CH129012A - Verfahren zur Verhinderung von schädlichen Einflüssen auf von Nutzwässern unter Druck durchströmte Rohrstränge, Behälter usw., und Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Verhinderung von schädlichen Einflüssen auf von Nutzwässern unter  Druck durchströmte Rohrstränge, Behälter usw., und Einrichtung zur Ausführung  dieses Verfahrens.    Für das den Gegenstand der vorliegenden  Erfindung bildende Verfahren zur Verhin  derung von schädlichen Einflüssen auf von  Nutzwässern unter Druck durchströmte  Rohrstränge, Behälter usw. war die von Till  manns und Heublein gefundene Tatsache  grundlegend, dass die in     calciumbikarbonat-          haltigen    Wässern enthaltene sogenannte  freie Kohlensäure verschieden zu bewerten  ist (J. Tillmanns  Die chemische Unter  suchung von Wasser und Abwasser , Halle  1915, Seite 94).

   Ein Teil der freien Kohlen  säure ist immer aggressiv, vermag daher auf  vom Wasser bestrichene Metallteile eine lö  sende Wirkung auszuüben, wodurch Rost  bildungen entstehen. Ein anderer Teil der  freien Kohlensäure kann als neutral ange  sprochen werden, da er nicht auflösend auf  Calciumbikarbonate wirkt, so dass keine     Ver-          krustungen    in den Rohrsträngen, Behältern  usw. entstehen können; die Menge dieses  letzterwähnten Teils hängt von der durch  Calciumbikarbonat verursachten temporären  Härte des Wassers ab, nimmt jedoch bei der  Erwärmung des Wassers zu.

      Gemäss dem vorliegenden Verfahren wird  der Kohlensäuregehalt eines zum Verbrauch  bestimmten, unter Druck stehenden Nutz  wassers mittelst chemischer Reagentien, de  ren Zustrom zum Wasser mit Hilfe einer  Dosierungseinrichtung erfolgt, derart ge  regelt, dass in den Rohrsträngen, Behältern  usw. weder Korrosionen, zum Beispiel Rost  bildungen, noch Kalkverkrustungen entstehen  können.  



  Je nachdem es sich darum handelt, Kalk  bildungen oder Rostbildungen in einem Rohr  strang oder Behälter zu verhindern, wird also  entweder eine bestimmte Menge Kohlensäure  zugeführt oder aber im andern Fall, wenn ein  Überschuss an freier Kohlensäure vorhanden  ist, dieser Überschuss chemisch gebunden.  Für beide Grenzfälle wird nachstehend ein  Beispiel gegeben.  



  Beispiel I: Um eine Verkrustung von  Rohrsträngen, Behältern, Heizflächen usw.  durch hartes Nutzwasser bei dessen Erwär  mung zu verhindern, wird -dem Wasser so  viel freie     Kohlensäure    zugeführt, dass die      Karbonathärte als Calciumbikarbonat gelöst  wird und auch in warmem Wasser gelöst  bleibt.

   Nachdem sieh eine direkte Zufuhr von  Kohlensäure als umständlich, unwirtschaft  lich und ungenau herausgestellt hat, wird  vorteilhafterweise Chlorwasserstoffsäure, vor  zugsweise reine 25%ige Salzsäure in genau  dosierter Menge in das Wasser eingeführt,  wobei ein gewisser Teil der doppelkohlen  sauren Kalksalze in Chloridsalze umge  wandelt und diejenige Kohlensäure aus den  Kalksalzen frei gemacht wird, die für den  Weiterbestand der übrig bleibenden doppel  kohlensauren Kalksalze notwendig ist, gemäss  der Formel:  Ca(HCO3)2 + 2 HCl = CaCl + 2(H2CO3)    Entsprechend den Molekulargewichten er  gibt sich, dass bei der Überführung von 1   Karbonathärte in Chloridhärte 16 mgr freie  Kohlensäure in 1 Liter Wasser gebildetwerden.

    Gemäss angestellten Versuchen erhöht sich  aber bei der Erwärmung eines 15  kar  bonatharten Wassers auf 75  C der erforder  liche Mehrgehalt an freier Kohlensäure von  44 mgr auf 68 mgr, also um 24 mgr pro Liter  Wasser von 75 C, damit die doppelkohlen  sauren Kalksalze in ihrer restlichen Ge  samtheit vollständig gelöst bleiben, also  keine Kalkverkrustungen verursachen kön  nen. Zur Erzeugung dieser 24 mgr Kohlen  säure müssen ä, 1,5   Karbonathärte in  Chloridhärte umgewandelt
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   werden. Jenes  15  karbonatharte Wasser enthält mithin nach  der chemischen Einwirkung durch Salz  säure 15  Chloridhärte und 13,5   nach der  Erwärmung auf 75  C gelöst bleibende Bi  karbonathärte.

   Zur Umwandlung von 1,5   Karbonathärte in Chloridhärte und für die  Erzeugung der hierbei frei werdenden Koh  lensäure sind bloss 1,5. 10. 1,3. 4 = 78 gr  Salzsäure für 100 Liter Wasser erforderlich,  also entsprechend einem Mischungsverhältnis  von 1 : 12820.    Zur Erzeugung der freien Kohlensäure  kann anstatt Salzsäure zum Beispiel auch    Schwefelsäure verwendet werden, wobei ein  Teil der Karbonathärtebildner in Sulfate  umgewandelt wird.  



  Beispiel II: Um verhältnismässig weichen  Nutzwässern mit geringer Karbonathärte,  die wegen ihres im allgemeinen mehr oder  weniger grossen Gehaltes an freier, aggres  siver Kohlensäure, die auf Metalle, wie zum  Beispiel Eisen und Zink, und auf     Metall-          legierungen,    wie zum Beispiel Messing, lö  send einwirkt, wodurch in Rohrsträngen er  hebliche Verheerungen in Form von Korro  sionen und Rostknollen entstehen, den Über  schuss an freier, aggressiver Kohlensäure zu  nehmen, werden sie der chemischen Ein  wirkung von Basen unterworfen, diese ba  sische Behandlung jedoch nur so weit getrie  ben, dass Calciummonokarbonate nicht aus  fallen können, wobei also bloss der aggres  sive Teil der freien Kohlensäure gebunden  wind, der übrige Teil aber als neutral im  Wasser bleibt.

   Die Wasserstoffionenkonzen  tration bezw. der ph-Wert soll hierbei 7,1  bis 7,3 nicht überschreiten (siehe J. M.     Kolt-          hoff,    Utrecht, über "Farbenindikatoren"), da  es bei einem höheren ph=Wert vorkommen  kann, dass die im Wasser enthaltenen Cal  ciumbikarbonate eben in feste Monokarbonate  umgewandelt werden, welche sich an den  Wandungen eines Rohrstranges oder Be  hälters festsetzen und Verstopfungen durch  Kalkverkrustungen erzeugen könnten.  



  Es ist zwar bereits bekannt, aggressive  Kohlensäure durch Basen, wie zum Beispiel  Natrium- oder Calciumhydrat, zu binden,  wobei Natriumkarbonat bezw. Calciumbi  karbonat entsteht, jedoch war die hiervor  erwähnte, einzig rationelle Beschränkung der  basischen Behandlung bloss auf den Gehalt  an freier, aggressiver Kohlensäure keines  wegs bekannt.  



       iSobald    im Wasser keine aggressive Koh  lensäure mehr vorhanden     bist,    ist dasselbe  in bezug auf Metalle, zum Beispiel Eisen  und Zink, und     unf    Marmor und andere  Kalksteine neutral.      Es ist einleuchtend, dass zur Durchfüh  rung des beschriebenen Verfahrens, möge es  sich um die saure oder basische Behandlung  eines Nutzwassers handeln, eine besondere  Einrichtung erforderlich ist, um ein be  stimmtes Mischungsverhältnis des Wassers  und der chemischen Reagentien zu erzielen  und unter allen Umständen genau aufrecht  zu erhalten.  



  Die beigegebene Zeichnung stellt mehrere  Ausführungsbeispiele einer solchen Ein  richtung dar. Ihnen allen sind gemeinsam:  ein Behälter zur Aufnahme der einem Nutz  wasser einzuverleibenden chemischen     Rea-          gentien,    und Mittel, die imstande sind, einen  gewissen Druckunterschied zwischen der  Zufluss- und Abflussseite des Wassers her  beizuführen, durch welchen die betreffenden  Reagentien aus dem Behälter hervorgeholt  und in das Nutzwasser übergeführt werden.  



  Bei den Ausführungsbeispielen gemäss  Fig.1 bis 4 sind von zwei Stellen einer  Druckwasserleitung 1 Zweigleitungen 3'  und 3'' nach dem Reagenzbehälter 2 ge  führt, von denen die eine, 3'', bis nahe an  den Boden reicht, die andere, 3', an die Decke  des Behälters angeschlossen ist. In die eine  Zweigleitung ist ein Absperrorgan 0 ein  geschaltet, mittelst dessen die auch von der  Grösse der Druckdifferenz abhängige Menge  der dem Wasser zuzuführenden Reagentien  geregelt werden kann.  



  Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1  wird eine Druckdifferenz durch Reibungs  verluste in der zwischen den Anschlussstellen  der Zweigleitungen 3', 3'' liegenden Strecke  der Leitung 1 erzeugt; jene Stellen befinden  sich in verhältnismässig grosser Entfernung  von einander.  



  Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig.2  ist das in die Druckwasserleitung 1 ragende  Ende der Zweigleitung 3' mit einer gegen  die Strömungsrichtung des Wassers gerich  teten Düse 4 versehen, wobei eine Druck  differenz aus der lebendigen Kraft der Strö  mungsenergie dieses Druckwassers erzeugt  wird.    Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig.3  sind die in die Leitung 1 ragenden Enden  beider Zweigleitungen 3' und 3'' mit Düsen  versehen, von denen 4' gegen die Strömungs  richtung des Wassers, 4'' in die Strömungs  richtung mündet; hierbei wird wieder durch  die lebendige Kraft der Strömungsenergie  des Druckwassers eine Druckdifferenz her  vorgebracht.  



  Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig.4  ist in die Druckwasserleitung 1 eine Stau  düse 5 eingebaut, die durch Verengung des  Rohrquerschnittes einen Widerstand bildet,  wodurch ein Plus- und Minusdruck hervor  gebracht wird. Der gleiche Zweck kann zum  Beispiel durch ventilartige Organe und  durch Stauränder erzielt werden.  



  Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig.5  und 6, die einen Querschnitt nach Linie  A-B der Fig. 5 darstellt, wird eine Druck  differenz zwischen der Zuleitung und Ab  leitung des Druckwassers durch ein Ventil  gehäuse und eine eigenartige Ausbildung  des Ventilkegels und des Ventilsitzes her  vorgebracht, und es sind Mittel vorgesehen,  um das Mischungsverhältnis zwischen Was  ser und Reagensmittel konstant zu erhalten,  sowohl bei geringer als bei besonders grosser  Entnahme von Wasser aus der Leitung.  



  Das Ventilgehäuse 12 ist mit Stutzen 15  und 16 zum Anschluss der Zu- und Ab  leitung des Druckwassers und einem Stutzen  14 zum Anschluss des Reagensbehälters 2  versehen. Der Ventilsitz 25 weist eine ko  nische Bohrung auf, die an der der Auslauf  seite des Ventilgehäuses zugekehrten Seite  weiter ist als an der der Zulaufseite zuge  kehrten Seite. Von dem birnenförmig aus  gebildeten Ventilkörper 6 erstreckt sich ein  Rohr 7 bis nahe an den Bodendes Behälters  2; der dieses Rohr durchsetzende Kanal  mündet in einem den Ventilkörper 6 durch  setzenden Querkanal B.

   An der     Ventil-          stange    9 greift die Regulierschraube 10 in  der Weise an, dass der Ventilkörper 6     in     Richtung seiner     Axe    gegenüber dem 'Ventil  sitz zwangsläufig verstellt werden     kann.    Die      das Muttergewinde für die Schraube 10 ent  haltende Büchse 10' ist zwischen Führungs  leisten 20 im untern Teil einer Schutzhülse  13 längsverschiebbar geführt. Diese Hülse  enthält ferner eine Schraubenfeder 11, das  Muttergewinde für eine zweite, der ganzen  Länge nach durchbohrten Regulierschraube  22, einen ebenfalls axial durchbohrten Druck  ring 13' zwischen der Feder 11 und der  Schraube 22, und eine Verschlusskappe 24.  



  Die Wirkung des hiervor beschriebenen  Mischventils beruht auf dem Prinzip des so  genannten Venturirohres, dem der     Bernoul-          lische    Lehrsatz zugrunde liegt, dass in Flüs  sigkeitsdruckleitungen der hydrodynamische  Druck gleich ist dem statischen Druck bei  ruhendem Wasser, vermindert um den  Druck, welcher an jeder Stelle der Druck  leitung der vorhandenen Geschwindigkeits  höhe entspricht. Wenn bei 15 Druckwasser  in das Ventilgehäuse 12 eintritt, so hebt  sich der Ventilkörper 6, so dass eine gewisse  Menge Wasser nach der Auslassseite 16 hin  durchströmen kann. Hierbei wird am Quer  kanal 8 ein Unterdruck erzeugt, wodurch be  wirkt wird, dass durch das Rohr 7 Reagens  flüssigkeit aus dem Behälter 2 hervorgeholt  und in das Wasser eingeführt wird.

   Beim  Entzug von Flüssigkeit aus dem Behälter 2  kann durch eine kleine Öffnung im Deckel  26 des Füllstutzens 27 Luft von aussen in  den Behälter einströmen. Die eben erwähnte  Öffnung kann allenfalls mit einem sich nach  innen zu öffnenden Absperrorgan abschliess  bar sein. Durch Einstellung des Ventil  körpers 6 in der Längsrichtung der konischen  Bohrung des Ventilsitzes 25 mittelst der Re  gulierschrauben 10 und 22 kann der hydro  dynamische Druck im Ventilgehäuse und  der Druckunterschied zwischen Ein- und  Auslassseite geregelt, sonach der Unter  druck am Querkanal 8 des Ventilkörpers 6  eingestellt und demgemäss eine bestimmte  Strömungsgeschwindigkeit hervorgebracht  werden, um die notwendige Saugwirkung  auszuüben und dadurch ein ganz bestimmtes  Mischungsverhältnis zwischen Druckwasser    und Reagensmittel herzustellen.

   Die Regu  lierschraube 10 dient zur Einstellung des.  Mischungsverhältnisses für die kleinste Was  serentnahme, die Regulierschraube 22 da  gegen für die grösstmöglichste Wasser  entnahme. Für die dazwischen liegenden Ent  nahmen bleibt das Mischungsverhältnis im  mer dasselbe. Die Feder 11 erhält den Ven  tilkörper 6 nach jeder Einstellung in der  neuen Lage. Die axialen Durchbohrungen der  Regulierschraube 22 und des Druckringes 13'  gestatten die Einführung eines Instrumentes,  zum Beispiel Schraubenziehers, um die Regu  lierschraube 10 einzustellen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Verhinderung von schäd lichen Einflüssen auf von Nutzwässern unter Druck durchströmte Rohrstränge, Behälter usw., dadurch gekennzeichnet, dass der Koh lensäuregehalt in einem Nutzwasser mittelst chemischer Reagentien, deren Zustrom zum Wasser mit Hilfe einer Dosierungseinrich tung erfolgt, derart geregelt wird, dass in den Rohrsträngen, Behältern usw. weder Korro sionen noch Kalkverkrustungen entstehen können. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren gemäss Patentanspruch I zur- Behandlung von Wasser, welches in Rohrsträngen, Behältern usw, Rostbil dungen verursacht, dadurch gekennzeich net, dass im Wasser vorhandene, aggres sive Kohlensäure durch einen basisch rea gierenden Stoff in dem Masse wärme beständig gebunden wird, dass keine Cal ciumkarbonate ausfallen können, wäh rend die neutrale, nicht aggressive Koh lensäure dem betreffenden Nutzwasser unverändert erhalten bleibt. 2. Verfahren gemäss Patentanspruch I und.' Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass als basisch reagierender Stoff' Natriumhydrat verwendet wird, behufs Bindung der aggressiven Kohlensäure zu Natriumkarbonat. 3.

   Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass als basisch reagierender Stoff Calciumhydrat verwendet wird, behufs Bindung der aggressiven Kohlensäure zu Calciumbikarbonat. 4. Verfahren gemäss Patentanspruch I zur Behandlung von Wasser, welches in Rohrsträngen, Behältern usw.

   Kalkver- krustungen verursacht, dadurch gekenn zeichnet, dass dem Wasser eine dosierte Menge einer auf kohlensauren Kalk ein wirkenden Säure zugeführt wird, durch welche ein bestimmter Teil der Karbonat härtebildner in ein Salz der betreffenden Säure übergeführt wird, während zu gleich so viel Kohlensäure frei wird, dass sie bei Erwärmung des Nutzwassers die Löslichkeit der verbleibenden Cal ciumbikarbonate aufrecht zu erbalten vermag, so dass diese letzteren keine Ver- krustung der Rohr- oder Behälterwan dungen verursachen können. 5.

   Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass eine dosierte Menge von Chlor- waaserstoffsäure in das Nutzwasser ein geführt wird, wobei Teile der die Härte verursachenden Calciumbikarbonate in Calciumchloride verwandelt und Kohlen säure frei gemacht wird. 6. Verfahren gemäss Patentanspruch I und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass eine dosierte Menge von Schwe felsäure in das Nutzwasser eingeführt wird, wobei Teile der die Härte verur sachenden Calciumbikarbonate in Cal ciumsulfat verwandelt und Kohlensäure frei gemacht wird.

   PATENTANSPRUCH II: Einrichtung zur Ausführung des Ver fahrens gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der dem unter Druck stehenden Nutzwasser in do sierter Menge einzuverleibenden chemischen Reagentien ein Behälter vorhanden ist, und dass Mittel vorhanden sind, die imstande sind, einen Druckunterschied zwischen der Wasser zuleitung und der Wasserableitung herbeizu führen, durch welchen Druckunterschied die betreffenden Reagentien aus dem Behälter hervorgeholt und in das Nutzwasser über geführt werden. UNTERANSPRÜCHE: 7.

   Einrichtung gemäss Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass der Reagens behälter mit zwei verschiedenen Druck aufweisenden Stellen der das zu behan delnde Nutzwasser führenden Leitung verbunden ist, wobei durch den vorhan denen Druckunterschied die betreffenden reagierenden Stoffe aus dem Behälter entnommen und in das Nutzwasser über geführt werden. 8. Einrichtung gemäss Patentanspruch II und Unteranspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die beiden Stellen, an denen der Reagensbehälter an die das zu be handelnde Nutzwasser führende Leitung angeschlossen ist, so weit auseinander liegen, dass sich durch Reibungsverluste in jener Leitung eine zur Entnahme von Reagentien aus dem Reagensbehälter und zu ihrer Überführung in das Wasser hin reichende Druckdifferenz ergibt. 9.

   Einrichtung gemäss Patentanspruch II und Unteranspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass wenigstens die eine Verbin dungsleitung zwischen dem Reagens behälter und der das zu behandelnde Nutzwasser führenden Leitung in einer Düse endigt, behufs Hervorbringung einer Druckdifferenz durch örtliche Än derung der Wassergeschwindigkeit. 10. Einrichtung gemäss Patentanspruch II und Unteranspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass beide Verbindungsleitungen zwischen dem Reagensbehälter und der das zu behandelnde Nutzwasser führen den Leitung in Düsen endigen, von denen die eine in die Strömungsrichtung, die andere gegen die Strömungsrichtung des in der Leitung fliessenden Nutzwassers mündet. 11.

   Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass in die zwischen den An schlussstellen der beiden Verbindungs leitungen des Reagensbehälters befind liche Strecke der das zu behandelnde Nutzwasser führenden Leitung ein Wi derstand in Form einer Verengerung ein geschaltet ist. 12. Einrichtung gemäss Patentanspruch II und Unteranspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, dass der Widerstand als Stau düse ausgebildet ist. 13.

   Einrichtung gemäss Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu leitung und Ableitung des zu behan delnden Nutzwassers an zwei einander gegenüberliegenden Stellen eines Ventil gehäuses angeschlossen sind, dessen Ven tilkörper in verschiedenen Stellungen eingestellt werden kann, und dass sich von diesem Ventilkörper ein Rohr in den Reagensbehälter erstreckt, so dass unter dem Einfluss des Druckunterschiedes zwi schen der Einlauf- und Auslaufseite des Ventilgehäuses eine bestimmte Strö mungsgeschwindigkeit erzeugt und eine von der relativen Stellung des Ventil körpers zum Ventilsitz abhängige Menge des Reagens aus dem Behälter hervor geholt und in das Nutzwasser eingeführt werden kann. 14.

   Einrichtung gemäss Patentanspruch II und Unteranspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, dass der Ventilsitz an der der Auslaufseite des Ventilgehäuses zuge kehrten Seite weiter ist als an der der Einlaufseite zugekehrten Seite, und dass der Ventilkörper birnenförmig ausge bildet und von einem Querkanal durch setzt ist, in welchen der Durchgangskanal des in den Reagensbehälter tauchenden Rohres mündet. 15.

   Einrichtung gemäss Patentanspruch II und Unteranspruch 1d, dadurch gekenn zeichnet, dass zwei Einstellvorrichtungen für den Ventilkörper vorgesehen sind, nämlich die eine für die geringste vor gesehene Wasserentnahme, die andere für die grösstmöglichste Wasserentnahme, so dass es möglich ist, den Druckunterschied zwischen Einlaufseite und Auslaufseite des Ventilgehäuses dem Wasserdurchfluss wenigstens annähernd proportional zu er zeugen, und dass der Ventilkörper ausser dem der Einwirkung einer Feder unter steht, durch welche den zwischen der grössten und geringsten liegenden Was serdurchströmungsmengen entsprechende Zwischenstellungen des Ventilkörpers ermöglicht werden.