FR2688776A1

FR2688776A1 - METHOD AND DEVICE FOR REGENERATING WATER SOFTENING RESIN.

Info

Publication number: FR2688776A1
Application number: FR9203363A
Authority: FR
Inventors: Gailledrat Benoit; Bazerque Alain; Chabanne Pascal
Original assignee: Esswein SA
Current assignee: Esswein SA
Priority date: 1992-03-20
Filing date: 1992-03-20
Publication date: 1993-09-24
Anticipated expiration: 2012-03-20
Also published as: FR2688776B1; WO1993018857A1; AU3757693A

Abstract

Process for the regeneration of a water softening resin and resin regenerating devices especially for washing machines. Water softening device comprising a salt reservoir (3) connected on one side to a water inlet (1) and on the other side to a resin container (4) by means of a hydraulic valve (8). The resin container (4) includes an inlet tube for hard water (9) and an evacuating tube (1) for softened water (10) and is characterized in that the volume of brine present in a natural concentration in the salt reservoir (3) and injected into the resin container (4) is less than the volume of brine which the resin container is capable of containing (4). The volume is replenished so that the resin is fully immersed by suppling water from the hard water inlet tube (9) by opening of the latter's hydraulic valve (12) for a given period. Application in all types of machines requiring the use of softened water.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE REGENERATION DE RESINE
D'ADOUCISSEMENT D'EAU
Cette invention concerne un procédé de régénération de résine d'adoucissement d'eau et ses dispositifs d'utilisation, notamment pour les machines à laver.RESIN REGENERATION METHOD AND DEVICE
WATER SOFTENING
This invention relates to a process for regenerating water softening resin and its use devices, in particular for washing machines.

Des dispositifs d'adoucissement d'eau sont généralement utilisés dans les lave-vaisselle et parfois dans les lave-linge afin d'éliminer la plus grande partie du calcium (calcaire) et du magnésium contenu dans les eaux d'alimentation des machines. Water softening devices are generally used in dishwashers and sometimes in washing machines in order to remove most of the calcium (limestone) and magnesium contained in machine feed water.

Ces dispositifs d'adoucissement d'eau sont constitués par des résines échangeuses d'ions qui ont la propriété de capter les cations, notamment les ions calcium et magnésium, dont on veut débarrasser les eaux d'alimentation de machines et, à un degré bien moindre, de capter les ions sodium. These water softening devices consist of ion exchange resins which have the property of capturing cations, in particular calcium and magnesium ions, which are to be removed from the feed water of machines and, to a good degree lesser, to capture sodium ions.

Quand tout ou partie de cette résine est saturée en calcium et/ou en magnésium, elle perd de sa capacité d'adoucissement et doit être régénérée. When all or part of this resin is saturated with calcium and / or magnesium, it loses its softening capacity and must be regenerated.

Cette régénération s'effectue en imbibant la résine d'une solution dont les ions vont prendre la place des ions calcium et/ou magnésium de la résine saturée. La solution utilisée peut être de la saumure (solution de NaCl) car, si la résine est, comme on l'a dit plus haut, moins avide de sodium que de calcium ou de magnésium, la forte concentration de saumure (et donc de sodium) autour de la résine permet au sodium de se substituer au calcium et au magnésium. Cette saumure est obtenue par dissolution de cristaux de sel dans l'eau et a une concentration en sel de l'ordre de 250 à 300 grammes par litre.This regeneration is carried out by soaking the resin with a solution, the ions of which will take the place of the calcium and / or magnesium ions of the saturated resin. The solution used can be brine (NaCl solution) because, if the resin is, as mentioned above, less greedy for sodium than calcium or magnesium, the high concentration of brine (and therefore sodium ) around the resin allows sodium to replace calcium and magnesium. This brine is obtained by dissolving salt crystals in water and has a salt concentration of the order of 250 to 300 grams per liter.

Sur ce principe, les procédés généralement utilisés sont du type suivant: à un moment précis du cycle de lavage, une quantité déterminée d'eau du réseau est introduite directement ou après un pré-stockage-dosage dans des réservoirs, dans un réservoir de sel constitué de cristaux de NaCl et complété en eau qui est donc saturée. Cette solution de saumure obtenue est ainsi poussée hors du réservoir en quantité équivalente à celle de l'eau du réseau introduite dans le réservoir à sel et va imbiber le pot à résine pour régénérer celle-ci. Ce transfert se fait à un moment pré-déterminé du cycle de lavage à l'aide d'un signal électrique du programmateur de la machine qui actionne généralement un clapet électrique. On this principle, the methods generally used are of the following type: at a precise moment of the washing cycle, a determined quantity of network water is introduced directly or after a pre-storage-dosage in tanks, in a salt tank consisting of NaCl crystals and supplemented with water which is therefore saturated. This brine solution obtained is thus pushed out of the tank in an amount equivalent to that of the mains water introduced into the salt tank and will soak the resin jar to regenerate it. This transfer takes place at a pre-determined moment of the washing cycle using an electrical signal from the programmer of the machine which generally actuates an electric valve.

Diverses améliorations à ces procédés utilisés depuis plusieurs dizaines d'années ont porté sur l'optimisation de la quantité de saumure consommée, la forme du pot à résine, sur les écoulements, la distribution, la vitesse et la circulation de l'eau à adoucir et de la saumure de régénération dans la résine, ou encore sur l'optimisation des échanges chimiques à l'aide de la température donnée par la phase de régénération dans le cycle de lavage. Toutes ces actions pour améliorer la quantité de saumure nécessitent des mises au point des systèmes de régénération extrêmement longs et délicats. Various improvements to these processes, which have been used for several decades, have focused on optimizing the quantity of brine consumed, the shape of the resin pot, on the flows, distribution, speed and circulation of the water to be softened. and brine for regeneration in the resin, or else for the optimization of chemical exchanges using the temperature given by the regeneration phase in the washing cycle. All these actions to improve the amount of brine require the development of extremely long and delicate regeneration systems.

L'invention a pour objet un procédé qui consiste à n'envoyer au moment de la phase de régénération que de la saumure très peu concentrée. En effet des essais ont montré que, en gardant par ailleurs toutes les autres conditions y compris le volume de liquide saumuré mais avec une concentration de sel réduite d'environ 45 %, l'efficacité d'adoucissement était comparable. The subject of the invention is a process which consists in sending only very little concentrated brine at the time of the regeneration phase. Indeed, tests have shown that, while keeping all the other conditions including the volume of brined liquid but with a reduced salt concentration of around 45%, the softening efficiency was comparable.

D'autres essais concluants ont été menés qui consistaient à optimiser la fonction de régénération en augmentant notablement le volume mais en diminuant par des facteurs très importants la concentration.Other conclusive tests were carried out which consisted in optimizing the regeneration function by appreciably increasing the volume but by decreasing by very important factors the concentration.

La présente invention concerne donc un procédé de régénération de résine d'adoucissement d'eau caractérisé en ce que la résine est immergée pendant une durée déterminée dans la saumure de concentration inférieure à 200 grammes de sel par litre ainsi que les dispositifs de sa mise en oeuvre. The present invention therefore relates to a process for regenerating water softening resin, characterized in that the resin is immersed for a determined period in brine with a concentration of less than 200 grams of salt per liter, as well as the devices for setting it up. artwork.

Le grand avantage d'utiliser les concentrations de sel beaucoup plus faibles que celles utilisées jusqu'à présent est l'économie de sel faite. Cela conduit à devoir réapprovisionner le réservoir de sel moins souvent, ce qui est une facilité pour l'utilisateur et meilleur d'un point de vue écologique.De plus, les dispositifs nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention sont très simples. The great advantage of using the much lower salt concentrations than those used until now is the saving of salt. This leads to having to replenish the salt tank less often, which is easier for the user and better from an ecological point of view. In addition, the devices necessary for implementing the invention are very simple.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre illustrée par les figures suivantes:
- la figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif d'adoucissement d'eau selon la présente invention,
- et la figure 2 représente un second mode de réalisation d'un dispositif d'adoucissement d'eau selon la présente invention.The invention will be better understood and other advantages will appear on reading the description which follows, illustrated by the following figures:
FIG. 1 represents a first embodiment of a water softening device according to the present invention,
- And Figure 2 shows a second embodiment of a water softening device according to the present invention.

Sur la figure 1, l'eau de lavage arrive par le conduit 9, traverse la résine échangeuse d'ions du pot à résine 4 qui la débarrasse en grande partie de ses ions calcium et magnésium et est dirigée vers la cuve de la machine à laver (non représentée sur la figure 1) par le conduit 10. Les flèches indiquent le sens du flux d'eau ou de saumure. In FIG. 1, the washing water arrives via the conduit 9, passes through the ion exchange resin of the resin pot 4 which rids it largely of its calcium and magnesium ions and is directed towards the tank of the wash (not shown in Figure 1) through line 10. The arrows indicate the direction of the water or brine flow.

La régénération selon l'invention de la résine s'effectue de la manière suivante: l'eau du réseau arrive par le conduit 1 directement ou après avoir été stockée et dosée dans des réservoirs 2, dans le réservoir à sel 3. Ce réservoir à sel 3 n'est pas directement raccordé au pot à résine 4, mais y est raccordé par un canal mélangeur 5. Ce canal 5 comporte une arrivée d'eau claire 6 commandée par un interrupteur hydraulique 7. The regeneration according to the invention of the resin is carried out in the following manner: the mains water arrives via the pipe 1 directly or after having been stored and metered in tanks 2, in the salt tank 3. This tank salt 3 is not directly connected to the resin pot 4, but is connected to it by a mixing channel 5. This channel 5 includes a supply of clear water 6 controlled by a hydraulic switch 7.

Lorsque l'opération de régénération de la résine doit être effectuée, un autre interrupteur hydraulique 8 (qui peut être situé n'importe où dans le canal mélangeur 5) qui commande l'entrée de la saumure dans le pot à résine 4 s'ouvre, l'eau du réseau qui arrive par le conduit 1 pousse la saumure hors du réservoir à sel 3 dans le canal mélangeur 5 et, par l'arrivée d'eau claire 6 'interrupteur 7 étant ouvert), un apport d'eau claire en quantité pré-déterminée dilue la saumure lors de son passage dans le canal mélangeur 5. Ainsi, la saumure qui, au départ dans le réservoir à sel est saturée (elle est de "concentration naturelle"qui est fonction des conditions de température et de pression du dispositif), lorsqu'elle parvient dans le pot à résine 4 est diluée, sa concentration finale étant donnée par la quantitée d'eau claire à laquelle elle a été mélangée dans le canal 5. Ainsi la concentration de saumure utilisée pour la régénération de la résine échangeuse d'ions est parfaitement maîtrisée. Au sortir du réservoir à sel la concentration naturelle de la saumure étant de 250 à 300 grammes par litre, la quantité d'eau claire qui y est ajoutée dans le canal mélangeur est calculée pour faire baisser la concentration de la saumure jusqu'à la valeur désirée. When the resin regeneration operation must be carried out, another hydraulic switch 8 (which can be located anywhere in the mixing channel 5) which controls the entry of brine into the resin pot 4 opens , the mains water which arrives via the conduit 1 pushes the brine out of the salt reservoir 3 into the mixer channel 5 and, by the arrival of clear water 6 'switch 7 being open), a supply of clear water in a predetermined quantity dilutes the brine when it passes through the mixing channel 5. Thus, the brine which, initially in the salt tank is saturated (it is of "natural concentration" which is a function of the temperature and pressure of the device), when it reaches the resin pot 4 is diluted, its final concentration being given by the quantity of clear water to which it was mixed in the channel 5. Thus the concentration of brine used for regeneration of the r sine ion exchange is perfectly controlled. When leaving the salt reservoir, the natural concentration of brine being 250 to 300 grams per liter, the amount of clear water added to it in the mixing channel is calculated to reduce the concentration of brine to the value desired.

Bien évidemment, ces opérations de régénération sont commandées automatiquement au cours d'un cycle de lavage par le programmateur, ou les préréglages peuvent être faits manuellement par l'utilisateur, cette opération consistant en l'ouverture de l'interrupteur hydraulique 8 commandant l'entrée du pot à résine 4 et de l'interrupteur hydraulique 7 pendant un temps déterminé. Obviously, these regeneration operations are automatically controlled during a washing cycle by the programmer, or the presets can be made manually by the user, this operation consisting of the opening of the hydraulic switch 8 controlling the entry of the resin pot 4 and of the hydraulic switch 7 for a determined time.

Ces interrupteurs hydrauliques peuvent être des clapets, des valves ou des vannes.These hydraulic switches can be flaps, valves or gates.

Dans ce mode de réalisation non limitatif, le circuit d'adoucissement d'eau a été modifié par rapport à un circuit classique (addition d'un canal mélangeur 5 , distribution et stockage des volumes), cependant, dans le cas où ce circuit ne pourrait être modifié, un autre mode de réalisation de l'invention illustré par la figure 2, permet la mise en oeuvre de l'invention par des modifications plus simples du circuit. In this nonlimiting embodiment, the water softening circuit has been modified compared to a conventional circuit (addition of a mixer channel 5, distribution and storage of volumes), however, in the case where this circuit does not could be modified, another embodiment of the invention illustrated in FIG. 2, allows the implementation of the invention by simpler modifications of the circuit.

Sur cette figure 2 les éléments identiques ou similaires à la figure l ont gardé la même indexation. In this FIG. 2, the elements identical or similar to FIG. 1 have kept the same indexing.

De la même manière que dans le mode de réalisation précédent, l'eau du réseau arrive par le conduit 9, passe au travers de la résine dans le pot 4 qui la débarrasse de la plus grande partie de son calcium et de son magnésium, puis est évacuée dans la cuve de la machine par le conduit 10. Les flèches indiquent le sens du flux d'eau. In the same way as in the previous embodiment, the mains water arrives through the conduit 9, passes through the resin in the pot 4 which rids it of most of its calcium and magnesium, then is discharged into the machine tank through line 10. The arrows indicate the direction of the water flow.

Un dispositif classique de production de saumure est connecté par l'intermédiaire d'un conduit ll et d'un interrupteur hydraulique 8 à ce pot de résine 4. La différence avec un dispositif classique de production de saumure est que le volume de saumure à concentration naturelle utilisé, c'est à dire saturé, est notablement plus faible comme par exemple de 1,5 à 4 fois plus faible. Une simple modification des stockages, des dosages et éventuellement des dimensions du réservoir à sel 3 permet d'obtenir de telles quantités de saumure à concentration naturelle.Lorsque l'interrupteur 8 commandé électriquement par le programmateur est ouvert, le volume de saumure à concentration naturelle présent dans le pot à résine 4 ne permet pas une immersion totale de la résine dans la saumure. Après un temps d'imprégnation de quelques dizaines de secondes à quelques minutes de la résine par la saumure, de l'eau du réseau est introduite dans le pot à résine par le circuit classique de remplissage de la machine symbolisé sur la figure 2 par le conduit 9 grâce à un interrupteur hydraulique d'admission 12 situé quelque part dans ce circuit de remplissage. A conventional brine production device is connected via a conduit 11 and a hydraulic switch 8 to this resin pot 4. The difference with a conventional brine production device is that the volume of brine at concentration natural used, that is to say saturated, is significantly lower, for example 1.5 to 4 times lower. A simple modification of the storage, the dosages and possibly the dimensions of the salt reservoir 3 makes it possible to obtain such quantities of brine with natural concentration. When the switch 8 controlled electrically by the programmer is open, the volume of brine with natural concentration present in the resin pot 4 does not allow total immersion of the resin in the brine. After a time of impregnation of a few tens of seconds to a few minutes of the resin by the brine, network water is introduced into the resin pot by the conventional filling circuit of the machine symbolized in FIG. 2 by the conduit 9 through a hydraulic intake switch 12 located somewhere in this filling circuit.

Cet interrupteur 12 reste ouvert pendant un temps très court (de l'ordre de 0,5 à quelques secondes suivant son débit) suffisant pour que le volume d'eau ajouté permette une immersion totale de la résine dans la saumure , celle-ci ayant à présent un volume plus important mais étant beaucoup plus diluée qu'initialement lorsqu'elle avait sa concentration naturelle. Une fois encore, la concentration finale de la saumure est parfaitement maîtrisée.This switch 12 remains open for a very short time (of the order of 0.5 to a few seconds depending on its flow) sufficient for the volume of water added to allow total immersion of the resin in the brine, the latter having now a larger volume but being much more diluted than initially when it had its natural concentration. Once again, the final concentration of the brine is perfectly controlled.

De même que dans le mode de réalisation précédent, les interrupteurs hydrauliques 8 et 9 peuvent être des clapets, des valves ou des vannes. As in the previous embodiment, the hydraulic switches 8 and 9 can be valves, valves or gates.

Typiquement la contenance en eau libre d'un pot à résine est d'environ 40 centilitres et la résine permet d'adoucir efficacement jusqu'à environ 30 litres d'eau pour une dureté de 75 degré hydrotimétrique. La régénération doit donc avoir lieu après chaque passage de 30 litres d'eau adoucie. Dans l'art antérieur le volume de saumure à concentration naturelle nécessaire pour un tel pot à résine et une telle dureté est de 30 centilitres, le même résultat peut être obtenu grâce à l'invention pour 15 centilitres de saumure à concentration naturelle et de 10 à 30 centilitres d'eau claire ajoutés selon l'un ou l'autre des dispositifs proposés. Typically the free water capacity of a resin pot is around 40 centilitres and the resin can effectively soften up to around 30 liters of water for a hardness of 75 degrees hydrotimetric. Regeneration must therefore take place after each passage of 30 liters of softened water. In the prior art the volume of natural concentration brine necessary for such a resin pot and such a hardness is 30 centilitres, the same result can be obtained thanks to the invention for 15 centilitres of natural concentration brine and 10 to 30 centilitres of clear water added according to one or the other of the proposed devices.

Dans ces deux dispositifs, la circulation de l'eau et de la saumure se fait par pression du réseau ou par gravité mais peut aussi se faire par l'intermédiaire de pompes. D'autre part, le conduit 1 peut être muni dans les deux dispositifs d'un interrupteur hydraulique empêchant la remontée par diffusion du sel présent dans le réservoir 3. In these two devices, the circulation of water and brine is done by network pressure or by gravity but can also be done by means of pumps. On the other hand, the conduit 1 can be provided in both devices with a hydraulic switch preventing the rise by diffusion of the salt present in the reservoir 3.

La présente invention s'applique à tous les types de machines nécessitant l'utilisation d'une eau débarrassée de son calcaire. The present invention applies to all types of machines requiring the use of water free of its limescale.

Claims

1. A process for regenerating water softening resin, characterized in that the resin is immersed for a determined period in brine with a concentration of less than 200 grams of salt per liter.

2. Method for regenerating water softening resin according to claim 1, characterized in that this concentration of brine is obtained from brine of natural concentration to which is added clear water.

3. Water softening device comprising a salt reservoir (3) connected on one side to a water inlet (1), and on the other to a resin pot (4) through which passes the feed water to be filtered, by a hydraulic switch (8) controlling the closing and opening of the salt reservoir connection 3 resin pot 4, characterized in that this connection is produced by a mixing channel (5) comprising a conduit connecting the salt reservoir (3) to the resin pot (4) onto which a water inlet (6) opens, the opening of which is controlled by a hydraulic switch (7).

4. Water softening device according to claim 3 characterized in that the opening of the hydraulic switch (7) of the water inlet pipe (6) opening onto the salt reservoir connection 3 resin pot 4 is controlled by a programmer for a time less than or equal to that of the opening of the hydraulic switch (8) controlling the opening of the resin container (4).

5. Water softening device comprising a salt reservoir (3) connected on one side to a water inlet (1), and on the other thanks to a hydraulic switch (8) to a resin pot (4) comprising a water inlet pipe to be softened (9) and a softened water discharge pipe (10) characterized in that the volume of naturally concentrated brine contained in the salt tank (3 ) and injected into the resin pot (4) is less than the volume of brine that the resin pot (4) can contain, and that this volume is completed to fully immerse the resin by a supply of water coming from the water inlet (9) to soften thanks to the opening of a hydraulic switch (12) of this conduit for a determined period.

6. Water softening device according to claim 5 characterized in that the opening of the hydraulic switch (12) of the water inlet pipe to be softened (9) is controlled by a programmer after opening and closing the hydraulic switch (8).

7. Water softening device according to claims 5 and 6, characterized in that the volume of naturally concentrated brine contained in the salt reservoir (3) and injected into the resin pot (4) is less than l order of a factor of 2 to the volume of brine that the resin pot (4) can contain.

8. Water softening device according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the hydraulic switches (7, 8, 12) are valves, valves or gates.