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Verfahren zur Regelung chemischer oder physikalischer Prozesse, insbesondere für
Zwecke der Wasserreinigung.
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Prozesse oder Vorgänge, insbc80ndere fÜr Zwecke der Wasserreinigung, bei welcher selbsttätig-konti- nuierlich oder periodisch-zugeführte Proben des behandelten Materials, allenfalls unter Vermischung mit entsprechenden Indikatoren od. dgl. durch ihr infolge der Behandlung verändertes Verhalten gegen
Strahlung die Regelung bewirkenden strahlungsempfindlichen Elemente entsprechend beeinflussen.
Gegenstand der Erfindung ist eine zur Durchführung dieser Kontrolle bzw. Regelung geeignete Vorrichtung, die im wesentlichen aus einem durchsichtigen Kontrollgefäss, zweckmässig mit planparallelen Glaswänden, besteht, das mit Zuleitungen für das Wasser und die Indikatoren od. dgl. und mit Ventilen oder Hähnen od. dgl. versehen ist, die durch eine zweckmässig mit entsprechend regelbarer Geschwindigkeit bewegte Nockenwelle od. dgl. derart gesteuert werden, dass das Kontrollgefäss periodisch mit dem behandelten Wasser gefüllt und diesem eine entsprechende Menge von Indikatoren od. dgL zugesetzt wird oder umgekehrt, dann sein Inhalt zwecks entsprechender Beeinflussung der Kontroll-bzw. Regelapparatur der Durchstrahlung ausgesetzt und hierauf das Gefäss gespült und allenfalls entleert wird, worauf sich das Spiel wiederholt.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes schematisch veranschaulicht, u. zw. wird als Anwendungsbeispiel zur Erläuterung der Wirkung der erfindungsgemässen Einrichtung die Regelung des Chlorgehaltes bei der Reinigung bzw. Entkeimung von Wasser näher behandelt, bei welcher das behandelte Wasser mit einer zweckmässig seiner Durchflussgeschwindigkeit bzw.-menge entsprechenden Geschwindigkeit selbsttätig an einer oder mehreren Stellen der Reinigunganlage, z.
B. des Sedimentierbeckens oder der Leitung, entnommen und allenfalls gefiltert durch die Apparatur geführt wird, in der es selbsttätig, kontinuierlich oder periodisch, mit nach Massgabe seines Gehaltes an unverbrauchtem Chlor Farbwirkungen od. dgl. hervorrufenden Indikatoren od. dgl. versetzt wird und durch entsprechende Einwirkung auf hindurchgehende Lichtstrahlung lichtempfindliche Zellen, wie Photozellen oder Selenzellen od. dgl., beeinflusst, die selbsttätig die Chlorzufuhr zu den betreffenden Stellen entsprechend regeln, so dass an diesen Stellen der Reinigungsanlage die Chlorzufuhr in der Chlorzehrung entsprechenderweise auch bei starken Schwankungen in der Wasserentnahme oder der'Beschaffenheit des zu reinigenden Wassers gewährleistet ist.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung ist 7 ein durchsichtiges Gefäss, zweckmässig ein Gefäss, das an zwei einander gegenüberliegenden Seiten durch planparallele Spiegelglasplatten abgeschlossen ist, das selbsttätig, z. B. mit dem zu kontrollierenden, allenfalls vorher noch gefilterten Wasser gefüllt, mit den entsprechenden Indikatoren od. dgl. versehen, durchleuchtet, gespült und allenfalls entleert wird, worauf das Spiel sich in Zeiträumen, deren Festsetzung von der Art der Anlage der Natur des Wassers usw. abhängt-z. B. etwa alle fünf Minuten-, wiederholt.
Im Boden dieses Gefässes befinden sich Ventile 1 und 4, welche der Zu-und Abführung der Flüssigkeit
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schliesst eine Leitung, durch die das Gefäss durchspült werden kann, während Ventil 6 dann dazu dient, um während des Entleerens Luft zuströmen zu lassen.
Alle diese Vorgänge, wie Füllen, Spülen, Entleeren, Belüften, werden durch eine Nockenwelle 16 gesteuert, die ihren Antrieb durch ein Kippgefäss 1.'3 erhält, das durch das aus der Pumpe 12 ausfliessende Wasser in schwingender Bewegung erhalten wird, wobei durch Regelung dieser Wassermenge die Geschwindigkeit der Kippbewegung geregelt werden kann.
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In der Fig. 1 stellt 1 die Füllperiode dar. Die Ventile 1 und 2 sind offen ; die Ventile 3, 4, 5 und 6 sind geschlossen. Die Saugleitung 11, die z. B. mit einer Wasserstrahlpumpe 12 verbunden ist, ist durch eine die Ventile 2 und 3 miteinander verbindende Leitung an diese beiden Ventile angeschlossen. Erzeugt nun die Pumpe über das offene Ventil 2 im Gefäss 7 Unterdruck, so tritt die Flüssigkeit, z. B. das gechlorte, allenfalls vorher gefilterte Wasser, durch das offene Ventil 1 in das Gefäss 7 ein. Gleichzeitig wird aber
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stärke usw., befindet, angesaugt und mit dem gechlorten Wasser gemischt, wodurch dieses-allenfalls unter Zusatz weiterer Indikatoren od. dgl. - nach Massgabe seines Chlorgehaltes gefärbt oder in seiner Färbung bzw. seinem Absorptionsvermögen verändert wird.
Durch entsprechende Abmessungen und Anordnung des Rohres 9 und des Gefässes 8 kann die Menge des während einer Saugperiode angesaugten Indikators od. dgl. geregelt werden. Zu diesem Zwecke kann aber auch eine besondere Dosiereinrichtung
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dieser Erweiterung bis zur Mündung des Rohres 9 gesunken, also eine bestimmte Menge des Indikators abgesaugt ist ; worauf das Wiederansteigen des Indikators in der Erweiterung 91 durch die enge Kapillare hindurch nur sehr langsam vor sich gehen kann, so dass die Erweiterung etwa erst wieder zur Zut der nächsten Ansaugperiode bis zum Niveau des Gefässes 8 mit dem Indikator od. dgl. gefüllt ist.
In II der Fig. 1 sind bereits die Ventile usw. mittels des Kippers 13 für die Durchleuchtung des
Gefässes 7 eingestellt. Ventil 3 ist nun geöffnet, alle andern Ventile sind geschlossen. In dieser Stellung wirken nun die durch das Gefäss hindurchgehenden Liehtstrahlen auf die lichtempfindlichen Elemente der Apparatur, wie Photo-oder Selenzellen od. dgl., nach Massgabe des in der Wasserprobe vorhanden gewesenen Chlorgehaltes ein.
Die Wasserstrahlpumpe bleibt weiterhin ständig-auch während dieser Periode - in Tätigkeit, und es wird über das Ventil 3 gechlortes Wasser angesaugt und durch die Pumpe abgeführt, damit ununterbrochen ein der Strömung der Flüssigkeit in der Wasserreinigungsanlage entsprechender Flüssigkeitsfaden durch die Kontrollapparatur hindurchfliesst und die nächste dem Gefäss zugeführte Probe dem Zustand der Strömung an der betreffenden Stelle der Anlage entspricht.
Nach der Durchstrahlung folgt-wieder durch den Kipper 13 bewirkt-die Einstellung 111 für das Spülen des Gefässes 7. Die Ventile 3,4 und 5 sind offen ; 1, 2 und 6 sind geschlossen (unter Umständen kann 6 auch geöffnet sein). Das Ventil 3 ist offen, damit aus dem oben angeführten Grunde auch weiterhin gechlortes Wasser aus der Wasserreinigungsanlage durch den Apparat hindurch angesaugt
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das Ventil 6 die Luft nachströmen lässt.
Hierauf wiederholt sieh das Spiel. Alle diese Schaltungen werden, wie schon erwähnt, durch den Kipper. H bewirkt, der jedoch nicht unmittelbar auf die Welle 16 einwirkt, sondern vermittels eines Sperrgetriebes 14, 15 (Fig. 2), so dass bei jeder Kippung nur um einen bestimmten kleinen Winkel weitergeschaltet wird, wodurch die einzelnen Perioden entsprechend geregelt werden können.
Fig. 2 zeigt die Einrichtung gemäss der Erfindung, wie sie zur Regelung des Chlorgehaltes in der Flüssigkeit, z. B. in einem Sedimentierbeeken, angeordnet ist. Im Kasten 17 unter dem Kontrollgefäss 7 ist die Welle 16 mit dem Nocken zur Betätigung der Ventile od. dgl. untergebracht. Von den Leitungen u. dgl. sind nur die zur Erläuterung notwendigen eingezeichnet. Der Kipper J. 3 setzt mit Hilfe des Echappements 14, 15 die Welle 16 ruckweise in Bewegung.
Das Wasser zum Betriebe des Kippers fliesst aus der Wasserstrahlpumpe 12, die durch die Saugleitung 11 auf das Gefäss 7 einwirkt und dasselbe mit aus dem Sedimentierbeeken oder sonst von einer Stelle der Wasserreinigungsanlage entnommenem
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geschwindigkeit des Wassers durch die Anlage kann auch durch das Anzeigeinstrument 22 bewirkt werden, indem dasselbe in bekannter Weise mit Kontaktvorrichtungen ausgestattet wird, die bei bestimmten Zeigerstellungen, also bei bestimmten, einen zu grossen oder kleinen Gehalt an unverbrauchtem Chlor entsprechenden Stromstärken, elektrische Stromkreise betätigen, die unmittelbar oder mittels Relaisstromkreise Zufluss oder Durehflussregelorgane, etwa wie oben beschrieben, entsprechend beeinflussen.
Diese Kontaktvorrichtungen können in bekannter Weise entweder, wenn sie leicht genug ansprechen, wie z. B. gewisse Quecksilberkontakte, unmittelbar durch den Zeiger des Instrumentes 22 selbst oder unter Zuhilfenahme von sogenannten Halterelais od. dgl. oder auch mittels eines Klappbügels betätigt werden, der in bestimmten Zeitintervallen selbsttätig niederschlägt und hiebei auf jenen Kontakt durch Vermittlung des Zeigers zur Einwirkung kommt, über dem der Zeiger gerade steht.
Wird das gechlorte Wasser, bevor es in die Gebrauchswasserleitung eingelassen wird, einer Ent- chlorung unterzogen, so kann natürlich auf die gleiche Weise auch der Grad der Entchlorung bestimmt und geregelt werden, indem das Gefäss 7 mit dem Wasser nach dem Passieren der Entehlorungsstelle
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sprechend stärker oder schwächer erregt und dadurch, wie oben beschrieben, den Behandlungsprozess zu kontrollieren und selbsttätig zu regeln gestattet.
Zweckmässig können hiebei auch die bekannten Differential-oder Kompensationssehaltungen oder Brüekenanordnungen od. dgl. verwendet werden, bei denen zwei lichtempfindliche Zellen von derselben Lichtquelle bestrahlt werden, unter Vorsehaltung je eines gleichen Gefässes, von denen das eine
Gefäss entweder mit ungechlortem Wasser oder mit nicht mit Indikatoren versetztem gechloitf m Wasser oder mit einem einer bestimmten andern Stelle der Anlage entnommenen gechlorten und mit Indikatoren versetzten Wasser oder mit sonst in irgendeiner bestimmten Weise behandeltem Wasser, das andere Gefäss aber mit dem gleichen, aber gechlorten und mit entsprechenden Indikatoren od. dgl.
versetzten Wasser beschickt ist, so dass in den Anzeige-oder Kontrollinstrumenten nur die Differenzwirkung der beiden Zellen zur Geltung kommt und eine allfällige natürliche Färbung des Wassers od. dgl. oder Schwankungen der Lichtintensität u. dgl. auf beide Zellen gleich einwirken und in den Instrumenten keine Wirkung auslösen. Zum gleichen Zwecke können auch zwei Zellenkreise verwendet werden, deren Ströme durch die Wicklungen eines Differentialinstrumentes, wie z. B. eines Differentialrelais od. dgl., fliessen.
Die Wirkungsweise der Anlage ist nun folgende : Das Zuströmen des zu kontrollierenden Wassers zum Kontrollapparat erfolgt nach dem Grundsatz, dass die Geschwindigkeit des Zuströmens der Geschwindigkeit des Wassers an der betreffenden Stelle in der Wasserreinigungsanlage od. dgl. entsprechen soll. Die Wasserentnahme aus der Reinigungsanlage erfolgt dadurch, dass die Saugstrahlpumpe 12 konstanten Unterdruck im Kontrollgefäss 7 unterhält. Durch die innerhalb gewisser Grenzen der Wassergeschwindigkeit entsprechende Einstellung der Flügel 31 und damit der Drosselklappe 29 wird der Querschnitt im Saugrohr 10 entsprechend verändert und damit der Strömungsgeschwindigkeit in derReinigungs-
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abgeschlossen.
Durch diese Einrichtung wird bewirkt, dass durch die Leitung 10 über den Kontrollapparat stets eine Wassermenge fliesst, welche nahezu gleich ist der Menge, die während der gleichen Zeit durch den der Leitung 10 entsprechenden Querschnitt an der betreffenden Stelle im Sedimentierbecken 18 od. dgl. fliesst.
Fig. 3 zeigt schematisch eine derartige Anlage, die aus einem Klärbehälter 18 und einer nachgeschalteten Filteranlage 33 besteht. Bei 35 tritt das zu behandelnde Wasser ein, durchfliesst das Kläroder Sedimentierbeeken 18, wird durch eine Zentrifugalpumpe 32 abgesaugt und über ein Filter 33 durch die Rohrleitung 34 der Gebrauchsstelle zugeführt.
Angenommen, dass in dieser Anlage dem Wasser Chlor zwecks Entkeimung, Enteisenung und
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des Wassers in das Leitungsnetz 34 noch Spuren von Chlor vorhanden sind, z. B. Milligramm je Liter. Es kann jedoch die Aufgabe auch so gestellt werden, dass z. B. vor Entnahme des Wassers durch die Zentrifugalpumpe. 32 die Anlage schon derart arbeitet, dass der Chlorgehalt an diesem Punkte einen Wert von 0-01 mull besitzt. Im Sedimentierbecken wird der Chlorgehalt des Wassers vom Eintritt bis zum Austritt variabel sein, sei es infolge der Verschiedenheit der chlorzehrenden Wirkung des Wassers selbst, sei es infolge der Verschiedenheit der Wassermenge, welche durch das Klärbeeken läuft.
In allen Fällen soll aber dem in das Klärbecken eintretenden Wasser ein bestimmter, den wechselnden Mengen und den wechselnden Eigenschaften des Wassers entsprechend angepasster Chlorzusatz gegeben werden.
Diese Anpassung hat jedoch grosse Vorsichtsmassnahmen zur Voraussetzung und ist von der Tüchtigkeit und Verlässlichkeit und von dem guten Willen des Bedienungspersonals abhängig, solange nicht automatisch gearbeitet wird.
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Der automatische Betrieb einer solchen Anlage lässt sich z. B. in der folgenden Art regeln :
Es seien 36, 57, 38 Entnahmestellen fur das zu kontrollierende Wasser aus der Anlage. Die Entnahme kann in der oben geschilderten Art durchgeführt werden oder, wenn es die Anlage ermöglicht, im freien Gefälle. Diese Entnahmestellen führen das zu kontrollierende Wasser in Apparate 39, 40, 41, die voneinander unabhängig arbeiten können oder auch von einer gemeinschaftlichen Lichtquelle 6 : ! und einer gemeinsamen motorischen Vorrichtung, etwa einem Kipper od. dgl., betätigt sein können. Die Photozellen od. dgl. sowie die sonstigen Anzeige-und Regelapparate sind in dem vereinfachten Schema nicht gezeichnet.
Alle diese Kontrollapparate arbeiten auf automatischen Zusatz von Chlor in das zu behandelnde Wasser. Das Chlorwasser wird mit einer bestimmten Konzentration, z. B. in einem Reservoir"18, vorbereitet und fliesst durch Leitungen 27 den ZusatzsteIlen 4. 43, 44 zu. Die Zusatz-
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von den Kontrollapparaten entweder wieder elektrisch oder durch Druckwasser od. dgl. fernbetätigt wird. Das Ventil lässt durch die Leitungen 49, 50, 51 Chlorwasser in das zu behandelnde Wasser fliessen, je nach der Einstellung, die es durch den betreffenden Apparat erfährt. Es ist auch in vereinfachter
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wenn entsprechend einfache Verhältnisse vorherrschen, z.
B. derart, dass beim Austritt aus dem Filter 33 das Wasser 0"01 mg Chlor je Liter aufweist. Der Apparat wird in diesem Falle den Chlorzusatz bei 49 derart regeln, dass die Chlormenge immer das für den Reinigungsprozess nötige Ausmass besitzt und an der Austrittsstelle 38 noch einen Chlorüberselmss ergibt. In diesem Falle könnte z. B. ein Behälter nachgeschaltet werden, der Aktivkohle enthält, welche dann den Rest des Chlors aus dem Wasser entfernt.
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Chlordosis entspricht. Die Chlorgabe bei 49, beim Eintritt in das Sedimentierbecken, würde in diesem Falle so gross sein, dass bei der Kontrollstelle 36 noch immer ein kleiner Chlorübersehuss vorhanden ist.
Die Kontrollstelle 36 regelt sodann die Chlorgabe bei 49 durch 42 wieder derart, dass der gewünschte Wert bei 36 vorhanden ist. Wird durch irgendeinen Umstand diese Chlormenge grösser oder kleiner,
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bei der Kontrollstelle 37 noch erforderlich ist. Der gleiche Vorgang spielt sich bei der nächsten Kontrollstelle ab. Dadurch wird erreicht, dass der Faktor Zeit ausgeglichen bzw. unschädlich gemacht wird, der ansonsten deswegen eine störende Rolle spielt, weil das Wasser in dem Sedimentierbecken doch Aufenthaltsdauern von 1 bis 3 Stunden und mehr erfährt und infolgedessen oft mit einem bedeutenden Überschuss oder, was meist noch schlechter ist, mit einem Mangel an Chlor arbeitet.
Beim Austritt des Wassers 38 kann eine Kombinationsregulierung vorgesehen sein, welche nicht nur die Chlormenge regelt, sondern auch insofern eine weitere Regelung bewirkt, als sie, wenn z. B. bei 38 kein Chlor mehr vorhanden ist, was auch bei 41 eintreten könnte, den Wasserzufluss bei 3J überhaupt abstellt.
Alle diese Entnahmestellen können auf einen gemeinsamen elektrischen Registrierapparat 53
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durch eine vollkommene Kontrolle der Anlage ermöglicht ist.
Für die Verwendung von Indikatoren od. dgl., bei denen erst nach einiger Zeit die betreffende Farbreaktion od. dgl. bzw. das Maximum derselben eintritt, wird die Einrichtung so getroffen, dass erst nach Ablauf dieser Zeit die Kontroll-oder Regelapparatur in Tätigkeit gesetzt wird, indem z. B. erst nach Ablauf dieser Zeit nach dem Zusatz des Indikators od. dgl. durch ein Uhrwerk oder von der Nocken-
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werden od. dgl.
Für Indikatoren od. dgl., bei denen der Wert des Chlorgehaltes aus der Indikatormenge bestimmt wird, die zugesetzt werden muss, bis eine bestimmte Farbreaktion od. dgl. eintritt bzw. diese verschwindet, kann die Anordnung so getroffen werden, dass ein Uhrwerk oder die Kippersteuerung auf ein bestimmtes Zeitintervall eingestellt wird, währenddessen eine bestimmte Menge des Indikators zufliesst und nach dessen Ablauf erst die Lichtquelle eingeschaltet oder die Stromkreise geschlossen werden od. dgl. ; worauf dann die selbsttätige Regelung im Sinne einer Vermehrung oder einer Verminderung des Chlorzusatzes zu dem zu reinigenden Wasser erfolgt, je nachdem die betreffende Reaktion im Moment des Einsehaltens bereits eingetreten war oder nicht und dementsprechend auf die lichtempfindlichen Zellen eingewirkt worden ist.
Die Fig. Ja zeigt noch eine abgeänderte Form des Ausführungsbeispieles nach der Fig. 1, die auf ähnliche Weise wie dieses betätigt werden kann. Das Gefäss 7 wird bei geschlossenem Ventil und
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sich jetzt das Dosiergefäss 62 wieder aus dem Vorratsgefäss 8 füllt. Bei der Füllung des Gefässes 7 wird der Schwimmer gehoben, bis er das Gefäss abschliesst, worauf das weiter zugeführte Wasser od. dgl. durch das Ablaufrohr 58 abfliesst. In diesem Rohr kann auch noch eine Art Rückschlagventil 59 vorgesehen sein. Überdies kann-etwa in der Brause 56-noch ein Schwimmerventil 69 od. dgl. angeordnet sein, das bei gefülltem Gefäss sich an die Mündung der Zuleitung 55 anlegt.
Hiedurch kann eine-ohnedies ganz unbeträchtliche - Diffusion nach der Füllung zwischen der Flüssigkeit im Gefäss 7 und der im unteren Teile der Zuleitung 55 stehenden Flüssigkeit vollkommen verhütet werden.
Nach der Durchstrahlung des Gefässes 7 wird der Inhalt desselben durch das nun geöffnete Ventil 54, das zu diesem Zwecke mit einem besonders grossen, freien Durchlass ausgestattet ist, abgelassen. Hiebei senkt sich der Schwimmer, und das Gefäss 7 wird durch die Brause 56, gegebenenfalls in Zusammenwirkung mit der Prallplatte 57, tüchtig gespült. Nach genügender Spülung wird wieder das Ventil 54 geschlossen, der Dreiweghalm umgestellt-und das Spiel beginnt vom neuen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Kontrolle bzw. Regelung chemischer oder physikalischer Prozesse oder Vorgänge, insbesondere für Zwecke der Wasserreinigung, bei welcher selbsttätig-kontinuierlich oder periodisch-zugeführte Proben des behandelten Materials, allenfalls unter Vermischung mit entsprechenden Indikatoren od. dgl., durch ihr infolge der Behandlung verändertes Verhalten gegen Strahlung die Regelung bewirkenden strahlungsempfindlichen Elemente entsprechend beeinflussen, gekennzeichnet durch ein durchsichtiges Kontrollgefäss (7), zweckmässig mit planparallelen Glaswänden, das mit Zuleitungen für das Wasser und die Indikatoren od. dgl. und mit Ventilen oder Hähnen od. dgl. versehen ist, die durch
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gesteuert werden, dass das Kontrollgefäss periodisch (Fig.
1, 1) mit dem behandelten Wasser gefüllt und diesem eine entsprechende Menge von Indikatoren od. dgl. zugesetzt wird oder umgekehrt, dann (Fig. 1, 11) sein Inhalt zwecks entsprechender Beeinflussung der Kontroll-bzw. Regelapparatur der Durchstrahlung
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