DE1642860C - Filterdüse für flüssigkeitsdurchströmte Ionenaustauscher - Google Patents

Description

öffnungen in einen Sammelraum münden, so daß sich die eingeblasene Luft den leichteren Weg durch die öffnungen größeren Durchmessers an der Oberseite der Düse suchen würde.

Bekannt ist aus der deutschen Patentschrift 804 804 auch eine Filterdüse mit einem Tauchrohr, das den Durchlaß für ein einziges Öffnungssystem umschließt, dessen Ende jedoch beim Durchblasen von Luft untei dem Flüssigkeitsspiegel liegt. Das Tauchrohr ist lediglich deswegen verstellbar, damit in einem Filtersystem mit mehreren gleichartigen Filterdüsen die Enden der Tauchrohre sämtlicher Filterdüsen beim Durchblasen von Druckluft den gleichen Abstand über dem Flüssigkeitsspiegel haben. Für ein Rückspülen ist diese bekannte Düse weder vorgesehen noch geeignet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zügrunde, die obenerwähnten Schwierigkeiten zu beheben und insbesondere eine Filterdüse zu schaffen, die sowohl ein durchgreifendes Regenerieren der Austauschharze als auch deren gleichmäßiges Durchmischen und homogenes Verteilen zweier unterschiedlicher Austauschharze ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einer Filterdüse der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß das erste Öffnungssystem aus einem das Austauschharz im Behälter zurückhaltenden, mit Schlitzen versehenen Sieb besteht, von dessen Innerem aus sich ein Rohr in den anschließenden harzfreien Raum erstreckt, und daß das zweite Öffnungssystem ein getrennter, parallel mm Sieb angeordneter Luftdurchlaß ist.

Das durchgreifende Regenerieren und abschließende homogene Vermischen der geschichteten Harze wird bei der erfindungsgemäßen Filterdüse durch die Anordnung zweier parallelgeschalteter öffnungen bzw. Öffnungssysteme und durch die Verlängerung eines Teils der Düse, durch den der Anschluß zu einer der öffnungen führt, vermieden. Die zweite Öffnung ist dabei so bemessen und gestaltet, daß das beim Rückspülen durch sie austretende Wasser das gesamte in ihrer Umgebung befindliche Harz aufschwemmt. Durch die Verlängerung des an das Sieb angeschlossenen Rohres so weit, daß sich das Rohrende in der Flüssigkeit befindet, wird außerdem bewirkt, daß die Luft zum Mischen des Harzes nur durch die zweite öffnung austreten kann. Diese öffnung besitzt einen relativ geringen Querschnitt, so daß die eingeblasene Luft verhältnismäßig weit in horizontaler Richtung wegströmt und das gesamte zwischen zwei öffnungen befindliche Harz erfaßt. Dadurch, daß die unteren Enden der zu den Sieben führenden Rohre verschlossen bleiben, wird gleichzeitig sichergestellt, daß jede Filterdüse mit gleichem Luftdruck beaufschlagt wird und deshalb alle Düsen gleichmäßig von Mischluft durchströmt werden.

Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Filterdüse der Luftdurchlaß nach allen horizontalen Richtungen hin geöffnet. Dies kann in der Weise geschehen, daß erfindungsgemäß jedes Sieb mit einem Flansch versehen ist, der auf einer Platte befestigt ist und mit seinem Rohr durch eine öffnung in der Platte ragt, deren Weite größer ist als der Durchmesser des Rohres, wobei am Flansch horizontale Schlitze für den Durchtritt der Luft angeordnet sind, die aus dem Raum unterhalb der Platte und dem Ringraum zwischen dem Rohr und der öffnung in der Platte strömt. Auf diese Weise wird die Luft an einem sehr tiefliegenden Punkt eingeführt und die Gefahr beseitigt, daß zwischen den öffnungen befindliches Harz nicht erfaßt wird.

Wird Wasser benutzt, um Luft durch die Siebe aufwärts strömen zu lassen und das Bett anzuheben, so ist die günstigste Strömungsgeschwindigkeit geringer als die Strömungsgeschwindigkeit des abwärts gerichteten Stroms der zu behandelnden Flüssigkeit. Es wurde festgestellt, daß das aufwärts strömende Wasser im wesentlichen gleichmäßig durch die Siebe verteilt wird, daß aber das durch die Schlitze jedes Siebes fließende Wasser dahin tendiert, vertikal nach oben zu strömen. Im übrigen befindet sich das aus den Schlitzen austretende Wasser im geringen Abstand etwa 6 bis 12 mm oberhalb der Plattenoberflä-

IS ehe unabhängig vom Plattenwerkstoff. Das kann zur Folge haben, daß nicht erfaßte Harzhügel in den Bereichen zwischen den öffnungen verbleiben. Die horizontalen Schlitze ergeben zwar eine gewisse horizontal verlaufende Wasserströmung, die jedoch nicht

ao immer ausreicht, das gesamte zwischen den Öffnungen befindliche Harz zu erfassen und aufzuwirbeln, da die Hauptmenge des Wassers nach wie vor den Weg des geringsten Widerstandes aufwärts durch die Schlitze nimmt. Um dem entgegenzuwirken, ist erfin-

»5 dungsgemäß ein Rückschlagventil im Rohr jedes Siebes angeordnet, das eine aufwärts gerichtete Flüssigkeitsströmung durch die Schlitze verhindert oder mindestens stark beschränkt. Damit wird auch der aufwärts gerichtete Flüssigkeitstsrom durch die

Schlitze unterbrochen oder auf ein unbedenkliches Maß herabgesetzt, wenn Flüssigkeit zum Anheben des Bettes zugeführt wird. Diese Flüssigkeit muß dann durch den Luftdurchlaß strömen und tritt horizontal gerade oberhalb der Platte aus.

Zweckmäßigerweise besteht das erfindungsgemäße Rückschlagventil aus einer innerhalb des Rohres beweglichen Kugel, beispielsweise aus Polyäthylen, einem Sitz für die Kugel am oberen Ende des Rohres und einem Anschlag für die Kugel am unteren Ende des Rohres. Vorzugsweise besteht der ein Herausfallen der Kugel verhindernde Anschlag aus mindestens einem Quersteg oder einem Querstift. Außerdem können sich in der Wandung des Rohrs auch Öffnungen unmittelbar oberhalb der auf dem Steg oder Querstift ruhenden Kugel befinden. Die Kugel wird dabei durch die abwärts strömende Flüssigkeit gegen den Anschlag gedruckt, so daß die Flüssigkeit nach außen strömen kann, während sie umgekehrt aufwärts gegen ihren Sitz gepreßt wird, wenn die Flüssigkeit aufwärts strömt, so daß der Flüssigkeitsstrom durch die Schlitze unterbrochen oder mindestens erheblich eingeschränkt wird.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. Es zeigt

Fig. I ein erfindungsgemäß gestaltetes Sieb im Längsschnitt und

Fig. 2 eine durch Hinzufügen eines Einwegventils verbesserte Ausführung des Siebes nach Fig. 1.
In Fig. 1 und 2 ist ein Sieb, das allgemein mit I bezeichnet ist, in einer öffnung 2 einer Querplatte oder der oberen Wandung eines sich seitlich erstrekkenden Rohres angeordnet. Die Querplatte oder die Wandung des Rohres sind mit 3 bezeichnet. Das Sieb hat ein Rohr 4, das an seinem oberen Ende 5 geschlossen und mit Schlitzen 6 versehen ist, durch welche Flüssigkeit, nicht aber Teile des als ioncnaustduschendes Mittel dienenden Harzes in das Innere des Rohres 4 treten können. Das Rohr 4 ist mit

5 6

einem Flansch 7 versehen, in welchem horizontal Rohr 3 bestehenbleiben, die nicht aufgewirbelt wer-

verlaufende Schlitze 8 ausgebildet sind. Das Sieb ist den.

so angeordnet, daß sein rohrförmiger Teil 4 sich ab- Diesem Nachteil wird in der bevorzugten Ausfühwärts durch die öffnung2 erstreckt, wobei zwischen rung der Erfindung nach Fig. 2 begegnet. Dort ist beiden ein Ringraum bestehen bleibt. Zur Befestigung" 5 eine Kugel 12 vorgesehen, die im Rohr 4 sich abdient ein Haltering 9, der mit Ausschnitten 10 verse- wärts und aufwärts bewegen kann. Am oberen Ende hen ist, durch welche Luft oder Flüssigkeit treten des Rohres befindet sich ein Ventilsitz 13 und am kann. Das untere Ende des Rohres 4 erstreckt sich unteren Ende des Rohres ein Anschlag 14 in der über die untere Fläche der Querplatte oder obeio Form eines in Querrichtung eingesteckten Splintes, Fläche des seitlichen Rohres 3. Wird Luft in den io der verhindert, daß die Kugel aus dem Filter heraus-Raum unterhalb der Platte oder in das Rohr einge- fällt.

führt, so wird der Spiegel der Flüssigkeit, die nor- Der Betrieb des Siebes nach F i g. 2 stimmt im wemalerweise den von dem Rohr umschlossenen Raum sentlichen mit demjenigen nach F i g. 1 überein,
vollständig ausfüllt, heruntergedrückt, beispielsweise Strömende Flüssigkeit fließt aus dem Sieb an der bis zum Niveau 11. Dann strömt Luft durch die Ka- 15 Kugel vorbei. Wird Luft in den Raum unterhalb der näle 10 aufwärts durch den Ringraum zwischen dem Platte oder Rohrwandung eingeleitet, so wird der Sieb und der öffnung 2, in der das Sieb angebracht Flüssigkeitsspiegel in der bereits beschriebenen Weise ist, und weiter horizontal durch die Schlitze 8. Da bis auf das Niveau U heruntergedrückt. Da dieses das untere Ende des Rohres 4 durch die Flüssigkeit Niveau sich oberhalb der öffnung für den Anschlag verschlossen ist, kann die Luft nicht durch das Sieb ao und oberhalb des offenen Endes des Siebes befindet, und die Schlitze 6 ausströmen. Auf diese Weise wird arbeitet das Sieb nicht anders als bereits beschrieben eine gleichförmige Verteilung des Luftstroms über wurde. Wird jedoch Luft in den Raum unterhalb der alle Siebe vermöge des Strömungswiderstandes der Platte oder Rohrwand 3 eingeführt, so steigt die Kuengen Schlitze 8 erhalten. gel 12 auf und wird gegen den Sitz 13 gedrückt. Da-Im normalen Betrieb strömt Flüssigkeit abwärts »5 durch wird Flüssigkeit daran gehindert, aufwärts durch die Schlitze 6 und das Rohr 4. Eine kleine durch das Sieb und die Schlitze 6 zu strömen. Viel-Flüssigkeitsmenge fließt auch durch die Schlitze 8, mehr muß die Flüssigkeit ihren Weg durch die Kanäwas jedoch bedeutungslos ist. Wird Flüssigkeit unter- Ie 10 und die Schlitze 8 nehmen und in Form von halb der Querplatte oder der oberen Wandung des horizontalen Strahlen austreten, welche die Harzhüsich seitlich erstreckenden Rohres 3 eingeführt, so 30 gel auf der Platte oder Rohrwand 3 aufwirbeln und kann sie aufwärts durch das Sieb und die Schlitze 6 das Harz anheben und mit dem übrigen Bett vermi- oder durch die Kanäle 10 und die Schlitze 8 strömen. sehen. Bei Verwendung der bevorzugten Ausfüh-Der Strömungswiderstand durch die Schlitze 6 ist na- rungsform des Siebes nach F i g. 2 wird die Gefahr turgcmäß erheblich kleiner, so daß die Hauptmenge vermindert, daß irgendwelche Harzteile auf der Platder Flüssigkeit diesen Weg nimmt. Dies hat zur FoI- 35 te oder Rohrwand 3 nicht vollständig für die Wirkge. daß Hügel oder Wellen aus ionenaustauschendem samheit des ionenaustauschenden Bettes nutzbar geMaterial auf der Oberfläche der Platte oder dem macht werden, wesentlich vermindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2621

Claims (7)

1 2 gen der unterschiedlichen Dichte der beiden AusPatentansprüche: tauschharze setzen sich diese beim Regenerieren und Rückspulen in verschiedenen Schichten ab, wenn der

1. Filterdüse · für flüssigkeitsdurchströmte Rückspülstrom unterbrochen wird. Die Schichten Ionenaustauscher mit Rückspülung durch die 5 müssen dana durch Einblasen von Luft wieder aufge-Düse, wobei die Düse zwei öffnungen oder öff- löst werden, um ein möglichst homogenes Gemenge nungssysteme besitzt, die ein Durchströmen der der beiden Austauschharze zu erlangen. Aus diesem Düse mit Flüssigkeit auf zwei verschiedenen We- Grunde müssen Ionenaustauscher rückspülbare gen ermöglichen, dadurch gekennzeich- Filterdüsen besitzen, über die das gesamte am Boden net, daß das erste Öffnungssystem aus einem io abgesetzte Harz aufgespült und das geschichtete Harz das Austauschharz im Behälter zurückhaltenden, schließlich homogen gemischt werden kann. Diese mit Schlitzen (6) versehenen Sieb (1) besteht, von Forderung stößt insbesondere bei größeren Ionenausdessen Innerem aus sich ein Rohr (4) in den an- tauschern mit einer durch den Flüssigkeitsdurchsatz schließenden harzfreien Raum erstreckt, und daß bedingten Vielzahl von Filterdüsen auf Schwierigkeidas zweite Öffnungssystem ein getrennter, paral- 15 ten. Wichtig ist vor allem, daß die zum Durchmi-IeI zum Sieb (1) angeordneter Luftdurchlaß (8) sehen des geschichteten Harzes verwendete Luft ist. möglichst gleichmäßig durch alle Düsen hindurch-

2. Filterdüse nach Anspruch 1, dadurch ge- tritt, um ein gleichmäßiges Durchmischen zu erreikennzeichnet, daß der Luftdurchlaß (8) nach al- chen. Andererseits muß aber auch beim Rückspülen len horizontalen Richtungen hin geöffnet ist. 20 das gesamte Harz erfaßt werden, damit kein Harz am

3. Filterdüse nach Anspruch 2, die in einer den Boden des Behälters zurückbleibt und demzufolge Auslauscher unterteilenden Platte befestigt ist, nicht regeneriert wird.

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Sieb (1) mit Bei den bisher in Ionenaustauschern verwendeten einem Flansch (7) versehen ist, der auf einer Plat- Sieben wurde versucht, ein gleichmäßiges Anheben te (3) befestigt ist und mit seinem Rohr (4) durch 25 der Harzschicht bzw. Durchmischen dadurch zu ereine öffnung (2) in der Platte (3) ragt, deren zielen, daß die Siebe mit horizontal gerichteten Weite größer ist als der Durchmesser des Rohfes Schlitzen versehen wurden. Da die Schlitzgrößen der (4), und daß am Flansch (7) horizontale Schlitze Siebe jedoch so bemessen werden müssen, daß die (8) für den Durchtritt der Luft angeordnet normalen Durchsatzmengen ohne allzu großen Strösind. 30 mungswiderstand durch sie hindurchtreten können,

4. Filterdüse nach einem der Ansprüche 1 bis ergibt sich für das Rückspülen eine zu große öff-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückschlag- nungsfläche, so daß der Rückspülstrom nicht weit geventil (12, 13) im Rohr (4) jedes Siebes (I) an- nug in waagerechter Richtung verläuft, um das gegeordnet ist. samte zwischen den Düsen liegende Harz mitzuneh-

5. Filterdüse nach Anspruch 4, dadurch ge- 35 men. Demzufolge verbleiben beim Rückspülen zwikennzeichnet, daß das Rückschlagventil aus einer sehen den Düsen nichtregenerierte Harzbügel, innerhalb des Rohres (4) beweglichen Kugel (12), Außerdem gelang es bislang nicht, die Filterdüsen so einem Sitz (13) für die Kugel (12) am oberen zu gestalten, daß sämtliche Düsen beim Mischen des Ende des Rohres (4) und einem Anschlag für die geschichteten Harzes gleichmäßig mit Luft beauf-Kugel (12) am unteren Ende des Rohres (4) be- 40 schlagt werden, da Ungenauigkeiten in der Anorclsteht. nung der Düsen und der diese haltenden Platten

6. Filterdüse nach Anspruch 5, dadurch ge- nicht zu vermeiden sind, so daß stets die höchstgelekennzeichnet, daß der Anschlag aus mindestens genen Düsen bevorzugt mit Luft beaufschlagt wereinem Quersteg (14) besteht und sich in der Wan- den, während andere Düsen einen entsprechend gedung des Rohres (4) öffnungen unmittelbar ober- 45 ringeren Luftdurchlaß besitzen.

halb der auf dem Steg ruhenden Kugel (12) be- Weitere Schwierigkeiten ergeben sich daraus, daß

finden. in einem üblichen Ionenaustauscher durch jedes Sieb

7. Filterdüse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch behandeltes Wasser beispielsweise mit einer Strögekennzeichnet, daß der Anschlag aus einem mungsgeschwindigkeit bis 22,5 l/min einerseits und Qucrstifl im Rohr (4) jedes einzelnen Siebes bc- 50 beim Regenerieren Luft mit einer Geschwindigkeit steht. von 14 bis 28 l/min strömen. Wenn aber Luft mit

dieser Geschwindigkeit durch die für den Wasserdurchtritt bemessenen Schlitze der Siebe strömt, ergibt sich keine gleichmäßige Luftverteilung über das

55 Bett. Besteht das Sammel- und Verteilungssystem dagegen aus einem Hauptrohr und seitlichen Rohren, so strömt die Luft beim Regenerieren entlang den oberen Teilen der seitlichen Rohre bis zu den Sieben.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filterdüse für Dabei ergeben sich die obenerwähnten Schwierigkeiflüssigkeitsdurchströmte Ionenaustauscher mit Rück- 60 ten, wenn sich nicht sämtliche Siebe auf demselben spülung durch die Düse, wobei die Düse zwei öff- Niveau befinden.

nungcn oder Öffnungssysteme besitzt, die ein Durch- Zum Stande der Technik gehört eine aus der deutströmen der Düse mit Flüssigkeit auf zwei verschie- sehen Patentschrift 806 787 bekannte Filterdüse mit denen Wegen ermöglichen. zwei unterschiedlichen öffnungen bzw. öffnungssy-

lonenaustauscher bestehen aus einem Behälter 65 stemcn, deren eines ein gewisses Durchmischen der üblicherweise mit einem Mischbett aus einem KaJio- Filtermasse des Filterbetts beim Rückspulen ermöglinen- und einem Anioncnaustauschharz, durch das chen soll. Diese Düse ist jedoch nicht für das Durchdie zu behandelnde Flüssigkeil abwärts strömt. We- blasen von Luft bestimmt und geeignet, weil beide