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Wasseraufbereitungsanlage mit einem Ionenaus-
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tauscher und Verfahren zum Regenerieren des Filterbetts Die Erfindung
bezieht sich auf eine Wasseraufbereitungsanlage mit einem Ionenaustauscher und ein
Verfahren zum Regenerieren des Filterbetts, nach Patent (Patentanmeldung
P
28 25 819.7>.
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Bei Wasseraufbereitungsanlagen mit Ionenaustauschern, bei denen ein
Filterbett aus synthetischem Harz zur Entfernung des Kalks, von Eisen und von Trüben
aus dem Wasser besteht, ist es üblich, nach einer gewissen Filterdauer eine Salzlösung
durch das Filterbett zu leiten, wobei die Salzlösung in ihrer Intensität ungleichmäßig,
ja sprunghaft in ihrer Intensität oder Verdünnung ist, weil durch sich ändernde
Wasserdrücke und einen Rückdruck in dem Filterbett die Regenerierlösung nach unten
in das Bett gedrückt wird, und zwar in gleiche Richtung wie das Hartwasser während
des Filtervorgangs. In der vorstehend erwähnten Weise arbeitende Wasseraufbereitungsanlagen
haben nachteilige Eigenschaften, die insbesondere dann offenbar werden, wenn das
behandelte Wasser einen hohen Eisengehalt aufweist. Die nach unten strömende Regenerierlösung
veranlaßt Eisenoxid dazu, sich in den unteren Bereichen des Harzbettes abzulagern,
weshalb das Bett von Zeit zu Zeit zur Reinigung vollständig erneuert werden muß.
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Es ist Auf gabe der vorliegenden Erfindung, gegenüber der Hauptanmeldung
eine verbesserte Wasseraufbereitungsanlage sowie ein verbessertes Verfahren zum
Regenerieren des
Filterbetts zu schaffen, wobei es möglich sein
soll, die Minerale des Filterbetts aktiver als bisher zu machen, um die Regenerationszeit
zu reduzieren und, Eisenoxid--Partikel auszuspülen, damit sie das mineralische Filterbett
nicht mehr verstopfen können. Es#so1len ein verbessertes Magnetventil und ein Timer
oder eine mit einem Sensor ausgerüstete Einrichtung, die die elektrischen Magnetventile
steuern, eingesetzt werden, um mehr Komfort zu erreichen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches
aufgeführten Merkmale erreicht.
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Die erfindungsgemäße Wasseraufbereitungsanlage und das Verfahren zum
Regenerieren ihres Filterbetts weisen gegenüber der Hauptanmeldung weitere Vorteile
auf. Ein nochmals verbessertes Regenerationsverfahren führt zu einer besseren Regenerierung
des Filterbetts, wodurch Ablagerungen von unerwünschten Partikeln beim Regenerieren
herausgespült werden und ein Verstopfen des Filterbetts zuveslassig vermieden wird.
Eine verbesserte Ventileinrichtung - gegebenenfalls in Verbindung mit einem Timer
-sorgt für einen betriebssicheren und zuverlässigen Ablauf aller Filter- und Regeneriervorgänge.
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Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mittels Zeichnungen
erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Vertikal-Teilschnitt durch die Ventileinrichtung
und das Oberteil des Filter-Tanks, auf dem die Filtereinrichtung sitzt, wobei die
Ventilteile in ihrer Normalstellung gezeigt sind, bei der der Filtervorgang abläuft,
Fig. 2 einen Vertikal-Teilschnitt durch die Ventileinrichtung, wobei die hauptsächlichen
Ventilteile in der Stellung stehen, in der Filtervorgang abläuft, wie in Fig. 1
dargestellt, die Schnittebene in Fig. 2 ist aber um 900 gegenüber der in Fig 1 verdreht,
Fig, 3 einen Teilschnitt durch die Ventileinrichtung, ähnlich demjenigen in Fig.
1, wobei sich aber die hauptsächlichen Ventilteile in einer Lage befinden, bei der
das mineralische Filterbett regeneriert, also mit einer Salzlösung beschickt wird,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der gesamten Anlage, wobei die Ventilteile
in ihrer Filterstellung
gezeigt sind, Fig. 5 eine ähnliche, ebenfalls
schematische Darstellung wie in Fig. 4, wobei aber die Filterteile sich in einer
Betriebsstellung befinden, in der gesättigte Salzlösung eingeleitet wird, Fig. 6
eine schematische Darstellung der Anlage, wobei die Ventil teile sich in einer Betriebsstellung
befinden, in der Sole und Wasser jeweils im Gegenstrom oder impulsmäßig durch das
Filterbett geleitet werden, Fig. 7 eine weitere schematische Darstellung der Anlage,
wobei sich die Ventilteile in einer Betriebsstellung befinden, in der das Filterbett
kontinuierlich im Gegenstrom ausgewaschen wird, Fig. 8 eine weitere schematische
Darstellung der Anlage, wobei sich die Filterteile in einer Betriebsstellung befinden,
in der das mineralische Filterbett ausgespült und der Salzbehälter mit Wasser neu
befüllt wird, Fig. 9 ein Diagramm, das den Zeitablauf der Arbeitsweise zur Erreichung
von niedrigen bis mittleren umgekehrten Wassereigenschaften verdeutlicht, und
Fig.
10 ein weiteres Diagramm, das den Ablauf des Verfahrens für mittlere bis hohe umgekehrte
Wassereigenschaft verdeutlicht.
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Die Wasseraufbereitungsaufbereitungsanlage (Fig. 1, 2, 3) umfaßt einen
das Filterbett aufnehmenden Tank A, auf dem ein Ventileinheit B angebracht ist.
Ein Steuergerät C (Fig. 4, 5, 6, 7, 8) steuert die Magnetventile der Ventileinheit
Bo Ferner ist ein weiterer Tank vorgesehen, der im folgenden als Salzbehälter D
(Fig. 4-8) bezeichnet wird. Der Tank A für das Ionenaustauscher-Harz kann über dem
Abwasseranschluß einer Gesamt-Abwasseranlage liegen, da bei der Wasseraufbereitungsanlage
mit Druck gearbeitet wird, wie im folgenden im einzelnen noch erklärt werden wird.
Der Tank A enthält ein Filterbett, bestehend aus granuliertem Ionenaustauscher-Harz
oder einem Ionenaustauscher-Mineral, dieses Filterbett nimmt die Hälfte oder zwei
drittel des Tankvolumens auf.
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Die Ventileinheit B (Fig. 1, 2 und 3) umfaßt einen Ventilkörper 10
mit einer Anzahl vertikaler, koaxialer aneinandergereihter Kammern abgestufter Durchmesser
11, 12 und 13. Die unterste Kammer 11 erstreckt sich oberhalb einer Ringkante, die
einen O-Ring 14 trägt, der den Ventilsitz für einen kugelförmigen Schließkörper
15 bildet.
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Eine Bohrung 16 in der Wandung der Kammer mit dem Durchmesser 11 ist
knapp oberhalb des Ventilsitzes vorgesehen, auf dem der O-Ring 14 liegt und führt
zu einem Stutzen 17.
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Koaxial unterhalb der Kammer mit dem Durchmesser 11 ist eine Bohrung
18 vorgesehen, die zu einer Leitung 19 führt, die ihrerseits zentrisch im Tank A
steht. Die Leitung 19 endet nahe dem Tankboden (Fig. 4-8), und am unteren Ende der
Leitung 19 ist ein geschlitztes Filter (20) vorgesehen, das das Ionenaustauscher-Granulat
in dem Tank A zurückhält, wenn das Wasser in die Leitung 19 und in dieser nach oben
strömt. Das Filter 20 hat ferner die Aufgabe die Regenerierlösung durch das Harzbett
gut zu verteilen, wenn die Lösung durch die Leitung 19 nach unten fließt, die verschiedenen
Betriebsphasen werden im folgenden noch näher erklärt werden. Gewindeansätze 21
und 22 am unteren Ende der Ventileinheit und am oberen Ende des Tanks A dienen dem
Zusasmenbau der Teile, und eine Ringdichtung 23 liegt zwischen den entsprechenden
Flanschflächen der Ventileinheit und des Tanks, wodurch die Verbindung zwischen
der Ventileinheit und dem Tank drucksicher gemacht ist.
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Die mittlere, durch den Durchmesser 12 gekennzeichnete Kammer beginnt
oberhalb einer als Ventilsitz ausgebildeten Ringschulter 24, der Ventilsitz arbeitet
mit dem Kolben 25
der Kolbeneinheit 26 des Ventils zusammen. Wenn
der Kolben 25 des Magnetventils auf der Ringschulter 24 aufsitzt (Fig. 1, 2), wird
der direkte Wasserfluß durch die durch die Durchmesser 11 und 12 gekennzeichneten
Kammern verhindert. Die Kammer mit dem Durchmesser 12 ist mit einem querliegenden
Einlaß 27 versehen, der oberhalb der Ringschulter 24 in die Wand der Kammer eingelassen
ist. Der Einlaß 27 steht unmittelbar mit dem Stutzen 28 in Verbindung, der in dem
Ventilkörper 10 oberhalb des Stutzens 1-7 vorgesehen ist.
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Der Stutzen 28 dient dem Anschluß der Leitung für die Frischwasserversorgung
(in der Zeichnung nicht dargestellt), durch die Frischwasser, also unbehandeltes
Hartwasser der Anlage zugeführt wird.
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Eine Öffnung 29 in der Wand oberhalb der Kammer mit dem Durchmesser
12 und dem Einlaß 27 gegenüberstehend verbindet die mit dem Durchmesser 12 versehene
Kammer mit dem oberen Ende eines vertikalen Durchgangs 30, dessen unteres Ende mit
dem Inneren des Tanks A über eine Öffnung 31 außerhalb der Leitung 19 in Verbindung
steht.
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Ein Hülsenteil 35 ist am oberen Ende des Ventilkörpers 10 eingesetzt
und wird mittels dreier Dichtringe 36, 37 und 38 in seiner Lage gehalten. Der unterste
Dichtring 36 überragt das untere Ende der Hülse 35 und bildet so einen Ventilsitz
für
die obere Ringfläche eines Ventilstößels 25 des Magnetventils, wenn letzteres sich
in seiner obersten Betriebsstellung (Fig. 3) befindet. Der obere Dichtring 38 bildet
eine Dichtung zwischen dem Gußkörper des Ventilkörpers 10 und dem Ventilgehäuse,
welches im folgenden noch im einzelnen beschrieben werden wird. Eine Anzahl radial
in die Wand eingelassener Durchbrüche 34 in dem Hülsenteil 35 (Fig. 1 2) mündet
in eine Ringnut 33 an der äußeren Oberfläche des Hülsenteils 35, wobei die Rings
nut mit der Öffnung 29 in der Ventileinheit in Verbindung steht.
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Eine Ventileinheit 26 umfaßt einen Stößel 39, der sich von dem Ventilstößel
25 wegerstreckt. Der Stößel 39 hat in seinem Inneren eine Ventur#düse, die vertikal
steht und konzentrisch angeordnet sowie mit einer Düse 40 versehen ist, die eine
Vertikalströmung durch einen unter Unterdruck stehenden Raum bewirkt, wobei die
Strömung zum unteren Ende einer Venturidüse 41 gelangt. Das obere Ende oder der
Ausgang der Venturidüse 41 führt in die Kammer mit dem Durchmesser 13, die mittels
eines flexiblen Randes 42a eines Dichtringes 42 von der unteren Kammer mit dem Durchmesser
12 dicht abgetrennt ist, wobei der flexible Rand 42a am oberen Ende des Stößels
39 des Ventils angeordnet ist. Er arbeitet in der Art eines Rückschlagventils, das
von der Kammer mit
dem Durchmesser 12 einen Fluß in die Kammer
mit dem Durchmesser 13 erlaubt, eine Strömung in der Gegenrichtung jedoch verhindert.
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Die Düse 40 wird mit einem unter Druck stehenden Fluid aus der Kammer
mit dem Durchmesser 12 über eine radiale Leitung 43 versorgt, die im Kolben des
Magnetventils angeordnet ist, wobei der Kolben so dimensioniert ist, daß zwischen
ihm und der zylindrischen Wand der Kammer mit dem Durchmesser 12 ein Zwischenraum
übrig bleibt. Während die Kolbeneinheit mittels Druckdifferenzen in dem Fluid, vorzugsweise
Wasser, zwischen einer oberen und einer unteren Endstellung (Fig. 3 bzw. 1) bewegbar
ist, wobei der Fluiddruck jeweils an ihrer oberen und unteren Oberfläche angreift,
wird im folgenden noch beschrieben werden, daß es beabsichtigt ist, eine Druckfeder
44 einzusetzen, die das Ventil nach unten drückt, damit es in seine untere Stellung
gebracht wird, wenn die Wasserdrücke auf beiden Seiten des Kolbens gleich sind.
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Die Kammer mit dem Durchmesser 13 geht nach oben hin in einen Raum
45 über, der an der Unterseite eines Gußstücks 46 vorgesehen ist, das auf dem Ventilkörper
10 mittels geeigneter Schrauben 47 befestigt ist. Ein vertikal angeordneter Kanal
48 führt von dem Raum 45 weg und verbindet die
Kammer mit dem Durchmesser
13 mit einer Ventilkammer 49 (Fig. 1). Eine Ablaufbohrung 50 führt von der Ventilkammer
49 weg und ist mit einer Abflußleitung verbunden, die in der Zeichnung nicht dargestellt
ist, und die zum Abfluß der betreffenden Abwasseranlage führt. Die Strömung des
Fluids von dem Kanal 48 zu der Ablaufbohrung 50 wird durch ein als Magnetventil
aufgebautes Ventil 51 gesteuert Wenn eine Wicklung 52 mit Strom versorgt wird, dann
bewegt sich das Ventil 51 in seine Offenstellung.
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Durch eine Leitung 55 (Fig. 2) wird durch atmosphärischen Druck gesättigte
Salzlösung von dem Salzbehalter D zu der Ventileinheit B gedruckte Die Salzlösung
führende Leitung 55 ist über einen Gewindestutzen 56 an eine Bohrung 58 angeschlossen,
in der ein Durchflußbegrenzer 57 (Fig0 2) sitzt und ein Rückschlagventil 59 untergebracht
is ei die Bohrung 58 zu der eine Kammer darstellenden Bohrung 18 führt, die sich
nach oben an die Leitung 19 anschließt.
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Die Leitung 55 führt gesättigte Salzlösung aus der Nähe des Bodens
des Salzbehälters D, am Ende der Leitung 55 sitzt ein Schwimmerventil 60, das die
Leitung 55 schließt, wenn im Salzbehälter D die Salzlösung unter einen bestimmten
Pegel absinkt, wie er in Fig. 6 angedeutet ist.
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Zum Zweck der Reinigung des mineralischen Filterbettes nach
dem
Hindurchleiten der Salzsole wird in das obere Ende der Leitung 19 Wasser eingeleitet,
wodurch dieses nach unten fließt und durch das Filter 20 ausströmt und durch das
aus Harz bestehende Bett nach oben strömt, und danach durch die Ventileinheit zum
Abfluß läuft, wie dies im folgenden im einzelnen noch näher beschrieben wird. Der
Regenerier- und Spülvorgang erfolgt unter Einsatz des Schließkörpers 15, der auf
dem O-Ring 14 sitzt (Fig. 3).
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Eine Bypaßleitung 61, 62 (Fig. 2), die von der Kammer mit dem Durchmesser
11 zum oberen Ende der Leitung 19 führt, wird von einem als Magnetventil betriebenem
Ventil 63 beeinflußt, das eine Wicklung 64 aufweist. Ein Durchflußbegrenzer 65 liegt
in der Leitung 62. Der Durchflußbegrenzer 65 sorgt dafür, daß der Durchlauf durch
das mineralische Bett während des Regenerations- und Waschvorganges gleichmäßig
bleibt.
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Bei den anhand der Fig. 2 und 8 ersichtlichen Ventilstellungen erfolgt
gleichzeitig eine Spülung des mineralischen Filterbettes und eine Füllung des Salzbehälters
zur Schaffung einer gesättigten Salzsäure für die nachfolgende Regenerierphase.
Eine Leitung 70 in einer Seitenwand des Ventilkörpers stellt eine Verbindung zwischen
der Bohrung 58 für die Salzsole und einer Ventilkaziner 71 her. Eine Leitung 72
am Ausgang der Ventilkammer 71 führt zu zwei Zweig-
leitungen 73
und 74. In die Zweigleitung 73 ist ein Durchflußbegrenzer 75 eingebaut und sie ist
ferner an die zu dem Salzbehälter D führende Leitung 76 angeschlossen. Die andere
Zweigleitung 74 führt zu der Ablaufbohrung 50 und ist mit einem Rückschlagventil
77 versehen, wodurch ein Rücklauf vom Abfluß in das System verhindert wird. Der
Durchlauf durch die Leitungen 70, 72 wird von einem Ventil 80 in der Ventilkammer
71 gesteuert. Diese befindet sich normalerweise in geschlossener Betriebslage und
wird mittels einer Wicklung 81 geöffnet (Fig. 2).
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Für den normalen Enthärtungsvorgang wird die Anlage durch Schließen
der Ventile 51, 63 und 80 (Fig. 4) vorbereitet, was durch geeignete Schaltmittel
in dem Steuergerät C geschieht. Dieses wird durch einen geeigneten Timermechanismus
beeinflußt, zusätzlich können Sensoren zur Ventilsteuerung in Abhängigkeit von dem
physikalischen oder chemischen Zustand des mineralischen Filterbettes eingesetzt
werden.
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Während eines Enthärtungsvorganges (Fig. 1 und 4) fließt Hartwasser
durch einen Einlaß 27 in die mittlere Kammer mit dem Durchmesser 12 (Fig. 1) der
Ventileinheit. Das Wasser strömt zwischen der Kolkineinheit 26 und dem Hülsenteil
35. nach oben und von dort aus durch die radialen Öffnungen 34
in
dem Hülsenteil und durch eine Öffnung 29, die zu dem Durchgang 30 führt, die ihrerseits
in den Tank A durch eine Öffnung 31 mündet. Das Hartwasser sickert dann durch das
mineralische Bett nach unten, verliert seine Härte beim Ablauf die Ionenaustauscher-Prozesses
und tritt schließlich in das Filter 20 am unteren Ende der Leitung 19 ein. Das Wasser
strömt in der Leitung 19 nach oben und hebt den Schließkörper 15 von seinem Sitz
- dem O-Ring 14 -ab und verläßt die Anlage über die Bohrung 16.
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Während des Enthärtungsvorganges wird die Kolbeneinheit 26 in ihrer
in Fig. 1 zu sehenden unteren Lage durch den Wasserdruck in der Kammer mit dem Durchmesser
12 gehalten, welcher Druck größer ist als der in der darunterliegenden Kammer mit
dem Durchmesser 11, was dadurch zustande kommt, daß das durch das mineralische Filterbett
strömende Wasser einen Druckverlust erleidet. Oberhalb des flexiblen Dichtringes
42 fließt das Wasser nicht (das Ventil 51 ist geschlossen), es versucht nur, den
nach unten wirkenden Druck des Ventilkörpers und des Kolbens 25 an der Ringschulter
24 zu vergrößern. Der Regenerier- und Waschvorgang wird von dem Timer oder dem Sensor
des Steuergeräts C in Gang gesetzt, wodurch die Wicklung 52 an Strom gelegt wird,
wodurch das Ventil 51 geöffnet wird (Magnetventile 64 und 81 bleiben geschlossen).
Hierdurch wird Wasser von den oberen Kammern
mit dem Durchmesser
13, dem Kanal 48 und der Ventilkammer 49 der Ablaufbohrung 50 zugeleitet, wodurch
die Wasserdrücke in diesen Kammern unter den Druck auf der Unterseite des Ventils
abfällt. Hierdurch wird die Kolbeneinheit in ihre obere, aus Fig. 3 ersichtliche
Lage gebracht. Der Sitz des Kolbens am Dichtring 36 beendet den Wasserdurchfluß
durch die Kolbeneinheit, und nur das durch die Düse 40 strömende Wasser kann weiterhin
durchlaufen und passiert die Venturidüse und fließt von dort in den Raum 45 und
von dort aus zur Ablaufbohrung 50. Dieser Wasserstrahl mit hohem Druck, der durch
die Venturidüse hindurchströmt, bewirkt einen Unterdruck der Öffnung 29, die dann
zu einem Einlaß für das vom Tank A kommende Fluid wird. Wenn das Regeneriermittel
durch atmosphärischen Druck aus dem das Filtermaterial enthaltenden Tank herausgedrückt
wird, bewirkt der abgesenkte Druck in der Leitung 19 ein Schließen des Schließkörpers
15 mit dem O-Ring 14, dieses Ventil wird durch den von oben her wirkenden Wasserdruck
geschlossen gehalten. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, bilden der Einlaß 27, die Kammer
mit dem Durchmesser 12 und diejenige mit dem Durchmesser 11 sowie die Bohrung 16
eine Bypaßleitung für das Hartwasser, das für den Regeneriervorgang benötigt wird.
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Der oben beschriebene Absaugeffekt der Venturimittel bewirkt einen
Unterdruck in dem Tank mit dem Austauscher-Harz und
führt dazu,
daß gesättigte Salzsole von dem Salzbehälter D über die Leitung 55, das offene Rückschlagventil
59, das Schwimmerventil 60 in der durch die Bohrung 18 gebildeten, unteren Kammer,
die Leitung 19 und das Filter 20 in den Tank A eingeleitet wird. Die Sole dringt
langsam durch das mineralische Bett und verdrängt hierdurch das in dem Filterbett
vorhandene Wasser, gelangt durch den Durchgang 30, die Öffnung 29 am oberen Ende
des Durchgangs 30 und fließt schließlich durch die Venturidüse. Dieses verdrängte
Wasser wird mit einer relativ hohen Geschwindigkeit durch die offene Ventilkammer
49 zu der Ablaufbohrung 50 hin abgelassen.
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Während des Spülvorganges steuert das Steuergerät C das mit einer
Magnetwicklung ausgestattete Ventil 63 intermittierend auf und zu, während das Ventil
51, 52 offen bleibt.
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Durch das intermittierende Öffnen des Ventils 63 kann eine genau definierte
Menge Wassers von der durch den Durchmesser 11 gebildeten Kammer durch die Bypaßleitungen
61 und 62 (Fig. 2) hindurchfließen und nach unten durch die Leitung 19 hindurchlaufen,
wobei die gesättigte Sole in einem bestimmten Grad verdünnt wird, und dann durch
das mineralische Filterbett nach oben und durch die Ablaufbohrung 50 abläuft. Der
Durchflußbegrenzer 65 hat eine Bohrung mit reduziertem Durchmesser, wodurch der
Durchfluß unabhängig von Druckschwankungen gesteuert ist, hierbei
wird
der Grad der Verdünnung der Sole maximal stabilisiert.
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Wenn die Verdünnung der Sole die absolute Verdünnung erreicht, wird
das Ventil 63 eingeschaltet, und zwar so, daß der gleiche Durchfluß erzielt wird,
es sei denn, daß der kontinuierliche Durchfluß den Durchsatz pro Minute ansteigen
läßt, hierdurch wird das Filterbett ausgedehnt, die Granularien werden gut ausgewaschen,
hydraulisch geordnet und von jeder Trübe befreit.
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Die flexible Eigenschaft des Dichtringes 42 paßt den Durchsatz der
Sole und des Spülwassers während dieses Vorganges der Anlage an. Dementsprechend
wird der nach oben gerichtete Rand 42a des Dichtringes 42 durch Wasserdruck nach
innen verformt, wodurch der Durchgangsbereich um die Kolbeneinheit, falls notwendig,
angehoben wird, damit eine Anpassung an den gesteigerten Durchfluß erreichbar ist.
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Sowohl bei dem Durchleiten der Sole, als auch bei dem Spülvorgang
und dem Auswaschvorgang befindet sich die Ventileinheit 26 in ihrer oberen Lage,
dargestellt in Fig. 3, wodurch eine direkte Verbindung zwischen dem Einlaß 27 für
das Hartwasser und den Kammern mit den Durchmessern 11 und 12 und der Bohrung 16
für den Auslauf hergestellt wird. Dementsprechend wird in den Leitungen für den
Enthärtungsvorgang während des Regenerierens, Spülens und Auswaschens Wasser vorhanden
sein, obwohl die Wasserversorgung während dieser
Zeit mit unbehandeltem
Wasser erfolgt, da dies nicht durch das mineralische Filterbett hindurchläuft.
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Fig. 9 zeigt den Ablauf des Verfahrens für niedrige bis mittlere Wasserverbesserung,
d.h. Bedingungen in denen ungefähr 5-25 Grad Härte bei zwei Teilen je Million Eisen
vorhanden sind. Unter diesen Bedingungen sind die Ventile 51 und 63 gleichzeitig
geöffnet - wie Fig. 7 zeigt - so daß ein nach oben gerichteter Gegenstrom durch
das Filterbettmaterial das Filterbett auflockert, dabei Fremdteilchen von der Oberseite
des Minerals wegschwemmt und so vorbereitet für die Einleitung von Sole.
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Nach dem ersten Schritt des Auswaschens im Gegenstrom von verdünnter
Sole wird das Ventil 63 intermittierend geöffnet und geschlossen - wie aus Fig.
6 zu sehen ist - um einen langsamen, pulsierenden Spülvorgang von unten nach oben
in dem mineralischen Filterbett zu erreichen. Dieses intermittierende Öffnen und
Schließen des Ventils 63 kann dadurch erreicht werden, daß ein Bimetall-Impulsgeber
in den Stromkreis der Wicklung 64 gelegt wird. Die intermittierende Arbeitsweis-
des Ventils 63 wird nach einer bestimmten Zeit unterbrochen, diese wird durch den
Timer im Steuergerät C bestimmt, und zwar durch einen untergeordneten Schalter,
der eine Brücke über den Bimetall-Schalter legt. Zum Beispiel
wird
das Ventil 63 für eine kurze Zeit, d.h. für vier (4) Sekunden an Strom gelegt, wodurch
ein Unterdruck in dem Filterbett erzeugt wird, wodurch wiederum eine kleine Menge
gesättigter Sole angesaugt wird, hierauf wird das Ventil 63 für eine noch kürzere
Zeit, z.B. eine (1) Sekunde geöffnet, um die Sole zu verdünnen und die Sole durch
das Filterbett von unten nach oben hindurchzudrücken. Diese pulsierende Arbeitsweise
erzeugt in dem Filterbett abwechselnd Druck und Unterdruck, Durch Einstellung des
impulsartig betriebenen Kreises kann die Verdünnungsrate sowie der Spülvorgang auf
jeden gewünschten Grad justiert werden.
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Die pulsierende Arbeitsweise wird über einen vorbestimmten Zeitraum
hinweg fortgesetzt, dieser zweite Schritt für das Regenerieren und Auswaschen läuft
über einen bestimmten Zeitraum, z.B. über dreißig (30) Minuten.
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Diese Verdünnung der Sole entsprechend durch den in Fig. 9 dargelegten
Zeitablauf verhindert die Dehydrierung der Harzteilchen, die zu einem Schrumpfen
und zu einer daraus resultierenden kleineren Oberfläche des Materials, die für den
Enthärtungsvorgang zur Verfügung stehen würde, führen könnte. Dementsprechend bleibt
das Harz durch proportionale Verdünnung der Sole in seiner Ausdehnung erhalten und
stellt eine viel größere Oberfläche für den Austauschervorgang zur Verfügung, hierbei
wird das Verhältnis von Enthärtung und
verbrauchtem Salz vergrößert.
Es wurde beispielsweise ermittelt, daß durch Verdünnung der Sole auf etwa 50 % in
der oben beschriebenen Weise die Wirkung der Enthärtung von 2000 auf 4000 Härtegrade
pro Pfund Salz verdoppelt wurde, Anhand der Fig. 10 wird die Arbeitsweise beim Enthärten
von mittleren zu hohem Enthärtungsgrad beschrieben, also bei Wasserqualität von
annähernd 25 auf 100 Härtegrade und 25 Teile je Million Eisen. Unter diesen erhöhten
Anforderungen würde es vorteilhafter sein, das Ventil 63 - wie in Fig. 5 zu sehen
- während des ersten Schrittes der Regenerierung geschlossen zu halten, so daß gesättigte
Sole nur während des ersten Schrittes für ungefähr fünf (5) Minuten eingeleitet
wird, bevor das Ventil 63 dann geöffnet ist und Wasser pulsierend eingeleitet wird,
damit eine Verdünnung der Sole während des zweiten Schrittes der Regenerierung und
des Spülvorganges wie oben beschrieben stattfinden kann. Gesättigte Sole wird im
Gegenstromverfahren während des ersten Schrittes eingeleitet, dies hat sich als
sehr wirkungsvoll erwiesen, da hierdurch hohe Konzentrationen von Eisen und anderen
Schwermetallen mit einem minimalen Aufwand von Salz oder anderen Regeneriermitteln
herausgespült werden können.
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Während des dritten und letzten Schrittes der Regenerierung
des
Ausspülens und Auswaschens ist das Ventil 63 während einer bestimmten Zeitdauer,
z.B. fünf (5) Minuten geöffnet, so daß ein rascher, dauernder Strom Waschwassers
von unten nach oben durch das Filterbett hindurchfließt, damit gelöste Teilchen
und Trübe schnell dem Abfluß zugeführt werden, dieser Zustand der Anlage ist aus
Fig. 7 zu sehen.
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Beim letzten Schritt der Filterbett-Regeneration sind die Ventile
51 und 63 geschlossen, während das Ventil 80, 81 geöffnet ist - siehe Fig. 8. Mit
den in den vorerwähnten Betriebszuständen befindlichen Ventilen tritt Wasser in
den Tank A oberhalb des Harzbettes 1, fließt durch das Filterbett nach unten und
entfernt von ihm zurückgebliebenes Salz. Dieser von oben nach unten ablaufende Spülvorgang
führt zu einer Verdichtung oder Konzentrierung des Filterbettes, das sich während
der vorhergegangenen Vorgänge, also während des Regenerierens und Ausspülens ausgedehnt
hatte. Durch die Zusammendrückung des Filterbettes wird dieses für den nächsten
Filter- bzw. Enthärtungsvorgang vorbereitet.
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Während des letzten Spülganges wird der Salzbehälter D mit Weichwasser
aus dem Tank A gefüllt. Die Flußrichtung des Wassers ist dabei folgende: die Ventile
51, 52 und 63, 64 werden geschlossen, das Ventil 80, 81 wird geöffnet und
bewirkt
eine leichte Absenkung des Druckes unterhalb der Ventileinheit 26. Die Druckfeder
44 bewirkt ein Hinabgleiten des Kolbens, wodurch dieser seine untere, in Fig. 2
dargestellte Lage einnimmt, die beim Enthärtungsvorgang vorgesehen ist. Dementsprechend
fließt Hartwasser über den Durchgang 30 in den Tank A - wie beim Enthärtungsvorgang
-und von dort aus durch das Harzbett nach unten und durch die Leitung 19 wieder
nach oben in die Bohrung 18 (Fig. 2).
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Bei geöffnetem Ventil 80, 81 fließt Weichwasser durch die Bohrung
58, die Leitung 70, die Ventilkammer 71, die Leitung 72 und von dort in die Zweigleitung
73, die zu der Leitung 76 führt, wodurch der Salzbehälter D gefüllt wird. Nach dem
vollständigen Auffüllen des Salzbehälters D wird bis zum Schließen des Ventils 80,
81 weiter zufließendes Wasser über das Rückschlagventil 77 der Zweigleitung 74 zugeführt
und fließt von dort über die Leitung 50 zum Abfluß. Durch Schließen des Ventils
80, 81, das durch den Timer oder den Sensor des Steuergeräts C erfolgt, wird die
Anlage für den normalen Enthärtungsvorgang vorbereitet.
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