DE2016803B2

DE2016803B2 - Düse für Ionenaustauschkolonnen oder Filter für zwei entgegengesetzte Durchflußrichtungen mit unterschiedlichen Durchflußquerschnitten

Info

Publication number: DE2016803B2
Application number: DE2016803A
Authority: DE
Inventors: Orlando Staefa Marty (Schweiz)
Original assignee: INGENIEURBUREAU ROSHARD KUESNACHT (SCHWEIZ)
Current assignee: INGENIEURBUREAU ROSHARD KUESNACHT (SCHWEIZ)
Priority date: 1969-04-25
Filing date: 1970-04-08
Publication date: 1974-05-09
Also published as: DE2016803A1; AT296175B; DE2016803C3; CH508144A; FR2045359A5; US3642205A; GB1324262A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düse für Ionenaustauschkolonnen oder Filter mit Gegenstrom-Regenerierung bzw. -Rückspülung durch diese Düse. Fs werden bei den verschiedenen Ionenaustauschfiltern, welche zur Veredelung bzw. Aufbereitung von Flüssigkeiten dienen, oftmals die Umkehrung von Flüssigkeitsströmen verlangt, wobei in der einen Durchflußrichtung der Durchflußwiderstand anders sein muß als in der anderen, oder mit anderen Worten Worten, hei welchen die Durchflußquerschnitte je nach Durchflußriclitung verschieden sind.

Es ist bekannt, daß, sobald der Ionenaustausch-Filter nach dem Arbeitsspiel erschöpft bzw. beladen ist, der lonenaustausch-Filtcr mit Chemikalien in bestimmten Konzentrationen wieder aufgeladen, d. h. regeneriert werden muß. Die Beladung des Filters erfolgt in der Mehrheit der Fälle in der Durchflußrichtung von oben nach unten. Die Reoenerierung findet bei den herkömmlichen Anlagei meistens ebenfalls in der Durchflußrichtung voi oben nach unten statt. Es ist jedoch bekannt, dal durch die Einführung der Regenenerchemikalien ii entgegengesetzter Durchflußfichtung wie beim Ar beitsspiel infolge Verbesserung des Wirkungsgrade: wesentliche Einsparungen an Chemikalien und somi erhebliche Reduküonen der Betriebskosten möglicl sind Diese Art der Regeneration wird allgemeh als Gegenstrom-Verfahren bezeichnet.

Um eine einwandfreie Gegenstrom-Regeneratioi ausführen zu können, muß dafür gesorgt werden daß die einzelnen Harzpartikeln im Filter währenc der Regeneration nicht bewegt werden, d.h. ihn oe^enseftige ^LaS^e beibehalten. Dies wird bewerkstelligt durch den Aufbau eines Gegendruckes in oberen Teil des Austausch-Filters, was relativ ein fach zu erreichen ist. Außerdem muß für eine guts und gleichmäßige Verteilung der Regenerierchemi kalie am Eintritt, d. h. am Düsenboden, gesorg! werden. Im Normalbetrieb, d.h. beim Arbeitsspiel treten andere Durchflußgeschwindigkeiten auf als be der Regeneration. Die Düsen sind für optimale Verhältnisse während des Arbeitsspiels konzipiert, se daß eine entsprechende Einrichtung geschaffen werden muß, um auch die Regeneration unter bester Verhältnissen durchzuführen.

Aus der französischen Patentschrift 1 415 52^ isi es bekannt, am Boden einer Ionenaustauschkok nn< für die Resenerierungsflüssigkeit Düsen anzuordnen deren Querschnitte kleiner als die Düsen für die gereinigte Flüssigkeit sind. Die bekannte Anordnung ist jedoch technisch aufwendig, da gemäß F i er. : am Düsenboden eine besondere Kammer für die zusätzlichen Düsen vorgesehen werden muß.

In der deutschen Auslcgeschrift 1 642 860 wire eine Filterdüse für Ionenaustauscher vorgeschlagen die ein Durchströmen der Düse mit Flüssigkeil au zwei verschiedenen Wegen ermöglicht. Bei der \ r geschienen Düse wird bei Rückspülung das Si.;·] mit den" Schlitzen 6 in Fig. 2 der deutschen Au-iegcschrift 1 642 860 von der Rückspülflüssigkeii nich durchströmt und somit nicht gereinigt. Nur die enger Schlitze 8 werden bei Rückspülung durchströmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eint Düse für Ionenaustauschkolonnen oder Filter zi schaffen, die ;.'.s gemeinsame Düse für die Regenerierflüssigkeit und die gereinigte Flüssigkeit ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß die Düse in Abhängigkeit von der Durch flußrichtung selbsttätig unterschiedlich einstellbar« Durchflußquerschnitte aufweist.

Die verschiedenen Durchfiußquerschnilte kontier auch durch den Druck der Regenerierflüssigkeit ein gestellt werden.

In vorteilhafter Weise wird der Durchflußquer schnitt durch einen je nach Durchflußrichtung verschiebbaren Körper festgelegt, der ah Schwimm körper, z. B. a!.·· Kugel oder als Ring, als flexible Platte oder als Zunge oder Mantel ausgebildet ist Dabei ist es zweckmäßig, die flexible Platte mi Bohrungen zu versehen, deren Durchlaß kleiner al: derjenige J.er Dü-jenkanälc in einem die Platte tragenden Einsatz ist.

In einer vorteilhaften Wcitero-.twicklung des Erfindungsgegensiandes is! zusätzlich im Düsengchäusi ein z. B. gegen Federkraft beweglicher Ringkörpei

ium Verschließen bzw. Freigeben eines zusätzlichen körper 11, da dieser spezifisch leichter ^ J^ Durchflußquerschnitts angeordnet, wobei der Ring- Wasser, in die strichpunktierte U.ge. in körper eine Hauptbohrung, welche unter Rück- schließt er die zentrale Öffnung 20(L^s j£;_chtreten spülungsdruck vom Schwimmkörper gesperrt ist, ab und läßt einzig die Bohrung ~ ^zu" . - _Das sowie ein oder mehrere Kanäle für «ne erste Durch- 5 des von unten nachstrebenden «fss-n, .^ Elußmenge und ein oder mehrere zusätzliche Kanäle Wasser steigt dann durch das ^Ζ^™^Γ°"^Γ ^_{ber die} für eine zusätzliche Durchflußmenge aufweist. dieses durch die Schlitze -4 una gcui _o ^

Die Erfindung wird beispielsweise an Hand von Kanäle 25 zwischen den Ringlameiien χ Figuren erläutert Es zeigt Ionenaustauschmasse 3. Je naob der An de _MasseJ

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Filter mit einer io werden dem Wasser entsprechende Chemikalien Düse im Längsschnitt, gegeben. „.„;„.. <■;;- Hie

Fig. 2 einen Teil einer Düse analo* derjenigen Durch die Verkleinerung des Quer schnitte, Iu. nie

oemäß F ig. lim Schnitt, ~ Gegenstrom-Regeneration entst_eht em erhöhter

" Fig. 3 und 4 Varianten von Düsenteilen analog Widerstand, der in den Düsen s eine bessere ν demjenigen gemäß Fig. 2. 15 teilung, d. h. eine gleichmäßigere Beaufschlagun»

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem Düsen- aller Düsen sicherstellt. Be, der ^D™^ens'^un^™^ boden 1 eines Filters mit der Ionenaustausch- des verkleinerten Querschnittes der Bohrung -J masse 3 sowie im Boden 1 eingebauter Flüssigkeits- berücksichtigt werden, daß in großeren.^'^™ düse 5 ersichtlich. Die Düse 5 weis, ein Gehäuse 7 der Filter kräftig ruckgespult werden mub. Auen auf, an dessen einem Ende eine Überwurfmutter 9 » bei der Rückspülung hegen d,e Gesch wuidike s^ vorgesehen ist, auf der in der dargestellten Lage Verhältnisse in engeren Grenzen als beim A™^ei« ein Steuerkörper 11 liegt. Das Gehäuse? ist mittels spiel. Die maximale Ruckspulgeschw.ndigke.t Hegt eines Düsenkopfes 13, welcher im Boden 1 einge- im Mittel bei etwa 10 m/h.

schraubt ist, mit diesem verbunden. Ein Kopfteil 14 Die Durchflußgeschwindigke, wahrend der G.gui

schließt die Flüssigkeitsdüse 5 nach oben ab. Er trägt 25 strom-Regeneration ware zu klein um aen *l seitlich ringförmige Verteillamellen 16 sowie ein körper 11 zum Zwecke des Schließen* der Ottnung Zentralrohr 17, das an seinem oberen Ende mit auf 20 zu heben. Daher muß dieser Körper ein spez dem Umfang ve, iciltea Schlitzen 24 versehen ist. fisches Gewicht aufweisen welches kk.ner ist

Das Gehäuse 7 weist in seinem Mantel Durchfluß- dasjenige der Flüssigkeit, also im speziellen unrer Öffnungen 19 auf sowie eine zentrale Öffnung 20. 30 lg/cm» liegen. Er gelangt dann automatisch uiι die Der Steuerkörper 11 ist mit einer zentralen Bohrung obere Spcrrstellung. Der größere DurchfluB bei i^or 22 versehen. Zwischen den Verteillamellen 16 liegen malbetrieb bewirkt, daß dieser bewegliche Körper Durchflußkanäle 25. H heruntergedrückt wird und somit der größere

Die Anzahl Düsen pro m* Filterfläche ist begrenzt. Querschnitt der öffnung 20 irei wira. Die Geschwindigkeiten bei Normalbetrieb können je 35 In Fig. 2 ist der untere Teil eines \ en ti L analog nach Auslegung der Anlage innerhalb weiter Gren- dem Ventil 5 dargestellt, mit einem Gehäuse 3U zen variieren, wobei die gleiche Düse für den ganzen einem Düsenkopf 31 sowie einem in das Gehäuse möglichen Geschwindigkeitsbereich Verwendung tin- eingeschraubten Einsatz 33i welcher uoer ^αε"Λ\ det Die Düse 5 ist so gestaltet, daß sie auch bei fang verteilte Bohrungen 35 aufweist, ^m Einsatz hohen Belastungen einen mößlichst kleinen Durch- 40 33 ist mittels einer Schraube 37 ^{eine m}^;™ ?^e flußwiderstand aufweist. Die "bei der Gegenstrom- festigt, die ihrerseits mit Bohrungen 39 versehen ist, Regeneration auftretenden Durchflußgeschwindig- welche auf die Bohrungen 35 des tinsatzcs ^ \ kciten in der Richtung von unten nach oben sind sen. jedoch im Querschnitt kleiner sind, wesentlich kleiner als bei Normalbctrieb. Eine nor- Bei der normalen Wasseraufbereitung strömt das

male Düse wäre daher nicht geebnet, da sie im 45 Wasser, wie an Hand der Fig. 1 erläutert du.er. Verhältnis einen zu großen Querschnitt und zu den Düsenkopf 31 von oben nach unten. Die gewenig Widerstand aufweist. Die Folge davon wäre strichelten Pfeile zeigen dies. Das Wasserguangt eine ungleichmäßige Durchdringung des Harzes 3 in die Bohrungen 35. Entsprechend seinemD.uck :r,;: Regenerierchcmikalien und verbunden damit wird die Platte 36, wie dies ^mit^^ln£^hP»ⁿ^^rler eine Verschlechterung des Wirkun_C*grades. 50 Linie angegeben ist. vom Einsatz 33 abgehoben so

Die beschriebene Düse 5 gewährleistet in beiden daß ein entsprechend großer Querschnitt frei wird, Durchlaßrichtungen optimale Verhältnisse, da sich durch den das veredelte Wasser abströmt der Querschnitt automatisch den Anforderungen an- Wird nun im Gegenstrom regeneriert, so ertoigt

_aRt der Fluß des Regenerations-Mediums in Richtung

Bei der normalen Aufbereitung fließt die aufzu- 55 der ausgezogenen Pfeile. Das Mittel preßt die Platte bereitende Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, durch 36 auf den Einsatz 33, so daß es nur durch α e xerdie Ionenaustauschmasse bzw. das Harz 3 zwischen engten Bohrungen 39 in die Bojungen 35 einstrodcn Verteillamellen 16 durch die Kanäle 25 durch men und durch den Düsenkopf 31 νveiterstromen und gelangt Über die Schlitze 24 in das Innere des kann. Es ist. mit anderen Worter, der W'der*tand ZcntralrohU 17. von wo da. Wasser nach unten, 60 dicer Düse beim Durchfluß de, Regeneration,! eis den vollen Querschnitt der zentralen Öffnung 20 be- von unten nach oben, infolge der wesentlich kieinutzrnd. strömt, um anschließend durch die seit- ncrcn Durchflußöffnungen >n Form der Bohrungen liehen Durchflußöffnungen 19 im Gehäuse auszu- 39. viel geringer als der Wasserdurchfluß beim Verfließen. Der Weg des Wassers ist mit üc-tricheiten cdeln. . Pfeilen miieiieben 6₅ Eine weitere Ausführungsform o.nes derartiger Bei der Gcgcnstrom-Rcgcncr-tion hingegen strömt Düsenteiles ist in F i g. 3 ersichtlich bei welchem ein das mit Chemikalien versehene Wasser unten in die Gehäuse 45 mit einem Düsenkopf 46 vorgesehen ist seitlichen Öffnungen 19 ein und hebt den Steuer- In diesem Gehäuse 45 bewegt sich ein Steuerkorpei

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48, der mittels einer Feder 49 gegenüber dem Ge- einem Innenring 74, welche mit entsprechenden seit-

häiise 45 abgefedert ist. Er besitzt eine mittige Boh- liehen Bohrungen 76 und 77 versehen sind. Diese

rung SO sowie einen inneren Durchflußkanal 52 und Bohrungen sind, wie aus der Figur ersichtlich, mit-

auf dem Umfang verteilte, äußere Durchflußkanäle tels elastischer Mitte! 78 und 79 abgedeckt. Der

53. Der Steuerkörper 48 wird mit Hilfe eines Deckels 5 Steuerkörper 72 wird durch einen Verschlußring 81

55 im Gehäuse 45 gehalten, während der als Schraub- gehaltert, welcher eine mittige Bohrung 82 sowie

ring ausgebildete Deckel 55 mittels einer Haube 56 äußere Bohrungen 83 aufweist.

nach außen abgedeckt ist. Die Haube 56 hat seit- Beim Veredeln strömt das Wasser in Richtung der

liehe öffnungen 57 und dient der Aufnahme einer gestrichelten Pfeile von oben nach unten. Es findet

Kugel 59, deren spezifisches Gewicht leichter ist als io seinen Weg in der Glocke 68 durch sämtliche Boh-

die der Behandlungsflüssigkeit. rangen 69 und 70, wobei es die Zungen 79 am

Im Normalbetrieb strömt das Wasser von oben Außenring 73 aufpreßt und durch die äußeren Boh-

nach unten, wie dies die gestrichelten Pfeile zeigen. rangen 83 sowie von der öffnung 69 herkommend

Die Feder 49 preßt dabei den Steuerkörpei 48 auf durch die mittige Bohrung 82 abströmt,

den Deckel 55. Das Wasser strömt durch die mittige 15 Beim Regenerieren strömt die Behandlungsfiüssig-

Bohrung 50 sowie den inneren Durchflußkanal 52 keit von unten durch die Bohrungen 82 und 83, \vo-

in die Haube 56 und durch die seitlichen öffnungen bei es die Zungen 79 auf die seitlichen Bohrungen

57 _aus. 77 des Außenringes 73 preßt und mithin nicht durdi-

Beim Regenerierprozeß strömt das Medium durch strömen kann. Die Behandlungsflüssigkeit findet

die öffnungen 57 in die Haube 56 und hebt die 20 daher einzig den Weg durch die im Querschnitt sehr

Kugel 59, welche sie, wie Strichpunkten dargestellt, begrenzte Öffnung 69 der Glocke 68. Ihr Druck ist

gegen den Steuerkörper 48 preßt und dessen mittige zu gering, um etwa die Zungen 78 d?s Innenringes

Bohrung 50 verschließt. Die Behandlungsflüssigkeit 74 zu öfinen und sich den Weg durch die äußeren

kann dann durch den einzigen Durchlaß, den inneren öffnungen der Glocke 68 zu bahnen.

Durchflußkanal 52, nach oben in die Ionenaustausch- 25 Zum Zwecke der Rückspülung hingegen wird eine

masse strömen. größere Durchflußmenge verlangt, was einen höheren

Beim Rückspülvorgang wird nun mehr Flüssigkeit Druck des Rückspülmediums bedingt, welcher nun

benötigt, so daß der Druck im unteren Raum ge- die innerer. Zungen 78 abzuheben vermag, so dnß

steigert und daher der Steuerkörper 48 entgegen dem sie, wie in strichpunktierter Lage dargestellt. Jie

Druck der Feder 49 angehoben wird. Dair.it werden 30 seitlichen Bohrungen 76 öfinen. Damit wird der

auch die äußeren Durchflußkanäle 53 frei, und das Durchflußquerschnitt entsprechend vergrößert,

zum Rückspülen nötige Flüssigkeitsvolumen steigt. An Stelle einzelner Zungen 78 und 79 können

Die mittige Bohrung 50 <Os Steuerkörpers 48 bleibt natürlich auch direkt volle Gummimäntel vorgesehen

jedoch auch hier geschlossen, da selbst zum Rück- werden, um die vorgesehenen öffnungen abzudichten

spülen die Flüssigkeitsmenge geringer ist als beim 35 oder freizugeben.

Veredeln. All den beschriebenen Varianten ist die automa-In F i g. 4 ist ein Gehäuse 65 mit einem Düsenkopf tische Querschnittsanpassung in ein und derselben 66 ersichtlich. Im Gehäuse 65 befindet sich eine Düse gerneinsam und dies sowohl für den Norrnai-Glocke 68 mit öffnungen 69 und 70, gefolgt von betrieb als auch für die Regeneration des Filters einem Steuerkörper 72 mit einem Außenring 73 und 40 und Ionenaustauschers.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Düse für Ionenaustauschkolonnen oder Filter mit Gegenstrom-Regenerierung bzw. -Rückspülung durch diese Düse, dadurchgekennzeichnet, daß die Düse (5) in Abhängigkeit von der Durchflußrichtung selbsttätig unterschiedlich einstellbare Durchflußquerschnitte aufweist.

2. Düse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei durch den Druck der Regenerierflüssigkeit selbsttätig einstellbare Durchflußquerschnitte.

3. Düse nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen verschiebbaren, je nach Durchflußrichtung den Durchflußquerschnitt im Betrieb selbsttätig festlegenden Körper (11, 36, 59, 79).

4. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper als Schwimmkörper (11, 59), als flexible Platte (36) oder als Zungen oder Mantel (79) ausgebildet ist.

5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper als Kugel (59) oder als Ring (11) mit einer z. B. mittigen Bohrung (22) ausgebildet ist.

6. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (36) mit Bohrungen (39) versehen ist, deren Durchlaß kleiner ist als derjenige der Düsenkanäle (35) in einem die Γ'alte tragenden Einsatz (33).

7. Düse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Düsengehäuse (45) zusätzlich ein z. B. gegen Federkraft beweglicher Ringkörper (48) angeordnet ist zum Verschließen bzw. Freigeben eines zusätzlichen Durchflußquerschnitts.

8. Düse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (48) eine Hauptbohrung (50), welche unter Rückspülungsdruck vom Schwimmkörper (59) gesperrt ist, sowie einen ode' mehrere Kanäle (52"^Ν für eine erste Durchflußmenge und ein^i oüci mehrere zusätzliche Kanäle (53) für eine zusätzliche Durchflußmenge aufweist.