DE2444162A1

DE2444162A1 - Vorrichtung zum enthaerten von hartem wasser

Info

Publication number: DE2444162A1
Application number: DE2444162A
Authority: DE
Inventors: Yoshisada Fulukawa
Original assignee: Maruyama Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Maruyama Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1973-09-26
Filing date: 1974-09-16
Publication date: 1975-03-27
Also published as: US3962089A; JPS5057971A

Description

- 6. Sep. 197*»

MARUYAMA KPG. CO., LTD.

3-1-12, Nishi-Ochiai, 3hinjuku-ku, Tokyo, Japan

Vorrichtung zum Entharten von hartem Uasser

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zürn Herstellen von Weichwasser, das zur Verwendung in Kesseln geeignet ist, durch Enthärten von hartem Wasser, insbesondere eine Vorrichtung zum Enthärten von hartem Wasser im Gegensatz zur Enthärtung des irischwassers von Versorgungsleitungen.

Pur Kessel wurde ijisher im allgemeinen das von Versorgungsleitungen gelieferte Frisch- oder Rohwasser benutzt. Derartiges Leitungswasser besitzt aber für gewöhnlich einen hohen Härtegrad und ist reich an kesselsteinbildenden Bestandteilen, so dass es einer Enthärtungsbehand^ung unterworfen v/erden muss. Zu diesem Zweck sind bereits verschiedene Vorrichtungen zum Enthärten unter Verwendung von lonenaustauscherharzen vorgeschlagen worden.

Das für den genannten Zweck eingesetzte Ionenaustauscherharz liegt in der Ha -Form vor, wobei man davon ausgeht, dass die

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Enthärtung des Frischwassers durch einen Austausch der im

2+ 2+ Frischwasser enthaltenen Metallkationen, wie Ca oder Mg , durch Na erfolgt. Im Verlauf der Enthärtung wird dabei das Ionenaustauscherharz beladen. Es verliert seine Enthärtungsfähigkeit ο Die Frischwasserzufuhr ist zu unterbrechen und anstelle des Frischwas,sers Salzwasser (Regenerierlösung) zuzuführen, urni dadurch das lonenaustauscherharz wieder zu aktivieren.

Es sind verschiedene Vorrichtungen zum Enthärten von hartem "/asser bekannt, die so ausgelegt sind, dass sie das Enthärten und das Regenerieren des Ionenaustauscherharzes in gleicher •/eise durchzuführen ermöglichen. Bei diesen Vorrichtungen lassen sich zwei Arten unterscheiden, nämlich eine Art, bei der das in der Enthärtungszone vorgesehene Ventil von dem in der Aktivierungszone angeordneten Ventil getrennt ist, und eine andere Art, bei der die beiden Ventile zu einem einzigen Ventil zusammengefasst sind.

Da die bekannten Vorrichtungen jedoch so aufgebaut sind, dass das Ventil oder die Ventile unmittelbar durch eine Bedienungsperson betätigt werden muss bzw. müssen und der Betrieb mit dem Regenerierungszyklus des lonenaustauscherharzes synchronisiert v/erden muss, haftet allen diesen Vorrichtungen der Nachteil an, dass sie nur von Personen bedient werden können, die eine genaue Kenntnis der Konstruktion der Vorrichtungen und ihrer Bedienungsweise besitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Enthärten von hartem Wasser zu schaffen, mit der die genannten Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermieden werden und im ständigen Wechsel Beladungs- und Regenerierzyklen auch vollautomatisch über ein einziges Ventil steuerbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung vorgeschlagen,

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die erfindungsgemäss durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gekennzeichnet ist.

Die Erfindung bezweckt also die Schaffung einer Vorrichtung zum Enthärten von hartem Wasser, bei der ein Frischwasserrohr, ein Weichwasserrohr, ein Austrag- oder Auslassrohr und ein Salzwasserrohr mit einem an einem Enthärtungsbehälter, welcher die Schicht des Ionenaustauscherharzes enthält, vorgesehenen zylindrischen Ventilsitz verbunden sind und in den Behälter hinein geöffnet werden können. In den zylindrischen Ventilsitz ist ein Rotaryhahn bzw. ein Drehventil drehbar eingesetzt. Das Ventil ist mit einem Durchgang versehen, über den das Frischwasserrohr, das Weichwasserrohr und das Auslassrohr jeweils getrennt mit einem durch die Ionenaustauscherharzschicht hindurchgeführten Wasserrohr verbindbar sind, und ist mit einem Durchgang versehen, der das Frischwasserrohr, das Auslassrohr und das Salzwasserrohr jeweils getrennt mit dem Enthärtuhgsbehälter zu verbinden vermag, ohne sie zum Wasserrohr umzuleiten,. Durch entsprechendes Stellen des Drehventils können abwechselnd folgende Kombinationen mit dem Enthärtungsbehälter verbunden werden: a) Frischwasser- und Weichwasserrohr, b) Frischwasser und Auslassrohr und c) Salzwasser- und Auslassrohr. Durch Zuschalten der Rohrkombinationen (a), (b) oder (c) zum Enthärtungsbehälter können die Vorgänge des Enthärtens des Frischwassers, des Haschens des Ionenaustauscherharzes und der Aktivierung (Regenerierung) des Ionenaustauscherharzes abwechselnd durchgeführt werden, wobei das Umschalten zwischen den genannten Verfahren ohne weiteres durch einfaches Verdrehen des Drehventils erfolgen kann.

Die Vorrichtung ist dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass das Drehventil durch einen Motor stellbar ist, der seinerseits durch verschiedene, in seiner Steuerschaltung vorgesehene Steuerelemente automatisch steuerbar sein kann, so dass das Enthärten des Frischwassers wirksam durchführbar ist, ohne

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dass qualifiziertes Bedienungspersonal erforderlich wäre.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist ausserdem in die Steuerschaltung ein in den Enthärtungsbehälter eingebauter Schwimmerschalter eingeschaltet, so dass dann,
wenn der Wasserspiegel im Enthärtungsbehälter unter eine vorbestimmte Höhe absinkt, der Schwimmerschalter den Motor in Drehung versetzt und dabei automatisch das Drehventil aus seiner Stellung zur Unterbrechung des Betriebes der Vorrichtung in die Stellung für das Enthärten verstellt. Infolgedessen besteht keine Gefahr für ein Auslaufen des Enthärtungsbehälters infolge übermässiger Weichwasserentnahme_o Es kann jederzeit eine für den Betrieb benötigte festgelegte Menge an Weichwasser gewährleistet werden.

Vorzugsweise ist weiterhin in der Steuerschaltung ein vorgebbarer Endzeitpunkt für die Enthärtungsfähigkeit des
Ionenaustauschharzes eingestellt. Ausserdem ist ein Zeitgeber zum Zählen der Betriebsstunden des Enthärtungsvorganges in der Steuerschaltung vorgesehen, so dass der Zeitgeber dann, wenn der Endzeitpunkt mit den Betriebsstunden des Enthärtungsvorganges übereinstimmt, den Motor betätigt, der seinerseits das Drehventil aus der Stellung für das Enthärten in eine andere Stellung verstellt, wodurch gewährleistet wird, dass Frischwasser nur dann eingespeist wird, wenn das Ionenaustauscherharz noch nicht erschöpft ist„ Auf diese Weise lässt sich der Enthärtungsvorgang jederzeit zuverlässig auch
vollautomatisch durchführen„

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert» Es
zeigen:

Fig_o 1 eine teilweise weggebrochene schematische

Darstellung einer Vorrichtung zum Enthärten

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von hartem Wasser gemäss der Erfindung;

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch einen

Teil der Vorrichtung gemäss Fig. 1 in vergrössertem Maßstab, der den ünthartungsbehälter, den Salzwasserbehälter und die Motorschalttafel zeigt;

Fig. 3A bis

3C einen senkrechten Schnitt sowie Quer

schnitte längs verschiedener waagerechter Ebenen in vergr-össertem Maßstab durch das Ventilglied der Vorrichtung gemäss Fig. 2 zum Zeitpunkt der Unterbrechung des Enthärtungsvorganges;

Fig. 4A bis

4C den Fig_o 3A bis 3C entsprechende Schnitte

des Ventilgliedes zum Zeitpunkt des Enthärtungsvorganges;

Fig. 5A bis

5C den Fig. 3A bis 3C entsprechende Schnitte

des Ventilgliedes zum Zeitpunkt des Waschvorganges;

Fig. 6A bis

6C den Fig. 3A bis 3C entsprechende Schnitte

des Ventilgliedes zum Zeitpunkt des Aktivierungsvorganges;

Fig_o 7A bis 7C den Fig. 3A bis 3C entsprechende Schnitte des Ventilgliedes zum Zeitpunkt des Ausstossvorganges;

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Fig. 8A bis

BC den Fig. 3A bis 3C entsprechende Schnitte

des Ventilgliedes zum Zeitpunkt des üntsalzungsvorganges;

7ig. 9 einen Schnitt durch den Schaltkasten gemäss Fig. 2 und

Fig. 10 ein Schaltbild der Steuerschaltung der Vorrichtung gemäss Fig. 1»

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung v/eist einen Enthärtungsbehälter 1 auf, dessen oberes Ende mit einem zylindrischen Ventilsitz 6 versehen ist. Ein Frischwasserrohr 7 und ein Weich wasserrohr ο sind mit der einen Seite des Ventilsitzes verbunden und münden in diesen ein, während ein Äuslassrohr 9 und ein Salzwasserrohr 34 an die andere Seite des Ventilsitzes angeschlossen sind und in ihn einmünden. Das andere Lnde des Frischwasserrohres 7 ist mit einer in den Figuren nicht dargestellten Wasserleitung verbunden. An der oberen Mündung des Rohres 7 ist das obere Ende eines Schlauches 2o angeschlossen, dessen unteres Ende in einen Salzwasserbehälter 27 mündet= Das andere Zinde des Vveichwasserrohres β mündet in einen «eichwasserbehälter 36, in dessen OberteLl ein Schwimmerschalter 85 vorgesehen ist. Das andere Ende des Salzwasserrohres 34 mündet in den Salzwasserbehälter

Fig. 2 veranschaulicht in vergrö'ssertem Maßstab den Innenaufbau des knthärtungsbehälters 1 und des Salzwasserbehälters 27.

In der Mitte des Bodens 12 (Fig. 2) des ünthärtungsbehälters ist ein senkrecht verlaufendes Wasserrohr 3 befestigt, dessen oberes Ende einen die obere Öffnung des Binthärtungsbehälters abdeckenden Filter 11 durchsetzt und sich weiter aufwärts

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erstreckt. Der Fuss dieses Rohres ist mit einem von ihm abzweigenden Filterrohr 4 versehen. In dem aus dem Boden 12 des Enthärtungsbehalters 1 herausragenden Teil des Wasserrohres 3 ist ein Ablasshahn 5 eingefügt_o Um das Wasserrohr 3 und das Filterrohr 4 herum ist eine Packung des Ionenaustauscherharzes 2 geschüttete

Wie erwähnt, ist die obere Öffnung des Enthärtungsbehalters mit dem zylindrischen Ventilsitz 6 versehen. An der einen Seite des Ventilsitzes 6 sind waagerecht verlaufende Bohrungen 38 und 39 lotrecht übereinander und parallel zueinander ausgerichtet angeordnet, während an der diametral gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzes 6 waagerecht verlaufende Bohrungen 40 und 41 ebenfalls lotrecht übereinander und ebenfalls parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind (Fig. 3A bis 8C) ο Ausserdem sind in die Innenfläche des Ventilsitzes 6 waagerechte Ringbogennuten 42 und 43 eingearbeitet, die sich über einen Kreisbogenbereich von etwa 120° um den Mittelpunkt herum erstrecken. Die Nut 42 steht mit der waagerechten Bohrung 39 in Verbindung und die Nut 43 mit der waagerechten Bohrung 40. Die einander zugewandten Enden der sich gegenüberliegenden Nuten 42 und 43 sind mit lotrechten Bohrungen 44 bzw. 45 versehen, deren Länge dem Abstand ' zwischen den waagerechten Bohrungen 38 und 39 bzw. zwischen den waagerechten Bohrungen 40 und 41 entspricht. Das obere Ende der lotrechten Bohrung 44 ist über eine waagerechte Bohrung 51 mit Innen- und Aussenseite des Ventilsitzes 6 verbunden. Das radial äussere Ende der Bohrung 51 ist mit einem Spül- oder Ablassventil 37 versehen, das zum Ablassen von Wasser aus dem Enthärtungsbehälter 1 geöffnet werden kann» Das untere Ende der lotrechten Bohrung 45 ist mit dem Inneren des Ventilsitzes 6 verbunden.

Die waagerechten Bohrungen 38 und 39 sind mit dem Weichwasser-

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rohr 8 bzw» dem Frischwasserrohr 7 verbunden, während die waagerechte Bohrung 41 an einen Ejektor 10 angeschlossen ist, der über ein Rückschlagventil 33 (Fig. 2) mit dem Salzwasserrohr 34 verbunden ist. Weiterhin sind der Ejektor 10 und das eine Ende der bogenförmigen Nut 42 über die waagerechte Bohrung 46 miteinander verbunden.

Ein mit gleitfähigem Sitz in den Ventilsitz 6 eingepasstes Drehventil 13 weist in seiner jyiitte eine lotrechte Bohrung auf. Die Ebene des oberen Endes der lotrechten Bohrung 47 entspricht der Höhenlage der waagerechten Bohrung 38. Die Zentralbohrung 47 steht in dieser Ebene mit einer waagerechten Bohrung 48 in Verbindung, deren Vorderende sich auf die V'and des Ventilsitzes 6 öffnet. Das untere Ende der lotrechten Bohrung 47 ist unter wasserdichter Abdichtung und unter Ermöglichung einer Drehbewegung auf das obere Ende des Wasserrohres 3 aufgesetzt. In die Unterseite des Drehventils 13 ist eine Ringnut 49 eingestochen, welche die lotrechte Bohrung 47 unter Wahrung eines Abstandes umschliessto Die Höhenlage des oberen Endes bzw. der Sohle der Ringnut 49 entspricht derjenigen der waagerechten Bohrung 39. Eine waagerechte Bohrung 50 ist so angeordnet, dass die lotrechte Bohrung 44 mit der waagerechten Bohrung 39 in Verbindung gelangt, wenn die waagerechte Bohrung 48 mit der waagerechten Bohrung 38 in Verbindung gebracht wird. Das Vorderende der waagerechten Bohrung 50 öffnet sich auf die Wand des Ventilsitzes (Fig. 4B und 4C).

Die Oberseite des Drehventils 13 ist durch einen am Ventilsitz 6 befestigten Ventildeckel 15 (B'ig. 2) abgedeckt. Zwischen das Drehventil 13 und den Deckel 15 ist ein Lager 14 eingefügt, so dass das Drehventil 13 durch die Antriebswelle 19 eines untersetzten reversiblen Motors 17 verdrehbar ist.

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Der Motor 17 wird von einem auf dem Ventildeckel 15 befestig ten Schaltkasten 16 getragen, in dem Grenzschalter Ll - L6 in radialer Anordnung vorgesehen sind (J¹ICj. 9). Ui e iSrenzschalter Ll - L6 sind durch einen an der Antriebswelle 19 befestigten Nocken 20 betätigbar.

Bei 21 ist eine Schalttafel dargestellt, die verschiedene Messgeräte und Schaltkreise zur Steueruncj der Vorrichtung enthält und die mittels einer Stütze 22 über dem Motor 17 montiert ist.

Das Frischwasserrohr 7 ist mit einem Reduzierventil 24 (Fig. 2), einem integrierenden Strö'mungs- oder Durchsatzmesser 25 und einem Kreuzlochkopf 26 versehen. Der Kreuzlochkopf 26 ist mit dem zum Salzwasserbehälter 27 führenden Schlauch 28 verbunden, dessen in den Behälter 27 einmündendes Ende mit einem Kugelhahn 29 versehen ist.

Der Salzwasserbehälter 27 ist mit einem Salzkasten 3 2 zur Aufnahme von Salz 30 versehen. Der Boden des Kastens besteht aus einem Filter 31. Das in den Salzwasserbehälter 27 hineinreichende untere linde des Salzwasserrohres 24 ist mit dem Filter 35 ausgestattet.

elektrische Steuerschaltung der Vorrichtung ist in Fig_o dargestellt. Ein grosser Teil dieser Steuerschaltung ist in die Schalttafel 21 eingebaut.

Oie Steuerschaltung enthält einen Hauptschalter ?;3, Ilandschalter Sl - S4, den Schwimmerschalter 35, die Zeitgeber Tl uud T2, durch die Zeitgeber Tl und T2 betätigbare Schalter ti bzv/. t2, eine Kupplung GL für den Zeitgeber T2, Relais '.<1 - i-U-5, durch die Relais Rl - R3 betätigbare Schalter rl r.;, kontakte el - cl4 sowie eine rote, eine blaue und eine freibe Signallampe LR, LB bzw_o LY.

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Im folgenden sind die Eetriebszustande der vorstehend beschriebenen Vorrichtung näher erläutert,

1. Vorrichtung ϊτι Ruhezustand:

Venn die Vorrichtung ausser Betrieb ist, befindet sich das ürehventil 13 in der in Fig. 3Ä - 3C gezeigten Stellung. Selbst wenn dabei Frischwasser über das Frischwasserrohr 7 zum Behälter 1 zugeführt wird, fliesst das im Behälter 1 enthaltene "Wasser nicht aus ihm aus.

üb'jleich also das Frischwasserrohr 7 über die waagerechten Bohrungen 39 und 50 sowie die Ringnut 49 mit dem Behälter 1 verbunden ist» ist die mit dem Wasserrohr 3 verbundene waagerechte Bohrung 48 durch die Innenwand des Ventilsitzes verschlossen.

In diesem Zustand schliesst der auf der Antriebswelle 19 des Motors 17 sitzende Nocken 20 den Grenzschalter Ll. Wenn der Hauptschalter MS (Fig. 10) geschlossen und das Relais R4 erregt ist, ist in diesem Zustand der normalerweise geschlossene Gehälter r4 offen und das Relais R2 entregt, so dass der Schalter r2 in der Leitung 73 nicht geschlossen ist und der Motor 17 mithin nicht in Drehung versetzt wird. Infolgedessen dauert der Ruhesustand der Vorrichtung an.

2. Bnthärtungsvorqang;

Bei diesem Vorgang wird Frischwasser über das Frischwasserrohr 7 dem im Enthärtungsbehälter 1 befindlichen Harz 2 zugeführt. Während das Frischwasser durch das Harz 2 nach unten strömt, wird ihm seine Härte entzogen. Das so enthärtete Wasser wird dann über das Weichwasserrohr 8 in den Weichwasserbehälter 36 (Fig. 1) ausgetragen.

Zum Einschalten der im Ruhezustand befindlichen t-nthärtungsvor-

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richtung zwecks Einleitung des Enthartungsvorganges muss der Schalter Sl durch die Bedienungsperson geschlossen werden, wenn das enthärtete Wasser vom Weichwasserbehälter 36 zu dem nicht dargestellten Kessel geliefert v/orden ist, wobei der Wasserspiegel absinkt und der Schwimmerschalter t>5 in der Leitung 70 geschlossen wird. Wenn das Relais R3 (Fig. 10) durch Schliessen der Schalter Sl und S5 erregt wird, wird der Schalter r3 mit dem Kontakt el verbunden, so dass das Relais Rl in der Leitung 71 entregt und das Relais R2 in der Leitung 72 erregt wird.

Infolge der Entregung des Relais Rl schaltet der Schalter rl in der Leitung 73 auf den Kontakt eil. Wegen der Entregung des Relais R2 wird der Schalter r2 in der gleichen Leitung geschlossen, so dass der Motor 17 in Normalrichtung anläuft,,

Bei Drehung der Welle des Motors 17 trennt sich der Nocken vom Grenzschalter Ll und wird im Uhrzeigersinn (Fig. 9) zum Grenzschalter L2 verstellt, um ihn zu schliessen.

Infolgedessen wird das Relais R5 in der Leitung 68 zum Öffnen des Schalters r5 in Leitung 72 erregt, während das Relais R2 zum Öffnen des Schalters r2 erregt wird, wodurch die Drehbewegung des Motors 17 beendet wird. Gleichzeitig wird der Schalter r5 für die Leitungen 64 und 65 geschlossen, wodurch die blaue Lampe LB aufleuchtet und anzeigt, dass der Enthärtung svorgang eingeleitet worden ist. Weiterhin wird der Zeitgeber T2 gestartet, der die Betriebsstunden des &nthärtungsvorganges zu zählen beginnt.

An der Schaltuhr T2 ist der Endzeitpunkt für die Enthärtungskapazität des Ionenaustauscherharzes 2 im voraus eingestellt. Der ündzeitpunkt wird auf der Grundlage der vorhandenen Menge an Ionenaustauscherharz 2 und der Härte sowie der Durchsatzmenge des Frischwassers bestimmt. Wenn beispielsweise

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Frischwasser mit einer Härte von 2,5 dH mit einer Durchsatzmenge von 1,0 m /h durch den Enthärtungsbehälter 1 geführt wird, der mit 15 1 lonenaustauscherharz beschickt ist, wird der Endzeitpunkt der Enthärtungsphase auf.15 h berechnet. Beim Enthärten von Firschwasser unter den genannten Bedingungen wird daher ein 3indzeitpunkt von 15 h auf der ,Schaltuhr T2 eingestellt.

Die Stellung des Drehventils 13 beim Enthärtungsvorgang ist in den Fig. 4A bis 4C dargestellt. Hierbei ist das Frischwasserrohr 7 über die waagerechte Bohrung 39, die bogenförmige Nut 42, die waagerechte Bohrung 50 und die Ringnut 49 mit dem Enthärtungsbehälter 1 verbunden, während die lotrechte Bohrung 47 und die waagerechte Bohrung 48 über die waagerechte Bohrung 38 mit dem Weichwasserrohr β in Verbindung stehen.

Das über das Frischwasserrohr 7 zugeführte Frischwasser wird hierbei über die Ringnut 49 des Drehventils 13 und über den Filter 11 (Fig. 2) auf das im Enthärtuncjsbehälter 1 vorhandene lonenaustauscherharz 2 geleitet, wobei dem Wasser seine Härte entzogen wird. Sodann strömt das erzeugte weiche oder enthärtete V/asser über das Filterrohr 4|in das Wasserrohr 3, über welches es durch die lotrechte Bohrung 47 des Drehventils 13 und das Weichwasserrohr 8 zur Speicherung zum Weichwasserbehälter 36 gefördert wird.

Wenn der in die Leitung 67 (Fig. 10) eingeschaltete Schalter S3 bei der Durchführung der Enthärtung geschlossen ist, schliesst der Zeitgeber T2 in dem Augenblick, in dem die in ihm eingestellte Enthärtungszeit den Endzeitpunkt erreicht, den Schalter t2 in der Leitung 63; das Relais R7 wird dadurch erregt.

Infolge dieser Erregung des Relais R7 wird der Schalter r7

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in der Leitung 62 geschlossen, so dass die rote Lampe LR aufleuchtet und anzeigt, dass der Regenerationsvorgang stattfindet ο Gleichzeitig wird der Schalter r7 in der Leitung 67 zur erregung des Relais R6 geschlossen.

Durch diese Erregung des Relais R6 wird der Schalter r'ö in den Leitungen 61 und 73 geschlossen. Die Kupplung CL wird aktiviert, urn den Zeitgeber T2 in den Ausgangszustand rückzustellen. Gleichzeitig wird der Motor 17 in Normalrichtung in Drehung versetzt, so dass sich der nocken 20 vom Grenzschalter L2 trennt und am Grenzschalter L3 anstÖsst, um diesen vom Kontakt c3 zu trennen und statt dessen auf den Kontakt c4 zu stellen.

v?enn bei den beschriebenen Ärbeitsgängen der Druck der Frischwasserversorgung unzulässig hoch ist, kann er mit Hilfe des in der Frischwasserleitung 7 vorgesehenen Reduzierventils 24 auf den richtigen Wert eingestellt worden. Dieses Ventil verhindert zudem einen Rückstrom des Frischwassers. Der integrierende Strömungsmesser 25 bestimmt die ihn durchströmende wassermenge bzw. die als Weichwasser abgeführte Wassermenge.

3. Waschvorgang:

Bei diesem Vorgang wird das Frischwasser dem im Behälter 1 befindlichen Harz 2 über das Wasserrohr 3, und zwar in Gegenrichtung zur Strömung beim knthärtungsvorgang, zugeführt. Dabei strömt das Frischwasser aufwärts durch das Harz 2, um dann aus dem Behälter 1 auszutreten, wobei die Harzschicht aufgelockert und feinkörnige Harzanteile aus dem Behälter 1 herausgeführt werden„ Hierdurch wird die Enthärtuncjswirkuncj wieder hergestellt.

Am Bnde des unter 2_O) beschriebenen Enthärtungsvorganges ist der Grenzschalter L3 auf den Kontakt c4 durchgeschaltet,

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wodurch der Zeitgeber Tl in der beschriebenen Weise betätigt wird und der Waschvorgang einsetzt.

Die in diesen Fall vom Drehventil 13 eingenommene Stellung ist in den Fig. Sh bis SC dargestellt. Dabei ist das Frischwasserrohr 7 über die waagerechte Bohrung 39, die bogenförmige Nut 42, die lotrechte Bohrung 44, die waagerechte Bohrung 48 und die lotrechte Bohrung 47 mit dem Viasserrohr 3 verbunden, während die Ringnut 49 über die waagerechte Bohrung 50, die lotrechte Bohrung 45, die bogenförmige Nut 43 und die waagerechte Bohrung 40 mit dem Äuslassrohr 9 in Verbindung steht.

Infolge dieser Ventilstellung strömt das vom Frischwasserrohr 7 zugeführte Frischwasser durch die lotrechte Bohrung 47 und das Wasserrohr 3, um im unteren Teil der Harzschicht 2 auszutreten und das Harz 2 in Aufwärtsrichtung zu durchströmen. Seim Durchtritt des Vvassers durch den Filter 11 wird ein Austritt von mitgeführten Harzteilchen verhindert, so dass das Frischwasser frei von Feststoffteilchen über die Ringnut des Drehventils 13 und das Auslassrohr 9 aus dem Behälter austritt. Auf diese weise dient das Frischwasser zum Waschen oder Spülen des Harzes 2, während es letzteres in Aufwärtsrichtung durchströmt.

rfenn der vorstehend beschriebene V/aschvorgang während der auf der Schaltuhr Tl eingestellten Zeitspanne durchgeführt worden ist, schliesst die Uhr Tl den Schalter ti in der Leitung 73 (Fig. 10), so dass der Motor 17 in Normaldrehrichtung anläuft. Hierbei trennt sich der Nocken 20 vom Grenzschalter L3 unter Zurückstellung der Schaltuhr Tl in ihren vorherigen Zustand, worauf sich der Nocken 20 an den Grenzschalter L4 anlegt und ihn vom Kontakt c5 trennt und zum Kontakt c6 umlegt, wodurch der Motor 17 abgestellt und gleichzeitig die Schaltuhr Tl betätigt wird.

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4. Aktivierungsvorqang (Regenerierung);

Bei diesem Vorgang wird anstelle des Frischwassers dem im Behälter 1 enthaltenen beladenen und erschöpften Harz 2 Salzwasser vom Salzwasserbehälter 27 aus über das Salzwasserrohr 34 zugeführt. Durch das durchströmende Salzwasser wird das Ionenaustauscherharz 2 durch Entfernung der an ihm haftenden, das Wasser verhärtenden Substanzen regeneriert. Anschliessend wird die verbrauchte Regenerierlösung aus dem Behälter 1 ausgetragen.

Am Ende des vorhergehenden Waschvorganges ist der Grenzschalter L4 auf den Kontakt c6 durchgeschaltet, wodurch der Zeitgeber Tl auf die vorher beschriebene Weise betätigt wird.. Hierdurch wird dieser Aktivierungsvorgang eingeleitet.

Die Stellung des Drehventils 13 zu diesem Zeitpunkt ist in den Fig. 6A bis 6C dargestellt. Dabei ist das Frischwasserrohr 7 mit dem Inneren des Behälters 1 über die waagerechte Bohrung 39, die bogenförmige Nut 42, die kleine waagerechte Bohrung 46, den Ejektor 10, die waagerechte Bohrung 50 und die Ringnut 49 verbunden, und das Innere des Behälters afeeht weiterhin über .die lotrechte Bohrung 47, die waagerechte Bohrung 48, die bogenförmige Nut 43 und die waagerechte Bohrung 40 mit dem Auslassrohr 9 in Verbindung.

Das über das Frischwasserrohr 7 zugeführte Frischwasser wird daher über die Düse des Ejektors 10 in die Ringnut eingestrahlt. Infolge des durch diesen Strahl erzeugten Unterdruckes wird das im Salzwasserbehälter 27 befindliche Salzwasser durch das Salzwasserrohr 34 angesaugt und zusammen mit dem auf die erwähnte Weise eingestrahlten Frischwasser in den Behälter 1 eingeführt, um bei seinem Durchtritt durch die Harzschicht das Harz 2 zu regenerieren. Anschliessend tritt das Wasser über das Filterrohr 4 in das Wasserrohr 3 ein.

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Bs strömt im Wasserrohr 3 aufwärts, tritt durch die lotrechte Bohrung 47, die waagerechte Bohrung 48 und die waagerechte Bohrung 40 hindurch und wird über das Auslassrohr 9 aus dem Behälter 1 ausgelassen.

Wegen der Anordnung des für das Salζwasserrohr 34 vorgesehenen Rückschlagventils 33 kann das Salzwasser nur dann angesaugt werden, wenn eine entsprechende Saugwirkung durch den Ejektor 10 ausgeübt wird, während die Zufuhr von frischem Wasser zum Salzwasserbehälter 27 unter dem Druck des Frischwassers verhindert wird.

Da zudem das Frischwasser zum Salzwasserbehälter 27 vom Frischwasserrohr 7 aus über den Kreuzlochkopf 26 und den mit dem Kugelhahn 29 versehenen Schlauch 27 zugeführt wird, wird die Wasserzufuhr über den Schlauch 28 stets dann unterbrochen, wenn der Viasserspiegel im Salzwasserbehalter

27 eine vorbestimmte Höhe erreicht. Sinkt der Wasserspiegel dagegen unter die vorbestimmte Höhe ab, so wird der Schlauch

28 zur vvassereinspeisung automatisch geöffnet, so dass

der Behälter 27 stets eine festgelegte Wassermenge enthält.

Wenn die vorstehend beschriebene Regenerierung während der im Zeitgeber Tl eingestellten Zeitspanne durchgeführt worden ist, arbeitet der Zeitgeber Tl auf die gleiche Weise, wie in Verbindung mit dem vorhergehenden Waschvorgang beschrieben, so dass sich der Nocken 20 unter Rückstellung des Zeitgebers Tl in seinen vorherigen Zustand vom Grenzschalter L4 trennt und danach am Grenzschalter L5 anstösst und diesen vom Kontakt c7 auf den Kontakt c8 umschaltet. Hierdurch werden der Motor 17 abgestellt und gleichzeitig der Zeitgeber Tl aktiviert.

5. Auslassen:

Dieser Vorgang folgt auf die Regenerierung. Hierbei wird die

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im Enthärtungsbehälter 1 befindliche Regenerierlösung durch Zufuhr einer kleinen Frischwassermenge zum Behälter 1 langsam herausgedrückt, so dass die Aktivierungsreaktion ϊτη Behälter 1 lange anhält.

Am linde der vorhergehenden regenerierung ist der Grenzschalter L5 auf den Kontakt c3 durchgeschaltet, so dass der Zeitgeber Tl auf die erwähnte vieise betätigt und der Auslass eingeleitet wird.

Die Stellung des Drehventils 13 zu diesem Zeitpunkt ist in den Fig_o 7A bis IC dargestellt. In dieser Ventilstellung ist das Frischwasserrohr 7 mit dem Inneren des Behälters 1 über die waagerechte Bohrung 39, die bogenförmige Nut 42, die !deine waagerechte Bohrung 46, die waagerechte Bohrung 50 und die Ringnut 49 verbunden, während das Innere des Behälters 1 weiterhin über die lotrechte Bohrung 47, die waagerechte Bohrung 48 und die waagerechte Bohrung 40 mit dem Äuslassrohr 9 in Verbindung steht.

Infolgedessen wird das über das Frischwasserrohr 7 zugeführte Frischwasser über die kleine Querbohrung 46 allmählich durch die Ringnut 49 in den Behälter 1 eingeleitet, wodurch das in der im Behälter 1 befindlichen Harzschicht 2 enthaltene Salzwasser langsam in das Wasserrohr 3 hineingetrieben wird, im dann über das Wasserrohr 3 hochzusteigen, die lotrechte Bohrung 47 und die waagerechte Bohrung 40 zu durchströmen und über das Auslassrohr 9 aus dem Behälter 1 abgeführt s-.u v/erden.

Venn der genannte Au ss toss vor gang während der im Zeitgeber ¹I¹I eingestellten Zeitspanne durchgeführt worden ist, arbeitet der Zeitgeber Tl auf die gleiche Weise wie beim vorhergehenden Aktivierungsvorgang, so dass sich der Nocken 20 unter Rückstellung des Zeitgebers Tl in seinen vorherigen Zustand vom Grenzschalter L5 trennt und daraufhin den Grenzschalter L6

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νο;α Kontakt c9 auf den Kontakt clO umschaltet/ wodurch der Motor 17 angehalten und gleichzeitig der Zeitgeber Tl aktiviert wird.

6. Kntsalzungsvorqang;

Dieser Vorgang folgt im Anschluss an das Auslassen. Dabei wird Frischwasser in den Behälter 1 eingespeist, um restliches Salzwasser auszuwaschen.

Am ünde des vorhergehenden Auslassens ist der Grenzschalter L6 auf den Kontakt clO durchgeschaltetι so dass der Zeitgeber Tl auf die beschriebene Weise betätigt und mithin dieser Bntsalzungsvorgang eingeleitet wird.

Die Stellung des Drehventils 13 zu diesem Zeitpunkt ist in den Fig. c3A bis 80 darr/estellt. Genauer gesagt, ist dabei das Frisohwasserrohr 7 mit dem Inneren des Behälters 1 über die waagerechte Bohrung 39, die bogenförmige Nut 42, die waagerechte Bohrung 50 und die Ringnut 49 verbunden, wahrend das Innere des Behälters 1 weiterhin über die lotrechte Bohrung 47, die waagerechte Bohrung 4ü, die bogenförmige Nut und die waagerechte Bohrung 40 mit dem Auslassrohr 9 verbunden ist.

Infolge dieser Venti!stellung wird das über das Frischwasserrohr 7 zugeführte Frischwasser über die bogenförmige Nut und die xingnut 49 in den Behälter 1 eingespeist, wobei das in der im Behälter 1 befindlichen Harzschicht 2 verbliebene Salzwasser durch dieses eingespeiste Frischwasser über das v^a s s er rohr 3 in das /vuslassrohr 9 gedrückt und aus dem Behälter 1 verdrängt wird, so dass das Harz 2 entsalzen wird_o

Vienn der genannte Entsalzungsvorgang während der im Zeitgeber Tl

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eingestellten Zeitspanne durchgeführt worden ist« arbeitet der Zeitgeber Tl auf die gleiche Weise wie beim vorhergehenden Auslassvorgang, so dass sich der Nocken 20 vom Grenzschalter L6 trennt, um den Zeitgeber Tl in seinen vorherigen Zustand rückzusetzen und sich daraufhin an den Grenzschalter Ll der Leitung 69 anlegt und diesen Schalter schliesst. Dies hat zur Folge, dass das Relais R4 erregt wird, der Schalter r4 in der Leitung 66 geöffnet wird, das selbsthaltende Relais R6 entregt wird, der Schalter r6 in der Leitung 72 öffnet und der Motor 17 abgestellt wird.

Die vorstehend beschriebenen Arbeitsgänge bilden einen automatischen Arbeitsablauf des Enthärtungsverfahrens vom Ruhezustand der Vorrichtung bis zum Bntsalzungsvorgang mittels einer durch die erfindungsgemässe Vorrichtung durchgeführten, regelmässigen Arbeitsschrittfolge. Für die Durchführung des Enthärtungsvorganges können jedoch auch andere Arbeitsschrittfolgen angewandt werden. Im folgenden sind Beispiele solcher unterschiedlichen Betriebsarten aufgeführt:

7ο Rückstellung der Vorrichtung in den Ruhezustand (1) nach dem Enthärtungsvorgang (2):

Diese Rückstellung kann von Hand oder automatisch erfolgen, um die Vorrichtung im Verlauf des Enthärtungsvorganges (2) in den Bereitschaftszustand zurückzuführen. Dieses Rückstellen geht wie folgt vor sich:

Zur manuellen Unterbrechung des Enthärtungsvorganges braucht lediglich der Schalter Sl in der Leitung 70 (Fig. 10) geöffnet zu werden. Wenn der Wasserspiegel im Behälter 36 einen vorbestimmten Stand erreicht, öffnet der Schwimmerschalter S5, worauf die Vorrichtung vom Enthärtungsvorgang automatisch in den Ruhezustand rückgestellt wird.

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Genauer gesagt, wenn das Relais R3 durch Öffnen eines der jchalter ->1 oder 35 entregt wird, wird der Schalter r3 in den Leitungen 71 und 72 auf den Kortalct c2 durchgeschaltet, wodurch die 'lelais IiI und R2 erregt werden.

Durch die Erregung der Relais Rl und i-!2 wird der Schalter rl in der Leitung 73 auf den Kontakt cl2 durchgeschaltet, während sich gleichzeitig der Schalter r2 in der Leitung schliesst, der Motor 17 in Gegenrichtung anläuft und sich der Nocken 20 (Fig. 9) entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, um sich dabei vom Grenzschalter L2 zu trennen und den Grenzschalter LJ. in die Schließstellung zu bringen.

Hierdurch wird das Relais R4 erregt, und der Schalter r4 in der Leitung 72 geöffnet, während das Relais R2 zum öffnen des Schalters r2 der Leitung 73 entregt wird. Die Drehbewegung des Motors 17 wird hierdurch beendet, so dass die Vorrichtung in ihren unter 1.) beschriebenen Ruhezustand zurückkehrt.

8. Kopplung mit dem Kessel;

In Fig. 10 ist ein Relais R8 dargestellt, das mit einem nicht dargestellten Kesselschalter gekoppelt ist. Dieses Relais R8 ist im Betrieb des Kessels erregt, so dass es den Schalter r8 in der Leitung 67 öffnet. Mithin ist das Relais Rl-s beim Betrieb des Kessels selbst dann nicht erregt, wenn die Schaltuhr T2 noch läuft, so dass die Betätigung der Vorrichtung auch nicht automatisch auf den anschliessenden V'aschvorgang umschalten kann. Wenn dagegen der Betrieb des Kessels unterbrochen ist, wird das Relais R8 unter Schliessung des Schalters r8 entregt, während das Relais R6 erregt ist, so dass die Vorrichtung automatisch auf den anschlxessenden Waschvorcjang umschaltet.

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Mit anderen Worten: Selbst wenn die Enthärtungskapazität des im Behälter 1 enthaltenen Harzes 2 erschöpft ist, schaltet die Vorrichtung im Betrieb des Kessels niemals automatisch auf den anschliessenden Haschvorgang, den --.'ictivierungsvorgang oder einen anderen Vorgang um, vielmehr erfolgt dieses Umschalten nur dann,wenn der Kessel ausser Betrieb ist.

Obgleich vorstehend nur eine spezielle, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, sind dem Fachmann selbstverständlich verscliiedene änderungen und Abwandlungen möglich, ohne dass vom Rahmen und Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird.

Zusammenfassend wird also mit der Erfindung eine Vorrichtung zum linthärten von hartem Nasser geschaffen, bei v/elcher ein L^prischwasser-, ein "eichwasser-, ein Auslass- und ein Salzwasserrohr an einen zylindrischen Ventilsitz angeschlossen sind, der an einem ein Ionenaustauscherharz enthaltenden Behälter angeordnet und zum Behälter hin offen ist. Ein Rotaryhahn oder Drehventil ist mit seiner Mittenbohrung drehbar auf das obere Ende eines sich lotrecht durch die Schicht des lonenaustauscherharzes erstreckenden Wasserrohrs aufgesetzt und drehbar im zylindrischen Ventilsitz angeordnet. Das Drehventil ist mit einem Durchgang, durch den das Frischwasser-, das Weichwasser- und das Auslassrohr jeweils getrennt mit dem Wasserrohr verbindbar sind, sowie mit einem Durchgang versehen, über welchen das Edschwasserrohr, das Äuslassrohr und das Salzwasserrohr ohne Umleitung über das Wasserrohr jeweils getrennt mit dem Enthärtungsbehälter verbindbar sind. Durch entsprechendes Verstellen des Drehventils können die Kombination vo:i (a) -j'rischwasser- und Weichwasserrohr, (b) ITrischwasser- und Auslassrohr sowie (c) Salzwasser- und Auslassrohr getrennt an den ünthärturigsbehälter angeschlossen werden, so dass nacheinander ein

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Enthärten des Frischvassers, ein Waschen des Ionenaustauscherharzes und eine Regenerierung des lonenaustauschharzes durchführbar sind.

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Claims

24U162

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Enthärten von hartem V/asser, gekennzeichnet durch einen Enthärtungsbehälter (1) mit einem in seinem Inneren lotrecht geführten Wasserrohr (3), mit einem an seiner oberen Öffnung vorgesehenen zylindrischen Ventilsitz (6) und einer in seinem Inneren angeordneten Ionenaustauscherharzpackung (2), ein Frischwasserrohr (7), ein Weichwasserrohr (8), ein Auslassrohr (9) und ein Salzwasserrohr (34), die mit dem Ventilsitz (6) verbunden sind und in ihn einmünden, ein drehbar in den Ventilsitz eingesetztes Drehventil (13) mit Durchgängen (47,43) zur getrennten Verbindung des Frischwasserrohres, des Weichwasserrohres und des Auslassrohres mit dem Wasserrohr (3) sowie Durchgängen (49,50) zur jeweils getrennten Verbindung des Frischwasserrohres, des Auslassrohres und des Salzwasserrohres mit dem Inneren des Enthärtungsbehälters (1), und einen Motor (17) zum Stellen des Drehventils (13) entsprechend den in einer Steuerschaltung eingestellten Bedingungen, wobei das Drehventil bei arbeitendem Motor zur Änderung des Anschlusszustandes der verschiedenen, vorgenannten Rohre (7,8,9,34) im Ventilsitz (6) drehbar ist, so dass die Vorgängeder Enthärtung des Frischwassers, des Waschens des Ionenaustauscherharzes und der Aktivierung oder Regenerierung dieses Harzes nacheinander durchführbar sind.

2ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Enthärtungsbehälters ein in die Steuerschaltung für den Motor eingeschalteter Schwimmerschalter vorgesehen ist, welcher dann, wenn der Wasserspiegel im iSnthärtungsbehälter unter einen vorbestimmten Stand absinkt,

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den r:otor betätigt, urn das Drehventil aus der Stellung zur Unterbrechung des Betriebes in die Stellung zur Durchführung der Enthärtung umzuschalten,,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerschaltung für den Motor ein Zündzeitpunkt für die Enthärtungskapazität des Ionenaustauscherharzes eingestellt ist und dass diese Schaltung eine .Schaltuhr zur Aufnahme der Betriebsstunden des .^nthärtungsvorganges enthält, wobei die .'Schaltuhr, wenn die von ihr registrierte Anzahl der Enthärtungsbetriebsstunden den eingestellten Endzeitpunkt für die Knthärtungskapazität erreicht, den Motor betätigt, um das Drehventil aus seiner Stellung für die Durchführung· der Enthärtung in eine andere Stellung umzuschalten.

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