DE60127482T2 - Wasserreinigung System mit Messung und Steuerung der Abgabe - Google Patents

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DE60127482T2
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Thomas J. Dubuque Larkner
Chester E. Bellevue Chomka
Eric J. Dubuque Willman
Tina M. Dubuque Timmerman
Stephen C. Dubuque Peake
Joseph F. Dubuque Tilp
Kerry W. Dubuque Leppert
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Barnstead Thermolyne Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/008Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40Liquid flow rate

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Systeme und Verfahren zur Wasserreinigung und insbesondere auf Steuersysteme, die verwendet werden, um eine Volumenmenge an Wasser, die von dem System ausgegeben wird, abzufühlen und zu steuern.
  • Wasserreinigungssysteme werden verwendet, um hochwertiges analysenreines Wasser für verschiedene Anwendungen zu liefern, einschließlich des Gebiets von wissenschaftlichen Prüfungen und Analysen. Viele dieser Anwendungen erfordern, dass der gesamte organische Kohlenstoffgehalt des Wassers in der Größenordnung von 10 Teilen pro Milliarde oder weniger nach ASTM beträgt. Wasser des Typs I hat die größte Reinheit und wird für Hochleistungsflüssigchromatographie, Atomabsorptions-Spektrometrie, Gewebekultur, etc. verwendet. Wasser des Typs II ist weniger rein und kann für hämatologische, serologische und mikrobiologische Verfahren verwendet werden. Wasser des Typs III eignet sich für allgemeine qualitative Laboranalysen wie zum Beispiel Harnuntersuchungen, Parasitologie und histologische Verfahren. Zwei frühere Systeme zum Reinigen von Wasser werden in den US-Patenten 5,397,468 und 5,399,263 offenbart.
  • Systeme zum Ausgeben von gereinigtem Wasser, die derzeit Wasser automatisch gesteuert ausgeben, verwenden dabei eine zeitgesteuerte Ausgabetechnik. Dies geschieht, indem man ein Magnetventil elektronisch steuert und für einen vom Benutzer programmierten Zeitraum offen hält. Diesen Zeitraum legt der Benutzer auf Basis der Wassermenge fest, die das System ausgeben soll. Der Benutzer bestimmt ein Verhältnis zwischen der Ausgabezeit und dem Durchsatz für das jeweilige System und dessen Betriebsbedingungen. Ein anderes Verfahren zum Steuern der ausgegebenen Menge an gereinigtem Wasser beruht auf dem manuellen Öffnen eines Ventils während die Systempumpe abgeschaltet ist. Die Betätigung eines Schalters in dem Ventil setzt die Pumpe in Gang, wenn das Ventil geöffnet ist. Die Pumpe bleibt für einen vom Benutzer programmierten Zeitraum eingeschaltet. Wenn die Zeit abgelaufen ist, wird die Pumpe von dem Steuersystem ausgeschaltet. Das manuelle Ventil bleibt geöffnet, bis der Benutzer zu dem System zurückkehrt, um dieses Ventil zu schließen. Ein erheblicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass das manuelle Ventil für einige Zeit geöffnet bleiben mag, bis der Benutzer zurückkehrt, um es zu schließen. Der Hauptgrund für die Verwendung dieses Verfahrens ist, dass es eine Vorgehensweise bietet, Wasser in ein größeres Gefäß auszugeben, ohne ein entfernt befindliches Betätigungsventil für einen langen Zeitraum geöffnet zu halten, und ohne dass das Wasser aus dem Gefäß herausläuft. Ein weiterer Nachteil von beiden dieser früheren Verfahren hängt mit der Genauigkeit des ausgegebenen Volumens zusammen, wenn man sich auf ein vom Benutzer definiertes Verhältnis zwischen der Ausgabezeit und dem ausgegebenen Volumen verlässt. Wenn der vom Benutzer eingegebene Zeitwert zu lang ist, kann das Gefäß, das befüllt wird, überlaufen. Allgemein muss der Benutzer, wenn der Zeitwert falsch ist, weil er entweder zu lang oder zu kurz ist, die ausgegebene Wassermenge manuell korrigieren, indem er Wasser aus dem Gefäß entfernt oder das Gefäß manuell bis zu der erforderlichen Menge auffüllt. Dies vereitelt natürlich das Ziel, eine automatische Ausgabesteuerung zu haben. Ferner wird das Verhältnis zwischen dem ausgegebenen Volumen und der Ausgabezeit zwischen den jeweiligen Systemen in Abhängigkeit von dem Druck am Systemeinlass, der Spannung an jeder zu dem System gehörenden Pumpe, dem Zustand der Filter und Membrane, und anderen Faktoren variieren.
  • Angesichts dieser und anderer Probleme im Stand der Technik wäre es wünschenswert, ein Wasserreinigungssystem bereitzustellen, das auf genaue und automatische Weise das Volumen des von dem System ausgegebenen Wassers abfühlt und vorzugsweise steuert.
  • US 5895565 offenbart ein integriertes Wasseraufbereitungssteuersystem, das einen Durchflusssensor beinhalten kann, um einer Steuereinheit zu ermöglichen, die Wassermenge zu verfolgen, die durch einen Filter geht, und somit den Rückwaschprozess des Filters zu initiieren.
  • US 5817231 betrifft einen münzbetriebenen Verkaufsautomaten zum Ausgeben von gereinigtem Wasser. Das Wasserausgabesystem hat einen Tank, eine Ausgabe- und Rezirkulationspumpe, Durchflussmesser und Ausgabedüsen. Das Wasserausgabesystem beinhaltet ein Tastenfeld, das einem Benutzer erlaubt, eine Wassermenge auszuwählen, die von dem System ausgegeben werden soll. Der Rezirkulationszyklus in dem Wasserausgabesystem erfolgt zu zeitlich gesteuerten Intervallen, zum Beispiel alle sechs Stunden für etwa 18 Minuten.
  • Die vorliegende Erfindung bietet ein Wasserreinigungssystem zum Reinigen von Wasser, umfassend einen rezirkulierenden Wasserströmungskreislauf, der einen rezirkulierenden Wasserströmungspfad mit einem Einlass und einem Auslass aufweist, eine Pumpe zum Bewegen von Wasser durch den rezirkulierenden Wasserströmungspfad, eine Wasserreinigungsvorrichtung in dem Wasserströmungspfad, wobei die genannte Wasserreinigungsvorrichtung wenigstens ein Innenvolumen hat, ein in dem Innenvolumen befindliches Reinigungsmedium, ein Durchflussregelungssystem mit einer Eingabevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass ein Benutzer ein gewünschtes, während eines Ausgabezyklus aus dem Auslass des Wasserströmungspfads auszugebendes Wasservolumen eingeben kann, einen Fühler, der ein Signal erzeugt, das zum Bestimmen eines während eines Ausgabezyklus aus dem Auslass ausgegebenen Wasservolumens verwendet wird, einen elektronischen Durchflussregler, der mit der Eingabevorrichtung und dem Fühler gekoppelt ist und einen auf das Signal ansprechenden Output hat, und eine Durchflussregelungsvorrichtung, die von dem elektronischen Durchflussregler gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Durchflussregler die Durchflussregelungsvorrichtung so steuert, dass sie selektiv gereinigtes Wasser durch den Auslass des Wasserströmungspfads ausgibt und/oder Wasser durch den Wasserströmungspfad rezirkuliert, und die Durchflussregelungsvorrichtung steuert, dass sie die Abgabe von gereinigtem Wasser aus dem Auslass des Wasserströmungspfads unterbricht und automatisch Wasser durch den Wasserströmungspfad rezirkuliert, wenn im Laufe eines Ausgabezyklus das gewünschte Volumen an gereinigtem Wasser aus dem Auslass des Wasserströmungspfads ausgegeben wurde.
  • Es können Mittel zum Anzeigen des Volumens des aus dem Auslass ausgegebenen Wassers vorgesehen sein. Der Fühler kann einen Durchflusssensor oder zum Beispiel einen Zeitgeber umfassen. Der Durchflusssensor kann dem Einlass vorgelagert oder dem Einlass nachgelagert oder an einer beliebigen anderen geeigneten Stelle im Wasserströmungspfad angekoppelt sein. Die vorgelagerte Position wird bevorzugt, so dass jegliche Kontaminate von dem Sensor ausgefiltert oder von der Reinigungsvorrichtung gereinigt werden. Wenn der Fühler ein Zeitgeber ist, ist der Zeitgeber mit einer Verweistabelle in dem Regler verknüpft, die Zeitwerte hat, die verwendbar sind, um eine Zeitspanne zu bestimmen. Alternativ kann der Regler einen Algorithmus beinhalten, der in Verbindung mit dem Zeitgeber verwendet wird, um das gewünschte Volumen an gereinigtem Wasser aus dem Auslass auszugeben. Ferner kann das System eine Alarmierungsvorrichtung beinhalten, die so konfiguriert ist, dass sie den Benutzer darauf aufmerksam macht, wenn das gewünschte Volumen an gereinigtem Wasser aus dem Auslass ausgegeben wurde.
  • Es folgt nun eine Beschreibung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, wobei nur auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Wasserreinigungssystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 ein Blockdiagramm eines Durchflussregelungssystems zur Verwendung in dem Wasserreinigungssystem von 1 ist;
  • 2A eine diagrammatische Darstellung des Durchflussregelungssystems von 2 ist;
  • 3 ein Software-Datenflussplan von dem "PROGRAMM AUTOMATISCHE AUSGABE" ist, das von dem Durchflussregelungssystem der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
  • 4 ein Software-Datenflussplan von dem "PROGRAMM GESAMTES AUSGEGEBENES VOLUMEN" ist, das von dem Durchflussregelungssystem der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
  • 5 ein Software-Datenflussplan von dem "PROGRAMM KALIBRIERUNG" ist, das von dem Durchflussregelungssystem der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird; und
  • 6 ein Software-Datenflussplan von dem "PROGRAMM SYSTEMTEST" ist, das von dem Durchflussregelungssystem der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
  • Wenn man die Zeichnungen betrachtet, und zwar insbesondere 1, so sieht man ein Wasserreinigungssystem 10 zum Ausgeben eines gesteuerten Volumens an gereinigtem Wasser, wie es von einem Benutzer gewünscht wird. Das Wasserreinigungssystem 10 beinhaltet einen Flüssigkeitskreislauf oder Wasserströmungspfad 12 mit einem Wassereinlass 14, der mit einer (nicht dargestellten) Wasserquelle verbunden ist, und einem Wasserauslass 16 zur Ausgabe des gesteuerten Volumens an Wasser, das von dem System gereinigt wurde. Wie es nachstehend noch detaillierter beschrieben wird, ist der Flüssigkeitskreislauf 12 vorzugsweise so ausgeführt, dass das Volumen an Wasser, das in den Einlass 14 einströmt, dem Volumen an gereinigtem Wasser entspricht, das an dem Auslass 16 ausgegeben wird. Wenn an dem Auslass 16 kein gereinigtes Wasser ausgegeben wird, ist der Flüssigkeitskreislauf 12 vorzugsweise so ausgelegt, dass er das Wasser durch den Kreislauf 12 rezirkuliert.
  • Des Weiteren ist in 1 zu sehen, dass Wasser durch ein Rückschlagventil 18, ein Durchflussregelungssystem 20 und einen Druckregler 22 in den Einlass 14 des Flüssigkeitskreislaufes 12 einströmt. Wie es nachstehend noch detaillierter beschrieben wird, soll das Durchflussregelungssystem 20 einem Benutzer erlauben, ein gewünschtes Wasservolumen einzugeben, das an dem Auslass 16 ausgegeben werden soll, sowie das von dem Wasserreinigungssystem 10 ausgegebene Wasservolumen zu bestimmen. Eine Benutzeroberfläche 24 einschließlich einer Benutzereingabevorrichtung 26 (2) und einem Benutzerdisplay 28 (2) ist mit dem Durchflussregelungssystem 20 gekoppelt, um Bedienereingaben zu empfangen sowie dem Benutzer eine Informationsanzeige zu bieten. Der Druckregler 22 dient dazu, den Druck im Innern des Flüssigkeitskreislaufes 12 auf einen vorherbestimmten Wert zu beschränken oder zu regeln, zum Beispiel auf 15 psi (103,42 kPa). Eine Pumpe 30 ist in den Flüssigkeitskreislauf 12 geschaltet, um das darin befindliche Wasser durch den Kreislauf 12 zirkulieren zu lassen. Die Pumpe 30 hat vorzugsweise wenigstens zwei Betriebsgeschwindigkeiten, so dass die Pumpe 30, wenn kein gereinigtes Wasser von dem System 10 ausgegeben wird, so eingestellt wird, dass sie mit einer vorherbestimmten "Rezirkulationsgeschwindigkeit" läuft. Die Geschwindigkeit der Pumpe 30 wird vorzugsweise auf eine vorherbestimmte "volle Geschwindigkeit" erhöht, wenn gereinigtes Wasser durch den Auslass 16 oder durch eine optionale Fernausgabepistole 32 ausgegeben wird, die an den Flüssigkeitskreislauf 12 angeschlossen ist, wie es nachstehend detailliert beschrieben wird. Alternativ kann die Pumpe 30 auch nur eine einzige Betriebsgeschwindigkeit haben.
  • Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Wasserreinigungssystem 10 eine Wasserreinigungsvorrichtung 34 mit einem Einlass und einem Auslass, die in den Flüssigkeitskreislauf 12 geschaltet sind und mit wenigstens einem Innenvolumen der Vorrichtung 34 in Flüssigkeitsverbindung stehen. In der US-amerikanischen Patentanmeldung 09/520529 ist die Wasserreinigungsvorrichtung 34 vollständiger offenbart.
  • Kurz gesagt, umfasst die Wasserreinigungsvorrichtung 34 eine Filteranordnung 36 einschließlich einer Vielzahl von identisch konstruierten Kartuschen 38a–d, die miteinander und mit dem Einlass und dem Auslass der Wasserreinigungsvorrichtung 34 in Flüssigkeitsverbindung gekoppelt sind. Während des Betriebs wird das Wasser, das in dem Flüssigkeitskreislauf 12 zirkuliert oder durch ihn hindurchströmt, wie in 1 schematisch dargestellt durch die Filteranordnung 36 oder die Kartuschen 38a–d geleitet. Das gereinigte Wasser, das aus der Kartusche 38d austritt, strömt zu einem Desinfektionsanschluss 40, der benutzt werden kann, um je nach den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung regelmäßig ein Desinfektionsmittel in den Flüssigkeitskreislauf 12 einzuspeisen. Es ist eine Brücke 42 vorgesehen, um die Fernausgabepistole 32 wie nachstehend detailliert beschrieben optional mit dem Flüssigkeitskreislauf 12 zu verbinden.
  • Beim Verlassen der Filteranordnung 36 gelangt das gereinigte Wasser in einen Ausgabeverteiler 44, der in dem Flüssigkeitskreislauf 12 angeschlossen ist. Der Ausgabeverteiler 44 enthält ein erstes, normalerweise geschlossenes Magnetventil 46, das mit dem Durchflussregelungssystem 20 gekoppelt ist. Das normalerweise geschlossene Magnetventil 46 kann wahlweise von dem Benutzer geöffnet werden, um Wasser durch einen Endfilter 48 und durch den Wasserauslass 16 zu leiten. Wenn kein gereinigtes Wasser ausgegeben wird, ist ein normalerweise geöffnetes Magnetventil 50 vorgesehen, um das Wasser auf rezirkulierende Weise durch ein Rückschlagventil 52 und zurück zum Anfang des Flüssigkeitskreislaufes 12 zu leiten, um von der Pumpe 30 kontinuierlich rezirkuliert zu werden. Das Rückschlagventil 52 verhindert den Rückfluss von dem Einlass 14 und sorgt ferner für den nötigen Gegendruck für ein (nicht dargestelltes) manuelles Ventil, das mit der optionalen Fernausgabepistole 32 verbunden ist.
  • Das Durchflussregelungssystem 20 ist ein wichtiges Merkmal, und eine Ausführungsform von ihm ist in 2 dargestellt. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Durchflussregelungssystem 20 einen flügelartigen Durchflusssensor 54, der mit einem Durchflussregler 56 des Durchflussregelungssystems 20 gekoppelt ist. Der Durchflusssensor 54 funktioniert derart, dass er ein Signal erzeugt, das von dem Durchflussregler 56 verwendet wird, um ein von dem Wasserauslass 16 ausgegebenes Wasservolumen zu bestimmen. Der Durchflussregler 56 liefert einen Ausgang, der von dem Signal gesteuert ist, das von dem Durchflusssensor 54 erzeugt wird, um das von dem Wasserauslass 16 ausgegebene Wasservolumen anzugeben.
  • Das Durchflussregelungssystem 20 soll einem Benutzer erlauben, ein gewünschtes Wasservolumen einzugeben, das an dem Auslass 16 ausgegeben werden soll, und ferner das von dem Wasserreinigungssystem 10 ausgegebene Wasservolumen zu bestimmen. Die Benutzereingabevorrichtung 26 der Benutzeroberfläche 24 (1) ist vorzugsweise in der Form eines (nicht dargestellten) Bedienfelds, das dem Benutzer erlaubt, einfach das gewünschte Volumen an gereinigtem Wasser einzugeben, das durch den Auslass 16 ausgegeben werden soll. Das Benutzerdisplay 28 der Benutzeroberfläche 24 (1) ist vorzugsweise in der Form eines LCD oder eines ähnlichen Displays, das eine bedienerlesbare Anzeige des Volumens an von dem Wasserreinigungssystem 10 ausgegebenem oder auszugebendem gereinigtem Wasser hat. Eine optionale Alarmierungsvorrichtung 58 kann mit dem Durchflussregler 56 verbunden sein, um dem Benutzer einen optischen und/oder akustischen Hinweis zu liefern, wenn das gewünschte Volumen an gereinigtem Wasser ausgegeben wurde.
  • Wie in 2 dargestellt, beinhaltet der Durchflusssensor 54 einen Impulsgenerator 60, der derart funktioniert, dass er in Erwiderung auf ein vorherbestimmtes Wasservolumen, das durch den Auslass 16 ausgegeben wird, eine vorherbestimmte Anzahl von Impulsen erzeugt, zum Beispiel 6.900 Impulse für jeden Liter an gereinigtem Wasser, der durch den Auslass 16 ausgegeben wird. Der Durchflussregler 56 beinhaltet einen Impulszähler 62, einen Gesamtimpulszähler 64 und einen Speicher 66, die mit einem Mikrocontroller 68 gekoppelt sind, um das Volumen an gereinigtem Wasser, das durch den Auslass 16 ausgegeben wird, zu überwachen und zu regeln. Selbstverständlich können der Durchfusssensor 54 und der Durchflussregler 56, obwohl sie hier als separate Komponenten dargestellt sind, auch zu einer einzigen Vorrichtung kombiniert werden.
  • Im Folgenden wird der Betrieb des Wasserreinigungssystems 10, einschließlich des Durchflusssensors 54 und des Durchflussreglers 56, in Zusammenhang mit dem Überwachen und dem Regeln des Volumens an gereinigtem Wasser, das durch den Auslass 16 ausgegeben wird, beschrieben.
  • Der Durchflussregler 56 funktioniert derart, dass er die Softwareprogramme der 36 ausführt, um die folgenden Funktionen zu erfüllen: 1) automatische Ausgabe eines vorherbestimmten Wasservolumens, das einem gewünschten Wasservolumen entspricht, das von dem Benutzer durch die Benutzereingabevorrichtung 26 in den Durchflussregler 56 eingegeben wird; 2) Überwachung des Volumens und des Gesamtvolumens an gereinigtem Wasser, das von dem Wasserreinigungssystem 10 ausgegeben wird; 3) Kalibrierung des Wasserreinigungssystems 10, um automatisch das gewünschte, vom Benutzer eingegebene Wasservolumen auszugeben; und 4) Durchführung eines Systemtests, um das Vorhandensein der Fernausgabepistole 32 oder einer undichten Stelle in dem System 10 festzustellen. Dem Fachmann wird klar sein, dass sich die Software in dem Speicher 66 des Durchflussreglers 56 und/oder auf Band, auf Festplatie oder auf Diskette befinden kann, die mit dem Durchflussregler 56 verbunden sind, auch wenn der Ort der Software nicht auf den Durchflussregler 56 beschränkt ist, wie der Durchschnittsfachmann erkennen wird.
  • Mit Bezug auf 3 wird nun das "PROGRAMM AUTOMATISCHE AUSGABE" 70 beschrieben. Der Zweck dieses Programms ist in erster Linie, einem Benutzer zu erlauben, ein gewünschtes Wasservolumen einzugeben, das von dem Wasserreinigungssystem 10 ausgegeben werden soll, und das System 10 so zu steuern, dass es das gewünschte, von dem Benutzer eingegebene Wasservolumen ausgibt. Ein weiterer Zweck dieses Programms ist, eine benutzerlesbare Anzeige des Volumens an verbleibendem, durch den Auslass 16 auszugebendem Wasser zu bieten. In Schritt 72 empfängt der Durchflussregler 56 durch die Benutzereingabevorrichtung 26 das von dem Benutzer gewünschte, durch den Auslass 16 auszugebende Wasservolumen. In Schritt 74 berechnet der Durchflussregler 56 eine Impulszahl, die dem gewünschten Wasservolumen entspricht, und gibt die berechnete Impulszahl in den Speicher 66 ein. Wenn der Benutzer zum Beispiel möchte, dass ein Liter an gereinigtem Wasser durch den Auslass 16 ausgegeben wird, gibt der Durchflussregler einen Impulszahlwert von 6.900 in den Speicher 66 ein. In Schritt 76 wird bestimmt, ob der Benutzer die "Ausgabetaste" gedrückt hat, um die automatische Ausgabe des gewünschten Volumens an gereinigtem Wasser zu initiieren. Wenn die "Ausgabetaste" gedrückt wurde, setzt der Durchflussregler 56 den Impulszähler 62 in Schritt 78 auf null zurück und stellt die Pumpe 30 so ein, dass sie in Schritt 80 mit "voller Geschwindigkeit" läuft. In Schritt 82 öffnet der Durchflussregler 56 das normalerweise geschlossene Magnetventil 46, das mit dem Ausgabeverteiler 44 verbunden ist, um durch den Wasserauslass 16 gereinigtes Wasser auszugeben. Während an dem Auslass 16 Wasser ausgegeben wird, erzeugt der Durchflusssensor 54 durch den Impulsgenerator 60 Impulse, die dem Wasservolumen entsprechen, das ausgegeben wird. In Schritt 84 zählt der Impulszähler 62 des Durchflussreglers 56 die von dem Impulsgenerator 60 des Durchflusssensors 54 erzeugten Impulse. In Schritt 86 wird entschieden, ob die von dem Impulsgenerator 60 erzeugte Impulszahl gleich der in den Speicher 66 eingegebenen Impulszahl ist. Wenn nicht, fährt der Impulszähler 62 fort, die von dem Impulsgenerator 60 erzeugten Impulse zu zählen. Wenn jedoch die erzeugte Impulszahl gleich der in den Speicher 66 eingegebenen Impulszahl ist, schließt der Durchflussregler 56 in Schritt 88 das Magnetventil 46, um die Wasserabgabe durch den Auslass 16 zu stoppen, und setzt die Pumpe 30 in Schritt 90 auf ihre "Rezirkulationsgeschwindigkeit" zurück.
  • Immer noch mit Bezug auf 3 zieht der Durchflussregler 56, während der Impulszähler 62 die von dem Impulsgenerator 60 erzeugten Impulse zählt, die aktuelle Impulszahl von der in den Speicher 66 eingegebenen Impulszahl ab und konvertiert den Rest der Impulszahl in ein Volumen an verbleibendem, auszugebendem Wasser, wie in Schritt 92 angegeben. Der Durchflussregler 56 liefert auf dem Benutzerdisplay 28 eine Anzeige des Volumens an verbleibendem, auszugebendem Wasser, wie in Schritt 94 angegeben. Dem Durchschnittsfachmann wird klar sein, auch ohne dass dies dargestellt ist, dass der Durchflussregler 56 die aktuelle Impulszahl in ein Wasservolumen konvertieren könnte, das tatsächlich ausgegeben wird, und diese Information sowohl dem Benutzer als auch auf dem Benutzerdisplay 28 anzeigen könnte. Wenn das gewünschte Volumen an gereinigtem Wasser ausgegeben wurde, betätigt der Durchflussregler 56 die Alarmierungsvorrichtung 58, um den Benutzer darauf aufmerksam zu machen, dass der Ausgabezyklus abgeschlossen ist. Es versteht sich von selbst, dass das "PROGRAMM AUTOMATISCHE AUSGABE" 70 dem Benutzer erlaubt, einfach ein gewünschtes Volumen an Wasser einzugeben, das ausgegeben werden soll, und danach genau kontrolliert, ob das ausgegebene Wasservolumen dem gewünschten, vom Benutzer eingegebenen Volumen entspricht.
  • Im Folgenden wird mit Bezug auf 4 das "PROGRAMM GESAMTES AUSGEGEBENES VOLUMEN" 95 beschrieben. Der Zweck dieses Programms ist, das Gesamtvolumen an gereinigtem, von dem Wasserreinigungssystem 10 ausgegebenem Wasser zu überwachen und diese Informationen dem Benutzer für verschiedene Service-, Abrechnungs-, Garantie- und Nutzungsartzwecken zur Verfügung zu stellen. In Schritt 96 wird insbesondere ein Volumen an gereinigtem Wasser durch den Auslass 16 ausgegeben. In Schritt 98 erzeugt der mit dem Durchflusssensor 54 verbundene Impulsgenerator 60 eine Reihe von Impulsen, die von dem Impulszähler 62 sowie von dem Gesamtimpulszähler 64 des Durchflussreglers 56 gezählt werden. In Schritt 100 speichert und akkumuliert der Gesamtimpulszähler 64 die von dem Impulsgenerator 60 erzeugten Impulse über mehrere Ausgabevorgänge des Wasserreinigungssystems 10. In Schritt 102 konvertiert der Durchflussregler 56 die akkumulierten, von dem Gesamtimpulszähler 64 gezählten Impulse in ein Gesamtvolumen an gereinigtem Wasser, das von dem Wasserreinigungssystem 10 ausgegeben wird. Wie unter 104 angegeben, kann diese Information als Serviceinformation verwendet werden, um den Benutzer darüber zu informieren, wenn das System 10 eine Inspektion oder eine Wartung benötigt. Die Inspektion bzw. die Wartung kann zum Beispiel das Auswechseln der Filteranordnung 36 oder das Einspeisen eines Desinfektionsmittels durch den Desinfektionsanschluss 40 in den Flüssigkeitskreislauf 12 beinhalten. Wie unter 106 angegeben, kann das Gesamtvolumen an von dem Wasserreinigungssystem 10 ausgegebenem Wasser auch für Abrechnungsinformationen verwendet werden, so dass dem Benutzer exakt das Volumen an gereinigtem Wasser in Rechnung gestellt wird, das von dem System 10 ausgegeben wurde. Wie unter 108 angegeben, können diese Informationen auch für Garantieinformationen oder, wie unter 110 angegeben, für Nutzungsartinformationen verwendet werden, wie zum Beispiel das Gesamtvolumen an Wasser, das über einen vorherbestimmten Zeitraum durch ein bestimmtes Wasserreinigungssystem 10 ausgegeben wurde.
  • Mit Bezug auf 5 wird nun das "PROGRAMM KALIBRIERUNG" 112 beschrieben. Der Zweck dieses Programms ist, das Wasserreinigungssystem 10 so zu kalibrieren, dass es an dem Auslass 16 akkurat das gewünschte Volumen an gereinigtem Wasser ausgibt. In Schritt 114 wird ermittelt, ob der Durchflussregler 56 so eingestellt wurde, dass er in einem "Kalibrierungsmodus" läuft. Wenn ja, wird in Schritt 116 ermittelt, ob der Benutzer die "Ausgabetaste" gedrückt hat. Wenn der Benutzer die "Ausgabetaste" gedrückt hat, gibt der Durchflussregler 56 ein vorherbestimmtes Volumen an gereinigtem Wasser aus, das einer vorherbestimmten Impulszahl entspricht. In Schritt 118 zum Beispiel, wenn der Durchflussregler 56 so eingestellt ist, dass er im "Kalibrierungsmodus" läuft und die "Ausgabetaste" gedrückt wurde, kann der Durchflussregler 56 so programmiert werden, dass er einen Liter an gereinigtem Wasser ausgibt, was einer Impulszahl von 6.900 entspricht. Wie unter 120 angegeben, misst der Benutzer das tatsächliche Volumen an ausgegebenem Wasser und gibt diesen Wert in Schritt 122 durch die Benutzereingabevorrichtung 26 in den Durchflussregler 56 ein. In Schritt 124 berechnet der Durchflussregler 56 einen Fehler, welcher der Differenz zwischen dem vorherbestimmten Volumen an Wasser, das im "Kalibrierungsmodus" ausgegeben werden soll, und dem tatsächlich am Auslass 16 ausgegebenem Wasser entspricht. Anschließend inkrementiert bzw. dekrementiert der Durchflussregler 56 in Schritt 126 die vorherbestimmte Impulszahl, um das vorherbestimmte Volumen an Wasser zu erhalten, das ausgegeben werden sollte, wenn die "Ausgabetaste" gedrückt wird und der Durchflussregler 56 so eingestellt ist, dass er im "Kalibrierungsmodus" läuft. Durch das "PROGRAMM KALIBRIERUNG" 112 kann zum Beispiel bestimmt werden, dass ein Liter an ausgegebenem gereinigtem Wasser tatsächlich einer Impulszahl von 6.985 entspricht anstelle von 6.900. Wenn man die Impulszahl so kalibriert, dass sie dem tatsächlichen Volumen an ausgegebenem Wasser entspricht, sollten alle nachfolgenden automatischen Ausgabezyklen sehr genau sein.
  • Mit Bezug auf 6 wird nun das "PROGRAMM SYSTEMTEST" 128 beschrieben. Der Zweck dieses Programms ist, entweder den Anschluss der Fernausgabepistole 32 an den Flüssigkeitskreislauf 12 oder eine undichte Stelle im System 10 zu ermitteln. In Schritt 130 wird ermittelt, ob die "Ausgabetaste" gedrückt wurde. Wenn ja, wird die Steuerung wie vorstehend beschrieben dem "PROGRAMM AUTOMATISCHE AUSGABE" 70 übergeben. Wenn nicht, wird in Schritt 132 ermittelt, ob von dem Impulszähler 62, der mit dem Durchflussregler 66 verbunden ist, ein Impuls erkannt wurde. Wenn in Schritt 132 ein Impuls erkannt wird, zählt der Impulszähler 62 in Schritt 134 den Impuls. In Schritt 136 bestimmt der Durchflussregler 56, ob die Impulszahl des Impulszählers 62 größer ist als eine vorherbestimmte in dem Speicher 66 gespeicherte Impulszahl. Wenn die Impulszahl die vorherbestimmte in dem Speicher 66 gespeicherte Impulszahl übersteigt, wird in Schritt 138 ermittelt, ob die Fernausgabepistole 32 vorhanden ist. Diese Information kann durch eine Abfrage des Benutzers geliefert werden, um zu prüfen, ob die Fernausgabepistole 32 an den Flüssigkeitskreislauf 12 angeschlossen ist oder nicht. Wenn der Benutzer in Schritt 138 angibt, dass die Fernausgabepistole 32 nicht vorhanden ist, schließt der Durchflussregler 56 in Schritt 140 die Pumpe 30 und kann ferner bewirken, dass das Wasserreinigungssystem 10 in Schritt 142 von der (nicht dargestellten) Wasserquelle getrennt wird. Anschließend kann der Durchflussregler 56 dem Benutzer auf dem Benutzerdisplay 28 eine Warnanzeige anzeigen, um den Benutzer darauf hinzuweisen, dass er das System 10 in Schritt 144 auf eine undichte Stelle untersuchen soll.
  • Wenn in Schritt 138 ermittelt wurde, dass die Fernausgabepistole 32 an den Flüssigkeitskreislauf 12 angeschlossen ist, stellt der Durchflussregler 56 die Pumpe 30 in Schritt 146 auf "volle Geschwindigkeit". In Schritt 148 wird ermittelt, ob von dem Impulszähler 62 ein Impuls erkannt wurde, was anzeigt, dass durch die Fernausgabepistole 32 gereinigtes Wasser ausgegeben wird. Wenn in Schritt 148 kein Impuls erkannt wird, was anzeigt, dass das (nicht dargestellte) Ventil der Fernausgabepistole 32 geschlossen wurde, setzt der Durchflussregler 56 die Pumpe 30 zurück, so dass sie in Schritt 150 wieder mit ihrer "Rezirkulationsgeschwindigkeit" läuft.
  • In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel von 2 ist zwar ein flügelartiger Durchflusssensor 54 dargestellt, aber selbstverständlich sind auch andere Fühler möglich. Der Fühler kann zum Beispiel einen Spannungs- oder Stromausgang haben anstelle eines Impulsausgangs, wie er vorstehend detailliert beschrieben wurde. Des Weiteren versteht es sich von selbst, dass der Durchflusssensor, auch wenn hier detailliert ein flügelartiger Durchflusssensor beschrieben wurde, einen Ultraschall-, Schaufelrad- oder ähnlichen Durchflusssensor umfassen kann, der dem Durchschnittsfachmann wohl bekannt ist. Zusätzlich und wie in 2A dargestellt kann der Fühler einen Zeitgeber und eine Verweistabelle 152 oder einen Zeitgeber und einen Algorithmus 154 enthalten, die mit dem Durchflussregler 56 verbunden sind. Der Benutzer kann zum Beispiel, wie in 2A unter 158 dargestellt, ein gewünschtes Volumen an gereinigtem Wasser eingeben, das durch die Benutzereingabevorrichtung 26 von dem System 10 ausgegeben werden soll. Im Falle dass der Fühler einen Zeitgeber und eine Verweistabelle 152 umfasst, enthält der Durchflussregler 56 eine Verweistabelle, die ein gewünschtes, von dem Benutzer eingegebenes Volumen an gereinigtem Wasser mit einer Ausgabezeit in Beziehung setzt, die dem Öffnen des normalerweise geschlossenen Magnetventils 46 entspricht. in diesem Ausführungsbeispiel wird die Benutzereingabe des gewünschten Volumens an gereinigtem Wasser, das von dem System 10 ausgegeben werden soll, von dem Fühler 152 in einen Zeitwert zum Öffnen des normalerweise geschlossenen Magnetventils 46 konvertiert. Auf dieses Weise gibt das Wasserreinigungssystem 10 ein gewünschtes, von dem Benutzer eingegebenes Volumen an gereinigtem Wasser ab, wie unter 160 angegeben.
  • Alternativ konvertiert der Durchflussregler 56, wenn der Fühler ein Zeitgeber und ein Algorithmus ist, die Benutzereingabe des gewünschten Volumens an gereinigtem Wasser, das ausgegeben werden soll, in einen Zeitwert zum Öffnen des normalerweise geschlossenen Magnetventils 46. Der Zeitwert wird in dem Algorithmus berechnet, indem an das gewünschte, von dem Benutzer eingegebene Volumen an gereinigtem Wasser durch den bekannten Durchsatz des Systems 10 teilt.
  • Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich von selbst, dass das Durchflussregelungssystem 20, auch wenn es hier als dem Einlass zu der Wasserreinigungsvorrichtung 34 vorgelagert positioniert beschrieben wurde, alternativ dem Auslass der Wasserreinigungsvorrichtung 34 nachgelagert positioniert sein kann.
  • FIG. 1
    Figure 00140001
  • FIG. 2
    Figure 00150001
  • FIG. 2A
    Figure 00160001
  • FIG. 3
    Figure 00170001
  • Figure 00180001
  • FIG. 4
    Figure 00180002
  • FIG. 5
    Figure 00190001
  • FIG. 6
    Figure 00200001

Claims (17)

  1. Wasserreinigungssystem (10) zum Reinigen von Wasser, das Folgendes umfasst: einen rezirkulierenden Wasserströmungskreislauf, der einen rezirkulierenden Wasserströmungspfad (12) mit einem Einlass und einem Auslass aufweist, eine Pumpe (30) zum Bewegen von Wasser durch den rezirkulierenden Wasserströmungspfad (12), eine Wasserreinigungsvorrichtung (34) in dem Wasserströmungspfad, wobei die genannte Wasserreinigungsvorrichtung wenigstens ein Innenvolumen hat, ein in dem Innenvolumen befindliches Reinigungsmedium (36), ein Durchflussregelungssystem (20) mit einer Eingabevorrichtung (26), die so konfiguriert ist, dass ein Benutzer ein gewünschtes, während eines Ausgabezyklus aus dem Auslass des Wasserströmungspfads auszugebendes Wasservolumen eingeben kann, einen Fühler (54, 68), der ein Signal erzeugt, das zum Bestimmen eines während eines Ausgabezyklus aus dem Auslass ausgegebenen Wasservolumens verwendet wird, einen elektronischen Durchflussregler (56), der mit der Eingabevorrichtung (26) und dem Fühler (54) gekoppelt ist und einen auf das Signal ansprechenden Output hat, und eine Durchflussregelungsvorrichtung (46), die von dem elektronischen Durchflussregler (68) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Durchflussregler (56) die Durchflussregelungsvorrichtung (46) so steuert, dass sie selektiv gereinigtes Wasser durch den Auslass des Wasserströmungspfads (12) ausgibt und/oder Wasser durch den Wasserströmungspfad (12) rezirkuliert, und die Durchflussregelungsvorrichtung steuert, dass sie die Abgabe von gereinigtem Wasser aus dem Auslass des Wasserströmungspfads (12) unterbricht und automatisch Wasser durch den Wasserströmungspfad (12) rezirkuliert, wenn im Laufe eines Ausgabezyklus das gewünschte Volumen an gereinigtem Wasser aus dem Auslass des Wasserströmungspfads ausgegeben wurde.
  2. Wasserreinigungssystem (10) nach Anspruch 1, das ferner eine Alarmierungsvorrichtung (58) umfasst, die von dem elektronischen Durchflussregler (56) gesteuert wird, um den Benutzer darauf aufmerksam zu machen, wenn im Laufe des Ausgabezyklus das gewünschte Volumen an gereinigtem Wasser aus dem Auslass ausgegeben wurde.
  3. Wasserreinigungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Fühler einen Zeitgeber (152 oder 156) in Verbindung mit dem elektronischen Durchflussregler (56) beinhaltet.
  4. Wasserreinigungssystem (10) nach Anspruch 3, wobei das Durchflussregelungssystem (20, 56) ferner eine Verweistabelle (152) mit Zeitwerten beinhaltet, die zur Bestimmung einer Zeitmenge für die Ausgabe des gewünschten Volumens an gereinigtem Wasser aus dem Auslass im Laufe des Ausgabezyklus verwendbar ist.
  5. Wasserreinigungssystem (10) nach Anspruch 3, wobei das Durchflussregelungssystem (20, 56) ferner einen Algorithmus (156) beinhaltet, der eine Zeitmenge zur Ausgabe des gewünschten Volumens an gereinigtem Wasser aus dem Auslass im Laufe des Ausgabezyklus bestimmt.
  6. Wasserreinigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Durchflussregelungsvorrichtung (46) ein Ventil umfasst.
  7. Wasserreinigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Fühler (54) einen Durchflusssensor (54) umfasst.
  8. Wasserreinigungssystem (10) nach Anspruch 7, wobei der Durchflusssensor (54) so positioniert ist, dass er die Wasserströmung vor dem Einlass zum rezirkulierenden Wasserströmungspfad (12) misst.
  9. Wasserreinigungssystem (10) nach Anspruch 7, wobei der Durchflusssensor (54) so positioniert ist, dass er die Wasserströmung hinter dem Einlass zum rezirkulierenden Wasserströmungspfad (12) misst.
  10. Wasserreinigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Fühler (54) ein flügelartiger Wasserdurchflussmesser (54) ist.
  11. Wasserreinigungssystem (10) nach Anspruch 10, wobei der flügelartige Wasserdurchflussmesser vor dem Einlass zur Wasserreinigungsvorrichtung (34) positioniert ist.
  12. Wasserreinigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der elektronische Durchflussregler (56) eine Systemleckprüfroutine (128) durchführt, die ermittelt, ob gereinigtes Wasser ordnungsgemäß ausgegeben wird oder aus dem System (10) leckt.
  13. Wasserreinigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, das ferner eine Fernausgabepistole (32) umfasst, die mit dem rezirkulierenden Wasserströmungspfad (12) hinter dem das Reinigungsmedium (36) enthaltenden Innenvolumen verbunden ist.
  14. Wasserreinigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, das ferner ein Display (28) umfasst, das mit dem elektronischen Durchflussregler (56) gekoppelt ist, um das aus dem Auslass des Wasserströmungspfads (12) ausgegebene Wasservolumen anzuzeigen und/oder um das verbleibende Wasservolumen anzuzeigen, das aus dem Auslass des Wasserströmungspfads (12) noch auszugeben ist, bis das gewünschte aus dem Wasserströmungspfad (12) auszugebende Wasservolumen erreicht ist.
  15. Wasserreinigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Pumpe (30) mit voller Geschwindigkeit und mit einer geringeren Rezirkulationsgeschwindigkeit betrieben werden kann und der elektronische Durchflussregler (56) die Geschwindigkeit der Pumpe (30) mit den folgenden Schritten regelt: Einstellen der Pumpengeschwindigkeit auf die volle Geschwindigkeit, wenn der Benutzer die Ausgabe eines gewünschten Volumens an gereinigtem Wasser einleitet, Positionieren der Durchflussregelungsvorrichtung (46) zum Ausgeben von gereinigtem Wasser durch den Auslass mit auf volle Geschwindigkeit eingestellter Pumpe (30), Positionieren der Durchflussregelungsvorrichtung (46) zum Unterbrechen des Durchflusses durch den Auslass, wenn das gewünschte Wasservolumen ausgegeben wurde, und Einstellen der Pumpengeschwindigkeit auf die geringere Rezirkulationsgeschwindigkeit, nachdem die Durchflussregelungsvorrichtung (46) zum Unterbrechen des Durchflusses durch den Auslass positioniert wurde.
  16. Wasserreinigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Rückschlagventil (52) in dem Wasserströmungspfad (12) hinter seinem Auslass und vor dem Beginn des Strömungspfads (12) platziert ist, um einen Rückfluss aus dem Einlass (14) zu verhindern.
  17. Wasserreinigungssystem (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, das ferner einen Endfilter (48) hinter der Durchflussregelungsvorrichtung (46) umfasst, um gereinigtes Wasser unmittelbar vor dem Verlassen des Systems (10) zu filtern.
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