DE3785386T2

DE3785386T2 - Vorrichtung für die Wasseraufbereitung.

Info

Publication number: DE3785386T2
Application number: DE87303975T
Authority: DE
Inventors: Ian Alexander Crossley; Peter Brian Koster
Original assignee: Portacel Ltd
Current assignee: Portacel Ltd
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1987-05-01
Publication date: 1993-09-30
Anticipated expiration: 2007-05-02
Also published as: GB2191475A; EP0245062A2; AU601424B2; EP0245062A3; EP0245062B1; GB2191475B; DE3785386D1; US4830743A; ES2040250T3; AU7245387A; GB8610772D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Apparat zur Behandlung von Wasserversorgungen mit einem Gas zwecks Sterilisation, pH- Steuerung, usw.
Wasserversorgungen müssen normalerweise behandelt werden, bevor sie sicher oder geeignet für den Verbrauch sind. Eine wichtige Behandlung umfaßt die Chlorung von Wasser, um das Wasser zu sterilisieren. Bei diesem Prozeß wird gasförmiges Chlor in einem speziellen Apparat, der auf dem Gebiet der Wasseraufbereitung als Chlorgasapparat bezeichnet wird, in Kontakt mit der Wasserversorgung gebracht. Der gleiche oder ein ähnlicher Apparat kann auch zur Behandlung von Wasser mit Schwefeldioxid oder Ammoniakgas verwendet werden. Zur pH-Steuerung durch Behandlung des Wassers mit Kohlendioxid kann ebenfalls der gleiche oder ein ähnlicher Apparat verwendet werden.
Ein Apparat dieses Typs ist erforderlich, um eine Reihe von Schritten bei dem Behandlungsprozeß auszuführen. Die Gaszuführung erfolgt gewöhnlich von einer Hochdruckquelle, wie beispielsweise von Chlorgas- Hochdruckflaschen. Die tatsächliche Mischung des Gases mit dem Wasser wird bei einem unter dem Atmosphärendruck liegenden Druck in einer normalerweise als Ejektor bezeichneten Venturi-Einrichtung ausgeführt, in der die aus einem Strahl bestehende Wasserströmung eine Niederdruckzone erzeugt, in die Gas eingesaugt wird. Daher ist es erforderlich, die Hochdruck-Gasquelle in eine Niederdruck-Gaszuführung umzuwandeln. Zu diesem Zweck weist dieser Apparat ein normalerweise als Vakuumregler bezeichnetes Steuersystem auf, in dem sich das Hochdruckgas bei einem entsprechenden Druckabfall ausdehnen kann, bevor es in den nächsten Teil des Apparates strömt. Der Vakuumregler ist im allgemeinen mit einem Ventilationsmittel versehen, um Druckspitzen durch Ausströmen von Gas nach der Atmosphäre auszugleichen.
Von dem Vakuumregler strömt das Gas gewöhnlich nach einem Oberwachungssystem, das ein Warnsignal erzeugt, wenn der Druck nicht den richtigen Wert hat (zu hoch oder zu niedrig ist). Von dem Überwachungssystem strömt das Gas nach einer Strömungsmeßeinrichtung, gewöhnlich einem Schwimmerkonus-Strömungsmesser, der die Gasströmungsrate anzeigt.
Danach strömt das Gas nach einem Steuerventil, das die Strömungsrate des nach dem Ejektor strömenden Gases steuert. Dieses Ventil ist gewöhnlich ein Ventil mit linearer Kennlinie, bei dem die Gasströmungsrate direkt proportional zu der Drehung eines Steuerknopfes oder Steuerrades ist. Dieses Steuerventil kann von Hand betätigt werden, oder mehr oder weniger automatisiert werden. Das Steuerventil ist normalerweise mit einem Vakuum- Übersteuerungs-Entlastungsventil versehen, über das atmosphärische Luft einströmen kann, wenn der Druck zu weit abfällt.
Von dem Steuerventil strömt das Gas nach dem Ejektor, wo es mit dem Wasser gemischt wird. Das System kann-wahlweise noch verfeinert werden durch ein Differential-Steuerventil, das auf Änderungen der Druckdifferenz zwischen dem Steuerventil und dem Ejektor anspricht (die beispielsweise durch Schwankungen des Drucks der Wasserversorgung hervorgerufen werden). Ein solches Differential-Steuerventil umfaßt im allgemeinen ein Membranventil, das bei Änderungen des Drucks in dem Ejektor den Druck in der Gasströmung einstellt.
Ein Apparat dieser Art ist gut bekannt und wird seit sehr vielen Jahren mit beträchtlichem Erfolg verwendet. Das Hauptproblem, das bei einem solchen Apparat angetroffen wird, ist jedoch auf die Verwendung von ätzenden Gasen, wie Chlor und Schwefeldioxid zurückzuführen. Die gesamten Rohrleitungen, die die verschiedenen Bauteile des Apparates miteinander verbinden, müssen widerstandsfähig gegen das Gas sein, und jede Dichtung muß lecksicher sein. In dem Patent GB-A-923 313 wird ein kompakter, auf der Gasflasche anzubringender Apparat beschrieben, bei dem zwei Bauteile, nämlich der Vakuumregler und das Gasströmungs-Steuermittel, unmittelbar aneinander angrenzen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde nun eine Verbesserung für einen industriellen, auf einem Brett angebrachten Wasserbehandlungsapparat ersonnen, bei dem die Gaskorrosions- und Leckprobleme auf ein Minimum reduziert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein auf einem Brett angebrachter, industrieller Apparat zur Behandlung von Wasserversorgungen mit Gas vorgeschlagen, der in der angegebenen Reihenfolge die folgenden Bauteile aufweist:
a) einen Vakuumregler, um ab einer Hochdruckquelle eine Niederdruckversorgung des Gases zu verwirklichen;
b) ein Überwachungssystem, um unerwünschte Druckänderungen zu melden;
c) einen Gas-Strömungsmesser;
d) ein Ausgangsströmungs-Steuerventil, das mit einem Vakuum- Entlastungsventil gekoppelt ist, um sicherzustellen, daß der Gasdruck über einem erforderlichen Niveau bleibt;
e) ein Differential-Steuerventil; und
f) eine Gas/Wasser-Mischeinrichtung; wobei das Differential- Steuerventil dazu dient, einen konstanten Druckunterschied zwischen dem Ausgangsströmungs-Steuerventil und der Mischeinrichtung aufrechtzuerhalten; und
mindestens die Bauteile a), b), c), d) und f) vorhanden sind;
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei aufeinanderfolgende Bauteile, die b), c) und d) umfassen, unmittelbar aneinandergrenzen, um die Gasströmung durch ausgerichtete Öffnungen zu ermöglichen; und daß mindestens zwei dieser aneinandergrenzenden Bauteile in je einem monolithischen Block untergebracht sind, wobei die Blöcke Öffnungen haben, die ausgerichtet sind, wenn die Blöcke ausgerichtet sind.
Um zu erreichen, daß die Bauteile unmittelbar aneinander grenzen, kann jedes Bauteil (mit Ausnahme des Bauteils c) in einem monolithischen Block untergebracht werden, in dem die erforderlichen Öffnungen und Hohlräume durch formpressen oder maschinelle Bearbeitung verwirklicht sind. Die Blöcke sind so entworfen, daß die entsprechenden Ausgangs- und Eingangsöffnungen ausgerichtet werden können, wenn die Blöcke aneinander gefügt werden, am besten in Form einer vertikalen Stapelung. Andere Anordnungen sind jedoch möglich. Zwischen zwei solchen Blöcken und ihren ausgerichteten Öffnungen kann eine geeignete gasdichte Abdichtung vorgesehen werden, wozu ein hohler, beispielsweise rohrförmiger Einsatz, der für eine dichte Passung ausgelegt ist, in jeder Öffnung angebracht wird. Eine solche dichte Passung kann auch auf einfache Weise mit O-Ring- Dichtungen verwirklicht werden, die auf der äußeren Oberfläche des hohlen Einsatzes angeordnet werden. Andere Abdichtungsmethoden, die spezielle Dichtungskonstruktionen umfassen, sind auch möglich.
Die monolithischen Blöcke können in einfacher Weise aus festen Kunststoffmaterialien, wie insbesondere Polyvinylchlorid (UPVC) oder Acrylnitrilbutadienstyrol-Copolymer (ABS), oder einem Fluorkohlenstoff, wie Polyvinylidenfluorid (PVDf) hergestellt werden. Andere geeignete Materialien sind Glas und keramische Materialien. Kunststoffmaterialien werden wegen ihrer Korrosionsfestigkeit, ihrer leichten maschinellen Bearbeitung, und ihrer Elastizität bevorzugt.
Das Bauteil c), der Gas-Strömungsmesser, wurde nicht in einem monolithischen Block untergebracht, und zwar aus dem einleuchtenden Grund, daß die Position des Schwimmerkonus sichtbar bleiben muß. Es ist jedoch möglich, einen solchen Strömungsmesser in einen Block aus durchsichtigem Harz einzukapseln oder wahlweise in einem Block mit einer geeigneten Beobachtungsöffnung unterzubringen.
Nachstehend werden drei spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als Beispiele beschrieben, wobei auf die im Anhang beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die folgendes darstellen:
Die Fig. 1 ist eine Vorderansicht des Gassteuerteils eines Wasserbehandlungsapparates, wobei der Ejektor darunter schematisch wiedergegeben ist.
In der Fig. 2 ist ein ähnlicher Apparat, jedoch ohne automatische Steuerung und ohne das Differential-Steuerventil wiedergegeben.
In der Fig. 3 ist ein Schnittdetail einer Dichtung wiedergegeben, die zwei ausgerichtete Öffnungen miteinander verbindet.
In der Fig. 4 ist eine geänderte Ausführungsform des Apparates der Fig. 1 wiedergegeben, und zwar ist der Vakuumregler fern von dem übrigen Apparat angeordnet.
Zunächst wird vor allem auf die Fig. 1 Bezug genommen. Der Wasserbehandlungsapparat weist eine Reihe von miteinander verbundenen Bauteilen auf, die auf einem gemeinsamen Montagebrett 1 bei vertikaler Stapelung angebracht sind. Ein Vakuumregler 2 ist in einem monolithischen Block aus Kunststoffmaterial angebracht, in dem geeignete Öffnungen vorgesehen sind für ein Gaseinlaßrohr 11 und eine Gasventilationsleitung 12, über die überschüssiges Gas nach der Atmosphäre ausströmen kann.
Unmittelbar auf dem Vakuumregler 2 ist das Überwachungssystem 3 angeordnet, das ein Alarmsignal erzeugt, wenn der Gasdruck vorgegebene Grenzen (sowohl nach oben, als auch nach unten) überschreitet. Das Überwachungssystem ist in einem zweiten monolithischen Kunststoffblock untergebracht, der eine Einlaßöffnung aufweist, die so angeordnet ist, daß sie mit der Auslaßöffnung des Vakuumreglers 2 übereinstimmt. Die Verbindung zwischen den zwei Blöcken ist mittels eines rohrförmigen Einsatzes 31 (siehe Fig. 3) abgedichtet, der für eine dichte Passung ausgelegt ist, wobei die Öffnungen zwischen dem Vakuumregler 2 und dem Alarmsystem 3 überbrückt werden. Jedes Ende des rohrförmigen Einsatzes 31 ist mit einer ringförmigen Aussparung 32 versehen, in der ein O-Ring 33 angeordnet ist. Der rohrförmige Einsatz 31 kann aus irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise einem harten Kunststoffmaterial, wie UPVC oder PTFE hergestellt sein.
Unmittelbar über dem Überwachungssystem 3 ist ein Strömungsmesser 4 angebracht, der an das Überwachungssystem 3 und an ein Ausgangsströmungs- Steuerventil 5 angrenzt. Der Strömungsmesser 4 ist ein herkömmlicher Strömungsmesser mit Schwimmerkonus und konischem Rohr. Das Steuerventil 5 ist ebenfalls in einem monolithischen Kunststoffblock untergebracht, der eine Einlaßöffnung aufweist, die so angeordnet ist, daß sie mit der Auslaßöffnung des Überwachungssystems 3 übereinstimmt, wobei das Strömungsmesser- Rohr 4 dazwischen angeordnet ist. Um eine gasdichte Passung zu erhalten, werden ähnliche Dichtungen wie in der Fig. 3 verwendet. Wahlweise können Kragen mit O-Ring-Dichtungen bei dem Strömungsmesser-Rohr verwendet werden. Das Steuerventil 5 ist mit einem Vakuum-Entlastungsventil 6 gekoppelt, das so ausgelegt ist, daß Atmosphärenluft einströmt, wenn der Druck unter ein vorgegebenes Niveau abfällt. Das Ventil 5 ist ein Ventil mit einer linearen Kennlinie, bei dem die Querschnittsfläche für die Gasströmung direkt proportional zu der Drehung eines Steuerknopfes oder Steuerrades 13 ist. Bei der in der Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform ist der Apparat als Sonderausrüstung mit einem automatischen Steuergerät, oder wahlweise einer motorisierten Steuerung 14 versehen, wodurch die Gasströmung durch das Steuerventil 5 über Fernsteuersignale (die entweder von der Bedienungsperson, oder von einem geeignet angebrachten Sensormittel geliefert werden) variiert werden kann. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Vakuumregler 2 mit einem Hochvakuum-Absperrventil gekoppelt. Wenn das Vakuum über das erforderliche Arbeitsniveau ansteigt (das heißt, wenn der Druck abfällt), schließt das Hochvakuum-Absperrventil, damit das Vakuum bis auf ein Niveau ansteigt, bei dem das Vakuum-Entlastungsventil 6 öffnet, um Luft einströmen zu lassen. Die Strömung durch das Entlastungsventil 6 wird von der über eine zentrale Düse einströmenden Luftmenge bestimmt, die über die (differentielle) Federbelastungseinstellung des Ventils selbst gesteuert wird. Das Entlastungsventil 6 wirkt in der Tat wie ein zweiter Vakuumregler, der Luft einströmen läßt. Die Vorteile eines solchen Systems sind, daß der Gasbehälter nicht einem hohen Vakuum unterworfen wird; wenn der Gasbehälter abgetrennt wird und der Ejektor weiterläuft, dringt kein Schmutz und vor allem keine Feuchtigkeit ein, und auch der Druck in dem System von dem Vakuumregler 2 bis zu der Steuerdüse in dem Steuerventil 5 wird auf einem Minimum gehalten, wodurch die Wahrscheinlichkeit, daß Wasser zurückströmt, vermindert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform schließt das Hochvakuum-Absperrventil bei ungefähr 7.473 Pa (30'' WS), und öffnet das Vakuum-Entlastungsventil 6 bei 17.436 Pa (70'' WS).
Von dem Steuerventil 5 strömt das Gas über eine aus Kunststoffmaterial hergestellte rohrförmige Leitung 7 nach einem Differential- Steuerventil 8. Bei einer wahlweisen Ausführungsform (nicht wiedergegeben) kann das Differential-Steuerventil 8 so angebracht werden, daß es unmittelbar an das Steuerventil 5 angrenzt. Wie der Vakuumregler 2 und das Steuerventil 5 ist das Differential-Steuerventil 8 auch in einem monolithischen Block aus Kunststoffmaterial untergebracht, der so geformt ist, daß er an die anderen Bauteile angrenzt. Das Differential-Steuerventil 8 weist ein auf einer Membran basierendes System auf, wobei Druckänderungen in dem Ejektor 9 zur Steuerung des Druckunterschiedes zwischen dem Steuerventil 5 und dem Ejektor 9 dienen. Wie in der Fig. 2 gezeigt ist, kann das Differential-Steuerventil 8 bei einfachen, von Hand gesteuerten Systemen weggelassen werden.
Wie in der Fig. 4 gezeigt ist, kann der Apparat der Fig. 1 geändert werden, wobei der Vakuumregler 2 fern von dem übrigen Apparat angeordnet wird. Ein solches System bietet Vorteile, wenn die Hochdruck-Gasquelle in einer gewissen Entfernung von dem Wasserbehandlungsapparat angeordnet werden muß. Wenn der Vakuumregler 2 näher bei der Hochdruck-Gasquelle angeordnet ist, liegt die Verbindungsleitung 15 auf der Niederdruckseite des Vakuumreglers 2 anstatt auf der Hochdruckseite. Dies ist eindeutig eine sicherere Anordnung.

Claims

1. Auf einem Brett angebrachter industrieller Apparat zur Behandlung von Wasserversorgungen mit Gas, der in der angegebenen Reihenfolge die folgenden miteinander verbundenen Bauteile aufweist:

a) einen Vakuumregler (2), um ab einer Hochdruckquelle eine Niederdruckversorgung des Gases zu verwirklichen;

b) ein Überwachungssystem (3), um unerwünschte Druckänderungen zu melden;

c) einen Gas-Strömungsmesser (4);

d) ein Ausgangsströmungs-Steuerventil (5), das mit einem Vakuum- Entlastungsventil (6) gekoppelt ist, um sicherzustellen, daß der Gasdruck über einem erforderlichen Niveau bleibt;

e) ein Differential-Steuerventil (8); und

f) eine Gas/Wasser-Mischeinrichtung (9);

wobei das Differential-Steuerventil (8) dazu dient, einen konstanten Druckunterschied zwischen dem Ausgangsströmungs-Steuerventil (5) und der Mischeinrichtung (9) aufrechtzuerhalten; und mindestens die Bauteile a), b), c), d) und f) vorhanden sind;

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei aufeinanderfolgende Bauteile, die b), c) und d) umfassen, unmittelbar aneinandergrenzen, um die Gasströmung durch ausgerichtete Öffnungen zu ermöglichen; und daß mindestens zwei dieser aneinandergrenzenden Bauteile in je einem monolithischen Block untergebracht sind, wobei die Blöcke Öffnungen haben, die ausgerichtet sind, wenn die Blöcke ausgerichtet sind.

2. Apparat gemäß Anspruch 1, bei dem ausgerichtete Öffnungen mittels eines rohrförmigen Einsatzes (31) abgedichtet sind.

3. Apparat gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens 4 dieser Bauteile

a) bis f) aneinandergrenzen.

4. Apparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Bauteil

a) mit einem Hochdruck-Entlastungsventil verbunden ist.

5. Apparat gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Bauteil

a) mit einem Hochvakuum-Absperrventil verbunden ist.