DE3831811A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung der regenerierung von wasserenthaertungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Regenerierung von Wasserenthärtungsanlagen, wobei die Regeneration initiiert wird durch die Volumenverringerung von in einem Behälter angeordnetem erschöpften Austauschermaterial und wobei das Austauschermaterial zur Regenerierung mit einer Sole gespült wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE-OS 34 41 394 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ionenaustauscherregenerierung bekannt. Dort sind in dem ionenaustauschenden, körnigen Harz, das in einem Behälter angeordnet ist, Härtefühler vorgesehen, über welche der Erschöpfungszustand des Austauschermaterials ermittelt wird. Die Härtefühler weisen eine Harzfüllung auf und zur Bestimmung des Zeitpunkts der Regenerierung wird die Tatsache benutzt, daß das Harz beim Enthärten schrumpft. Das mit Hilfe der Härtefühler erzeugte Signal zur Regenerierung wird auf bekannte Art verarbeitet und die Regenerierung des Austauschermaterials in dem Behälter erfolgt konventionell, d.h. in Abhängigkeit von der Menge des enthärteten Wassers und dem Härtegrad des Wassers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welche ohne großen apparativen Aufwand eine Regenerierung, d.h. beispielsweise ohne Wassermesser und ohne Steuerung zur Berücksichtigung der Härte des Wassers ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Regenerierung unterbrochen bzw. beendet wird, sobald die Volumenvergrößerung des Austauschermaterials einen vorgegebenen Wert erreicht.

Die erfindungsgemäße Lösung macht Gebrauch von der Tatsache, daß das Austauschermaterial, d.h. das Harz während der Regenerierung eine Volumenvergrößerung erfährt. Während des Regenerierens wird die Volumenverringerung, die das Harz beim Enthärten durchmacht, rückgängig gemacht. Erfindungs­ gemäß wird die gesamte Füllmenge des Austauschermaterials als Ausdehnungskörper benutzt, so daß eine exakte und zuverlässige Steuerung ermöglicht wird. Nach Erreichen eines voreingestellten geringsten Volumens des Austauschermaterials wird die Regenerierung ausgelöst und diese wird erst dann unterbrochen, wenn wieder eine oberste Höhe der Harzfüllung in dem Behälter erreicht wird, die dem Na-Zustand entspricht. Erfindungsgemäß erfolgt weder eine Durchflußmessung des zu enthärtenden bzw. enthärteten Wassers, eine Härtefeststellung noch eine volumetrische Vorgabe der Solemenge für die Regenerierung. Da das Volumen des Austauschermaterials während der Regeneration eine Funktion des erreichten Regenerationsgrades ist und dieser wiederum eine Funktion des inzwischen eingetretenen Besalzungsgrades, ist auch das Momentanvolumen des Austauschermaterials eine Funktion des erreichten Besoldungsgrades. Das bedeutet aber, daß durch Auswahl des oberen Höhenschaltpunktes, d.h. des Volumens des zu regenerierenden Austauschermaterials, eine Wahl des erwünschten Besalzungsgrades und damit des Wirtschaftlichkeitsgrades der Regeneration vorgenommen werden kann. Eine leichte und schnelle Anpassung an weitere Einflußfaktoren ist möglich.

Vorzugsweise wird die gesamte Füllmenge des Austauschermaterials als Ausdehnungskörper benutzt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen Behälter mit einem Austauschermaterial, mit einer Zuleitung für unbehandeltes Brauchwasser und einer Ableitung für behandeltes, d.h. enthärtetes Wasser an dem Behälter und einen über ein Ventil mit der Zuleitung und der Ableitung verbundenen Behälter mit Regeneriersole auf und ist zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des Austauschermaterials ein Ausdehnungskörper angeordnet ist, der mit einem Schaltelement zur Betätigung des Regenerierventils verbunden ist.

Während der Wasserenthärtung und damit verbundener Volumenverkleinerung des Austauschermaterials erfährt der Ausdehnungskörper eine Bewegung, so daß bei Erreichen eines voreingestellten Erschöpfungsgrades des Austauschermaterials die Regenerierung eingeleitet wird. Sobald die für die Regenerierung des Austauschermaterials erforderliche Solemenge durch das Austauschermaterial geleitet wurde und dieses ein voreingestelltes größeres Volumen angenommen hat, wird das Regenerierventil geschaltet und die Regenerierung beendet, da der Ausdehnungskörper das Schaltelement in die entgegengesetzte Richtung bewegt hat. Es sind keine Durchflußmesser und keine Härtemesser erforderlich, da die Einleitung und Beendigung der Regenerierung lediglich über die Volumenabnahme bzw. -zunahme des Austauschermaterials gesteuert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Behälter, in welchem das Austauschermaterial angeordnet ist, flaschenartig mit verengtem Hals ausgebildet, an dem Hals ist ein mit Austauschermaterial gefüllter Faltenbalg angeordnet, an dem Faltenbalg ist eine mit dem Schaltelement gekoppelte Spindel angeordnet und die Wasserzufuhrleitung ist im Befestigungsbereich des Faltenbalges vorgesehen.

Die Flaschenform des Behälters ist derart ausgebildet, daß der Ausdehnungsraum, d.h. der Faltenbalg, einen kleineren Durchmesser aufweist als der Durchströmungsraum des Harzes während des Betriebes. Hierdurch wird erreicht, daß größere Höhendifferenzen für die Kontrolle des Beladungszustandes des Austauschermaterials erzeugt werden.

Vorzugsweise ist der Faltenbalg an einem an dem Behälter befestigten ringförmigen Sieb angeordnet. Dieses Sieb dient gleichzeitig als Harzfängersieb, so daß kein Austauschermaterial in die in diesem Bereich angeschlossene Leitung gelangen kann. Ein Harzfängersieb ist auch vor der Leitung am Boden des Behälters angeordnet, so daß ebenfalls kein Harz in diese Leitung gelangen kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Kapillare zwischen dem Raum, in welchem das Austauschermaterial, und dem Raum, in welchem der Faltenbalg angordnet ist, vorgesehen. Durch diese Kapillare wird erreicht, daß in den beiden Hohlräumen stets der gleiche Druck herrscht und die Bewegung des Faltenbalges nicht beeinträchtigt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen Druckbehälter 10 einer Enthärtungsanlage. An der Unterseite des Behälters 10 ist eine Leitung 12 angeflanscht, über welche enthärtetes Wasser entnommen wird. An der Oberseite des Behälters 10 ist eine Leitung 14 vorgesehen, über welche zu enthärtendes Wasser eingeleitet wird. Die Leitung 14 ist mit einem ringförmigen Harzfängersieb 16 ausgebildet, das zusammen mit einer Wandung 18 einen Ringkanal bildet. Über der Einmündungsöffnung der Leitung 12 am Boden des Behälters ist ein Harzfängersieb 20 vorgesehen.

An der Oberseite des Ringkanals 18 ist eine zylindrische Kappe 22 angeordnet, die zusammen mit dem Behälter 10 die flaschenförmige Gestalt der Vorrichtung bewirkt. In der Kappe 22 ist ein Faltenbalg 24 vorgesehen, der mit seinem unteren Ende an einem Flansch 26 über dem Ringkanal 18 befestigt ist. An der Oberseite des Balges 24 ist eine Platte 28 befestigt, die eine Schaltspindel 30 trägt. Die Spindel 30 ist durch eine Ringdichtung 32 an der Oberseite der Kappe 22 geführt. Die Spindel 30 ist mit einem mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Schaltelement (nicht gezeigt) verbunden, welches ein Regenerierventil steuert, das ebenfalls nicht dargestellt ist. Der Raum 34 in der Kappe 22 und die Räume in dem Behälter 10 und dem Faltenbalg 24, die mit einem Austauschermaterial 36 gefüllt sind, sind über eine Kapillare 38 miteinander verbunden, so daß in diesen beiden Räumen stets der gleiche Druck herrscht. Die Kapillare 38 ist in dem Flansch 26, an welchem der Faltenbalg 24 befestigt ist, vorgesehen.

Während des Einsatzes der Vorrichtung, d.h. während des Enthärtens von Wasser, verringert sich das Volumen der Austauschermasse 36 im Behälter 10 und in dem Balg 24, so daß durch die elastische Wirkung des Balges dieser zusammengezogen und die Spindel 30 in das Innere der Kappe 22 gezogen wird. Nach Ausführen eines bestimmten Schaltweges, welcher eine Funktion der Erschöpfung der Austauschermasse 34 ist, wird über die Schaltspindel 30 das Regenerierventil betätigt, das mit den Leitungen 12 und 14 in Verbindung steht. Über das Regenerierventil und die Leitung 12 wird Regeneriermittel eingeführt, so daß eine Regenerierung des Austauschermaterials 36 erfolgt. Während der Regenerierung erfährt das Austauschermaterial 36 eine Volumenvergrößerung, welche wiederum eine Bewegung, d.h. Längenausdehnung des Faltenbalges 24 verursacht. Bei der Ausdehnung des Faltenbalges 24 wird die Schaltspindel 30 durch die Dichtung 32 aus der Kappe 22 geschoben und wenn in dem Behälter 10 und dem Balg 24 ein vorbestimmtes Volumen von dem regenerierten Austauschermaterial 36 eingenommen wird, erfolgt eine Abschaltung des Regenerierventils, wodurch das Durchspülen mit Sole beendet wird. Damit ist die Vorrichtung für ihre Aufgabe der Wasserenthärtung erneut bereit. Für die Einleitung und Beendigung des Regeneriervorganges sind keine Durchflußmengenzähler und keine Härtemesser erforderlich. Zur Regenerierung wird keine vorbestimmte Menge an Sole bereitgestellt, sondern die Regenerierung wird automatisch beendet, sobald das Austauschermaterial den gewünschten regenerierten Zustand aufweist.

Das Volumen des Austauschermaterials 36 in dem Behälter 10 und in dem Faltenbalg 24 sowie das Volumen des Faltenbalges 24 sind derart aufeinander abgestimmt, daß die aus der Beladung mit Härtebildnern während der Betriebsphase resultierende Volumenverkleinerung gegenüber dem Volumen des frisch regenerierten Austauschermaterials in eine Längsbewegung von einer Größe umgewandelt wird, wie sie für die vorgesehenen Steuerungen an sich bekannter Art erforderlich ist.

Die in der Figur schematisch dargestellte Wasserenthärtungsvorrichtung ist ganz mit Austauschermaterial gefüllt. Falls ein Rückspülvorgang vor oder nach der Regeneration bei einer praktisch ausgeführten Anlagenform vorgesehen wird, wird dieser Vorgang ähnlich wie bei sog. Schwebebettanlagen in einer dafür vorgesehenen Vorrichtung durchgeführt wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung der Regenerierung von Wasserent­ härtungsanlagen, wobei die Regeneration initiiert wird durch die Volumenverringerung von in einem Behälter angeordnetem erschöpften Austauschermaterial und wobei das Austauschermaterial zur Regenerierung mit einer Sole gespült wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierung beendet oder unterbrochen wird, sobald die Volumenvergrößerung des Austauschermaterials einen vorgegebenen Wert erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gesamte Füllmenge des Aus­ tauschermaterials als Ausdehnungskörper benutzt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Behälter mit Austauschermaterial, mit einer Zuleitung für unbehandeltes Brauchwasser und einer Ableitung für behandeltes Brauchwasser an dem Behälter, und mit einem über ein Ventil mit der Zuleitung und der Ableitung verbundenen Behälter mit Regeneriersole, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des Austauschermaterials (36) ein Ausdehnungskörper (24) angeordnet ist, der mit einem Schaltelement zur Betätigung des Regenerierventils verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Behälter (10) flaschenartig mit einem verengten Hals (22) ausgebildet ist, daß in dem Hals ein mit Austauschermaterial (36) gefüllter Faltenbalg (24) angeordnet ist, daß an dem Faltenbalg (24) eine mit dem Schaltelement gekoppelte Spindel (30) angeordnet ist, und daß die Leitung (14) am Befestigungsbereich (26) des Faltenbalges (24) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Faltenbalg (24) an einem am Behälter (10) befestigten ringförmigen Sieb (16) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Kapillare (38) zwischen dem Raum (36, 24), in welchem das Austauschermaterial (36), und dem Raum (34), in welchem der Faltenbalg (24) angeordnet ist, vorgesehen ist.