DE8915477U1 - Ultrapure water supply device - Google Patents
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Description
ReinstwasserversorgungsvorrichtungUltrapure water supply device
Die Erfindung betrifft eine Reinstwasserversorgungsvorrichtung mit einem Reinstwasserversorger, umfassend einen Relnstwasserbereiter und einen Reinstwasserumwälzer, mit einer vom Reinstwasserversorger ausgehenden und zu diesem zurückgeführten Ringleitung, welche von einem Reinstwasserstrom durchströmt ist, und mit mindestens einer von der Ringleitung abzweigenden Stichleitung, an deren Ende sich eine einen ständigen Mindestdurchfluß durch die Stichleitung aufrechterhaltende Mindestmengenleitung anschließt. The invention relates to an ultrapure water supply device with an ultrapure water supplier, comprising an ultrapure water maker and an ultrapure water circulator, with a ring line extending from the ultrapure water supplier and returning to it, through which an ultrapure water flow flows, and with at least one branch line branching off from the ring line, at the end of which a minimum quantity line is connected which maintains a constant minimum flow through the branch line.
Bei derartigen bekannten Reinstwasserversorgungsvorrichtungen wird die Mindestmengenleitung zu einer von der Ringleitung getrennten Mindestmengensammelleitung oder Rücklaufleitung geführt, welche dann das aus den Mindestmengenleitungen zurückströmende Reinstwasser aufnimmt undIn such known ultrapure water supply devices, the minimum quantity line is led to a minimum quantity collection line or return line that is separate from the ring line, which then receives the ultrapure water flowing back from the minimum quantity lines and
zurückführt.back.
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Ein derartiges System hat den großen Nachteil, daß es zum r Inen durch die zusätzliche Mindestmengensammelleitung '-; hohe Investition^- und Eit&tQi^Mo·... ;en verursacht und daßSuch a system has the major disadvantage that it requires high investment and costs due to the additional minimum quantity collection line and that
: zuni andern der stetige Durchfluß durch die Mindestmengen-: on the other hand, the continuous flow through the minimum quantity
; leitung die Kapazität der Ringleitung vermindert, was ins-; line reduces the capacity of the ring line, which in particular
besondere bei einer Vielzahl von Stichleitungen dazuespecially with a large number of spur lines
&ngr; führt, daß die Ringleitung um die über die Mindestmengen-v leads to the ring line being overfilled by the minimum quantity
' leitungen abströmende Reinstwassermenge größer din-ensio-' pipes outflowing ultrapure water quantity greater than din-ensio-
■ niert werden muß, so daß auch dies wieder die Installa-■ must be installed, so that this again requires the installation
§ tionskosten erhöht.§ increased production costs.
'· Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine '· The invention is therefore based on the object of
Reinstwasserversorgungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß dieses mit möglichst geringen Installationskosten auskommt.To improve ultrapure water supply devices of the generic type in such a way that they can be installed at the lowest possible cost.
Diese Aufgabe wird bei einer Reinstwasserversorgungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäp dadurch gelöst, daß in die Ringleitung ein vom Reinstwasserstrom durchetrömtes Element eingesetzt ist, welches einen durchströmten Bereich aufweist, in welchem zur Erzeugung eines Wirkdruckverlusts der Druck gegenüber dem Ringleitungsdruck abgesenkt ist, und daß die Mindestmengenleitung in diesen Bereich einmündet.This object is achieved in an ultrapure water supply device of the type described at the outset in accordance with the invention in that an element through which the ultrapure water flow flows is inserted into the ring line, which element has a flow area in which the pressure is reduced compared to the ring line pressure in order to generate an effective pressure loss, and in that the minimum quantity line opens into this area.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung entsteht durch die Druckabsenkung in dem Bereich bezogen auf die Ringleitung der Wirkdruckverlust, der für einen Fluß durch die Mindestmengenleitung maßgeblich ist.In the solution according to the invention, the pressure reduction in the area related to the ring line creates the effective pressure loss, which is decisive for a flow through the minimum quantity line.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den großen Vorteil, daß nur noch eine Ringleitung benötigt wird, und daß die Kapazität dieser einen Ringleitung nicht durch die durch The solution according to the invention has the great advantage that only one ring line is required and that the capacity of this one ring line is not limited by the
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die Mindestmengenleitungen fließenden Mengen von Reinstwasser verringert wird, uondern dadurch, daß dieses stets wieder zur Ringleitung zurückgeführt wird und somit die Kapazität der Ringleitung lediglich entsprechend den angeschlossenen Verbrauchern sowie der erforderlichen Mindestrüokiöüfmenge diiüensicniert werden muß. Dsmit erfordert die erfindungsgemäße Reinstwasserversorgungsvorrichtung erheblich geringere Installationskosten.the quantities of ultrapure water flowing through the minimum quantity lines are reduced, but also because this is always returned to the ring line and thus the capacity of the ring line only needs to be diluted according to the connected consumers and the required minimum return quantity. The ultrapure water supply device according to the invention therefore requires considerably lower installation costs.
Vorzugsweise ist das vom Reinstwasserstrom durchströmte Element so dimensioniert, daß ein bleibender Druckverlust desselben ungefähr 20 % und weniger, noch besser 10 % und weniger, des Wirkdruckverlusts beträgt.Preferably, the element through which the ultrapure water flow flows is dimensioned such that a permanent pressure loss thereof is approximately 20% or less, even better 10% or less, of the effective pressure loss.
Ferner sieht eine bevorzugte Dimensionierung des vom Reinstwasserstrom durchströmten Elements vor, daß diese so erfolgt, daß in der Stichleitung eine Strömungsgeschwin digkeit von 0,1 m/sec und mehr, noch besser 0,2 m/sec und :nshr und bevorzugt Q,5 m/sec und mehr·, auftritt.Furthermore, a preferred dimensioning of the element through which the ultrapure water flow flows provides that this is done in such a way that a flow velocity of 0.1 m/sec and more, even better 0.2 m/sec and 0.5 m/sec and more, occurs in the branch line.
Grundsätzlich könnte das Element so in der Ringleitung angeordnet sein, daß es nur von einem Teil des Reinstwasserstroms durchströmt ist, uai den anderen Teil des Reinstwasserstroms möglichst ungehindert passieren zu lassen. Besonders einfach ist jedoch eine Lösung, bei welcher das Element vom gesamten Reinstwasserstrom durchströmt ist.In principle, the element could be arranged in the ring line in such a way that only part of the ultrapure water flow flows through it, while allowing the other part of the ultrapure water flow to pass through as unhindered as possible. However, a particularly simple solution is one in which the entire ultrapure water flow flows through the element.
Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit dieses vom Reinstwasserstrom durchströmte Element zu gestalten, sieht vor, daß dieses eine Venturidüse mit einer Strömungsquerschnittsverengung ist und daß der Bereich, in welchem der Druck gegenüber dem Ringleitungsdruck abgesenkt ist, ein Abschnitt der Strömungsquerschnittsverengung ist. DieseA particularly advantageous possibility for designing this element through which the ultrapure water flow flows is that it is a Venturi nozzle with a flow cross-section constriction and that the area in which the pressure is lower than the ring line pressure is a section of the flow cross-section constriction. This
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Lösung ist die reinstwassergerechteste, da bei dieser keinerlei nicht ständig durchströmte Toträume auftreten.This solution is the most suitable for pure water, as it does not create any dead spaces where the water is not constantly flowing through.
Vorzugsweise wird der Bereich, in welchem der Druck gegenüber dem Ringleitungsdruck abgesenkt ist, so gewählt, daß sr ds:ü Abschnitt der Strojnungscjueirsclinit^sve^^nniinn mit dem geringsten Druck entspricht.Preferably, the area in which the pressure is reduced compared to the ring line pressure is selected so that it corresponds to the section of the flow curve with the lowest pressure.
Bei den Venturidüsen sind die unterschiedlichsten Gestaltungen denkbar. Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch, wenn die Venturidüse einen entsprechend den Normabmessungen gestalteten Strömungsverlauf aufweist.A wide variety of designs are possible for the Venturi nozzles. However, it is particularly advantageous within the scope of the present invention if the Venturi nozzle has a flow pattern designed in accordance with standard dimensions.
Die Venturidüse könnte grundsätzlich wie eine übliche Venturidüse ausgebildet sein, d.h. also einen Abzweig vor und in der Strömungsquerschnittsverengung aufweisen. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung hat es sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, wenn die Venturidüse nur die in den Abschnitt der Strömungsquerschnittsverengung mündende Bohrung aufweist.Insbesondere in diesem Fall läßt sich die erfindungsgemäße Lösung dadurch optimal verwirklichen, daß die Stichleitung von der Ringleitung außerhalb der Venturidüse abzweigt.The Venturi nozzle could basically be designed like a conventional Venturi nozzle, i.e. have a branch in front of and in the flow cross-section constriction. However, within the scope of the solution according to the invention, it has proven to be expedient if the Venturi nozzle only has the bore that opens into the section of the flow cross-section constriction. In this case in particular, the solution according to the invention can be optimally implemented by having the branch line branch off from the ring line outside the Venturi nozzle.
Hierbei könnte der Abzweig der Stichleitung, deren Mindestmengenleitung zur Venturidüse geführt ist, in Strömungsrichtung vor oder hinter der Venturidüse liegen. Vorteilhaft ist es, wenn die Stichleitung in Strömungsrichtung vor der Venturidüse abzweigt. In this case, the branch of the branch line, whose minimum quantity line is led to the Venturi nozzle, could be located in the flow direction in front of or behind the Venturi nozzle. It is advantageous if the branch line branches off in the flow direction in front of the Venturi nozzle.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung ist es nicht ausgeschlossen, mehrere Stichleitungen über eine Mindestmengenleitung zur Ringleitung zurückzuführen. BesondersWithin the scope of the solution according to the invention, it is not excluded to lead several branch lines back to the ring line via a minimum quantity line.
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zweckmäßig let es jedoch, wenn jede Stichleitung über eine Mindestmengenleitung zurückgeführt ist.However, it is advisable if each branch line is fed back via a minimum quantity line.
Bei den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Art der Stichleitungen nicht näher spezifiziert. So ist in der Pegel vorgesehen, daß die Stichleitung zu einer Verbraucherabzapfung führt. Es ist aber auch denkbar, daß Stichleitungen vorhanden sind, welche lediglich Reserveabgänge für später noch anzuschließende und zu Verbraucherabzapfungen führende Stichleitungen darstellen.In the embodiments described so far, the type of stub lines has not been specified in more detail. The level provides that the stub line leads to a consumer tap. However, it is also conceivable that stub lines are present which merely represent reserve outlets for stub lines that are to be connected later and lead to consumer taps.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages of the invention are the subject of the following description and the graphic representation of some embodiments. In the drawing:
Fig. 1 Eine schematische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Reinstwasserversorgungsvorrichtung;Fig. 1 A schematic overall view of an ultrapure water supply device according to the invention;
Fig. 2 eine ausschnittsweise Darstellung des Bereichs A.Fig. 2 shows a partial view of area A.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reinstwasserversorgungsvorrichtung, in Fig. 1 als Ganzes mit bezeichnet, umfaßt einen Reinstwasserversorger 12 mit einem Reinstwasserumwälzer 14, welcher einen Reinstwasserstrom 16 durch eine Ringleitung 18 pumpt, welche ihrerseits wieder zurückgeführt ist zu einem vom Reinstwasserversorger 12 umfaßten Reinstwasserbereiter 20. In diesem Reinstwasserbereiter 20 wird das aus der Ringleitung 18 zurückfließende Reinstwasser wieder aufbereitet und dem Reinstwasserumwälzer 14 zugeleitet. Eine Versorgung der Ringleitung 18 mit zufließendem Wasser zum Ersatz des aus der Ringleitung 18 entnommenen Wassers erfolgt über eine Vorbehandlung 22, welche Leitungswasser vorbehandelt undAn embodiment of an ultrapure water supply device according to the invention, designated as a whole in Fig. 1, comprises an ultrapure water supplier 12 with an ultrapure water circulator 14, which pumps an ultrapure water flow 16 through a ring line 18, which in turn is returned to an ultrapure water processor 20 included in the ultrapure water supplier 12. In this ultrapure water processor 20, the ultrapure water flowing back from the ring line 18 is reprocessed and fed to the ultrapure water circulator 14. The ring line 18 is supplied with incoming water to replace the water taken from the ring line 18 via a pretreatment 22, which pretreats tap water and
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dem Reinstwasserbereiter 20 des Reinstwasserversorgers 12 zur endgültigen Aufbereitung zuführt.the ultrapure water processor 20 of the ultrapure water supplier 12 for final processing.
Von der Ringleitung 18 zweigen Stichleitungen 24a, b ab, welche zu Absperrventilen 26a, 28a führen, über welche Verbraucher 30a und 32a mit der Stichleitung 24a verbunden sind. Desgleichen führt die Stichleitung 24b zu einem Absperrventil 26b über welches ein Verbraucher 30b mit der Stichleitung 24b verbunden ist.Branch lines 24a, b branch off from the ring line 18, which lead to shut-off valves 26a, 28a, via which consumers 30a and 32a are connected to the branch line 24a. Likewise, the branch line 24b leads to a shut-off valve 26b via which a consumer 30b is connected to the branch line 24b.
Um in den Stichleitungen 24a, b einen ständigen Strom von Reinstwasser aufrechtzuerhalten, führt von einem Ende 34a bzw. 34b der jeweiligen Stichleitung 24a bzw. 24b jeweils eine Mindestmengenleitung 36a bzw. 36b zurück zur Ringleitung 18, und zwar zu einer als Ganzes mit 38a bzw. 38b bezeichneten Venturidüse.In order to maintain a constant flow of ultrapure water in the branch lines 24a, b, a minimum quantity line 36a or 36b leads from one end 34a or 34b of the respective branch line 24a or 24b back to the ring line 18, specifically to a Venturi nozzle designated as a whole with 38a or 38b.
Diese Venturidüse 38 ist unmittelbar in die Ringleitung eingesetzt und von dem gesamten die Ringleitung 18 durchströmenden Reinstwasserstrom 16 durchflossen und umfaßt eine Querschnittsverengung 40, welche der Reinstwassei ■-strom 16 mit einer Geschwindigkeit Vv durchströmt, die höher ist als die Geschwindigkeit V in der Ringleitung 18, so daß sich folglich in der Querschnittsverengung 40 ein Druck Pv einstellt, welcher niedriger ist als der Druck Pr in der Ringleitung 18, so daß bezogen auf Pr ein Wirkdruckverlust auftritt.This Venturi nozzle 38 is inserted directly into the ring line and is traversed by the entire ultrapure water flow 16 flowing through the ring line 18 and comprises a cross-sectional constriction 40 through which the ultrapure water flow 16 flows at a speed V v that is higher than the speed V in the ring line 18, so that consequently a pressure P v is established in the cross-sectional constriction 40 which is lower than the pressure P r in the ring line 18, so that an effective pressure loss occurs in relation to P r .
In diese Querschnittsverengung 40 mündet nun über eine quer zu einer Längsrichtung 42 der Venturidüse 38 von außen eingebrachte Bohrung 44 die jeweilige Mindestmengenleitung 36a bzw. 36b, so daß diese direkt in den Bereich der Venturidüse 38 eintritt, in welcher der Druck Pv herrscht, welcher niedriger ist als der Druck Pr.The respective minimum quantity line 36a or 36b now opens into this cross-sectional constriction 40 via a bore 44 introduced from the outside transversely to a longitudinal direction 42 of the Venturi nozzle 38, so that it enters directly into the region of the Venturi nozzle 38 in which the pressure P v prevails, which is lower than the pressure P r .
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Wie außerdem in Fig. 2 dargestellt, ist vorzugsweise vor der Venturidüse 38 eine Abzweigung 46 in der Ringleitung 18 vorgesehen, von welcher die jeweiligen Stichleitungen 24a, b ausgehen.As also shown in Fig. 2, a branch 46 is preferably provided in the ring line 18 upstream of the Venturi nozzle 38, from which the respective branch lines 24a, b originate.
Somit herrscht in der Leitungsschleife, gebildet aus der jeweiligen Stichleitung 24 und der Mindestmengenleitung ein dem Wirkdruckverlust entsprechendes Druckgefälle, welches dafür verantwortlich ist, daß diese Leitungsschleife ständig von einem Teilstrom von Reinstwasser durchströmt ist, wobei Strömungsgeschwindigkeiten in der Stichleitung 24 von 0,1 m/sec und mehr, noch besser 0,2 m/sec und mehr, auftreten. Thus, in the pipe loop formed by the respective branch line 24 and the minimum quantity line, there is a pressure gradient corresponding to the effective pressure loss , which is responsible for this pipe loop being constantly flowed through by a partial flow of ultrapure water , with flow velocities in the branch line 24 of 0.1 m/sec and more, even better 0.2 m/sec and more.
Die Venturidüse 38 ist üblicherweise eine Venturidüse mit Normabmessungen, wobei diese im Gegensatz zu üblichen Venturidüsen lediglich eine in die Querschnittsverengung 40 mündende Bohrung 44 aufweist. Die Dimensionierung der Venturidüse 38 erfolgt zweckmäßigerweise so, daß diese einen bleibenden Druckverlust von < 50 mbar, noch besser < 30 mbar, aufweist und somit in der Ringleitung 18 mehrere Venturidüsen 38 hintereinander angeordnet werden können.The Venturi nozzle 38 is usually a Venturi nozzle with standard dimensions, whereby, in contrast to conventional Venturi nozzles, this only has a bore 44 that opens into the cross-sectional constriction 40. The Venturi nozzle 38 is expediently dimensioned in such a way that it has a permanent pressure loss of < 50 mbar, even better < 30 mbar, and thus several Venturi nozzles 38 can be arranged one behind the other in the ring line 18.
Vorzugswelse ist zwischen der Abzweigung 46 und der Stichleitung 24 noch ein Absperrventil 48 und zwischen dsr Mindestmengenleitung 36 und der Venturidüse 38 noch ein Absperrventil 50 vorgesehen, welche beide beim üblichen Betrieb der Reinstwasserversorgungsvorrichtung 10 offen sind, jedoch zum Zwecke von Reparaturen geschlossen werder können.Preferably, a shut-off valve 48 is provided between the branch 46 and the branch line 24 and a shut-off valve 50 is provided between the minimum quantity line 36 and the Venturi nozzle 38, both of which are open during normal operation of the ultrapure water supply device 10, but can be closed for the purpose of repairs.
Wie außerdem noch aus Flg. 1 zu ersehen ist, ist die Ringleitung 18 neben den bereits mit Verbrauchern 30 a, b, 32eAs can also be seen from Fig. 1, the ring line 18 is, in addition to the consumers 30 a, b, 32e
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verbundenen Stichleitungen 24a, b noch zusätzlich mit einer als Reserveabgang dienenden Stichleitung 24c versahen, welche zunächst noch nicht mit einsßi Verbraucher verbunden ist, sondern lediglich den nachträglichen Anschluß eines Verbrauchers ohne montagemäßigen Eingriff in die Ringleitung 18 ermöglicht. Auch diese Stichleitung 24c ist -it einer von deren Ende 34c ausgehenden Mii»^astmengenleitung 36c mit der Ringleitung 18 verbunden, wobei diese Mindestmengenleltung 36c ebenfalls in eine Venturidüse 3Ec &Lgr;&eegr; gleicher Weise wie die Mindestmengenleitungen 36a, b mündet.In addition to the branch lines 24a, b connected to the ring line 18, the branch lines 24c are additionally provided with a branch line 24c serving as a reserve outlet, which is not initially connected to a consumer, but merely enables the subsequent connection of a consumer without any assembly work in the ring line 18. This branch line 24c is also connected to the ring line 18 by a minimum quantity line 36c extending from its end 34c , this minimum quantity line 36c also opening into a Venturi nozzle 3Ec in the same way as the minimum quantity lines 36a, b .
Somit wird auch bei Reserveabgängen vermieden, daß nicht durchströmte Toträume entstehen, welche zu einer Beeinträchtigung der Qualität des in der Ringleitung 16 umströmenden Reinstwasseretroms führen würde. This also avoids the occurrence of dead spaces through which no flow occurs in reserve outlets, which would impair the quality of the ultrapure water flowing in the ring line 16.
Claims (12)
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