Abfluss für einen Tank
Die Erfindung bezieht sich auf einen Abfluss für einen Tank und bezweckt einen Abfluss für Filter, Wasserenthärter und andere Ionenaustauscher zu schaffen, der einen einfachen Aufbau besitzt, verhältnismässig billig herzustellen ist und störungsfrei arbeitet.
Die Erfindung sieht einen Abfluss für einen Tank mit einem gewölbten Boden vor, welcher Tank einen Innenboden aufweist, dessen Krümmungsradius grö sser ist als der Radius der sphärischen Krümmung des Tankbodens, und dessen Aussendurchmesser 80 bis 960/0 des Aussendurchmessers des Tankbodens beträgt, welcher Innenboden mit dem Rand an der Oberseite des Tankbodens befestigt ist, wobei zwischen den beiden Böden ein Abflussraum geschaffen wird, mit dem mehrere Öffnungen im Innenboden sowie ein Abflussrohr in Verbindung stehen.
Die Erfindung wird nunmehr anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In diesen ist die
Fig. 1 eine Seitenansicht, zum Teil als Schnitt dargestellt, eines Gerätes, in das die Erfindung eingebaut ist,
Fig. 2 ein Teil eines Schnittes in vergrösserter Darstellung durch den unteren rechten Teil des in der Fig. 1 dargestellten Gerätes,
Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung einer Abwandlung der Erfindung und die
Fig. 4 eine Schnittzeichnung nach der Linie F4 der Fig. 3.
Die Fig. 1 zeigt ein Ionenaustauschgerät mit einem Tank 10, der einen gewölbten Tankboden 11 und einen gewölbten Tankdeckel 12 aufweist, der mit einem Mannloch und einem Deckel 13 versehen ist.
Der Radius der sphärischen Krümmung des Tankbodens 11 und des Tankobertetiles 12 wird gewöhnlich ungefähr gleich dem Durchmesser des Tanks bemessen. An der Oberseite des Tankbodens 11 ist beispielsweise durch Schweissung 14 ein Innenboden 15 befestigt, dessen Radius der sphärischen Krümmung grösser ist als der des eigentlichen Tankbodens 11, und dessen Aussendurchmesser kleiner ist als der des Tankbodens 11. Auf diese Weise wird zwischen dem Aussenboden 11 und dem Innenboden 15 des Tanks ein Abflussraum 16 gebildet.
An der Oberseite des Innenbodens 15 sind mehrere Filter 17 angebracht, die nach der Darstellung sich aus Scheiben zusammensetzen. Die Filter 17 sind auf Schraubenbolzen 18 befestigt, die bei 19 an den Innenboden 15 angeschweisst sind, wobei auf die Bolzen 18 aufgeschraubte Muttern 20 die Filter am Innenboden 15 festhalten. Die am Innenboden 15 (Fig. 2) vorgesehenen Öffnungen 21 stellen eine Verbindung zwischen dem Abflussraum 16 und dem Inneren der Filter 17 her. Der untere Teil des Tanks 10 enthält ein Bett 22 aus Ionenaustauschmaterial.
Die Strömung durch das Gerät wird mittels eines Mehrkanalventiis 25 geregelt. Dieses Ventil 15 steht durch eine Rohrleitung 26 mit dem oberen Teil des Tanks 10 und durch eine Rohrleitung 27 mit dem Abflussraum 16 in Verbindüng. Ein von einem Ventil 29 reguliertes Rohr 28 für ein Regenerationsmittel endet oberhalb des Bettes 22 im Tank 10.
Im Betrieb wird das Mehrkanalventil des in der Fig. 1 dargestellten Gerätes an eine Quelle des zu behandelnden Wassers angeschlossen sowie an eine Verwendungsstelle und an einen nicht dargestellten Abfluss. Das zu behandelnde Wasser strömt aus dem Mehrkanalventil 25 durch das Rohr 26 in den oberen Teil des Tanks 10, von dort aus durch das Bett nach unten und durch die Filter 17 sowie durch die Öffnungen 21 in den Abflussraum 16 und von hier aus durch das Rohr 27 zurück zum Mehrkanalventil 25.
Ist die Kapazität des Ionenaustauschmatexialbettes erschöpft, so wird es gewöhnlich durch Umkehrung der soeben beschriebenen Wasserströmung aufgerührt, welche Umkehrung durch veränderte Einstellung des Mehrkanalventils 25 bewirkt wird. Danach wird das Bett durch Einlassen einer Regenerationsiösung durch das Rohr 28 und Öffnen des Ventils 29 regeneriert, wobei die Lösung durch das Bett 22 nach unten und durch die Filter 17, die Öffnungen 21, den Abflussraum 16, das Rohr 27 und durch das Mehrkanalventil 25 in einen Abwasserablauf fliesst.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Abwandlung der Erfindung eignet sich besonders für die Behandlung von stark korrodierenden Flüssigkeiten unter Verwendung eines Bettes aus einem Kationenaustauschmaterial, das im Wasserstoffkreislauf arbeitet und mit Schwefelsäure oder mit Salzsäure regeneriert wird. In diesem Falle wird das Innere des Tanks 10 unter Einschluss des oberen Teiles 12 und des Tankbodens 11 durch eine Innenauskleidung 40 geschützt, die aus Gummi, Polyvinylichlorid oder einem anderen geeigneten Material besteht. Bei dieser Konstruktion ist ein Innenboden 41 mit einzelnen Öffnungen 42 an der Stelle vorgesehen, an der die Filter 17 angeordnet sind.
Der gesamte Innenboden 41 wird durch einen Überzug 43 geschützt, der nach der Darstellung auch die Randkanten und die Seiten der Öffnungen 42 bedeckt. In der Nähe des Randes des Innenbodens 41 sind an den Tankboden 11 bei 45 Schraubenbolzen 44 aus nichtrostendem Stahl angeschweisst, wobei der Überzug 40 die Schweissstelle 45 bedeckt sowie teilweise den unteren Teil der Bolzen 44. Der Innenboden 41 ist am Tankboden 11 mit Hilfe von L-förmigen Klammern 46 befestigt, die über die Schraubenbolzen 44 passende Löcher 47 aufweisen. Die Klammern 46 werden von Muttern 48 niedergehalten, wobei das eine Ende jeder Klammer 46 gegen den Tankboden 11 und das andere Ende gegen den Innenboden 41 gepresst wird.
Zwischen den Klammern 46 und dem Innenboden 41 sind Polster 49 angeordnet sowie eine ringförmige Dichtung 50 zwischen dem Innenboden 41 und dem Tankboden 11, welche Polster 49 und die Dichtung 50 aus einem weichen elastischen Material, beispiel's- weise aus reinem Gummi hergestellt sind. Die Klammern 46 werden zweckmässigerweise aus Gusseisen angefertigt und über die ganze Oberfläche hinweg durch einen Überzug 51 geschützt, können anderseits auch aus nichtrostendem Stahl hergestellt werden, wobei sich ein Schutzüberzug erübrigt.
Bei der Konstruktion nach den Fig. 3 und 4 sind die Filter 17 an der Oberseite des Innenbodens 41 durch etwas andere Mittel befestigt. Zu diesem Zweck sind Schraubenbolzen 52 vorgesehen, die am unteren Ende in Querschienen 53 und in rechteckige Ab standsstücke 54 eingeschraubt sind. Die Querschienen 53 befinden sich an der Unterseite des Innenbodens 41, während die Abstandsstücke 54 in den Öffnungen 42 liegen, wobei die Filter von den auf die Schraubenbolzen 52 aufgeschraubten Muttern 55 an der Gebrauchs stelle fest jedoch entfernbar festgehalten werden. Wie aus der Fig. 4 zu ersehen ist, stellen die Kreisabschnitte 56 eine Verbindung zwischen dem Abflussraum 16 und dem Inneren der Filter 17 her.
Die Schraubenbolzen 52, die Querschienen 53, die Abstandsstücke 54 und die Muttern 55 sind aus korrosionsfestem Material, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl hergestellt.
Beim Zusammenbau der in der Fig. 3 dargestellten Konstruktion wird der Innenboden 41 lose in den Tank 10 eingelegt, bevor der Tankboden 11 und das Oberteil 12 angeschweisst wird, wonach die Auskleidungen oder Ueberzüge 40 und 43 auf das Innere des Tanks 10 und auf den Innenboden 41 aufgebracht werden. Beim Zusammenbau begibt sich ein Arbeiter in den Tank 10 durch das Mannloch 13 und befestigt den Innenboden 41 am Tankboden 11 durch Anbringen der Klammern 46 und der Schraubenmuttern 48. Danach befestigt er die Fil ter 17 an der Oberseite e des Innenbodens 41, wobei zuerst die Muttern 55 durch mehrmaliges Drehen gelockert werden.
Danach werden die Querschienen 53 schräg in die Öffnungen 42 eingeführt und eingesetzt und die Muttern 55 wieder angezogen, wobei die Abstandsstücke 54 selbsttätig jedes Filter 17 auf das Loch 42 zentrieren.
Wie bereits erwähnt, ist der Radius der sphärischen Krümmung des Innenbodens 15 oder 41 grö sser als der des Tankbodens 11 bemessen, so dass ein Abfluss raum 16 geeigneter Grösse geschaffen wird.
Dieser Raum 16 muss genügend gross sein, damit er keinen unzulässigen Druckverlust bei der durchströmenden Flüssigkeit verursacht, was bedeutet, dass der senkrechte Abstand zwischen dem Tankboden 11 und dem Innenboden 15 oder 41 in der Mitte nicht kleiner sein darf als ein Viertel des Innendurchmessers des Rohres 27; ferner muss der Raum so hoch sein, dass er das Einführen der Querschienen in gekippter Lage zulässt, wenn die Abwandlung nach der Fig. 3 verwendet wird.
Es hat sich gezeigt, dass bei verhältnismässig kleinen Tanks mit einem Durchmesser von ungefähr 90 cm der Krümmungsradius des Innenbodens mindestens 60ovo grösser sein muss als der Krümmungsradius des Tankbodens, während bei verhältnismässig grossen Tanks mit einem Durchmesser von ungefähr 3 m der Krümmungsradius mindestens ungefähr 400/o grösser sein muss, um den vorgenannten Anforderungen zu genügen.
Für den Krümmungsradius des Innenbodens gibt es keine kritische obere Grenze; im allgemeinen ist es jedoch nicht erwünscht, diesen Krümmungsradius unnötig gross zu bemessen, da hierbei die Konstruktion weniger widerstandskräftig gegen Druckunterschiede zwischen den beiden Seiten gemacht wird, wobei ferner auch das Volumen des Abfluss raumes vergrössert wird, so dass zum Ausspülen des gesamten Regenerierungsmittels am Ende der Regenerierung mehr Wasser benötigt wird.
Es wurde ferner oben gesagt, dass der Aussendurchmesser des Innenbodens 15 oder 41 kleiner ist als der Aussendurchmesser des eigentlichen Tank bodens 11. Wie sich gezeigt hat, soll der Aussen durchmesser des Innenbodens 80 bis 960/o des Aussendurchmessers des eigentlichen Tankbodens betragen, wobei die kleinere Zahl im allgemeinen den Tanks mit kleinerem Durchmesser und die grössere Zahl den Tanks mit grösserem Durchmesser zuzuordnen ist. Die Massnahme, den Innenboden wesentlich kleiner zu bemessen als den Tankboden, trägt zur Herabsetzung des Vol'umens des Abflussraumes 16 wesentlich bei, was nach der Erläuterung im yorstehenden Absatz höchst erwünscht ist, wobei ferner am Umfang des Innenbodens genügend Raum zum Befestigen des Innenbodens am Tankboden zur Verfügung steht.
Weiterhin ermöglicht der kleinere Durchmesser des Innenbodens den verhältnismässig billigen und einfachen Aufbau eines innen ausgekleideten Tanks, wie in der Fig. 3 dargestellt. Wäre der Aussen durchmesser des Innenbodells ungefähr gleich dem Innendurchmesser des Tanks, wie bei den herkömmlichen Konstruktionen, so wäre es unmöglich, den Innenboden innerhalb des Tanks mit einem Überzug zu versehen, wie oben beschrieben, und es müsste eine kompliziertere und teure Flanschkonstruktion verwendet werden. Anderseits darf der Innenboden nicht so klein sein, dass die an der Oberseite angebrachten Filter nicht wirksam die Flüssigkeit zu den in der Nähe der Aussenwandung liegenden Teilen des Tanks 10 verteilen oder Flüssigkeit von diesen aus sammeln können.
Obwohl sich die obenstehende Beschreibung auf bevorzugten Ausführungsformen eines neuartigen Abflusses für unter Druck gesetzte lonenaustausch- einheiten bezieht, kann die Erfindung natürlich für Wasserfilter, aktivierte Kohlenstoffreinigungseinrich- tungen und für andere Flüssigkeitsbehandlungseinrichtungen benutzt werden, bei denen ein Bett aus einem Behandlungsmaterial benutzt wird; die Frfin- dung kann ferner für Einheiten verwendet werden, die unter Ausnutzung der Schwerkraft arbeiten und deren Tanks oben offen sind.
Anstelle der Filter 17 kann auf dem Innenboden 15 oder 41 zur Abstützung des Bettes 22 eine Unterfüllung oder sortierter Kies angeordnet werden, wobei die Öffnungen 21 oder 42 die geeignete Weite erhalten, bei der eine gleichmässige Verteilung der Strömung erfolgt.