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Dokumentenidentifikation DE102006024868A1 22.11.2007
Titel Verfahren zur Bereitstellung von enthärtetem Wasser an eine zu versorgende Einheit sowie mobile Enthärtungsanlage
Anmelder HydroTec AG, 95111 Rehau, DE
Erfinder Schulze, Wolfgang, 95111 Rehau, DE
Vertreter Patentanwälte Graf Wasmeier Glück, 93049 Regensburg
DE-Anmeldedatum 24.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006024868
Offenlegungstag 22.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse C02F 1/42(2006.01)A, F, I, 20060524, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B01J 49/00(2006.01)A, L, I, 20060524, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bereitstellung von enthärtetem Wasser an eine zu versorgende Einheit, wobei das Bereitstellen unter Verwendung einer Enthärtungsanlage mit wenigstens einem Druckbehälter und wenigstens einem Ionenaustauscher erfolgt, der von dem beim Befüllen verwendeten Wasser durchströmt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich in Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf eine Enthärtungsanlage gemäß Oberbegriff Patentanspruch 8.

Beispielsweise bei der Neubefüllung des Heizwasserkreislaufs- oder des Heizwassersystems von Warmwasser-Heizungsanlagen ist vielfach eine Enthärtung des verwendeten Wassers notwendig oder zumindest aber erwünscht, um Kalkablagerungen und hierdurch bedingte Schäden in dem Heizungswasserkreislauf zu vermeiden. Für die Befüllung von Heizwassersystemen werden bereits mobile Enthärtungsanlagen angeboten, die allerdings insbesondere hinsichtlich der notwendigen Regenerierung des verwendeten Kationenaustauschers, d.h. hinsichtlich der hierfür verwendeten Mittel und Steuerungen (Steuerventile usw.) sehr aufwendig und teuer sind.

Auch bei anderen Anwendung ist die Bereitstellung von enthärtetem Wasser an eine zu versorgende Einheit erforderlich, z.B. bei Ansetzen von Galvanobädern, beim Ansetzen von Kühlschmiermitteln oder beim Ansetzen von Spül- oder Reinigungsbädern für technische Zwecke. Die mit dem enthärteten Wasser zu versorgende Einheit sind in diesen Fällen beispielsweise Behälter oder Mischbehälter oder Bäder.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, bei dem insbesondere auch das Regenerieren des jeweiligen Kationenaustauschers preiswert und mit geringem technischen Aufwand durchgeführt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Anlage zum Durchführen des Verfahrens ist Gegentand des Patentanspruches 8.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, und zwar am Beispiel eines Verfahrens und einer Anlage zum Befüllen des Heizwasserkreislaufes von Heizungsanlagen- oder Heizungssystemen. Es zeigen:

1 in vereinfachter schematischer Darstellung eine mobile Enthärtungsanlage gemäß der Erfindung im Enthärtungsbetrieb;

2 die Anlage der 1 im Regenerationsbetrieb.

Die in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete mobile Enthärtungsanlage, die insbesondere auch für die Verwendung bei der Neubefüllung des Heizwasserkreislaufes von Heizungsanlagen- oder Heizungssystemen geeignet ist, besteht im Wesentlichen aus einem Druckbehälter oder Drucktank 2, der aus einem elektrisch neutralen bzw. isolierenden Material, beispielsweise aus Glasfaser verstärktem Kunststoff gefertigt ist. An der Oberseite 2.1 des Druckbehälters 2 ist ein passiver Einlass/Auslass-Verteiler oder -anschluss 3 (In/Out-Verteiler) mit einem Einlass 3.1 und einem Auslass 3.2 vorgesehen. Der Einlass 3.1 steht über eine Öffnung 4 mit dem oberen Bereich oder Teilraum 5 des Innenraumes des Druckbehälters 2 in Verbindung. Der Auslass 3.2 ist mit dem oberen Ende eines Rohrstückes 6 verbunden, welches bis in den Bereich des Bodens 2.2 des Drückbehälters 2 reicht und dort ein unteres Verteilerelement 7 aufweist, dessen Innenraum 8 mit dem Rohrstück 6 und über eine Vielzahl von Öffnungen auch mit dem Behälterinnenraum in Verbindung steht.

Der Innenraum des Druckbehälters 2 ist unterhalb des Teilraumes 5 mit einem Kationenaustauscher 9 ausgefüllt, der im Enthärtungsbetrieb von dem über den Anschluss 3 bzw. Einlass 3.1 zugeführten harten Wasser durchströmt wird. Der Kationenaustauscher 9 füllt somit bei der dargestellten Ausführungsform den Innenraum des Druckbehälters 2 bis auf den oberen Teilraum 5 und den von dem Verteiler 7 gebildeten Teilraum 8 vollständig aus und ist beispielsweise von einer Schüttung des als Kationenaustauschers 9 wirksamen bzw. die aktiven Gruppen (Festionen) enthaltenden Materials gebildet. Der Kationenaustauscher 9 ist beispielsweise ein solcher auf Kunststoffbasis, z.B. hergestellt aus Phenol-Formaldehydharzen, Polystyrol und Polymerisaten oder Polyacrylaten.

Die 1 zeigt die Verwendung der Anlage 1 während des Enthärtungsbetriebes, d.h. während des Füllens des Heizungswasserkreislaufs bzw. -systems einer Warmwasserheizungsanlage. Hierfür ist der Auslass 3.2 über geeignete Mittel, beispielsweise über einen nicht dargestellten Druckschlauch mit einem heizungsseitigen Füllventil, beispielsweise mit dem sogenannten KFE-Hahn am Heizkessel oder an einem Rohr des Heizungswasserkreislaufes angeschlossen. Der Einlass 3.1 ist über eine geeignete Verbindung, beispielsweise einen Druckschlauch mit einer Wasserversorgung zum Zuführen von Wasser unter Druck verbunden, beispielsweise mit einem Anschluss der Trinkwasserversorgung. Das über den Einlass 3.1 und die Öffnung in den Teilraum 5 gelangte Wasser durchströmt den Kationenaustauscher 9. Das hierbei enthärtete Wasser gelangt dann über den Verteiler 7, das Rohrstück 6 und den Auslass 3.2 in den Heizwasserkreislauf der betreffenden Heizungswasseranlage.

Nach dem Befüllen wird die mobile Enthärtungsanlage 1 entfernt, sodass die Heizungsanlage dann ohne diese Enthärtungsanlage betrieben wird. Nach dem Entfernen der Enthärtungsanlage 1 von der befüllten Heizungsanlage kann eine Regeneration des Kationenaustauschers (Harzbett) in besonders einfacher Weise erfolgen, wie dies in der 2 dargestellt ist. Hierzu wird der Einlass 3.1 über einen als Wasserstrahlpumpe ausgebildeten Injektor 10 mit der Frischwasserversorgung verbunden. In den Injektor 10 mündet ein Saugrohr 11, welches in einem Behälter 12 hineinreicht, der ein flüssiges Regenerationsmittel, beispielsweise in Form einer Salz-Sole enthält. Das Saugrohr 11 reicht bis in die Nähe des Bodens des Behälters 12 und ist dort mit einem Ventil 13 versehen, welches bei Vorhandensein des Regeneriermittels öffnet und bei fehlendem Regeneriermittel das Saugrohr 11 verschließt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Ventil 13 als Kugelventil ausgebildet, und zwar mit einem kugelförmigen Ventilelement 14, welches bei vorhandenem Regeneriermittel durch den Auftrieb in diesem Mittel aufschwimmt und dadurch das Ventil 13 und die Saugleitung 11 öffnet.

Zum Regenerieren des Kationenaustauscher 9 durchströmt das im Injektor 10 mit dem Regeneriermittel angereicherte Frischwasser über den Einlass 3.1, die Öffnung 4, den oberen Teilraum 5 den Kationenaustauscher 9 und wird dann über den Verteiler 7, das Rohrstück 6 und den Auslass 3.2 abgeführt, und zwar beispielsweise in eine nicht dargestellte Abwasserleitung. Durch entsprechende Ausbildung des Injektors, insbesondere durch eine entsprechende Abstimmung von Staublenden, Düsen und Diffuser des als Wasserstrahlpumpe wirkenden Injektors 10 ist eine Regenerierung der Anlage 1 in relativ kurzer Zeit, beispielsweise in weniger als 45 Minuten möglich.

Die Menge des im Behälter 12 enthaltenen Regeneriermittels ist so bemessen, dass sie für eine vollständige Regenerierung des Kationenaustauschers 9 ausreichend ist. Während des Generierbetriebs wird also über die Saugwirkung des Injektors 10 solange Regeneriermittel aus dem Behälter 12 angesaugt und in das den Injektor 10 durchströmende Frischwasser eingebracht, bis der Behälter 12 vollständig entleert ist und eine komplette Regeneration des Kationenaustauschers 9 erfolgt ist. Bei entleertem Behälter 12 schließt das Fußventil 13. Durch das weiterhin den Injektor 10 und damit auch den Kationenaustauscher 9 durchströmende Wasser wird das überschüssige Regeneriermittel aus dem Kationenaustauscher 9 ebenso wie die ausgetauschten Härtebildner ausgespült, sodass der Kationenaustauscher 9 dann auch frei von Regeneriermittel ist.

Nach dem Entfernen bzw. Abschrauben des Injektors 10 ist die Anlage 1 wieder einsatzbereit. Ebenso wie die Anlage 1 ist auch die Injektorvorrichtung mobil, d.h. auch das Regenerieren des Kationenaustauschers 9 kann am jeweiligen Verwendungsort durchgeführt werden, falls die Kapazität des Kationenaustauscher 9 beispielsweise bei der Neubefüllung einer Heizungsanlage mit dem Heizwasser nicht ausreicht.

Die Erfindung weist u.a. folgende Vorteile auf:

  • – Mobile, regenerierfähige Kleinenthärtungsanlage,
  • – Vermeidung von teueren Steuer- oder Mehrwegeventilen und zugehöriger Steuerung, preiswerte Regeneration ohne aufwendiges und teueres Zubehör,
  • – Mehrfachverwendung des Kationenaustauschers und damit Vermeidung von Wegwerfkationenaustauschern oder Kartuschen sowie auch Vermeidung eines umständlichen Nachfüllens,
  • – kostengünstige, mobile Regeneriervorrichtung,
  • – einfache und sichere Handhabung bei optimaler Wasserenthärtung.

1
Enthärtungsanlage
2
Druckbehälter
2.1
Oberseite des Druckbehälters
2.2
Boden des Druckbehälters
3
Einlass/Auslass-Verteiler
3.1
Einlass
3.2
Auslass
4
Öffnung
5
oberer Teilraum des Druckbehälters
6
Rohrstück
7
Verteilerelement
8
Innenraum des Verteilers 7
9
Kationenaustauscher bzw. Harzbett
10
Injektor
11
Saugrohr
12
Behälter für Regeneriermittel
13
Ventil
14
kugelförmiger Ventilkörper


Anspruch[de]
Verfahren zur Bereitstellung von enthärtetem Wasser an eine zu versorgende Einheit, wobei das Bereitstellen unter Verwendung einer Enthärtungsanlage (1) mit wenigstens einem Druckbehälter (2) und wenigstens einem Ionenaustauscher (9) erfolgt, der von dem beim Befüllen verwendeten Wasser durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Regenerieren des Ionenaustauschers (9) der Druckbehälter (2) von der Einheit abgetrennt und der Druckbehälter (2) bzw. der dortige Ionenaustauscher (9) dann mit einem mit einem Regeneriermittel versehenen Frischwasser durchströmt wird, und dass das Regeneriermittel über einen mit einem Einlass (3.1) des Druckbehälters (2) verbundenen und vom Frischwasser durchströmten Injektor (10) eingebracht wird. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff hergestellten Druckbehälter (2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen nach Art einer Wasserstrahlpumpe ausgebildeten Injektor (10) zum Einbringen des Regeneriermittels in das dem Einlass (3.1) des Druckbehälters (2) zugeführte Frischwasser. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Regenerieren des wenigstens einen Ionenaustauschers (9) am Verwendungsort der Enthärtungsanlage (1) erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Regenerieren des wenigstens einen Ionenaustauschers (9) nach dem Entfernen der Enthärtungsanlage (1) vom zu befüllenden System an einem vom Verwendungsort räumlich entfernten Ort erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeneriermittel in einer für das Regenerieren des wenigstens einen Ionenaustauschers (9) erforderlichen Menge dosiert zur Verfügung gestellt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verbrauch der für das Regenerieren zur Verfügung gestellten Menge an Regeneriermittel der wenigstens eine Ionenaustauschers (9) zur Entfernung von Regeneriermittel-Resten mit Frischwasser gespült wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung zum Befüllen des Heizwasserkreislaufs von Warm-Wasser-Heizungsanlagen oder -Systemen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung zum Ansetzen von Galvanobädern, Kühlschmiermitteln insbesondere für die spanende Bearbeitung von Werkstücken oder Spülbädern für technische Reinigungszwecke. Mobile Enthärtungsanlage zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einem von dem Wasser durchströmbaren Ionenaustauscher (9) in einem Druckbehälter (2), in dem wenigstens zwei durch den Ionenaustauscher (9) getrennte Räume (5, 8) gebildet sind, von denen einer über einen Einlass/Auslass-Verteiler (3) ständig mit einem Einlass (3.1) des Druckbehälters und ein anderer ständig mit einem Auslass (3.2) des Druckbehälters (2) in Verbindung steht, wobei an den Einlass (3.1) für das Regenerieren des wenigstens einen Ionenaustauschers (9) ein nach Art einer Wasserstrahlpumpe ausgebildeter Injektor (10) anschließbar ist, über den der Einlass (3.1) mit einer Frischwasserzufuhr verbindbar ist und dessen Sauganschluss oder Saugstutzen mit einem in einem Behälter für das Regeneriermittel reichenden Saugrohr (11) verbunden ist. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ionenaustauscher (9) den Innenraum des Druckbehälters (2) im Wesentlichen bis auf einen über diesem Ionenaustauscher verbliebenen Teilraum (5) ausfüllt, der mit dem Einlass (3.1) des Druckbehälters (2) verbunden ist, und dass ein mit dem Auslass (3.2) des Druckbehälters (2) verbundenes Rohrstück oder Tauchrohr (6) bis in den Bereich des Bodens (2.) des Druckbehälters (2) reicht und dort über einen Verteiler (7) mit dem Innenraum des Behälters (2) strömungsmäßig in Verbindung steht. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (7) siebartig mit einer Vielzahl von Durchbrüchen ausgebildet ist und einen zweiten, mit dem Rohrstück (6) in Verbindung stehenden Teilraum (8) bildet. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ionenaustauscher (9) von einem Bett oder einer Schüttung aus Partikeln eines als Ionenaustauscher wirkenden Materials, beispielsweise Kunststoff gebildet ist.






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