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Vorrichtung zum Enthärten von Wasser.
Die Erfindung betrifft eine selbsttätig arbeitende Vorrichtung zum Weichmaehen von Wasser mittels Zeolithen. Unter der Bezeichnung Zeolithe versteht man wasserhaltige Aluminiumsilikate und andere Stoffe, welche basenaustauschende Eigenschaften haben.
Es sind Filter dieser Art bekannt, bei denen ein festes Bett von Zeolithen anstatt des gebräuchlichen Landfilters Anwendung findet und in welchen hartes Wasser dadurch weich gemacht wird, dass es durch das Zeolithbett hindurchgeschickt wird, bis die Zeolithe praktisch ihre. Austauschfähigkeit eingebiisst
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wird und worauf schliesslich das regenerierte Filterbett ausgewaschen wird. Bei einer ändern Art von Enthärtungsvorrichtungen wird das Zeollthmaterial durch einen Enthärtungsbehälter, eine oder mehrere Regenerierkammern und einen Waschbehälter in wiederholten Kreislauf erhalten.
Die Erfindung bezieht ich auf eine Enthärtungsvorrichtung der letztgenannten Art und bezweckt, einen selbsttätig arbeitenden Apparat zu schaffen, in dem der Enthärtungsprozess des Wassers und der
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apparat herausgenommen werden kann.
Der Gegenstand der Erfindung ist namentlich fiir den häuslichen Gebrauch bestimmt, wo der Bedarf an weichem Wasser sehr unregelmässig ist. Es wird z. B. eine Familie, welche normal etwa 8001 weiches Wasser pro Tag braucht, wahrscheinlich die Hälfte davon während der ersten anderthalb Stunden des Tages entnehmen, so dass während dieser Zeit etwa 40 l pro Minute entnommen werden. Die gesamte Zeit, während welcher weiches Wasser täglich entnommen wird, beträgt durchschnittlich nur 40 Minuten oder weniger, so dass während 23 Stunden und 20 Minuten kein Wasser entnommen wird.
Diesen starken Schwankungen in dem Bedarf bzw. der Entnahme von enthärtetem Wasser wird die vorliegende Erfindung dadurch gerecht, dass der Apparat eine genügende Menge Zeolithe enthält, die zum Enthärten des Bedarfs an weichem Wasser für einen Tag ausreicht, ohne dass eine Regenerierung notwendig ist.
Während der Regenerierungsprozess in dem Apparate beständig Tag und Nacht vor sich geht, wird jedoch ein grosser Teil des Minerals, namentlich im unteren Teil des Apparates bzw. der Ent- härtungskammer im wesentlichen während des Tages erschöpft sein und während der Nacht, wenn kein Wasser entnommen wird, wird das Mineral selbsttätig entfernt, in Umlauf gesetzt und vollständig regeneriert, so dass am Morgen, wenn die WiederbenutZ1ll1g beginnt, das genannte Zeolithbett wieder die maximale Wirksamkeit haben wird.
Der Verbrauch an Salz ist hiebei ein minimaler, da die Salzlauge, welche der Regenerierkammer zugeführt wird, abgemessen ist, und diese Massnahme sowie ein grosser Behälter für das Salz macht es
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nachgefüllt werden muss, je nach Bedarf an weichem Wasser und dem Härtegrade des Wassers.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung werden im wesentlichen gleichmässige Mengen nassen Zeoliths vos einer Kammer zu der andern während der Behandlung gefördert. D ; e ZeoLthe werden während ihrer Wanderung durch die verbindenden Röhren wieder mit Wasser gemischt, um die Mischung
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in der Nähe des Bodens ein und fliesst aufwärts durch ein lose liegendes, beständig sich nach abwärts bewegendes Bett von Zeolithen, wobei das härteste Wasser zuerst mit fast erschöpftem Mineral in Berührung kommt, alsdann fortschreitend wirksameres bzw. weniger verbrauchtes Mineral antrifft und schliesslich fast ganz enthärtetes Wasser mit den frisch regenerierten Zeolithen in Berührung kommt.
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Im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen strömt bei der erfindungsgemässen Vorrichtung das Wasser während des Enthärtungsprozesses nicht aufwärts durch einen Regen sich abwärtsbewegender ZeoLthe, vielmehr wird das Zeolithbett während des Enthärtungsprozesses durch das aufwärts strömende Wasser aufgelockert und gehoben, so dass es zu einer Höhe ansteigt, die erheblich oberhalb des unteren Endes der Waschkammer liegt. Wenn die Aufwärtsströmung des zu enthärtenden Wassers aufhört, fällt das Zeolithbett wieder in sich zusammen und seine Oberfläche befindet sieh unterhalb der kammer.
Während die Zeolithe sich durch die Waschkammer nach abwärts bewegen, strömt weiches Wasser aus der Enthärtungskammer nach aufwärts hindurch. Auf diese Weise kommt das frische Wasser erst mit den Zeolithen in Berührung, welche fast frei von der Lösung sind und es wird das Wasser, nachdem es mehr und mehr Salz aufgenommen hat, mit Mineral, das einen grösseren Gehalt an Salz hat, in Be-
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des Ventils aufhört, was zur Folge hat, dass der Salzlösung keine Möglichkeit gegeben ist, in die Enthärtungskammer einzudringen.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht. Fig. 1 und deren Fortsetzung Fig. la zeigen in Vorderansicht, teilweise im Schnitt, eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Fig. 2 ist
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Te : ldarstellungen, welche in der Beschreibung ihre Erklärung finden. Fig. 6 ist eine Einzeldarstellung des Kolbens, welcher dazu dient, die Wasehkammer zu schliessen. Fig. 7 ist eine vergrösserte perspektivische Einzeldarstellung des Zylinders für diesen Kolben, wobei einzelne Teile weggebroehen sind. Fig. 8 ist eine Einzeldarstellung eines der in der Waschkammer angeordneten Prellringe. Fig. 9 zeigt im Grundriss eine der in dem unteren Teil der Enthärtungskammer angeordneten durchbrochenen Platten.
Fig. 10 zeigt im Grundriss die Scheidewand zwischen der Enthärtungs-und der Abziehkammer. Fig. 11 ist eine Unteransicht des becherförmigen Deflektors in dem Einlassrohr und Fig. 12 ist ein senkrechter Schnitt durch das Regulierventil ffir die Salzlösung.
Wie namentlich Fig. 1 erkennen lässt, ruht der Apparat auf einem Sockel od. dal. 1, auf dem der Behälter 2 zum Enthärten des Wassers mit seinen Zubehörteilen und der Salzbehälter 3 aufgebaut sind.
Der Behälter 2 ist mit Zeolith od. dgl. bis etwa zu der gebrochenen Linie Z, Z, Z angefüllt. Vorzugsweise kommen hiebei teilweise als Träger für den Zeolith eine Anzahl Siebböden in Anwendung, um die Filtersubstanz gleichmässiger über die ganze Querschnittsfläche des Behälters 2 auszubreiten und das Wasser bei seiner Strömung nach oben zu verteilen. Wenn mehrere Siebböden 4 in Anwendung kommen, sind sie durch Stangen 5 und Hülsen 6 od. dgl. zusammen und in Abständen voneinander ge-
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öffnung 9 versehen. Das Rohr 7 mündet in den Becher 8 zweckmässig tangential ein, so dass das Wasser darin kreist und in den Behälter 2 ausfliesst, ohne dabei das umgebende Wasser und die Zeolithe aufzu- wirbeln.
Das zu enthärtende Wasser verteilt sich über die ganze Querschnittsfläche des Filterbehälters. 2 und steigt durch die Durchbrechungen bzw. Sieblöeher 10 der Böden 4 in der Fllterkolonne und durch die Zeol.thlagen empor. Die Kraft des aufsteigenden Wassers lockert das Zeolithbett auf, so dass es während des Enthärtungsprozesses in dem aufgelockerten Zustand ein grösseres Volumen einnimmt. wie im Ruhezustand. Die Höhe, bis zu welcher das Bett ansteigt, hängt von der Aufsteiggesehwindigkeit des Wassers ab ; in keinem Falle aber steigt es über die oberste unterbrochene Scheidewand 11, über welcher sich die Abziehkammer 103 befindet.
Dieser Boden 11 hat Öffnungen 12 10), uni das Wasser zu verteilen und in der Mitte eine Öffnung 13, durch welche die Zeolithventilkammer ragt, sowie eine Öffnung 14 für das FÜllrohr 15, das mit einer Verschlusskapsel16 versehen ist, und durch welches ZeoLth in den Behälter 2 eingeführt wird. Der Boden 11 wird durch Stangen 17 und Schrauben in geeigneter Entfernung von der obersten Platte 4 gehalten (Fig. 1).
Die regenerierten Zeolithe fallen durch die Waschkammer 60 in den Behälter 2 und die Zeolithe, die sieh im oberen Teil des Gefässes 2 befinden, haben daher wasserenthärtende Wirksamkeit ; nach unten hin nimmt diese Fähigkeit ab, so dass die Zeolithe, die sich am Boden des Behälters 2 befinden, für Wasser- enthärten unbrauchbar sind, bis sie wieder regeneriert werden. Diese Bedingung abgestufter Wirksamkeit der Zollithe entsprechend der Höhe in dem Behälter 2 wird beständig dadurch aufrecht erhalten, dass wiederhergestellte Zeolithe am oberen Ende der Säule zugeführt werden und verbrauchte Zeolithe am Boden abgezogen werden, wie dies noch genau beschrieben werden wird.
Da das Wasser durch die Zeolithe nach oben steigt, kommt es zuerst in Kontakt mit den fast verbrauchten Zeolithen und stufenweise mit denjenigen grösserer Enthärtungsfähigkeit, wobei das Wasser mehr und mehr von seinen die Härte bewirkenden Bestandteilen befreit wird, so dass schliesslich in der
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falls kegelförmige Vertiefung 87 passt und einen Schlagstift ? anhebt. Letzterer wird in einer passenden Bohrung auf-und abbewegt, und die Aufwärtsbewegung findet statt, wenn der Körper 82 in seine höchste
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von seinem Sitz abzustossen, wie dies weiter unten beschrieben werden wird.
Das Wasser, welches sich in dem unteren Teil der Kammer 88 befindet, fliesst immer durch das Rohr 93 langsamer ab, als es durch das Ventil von der Kammer 37 aus zufliesst. Das Wasser fliesst von der Röhre 93 aus durch Widerstandsrohrschlangen 94, 95 (Fig. 1 oben), die aus feinen Röhren bestehe und verschiedenen Widerstand bieten, ab. Das erstgenannte Rohr 94 soll bei der dargestellten Ausführungsform den zweifachen Widerstand wie das Rohr 95 bieten. Jede dieser Rohrspiralen hat zweckmässig ein Ventil 96 bzw. 97, so dass man das Wasser durch eine der Röhren oder auch durch beide abfliessen lassen und dadurch die Geschwindigkeit der Wirkung des Regukerventiles beeinflussen kann.
Wenn der Ventilkörper 8'2 den Sehlagstift angehoben und die Öffnung 87 geschlossen hat (wobei zu bemerken ist, dass der Ventilsitz zweckmässig elastisch ist), so wird der Strom des abziehenden Wasch- wassers dadurch zum Stillstand kommen, worauf der Hohlkörper 7 unmittelbar durch sein Gewicht in die in Fig. 1 und 3 dargestellte Ruhelage zurückkehren wird.
Ein mit Ansätzen bzw. Schultern versehener Zapfen 98 ist durch die obere Scheibe 99, die Membrane 89 und die untere Scheibe 100 sowie das feste Ende einer Feder 101 hindurchgeführt und alle diese
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strömt, drückt das Gewicht 9. 3 die Membrane und die damit in Verbindung stehenden Teile abwärts. so dass das freie Ende der Feder gegen den Schlagstift 85 stösst, denselben nach unten drückend und dadurch den Ventilkörper ? von seinem Sitze abstossend. Dadurch wird der Ventilkörper 82 unmittelbar auf den Hülsenkörper 78 zurückgestossen und der Kolben 78, 82 in seine ursprünghehe Stellung gebracht, worauf er wieder durch den aufwärts gelichteten Strom des Waschwassers angehoben wird.
Die Wirkungsweise des Apparates ist die folgende : Es sei angenommen, dass eine Charge des
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lichen Lage.
Da das Gewicht 93 auf der Membrane 89 aufruht, wird das verbrauchte Waschwasser, welches vorher in die Kammer 88 eingelassen worden ist, unter Druck gesetzt und fliesst unter diesem Drucke durch die Rohrschlangen94 und 95 ab. Während das Gewicht sinkt, drückt die Feder 101 mehr und mehr
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körper 8 nicht den ganzen Querschnitt der Kammer 84 ausfüllt, weil er annähernd quadratischen Querschnitt, diese aber kreisförmigen hat, fällt er durch das Wasser, bis er in Beriihrung mit dem hülsen)- artigen Körper 7S kommt, wie dies auf der Zeichnung veranschaulicht ist.
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und 59 schliesst, wobei die Finger des Anschlages 62 gegen den oberen Teil der Kammer 59 stossen.
Wenn der Ansehlag 62 das Ventil 58, die verbindende Stange 61 une den Kolben 64 in die Ruhelage bringt, setzt
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Kammer 57 von der Ventilkammer 59 und der Waschkammer 60 abgesehlossen ist, ist sie mit der Enthärtungskammer durch das Rohr 56, die obere Regenerierkammer-M, das Rohr 5 : 2, die untere Regenerierkammer 39 und das Rohr. 37 verbunden. Da der Druck in der Enthärtungskammer bedeutend grösser
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Druck in der Röhre 77 der oberen Waschkammer 57, den Regenerierkammern 39 und 53 und deren Verbindungsröhren im wesentlichen mit dem Druck in der Enthärtungskammer ausgeglichen wird, worauf der hülsenartige Ventilkörper 78 wiederum auf den Boden des Rohres 77 fällt.
Das Ventil 58 fällt alsdann durch sein eigenes Gewicht herab, da der Druck auf beiden Seiten in
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zwischen dem Kolben 64 und den Wandungen des Zylinders 78 emporsteigt.
Die Zeolithe, welche sich auf dem Ventll 58 abgesetzt haben, fallen durch ihr eigenes Gewicht in die Ventilkammer 59 und dann durch das mit Prellplatten versehene Waschrohr 60 (Fig. 1). Während die regenerierten Zeolithe aus der Kammer 61 herausfallen, muss an ihrer Stelle Wasser durch das Waschrohr 60 emporsteigen, da es nicht leicht durch die einzige andere Öffnung in die Kammer 75, nämlich durch das Rohr 56 gelangen kann, weil die Kammern 53 und 39 und die Röhren 52 und 37 mit den schweren, nassen Zeolithen gefüllt sind.
Dieses Ersatzwasser, welches durch das Rohr 60 emporsteigt, wäscht das niedergehende Mineral frei von verbrauchter Salzlösung, so dass es wieder geeignet ist, Wasser zu enthärten.
Der Strom des Wassers aufwärts durch die Waschkammer 60 ist kontinuierlich, sogar dann, wenn keine Zeolithe in das Waschrohr von der Kammer 57 aus eintreten, wie es der Fall ist, wenn das Ventil 58 geschlossen ist, da alsdann die Zeolithen in der Ventilkammer in und durch das Waschrohr 60 fallen und der Aufstrom des Waschwassers durch das Wasehrohr aufrecht erhalten wird. Die Zeitfolge der aufeinanderfolgenden Chargen an Iineralen muss natürlich so bemessen sein, dass das Waschrohr 60 niemals ganz frei von fallenden Zeolithen ist.
Dieser aufsteigende Strom des Waschwassers wird vermehrt durch die Menge des Wassers, welche nötig ist, um den Kolben 64 anzuheben und das Ventil 58 auf seinen Sitz zu bringen, denn dieses Wasser
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Der Strom der Salzlösung durch ihre Zuführungsvorrichtung 4'2 wird in Gang gesetzt, wenn die Charge des Minerals durch die Kammern 39 und 53 und die Verbindungsrohrleitung gefördert wird, denn zu dieser Zeit ist der Druck in der Kammer 39 nicht so hoch. wie in dem Salzbehälter 3, der in freier Verbindung mit dem Enthärtungskessel : 2 dureh das Rohr : 24 steht. Die Salzlösung aus dem Kessel-3 fliesst in das Gebiet niedrigeren Druckes in der Kammer 39, wenn die Charge der nassen Zeolithe gefordert wird, und hebt den Kolben l") an, wie dies vorher beschrieben worden ist. Wenn der Ventilkörper 82 sitzt und der Druck sich durch das ganze System ausgleicht, sinkt der Kolben 43 durch sein eigenes Gewicht herab, wie vorher beschrieben.
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