DE2010897C3 - - Google Patents
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- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
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Description
30
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinheit, insbesondere für Wasserkehandlungsanlagen
mit Ionenaustauscherharzen.
Es ist derzeit eine Ventileinheit für Industrieanlagen, bei denen mit Ionenaustauschern behandeltes V/asser
verwendet wird, wie beispielsweise enthärtetes Wasser, bekannt geworden, welche elektromagnetische, auf
Servormembranen wirkende Schaltteile, die Steuerungskanälen zugeordnet sind, einen Flanschteil für die
Zuordnung zum Harzbehälter, einen ersten, im wesentlichen die Kanäle für den Regenerierungszyklus enthaltenden
Teil, einen zweiten, im wesentlichen die Kanäle für den Betriebszyklus enthaltenden Teil sowie weitere
Ventilelemente, die parallel auf den Einlaß und den Auslaß in Betriebs- bzw. Regenerierungsstellung wirken,
und regelbare Schaltorgane, welche den statischen Regenerierungszyklus bzw. die statische Regenerierungsphase
bestimmen, aufweist, wobei die ortsfesten Teile dieser Ventilelemente Durchlaßbohrungen besitzen
und mit dem Hauptventilkörper Durchlaßkammern bilden.
Bei dieser Ventileinheit sind als Ventilelemente zwei Ventile für den Betrieb und zwei Ventile für die
Regenerierung vorgesehen. Diese vier Ventile sind einfach wirkend und alle gleichartig gebaut (siehe auch
deutsches Gebrauchsmuster 67 51243 desselben Anmelders).
Diese derartig ausgebildete Ventileinheit ermöglicht eine »statische« Regenerierung der Ionenaustauscherharze
und sieht eine Vorwaschphase für die Harze vor der Regenerierung vor, um eine optimale Regenerierung
der Harze zu erzielen.
Sie weist ferner sehr geringe Beladungsverluste auf, kann sowohl unter normalen Drücken als auch bei
begrenzten Drücken, ohne dabei die Ventile verstellen zu müssen, verwendet werden, kann im Gießverfahren
hergestellt werden und ist einfach am Harzbehälter mittels Schrauben anbringbar.
In der jetzigen Ausführung ist diese Ventileinheit jedoch ziemlich sperrig und strukturell kompliziert,
insbesondere was die vier obenerwähnten Ventile und deren Betätigung betrifft. Aus diesen Gründen ist eine
derartige Ausführung schlecht für kleinere Enthärtungsanlagen oder sonstige kleine Anlagen, die enthärtetes
Wasser verbrauchen, z. B. Hausanlagen, geeignet.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist die, eine Ventileinheit zu schaffen, die
gegenüber der bekannten Ausführung kompakter und raumsparender ausgebildet ist, wobei im wesentlichen
ein Teil der strukturellen Merkmale der bekannten Einheit beibehalten wird.
Ferner soll zur Erreichung dieser Aufgabe eine begrenzte Anzahl von Neuteilen, die auch leicht
herstellbar und betriebssicher sind, benötigt werden, so daß auch vom rein wirtschaftlichen Standpunkt aus
gesehen Vorteile erzielt werden.
Diese durch vorliegende Erfindung angestrebte, kompaktere Konstruktion führt zu einem geringeren
Platzbedarf und auch zu einem geringeren Gewicht der Ventileinheit, wodurch es möglich ist, diese auch in
ziemlich eng ausgelegten Anlagen mit geringer Leistung und Abmessungen einzusetzen.
Diese Ziele werden mit einer Ventileinheit der obenerwähnten Art erreicht, welche zwei Ventile für die
Regenerierung und zwei Ventile für den Betrieb aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes
dieser Ventile für die Regenerierung als Dreiwegventil ausgebildet ist und eine Kammer, die sich innerhalb des
Ventilkörpers im wesentlichen senkrecht erstreckt, ein kugelförmiges, frei in dieser Kammer bewegliches
Ventilelement, einen oberen und einen unteren Sitz in diesem Ventilkörper am oberen bzw. unteren Ende der
Kammer aufweist, welche Sitze mit zwei der Wege des Dreiwegventils verbunden sind, wobei der dritte Weg
frei mit dieser Kammer in einvr mittleren Lage zwischen dem oberen und dem unteren Sitz in
Verbindung steht.
Vorzugsweise ist der obere, am oberen Ende der Kammer jedes Regenerierungsventils vorgesehene
Ventilsitz in einem mit Gewinde versehenen, stopfenartigen Verschlußelement ausgebildet, in welchem ein
axialer Blindkanal und ein diametral durchgehender Kanal vorgesehen sind, die mit dem oberen Ventilsitz in
Verbindung stehen.
Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Ventileinheit beschrieben, die beispielsweise in der Zeichnung
dargestellt ist. Es zeigt
Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Ventileinheit,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 11-11 der Fig. I,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 111-111,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1,
während die Fig. von 5 bis 9 eine Ausführung der bekannten Ventileineit darstellen, und zwar
die F i g. 5 und 6 zwei Seitenansichten, von entgegengesetzter Seite gesehen und teilweise geschnitten,
die Fig. 7 die obere Hälfte der Ventileinheit der F i g. 5 und 6, von unten gesehen,
die Fig. 8 eine Draufsicht der unteren Hälfte der
Einheit und
die Fig.9 eine Einzelheit der Steuerungsorgane ;n
größerem Maßstab.
Zur besseren Verständlichkeit wurde zunächst auf die Figuren von 5 bis 9 hingewiesen, die die bekannte
Ausführung tier Ventileinheit darstellen.
Diese ist in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnet und besteht aus einem Oberteil 2 und einem Unterteil 17, die
miteinander lösbar verbunden sind. Im Oberteil 2 befinden sich im wesentlichen die zwei Ventile 3 und 4
für die Regenerierung, die Kanäle für die Regenerierung, die später näher beschrieben werden, die
Servomembrane 5 zur Steuerung der Ventile 3 und 4 sowie die Sitze A, B, Cfürdie Steuerungssolenoiden A 1,
01, CX (deutlichkeitshalber wurde nur Ci gezeichnet).
Desgleichen weist der Unterteil 17 im wesentlichen die zwei Ventiie 27 und 28 für den Betrieb, den
Eingangskanal des Hartwassers 32 für den Betrieb, den Ausgangskanal 33 und den Abfluß 34 für die
Regenerierung, sowie die Membrane 29 zur Steuerung is
der Ventile 27 und 28 und die Kanäle 35 und 36 zur Verbindung mit dem Harzbehälter 37a auf. Die beiden
Teile besitzen die zwei Seiten 26 bzw. 176 längs welchen sie gegenseitig in Kontakt stehen.
An der Vorderseite 2a des Oberteiles 2 sind die Sitze 6 und 7 für die verformbaren Sieuerangsfiächen 8 und 9
der Membrane 5 vorgesehen, wobei letztere vom Wasser betätigt wird, das über den Steuerungskanal BS
zugeführt wird. Letzterer steht mit dem Antriebswasser über die Membrane B 2 in Verbindung, die durch den
Solenoiden B1 betätigt wird und endet im Kanal 11 und
in den Kammern 11a und 116, die in dem an der
Vorderseite 2a des Oberteiles 2, unter Zwischenschaltung der Membrane 5 befestigten Deckel lic vorgesehen
sind.
Auch der Unterteil 17 weist auf der Seite 17a dieselben konstruktiven Einzelheiten wie die Seite 2a
auf, und zwar die Membrane 29 die Sitze 25 und 26, den Deckel 30 sowie Verbindungskanäle mit dem Steuerungskanal
A 5.
Die untereinander gleichartig ausgebildeten Ventile 3 und 4 bestehen aus einem Führungskörper 146, der
lösbar und abgedichtet in dem im Oberteil 2 vorgesehenen Ventilsitz befestigt ist, und aus einem
Ventilschaft 13, der an einem Ende mit der zugehörigen Fläche 8 oder 9 fest verbunden ist und am anderen Ende
den Verschlußkörper 13a trägt. Letzterer schließt in seinen Sperrstellungen entweder die Verbindung
zwischen den Kammern 13e und 14g- ab, oder die Verbindung zwischen den Leitungen 35 und 33 bzw. 36
und 32. Die Ventile sind einfachwirkend und gelangen in ihre Ruhestellung durch die Federn 12 zurück.
Die Ventile 27 und 28 für die Betriebsphast sind gleichartig wie die Ventile 3 und 4 ausgebildet und
werden auch in der gleichen Weise wie letztere, jedoch so durch den Kanal A 5, betätigt.
Die Sitzt· A, B, Cder Steuerungssolenoiden A 1, 01,
Cl weisen einen Zuführungskanal A3, BX C 3 auf, der
in die Zuführungskammern A 4, B4, C4 mündet, welch letztere unter Zwischenschaltung der Steuerungsmembranen
Al, B2, C2 den Steuerkanälen A5, B5, C5
zugeordnet sind. Die Membranen sind bekannter Bauart und ihre mittleren Zuflußöffnungen A 6, 06, C6 wirken
mit der Nadel Al, 07, Cl der Steuerungssolenoiden
zusammen.
Der Steuerungskanal C5 der Spule CI, der die Zufuhr der Sole steuert, ist außerhalb des Teiles 2 durch
die Verbindung 10 verlängert und mit der Kammer 14g· des Ventils 4 über den Ejektor 15, der an dem
Solebchältcr 16 angeschlossen ist, verbunden.
Die Kanäle für die Regenerierung, die bereits kurz erwähnt wurden und in uem Oberteil 2 enthalten sind,
bestehen aus einem Kanal 17c. der innerhalb der Seite 2b des Oberteiles 2 ausgebildet ist und mit den
Zuführungsleitungen A3, B3, C3 in Verbindung steht und schließlich noch dem Eingang 32 des Hartwassers
über den im Unterteil 17 ausgebildeten Kanal 31b zugeordnet ist und ferner aus den aufeinanderfolgenden
Kanälen 19a, 196 und 19c, von welchen der letztere in die Kammer 13e des Ventils 3 mündet, aus welcher
radial der Kanal 19t/ wegführt, der in dem darunterliegenden
Kanal 20 des Unterteiles 17 endet. Der Kanal 20 mündet dann in die Kammer 14g-des Betriebsventils 28.
Als Regenerierungskanal ist noch der Abflußkanal 21 zu betrachten, der einerseits über die Leitung 38 mit
dem Abfluß 34 der Regeneration verbunden ist und andererseits in die Kammer 14g-des Ventils 3 über den
Kanal 21a und in die Kammer 13e des Ventils 4 über die
Kanäle22 und 23 mündet. Die Kammer 13edes Ventils4
ist mit der Seite 2b durch die Leitung 24 verbunden.
Im Oberteil befinden sich noch die bereits erwähnten Verbindungskanäle, die das Hartwasser aus den
Steuerungskanälen A 5 und 05 den Membranen 29 bzw.
5 zubringen.
Im Unterteil 17 sind außer den bereits erwähnten Kanälen 32,33, 34, 376 und 38, den Kanälen 35 und 36,
die mit den Kanälen 32 und 33 in den Kammern l3e der Ventile 27 und 28 verbunden sind, auch der Befestigungsteil
37 zur Anbringung am Harzbehälter 37a, der Kanal 39, welcher die Kammer Hg des Ventils 27 mit
dem bereits erwähnten, aus der Kammer 13edes Ventils
4 austretenden Kanal 24 verbindet und ein Teil des Kanals A 5, der das Hartwasser zur Steuerung der
Membrane 29 führt, vorgesehen.
Mit 40 und 41 sind weiter zwei Führungsrohre bezeichnet, die den Kanälen 35 bzw. 36 zugeordnet sind
und in den Harzbehälter 37a eintreten, wobei das Rohr 40 nur oberflächlich eintritt und das Rohr 41 fast bis zum
Boden reicht.
Die Ventileinheit 1, die somit in ihren Grundlinien beschrieben wurde, wird ferner von einer Steigvorrichtung
betätigt, die die Folge der verschiedenen Arbeitsphasen steuert, d. h. die verschiedenen Dauerzeiten
der Betriebsphase, der Vorwasch-, Regenerierungsund Waschphase der Harze bestimmt.
Nachdem die bekannte Ventileinheil in deren Ausführung dargelegt wurde, wird nun die erfindungsgemäße
Einheit, die in den F i g. I bis 4 dargestellt ist, in Betracht genommen.
Zur besseren Verständlichkeit sind die Teile der erfindungsgemäßen Ventileinheit, die mit denjenigen
der bekannten Einheit übereinstimmen, mit den gleichen Bezugsziffern wie letztere bezeichnet. Dagegen sind die
neu eingeführten Teile mit über der Nummer hundert liegenden Zahlen versehen.
Die erfindungsgemäße Ventileinheit weist im Prinzip im wesentlichen dieselben Durchlaßwege wie die
bekannte Ventileinheit auf, auch wenn in bezug auf letztere einige Wege in anderer Richtung verlaufen, weil
die erfindungsgemäße Ventileinheit, im Gegensatz zur bekannten Einheit, eine wie in der Zeichnung dargestellte,
vertikale Funkiionslage einnimmt.
In den Fig. 1 bis 4 ist der Seitenteil 2 der erfindungsgemäßen Ventileinheit 1, der die beiden
Ventile 3 und 4 für die Regenerierung und die Sitze A, B, C für die drei Steuersp ilen A 1, B 1 und Cl aufweist,
sowie der Mittelteil 17 und der untere Teil 37 für den Anschluß mittels Schrauben an den nicht dargestellten
Harzbehälter ersichtlich.
Der Mittelteil 17 weist ferner die zwei einfachwirkenden Betriebsventile 27 und 28, sowie den Einlauf 32 des
Hartwassers, den Betriebsauslaß 33, den Ejektor 15 mit seinem Kanal 10, sowie den in der Zeichnung nicht
sichtbaren Regenerationsabfluß auf.
Der Mittelteil 17 besitzt weiter eine Dichtung 29 und den Deckel 30 mit verzweigtem Innenkanal. Weiter
weist er die schematisch angedeuteten Kanäle 35 und 36 auf, die von der Kammer 13edes Ventils 27 bzw. Ventils
28 wegführen und im Harzbehälter enden.
Ferner sind noch die Regenerierungskanäle zu sehen, die gleich denen der Ventileinheit gemäß den F i g. 5 bis
9 sind.
Gemäß der Erfindung sind die Ventile 3 und 4 für die
Regenerierung anders ausgeführt als die Ventile 27 und 28 für den Betrieb. Sie weisen beide eine Kugel 100 auf.
die frei im Kanal 101 beweglich ist und in Ruhestellung den Sitz 101a und in Wirkstellung den Sitz 101 b dieses
Kanals sperrt, wobei der letzterwähnte Sitz 101 b im Inneren eines Gewindeverschlußstopfens 102 ausgebildet
ist. der einen Blindkanal 103 und einen diametralen Kanal 104 besitzt, der, im Falle des Ventils 4, mit dem
AbfluQkanal 21. bzw. im Falle des Ventils 3 mit dem Zuflußkanal 17ein Verbindung steht.
Mit 104a ist ein Rückschlagelement und mit 105 ein Filter bezeichnet.
Bei den Betriebszyk'ien sind die Elektroventile A 1.
/31 und Cl nicht erregt, d. h die Leitungen A 3. B 3. C 3
sind mit den zugehörigen Steuerungskanälen A 5, B 5. C5 nicht verbunden. Das Hartwasser tritt bei 32 ein.
fließt durch 35 in den Harzbehälter hinunter, steigt durch 36 nach oben und tritt einerseits durch 33 zum
Verbraucher aus und andererseits gelangt es in den Zuführungskanal 17e und in die Kanäle 19dund 20 und
kommt in der Kammer 14^des Ventils 28 zum Stillstand. Das Hartwasser erreicht auch die Leitungen A3, B3,
C3. di'j mit 17e verbunden sind, und wird von den
Membranen Al, B2, C2 der Solenoiden A 1. Bi, Ci
aufgehalten.
Für die Vorwaschphase werden die Steuerspulen A 1 und C1 erregt, so daß das Hartwasser, das immer von 32
in 17egelangt. nun durch die Betätigung von A 1 aus A 3 in A 5 strömt und von hier aus die die Ventile 27 und 28
~. In χμ u..»»,.
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werden jetzt geschlossen, d. h. sie gelangen in ihre
untere Lage in den F i g. 2 bis 4.
Desgleichen strömt das Wasser von C3 zu C5. da Cl
erregt wurde, und gelangt durch die Leitung 10 in die Kammer 14^ des Ventils 4. wobei durch den Ejektor 15
aus dem Solebehälter ein gewisser Anteil an Sole mitgesaugt wird.
Andererseits gelangt das Hartwasser vom Zurührungskanal
17e i;r die Kanäle 104 und 103 des Ventils 3. in die Kanäle 19tfund 20, in die Kammer 14^des Ventils
28 und sodann durch 36 in den Harzbehälter in entgegengesetzter Richtung zur Richtung der Betriebsphase ein und strömt durch 35 in die Kammer 14^r des
Ventils 27 und in die Kanäle 39, 24, 101, 103, 104. wonach es über den Abflußkanal 21 in den Kanal 38 und
von diesem in den Abfluß 34 der Regenerierung abfließt.
Der Wasserdruck, der bei dieser Phase von beiden Seiten auf die Kugel 100 des Ventils 4 ausgeübt wird,
bewirkt jedoch keine Verstellung der Kugel in die obere Lage.
In der bekannten Ausführung werden die Ventile 3
ίο und 4 in dieser Phase nicht beaufschlagt, da B 1 nicht
betätigt wurde und deshalb die Verbindung /wischen fl.3 und 05. die zu der die Ventile 3 und 4 steuernden
Membrane 5 führt, nicht geschaffen wurde.
Bei der Regenerierungsphasc der Harze wird B 1 erregt und es werden die Kugeln vom Wasser der
Steuerungskanäle fl5 und C5 (Ci bleibt erregt) in die
Stellung 101Ö geschoben. Nunmehr strömt das Hartwasser des Kanals C5. mit dem in an sich bekannter
Weise der Ejektor 15 beaufschlagt ist. der einen gewissen Anteil an Sole ansaugt, über die Kanäle 101,
24,39 und 35 in den Harzbehälter hinunter, aus welchem es durch 36 austritt und in die Kammer 14,edes Ventils
28 gelangt, aus welcher es durch 20, 119c/, 21,ι und 38 in
den Abfluß 34 der Regenerierung strömt.
In der bekannten Ventileinheit wird die Steuerung der
VentUe 3 und 4 durch den Druck des Wassers auf die Membrane 5 ausgeübt und nicht direkt auf den
Versermißkörper, wie z. B. auf die Kugel 100 der erfindungsgemäßen Ausführung übertragen.
Nach Beendigung der Regenerierung wird Cl entregt und damit die Zufuhr von Regenerierungslösung
zu den Harzen unterbrochen und es beginnt die statische Regenerierung derselben.
Auf die Regenerierung folgt das Waschen der Harze.
Diese Phase tritt ein. wenn man Sl entregt. Dabei kehren die Kugeln 100 in die Sitze 101Ia zurück und es
erfolgt ein Wasserfluß in derselben Weise wie beim Vorwaschzyklus. Nach dem Waschen der Harze wird
A 1 entregt und erneut der Betriebszyklus aufgenommen.
Obige Ausführungen lassen erkennen, daß mit der
t.1 IIIIUUII^SgLllldULtl T V. 1111IV 1111IV. Il VJIV V Il Ig Cl 11£ 3 gV3tl.l|-
ten Ziele, insbesondere was die Kompaktheit der Konstruktion anbetrifft, vollinhaltlich erreicht werden.
Ferner sind die Ventile 3 und 4 der Regenerierung in deren Konstruktion und Funktionsweise bedeutend
vereinfacht.
Die Abmessungen und Materialien können in Abhängigkeit von den sich aus dem jeweiligen Fall
so ergebenden Erfordernissen beliebig gewählt werden
und die einzelnen Konstruktionsteile können durch andere Teile mit analoger Funktionsweise ersetzt
werden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- Patentansprüche:1, Ventileinheit insbesondere for Wasserbehandlungsanlagen mit Ionenaustauscherharze^ mit zwei Ventilen für die Regenerierung und zwei Ventilen s für den Betrieb, dadurch gekennzeichnet, daß jedes dieser Ventile (3,4) für die Regenerierung als Dreiwegventil ausgebildet ist und eine Kammer (101), die sich innerhalb des Ventilgehäuses im wesentlichen senkrecht erstreckt, ein kugelförmiges, frei in dieser Kammer bewegliches Ventilelement (100), einen oberen und einen unteren Sitz (101ft bzw. 101 a) in diesem Ventilgehäuse am oberen bzw. unteren Ende der Kammer (101) aufweist, welche Sitze mit zwei der Wege des Dreiwegventils (3, 4) verbunden sind, wobei der dritte Weg (\9d) frei mit dieser Kammer (101) in einer mittleren Lage zwischen dem oberen und dem unteren Sitz in Verbindung steht.
- 2. Vennliinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am oberen Ende der Kammer (10) jedes Regenerierungsventils (3, 4) vorgesehene Ventilsitz (101 b) in einem mit Gewinde versehenen, stopfenartigen Verschlußelement (102) ausgebildet ist, in dem ein axialer Blindkanal (104) und ein durchgehender diametraler Kanal (103) vorgesehen sind, die mit dem oberen Ventilsitz (\Q\b)\n Verbindung stehen.
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