<Desc/Clms Page number 1>
Procéda et appareil pour la régénération de la matière échangeuse d'ions dans un système
EMI1.1
d'i,doucisxement d'eau.
EMI1.2
Qualification proposée : BhEV;1,T D'UPORTATIOM basé sur le
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention se rapporte à des conditionneurs d'eau et plus particulièrement à un appareil et à un procédé perfectionnés pour régénérer la matière échan- geuse d'ions pour supprimer des minéraux indésirables des eaux dures que l'on utilise dans des buts commerciaux et domestiques.
Le concept de l'adoucissement d'eau par passage de celle-ci sur et à travers des matériaux d'échange d'ions tels que la zéolite ou les résines synthétiques, principalement pour enlever les ions calcium et magnésium et les remplacer par une concentration équivalente d'ions sodium, est ancien et il a conduit au développement de bien des types diffé- rents d'appareils adoucisseurs d'eau pour réaliser l'échange des ions sur les particules de résine. Les problèmes inter- venant dans le traitement efficace des systèmes d'adoucissement d'eau commerciaux et domestiques ne se rapportent pas ce- pendant à la manière dont l'eau purifiée peut être fournie à l'usager, parce que l'eau douce peut s'obtenir simplement en permettant à l'eau dure de s'écouler sur les particules échan- geuses d'ions et en la recueillant du coté de l'évacuation de l'appareil adoucisseur.
Bien plutôt, les problèmes sont rela- @ tifs à la façon dont on peut régénérer économiquement la matière échangeuse d'ions dans des conditions complètement automatiques de fonctionnement. La présente invention dispose d'un procédé et d'un appareil pour éliminer les problèmes qui se présentent en association avec des équipements qui sont actuellement in- capables de produire automatiquement la régénération efficace de la matière échangeuse d'ions. L'utilisation économique de
<Desc/Clms Page number 3>
la matière échangeuse d'ions demande que les impuretés qui sont déposées dessus pendant le processus d'adoucissement d'eau ne soient enlevées qu'après qu'elles aient été contaminées jus- qu'à un degré prédéterminé.
On utilise divers moyens pour éta- blir le,:degré de contamination, mais dans la plupart des cas, or régénère la matière après un certain intervalle de temps indiqué par un compteur, ou lorsqu'un compteur d'eau montre qu'une quantité définie d'eau dure a passé à travers l'appa- reil adoucisseur. Une solution de saumure est utilisée pour réaliser la décontamination de la matière, et en déposant un supplément important d'ions sodium sur la matière échangeuse d'ions. En pratique courante, ceci se réalise dans certaines installations par un processus de rinçage dans le sens direct, dans lequel la solution de saumure est mise en circulation à travers le réservoir à échange d'ions dans un sens qui est le même que celui de l'écoulement normal de l'eau dure à tra- vers ce réservoir.
Pour assurer un enlèvement complet de la saumure du système lorsque la régénération de la matière est achevée, on fait suivre par un rinçage à l'eau dure jusqu'à ce que toutes les traces de saumure aient été enlevées par lavage du système.
Les désavantages qui s'attachent au rinçage en
EMI3.1
sens inverse, c'est-à-dire dans un sens opposé au sens déoou- lement en service normal, consistent en ce que le dépôt étran- ger emporté par l'eau de rinçage dure se loge dans le lit de gravier qui est normalement prévu en dessous du lit de matière échangeuse d'ions dans le réservoir. Dans l'installation ordi- naire, ces particules étrangères ne peuvent être enlevées aveo succès par l'eau de rinçage et il en résulte que le lit se bouche et présente une gène à l'écoulement à travers le lit.
<Desc/Clms Page number 4>
Egalement, cette action indésirable tend à épuiser la matière dans le fond du réservoir, en sorte que lorsqu'on remet le réservoir en service, l'eau qui en sort et que l'on croit trai- tée n'est adoucie que partiellement avant d'arriver au robi- net.
D'autres désavantages propres aux processus et appareils de la technique antérieure consistent en ce que., pendant un cycle de régénération, les tuyaux d'amenée d'eau douce se contaminent par de l'eau dure, permettant ainsi qu'un dépôt minéral se forme sur les parois intérieures des tuyaux, particulièrement si l'eau est à des températures élevées.Bien que ceci ne soit pas une objection trop grave dans un système d'eau domestique, cet inconvénient devient extrêmement grave dans les installations commerciales où l'on doit toujours avoir de l'eau douce disponible. Dans tous les cas où l'on uti- lise de l'eau dure pour le rin@age de la saumure, cependant, l'épuisement de la matière échangeuse d'ions est accélérée à cause de la nécessité de chasser l'eau dure des tuyaux.
Le temps nécessaire pour régénérer complètement la matière dépasse ordinairement 45 minutes et dans des installations conçues pour exécuter les diverses étapes de la régénération en procédant aux commandes à la main, la présence d'un opéra- teur est nécessaire pour faire passer une valve dans la posi- tion convenable correspondant à l'étape correcte du processus, jusque ce que la régénération soit complète.Lorsqu'on fait usage de commandes électriques, la dépense introduite est considérée comme supérieure au bénéfice obtenu.
D'acres systèmes satisfaisante et bien connus éliminent les aspects de 1'entretien liés à l'appareil adou- cisseur d'eau, en remplaçant simplement le réservoir dont le produit est usé oucontaminé par un réservoir à contenu frais
<Desc/Clms Page number 5>
qui a été préalablement régénère dans une usine.
En raison du travail et des autres dépensée mis en jeu, un programme de ce genre représente, croit-on, un procédé coûteux pour obtenir de l'eau douce,
Bien que ce qui procède concerne de façon générale un problème qui s'attache au fonctionnement économi'- que et automatique des appareils adoucisseurs d'eau actuellement connue ; il apparatt né anmoins qu'il est très nécessaire d'avoir un dispositif capable de fournir de l'eau douce de façon continue et ininterrompue, pour des activités exigeant un tel service. Il est tout aussi nécessaire qu'un système soit d'un fonctionnement économique et n'entraîne qu'un minimum d'entre- . tien.
Par suite, le principal but de la présente invention est de procurer un systè me caractérisé par son aptitude à fournir économiquement de l'eau douce en un point d'usage, à tous moment, de façon ininterrompue, tout en main- tenant la matière échangeuse d'ions à des valeurs ;relative- ment pures. Un autre but de l'invention est de procurer un appareil adoucisseur d'eau capable de régénérer automatique- ment la matière échangeuse d'ions qui s'y trouve, tout en sa- tisfaisant simultanément aux demandes d'eau douce du système.
Un autre but de l'invention est de procurer un appareil adoucisseur d'eau dans lequel on fait usage d'eau douce pendant les cycles de régénération et de rinçage.
Un autre but enfin de la présente invention est de procurer un procédé capable d'atteindre les buts cités précédemment.
En mettant l'invention en oeuvre, on prévoit un système comportant une paire de réservoirs échangeurs d'ions reliés pour fonctionner en parallèle, dans lequel des valves à
<Desc/Clms Page number 6>
double action sont .:1.tuées dans les tuyaux uniqueB d'arrivé d'eau dure et de départ d'eau douce reliés aux réservoirs, pour fournir de façon indépendante ou en même temps de l'eau douce en un certain point d'emploi à quelque robinet ménager* Lorsque la régénération de la matière échangeuse d'ion! dans les réservoirs est nécessaire, la position des values à double action reliées à l'un des réservoirs est inversée. permet- tant ainsi à de 'l'eau dure de s'écouler seulement vers le des- sus de l'autre réservoir.
L'eau dure est adoube pendant son passage par la matière échangeuse d'ions et les tuyauteries sont agencées du côté évacuation de ce réservoir pour faire que l'eau douce se combine avec une solution de saumure avant de circuler en sens inverse à travers le premier réservoir, pour enlever les impuretés qui eont déposées sur la matière échangeuse d'ions qui s'y trouve . Pendant le processus de régénération, l'eau douce de l'autre réservoir est disponi- ble pour les usages domestiques.
Après achèvement de l'état de mise en circulation de la solution de saumure, l'eau douoe passe sur les particules de matière échangeuse d'ions pendant une durée suffisante pour enlever complètement toute trace de saumure demeurant dans le réservoir ; après cela, les valves sont remises dans leur position originelle pour reproduire le réemplissage du réservoir de saumure et permettre au sys- tème de revenir au fonctionnement normal. La régénération de la matière de l'autre réservoir est exécutée de la même manière que pour le premier réservoir.
On pense que l'invention se comprendra mieux d'après la description suivante considérée en association avec les dessins joints au présent mémoire et dans lesquels :
Figure 1 représente en élévation, partie en ' coupe, un système adoucisseur d'eau avec un agencement de valves, établi pour donner de l'eau douce en un point d'utilisation.
<Desc/Clms Page number 7>
Figure 2 6 et une vue semblable à la figure 1 montrant la position des valves, et l'écoulement de l'eau et de la solution de saumure pendit le cycle de régénération.
Figure 3 est une vue en coupe, en élévation, des valves en position de fermeture utilisées pour mélanger de la saumure à de l'eau doues avant de la fournir au réservoir échangeur d'ions.
Figure 4 est une vue en coupe, on élévation, d'une valve à double action utilisée dans le système.
Figure 5 est une vue en plan considérée suivant les lignes 5-5 de la figure 2, montrant le réservoir à saumure utilise dans le système.
Figure 6 montre un agencement qui fournit de l'eau douce, dans une installation commerciale.
Figure 7 est une vue détaillée en coupe des valves associées au système de la figure 6.
Figure 8 représente une variante utilisant des valves de construction légèrement différente*
Figure 9 est une vue en coupe montrant une partie d'une valve mélangeuse utilisés dans le système de la figure
Figure 10 est une vue agrandie .'un. autre valve montrant la disposition des parties lorsque le système est en fonctionnement.
Figure 11 est une vue prise suivant la ligne
11-11 de la figure 10.
En se rapportant à présent aux dessins dans lesquels des indications de référence identiques se rapportent à des parties identiques des différentes vues, on montre à la figure 1 un système adoucisseur d'eau utilisé pour fournir de l'eau douce à un robinet d'une installation domestique dans
<Desc/Clms Page number 8>
des conditions d'automaticité complète de fonctionnement.Le système comprend une paire de réservoirs échangeurs d'ions, adouoisseurs, 10 et 12, placée entre un tuyau d'admission d'eau brute ou dura 14 et un tuyau d'évacuation d'eau douoe 16 propre à être relié au robinet d'une installation domesti- que, tel que le robinet 17.
Pour faciliter la compréhension de l'invention, la description concerne un. système d'alimenta- tion d'eau qui cet installé dans une maison ou un petit bâti-' menti bien qu'il soit évident que l'application du système peut se faire dans des endroits aussi variée que des hôtels, des systèmes de chauffage d'édifice, ou pour des buts indus- triels ou d'autres procédés exig'ant de l'eau douce pour fonc- tionner convenablement.
Une paire d'enveloppée devalves 18 et 20 sont reliées entre elles par un tuyau 22 communiquant avec le tube d'admission d'eau dure 14, tandas que les chambres 24 et 26 qui s'y trouvent reçoivent les tuyaux 28 et 30 partant des résorvoirs adoucisseurs 10 et 12. Les autres extrémités des tuyaux 28 et 30 respectivement, sont reliées à des distribua tours 32 ayant des fentes ou orifices 34 qui distribuent l'eau dure dans les réservoirs. En variante, les distributeurs fentes peuvent être remplacés par tout* disposition convenable de tuyaux capables de disperser de l'eau de façon uniforme au-dessus du lit de zéolite contenu dans Ion réservoirs 10 et 12.
Un sac de nylon 35, par exemple, peut être utilisé pour obtenir une dispersion uniforme de l'eau dans la partie sur- rieure du réservoir..
La Ratière échngeause d'ions 36 est constitua de zéolite, de particules de résine synthétique ou de n'impo- te laquelle d'un certain nombre de matières disponibles
<Desc/Clms Page number 9>
commercialement pour supprimer les dépôts criticables dans l'eau dure, tels que deu dépôts de sels de calcium, de magnésium, de fer ou analogues. Bien que l'exposé concerne particulièrement un procédé et un appareil pour adoucir l'eau, il sera bien évident que les enseignements de l'invention peuvent être appliqués également à la suppression de dépôte dans des liquides, de façon générale.
Puisque certaines des matières échangeuses d'ions se dilatent légèrement pendant la réaction mise en jeu dans le remplacement et l'enlèvement d'ions et comme, en outre, il eet désirable de rendre meuble la matière échangeuse d'ions 36 avant la régénération comme ici décrit) le remplissage des réservoire à la moitié de leur capacité à peu près laisse assez d'espace pour permettre cette dilatation et cette mise l'état meuble sans perte de matière dans les tuyaur. d'évacuation.Le fond du réservoir est muni d'un lit de gravier 37 qui sert à filtrer l'eau douce dans son parcours vers le robinet 17.
Dans le gravier est disposé un second distributeur 38 muni d'ouvertures espacées 39 et ayant la même forme générale que le distributeur 32 situé dans la partie supérieure du réservoir* Les seconde distributeurs ou distributeurs inférieurs 38 recueillent l'eau après qu'elle ait été adoucie par passage à travers le lit 36, et la fournissent par des tuyaux 40 et 42, et des valves 44 et 46 à l'orifice d'évacuation d'eau douce relié au robinet domestique. 17 ou à un quelconque point d'utilisation.
Figure 1 représente la position des valves et le parcours d'écoulement de l'eau lorsque le système fournit de l'eau douce, et, en fonctionnement, de l'eau dure a été admise aux échangeurs d'ions 10 et 12 par un agencement en parallèle d'éléments qui comprennent les valves 18 et 20, et soit les tuyaux 28 et 30, avant que l'eau/répartie par les fentes
<Desc/Clms Page number 10>
34 de distribution dans les réservoirs* Lorsque l'eau dure filtre à travers la matière échangeuse d'ions, elle est adou- oie, puis elle est fournie par les conduits 40 et 42 et les valves 44 et 46 à l'orifice d'évacuation d'eau douce.
L'eau est confinée au trajet décrit ci-dessus et ne pénètre pas dans le réservoir de saumure 100 parce que la valve 142 que l'on décrira dans la suite est en position de fermeture.Les valves 49 situées dans les tuyaux d'admission d'eau dure 28 et 30 peuvent être actionnées de façon sélective pour isoler l'un ou l'autre des réservoirs.
En se reportant à présent aux valves utilisées dans le système, on remarquera que les enveloppes de valves identiques 18 et 20 sont munies d'une cloison 50 ayant une ouverture qui peut être fermée par la valve 52 lorsqu'elle est amenée en position supérieure ûne tige devalve 54 s'étend dans la chambre 24 et elle est équipée d'un disque 56 dont le diamètre est 'bien moindre que le diamètre intérieur de la chambre pour permettre l'écoulement non gêné de l'eau autour de ce disque avant d'être déchargée par la conduite de décharge 58 reliée au tuyau d'évacuation 60. Comme montré, lea solénor- des 62 reliés à des commandes appropriées telles qu'un compteur maintiennent normalement, en position fermée, les valves 64 et 65.
Lorsque de l'eau dure est fournie à travers les enve- loppes de valve 18 et 20, les chambres 24 et 26 sont maintenues à la même position qu'à l'entrée, permettant ainsi aux valves 52 de rester en position de fermeture et fournissant de l'eau dure au dessus des réservoirs. Lorsque l'une ou l'autre des valves 64 ou 65 est actionnée pour être mise en position d'ou- verture, par exemple la valve 64, la pression tombe dans la chambre 24 et la vitesse de l'eau qui s'écoule par l'enveloppe,
<Desc/Clms Page number 11>
par suite, déplace le disque vers le haut jusqu'à ce que que 'le corps de valve repose qur son siège et/soit ainsi ooupé
1'écoulement d'eau vers le réservoir 10.
Les valves à double action 44 et 46 montrées aux figures 1, 2 et 3 sont à flottement libre et consistent en une enveloppe ayant une paroi équipée d'un siège de valve
66 agencé pour être en coopération avec 68. La tige de valve
70 est creuse et se termine à son autre extrémité par un étrier 72 sous-tendant un élément cylindrique 74 muni d'une voie de passage centrale 76. Une bague en 0 77 est montée à la surface périphérique de l'élément 74 pour donner une adaptation étroite aux parois 78 de l'enveloppe dans laquelle il coulisse.
L'enveloppe est éq@@pée d'ouvertures pour reoe- voir le tuyau 40 de l'ouverture de sortie de l'eau douce 16 et du tuyau 80 s'étendant vers le réservoir à saumure 100. La valve 68 est conçue pour être soulevée de son siège lorsque de l'eau 'douce s'écoule vers le haut à travers l'enveloppe de valve pour être déchargée à l'orifice de sortie 16.
Lorsque de l'eau s'écoule en sens inverse, cependant, les sièges de valve à flottement libre de l'élément cylindrique 74 prennent la position montrée à la figure 3.La voie de passage dans la tige creuse donne alors un moyen de passage pour l'eau et comme la tige de valve se termine à peu'de distance de la voie de passage 76, de l'eau passant dans l'intervalle entre la tige de valve et l'élément d'extrémité 74 crée une succion sur le liquide de l'enveloppe,déchargeant un mélange des deux dans le tuyau 40.
La valve 82 représentée à la figure 4 est éga- lement du type de tube à double action flottant librement, consistant en une enveloppe ayant trois ouvertures 84, 86 et 88 pour recevoir des tuyaux qui y sont reliés comme montré à la
<Desc/Clms Page number 12>
figure 1. Une paire de cloisons 90 et 92 fournit des sièges de valve pour recevoir les corps de valve 94 et 96.
Le seul élément restant du système consiste en le réservoir de saumure 100 et en les agencements de valve associés utilisés pour fournir une solution de saumure aux réservoirs d'échange d'ions pendant le cycle de régénération.
Comme représenté aux figures 1,2 et 5, le réservoir à saumu- re comprend une enveloppe 120 ayant un tuyau dressé cylindri- que 122 placé près de sa paroi intérieure. Le tuyau dressé contient un tuyau unique 80 pour fournir de l'eau dans un sens au réservoir à saumure pour former la solution de saumure nécessaire et pour fourn@r cette solution au système en sens opposé pendant le cycle de régénération. Une valve 48 ont comprise dans le tuyau 80 comme mesure de sûreté pour limiter la hauteur de l'eau dans le réservoir 100.
Le tuyau 80 ee termine en un raccord 124 près du fond du réservoir à saumure et se relie à un tuyau d'entrée d'eau fraîche 126 et à un tuyau de sortie de saumure 128, tous deux de forme semi- circulaire et situés dans le réservoir à saumure et au fond de celui-ci, comme on le voit plus clairement à la figure 5.
Ces tubes d'entrée et de sortie sont équipés de valves à cla- pets de caoutchouc 130 et 132;la valve 130 étant montée pour permettre l'écoulement d'eau libre du tuyau 80 dans le tube 126 en passant par 124 et 122, tandis que la valve 132 permet à la saumure de s'écouler seulement hors du tube 128 dans le tuyau 80. Les tubes sont en outre munis de traits de soie en 129 à leurs surfaces supérieures pour permettre l'é- coulement d'eau dans un coté du réservoir 100 et la décharge de saumure à partir de l'autre. Les extrémités des tubes sont coudées , 90 et l'extrémité exposée est placée sur le fond du
<Desc/Clms Page number 13>
réservoir pour constituer un support nécessaire au tube.
Pour obtenir une solution de saumure concentrée, du sel disponible dans la commerce remplit approximativement un quart du réser- voir comme indiqué en 136 et on maintient un niveau de saumura 138 normalement à mi-hauteur Egalement, du gravier fin 140 couvre le tuyau de sortie de la saumure pour jouer le rôle de filtre et pour empêcher les dépôts étrangers de pénétrer dans l'appareil d'adoucissement d'eau.
Les tubes à traits de scie sont disposés de côtés opposés du réservoir ou réceptacle à saumure 100 pour assurer le maintien du sel à un niveau voulu et pour obtenir le fonctionnement voulu du réservoir. En usage normal, de la saleté et d'autres dépôts de matières étrangères, en particu- lier des matières qui se trouvent dans les particules de sel, tendent à se grouper avec les grains de sel pour former un pont d'incrustation qui gène le fonctionnement du réservoir.
De l'eau filtrée douce seulement est fournie au réservoir à saumure et la disposition des tubes à traits de scie empêche l'incrustation par le seul puisque ce sel est maintenu à l'état peu cohérent et tombe sur les tubes lorsque de l'eau est successivement fournie au réservoir à saumure et enlevée de celui-ci. Cet agencement a encore l'avantage qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser du sel fortement purifié dans le système.
Il empêche aussi la saleté et d'autres particules de parvenir au réservoir à saumure, ce qui diminue l'introduction de saleté dans les réservoirs à échange d'ions.
La garniture 124 est conçue pour commander le niveau de la saumure dans le réservoir en coupant l'écoulement d'eau vers ce réservoir lorsque le niveau atteint une hauteur prédéterminée. La cormande de l'écoulement de l'eau se réalise par un agencement de dispositifs comprenant une balle flottante
<Desc/Clms Page number 14>
142 disposée dans larniture ou raccord et propre à couvrir normalement l'ouverture 144, et en variante 156 , parlaquelle l'eau s'écoule pendant l'opération de remplissage du réservoir.' à saumure. Dans l'enveloppe est monté également un flotteur 146 ayant un bras 148 qui s'étend vers le bas dans la garniture et qui est équipé d'une valve de caoutchouc en forme de cham- pignon 150 agencée pour fermer l'ouverture 152.
Il sera évi- dent que lorsque de l'eau s'écoule vers le réservoir à saumure à partir du tuyau 80 et en passant par la garniture 124, la et balle 142 s'élève en quittant son siège/puisque le flotteur 146 sera dans 'sa position la plus inférieure, l'eau est auto- risée à s'écouler par l'ouverture 152 dans le tuyau dressé
122 et dans le tube 126 d'un coté du réservoir à saumure. La vitesse de l'eau tendra à déplacer la balle vers le haut,mais la saillie 154 l'empêche de couvrir l'ouverture 156. La lon- gueur du bras 148 est choisie de telle sorte que lorsque la solution de saumure atteint la hauteur 138, le champignon 150 ne ferme pas l'ouverture 152 mais la saillie 154 s'élève d'une distance suffisante pour permettre à la balle 142 de fermer l'ouverture 156 en coupant ainsi l'écoulement de l'eau vers le réservoir.
Dans le cas où la balle flottante 142 ne ferme pas l'ouverture 156, cependant, de l'eau continuera à faire que le flotteur 146 s'élève jusqu'à ce que le niveau dans le réservoir à saumure atteigne une valeur suffisante pour faire que la valve 150 repose dans l'ouverture 153 et coupe l'écoulement de l'eau au réservoir.
Lorsqu'on demande au réservoir de fournir une solution de saumure au système, la balle quitte son siège 156 et permet à la solution de s'écouler par le tuyau 80. L'écou- lement continuera jusqu'à ce que la balle 142 repose dans l'ouverture 144. La valve à champignon 150 est conçue pour permettre l'écoulement à traversl'ouverture 156 à tout moment.
<Desc/Clms Page number 15>
Un avantage particulier tire de l'emploi de l'agencement dealve flottante décrit ci-dessus est que somme le flotteur 146 ne permet normalement pas à la valve 150 de se fermer, parce que la balle 142 ne commande pas l'opération de remplissage et d'évacuation, elle est dans un état flottant lorsque le réservoir est rempli au niveau habituel.
Un opé- rateur ou le propriétaire de l'équipement dont question peut facilement s'assurer du bon fonotionnement de l'agencent de valves en saisissant simplement le flotteur et s'il apparaît lâche dans le réservoir, cela signifie que la balle joue le rôle qui lui est assigné. Cependant, si le flotteur apparaît attaché au réservoir, cela signifie que la balle ne fonctionne pas convenablement et que le flotteur provoque la fermeture de la valve correspondante. Des mes@res de correction sont alors désirables pour porter remède au fonctionnement défectueux.
Pour éviter la situation dans laquelle ni la balle 142, ni la valve champignon 150 ne jouent le rôle qui leur a été assigné, la valve 48 fonctionne pour empêcher le réservoir à saumure de déborder dans la cave-ou autre endroit où il est situé. La valve 48 (figure 2) comprend une tige 158 ayant une face de valve 160 propre à fermer l'ouverture dans le tuyau 80, comme montré. La valve est normalement maintenue en position d'ouverture à l'encontre de l'action d'un ressort de compression 162. Un levier 164, pivoté en 166., est muni d'une ouverture centrale entourant l'extrémité de la tige et est par conséquent libre de se déplacer par rapport à celle-ci.
L'autre extrémité du levier 164 porte à pivotement un flotteur 168 ayant un bras qui se termine par une partie 170 qui coopè- re avec un côté de l'enveloppe de valve. Aveo les parties a- gencées comme montré à la figure 1, le flotteur 168 est situé à une position basse prédéterminée et avec sa partie terminale
<Desc/Clms Page number 16>
170 en coopération ferme avec l'enveloppa de la valve. Cet agencement fait que le levier 164 déplace la tige 158 vers; l'extérieur, comprimant ainsi le ressort 162 et maintenant en même temps la face de valve 160 écartée de son siège. les parties sont normalement dans cette position, permettant ainsi le libre écoulement de l'eau ou de la saumure par le tuyau 80.
Dons le cas où la balle et la valve à champignon 142 et 150, ne fonctionnant pas pendant l'étape de remplissage du réser- voir à saumure par de l'eau, cette dernière continuera à Enlever dans le réservoir jusou'à ce que le flotteur 168 se déplace vers le haut pour réaliser le dégagement de la partie 170 par rapport à l'enveloppe et permettre au ressort 162 de fermer la valve 48 et d'arrêter l'écoulement del'eau vers le réservoir.
Bien que l'on ait décrit différents types d'agence- ments de valves pour commander l'écoulement de l'eau dans le réservoir, on comprendra que l'un ou l'autre ou tous peuvent être utilisés. Egalement, d'autres valves de type bien connu peuvent être utilisées pour exécuter la fonction décrite ci- dessus.
FONCTIONNEMENT '
Figure 2 représente l'état du système lorsqu'on exécute le cycle de régénération. Lorsque la matière échangeuse d'ions s'est épuisée au point où sa régénération est souhaitée, le compteur ou autre moyen de commande actionne l'un des solé- noïdes 62 et déplace la valve 64 vers une position d'ouverture.
Avec le système à présent ouvert vers la conduite d'évacua- tion, la pression dans la conduite 14 d'entrée d'eau dure qui est reliée à la canalisation de la ville fait que l'eau s'é- coule par la chambre 24 et dépasse la valve ouverte 64 dans le tuyau d'évacuation. La vitesse de l'eau agissant sous le disque
56 déplace la valve 52 vers la position de fermeture montrée
<Desc/Clms Page number 17>
à la figure 2, empêchant ainsi l'écoulement d'eau dure par le tuyau 28 vers le réservoir échangeur d'ions 10.
Comme la valve à solénoïde 65 reste fermée, de l'eau dure est encore libre de s'écouler dans le réservoir 12 lorsque le robinet à eau douce 17 ou la valve 64 est en position d'ouverture* 'Une voie de passage d'eau non obstruée à travers le réservoir est réali- sée par le circuit suivant :le tuyau d'entrée 14, L'enveloppe de valve 20, le réservoir 12, le tuyau 42, les valves 46 et 44, le tuyau 40, le réservoir 10, le tuyau 28, l'enveloppe de valve 18, le tuyau 58 vers le conduit de décharge 60.
Lorsque de l'eau douce s'écoule du réservoir 12 par le tuyau 42 à l'enveloppe de valve 46, la valve 68 est écartes de non siège en permettant l'eau de continuer vers l'enveloppe 44. La vitesse de '.'eau agissant par la surface supérieure de la valve 68 la foroe à prendre la posi- tien fermée et l'élément cylindrique 74 se déplace en coopé- ration avec les parois de l'enveloppe 44,comme montre* Comme la tige de valve 70 cet creuse, l'cau s'écoule à travers elle et se décharge par la voie de passage 76 dans le tuyau 40.
En même temps que se ferme la valve 68, la pression dans le tuyau 104 fait que la valve 96 s'engage dans son siège en demandant ainsi que l'eau s'écoule seulement par la tige de valvo creuse 70 , ou par l'orifice de sortie d'eau douce 16 lorsque le robinet 17 est ouvert. L'eau s'é- coulant ainsi de la tige dans le tuyau 40 crée une succion dans la chambre 71 par un effet de venturi de la manière bien connue* La diminution de pression dans la chambre 7; permet à la pression atmosphérique d'obliger la saumure à sortir du réservoir 100 en passant par le tuyau 80, la valve ouverte 94 et le tuyau 106 pour pénétrer dans la chambre 71 où elle est amenée à se mélanger complètement avec le courant d'eau qui provient de la tige creuse du tuyau 40.
Ce mélange est alors
<Desc/Clms Page number 18>
déchargé par les orifices 39 et les filtres à travers la matière échangeuse d'ions dans son parcoure vers le sommet du réservoir 10 et , ce faisant, il y a régénération de la matière échangeuse d'ions dans son état initial,
La décharge provenant du réservoir 10 se fait par le distributeur 32 vers le tuyau 28, l'enveloppe de valve 18 et le tuyau 58 et. finalement, dans la conduite d'évacua-' tien 60. L'écoulement de la solution de saumure et d'eau douce dans le réservoir se poursuit jusqu'à ce que la saumure dans le réservoir.100 soit appauvrie.
La quantité de saumure nécessaire pour obtenir une régénération complète du maté- riau échangeur d'ions se détermine suivant le volume de matière présente dans le réservoir. L'ouverture dans la tige de valve 70 cet choisie pour laisser passer approximativement deux gallons de saumure à travers un réservoir éohangeur d'ion. de 7,5 gallons en approximativement 20 minutes.
Les dimensions du réservoir 10, la quantité de saumure et la durée de contact avec la matière échangeuse d'ions peuvent être modifiées pour satisfaire aux exigences d'installationspartioulières, mais on s'en tiendra généralement aux rapporte indiquée*
Lorsque la saumure dans le réservoir 100 est près qu'appauvris,la balle 142 forme l'ouverture 144 et de l'eau douce provenant du réservoir 12 continue à s'écouler par la matière échangeuse d'ions dans le réservoir 10 jusqu'à ce que toutes les traces de saumure aient été supprimées, Cette action d'écoulement et de rinçage s'exécute normalement en 15 minutes à raison d'un gallon par minute.
Un autre avantage particulier tiré du rinçage par de l'eau douce filtrée est qua le risque de laisser un dépôt de particules étrangères dans les parties inférieures du réservoir 10 en
<Desc/Clms Page number 19>
même temps que l'évacuation qui en résulte de la matière é- changeuse d'ions de cette région est considérablement diminué.
Le temps nécessaire pour le rinçage ou le lavage peut être fixé au compteur de façon bien connue et lorsque le temps prédéterminé s'est écoulé, le solénoïde 62 est privé d'alimen- tation pour fermer la valve 64. Comme la pression de part et d'autre de la cloison 50 dans l'enveloppe de valve 18 s'éga- lise, la valve 52 est autorisée à tomber en position d'ou- verture et à, permettre ainsi l'écoulement d'eau dure dans le réservoir 10 pour l'adoucir*
La pression dans les tuyaux 106 et 80 est à valeur réduite à ce moment et lorsque les valves 64 et 52 sont déplacées respectivement dans les positions de fermeture et d'ouverture, la pression d'ea est renvoyée vers les ré- gions à plus faible pression des tuyaux.
Sa vitesse vers le haut dans le tuyau 40 déplace l'élément 74 en position supé- rieure, comme montré à la figure 1, permettant ansi à l'eau de s'écouler par les tuyaux 106 et 80 vers le réservoir 4 saumure 100. Lorsque le réservoir à saumure est rempli à la hauteur voulue, la balle 142 repose dans l'ouverture 156 et rend le réservoir prêt pour le prochain cycle de régénération* On remarquera que bien que l'élément 74 ne soit pas déplacé vers le haut.l'eau s'écoulera encore par le passage 76 au tuyau 80 et au réservoir à saumure.
Il sera évident que la régénération de la matière dans le réservoir 12 sera réalisée de même manière. sauf que la valve 65 sera ouverte pour commencer l'action en sorte que l'écoulement d'eau s'inverse par rapport à ce qui a été décrit précédemment pour le réservoir 10.
Dans certains cas,il peut être nécessaire d'ameublir le lit de matière échangeuse d'ions avant d'in ..
<Desc/Clms Page number 20>
traduire la solution de saumure dans l'eau douce. Ceci peut être réalisé par un certain nombre de constructions diffé- rentes, mais, dans la forme de réalisation préférée, le solé- noïde 20 est relié au compteur pour assurer le fonctionnement conjoint de ce adénoïde avec l'un ou l'autre des solénoïdes 62. La valve 202 actionnée par solénoïde peut rester ouverte pendant quelques secondes seulement avant que l'entrée d'air ne crée un effet de trouble important sur la matière échan- geuse d'ions*
La variante montrée aux figures 8,9, 10 et 11 fonctionne de même manière que le système décrit ci-dessus à propos des figures 1 et 2.
La différence de construction réside cependant dans un agencement simplifié des enveloppes de valve 18 et 44. Les autres parties semblables sont mar- quées par des signes de référence identiques. Comme montré, l'équivalent de l'enveloppe de alve 18 et 20 consiste en une enveloppe unique 206 contenant la valve et les sièges de valve pour commander l'écoulement d'eau dure à travers le dispositif vers les réservoirs éohangeurs d'ions, comme indiqué par les flèches de la figure 8. Après passage par les réser- voirs 10 et 12, l'eau à présent adoucie s'écoule vers l'enve- loppe de valve 44 avant de sortie par l'orifice de sortie d'eau douce 16.
EMI20.1
En ne reportant plue f6i,".OW.4f81L4?û aux par- tics correspondantes, on verra que l'enveloppe de valve 18 est munie d'une valve à double action 208 équipée d'une tige unique 210 ayant des plaques ou disques restreignant l'écou- lementt 212, attaonés aux extrémités opposées de la tige. Des ressorts 114 sont tendus entre les disques et les capuchons ou bouchons 216 vissés dans les extrémités opposées de l'en- veloppe, comme montré clairement à la figure 10. La tension
<Desc/Clms Page number 21>
des ressorts est choisie pour être de valeur égale pour per- mettre à la valve 208 de prendre la position d'équilibre représentée à la figure 8.
La valve est chanfreinée ou en cône de cotés opposés 218, avec un angle propre à oorrespon- dre au siège de valve 220 et 222, formée sur des étriers 224 maintenus en position fixe dans l'enveloppe.Lorsque la valve quitte l'un ou l'autre siège 220 ou 222; de l'eau est autorisée à s'écouler à travers l'étrier et les ouvertures 226 qui s'y trouvent ,comme montré à la figure 11. L'étrier. peut être fixé dans l'enveloppe par un agencement quelconque, et, dans la forme de réalisation préférée, des anneaux à déclic 228 s'adaptent dans des rainures appropriées formées dans l'enveloppe et de par'' et d'autre des étriers. Des bagues en 0 230 empêchent l'échappement de l'eau le long de la paroi intérieure de l'enveloppe.
Comme dans la variante prémentionnée, lorsque le compteur ouvre l'une ou l'autre des valves d'évacuation 64 ou 65, de l'eau s'écoule à rencontre de la surface exposée du disque 212 et oblige la valve 208 à reposer sur le siège de valve approprié pour faire ainsi que l'eau s'écoule au- delà de l'autre valve ouverte et dans un réservoir échangeur d'ions pour commencer le processus de régénération. Les flè- ches de la figure 8 montrent le fonctionnement en fournissant de l'eau douce aux deux réservoirs échangeurs d'ions, mais considérant ce qui a été dit précédemment pour décrire le fonctionnement pendant la régénération, il sera évident que l'écoulement à travers l'un des réservoirs sera inversé.
En se reportant à présent à l'enveloppe 44 aux figures 8 et 9, on remarquera que les valves sont placées dans l'enveloppe unique, mais que le fonctionnement est le même que celui décrit à propos des figures 1 et 2. Dans cette forme de
<Desc/Clms Page number 22>
réalisation, les valves 42 sont équipées de tiges creuses 70 portées dans des supports 240 maintenus dans le corps de l'enveloppe par des anneaux à déclic 242. Les tiges se ter- minent à peu de distance de l'élément cylindrique 74 porte par l'étrier, propre à coulisser dans et hors de l'élément 244 également fixé dans l'enveloppe par des bagues à déclic 246. ' Les autres extrémités des tiges qui portent les valves 68 sont équipées de ressorts 248 normalement disposés pour solli- citer les valves à quitter leurs sièges pour venir dans la position d'ouverture montrée à la figure e.
Avec la valve 208 en position de fermeture pour obtenir la régénération du réservoir 10, de l'eau dure s'écou- le dans le réservoir 12, est adoucie et fourni'e par le tuyau 42 à l'enveloppe 44. Après pénétration dans l'enveloppe, elle se divise pour s'écouler dans le tuyau 104 et pour déplacer la valve 92 sur son siège, coupant ainsi l'écoulement en cet endroit. Toute l'eau s'écoule alors par l'élément 244 au- delà de la valve ouverte pour exercer une force sur la valve 68 dans le côté gauche de l'enveloppe et l'amener en position de fermeture. L'eau passe alors par la tige creuse 70 et crée une aspiration dans la chambre 75 lors de son passage par l'intervalle vers l'élément 74.
La succion aspire la saumure par le tuyau 106, en se mélangeant à l'eau douce avant de passer au réservoir 10 pour réaliser la régénération de la ma- tière échangeuse d'ions qui s'y trouve. Après avoir quitté le réservoir 10, le mélange s'écoule par le tuyau 28, au-delà du disque 212 et en pénétrant dans la conduite de vidange.Lorsque la valve 64 est finalement actionnée vers la position de fer- meture de la manière décrite dans la forme de réalisation précédente, le ressort 248 déplace la valve 68 vers la position d'ouverture et de l'eau douce est autorisée à s'écouler par le
<Desc/Clms Page number 23>
tuyau 106 pour remplir à nouveau le réservoir à saumure.
La modification montrée aux figures 6 et 7 illustre l'application de la présente invention dans une instal- lation commerciale utilisant une série de réservoirs échangeurs d'ions 10 et 12, pour fournir de l'eau douce à un certain point d'utilisation. L'organisation générale consiste en un tuyau 14 d'entrée d'eau dure, s'étendant jusqu'à chacun des trois réservoirs à échange d'ions reliés parallèlement. Un tuyau 16 d'eau douce reçoit de l'eau douce de chacun des ré- servoirs pour l'envoyer à l'installation d'utilisation(non montrée).
Une conduite d'évacuation 60 est reliée au réservoir, aussi bien qu'au tuyau 80, reliant les réservoirs 10 et 12 à un seul réservoir à saumure 10C, desservant un ou plusieurs réservoirs lorsque la régénération de la matière à échange d'ions est nécessaire. Des compteurs 180 associés au solénoïde 62 pour commander les valves dans les conduites d'évacuation sont prévus dans le système aussi bien que des valves 18 et 44 décrites dans la modification précédente. Le fonctionnement du système est basé sur les mêmes principes que ceux vus précé- demment, sauf que la structure a été modifiée en ce qu'on a monté les valves 18 et 44 directement sur la partie supérieure de chaque réservoir.
Comme représenté à la figure 7, la calotte 182 de chaque réservoir peut être enlevée, de préférence, et se présente soue forme hémisphérique, avec des valves 18 et 44 reliées aux tuyaux 184 et 186 intégralement fixés à la calotte.
Le tuyau 166 est d'une longueur suffisante pour s'étendre jusqu'au fond du réservoir à échange d'ions, et a son extrémité ouverte, couverte par un filtre pour empêcher l'entrée de parti- cules étrangères dans le système . En variante, le tuyau peut se terminer par un tube circulaire présentant des traite de
<Desc/Clms Page number 24>
scie, comme représenté aux figures 1,2 et 5. La fonction du tuyau 186 est de recevoir l'eau, après qu'elle ait été filtrée par la matière à échange d'ions, pour la diriger sur l'orifice de sortie de l'eau douce.
Ce tuyau sert aussi d'en- trée pour la solution de saumure utilisée pour régénérer la matière.L'extrémité ouverte du tuyau 184 se termine à coté du sommet de la calotte 182 et sert à approvisionner les réservoirs à échange d'ions en eau dure pour l'adoucir ; il fait aussi office de sortie d'évacuation pendant que se déroule le processus de régénération.
Les avantages résultant du montage des valves
18 et 44 sur la calotte 182 son.., semble-t-il, évidents. La construction facilite l'assemblage des diverses parties lors- qu'on installe initialement le système car les valves et les tuyaux associés peuvent être assemblés à l'usine avant l'expé- dition. L'enchevêtrement de tuyaux normalement utilisés dans les systèmes d'adoucissement de l'eau est réduit à un minimum tout en faisant une économie à la fois sur le plan du coût du travail et sur le plan de la dépense de matière.
Loraque le système a fonctionné pendant un temps suffisamment long , pour provoquer l'usure des corps de valve et des sièges de valve, quand on désire remplacer la matière à échange d'ions, ou quand on doit effectuer des travaux d'entretien, la calotte et les valves associées peuvent être enlevées aisément comme une pièce unique et remplacées par une pièce semblable, tout en diminuant les contretemps que subit l'usager.
En fonctionnement, tous les réservoirs 10 et 12 à échange d'ions ou quelques unes de leurs combinaisons, peuvent fournir de l'eau douce au secteur d'utilisation à tra- vers le tuyau 16. Cela constitue le fonctionnement normal du système, et 1!-eau dure s'écoule depuis le tuyau 14 à travers
<Desc/Clms Page number 25>
la valve ouverte 18 dans les réeervoire contenant la matière à échange d'ions.Les valves 64, 65 et 142 (non montrées) sont fermées à oe moment et la seule évacuation de l'eau venant des réservoirs 10 et 12 se fait par les valves 44 qui sont ou- vertes, dans.le tuyau d'eau douce 16.
La pression de la source d'eau dure prévaut donc dans tout le syatème, si bien que, lorsque la valve 17 est ouverte, la pression fait s'écouler l'eau des réservoirs à travers les tuyaux 186, la valve 44 et le tuyau 16 jusqu'au secteur d'utilisation* Quand l'eau est retirée des réservoirs, elle est naturellement simultanément remplacée par une quantité égale provenant de la source.
Lorsque l'un des compteurs 180 excite un solénoï- de 62 pour ouvrir la valve qui y est fixée et, par suite, pour commencer une régénération donnée du réservoir 10' les forcée provoquées par l'écoulement de l'eau dans le système, comme décrit préoédemment, obligent les valves 18 et 44 à prendre la position montrée à la figure 2 et à la figure 3. Comme l'ap- provisionnemant en eau dure est coupe du réservoir 10 et qu'un , pesage libre est ouvert à la conduite d'évaluation en raison de la position inversée de la valve 18 et de l'ouverture de la.. valve de solénoïde, de l'eau douce venant des réservoirs 12 s'éocule à travers la conduite 16 et dans la valve 44 vers le réservoir 10.
Commedécrit précédemment, de l'eau douce s'écoule à travers une tige creuse 70, créant une succion dansle réser- voir à saumure 100 à travers le tuyau 80 et la valve 82. La solution de saumuro se déverse dans le fond du réservoir 10 et$ pendant son déplacement, passe au contact de la matière à échan- ge d'ions pour effectuer la régénération avant de se diriger vers la conduite d'évacuation à travers la valve 18 et le tuyau 60.
Lorsque l'écoulement de saumure s'arrête, de l'eau
<Desc/Clms Page number 26>
douce rance la Matière pendant untemps prédéterminé donné par le compteur, jusqu'à ce que la valve reliée au solénoïde 62 se ferme. Cette action provoque le renversement des valves 18 et 44 et l'eau douce remplit le réservoir à saumure 100 pour former une solution fraîche de saumure. La régénération du matériau dans les réservoirs 12 est réalisée par le même procédé quand elle est commandée par des compteurs 180.
Il est évident que biendes modifications et des variantes sont possibles à la lumière de ce que l'on vient de décrire. Les principaux aspects del'invention se rapportent à l'emploi d'eau douoe à tout moment dans le système, parti- culièrement lorsqu'on régénère la matière à échange d'ions 36 dans les réservoirs 10 et 12. Par conséquent, on comprendra que dans l'esprit des revendications qui suivent, l'invention peut être réalisée d'autre façon que celle que l'on vient de décrire de façon spécifique.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.