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Verfahren und Vorrichtung zum ununterbrochenen Enthärten von Wasser.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum ununterbrochenen Enthärten von Wasser mittels Zeolithen. Unter Zeolithen sind hiebei Aluminiumsilikate und andere Stoffe zu verstehen, die austauschbare Basen enthalten.
Es sind bereits derartige Verfahren und Vorrichtungen zu deren Ausführung bekannt und werden u. a. in der österr. Patentschrift Nr. 105360 oder in der deutschen Patentschrift Nr. 263183 beschrieben.
Das Prinzip dieser Verfahren ist, die kontinuierliche Enthärtung des Wassers dadurch zu erreichen, dass man es durch Zeolithmaterial leitet, welches nacheinander das Wasser enthärtet, sodann selbst regeneriert und schliesslich gewaschen wird, wobei das Zeolithmaterial diesen Prozess wiederholt durchläuft. Das Hauptproblem hiebei ist die mit den Erfordernissen des Prozesses übereinstimmende und zeitgerechte Beförderung des Zeolithmaterials jeweils aus einer Prozesszone in die nächstfolgende. Man hat hiezu beispielsweise durch äussere Mittel, aber auch durch die Energie des durch die Apparatur strömenden Wassers selbst angetriebene Fördervorriehtungen, etwa Förderschnecken, vorgeschlagen, ein Weg, den die angeführte deutsche Patentschrift Nr. 263183 einschlägt ; nach der genannten österr.
Patentschrift Nr. 105360 wieder wird das durch die verschiedenen Zonen der dem Verfahren dienenden Apparatur unter dem Einfluss der Schwere herabgesunkene zeolithische Material durch das der Vorrichtung von unten her zuströmende harte Wasser zurückgeführt. Demgegenüber nützt die vorliegende Erfindung zu diesem Zwecke teils die Strömungsenergie des in der Apparatur zirkulierenden Wassers, in erster Linie aber durch die erfindungsgemässe Vorrichtung geschaffene Druckunterschiede zwischen verschiedenen Teilen der Apparatur aus.
Das Wesen der Erfindung besteht nun darin, dass die Zeolithe in einer entsprechend ausgestalteten Vorrichtung in Umlauf gesetzt werden, wobei sie durch eine Wasserenthärtungskammer eines Hauptbehälters, eine oder mehrere Regenerierkammern ausserhalb des Hauptbehälters, eine getrennte Zeolithwaschkammer und schliesslich wieder zurück in den Hauptbehälter wandern.
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gemessen. und es werden auch die Zeolithe in gleichmässigen Beschickungen von. jeder Kammer zur nächsten befördert und gleichzeitig die Häufigkeit der Beschickungen durch besondere Mittel geregelt.
Schliesslich ist erfindungsgemäss eine Vorrichtung vorgesehen, durch die die Zeolithe bei ihrem Durchgang durch das System so mit Wasser gemischt werden, dass sie für die Fortbewegung genügend flüssig bleiben.
Der Wasch-und Enthärtungsprozess gehen im Gegenstrom vor sich ; ihr Zweck ist der folgende :
Das harte, weich zu machende Wasser tritt in den Hauptkessel nahe an dessen Boden ein und fliesst aufwärts durch ein lose liegendes und sieh beständig abwärts bewegendes Bett von Zeolithen und dann durch einen Regen von niedergehenden Zeolithen, so dass das härteste Wasser zunächst mit dem nahezu erschöpften Mineral in Berührung kommt. dann mit wirksameren Zeolithen und schliesslich mit frisch regeneriertem Mineral, das dem Wasser den letzten Rest der Härtesubstanzen entzieht.
Das Waschwasser tritt in eine Waschkammer vom Boden aus ein und fliesst aufwärts durch einen dichten Regen von niedergehenden Zeolithen, so dass das ganz frische Wasser mit dem nahezu von der
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Salzlösung befreiten Mineral in Berührung kommt und das durch Aufnahme von Lauge fortschreitend unreiner gewordene Wasser mit solchem Mineral in Berührung kommt, dessen Gehalt an Salzlösung stufenweise zunimmt.
Es wird nach der Erfindung auch durch eine besondere Vorrichtung verhindert, dass Salzlösung und salzige Zeolithe in den Haupt-und Enthärtungskessel zurückgewaschen werden können.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt.
Fig. 1 ist hiebei ein senkrechter oder Aufrissschnitt durch eine mit Druck arbeitende Enthärtuns ; s- anlage, während die Fig. 2 und 3 Schaubilder von hiebei in Anwendung kommenden Ventilkörpern sind.
Der eigentliche Enthärtungsprozess spielt sich in einer Hauptkammer A ab, der durch einen Hals a mit einem hohlen Fuss A'verbunden ist. Die Bodenöffnung des Behälters A, in die der Hals a mündet, wird hiebei durch einen darüberliegenden Schirm a9 überdeckt, durch den der Hals a gegen Verstopfung durch das darüberliegende Zeolithmaterial geschützt wird. Der Schirm wirkt druckentlastend und verteilend und ist mit einem Entlüftungsrohr a10 versehen, dessen obere Öffnung eine kegelförmige Haube all zum Schutze gegen das Einfallen von Zeolithen in das Rohr trägt. Die Zuleitung des harten Wassers in die Hauptkammer A erfolgt durch ein Rohr a'.
Ein lose liegendes Bett von Zeolithen B füllt gewöhnlich den unteren Teil des Gehäuses A und seinen hohlen Fuss A', und- es treten stets ungefähr gleiche Beschiekungen von Zeolithmaterial aus dem hohlen Fuss durch ein Rohr a2 aus.
In dem Gehäuse Asind zweckmä2ig eine oder mehrere waagrechte, durchlöcherte Platten oder Siebböden a3 angebracht, deren Zweck es ist, das Niedergehen der in Form eines Regens sich im Gehäuse abwärts bewegenden Zeolithen aufzuhalten.
Im Gehäuse A ist ferner ein glocken- oder umgekehrt becherförmiger Hohlkörper a4 angeordnet, dessen Oberteil zweckmässig abgeschrägt ist, damit die Zeolithe darauf niedergleiten. Unter dieser Glocke a4 sammelt sich das weiche Wasser und dabei werden auch die Zeolithe abgeschieden, so dass das weiche Wasser durch ein Rohr a6 und einen Hahn a7 abgezogen werden kann.
Mittels des Rohres a2 wird das Zeolithmaterial durch die Seitenwandung der Kammer A und in eine Regenerierkammer 0 geführt.
Der Salztopf D ist teilweise mit gewöhnlichem Salz S gefüllt, das durch eine mittels Stöpsels od. dgl. verschliessbare Öffnung cl eingeführt wird. Das Salz ruht auf einem hohlen Siebboden d', unter dem eine
Kammer d2 gebildet ist. Der Deckel d3 besitzt einen Entlüftnngshahn. Von der Glocke a4 aus wird durch ein Rohr d4 dem Salzgefäss enthärtetes Wasser in durch einen Hahn d6 regulierbarer Menge zugeführt. fliesst durch das Salzbett und sammelt sich als gesättigte Lösung unter dem Siebboden in der Kammer .
Von dort fliesst das Wasser bzw. die Lösung durch ein Rohr d5 in die Kammer e der Beschickungsvorrichtung E und hebt dort den lose eingepassten Kolben e'an, bis er gegen den Ventilsitz e2 stösst. Dadurch wird bei angehobenem Rückschlagventil e5 eine Beschickung der Salzlösung aus der Kammer e3 durch die obere Kammer e4 und das Rohr e6 in die Regenerierkammer 0 befördert. Wenn das Mineral in der
Kammer C zur Ruhe kommt, schliesst sich das Rückschlagventil e5 und verhindert ein Rückfliessen der
Salzlösung. Der Kolben e'fällt und die Salzlösung strömt um ihn herum in die Kammer e3 ein.
Ein mittels einer Stellschraube e8 einstellbarer Anschlagstift e7 begrenzt die Abwärtsbewegung des Kolbens und reguliert dadurch die der Regenerierungskammer jeweils zuzuführende Beschickungsmenge.
Aus der Kammer 0 gelangt das Material durch die Leitung c in den oberen Teil einer zweiten Regenerierkammer 0', in der es nochmals mit der die Zeolithen mitführenden Salzlösung in Berührung kommt. Die Kammern 0 und C' haben Entlüftungshähne c' und c2. In diesen Kammern werden die Zeolithe mit der Salzlösung in derartigem Verhältnis gemischt, dass die Mischung unbehindert und leicht durch den Apparat und die Röhren fliessen kann.
Durch die Anordnung der Eintrittsöffnungen am oberen Ende, der Austrittsöffnungen am Boden der beiden Kammern bilden die letzteren Syphons, die ein Rückfliessen der Zeolithen und der Flüssigkeit in die jeweils vorhergehende Kammer verhindern. Für die selbsttätige Abführung der im Betriebe mitgerissenen Luft ist ebenfalls Vorsorge getroffen.
Das regenerierte Material gelangt aus der Kammer Cl durch das Rohr c3 in die Abseheidekammer f, welche den oberen Teil der Waschkammer F bildet. In dieser verzögern eine Reihe übereinander angeordneter Prellplatten den Niedergang der Zeolithe, der obendrein noch durch den aufsteigenden Strom des Wasehwassers verlangsamt wird.
Während eine Materialbeschiekung am oberen Ende der Regenerierkammer C in diese eintritt, befindet sich die vorhergehende Beschickung im Rohr c auf dem Wege in die zweite Regenerierkammer C', aus der gleichzeitig die nächstvorhergehende Beschickung in die Waschkammer F übergeleitet wird ; die letztgenannte Beschickung sinkt in der Waschkammer nieder und setzt sich auf ein Ventil, das einen vorteilhaft aus Gummi oder einem anderen elastischen Material bestehenden Sitz g aufweist. Der Mittelteil des Ventilkörpers G besteht aus einem Rohr g', dessen unteres Ende einen ebenfalls zweckmässig aus elastischem Material bestehenden Ventilsitz g2 bildet, in den ein kleines Ventil g3 passt, dessen Stiel
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Gehäuses A durch Stege od. dgl. gll befestigt ist.
Bei Druckgleichgewicht zwischen den Kammern A und F fällt dab Ventil g unter der Wirkung seines Eigengewichtes. Das Ventil G dagegen fällt unter der Gewichtswirkung des darauf lastenden Materials, das sich angesmmelt hat. und infolgedessen fliesst weiches Wasser aus dem oberen Teil des Gehäuses 4 durch das Rohr g'und unter der Haube g9 hervor in die Waschkammer F, in der es durch den in den Zellen 1 und l'niedergehenden Zeolithregen aufwärts strömt, um schliesslich mit der aus der zweiten Regenerierkammer C'kommenden Salzlösung zusammen in das Rohr f2 einzutreten.
Somit findet ein vollkommen geschlossener Kreislauf der Zeolithe statt, der, vom Fuss A1 des Behälters beginnend, durch
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seines Eigengewichtes allmählich in den hohlen Fuss A' zurückfällt, u. zw. in demselben Masse. als Zeolithe aus dem letzteren entnommen werden.
Das mit der verbrauchten Salzlösung gemischte Wasehwasser gelangt nun durch das Rohr/ in eine Absetzkammer h eines besonderen Regulierventils Il und fliesst aufwärts durch die Öffnung hr ; hiebei wird ein aus dem Ventilkörper h2 und einem ringförmigen Körper h3 zusammengesetzter Kolben, der im Rohr hose eingepasst ist. angehoben, bis die Spitze h5 des Ventilkörpers h2 gegen einen mit einer axialen Bohrung versehenen Stift h6 schlägt, der derart gelagert ist. dass er sich in dem Kopf h14 innerhalb bestimmter Grenzen auf und ab bewegen kann.
Der aufsteigende Kolben h2, h3 drückt das Wasser, welches sich darüber in der Kammer h7 befindet, durch die zentrale Bohrung des Stiftes h6 in die Kammer h8. Dadurch wird ein belasteter Kolben nach oben gedrückt, der aus einer Ledermanschette h9 und einem bei A in dem Rohr h12 geführten Gewicht h10 besteht.
Der Auslass h13, der stets offen gehalten wird, ist so angeordnet, dass das Auslassen des Wassers eine vorbestimmte Zeit in Anspruch nimmt, die länger ist als die zum Durchlassen des Wassers
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dass der belastete Kolben durch die Kraft des Wassers angehoben wird, bei der Ventilkörper oder Kolben h2 den Stift h6 nach oben stösst und sich selbst gegen den vorzugsweise ebenfalls elastischen Sitz A setzt, der sich auf der unteren Seite des Kopfes befindet. Sobald das Ventil h2 aufsitzt, hört das Aufwärtsströmen des Wassers auf und der ringförmige Körper h3 sinkt unter der Wirkung seines Gewichtes herab.
Durch diese Unterbrechung der Verbindung zwischen den Kammern h7 und h8 wird der Strom des Wassers und damit auch die Überführung von Material aus der Kammer Ar in die Kammer C abgesperrt.
Wenn das Ventil h2, h3 aufsitzt, hört das Steigen des gewiehtsbelasteten Kolbens auf, und da das Wasser durch den Hahn h13 abfliesst und der gewichtsbelastet Kolben allmählich herabsinkt, drückt die Feder h', die aussen an dem genannten Kolben sitzt, mit genügender Stärke auf den Stift h6, um den Ventilkörper h2 von seinem Sitz abzustossen und Wasser um den Ventilkörper h2 herum in die Kammer h4 eintreten zu lassen. Der Ventilkörper sinkt herab, bis er mit dem ringförmigen Körper in Berührung kommt, wodurch die Mittelöffnung des letzteren abgeschlossen wird und die beiden Teile wieder zusammen einen Kolben bilden, derindervorherbeschriebenen Artung Weise neuerlichanzusteigen beginnt.
Der Hahn h16 dient dazu, um verbrauchte Zeolithe und sich absetzenden Schlamm aus dem Apparat zu entfernen.
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wird das Waschwasser mit der verbrauchten Salzlösung aus der Kammer 1 des Behälters F in die Kammer h des Regulierventils H übergeleitet. Der dadurch in der Kammer F freiwerdende Raum wird von Zeolithen und von verbrauchter Lösung ausgefüllt, welche gemischt aus der zweiten Regenerierkammer C'kommen.
Der in der Kammer C'bisher von der abgezogenen Mischung aus Zeolith und Salzlösung eingenommene Raum wird durch gleichartiges Gemisch aus der Kammer C ausgefüllt, während der in der letzteren freiwerdende Raum durch Zeolithe und Wasser aus dem Behälter Ar und durch frische Salzlösung aus dem Salztopf D eine Auffüllung erfährt. Das in die Kammer F eingeführte Material fällt in das Gehäuse A und eine dem von den Zeolithen eingenommenen Raum entsprechende Menge Wasser strömt aus dem Behälter A in die Kammer F zur Auffüllung des von den abgeführten Zeolithen freigegebenen Raumes ein.
Diese Bewegungen des Apparatinhalts sind die aufeinanderfolgenden Stufen, deren dauernde Wieder-
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Es sind schliesslich noch Ventile a8, d6 und e9 für die Ausserbetriebsetzung des Apparates vorhanden, von denen die beiden letzteren auch die Beschickung des Topfes D mit Salz gestatten.
Es ist klar, dass sieh die Erfindung nicht auf den dargestellten und oben beschriebenen Apparat bzw. die geschilderte Ausführungsform beschränkt, da innerhalb des Rahmens der Erfindung mancherlei Abänderungen möglich sind, insbesondere ist die Anordnung einer besonderen Wasehkammer nicht unbedingt notwendig, sondern es kann das Waschen auch in einem Teil der Enthärtungskammer vor sich gehen.
Der Apparat lässt sich ohne weiteres auch zum Behandeln und Reinigen anderer Flüssigkeiten verwenden, um härtende oder andere unerwünschte Wirkungen aufweisende Substanzen durch einen Aus- tausrhprozess zu beseitigen.