DE3126580A1

DE3126580A1 - Einrichtung zum steuern der regenerationseinrichtung fuer das ionenaustauschmaterial einer wasserenthaerters

Info

Publication number: DE3126580A1
Application number: DE3126580A
Authority: DE
Inventors: Donald P. 60178 Sycamore Ill. DeVale; Stanley F. 60060 Mundelein Ill. Rak; Roger 60061 Vernon Ill. Rehfeldt
Original assignee: Culligan International Co
Current assignee: Culligan International Co
Priority date: 1980-10-21
Filing date: 1981-07-06
Publication date: 1982-06-24
Also published as: FR2497122B1; IT8122721A0; AU544639B2; GB2088590A; US4299698A; CA1167547A; IT1137691B; ES8203639A1; GB2088590B; DE3126580C2; ES503281A0; BE889721A; IT8122721A1; AU7192181A; FR2497122A1

Description

Einrichtung zum Steuern der Regenerationseinrichtung für das Ionenaustauschmaterial eines Wasserenthärters

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Es sind Einrichtungen bekannt, mit denen eine Widerstandsänderung in dem IonenaustauschmateriaL eines Wasserenthärters anzeigbar ist (US-PSn 3 373 351 und 3 159 573). Bei diesen bekannten Einrichtungen wird eine Erneuerung und Regeneration des Ionenaustauschmaterials sofort nach entsprechender Feststellung durchgeführt, was in Zeiten geschehen kann, in denen es wünschenswert ist, weiterhin Wasser zu liefern. Bei den bekannten Steuereinrichtungen, die eine manuelle Regeneration vorsehen oder eine Regeneration gesteuert durch eine Steuereinrichtung, die zu vorbestimmten ZeitIntervallen eine Regeneration einleitet, besteht ein Problem darin, dass eine Regeneration durchgeführt wird, bevor eine solche überhaupt nötig ist, oder dass eine solche Regeneration nicht schnell genug durchgeführt wii~d und das Wasser daher nicht die gewünschten enthärteten Eigenschaften am Ende eines Steuerintervalls aufweist. Ein drittes System zur Wasserenthärtung benutzt eine Steuerung, bei welcher eine Wasserenthärtung vorgenommen wird, wenn die Eigenschaften des ausgegebenen Wassers und/oder des Ionenaustauschmaterialbettes anzeigen, dass eine Regeneration

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durchgeführt werden, soll. Das all diesen Systemen gemeinsame Problem besteht darin, dass hier jeweils eine Regeneration in Zeiten durchgeführt wird, wenn gerade ein hoher Bedarf an enthärtetem Wasser besteht, also während Zeiten, in denen wegen der Regeneration im allgemeinen kein enthärtetes Wasser zur Verfügung steht sondern in . denen das unenthärtete Wasser an dem Wasserenthärter vorbeigeleitet wird.

,benutzen

Andere Systemeyzwei gesonderte Wasserenthärter, denen jeweils gesonderte Steuereinrichtungen zugeordnet sind und die so miteinander verbunden sind, dass die gleichzeitige Regeneration durch beide Enthärter vermieden ist (US-PS 3 675 041) .

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinrichtung zu schaffen, die diesen Nachteil vermeidet und die sicherstellt, dass eine Regeneration des Ionenaustauschmaterials nur in Zeiten durchgeführt wird, in denen kein enthärtetes Wasser gebraucht wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den UnteranSprüchen.

Bei der erfindungsgemässen Einrichtung ist sichergestellt, dass eine über den Widerstandsdetektor einmal festgestellte Notwendigkeit zur Regeneration im Haltekreis gespeichert wird jedoch noch nicht sofort ausgeführt wird sondern dass die Ausführung der Regeneration erst dann erfolgt, wenn über den zusätzlichen Zeitgeber die dort eingestellte Zeit erreicht ist, in welcher im allgemeinen kein oder wenig enthärtetes Wasser im Haushalt benötigt

wird. Damit ist sichergestellt, dass eine Regeneration nicht in Zeiten durchgeführt wird, in denen enthärtetes Wasser benötigt wird, also beispielsweise während des Tages im Haushalt. Dies wird durch eine sehr einfache Zusatzschaltung erreicht. Durch die Verwendung einer Widerstandsbrücke als Widerstandsdetektor im Sinne des Unteranspruches wird ausserdem erreicht, dass ohne eine zusätzliche Referenzquelle ein sicheres Ansprechen des Widerstandsdetektors eintritt. In der Brücke wird gleichzeitig auch das Referenzsignal für den anschliessenden Komparator erzeugt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. 15

Fig. 1 zeige einen Wasserenthärter mit einer erfindungsgemässen Steuereinrichtung

Fig. 2 zeigt die elektrische Schaltung des Steuerkreises

Dem Wasser-Aufbereitungs- bzw. Enthärtungs-Gerät 10 ist eine Steuereinrichtung 11 zugeordnet. Der eigentliche Wasserenthärter 10 umfasst einen Tank 12/ der ein Bett eines geeigneten Ionenaustauschmaterials, beispielsweise Kunstharzgranulat, enthält. Die Wasserzufuhr zum Tank 12 erfolgt über eine Zuführleitung 14, die zum Ventilgehäuse 16 führt, von dem aus das Wasser über eine Leitung 17 dem Tankt 12 zugeführt wird. Das Wasser gelangt dann nach unten durch das Bett 13 und wird über eine Leitung 18 wiederum durch das Ventilgehäuse 16 zu einer Leitung 19 abgezogen, über welche das enthärtete weiche Wasser dem eigentlichen Wassersystem zugeführt wird. Von dem Ventilgehäuse führt eine Leitung 21 zu einem Laugentank 22, der Salz zur Erzeugung der Lauge enthält. Ein Abfluss 23

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führt vom Ventilgehäuse 16 zu einem geeigneten Auslauf.

Die Steuereinrichtung 16 ist von bekannter Art, beispielsweise nach der US-PS 3 926 071. Sie kann entweder vom Zwei- oder Fünf-Zyklus-Typ sein. Die eigentliche Aufbereitungs-Steuereinrichtung 24 steuert die Regeneration und sie kann beispielsweise wiederum nach der US-PS 3 926 071 in bekannter Weise ausgebildet sein. Sie umfasst in dem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung eine elektronische Steuerschaltung 26/ die sicherstellt, dass eine Regeneration nur zu vorbestimmten Zeiten durchgeführt wird, beispielsweise zwischen 2.00 und 6.00 Uhr morgens, so dass eine Reaktivierung und Erneuerung nicht zu anderen Zeiten durchgeführt wird, zu denen es wünsehenswert ist, weiches enthärtetes Wasser zur Verfügung zu haben.

Die erfindungsgemässe Steuerschaltung 26 stellt die Notwendigkeit einer Regeneration des Kunstharzbettes durch die Verwendung von zwei Paar vertikal übereinander angeordneten Elektroden R und R fest, die an einem geeigneten Halter 27 befestigt sind, der sich nach unten in den Tank 12 erstreckt. Die Elektrodenpaare sind im vertikalen Abstand relativ zueinander angeordnet und ermögliehen die Feststellung des elektrischen Widerstandswertes, wodurch es möglich ist, festzustellen, wann eine Regeneration des Bettes 13 durchgeführt werden soll und wann ein zugeordneter Haltekreis eingeschaltet werden soll. Nach der Erfindung wird eine Regeneration des Kunstharz-Granulat-Bettes nicht unmittelbar nach der Feststellung einer Notwendigkeit zur Regeneration durchgeführt, sondern die Steuerschaltung bleibt in einer Haltestellung bis die Zeit erreicht ist, die vorbestimmt wurde, wann eine Regeneration durchgeführt werden soll.

Die Detektorschaltung wird nach der Ausführung der Regeneration zurückgestellt bis eine erneute Regeneration gewünscht wird. Sobald die Widerstandsdifferenz zwischen den Messelektroden R und R derart ist, dass eine Regeneration vorgenommen werden soll, wird die Schaltung in einen entsprechenden -Haltezustand gebracht und sie bleibt in dieser Schaltstellung, bis das Kunstharzbett tatsächlich regeneriert wurde. Eine Regeneration· wird jedoch nicht vor der vorbestimmten Zeitperiode eingeleitet, also beispielsweise nicht vor 2.00 und 6.00 Uhr morgens, eine Regeneration wird also nicht in einer Zeit durchgeführt, in der Bedarf nach enthärtetem Wasser besteht.

Die Steuerschaltung umfasst einen Transformator T1, dessen Primärwicklung 29 über die Anschlüsse 27, 28 an das Wechselstromnetz angeschaltet ist und der Sekundärwicklungen 31 und 32 aufweist. Eine damit gespeiste Brückenschaltung 33 umfasst zwei Widerstände R1 und R2, die mit dem Referenzwiderstand R und dem Messwiderstand R der Messelektroden zusammengeschaltet sind. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R1 und R2 ist mit dem einen Ende der Sekundärwicklung 32 verbunden, das andere Ende der Sekundärwicklung 32 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Referenz- und Mess-Zellenwiderständen R

und R verbunden.

Der Plus-Eingang V1 eines !Comparators A1 ist über eine Leitung 36 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R und R2 verbunden. Der negative Eingang V2 des . Komparators A1 ist über eine Leitung 34 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R1 und der Impedanz R der Brücke 33 verbunden. Der Ausgang V3 des Komparators A1 steht über eine Diode D3 mit einem Widerstand R4 in Verbindung, der mit dem Plus-Eingang V4 eines zweiten

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Komparators A2 verbunden ist. Der andere Eingang V6 dieses !Comparators A2 ist über eine Leitung 41 mit dem Aus-' gang eines Spannungsreglers 58 verbunden. Zwischen dem Ausgang des Komparators A2 und dem Plus-Eingang V4 ist ein Widerstand R5 geschaltet. Mit dem Ausgang des Komparators A2 ist der Plus-Eingang V5 eines dritten Komparators A3 verbunden, dessen negativer Eingang V6 mit der Leitung 41 verbunden ist. Der Ausgang des Komparators A3 ist über einen Widerstand R8 und einen Rückstellschalter R2 mit dem Verbindungspunkt zwischen der Diode D3 und dem Widerstand R4 verbunden. Das eine Ende der Sekundärwicklung 32 ist über eine Leitung 39 mit dem Ausgang des Spannungsreglers 58 verbunden. Ein gesonderter Regenerationsschalter S1 ist zwischen der Leitung 38 und. dem Verbindungspunkt zwischen der Diode D3 und dem Widerstand R4 vorgesehen. Parallel zu dem Schalter S1 ist ein Kondensator C1 mit einem Widerstand R6 geschaltet. Zwischen der Leitung 38 und einer zu einem dritten Eingang des Spannungsreglers 58 führenden Leitung 60 ist ein Kondensator C2 geschaltet. Eine Relaisspule RY1 ist von der Leitung 60 zu einem Widerstand R7 geschaltet, dessen anderes Ende mit dem Plus-Eingang des Komparators A3 verbunden ist. Parallel zu der Relaisspule RY1 ist eine Diode D4 geschaltet. Zwischen dem einen Ende der Sekundärwicklung 31, das mit der Leitung 60 in Verbindung steht, ist eine Diode D2 geschaltet. Von diesem Ende der Sekundärwicklung 31 führt ferner eine Diode D1 über einen Widerstand R3 zum Ausgang des Komparators A1, Ein Zeitsteuermotor 51 wird über die Klemmen 56 und 57 gespeist und seine Welle trägt Nocken 53 und 43. Der Nocken 53 hat eine Erhöhung 54, die mit einem Schalter S2 zusammenwirkt und diesen öffnet, um die Schaltung nach der Durchführung einer Regeneration zurückzustellen. Der Nocken 43 hat eine Erhöhung 40, die mit einem Schalter 44 zusammenwirkt und

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diesen schliesst, so dass ein Kontakt mit einem Anschluss 46 hergestellt wird. Der Kontakt 46 ist mit einem Schalter 4 7 verbunden, der durch das Relais RYI gesteuert ist. Wenn das Relais RYI erregt wird und damit der Schalter durch den Anker 49 geschlossen wird, wird die Leitung 48 mit dom Kontakt 4 6 verbunden. Die Leitung 4 8 führt zu der eigentlichen Wiederaufbereitungs-Steuerschaltung 42, so dass beim Schliessen der Schalter 47 und 44 eine Regeneration des lonenaustauschbettes des Wasserenthärters 1 eingeleitet und durchgeführt wird.

Bei verstimmter Brücke 33, wenn also R grosser ist als R und dadurch die Brücke verstimmt ist, wird eine Wechselspannung V1 dem Eingang des Komparators A1 zugeführt. Die Wechselspannung A1- ist in Phase mit der Spannung V3 am Ausgang des Komparators. Dem Komparator A1 wird eine geregelte Spannung V2 und eine sich ändernde Spannung V1 zugeführt, letztere ist abhängig von der Änderung des

Widerstandes R . Wenn V1 kleiner ist als V2, wird durch s

die positiven Halbwellen der Spannung V3 der Kondensator C1 über den Widerstand R3 und die Diode D3 aufgeladen.

Dem Komparator A2 wird eine Spannung V4 zugeführt, die im wesentlichen der Spannung am Kondensator C1 entspricht, sowie eine Spannung V6, die geregelt ist und etwa 5 Volt beträgt. Wenn die Spannung V4 grosser ist als die Spannung V6, wird das Relais RY1 nicht erregt.

Dem Komparator A3 wird eine Spannung V5 zugeführt, die hoch ist und etwa 14 Volt beträgt, wenn das Relais nicht erregt ist. Ferner eine Spannung V6, die vom Spannungsregler 4 8 kommt und etwa 5 Volt beträgt. Wenn V5 grosser ist als V6, tritt keine Haltewirkung bezüglich des Eingangs V4 des Komparators A2 auf.

Die Diode D2 und der Kondensator C2 dienen zur Gleichrichtung und Filterung.

Wenn der Messwiderstand R grosser wird und die Brücke

33 so verstimmt wird/ dass die positiven Halbwellen der Spannung V1 den Referenzpegel V2 überschreiten, erzeugt der Komparator A1 eine Haltespannung V3 während der positiven Halbwellen von V1. Nachdem V1 und V3 in Phase sind und die positiven Halbwellen der Spannung V3 den Kondensator C1 über die Diode D3 aufladen, wird die Spannung V3 durch den Komparator A1 während der positiven Halbwellen dieser Spannung V3 gehalten, wodurch der Kondensator C1 normalerweise geladen gehalten wird.

Die Spannung am Kondensator C1 (V4) beginnt abzufallen, da der Kondensator C1 über den Widerstand R6 gegen Masse und den Widerstand R4 durch den Eingang des Komparators A2 entladen wird. Wenn die Spannung V4 kleiner als die Spannung V6 wird, wird über den Komparator A2 das Relais RY1 gegen Masse geschaltet (V5=0) und dadurch das Relais eingeschaltet.

In diesem Zeitpunkt ist V5 niedriger als die Spannung V6 und der Komparator A3 schaltet C1 gegen Masse, wodurch das Relaisy-oer eingeschalteten Stellung gehalten wird. Das Relais schliesst den Kontakt 47 und der Zeitsteuermotor 51 schliesst über den Abschnitt 40 des Nockens 43 den Schalter 44 zu gegebener Zeit, wenn eine Regeneration des Ionenbettes durchgeführt werden soll. Der Nocken 53 mit seiner Erhöhung 54 öffnet den Schalter S2 zur Rückstellung der Schaltung, so dass das Relais RY1 abgeschaltet wird zu einer Zeit, wenn R gleich R ist durch kurz-

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zeitiges Öffnen des Schalters S2.

Die Entladezeitkonstante des Kondensators C1 ist über den Widerstand R6 zu etwa 30 Sekunden gewählt, so dass eine vorzeitige oder falsche Klemmung bzw. Regelung vermieden wird.
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Wenn die Brücke 33 in umgekehrter Richtung verstimmt wird, also R grosser ist als R , geschieht nichts, da die Spannungen V1 und V2 dann ausser Phase sind. Der Widerstand R8 schützt den Komparator A3 vor hohen überlastströmen,

ist jedoch genügend klein, um die Spannung V4 unterhalb der Spannung V6 zu halten. Die Referenzspannung wird über die Leitung 36 von der Brücke 33 selbst erzeugt und es ist kein zusätzliches Referenzpotentiometer oder dergleichen zur Erzeugung der Referenzspannung für den Kompara-

tor A1 nötig.

In ein/sin konkreten Ausführungsbeispiel ist die Schaltung nach Fig. 2· mit folgenden Bauelementen aufgebaut:

Tl 120V/12V/2.5V

Rl 200 OHM 1% M.F.

R2 . 215 OHM 1% M.F.

R3 4.7K 5% CF.

R4 4.7K 5% CF.

R5 1OM 5% CF.

R6 IM 5% CF.

R7 680 OHM 5% CF.

R8 4.7K 5% CF.

Cl 22 μ fd 35V

C2 100 y fd 25V

Dl 1N4001

D2 1N4001

D3 1N4001

D4 1N4001

Al 1/4 CA 339G

A2 1/4 CA 339G

A3 1/4 CA 339G

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zum Steuern der Regenerationseinrichtung für das Ionenaustauschmaterial eines Wasserenthärters mit einem dem Ionenaustauschmaterial zugeordneten Widerstandsdetektor, dadurch gekennzeichnet, dass dem Widerstandsdetektor (R ,

R , 33A1) eine Halteschaltung (A3) zugeordnet ist und ein auf vorbestimmte Regenerationszeiten einstellbarer Zeitgeber (51,52) vorgesehen ist, dessen Schaltkontakt (44) zusammen mit dem durch den Widerstandsdetektor betätigten Regenerations-Schaltkontakt (47) die Steuereinrichtung (42) der Regenerationseinrichtung so steuert, dass eine Regeneration nur in durch den Zeitgeber (51,52) vorgegebenen Zeitabschnitten ausgeführt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber (51,52) . einen der Halteschaltung (A3) zugeordneten Rückstellschalter (S2) aufweist, durch den die Halteschaltung (A3) nach vollzogener Regeneration zurückstellbar ist;

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsdetektor zwei im Abstand angeordnete Elektrodenpaare (R , R ) aufweist, von denen mindestens eines in dem

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Ionenaustauschmaterial (13) angeordnet ist und von denen das eine (R ) als Referenzelektrodenpaar und das andere (R ) als Messelektrodenpaar dient.und diese Elektrodenpaare mit zwei Widerständen (R1,R2) zu einer wechselstromgespeisten Brücke (33) zusammengeschaltet sind, wobei* der Verbindungspunkt des Referenzelektrodenpaares (R ) mit dem einen Brückenwiderstand (R1) mit dem einen Eingang (V2) eines Komparators (A1) und der Verbindungspunkt des Messelektrodenpaares(R ) mit dem anderen Brückenwiderstand (R2) mit dem anderen Eingang (V1) dieses Komparators (1) verbunden ist, und durch den Ausgang (V3) dieses Komparators (A1) ein den Regnerations-Schaltkontakt (47) betätigendes Relais (RY1) gesteuert ist, dem die HaI-teschaltung (A3) zugeordnet ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Widerstandsdetektor (33A1) und dem den Regenerations-Schaltkontakt (47) steuernden Relais (RY1) eine Zeitverzögerungsschaltung (C1, R6) angeordnet ist, derart, dass der Regenerations-Schaltkontakt (4 7) erst betätigt wird, wenn der Widerstandsdetektor anzeigt, dass eine Regeneration während einer vorbestimmten Zeit durchgeführt werden soll.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgang der Zeitverzögerungsschaltung (C1,R6) ein weiterer Komparator (V2) zugeordnet ist, dem ein Referenzsignal (6) zugeführt wird und dessen Ausgang mit dem Schaltrelais (RY1) verbunden ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschaltung einen dritten Komparator (A3) umfasst, dem ein Referenzsignal und das Ausgangssignal des zweiten Komparators (A2) zugeführt ist und dessen .Ausgangssignal dem Eingang des zweiten Komparators (A2) über den Rückst.cllschalter (S2) zugeführt ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitverzögerungsschaltung einen Kondensator (C1) und einen Entladewiderstand (R6) aufweist.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zeitverzögerungsschaltung (C1, R6) und dem ersten Komparator (A1) ein Gleichrichter (D3) geschaltet ist.