DE3223491C2 - Zentralsteuerventil zum zyklischen Regenerieren von Wasseraufbereitungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zentralsteuerventil zum zyklischen Regenerieren von Wasseraufbereitungsanlagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem derartigen Ventil sollen alle während eines Regenerationsvorganges erforderlichen, im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Umsteuervorgänge in ein und demselben, zentral gesteuerten Ventil in einem einzigen, auf dem Kopfende des Aufbereitungsbehälters montierten Ventilkörper durchgeführt werden können.

Ein derartiges Zentralsteuerventil ist z. B. aus DE-OS 17 92 595, DE-OS 24 46 971 und DE-AS 19 49 640 bekannt. Bei vorstehenden Zentralsteuerventilen ist die Kolbenstange als Rohr ausgebildet, da durch diese bei den einzelnen Regenerationszyklen Wasser geführt werden muß.

Außerdem sind noch Ausführungen in Drehteller- und Klappen- Ausführung bekannt. Alle Varianten bauen grundsätzlich nur über dem Aufbereitungsbehälter-Anschlußgewinde auf. Der Raum innerhalb des Aufbereitungsbehälters, insbesondere der an das Ventil-Anschlußgewinde anschließenden sogenannten oberen Düse, wird nirgends genutzt.

Spritztechnisch sind vorstehende Ausführungen nur schwer realisierbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schieber-Zentralsteuerventil, wie aus vorstehenden Schriften bekannt, so auszubilden, daß der Ventilkörper mit einfachen geometrischen Formen, ohne Hinterschnitte, bei Anwendung bewährter radialer O-Ring Abdichtungen, größtmögliche Querschnitte und Flexibilität bezüglich der Steuervorgänge aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zentralsteuerventil mit radialen Dichtelementen eigentlich in zwei Ventile (ähnlich wie in Patentschrift DE 31 47 922 C2 vorgeschlagen), jedoch mit gemeinsamer Kolbenstange, aber verschieden großen radialen Dichtelementen aufgeteilt wird, wie es im Prinzip ähnlich bei Klappenventilen bekannt ist. Ein derart gestaltetes Ventil besteht dann aus einem Betriebsventil, das die erforderlichen Querschnitte der Anschluß-Verrohrung durchgehend aufweist und einem gesonderten Regenerations- oder Kanalventil mit den ja nur erforderlichen, sehr kleinen Querschnitten.

Um von den komplizierten Bauweisen der Ventilkörper und der erforderlichen Zusatzteile wegzukommen, ist das Kanalventil in den Aufbereitungsbehälter versenkt unter dem eigentlichen Betriebsventil in das Steigrohr, das von der Aufbereitungsbehälter-Unterseite kommt, bis auf die gemeinsame Kolbenstange als selbständige Einheit eingebaut. Über eine getrennte Wasserführung ist das Kanalventil direkt unabhängig vom Betriebsventil an die Aufbereitungsbehälter- Ober- und Unterseite angeschlossen. Das Kanalventil ist über eine, in den Ventilkörper integrierte Steigleitung mit der wieder oberhalb des Ventilflansches liegenden, an den Ventilkörper angespritzten Schlauchtülle für den Kanalanschluß verbunden.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch das in den Aufbereitungsbehälter versenkte, bis auf die gemeinsame Kolbenstange gesonderte Kanalventil die Bauhöhe des Kunststoffventilgehäuses niedrig gehalten werden kann.

Wäre das Kanalventil, wie bei den bekannten Lösungen, oberhalb des jetzigen Dichtbundes, der Verbindung zum Wasserführungsraum, Überlauf und Ventilzylinder angeordnet, müßte über vorstehend genannter Überlaufverbindung noch eine sogenannte Kanalkammer gebildet werden, was zu einer aufwendigen Verbindung Wasserführungsraum - Ventilzylinder mit einem gesonderten, von außen in den Ventilkörper bzw. Wasserführungsraum eingeschobenen Verbindungszylinder, der im Wasserführungsraum Wasserdurchlaßschlitze mit vollem Ventilquerschnitt haben müßte, führen. Spritztechnisch wäre dies anders nicht möglich. Dies würde auch nach sich ziehen, daß der eigentliche Ventildeckel gesondert in den Wassersführungsraum und den Ventilzylinder eingedichtet werden müßte, während der Dichtbund bei der Überlaufausführung geeignet für einen serienmäßigen, radial dichtenden O-Ring ausgebildet werden kann. Durch die Anordnung des Kanalventils im Steigrohr können die Kanalöffnungen zum Aufbereitungsbehälter oben und unten direkt abgegriffen werden und somit muß kein Kanalwasser nach oben in den Ventilkörper geführt werden. Die bei den bekannten Lösungen übliche Führung durch die Kolbenstange ergibt sich ein vollkommen starres Trägerelement für die radialen Dichtelemente. Die jetzt einsetzbare flexible Kolbenstange aus glasfaserverstärktem Polyester beseitigt die Toleranzprobleme bezüglich der Koaxialität der einzelnen Dichtsitze.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigelegten Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ganz schematisch einen Aufbereitungsbehälter mit Austauschermasse, Zentralsteuerventil, mit dem zentral angeordneten Steigrohr, das das Wasser von der Aufbereitungsbehälter- Unterseite zu dem Zentralsteuerventil führt.

Fig. 2 schematisch im Schnitt Zentralsteuerventil 3 in Betriebsstellung

Fig. 3 Zentralsteuerventil 3 in Rückspülstellung,

Fig. 4 Zentralsteuerventil 3 in Regeneriermittel 8 -Ansaug-Position,

Fig. 5 Zentralsteuerventil 3 in Schnellwasch-Position,

Fig. 6 Zentralsteuerventil 3.

Fig. 1 umfaßt eine Wasserenthärtungsanlage, einen Druckbehälter 1 als Aufbereitungsbehälter, in den eine Austauschermasse 2 eingefüllt ist. Am Kopfende des Druckbehälters 1 ist ein Zentralsteuerventil 3 angeordnet, das Anschlüsse für eine Roh-(Hart-)Wasser-Leitung 4, eine Brauch-(Weich-)Wasser- Leitung 5, eine Regeneriermittelleitung 6, einen nicht dargestellten Zugang am oberen Bereich des Druckbehälters 1 und eine Steigleitung (7, bzw. 19 am Zentralsteuerventil 3) zu dem unteren Teil des Druckbehälters 1 aufweist. Im Vorratsbehälter 9 ist das Regeneriermittel 8.

Der Ventilkörper 18 des Zentralsteuerventils 3 gemäß der Fig. 6 ist mit dessen Ventilflansch 20, bzw. dem dort aufgebrachten Anschlußgewinde 32 auf den Druckbehälter 1 (Fig. 1) aufgeschraubt.

Der Zugang zum oberen Bereich des Druckbehälters 1 (Aufbereitungsbehälter) ist der sich innerhalb des Innendurchmessers des NPT-Anschlußgewindes 32 und dem Außendurchmesser des Steigrohres 19, zum Anschluß an die Steigleitung 7 (Fig. 1) zum unteren Bereich des Aufbereitungsbehälters 1 (Fig. 1), bildende Ringquerschnitt 31.

Zur Führung des Hartwassers von der Ventilkörperoberseite, dem oberen Rand des Ventilkörpers 18, zur Aufbereitungsbehälter- Oberseite ist parallel zur Symmetrielinie des eigentlichen Ventilzylinders 27 an diesen der Wasserführungsraum 30 angespritzt, der praktisch auf dem Ventilflansch 20 steht und wie der Ventilzylinder 27 mit nach oben ziehbaren Kernen gefertigt werden kann. Im Bereich des Wasserführungsraumes 30 mündet der vorstehende Ringquerschnitt 31 direkt in diesen ein. Der Ringquerschnitt 31 ist nicht nur im Bereich des Wasserführungsraumes 30, sondern auch soweit dies baulich möglich ist, rundumlaufend über den Ventilflansch 20 hochgezogen und mündet somit auch links und rechts seitlich in den Wasserführungsraum 30 ein. Es steht also als Anschluß an den Wasserführungsraum 30 nicht nur dessen Kreisringquerschnitt-Segment, sondern auch die beiden seitlichen, rechteckigen, gewissermaßen auf dem Ventilflansch 20 stehenden Einlässe 33 zur Verfügung. Am oberen Rand des Ventilkörpers (18) wird die Verbindung des Wasserführungsraumes 30 zum eigentlichen Ventilzylinder 27 und somit zum Rohwasser- Eingang 23 nur durch einen Überlauf 36 gebildet. Den Anschluß des Ventiles 3 darüber zur Antriebsseite 14 hin bildet ein Ventildeckel 35, mit Durchlaß für die gesamte Kolbenstange 13, der in einem den Wasserführungsraum 30, den Überlauf 36 und den Ventilzylinder 27, verbindenden Dichtrand 34, der zur Abdichtung mit einem serienmäßigen, radial dichtenden O-Ring ausgebildet ist, eingelassen ist.

Der Roh-Wassereingang 23 ist, um eine kleine Ventilbauhöhe zu erreichen, seitlich, soweit querschnittmäßig möglich, versetzt und als eine einseitig zu verstöpselnde 25 Rundkammer 24 ausgebildet, am eigentlichen Ventilzylindermantel 20 angehängt. Der eigentliche Wassereintritt ist ein Schlitz 26 im Ventilzylinder 20; da dieser einen größeren Winkelbereich des Zylinderumfanges überdeckt, ist die Schlitzhöhe 26 verhältnismäßig klein. Werkzeugtechnisch hat es den Vorteil, daß die beidseitigen runden Stempel nur bis auf die Materialstärke an den Werkzeugkern herangebracht werden, während die den Schlitz 26 ergebenden Stempel beidseitig nur am Kern anliegen, diesen aber nicht durchdringen.

Das Weichwasser wird von der Unterseite des Aufbereitungsbehälters 1 (Fig. 1) über die Steigleitung 7 (Fig. 1) zum Steigrohr 19 am Ventilkörper 18 geführt und gelangt von dort über den unteren Zugang des eigentlichen Ventilzylinders 27 über diesen zum Brauch-(Weich)-Wasser-Abgang 29, an den die Brauch-(Weich)- Wasser-Leitung 5 (Fig. 1) angeschlossen wird.

Das bei den einzelnen Regenerationsvorgängen die Kanalöffnung 44 steuernde sog. Kanalventil 12 ist, bis auf die gemeinsame zentrale Kolbenstange 13, als selbständige Baugruppe unterhalb des eigentlichen Betriebsventiles in vorstehendem, von der Aufbereitungsbehälter 1 (Fig. 1) -Unterseite kommenden Steigrohr 19 in den Austauscherbehälter 1 (Fig. 1) versenkt eingebracht und so, unabhängig von dem eigentlichen Betriebsventil 10 direkt an die Aufbereitungsbehälter 1 (Fig. 1) Ober- 43 und Unterseite 47, wie nachstehend genauer beschrieben, angeschlossen.

Für den Anschluß des Kanalventils 39 an die Aufbereitungsbehälteroberseite ist im Steigrohr 19, in dem sich das Kanalventil befindet, eine Bohrung 43 angebracht, über diese das Wasser von der Aufbereitungsbehälteroberseite zum Kanalventil 39, 48 nach innen geführt wird. Für den Anschluß des Kanalventils 39 an die an den Ventilkörper 18 angespritzte Steigleitung 22 zur Kanalanschlußtüllle 21 ist von außen eine Bohrung durch die Steigleitung 22 und das Steigrohr 19 eingebracht. Die außen an der Steigleitung 22 liegende Bohrung wird nach Herstellung der Verbindung Steigleitung 22 - Steigrohr 19 wieder verstöpselt. Der Abgriff vorstehend angeführter Bohrungen an das eigentliche Teil Kanalventil 39 erfolgt über sog. Ringkammern 42. Das Kanalventil 12 besteht aus einer inneren Buchse 39, dem eigentlichen Kanalventil, und einer äußeren 40, die zwischen radialen O-Ringen 41 mit dem Innendurchmesser des Steigrohres 19, das von der Aufbereitungsbehälter- Unterseite kommt, die Ringkammern 42 bildet. Die äußere Buchse 40 hat außen, dichtend zum Innendurchmesser des Steigrohres 19, oben, mittig und unten O-Ringsitze 41. Anschließend an diese O-Ringsitze 41 ist der Buchsenaußendurchmesser jeweils verkleinert, um die Ringkammern 42 bilden zu können. Es sind jetzt so die Bohrungen von der Aufbereitungsbehälteroberseite 43 und die Austrittsbohrung zur Steigleitung 22 zur Kanaltülle 21 zu ihren jeweiligen Ringkammern 42 abgedichtet, bzw. damit verbunden. Die Wasserführung von den Ringkammern 42 zum mittigen Kanalventil 39 erfolgt über Speicher 45 mit ovalen Bohrungen 46. Neben diesen beiden, in der Höhe versetzt gegenüberliegenden Speichen 45 werden die innere Kanalbuchse 39 und die äußere Ringkammerbuchse 40 noch mit zusätzlichen Rippen miteinander verbunden. Beim Kanalventil 39 ist zur Erreichung der zweiten Phase im Austrittsbereich der ovalen Bohrung 46 von oben zusätzlich ein kleines Zylinderchen 49 mit einer entsprechenden Phase eingesetzt. Diese offene Seite der mittigen Buchse 39 des eigentlichen Kanalventiles 12 ist, da im Steigrohr 19, 7 liegend, so direkt an die Aufbereitungsbehälter- 1 Unterseite angeschlossen.

Das Betriebsventil 10 hat, wie aus den Fig. 2, 3, 4 und 5 hervorgeht, (vgl. hierzu auch Patentanschrift DE 31 47 922 C2 Seite 3, Zeilen 21 bis 55) folgende Aufgaben:

In der Stellung "Betrieb" erfolgt eine Trennung zwischen Hartwassereingang 4/23 und Weichwasserausgang 5/29, d. h. eine Trennung zwischen den Ventilräumen 36 und 19; dies geschieht mittels des in den Dichtsitzring 11, der zwischen dem Hartwassereingang 23 und dem Brauchwasserausgang 29 liegt, eingefahrenen radialen Dichtelementes 16.

In der Stellung "Besalzen" entsprechend Fig. 4, d. h. während des Ansaugens des Regeneriermittels 8, wird der Durchgang zwischen dem Hartwassereingang 4/23 zu dem Überlauf 36, sowie der Durchgang zwischen dem Weichwasserausgang 5/29 und dem Steigrohr 19 unterbunden. Gleichzeitig wird eine Verbindung zwischen dem Hartwassereingang 4/23 und dem Weichwasserausgang 5 hergestellt.

In der Stellung "Rückspülen" entsprechend Fig. 3 wird die Verbindung zwischen Hartwassereingang 4/23 und dem Überlauf 36 unterbunden, wohingegen die Verbindung zwischen dem Hartwassereingang 4/23 und dem Weichwassereingang 5/29 zu dem Steigrohr 19 freigegeben wird. Auch hier wird der Bypass zwischen Hartwassereingang 4/23 und Weichwasserausgang 5/29 beibehalten. Das rückgespülte Wasser wird durch den Kanalanschluß 21, 43, 48 abgeführt.

Durch die beiden Anschlüsse 47 und 43, 48 an dem Kanalventil 12, 39 und den beiden Ventilbereichen 19 und 36 des Betriebsventiles 10 ist u. a. auch eine Führung des Wasch- und Rückfüllwassers durch die gemeinsame Kolbenstange 13 des Betriebs- 10 und des Kanalventils 12, 39 nicht erforderlich. Die gemeinsame Kolbenstange 13 der beiden Ventile 10, 12 kann z. B. aus glasfaserverstärktem Rundmaterial sein. Die Dichtsitzringe 11, 39, 49 der beiden Ventile 10 und 12 werden in das Zentralsteuerventil 18 eingefügt und bilden dann die Ventilkammern.

Bezugszeichenliste

In Fig. 6 zeigen
10 das eigentliche Betriebsventil
11 mit den Dichtsitzringen
12 das sog. Kanalventil
13 die gemeinsame, zentrale Kolbenstange
14 mit der Kulisse und deren
15 Verstärkungsbuchse und den
16 radialen Dichtelementen mit
17 den Schrumprohrstücken zur Befestigung
18 den Ventilkörpern mit dessen
19 Steigrohr (zum Anschluß an die Steigleitung 7 zum unteren Bereich des Aufbereitungsbehälters 1)
20 dem Ventilflansch
21 der Schlauchtülle
22 und der Steigleitung für den Kanal
23 dem Roh-Wasser-Eingang, gebildet aus
24 der rohrförmigen Kammer mit
25 der Verstöpselung und
26 dem Wassereinlaßschlitz in den
27 eigentlichen Ventilzylinder mit den dort im Einlaß gebildeten
28 Kreisring-Segmenten
29 den Brauch-Wasser-Ausgang
30 Wasserführungsraum einmündend
31 in den Ringquerschnitt (gebildet innerhalb)
32 des NPT Anschlußgewindes) mit den zusätzlich
33 beidseitigen, rechteckigen Einlässen, am oberen Rand des Ventilgehäuses
34 den gemeinsamen Dichtrand für
35 den Ventildeckel, unter dem sich
36 der Überlauf von Ventilzylinder zum Wasserführungsraum befindet,
37 den Wasserkanal für
38 den Injektor

Beim Kanalventil 12:
39 die mittige Buchse, das eigentliche Kanalventil mit
40 der äußeren Buchse mit den
41 drei radial dichtenden O-Ringen, die
42 die Ringkammern bilden, als Verbindung
43 Eingang Aufbereitungsbehälter-Oberseite und
44 Kanalöffnung über
45 die Verbindungsspeichen und
46 deren ovale Bohrungen,
47 das Kanalventilteil für das aus dem Aufbereitungsbehälter von unten und
48 das Kanalventil für das aus dem Aufbereitungsbehälter von oben kommende Wasser, wobei in das obere Kanalventilteil
49 der Kanalventilzylinder eingesetzt ist.
50 Das Messingstanzteil, das mit
51 den Messingdrehteilen und
52 deren O-Ringen den Adapter bildet.

Claims (3)

1. Zentralsteuerventil (3) mit radialen Dichtelementen (16) zum zyklischen Regenerieren von Wasseraufbereitungsanlagen, die eine Austauschermasse (2) in einem Aufbereitungsbehälter (1) und ein Regeniermittel (8) in einem Vorratsbehälter (9) umfassen, bei welchen zuerst kräftig rückgespült und anschließend Regeniermittel (8) von unten nach oben durch die Austauschermasse hindurchgeführt, nachfolgend die Austauschermasse (2) mit Brauchwasser in gleicher Strömungsrichtung langsam nachgewaschen und dann von oben nach unten Schnellgewaschen wird, während im Aufbereitungsbetrieb Rohwasser von oben nach unten geführt wird, wobei das Zentralsteuerventil zwei Baugruppen, nämlich das eigentliche Betriebsventil (10), das durchgehend die Anschlußquerschnitte aufweist, und das bei den einzelnen Regenerationsvorgängen die Kanalöffnung (44) steuernde Ventil (12) aufweist nach Patent 31 47 922, dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebsventil (10) und das Kanalventil (12) eine gemeinsame zentrale Kolbenstange (13) aufweisen.

2. Zentralsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalventil (12) als selbständige Baugruppe unterhalb des eigentlichen Betriebsventils (10) in dem von der Unterseite des Aufbereitungsbehälters (1) kommenden Steigrohr (19) in den Austauscherbehälter (1) versenkt angebracht, an die Oberseite des Aufbereitungsbehälters über den Eingang (43) angeschlossen ist und die Kanalöffnung (44) über eine Steigleitung (22) über den Ventilflansch (20) herausgeführt wird.

3. Zentralsteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Wasserführungsraumes (30) zum eigentlichen Ventilzylinder (27) und somit zum Roh- Wassereingang (23) an der Oberseite des Ventilkörpers (18) nur durch einen Überlauf (36) gebildet wird, der nach oben hin durch einen gemeinsamen Ventildeckel (35) begrenzt ist.