Gerät zur Herstellung konzentrierter Lösungen aus körnigem Gut
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Herstellung konzentrierter Lösungen aus körnigem Gut mittels einer Lösungsflüssigkeit, insbesondere zur Aufbereitung der regenerativen, wässerigen Salzlösung für Wasserentkalker, wobei eine zur Aufnahme des körnigen Gutes bestimmte Kammer am einen Endteil mit einer Öffnung zum Einlassen der Lösungsflüssigkeit und am gegenüberliegenden Endteil mit einer Öffnung zum Auslassen der beim Durchströmen der Kammer gebildeten Lösung versehen ist.
Bei bekannten Geräten dieser Art wird das in der Kammer befindliche Gut mit der Lösungsflüssigkeit umströmt und durchwirbelt, um eine möglichst konzentrierte Lösung zu erzielen. Dies gelingt jedoch nur solange, als eine verhältnismässig grosse Menge des aufzulösenden Gutes vorhanden ist. Es besteht jedoch immer die Gefahr, dass sich die Lösungsflüssigkeit eine von aussen unsichtbare Gasse durch das Gut bahnt, was zu einer ungenügenden Konzentration der erzielten Lösung führt.
Die vorliegende Erfindung behebt diese Unzulänglichkeit und betrifft ein Gerät der eingangs erwähnten Gattung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in der durch einen Zylinder gebildeten Kammer ein Kolben angeordnet ist, der die Kammer in einen vorderen, zur Aufnahme der eingelassenen Lösungsflüssigkeit bestimmten Raum sowie einen hinteren, zur Aufnahme der sich bildenden Lösung bestimmten Raum unterteilt und mit mindestens einer zum Durchlass der Lösungsflüssigkeit bestimmten Öffnung versehen ist, die einen so grossen Durchflusswiderstand aufweist, dass der Druck bei geöffnetem Einlass und Auslass im vorderen Raum um ein vorbestimmtes Ausmass grösser ist als im hinteren Raum.
Dadurch übt der Kolben stets einen entsprechenden Druck auf das in der hinteren Kammer befindli che Gut und Flüssigkeitsgemisch aus, wodurch das Gut zusammengedrückt wird, so dass in diesem keine Hohlräume oder Gassen entstehen können. Da wie üblich die Auslassöffnung durch ein feines Sieb abgedeckt ist, kann kein ungelöstes Gut aus der Kammer austreten, so dass das gesamte körnige Gut eine zusammenhängende Masse bildet, durch welche die Flüssigkeit wie durch ein Filter hindurch gepresst wird. Die dabei in die Lösung übergehenden Teile des Gutes werden ständig durch die entsprechende Kompression des Gutes unter Beibehaltung des Gefüges ausgeglichen.
Die Zeichnung zeigt im Mittellängsschnitt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.
Das dargestellte Gerät weist einen Zylinder auf, dessen Mantel 1 zweckmässig aus einem transparenten Kunststoff besteht. Der Zylinder ist am hinteren Ende mit einem in den Mantel 1 übergehenden Boden 2 versehen, auf der Vorderseite dagegen durch einen Deckel 3 abgeschlossen. Dieser ist auf der dem Mantel zugekehrten Seite mit einem Ringflansch 10 versehen, der ein Muttergewinde aufweist, das mit einem Aussengewinde des vorderen Mantelendteils in Eingriff steht. Durch den Boden 2 ist eine zentrale Auslassleitung 4 hindurchgeführt, die auf der Innenseite durch ein Feinsieb 5 aus druckfestem Syntermaterial abgeschlossen ist. Der Mantel weist am vorderen Teil eine Einlassleitung 6 auf.
Der Zylinderraum ist durch einen im Querschnitt U-förmigen Kolben 7 in einen vorderen Raum 8, in den die Einlassleitung 6 mündet, und einen hinteren Raum 9 unterteilt. Der Steg des Kolbens 7 ist mit einer zentralen Öffnung 11 versehen, die auf der Rückseite durch ein Feinsieb 12 aus druckfestem Syntermaterial abgeschlossen ist. Der Kolbensteg ist oberhalb der Öffnung 11 mit einer Durchbrechung versehen, die durch ein Ventil 13 kraftschlüssig geschlossen und durch ein in der Vorderkammer 8 befindliches Organ 14 durch die genannte Durchbrechung hindurch, derart steuerbar ist, dass beim Aus üben einer vorbestimmten Zugkraft des Organs das Ventil 13 geöffnet wird.
Das Organ 14 ist nur auf Zug widerstandsfähig und besteht aus einer Nylonsaite, die anderenends an einen elektrischen Schalter 15 angreift, der einen durch eine zentrale Bohrung des Deckels 3 dichtschliessend hindurchgeführten Schaft 16 aufweist, an dessen in den Vorderraum 8 hineinragendem freien Endteil die Saite 14 und eine analoge weitere Saite 17 angreifen. Diese verläuft, bezogen auf die Zylinderachse, symmetrisch zur Saite 14 und ist unmittelbar am Steg des Kolbens 7 befestigt. Der Schalter 15 steht unter dem Einfluss einer nicht dargestellten Feder, welche die Tendenz hat, den Schalter 15 kraftschlüssig nach aussen in die in der Zeichnung dargestellte Ruhelage zu pressen. In dieser Lage ist der vom Schalter gesteuerte Stromkreis, in dem eine Signallampe liegt, unterbrochen und dementsprechend die Lampe erloschen.
Die beiden unter sich gleichen Saiten 14 und 16 sind derart bemessen und schraubenlinienförmig gewickelt, dass sie dem Verschieben des Kolbens 7 in Richtung auf den Zylinderboden 2 zu keinen wesentlichen Widerstand entgegensetzen, bevor der Kolben eine vorbestimmte Endlage erreicht. Infolgedessen werden hierbei der Schalter 15 und das Ventil 13 nicht betätigt. Erst bei Eintritt dieser Kolbenendlage sind die Saiten 14 und 17 straff gespannt, so dass das Ventil 13 in die Öffnungs- und der Schalter 15 in die Schliesslage übergeführt werden.
Anstelle der Saiten können auch andere Organe Verwendung finden, die nur auf Zug widerstandsfähig und erst bei Erreichen der Kolbenendlage völlig gestreckt sind.
Beim Gebrauch des vorstehend erläuterten Gerätes, z. B. zur Aufbereitung der regenerativen, wässrigen Salzlösung für Wasserentkalker, wird der Deckel 3 vom Zylindermantel 1 abgeschraubt und alsdann in der Zylinderlängsrichtung weggezogen, wobei vorerst die Saiten 16, 17 gestrafft werden und anschliessend den Kolben 7 mitnehmen. Alsdann wird der Zylinder in Vertikallage bis zu einer nicht dargestellten Markierung mit körnigem Salz, z. B. Kochsalz, und anschliessend in gleicher Höhe mit Wasser gefüllt. Nach Wiedereinsetzen des Kolbens 7 wird der Deckel 3 auf den Zylindermantel aufgeschraubt. Damit der Kolben 7 mühelos bis zum Steg in das Salz-Wassergemisch eingeschoben werden kann, ist sein Ringflansch 10 auf der Innenseite nach dem freien Ende zu keilartig verjüngt.
Beim Einschieben wird durch entsprechendes Ziehen an der Saite 14 das Ventil 13 geöffnet, so dass die aus der Kammer 9 verdrängte Luft in die Kammer 8 entweichen kann. Der Kolben befindet sich nun in der vorbestimmten, in der Zeichnung dargestellten Ausgangslage. Die Einlassleitung 6 und Auslassleitung 4 sind durch je einen nicht dargestellten Hahn abgeschlossen, der zweckmässig als Dreiweghahn ausgebildet ist. Letzterer hat den Vorteil, dass er in der einen Lage die Leitung 4 bzw. 6 völlig abschliesst, in einer zweiten Lage dagegen ins Freie führt und in der dritten Lage mit dem nicht dargestellten Regeneriergefäss bzw. der Druckwasserzuleitung verbindet.
Zum Betrieb wird für beide Leitungen 4 bzw. 6 die letztgenannte Hahnstellung vorgesehen. Hierbei tritt Druckwasser durch die Leitung 6 in den Raum 8 und von diesem durch die Durchbrechung 11 nebst Feinsieb 12 in die Kammer 9 ein, durchströmt dabei die darin befindliche Salzmasse und gelangt als konzentrierte Salzlösung durch das Sieb 5 nebst Leitung 4 in das Regeneriergefäss.
Das Sieb 5 ist so feinporig, dass keine ungelösten Salzpartikel in die Leitung 4 gelangen können, wogegen das Sieb 12 einen so grossen Durchflusswiderstand aufweist, dass der Wasserdruck bei geöffnetem Ein- und Auslass im Raum 8 um ein vorbestimmtes Ausmass grösser ist als im hinteren Raum 9. Infolgedessen wird durch den Überdruck in der Kammer 8 der Kolben 7 in ständiger kraftschlüssiger Anlage an der Salzmasse gehalten und rückt selbsttätig ununterbrochen in Richtung auf den Zylinderboden 2 zu um so viel nach, als Salz aufgelöst und weggeschwemmt wird. Hierdurch wird jede Bildung von Hohlräumen und Kanälen in der Salzmasse unterbunden. Das Wasser trifft daher an allen Stellen des Raumes 9 auf eine homogene Salzmasse und verteilt sich daher gleichmässig über die ganze Querschnittfläche der Salzmasse.
Dementsprechend ist auch der Salzgehalt der aus dem Raum 9 austretenden Lösung praktisch konstant, vorausgesetzt, dass die Salzmasse im Raum 9 nicht unter eine vorbestimmte Grenze absinkt. Dies lässt sich durch eine entsprechende Begrenzung des Kolbenhubes erzielen, indem die Saiten 14, 17 derart bemessen sind, dass sie am Ende dieses Kolbenhubes in den gestreckten Zustand übergehen, dadurch den Kolben anhalten und zugleich den Schalter 15 betätigen. Das dadurch ausgelöste Warnzeichen zeigt dann an, dass die Salzmenge ergänzt werden muss. Dies geschieht durch den vorangehend erläuterten Salzeinfüllvorgang.
Anstelle eines optischen kann auch ein akustisches Warnzeichen Verwendung finden. Ferner kann anstelle des Schalters 15 oder zusätzlich zu diesem ein automatisches Schliessen der Aus- und Einlassleitung 4 bzw. 6 vorgesehen werden.
Wie aus Vorstehendem hervorgeht, ist die im Raum 9 befindliche Salzmasse stets vollständig in einer Salzlösung eingebettet, wodurch jede Knollenbildung des Salzes vermieden ist, ebenso eine Salzablagerung am Zylindermantel, die den Kolben blockieren könnte.
Entgegen der Darstellung in der Zeichnung kann an die Durchlassöffnung des Kolbens ein Ventil, z. B. ein Tellerventil angeschlossen sein, das die Öffnung nur freigibt, wenn der Überdruck im vorderen Zylinderraum ein vorbestimmtes Ausmass überschreitet.
Dadurch ist gewährleistet, dass die Salzmasse im hinteren Zylinderraum bereits durch den Kolben im vorbestimmten Ausmass zusammengepresst wird, bevor der Flüssigkeitsdurchfluss einsetzt.