsvorrichtung
steuert.
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Bei
dieser Erfindung wird die Härtebildnerkonzentration
in dem behandelten Wasser des Wasserenthärters detektiert und auf der
Grundlage dieser detektierten Härtebildnerkonzentration
wird die Regeneration durchgeführt.
Folglich wird ein Durchlass von Härtebildnern zuverlässig verhindert.
Damit wird für
jede vorbestimmte gesammelte Wassermenge die Konzentration von Härtebildnern
detektiert. Der aktuelle Detektionswert und der vorangehende Detektionswert
werden verglichen und das Ausmaß des Anstiegs
berechnet. Basierend auf diesem Anstieg des Detektionswertes wird
das Umschalten des Flusses ausgeführt. Sogar wenn sich die Detektionsvorrichtung
verschlechtert, können
Leckagen detektiert werden.
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Von
dem behandelten Wasser aus dem Inneren des Ionenaustauschharzes
des Wasserenthärters
wird eine Probe entnommen und das Umschalten des Flusses zu dem
Wasserenthärter
und die Regeneration wird auf der Grundlage der Härte dieses behandelten
Wassers gesteuert.
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Bei
dem Wasserenthärtungssystem
der vorliegenden Erfindung kann sich ruhig eine bestimmte Menge
Ionenaustauschharz stromabwärts
derjenigen Seite befinden, auf der eine Probe behandelten Wassers
entnommen wird. Wenn in dieser entnommenen Wasserprobe detektiert
wird, dass ein vorbestimmter Wert an Härtebildnern überschritten
wird „kann
durch Umschalten des Flusses von unbehandeltem Wasser und Durchführen der
Regeneration somit ein Durchlass von Härtebildnern verhindert werden.
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Des
Weiteren ist bei der vorliegenden Erfindung ein nicht-regenerierender
Polisher vorzugsweise nach dem Wasserenthärter vorgesehen, um nahezu
vollständig
zu verhindern, dass Härtebildner
entweichen oder mit anderen Worten, um eine Härteleckage zu verhindern, die
auf einer Betriebsstörung der
Härtedetektionsvorrichtung
oder aus einer Betriebsstörung
der Regeneration des Wasserenthärters
oder dergleichen beruht.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun anhand eines nicht beschränkenden
Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben,
wobei gleiche Bezugszeichen die gleichen oder einander entsprechende
Bauteile kennzeichnen und wobei:
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1 ein Systemdiagramm einer
Ausführungsform
einer Wasserenthärtungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist,
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2 ein Systemdiagramm einer
Messvorrichtung zur Bestimmung der Konzentration von Härtebildnern
ist,
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3 ein Systemdiagramm einer
Salzwasserkammer ist, die für
die Einspeisung von Salzwasser verwendet wird.
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Es
wird nun Bezug genommen auf die 1, in
der ein Wasserenthärter 4 und
ein Wasserenthärter 11 parallel
eingebaut sind, so dass Wasser abwechselnd hierdurch fließen kann.
Unbehandeltes Wasser wird über
eine Leitung 1 eingespeist und über ein 3-Wege-Ventil 2 und
eine Leitung 3 in den ersten Wasserenthärter 4 eingeleitet.
In dem Wasserenthärter 4 erfolgt
eine Wasserenthärtungsbehandlung
und weiches Wasser wird über
eine Leitung 5, ein 4-Wege-Ventil 6, eine Leitung 7 und
einen nicht-regenerierenden Polisher 8 ausgeführt. Unbehandeltes
Wasser kann auch direkt von der Leitung 1 über ein
3-Wege-Ventil 9,
eine Leitung 10, einen zweiten Wasserenthärter 11,
eine Leitung 12 und ein 4-Wege-Ventil 13 zu der Leitung 7 und
dem nicht-regenerierenden Polisher 8 geleitet werden. Das
Inneres des Polishers 8 ist ebenfalls mit einem Ionenaustauschharz,
das mit Na+ funktioniert, gefüllt. Da
die Härtebildnerbelastung
des Polishers 8 extrem gering ist, ist es möglich, dass
er nicht-regenerierend ist. Wenn der Polisher nach einer ausgedehnten
Einsatzzeit regeneriert werden muss, wird, wie erforderlich, das
gesamte Ionenaustauschharz durch neues Harz ersetzt.
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Um
das Ionenaustauschharz in den Enthärtern 4 und 11 zu
regenerieren, wird von einer Salzwasserkammer 14 Salzwasser
mittels einer Pumpe 15 und über eine Leitung 16 und
das 4-Wege-Ventil 6 oder das 4-Wege-Ventil 13 in
die Wasserenthärter 4 und 11 eingeleitet.
Um das Ionenaustauschharz nach dem mit Hilfe von Salzwasser durchgeführten Regenerieren
mit unbehandeltem Wasser auszuspülen,
ist eine Leitung 17, die von der Leitung 1 abzweigt,
mit jedem der 4-Wege-Ventile 6 und 13 verbunden.
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Um
das von der Regeneration stammende Abwasser abzuführen, ist
eine Abwasserleitung 18 mit den in der Leitung 3 bzw.
der Leitung 10 vorhandenen 3-Wege-Ventilen 2 und 9 verbunden.
Diese Ventile 2, 6, 9, 13 und
die Pumpe 15 werden von einer Steuervorrichtung 19 gesteuert.
Mit der Steuervorrichtung 19 ist eine Kommunikationsstation 20 zum
Aussenden einer Steuerinformation zu einem Steuercomputer verbunden.
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Um
die zeitliche Steuerung der Regeneration festzulegen, führen Probeentnahmeleitungen 21 und 22 in
den Wasserenthärter 4 bzw. 11.
Die Probeentnahmeleitung 21 und die Probeentnahmeleitung 22 leiten
behandeltes Wasser aus dem Inneren der Ionenaustauschharzschicht
in einem spezifizierten Abstand von den Auslässen der Wasserenthärter 4 und 11 ab.
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Die
Konzentration an Härtebildnern
des behandelten Wassers, das über
die Probeentnahmeleitung 21 oder die Probeentnahmeleitung 22 entnommen
wurde, wird von einem Sensor detektiert. Das als Probe entnommene,
behandelte Wasser wird auf den Grad [level] an Härtebildner, die zur Probeentnahmestelle
gelangen, überprüft. Das
Sensorausgabesignal wird der Steuervorrichtung 19 zugeführt.
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Während des
Betriebs dieser Wasserenthärtungsvorrichtung
wird einerseits anfänglich
unbehandeltes Wasser durch den ersten Wasserenthärter 4 aber nicht
durch den zweiten Wasserenthärter 11 geleitet.
In diesem Betriebszustand verbindet das Ventil 2 die Leitungen 1 und 3 und
das Ventil 6 verbindet die Leitungen 5 und 7.
Das Ventil 9 sperrt die Verbindung der Leitungen 1 und 10 und
das Ventil 13 sperrt die Verbindung der Leitungen 12 und 7.
Weiches Wasser wird aus dem nicht-regenerierenden Polisher 8 entnommen.
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Sobald
die Härtebilderkonzentration
des behandelten Wassers, das aus der Probeentnahmeleitung 21 entnommen
wurde, eine festgelegte Konzentration erreicht, werden die Ventile 2, 6, 9 und 13 umgeschaltet,
so dass das unbehandelte Wasser durch den zweiten Wasserenthärter 11 fließt. Weiches Wasser
wird weiterhin aus dem nicht-regenerierenden Polisher 8 entnommen.
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Während unbehandeltes
Wasser durch den zweiten Wasserenthärter 11 geleitet wird,
wird Salzwasser aus der Salzwasserkammer 14 zu dem ersten
Wasserenthärter 11 geleitet,
um das Ionenaustauschharz zu regenerieren. Um die Regeneration zu erzielen,
verbindet das Ventil 6 die Leitung 16 mit der Leitung 5 und
das Ventil 2 verbindet die Leitung 3 mit der Leitung 18.
Die Pumpe 15 pumpt das Salzwasser von der Salzwasserkammer 14 durch
den ersten Wasserenthärter 4.
Das Ionenaustauschharz im ersten Wasserenthärter 4 wird durch
den Salzwasserstrom regeneriert und Salzabwasser wird über die Leitung 3 und
die Leitung 18 abgeführt.
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Die
Pumpe 15 hört
auf zu arbeiten, wenn eine festgelegte Salzwassermenge durchgeleitet wurde.
Dann wird das Ventil 6 so geschaltet, dass die Leitung 17 mit
der Leitung 5 verbunden wird, so dass unbehandeltes Wasser
durch den ersten Wasserenthärter 4 strömt und jegliches
verbliebene Salzwasser im Wasserenthärter 4 über die
Leitung 3 und die Leitung 18 ausgeschwemmt wird.
Dies beendet den Regenerationsprozess. Nachdem die Regeneration
beendet ist, werden die Ventile 2 und 6 geschlossen und
der Wasserenthärter 4 ist
so lange im Stand-by-Modus, bis er zum nächsten Mal für die Erzeugung
von weichem Wasser benötigt
wird.
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Durch
den zweiten Wasserenthärter 11 läuft weiterhin
solange unbehandeltes Wasser, bis die Härtebildnerkonzentration des
aus der Probeentnahmeleitung 22 entnommenen, behandelten
Wassers eine bestimmte Konzentration erreicht. Der Fluss von unbehandeltem
Wasser ist also zu dem ersten Wasserenthärter 4 geleitet und
der zweite Wasserenthärter 11 wird
regeneriert.
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Um
den zweiten Wasserenthärter 11 zu
regenerieren, wird wie bei dem ersten Wasserenthärter 4 Salzwasser
aus der Salzwasserkammer 14 über die Leitung 16 und
die Leitung 12 durch den Wasserenthärter 11 geflutet.
Das salzige Abwasser wird über
die Leitungen 10 und 18 abgeführt. Wenn die Regenerierung
beendet ist, wird unbehandeltes, zum Spülen zu verwendetes Rohwasser über die
Leitungen 17 und 12 in den zweiten Wasserenthärter 11 geleitet
und verbliebenes Salzwasser wird über die Leitungen 10 und 18 ausgeschwemmt.
Nach dem Beenden des Spülvorganges
wird der zweite Wasserenthärter 11 in
einen Stand-by-Modus gesetzt.
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Auf
diese Weise wird der Fluss von Rohwasser durch den Wasserenthärter 4 und
den Wasserenthärter 11 abwechselnd
durchgeführt.
Während einer
die Erzeugung von weichem Wasser durchführt, wird bei dem anderen das
Ionenaustauschharz regeneriert.
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Die
zeitliche Steuerung des Umschaltens dieses Wasserenthärters 4 und
des Wasserenthärters 11 basiert
auf der Konzentration an Härtebildnern
in dem als Probe entnommenen Wasser aus der Probeentnahmeleitung 21 oder
der Probeentnahmeleitung 22. Auch wenn die Konzentration
an Härtebildnern
des als Probe entnommenen Wassers einen bestimmten Wert erreicht,
ist zwischen der Probeentnahmeleitung 21, der Probeentnahmeleitung 22 und den
Auslässen
des Wasserenthärters 4 und
des Wasserenthärters 11 immer
noch Ionenaustauschharz vorhanden, das noch nicht erschöpft ist.
Demzufolge entweichen während
der Herstellung von weichem Wasser keine Härtebildner aus dem Wasserenthärter 4 oder
aus dem Wasserenthärter 11.
Sogar wenn aus irgend welchen Gründen
etwas Härtebildner
aus dem Wasserenthärter 4 oder
dem Wasserenthärter 11 entweichen,
ist ein nicht-regenerierender Polisher 8 vorhanden, so
dass keine Härtebildner aus
dem Wasserauslass für
weiches Wasser ausströmen.
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Über die
Kommunikationsstation 20 werden Informationen zur Härte und
Informationen zur Probeentnahme von Wasser aus jedem der Wasserenthärter zu
einem Steuercomputer gesendet. Im Steuercomputer werden die Daten
betreffend die Probemenge und die Menge an ausgetretenen Härtebildner
in einer Zeitreihe festgehalten. Hierdurch können Trends bezüglich kleiner
werdender Probemengen oder bezüglich
der Gesamtmenge der Ionenbelastung am nicht-regenerierenden Polisher
in einem späteren
Schritt abgeschätzt werden.
So kann die Zeitplanung zum Austauschen des Harzes im Wasserenthärter oder
die Zeitplanung zum Austauschen des nicht-regenerierenden Polishers
veranschlagt werden.
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Es
wird nun Bezug genommen auf die 2, in
der eine Vorrichtung dargestellt ist, die zum Messen der Konzentration
an Härtebildnern
im behandelten Wasser dient, das als Probe über die Probeentnahmeleitung 21 und
die Probeentnahmeleitung 22 entnommen wurde.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 wird
die als Probe entnommene Wassermenge aus jeder Probeentnahmeleitung 21 und
Probeentnahmeleitung 22 über ein Ventil 21a und
ein Ventil 22a in eine Wasserkammer 23 gebracht.
Natürlich
wird das Ventil 21a geöffnet
und das Ventil 22a geschlossen, wenn Wasser aus der Probeentnahmeleitung 21 in
die Wasserkammer 23 eingeleitet wird. Beim Einleiten von
Wasser aus der Probeentnahmeleitung 22 in die Wasserkammer 23 wird
das Gegenteilige ausgeführt.
Diese Wasserkammer 23 ist zur Atmosphäre geöffnet und die sich im weichen
Wasser befindlichen löslichen Gase
entweichen in die Atmosphäre.
Außerdem
sind in dieser Ausgestaltung die Leitungsenden der Leitung 21 und
der Leitung 22 an einer derartigen Stelle platziert, dass
sie nicht mit dem weichen Wasser in der Wasserkammer 23 in
Berührung
gelangen. Eine Ablassleitung 25, die ein Ablassventil 24 umfasst,
ist am Boden der Wasserkammer 23 angeschlossen.
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Mittels
einer Schlauchpumpe 30 wird an dem Auslass am Boden der
Wasserkammer 23 Wasser aus dem Inneren der Wasserkammer 23 in
konstanter Menge und mit konstantem Druck über eine Leitung 31 augeführt. Dieses
weiche Wasser wird über einen
Wärmetauscher 32 kapillarer
Bauart oder dergleichen zu einer Messvorrichtung 40 für die Messung
von Härtebildnern
geführt.
Nach dem Messen der Härtebildner
wird das weiche Wasser über
eine Auslassleitung 33 abgeführt. Das weiche Wasser wird
nach dem Messen zu einer Anforderseite an der Ablassleitung 33 zurückgeführt. Eine
solche Ausgestaltung wird aus Wasserrückgewinnungsgründen bevorzugt.
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Des
Weiteren ist eine Leitung 52 mit einer Zwischenstelle auf
der Leitung 31 verbunden. Über die Leitung 52 wird
aus dem Inneren eines Tanks 50 für Vergleichsstandardlösung über eine
Pumpe 51 eine Vergleichsstandardlösung eingeleitet.
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Das
Detektionssignal des Härtebildnerdetektors 40 wird
einer Signalverarbeitungsschaltung 41 zugeführt, in
der die Härte
berechnet wird. Abhängig vom
Ergebnis dieser Berechnung schaltet die Steuervorrichtung 19 den
Fluss unbehandelten Wassers zum Wasserenthärter 4 oder zum Wasserenthärter 11 und
regelt die Regeneration des anderen. Die Schaltung 41 ist
mit einer Anschlussstation 42 verbunden. Diese Anschlussstation 42 sendet
Daten über
Kabel oder drahtlos zu einem Steuercomputer (nicht gezeigt). Die übertragenen
Daten werden als Hintergrundinformation abgespeichert. Außerdem können gegebenenfalls
Alarme oder dergleichen zu dem Besitzer oder einer Organisation,
die für
die Wartung verantwortlich ist, mit Hilfe irgendwelcher Mittel wie
beispielsweise elektronische Post, Fax oder ein mobiles Terminal
oder dergleichen übertragen
werden,. Mit dieser Anordnung kann ferngesteuert ein gezieltes Management
ausgeführt
werden.
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Außerdem ist
ein Füllstandmesser
(nicht gezeigt), der die Wasseroberfläche detektiert, in der Wasserkammer 23 eingebaut.
Wenn eine vorbestimmte Wasserhöhe
erreicht wird, wird das an der Probeentnahmeleitung 21 vorhandene
Ventil 21a und das an der Probeentnahmeleitung 22 und
vorhandene Ventil 22a geschlossen, wodurch verhindert wird,
dass weiteres weiches Wasser eingeleitet wird. Nachdem die Wasserqualität gemessen
wurde, wird die Wasserkammer 23 über das Auslassventil 24 entleert.
Für die
nächste
Messung wird neues weiches Wasser bis zu der vorbestimmten Wasserfüllstandhöhe eingeleitet.
Beim Befüllen
der Wasserkammer 23 mit Wasser aus der Probeentnahmeleitung 21 oder der
Probeentnahmeleitung 22 wird es bevorzugt, die Wasserkammer 23 wiederholt
zu waschen, dadurch dass die Kammer ein- bis zehnmal zuerst mit
Wasser gefüllt
und dann über
die Öffnung
des Auslassventils 24 entleert wird. Dies erfolgt deswegen,
um einen Einfluss durch die vorangegangenen Messungen zu verhindern.
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Wie
zuvor beschrieben, wird die Messvorrichtung 40 zum Messen
der Härtebildner
von der Wasserkammer 23 über die Schlauchpumpe 30 gespeist,
die das Wasser mit konstantem Druck und einer konstanten Strömungsrate
zuführen
kann. Dadurch werden Fehler verhindert, wenn ein Ionenelektrodensensor
als Vorrichtung 40 für
die Messung der Härtebildner
verwendet wird. Der Ionenelektrodensensor kann durch Schwankungen
in der Strömungsrate
oder aufgrund von Druckschwankungen Detektionswertschwankungen aufweisen.
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Des
Weiteren ist vor der Vorrichtung 40 zur Messung der Härtebildner
ein Wärmetauscher 32 eingebaut,
um das zu testende Wasser auf einer konstanten Temperatur zu halten.
Dieser Wärmetauscher
wird verwendet, um das zu testende Wasser auf einer konstanten Temperatur
zu halten. Es ist insbesondere effektiv, wenn dies die gleiche Temperatur ist
wie die der Vergleichsstandardlösung,
die zum Ermitteln einer Schädigung
der Härtemessvorrichtung 40 verwendet
wird. Wenn das zu testende Wasser, das aus der Wasserkammer 23 eingespeist
wird, und die Vergleichsstandardlösung, die von dem Vergleichsstandardlösungstank
eingespeist wird, die gleiche Temperatur haben, können die
Messspannungen des zu testenden Wassers und der Vergleichsstandardlösung korrekt
verglichen werden. Der Wärmetauscher 32 besteht
aus einem Material, das Wärme
leiten kann, wie beispielsweise ein Kapillarrohr oder dergleichen
aus rostfreiem Stahl. Es wird bevorzugt, eine ausgedehnte Kontaktfläche vorzusehen,
indem ein korrosionsbeständiges
Material eine rohrschlangenartige Form oder dergleichen einnimmt.
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Die
Härtebildner-Sensorvorrichtung 40 besitzt
den Vorteil, dass für
den Fall, dass die Konzentration von Härtebildnern ansteigt, die durch
die Härte-Ionenelektrode
gemessene Spannung zunimmt. Ausgehend von den in konstanten Zeitspannen
detektierten Spannungswerten wird ein aktueller Messwert mit dem
vorherigen Messwert verglichen. Wenn deren Differenz einen vorbestimmten
Wert überschreitet,
ist dies ein Anzeichen für
einen sogenannten Härteaustritt,
d.h. eine vorbestimmte Menge von Härtebildner im unbehandelten
Wasser gelangt zu den Probeentnahmeleitungen 21 oder 22.
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Bei
niedrigen Konzentrationen von 1 ppm oder weniger kann aufgrund verschiedener
zuvor beschriebener Gründe
die Ausgabespannung schwanken und die Ionenelektrode (Ionensensor)
kann unter Umständen
nicht mit Bestimmtheit zwischen diesen Schwankungen unterscheiden.
Im Ergebnis wird der Härteaustritt
auf der Grundlage einer Trendänderung detektiert,
indem der vorhergehende Messwert mit dem aktuellen Messwert verglichen
wird. Mit anderen Worten: Wenn der Unterschied zwischen dein vorhergehenden
Messwert und dem aktuellen Messwert einen festgelegten Standardwert überschreitet,
wird dies als Härteaustritt
verstanden. Mit diesem Verfahren ist es nicht notwendig, den absoluten
Wert der Härtebildnerkonzentration
zu kennen. Wenn allerdings der Unterschied zwischen dem vorhergehenden
Messwert und dem aktuellen Messwert klein ist, aber die Menge an
austretenden Härtebildnern
allmählich
ansteigt, könnte
es sein, dass kein Härteaustritt detektiert
wird. Es wird deswegen bevorzugt, zur Kontrolle eine Schaltung hinzuzufügen, die
einen Alarm ausgibt, wenn der Unterschied der Messspannungen der
Vergleichsstandardlösung
und des zu testenden Wassers einen vorbestimmten Wert überschreitet.
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Da
das Detektionsteil des Ionensensors sich mit dem Alter verändern kann,
ist eine periodische Messung der Höhe der Änderung zur Standardlösung (Vergleichsstandardlösung) notwendig.
Auf der Grundlage dieses Vergleichs sind Korrekturen notwendig.
Wenn der Wert unterhalb eines vorbestimmten Standardwertes fällt, ist
ein Austausch des Sensorfilms notwendig. Somit ist der Tank 50 für Vergleichsstandardlösung mit
einer Wasserfüllstandsmessung
und einer Flüssigkeitszuführpumpe 51 versehen.
Durch die Kontrolle einer Überwachungssteuervorrichtung
wird Lösung
periodisch zur Messvorrichtung 40 gesendet und der Standardwert
korrigiert. Außerdem
wird die Zeitsteuerung zum Austauschen des Sensorfilms und die Zeitsteuerung
zum Ergänzen
der Vergleichsstandardlösung über die Kommunikationsstation
zu dem Informationszentrum kommuniziert und es werden periodisch
Wartungen vorgenommen. Mit anderen Worten: Beispielsweise verglichen
mit der Spannung, die unter Verwendung der Vergleichsstandardlösung unmittelbar
nach dem Austauschen des Ionenelektronenfilms detektiert wird, wenn
eine nachfolgende detektierte Spannung unterhalb des gleichen konstanten
Wertes fällt,
wird dies als Verschlechterung der Vorrichtung zur Messung der Härtebildner
beurteilt. Eine Wartung, wie beispielsweise der Austausch des Ionenelektrodenfilms
oder der Austausch der Messvorrichtung selbst wird durchgeführt.
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Die
Vergleichsstandardlösungsmenge
in dem Tank 50 für
Vergleichsstandardlösung
wird mittels eines Füllstandsensorsystems,
das in dem Tank eingebaut ist, konstant gehalten. Wenn die Lösungsmenge
unterhalb eines vorbestimmten Wertes fällt, erfolgt gegebenenfalls
eine Alarmmeldung oder dergleichen, dass die Vergleichsstandardlösung aufgefüllt werden
muss.
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Mit
dieser Messvorrichtung zum Messen der Härtebildnerkonzentration kann
bei der Weichwasserherstellung die Messung der Härtebildnerkonzentration automatisch
und durchgehend 24 Stunden ausgeführt werden. Des Weiteren kann
weiches Wasser erzeugt werden, ohne dass irgend ein Härteaustritt
stattfindet. Bei einem System, das bekannt geben kann, wann eine
Wartung notwendig wird, wie beispielsweise das Auffüllen der Vergleichsstandardlösung und
der Austausch des Films der Vorrichtung zum Messen der Härte und
möglicherweise
auch des Detektors selbst, ist eine zuverlässige Wartung durchführbar und
auch ein stabiler Betrieb der Vorrichtung möglich.
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Es
wird nun Bezug genommen auf die 3. Hier
speist die Salzwasserkammer 14 über die Leitung 16 und
eine Pumpe 15 eine Kochsalzlösung (Salzwasser) zum Regenerieren
der Wasserenthärter.
Das unbehandelte Wasser zum Herstellen der Kochsalzlösung wird
aus der Leitung 1 in die Kammer gebracht. Festes Salz setzt
sich ab und sammelt sich am Boden der Salzwasserkammer 14.
Um dieses abgesetzte Salz aufzurühren
und dessen Auflösung
zu beschleunigen, ist am Boden der Salzwasserkammer 14 ein
Diffusor 64, der als Rührvorrichtung
agiert, eingebaut. Von einem Kompressor 66 wird Luft über eine
Luftleitung 65 zu dem Diffusor 64 geführt.
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Um
einen direkten Kontakt zwischen dem ungelösten Salz und einem Konzentrationssensor 68 zu
verhindern, ist in der Salzwasserkammer 14 ein Netz 67 eingebaut.
Der Konzentrationssensor 68 und ein Wasserfüllstandssensor 69 sind
in dem durch das Netz 67 umgebenen Bereich angeordnet.
Als Konzentrationssensor 68 ist eine Vorrichtung mit Schwimmkörper geeignet
und kostengünstig.
Bei dieser Vorrichtung des Schwimmkörpertyps erhöht sich
der Auftrieb, wenn die Salzwasserkonzentration zunimmt und wenn
der Auftrieb einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird ein Ausgangssignal
generiert. Der Konzentrationssensor 68 kann auch eine Sodiumionenelektrode
sein, eine Chloridionenelektrode, ein kostengünstiger Hochleistungsleitfähigkeitsmesser
oder dergleichen sein.
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Als
Wasserstandsensor 69 ist die Bauart mit Schwimmer kostengünstig und
geeignet. Bei der Bauart mit Schwimmer aktiviert der Schwimmkörper einen
Grenzschalter oder einen Leitschalter oder dergleichen. Der Wasserstandsensor 69 kann
auch eine Elektrode, ein optischer Sensor oder ein Ultraschallsensor
sein.
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Die
Ausgangssignale von dem Sensor 68 und dem Sensor 69 werden
einer Steuervorrichtung 70 zugeführt. Die Steuervorrichtung 70 gibt
ein Signal an den Kompressor 66, an eine Anzeigeeinrichtung 70 zur
Anzeige einer niedrigen Konzentration und an eine Alarmeinrichtung 72.
Des Weiteren sendet die Steuervorrichtung 70 unter Verwendung
der Kommunikationsstation 73 Daten an einen Steuercomputer und
speichert die Betriebshistorie auf diesem Steuercomputer. Diese
Daten können
für die
Wartung verwendet werden. Des Weiteren können als Alarmvorrichtung 72 verschiedene
Gerätearten
verwendet werden, wie beispielsweise Summer oder Lampen und dergleichen.
Als Anzeigeeinrichtung 71 können verschiedene Gerätearten
wie beispielsweise Lampen, Flüssigkristallanzeigen
und dergleichen verwendet werden.
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Um
die durch die Wasserfüllstandsmessvorrichtung 69 detektierte
Wasserfüllstandshöhe auf einer
vorbestimmten Wasserfüllstandshöhe zu halten, wird
Rohwasser in die Salzwasserkammer 14 aus der Leitung 1 über eine
Abzweigleitung (nicht gezeigt) eingebracht. Wenn der Wasserfüllstandssensor 69 ein
Signal ausgibt, das kennzeichnet, dass die vorbestimmte Wasserfüllstandshöhe detektiert
wurde, schaut die Steuervorrichtung 70 die Konzentration
des Konzentrationssensor 68 nach. Wenn diese Konzentration
niedriger ist als die vorbestimmte Konzentration, zeigt die Niedrigkonzentration-Anzeigevorrichtung 71 an,
dass die Konzentration niedrig ist. Überdies wird der Kompressor 66 für eine vorbestimmte
Zeitspanne betrieben und Luft wird aus der Diffusionsleitung 64 ausgeblasen
und das Salz in der Salzwasserkammer 14 wird durch das
Sprudeln umgerührt.
Nach einer vorbestimmten Zeitspanne wird der Kompressor 66 ausgeschaltet
und es wird die Konzentration am Konzentrationssensor 68 ermittelt. Der
Kompressor 66 wird wiederholt betrieben, bis die vorbestimmte
Konzentration erreicht wird. Der Kompressor 66 kann auch
durchgehend betrieben werden, bis die vorbestimmte Konzentration
erreicht wird.
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Wenn
die vorbestimmte Konzentration erreicht wird, wird die Anzeige der
Niedrigkonzentration-Anzeigevorrichtung 71 beendet. Das
Salzwasser in der Salzwasserkammer 15 verbleibt solange,
bis es für
die Regeneration verwendet wird. Der Kompressor 66 wird
vorzugsweise intermittierend betrieben, um zu verhindern, dass sich
das abgesetzte Salz verfestigt.
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Wenn
das Salzwasser in der Salzwasserkammer 14 aus der Leitung 16 ausfließt, um den Wasserenthärter 4 oder
den Wasserenthärter 11 zu regenerieren,
wird die detektierte Wasserfüllstandshöhe am Wasserfüllstandsensor 61 niedriger
als die vorbestimmte Wasserfüllstandshöhe. Hiernach
wird Rohwasser nachgefüllt
und die detektierte Wasserfüllstandshöhe wird
wieder auf die vorbestimmte Wasserfüllstandshöhe zurückkehren.
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Aufgrund
dessen kann dadurch, dass das Absinken und Ansteigen der detektierten
Wasserfüllstandshöhe durch
ein Signal vom Wasserfüllstandssensor 69 detektiert
wird, erfasst werden, dass Salzwasser für die Regeneration benutzt
wurde. Es wird nun Bezug genommen auf die 3, in der ein Umrühren durch Luftdiffusion als
Mittel zum Anheben der Salzwasserkonzentration verwendet wird. Eine
Umrührung
durch einen von einem Motor angetriebenen Schneckenrührer oder
eine Konvektionsumrührung durch
Erwärmen
mittels eines Heizers ist ebenfalls möglich.
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In
der Steuervorrichtung 70 wird die Alarmvorrichtung 72 nicht
aktiviert, wenn die Salzwasserkonzentration des Salzwassers, das
zur Regenerierung ausgesendet wurde, sich im Bereich einer festgelegten
Konzentration befindet. Wenn aber das Salzwasser ausgesendet wird,
wenn die Salzwasserkonzentration nicht die festgelegte Konzentration
erreicht hat (oder wenn wegen Salzmangel die vorbestimmte Konzentration
nicht erreicht werden kann), wird die Alarmvorrichtung 72 aktiviert
und die verantwortliche Person ist informiert.
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Wie
zuvor beschrieben, kann bei einer Wasserenthärtungsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung ein Austreten von Härtebildnern
verhindert werden, sogar dann, wenn Schwankungen in der Wasserqualität des Rohwassers
auftreten oder wenn sich eine Verschlechterung der Leistung des
Ionenaustauschharzes ergibt.