Wasserenthärtungsvorrichtung, insbesondere für Flüssigkeitserhitzer. Zum störungsfreien Betrieb von Flüssig- keitserhitzern (Kesseln, Speichern, Durch- flusserhitzern und dergl.), in denen Wasser auf hohe Temperatur (beispielsweise über 60 C) erhitzt wird, ist es notwendig, dem zu erhitzenden Wasser, insbesondere dann, wenn es einen hohen Härtegrad aufweist, Chemi kalien (sogenannte Enthärtungsmittel) zu zuführen, welche das Ansetzen von Kessel stein an den wasserberührten Flächen des Er- hitzers verhindern,
oder es müssen die Er hitzer von Zeit zu Zeit durch besondere Lö sungsmittel vom Kesselsteinansatz befreit werden. So sind beispielsweise zur Reinigung von Kesselspeisewasser schon eine Menge von Vorrichtungen entwickelt worden, die das Kesselspeisewasser enthärten, bevor es dem Kessel zugeführt wird. Hierbei ist es auch schon bekannt, die Strömungsenergie des zu fliessenden Wassers in Wasserstrahlpumpen, Venturirohren oder dergl. zum Ansaugen des dem Wasser zuzuführenden Enthärtungsmit tels zu verwenden.
In ähnlicher Weise wurde auch schon vorgeschlagen, die bei gasbeheiz ten Durchflusserhitzern bekannten Venturi- rohre, welche das zum selbsttätigen Öffnen und Schliessen des Gasventils dienende Druck gefälle erzeugen, gleichzeitig zum Ansaugen eines dem Wasser beizumischenden Kessel- steinlösungsmittels (z. B. Salzsäure) zu ver wenden, um den im Erhitzer angesetzten Kes selstein wieder aufzulösen.
Die Erfindung betrifft eine derartige Vorrichtung zum Enthärten von Wasser; die insbesondere für Durchflusserhitzer zum wahlweisen Erzeugen von kochendem, heissem oder warmem Wasser geeignet ist. Bei solchen Durchlauferhitzern lässt man, je nachdem eine höhere oder tiefere Auslauftemperatur ge wünscht wird, eine kleinere oder grössere Wassermenge durch den Erhitzer strömen. Die Einstellung der Wassermenge kann durch den Zapfhahn oder eine besondere Einstell- vorrichtung erfolgen.
Da nun die Saugwir kung einer in den Weg des strömenden Was sers eingebauten Wasserstrahlpumpe oder dergl. mit der Menge des durchfliessenden Wassers zu- und abnimmt, so würde bei der Entnahme von siedendem Wasser nur eine ge ringe Menge, dagegen bei der Entnahme von warmem Wasser eine grössere Menge des Enthärtungsmittels angesaugt werden, wenn die Saugleitung für das Enthärtungsmittel ohne besondere Steuervorrichtung an die Wasserstrahlpumpe oder an ein Venturi an geschlossen würde.
Nun besteht aber der Wunsch, dem Wasser eine um so grössere Menge an Enthärtungsmitteln zuzuführen, je kleiner die Durchflussmenge durch den Er hitzer, je höher also die Ausflusstemperatur ist, da ja die Neigung von Wasser zur Bil dung von Kesselstein um so grösser ist, je höher es erhitzt wird. Dagegen braucht dem Wasser überhaupt kein Enthärtungsmittel zugeführt werden, wenn es nur auf etwa 40 C erwärmt wird, weil hierbei die Kessel steinbildung ganz unbedeutend ist.
Die Erfindung besteht darin, dass in die Saugleitung der Wasserenthärtungsvorrich tung, die von der Saugvorrichtung zum Ent härtungsmittelbehälter führt, ein Steuerven til eingebaut ist, das die Zufuhr des Ent härtungsmittels in Abhängigkeit von der Wasserentnahme selbsttätig regelt, und zwar derart, dass die Zufuhr des Enthärtungsmit tels beim Durchfluss geringer Wassermengen vergrössert, beim Durchfluss grosser Wasser mengen dagegen verringert wird. Zweck mässig wird der Ventilkörper dieses Steuer ventils von einem Verstellglied (Membran, Kolben oder dergl.) betätigt, das unter der Wirkung des Druckes in der an die Saugvor richtung (Venturi, Strahlpumpe oder dergl.) angeschlossenen Saugleitung steht.
Der Steuerventilkörper kann aber auch abhängig von der Temperatur des erhitzten Wassers "in einer bestimmten Stelle im Erhitzer gesteuert werden, oder er kann bewegungsschlüssig mit der Vorrichtung verkuppelt sein, welche die durch den Erhitzer strömende Wasser menge regelt.
Der Steuerventilkörper kann als Doppelkegelventil oder als Kolbenschie berventil ausgebildet werden, das in seiner beispielsweise durch die Federbelastung des Verstellorganes bestimmten Ruhestellung den Durchfluss für das Enthärtungsmittel ab sperrt, bei der Entnahme von siedendem Was ser aber voll öffnet, während es bei steigen dem Wasserdurchfluss durch den Erhitzer den Durchlass für das Enthärtungsmittel wieder verengt und beim Überschreiten einer be stimmten Höchstwassermenge, sowie beim Aufhören der Wasserentnahme vollständig absperrt. Um die durch die verschieden starke Saugwirkung der Saugvorrichtung ausge lösten Steuerbewegungen des Verstellorganes genau zu begrenzen, werden zweckmässig als Belastung des Verstellorganes mehrere nach einander zur Wirkung kommende Federn gleicher oder verschiedener Federspannung verwendet.
Die Steuervorrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass dem zu erhitzenden Wasser bei der Entnahme "heissen" und "sie- denden" Wassers die gleiche Menge Ent härtungsmittel auf den Liter zugeführt wird.
In der Zeichnung sind mehrere Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen gasbeheizten Flüssig keitserhitzer mit einem selbsttätigen Mem brangasschalter und einer an das Venturi an geschlossenen, vom Druck in der Saugleitung betätigten Steuervorrichtung und einem Vor ratsbehälter für das Enthärtungsmittel; Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbei spiel einer vom Druck in der Saugleitung be tätigten Steuervorrichtung;
Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei welcher das Steuerventil in der Saugleitung für das Enthä.rtungsmittel bewegungsschlüssig mit dem Zapfhahn verbunden ist, während bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel das Steuerventil von einem auf die Wassertenipe- rattir an einer geeigneten Stelle des Erhitzers ansprechenden Wärmefühler betätigt wird In Fig. 1 ist mit 10 der als Rohrschlange dargestellte Wasserbehälter und mit 11 der Gasbrenner des Erhitzers bezeichnet.
Das kalte Wasser fliesst dem Erhitzer durch die Leitung<B><U>19</U></B> zu und wird durch die Leitung 13 entnommen. Mit 14 ist der Zapfhahn und mit 15 eine Vorrichtung bezeichnet, mit welcher die in der Zeiteinheit durch den Erhitzer strömende Wassermenge und dadurch die ge- wünschte Auslauftemperatur eingestellt wer den kann. Das kalte Wasser durchströmt ein Venturirohr 16. Die Saugwirkung, die das Venturi an seiner engsten Stelle hervorruft, dient zur Betätigung des Membranschalters 17 für das Gasventil 18.
An die engste Stelle des Venturis 16 ist ausser der Saugleitung 19 eine weitere Leitung 20 angeschlossen, die z u der Steuervorrichtung 21 führt. Die Leitung 22 verbindet die Steuervorrichtung mit dem Vorratsbehälter 23 für das Enthärtungs mittel.
Die Steuervorrichtung 21 besteht aus einem Gehäuse 24, das je einen Anschlussstut zen für die zum Venturi führende Leitung 20 und für die zum Vorratsbehälter führende Leitung 22 hat. Das Gehäuse 24 enthält zwei Kammern 25, 26, die durch eine als Verstell glied dienende Membran 27 getrennt sind. Die Kammer 25 steht über eine Öffnung 28 mit der Atmosphäre und die andere Membran kammer 26 mit der Saugleitung 20 in Ver bindung. An der Membran 27 ist ein Doppel kegelventil 29, 30 aufgehängt, das die beiden vom Gehäuse 24 gebildeten Ventilsitze 31, 32 beherrscht. In den Anschlussstutzen für die Leitung 22 ist noch eine Drosselschraube 33 eingebaut.
Die Belastungsfeder 34 drückt im Ruhezustand den Ventilkegel 30 gegen seinen Sitz 32. Gleichaxig zur Feder 34 ist noch eine weitere Belastungsfeder 35 vorgesehen, die auf einer Hülse 36 geführt ist. Diese Feder kommt erst nach einem bestimmten Hub der Membran 27 zur Wirkung.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Um Wasser von ganz bestimmter Temperatur zapfen zu können, wird zunächst die Einstellvorrichtung 15 eingestellt, bei spielsweise für die Entnahme von "sieden dem" Wasser. Dann wird der Zapfhahn 14 geöffnet. Das kalte Wasser strömt durch die Leitung 12 und durch das Venturi 16 zum Erhitzer. Die vom Venturi ausgeübte Saug- wirkung wirkt über die Leitung 19 auf die Membran 17. Diese wird nach oben bewegt und öffnet das Gasventil 18. Das aus dem Brenner 11 ausströmende Gas entzündet sich an der ständig brennenden Zündflamme 11 und beheizt das durch die Rohrschlange 10 fliessende Wasser.
In gleicher Weise wirkt das Venturi auch auf die Leitung 20 saugend. Hierbei wird die Membran 27 gegen die Kraft der Feder 34 etwas nach rechts bewegt und das mit der Membran verbundene Ventil 30, das vorher gegen seinen Sitz gepresst wurde, etwas geöffnet, so dass sich jetzt die Saug wirkung des Venturis auf die Leitung 22 und das Vorratsgefäss 23 auswirken kann. Auf diese Weise wird eine durch die Öffnung des Ventils 30 bestimmte Menge des Enthärtungs mittels angesaugt und fortlaufend dem zum Erhitzer strömenden Wasser beigemischt.
Um den Hub des Ventils 30 genau zu begrenzen, ist innerhalb der Belastungsfeder 34 eine auf der Hülse 36 geführte zweite Belastungsfeder 35 angeordnet. Wenn die Membran 27 den für die Entnahme von siedendem Wasser erfor derlichen Öffnungshub (z. B. 1 bis 2 mm, je nach der Grösse der gesamten Steuervorrich tung) ausgeführt hat, schlägt der am Mem- brangestänge befestigte Federteller 37 an der Hülse 36 an.
Da nun die Saugwirkung des Venturis bei der Entnahme von siedendem Wasser nicht ausreicht, um ausser der Feder 34 auch noch die Feder 35 zusammenzu drücken, wird der Öffnungshub der Mem bran durch den Anschlag des Federtellers 37 an der Federhülse 36 begrenzt.
Nun soll die Vorrichtung 15 auf die Ent nahme von "heissem" Wasser eingestellt wer den. Den Erhitzer 10 und in gleicher Weise natürlich das Venturi 16 durchströmt nun je Zeiteinheit eine grössere Wassermenge.
In folgedessen übt das Venturi eine stärkere Saugwirkung auf die Leitung 20 und die Membrankammer 26 aus, so dass nunmehr auch die Feder 35 um einen gewissen Betrag zusammengedrückt wird. Hierbei wird zwar das Ventil 30 noch weiter von seinem Sitz entfernt; gleichzeitig aber wird das Ventil 29 gegen seinen Sitz 31 bewegt.
Die Entfernung der beiden Ventilkegel 29, 30 ist so gewählt, dass jetzt der Ventilkegel 29 zusammen mit seinem Sitz 31 die Durchflussmenge des Ent härtungsmittels bestimmt. Die Abmessungen können so gewählt sein, dass der vom Ventil kegel 29 bei der Entnahme heissen Wassers freigegebene Querschnitt gleich oder kleiner ist als der Querschnitt, den der Ventilkegel 30 bei der Entnahme von siedendem Wasser frei gibt. Die jeweils freigebenen Ventilquer schnitte können auch beliebig etwa dadurch geändert werden, dass die Federn auswechsel bar oder die Spannungen der einzelnen Fe dern veränderlich gemacht oder die Ventil kegel gegeneinander verstellbar ausgeführt werden. Zur Begrenzung des Membranhubes bei der Entnahme von heissem Wasser kann noch ein weiterer federnder Anschlag vorge sehen sein.
Wie bereits erwähnt, ist es meist er- -,cünscht, dem Wasser überhaupt kein Ent härtungsmittel zuzuführen, wenn es nur auf etwa 40 bis 50 C erwärmt wird. Bei der Entnahme "warmen" Wassers muss also die Steuervorrichtung den Durchlass für das Ent härtungsmittel absperren. Dies erfolgt in der selben Weise selbsttätig, wie die Regelung bei der Entnahme von heissem oder siedendem Wasser. Bei der Entnahme von warmem Wasser durchströmt den Erhitzer 10 und das Venturi 16 eine verhältnismässig grosse Wassermenge. Das Venturi übt daher eine so starke Saugwirkung auf die Membran 27 aus, dass die Belastungsfedern bis zum Auf sitzen des Ventilkegels 29 auf seinem Sitz 31 zusammengedrückt werden.
In dieser Stel lung kann also kein Enthärtungsmittel an gesaugt werden.
Beim Absperren des Zapfhahnes 14 hört der Wasserdurchfluss durch das Venturi auf, die Membran 27 wird von der Belastungs feder 34 nach links gezogen und sperrt dabei den Ventildurchgang 32 mit dem Kegel 30 ab. Auf diese Weise ist der Vorratsbehälter 23 vor dem Eindringen von Wasser aus der unter Druck stehenden Leitung 12 gesichert.
Die Steuervorrichtung sichert den Vor ratsbehälter 23 auch dann vor dem Eindrin- gen von Wasser, wenn der Erhitzer in Be trieb ist, aber infolge einer teilweisen oder vollkommenen Verstopfung des Auslaufes durch Verschmutzung oder Verkalkung ein zu hoher Druck im Erhitzer 10 entsteht. Die ser Druck kann sich in die Kaltwasserleitung 12 fortpflanzen und könnte das Eindringen von Wasser in die Leitung 20 veranlassen. Sobald nun aber die Saugwirkung des Ven- turis aufhört, schliesst ja die Feder 34 das Ventil 30, 32.
Wenn sich der erhöhte Druck im Erhitzer über die Leitung 20 in die Mem brankammer 26 fortpflanzt, dann erhöht er noch den Schliessdruck des Ventils, so dass der Behälter sicher gegen Eindringen von Wasser geschützt ist.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung der Steuervorrichtung ist an Stelle des in Fig. 1 gezeigten Doppelkegelventils 29, 30 ein Schieberventil 38 verwendet, das in der ge zeichneten Stellung den Durchlass für das Enthärtungsmittel absperrt. Bei den gewähl ten Abmessungen kommen die Bohrungen 39, 40 zur Deckung, wenn die Membran den der Entnahme von siedendem Wasser entspre chenden Hub ausführt. Hierbei kommt der Federteller 3 7 wieder an der Hülse 36 zum Anschlag. Bei einem der Entnahme von heissem Wasser entsprechenden weiteren Hub der Membran wird der Schieber 38 weiter nach rechts bewegt, und dabei der Durchlass- querschnitt verengt.
Um diesen zweiten Öff nungshub der Membran zu begrenzen, ist bei dieser Ausführung noch eine zusätzliche Fe der 41 vorgesehen, an der das Schieberventil in der gewünschten Stellung zum Anschlag kommt. Die Feder 41 ist in den Deckel 42 eingebaut, der zum Einbau des Schieberventils dient, und kann mittels dieses verschraub baren Deckels (Gewindebüchse) verstellt wer den. Bei dem erhöhten Wasserdurchfluss durch das Venturi, der bei Entnahme warmen Wassers stattfindet, wird das Schieberventil 38 noch weiter nach rechts geschoben und sperrt den Durchlass wieder vollständig ab. Die Bewegung des Ventils nach links ist durch einen am Ventilgehäuse zum Anschlag kommenden Bund 43 begrenzt.
Eine in den Anschlussstutzen für die Lei tung 22 zwischen das Steuerventil und den Vorratsbehälter 23 eingebaute Drossel schraube 33 dient zur Einregelung des gröss ten Enthärtungsmitteldurchflusses. Die Ein stellung der Schraube ist abhängig von den örtlichen Verhältnissen, so zum Beispiel von der Wasserhärte, von der Länge der Verbin dungsleitungen 20 und 22, vom Wasserdruck usw. Zweckmässig wird an dieser Drossel stelle ein. herausnehmbares Filter eingebaut.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungs beispiel ist das Steuerventil mit dem zum Einstellen der Durchflussmenge durch den Erhitzer dienenden Zapfhahn 14' gekuppelt. Das Steuerventil besteht in ähnlicher Weise wie das in Fig. 1 gezeigte Steuerventil aus einem Gehäuse 24 mit je einem Anschluss- stutzen für die zum Venturi 16 führende Lei tung 20 und die zum Vorratsbehälter 23 füh rende Leitung 22, und aus einem Kegelventil 44, das den vom Gehäuse 24 gebildeten Ven tilsitz 45 beherrscht. Bei der in der Abbil dung gezeigten Vollöffnungsstellung des Zapfhahnes 14', bei der die den Erhitzer durchströmende grosse Wassermenge etwa auf 40 bis 50 C erhitzt wird,
sperrt der Ventil kegel 44 den Durchfluss von Enthärtungsmit tel ab. Zur Entnahme von "heissem" Wasser wird der Ventilkegel 46 des Zapfhahnes 14' weiter gegen seinen Sitz 47 bewegt, also die Durchflussmenge abgedrosselt. Gleichzeitig wird der Ventilkegel 44 des Steuerventils durch seine bewegungsschlüssige Verbindung mit dem Zapfhahn von seinem Sitz 45 abge hoben und ein bestimmter Durchflussquer schnitt für das Enthärtungsmittel freige geben, so dass jetzt das Venturi 16 Enthär tungsmittel ansaugen kann.
Zur Entnahme von "siedendem" Wasser wird der Wasser durchfluss durch den Erhitzer noch mehr ge drosselt und damit zwangsläufig der Ventil kegel 44 weiter von seinem Sitz entfernt, so dass nun eine grössere Menge von Ent härtungsmittel angesaugt werden kann:
Um in der Schliessstellung des Zapfventils 14', in welcher ja der Ventilkörper 44 am weitesten von seinem Ventilsitz entfernt ist, das Ein- dringen von Wasser in den Vorratsbehälter 28 zu verhindern, ist der Ventilkörper 44 an einer Membran 48 aufgehängt, die beim Auf hören der Saugwirkung des Venturis 16 unter dem Druck des Wassers in der Speiseleitung 12 bezw. im Erhitzer 10 nach oben gedrückt wird und dabei den Ventilkörper 44 gegen seinen Sitz presst. Zur Ermöglichung dieser Membranbewegung unabhängig von der Stel lung des Zapfventils 14' sind die beiden Teile, die Membran 48 und das Zapfventil 14', mit tels einer Federkupplung 49 nachgiebig mit einander verbunden.
Bei geschlossenem Zapf ventil 14' kann sich die Membran 48 unter Zusammenpressung der Feder 50 nach oben bewegen. Diese Ausführung dient auch noch dazu, um den Vorratsbehälter 23 dann zu schützen, wenn im Erhitzer bei teilweise oder ganz geöffnetem Zapfhahn etwa infolge Ver stopfung des Auslaufes ein Überdruck ent steht. Ein solcher Überdruck pflanzt sich in die Saugleitung 20 fort und drückt die Mem bran bis zum Anschlag des Ventils 44 an seinem Sitz nach oben.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungs beispiel für die Anordnung und Ausbildung des Steuerventils gezeigt. An einer geeigne ten Stelle des Erhitzers 10 ist ein von der Wassertemperatur beeinflusster Wärmefühler 51 angeordnet, der das Steuerventil 52 in der Saugleitung 20, 22 betätigt. Je höher die ge wünschte und einstellbare Ausflusstemperatur des Wassers ist, um so höher ist die Tempera tur des Wassers auch an der Stelle, an wel cher der Temperaturfühler 51 angeschlossen ist.
In der Abbildung ist der Temperaturfüh ler als Balg dargestellt, der sieh unter dem Einfluss der Wasserwärme ausdehnt und dabei das Steuerventil 52 um so weiter von seinem Sitz abhebt; je heisser das Wässer ist. Auf diese Weise wird also dem durchfliessen den Wasser eine um so grössere Menge von Enthärtungsmittel zugeführt, -je höher es er hitzt wird.
Zur Verhinderung des Eindrin- gens von Wasser in den Vorratsbehälter 23 ist ein Rückschlagventil 53 in die Saug leitung 20, 22 eingebaut; das sich beim Auf hören der Saugwirkung des Venturis selbst- tätig oder unter dem Druck des Wassers zwangsläufig schliesst.