SE470304B - Vätskebehandlingsaggregat - Google Patents

Description

470 301: 10 15 20 25 30 35 2 turbulent strömning i den undre kammaren. Hastigheten hos det vatten som strömmar förbi behandlingsrören kan därför vara extremt hög vid vissa rör samtidigt som hastigheten vid andra rör är förhållandevis làg. I de rör som förbi- strömmas av vatten med hög hastighet uppstår en snabb erodering av jonbytarmassan; något som medför en icke önskvärd reduktion av driftstiden mellan erforderliga restaureringar av massan. Dessa restaureringsoperationer är omständliga och tidsödande, varför alltför korta driftstider mellan desamma blir ekonomiskt kostsamma.

Uppfinningens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovannämnda problem vid tidigare kända vätskebehandlings- aggregat av berört slag och skapa ett aggregat som förmår arbeta under lång tid utan behov av restaurering eller byte av jonbytarmassa. Ett grundläggande syfte med upp- finningen är därför att skapa ett aggregat vid vilket vattenföringen utanför de olika behandlingsrören blir jämn, med små variationer mellan högsta och lägsta ström- ningshastighet i hela satsen av rör. Ett annat syfte är att icke blott säkerställa jämn vätskeströmning via behandlingsrören i nytillverkade aggregat utan även möjliggöra modifiering av befintliga aggregat i samma syfte med användande av förhållandevis enkla medel.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det grundläggande syftet med densamma medelst de särdrag som är angivna i patentkravets l kännetecknande del. Föredragna, fördel- aktiga utförandeformer av uppfinningen är angivna i kraven 2-15.

Kort beskrivning4av bifogade ritningar Pâ ritningarna är FIG 1 en vertikalsektion genom ett aggregat enligt upp- j finningen, FIG 2 en horisontell sektion II-II i fig 1, FIG 3 en förstorad, skuren perspektivvy visande den ena hälften av ett i aggregatet ingående fördelarhölje enligt uppfinningen, 10 15 20 25 30 35 470 304 3 FIG 4 en ytterligare förstorad, vertikal tvärsektion genom ett parti av höljet enligt fig 3, och FIG 5 en ännu mer förstorad planvy av ett parti av höljets botten.

Detaljerad beskrivning_av ett föredraget utförande av uppfinningen I fig 1 betecknar 1 generellt en behållare vilken avgränsas av en i detta fall vertikalt ställd, lämpligen cylindrisk mantelvägg 2 samt dels en övre gavel- eller ändvägg 3, dels en såsom botten tjänande undre gavel- eller ändvägg 4. I det visade exemplet är denna bottenvägg 4 konvext eller kupolformigt välvd och har sin konvexitet riktad nedåt. Behàllarens 1 inre är delad i en övre del eller kammare 6 och en undre del 7 i form av en väsentligen fri eller öppen kammare. I den övre kammaren 6 är monterade mångfaldiga, jämförelsevis fina rör 8 vilka, såsom ovan omnämnts, har sina övre ändar 8' öppna, medan de undre ändarna 8" är slutna. De övre, öppna rörändarna 8' mynnar i en skiljevägg 5 belägen på nivå under den övre gavelväggen 3. I praktiken är rörens 8 mantelväggar per- forerade med ett stort antal små hål (ej visade) genom vilka vattnet kan passera i riktning utifrån och in. På utsidan av det enskilda röret är applicerad en duk på vilken i sin tur är påförd en massa av ett material med jonbytande egenskaper. Vatten som passerat genom rören via den utanpåliggande jonbytarmassan på dessa ansamlas i utrymmet under den övre gavelväggen 3 för att passera ut genom ett centralt, jämförelsevis grovt utloppsrör 9 vilket sträcker sig genom hela behållaren från den övre mynningen 9' och ut genom bottenväggen 4. Ett inloppsrör 10 för intagning av obehandlat vatten i behållaren är anslutet till behållarens cylindriska mantelvägg 2 och sträcker sig radiellt ut från denna. I praktiken kan behållaren ha en diameter inom området 1-3 m, lämpligen omkring 1,5 m, och en axiell höjd inom området 3-6 m, varvid behållarens övre kammare 6 kan uppta 50% eller mer av behållarens totala volym. 47oi3o4 10 15 20 25 30 35 4 I det i fig 1 illustrerade exemplet är de fina be- handlingsrören 8 monterade i behållarens övre del, medan den fria kammaren 7 är belägen i behållarens undre del. Av detta skäl är kammaren 6 i denna beskrivning för enkelhets skull benämnd övre kammare, medan kammaren 7 benämns undre kammare. Det skall dock påpekas att det i och för sig icke är uteslutet att utforma aggregatet på omvänt sätt, dvs med behandlingsrören 8 belägna i behàllarens undre del och Av detta skäl är kamrarna 6 och 7 i patentkraven benämnda första den fria kammaren lokaliserad i överdelen. respektive andra kamrar.

Så långt det visade aggregatet hittills beskrivits är detsamma i allt väsentligt tidigare känt.

I enlighet med föreliggande uppfinning är inuti den fria, i detta fall undre kammaren 7 anordnat ett i sin helhet med ll betecknat ringformigt hölje eller skal med uppgift att fördela det från inloppet 10 i behållaren in- strömmande vattnet. Såsom framgår av fig 1 i kombination med övriga figurer avgränsas detta fördelarhölje 11 av inre och yttre sidoväggar 12 resp 13 vilka är dels tätt- slutande förenade med varandra utmed ett övre kantparti 14, dels förbundna med varandra via åtminstone en tvär- ställd vägg 15 i vilken är urtagna màngfaldiga små hål eller öppningar 16 genom vilka vattnet kan pressas ut i form av ett stort antal enskilda strålar. I praktiken har höljet ll formen av en sluten ring (se fig 2). I fig 3 visas den ena hälften av denna ring varvid en första ände av ringhälften i närheten av inloppet 10 är betecknad 17, medan den motsatta änden betecknas 18. Ett för uppfin- ningen karaktäristiskt särdrag är att fördelarhöljets tvärsnittsarea städse minskar i riktning från inloppsänden 17 mot den motsatta änden 18. Lämpligen är denna reduktion av fördelarhöljets tvärsnitts- eller genomströmningsarea i huvudsak linjär från inloppsänden 17 mot den diametralt motsatta änden 18. 10 15 20 25 30 35 470 304 5 I teorin skulle de båda väggar 12, 13 som avgränsar fördelarhöljets invändiga hålrum 19 idealiskt kunna till- verkas av enkla plåtar som formats på lämpligt sätt. Av tillverkningstekniska skäl är emellertid detta svårt i praktiken, varför det exemplifierade utförandet visas sammansatt av ett antal enskilda plåtsektioner som svet- sats samman under bildande av ett hölje med närmelsevis ideal form. Såsom framgår av fig 3 och 4 är den yttre plàtväggen 13 väsentligen vertikal i sin utsträckning mellan det övre kantpartiet 14 och bottenväggen 15, medan den inre väggen 12 åtminstone i området av inloppsänden 17 avslutas på nivå under det övre kantpartiet 14 för att anslutas till ytterväggen via snedställda plåtpartier eller sektioner 20 som i detta område förlänar höljet en i riktning uppåt avsmalnande tvärsnittsform. Såsom framgår av fig 3 är minskningen av höljets tvärsnittsarea från änden 17 mot änden 18 åtminstone delvis förverkligad genom att höljets höjd successivt avtar. Reduktionen av höljets tvärsnittsarea i riktning från inloppsänden 17 mot den motsatta änden 18 förverkligas i praktiken även genom att bottenväggen 15 åtminstone partiellt successivt smalnar av i riktning från inloppsänden mot den motsatta änden (se även fig 2). Syftet med att utforma höljet så att dess tvärsnitt minskar linjärt från inloppsänden mot den mot- satta änden är att åstadkomma en så jämn hastighet som möjligt utmed flödesbanan och därmed samma utströmnings- koefficient och samma utflöde ur samtliga hål 16 i den tvärställda bottenväggen 15. I praktiken förfärdigas bottenväggen 15 lämpligen av förhållandevis tjock plåt samtidigt som hålen 16 har förhållandevis liten diameter.

Sålunda bör plåten 15 ha en tjocklek inom området 8-15 eller 9-12 mm samtidigt som hålen 16 har en diameter som icke överskrider plåttjockleken. Vid en plåttjocklek av 10 mm kan hålen ha en diameter av 10 mm. I det på ritningarna visade och i praktiken provade utförandet är den totala arean av hålen 16 cirka 0,045 m2 fördelad på cirka 570 hål med diametern 10 mm. Detta ger vid ett vattenflöde av 200 41701304 10 15 20 25 30 35 6 kg/s hastigheten 4,4 m/s ut genom hålen och ett tryckfall av drygt 1 mvp. Detta tryckfall över den strömningsmot- ståndsskapande barriär som bildas av hålväggen 15 är minst dubbelt och lämpligen åtminstone fem gånger så stort som hastighetshöjden för medelströmningen i ringhöljet. Vatt- nets hastighet i höljet är i området av inloppet 10 cirka 0,87 m/s (0,038 mvp). Genom den höga hastigheten hos de genom hålen passerande strålarna ernås en jämn fördelning av utströmningen utmed ringhöljet (något som verifierats vid praktiska prov genom att väsentligen samtliga vätske- strålar blev ungefär lika höga då utsprutning skedde genom hålen i ett uppochnedvänt hölje).

Den höga hastighet hos vätskestràlarna som efter- strävas för att ernå en jämn fördelning av vattnet utmed ringhöljet skulle emellertid i sig själv inverka menligt på strömningsbilden i den fria undre kammaren 7. För att undanröja eller motverka denna menliga inverkan är i om- rådet under den hàlförsedda första tvärväggen 15 anordnade medel för att reducera hastigheten hos vattenstrålarna.

Sagda hastighetsreduceringsmedel utgörs i exemplet av en på avstånd från den förstnämnda tvärväggen 15 befintlig andra tvärvägg 21 som likaledes är utförd med en mångfald små hål 22. Den totala arean av dessa hål 22 är större, lämpligen 2-4 gånger större än den totala hålarean i den första tvärväggen 15 (i exemplet cirka 0,140 mz). På så sätt kommer den undre, andra väggen 21 att reducera vätskestrålarnas hastighet utan att utöva påtagligt genom- strömningsmotstånd.

I fig 4 visas den undre tvärväggen 21 ansluten till höljet via dels det undre partiet av innerplåten 12, dels en separat sargplåt 23 belägen innanför ytterväggen 13.

Denna sargplåt 23 förefinns emellertid endast i det för- hållandevis breda område av höljet som är anslutet till inloppet. Höljets bredd minskar successivt och i en punkt mellan de båda ändarna 17 och 18 övergår sargplàten 23 i en förlängning av ytterväggen 13. 10 15 20 25 30 35 470 504 7 Såsom framgår av fig l är fördelarhöljet ll placerat med serien av hål 22 i den undre tvärväggen 21 mynnande i omedelbar närhet av den med 24 betecknade övergångszonen mellan behållarens mantelvägg 2 och bottenvägg 4. Närmare bestämt är den undre tvärväggen 21 lokaliserad i ett väsentligen horisontellt eller vinkelrätt mot behållarens centrumaxel orienterat plan. Detta arrangemang innebär att det i behållarens undre kammare 7 utströmmande vattnet kommer att träffa behållarens kupolformiga bottenvägg 4 och följa denna inåt mot centrum. I detta centrum före- finns röret 9, vilket icke blott tjänar såsom ett utlopps- rör för det behandlade vattnet utan även såsom ett styrdon för att omlänka och styra de inåt från fördelarhöljet ll inkommande vätskeströmmarna i ett kontrollerat flöde i riktning uppåt. Av detta skäl bör röret 9 ha jämförelsevis stor diameter så att detsamma kan erbjuda påtaglig träff- yta för vattnet. Pâ utsidan av röret 9 är anordnad en runtomgående, från bottenväggen 4 fjärmad krage 25 med uppgift att avlänka det uppåt utmed röret riktade flödet av vatten och styra ut detta från röret mot mer perifera zoner av behållarens undre, fria kammare. Mellan kragen 25 och behållarens bottenvägg 4 är vidare anordnade ett antal väsentligen radiellt från röret utskjutande, vertikala vingar 26 avsedda att motverka sidoriktad omfördelning av vattenflödet i området mellan kragen och bottenväggen. I det visade exemplet uppgår antalet vingar till åtta. Detta antal kan emellertid variera och vara såväl större som mindre. Det vatten som strömmar in mot det centrala röret 9 i kammarens 7 bottenregion kommer att uppfångas i de åtskilda, inåt avsmalnande, fackliknande utrymmena mellan vingarna och fortsätta uppåt utmed röret i ett antal vertikala delflöden som då de träffar kragen 25 länkas av utåt från röret för att i området av kammarens 7 överdel spridas i huvudsak jämnt över behållarens 1 hela tvärsnitt under säkerställande av ett jämnt, likformigt vattenflöde via samtliga behandlingsrör 8 i behållarens överdel. 4-70 304 10 15 20 25 30 35 8 Uppfinningens fördelar är uppenbara. Medelst det be- skrivna fördelarhöljet säkerställs ett jämnt vattenflöde på utsidan av de med jonbytarmassa försedda behandlingsrö- ren 8, varigenom undviks att den momentana strömningshas- tigheten vid enskilda rör kommer att överskrida den hastighet (i praktiken cirka 0,4 m/s) vid vilken jonbytarmassan eroderar. Detta innebär att jonbytarmassans livslängd väsentligt ökas under säkerställande av långa driftstider mellan erforderliga avbrott för översyn och restaurering.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Det är givet att uppfinningen ej är begränsad blott till det beskrivna och på ritningarna visade utförandet.

Sålunda är uppfinningen tillämpbar även vid behandling av andra vätskor än just vatten och den är ej heller begrän- sad till behandling i form av just avjonisering eller rening. Det väsentliga är blott att de enskilda, fina be- handlingsrören i en sats av flera rör kräver ett jämnt vätskeflöde med kontrollerad hastighet. I det visade exemplet är det ringformiga fördelarhöljet ll utformat med två väsentligen likformiga, ehuru spegelvända hälfter som sträcker sig från inloppet - där den enskilda höljeshälf- ten har sin största tvärsektionsarea - till en diametralt motsatt ände - där tvärsektionsarean går mot noll. Det är emellertid även tänkbart - ehuru icke föredraget - att utforma ringhöljet såsom en sammanhängande enhet vilken sträcker sig väsentligen 360° från en grov inloppsände till en motsatt sluten ände i närheten av inloppsröret. I det visade exemplet är fördelarhöljet vidare förfärdigat såsom en separat enhet vilken är monterbar även i befint- liga aggregatbehållare (tillika med att den är monterbar även i nytillverkade aggregat). Det är emellertid även tänkbart att utforma fördelarhöljet såsom en med själva behållaren integrerad enhet, företrädesvis i samband med nytillverkning. I det sistnämnda fallet utnyttjas partier av behållarens mantelvägg 2 såsom en den visade ytter- väggen 13 ersättande vägg för att avgränsa höljets inre. 10 15 20 25 30 35 470 304 9 Detta utförande har den fördelen att höljets vätskeutmat- ningshål 16, 22 lokaliseras så långt ut mot behàllarens periferi som möjligt; något som i och för sig även är eftersträvansvärt vid det exemplifierade fördelarhöljet av insatstyp. Ehuru det centrala utloppsröret 9 i det visade exemplet på ett fördelaktigt sätt utnyttjas såsom styrdon för att avlänka de inåt riktade vätskeströmmarna uppåt kan även andra styrdon användas. Sålunda är det möjligt att leda ut avloppsröret från behàllarens överdel och ersätta detsamma med en särskild ståndare centralt placerad i behàllarens undre kammare. Såsom inledningsvis i korthet omnämnts är behàllarens placering i rymden icke kritisk.

Sålunda kan behandlingsrören 8 även vara placerade i behàllarens underdel medan den fria och med fördelarhöljet försedda kammaren lokaliseras i behàllarens överdel.

Dessutom behöver behållaren icke nödvändigtvis vara verti- kalt placerad på det sätt som illustreras i fig 1. Be- greppet "ringformigt" hölje skall tolkas i vidaste bemär- kelse och anses inbegripa höljen med såväl sluten som öppen ringform. Vidare skall påpekas att den undre hål- plàten eller -väggen 21 kan ersättas galler eller annat godtyckligt medel de genom hålen i bottenväggen 15 utrusande vätskestrå- av exempelvis ett som förmår reducera larnas hastighet.

Claims (15)

4-70 304 10 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV

1. Vätskebehandlingsaggregat av det slag som inne- fattar en lämpligen cylindrisk behållare (1) vilken i en första, lämpligen övre kammare (6) har en sats jämförelse- vis fina rör eller kanaler (8) som vätskan tvingas att passera på sin väg från ett i behållaren mynnande inlopp (10) till ett utlopp (9) för att under denna passage underkastas en behandling, t ex avjonisering, k ä n n e - t e c k n a t därav, att inuti en den första kammaren (6) motsatt andra, lämpligen undre kammare (7) i behållaren är anordnat ett den från inloppet (10) inströmmande vätskan fördelande, ringformigt hölje eller skal (11) som avgrän- sas av inre och yttre sidoväggar (12, 13) vilka är dels tättslutande förenade med varandra utmed ett kantparti (14), dels förbundna med varandra via åtminstone en sagda kantparti motsatt, tvärställd vägg (15) i vilken är urtag- na mångfaldiga små hål eller öppningar (16) genom vilka vätskan kan pressas ut i form av ett stort antal enskilda strålar, varvid fördelarhöljets (ll) tvärsnittsarea städse minskar i riktning från inloppet (10) mot en motsatt ände (18) av höljet, och att i sagda andra kammare (7) är an- ordnat ett väsentligen centralt placerat don (9) för att omlänka och styra den inåt från fördelarhöljet (11) in- kommande vätskeströmmen i ett kontrollerat, mot sagda sats av behandlingsrör (8) riktat flöde av jämn natur.

2. Aggregat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att sagda reduktion av fördelarhöljets tvärsnitts- eller strömningsarea är i huvudsak linjär.

3. Aggregat enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att i området utanför den hâlför- sedda tvärväggen (15) finns medel (21, 22) för att reduce- ra hastigheten hos de genom tvärväggens hål (16) passeran- de strålarna innan dessa strömmar ut i behàllarens fria, andra kammare (7).

4. Aggregat enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att sagda hastighetsreduceringsmedel utgörs av en på avstånd från den förstnämnda tvärväggen (15) befintlig 10 15 20 25 30 35 470 304 ll andra tvärvägg (21) som likaledes är utförd med en mång- fald små hål (22), varvid dock den totala hålarean i den andra tvärväggen (21) är större, lämpligen 2-4 gånger större än den totala hålarean i den första tvärväggen (15).

5. Aggregat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att åtminstone den första tvärväggen (15) i fördelarhöljet (ll) består av tjock plåt, t ex plåt med en tjocklek inom området 8-15 eller 9- 12 mm, och att hålen (16) är väsentligen cylindriska och riktade vinkelrätt mot plåtens plan samt har en diameter som ej överskrider plåttjockleken.

6. Aggregat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att det ringformiga för- delarhöljet (ll) inbegriper två väsentligen likformiga, ehuru spegelvända hälfter som sträcker sig från en ände (17) i närheten av inloppet (10) - där den enskilda höljeshälften har sin största tvärsektionsarea - till en diametralt motsatt ände (18) - där tvärsektionsarean går mot noll - , varvid reduktionen av tvärsektionsarean är förverkligad åtminstone genom att höljets höjd successivt minskar från inloppsänden (17) i riktning mot den diamet- ralt motsatta änden (18).

7. Aggregat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att fördelarhöljet (ll) är placerat med tvärväggshålen (16, 22) mynnande i omedelbar närhet av en övergång (24) mellan en sidovägg (2) och en gavel- eller bottenvägg (4) till behållaren.

8. Aggregat enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att behållarens ändvâgg i anslutning till den fria kammaren (7) utgörs av en konvext eller kupolformigt välvd vägg (4) vars konvexitet är riktad från den kammare (6) i vilken behandlingsrören (8) är monterade.

9. Aggregat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att fördelarhöljets (ll) hålförsedda bottenvägg (15) är lokaliserad i ett väsent- ligen horisontellt eller vinkelrätt mot behållarens 470 504 10 15 20 25 30 35 12 centrumaxel orienterat plan.

10. Aggregat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att fördelarhöljet (11) är utfört såsom en separat i behållaren (1) inmonterad enhet vars utvändiga sidovägg (13) är åtskild från behållarens sidovägg (2) via en ringformig spalt.

11. Aggregat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att styrdonet utgörs av en ståndare (9) som sträcker sig från den till behållarens fria kammare (7) anslutna ändväggen (4) till den del av behållaren i vilken de fina behandlingsrören (8) är mon- terade.

12. Aggregat enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a t därav, att ståndaren utgörs av ett cylinderformat rör (9) vilket på i och för sig känt sätt även tjänar såsom ut- loppsrör för den vätska som passerat de fina behandlings- rören (8).

13. Aggregat enligt krav 11 eller 12, k ä n n e - t e c k n a t därav, att ståndaren eller röret (9) på sin utsida uppvisar en runtomgående, på avstånd från sagda ändvägg (4) lokaliserad krage (25) med uppgift att avlänka det utmed ståndaren riktade flödet av vätska och styra ut detta från ståndaren mot mer perifera zoner av behållarens fria kammare (7).

14. Aggregat enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a t därav, att mellan kragen (25) och sagda ändvägg (4) är anordnade ett antal, t ex åtta, väsentligen radiellt från ståndaren (9) utskjutande vingar (26) avsedda att motverka sidoriktad omfördelning av vätskeflödet i området mellan kragen och ändväggen.

15. Aggregat enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att fördelarhöljets (ll) yttervägg (13) i sin helhet sträcker sig väsentligen ver- tikalt från höljets botten till en övre, runtomgående kant (14), medan den inre väggen (12) åtminstone partiellt sträcker sig väsentligen vertikalt blott ett begränsat stycke från sagda botten för att därefter övergå i ett 10 15 20 25 30 35 470 504 13 snedställt väggparti (20) som ansluter sig till sagda över kant (14) under bildande av en i det enskilda tvärsnittet kilformigt avsmalnande kantdel på höljet.