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Die Erfindung bezieht sich auf eine lonenaustauschervorrichtung, bestehend aus mindestens einem stehenden, vorzugsweise langgestreckten Behälter, dessen Ionenaustauscherfüllung gegen die Vertikalbewegung ihrer Teilchen und damit gegen deren Durchmischung durch eine elastische Membran festgelegt ist.
Es sind lonenaustauschervorrichtungen bekannt, bei denen die Füllung von einer oder von beiden Seiten her mit einer elastischen Schicht abgegrenzt ist, damit sich die Teilchen der Füllung nicht verschieben und mischen können. So ist z. B. bei der Lösung gemäss der ungarischen Patentschrift Nr. 149316 auf der Füllung eine sich aus langsamer als die Teilchen der Füllung absetzenden Körpern bestehende Deckschicht angeordnet, die z. B. aus Gummi-oder PVC-Schaumkugeln bestehen kann. Diese Deckschicht kann von oben her zusätzlich durch eine elastische, unter Druck setzbare Membran begrenzt sein. Nach einer andern bekannten Lösung wird die
Umordnung der Füllungsteilchen durch einen aufblasbaren Gummi- oder Kunststoffschlauch zu verhindern versucht, ungarische Patentschrift Nr. 153322.
Das gewünschte Ziel wird bei keiner dieser Lösungen voll erreicht. Die Teilchen des Ionenaustauschers wandern langsam zwischen die die Deckschicht bildenden Körper (Kugeln), was schliesslich auch eine Umordnung der Füllungsteilchen bedeutet. Der aufblasbare Schlauch fixiert die Teilchen auch nur unvollkommen. In beiden Fällen nehmen die elastische Schicht bzw. der aufblasbare Schlauch einen bedeutenden, für den Ionenaustausch nicht nutzbaren Raum ein. Ein weiterer, beiden erwähnten Lösungen gemeinsamer Nachteil besteht darin, dass die Erschöpfung der Füllung, der eigentliche Ionenaustausch, nur durch Strömung von oben nach unten vor sich gehen kann, wobei sich über der Füllung eine Gasschicht, z. B. aus Kohlendioxyd, ausbilden kann, was einen Teil der Füllung vom Erschöpfungsprozess ausschliesst.
Um die Mängel der bekannten Vorrichtungen zu beseitigen, wird nach einem früheren Vorschlag, der jedoch nicht zum Stand der Technik zählt, die Füllung von beiden Seiten her, also von oben und von unten, zwischen elastischen vorgespannten Membranen eingeschlossen, wobei diesem vom Austauschermaterial erfüllen Raum die zu entsalzende Flüssigkeit bzw. die entsalzte Flüssigkeit bzw. das Regeneriermittel über die die Membranen abgedichtet durchsetzenden flexiblen Leitungen zugeleitet bzw. daraus abgeleitet wird. Diese flexiblen Leitungen tragen an ihren Enden Filtereinheiten vorzugsweise aus poröser Keramik. Bei dieser Membranenanordnung können die Teilchen vollkommen fixiert werden, eine Umordnung und Verschiebung der Teilchen wird vermieden, die Membranen folgen jeder Volumenänderung der Füllung, ohne dass sich diese lockert.
Der dichte Einbau der flexiblen Leitungen mit den Filterelementen in die Membranen verursacht jedoch gewisse Schwierigkeiten, erfordert sehr präzise Arbeit und es können dabei leicht Beschädigungen auftreten.
Zweck der Erfindung ist daher die Vervollkommnung und Weiterentwicklung dieser Lösung.
Die Erfindung besteht bei einer Ionenaustauschervorrichtung der eingangs genannten Art darin, dass die Austauscherfüllung auf dem Boden des Behälters aufruht und auf demselben die Auslass- bzw. Einlassvorrichtung für die gereinigte bzw. die Regenerierflüssigkeit angeordnet ist und im oberen Teil des Behälters eine elastische Membran vorgesehen ist, die den Behälterinnenraum in den die Austauscherfüllung aufnehmenden Raum und eine Druckausgleichskammer teilt und unterhalb welcher eine Ein- bzw.
Auslassvorrichtung angeordnet ist, die mittels eines elastischen, beweglichen Rohres an die Rohrleitung für die Zuführung von zu reinigendem Wasser
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Zufuhrleitung für ein flüssiges Druckmedium verbunden ist, mittels welchem die Membran unter etwa den gleichen Druck, wie er von der andern Membranseite her wirkt, gesetzt werden kann, wodurch Druckschwankungen auf die Membran und einseitige Druckbelastung ausgeschaltet werden.
Einfach ausgedrückt heisst das, dass bloss eine einzige Membran vorgesehen ist und diese nicht von einer Leitung mit Filterkopf durchsetzt wird. Das elastische, bewegliche Rohr zur Zuführung von zu reinigendem Wasser bzw. Regenerierflüssigkeit zur oberen Ein- bzw. Auslassvorrichtung dient dazu, dieselbe samt dem Filterkopf an die Membran von unten her anzudrücken. Dieses elastische Rohr kann irgendwo die Behälterwand durchsetzen, praktischerweise wird es jedoch mit der unteren Ein- und Auslassvorrichtung vereinigt und durchsetzt mit dieser zusammen den Boden des Behälters.
Bevorzugt wird als Druckmedium in der Druckausgleichskammer die zu reinigende Flüssigkeit verwendet, wozu die Druckausgleichskammer an die Zuleitung für zu reinigendes Wasser angeschlossen ist. Für die Filterköpfe können Lamellenfilter mit zahlreichen schmalen Schlitzen verwendet werden.
Die erfindungsgemässe Ionenaustauschervorrichtung kann zu mehreren Einheiten in einer Anlage zusammengeschlossen sein, wobei eine Gruppe mit Kationen- und die andere mit Anionenaustauschermaterial
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Ionenaustausch durch Strömung von oben nach unten.
Die in der Säule--l--befindliche lonenaustauscherfüllung--2--ist straff von der elastischen, vorgespannten Membran--3--, z. B. aus Silikongummi, begrenzt. Die Membran--3--trennt von dem Säuleninnenraum eine Druckausgleichskammer--4--ab, die über die mit dem Ventil --7-- verschliessbare Abzweigung--6--in die das zur Entsalzung gelangende primäre Betriebswasser führende Leitung--5--
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eingebunden ist. Die Primärleitung-5--ist mittels der durch das Ventil --9-- verschliessbaren Abzweigung - in ein, die am Boden der Säule angeordnete Ein- und Auslassvorrichtung --12-- durchsetzendes elastisches, federndes, z.
B. geeignet gebogenes Rohr-10-aus chemikalienfestem Metall oder Kunststoff, an dessen Ende ein Filterkopf --11-- als Ein- und Auslassvorrichtung befestigt ist, eingebunden. Diese Ein- und Auslassvorrichtungen-11, 12-können einstückig sein oder auch aus mehreren Teilen bestehen. Die Ein- und
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Gewünschtenfalls kann die Vorrichtung auch mit Gleichstromregenerierung betrieben werden. In diesem Falle strömt die Regenerierflüssigkeit durch den Stutzen-17-, das Rohr --10-- und den Filterkopf --11-- in die Füllung ein, durchströmt diese von oben nach unten und tritt durch den Filterkopf-12und die Leitung--15--aus.
Soll die Flüssigkeit, die dem Ionenaustausch unterzogen wird, die Vorrichtung von unten nach oben durchströmen, so ist sinngemäss die Primärleitung--5--an die Leitung --13-- anzuschliessen.
Die Vorteile der Erfindung können folgendermassen zusammengefasst werden :
Die Vorrichtung ist einfach in der Konstruktion und enthält keinerlei komplizierte bzw. häufig schadhaft werdende Einzelteile. Die Ionenaustauscherfüllung ist durch die sie straff begrenzende Membran gegen Verschiebung und Umordnung der Teilchen gesichert. Die Membran ist unverletzt und trägt keine sie durchsetzenden oder angebauten Teile. Die Erschöpfung der Füllung bzw. deren Regenerierung geschieht bei den direkt an die Membran anliegenden Filterköpfen völlig gleichmässig, die Füllung wird vollkommen und gleichmässig durchströmt, tote Räume sind nicht vorhanden und es kann sich über der Füllung keine Gasschicht ausbilden. Da keine toten Räume vorhanden sind, und der gesamte Raum der Ionenaustauschfunktion dient, ist der Platzbedarf der Vorrichtung äusserst wirtschaftlich.
Mit Hilfe der unter Druck setzbaren Druckausgleichskammer kann der jeweilige Betriebsdruck im gesamten System aufrechterhalten werden. Belastung und Beanspruchung der Membran sind, da auf ihren beiden Seiten im wesentlichen der gleiche Druck herrscht, praktisch vernachlässigbar.
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