DE604521C - Entsaeuerungsvorrichtung zur Behandlung von Fluessigkeiten in schwankenden Mengen - Google Patents

Description

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Anlage zur Entsäuerung von Wasser in schwankenden Mengen, bei der die Entsäuerung durch Filtrierung mittels gebrannten Magnesits erfolgt.

Unter gewissen Verhältnissen, z. B. bei der Wasserversorgung von Städten, deren Wasserverbrauch zu bestimmten Zeiten in starkem Maße wechselt, machte diese Art der Ent-Säuerung bisher Schwierigkeiten. Die Beschaffenheit des das Magnesitfilter verlassenden" Wassers hängt nämlich von dem Mengenverhältnis ab, in dem die Filtermasse zu dem durchgehenden Wasser steht. Der die Filterfüllung bildende gebrannte Magnesit reagiert auf bestimmte Wassermengen nach einer gewissen Zeit, die er für die Einarbeitung braucht, in ganz bestimmter Weise nach der saueren und nach der alkalischen Seite hin, und um, weder zu stark alkalisches noch auch zu saueres Wasser zu erhalten, müssen die Mengenverhältnisse so gewählt sein, daß sich nach der Einarbeitung des Filters die gewünschte Beschaffenheit des Wassers ergibt. Bei stark schwankendem Verbrauch ist es also nicht möglich, ein dem mittleren Verbrauch angepaßtes Filter zu verwenden, weil wechselnde Mengen des durchgehenden Wassers zu einer Verschiebung in der Beschaffenheit entweder nach der alkalischen oder nach der saueren Seite hin führen, die nur in beschränktem Maße zulässig ist. Bei stark vermindertem Zufluß würde ein dem mittleren Verbrauch angepaßtes Filter zu stark alkalisches, bei stark vergrößertem Zufluß dagegen zu saueres Wasser liefern.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei stark und selbst bei schnell und stark wechselnden Mengen des Wassers eine annähernd gleichmäßige Entsäuerung desselben mittels gebrannten Magnesits zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Anlage in mehrere stets mit Wasser gefüllte Filter bzw. Entsäuerungskammern eingeteilt ist, von denen eine dem Mindestverbrauch angepaßte Kammer dauernd vom Wasser durchflossen wird, während eine weitere, für bestimmte zusätzliche Verbrauchsmengen berechnete Kammer oder mehrere nacheinander jeweils bei Zunahme der Wassermenge um das entsprechende Maß durch in Abhängigkeit von den Zuflußmengen auf die Absperrorgane der Verbindungsleitungen wirkende Steuervorrichtungen selbsttätig in den Strömungsweg des Wassers einschaltbar bzw. bei umgekehrten Vorgängen wieder ausschaltbar sind.

»Es wird auf diese Weise erreicht, daß eine unzulässige Verschiebung in -der Beschaffenheit des Wassers auch bei schnell und stark wechselnden Mengen nicht mehr vorkommen kann, da in den dauernd mit Wasser gefüllten zu- und abschaltbaren Kammern stets betriebsfertige zusätzliche Entsäuerungsfilter zur Verfügung stehen, welche hinsichtlich der Masse zu den ihnen zugeteilten Wassermengen in dem gleichen Verhältnis stehen, wie es in der dauernd in

Betrieb befindlichen Kammer herrscht und die auf diese Wassermengen eingearbeitet sind, so daß sie nach der Zuschaltung sofort in vollem Umfange wirksam werden. Statt einer einzigen dauernd in Betrieb befindlichen Entsäuerungskammer kann man natürlich auch zwei oder mehrere in Parallelschaltung liegende Kammern verwenden, und ebenfalls können die stufenweise zu- und wieder to abzuschaltenden Kammern jeweils zu mehreren oder paarweise geschaltet werden. Letzteres kann zum Beispiel im Hinblick auf die Entlastung der Absperrorgane in den Verbindungsleitungen von Vorteil sein, wie nachstehend ersichtlich sein wird.

Die Steuerung dieser Absperrorgane kann auf mechanischem oder auch auf elektrischem Wege erfolgen, wobei ersteres vorzuziehen ist, da es einfacher ist und die vom Wasser ausgehenden Steuerimpulse von den Steuerorganen ohne Zwischenschaltung fremder Impulse auf die Absperrorgane übertragen werden können. Einige Ausführungsbeispiele von in dieser Weise ausgeführten Anlagen nach der Erfindung sind auf der Zeichnung dargestellt, wobei alle für das Verständnis der Erfindung unwesentlichen Teile der Anlage weggelassen sind.

Abb. ι und 2 zeigen in schematischer Gesamtseitenansicht und im Grundriß eine vierstufige Anlage, bei der die in Abhängigkeit von den Zuflußmengen des Wassers zu steuernden Absperrorgane zu einem einheitlichen Drehschieber vereinigt sind. Die Steuerung des Drehschiebers erfolgt dabei durch einen Kraftkolben, der, wie an sich bekannt, unter dem Einfluß der wechselnden Druckunterschiede gehalten wird, die zwischen den Drücken vor und hinter der engsten Stelle, eines Venturirohres bei wechselnden Durchflußmengen auftreten, sowie unter dem statischen Druck einer zum Druckausgleich dienenden Flüssigkeitssäule veränderlicher Höhe. Abb. 3 und 4 zeigen in größerem Maßstab einen Längs- und Querschnitt durch den Drehschieber und

Abb. 5, 6 und 7 einen senkrechten und waagerechten Längsschnitt sowie einen senkrechten Querschnitt durch die zu dem Drehschieber gehörende Steuervorrichtung.

Gemäß Abb. 1 und 2 besteht die Entsäuerungsanlage aus zwei Behältern α und b, in denen auf Siebboden cbzw. ä. die nicht besonders dargestellten Filterschichten aus. gebranntem Magnesit ruhen. . Oben sind die beiden Behälter an die Zufiußleitung e durch die mit Absperrschiebern f versehenen Zweigleitungen e', &" angeschlossen. Vom Boden der Behälter gehen die zu der gemeinsamen Abflußleitung g führenden, mit Absperrschiebern f¹ versehenen Leitungen g', g" aus. Durch eine mit Absperrschieber f ² versehene Leitung h können die Leitungen e und g im Bedarfsfall unter Umgehung der Behälter α und b unmittelbar miteinander verbunden werden.

Der Behälter α ist für den Dauerbetrieb bestimmt, und die Menge der darin enthaltenen Filtermasse ist den dem Mindestverbrauch entsprechenden Wassermengen angepaßt. Der BehäLterraum b dagegen enthält die zu- und abschaltbaren Kammern und ist durch radiale Zwischenwände i in sechs Kammern unterteilt, die einen mittleren Schacht k umgeben, in den oben die Leitung e" mündet. Von diesen Kammern gehören jeweils zwei diametral einander gegenüberliegende Kammern I, I' bzw. II, II' und III, III' zusammen. Oben stehen die genannten Kammern mit dem Innenraum des Schachtes k in Verbindung. Etwa in Höhe des Siebbodens d ist der Schacht k durch einen Zwischenboden I nach unten abgeschlossen, und in dem unteren Teil, an den die Abflußleitung g" angeschlossen ist, der also einen Ablaufschacht bildet, ist der Drehschieber m vorgesehen (Abb. 3 und 4). Derselbe ist mit sechs paarweise einander diametral gegenüberliegenden Schlitzen»¹, n², n³ gleicher Breite versehen, denen ebenfalls 8g diametral einander gegenüberliegende Schlitze o¹, o², o^s der Wand des Abflußschachtes k zugeordnet sind. Von diesen letztgenannten Schlitzen haben die einander paarweise gegenüberliegenden Schlitze unter sich gleiche Breitej die einzelnen Paare aber jeweils verschiedene Breite. Die Breite der Schlitze o³ entspricht der Breite der Schlitze n^s des Schiebers m, während die in Richtung der Uhrzeigerdrehung folgenden Schlitze o¹ die größte und die folgenden o² eine mittlere Breite haben. Bei Drehung des Schiebers im Sinne der Uhrzeigerdrehung werden also mit dem Abschlußschacht k zunächst die Kammern I, Γ durch die Schlitze n¹, o¹, nach Drehung um einen weiteren Winkel auch die Kammern II, II' durch die Schlitze n^z, o² und schließlich nach Zurücklegung eines entsprechenden weiteren Winkelweges auch die Kammern III, IIF in Verbindung gebracht. Infolge der diametralen Anordnung der paarweise zusammengehörigen Kammern ist der vollständig im Wasser des Ablaufschachtes k liegende Schieber m auch gegen einseitige seitliche Wasserdrücke geschützt und, worauf vorstehend schon hingewiesen wurde, nach Möglichkeit entlastet.

Die Steuerung des Schiebers m erfolgt durch einen Kraftkolben q (Fig. 5 bis J), der in dem Zylinder^ verschiebbar ist, dessen Innenraum auf einer Kolbenseite an die Zuflußleitung e vor der engsten Stelle eines Venturimessers r durchs die Rohrleitung s angeschlossen ist, während er auf der anderen Kolbenseite hinter der engsten Stelle des Venturimessers mit der Rohrleitung e durch die Rohrleitung t verbunden ist. Die Kolbenstange u ist als Zahn- bzw. Mitnehmerstange ausgebildet und treibt

ein Zahnrad ν, auf dessen Welle w ein Kegelrad χ sitzt, mit dem ein auf der Schieberstange y sitzendes Kegelrad ζ kämmt. Mit der Kolbenstange u sind ferner durch eine Traverse T die Kolbenstangen u' von den Kolben q' verbunden, die in seitlich vom Zylinder^) angeordneten Zylindern j>' verschiebbar sind.

In der Mitte zwischen den Zylindern j>' ist über dem Zylinder fi ein stehender Zylinder Z'

ίο angeordnet, der Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, enthält und unten eine Bohrung B aufweist, an die die Zylinder fi' auf der Kolbenseite, die der Kolbenseite des geringeren Druckes im Zylinder p entspricht, durch Rohrleitungen s' angeschlossen sind. Oben ist der" Zylinder Z' durch einen Stopfen G mit engem Luftauslaß verschlossen.

Die Anordnung ist so getroffen, daß beim Durchfluß der dem geringsten Wasserverbrauch entsprechenden Wassermenge (erste Stufe) durch den Venturimesser, bei dem der Schieber m sich in Schließlage befindet, die Kolben q, q' rechts stehen. Dabei wirkt auf die linke Seite der Kolben q' vom Zylinder Z' aus die bei dieser Kolbenstellung niedrige Quecksilbersäule, deren Höhe so bemessen ist, daß ihr statischer Druck den auf der rechten Seite des Kolbens q der linken Seite gegenüber überwiegenden Druck ausgleicht. Bei Steigerung der Wasserförderung rückt der Kolben q nach Maßgabe der größeren Druckdifferenz zwischen den vor und hinter ihm herrschenden Drücken

- nach links vor. Die in gleicher Richtung mitgehenden Kolben q' verdrängen infolgedessen das vor ihnen befindliche Quecksilber in den Zylinder Z', bis der statische Druck der somit wachsenden Quecksilbersäule die höhere Druckdifferenz im Zylinder p ausgleicht und die Kolben zur Ruhe kommen. Der enge Luftauslaßkanal im Stopfen G des Zylinders Z' wirkt dabei dämpfend. Der Kolben q veranlaßt bei seinem Vorrücken die Drehung des Schiebers m im Sinne der Uhrzeigerdrehung. Dabei gelangt der Schieber m in die dem höheren Verbrauch entsprechende Lage, in der die Kammern I, I', deren Filterfüllung den entsprechenden zusätzlichen Wassermengen angepaßt ist, in den Wasserweg eingeschaltet werden.

In gleicher Weise werden die Kammern II, II' bzw. III, III' stufenweise zugeschaltet, wenn beim Übergang zu einer dritten bzw. einer vierten Verbrauchsstufe der Wasserzufluß weitersteigt. Die umgekehrten Vorgänge spielen sich bei der Abnahme des Wasserzuflusses ab.

Bei dem dargestellten Beispiel sind die Behälter α und b als runde Behälter ausgebildet, doch können sie z. B. auch als viereckige Behälter ausgebildet sein. Abb. 8 zeigt z. B. im Querschnitt einen solchen Behälter b¹, der für eine dreistufige Anlage bestimmt ist, bei der der Drehschieber m¹ und der Ablaufschachtmantel k entsprechend weniger Schlitze aufweisen. Auch behebige vieleckige Querschnittsformen der Behälter können natürlich gewählt werden.

Statt den Drehschieber in den Ablaufschacht k des die unterteilten Kammern aufweisenden Behälters zu legen, kann man den Drehschieber auch, wie Abb. 9 im Querschnitt zeigt, aus dem Behälter herauslegen und den Abfluß aus Einzelkammern, die durch die Abflußleitungen P bzw. II⁶ angedeutet sind, durch den Drehschieber regeln lassen. Die Abfiußleitungen P, II⁶ sind dabei zweckmäßig zu gabeln und an paarweise diametral einander gegenüberliegende Verteilerkammern k¹ bzw. £² anzuschließen, so daß auch in diesem Falle der Drehschieber m¹ von seitlichen Wasserdrücken entlastet ist.

In allen den genannten Fällen kann man statt der mechanischen Steuerung auch elektrische Steuerung benutzen, wobei gegebenenfalls ebenfalls ein Venturimesser als Impulsgeber Verwendung finden kann. Auch kann man die Regelung der Kammeranschlüsse auf der Zuflußseite der Kammern vornehmen statt auf der Abflußseite. Zur Regelung des Zuflusses zu den einzelnen Kammern kann man, besonders in letzterem Falle, auch einfache Flachschieber verwenden. In diesem letzteren Falle werden _die Flachschieber zweckmäßig durch Steuerorgane betätigt, welche in Abhängigkeit vom'Wasserzufluß zu einer vor den Entsäuerungskammern liegenden Vorkammer oder einer Meßkammer gesteuert werden.

Einige Ausführungsbeispiele dieser Art sind in Abb. 10 bis 12 bzw. 13 bis 15 im Schema, und zwar jeweils in senkrechtem Schnitt, in einer Seitenansicht und im Grundriß dargestellt, wobei die Entsäuerungskammern der Einfachheit halber weggelassen sind.

Gemäß Abb. 10 bis 12 erfolgt der Zufluß des Wassers zu der dauernd in Betrieb befindlichen Entsäuerungskammer durch eine Leitung L aus einer Vorkammer V, an die auch die zu- und abschaltbaren Entsäuerungskammern I und II durch Rohrleitungen L¹ bzw. X² angeschlossen sind. Die einzelnen zu den Entsäuerungskammern führenden Leitungen L, L¹ und L² sind durch selbsttätig in Abhängigkeit von den Zuflußmengen des Wassers gesteuerte Schieber S, S\ S² verschlossen. Diese Schieber werden durch die Schwimmer Sw, Sw¹, Sw² gesteuert, welche mit Anschlagstangen A, A¹, A² verschiedener Höhe versehen sind, über denen Hebel H, H¹, H² liegen, an welchen die Schwimmer jeweils mittels Zugstangen Z aufgehängt sind. Bei der Inbetriebsetzung der Anlage werden der Vorkammer V nur die dem Mindestverbrauch entsprechenden Wassermengen zugeführt. Dabei steigt zunächst der

Wasserspiegel und hebt die Schwimmer Sw, Sw¹ und Sw². Die am höchsten reichende Stange A des Schwimmers Sw stößt dabei als erste gegen den zugehörigen Hebel H, so daß der Schwimmer unter Vermittlung dieses Hebels den Schieber S zieht. Die der Zuführung entsprechenden Wassermengen strömen infolgedessen gleichzeitig der dauernd in Betrieb befindlichen Entsäuerungskammer zu, so daß ίο der Wasserspiegel in der Vorkammer V zur Ruhe bei N kommt. Erst wenn beim Übergang von der Mindestverbrauchsstuf e zu einer zweiten Stufe der Wasserzufluß entsprechend zunimmt, steigt auch in der Vorkammer V der Wassert5 spiegel. Mit diesem steigen auch die Schwimmer Sw¹ und Sw², während der Schwimmer Sw durch den in der Offenstellung arretierten Schieber S festgehalten wird. Als nächste stößt dabei die zweitlängste Schwimmerstange A ^x auf den zugehörigen Hebel If¹, und dieser Schwimmer zieht mit Hilfe dieses Hebels nunmehr den Schieber S¹, so daß durch die Leitung L¹ die zusätzlichen Wassermengen zu der zuzuschaltenden Entsäuerungskammer I strömen. Der Wasserspiegel kommt alsdann bei N¹ wieder zur Ruhe, und erst bei abermaliger Zunahme der Wassermenge wiederholen sich die genannten Vorgänge mit Bezug auf den Schieber S² (Wasserspiegel N^z). Umgekehrt werden die Schieber S*, S¹, S unter dem Einfluß ihres Eigengewichtes wieder in die Schließlage zurückgeführt, wenn der Wasserzufluß stufenweise abnimmt. -

Bei der Ausführung nach Abb. 13 bis 15 sind zur Steuerung der Schieber S, S¹, S² statt der Schwimmer Füllgefäße F, F¹, F² mit engem Bodenauslauf verwendet, die in einer Vorkammer F¹ an mit den Schiebern durch Zugglieder verbundenen und mit verstellbarem Gewicht G belasteten Kipphebeln K, K¹, K² als Gegengewicht aufgehängt sind. Die Füllgefäße F, F^x, F^& hängen dabei unter Zulaufrohren R, R¹, R², die in verschiedener Höhe in einer Wand W angebracht sind, durch welche die Vorkammer F¹ von einer vorgebauten Meßkammer M getrennt ist. Von der Meßkammer M fließen die dem Mindestverbrauch entsprechenden Wassermengen in die Vorkammer V¹ durch das entsprechend bemessene Zulaufrohr R, durch das sie in das Kippgefäß J¹ geleitet werden. Unter dem zunehmenden Gewicht des sich füllenden Kippgefäßes kommt der Hebel K zum Ausschwingen und zieht den Schieber S, so daß die über den Rand des Kippgefäßes überlaufenden und durch den Bodenauslaß durchgehenden, insgesamt dem Mindestverbrauch entsprechenden Wassermengen durch die Leitung L in die dauernd in Betrieb befindliche Entsäuerungskammer abfließen. Bei der Zunahme des Wasserzuflusses entsprechend der ersten Stufe des Mehrverbrauchs steigt dasWasser in der Meßkammer M, und die von dem Zulaufrohr R nicht durchgelassenen Wassermengen fließen durch das Zulaufrohr R¹ in das zweite Kippgefäß F¹, so daß mit dessen Hilfe jetzt der Schieber S¹ gezogen wird, worauf der Wasserspiegel in der Meßkammer M wieder zur Ruhe kommt. Bei weiterer Steigerung der Förderung entsprechend der zweiten Mehrverbrauchsstufe endlich fließen die zusätzlich zugeführten Wassermengen durch das Zulaufrohr R² in das Kippgefäß F^z, so daß jetzt auch der Schieber S^z der zur zweiten zusätzlichen Entsäuerungskammer gehörenden Leitung L² gezogen wird. Bei der Abnahme des Wasserzuflusses läuft zunächst das Kippgefäß F² durch die enge Bodenöffnung leer, so daß der Hebel K² durch das Gewicht G² in die Ausgangslage zurückgeführt wird und der Schieber S² in die Schließlage zurückkehrt. In gleicher Weise werden die übrigen Schieber bei entsprechender Abnahme der Wassermengen bzw. bei Einstellung des Wasserzuflusses wieder geschlossen.

Auch bei mit Schiebern in den Zuflußleitungen arbeitenden Einrichtungen kann man natürlich die Steuerung der Schieber auf elektrischem Wege, z. B. durch in Abhängigkeit vom Wasserstand wirkende Impulsgeber, erfolgen lassen. Statt einer Flüssigkeitssäule veränderlicher go Höhe kann man natürlich auch eine andere den Druckausgleich bewirkende, einseitig auf den Kolben q unmittelbar wirkende veränderliche Kraft benutzen, z. B. Federkraft, Hebel 0. dgl. Ebenso kann statt gebrannten Magnesits gegebenenfalls auch ein anderer Stoff verwendet werden, der in gleicher oder ähnlicher Weise wirkt.

Auch zu anderen Zwecken, z. B. zur Enteisenung, und überhaupt zur Behandlung von Flüssigkeit mit Hilfe von Filtern oder filterartigen Apparaten dienende Anlagen können im Sinne der vorliegenden Erfindung ausgebildet werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Entsäuerungsvorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten in schwankenden Mengen, bei der die Entsäuerung durch Filtrierung mittels gebrannten Magnesits o. dgl. erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage in mehrere Filter oder Entsäuerungsbehälter (a, b) eingeteilt ist, von denen ein Behälter (a) der Mindestleistung entsprechend dauernd von Wasser durchflossen wird, während der andere Behälter (δ) für bestimmte zusätzliche Verbrauchsmengen berechnete Kammern (I, II, III) enthält, die nacheinander, jeweils bei Zunahme der Wasserzuflußmenge um die entsprechende zusätzliche Menge durch, in Abhängigkeit von den Zuflußmengen auf ein Steuerorgan

   (m, m¹) für die Verbindungsleitungen wirkende mechanische oder elektrische Antriebsvorrichtung selbsttätig zu- bzw. bei umgekehrten Vorgängen wieder abschaltbar S sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung für das Steuerorgan (m) aus einem in bekannter Weise unter dem Einfluß eines

   ίο Venturimessers (r) stehenden Kraftkolben (q) besteht, der auf der einen Seite außerdem unter dem Einfluß einer veränderlichen Kraft z. B. des statischen Druckes einer zum Wiederausgleich der Druckunterschiede dienenden Flüssigkeitssäule in einem Zylinder (/) steht, deren Höhe sich bei der Verschiebung des Steuerkolbens (q) ändert.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vor oder hinter den Filtern angeordnete Steuerorgan (m) als Drehschieber ausgebildet und in einem mittleren Ablaufschacht [Ii) des Behälters (b) mit durch radiale Wände (i) voneinander getrennten Entsäuerungskammern derart angeordnet ist, daß diametral einander paarweise gegenüberliegende Teilkammem (I, Γ bzw. II, IF und III, III') gleichzeitig paarweise und stufenweise in den Strömungsweg ein- und ausschaltbar sind.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehschieber (m¹) in einem von den Entsäuerungskammern räumlich getrennten, mit Bezug auf die Wasserströmung hinter ihnen liegenden Gehäuse von paarweise einander diametral gegenüberliegenden Verteilerkammern (k¹, &²) umgeben ist, so daß je ein Kammerpaar (k¹ bzw. k²) einerseits mit einer der zu- und abschaltbaren ein- oder mehrteiligen Entsäuerungskammern in Verbindung steht und andererseits mit der gemeinsamen Abflußleitung (I⁶ bzw. II⁶) verbunden ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Äbschlußorgane (S, S¹, S²) in den. Zuflußleitungen (L, U, L²) nach den zu- und abschaltbaren Entsäuerungskammern vorgesehen sind und durch vom Wasserstand in einer Vor- oder Meßkammer (V, V¹, M) beeinflußte Steuerorgane (Sw bzw. F) stufenweise nacheinander auf mechanischem oder elektrischem Wege geschaltet werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen