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.
Device for the production of concentrated solutions from granular material
The present invention relates to a device for producing concentrated solutions from granular material by means of a dissolving liquid, in particular for processing the regenerative, aqueous salt solution for water decalcifying agents, a chamber intended for receiving the granular material at one end part with an opening for admitting the dissolving liquid and at the opposite End part is provided with an opening for the discharge of the solution formed when flowing through the chamber.
In known devices of this type, the material in the chamber is flowed around and swirled with the solution liquid in order to achieve a solution that is as concentrated as possible. However, this is only possible as long as there is a relatively large amount of the material to be dissolved. However, there is always the risk that the solution liquid will pave a path through the material that is invisible from the outside, which leads to an insufficient concentration of the solution obtained.
The present invention overcomes this inadequacy and relates to a device of the type mentioned at the outset, which is characterized in that a piston is arranged in the chamber formed by a cylinder, which plunger divides the chamber into a front space intended to receive the admitted solution liquid and a rear space , is subdivided into a space intended for receiving the solution that is being formed and provided with at least one opening intended for the passage of the solution liquid, which has such a large flow resistance that the pressure with the inlet and outlet open is greater by a predetermined amount in the front space than in the rear Room.
As a result, the piston always exerts a corresponding pressure on the material and liquid mixture located in the rear chamber, whereby the material is compressed so that no cavities or lanes can arise in it. Since, as usual, the outlet opening is covered by a fine sieve, no undissolved material can escape from the chamber, so that the entire granular material forms a coherent mass through which the liquid is pressed like a filter. The parts of the material that go over into the solution are constantly balanced by the corresponding compression of the material while maintaining the structure.
The drawing shows an embodiment of the subject of the invention in a central longitudinal section.
The device shown has a cylinder, the jacket 1 of which is expediently made of a transparent plastic. At the rear end, the cylinder is provided with a base 2 that merges into the jacket 1, but is closed off by a cover 3 at the front. This is provided on the side facing the jacket with an annular flange 10 which has a nut thread which engages with an external thread of the front jacket end part. A central outlet line 4, which is closed on the inside by a fine sieve 5 made of pressure-resistant synthetic material, is passed through the base 2. The jacket has an inlet line 6 on the front part.
The cylinder space is divided by a piston 7 with a U-shaped cross section into a front space 8 into which the inlet line 6 opens, and a rear space 9. The web of the piston 7 is provided with a central opening 11 which is closed on the back by a fine screen 12 made of pressure-resistant synthetic material. The piston web is provided with an opening above the opening 11, which is closed with a force fit by a valve 13 and can be controlled by an organ 14 located in the front chamber 8 through said opening in such a way that the valve exerts a predetermined tensile force on the organ 13 is opened.
The organ 14 is only resistant to tension and consists of a nylon string which, at the other end, engages an electrical switch 15 which has a shaft 16 which is tightly passed through a central bore in the cover 3 and at the free end part of which protrudes into the front space 8 the string 14 and attack another similar string 17. This runs symmetrically to the string 14 in relation to the cylinder axis and is attached directly to the web of the piston 7. The switch 15 is under the influence of a spring, not shown, which has the tendency to force-fit the switch 15 outwards into the rest position shown in the drawing. In this position, the circuit controlled by the switch, in which there is a signal lamp, is interrupted and the lamp goes out accordingly.
The two identical strings 14 and 16 are dimensioned and wound helically in such a way that they do not offer any substantial resistance to the displacement of the piston 7 in the direction of the cylinder base 2 before the piston reaches a predetermined end position. As a result, the switch 15 and the valve 13 are not actuated. Only when this piston end position is entered are the strings 14 and 17 taut, so that the valve 13 is moved into the open position and the switch 15 into the closed position.
Instead of the strings, other organs can also be used that are only resistant to tension and are only fully stretched when the piston end position is reached.
When using the device described above, e.g. B. To prepare the regenerative, aqueous salt solution for water decalcifying agents, the cover 3 is unscrewed from the cylinder jacket 1 and then pulled away in the longitudinal direction of the cylinder, the strings 16, 17 being tightened first and then the piston 7 with it. Then the cylinder is in a vertical position up to a marking (not shown) with granular salt, e.g. B. table salt, and then filled with water at the same level. After reinserting the piston 7, the cover 3 is screwed onto the cylinder jacket. So that the piston 7 can be pushed effortlessly into the salt-water mixture up to the web, its ring flange 10 is tapered too wedge-like on the inside after the free end.
When the string 14 is pushed in, the valve 13 is opened by appropriately pulling the string 14, so that the air displaced from the chamber 9 can escape into the chamber 8. The piston is now in the predetermined starting position shown in the drawing. The inlet line 6 and outlet line 4 are each closed by a cock, not shown, which is expediently designed as a three-way cock. The latter has the advantage that it completely closes off the line 4 or 6 in one position, but leads into the open in a second position and connects in the third position to the regeneration vessel (not shown) or the pressurized water supply line.
For operation, the last-mentioned tap position is provided for both lines 4 and 6. Pressurized water enters the space 8 through the line 6 and from there through the opening 11 together with the fine sieve 12 into the chamber 9, flows through the salt mass located therein and passes as a concentrated saline solution through the sieve 5 along with the line 4 into the regeneration vessel.
The sieve 5 is so fine-pored that no undissolved salt particles can get into the line 4, whereas the sieve 12 has such a high flow resistance that the water pressure with the inlet and outlet open in space 8 is a predetermined amount greater than in the rear space 9. As a result, the overpressure in the chamber 8 keeps the piston 7 in constant frictional contact with the salt mass and automatically moves continuously towards the cylinder bottom 2 by as much as the salt is dissolved and washed away. This prevents any formation of cavities and channels in the salt mass. The water therefore encounters a homogeneous salt mass at all points in space 9 and is therefore distributed evenly over the entire cross-sectional area of the salt mass.
Accordingly, the salt content of the solution emerging from the space 9 is practically constant, provided that the salt mass in the space 9 does not drop below a predetermined limit. This can be achieved by correspondingly limiting the piston stroke in that the strings 14, 17 are dimensioned in such a way that they pass into the stretched state at the end of this piston stroke, thereby stopping the piston and actuating the switch 15 at the same time. The resulting warning sign then indicates that the amount of salt must be supplemented. This is done using the salt filling process explained above.
An acoustic warning sign can also be used instead of an optical one. Furthermore, instead of the switch 15 or in addition to it, an automatic closing of the outlet and inlet lines 4 and 6 can be provided.
As can be seen from the foregoing, the salt mass located in space 9 is always completely embedded in a salt solution, whereby any lump formation of the salt is avoided, as is salt deposition on the cylinder jacket, which could block the piston.
Contrary to the illustration in the drawing, a valve, for. B. be connected to a poppet valve that opens the opening only when the overpressure in the front cylinder space exceeds a predetermined amount.
This ensures that the salt mass in the rear cylinder space is already compressed to the predetermined extent by the piston before the liquid flow begins.