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"Vorrichtung zum Regenerieren von Ionenaustauschern, insbesondere
für die Wasserenthärtung" Bekanntlich erfordert ein Bett aus eine Material, das
als Ionenaustauscher boi der Behandlung von Flüssigkeiten dient, periodioche Regenerierung.
Für Jede Regenerierung ist ein bestimmtes Volumen einen Regencriernittelo gegebener
Stärke erforderlich. In großen industriellen Anlagen pflegt man hierfür verhältnismässig
verwickelte, automatisch arbeitende Apparaturen vorzusehen, die dafür sorgen, daD
bei Jeder Regenerierung immer das gleiche Volumen den Regeneriermittels in Wirksamkeit
tritt. Bei kleineren Anlagen, insbesondere solchen, die zum Enthärten von Wasser
im Haushalt dienen, soll jedoch die Apparatur, die das Regeneriermittel liofert,
recht einfach sein. In solchen Anlagen kann die Förderung des Regeneriermittels
in
"Vorrichtung zum Regenerieren..." der Weise geschehen, daß das
Mittel von der Bodenzone eine Behälters mittels Sog aufwärts durch eine Steigleitung
gehoben wird. Die Saugwirkung kann dabei durch eine Strahlpumpe, etwa vom Venturi-Typ
erzeugt werden. Geht man in dieser Weise vor, dann tat es schwierig, die Gewähr
dafür zu schaffen, daß das bei Jeder Regenerierung geliefert.
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Regeneriermittelvolumen immer gleich bleibt.
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Die Erfindung 8eht von einer Vorrichtung aus bei der Gleichfalls
durch auf eine Steigleitung ausgeübten Sog Chargen des Regeneriermittels aus einen
Behälter angesaugt werden, wobei das Volumen bei jeder Xegenerierung Dasselbe ist.
Sie suoht diese Vorrichtung in Hinblick auf die Genauigkeit der Einahaltung des
Volumens zu verbessern.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist eine Ventilkammer mit
einer oberen wid einer unteren Öffnung.
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Diese Ventilkammer ist in die Steigleitung eingeschaltet, und zwar
in d er Weise daß die obere öffnung mit den Einlaßende der Steigleitung und die
untere itt einer Unterdruckquelle verbunden ist. Sie enthält einen Schwimmer, der
auf der Regenerierungsflüesigkeit schwimmt und, wenn diese abwesend ist, die unters
Öffnung schließt. Au#erdem ist ein Durchlaß vergesehen, der eine Verbindung zwischen
dexa Innern der Ventilkammer und den das Regeneriermittel sufnehmende Behälter in
einem bestimmten Mivean dieses De-
"Vorrichtung sum Regenerieren...."
herstellt. Wird die Saugwirkung auf die Steigleitung ausge-Ubt, dann wird Regeneriermittel
gefördert, bis das genannte Niveau erreicht wird, worauf Luft in die Ventilkammer
gesaugt wird und der Flüssigkeitsspiegel des Regeneriermittels innerhalb der Kammer
fällt, so da# der Schwimmer die untere Öffnung abschließt und danit den Zufluß des
Regeneriermittels aus dem Behälter unterbricht, Die VEntilkammer ist Vorzugeweise
innerhalb des zur Aufnahme des Regeneriermittels dienendon Behälters angeordnet.
In diesem Fall kann der Durchla# in besonders einfa cher Weise aus einer Lecköffnung
in der Ventilkammer bestehen, die sich oberhalb d er oberen Öffnung befindet.
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Die Ventilkammer ist dann in dem Regeneriermittel untergetaucht und
die Förderung des Mittels setzt sich fort, bis die Lecköffnung unbedeckt ist.
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Wird nach Jeder Regenerierung der Flüesigkeitsspiegel in dem Behälter
wieder auf seine Anfängliche Höhe gebracht, dann iet das Volumen an Regeneriermittel,
das bei jeder derartigen Operation geliefert wird, kosntant.
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Die Wiederherstellung des Flüssigkeitsspiegels kann durch Steurung
mittels eines Schwimmerventils bewirkt werden, beispielsweise von des Ublichen Hohlkugeltyp.
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Die Regeneriermittelmenge coll natürlich nicht nur von konstantem
Volumen sondern auch von konstanter Kon-
"Vorrichtung zum Regenerieren...."
zentration sein. da dt. Erfindung insbesondere bot Wasserenthärt ern für Haushaltzwe
oke itt Kunstharz-Basenaus s taue chor als Ionenaustauscher Anwendung finden soll,
So kommt als Regeneriermittel vor allem Kochsais in Betracht. dieses Regeneriermittel
kann in dem Behälter teils in Form festen Salzes und teile in Form einer gesättigten
Salzlöaung oder Sole enthalten sein. Jedesmal wenn eis bestimmtes Volumen des Mittels
abgezogen wird, kann dieses Volumen anschlie#end durch ein gleiches Wasservolumen
ersetzt werden. Auf diese Weise wird die Grö#e des zur Aufnahme dos Regeneriermittels
dienenden Behälters besonders gering.
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Ist eine Regenerierung beendet, ao soll der Schwimmer in der Ventilkammer,
der zweckmässig die Porm einer Kugel hat, von seinem Sitz, gegen den er durch Saugwirkung
gedruckt wird, gelöst werden. Dies geschieht zweckiiiosig dadurch, daß ein Flüssigkeitssto#
kurzzeitig rüekwärtig durch die Steigleitung gegeben wird In der bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist die obere Öffnung der Ventilkammer gleichfalls nif einen Bits
für den Kugelachwimmer versehen, der dann als Rückschlagventil wirkt und dafür sorgt,
daß keine Flücsigkeit rückwärts durch die Kammer in den Behälter fließt. Eine derart
rückwärts gerichtete Strömung kann auftreten, wenn win die verschiedenen Strömungen
steuerndes Ventil in fal-
"Vorrichtung zum Regenerieren.... scher
Stellung klemmt, was möglich ist, wenn das Rohwasser feste Bestandteile mit sich
ftlhrt. Da ferner bei der Regenorlerung das verbrauchte Regeneriermittel stets in
einen Ablauf geleitet wird, kann eine rückwärts Gerichtets etrdmung auch dann auftreten,
wenn dieser Ablauf bei sehr kaltem Wetter durch Ein blockiert wird. Immer dann,
wenn eine derartige Rückströmung eins setzt, hebt sich der Kugelschwimmer in der
Kammer bis zur Anlage an seinem oberen Sitz und verhindert dadurch Jede abwärts
gerichtete Strömung in der Steigleitung.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Aunführungsbüispiel. Es zeigen
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch oinu erfindungsgemä# gestaltete Vorrichtung,
Pig. 2 eine Ansicht dieser Vorrichtung von oben, Fig. 3 einen Längeschnitt durch
die Ventilkammer in vergrö#ertem Ma#stab und Fiz. 4 ein in der Vorrichtung arbeitendes
Steuerventil in schematischer Porn.
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Die gezeichnete Vorrichtung stellt einen Wasserenthärter fUr Haushaltzwecke
dar, der mit Basenaustauscher arbeitet. Sie enthält ein zylindrisches Gefäß 1 aus
glasfaserverstärktem Kunststoff, dessen Einzelheiten an besten aus Fig. 4 hervorgehen.
Dieses Gefä# dient zur Aufnahme
"Vorrichtung sul Regenerieren..."
eines Kunstharz-Basenaustauschers. . Es hat einen inlaß 2, an den sich ein Inneres
Rohr 3 ans chlie#t, durch welches Rohwasser aus einer Leitung 4 eingeführt wird,
um durch das Kusntharz aufwärts zu strönten und dabei enthärtet su werden. Das Gefäß
hat ferner einen Auslaß 5, an den sich eine Leitung 6 für du enthärtete Wasser oder
Weichwasser anschlie#t. Das gohr 3 endet in einen Sieb 7 und der Auslaß 5 ist von
einen Sieb 8 ungeben. Soll der Kunstharz-Basenaustauscher regeneriert werden, so
wird konzentrierte Kochsalzlösung oder Sole durch das Rohr 6 eingeleitet, so daß
eie abwärts durch das Kunstharz fließt. Die verbrauchte Regenerierflü@sigkeit strömt
im Rohr 3 aufwärte und gelangt so in die leitung 4.
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Alle Strömungen in der Vorrichtung werden durch ein Schieberventil
9 gesteuert das Sich entweder in der Enthärtungs- oder in der Regenerieratellung
befindet. Die ses Ventil und das Gefäß 1 sind innerhalb eines Behälters 10 untergebracht,
au dessen Boden sich eine schicht 11 aus Kies oder anderem körnigen Filtermaterial
befindet. Die Schicht bildet die Unterlage für eine Schicht testen Salzes.
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Au#erdem ist der Behälter mit Wasser gefüllt. Ein Teil des Salzes
löst sich in da Wasser und bildet damit eine gesättigte Salzlösung in Gleichgewicht
mit dem fest gebliebenen Salz. Immer dann, wenn das Kunsthers in dem Gefä# 1
"Vorrichtung
zum Regenerieren...
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@er Regenerierung bedarf, wird ein konstantes Volumen dieser gesättigten
Löaung durch es hindurch geleitet. Die nötige Charge der Regeneriersole wird vom
Boden des Behälters durch eine Steigleitung 12 durch Saugwirkung abgezogen die durch
eine Strahlpumpe in Form eine Venturi-Induktors 14 erzeugt wird. der seinerseits
durch das Ventil 9 gesteuert wird.
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Xa die Steigleitung 12 ist eine Ventilkammer 13 eingeschaltet, und
zwar oberhalb eine Leitungsabschnitts 1S, der eich von der Kammer 13 abwärts bis
zum Boden des Tehälters 10 erstreckt und an seinem unteren Ende geschlessan ist
und in einen Abschnitt 16 übergeht, der am Boden des Behälters liegt. Der Absch@itt
16 hat zahlreiche feino denlitze 17, durch die Sole angesaugt wird. Bie Steigleitung
t2 setzt sich oben in einem weiteren Abochnitt 18 fort, der sich von der Kammer
13 nur Strahlpumpe 14 erstreckt.
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Das Schicbervontil 9 besteht aus einen Gehäuse 19 mit einer Öffnung
20 fär den Bintritt von Rohwasser durch einc Leitung 21, die die Wandung des Behälters
10 durch dr@rgt. Vorgeschen iet am Ventil 9 ferner eine Öffnung 22, die zur Strahlpumpe
14 führt, eine Öffnung 23, durch welche die von der Strahlpumpe kommende Flüssigkeit
in das Vntilgehäuse 19 tritt, eine Öffnung 24 mit Leitung 25, durch die Weichwasser
in einen nicht gezeichneten Vorratsbehälter fließt, eine Öffnung 26 mit Leitung
27, die Weichwasser in
"Vorrichtung zum Regenerieren... den Behälter
10 leitet und durch ein mit Schwimmerkugel 29 betätigtes Ventil 28 naoh Ma#gabe
des Flüssigkeitsspiegels im Behälter 10 gesteuert wird, eine Öffnung 30, an die
die leitung 6 angeschlossen ist eine Öffnung 31, an die die Leitung 4 angeschlessen
ist, ein. Öffnung 32 mit Leitung 33, die eine Verbindung au einem Ausla#topf 34
herstellt, der zugleich als Überlauf dient und mit eine. Abflu#rohr 55 versehen
ist, und eine Öffnung 35 mit einer Leitung 36, die eine Verbindung nit einer Öffnung
37 ei Ende des Gehäuses 19 herstellt und durch ein elektromagnetisch betätigtes
Ventil 38 gesteuert wird.
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Das Schieberventil 9 enthält einen Ventilkörper 39 mit Ventiltellern
40,41,42,43 und 44, die mit Bunden in der Längsbehrung des Ventilgehäuses 19 zusammenwirken.
am Ende trägt der Ventilkörper 39 einen Kolben 45, mittels dessen er in seine in
Pig. 4 Geseichnete linke End stellung gebracht wird, wenn nach Öffnen des Ventils
38 Wasser durch die Leitung 36 fließt. Wird das Ventil 38 wieder geschlos -sen,
so entsteht eine entgegengenetzte Bewegung des Ventilkörpers 19 unter der Wirkung
des Wasserdrucks auf den Teller 43. Wasser, das in Gehäuse 19 hinter dc: Kolben
45 eingeschlossen ist, gelangt dann durch eine enge Öffnung 46 im Kolben 35 nach
außen und in die Leitung 33.
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Fig. 4 seigt das Ventil in Regenerierstellung,
"Vorrichtung
zum REgenerieren.... wobei die dann bestehenden Strömungen in Richtung der gezeichneten
Pfeile. fließen. Dabei wirkt dio Strahlpumpe 14 saugend auf den Abschnitt 18 der
Steiloitung 12, no daß Sole durch das Gefä# 1 gefördert wird.
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Das für die Erfindung wesentliche Merkmal der gezeichneten Vorrichtung
besteht in der Anordnung der Ventilkammer 13. Diese Kammer ist zylindrisch und hat
einen otereii Sitz 47 und einer unteren Sitz 48, die an den Laden des Zylind cra
konzentrisch zueinander angeordnet sind. lm Gehäuse befindet sich eine Kugel 49
aua einen Stoff, dccnen spezifisches Gewicht ein wenig geringer iet als das der
Sole. Unterhalb doo unteren Sitzes 4B befindet sich eine Öffnung 50, an die der
Leitungsabschnitt 18 angeschlosen ist. Oberhalb dos oberen Sitzes 47 lioet ein zylindrischer
Baum 51 mit einer seitlichen Öffnung 52 zum Anschlu# des Leitungsabschnittes 15.
An stirnende dieses Raumes ist eine Lecköffnung 53 vorgeschen. Wird die Leitung
18 unter Sog gesetzt, so wird eine kleine Menge Flüssigkeit durch die Öffnung 53
angezaugt. Die weit überwiegende Menge flie#t jedoch durch die Leitung 15 und die
Öffnung 52.
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Die Flüssigkeit oberhalb der Öffnung 53 stellt nicht notwendigerweise
eine völlig gesättigte Lösung dar, im Gegensatz zu der Flüssigkeit am Boden des
Behälters 10, die stets vollständig gesättigt ist, eo lange der Behälter festes
Salz enthält. Deshalb empfiehlt es sich, die Leck-
"Vorrichtung
zum Regenerieren... öffnung 53 klein zu machen.
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Oberhalb der Öffnung 53 iet ein Sieb 54 angeordnet, um Störungen
durch feste Teilchen auszuschlie#en. Diesee Dieb liogt in direkter Linie senkrecht
unterhalb des Auslaßea der Leitung 27.
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Durch das Kugelachwimmerventil 28 wird im Behälter 10 ein Flüssigkeitsspiegel
aufrechterhalten, der durch die Linie X - X beseichnet ist. Ist die genaue Menge
gesättigter Solo, die fUr jede Regenerierung nötig ist, durch das Gefäß 1 hindurchgefördert
worden, so ist der Flüssigkeitsspiegel im Behülter 10 auf das Niveau Y - Y gefallen.
Die Kammer 13 ist im Belälter 10 derart angeordnet, daß die Lecköffnung 53 sich
gerade oberhalb diese Niveaus befindet.
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In Betrieb wird eine Regenerierung daduroh eingeleitet, daß das elektromagnetisch
betätigte Ventil 38 umgeschaltet wird, was mittels einer automatischen Steuerung
geschehen kann. Hat diese Umschaltung stattgefunden, dann wird Sole langsam sur
Obereeite der Kammer t3 hingesaugt und strömt durch die Kammer abwärts. Die Schwimmerkugel
49 beginnt auf der Sole innerhalb der Kammer zu schwimmen, wird aber dureh die oben
eintretende Flüssigkeit vom Sitz 47 ferngehalten, so daß die Strömung der Sole zunüchst
nicht unterbrochen wird.
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"Vorrichtung zum Regenerieren....
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D.r Spiegel der im Behälter 10 enthaltenen sole bewegt sich vom Niveau
X - X abwärtz, bis er die Öffnung 53 erreicht. In diesen Augenblick wird Luft in
die Kammer 13 gesaugt. der spiegel der in ihr enthaltenen Sole fällt und die Kugel
49 legt sich auf den unteren Sitz 48. Infolgedessan wird der Strom der Sole aus
den Behälter 4 unterbrochen. Die Saugwirkung bleibt jedoch bestehen, während der
Kunstharz-Basenaustauscher mit Wasser, das durch die Strahlpumpe 14 flie#t, gespult
wird. liner der ait der Erfindung erzielten Vorteile liegt darin, daß obwohl die
Saugwirkung durch Luft unterbrochen wird, um die Strömung des Regeneriermittels
zum Stillstand zu oringen, keine Luft in die Leitung 15 gelangt, so daß keine Gefahr
der Entetehung von Lufteinschlüssen in dieser Leitung besteht. Solche Lufteinschlüsse
würden das Wiedercinsetzen der Strömung verhindern.
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Wird das elektromagnetisch betätigte Ventil 38 wieder geschlossen,
was am besten durch Zeitsteuerung gea b aht. dann wird das Schieberventil 9 zurückgeschaltet.
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Da der Durchla# 46 nur eine langsame Strömung gestattet, findet die
Rückkehr des Ventilo aus der Regenerierstellung in die Enthärtestellung nur langsam
statt und es ergibt sich ein kur9es Zeitintervall während der Umschaltung, innerhalb
dessen der Teller 41 die Strömung von Wasser nur
"Vorrichtung zum
Regenerieren....
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Leitung 6 unterbricht, der Teller i2 die Pumpe 14 aber noch nicht
stillgesetzt hat, so daß Rohwasser aus der Pumpe 14 abwärte durch die Leitung 18
flie#en kann. Diese momentane Wasserströmung genügt, um die Kugel 49 von dem unteren
Bits 48 in der Kammer 13 zu lösen.
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Ist das Schieberventil in die Enthärtestellung zurückgekehrt, dann
strömt Weichwasser durch die Leitung 27 in den Behälter 10. Dieses Wasser fällt
von oben auf das Sieb 54 und sorgt dafür, da# die Lecköffnung sauber bleibt.
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Die Wasserströmung in den Behälter hinein setzt sich fort bis der
Spiegel X - X wieder erreicht ist worauf das Kugelschwimmerventil 28 die Strömung
unterbricht. Damit ist ein Zyklus abgeschlossen. Er wird immer dann wiederholt,
wenn der Basenaustauscher erneut der Regenerierung bedarf.
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Die im Behälter 10 vorhandene Menge an resten Balz wird naturgemä#
mit der Zahl der Regenerierungen nach und Mob kleiner. Der 3eEK1ter muß daher in
Zeitabständen neu gefüllt werden. 2u diesem Zweck wird ein Deckel 56 des Behälters
entfernt und eine neue Charge Salz von beispielsweize 45 kg eingefüllt. Jede beliebige
Menge festen Regenerierungsmittels kann eingebracht werden, wenn man nur darauf
achtet, daß das Hiveau des Mittels in fester Porm nicht so hoch wird, daß die Lecköffnung
53 zugedeckt oder verstopft wird.
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"Vorrichtung zum Regenerieren...
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Wird eine große Balzmenge in don Behälter eingebracht, dann kann
die darin enthaltene Flüssigkeitemenge über den Spiegel X - X, der von dem Kugelventil
28 bestimmt wird, erheblich hinaus ansteigen, so daß die Kugel 29 vollständig in
der Sole untertaucht. Darin liegt ein Vorteil insoweit, als zu Beginn der nächsten
Regenerierperiode die Menge regenerierender Solet die durch das Kunstharz-Bassenaustauscherbett
gesaugt wird, grö#er ist als gewöhnlich. Damit ergibt sich eine verstärkte Regenerierung
die mit dafür sorgt, daß das Kunstharsbett nicht allmählich an Wirksamkeit einbü#t.
Es muß Jedoch darauf gea ohtet werden, daß das Niveau des featen Salzes in dem Behälter
nicht so weit ansteigt, daß das Salz die Lecköffnung 53 verstopft.
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Dio Erfindung int nicht auf den Pall beschränkt, daß der Behälter
festes Salz und eine gesättigte Salzlösung enthalt. So kann der Behälter zur Aufnahme
einer gesättigton Salzlösung dienen, die selbst in einem anderen Behälter hargestellt
wird, oder auch eine Ldnung irgendeines anderen Regeneriermittels konstanter Konzentration.
In solchem Pille braucht die Lecköffnung nicht unbedingt klein zu sein. Nat@@lich
muß die Vorrichtung dann in der Weise abgeändert werden, daß nur Na chföllung des
Behälters mm ende jeder Regeneriorung nicht enthärtetes Wasser sondern gesättigtes
Regeneriermittel verwendet wird.
"Vorrichtung zum REgenerieren...
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Die Erfindung ist ferner nicht auf den Fall beschränkt, daß die Ventilkammer
sich innerhalb des Behälters befindet. Sie kanzi vielmehr auch außerhalb des Behälters
angeordnet werden. In diesen Falle wird der lanal, durch den Luft eintritt, als
Rohr ausgebildet, das von der Ventilkammer in den Behälter hineinführt und mit seiner
Mündung auf demjenigen Niveau liegt auf welches das Regeneriermittel bei Jeder Regenerierung
fallen soll. Ist das Regeneriermittel von \gleichförmiger konzentration, dann braucht
dieses Rohr keine kleine lichte Weite zu haben. Ist daher die in das Rohr gesaugte
Flüssigkeit keino gesättigte Salz-und auoh nicht sonst von gleichförmiger Konzentration,
dann darf das Rohr nur eine kleine Flüssigkeitsmenge ansaugen, bevor ihre Hündung
aus der Flüssigkeit auftaucht. Wird ein derartiges Rohr verwendet und ist die Ventilkammer
nicht in dem Regeneriermittel eingetaucht, dann kann das Rohr in die Ventilkammer
auch unterhalb der oberen Öffnung münden.
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Soll die Schwimmerkugel in da Ventilgehäuse jedoch auch dazu dienen,
eine Rückwärtsströmung der Flüssigkeit durch die Kammer zu verhindern, dann mu#
das Rohr in die Ventilkammer oberhalb des Sitzes für die Kugel stinden.