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Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Gasstromes, insbesondere
eines Chlorstromes zum Reinigen von Wasser. Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung
von Flüssigkeiten mit Gasen, insbesondere auf die Reinigung von Wasser mit Chlor.
Das Hauptziel der Erfindung ist, eine wirksame Regelung des Gasstromes zu schaffen,
so daß seine Zufuhr zum Wasser unter geeigneten Druckverhältnissen gesichert wird.
Ein anderer Zweck ist, Vorrichtungen zu schaffen, durch die das in geregelter Weise
zugeführte Gas möglichst vorteilhaft aufgelöst wird. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung
enthält eine Differentialdruckvorrichtung mit einem Ventil, das durch ein Diaphragma
beeinflußt wird, welches seinerseits mit einem einstellbaren Regelventil verbunden
ist, in welchem .mit Hilfe der Differentialdruckvorrichtung ein gleichbleibender
Druckverlust erzeugt werden kann.
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Regler mit Diaphragmen, die als Ventile wirken oder Kegelventile beeinflussen,
sind für Zwecke der Gaszuführung u. dgl. in mancher Art bekannt, beispielsweise
zur Speisung von Brennern, wo sie einen gleichbleibenden Gasstrom unabhängig von
Druckunterschieden in der Zuführungsleitung aufrecht erhalten sollen. Wenn das Regelventil
so eingerichtet wäre, wie bei den eben erwähnten Gasreglern, so würde ein Niederschlagen
von Chlor stattfinden, wodurch die Wirksamkeit der Vorrichtung in Frage gestellt
werden würde. Außerdem ist bei einer Chlorierungsanlage der Druck des zugeführten
Gases erheblichen Schwankungen unterworfen, und deshalb ist es wünschenswert, daß
die von dem Ventil beeinflußte Membran den Gasstrom regelt, ehe er die Diaphragmenkammer
und das einstellbare Regelventil erreicht, so daß der Gasdruck schon vermindert
ist, entsprechend der Stellung des Diaphragmas, ehe das Gas das Regelventil erreicht.
Bei einer Chlorierungsanlage ist es ferner wünschenswert, die Hauptzufuhr von Gas
unabhängig von den Diaphragmenkammern zu halten und diese an eine Nebenleitung anzuschließen.
Die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung gestattet, beides zu erreichen.
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Das Gas, dessen Strömung nach der Erfindung geregelt werden soll,
erfährt eine Druckminderung in einem Regelventil, und der Druckunterschied auf beiden
Seiten dieses Ventils wirkt auf ein Diaphragma, das durch ein anderes Ventil die
Strömung des Gases auf seinem Wege von der Zuführungsquelle nach jenem Regelventil
beeinflußt. Ein Nebenmerkmal der Erfindung bildet eine besondere Art von Absorptionsvorrichtung,
in der das Gas vom Wasser verschluckt wird; diese Vorrichtung gehört der bekannte?
Bauart an, bei
welcher das Gas unter Drück in ein Gefäß eingeleitet
und das Wasser in Form eines Strahls oder Regens durch das Gas in das Gefäß gesp:-itzt
wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt,
von denen Fig. i einen Aufriß einer vollständigen Gaszuführungs- und Abro-ptionsvorrichtung,
Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i darstellt, wobei
Teile weggebrochen sind und die Absorptionskammer mit den anschl-'eßenden Teilen
gezeigt. ist. Fig 3 ist ein vergrößerter Längsschnitt durch die Düse, die den Wasserstrahl
in die Absorptionskammer leitet. Fig. 4 ist - ein verg-ößerter Schnitt durch. den
Differ entialdruckverminderer und zeigt die anschließenden Teile, wie das Regelventil
zur Erzeugung eines Druckverlustes. Fig.5 zeigt in vergrößertem Maßstab und teilweise
im Schnitt ein geeignetes Rückschlagventil, und Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt
durch das Regelventil.
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Betrachten wir zunächst Fig. i, so besteht der darin abgebildete Apparat
aus zwei Flaschen io, li für flüssiges Chlor, die durch einen selbsttätig beeinflußten
Dreiweghahn 12 mit der Gasleitung 13 verbunden sind. Der Hahn 12 und der zugehörige
Umschalter bilden keinen Teil der Erfindung und brauchen nicht notwendig angewendet
zu werden; wenn sie aber vorgesehen sind, so dienen sie dazu, an die Leitung 13
z. B. die Flasche ii anzuschließen, wenn das Chlor in der andern (io) erschöpft
ist. Die Vorrichtung zum Umschalten des Ventils 12 kann elektromagnetisch sein,
z. B. beeinflußt durch einen Kontakt in einem Druckmesser 59, so daß sie
in Gang kommt, - wenn der Druck des zugeführten Gases unter eine bestimmte Grenze
fällt. Die Gasleitung 13 führt zu einer Differential= druckminderungsvorrichtung
14, und von dieser führt ein Rohr 45 zu einem Regelventil 15. Hinter diesem geht
ein Rohr 46 (mit einer Abzweigung 16, Fig. 4) vorbei an einem Druckmesser 6o zu
einer Meß- oder Zählvorrichtung 23, 24. Ein Rohr 35 führt das Gas von da zu einem
Rückschlagventil36, von wo es in das Absorptionsgefäß 25 geht. Die Differentialdruckminderungsvorrichtung
14 soll einen gleichbleibenden Druckverlust auf dem Wege durch das Regelventil 15
unterhalten; sie ist im einzelnen in Fig. 4 dargestellt.
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In dieser sieht man, daß das Rohr 13 zu dem Sitz eines Ventils =7
führt, und daß das Gas, nachdem es durch diesen Sitz in das Ventilgehäuse getreten
ist, von hier einen Weg einerseits in das Rohr 45, andererseits unmittelbar in die
Diaphragmenkammer 18 der Vorrichtung 14 findet. Das Rohr 45 führt zu einem Regelventil
15, und hinter diesem führt ein Rohr $f nach der Diaphragmenkammer 21 auf der entgegengesetzten
Seite des Diaphragmas ig. Dieses ist zwischen die beiden Teile eines Gehäuses 2o
gespannt und am besten wie gezeichnet verstärkt. Auf derselben Seite des Diaphragmas
wie die Kammer 21 liegt eine Schraubenfeder 22, die auf das Diaphragma drückt. Mit
dem Ventil 17 ist ein Stift 24 verbunden, der das Ventil 17 weiter öffnet, wenn
das Diaphragma nach rechts bewegt wird, und es drosselt, wenn das Diaphrafma gegen
die Wirkung der Feder 22 und des Drucks in Kammer 21 nach links bewegt wird. Die
Druckunterschiede zwischen den Punkten, wo die Verbindungsrohre zu beiden Seiten
des Regelventils 15 angesetzt sind, wirken auf das Diaphragma gegen den Druck der
Feder 22 im Sinne einer Drosselung des. Ventils 17 bis zu dem Punkte, wo Gleichgewicht
zwischen diesem Druckunterschied - und der Feder hergestellt ist. Jede Druckschwankung
in der Leitung jenseits des Regelventils 15 wird beiden Seiten dieses Ventils .gleichmäßig
mitgeteilt und beeinflußt nicht die Strömungsgeschwindigkeit des Galtes.
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Das Regelventil 15 wird vorzugsweise so ausgeführt, wie es in Fig.
6 dargestellt ist. Es wird ein Nadelventil 50 verwendet, das auf einen Sitz
im Ventilgehäuse wirkt und so den Gasstrom aus Rohr 45 und Durchlaß 51 nach dem
Durchlaß 52 regelt, der nach dem Rohre 46 führt. Eine Überwurfmutter 53, die auf
das Ventilgehäuse geschraubt ist, hält eine Buchse 54 in Stellung, die als Führung
für den Ventilschaft 50 wirkt. Das äußere Ende der Buchse 54 ist mit Gewinde
versehen und nimmt eine Überwurfmutter 55 auf, de-en innerer Teil dazu dient, die
Dichtung 56 rund um den Ventilschaft zu pressen. Im Innern der Mutter ist schraubbar
eine hohle Spindel 57 angeordnet, die z. B. mit einem Schlüssel oder Handgriff an
ihrem Vierkantende eingestellt werden kann. Diese Spindel trägt Innengewinde, das
mit einem Gewinde auf dem Ende des Ventilschaftes 5o zusammenarbeitet, Die Steigung
des Schraubengewindes zwischen der Mutter 55 und -der Spindel-57 ist etwas verschieden
von der des Gewindes zwischen dem Ventilschaft 50 und der-Spindel 57, und
das eine ist Rechts-, das andere Linksgewinde. Hierdurch entsteht eine Differentialschraubverbindung
zwischen dem Ventil und der Mutter; so daß eine feine Einstellung des Ventils bei
einer verhältnismäßig großen Drehung des Griffs auf der Spindel 57 ermöglicht ist.
Eine Nut- und Federverbindung zwischen dem Ventilschaft und seiner Führung ist nicht
nötig, da der Schaft gegen Drehung genügend durch die Dichtung 56 geschützt ist,
die durch die Überwurfmutter fest aufgepreßt wird. Die Differentialschraubvorrichtung
erlaubt eine feine Einstellung und damit eine genaue Re-.
gelung
des Chlorstromes im Ventil 15. Sobald dies einmal eingestellt ist, regeln das Ventil
17 und die Diaphragmenvorrichtung die Zufuhr von Chlor zu dem Ventil, so daß der
Druckverlust auf dem Wege durch das Ventil 15 auf gleicher Höhe gehalten und damit
ein gleichbleibender Chlorstrom an diesem Ventil vorbei aufrechterhalten wird, unabhängig
von anderen wechselnden Bedingungen. An Stelle einer Abzweigung wie 16 von dem Rohr
46 hinter dem Ventil kann ein Rohr 58 (Fig. 6), ausgehend von dem Durchlaß 52, benutzt
werden, um die Niederdruckseite des Ventils an die Diaphragmenkammer 21: anzuschließen.
Wie gezeigt, liefert die Vorrichtung das Gas vorbei an der Meßvorrichtung 23, 24
und durch ein Rohr35 nach einem Gasabsorptionsapparat; in welchem eine Lösung zur
Abgabe an die Hauptmenge des zu behandelnden Wassers hergestellt wird.
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An der Hand der -Fig.2 soll nunmehr das vorzugsweise benutzte Absorptionsgefäß
mit den anschließenden Teilen beschrieben werden. Es besteht aus einem Glasgefäß
25, in dem die Lösung hergestellt wird, und das von einem Metallring 26 getragen
wird, der an dem Halter 27 befestigt ist. Das Gefäß 25 ist mit einem Bund 28 versehen,
der auf dem Ring 26 ruht. Es hat einen passenden Dekkel 29, der auf seinem oberen
Rand mit einer Scheibe 3o aus Gummi o. dgl. au_fgedichtet ist. Durch den Deckel
29 und den Metallring 26 gehen Bolzen 31 (Fig. x) und halten das Gefäß 25 sicher
an Ort und Stelle. In die Absorptionskammer wird aus dem Rohr 32 (Fig. i) durch
einen Einlaß 33 im Deckel 29 Druckwawer eingeführt, während das Chlorgas durch ein
Einlaßrohr 34 einströmt, das in passender Weise im Deckel 29 befestigt ist. Zwischen
dem Rohr 34 und dem Rohr 35 der Gasleitung von dem Strommesser .23, 24 ist ein Rückschlagventil
36 angebracht, das' in Fig. 5 als Einzelheit dargestellt ist und ein eigentliches
Ventil 37 zur Regelung des Durchtritts des Gases in die Kammer 25 besitzt. Diese
Rückschlagvorrichtung hält einen gleichbleibenden Rückdruck auf das Meßmundstück
aufrecht und verhindert, daß irgendeine nennenswerte Menge Feuchtigkeit in das Mundstück
zurückgelangt.
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Am besten macht man das Einlaßrohr 34 aus Silber und umgibt es mit
einer Buchse 38 (Fig. 2), die aus Vulkanit bestehen kann und in eine Ausbuchtung
39 des Deckels. 29 geschraubt ist. Die Ausbuchtung umgibt das Rohr 34, und die Buchse
38 durchsetzt die Gummischeibe 3o und liegt ihr mit einem Flansch 4o an, wodurch
eine gute Dichtung erzielt wird. Vorzugsweise sind der Wasser-und der Gaseinlaß
in nächster Nähe angebracht, wie in der Zeichnung dargestellt ist. Vorzugsweise
ist auch der Wassereinlaß 33 am Ende erweitert, so daß ein kegelförm#ger Strahl
durch eine geeignete, in dem Einläß liegende Spritzvorrichtung erzeugt wird. Die-e
Vorrichtung kann bestehen aus einem Rohrstummel 41 (Fig. 3), der in den Einlaß eingeschraubt
ist und eine geeignete Düse enthält, in der ein schraubenförmig gewundenes Blatt
oder eine Rippe 49, befestigt ist, die genau hinter dem Düsenhals endigt. Die Chlorlösung
wird an einem geeigneten Punkt mittels eines Auslaßrohrs 43 abgezogen, das auf passende
Weise mit dem oberen Ende eines Rohrstutzens 44. (Fig. 2) verbunden ist, der aus
Vulkanit bestehen kann. Der Stutzen 44 geht vom Dekke129 abwärts unter den Wasserspiegel
bis zu einem Punkte, der ziemlich dicht am Boden der Absorptionskammer 25 liegt,
so daß es nur möglich ist, aus der Kammer eine Lösung von Gas in Wasser abzuziehen,
da ja ungelöstes Gas oben im Gasraum der Kammer bleibt.
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Wie man sieht, handelt es sich um eine geschlossene Vorrichtung, aus
der kein Gas in die Atmospäre entweichen kann, Ein erhöhter Druck des Gases in der
Absorptionskammer 25 wird eine stärkere Löslichkeit des Gases in dem Wasser der
Kammer zur Folge haben. Man begreift, daß beim Betriebe der von dem Einlaß 33 ausgehende
Wasserstrahl eine stark aufpeitschende und emulsionierende Wirkung auf das Gas ausübt,
das aus dem benachbarten Einlaßrohr 34 kommt und im oberen Teil der Kammer angesammelt
ist. Das Gas wird auf diese Weise mit der Flüssigkeit dauernd in Schaum verwandelt,
bis seine Lösung vollständig ist. Die vorher beschriebene Wasserspritzvorrichtung
erzeugt einen kegelförmigen Wasserstrahl, der auf diese Weise einen weiten Räum
bestreicht, indem er die Oberfläche des Wasserkörpers aufpeitscht, auf den er trifft.
Diese Absorptionsvorrichtung ist nur die Verbesserung einer bekannten Art der Auflösung
von Gas in Flüssigkeit, aber ihre Wirkung ist besonders geeignet, eine Chlorlösung
von bleibender Stärke zu liefern, wenn sie zusammen mit der vorher beschriebenen
Regelungsvorrichtung für das Chlorgas benutzt wird, die dazu dient, eine gleichbleibende
Zufuhr von Gas zur Auflösung im Wasser unter wechselnden Bedingungen aufrechtzuerhalten,
wie dies bereits dargelegt worden ist.