DE2419031A1

DE2419031A1 - Verfahren zur aufbereitung von fluessigkeiten und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2419031A1
Application number: DE2419031A
Authority: DE
Inventors: Don Edward Heskett
Original assignee: Morton Norwich Products Inc
Current assignee: ATK Launch Systems LLC
Priority date: 1974-04-19
Filing date: 1974-04-19
Publication date: 1975-10-30

Description

Beschreibung Verfahren zur Aufbereitung von Flüssigkeiten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Flüssigkeiten und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, beispielsweise eine Vorrichtung zum Enthärten, Entsalzen, Geruch- und/oder Geschmackfreimachen und/oder Entfärben von Wasser, anderen Flüssigkeiten o.dgl.
Aus einem wichtigen Anwendungsgebiet der Erfindung, nämlich der Wasserenthärtung, ist bekannt, daß Haushalt-Wasserenthärter normalerweise eher mit intermittierendem als ständigem Wasserstrom benutzt werden, d.h. daß Wasser während einer bestimmten Zeitspanne, die beispielsweise zum Füllen einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine o.dgl. erforderlich ist, oder für Koch- oder Trinkzwecke o.dgl. periodisch durch die Aufbereitungsanlage hindurchgeführt wird. Die Betätigung von Wasserhähnen während intermittierender Zeitspannen unterschiedlicher Länge ist daher normal. Handelsübliche Haushalt-Wasserenthärter oder Wasserenthärtungsgeräte kleiner Leistung für Industriezwecke lassen sich im allgemeinen in zwei Kategorien unterteilen. Zur ersten gehören jene, bei denen die gesamte Enthärtereinhelt in periodischen Zeitabständen herausgenommen und durch eine neue Einheit ersetzt wird, deren aktives Material außer Haus bzw. an einem anderen als dem Aufstellungsort regeneriert wurde. In diesem Fall wird das Auswechseln der Einheit in festgelegten Zeitabständen vorgenommen, die dem Benutzungsgrad der Einheit entsprechen können oder auch nicht, und es ist daher üblich, daß die nach einem festgesetzten Zeitplan in regelmäßigen Zeitabständen vorgenommene Auswechslung zu früh oder zu spät kommt, um den Benutzer in größtmöglichem Maße zufriedenstellen und eine größtmögliche Wirtschaftlichkeit erreichen zu können.
In die zweite Kategorie fallen jene Wasserenthärter, bei denen der Benutzer selbst die Regenerierung des erschöpften aktiven Materials nach einem vorgegebenen Verfahren vornimmt.
Dies geschieht in der Praxis so, daß, nachdem im Wasser eine erhöhte Härte festgestellt worden ist, was sich beispielsweise an der Seifenschaumbildung o.dgl. erkennen läßt, der Wasserverbrauch vorübergehend eingestellt oder das Wasseraufbereitungsgerät umgangen wird, während das Behandlungsaggregat mit Salzwasser rückgespült und sodann nachgespült wird. In den meisten Fällen ist danach das lonenaustauschmaterial wieder in seine Natrium-Form übergeführt. Danach nimmt der Benutzer das Aufbereitungsgerät durch Anschließen an die Hausanschlußleitung wieder in Betrieb, bis die Behandlungskapazität des Ionenaustauschmaterials erneut erschöpft ist, und so fort. Für die Regenerierung und das Spülen wird in den meisten Fällen eine Stunde oder mehr benötigt.
Im Zusammenhang mit Geräten des eben beschriebenen Typs ist man zu der Feststellung gelangt, daß es zweckmäßig wäre, wenn das Gerät sich im Hause regenerieren ließe, jedoch mit automatischem Ablauf des Regenerierungsvorganges.
Anlagen wie diese sind konstruiert und industriell hergestellt worden. Normalerweise wird der Regenerierungszyklus bei solchen Vorrichtungen durch ein Zeitwerk oder eine ähnliche Einrichtung mit festem Zeitabstand ausgelöst. Andere Wasserenthärtungsvorrichtungen weisen baulich verhältnismäßig aufwendige elektromechanische oder ähnliche Härtefühler auf, die anzeigen, wann eine Regenerierung notwendig ist, die jedoch baulich aufwendig und teuer und in einigen Fällen bei längerer Benutzung empfindlich und unzuverlässig sind. Es sind andere Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen die Anzeige des ungefähren Zeitpunktes, zu dem eine Regenerierung vorgenommen werden sollte, dadurch gesteuert wird, daß man die Abmes~sungen eines Probe- oder Kontrollbettes oder -filters mit losem lonenaustauschmaterial abtastet.
Da jedoch bei einer solchen Vorrichtung die Abmessungen eines Kontrollfilters statt des ganzen Flüssigkeit s-Behandlungsfilters insgesamtabgestastet werden und die Strömungsbedingungen im Probeteil und im Behandlungsteil der Vorrichtung so gut wie niemals einander exakt entsprechen, sind diese Vorrichtungen hinsichtlich einer genauen Benutzung von der Annahme abhängig, daß diese Bedingungen einander genau entsprechen, eine Annahme, die in den meisten Fällen irrig ist. Dies trifft insbesondere deshalb zu, weil die Strömung durch Filter mit losem Behandlungsmaterial etwas zufällig ist, und weil bei solchen Filtern die Tendenz besteht, sich im Laufe der Zeit zu verdichten und zu verstopfen. Auch müssen bei Lose- oder Lockerschicht-Filtern notwendigerweise Flüssigkeits-Behandlungsaggregate mit größerer Teilchengröße verwendet werden, weisen also aufgrund ihrer wirksamen Oberfläche pro gegebener Volumeneinheit eine verringerte Austauschleistung je derartiger Volumeneinheit auf. Aus dieser verringerten Austauschleistung ergeben sich für die Erzielung eines gewünschten Enthärtungsgrades sowohl kleinere Durchflußgeschwindigkeiten durch die Enthärtungsanlage als auch eine entsprechend langsamere Regenerierungsgeschwindigkeit für das Ionenaustauschharz.
Außerdem verwenden Anlagen, bei denen die Abmessungen des in einer Lose schicht angeordneten Probematerials abgetastet werden, normalerweise auch zwischengeschaltete Einrichtungen, wie z.B. elektromechanische Schalter, Relais etc. zum Betätigen der Ventile in den zur Regenerierung notwendigen Arbeitsschritten. Diese Anlagen können dadurch baulich aufwendig sein und könnten sich im Betrieb als unzuverlässig erweisen. Bei solchen wie auch bei anderen Anlagen, bei denen sich das verunreinigte Ionenaustauschmaterial nicht auf einfache Weise ersetzen läßt, können die Kosten für das Auswechseln des Ionenaustauschmaterials einen größeren Nachteil darstellen.
Anlagen mit mehr oder weniger direkt betätigten Bedienungsorganen arbeiten normalerweise nicht mit Einsätzen oder Patronen, insbesondere nicht mit Patronen mit feinkörnigem Material. Ihre Arbeitszyklen sind so, daß sich mit verringerter Kapazität allmählich verringerte Strömung und schließlich gänzliches Aufhören der Strömung einstellen.
Andere Flüssigkeits-Aufbereitungsanlagen, beispielsweise Wasseraufbereitungsanlagen, ebenso wie jene, die zum Trennen oder Reinigen verschiedener Materialien oder Stoffe, einschließlich von Proteinen, bei der Zuckerverarbeitung, zum Trennen oder Reinigen von Metallen oder Metallverbindungen und organischer Stoffe u.dgl. verwendet werden, benutzen ebenfalls Behandlungsmatert#ien, wie z.B. Anionen- und Kationen-Austauschkunstharze, die auf Veränderungen ihrer Behandlungskapazität durch Dimensionsänderungen reagieren.
Auch diese Aufbereitungsanlagen weisen einen oder mehrere der vorerwähnten Nachteile auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen mitteln eine in der Benutzung praktische und wirksame Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten zu schaffen, welcher die vorerwähnten Nachteile nicht anhaften und die die gestellten Forderungen in besonders zuverlässiger Weise erfüllt.
Weiterhin ist es Aufhabe dem Erfindung, ein Verfahren zum Aufbereiten von Flüssigkeiten zu schaffen, das mit der erfindungsgemäß verbesserten Vorrichtung besonders vorteilhaft durchführbar ist.
Die Erfindungsaufgabe ist mit einer Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtung gelöst, die zum Aufbereiten oder Behandlen der Plüssigkeit einen Einsatz oder eine Patrone benutzt, der bzw. die Kontrolldaten zum automatischen Auslösen eines Regenerationszyklus und zu anschließender Rückkehr zu einem normalen Betriebszyklus liefert.
In einer vorteilhfaten Ausbildungsform weist die Vorrichtung erfindungsgenß einen Flüssigkeitsbehandlungstank zur Auf nahme einer ersten Flüssigkeit auf, mit einem Einlaß und einem Auslaß und einer im Tank angeordneten Flüssigkeits-Behandlungseinrichtung, mit der sich während eines dem Norm#lbetrieb entsprechenden Stromungszustandes der Vorrichtung an der ersten Flüssigkeit eine gewünschte Behandlung vornehmen läßt, wobei die Flüssigkeits-Behandlungseinrichtlxng wenigstens eine Flüssigkeits-Behandlungspatrone aufweist, die bei Bedarf während des dem Normalbetrieb entsprechenden Strömungszustandes die gewünschte Behandlung der ersten Flüssigkeit ermöglicht und auf Veränderungen in ihrer Behandlungskapazität durch Diemnsionsänderungen reagiert, und wobei der Einlaß und der Auslaß mit der Flüssigkeits-.
Behandlungspatrone in Verbindung stehen, um den Strom der ersten Flüssigkeit durch die Patrone zu leiten, weiterhin eine Vorrichtung, mit der sich durch Abtasten der Abmessungen der Behandlungspatrone deren ausnutzbare Behandlungskapazität unmittelbar bestimmen läßt, ferner eine Vorrichtung, die in Abhängigkeit von der Abtastvorrichtung den Strom der ersten Flüssigkeit zum Einlaß steuert, weiterhin durch eine Vorrichtung, die in Abhangigkeit von der Abtastvorrichtung in einem dem Regenerierungsbetrieb entsprechenden Strömungszustand der Vorrichtung der Patrone abwechselnd eine Regenerierungsflüssigkeit zum Wiederbeleben deren Behandlungskapazität zuführt, mit einem Tank für Regenerierungsflüssigkeit, mit einer die Verbindung zwischen diesem und der Flüssigkeits-Behandlungspatrone herstellenden Vorrichtung, und mit einer Ventilanordnung, die während des dem Regenerierungsbetrieb entsprechenden Strömungszustandes den Transport der Regenerierungsflüssigkeit aus dem entsprechenden Vorratstank durch die Verbindungsvorrichtung und sodann durch die Behandlungspatrone hindurch ermöglicht.
Die Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtung enthält erfindungsgemäß eine Mehrzahl von aktiven Aggregatteilchen bzw. eng gepackten Teilchen, die in einem Einsatz bzw. einer Patrone von einer Matrix zusammengehalten sind, die so elastisch oder flexibel ist, daß Dimensionsveränderungen zwischen Zuständen dieser eng gepackten Behandlungsteilchen sich durch eine entsprechende Dimensionsänderung der Patrone äußern.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung ist eine zu behandelnde Flüssigkeit durch einen Körper aus mit geringem Abstand voneinander angeordneten, die Flüssigkeit behandelnden, eng gepackten Teilchen hindurchleitbar, deren Oberflächen freiliegen und die von einer Matrix zusammengehalten sind, die so elastisch oder flexibel ist, daß Dimensionsveränderungen zwischen Zuständen dieser eng gepackten Behandlungsteilchen sich durch eine entsprechende Dimensionsänderung des Körpers äußern.
Ein weiteres Merkmal der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß die aktiven, eng gepackten Behandlungsteilchen in einer starren, halbstarren oder selbsttragenden Patrone enthalten sind, die zwischen einem Zustand, in dem sie vollständig regeneriert und in normaler Benutzung ist, und einem erschöpften Zustand feststellbaren Dimensionsänderungen unterliegt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine gegebene Dimension einer Flüssigkeits-Behandlungspatrone, beispielsweise eine Ausdehnung in Achsenrichtung, abtastbar und dazu benutzbar ist, einen Ventilarbeitszyklus auszulösen, während dessen eine Menge Regenerierungsmaterial o.dgl. und ein Spülmaterial zum Regenerieren der Patronenkapazität durch das Gerät geleitet werden können.
Die Flüssigkeits-Behandlungsvorrichtung nach der Erfindung ist so ausgebildet, daß Dimensionsveränderungen der Patrone nicht während der Zeit, in der diese von aktiver Flüssigkeit durchströmt ist, sondern während eines Ruhezustandes der Vorrichtung abgetastet werden, so daß die Regenerierung nicht im Betrieb stattfindet.
Der Vorrichtung wird zur Regenerierung der Patronenkapazität eine unveränderliche Menge Regenerierungsmaterial, beispielsweise Kochsalzlösung o.dgl., zugeführt. Der Vorrat an solchem Regenerierungsmaterial wird während des normalen Betriebes der Vorrichtung automatisch wiederaufgefüllt und steht für einen späteren Verbrauch beim Behandeln der Patrone zur Verfügung.
Eine Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß die Strömung durch die Behandlungsvorrichtung zu allen Zeiten voll aufrechterhalten bleibt und nicht mit der Erschöpfung der Kapazität des Austauschmaterials verringert wird.
Ein besonders vorteilhaftes Merkmal der Flüssigkeits-Behandlungsvorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß der Arbeitszyklus nur mit Hilfe der Flüssigkeit gesteuert wird, d.h. der Arbeitszyklus der Durchflußregelventilanordnung wird nicht von elektrischen, mshanischen oder ähnlichen Kräften ausgelöst, sondern allein durch den Druck und die Strömung der Flüssigkeit im Betrieb.
Die im Innern der Vorrichtung erzeugten Drucke und Kräfte dienen dazu, die Vorrichtung in einem gegebenen Betriebszustand zu halten. Dimensionsveränderungen der Patrone, die eine Umschaltung auf den Regenerierungszyklus bewirken, werden erst dann abgetastet, wenn die Strömung der Flüssigkeit durch die Vorrichtung unterbrochen worden ist.
Von einer Patrone, die im Betrieb verschiedenen Dimensionszuständen unterliegt, wird wenigstens eine Abmessung abgetastet, und diese Information wird dazu benutzt, über zwischengeschaltete Einrichtungen sowohl einen Regenerierungszyklus als auch einen kurzzeitigen Flüssigkeits-Umgehungszyklus auszulösen.
Ein weiteres Merkmal einer erfindungsgemäßen Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtung besteht darin, daß zur Erzielung einer hohen Austauschgeschwindigkeit eine Patrone mit sehr feinkörnigem Material verwendet ist.
Die Patrone ist so ausgebildet, daß die eng gepackten Teilchen in einer Weise gebunden sind, daß durch ihr wiederholtes Ausdehnen und Zusammenziehen weder ihre noch die Integrität bzw der Zusammenhalt der Patrone Schaden erleidet.
Bei einer mit Patrone ausgerüsteten Flüssigkeits-Aufbereitungs-Vorrichtung nach der Erfindung ist es nicht möglich, daß, wenn die Patrone während der Regenerierung aus dem Flüssigkeitsstrom herausgenommen ist, zu behandelnde Flüssigkeit unbeabsichtigt durch die Behandlungspatrone geleitet wird, bevor deren Regenerierung nicht abgeschlossen ist.
Die die abgetastete Abmessung aufweisende Patrone läßt sich ohne Einfluß auf die übrigen Bauteile der Vorrichtung fortnehmen und auswechseln.
Mit einer Einstelleinrichtung läßt sich die richtige Ausgangsstellung einer Auswechselpatrone sicherstenen, unabhängig von Abweichungen in der Patronengröße aufgrund normaler Herstellungstoleranzen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Flüssigkeits-Behandlungspatrone auf, in der ein Harz oder ein anderes aktives Behandlungsmaterial beim Übergang aus einem voll regenerierten, jedoch nicht nachgespülten Zustand in einen voll regenerierten und nachgespülten Zustand zusätzlich einer Dimensionsänderung unterliegt.
Diese Dimensionsänderung läßt sich mit Hilfe einer Vorrichtung zum Auslösen und Beendigen eines Patronen-Spülzyklus benutzen.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich Kochsalzlösung oder eine andere dichte Behandlungsflüssigkeit aus dem Teil der Vorrichtung, in dem sie nach der anfänglichen Regenerierung der Behandlungskapazität der Patrone eingeschlossen worden sein mag, abführen.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß zum Umwälzen der Regenerierungs- und Spülflüssigkeiten durch die Vorrichtung nur in der strömenden Flüssigkeit vahandene Flüssigkeitskräfte benutzt werden.
Von den vorstehend angeführten Merkmalen und Vorteilen sind zumindest einige in einer Vorrichtung zum Behandeln oder Enthärten von Wasser verwirklichbar.
Die Lösung der der Erfindung gestellten Aufgabe hat zu einem Verfahren geführt, bei dem Kontrildaten dazu benutzt werden, einen Regenerierungszyklus und nachfolgend die Umschaltung ~auf einen normalen Arbeitszyklus automatisch auszulösen.
Insbesondere zeichnet sich ein Verfahren zur Aufbereitung einer Flüssigkeit erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Flüssigkeit durch eine Patrone geleitet wird, die auf eine Veränderung ihrer Behandlungskapazität durch eine Dimensionsänderung reagiert und an einer ersten Flüssigkeit, die ihr bei Bedarf während eines dem Normalbetrieb entsprechenden Strömungszustandes in der Vorrichtung zugeleitet wird, eine gewünschte Behandlung vorzunehmen vermag, daß die Abmessungen dieser Patrone zumindest periodisch während der Zeit, in der die Behandlungskapazität der Patrone erschöpft wird, abgetastet werden, daß, nachdem eine Dimensionsveränderung der Patrone von vorbestimmtem Ausmaß festgestellt wurde, Durchfluß ir zu behandelnden ersten Flüssigkeit durch die Patrone unterbrochen wird, daß die Patrone zur Wiederherstellung ihrer Behandlungskapazität mit einer Regenerierungsflüssigkeit behandelt wird, und daß danach die erste Flüssigkeit zur Behandlung durch die Behandlungspatrone wieder durch diese hindurchgeleitet wird.
Die Behandlung oder Aufbereitung einer Flüssigkeit erfolgt mit einer Behandlungspatrone, die auf ihre noch ausnutzbare Behandlungskapazität von Zeit zu Zeit mit einer Dimensionsänderung anspricht. Während der Zeit, inder Flüssigkeit zur Behandlung die Patrone überströmt, läßt man zu, daß die Patrone ihre Dimensionen verändert. Die Dimensionsveränderung wird am Ende jedes Behandlungszyklus abgetastet.
Eine in ihrer Behandlungskapazität erschöpfte Patrone wird regeneriert, sobald sie eine vorbestimmte Abmessung erreicht, die ihre noch verbliebene Behandlungskapazität anzeigt.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbereitung einer Flüssigkeit zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß eine zu behandelnde Flüssigkeit durch eine Behandlungspatrone geleitet wird, die auf verringerte Behandlungskapazität durch Dimensionsänderungen reagiert, daß die im Flüssigkeitsstrom durch die Vorrichtung vorhandenen Kräfte ausgenutzt werden, um die Vorrichtung in einem Betriebszustand der Flüssigkeitsbehandlung zu halten, daß diese Kräfte während der Zeit, in der keine Flüssigkeit strömt, aufgehoben werden, daß während dieser Zeit die veränderte Dimension der Patrone abgetastet wird, und daß nach Feststellung einer vorbestimmten Patronenabmessung ein Patronen-Regenerierungszyklus ausgelöst wird.
Eine andere Lösung der Erfindungsaufgabe besteht in einem Verfahren zur Aufbereitung einer eine Aufbereitungsvorrichtung intermittierend durchströmenden Flüssigkeit, bei dem die Abmessungen einer dimensionsveränderlichen Behandlungspatrone nur während eines strömungslosen Teils des Zyklus abgetastet werden, mit druckempfindlichen Vorrichtungen die Dimensionsabtastung bei Flüssigkeitsströmung durch die Patrone verhindert wird, und sowohl statische Zustände in der Vorrichtung als auch die Patrone während der Regenerierung umgehende Flüssigkeitsströmung dazu benutzt werden, unbeabsichtigtes Umschalten des Arbeitszyklus sowohl während des Behandlungsals auch während des Regenerierungsbetriebes der Vorrichtung zu verhindern.
Die Lösung der Erfindungsaufgabe hat weiterhin zu einer Vorrichtung geführt, bei der sich die Strömung der zu behandelnden Flüssigkeit durch zwei oder mehr hintereinandergeschaltete Filterelemente leiten läßt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Varichtung eine Einrichtung auf, in der sich zwei oder mehr Patronen oder Filterelemente aufnehmen lassen, von denen jede aus der zu behandelnden Flüssigkeit einen anderen Bestandteil oder eine andere Bestandteilgruppe fortzunehmen vermag.
Ein besonderes Merkmal einer mit einer Vielzahl von Patronen oder Filterelementen ausgerüsteten Flüssigkeit s-Aufbereitungsvorrichtung besteht in einer Einrichtung zum Abtasten oder Feststellen einer Dimensionsveränderung in allen oder in weniger als allen Patronen oder Filterelementen.
Eine durch Größenveränderung der eng gepackten oder Aggregatteilchen hervorgerufene Dimensionsänderung im Filterelement oder in der Patrone kann dazu ausgenutzt werden, gleichzeitig eine mechanische Reinigung und eine Wiederbelebung der Kapazität herbeizuführen.
In einer weiteren Ausgestaltung nach der Erfindung enthält wenigstens ein Filterelement eng gepacktes oder Aggregatmaterial, das ausreichend fein verteilt ist, um Behandlungsgeschwindigkeiten zu ermöglichen, die hoch genug sind, um Mäterialien auszuscheiden, die bisher unter ähnlichen Bedingungen aus einem Flüssigkeitsstrom in einfacher Weise nicht fortnehmbar waren.
Durch das problemlose Auswechseln der Patrone oder des Filterelementes bei der Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtun# nach der Erfindung ist gegenüber herkömmlich ausgebildeten Vorrichtungen eine bedeutsame Kosteneinspanung erzielbar.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung eine Aufbereitungsvorrichtung schafft, bei der die Umwälzung einer Regenerierungsflüssigkeit für die Behandlungspatrone mit Steuerung durch Ventile erfolgt, die in Abhängigkeit von einer Dimensionsänderung in der Flüssigkeits-3ehandlungspatrone betätigbar sind, wobei diese Diemnsionsänderung bei Erschöpfung der Behnndlungskapazität der Patrone eintritt und während einer Zeitspanne abgetastet wird, in der die Patrone nicht von Flüssigkeit durchströmt ist. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Aufbereitung einer Flüssigkeit wird die Flüssigkeit intermittierend durch eine Behandlungspatrone geleitet, eine veränderte Dimension in der Patrone wird während einer Zeitspanne abgetastet, in der keine Strömung durch die Patrone stattfindet, die Behandlungskapazität der Patrone wird dadurch wiederbelebt, daß man sie in Abhängigkeit von einer Dimensionsänderung eines vorbestimmten Ausmaßes mit einer Regenerie rungsflüs sigkeit in Berührung bringt, und, falls während der Regenerierung Strömung in der Vorrichtung erforderlich ist, die Wasserführung unter Umgehung der Patrone erfolgt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 - einen senkrechten Schnitt durch eine Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt, in vergrößertem Maßstab, durch das Ventilaggregat der in Fig. 1 gezeigten Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtung, Fig. 3 einen senkrechten Schnitt, in vergrößertem Maßstab, durch einen Teil der Dimensionsabtastvorrichtung und durch dieser zugeordnete Bauteile der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, Fig. 4 einen waagerechten Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3, wobei einige Teile weggebrochen sind, Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch eine abgewandelte Ausbildungsform der Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 6 ein #ereinfachtes Flußdiagramm der Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtungen nach der Erfindung, Fig. 7 einen senkrechten Schnitt, in vergrößertem Maßstab, durch ein in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendetes Ventil, Fig. 8 bis 10 Schnittansichten verschiedener Patronen-Aufnahmevorrichtungen, Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer Ausbildungsform einer Patronen-Aufnahmevorrichtung, Fig. 12 eine Schnittansicht eines Teiles einer anderen Ausbi#ldungsform der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und Fig. 13 eine Schnittansicht eines Teiles einer weiteren Ausbildungsform der Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtung.
Bevor auf Einzelheiten der Zeichnung eingegangen wird, sei eine kurze Erläuterung der nachfolgend verwendeten Bezeichnungen, einiger bevorzlgter Werkstoffe und Materialien sowie einiger Vorteile spezieller Ausbildungsfqrmen von Bauteilen und Werkstoffen vorangestellt.
In einer allgemeinen Form der Wasseraufbereitung, nämlich der Wasserenthärtung, bei der in den meisten Fällen dem Wasser "Härte" dadurch entzogen wird, indem man durch chemische Verfahren unerwünschte Ionen, wie z.B. Calcium, Magnesium, Barium u.dgl. aus dem Wasser fortnimmt, wird gewöhnlich ein Bett oder Filter aus Ionenanstauschmaterial verwendet, das eine Anzahl Oalciumionen aufnimmt und in Strömungsrichtung hinter dem Ionenaustauscher eine äquivalente Anzahl Natriumionen an das Wasser abgibt. Nachdem dem Wasser ein bestimmter Betrag sich addierender Härte entzogen wurde, ist die Kapazität des Ionenaustauschmaterials erschöpft. Das lonenaustauschmaterial wird durch Rückwaschen mit Kochsalzlösung und Nachspülen mit Wasser wiederbelebt.
Danach kann der Behandlungszyklus wiederholt werden. In der Zeit, während der die Regenerierung stattfindet, ist entweder die Wasserversorgung ganz unterbrochen, oder der Wasserstrom umgeht den Ionenaustauscher, so daß während dieser Zeitspanne hartes Wasser gebraucht wird. Das zum Aufbereiten oder Behandeln des Wassers verwendete Filter kann die Ausbildungsform mit loser oder lockerer Material schicht Der die eines selbsttragendee Eörpers, wie z.B.
einer Patrone o*igL aufweisen. Die TeilchengröBe des Aggregates kann in beträchtlichem UafanWe schwanken, wobei im allgemeinen gilt, daß je kleiner die Teilchengr##, je schneller der Ionenaustauschvorgang. Es trifft ebenfalls allgemein zu, daß die Lose- oder Lockerschicht-Filter mit kleinerer Teilchengröße sich aufgrund ihrer#Absetzungstendenz und auch, weil die Möglichkeit besteht, daß sich in den Teilchenzwischenräumen Teilchen infolge physikalischer Einwirkung festsetzen, leichter verstopfen.
Im allgemeinen weisen die in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendeten Patronen ein Bindemittel aus Yatrixmate-: rial auf, das ausreichend elastisch ist, um die Ubersetzung einr Dimensionsänderung in den zusammengebundenen eng gepackten oder Aggregatteilchen in eine entsprechende und im allgemeinen wiederholbare Dimensionsänderung in der Patrone zu ermöglichen. Auch sind die Aggregatteilchen vorzugsweise in einer Weise zusammengebunden, daß im wesentlichen ihre gesamte Oberfläche freiliegt und mit den durch sie zu behandelnden Flüssigkeiten in Berührung gebracht werden kann Die in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendete Patrone ist vorzugsweise nach einem älteren Vorschlag hergestellt und zeichnet sich durch eine Aktivität aus, die im wesentlichen gleich ist der Aktivität eines freien oder losen Bettes oder Schicht von Teilchen gleicher Größe, deren Zwischenraumvolumen wenig aufgefüllt ist und über denen ein verhältnismäßig kleiner Druckabfall eintritt. Derartige Patronen sind trotz ihres kleinen Aggregates in der Lage, in Patronenform selbsttragende, Ja sogar halbstarre oder starre Charakteristiken zu entwickeln.
Die Erfindung ist daher mit Vorteil in einer Vorrichtung verwirklicht, in der eine derartige Patrone verwendbar ist, im häufigsten Falle eine Patrone mit einer Aggregatteilchengröße von 50 . 100 Mesh (entsprechend einer lichten Masch#nweite von etwa 0,297 . 0,074 mm, US-Standard-Siebsatz angenommen) oder darunter.
Unter dem Ausdruck 'Patrone't soll hier nur das Element verstanden werden.., das vom Aggregatmaterial und dem Bindemittel gebildet ist. Von anderen Autoren wird in diesem Zusammenhang häufig auch der Ausdruck "Element" gebraucht. Im Sinne der Erfindung werden diese Ausdrücke als gleichbedeutend betrachtet.
Obgleich größere Teilchengrößen verwendbar sind, liegt ein Hauptvorteil der Verwendung von Ionenaustauschharz sehr kleiner Maschenzahl darin, daß dessen Regenerierungszeit so kurz ist, daß im normalen Betrieb, beispielsweise im Betrieb eines Haushalt-Wasserenthärters, eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit besteht, daß Wasser in bedeutendem Umfange, wenn überhaupt, gebraucht wird, während die Ventile so geschaltet sind, daß während der Regenerierung benötigtes Wasser über die Umgehungsleitung geleitet wird. Da im Dauerbetrieb die zur Veränderung neigende Abmessung nicht abgetastet wird, kann daher der Regenerierungszyklus erst dann eintreten, wenn das Wasser abgesperrt ist. Bei Regenerierungszeiten gewöhnlich in der Größenordnung von weniger als einer Minute, und in den meisten Fällen sicherlich nicht über drei bis fünf Minuten hinausgehend, ist es daher sehr unwahrscheinlich, wenn sich die Einheit bei auftretendem Bedarf gerade im Regenerierungszustand befinden würde. Jedoch ergibt sich in Anbetracht der bei feinmaschigen Systemen erzielbaren extrem schnellen Regenerierung, daß während des Regenerierungszyklus über die Umgehungsleitung gezapftes Rohwasser während einer so kurzen Zeitdauer gebraucht wird, daß dies in der Praxis kein Problem darstellt.
Beispielsweise würde eine von einer Familie normaler Größe in einem Gebiet mit mittlerer Wasserhärte benutzt Vorrichtung nach der Erfindung in den meisten Fällen zwischen ein- und dreimal pro Tag regeneriert werden.
Wenngleich es einleuchtet, daß, wie an einer späteren Stelle näher erläutert, verschiedene Flüssigkeiten behandelt und verschiedene Patronen verwendet werden können, etc., beschränkt sich die spezielle Beschreibung der Vorrichtung nach der Erfindung auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Ionenaustauschharz das Hauptelement der Behandlungspatrone darstellt, in dem Wasser durch Ionenaustausch enthärtet wird und in dem zum Regenerieren des Ionenaustauschers Kochsalzlösung verwendet wird. Eine derartige Vorrichtung weist vorzugsweise ebenfalls einen Behandlungstank auf, in dem die Patrone angeordnet ist, sowie Einrichtungen zum Zu- und Ableiten des Wassers in bzw. aus dem Tank und zum Umgehen des Tanks. Vorzugsweise ist eine Einrichtung zum Rückwaschen der Patrone mit Ventilen und Verbindungen zwischen einem Zwischentank für Kochsalzlösung und dem Behandlungstank vorhanden, ebenso wie ein Vorratstank für Kochsalzlösung, aus dem der Kochsalzlösung-Zwischentank periodisch wiederauffüllbar ist. In einer Ausbildungsform geschieht die Durchflußregelung durch mechanische oder elektromechanische Ventilbetätigung, während bei einer anderen Ausbildungsform die Ventilsteuerung hydraulisch und lediglich in Abhängigkeit von den verschiedenen Zuständen erfolgt, die bestimmte Teile oder Aggregate der Vorrichtung im Betrieb einnehmen.
Eine derartige Konstruktion wird hier gelegentlich als Fluidikgerät bezeichnet.
In der Beschreibung der Arbeitsweise der Vorrichtung wird gelegentlich auf einen Behandlungsbetrieb oder eine Behandlungsphase Bezug genommen, während der das Wasser durch die Patrone geleitet wird, oder auf einen Ruhebetrieb oder Ruhephase, während der das Wasser nicht durch die Patrone strömt, sondern mit dieser in statischer Berührung steht, sodann auf eine Regenerierungsphase, in der die Patrone mit Regenerierungsmaterial rückgewaschen wird und die einen Nachspülzyklus einschließt, sowie schließlich auf einen Umgehungsbetrieb oder Umgehungsphase, während der das Wasser die Behandlungspatrone umgeht, da diese regeneriert wird und nicht-betriebsfähig ist. Umgehung tritt nur dann ein, wenn während der Regenerierung Wasser gezapft wird, sie ist weder eine arbeitsablaufbedingte Phase noch eine Voraussetzung für die Arbeitsweise der Vorrichtung und dient lediglich dazu, im Bedarfsfall während der Regenerierung Wasserzapfung ohne Unterbrechung des Zyklus zu ermöglichen.
Die Erfindung ist nun in Fig. 1 mit ie Ausführungsbeispiel einer Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtung 20 dargestellt, wie sie gewöhnlich zum Enthärten von Wasser eingesetzt wird.
Sie weist einen Kochsalzlösung-Vorratstank 22, einen Zwischentank 24 zur Aufnahme einer abgemessenen Menge Kochsalzlösung aus dem Vorratstank 22, und eine Wasser-Aufbereitungsanordnung 26 auf, zu der ein Zulaufrohr 28 für Rohwasser, ein Ablaufrohr 30 für aufbereitetes Wasser, ein Ventilaggregat 32 zum Steuern des Flüssigkeitsdurchflusses durch bestimmte Teile der Vorrichtung, sowie eine Wasser-Behandlungstankanordnung 34 gehören. Die Tankanordnung 34 weist ein Oberteil 36, ein Unterteil 38 und eine Tankeinheit 40 auf.
Im Innern des Tankes 40 ist eine Behandlungspatroneneinheit 42 in Stellung gebracht, deren Zusammensetzung und Herstellung in dem bereits erwähnten älteren Vorschlag beschrieben ist.
Die Patroneneinheit 42 weist eine obere Verschlußkappe oder Deckel 44, eine untere Verschlußkappe oder Boden 46 und zwei nach innen sich erstreckende, ringförmige Aufnahmeflansche 48 und 50 auf. Bei diesem Beispiel ist eine Einrichtung, die an einem Teil der Patroneneinheit 42 angreift und eine deren Abmessungen abtastet, in Gestalt einer verstellbaren unteren Stützplattenanordnung 52 vorgesehen, die an ihrem Außenumfang eine O-Ring-Dichtung 54 o.dgl. und an ihrem Innenumfang einen Patronenhalte- und Abdichtflansch 56 mit Dichtlippen 57 aufweist. Die Stützplatte 52 ist elastisch durch Federn 58 vorbelastet, die sich an einem feststehenden Boden 60 des Tankes 40 abstützen. Der Boden 60 dient dazu, eine in Strömungsrichtung untere Referenzdruck-Zwischenkaimner 62 im Innern der Behandlungstankeinheit 40 von einer Rückdruckkammer 64 zu trennen, auf die im weiteren Verlauf der Beschreibung näher eingegangen werden wird.
Der obere Teil der Patroneneinheit 42 ist im Innern des Tanks 40 von einem nach unten gerichteten Flansch 66 mit Dichtlippen 68 fixiert. Eine Innenfläche der Patrone 42 bildet einen axial gerichteten Hohlkern 70. Eine Außenfläche 72 eines Patronengehäuses 74 hat Abstand von einer Innenwand 76 des Tanks 40 und begrenzt zwischen sich und dieser einen ringförmigen Wassereinlaßbereich 78, der mit einem Wassereinlaßkanal 80 im Tankoberteil 36 in Verbindung steht.
Aufgrund der Anordnung der eben beschriebenen Bauteile ist der Wasserstrom durch das Gehäuse oder den Körper 74 der Patroneneinheit 42 im wesentlichen radial nach innen gerichtet, da vom Einlaßkanal 80 her kommendes Wasser aus dem Einlaßbereich 78 nach innen zum Hohlkern 70 und aus einem Auslaßkanal 82 ausströmt. Die Dichtlippen 57 und 68 verhindern, daß das Wasser den Filter am oberen und unteren Ende umgeht, während der O-Ring 54 Wasserströmung aus dem Einlaßbereich 78 des Tanks 40 entlang der Wände 76 und in die Referenzdruck-Zwischenkammer 62 verhindert.
Die Dimensionsabtastvorrichtung, zu der die Stützplattenanordnung 52 gehört, weist, wie aus der Darstellung in Fig. 3 und 4 zu erkennen, ebenfalls eine Schaftaufnahme-Gewindebohrung 84 in einem zentralen Mutterteil 86 auf, das an einer Mehrzahl von nach außen sich erstreckenden, einen Stern 90 bildenden Armen 88 befestigt ist. Zwischen diesen vorhandene Durchlässe 92 lassen Flüssigkeitsströmung aus dem Hohlkern 70 in die Referenzdruck-Zwischenkammer 62 zu. In der Mutter 86 ist ein mit Gewinde versehenes Endstück 94 eines Schaftes 96 aufgenommen, der einen im Durchmesser verkleinerten, sich verjüngenden Teil 98 und ein vergrößertes Ventilverschlußglied 100 aufweist. Ein im Boden 60 in einer Aussparung 104 angeordneter O-Ring 102 liegt eng an einem Teil des Schaftes 96 an. Der Schaft 96 trägt an seinem unteren Ende einen Einstellknopf 106, der nachfolgend näher erläuterten Zwecken dient. Eine Axialbewegung des Schaftes 96 zulassende Stopfbüchse 108 ist in einem Teil eines Ablaufrohres 110 angeordnet, dessen Durchfluß mit einem Ablaß-oder Entleerhahn 112 steuerbar ist.
Obgleich die Arbeitsweise dieser Bauteile noch im einzelnen beschrieben wird, sei hier kurz darauf hingewiesen, daß bei Ausdehnung und Zusammenziehung der Patrone die Stützplatte 52 unter dem Einfluß der Federn 58 senkrecht in einer Richtung verstellbar ist. Ihre Verstellung in der anderen Richtung gegen die Kompressionskraft der Federn erfolgt auf Grund eines Druckunterschiedes über der Stützplatte 52, der sich daraus ergibt, daß die mit Flüssigkeit sich füllende yA ferenzdruck-Zwischenkammer 62 nur mit der Ablaufseite der Patrone 42 in Verbindung steht und daher mit dem Nachdruck nur an ihrer Unterseite beaufschlagt ist, während Flüssigkeit vor der Patrone, im Einlaßbereich 78, während Flüssigkeitsströmung mit dem Vordruck auf die Oberseite der Stützplatte 52 wirkt. Fehlt Flüssigkeitsströmung, dann besteht kein Druckunterschied. Wie nachstehend erläutert, handelt es sich dabei um ein wichtiges Merkmal dieser speziellen Ausbildungsform nach der Erfindung.
Sobald der im Durchmesser verkleinerte Teil 98 des Schaftes 96 durch denORing 102 hindurchgeht, kann Flüssigkeit durch die Aussparung 104 dringen, und sobald das Ventilverschlußglied 100 eine Aussparung 114 in einem Boden 166 freigibt, kann Flüssigkeit in der Rückdruckkammer 64 über das Ablaufrohr 110, den Entleerhahn 112 in eine Ablaufleitung 118 strömen. In ähnlicher Weise wird durch extreme Aufwärtsbewegung der Stützplatte 52 der O-Ring 54 in Deckung mit der Nut 113 in der Wand 76 gebracht, wobei Flüssigkeit aus dem Einlaßbereich 78 in die Referenzdruck-Zwischenkammer 62 strömen kann.
Das Ventilaggregat weist, wie insbesondere in Fig. 1 und 2 zu erkennen, eine Anzahl von Bauteilen auf, nämlich einen mit dem Rohr 28 in Verbindung stehenden Wassereinlaßkanal 120 und einen an das Rohr 30 angeschlossenen Auslaßkanal 122.
Ein zwischen den beiden Kanälen 120 und 122 sich erstreckender Umgehungskanal 124 ist normalerweise von einem Wasserdurchflußregel- oder Hauptbetätigungsventil 128 abgesperrt, dessen Verschlußglied 126 an einem die Öffnung bzw. den Umgehungskanal 124 bildenden Sitz 130 anliegt. Ein Sitz 132 für eine Oberseite 134 des Ventilverschlußgliedes 126 bildet einen Kanal 136, durch den im Normalbetrieb der Wasserenthärtungsvorrichtung unbehandeltes oder Rohwasser aus dem Kanal 120 in den Einlaßkanal 80 fließt. Das Ventilaggregat 32 weist ferner zwei Ventilsitze 138 und 140 zur Aufnahme je eines Membranventils 142 bzw. 144 auf, von denen das eine einen über ein Rohr 148 mit dem Kochsalzlösung-Zwischentank 24 verbundenen Frischwasserkanal 146, das andere normalerweise einen Ablaufkanal 150 absperrt, der an ein Ablaufrohr 152 angeschlossen ist. Untereinander durch einen Kanal 158 verbundene, Flüssigkeit aufnehmende Druckkammern 154 und 156 stellen eine Einrichtung dar, die bei Beaufschlagung mit unter Druck stehender Flüssigkeit die Membranventile 142 und 144 in einen normalerweise geschlossenen Betriebszustand drängen. Die Druckkammern 154 und 156 sind betriebsmäßig über einen Kanal 162 an eine Rückdruckleitung 160 und über einen Kanal 164 an den Einlaßkanal 120 angeschlossen. Die Unterseite des Membranventils 142 ist über eine Abzweigung 166' des Kanals 164 vom Druck des im Normalbetrieb einströmenden Wassers bzw. des einströmenden Brauchwassers beaufschlagt. Auf die Unterseite des Membranventils 144 sind Fliissigkeitskräfte im Kanal 168 wirksam, der mit einer Kammer 170 über einer Scheibe 171 in Verbindung steht, die Teil des Hauptbetätigungsventils 128 bildet und in der Kammer 170 frei verschieblich ist. Bei geschlossenem Membranventil 144 herrschen über und unter der Scheibe 171 im wesentlichen gleiche Drucke.
Es ist weiterhin zu erkennen, daß in die Kammern 154 und 156 ein zusätzlicher Kanal 172 führt, so daß die Drucke im Einlaßkanal 120, in den eine im Durchmesser verkleinerte Stich- oder Verbindungsleitung 173 führt, und im Einlaßkanal 80 aus nachfolgend näher#erläuterten Gründen im wesentlichen ausgeglichen sind.
Insbesondere aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß der Zwischentank 24 zusätzlich zu einem zwischen ihm und einer Öffnung 175 im Kanal 82 sich erstreckenden Rohr 174 einen Auslaßstutzen 176 mit einem Rückschlagventil 178, beispielsweise einem entenschnabelförmigen Rückschlagventil o.dgl., sowie zwei einander ähnliche Rückschlagventilanordnungen 180 und 182 aufweist. Zur zysten Rückschlagventilanordnung 182 gehören ein eine Öffnung 186 bildender Sitz 184, eine Kugel 188 und eine die Kugel in eine Offenstellung drängende Feder 190.
Die zweite Rückschlagventilanordnung 180 ist ähnlich aufgebaut und weist einen Sitz 192, eine Kugel 194 und eine Feder 196 auf. Im Innern des Zwischentanks 24 herrschender positiver Druck drückt somit die darin enthaltene Flüssigkeit nach außen, und zwar durch das Ventil 178 in das Rohr 174 und in die Auslaßöffnung 175, die mit dem Auslaßkanal 82 der Behandlungstankanordnung 34 in Verbindung steht.
Dieser gleiche Druck drängt auch beide Kugeln 188 und 194 in ihre jeweiligen Schließstellungen, so daß durch das Rohr 148 strömendes Frischwasser nicht die Kochsalzlösung im Zwischentank 24 durch die Ventile 180 und 182 in den Vorratstank 22 verdrängt.
Im Kochsalzlösung-Vorratstank 22 ist an einem Rost 204 ein Salzvorrat 202 angeordnet. Der Wasserspiegel im Vorratstank 22 steht normalerweise über dem Rost auf einer Linie, die in gleicher Höhe mit einer Öffnung 206 in eine Ablaufleitung 208 liegt. Auf diese Weise ist Wasser im Vorratstank 22 in Berührung mit Salz, so daß sich im Innern des Vorratstanks 22 stets eine gesättigte Lösung bildet.
Es sei nun auf das Ventilaggregat und dessen Teil verwiesen, der sich nahe der Kochsalzlösung-Einlaßöffnung 175 befindet (Fig. 1 und 2). Ein Ventilsitz 210 bildet eine Öffnung 212, die geschlossen ist, wenn ein Kugelrückschlagventil 214 von einer Feder 216 zur Anlage am Sitz gedrängt ist.
Zu einer ausführlicheren Beschreibung der Arbeitsweise der Einheit sei darauf hingewiesen, daß während normalem oder intermittierendem Betrieb Rohwasser aus dem Rohr 28 zufließt, die Patroneneinheit 42 drchströmt und über die Leitung 30 abgeht. Während der Ruhephase steht das Wasser in der Einheit still. Nachdem die Behandlungskapazität der Patrone erschöpft ist, muß die Patronenkapazität im weiter oben erwähnten Regenerierungsbetrieb wisierbelebt werden. In der nachfolgenden Beschreibung der Arbeitsweise der Vorrichtung werden zur Vereinfachung der Beschreibung nachfolgend näher begründete, bestimmte Annahmen gemacht. Es sei nun angenommen, daß ein (nicht gezeichneter) Außenwasserzapfhahn an das Auslaßrohr 30 angeschlossen ist, und weiterhin, daß durch dieses Wasser strömt, wobei die Bauteile der Vorrichtung die in Fig. 1, 2 und 3 gezeichneten Stellungen einnehmen.
Unter diesen Voraussetzungen ist die Arbeitsweise der Vorrichtung wie folgt zu beschreiben: Über das Rohr 28 einströmendes Wasser wird durch den Kanal 120, um die Spindel des Ventils 128 herum und durch den Kanal 80 in den vom Filterkörper 74 radial nach außen gelegenen Einlaßbereich 78 und dann durch den Körper 74 der Patroneneinheit 42 gezwungen.
Der Durchfluß durch den Körper 74 ruft einen kleinen; jedoch signifikanten Druckverlust hervor und führt an den beiden Seiten der Stützplatte 52 zu unterschiedlichen Drucken. Das Wasser gelangt dann aus dem Inneren oder Hohlkern 70 der Patroneneinheit 42 in den Auslaßkanal 82 und strömt durch die Öffnung 212 in den Kanal 122 und geht über das Rohr 30 ab. Wasserströmung durch die Öffnung 212 unter Betriebs- oder Umgebungsdruck reicht aus, die verhältnismäßig schwache Feder 216 niederzudrücken, wodurch die Kugel 214 von ihrem Sitz 210 weg bewegt wird. Die Lippendichtungen 57 und 68 verhindern, daß Wasser an den Flanschen 48 und 50 des Deckels 44 bzw. des Bodens 46 die Patrone umgeht und in den zentralen Hohlkern 70 der Patroneneinheit 42 einfließt. Obgleich der zentrale Kanal 70 mit Wasser gefüllt ist, und obgleich durch die Zwischenräume 92 im Stern 88 Wasser zum Füllen der Referenzdruck-Zwischenkammer 62 hindurchströmen kann, ist der Druck in der Zwischenkammer 62 infolge des Druckabfalles über dem Filter stets niedriger als der Druck im Kanal 80 und im Einlaßbereich 78. Sobald daher zu irgendeinem Zeitpunkt Wasser durch die Vorrichtung strömt, drängt der höhere Druck an der Oberseite der mit dem O-Ring 54 gegen die Zwischenkammer 62 abgedichteten Stützplatte 52 die Federn 58 leicht nach unten.
Es sei nun auf Fig. 1 und 3 verwiesen. Da der Schaft 96 mit der Stützplatte 52 fest verbunden ist, bleibt das Ventilverschlußglied 100, sobald die Stützplatte 52 im Betrieb unter der Wirkung von Druckunterschied nach unten gedrängt wird, in oder nahe der in Fig. 1 und 3 gezeichneten Stellung, in der es die Sltisgkeitsverbindung zwischen der Rückdruckkammer 64 und dem Ablaufrohr 118 unterbricht. Während der Zeit, in der Wasser durch die Patrone strömt, bleibt der übrige Teil des Systems gegen Flüssigkeit abgedichtet, da, obwohl in Kanälen 164 und 168 ein gegebenes, unter Druck stehendes Wasservolumen vorhanden ist, dieses Wasser daraus über eine Leitung 162 nicht entweichen kann, weil das Ventilverschlußglied 100 die Öffnung zur Kammer 64 verschließt. Da die Wasserdruck ausgesetzte Oberfläche an den Oberseiten der Membranventile 142 und 144 größer ist als die vom Wasser beaufschlagte Oberfläche an ihrer Unterseite, bleiben diese Ventile geschlossen, so daß Wasser ebenfalls nicht aus diesem Bereich über eine Ablaufleitung 152 oder in den Zwischentank 24 entweichen kann.
Sobald ein an das Rohr 30 angeschlossener Zapfhahn o.dgl.
geschlossen wird, reagiert die Vorrichtung in der nachfolgend beschriebenen Weise. Die Kugel 214 wird durch Federdruck in eine Schließstellung gedrängt und blockiert den Durchlaß 212.
Das Ventil 128 bleibt aufgrund seines Gewichtes in der unteren Stellung, statischer Druck blockiert die Membranventile 142 und 144, und Druck im Auslaßkanal 82 verhindert, daß Kochsalzlösung durch die Öffnung 175 fließt. Während des Ruhe- oder Abtastbetriebes, in dem weder eine Behandlung noch eine Regenererung stattfindet, gelten jedoch für die Patroneneinheit 42 und die mit dieser betriebsmäßig verbundenen Deile andere Bedingungen. Bevor hierauf näher eingegangen wird, sei jedoch kurz das Verhalten der Patroneneinheit dargestellt.
Eine in der erwähnten Weise hergestellte und entsprechend Fig. 1 ausgebildete Patrone ist, wenn sie aus den sogenannten stark sauren Kationen-Austauschharzen besteht, beispielsweise aus einem der handelsüblichen Austauschharze der Herstellerfirmen Dow Chemical Co., wie z.B. "Dowex" HCR, HGR, HDR, Röhm and Haas Co., wie z.B. ~Amberlite" IR-120, IR-122, IR-124, etc., Ionac Chemical Company, wie z.B. "Ionac" C-240, C-250, C-255, oder anderer Hersteller bekannter Ionenaustauschmaterialien, und vollständig in der Natrium-Form ist, durch eine gegebene axiale Abmessung gekennzeichnet.
Diese Harze sind sulfonierte Polymere des Styrols und Divinylbenzols. Im allgemeinen schrumpfen'diese Harze beim Übergang von der Wasserstoff- zur Natrium- und zur Calcium-Magnesium-Form. Ist daher die Ionenaustauschkapazität dieser Harze beispielsweise durch das Auswechseln ihrer Natriumionen gegen Calciumionen erschöpft, erfährt die Patroneneinheit 42 eine allmähliche Verkürzung in axialer Richtung, bis ihre gesamte Ionenaustauschkapazität im wesentlichen erschöpft ist.
Bei Behandlung mit einer Kochsalz-Regenerierungslösung wird die axiale Abmessung sogar noch kleiner. Es wird angenommen, daß diese Tatsache einer durch die Behandlung mit der Salzwasser-Regenerierungslö sung hervorgerufenen Dehydratation des Ionenaustauschharzes zuzuschreiben ist. Nach Entfernen der überschüssigen Kochsalzlösung aus der Patrone durch Nachspülen mit Wasser dehnt sich die Patrone auf ihre Ausgangsabmessung aus, die gleich ist der größten von ihr im Betrieb angenommenen Abmessung, d.h. eine größere Abmessung als sie im Zustand der Erschöpfung oder im Zustand völliger Durchtränkung mit und in Anwesenheit von starker Kochsalzlösung hat.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf irgendein spezielles Ionenaustauschharz oder Flüssigkeitsbehandlungsmaterial beschränkt, außer auf ein solches, das bei Benutzung zur Erzielung der gewünschten Behandlung oder Aufbereitung einer Flüssigkeit oder von Wasser je nach dem Grad seiner Erschöpfung eine Dimensionsänderung erfährt. Beispielsweise zählen zu anderen geeigneten Ionenaustauschharzen, die in Patronen, wie sie in den Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtungen nach der Erfindung benutzt werden, verwendbar sind, die sogenannten stark basischen Anionen-Austauschharze, die im allgemeinen beim Übergang aus der Chlorid-Form in die Hydroxid-Form quellen, d.h. sie schrumpfen während der Ionenabgabe und-quellen während der Wiederbelebung. Als gebräuchliclzste Beispiele handelsüblicher stark basischer Anionen-Austauschharze seien genannt: "Dowex" SBR, SBR-P und SAR der Dow Chemical Co., ~Amberlite" IRA-400, IRA-402, IRA-900 der Röhm and Haas Company, Ionac A-540, A-580, A-641 der Ionac Chemical Company, "Duolite" A101-D, A102-D der Diamond Shamrock Corp., und Permutite S-1, 5-2, S-K der Permutit Company.
In ähnlicher Weise sind in Patronen zur Benutzung in der Vorrichtung nach der Erfindung mit Vorteil die sogenannten schwach sauren Kationen-Austauschharze verwendbar, die im allgemeinen beim Übergang aus der Natrium- oder Wasserstoff-Form in die Calcium-Magnesium-Form quellen. Diese Harze schrumpfen beim Übergang von der Natrium- oder Calcium-Form oder Magnesium-Form in die Wasserstoff-Form. Sie schrumpfen auch beim Übergang aus der Natrium- in die Calcium- oder Magnesium-Form. Beim Entsalzen von Wasser quellen sie daher während des Normalbetriebes und schrumpfen während des Regenerierungszyklus. Bei Anwendung in der Natrium-Form zum Wasserenthärten schrumpfen sie während der Calcium- und/ oder Magnesiumausscheidung und quellen beim Regenerieren und Nachspülen. Gebräuchliche Beispiele von handelsüblichen schwach sauren Kationen-Austauschharzen sind "Dowex" CCR-1 der Dow Chemical Co., "Amberlite" IRC-84 der Röhm & Haas Co., "Ionac" C-265 der Ionac Chemical Co., 11Permutit" Q-210 der Permutit Company, und "Duolite" ES-80 der Diamond Shamrock Corp.
Auch die sogenannten schwach basischen Anionen-Austauschharze sind in Patronen zur Benutzung in den Vorrichtungen nach der Erfindung verwendbar. Diese Harze quellen im allgemeinen während des Entsalzungsbetriebes, indem sie aus der Hydroxid-Form in die Chlorid-Form übergehen, und schrumpfen während der Regenerierung. Von den handelsüblichen schwach basischen Anionen-Austauschharzen seien als gebräuchliche Beispiele genannt: "Dowex" WGR der Dow Chemical Co., «Amberlite IR-45, IR-4B, IRA-68 und IRA-93 der Röhm and Haas Company, "Ionac" A-260, A-300, A-310 und A-320 der Ionac Chemical Company, ~Duolite" A2, A4, A6, A7, A3O-B und ES-57 der Diamond Shamrock Corp., und "Deacidite" A, CCG und S-440 der Permutit Company.
Wieder auf die Darstellung in Fig. 1 zurückkommend sei angenommen, daß der Benutzer so viel Wasser durch die Vorrichtung geleitet hat, daß die Ionenautauschkapazität bis zu einem vorbestimmten Punkt erschöpft ist, beispielsweise bis zu dem Punkt, bei dem die Patrone nicht mehr wirksam ist oder eine verringerte Behandlungsleistung bringt.
Daraufhin kommt es während einer beliebigen Ruhephase, in der in den Kanälen 80 und 82 kein Wasser strömt, zu einem Ausgleich der Drucke über und unter der Stützplatte 52, so daß die Federn 58 die Stützplatte 52 zur Anlage am Boden 46 drücken können. Aufgrund der erschöpften Kapazität der Patrone hat sich der Boden 46 entsprechend Fig. 1 in Achsenrichtung nach oben verstellt, oder, mit anderen Worten, die verringerte Gesamtabmessung des Filters in Achsenrichtung hat den Abstand zwischen dem Deckel 44 und der Oberseite der Stützplatte 52 verkleinert. Da der Schaft 96 fest an den Stern 90 angeschlossen ist, der sich zusammen mit der Stützplatte 52 bewegt, verschiebt sich das Ventilverschlußglied 100 nach oben und gibt die Verbindung wischen dem Innenraum der Druckkammer 64 und dem Ablaufrohr 118 frei.
Wasserabgang aus der Druckkammer 64 hebt den Rückdruck im Rohr 160 und im Kanal 162 auf, mit dem Ergebnis, daß durch die Kanäle 172 und 173 zugeführtes Wasser nicht mehr in ausreichender Menge vorhanden ist, um an den Oberseiten der Membranen 142 und 144 einen Druck zu erzeugen. Da der Wasserdruck in den Kanälen 166'und 168 eine Kraft auf die Unterseite der Membranventile 142 und 144 ausübt, bewegen sich diese Ventile in die Offenstellung.
Bei geöffneten Membranventilen fließt die Abzweigung 166t der Leitung 164 durehströmendes Wasser durch den Kanal 146 in den Zwischentank 24 ein. Der im Zwischentank 24 ansteigende Druck dient zum Schließen beider Kugelrückschlagventile 180 und 182 und drückt den Inhalt des Zwischentanks 24 durch das entenschnabelförmige Rückschlagventil 178, die Leitung 174 und die Öffnung 175 und über den Kanal 82 weiter in den Hohlkern 70 der Patrone 42. Da während dieser Zeit über der Scheibe 171 liegendes Wasser durch die Öffnung 168 und das geöffnete Ventil 144 in die Ablaufleitung 152 fließt, wird das Hauptbetätigungsventil 128 als Ganzes durch Flüssigkeitsströmung in eine obere Stellung umgeschaltet, in der die Oberseite 134 des Kopfes 126 am Sitz 132 anliegt, wodurch der Kanal oder Durchlaß 124 für Wasserströmung aus dem Kanal 120 geöffnet wird. Auf diese Weise kann das Wasser die im Tank 34 angeordnete Patrone umgehen. Zu diesem Zeitpunkt drängt die Feder 216 die Kugel 214 zur abdichtenden Anlage an den Sitz 210 und im Kanal 122 herrschender Druck wird infolge Umgehungsströmung auf die Kugel 214 ausgeübt.
Die im Zwischentank 24 enthaltene Kochsalzlösungfüllung wird unter Druck durch die Patrone 42 radial nach außen umgewälzt, wodurch die Patrone 42 regeneriert wird und nebenbei an ihrer Außenfläche hängengebliebenes Material zusammen mit dem Salzwasserstrom durch den Einlaßbereich 78, den Einlaßkanal 80 und durch das Ablaufrohr 152 ausgespült wird. Solange der eben beschriebene Betriebszustand andauert, fließt weiterhin Frischwasser durch den Zwischentank 24 und den Behandlungstank 34 zum Nachspülen der Patrone 42 mit Frischwasser im Anschluß an die Regenerierung mit einem Kochsalzlösungvolumen aus dem Zwischentank 24.
Wie weiter oben erwähnt, zieht sich jedoch die Patrone nach Berührung mit dem Salz in der Kochsalzlösung zusammen. Diese Dimensionsveränderung wird durch die Stützplatte 52 abgetastet, die sich in Achsenrichtung weiter nach oben verstellt und dadurch den Schaft 96 gegenüber der Wand 76 und den O-Ring 54 nach oben in den im Durchmesser vergrößerten Bereich bewegt, der von der zurückgenommenen Wandfläche 113 gebildet ist. Infolge der Strömungsrichtung des Frischwassers und der größeren Dichte der Kochsalziösung im Vergleich mit dem dann durch die Vorrichtung strömenden Frischwasser wird die Kochsalzlösung nach unten in die Referenzdrirck-Zwischenkammer 62 gespült. In ähnlicher Weise wird in dieser Kammer 62 eingeschlossenes Salzwasser durch die Öffnung 104 in die Kammer 64 abgegeben, da der im Durchmesser verkleinerte Teil 98 des Schaftes 96 in einer extremen axialen Stellung des Schaftes die Öffnung 104 öffnet. Schließlich strömt Salzwasser aus den Bereichen sowohl über als auch unter der Stützplatte 52 nach Passieren des Entleerhahnes 112 über das Ablaufrohr 118 aus.
Nachdem die Patrone 42 nach der Behandlung mit Kochsalzlösung mit Frischwasser nachgespült wurde, dehnt sie sich bis zu einem "Referenzpunkt" oder bis zu einer "Referenzzustandscharakteristik" aus, die auf die Patrone bezogen ist und in der das Aggregat die vollständig regenerierte und hydratisierte Form hat. Diese Ausdehnung bewegt die Stützplatte 52 und den zugehörigen O-Ring 54 nach unten und bringt den O-Ring 54 zur innigen Anlage am unteren Teil der Wand 76, wobei sowohl die Öffnung, durch die sich der im Durchmesser verkleinerte Teil 98 des Schaftes 96 bewegt hat, und die vom Ventilverschlußglied 100 verschlossene Öffnung geschlossen werden. Wenig später sammelt sich durch das Rohr 160 und den Kanal 162 strömendes Wasser in der Kammer 64 an, deren Ablauf blockiert ist. Sobald die Kammer 64 gefüllt ist, schließt der Rückdruck in den Kammern 154 und 156 die Membranventile 142 und 144. Daraufhin kann in der Leitung 148 kein Nachspülwasser mehr fließen, so daß auch Strömung von Nachspülwasser durch den Zwischentank 24 aufhört. In diesem Betriebszustand und bei mit dem Ventil 144 abgesperrter Leitung 152 fällt das Hauptbetätigungsventil 128, das aufgrund statischen Wassers in den Kanälen 120 und 172 sowohl an der Unterseite als auch an der Oberseite gleichen Druck aufweist, infolge Schwerkraftwirkung in die in Fig. 1 gezeichnete untere Stellung. Jetzt ist die Wasserenthärtungsvorrichtung bereit, in das Rohr 28 eintretendes Wasser in der normalen Weise durch die Behandlungspatrone zu leiten.
Infolge Schwankungen in der Temperatur, im pH-Wert o.dgl.
kann der ~Referenzpunkt" geringfügigen Abweichungen unterworfen sein, die sich jedoch mit dem Einstellknopf 106 ausgleichen lassen.
Aus der bevorzugten Ausbildungsform, bei der sich das Ionenaustauschh&rz während des Nachspülzyklus ausdehnt, ergibt sich ein besoiiderer Vorteil, der darin besteht, daß angesammelte Anlagerungen durch das Nachspülwasser fortgenommen und weggespült werden. Wiederholte praktische Versuche mit Patronen dieses Typs, die nach der Bindetechnik des bereits eruE3hrte'n g teren Vorschlages hergestellt wurden, haben beispielsweise gezeigt, daß dieses Vermögen zur Entfernung von Anlagerungen so stark ist, daß für die regenerierte Patrone unabhangig von der Anzahl der an ihr bereits vorgenommenen Regenerierungen, der gleiche Druckabfall wie im Reuzustand erreicht wurde. Dies trifft insbesondere für das feinmaschige Harz zu, mit dem normalerweise höhere Durchflußgeschwindigkeiten angewandt werden.
Nach Wiedereinsetzen der Vorrichtung in den eben beschriebenen Zustand werden die zwischen dem Zwischentank 24 und dem Vorratstank 22 angeordneten Ventile 180 und 182 durch die Wirkung der Federn 190 und 196 in die Offenstellung gedrängt.
Diese Federn überwinden den nunmehr verringerten Druck im Tank 24 und ermöglichen das Auffüllen des Zwischentanks 24 mit T.-ochsalzlösung aus dem Vorratstank 22 durch Konvektion der dichteren Kochsalzlösung.
Die vorbeschriebene Vorrichtung kann in den meisten Fällen eine Patrone von etwa 25 cm Länge und einem Durchmesser von etwa 5 bis 7,5 cm aufweisen, mit einem entsprechend dem ererwähnten älteren Verfahren gebundenen Ionenaustauschharz mit einer Maschenweite von 100 . 200 Mesh (entsprechend einer Maschenweite von etwa 0,149 . 0,074 mm, US-Standard-Siebsatz angenommen). Im Falle eines Harzes mit der extrem kleinen Maschenweite von 100 . 200 Mesh geht die Regenerierung der Ionenaustauschkügelchen oder -teilchen so rasch vor sich, daß die Regenerierungszeit in der Praxis durch die Geschwindigkeit begrenzt ist, mit der Kochsalzlösung in Berührung mit den Aggregatteilchen gebracht werden kann. Gewöhnlich beträgt diese Zeit zwischen einer halben Minute oder weniger und etwa drei Minuten. Eine derartige Patrone enthält gewöhnlich etwa 0,95 dm3 Ionenaustauschmaterial, und ihre Kapazität liegt bei etwa 1000 Gran-Gallonen (1000 grain gallons), d.h. sie vermag 1000 Gallonen Wasser mit der Härte 1 Gran, oder 100 Gallonen Wasser mit der Härte 10 Gran, usw. zu enthärten. Nichtsdestoweniger ist die Enthärtungsvorrichtung so ausgebildet, daß Wasser umgeleitet wird, wenn während der Regenerierung ein Wasserhahn aufgedreht wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß bei diesem Beispiel außer Wasserdruck keine äußere Kraftquelle oder Vorrichtung für die Durchführung des Regenerierungszyklus erforderlich ist, der in periodischen Zeitabständen, jedoch nur wenn nötig, abläuft. Der Austausch der Kochsalzlösung geht rasch vor sich: beispielsweise könnte bei entsprechend bemessenen Durchflußöffnungen der Übergang der Kochsalzlösung aus dem Vorratstank 22 in den Zwischentank 24 durch Konvektion innerhalb wesentlich weniger als einer Minute erfolgen.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausbildungsform nach der Erfindung, die zum Einleiten des Regenerierungsvorganges das gleiche Prinzip der Abtastung der Patronenabmessungen benutzt, hinsichtlich des Aufbaues und der Arbeitsweise in Einzelheiten etwas verschieden ausgebildet ist.
Die Wasser-Aufbereitungs- oder Enthärtungsvorrichtung 218 dieses Beispiels weist eine Behandlungspatrone 220 auf. Ein zylindrischer Patronenkörper 224 mit zwei Verschlußkappen 226 und 228 begrenzt einen Hohlkern 222. Die Patrone 220 ist in einem Behandlungstank 230 angeordnet, dessen Wände 232 in Strömungsrichtung vor der Patrone 220 einen Behandlungsraum 234 bilden, der mit einem Wassereinlaßkanal 236 in einem Tankoberteil 238 in Verbindung steht. Ein Auslaßkanal 240 im Tankoberteil 238 ist betriebsmäßig über ein Rohr 242 mit dem Inneren eines Ventilgehäuses 244 verbunden, welches einen Wasserumgehungskanal 246, einen Einlaßkanal 248 für aufbereitetes Wasser und einen Auslaßkanal 250 für aufbereitetes Wasser aufweist. An den Auslaßkanal 250 ist ein Auslaßrohr 252 ängeschlossen, das zu einem (nicht gezeichneten) Auslaßventil führt, durch das, je nach Betriebszustand der Vorrichtung 218, aufbereitetes oder Rohwasser strömen kann. Zwischen den Kanälen 246 und 248 ist ein normalerweise geschlossenes Rückschlagventil 253 mit einer Feder 255 und einer Kugel 257 angeordnet.
In einem unteren Wandabschnitt 256 des Behandlungstankes 230 ist eine Abtastvorrichtung 254 angeordnet. Diese weist einen Schaft 258 auf, der mit einem Ende 260 an eine Platte 262 angeschlossen ist, welche von einer Feder 264 zur Anlage an der Verschlußkappe oder am Boden 226 gedrängt ist. Der Schaft 258 erstreckt sich mit einer unteren Verlängerung 266 durch eine Dichtung.268 und weiter nach unten bis zur Anlage an einem Kontakt stück 270 einer normalerweise geöffneten Schalteranordnung 272. Mit dieser ist betriebsmäßig ein Zeiger 274 verbunden, so daß ein Endstück des Zeigers 274 im Betrieb an einer Skala 276 anzuzeigen vermag, wie weit sich der Boden 226 der Patrone 220 von einer Bezugsstellung nach oben entfernt hat, und dementsprechend den Erschöpfungsgrad der Behandlungskapazität der Patrone anzugeben imstande ist.
Ein magnetbetätigtes Ablaufventil 278 mit einem mit dem Inneren des Behandlungstankes 230 in Verbindung stehenden Einlaß 280 und einem Auslaß 350 durchdringt aus nachfolgend näher erläuterten Gründen den unteren Wandabschnitt 256 der Tankseitenwand 232.
Im Ventilgehäuse 244 ist ein Wasserdurchflußkanal 282 zur Aufnahme von Rohwasser aus einem Einlaßrohr 284 ausgebildet und ein verstellbares Hauptbetätigungsventil 286 so angeordnet, daß bei Anlage dessen unteren Ver'schlußgliedes 288 an einem Sitz 290 der Kanal 246 für den Durchgang von Rohwasser blockiert ist, während eine von einem Ventilsitz 294 gebildete Öffnung 292 geöffnet bleibt, so daß den Einlaßkanal 282 durchströmendes Wasser in den Kanal 236 im Tankoberteil 238 eintreten kann. Ein nach oben weisender äußerer Randteil 296 des Ventilverschlußgliedes 288 ist in einer anderen Stellung des Ventils 286 zur abdichtenden Anlage am Ventilsitz 292 bringbar, wodurch der Kanal 246 für den über den Einlaßkanal 282 in das Ventilgehäuse 244 eintretenden Wasserstrom geöffnet wird.
Mit dem Ventilgehäuse 244 ist weiterhin ein magnetbetätigtes Ventil 298 verbunden, dessen Auslaß 300 im unterhalb eines Spülwassereinlasses 302 angeordneten-Kanal 248 in das Ventilgehäuse 244 mündet. Aufbau und Arbeitsweise dieses in Fig. 7 dargestellten Ventils 298 werden nachfolgend näher erläutert.
Ein Einlaß 304 des Ventils 298 ist über eine Leitung 306 an einen Auslaß 308 einer Zentrifugal-Tauch- oder -Behälterpumpe 310 angeschlossen, die von einem Motor 312 angetrieben und in einem Vorratsraum 314 für Kochsalzlösung eines Ilochsalxlösung-Voyratstankes 316 angeordnet ist. Über dem Vorratsraum 314 für flüssige Kochsalzlösu#g ist an einem Rost 320 ein Salzvorrat-318 angeordnet, so daß eine Quelle kristallinischen Salzes zur Verfügung steht und mit der mit ihr im Gleichgewicht stehenden flüssigen Kochsalzlösung in Berührung ist.
Im oberen Teil des Ventilgehäuses 244 ist in einer Kammer 324 eine Öffnung 322 angeordnety unterhalb deren sich in der Schließstellung des Ventils 286 ein scheibenförmiges Verschlußglied 326 des Ventils befindet. Ein Magnet 328 ist an ein Ablaufventil 330 angeschlossen, das eine Ablauföffnung 332 und eine zweckdienliche lüssiaeitsniveau-Abtasteinrichtung aufweist, beispielsweise ein druckempfindliches Membran-Steuerelement 334, das über eine Luftleitung 338 betriebsmäßig mit einem Druckfühler 336 verbunden ist.
Während in einigen Fällen als Fltissigkeitsniveau-Abtasteinrichtung ein Schwimmerventil verwendbar ist, bietet das Steuerelement 344 des dargestellten Beispiels bestimmte Vorteile, die im Rahmen einer ins einzelne gehenden Beschreibung in der US-Patentschrift 3 470 905 dargelegt sind.
Das Ventilgehäuse 244 ist weiterhin mit einer Umgehungsleitung 340 versehen, um, wie nachfolgend näher erläutert, während des auf die Regenerierung folgenden Nachspülzyklus in die Leitung 284 strömendes Rohwasser als Spülwasser mit Steueruni tas magnetbetätigte Ventil 342 am Einlaß 302 in den Kanal 248 leiten zu können.
Die Arbeitsweise der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung ist wie folgt: Es sei angenommen, daß mit der Patrone 220 aufzubereitendes Wasser in das Rohr 284 strömt und daß sich im Tank 316 ein angemessener Vorrat 314 von Kochsalzlösung befindet. In diesem Betriebszustand nimmt das Ventil 286 eine Stellung ein, in der durch das Rohr 284 fließendes Wasser in die Kanäle 292 und 236 eintritt,sodann durch die Patrone 220 strömt und nach Behandlung darin über das Rohr 242, die Kanäle 248 und 250 und schließlich über das Rohr 252 ausströmt. Der Druck des in den Kanal 282 eintretenden Umgebungswassers dient dazu, das Verschlußglied 288 des Ventils 286 am Sitz 290 zu halten, da Wasser im Kanal 250 nach Durchströmen der Patrone geringeren Druck aufweist und Wasser beispielsweise im Kanal 292 am Ventilverschlußglied eine kleinere Fläche bespült. Während dieses Betriebszustandes und unter der Annahme, daß die Behandlungspatrone 220, die den gleichen Aufbau te im bereits erwähnten älteren Vorschlag beschrieben aufweist, noch über einen signifikanten Teil ihrer Behandlungskapazität verfügt, strömt entsprechend dem Bedarf weiter aufbereitetes Wasser durch das Rohr 252.
In einer Ruhephase der Vorrichtung 218, d.h.wenn sie von keinem aufzubereitenden Wasser durchströmt ist, bleibt das Hauptbetätigungsventil 286 aufgrund seines gegenüber Wasser größeren Gewichtes geschlossen.
Mit der Erschöpfung ihrer Ionenaustauschkapazität erreicht die Patrone 220 eine im Zusammenhang mit dem Erschöpfungsgrad stehende Abmessung, die sich mit einer Einstelleinrichtung 344 zur Schalteranordnung 272 vorbestimmen läßt.
Sobald diese Abmessung erreicht ist, schließt sich der normalerweise geöffnete Schalter 272. Der durch den Schalter 272 fließende Strom schaltet den Magneten 328 und die Pumpe 310 ein. Dadurch wird die normalerweise geschlossene Membran im Ventil 330 geöffnet, so daß dessen Ablauföffnung 332 geöffnet ist. Die Wasserströmung durch den Kanal 322 und der damit einhergehende Druckabfall in der Kammer 324 bewirken, daß das Ventil 286 rasch nach oben geht, mit dem Ergebnis, daß zwischen dem äußeren Randteil 296 des Verschlußgliedes 288 und dem Sitz 294 eine flüssigkeitsdichte Anlage zustande kommt.
Dadurch kann Wasser durch den Umgehungskanal 246 in den Kanal 250 und aus dem Rohr 252 ausströmen. Somit beginnt das Wasser, die Behandlungspatrone zu umgehen, sobald sich das Ventil 286 nach oben von seinem Sitz 290 löst. Da die Pumpe 310 zur gleichen Zeit wie der Magnet 328 eingeschaltet wird, beginnt sie, Kochsalzlösung durch das Ventil 298 hindurch umzuwälzen. Die Kochsalzlösung strömt in einer gegenüber dem Behandlungsbetrieb umgekehrten Richtung durch das Rohr 242 und den Kanal 240 in den Hohlkern 222 der Patrone 220 und danach zum Regenerieren der Patrone durch den Patronenkörper 224 radial nach außen. Die Pumpe 310 ist eine Niederdruck-Pumpe. Die Umwälzung der Kochsalzlösung erfolgt daher mit einem Druck, ir relativ erheblich kleiner ist als der Einlaßdruck und mit niedrigerer Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußgeschwindigkeit als das Brauchwasser. Hinter der Öffnung 236 durchströmt die Kochsalzlösung den Kanal 322 und geht über die Ablauföffnung 332 im Ventil 330 ab.
Nachdem dem Vorratstank 316 ein urbestimmtes Volumen Kochsalzlösung entnommen ist, betätigt die druckempfindliche Abtasteinrichtung 336 den Schalter 334. Die Magnete 346, 342 und 348 werden gleichzeitig betätigt. Bei Betätigung des Magneten 346 wird das Ventil 278 geöffnet, und das Innere des Behandlungstanks 230 wird daher über eine Ablauföffnung 350 von überschüssiger Eochsalzlösung entleert.
Durch Betätigen des Magneten 342 wird ein Teil des in den Kanal 282 eintretenden Wassers um die Kanäle 246 und 250 herumgeführt und zum Spülwassereinlaß 302 im Ventilgehäuse 244 geleitet. Bei größerem Durchflußvolumen in den Kanälen 246 und 250 als in der Leitung 340 und bei im wesentlichen gleichen Drucken in diesen Bereichen trägt die von der Feder 255 auf die Kugel 257 des Rückschlagventils 253 ausgeübte zusätzliche Kraft dazu bei, dieses Ventil in der Schließstellung zu halten. Spülwasser zirkuliert daher weiter durch die Vorrichtung 218 in einer der Richtung der Wasserströmung während des Behandlungszyklus entgegengesetzten Richtung.
Bei geöffnetem Ablaufventil 278 wird jegliche im Behandlungstank 230 verbliebene Kochsalzlösung aus dessen Innern abgeführt. Während dieser Zeit strömt ein Teil des durch den Einlaß 302 in den Kanal 248 eintretenden Wassers durch das Ventil 298 und in den Kochsalzlösung-Vorratsraum 314, da, wie weiter oben schon erwähnt, die Pumpe 310 mit nichtewangläufiger Verdrängung arbeitet und der Einlaßwasserdruck höher ist als der Pumpenausgangsdruck. Da dieser Wasserdruck ausreicht, die Kräfte zu überwinden, die das Bestreben haben, Kochsalzlösung durch die Leitung 306 in Richtung des Behandlungstankes 230 zu pumpen, wird der Tank bzw. der Vorratsraum 314 mit Frischwasser gefüllt, das in einer der Richtung, in der die Pumpe 310 normalerweise die Kochsalzlösung pumpt, entgegengesetzten Richtung strömt.
Nach Ablauf einer bestimmten Zeit für das vollständige Nachspülen der Patrone 220 in der vorbeschriebenen Weise wird im Kochsalzlösungstank durch über die Leitung 308 zufließendes Wasser ein bestimmtes Flüssigkeitsniveau erreicht. Der sich daraus im Tank ergebende statische Druck betätigt die druckempfindliche Abtasteinrichtung 336. Diese schaltet dann den Schalter 334 ein und bewirkt das Schließen der Ventile 342 und 278 sowie die Entregung des Magneten 348, wodurch in nachfolgend näher erläuterter Weise das Schließen des Ventils 298 hervorgerufen wird. Zu diesem Zeitpunkt hat der Zufluß von Spülwasser in den Behandlungstank 230 aufgehört, und da sich die Patrone 220 durch das Nachspülen ausgedehnt hat, ist der Schalter 272 eingeschaltet und bewirkt das Schließen des Ventils 330. Da der Durchfluß durch den Kanal 322 und durch die Ablauföffnung 332 blockiert ist, sind die Drucke an der Ober- und Unterseite des Ventils 286 ausgeglichen und das Ventil 286 fällt unter Schwerkraftwirkung in die in Fig. 5 mit durchgezogenen Linien gezeichnete untere Stellung. Dadurch wird Strömung von Rohwasser aus dem Kanal 282 in die Kanäle 292 und 236 ausgelöst, von wo aus es zur Aufbereitung in der vorbeschriebenen Weise durch die Patrone 220 strömt.
Bestimmte Merkmale hinsichtlich Aufbau und Arbeitsweise eines Merkmals der Erfindung, nämlich des Ventils 298, sind am deutlichsten in Fig. 7 zu erkennen. Das in Fig. 5 mit anderem Maßstab gezeichnete Ventil 298 weist ein Gehäuse 352, den Einlaß 304 für den Zufluß von Kochsalzlösung zur Patrone, sowie einen an den Kanal 248 angeschlossenen Auslaß 300 auf.
Ein oberer Wandteil 354 trennt einen Ventilinnenteil 356 von einem Ventilaußenteil 358. Der Wandteil 354 ist mit einem Sitz 360 überhöht, der eine Membran 362 aufnimmt, in der ein Sitz 364 eine zentral angeordnete Öffnung 365 bildet, welche mit einer Spitze 366 einer aus Metall hergestellten oder ähnlich schwer ausgeführten Nadelventileinheit 368 verschließbar ist.
Ein in der Dicke verringerter flexibler Randteil 370 der Membran 362 weist eine Öffnung 372 auf, die im Vergleich mit der Öffnung 364 im Zentrumsbereich der Membran 362 im Durchmesser kleiner ist. Eine elektrische Wicklung 374 umschlingt ein Gehäuse 376 des Metall-Nadelventils und bildet dadurch einen Magneten des erwähnten und in Fig. 5 mit 348 bezeichneten Typs. Die Innenflächen des Gehäuses 376 und die oberen Flächen der Membran 362 begrenzen einen Bereich 378 mit großer Oberfläche. Die Aufgabe des in Fig. 7 dargestellten Ventils 298 besteht darin, wie bereits erwähnt, beispielsweise in Ruhestellung des Magneten Durchfluß von Kochsalzlösung in der Richtung zu gestatten, die mit in durchgezogenen Linien gezeichneten Pfeilen angegeben ist, im erregten Zustand des Magneten Durchfluß von Wasser zum Füllen des Kochsalzlösungstanks in der Richtung zu gestatten, die durch mit gestrichelten Linien gezeichneten Pfeilen angegeben ist, und im Ruhezustand des Ventils während des Normalbetriebs der Vorrichtung 218 Wasserdurchfluß zum Kochsalzlösungstank zu unterbrechen.
Bei der folgenden Beschreibung der Arbeitsweise des Ventils ist zu berücksichtigen, daß das Nadelventil 368 bei entregtem Magneten infolge seines Eigengewichtes nach unten fällt, wobei die Spitze 366 in den Sitz 365 des Durchlasses 364 eindringt, und bei Erregung des Magneten zum Öffnen des Durchlasses 36 4 nach oben verstellbar ist. Bei eingeschalteter Pumpe 310, Fehlen von größerem Rückdruck im Tank 230 und daher im Bereich 358, und bei Anlage der Spitze 366 am Sitz 365, reicht der Pumpendruck aus, die Membran 362 nach oben von ihrem Sitz 360 zu lösen, so daß Kochsalzlösung in den Bereich 358 und in den Einlaß 300 im Ventilgehäuse 244 strömen kann. Sobald durch Verstellen des Ventils 342 der mit großer Durchflußmenge arbeitende Nachspülzyklus ausgelöst wird, herrscht im Ventilteil 358 höherer Druck als am Gehäuse 352. Entlang des Außenumfanges der Membran 362 wirksamer Druck hat daher das Bestreben, die Membran von ihrem Sitz 360 abzuheben, wenn keine wesentlichen, nach unten gerichteten Kräfte wirksam sind. Mit dem Hochfahren der Nadelventileinheit 368 durch Erregen des Magneten 348 ist sichergestellt, daß dieser Zustand andauert. Da die Öffnung 372 kleiner ist als die Öffnung 364, fließt alles durch die Öffnung 372 eindringendes Wasser infolge Schwerkraftwirkung über die Öffnung 364 ab, und es sammelt sich kein Wasser im Bereich 378 an. Unter diesen Bedingungen füllt sich der Kochsalzlösung-Vorratstank 316 wieder auf, bis Druck auf die Abtasteinrichtung 336 die Entregung des Magneten auslöst, worauf das Nadelventil 368 auf den Sitz 364 fällt.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Membran 362 durch das Gewicht der Nadelventileinheit 368 nach unten gedrängt. In der Zwischenzeit füllt Wasser, das die Öffnung 372 durchströmen will, den Bereich 378 auf, der nunmehr keinen Abfluß hat, da die Öffnung 364 mit der Spitze 366 des am Sitz anliegenden Nadelventils 368 verschlossen ist. Strömung durch das Ventil 298 wird daher gestoppt, und Wasserdruck im Bereich 358, der sich durch die Öffnung 372 hindurch auf die große Fläche der Oberseite der Membran 362 überträgt, hält dieses Ventil geschlossen. Selbst wenn das Gewicht des Ventils 368 nicht sofort die Membran vollständig nach unten drückt, wird die Membran 362 vom durch die Öffnung 372 strömenden und den Bereich 378 rasch füllenden Wasser hydraulisch zur Anlage an ihrem Sitz gebracht.
Die Verwendung eines Ventils der eben beschriebenen Art ist dort von Vorteil, wo kontrollierte Strömung zum Ventil in beiden Richtungen zugelassen werden soll. Bei den in Fig.
1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen nach der Erfindung erfolgt die Auslösung bzw. Durchführung der verschiedenen Betriebs zyklen zwar mit verschiedenen Einrichtungen, å jedoch ist beiden das Prinzip gemeinsam, daß das Einleiten-der Regenerierung durch Abtasten einer Dimensionsänderung in der Patrone geschieht.
In vielen Fällen hat es sich herausgestellt, daß es zweckmäßig ist, Wasser oder eine andere Flüssigkeit nach zwei oder mehreren, voneinander verschiedenen Verfahren in ein und derselben Vorrichtung aufzubereiten. Es sei daher auf bestimmte Merkmale abgewandelter Ausbildungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung hingewiesen, die für diesen Zweck vorteilhaft sind. Entsprechend Fig. 8 bis 11, insbesondere entsprechend Fig. 8, ist eine Einrichtung zum Lenken von Flüssigkeitsströmung im Innern einer Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtung, beispielsweise in der Wasserenthärtungsvorrichtung nach der Erfindung, in der zwei oder mehr Patronen hintereinanderschaltbar sind, in Gestalt einer Flüssigkeitsströmung-Umlenkeinrichtung 380 ausgebildet. Diese weist ein zylindrisches Rohr 382 auf, dessen Länge etwas größer ist als die in Achsenrichtung gemessene Länge eines Patronenkörpers 384, mit dem es verbunden ist, sowie ein im Durchmesser vergrößertes Endstück 386, das eine Dichtung, beispielsweise einen O-Ring 388 trägt, der in flüssigkeitsdichte Anlage an Innenflächen 390 eines Auslaßteils einer Behandlungstankanordnung 392 bringbar ist.
An einem dem im Durchmesser vergrößerten Ende 386 in Achsenrichtung gegenüberliegenden Ende 394 sind mit Zwischenabstand in Achsenrichtung zwei Scheiben 396 und 398 angeordnet. Die im Durchmesser größere obere Scheibe 396 trägt an ihrem Außenumfang ein Dichtglied 398' und weist an ihrem Innenrand eine Anzahl Öffnungen 400 auf, die mit einem Teil einer Öffnung 402 in Deckung stehen, die von nach innen weisenden Wänden 404 des Patronenkörpers 384 gebildet ist. Der Patronenkörper 384 ruht an einer Oberseite 406 der Scheibe 396 auf.
Beim gezeigten Beispiel weist diq Patrone für Wasser undurchlässige Verschlußkappen 408, eine mit einem bankteil an einem Ende des Tankes 392 verbundene Dichtung 410 und am anderen Ende eine Dichtung 412 auf, die an der Patronenverschlußkappe 408 oder an der Oberseite 406 der Scheibe 396 befestigt sein kann. Beide Dichtungen 410 und 412 dienen dazu, Strömung in das Zentrum 402 der Patrone aus einem Bereich 414 zu verhindern, der außerhalb der radial äußeren, in Achsenrichtung sich erstreckenden Fläche 416 des Patronenkörpers 384 liegt. Die untere Scheibe 398 ist an einem Innenrandteil 418 flüssigkeitsdicht am Rohr 382 befestigt und mit einer Zwischenstitze 420 in axialem Abstand von der Scheibe 396 gehalten. Die Zwischenstütze 420 weist Öffnungen 422 auf, weil dafür gesorgt sein muß, daß Flüssigkeit von der Öffnung 402 zu einem Bereich 424 strömen können muß, der außerhalb einer Außenfläche 426 einer zweiten Patrone 428 liegt. Am unteren Teil der Patrone 428 liegt eine Platte 430 an, die den Zugang zu einem Innenkern 432 der Patrone 430 abdichtet und, wie in Fig. 8 gezeigt, von Federn 434 in Achsenrichtung nach oben gedrängt ist. Vergrößerung und Verkleinerung der Patrone 428 in Achsenrichtung ist mit einer Dimensionsabtasteinrichtung 436 feststellbar.
An Verschlußkappen 440 der Patrone 428 oder an der Platte 430 können Dichtungen 438 angeordnet sein.
Es folgt nun die Beschreibung der Arbeitsweise der Strömungsumlenkeinrichtung 380, wobei angenommen ist, daß es sich bei der aufzubereitenden Flüssigkeit um Wasser handelt, das einige Verunreinigungen enthält, die sich am besten mit einer Patrone eines bestimmten Typs, wie z.B. mit einer Aktivkohle-Patrone 384 ausscheiden lassen, sowie andere Verunreinigungen oder Härte, deren Ausscheidung am vorteilhaftesten mit einem verschiedenen Patronentyp vorgenommen wird, beispielsweise mit einer Ionenaustausch-Patrone 428.
In einem solchen Falle ist es häufig zweckmäßig, die Flüssigkeit zuerst mit der einen, sodann mit der anderen Patrone aufzubereiten. Demgemäß muß eine Einrichtung vorhanden sein, mit der sich die Flüssigkeit radial durch die erste Patrone 384 hindurch und danach durch die zweite Patrone 428 hindurch leiten läßt. Es ist außerdem zweckmäßig, wenn die Strömung zur Erzielung einer wirksameren Aufbereitung an den größeren Einlaß oberflächen an den Außenseiten der Patronen eintritt. Dadurch ist auch sichergestellt, daß Strömung in der Gegenrichtung während der Regenerierung oder Nachspülung größte Wirkung hervorbringt. Im erfindungsgemäßen Beispiel fließt daher in den Raum 414 eintretendes Wasser radial nach innen durch den Körper 384 der ersten Patrone und wird danach durch die Löcher 400 in den Raum 424 umgelenkt. Danach dringt es nach innen durch die Patrone 428 hindurch in deren zentrale Öffnung 432 und geht durch das Rohr 382 ab, das von der Innenfläche 404 des Patronenkörpers 384 im Abstand nach innen und zu dieser konzentrisch angeordnet ist.
Bei diesem Beispiel ist angenommen, daß das Endstück 386 mit einem bestimmten Teil des Behandlungstankes 392 fest verbunden ist, und daß daher keine Verstellung der Umlenkeinrichtung 380 stattfindet, gleichgültig ob die eine oder die andere der Patronen 384, 4.28 eine Dimensionsänderung erfährt. Wenngleich diese Ausbildungsform zur Verwendung in Verbindung mit einer Aktivkohle-Patrone oder einer anderen Patrone gedacht ist, die im Betrieb keine signifikante Dimensionsänderung erleidet, so nehmen im Falle, daß dies für die Patrone 384 doch zuträfe, die Dichtungen 410 und 412 aufgrund ihrer inhärenten Flexibilität eine solche Änderung auf. Bei Verwendung in Verbindung mit einer Vorrichtung, bei der zum Einleiten der Patronenregenerierung Dimensionsveränderungen abgetastet werden, wird daher nur die Dimensionsänderung in der Patrone 428 abgetastet, und dies geschieht wegen der Veränderung der axialen Abstände zwischen der Scheibe 398 und der Platte 430.
Fig. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht nur der Umlenkeinrichtung 380, ohne die zugehörigen Patronen oder den Behandlungstank.
In Fig. 9 ist eine/M5erichtung 442 dargestellt, bei der zwei Patronen 444 und 446 von Platten 448 und 450 im Abstand voneinander gehalten sind. Eine dieser Platten weist eine Dichtung 452 auf, die entlang der Innenflächen eines Behandlungstankes 454 verschiebbar ist, mit dem die Umlenkeinrichtung 442 im Betrieb verbunden ist. Eine Innenfläche 456 der Patrone 444 bildet eine Öffnung 458, die an einem Ende 462 mit einem Auslaß 464 für aufbereitete Flüssigkeit in Verbindung steht. Federn 466 drängen eine Platte 468 in Achsenrichtung nach oben. Dimensionsveränderungen in beiden Patronen in Achsenrichtung sind mit einer Abtasteinrichtung 470 feststellbar, da an den Patronen 444 und 446 nur Platten angreifen oder anliegen, die verstellbar sind.
Es sei darauf hingewiesen, daß die abgetastete Dimensionsänderung kumulative Wirkung hat, da sich zwischen Enden beider Patronen keine starre Konstruktion befindet, mit Ausnahme des konstanten Abstandes zwischen den Platten 448 und 450.
Fig. 10 zeigt eine weitere Strömungs-Umlenkeinrichtung 472, die zwei Patronen 464 bzw. 476 aufweist. Ein Einlaß 478 zu einer Aufbereitungsvorrichtung 480 ist gegenüber einem Auslaß 482 in Achsenrichtung am entgegengesetzten Ende angeordnet, mit dem Ergebnis, daß zwischen einer oberen Platte 484, die an der unteren Verschlußkappe oder am Boden 486 der Patrone 474 anliegt, und einer unteren Platte 488, die an der oberen Verschlußkappe oder am Deckel 490 der unteren Patrone 476 anliegt, keine feste mechanische Verbindung besteht. Die Platte 484 trägt an ihrem Außenumfang eine Dichtung 492 und weist in ihrem Zentrum eine Öffnung 494 auf, die die Verbindung zu einer in Achsenrichtung sich erstreckenden Innenöffnung 496 in der Patrone 474 herstellt.
Ein zentraler Teil 498 der Platte 488 deckt eine axial gerichtete Öffnung 500 in der unteren Patrone 476 ab. Die Platten 484 und 488 sind an den zugehörigen Patronen von Federn 502 in Anlage gehalten, die die Platten 484 und 488 in flüssigkeitsdichte Anlage an Dichtungen 504 pressen, welche radiale Flüssigkeitsströmung an den Patronen 474 und 476 vorbei verhindern. Zwischen den Platten 484 und 488 ist eine Dimensionsänderungs-Abtasteinrichtung 506 angeordnet.
Es sei darauf hingewiesen, daß wenn beide Patronen 474 und 476 bei Veränderung ihrer Behandlungskapazität Ausdehnung und Zusammenziehung erfahren, die Empfindlichkeit der Vorrichtung im Vergleich mit einer Vorrichtung, in der die Dimensionsänderung einer Patrone nicht abgetastet wird, verdoppelt oder doppelt so groß ist, da die Änderungen in beiden Richtungen in zwei axialen Längen erfolgen.
Bei den in Fig. 8 bis 11 gezeigten Strömungs-Umlenkeinrichtungen wird einmal eine Dimensionsänderung abgestastet, die eine kumulative Änderung von zwei oder mehreren Patronen ist, oder es wird nur die Dimensionsänderung an einer Patrone abgetastet, unabhängig vom Verhalten der anderen Patrone, oder die Abtasteinrichtung ist zwischen zwei Patronen angeordnet, deren festgehaltenes Ende jeweils am entgegengesetzten Ende der Vorrichtung liegt. In allen Fällen erfolgt eine serielle, radial nach innen gerichtete Strömung durch zwei oder mehrere Patronen in derselben Vorrichtung, so daß durch eine zweite Patrone strömende Flüssigkeit durch Durchströmen einer ersten Patrone bereits eine Vollbehandlung erfahren hat.
Fig. 12 zeigt eine der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ähnliche Vorrichtung, die jedoch in Einzelheiten etwas verschieden ausgebildet ist. Eine der Aufgaben, die mit dem in Fig. 12 dargestellten Ausführungsbeispiel gelöst werden sollen, besteht darin, Kochsalzlösung, die sich in einem Bereich 508 zwischen einer verstellbaren Platte 510 und einem feststehenden Boden 512 eines Behandlungstanks 514 ansammelt, abzuführen. Wie jedoch aus der Zeichnung zu erkennen, weist ein Schaft 516 eines Ventils 518, das Flüssigkeitsströmung aus einer Referenzdruckkammer 522 in einen Kanal 520 steuert, anders als beim Beispiel entsprechend Fig. 1, keinen eingeschnürten oder im Durchmesser verkleinerten Teil auf. Dagegen sind im Boden 512 Ablaßt>-ffnungen 524 mit sehr kleinem Durchmesser ausgebildet, und im unteren Teil einer Tankwand 528 ist ein Kochsalzlösung-Ablaufventil 526 angeordnet. Dieses Ventil 526 weist, einen im Durchmesser kleinen Einlaß 530, einen Ablaufauslaß 532 und einen Ventilsitz 534 zur Aufnahme einer flexiblen Membran 536 auf, die die Verbindung zwischen der Ablaufleitung 532 und einem Kochsalzlösung enthaltenden Bereich 538 des Ventils unterbricht, welcher an die Einlaßöffnung 530 angeschlossen ist.
Bei am Sitz 534 anliegender Membran 536 kann somit aus dem Behandlungstank 514 keine Flüssigkeit übergehen, während durch Abheben der Membran 536 von ihrem Sitz über den Einlaß 530 und den Bereich 538 die Verbindung zwischen der Ablaufleitung 532 und dem Inneren des Behandlungstanks 514 hergestellt ist. Die Membran 536 ist normalerweise durch die Anwesenheit von Wasser in Schließstellung gedrängt, das über eine Leitung 540 in einen Bereich 542 zugeflossen ist, über der Membran 536 liegt und unter dem in der Kammer 522 und in einer Leitung 544 herrschenden Referenzdruck gehalten ist.
Hinsichtlich der folgenden Beschreibung der Arbeitsweise der in Fig. 12 dargestellten Ausbildungsform sei darauf hingewiesen, daß die Arbeitsweise der gezeigten Einheiten die gleiche ist/E8 ihrer Gegenstücke im Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 1, ausgenommen hinsichtlich der hier näher erwähnten Besonderheiten, und daß die Arbeitsweise der Ventile u.dgl. in einem Ventilaggregat 546 gleich ist mit der der entsprechenden Gegenstücke. Im normalen Betrieb verhindert ein Verschlußstück 548 am Schaft 516, daß in der Kammer 522 befindliches Wasser durch die Ablauföffnung 520 fließt.
Reicht die Patronenschrumpfung aus, Freigabe des Ablaufkanals 520 durch das Verschlußglied 548 hervorzurufen, wird der Druck in der Kammer 522 und in der Leitung 544 abgebaut.
Gleichzeitig damit wird auch der Druck in der Leitung 540 und im Bereich 542 abgebaut. Zu diesem Zeitpunkt ist im Bereich 538 statischer Druck im Innern des Behandlungstanks 514 wirksam und hebt die Membran 536 ab, wobei Strömung von während des Regenerierungszyklus benutzter Kochsalzlösung durch das Ventil 526 eingeleitet wird. Solange in der Kammer 522 kein wesentlicher Druck herrscht, findet Abgang durch die Leitung 532 statt.
Nachdem die untere Platte 510 ihre maximale Höhe erreicht hat, d.h. nach vollständiger Regenerierung der Patrone, beginnt das Nachspülen. Da die Kochsalzlösung schwerer ist als Frischwasser, hat sie das Bestreben, in den unteren Teilen der Vorrichtung zu bleiben und über das Ventil 526 abzugehen.
Außerdem bleibt das Ventil 526 so lange geöffnet, bis mit Frischwasser gut nachgespült ist, d.h. bis das Ventilverschlußglied 548 den Durchgang 520 schließt und sich die Kammer 522 füllen kann. Diese Zeitspanne reicht gut aus, um die verbliebene Kochsalzlösung aus dem Behandlungstank 514 abzuführen. Beim Auffüllen der Kammer 522 kommt es zu Druckanstieg in der Leitung 540. Im Bereich 542 wird Druck wirksam und bringt das Ventil 526 zum Schließen. Die Betätigung des Ventils 526 erfolgt im wesentlichen zur gleichen Zeit wie die Ventile im Ventilaggregat 546, die ebenfalls von Druck in der Leitung 544 gesteuert werden.
Da während des Regenerierungszyklus eine bestimmte Menge Kochsalzlösung infolge Durchgangs durch Löcher 550 in der Platte 510 in die Kammer 508 eindringt, muß für die Abführung dieser Kochsalzlösung gesorgt werden. Diese Aufgabe erfüllen die Ablauföffnungen 524. Aufgrund des Vorhandenseins dieser kleinen Löcher geht das dichtere Salzwasser normalerweise durch diese hindurch und in den Bereich 522 hinein, insbesondere dann, wenn der Behandlungstank 514 eine neue Kochsalz-Iösung-Füllung erhält und das Ventilverschlußglied 548 sich in der oberen Stellung befindet. Jede während dieser Zeit nicht abgelaufene Kochsalzlösung geht schließlich infolge Schwerkraftwirkung in den Tank bzw. in die Kammer 522 über, wobei jedoch sichergestellt sein muß, daß sich während des Normalbetriebs in der Kammer 508 keine signifikante Salzmenge befindet. Das Ventil 526 dieses Ausführungsbeispiels ist in etwa ähnlich dem in Fig. 8 dargestellten Ventil 298, mit Ausnahme, daß es mit hydraulischer Kraft geschlossen wird und nicht auf elektromechanischem und hydraulischem Wege. Fig. 13 zeigt eine den Beispielen entsprechend Fig. 1 und 12 ähnliche Vorrichtung. In einem Behandlungstsnk 552, der einen unteren Teil 550' aufweist, ist an einer verstellbaren Platte 556, deren Bewegung abtastbar ist, eine Patrone 554 abgestützt. Eine feststehende Zwishenwand 558 begrenzt teilweise eine darüberliegende Kammer 560 und eine darunterliegende Kammer 562. Ein Boden 564 des Behandlungstanks 552 weist eine Öffnung 566 auf, die von einem Schaft 568 eines Ventils 570 durchdrungen ist. Nahe ihres zentralen Teils weist die Platte 556 eine Mehrzahl von Aussparungen oder Löchern 572 auf, die die Verbindung zwischen einem Bereich 574 im Zentrum der Patrone 554 und der Kammer 560 herstellen.
In einer Öffnung 578 in der Zwischenwand 558 ist ein Rückschlagventil 576 angeordnet. Zwischen einer Öffnung 582 nahe des Außenrandes der Platte 556 und einer Öffnung 584 im Außenrandteil der Zwischenwand 558 erstreckt sich eine flexible Verbindung in Gestalt eines Schlauches 580. Die Platten 556 und 558 sind von einer Feder 586 auseinandergedrängt.
Die Arbeitsweise des in Fig. 13 dargestellten Vorrichtungsteils ist ähnlich der seines Gegenstückes in den Beispielen entsprechend Fig. 1 und 12, d.h. die Aufgabe einiger der Bauteile besteht darin, überschüssige Kochsalzlösung, die sich während der Regenerierung in die tiefliegenden Bereiche des Tanks abgesetzt hat, aus dem Tank zu entfernen und dabei sicherzustellen, daß, wenn überhaupt, nur eine geringe Rohwasser-Umgehungsströmung durch das System eintritt. Ist daher die Kammer 562 voll mit Wasser mit dem vor der Patrone herrschenden Druck gefüllt, hat das Wasser nur geringe oder keine Tendenz, aus der Kammer 562 in einen außerhalb des Patronenkörpers 554 liegenden Teil 588 des Behandlungstankes 552 zu strömen. Da andererseits durch die Durchlässe 572 die Verbindung zwischen der Kammer 560 und dem Kern 574 des Patronenkörpers 554 hergestellt ist, herrscht in der Kammer 560 ein niedrigerer Druck als in der Kammer 562. Dies würde zu einer Flüssigkeitsströmung in Richtung des Kerns 574 führen, wäre ein freier Strömungsweg vorhanden#. Obgleich dies bei geringem Volumen nicht immer schädlich wäre, läßt sich Strömung in dieser Richtung durch die Anordnung des Rückschlagventils 576 verhindern, das entenschnabelförmig oder ähnlich ausgebildet ist und Flüssigkeitsdurchfluß nur in einer Richtung zuläßt. Die Länge des Schlauches 580 ist wenigstens gleich mit dem Abstand zwischen den Öffnungen 582 und 584 gewählt, so daß auch bei extremer Aufwärtsbewegung der Platte 556 zwischen den Bereichen 562 und 588 noch eine Verbindung besteht. Befindet sich das Ventil 570 in der oberen Stellung, so daß Wasser aus dem Bereich 562 abläuft, kann das Kochsalzlösung mit sich führende Spülwasser durch den Schlauch 580 fließen, um Kochsalzlösung aus dem Bereich 588 zu entfernen. In ähnlicher Weise geht jegliche Menge Kochsalzlösung, die sich in der Kammer 560 ansammelt, durch das Ventil 576 ab, da während dieses Teils des Zyklus in der Kammer 562 nur geringer, wenn überhaupt, Druck herrscht Andererseits jedoch sind im Betrieb jene Bereiche, indenen Strömung in der Gegenrichtung auftreten kann, durch Rückschlagventile voneinander abgetrennt, und jene Bereiche, die miteinander in Verbindung stehen, sind im Betrieb Bereiche gleichen Druckes, so daß sichergestellt ist, daß während dieses Teils des Zyklus keine Umgehungsströmung dort hindurch erfolgt. Da die Öffnungen an den Unterseiten der jeweiligen Platte 556 bzw. 558, denen sie zugeordnet sind, angeordnet sind, besteht die größte Aussicht, daß sich die dichtere Kochsalzlösung während der Regenerierungs- und Nachspülzyklen vollständig aus der Aufbereitungsvorrichtung bzw. dem Behandlungstank 552 abführen läßt.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß für eine im wesentlichen entsprechend der vorstehenden Beschreibung ausgebildete Vorrichtung verschiedene abgewandelte Ausbildungsformen möglich sind. Die ihnen gemeinsamen Merkmale hinsichtlich Arbeitsweise und Funktion sind in Fig. 6 in einem vereinfachten Blockschaltbild, das die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung erläutert, dargestelt.
Aus den in Fig. 6 verwendeten Bezeichnungen ergibt sich, daß sich in einer Leitung L vorhandenes, unter Druck stehendes Wasser durch Umschalten eines Ventils V um die Aufbereitungsvorrichtung A herumführen oder in diese einleiten läßt. Der Ablauf erfolgt durch eine gemeinsame Ablaufleitung 0, der je nach Stellung des Ventils V aufbereitetes oder Rohwasser zugeführt wird. Durchlauf des Wassers durch die Patrone C in einer Richtung, die durch mit durchgezogenen Linien gezeichnete Pfeile angedeutet ist, führt zur Aufbereitung.
An die Patrone C ist mit einer Leitung P ein Vorratsbehälter R für Patronen-Regenerierungsflüssigke it angeschlossen, die in einer mit gestrichelt gezeichneten Pfeillinien angegebenen Richtung der Strömungsrichtung des Wassers während der Aufbereitung entgegen strömt. Ein Ablauf D dient zum Abführen verbrauchter Regenerierungsflüssigkeit. Eine Leitung T führt Frischwasser zum Wiederauffüllen des Vorratstanks für Regenerierungsflüssigkeit und, über eine ebenfalls an die Ablaufleitung D angeschlossene Leitung j, zum Nachspülen der Patrone heran. Die Ventile M und N steuern den Wasserstrom zum Vorratstank für Regeflerierungsflüssigkeit R und zur Patrone C.
Sobald daher eine Abmessung der Patrone C abgetastet wird, wird erfindungsgemäß bei Einleiten des Regenerierungsvorganges das Wasser umgeleitet, auf die Regenerierung folgt die Nachspülung, und sobald die Patrone vollständig nachgespült ist, wird das aufzubereitende Wasser wieder durch die Patrone geleitet. In einigen Ausbildungsformen werden elektromechanische Ventile verwendet, in anderen solche Ventile, deren Betätigung nur durch im Wasser vorhandene Flüssigkeitsströmungskräfte erfolgt. In verschiedenen, voneinander abweichenden Ausbildungsformen geschieht das Wiederauffüllen des Vorratstankes R für Regenerierungsflüssigkeit mit Frischwasser nach verschiedenen Verfahren und mit verschiedenen Arbeitsschritten. In allen Fällen jedoch erfolgt die Steuerung des Arbeitsablaufes von Zeit zu Zeit während der Aufbereitung der betreffenden Flüssigkeit in Abhängigkeit von den sich verändernden Abmessungen der Behandlungspatrone.
Es sei nochmals an ein weiter oben erwähntes, wichtiges Merk-.
mal der Erfindung erinnert, nämlich an die sehr kleine Teilchengröße des aktiven Materials in den Patronen, wobei ein sich daraus ergebender Vorteil darin besteht, daß die Regenerierungsge schwindigkeit extrem schnell ist. Ein weiterer wichtiger Vorteil, auf den bisher im einzelnen nicht eingegangen worden ist, und der sich beiläufig aus der Verwendung eines aus kleinen Teilchen zusammengesetzten Aggregates ergibt, besteht darin, daß derartige Patronen in der Lage zu sein scheinen, aus Wasser organisches Material oder organische Stoffe auszuscheiden, die bisher auf diese Weise und so einfach nicht entfernt werden kanten. Obgleich beträchtliche Mengen organischer Stoffe von Ionenaustauschharzen absorbiert werden können, scheint es, daß die Zeit, die für die Anlagerung einer signifikanten Menge erforderlich ist, bezogen auf das durch ein Austauschbett oder -filter eines gegebenen Volumens und einer gegebenen Konfiguration durchgeflossene Flüssigkeitsvolumen sehr lang war. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung jedoch ist die Adsorptionszeit der Patrone so weit herabgesetzt, daß organische Stoffe tatsächlich und wirksam aus Wasser o.dgl. ausgeschieden werden können, selbst innerhalb der Zeit, die ein gegebenes Wasservolumen benötigt, um bei einer angemessen hohen Durchflußgeschwindigkeit, d.h.
einer Durchflußgeschwindigkeit, wie sie gewöhnlich bei Anlagen in privaten Haushaltungen angetroffen werden, eine radial durchflossene Patrone mit einer Querschnittsdicke von etwa 2,5 cm oder darunter zu durchströmen.
Die vorstehende Beschreibung der Erfindung bezog sich auf die Aufbereitung von Wasser als der fraglichen Flüssigkeit.
Es ist jedoch bekannt, daß Patronen der hier beschriebenen Art und andere mit ähnlichen Merkmalen und Anwendungsmöglichkeiten mit Vorteil für eine Mehrzahl anderer Zwecke verwendbar sind, beispielsweise: zum Entfernen von Zyanid aus galvanischen Bädern, zum Entionisieren von Flüssigkeiten, einschließlich der Ausscheidung sowohl von Kationen als auch Anionen, zum Entasehen bzw. Entfernen von anorganischen Substanzen und Entfärben bei der Rohrzuckerverarbeitung, zum Entfernen organischer Verunreinigungen aus verschiedenen wässrigen Systemen, zum Reinigen von Melasse und anderen ganzlichen Produkten, zur Enteisenung von Phosphorsäure in Beizlösungen, zum Entfernen von Zink aus Behandlungsbädern, zur Abscheidung von Chromsäure aus dem Spülwasser aus galvanischen Bädern, zur Abscheidung von Eisen aus Salzsäure, zum Abscheiden von Verunreinigungen bei der Herstellung von Methanol, Aceton und anderer Ketone, wie z.B. Methyläthylketon u.dgl., zum Abscheiden anorganischer Substanzen und zum Klären nichtwässriger Systeme, beispielsweise von Spinnbad-Lösungsmittelsystemen und Laugen, zum Abtrennen von Platin und anderen Edelmetallen aus konzentrierter Salzsäure, zur Abscheidung oder Trennung von Polyolen bei der Herstellung von Glyzerin, zu anylytischen Zwecken, wie z.B.
zum Trennen von Proteinen u.dgl., einschließlich des Eluierens und der Konzentration von Proteinen, oder zur Durchführung anderer Prozesse oder zu deren Unterstützung unter Verwendung von Ionenaustauschsystemen.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Flüssigkeits-Behandlungstank (34) zur Aufnahme einer ersten Flüssigkseit, mit einem Einlaß (28) und einem Auslaß (30) und einer im Tank (34) an;eordneten Flüssigkeits-Behandlungseinrichtung (26), mit der sich während eines dem Normalbetrieb entsprechenden Strömungszustandes der Vorrichtung (20) an der ersten Flüssigkeit eine gevrunschte Behandlung vornehmen läßt, wobei die wobeiFlüssigkeits-Behandlungseinrichtung (26) wenigstens eine Flüssigkeits-Behandlungspatrone (42) aufweist, die bei Bedarf wahrend de; dem Normalbetrieb entsprechenden Strömungszustandes die gewünschte Behandlung der ersten Flüssigkeit ermöglicht und auf Veränderungen in ihrer Behandlungskapazität durch Dimensionsänderungen reagiert, und wobei der Einlaß (28) und der Auslaß (30) mit der Flüssigkeits-Behandlungspatrone (42) in Verbindung stehen, um den Strom der ersten Flüssigkeit durch die Patrone (42) zu leiten, weiterhin durch eine Vorrichtung (52), mit der sich durch Abtasten der Abmessungen der Behandlungspatrone (42) deren ausnutzbare Behandlungskapazität unmittelbar bestimmen läßt, ferner durch eine Vorrichtung, die in Abhängigkeit von der Abtastvorrichtung (52) den Strom der ersten Flüssigkeit zum Einlaß (28) steuert, sowie durch eine Vorrichtung, die in Abhängigkeit von der Abtastvorrichtung (52) in einem dem Regenerierungsbetrieb entsprechenden Strömungszustand der Vorrichtung (20) der Patrone (42) abwechselnd eine Regenerierungsflüss#.gkeit zum Wiederbeleben deren Behandlungskapazität zuführt, mit einem Tank (22) für Regenerierungsflüssigkeit, einer die Verbindung zwischen diesem und der Flüssigkeits-Behandlungspatrone (42) herstellenden Vorrichtung, und mit einer Ventilanordnung (32), die während des dem Regenerierungsbetrieb entsprechenden Strömungszustandes den Transport der Regenerierungsflüssigkeit aus dem entsprechenden Vorratstank (22) durch die Verbindungsvorrichtung und sodann durch die Behandlungspatrone (42) hindurch ermöglicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß bei Zufuhr von Regenerierungsflüssigkeit zur Patrone (42) die erste Flüssigkeit mit einer Vorrichtung um die Patrone (42) herum leitbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Patrone (42) zu einem wesentlichen Teil aus einem Ionenaustauschharz besteht, das im Betrieb entsprechend seinem im Betrieb eintretenden Erschöpfungsgrad eine Dimensionsänderung hervorruft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Patrone (42) zu einem großen Teil aus einem Ionenaustauschharz besteht, das aus fein verteilten, eng gepackten Teilchen zusammengesetzt ist, die in fester Beziehung zueinander gebunden sind, wobei ihre im wesentlichen gesamten Oberflächen zur Berührung mit die Patrone (42) durchströmender Flüssigkeit freiliegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Patrone (42) von einer Mehrzahl fein verteilter, eng gepackter oder Aggregatteilchen eines Ionenaustauschharzes gebildet ist, die mit einer Matrix zusammengebunden sind, die so elastisch ist, daß sie bei Dimensionsveränderung# zwischen Zuständen in den Aggregatteilchen eine entsprechende Dimensionsänderung in der Patrone (42) hervorruft, und daß die Patrone (42) einen durchlässigen Körper oder Gehäuse (74) aufweist, dessen (Poren) Zwischenraumvolumen von die Ionenaustauschharzteilchen bindendem Material weitgehend frei sind, wobei das fein verteilte Material der aufzubereitenden Flüssigkeit eine große aktive Oberfläche bei geringstmöglichem Druckabfall über der Patrone (42) bietet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Abtasteinrichtung (52) von Vorrichtungen (58) zur Anlage an einem Teil der Patrone (42) gedrängt ist, und daß eine Flüssigkeit-Durchflußregelvorrichtung die Zufuhr von Regenerierungsflüssigkeit zur Patrone (42) steuert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Abtasteinrichtung (52) von Vorrichtungen (58) zur Anlage an einem Teil der Patrone (42) gedrängt ist, und daß die Ventilanordnung elektromechanisch betätigbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß sich mit einer Vorrichtung Strömung der Regenerierungsflüssigkeit zur Patrone (42) verhindern läßt, während die erste Flüssigkeit die Vorrichtung (20) durchströmt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Abtasteinrichtung (52) eine Vorrichtung aufweist, die das Abtasten der genannten Patronenabmessung verhindert, während die aufzubereitende erste Flüssigkeit die Patrone (42) durchströmt, wobei die Abtastung dieser Abmessung nur dann erfolgt, wenn die erste Flüssigkeit nicht die Patrone (42) durchströmt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Flüssigkeits-Behandlungspatrone (42) ein Kationen-Austauschharz ist, und daß die Regenerierungsflüssigkeit eine Kochsalzlösung ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Vorrichtung zum abwechselnden Zuführen von Regenerierungsflüssigkeit zur Patrone (42) auch eine Vorrichtung (24) zum Aufbewahren eines Vorrats an Regenerierungsflüssigkeit und eine Vorrichtung aufweist, mit der sich eine abgemessene Menge Rgegenerierungsflüssigkeit bei Erschöpfung des Vorrats s im Regenerierungsflüssigkeitstank zu diesem Tank (24) transportieren läßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Abtasteinrichtung (52) eine Vorrichtung aufweist, die auf einen während Durchströmen der ersten Flüssigkeit durch die Patrone (42) vorhandenen Druckabfall über der Patrone (42) durch Verstellung in einer Richtung anspricht, die der Bewegungsrichtung, in die die Abtasteinrichtung (52) zum Abtasten einer Veränderung in der genannten Abmessung gedrängt ist, entgegengesetzt ist, wobei die Abtasteinrichtung (52) außerstande gesetzt ist, die veränderte Abmessung abzutasten, wenn die erste Flüssigkeit die Patrone (42) durchströmt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Regenerierungsflüssigkeitstank (24) der die Rgenerierungsflüssigkeit liefernden Vorrichtung ein Speicher- oder Zwischentank ist, der an einem Ende an eine Quelle für die die Patrone durchströmende erste Flüssigkeit und am anderen Ende an eine mit der Patrone in Verbindung stehende Flüssigkeitszuleitung angeschl#ssen i9t, und daß sich mit Regelvorrichtungen wenigstens ein sonst die Patrone durchströmender Teil der ersten Flüssagkeit zum Zwischentank umlenken läßt, um dessen Inhalt zu verdrängen und über die Flüssigkeitszuleitung durch die Patrone zu drücken.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß zu den Regelvorrichtungen ein normalerweise geschlossenes Ventil, das sich von Flüssigkeitsdruck in der Schließstellung halten läßt, und eine Vorrichtung gehören, die diesen Flüssigkeitsdruck aufhebt, sobald die Abtasteinrichtung eine vorbestimmte Abmessung der Flüssigkeitsbehandlungspatrone festgestellt hat, so daß sich das genannte Ventil öffnen kann, um zu bewirken, daß der genannte Teil der ersten Flüssigkeit die Regenerierungsflüssigkeit zum Durchströmen der Patrone verdrängt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß zu den Regelvorrichtungen weiterhin ein normalerweise geschlqossenes Umgehungsventil gehört, das in der Schließstellung zumindest teilweise von einem Flüssigkeitsdruck gehalten ist, der, sobald die Abtasteinrichtung die vorbestimmte Abmessung der Patrone feststellt, aufhebbar ist, wobei sich das Umgehungsventil bei Aufheben dieses Druckes in eine Stellung bewegt, in der es Strömung der ersten Flüssigkeit durch die Patrone verhindert, so daß während des Zuflusses von Regenerierungsflüssigkeit zur Patrone Strömung der ersten Flüssigkeit durch die Behandlungspatrone verhindert ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß sich mit einer Vorrichtung durch Zuführen einer Spülflüssigkeit in einen sehr nahe an der Patrone liegenden Bereich und nach deren Wiederbelebung in diesem Bereich verbliebene Regenerierungsflüssigkeit entfernen läßt, wobei diese Vorrichtung auf eine weitere Dimensionsveränderung der Patrone anspricht, die sich nach der vollständigen Wiederbelebung der Kapazität der Patrone, jedoch vor Beendigung der Nachspülung der Patrone einstellt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Vorrichtung zum Entfernen restlicher Regenerierungsflüssigkeit eine elektromechanisch betätigbare Schaltereinheit aufweist, die ein Ventil zum Einleiten zusätzlicher Spülflüssigkeit in die Patrone reguliert.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Vorrichtung zum Entfernen restlicher Regenerierungsflüssigkeit ein Ablaufventil ist, das sich durch extreme Verstellungder Abtasteinrichtung öffnen läßt, so daß sich aus den Vorrichtungsteilen nahe eines unteren Teiles der Patrone Regenerierungsflüssigkeit abführen läßt.

19. Verfahren zur Aufbereitung einer Flüssigkeit, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Flüssigkeit durch eine Patrone geleitet wird, die auf eine Veränderung ihrer Behandlungskapazität durch eine Dimensionsänderung reagiert und an einer ersten Flüssigkeit, die ihr bei Bedarf während eines dem Normalbetrieb entsprechenden Strömungszustandes in der Vorrichtung zugeleitet wird, eine gewünschte Behandlung vorzunehmen vermag, daß die Abmessungen dieser Patrone zumindest periodisch während der Zeit, in der die Behandlungskapazität der Patrone erschöpft wird, abgetastet werden, daß, nachdem eine Dimensionsveränderung der Patrone von vorbestimmtem Ausmaß festgestellt wurde, Durchfluß der zu behandelnden ersten Flüssigkeit durch die Patrone unterbrochen wird, daß die Patrone zur Wiederherstellung ihrer Behandlungskapazität mit einer Regenerierungsflüssigkeit behandelt wird, und daß danach die erste Flüssigkeit zur Behandlung durch die Behandlungspatrone wieder durch diese hindurchgeleitet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die zu behandelnde Flüssigkeit Wasser ist, und daß die Patrone mit selbsterhaltender Gestalt ausgebildet ist und aus einem Ionenaustauschharz besteht.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch ; e k e n n -z e i c h n e t, daß die genannte Abmessung nur dann abgetastet wird, wenn Flüssigkeit die Patrone nicht durchströmt, wobei die Regenerierung der Patrone nicht eingeleitet wird, während Flüssigkeit die Patrone durchströmt.

22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch g e k e n n -z e i e h n e t, daß die Abtastung mit einer mechanischen Bewegung eines Teiles der mit elas-sischen Vorrichtungen in eine Abtaststellung gedrängten Abtasteinrichtung vorgenommen wird und daß in der die Patrone durchströmenden Flüssigkeit vorhandene Kräfte ausgenutzt werden einen Regenerierungszyklus #um Regenerieren der Patrone und den Uebergang vom Regenerierungszyklus zum Behandlungszyklus einzuleiten.

23. Verfahren nach Anspruch ~#9, dadurch g e k e n n -e ei e h n e t, daß die genannte Abmessung ständig abgetastet wird, und daß mit einer elektromechanisch betätigbaren Vorrichtung eine zwangläufige Umleitung der zu behandelnden Flüssigkeit um die Patrone herum und eine zwangläufige Strömung der Regenerierungsflüssigkeit durch die Patrone herbeigeführt werden.

24. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch g e k e n n -z e i e h n e t, daß nach beendeter Regenerierung der Patrone eine weitere Veränderung in ihren Abmessungen abgetastet wird, daß bei Feststellung dieser Bedingung ein Nachspülzyklus eingeleitet wird, bei dem überschüssige Regenerierungsflüssigkeit aus der Patrone entfernt und diese auf Zwischenabmessungen zurückgebracht wird, und daß diese Zwischenabmessungen abgetastet und in Abhängigkeit hiervon der Behandlungszyklus erneut eingeleitet wird.

25. Verfahren zum Behandeln einer Flüssigkeit, die intermittierend durch eine Patrone geleitet wird, die bei Bedarf während eines dem Normalbetrieb entsprechenden Strömungszustandes in der Vorrichtung an einer ihr zugeführten ersten Flüssigkeit eine gewünschte Behandlung vorzunehmen vermag, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine erste Flüssigkeit intermittierend durch die genannte Patrone geleitet wird, daß die die Behandlungskapazität der Patrone anzeigenden Abmessungen der Patrone von Zeit zu Zeit und nur während Jener Periode abgetastet werden, in der Flüssigkeit nicht durch die Patrone hindurchfließt, und daß bei Feststellung einer Dimensionsveränderung eines vorbestimmten Ausmaßes weitere Strömung der ersten Flüssigkeit durch die PAtrone verhindert wird und die Patrone durch Hindurchschicken einer Regenerierungsflüssigkeit durch die Patrone behandelt wird, bevor weitere Strömung der zu behandelnden ersten Flüssigkeit durch die wiederbelebte Patrone zugelassen wird.

26. Verfahren zum Bedienen einer Flüssigkeits-Behandlungsvorrichtung, bei dem eine erste Flüssigkeit durch Inberührungbringen mit einer aktive, eng gepackte oder Aggregatteilchen enthaltenden Behandlungspatrone behandelt wird, die auf Veränderungen ihrer Behandlungsk apazität mit Dimensionsänderungen anspricht und bei Bedarf während eines dem Normalbetrieb entsprechenden Strömungszustandes in der Vorrichtung an einer ihr zugeführten ersten Flüssigkeit eine gewünschte Behandlung vorzunehmen vermag, und bei dem die Patrone in Zeitabständen mit einer Regenerierungslösung behandelt wird, worauf die dem Normalbetrieb entsprechende Flüssigkeitsbehandlung vorgenommen wird, bis Regenerierung erneut zweckdienlich ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß Dimensionsänderungen der Patrone abgetastet werden, um festzustellen, wann Regenerierung der Patrone nötig ist, und daß während der Behandlung der ersten Flüssigkeit vorhandene Flüssigkeitsströmungskräfte ausgenutzt werden, um während solcher Perioden, in denen die erste Flüssigkeit die Patrone durchströmt, Abtastung einer Abmessung der dimensionsvez änderlichen Patrone zu verhindern, wobei die genannte Abmasung nur während solcher Perioden abtastbar ist, in der die erste Flüssigkeit nicht zur Behandlung durch die Patrone geleitet wird.

27. Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Flüssigkeits-Behandlungstank zur Aufnahme einer ersten Flüssigkeit, mit einem Einlaß und einem Auslaß und einer im Tank angeordneten Fltissigkeits-Behandlungseinrichtung, mit der sich während eines Betriebszustandes d-er Vorrichtung an der ersten Flüssigkeit eine gewünschte Behandlung vornehmen läßt, wobei die Flüssigkeits-Behandlungseinrichtung wenigstens eine Flüssigkeits-Behandlungspatrone aufweist, die bei Bedarf während des genannten Betriebszustandes die gewünschte Behandlung der ersten Flüssigkeit ermöglicht und auf eine Veränder#ung ihrer Behandlungskapazität durch Dimensionsänderungen reagiert, und wobei der Einlaß und der Auslaß mit der Flüssigkeits-Behandlungspatrone in Verbindung stehen, um den Strom der ersten Flüssigkeit durch die Patrone zu leiten, weiterhin durch eine Vorrichtung, mit der sich durch Abtasten der Abmessungen der Patrone deren ausnutzbare Behandlungskapazität unmittelbar bestimmen läßt und zu der eine Patronenabmessungs-Fühleranordnung gehört, die ein an einer Fläche der Patrone zur Anlage bringbares Teil und eine Vorspannvorrichtung aufweist, die einen Teil der Ftihleranordnung in Richtung auf die Patrone drängt, wobei Dimensionsveränderungen in der Patrone durch in Abhängigkeit von solcher geänderter Abmessung erfolgender Verstellung zwischen Zustandabtaststellungen feststellbar sind, ferner durch eine Vorrichtung, die in Abhängigkeit von der Abtasteinrichtung den Strom der ersten Flüssigkeit zum Einlaß steuert, und durch eine Vorrichtung, die in Abhängigkeit von der Abtasteinrichtung in einem anderen Betriebszustand der Vorrichtung der Patrone abwechselnd eine Regenerierungsflüssigkeit zum Wiederbeleben deren Behandlungskapazität zuführt, mit einem Tank für Regenerierungsflilssigkeit, einer die Verbindung zwischen diesem und der Flüssigkeits-Behandlungspatrone herstellenden Vorrichtung, und mit einer Ventilanordnung, die während des genannten anderen Betriebszustandes der Vorrichtung den Transport der Regenerierungsflüssigkeit aus dem Regenererungsflüssigkeitstank durch die Verbindungsvorrichtung und sodann durch die Patrone hindurch ermöglicht, wobei die zu behandelnde erste Flüssigkeit in Abhängigkeit von der einen der Stellungen der Patronenabmessungs-Abtasteinrichtung die Patrone durchströmt und Regenerierungsflüssigkeit in Abhängigkeit von einer anderen der Stellungen der Patronenabmessungs-Abtasteinrichtung der Flüssigkeits-Behandlungspatrcne zugeführt wird.

28. Vorrichtung nach Anspruch 279 dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß mit einer Vorrichtung, mit der der Patrone unbehandeltes Spülwasser zuführbar ist, eine Ventilanordnung verbunden ist, die nach Regenerierung der Patrone die Strömung von unbehandeltem Spülwasser durch die Spülwasser-Zuführvorrichtung und zur Patrone zuläßt.

29. Vorrichtung nach Anspruch 272 dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Regenerierungsflüssigkeit dem Tank zugeführt ist, um die Patrone in einer Richtung zu durchströmen, die der Strömungsrichtung der ersten i<lüssigkeit während deren Aufbereitung entgegengesetzt ist, so daß sich die Patrone von Teilchen reinigen läßt, die sich an der Einlaufseite der Behandlungspatrone, bezogen auf die Strömungsrichtung der ersten Flüssigkeit, festgesetzt haben.

30. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß an der Abtasteinrichtung ein Kontrollelement befestigt ist, das durch einen Teil des Tanks nach außen ragt und an eine elektromechanische Schaltung angeschlossen ist, um die Vorrichtung zum Steuern der Strömung der ersten Flüssigkeit zum Einlaß und die Vorrichtung, die der Patrone abwechselnd eine Regenerierungsflüssigkeit zuführt, Je nach Bedarf zu betätigen.

31. Vorrichtung nach Anspruch 27, mit einem an der Abtasteinrichtung befestigten Kontrollelement, das durch einen Teil des Tankes nach außen ragt, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß das Kontrollelement in Abhängigkeit von Dimensionsänderungen in der Patrone in eine Reihe von Stellungen verstellbar ist, daß die Vorrichtung zum Steuern der Strömung der ersten Flüssigkeit zum Einlaß auf eine Stellung des Kontrollelementes anspricht, und daß die Vorrichtung, die der Patrone abwechselnd eine Regenerierungsflüssigkeit zuführt, auf eine andere Stellung des Kontrollelementes anspricht, wobei die Vorrichtung in einer Stellung des Kontrollelementes sich in einem Betriebszustand befindet, in dem die erste Flüssigkeit aufbereitet wird, und in einer anderen Stellung des Kontrollelementes einen anderen Betriebszustand einnimmt, in dem der Patrone Regenerierungsflüssigkeit zugeführt wird.

32. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Kontrollelement eine Vorrichtung betätigt, mit der sich aus dem Behandlungstank nach Behandlung der Patrone mit Behandlungsflüssigkeit dort angesammelte Behandlungsflüssigkeit abführen läßt.

33. Flüssigkeitsströmung-Umlenkvorrichtung zur Aufnahme von wenigstens zwei Flüssigkeits-Behandlungspatronen zur Behandlung einer Flüssigkeit durch radial gerichtete Strömung von den radial äußeren, in Achsenrichtung sich erstreckenden Flächen der Patronen durch die Körper der Patronen hindurch in in Achsenrichtung sich erstreckende, innere Kernöffnungen, die in den Patronenkörpern von radial nach innen weisenden Flächen der Patronenkörper gebildet sind, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß bei in die Umlenkvorrichtung eingesetzten Patronen eine Vorrichtung Flüssigkeitsströmung in die innere Öffnung der ersten Patrone von wenigstens einem Stirnende der Patrone aus verhindert, daß eine Vorrichtung Flüssigkeitsströmung in die Öffnung in der zweiten Patrone von wenigstens einem Stirnende der Patrone aus verhindert, und daß eine Vorrichtung die Strömung aus der genannten Öffnung in der ersten Patrone in einen außerhalb der radial äußeren, sich in Achsenrichtung erstreckenden Fläche der zweiten Patrone liegenden Bereich umlenkt, wobei in einer Vorrichtung, in der diese Strömungsumlenkvorrichtung angeordnet ist, unter Druck strömende Flüssigkeit die erste Patrone und danach die zweite Patrone radial nach innen durchströmt.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß eine Vorrichtung die Strömung der in die genannte Öffnung in der zweiten Patrone eintretenden Flüssigkeit axial durch die Öffnung in der ersten Patrone lenkt und dabei verhindert, daß sich die Flüssigkeit in der ersten Öffnung mit der in der zweiten Öffnung vermengt.

35. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Flüssigkeitsströmung in die genannten Öffnungen verhindernden Vorrichtungen zwei in Achsenrichtung mit Zwischenabstand angeordnete Platten sind, von denen die eine an einer Innenfläche eines zugehörigen Behandlungstankes in flüssigkeitsdichte Anlage bringbar ist und wenigstens eine Öffnung aufweist, die mit der genannten Öffnung in der ersten Patrone in Deckung bringbar ist, und wobei die andere Platte mit einer Vorrichtung gegenüber der ersten Platte örtlich festlegbar ist.

36. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß eine Vorrichtung an einem Element zur Anlage bringbar ist, das in wenigstens einer der Patronen eine Dimensionsänderung, bezogen auf ein mit der Strömungsumlenkvorrichtung verbundenes, feststehendes Teil dieser Vorrichtung, abzutasten vermag.

37. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die beiden Vorrichtungen, die Flüssigkeitsströmung in die genannten Öffnungen der ersten bzw. der zweiten Patrone verhindern, durch zwischen ihnen angeordnete elastische Vorrichtungen in Anlage gedrängt sind, und daß mit einer Vorrichtung Relativbewegung zwischen diesen elastischen Vorrichtungen, die durch Dimensionsänderung der genannten Patrone möglich gemacht ist, abtastbar ist.

38. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß eine Vorrichtung Flüssigkeitsströmung in wenigstens eine der genannten Patronen von wenigstens einem größeren Teil wenigstens einer Stirnfläche einer dieser Patronen her verhindert.

39. Strömungsumlenkvorrichtung zur Aufnahme von wenigstens zwei Flüssigkeitsbehandlungspatronen, in denen jeweils von radial nach innen weisenden Flächen ein in Achsenrichtung sich erstreckender Kern tegrenzt ist, g e k e n n -z e i c h n e t durch ein zylindrisches, für Flüssigkeit undurchlässiges Rohr (382), das nach Einsetzen der beiden Patronen (384,428) in die Strömungsumlenkvorrichtung (380) eine der Patronen (384) zu durchsetzen vermag, auf im wesentlichen seiner ganzen Länge einen verringerten Durchmesser aufweist und an einem Ende (386) im Auslaßteil einer Flüssigkeits-Aufbereitungsvorrichtung aufnehmbar ist, welcher die Strömungsumlenkvorrichtung (380) zugeordnet ist, weiterhin durch eine dem anderen Ende des Rohres (382) gegenüberliegend angeordnete erste Platte (398), die sich von diesem Rohrende radial nach außen erstreckt, mit diesem Rohrende flüssigkeitsdicht verbunden ist und eine Aussparung aufweist, die mit dem Inneren des zylindrischen Rohres (382) in Deckung steht, ferner durch eine zweite Platte (396), die zwischen dem einen Rohrende und der ersten Platte (398) und mit axialem Zwischenabstand von diesen angeordnet ist, sowie durch eine mit der genannten Öffnung (402) in der ersten Patrone (384) in Deckung stehende Vorrichtung (400) in der zweiten Platte (396), die Flüssigkeit aus der Öffnung (402) in den Bereich zwischen der ersten und der zweiten Platte (398 bzw. 396) lenkt, wobei die erste Patrone (384) zu ihrem Kern (402) hin durchströmende Flüssigkeit zur Außenfläche (426) der zweiten Patrone (428) gelenkt wird, und aus dem Kern (432) der zweiten Patrone (428) nach außen austretende Flüssigkeit das Rohr (382) in der ersten Patrone (384) in Achsenrichtung durchströmt. Leerseite