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Zentrale Mehrwegesteuerung für kolbenbewegte Absperrorgane zum Öffnen und Schliessen der verschiedenen Rohrleitungen von Wasserbehandlungsanlagen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine zentrale Mehrwegesteuerung für kolbenbewegte Abspeirorgane zum Öffnen und Schliessen der verschiedenen Leitungen von Wasserbehandlungsanlagen für mehrere Einstellungen.
Wegen ihres grösseren Hubes und ihrer Schliesskraft werden kolbenbewegte Absperrorgane für die genannten Zwecke den hiefür gleichfalls bekannten membrangesteueiten Organen oftmals vorgezogen, obwohl die letzteren lediglich eine Rohr verbindung benötigen.
Um nun bei kolbengesteuerten Aspen organen trotz der sowohl für den Zufluss als auch für den Abfluss vorzusehenden gegenüber den membrangesteuerten Anlagen also vermehrten Anzahl Rohrverbindungen eine zentrale Mehrwegesteuerung erreichen zu können, hat man jedem kolbengesteuerten Schieber einen besonderen Mehrwegehahn zugeordnet und dann alle Mehrwegehähne gemeinsam von der gleichen Nockenwelle aus betätigt. Derartige Anlagen sind durch die grosse dazu benötigte Anzahl Schaltelemente teuer, auch nimmt die Steuereinrichtung viel Platz ein, so dass sie nicht überall unterzubringen ist. Eine elektrische Zentralsteuerung, die diese Nachteile an sich nicht aufweist, kann bei üblichem Wasserleitungsdruck nur bis zu Rohrdurchmessern von etwa 3 bis 5cm benutzt werden.
Bei grösseren Rohrdurchmessern werden die Magnetspulen wiederum zu teuer und zu umfangreich.
Die Erfindung vermeidet nun alle diese Nachteile und ermöglicht es, wie-es zur Betätigung eines einzelnen kolbenbewegten Schiebers schon bekannt ist, auch eine Mehrzahl von kolbenbewegten Schiebern rein hydraulisch durch eine zentrale Mehrwegesteuerung zu betätigen.
Gemäss der Erfindung gelingt dieser Fortschritt dadurch, dass von den Durchbi üehen der zentralen Mehlwegesteuerung für jec'e Einstellung der Wasserbehandlungfanlage jeweils mindestens zwei paarweise zusammenarbeitende und gegebenenfalls auch noch weitere Durchbrüche für das auf die Oberoder Unterseiten der Kolben wirkende Druckmittel und dessen Abfluss verfügbar sind.
Da es bei der grossen Anzahl der gemäss der Erfindung in der Mehrwegesteuerung vorgesehenen Durchbrüche vorkommen kann, dass eine Rohrverbindung kurzzeitig gleichzeitig mit zwei andern verbunden ist, wodurch Betriebsstörungen auftreten können, ist es gemäss einem weiteren Gedanken der Erfindung zweckmässig, wenn eine Verriegelung der für die jeweilige Einstellung nicht benötigten Absperrorgane bis zum restlichen Ablauf des der Einstellung entsprechenden Arbeitsvorganges vorgenommen wird.
Diese Verriegelung kann durch ein auf Druckänderungen ansprechendes Hilfsmittel erfolgen.
Sie kann aber in besonders zweckmässiger Weise auch durch eine durch das der jeweiligen Einstellung dienende, kolbenbewegte Absperrorgan elektrisch gesteuerte Verriegelung verwirklicht werden.
Die Zeichnungen zeigen beispielsweise schematisch Ausführungsformen des Elfindungsgegenstandes teilweise im Schnitt.
Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 eine vollständige von einer Mehrwegesteuerung geregelteoffene Wasserenthärtungsanlage mit von oben nach unten fliessendem Wasser, Fig. 2 bis 7 Querschnitte
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Stellungen, Fig. 12 eine Verriegelungsvorrichtung und Fig. 13 und 14 eine dem gleichen Zweck dienende elektrisch betriebene Verriegelungsvorrichtung.
Die auf je einem Kolben arbeitenden, zu einem Paar zusammengefassten Leitungen sind in diesen Zeichnungen stets mit T und B bezeichnet.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird der Zufluss des Hart-oder Rohwassers zu dem Enthärtungs- behälter 22 durch das in die Leitung 1 eingebaute hydraulisch gesteuerte Ventil V 1 geregelt. Durch das Ventil V. 3 wird der Abfluss des enthärteten Wassers vom Boden des Filters über Leitung 2 und 3 zu den Verbrauchsstellen geregelt.
Bei der Filterauswasehung wird durch ein Ventil V 2 der Zufluss von Rohwasser aus der Leitung 1 zum Boden des Enthättungsbehälters durch die in einen Verteiler 25 auslaufende Leitung 2 geregelt.
Der Abfluss von Wasser vom oberen Teil des Enthärtungsbehälters 22 in die Abflussrinne 24 wird durch das Ventil V 2a geregelt, welches in die von der Leitung 1 abzweigende Leitung 2a eingebaut ist. Bei der Filterregenerierung wird Druckwasser durch Leitung 5 vermittels des gesteuerten Ventils V 5 zu einem Injektor 28 geschickt, welcher Salzlösung aus einem Behälter 29 ansaugt und über ein Rück- schlagventil 31 in den Enthärtungsbehälter einführt.
Die hydraulischen Zylinder und Kolben, welche die sechs Ventile V in Betrieb setzen, weisen alle die bei V 3 im Schnitt dargestellte Bauart auf. Das Ventil ist ein Hubventil mit kegelförmigem Ventilkörper 33. Die Stange 32 des Ventilkörpers 33 wird bewegt durch den Kolben 34 im Zylinder 35.
Die den verschiedenen Ventilen V zugeordneten Zylinder sind, wie bereits erwähnt, mit je zwei Leitungen T und B ausgerüstet. Wird die Leitung T mit der Hauptdruckleitung und B gleichzeitig mit der Abflussleitung verbunden, so wird das Ventil geschlossen ; ist B an die Druckleitung und T an die Abflussleitung angeschlossen, so wird das Ventil geöffnet.
Alle B-und T-Leitungen laufen in dem Steuerventil A, welches die in den Fig. 2 bis 7 dargestellte Form aufweist, zusammen. Die zentrale Öffnung 36 der gelochten Platte ist mit der Abflussleitung 15 verbunden. Die verschiedenen B-und T-Leitungen münden in Öffnungen in den gelochten Platte 16 des Steuerventils, welche in den Fig. 2 bis 7 mit den Bezugszeichen versehen sind, die den Bezeichnungen für die Leitungen in Fig. 1 entsprechen. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass die Öffnungen B auf einem äusseren Kreis und die Öffnungen T auf einem inneren Kreis in der Platte 16 angeordnet sind, wobei jede Öffnung T auf einem Radius liegt, der gegenüber dem Radius der entsprechenden Öffnung B um etwa 36'entgegen dem Uhrzeiger verschoben ist. In das Gehäuse des Steuerventils mündet eine Druckwasserleitung 14.
Der in dem Gehäuse angeordnete Drehschieber 17, welcher mit seiner aus Hartgummi od. dgl. bestehenden Unterseite auf der Platte 16 aufsitzt, kann mittels Spindel 37 und Handrad 38 bzw. Zahnrad gedreht werden. Durch die Einbuchtung 18 des Drehschiebers kann Druckwasser in die auf dem äusseren Kreis angeordneten Öffnungen B eintreten, während durch die bogenförmige Durchbrechung 19 Druckwasser zu den auf dem inneren Kreis liegenden Öffnungen T gelangen kann.
Der Drehschieber weist ferner eine bogenförmige Ausfräsung 20 auf, welche so ausgebildet ist, dass durch sie eine Verbindung zwischen jeder Öffnung B oder T und der Abflussöffnung 36 im Mittelpunkt der gelochten Platte 16 hergestellt werden kann.
Die Anordnung der Öffnungen B und T im Verhältnis zu der Stellung der Einbuchtung 18, der Durchbrechung 19 und der Einfräsung 20 im Drehschieber ermöglicht die Regelung der einzelnen Arbeitsabchnitte (Enthärten, Entleeren, Rückspülung, Regenerieren und Spülen) durch Drehen des Schiebers 17 im Steuerventil in fünf verschiedene Winkelstellungen, die etwa 720 voneinander abweichen.
Fig. 3 zeigt das Steuerventil in der Stellung für das Enthärten. Man sieht, dass in die Öffnungen Bd und B J durch die Einbuchtung 18 Druckwasser zugeführt wird, während die Öffnungen T und T 3 durch die Einfräsung 20 und die Ausflussöffnung 36 mit der Abflussleitung 15 verbunden sind. Infolgedessen werden die Ventile V 1 und V 3 in Fig. 1 geöffnet and das Wasser wird enthärtet, indem es durch das Zeolith-Filter von oben nach unten fliesst und am Boden des Enthärtungsbehälters durch die Betriebsleitung 2,. 3 abläuft. Gleichzeitig wird den Öffnungen T 2, T 4, T 5 Druckwasser durch die Durchbrechung de Drehsehiebers- ? zugeführt, während die Öffnungen B 2, B 4, B 5 mit der Abflussleitung in Verbindung stehen.
Die Ventile V 2, V 2a, V 4 und V 5 bleiben also geschlossen.
Durch Drehen des Schiebers um 720 erhält man die Entleerungsstellung gemäss Fig. 4. Die Rohrleitung B 3 steht mit der Druckwasserleitung in Verbindung. Das Ventil V 3 bleibt also geöffnet, während alle zu den übrigen Ventilen V gehörenden Zylinder durch die Durchbrechung 19 und die entsprechenden T-Leitungen unter Druck gesetzt werden, so dass diese Ventile V geschlossen sind. Hiedurch wird ermöglicht, dass das klare unbehandelte Wasser, welches in dem Enthärtungsbehälter über dem Zeolithbett 23 steht, aus dem Enthärter durch das Filter abgezogen werden kann, wobei es enthärtet wird und mit dem im Filterbett enthaltenen, bereits enthärteten Wasser durch das offene Ventil V 3 und die Leitung 3 abfliesst. Hiedurch kann also an Wasser gespart werden.
Wenn der Wasserstand in dem Enthärtungsbehälter 22 bis zur Oberfläche des Zeolithbettes gebracht ist, wird der Drehschieber des Steuerventils A um 720 weitergedreht ; es ergibt sich so die Rüekspülstellung gemäss Fig. 5. Druckwasser wird hier durch die Einbuchtung 18 der Öffnung B 2 zugeführt, während alle andern Öffnungen B durch die Einfräsung 20 mit der Abflussleitung verbunden
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sind. Nur die Ventile V 2 und V 2a sind geöffnet, da die B-und T-Leitungen für diese beiden
Ventile mit den Öffnungen H. 3 bzw. T 2 verbunden sind.
Es ergibt sich also, dass Rüekspüt- wasser dem Boden des Enthärtungsbehäiters zugeleitet wird und vom Trog 24 am oberen Rande des
Behälters 22 durch dis Ventil V 2a und die Leitung 2a in die Abflussrinne 27 fliesst. Die Zeolithmasse 23 wird also gespült.
Beim Weiterdrehen des Steuerventils um 720 ergibt sich die Regenerierstellung gemäss Fig. 6.
Die Öffnungen B 4 und B 5 stehen mit der Druckleitung in Verbindung, so dass die Ventile V 4 und V 5 geöffnet sind. Die andern vier Ventile V sind geschlossen. Das Rohwasser fliesst durch die Leitung 5 durch den Injektor 28, nimmt Salzlösung auf und fülut diese durch die Verteilenohre 30 oben in den Enthärtungsbehälter. Der Boden des Behälters 22 steht durch das geöffnete Ventil V 4 und Leitung 4 mit der Abflussrinne 27 in Verbindung. Bei dieser Stellung wird also die Wiederbelebung der Zeolith- masse 23 durchgeführt.
Durch weiteres Drehen um 720 ergibt sich die Spülstellung gemäss Fig. 7. Die Öffnungen B1 und B4 erhalten Druck, so dass sich die Ventile V 1 und V 4 öffnen. Die übrigen Ventile sind geschlossen.
Das Rohwasser fliesst also durch die Leitung 1 und durch den Trog 24 in den Enthärtungsbehälter 22 ein, die verbrauchte Kochsalzlösung wird aus dem Zeolithbett 23 herausgespült und fliesst vom Boden des Behälters über die Leitungen 2 und 4 durch das Ventil V 4 ab.
Bei weiterer Drehung des Steuerventils um 720 gelangt man wieder zu der Enthärtungsstellung gemäss Fig. 3.
Für den Betrieb einer Filteranlage sind weniger Verbindungen erforderlich als für eine Ent- härtungsanlage. Eine solche Anlage ist in Fig. 8 dargestellt. Ein einfaches Steuer ventil A 1 zur Regelung der drei Arbeitsphasen (Filtrieren, Rückspülung und Entleerung) in einem in der Strömungsrichtung von oben nach unten arbeitenden Diuekfilter mit entsprechenden, durch Wasserdruck bewegten
Ventilen ist in den Fig. 9, 10 und 11 dargestellt.
Das Steuerventil JL 7 für diese bei a an die Druck- wasserleitung und bei b an die Abflussleitung nach den Verbrauchsstellen angeschlossene Filteranlage ist dem in den Fig. 1 bis 7 dargestellten ähnlich, durch Wegfall der Regenerier-und der Spülphase ergibt sich jedoch eine gewisse Vereinfachung des Steuerventils. Es sind nur drei verschiedene Stellungen des Ventils erforderlich, so dass der Drehschieber beim Wechsel von einer Stellung zur nächsten um jeweils etwa ein Drittel einer vollen Umdrehung (1200) gedreht wird. Bei diesem Ventil A 1 liegen die B-und T-Öffnungen eines zusammenarbeitenden Öffnungspaares in der durchlochten Platte auf demselben Radius und sind nicht gegeneinander versetzt.
In der Filtrierstellung des Steuerventils (Fig. 9) wird das Diuekwasser infolge der Stellung des
Drehschiebers den B-Leitungen der Ventile V 7. 3 und V 15 zugeführt ; die Ventile V 13 und V 15 sind also geöffnet. Bei dieser Stellung fliesst das Wasser unter Druck von oben nach unten durch die Filter- masse 40 und wird vom Boden des Filterbehälters 40 durch das Ventil V 15 nach den Verbrauchs- stellen geleitet. In der zweiten (Rückspül-) Stellung steht gemäss Fig. 10 die Leitung B 14 unter Druck, so dass die Ventile V 14 und V 14a geöffnet werden. Hiedurch fliesst Rohwasser zur Rückspülung am
Boden des Behälters 40 ein und von der Oberseite des Behälters durch das Ventil V 14a in die Abfluss- rinne 27 ab.
Bei der dritten Stellung des Steuerventils (Fig. 11) werden die Ventile V 13 und V 16 geöffnet, so dass das im Filter befindliche Wasser in die Abflussrinne 27 abfliesst und reines, filtriertes
Wasser im Boden des Filtrierbehälters 40 zurückbleibt.
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auf dem äusseren Kreis der durchlochten Platte um einen bestimmten Winkel gegeneinander versetzt ; jede T-Öffnung liegt auf einem Radius der beiden konzentrischen Kreise, welcher gegenüber dem Radius, auf welchem die entsprechende B-Öffnung liegt, um etwa 36 zurückliegt.
Bei dieser versetzten Anordnung der Öffnungen ist die bogenförmige Durchbrechung 19 in dem Ventildrehkörper so angeordnet und ausgebildet, dass beim Drehen des Drehschiebers im Uhrzeigersinn (wie in den Figuren dargestellt) die Durchbrechung mit jeder T-Öffnung etwa dann in Verbindung kommt, wenn die Einbuchtung 18 des Drehschiebers über die entsprechende B-Öffnung hinweggegangen ist und diese Öffnung mit der Einfräsung 20 in Verbindung steht. Die Ausbildung ist derart, dass in dem abgebogenen Teil der Einfräsung 20 zwischen dem die T-Öffnungen und die zentrale Abflussbohrung überstreichenden Teil und dem mit den B-Öffnungen in Verbindung kommenden, sich längs des äusseren Teiles des Drehschiebers erstreckenden Teil eine grössere Durchtrittsöffnung für die strömende Flüssigkeit sich ergibt.
Durch die Versetzung der zugeordneten B-und T-Öffnungen um einen bestimmten Winkel ergibt sich die Möglichkeit zu einer abweichenden Ausgestaltung des Steuerventils, bei welcher die B-und T-Öffnungen ebenfalls im Verhältnis zu den Durchlässen des Drehschiebers so angeordnet sind, dass jedes der Ventile V im Verhältnis zum Öffnen und Schliessen der andern Ventile in bestimmten Intervallen geöffnet und geschlossen werden kann. Die Ausbildung des Drehschiebers unterstützt also die Regelung der Ventilbewegungen.
Wenn bei der in den verschiedenen Figuren dargestellten Form des Steuerventils irgendeine B-Öffnung so angeordnet ist, dass sie auf der Mittellinie der Einbuchtung 18 in irgendeiner Stellung des Drehschiebers liegt, so ist das mit dieser B-Öffnung verbundene Ventil V nur in einer Stellung des
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Steuerventils geöffnet. Wenn ein Ventil V in zwei aufeinanderfolgenden Phasen geöffnet bleiben soll, so kann die B-Öffnung für dieses Ventil in der gelochten Platte in der Mitte zwischen den beiden Mittellinien der Einbuchtung 18 in den beiden aufeinanderfolgenden Stellungen aes Steuerventils angebracht werden.
Wenn das Steuerventil 2 tür das Filter gemäss Fig. 8 aus der normalen Betriebsstellung (Filtrieren) in die Rückspülstellung gedreht wird oder wenn das Steuerventil A gemäss Fig. 1 aus der Abfluästellung (Fig. 4) in die Rückspülstellung (Fig. 5) gebracht wird, so besteht für das in der Betriebsleitung angeordnete Ventil V 15 bzw. V 3 eine das Schliessen bewirkende Verbindung, während gleichzeitig für das die Rüekspülung regelnde Ventil V 14 bzw. V 2 eine zum Öffnen führende Verbindung hergestellt wird. In einem Zeitpunkt kurz nach dem Drehen des Steuerventils in die Rückspülstellung können also diese beiden Ventile V 14 und V 15 bzw. V 2 und V 3 teilweise geöffnet sein, da das Ventil V 15 bzw.
V 3 sich gerade schliesst und das Venti ! V. M bzw. V 2 sich gerade öffnet. So kann für kurze Zeit eine direkte Verbindung zwischen der Rohwasserleitung und der Betriebsleitung hergestellt werden. Die hiedurch bedingte Verunreinigung des Betriebswassers ist in manchen Fällen unerwünscht ; sie kann vermieden werden durch eine der in den Fig. 13,14 und 15 dargestellten Anordnungen, welche ein Öffnen des Ventils V 14 vor dem vollständigen Schliessen des Ventils V 15 verhindert. Die Wirkung dieser Anordnungen wird nachstehend in der Anwendung bei der Anlage gemäss Fig. 8 erläutert.
Wie in Fig. 12 dargestellt, ist ein Diaphragmaventil 41 in der Leitung B 14 angeordnet (es könnte aber ebenso in die Leitung T 14 eingesetzt sein) ; in die Leitung B 15 ist eine Stauvorrichtung 42 eingebaut. Das Gehäuse des normalerweise geöffneten Diaphragmaventils 42 ist zwischen der Stauvorrichtung 42 und dem hydraulischen Zylinder des Ventils V 15 mit der Leitung B 15 verbunden.
Wenn das Steuerventil A 1 aus der Filtrierstellung (bzw. aus der Abflussstellung gemäss Fig. 1) in die Rück- spülstellung gedreht wird, so bedingt der Zutritt von Druckwasser in die Leitung T 15, wodurch das Ventil V 15 geschossen wird, und der Wasserabfluss durch die Leitung B15 infolge der Anordnung der Stauvorrichtung eine Dmckübertragung auf das Gehäuse des Diaphragmaventils 41 in der Leitung B 14, wodurch dieses geschlossen wird, so dass sich der Kolben des Ventils V 14 nicht bewegen kann und das Ventil geschlossen bleibt, bis der Kolben des Ventils V15 das Ende seiner Bewegung erreicht hat und das Ventil V 15 geschlossen ist.
Dann nimmt der auf dem Diaphragmagehäuse lastende
Druck ab, das Diaphragmaventil 41 öffnet sich und das Ventil V 14 kann sich dann ebenfalls öffnen, da Druckwasser durch die Leitung B 14 in den Zylinder gelangt.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 13 ist die Wirkungsweise ähnlich ; hier ist aber ein normalerweise geschlossenes Solenoidventil 43 in die Leitung B 14 eingebaut. Die Kolbenstange des Ventils V 15 ist verlängert und trägt einen beweglichen Kontakt 44. Wenn sich das Ventil VJ geschlossen hat, so schliesst dieser Kontakt einen Stromkreis 45, der das Solenoid in Betrieb setzt, wodurch sich das
Ventil 43 öffnet, so dass sich das Ventil V14 ebenfalls öffnen kann.
In der Anordnung gemäss Fig. 14 ist ein durch den Wasserdruck geregelter Kontakt 46 mit dem Zylinder des Ventils V 15 so verbunden, dass er durch die Leitung T 15 Druck erhält, wenn der Kolben seine Endstellung erreicht und das Ventil V-M geschlossen hat. Der so übermittelte Druck schliesst den Kontakt 46'und öffnet das normalerweise geschlossene Solenoidventil 4'3, welches in die Leitung B 14 eingebaut ist, so dass das Einlassventil für das Ruckspülungsmittel V 14 sich öffnen kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zentrale Mehrwegesteuerung für kolbenbewegte Absperrorgane zum Öffnen und Schliessen der verschiedenen Rohrleitungen von Wasserbehandlungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass von den Durchbrüchen der zentralen Mehrwegesteuerung (A, Al) für jede Einstellung der Wasserbehandlungsanlage jeweils mindestens zwei paarweise zusammenarbeitende und gegebenenfalls auch noch weitere Durchbrüche für das auf die Ober-oder Unterseiten der Kolben (34) wirkende Druckmittel und dessen Abfluss verfügbar sind.