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Vorrichtung zum Weichmachen von Wasser Es gibt bereits Vorrichtungen
zum Weichmachen von Wasser, bestehend aus einem mit hasenaustauschenden Mitteln
gefüllten Behälter und einem mit ihm verbundenen Behälter zur Herstellung der zur
Regenerierung des erschöpften basenaustauschenden Filtermaterials notwendigen Salzlösung.
Bei solchen Vorrichtungen erfolgt die Steuerung der einzelnen Betriebsphasen des
Weichmachens, Regenerierens usw. durch einen von Rohwasser durchflossenen Wassermesser.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die zur Steuerung der einzelnen Vegntile
erforderliche Kraft nicht dem Wassermesserwerk, d.h. dessen Kraftwelle, zu entnehmen,
sondern den Druck des zufließenden Rohwassers dazu zu benutzen, um die Umsteuerungen
zu bewerkstelligen.
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Die Zeichnungen veranschaulichen den Apparat beispielsweise.
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Abb. i ist die Gesamtansicht der Anlage. Abb.2 zeigt in größerem Maßstabe
das @'N asserrnessergehäuse und die durch den «Tassenmesser betätigten Antriebsteile
für die Steuerungen.
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Abb.3 zeigt in kleinerem 1laßstabe die Vorrichtung nach Abb.2 init
ergänzten Teilen. Abb..l zeigt in etwas größerem Maßstab-, dieselbe Vorrichtung
wie in Abb.3, jedoch mit dein Hauptsteuerungsventil im Schnitt. Abb.5 zeigt die
Draufsicht des rechten Teiles der Abb. i. Abb. 6 zeigt eine Einzelheit zu Abb. 2
in wesentlich größerem Maßstabe.
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Abb.7 zeigt den lotrechten Schnitt durch eines der Nebensteuerungsventile,
beispielsweise des Ventils, welches das Auffüllen des Regenerierbebälters steuert.
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Abb. 8 zeigt das Ventil zur Steuerung einer Nebenschlußleitung.
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<4bb. g ist eine Einzelheit zu Abb. i.
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Abb. io zeigt das Ventil nach Abb. 7 im Schnitt um go° versetzt.
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Abb. i i zeigt das den Ab- und Zufluß der Regenerierlösung steuernde
Ventil.
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Abb. 12 zeigt einen Teil der Abb. i i im Schnitt urn go° versetzt.
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Mit i ist in Abb. i und 2 die Leitung für das eintretende harte Wasser
bezeichnet, welche zu dem Wassermesser 2 führt. Durch den Wasserrnesserrnechanismus
wird eine Kraftwelle 3 betätigt, auf welcher ein Reibrad d. sitzt, welches seinerseits
die Reibscheibe 5 bewegt. Die Reibscheibe 5 dreht die Welle 6, auf welcher eine
Schnecke 7 sitzt, die mit einem Schneckenrad 8 kämmt, das auf einer Welle g sitzt,
welche in den Stützen io gelagert ist. Diese Welle trägt (Abb. 6) ein Paar Nocken
i i, 12, «-elche in bezug aufeinander mittels einer -Reihe von Schrauben 13 relativ
verstellbar sind; die Nocken sind auf der Welle g exzentrisch gelagert, so daß die
Länge des höchsten Punktes 14 beliebig geändert werden kann. Eine
Gleitrolle
15 ist auf einem Winkelhebel 16 gelagert, der bei 17 drehbar gelagert ist.
Die Rolle 15 berührt den Nocken ii, so daß der Hebel 16 durch den Nocken betätigt
wird. Das freie Ende des Hebels ist bei i8 (Abb. 2) mit einer Stange ig gelenkig
verbunden. welche von einer Feder 2o getragen wird, die ihrerseits sich auf den
Träger 21 abstützt. Die Stange i9 bildet (Abb. 3 und d.) die Ventilstange eines
Hauptsteuerungsventils 2z und ist durch die Ventilkammer 23 geführt. Die obere Öffnung
24. der Ventilkammer ist mit einer Stopfbüchse 25 und der Preßschraube 26 versehen,
wodurch die Ventilstange abgedichtet ist. Der Bodenteil der Ventilkammer besitzt
einen Sitz 27, gegen den der auf der Stange ig getragene Ventilkörper 28 angepreßt
-wird. Der Ventilkörper 28 ist in der zweiten Ventilkammer 29, die in dem Gehäuse
3o angeordnet ist, beweglich. Das Gehäuse 30 ist mit einer unteren Gewindeöffnung
31 verseben, in welche der Stutzen der Leitung 32 für das eintretende Druckwasser
eingeschraubt ist. Die Kammer 23 ist finit einem Austrittsrohr 33 versehen, welches
mit der Abflußleitung 34.a (Abb. i) in Verbindung steht. Das Mundstück des Rohres
33 ist mit einer kleinen Öffnung 33d versehen, welche das Ansammeln der Flüssigkeit
in der Kammer 23 gestattet, um das Wasser langsam in das Rohr 33 sickern zu lassen.
Das Ventil 3.1 (Abb. i) der Ablußleitung bildet das erste der I\Tebensteuerventile.
Eine andere Ablaufleitung 35 aus der Kammer 23 (Abb. 4) führt zu einem Ventil 36
(Abb. i), welches den Durchgang von hartem Wasser zu dem oberen Teil des Reinigungsbehälters
5o steuert. Das zweite Nebensteuerventil36 steht durch das Rohr 37 mit dem dritten
Nebensteuerventil 38, welches den Zutritt von hartem Wasser zudem unteren Teil des
Reinigungsbehälters steuert, in Verbindung. Dieses Ventil 38 ist ,durch das Rohr
34.b mit dem Ventil34 verbunden. Die Austrittsöffnung 39 (Abb. q.) führt zu einer
Leitung 4o (_Ab_ i), welche zunächst zu dem vierten Nebensteuerventil 41, das ein
NebenSChdußrohr 65 steuert, und dann mittels .des Rohres 42 zu dem fünften Nebensteuerv
entil 4.3, welches das Auffüllen des Regenerierungsbehälters steuert, und schließlich
durch die Leitung 4.4 zu dem letzten Nebensteuerventil 45 führt. Ein aus dem letzteren
Ventil zum Regenerierungsbehälter 4.6 führendes Rohr ist mit 47 bezeichnet.
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Die das harte Wasser aus dem Wassermes.sergehäuse ausführende Leitung
ist mit .48 bezeichnet und mündet in das lotrechte Rohr 49 unter rechtem Winkel
ein. Das Rohr 49 führt zu dem unteren Teil des Reinigungsbehälters 50 und
mündet in die Öffnung 5 1 ein, oberhalb deren sich ein Rost 52 finit einem darübergelegten
Sieb 53 befindet. Der Rost und das Sieb werden durch die Bolzen 54.. gehalten. Das
Wasser geht nach aufwärts und durchdringt das basenaustauschende Filtermaterial
55, steigt dann durch -das Sieb 56 und den Rost 57 nach aufwärts. Die letzteren
werden durch Bolzen 58 gehalten. Das gereinigte Wasser geht dann durch die Öffnung
59 zu .der Leitung 6o und zu einem Vierwegestutzen 61, welcher in Abb. 9 besonders
dargestellt ist und einen Injektor enthält. Der Stutzen 61 ist an der einen Seite
mit dem Rohr 6o und in rechtem Winkel mit dem Rohr 62 verbunden, welches das harte
Wasser aus dem Rohr 48 erhält. Auf der dem Rohr 62 gegenüberliegenden Seite ist
der Stutzen mit einer Leitung 63 verbunden, welche die Regenerierlösung, z. B. Sole,
führt, während auf der vierten, der Leitung 6o gegenüberliegenden Seite aus dem
Stutzen 61 das Rohr 64 ausmündet. Dieses Rohr ist mit der Leitung i für das zum
Wassermesser zutretende harte Wasser durch das NTebenschlußrohr 65 verbunden, .das
zu dem Gehäuse 66 führt, auf welches das N?ebensteuerventil 41 gesetzt ist, während
im Rohr 65 ein mit diesem Ventil zwangsläufig verbundenes weiteres Ventil 157 (Abb.
8) enthalten ist. Das Rohr 67, welches mit dem Gehäuse 66 verbunden ist, ist an
die Gebrauchsleitung - angeschlossen und führt entweder das harte oder das weiche
Wasser entsprechend der Arbeitsphase des Reinigungssystems ab. Die Leitung 63 führt
zunächst zum X-ebensteuerventil.l3, welches als Auffüllventil bezeichnet ist, und
dann zum Nebensteuerventilq.5, welches als Soleventil bezeichnet wird. Da,s \Teutil
45 mündet in den Solebehälter 46 durch den Stutzen 68 aus, aus welchem ein Rohr
63 nach abwärts zu dem Bodenteil des Solebehälters führt und als Glocke 69 endet,
welche sich in geringem Abs-tande oberhalb des Behälterbadens befindet. Die Glocke
ist in eine Schicht von Kies 7o eingebettet.
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Der Schwimmer 71 in dem Solebehälter wird durch den Arm 72 abgestützt,
welcher den entsprechenden Teil des Auffüllventils .13 beeinflußt. Der Schwimmerarm
72 (Abb. 5) ist bei 82 mit einem Winkelhebel 8 1 (Abb. io) gelenkig verbunden,
welcher an dem Träger 83 des Gehäuses 84. für das Ventil :43 drehbar gelagert ist.
Das untere Ende des Winkelhebels trägt mittels des Zapfens 85 gelenkig einen Riegel
86, welcher im Träger 87 und in der Bohrung 88 des Gehäuses geführt wird.
Eine Schraubenfeder 89 belastet den Riegel 86, indem sie sich einerseits an den
Träger 87 und andererseits an einen Stift go des Riegels anlegt. Der Riegel hat
die Aufgabe, durch die Bohrung 88 hindurch zu bestimmten
Zeiten
in das Ventilgehäuse einzutreten und ,ich oben vor den Kolben gi zu legen. Der Kolben
c) i wird von der Kolbenstange 92 und diese letztere von der Membran
93 getragen.
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An dein zweiten Ende des Winkelhebels 8i ist ein Zapfen 8o vorgesehen,
an dein eine lotrechte Verbindungslasche7g (gbb. ii) angelenkt ist. die an ihrem
oberen Ende ein Gelenkloch 78 besitzt. In diesem Loch arbeitet ein Bolzen 77, welcher
in den Backen 77a eines Bewegungshebels 115 gelagert ist. Der Hebel i 15 ist bei
73 durch einen lotrechten Lenker 7.I gestützt, weicher als Träger dient. Der Unterteil
des Trägers ist bei 75 an dem Gehäuse 76, welches den Deckel des Soleventils 45
bildet, drehbar gelagert.
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Das Auf füllventil43 ist in Abb.7 dargestellt. Die Ventilspindel 94
ist in den Kolben gi bei 95 eingeschraubt und verläuft bis zur Kolbenstange
g2, welche mit der Membran 93 verbunden ist. Die Ventilspindel 94 trägt ferner
den Ventilkörper 9g, welcher sich auf den Sitz in der öffnungg7 einer Zwischenwand
96 anlegt. Der Ventilsitz ist in einem Stutzen 98 vorgesehen, welcher
in ein Gewinde der Zw ischenwandg6 eingeschraubt ist. Unterhalb des Ventilsitzes
befindet sich eine Üffnung ioo für Reinigungszwecke, die durch den Gewindepfropfen
ioi geschlossen ist. Unterhalb des Kolbens gi ist eine Schraubenfeder io2 gelagert,
deren eines Ende sich gegen den Kolben und deren anderes Ende sich gegen die Oberfläche
103 einer Muffe 104 anlegt, welche in ein Innengewinde des Gehäuses 43 eingeschraubt
ist. Die Feder findet in der Kammer 105 Aufnahme. In ein Innengewinde der Muffe
104 ist ein kuppelförmiger Teil io6 eingeschraubt, welcher als Halteglied für die
innen angeordnete Feder 107 dient, die auf die Scheibe 1o8 drückt, die das Packungsmaterial
iog um die Ventilspindel zusammenpreßt. Die Feder io2 wirkt der Abwärtsbewegung
des Kolbens und der Ventilspindel entgegen. Die Abwärtsbewegung wird durch den auf
die Membran g3 ausgeübten hydraulischen Druck ausgelöst, «-enn in der Membrankammer
i io oberhalb der Membran 93 der Druck des aus dem Hauptsteuerungsventi122
durch die Öffnung 39 und Leitung 40 (Abb.4 und I) hinzutretenden Wassers
auftritt. Ein Stutzen i i i (Abb.7) drückt die Membran 93 auf die Schulter
112 des Gehäuses 43. Der hydraulische Druck in der Kammer i io biegt die Membran
g3 nach abwärts durch, drückt die Feder 1o2 zusammen und bewirkt, daß der Ventilkörper
gg von seinem Sitz abgehoben wird, so daß die Sole durch die Öffnung g7 aus der
Leitung 63 (Abb. i) fließen kann.
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Die Anordnung der übrigen Nebensteuerventile für die anderen Arbeitsphasen
in dem Svstein ist eine ähnliche. In vorliegendem Falle kann das Auf füllventil43
nach Abb. 7 noch die Verriegelungsvorrichtung 88 gemäß Abb. i o besitzen.
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Aus den Abb. II und 5 ist ersichtlich, daß der Bewegungshebel I15
an seinem anderen Ende bei 116 einen Lenker I17 trägt, in welchen die Ventilspindel
118 eingeschraubt ist. Die Ventilspindel ist in ihrer Höhe in dem Lenker 117 mittels
Gewinde und Mutter i ig ein- und feststellbar. Die Ventilspindel verläuft durch
den oberen Teil des Ventilgehäuses des Soleventils 45 und wird durch die Decke 76
getragen. Dieser obere Teil ist bei 120 mit Innengewinde versehen und trägt eine
Büchse 121. Zwischen dem Baden dieser Büchse und einem Halsring 122 auf der Spindel
118 befindet sich eine Schraubendruckfeder 123. Zwischen einer Schulter 124 in der
Büchse und der Oberfläche der Scheibe 125 ist eine weitere Schraubendruckfeder 126
eingeschaltet, welche das Packungsmaterial 127 zusammenpreßt. Das untere Ende der
Ventilspindel iiS ist als Düsennadel 128 ausgebildet, welche über den Kanal 129,
der zum Rohr 47 (Abb. i) führt, hinweg verlängert ist. Diese Nadel verschließt ein
Loch 130 (A.bb. I I ), welches von der Kammer 131 oberhalb der Membran 132 zu der
Öffnung 129 führt. Die Membran 132 steuert andererseits das Sole-Ventil 45.
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Aus Abb. 12, welche den mittleren Teil der Abb. 1 i im Schnitt in
rechtem Winkel veranschaulicht, ist ersichtlich, daß das unter hydrostatischem Druck
stehendeWasser durch das Rohr 44 und durch Stutzen 76 eintritt, welcher zu dein
Kanal 1--,9 führt. Mit der Kammer 131 steht andererseits das Rohr 47 in Verbindung,
welches als Rückfluß nach dem Solebehälter führt, und zwar durch eine kleine Öffnung
133, durch welche das überschüssige Wasser hindurchtritt.
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Hinsichtlich Abb. i i ist zu bemerken, daß die Bauart des Ventils
45 dieselbe wie die des Ventils 43 nach Abb. 7 und io ist, nur mit dem Unterschied,
daß der nicht dargestellte Ventilkörper 9g, nicht wie in Abb, 7 unterhalb, sondern
wie in Abb.8 oberhalb der Trennwand 96 der Leitung I13, 114 angeordnet ist.
Die Bewegung der Membran 132 (Abb. i i) dient zum Schließen und Öffnen des Ventils.
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Um die Sole aus dem Solebehälter zu entnehmen, wenn das harte Wasser
durch das Rohr 62 (Abb. i) zum Stutzen 61 geht, ist gemäß Abb. g im Gehäuse 61 ein
von dein Rohr 62 rechtwinklig abgebogenes Gehäuse 134 mit einer Düse 135 vorgesehen,.
welche in der Richtung des Rohres 6o verluft. In der Nähe der Düse 135 befindet
sich die enge Öffnung 136 in einem Ring 137, welcher an
dein Stutzen
61 angeschraubt ist und andererseits mittels einer TJberwurfinutter 138 mit einer
Muffe 139 verbunden ist, in welche das Rohr 6o mittels des Gewindes 14o eingeschraubt
ist. Das Rohr 6o dient in diesem Fall dazu, die Salzsole nebst Wasser in den Reinigungsbehälter
5o zwecks Regenerierung des Filtermaterials zu leiten.
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Um die Vorrichtung den Härtegraden des -weichzumachenden Wassers entsprechend
anzupassen, ist gemäß Abb. 2 ein Splint 141 vorgesehen, welcher durch das Reibrad
4 hindurchgeht und in eines der Löcher 142 in der Welle 3 eingesteckt werden kann.
Je nach der Höhenlage des Reibrades 4 wird auch die Reibscheibe 5 langsamer oder
schneller angetrieben, wodurch die erforderliche Zeitfolge der Steuerungsbewegungen
erzielt wird. Das Einstellen des Reibrades 4 wird durch eine Skala 143 erleichtert:
Aus Abb.8 ist ersichtlich, daß der obere Teil des Nebenschlußventils 41 der gleiche
ist wie in Abb. 7, und die Ventilspindel 94 durch eine Membran 93 (wie in Abb. 7)
betätigt -wird. Der Ventilkörper 41 ist etwas unterschiedäch insofern, als er eine
nveite Ventilspindel 151 trägt, die in einen Fortsatz r52 der Ventilstange 94 eingeschraubt
ist. Der Ventilkörper 99 sitzt auf der oberen Seite der Trennwand 96, wie beim Soleventil.
Unterhalb der Öffnung 97, durch welche die Flüssigkeit hindurchgeht, ist ein verlängerter
Gewindepfropfen 153 angeordnet. Dieser Gewindepfropfen trägt mittels eines
Gewindes 154 das Rohr 65 (Abb. i) und besitzt am unteren Ende eine Öffnung 155 mit
Ventilsitz 156 für den zweiten Ventilkörper 157, welcher die Nebenschlußleitung
steuert.
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Die Nebensteuerventile 34, 36 und 38 sind ähnlich ausgebildet wie
in Abb. 7.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende: Die
Teile 4,5 und 7,8 (Abb. 2) bilden zwischen dem Wassermesser 2 und dein Hauptsteuerventil
22 zwei hintereinandergeschaltete Geschwindigkeitsverminderungsgetriebe (Reduktionsgetriebe),
von denen das erste 4,5 ein Reibradgetriehe bildet, dessen Antriebsreibrad von Hand
nach der Skala 143 einstellbar ist, um das übersetzungsverhältnis entsprechend dem
Härtegrad des Wassers unabhängig von der Menge des durch den Wassermesser fließenden
Wassers zu ändern. Das zweite Getriebe 7, 8, welches mit dem zusammensetzbaren,
in seinem Profil einstellbaren Nocken i i, 12 (Abb. 6) zusammenwirkt, regelt die
Zeitdauer der wirksamen Lagedes Hauptsteuerventils z2. Der Wassermesser 2 bewirkt
mittels der Welle 3 des Reibrades 4, der Reibscheibe 5, der Welle 6, der Zahnräder
7, 8 und des -Nockens 11, 12 eine absatzweise Bewegung des Winkelhebels 16,
-wodurch das federbelastete Ventil22 geöffnet wird. Das Schließen dieses Ventils
erfolgt selbsttätig mittels der Feder 2o, nachdem der Nocken 1i, 12, den Hebel 16
so -weit freigegeben hat, daß das Ventil dem Zug der Feder 2o folgen kann. Somit
besteht die erste Arbeitsweise darin, daß die Zeitdauer der geöffneten Lage des
Ventils 22 in Abhängigkeit von der Wassermenge gesteuert wird, die durch den Wassermesser
:2 fließt.
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Das Ventil 22 ermöglicht die unmittelbare Anwendung des Wasserdruckes
für die Bewegung der Nebensteuerventile. Eine mechanische Arbeitsleistung des Wassermesserwerkes
wie bei den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art kommt hierbei nicht zur Anwendung,
da das Wassermesserwerk nur einen eine sehr geringe Kraftleistung erfordernden Mechanismus
beeinfl.ußt, der nur die Spannung der Feder 2o zu überwinden hat. Während der Wassermessermechanismus
bei bekannten Vorrichtungen die Uristeuerung der Ventile durch kraftschlüssige Verbindung
bewirkt, dient dieser Mechanismus bei der vorliegenden Erfindung lediglich als Servomotor
in der Weise, daß die eigentliche Umsteuerung der Nebensteuerventile durch das Druckwasser
selbst bewirkt wird, welches von dem Hauptsteuerventi122 gesteuert wird. Die Nebensteuerventile
werden in der einen Richtung durch den hydraulischen Druck vorgestoßen, welcher
ihnen durch Vermittlung des Hauptsteuerventils 22 übertragen wird. In der entgegengesetzten
Richtung erfolgt die Bewegung durch entsprechende Federn an jedem Nebensteuerventil.
Die Umschaltung von einer Betriebsphase auf die andere erfolgt, sobald eine Menge
Wasser durch den Wassermesser hindurchgegangen ist, welche genügt, um den höchsten
Punkt der -Nocken (d. h. den am meisten vom Mittelpunkt entfernten Punkt 14, Abb.
4) so weit zu drehen, daß der Hebel 16 verschwenkt und das Ventil22 geöffnet wird.
Das Umschalten wird somit durch den Wassermesser selbst durch Vermittlung des Ventils
22 bewirkt, und zwar dadurch, daß dieser Wassermesser den hydraulischen Druckaus
der Wasserhauptleitung zu jedem der Nebensteuerventile 34, 36, 38, 41, 43, 45 zuläßt.
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Während des Weichmachens ist das Nebensteuerventil38, welches den
Zutritt des harten Wassers zu dem unteren Teil des Reinigungsbehälters steuert,
sowie das Nebensteuerventi141 geöffnet, dagegen sind die Nebensteuerventile 34,
36 geschlossen. Die Nebensteuerventile 43, 45 sind während der ersten Phase der
Reinigung geöffnet, und zwar so lange, bis das weichgemachte Wasser den in
dem
Solebebälter 46 angeordneten Schwilniner 7 i so hoch gehoben hat, daß das Au ffüllventil
4, sich schließt und den Wasserzufluß zum Behälter 56 absperrt. Der Ventilkörper
99 des 1\Tebeilschlußventils..i (Abb. 8) öffnet den Abfluß von weichgemachtem Wasser
aus dein oberen Teil des Reinigungsbehälters 50 durch die Leitungen 6o, 64 und Gebrauchsleitung
67. Gleichzeitig bleibt der mit dein Ventilkörper 99 festverbundene Ventilkörper
157 geschlossen. Somit fließt das harte Wasser zu dem unteren Teil .des Reinigungsbehälters
5o, durchfließt das Filtermaterial und geht durch 6o, 61, 6:1., 66 zu der Gebrauchsleitung
67.
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Inzwischen erfolgt die selbsttätige Umsteuerung des Hauptsteuerventils
22, wodurch die Nebensteuerventile umgeschaltet werden. Die Ventile 34., 36 werden
geöffnet, dagegen das Ventil 38 beschlossen, und die Arbeitsstufe des Regenerierens
beginnt. Zuerst wird der Ventilkörper 28 (Abb. d.) geöffnet, so dall Wasser aus
der Leitung 48 zutreten kann. Der Ventilkörper 99 des Umsteuerventils <1i (Abb.
8) wird gesenkt,. der Ventilkörper 157 durch das Schließen des Ventils 99 vom Sitz
156
abgehoben. Die i'Uebensteuerventile 43 und .I5, also das Auffüllventil
und das Soleventil, sind zu Beginn des Regenerierens offen. Das geöffnete Ventil
156, 157 leitet einen Teil des durch die Zuflußleitung i zufließenden Hartwassers
mittels der Nebenschlußleitnng 65 zu der Gebrauchsleitung 67 ab, während der andere
Teil des Hartwassers nach dein Durchgang durch den Wassermesser mittels der Leitung
62 zu dem oberen Teil des Reinigungsbehälters 50 geführt wird und die Regenc:rierlösung
aus der Leitung 63 mittels des Vierwegeventils 61 (Abb. 9) mitführt.
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Sobald eine bestimmte Menge Sole durch das Filtermaterial gegangen
ist, steuert das Hauptsteuerventil das Ventil q.5 um; dieses wird geschlossen, der
weitere Zufluß von Sole unterbrochen. Das Hartwasser fließt nun durch das Filtermaterial,
wäscht die Sole aus und tritt dann durch das Ventil 34 nach außen.