DE2652113A1 - Automatische wasserenthaertungsanlage - Google Patents

Automatische wasserenthaertungsanlage

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DE2652113A1 DE19762652113 DE2652113A DE2652113A1 DE 2652113 A1 DE2652113 A1 DE 2652113A1 DE 19762652113 DE19762652113 DE 19762652113 DE 2652113 A DE2652113 A DE 2652113A DE 2652113 A1 DE2652113 A1 DE 2652113A1
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/80Automatic regeneration

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)

Description

  • Automatische Wasserenthärtungsanlage
  • Automatische Wasserenthärtungsanlage nach dem Ionenaustauscherverfahren müssen von Zeit zu Zeit oder in Abhängigkeit von einer bestimmten Menge entnommenen Wassers regeneriert werden. Das heisst, dem sogenannten Ionenaustauscher müssen wieder Natrium-Ionen in Form von Salzsole zugeführt werden, welche mit den Calziumionen des harten Wassers ausgetauscht werden können.
  • Dieser Vorgang des Regenerierens erfordert überdies eine gewisse Zeit während welcher der Ionenaustauscher nicht benützt werden kann.
  • Es empfiehlt sich daher z.B. zwei Ionenaustauscher vorzusehen, die im Tandembetrieb abwechselnd zur Enthärtung benutzt werden, wobei der jeweils unbenützte Ionenaustauscher regeneriert wird. Dadurch ist selbst bei wesentlich reduzierter Dimensionierung der Ionenaustauscher eine kontinuierliche Weichwasserentnahme möglich.
  • Die Einsparung an lonenaustauschermasse ist zwar wesentlich, wird aber bei einer Tandemanordnung durch die Verdoppelung aller Bauteile insbesondere der Steuerventile oft mehr als ausgeglichen. Daher haben Einzelgeräte mit reichlichem Volumen bis heute den Markt erobert, trotz der großen Abmessungen und hoher Kosten und der störenden Unterbrechung während des Regenerierens.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Gerät für kontinuierliche Weichwasserentnahme, mit geringer Baugröße, bei minimalen Kosten zu schaffen, welches auch an die örtlich stark verschiedenen Wasserhärten sowie Wasserdrücke angepasst werden kann.
  • Eine weitere Aufgabe bestent darin, die Steuerfunktionen so zu lösen daß keinerlei elektrische Programmsteuerungen und Magnetventile erforderlich sind, sondern alle Funktionen hydraulisch mit einfachen Mitteln gesteuert werden können.
  • Erfindungsgemäß besteht die automatische Wasserenthärtungsanlage aus zwei abwecheselnd in Betrieb befindlichen Ionenaustauschern und einem drucklosen Salzsolevorratsbehdlter, wobei jeweils dem nicht in Betrieb befindlichen Ionenaustauscher Salzsole aus dem Solebehälter zugeführt wird um diesen Ionenaustauscher während der ganzen Betriebspause zu regenerieren.
  • Zu diesem Zweck werden vorteilhafterweise Dosierzylinder mit Federvorspannung benützt, da sie mit einem minimalen Steueraufwand auskommen.
  • Diese Dosierzylinder werden beim Einschalten des zugeoraneten Ionenaustauscners, welcher zum Druckkolben des Dosierzylinders parallel geschaltet ist, gegen eine Feder vorgespannt und nehmen dabei eine bestimmte Menge Salzsole aus dem Solezehälter auf.
  • Erst nach Umschalten des betreffenden Ionenaustauschers auf den zweiten, inzwischen regenerierten Ionenaustauscher, zweckmäßigerweise durch ein Wasserzählersystem, welches die entnommene Wassermenge und damit den Erschöpfungszustand der lonenaustauschermasse überwacht, wird durch den federvorgespannten Dosierzylinder die Salzsole in den zuyeordneten, nunmehr abgeschalteten, lonenaustauscher eingebracht.
  • Das Wasserzählersystem kann zur weiteren Vereinfachung mit direkt schaltenden hydraulischen Schaltinittel zum wechselweisen Umschalten des Wasserlaufes von einem zum anderen Ionenaustauscher ausgestattet werden.
  • Das Wasserzählersystem enthält zweckmäßigerweise zusätzlich hydraulische Schaltmittel, welche einen Hilfsschaltkreis zum Entlasten des Druckkolbens des Dosierzylinders bedienen.
  • Dies ist erforderlich, da sonst der vorher unter Leitungsdruck stehende Druckkolben nicht unter dem Einfluß seiner Feder in die Ruhelage zurückkehren kann0 Da je nach Härte des Wassers eine kleinere oder größere Wassermenge in einem Arbeitszyklus enthärtet werden kann, soll das Wasserzählersystem einstellbare Blenden oder Einstellmittel aufweisen, welche die Wassermenge bestirnmen, nach der von einem Ionenaustauscher zum anderen umgeschaltet wird.
  • Mit dieser Einstellung kann man einen minimalen Salzverbrauch und optimale Betriebskosten bzw. Betriebsdauer mit einer Salzfüllung erreichen.
  • Da nach jeder Regenerierung die Salzsole aus dem Ionenaustauscher ausgespült werden muß, ist ein Spülvorgang erforderlich bevor der regenerierte Ionenaustauscher wieder benutzt werden kann. Das Spülwasser wird dabei in einem Abfluß geleitet. Diese Umschaltung erfordert gesteuerte Schaltmittel.
  • Erfindungsgemäß wird empfohlen den Druckkolben des Dosierzylinders als Steuerventil auszubilden. Dabei durchfliesst das Spülwasser den Zylinder des Druckkolbens auf der drucklosen Seite. Sobald der Druckkolben nach Einschalten des betreffenden Ionenaustauschers angehoben wird und seine Endlage erreicht verschliesst er den Spülauslauf und beendet damit den Spülvorgang. Damit steht auch der volle Leitungsdruck im Ionenaustauscher an und es kann diesem System Weichwasser entnommen werden.
  • Da die Zeit, welche der Druckkolben braucht um seine Endlage zu erreichen die Spüldauer bzw0 die Spülwassermenge bestimmt, ist es zweckmäßig in der Zuleitung zum Druckkolben eine einstellbare Regelung vorzusehen, um diese Werte anpassen zu können.
  • Eine weitere Vereinfachung, um gesteuerte Schaltmittel einzusparen und trotzdem die beiden lonenaustauschersysteme sauber in ihrer Funktion zu trennen, besteht darin, die beiden Ausgangsleitungen der Ionenaustauscher über vorbelastete Rückschlagventile zum gemeinsamen Ausgang zusammenzufassen.
  • Dadurch wird das abgeschaltete und entlastete Ionenaustauschersystem vor Rückströmungen abgesichert, trotz der im abgeschalteten System zeitweise auftretenden Strömungsdrücken z.B. beim Auspülen.
  • Fig. 1 gibt eine schematische Darstellung einer automatischen Wasserenthärtungsanlage. Die beiden Ionenaustauscher (1) und (2) sind mit den beiden Dosierzylindern (4) und (5) über Leitungen (6) und (7) verbunden die jeweils ein Sperrventil (8) bzw. (9) besitzen, welches nur in Pfeilrichtung durchlässig ist. Die Dosierzylinder (4) und (5) entnehmen aus dem Solebehälter (3) durch Siebe (10) bzw. (11) Salzsole, sobald die Dosierkolben (12) oder (13) in die gezeichnete Stellung von Dosierkolben (13) durch die Druckkolben (14) bzw. (15) gedrückt werden. Dabei strömt die Salzsole durch die Schwimnwentile (16) oder (17) in die Dosierzylinder (4) oder (5) ein. Sobald einer der Dosierkolben (12) oder (13) durch die Federn (18) oder (19) betätigt wird, drückt er die Salzsole über die Leitung (8) oder (9) in einen der Ionenaustauscher (1) oder (2).
  • Die wechselweise Inbetriebnahme der Ionenaustauscher (1) und (2) wird durch das Wasserzählersystem (20) gesteuert.
  • Das Hartwasser gelangt in den Zulauf (21) in das Wasserzählersystem (20) und wird durch den Schaltnocken (22) abwechselnd den Leitungen (23) oder (24) zugeführt. In der gezeichneten Lage gelangt das Hartwasser vom Zulauf (21) durch das halbkreisförmige Loch (25) im Schaltnocken (22) über die Leitung (24) mit Sperrventil (27) in den Ionen austauscher (2). Gleichzeitig strömt das Wasser durch die Leitung (29) und drückt den Druckkolben (15) nach oben.
  • Während der Druckkolben (15) nach oben steigt strömt Wasser durch den Ionenaustauscher (2) und spült die in dem selben noch vom vorhergehenden Regenerierungszyklus befindliche Salzsole über die Leitungen (31) und (33) in den Auslauf (34). Sobald der Druckkolben (15) in die gezeichnete Lage gelangt, verschliesst er die Verbindung von Leitung (31) zu (33) und beendet den Spülvorgang. Damit steht in der Leitung (36) der volle Leitungsdruck an und öffnet das vorgespannte Rückschlagventil (38) zum Weichwasseranschluß (39).
  • Zum besseren Verständnis des weiteren automatischen Ablaufes soll zunächst das in Fig. 2 als Ausführungsbeispiel dargestellte Wasserzählersystem (20) beschrieben werden: Über den Zulauf (21) gelangt das Hartwasser über eine Lochblende (40) teilweise zum Turbinenrad (41) oder direkt in den lonenraum (42) des Wasserzählersystems (20). Das Turbinenrad (41) treibt über das Zahnradgetriebe (43) den Schaltnocken (22) an, der ein halbkreisförmiges Loch (25) aufweist und einen Schaltsektor (44) an der Unterseite.
  • Während das halbkreisförmige Loch (25) in der in Fig. 3 gezeichneten Stellung des Schaltnockens (22) den Wasserzulauf zur Leitung (24) und damit zurn Ionenaustauscher (2) freigibt, wird über den Schaltsektor (44) die Leitung (23) mit dem Auslauf (34) verbunden, und der Kolben (14) kann wie in Fig. 1 dargestellt durch die Feder (18) in seine untere Endlage gezogen werden, da das Wasser welches ihn vorher hochgedrückt hat nun in den Auslauf (34) strömen kann.
  • Fig. 3 ist zu entnehmen, daß beim Weiterdrehen des Schaltnockens (22) das halbkreisförmige Loch (25) eine Lage erreicht in der sowohl die Leitung (23) und (24) gleichzeitig mit dem Zulauf verbunden sind. In dieser Lage ist der Schaltsektor (44) unwirksam. Das Wasser kann nun durch die Leitung (23) und den Druckkolben (14) nach oben drücken.
  • Ebenso fliesst Wasser über das Sperrventil (26) durch den Ionenaustauscher (1). Da aber die Leitungen (30) und (32) offen sind kann das Wasser frei durch den Auslauf gelangen und spült nun die im Ionenaustauscher (1) noch vom vorherigen Regenerierungszyklus Salzsole aus. Ein Abströmen des Wassers während dieses Spülvorganges über die Leitung (35) verhindert das vorgespannte Rückschlagventil (37), welches etwas häher als dem freien Ausfliessdruck durch die Leitung (30) entspricht eingestellt ist.
  • Sobald der Druckkolben (14) die Leitungen (30) bzw. (32) verschliesst ist der Spülvorgang für den Ionenaustauscher (1) beendet und dieser steht für die eigentliche Wasserenthärtung in regeneriertem Zustand zur Verfüguny. Die Dauer des Spülvorganges und damit die Menge des Spülwasserdurchsatzes entspricht der Dauer der Bewegung des Druckkolbens (14), die man in einfacher Weise mittels der einstellbaren Regelung (45) oder für den Ionenaustauscher (2) mit der Regelung (46) bestimmen kann. In diesen Phasen sind beide Ionenaustauscher (1) und (2) wirksam sobald beim weiterdrehen des Schaltnockens (22) infolge weiterer Weichwasserentnahme nun die Leitung (24) verschlossen wird und einige Winkelgrade später der Schaltsektor (44) dieselbe entlastet kann nun der Druckkolben (15) durch seine Feder (19) nach unten gezogen werden und die vorher in den Dosierzylinder (5) angesaugte Salzsole wird über die Leitung (7) in den Ionenaustauscher (2) gedrückt wo sie bis zum nächsten Einschalten der Leitung (24) über den Schaltnocken (22) verbleibt.
  • Dieser Voryang wiederholt sich nunmehr zyklisch und es ist nur dafür zu sorgen, daß im Solebehälter immer Sole zur Verfügung steht.
  • In diesem Zusammenahng muß auf die Bedeutung einer einstellbaren Belnde (40) oder anderer Einstellmittel des Wasserzählersystems (20) hingewiesen werden, welche das Verhältnis von Wasserdurchflußmenge zur Antriebsgeschwindigkeit der hydraulischen Schaltmittel verändern. Je mehr Wasser seitlich an dem Turbinenrad (41) vorbeifließt, um so länger wird es dauern bis der Schaltnocken von einem Ionenaustauscher zum anderen umschaltet. Bei sehr hartem Wasser muß man also die Blende (40) so einlegen, daß alles Wasser durch das Turbinenrad (41) strömt, bei weicherem Wasser kann man mit der Blende (40) nach Bedarf diese Menge drosseln. In Fig. 2 ist als Beispiel eine Lochblende die eine Anzahl verschieden großer Löcher hat dargestellt, aber es kann selbstverständlich auch eine kontinuierlich verstellbare Blende vorgesehen werden.
  • Fig. 4 zeigt schliesslich eine beispielhafte Ausführung eines Dosierzylinders mit Druckkolben, wobei der besseren Verständlichkeit halber für gleiche Teile, die gleichen Nummern wie in Fig. 1 verwendet wurden.
  • Der Solebehälter (3), welcher aus Zeichnungsgründen sehr flach dargestellt ist, aber auch ein großer tiefer Topf sein könnte steht in dem dargestellten Beispiel direkt über ein Sieb (47) mit dem Raum (48) über dem Dosierkolben (12) in Verbindung. Der Dosierkolben (12) ist in seiner oberen Endlage gezeichnet, das heißt der Druckkolben ist durch das Wasser welches durch die Zuleitung (28) und die einstellbare Regelung (45) in die dargestellte Lage gedrückt worden und hat bereits die Leitungen (30) und (32) verschlossen. Demnächst ist der Spülvorgang beendet, der Ionenaustauscher (1) mit dem Weichwasseranschluß (39) verbunden und der Dosierzylinder (4) hat sich über das Schwimmventil (15) gefüllt, wobei die Ventilkugel (49) zufolge ihres geringeren spzifischen Gewichtes immer nach oben steigt und das Ventil (15) verschliesst.
  • Der Dosierkolben (12) und der Druckkolben (14) sind durch ein Kolbenrohr (50) miteinander starr verbunden und gleiten in den Zylinderrohren (51) bzw. (52) mit ausreichender Abdichtung. Wesentlich erscheint bei dieser Anordnung, daß eine absolute leckfreie Abdichtung an den Kolben nicht unbedingt erforderlich ist, da eine geringe Undichtheit keinerlei Schaden oder Funktionsstörung vervorrufen kann.
  • Selbstverständlich ist für eine ausreichende Abdichtung an dem Kolbenrohr durch eine Ringdichtung (53) -zu sorgen, die an einer Trennwand (54) angeordnet ist und die beiden Kolbenräume voneinander trennt.
  • die dargestellte beispielhafte Ausführung ist nur als schematisch aufzufassen, da sich konstruktif weitere wesentliche Vereinfachungen unter Anwendung des Erfindungsgedankens erzielen lassen.
  • Die erfindungsgemäße Ausführung eines automatischen Wasserenthärtungsanlage gestattet eine einfachste vollhydraulische Steuerung unter jedem Verzicht auf elektrische Bauelemente und allein damit eine bedeutende Verbilligung und den absoluten Ausschluß von lebensgefährlichen Unfällen, wie sie bei Haushaltsgeräten mit kombiniertem Wasser- und Stromanschluß immer wieder auftreten.
  • L e e r s e i t e

Claims (10)

  1. Patentansprüche Automatische Wasserenthärtungsanlage 1) Automatische Wasserenthärtungsanlage bestehend aus zwei abwechselnd in Betrieb befindlichen Ionenaustauschern und einem drucklosen Solebehälter, dadurch gekennzeichnet, daß dem jeweils nicht in Betrieb befindlichen Ionenaustauscher von einem hydraulischen Dosierzylinder Salzsole aus dem Solebehälter zugeführt wird.
  2. 2) Automatische Wasserenthärtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierzylinder federvorgespannt sind.
  3. 3) Automatische Wasserenthartungsanalge nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkolben jeweils parallel zum Ionenaustauscher angeschlossen sind.
  4. 4) Automatischer Wasserenthärtungsanlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß zum wechselweisen Umschalten von einem zum anderen Ionenaustauscher ein Wasserzählersystem vorgesehen ist.
  5. 5) Automatische Wasserenthärtungsanlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserzählersystem direkt schaltende hydraulische Schaltmittel zum wechselweisen Umschalten von einem zum anderen Ionenaustauscher besitzen.
  6. 6) Automatische Waaserenthärtungsanlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserzählersystem ausser den welchselweisen Umschalten von einem zum anderen Ionenaustauscher einen Hilfsschaltkreis zum Entlasten der Druckkolben aufweist.
  7. 7) Automatische Wasserenthärtungsnalge nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserzählersystem einstellbare Blenden oder Einstellmittel aufweist, welche das Verhältnis von Wasserdurchflußmenge zur Antriebsgeschwindigkeit der hydraulischen Schaltmittel verändern.
  8. 8) Automatische Wasserenthärtungsanlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Salzsole vor Inbetriebnahme des nunmehr regenerierten Ionenaustauschers ausgespült wird, wobei der Druckkolben des Dosierzylinders als Steuerventil ausgebildet ist.
  9. 9) Automatische Wasserenthärtungsanlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung zum Druckkolben eine einstellbare Regelung aufweist.
  10. 10) Automatische Wasserenthärtungsnalge nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgangsleitungen der Ionenaustauscher über vorbelastete Rückschlagventile zum gemeinsamen Ausgang zusammengefasst sind.
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