Verfahren und Einrichtung zum Reinigen eines zu einem Aufbereitungssystem gehörenden Mineralbettes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Reinigen eines zu einem Aufbereitungssystem gehörenden Mineralbettes durch Rückspülung und Entfernung von Fremdmaterial aus dem Mineralbett. Ein solches Aufbereitungssystem besteht z. B. aus einem ein Mineralbett enthaltenden Filter.
Wenn eine Flüssigkeit abwärts durch ein Mineralbett hindurchsickert, werden im Mineralbett Fremdkörper angesammelt, wobei in den oberen Bereichen des Mineralbettes die Konzentration normalerweise grösser ist als weiter unten. Das angesammelte Fremdmaterial muss periodisch aus dem Mineralbett entfernt werden.
Dies geschieht z. B. mittels Rückspülung.
Obwohl aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, dass das erfindungsgemässe Verfahren bei verschiedenartigsten Filteranlagen und Aufbereitungssystemen anwendbar ist, wobei bei letzteren wenigstens ein Teil der Aufbereitung durch Filterung erfolgt, besteht eine wichtige praktische Verwendung des Verfahrens auch bei Wasserenthärtern, welche Ionenausrauschmine- ralien besitzen, die eine Regenerierung erfordern. Diese Regenerierung erfolgt zweckmässig durch oder ist zumindest teilweise unterstützt von einer Rückspülung des Mineralbettes, um darin angesammelte Fremdkörper zu entfernen. Wenn das unbehandelte Wasser von oben her in den Tank eintritt - oberhalb des Mineralbefles - und dann durch dieses hindurch absickert, werden Fremdmaterialien, wie z. B.
Eisenoxyde und andere Mineralpartikeln, zusätzlich zu Kalzium, Magnesium usw. in der Lösung, welche das Wasser hart machen und die Behandlung des Wassers erfordern, herausgefiltert, und zwar in einem beträchtlichen Ausmass. Diese Partikeln verbleiben bei den Tonenaustausch-Mineralpartikeln.
Nach einiger Zeit gelangt das Fremdmaterial mit der Ionenaustauschtätigkeit der Mineralien ernsthaft in Konflikt. Es ist deshalb bei Wasserenthärtern und anderen Ionenaustausch-Systemen üblich, wie übrigens auch bei Filterbetten im allgemeinen, eine periodische Rückspülung vorzunehmen, um Fremdmaterialien aus dem Bett zu lösen und zu entfernen.
Ein ernstzunehmender Nachteil bekannter Anlagen besteht darin, dass beim Aufsteigen der Spülflüssigkeit durch das Mineralbett eine beträchtliche Expansion des Bettes erfolgt, welche einen relativ grossen Raum oberhalb des Bettes im Tank unterhalb der Spülauslassöffnung notwendig macht, so dass keine Mineralien durch den Auslass hindurch verlorengehen und, falls ein Sieb davor vorgesehen ist, dieses verstopft wird. Wenn sich in der Spülflüssigkeit Druckanstiege ergeben, wird das Anheben des Mineralbettes noch verschlimmert.
Im weiteren haben einige Fremdmaterialien, wie z. B. Eisenoxyd, eine Tendenz, an den Mineralpartikeln des Bettes festzusitzen. Zeitweise kann ein solches Fremdmaterial sogar ein Zusammenkleben oder Festbacken der Mineralpartikeln in einem Ausmass bewirken, dass ein normales Rückspülen nicht genügt, um die erforderliche Reinigung des Mineralbettes zu bewirken.
Es ist nun ein Zweck der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Reinigen eines Mineralbettes zu schaffen, dies unter weitmöglichster Vermeidung der obgenannten Nachteile.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückspülflüssigkeit in Form eines Strahls durch eine rohrförmige Waschvorrichtung getrieben wird, dass ferner Mineralpartikeln aus dem Mineralbett in den Flüssigkeitsstrahl hineingebracht und darin gewaschen werden, und dass der Flüssigkeitsstrahl samt den mitgerissenen Mineralpartikeln unterhalb der Oberfläche des Mineralbettes aus der Waschvorrichtung in das Mineralbett abgegeben wird.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zeichnet sich aus durch eine rohrförmige, zum Boden des Mineralbettes und von da wieder gegen dessen Oberfläche hin verlaufende Waschvorrichtung mit Einlass und Auslassöffnungen, die mit dem Mineralbett unterhalb dessen Oberfläche kommunizieren, und durch Mittel zum derartigen Hindurchtreiben eines Strahls Rückspülflüssigkeit durch die Waschvorrichtung, dass der schlusscndlich durch die Auslassöffnung in das Mineralbett austretende Flüssigkeitsstrahl durch die genannte Einlassöffnung hindurch aus dem Mineralbett Mineralpartikeln mitreisst.
Der Auslass des Flüssigkeitsstrahls kann dabei aufwärts, abwärts oder horizontal gerichtet sein. Ebenso können Mehrfach-Waschvorrichtungen vorgesehen werden, wobei z. B. ein Tandem-Wascheffekt erzeugt werden kann, um ein tiefes Mineralbett zonenweise zu spülen.
Zudem kann die Waschvorrichtung mit Mitteln versehen oder direkt so ausgebildet sein, um den Reinigungsvorgang der Mineralpartikeln zu beschleunigen.
Die Rückspülflüssigkeit kann durch eine an die Waschvorrichtung angeschlossene Zufuhrleitung zugeführt und in die Waschvorrichtung derart eingespritzt werden, dass der Strahl Mineralpartikeln aus dem Mineralbett mitreisst. Eine verstärkte Zirkulation kann durch eine Pumpe bewirkt werden. Zudem kann als Teil der Rückspülung eine Mineral-Regenerierung erfolgen.
Tm folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Teilansicht im vertikalen Schnitt einer Rückspüleinrichtung,
Fig. 2 eine vergrösserte Teilansicht des unteren Teils der Einrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Teilansicht einer anderen Ausführungsart,
Fig. 4 eine Teilansicht wie Fig. 2 und 3 einer weiteren Ausführungsart,
Fig. 5 eine Teilansicht im vertikalen Schnitt mit zonenweiser Spülung,
Fig. 6 eine Teilansicht im Schnitt einer weiteren Ausführungsart,
Fig. 7 eine Teilansicht im Schnitt mit einer modifizierten Waschrohr-Anordnung,
Fig. 8, 9, 10, 11 verschiedene Mittel zum Verbessern der Mineralreinigungseigenschaften des Waschrohres,
Fig. 12 einen schematischen Vertikalschnitt einer Waschanordnung mit einer Pumpe und Zufuhrmitteln für einen Regenerator.
Eine Ausführungsart eines Wasserenthärters für den Hausgebrauch ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Er besteht aus einem vertikal angeordneten Tank 5, in welchem sich ein Mineralbett 7 irgendeines geeigneten Minerals befindet. Oberhalb des Mineralbettes ist im Tank genügend Raum vorgesehen, um eine Flüssigkeits- oder Plenumkammer zu bilden, in welche hinein wenigstens ein Abschnitt der Flüssigkeitssteuereinheit 8 hineinragt, und zwar durch das obere Ende des Tanks. In der Zeichnung ist nur ein Teil der Einheit 8 gezeigt, gerade genug, um den Hintergrund für die vorliegende Einrichtung zu ergeben. Der dargestellte Teil besteht aus einem Ventilgehäuse 9, welcher sich von einem Verteiler 10 her in den Tank hinein erstreckt.
Der Verteiler 10 besitzt eine Frischwasserzufuhr 11, einen Auslass oder eine Serviceleitung für behandeltes Wasser, von welchem eine Leitung 12 wegführt und einen Überlauf 13. Ebenfalls mit dem Verteiler 10 verbunden ist ein Regenerator oder Salzwassereinlass 14, welcher von einer Salzwasserpegel-Steuerventileinheit 15 herführt, welch letztere durch einen Schwimmer 17 in den Reagenten oder dem Salzwassertank 1 8 gesteuert ist. Ferner sind dem Verteiler 10 geeignere Mittel zugeordnet, um das System während der SenZice-Rückspül-Regeneration-und Waschzyklen manuell oder automatisch zu bedienen.
Während des Servicezyklus fliesst das erhaltene Frischwasser durch den Einlass 11 hindurch und unter Ventilsteuerung durch eine Durchlassöffnung 19 von der einen Seite dcs Ventilgehäuses 9 in den oberen Teil der Reservoirkammer, welche dem oberen Ende des Tanks 5 benachbart ist, wie dies durch die gestrichelten Pfeile in Fig. 1 dargestellt ist. Im Falle eines Servicebefehls sickert das Frischwasser abwärts durch das Mineralbett 7 und wird durch ein Gitter 20 hindurchgezogen, welches als genuteten Typ dargestellt ist.
Es ist auf dem unteren Endabschnitt einer vertikalen Rohrleitung 21 befestigt, welche vom unteren Ende des Ventilgehäuses 9 getragen wird und mit diesem in Verbindung steht. Danach wird das behandelte Wasser durch den Verteiler 10 in die Ser iceleitung 12 gelenkt.
Vor dem Regenerieren der Mineralien im Bett 7 ist es üblich, das Bett während eines geeigneten Zeitabschnittes rückzuspülen, um es von Fremdmaterial zu reinigen, welches mit dem Frischwasser in den Tank zugeführt wurde. Zu diesem Zweck war es bisher üblich, das Waschwasser abwärts durch die Leitung 21 umzulenken und es durch das Gitter 20 austreten zu lassen, welches in diesem Fall als Verteiler dient, wonach das Wasser durch das Mineralbett aufwärts steigt und dadurch Fremdmaterial oder Filtrate aus dem Mineralbett wegzuschwemmen, um sie nachher durch die Öffnung 19 zu entnehmen, wie dies durch die ausgezogenen Pfeile angezeigt ist, wonach das Waschwasser durch den Ablauf 13 abfliesst.
Als Nebenerscheinungen zu solchen Sickerrückspülen werden die Mineralpartikeln angehoben und, falls sie nicht stark miteinander festgebacken sind, gelöst, so dass das obere Ende des Bettes im oberen Reservoirabschnitt des Tankes beträchtlich ansteigt. Die Höhe des Tankes ist so vorbestimmt, dass die Öffnung 19 oberhalb des durch das obere Ende des Bettes erreichbaren Pegels liegt.
Im vorliegenden Fall wird die Rückspülung in einer weitgehend verbesserten Weise durchgeführt, welche die Ausdehnung des Mineralbettes in Aufwärtsrichtung während des Rückspülens beträchtlich reduziert, so dass im Tank oberhalb des Bettes weniger Raum benötigt wird, während gleichzeitig der Rückspülzyklus beträchtlich beschleunigt wird, dies bei zusätzlicher Verbesserung der Wirksamkeit. Als Resultat kann in einem Tank von bisheriger Grösse ein quantitativ grösseres Mineralbett verwendet werden als bisher, so dass zusätzlich zum verbesserten Rückspülen infolge des grösseren Volumens des Mineralbettes ein verbesserter Enthärtungszyklus erreicht wird. Anderseits kann natürlich für einen bestimmten Härtegrad des Wassers unter Verwendung desselben Volumens des Weichmachungsmineralbettes ein kleinerer Tank als bisher verwendet werden.
Gemäss der Zeichnung ist ein rohrförmiges Element 22 vorgesehen, welches als Waschröhre dient und soweit als möglich in der Mitte des Mineralbettes 7 angeordnet ist. Das untere Ende der Röhre 22 grenzt an den Tankboden an, ist aber von diesem beabstandet, während das obere Ende der Röhre unterhalb der Oberfläche des normalerweise gesetzten Mineralbettes offen endet. Zweckmässigerweise ist die Waschröhre 22 mittels eines Abstandblockes 23 an der Zufuhrleitung 21 parallel zu dieser verlaufend befestigt, wobei sich das untere Ende der Röhre 22 oberhalb und ausserhalb des Sperrbereichs des Gitters 20 befindet. Dadurch wird ein freier Eintritt des enthärteten Wassers während des Service-Zyklus um den ganzen Umfang des rohrförmigen Gitters gewährleistet.
Anstatt das Waschwasser aus der Leitung 21 durch das Gitter 20 hindurch zu verteilen und aufwärts durch das Mineralbett 7 steigen zu lassen, sind Mittel zum Einspritzen des Wassers in das untere Ende der Waschröhre 22 vorgesehen, wobei gleichzeitig Mineralien des Bettes 7 in die Röhre 22 hinein mitgerissen werden, um mit hoher Geschwindigkeit durch die Röhre 22 aufwärts mitgetragen zu werden. Zu diesem Zweck ist eine kombinierte Einspritz-Mitreissdüse 24 mit dem unteren Ende der Waschröhre ausgerichtet, wobei alles Spülwasser in einem Strahl aufwärts in die Röhre 22 gerichtet wird. Bei Beginn des Rückspülzyklus nimmt der Strahl alle in der Röhre als Teil des ruhenden Mineralbettes abgelagerten Enthärtermineralien in der Röhre 22 aufwärts mit.
Wenn solche gefangenen Mineralteile aufwärts gegen das Auslassende der Röhre hinbewegt werden, werden zusätzliche Mineralien von der Mineralmasse im unteren Abschnitt des Bettes herausgerissen, in die Waschröhre hineingezogen und durch den Rückspülstrahl aufwärts mitgetragen. Infolge der in der Röhre 22 erzeugten Geschwindigkeit und der normalen Tendenz eines durch eine Röhre gequirlten Strahles mit hoher Geschwindigkeit in der Röhre Wirbel zu erzeugen, erfolgt eine beträchtliche Verwirbelung der Mineralpartikeln, während diese durch die Waschröhre aufsteigen, wodurch das Fremdmaterial von den Mineralpartikeln wirksam gelöst wird.
Wenn der Strahl aus Rückspülwasser und darin enthaltenen Mineralpartikeln vom oberen Ende der Röhre 22 ausgestossen wird, er folgr ein Aufstossen der darüberliegenden Mineralien, und zwar im wesentlichen als rollender Vorgang. Dabei wird allerdings beträchtlich weniger Material des Mineralbettes angehoben als bei der herkömmlichen Rückspülmethode, da die Austrittsstelle des Strahles beträchtlich oberhalb des unteren Teils des Mineralbettes angeordnet ist und der Effekt des aufsteigenden Waschwassers deshalb nur im obersten, z. B. einem Drittel, Abschnitt des Mineralbettes vorhanden ist, während ebensoviel Mineralien als durch die Rückspülröhre aufwärtsgetragen werden, durch Mitreissen vom unteren Teil des Mineralbettes in die Röhre durch den Rückspülstrahl hereingepumpt werden.
Da ein Grossteil der Fremdmaterialien und mindestens deren grössere Partikeln im oberen Teil des Mineralbettes ausgefiltert wurden, ist es offensichtlich, dass durch Agitation des oberen Teils des Bettes solche Filtrate zusammen mit dem Fremd material, das von den Mineralien während deren Aufsteigens durch die Waschröhre ausgesondert wurden, herausgewaschen werden. Wenn die rückgespülten Mineralteilchen das obere Ende der Waschröhre 22 verlassen, verlangsamen diese infolge der Schwerkraft und durch Kollision mit dem darüberliegenden Material rasch ihre Geschwindigkeit und sinken zusammen mit dem allmählich absinkenden Mineralbett zurück, während der Rückspülzyklus weiterläuft.
Da das Fremdmaterial leichter ist als die Mineralien, steigt es im mineralienfreien Reservoirabschnitt des Tankes aufwärts und tritt, wie durch die fest ausgezogenen Pfeile angezeigt, durch die Ventilgehäuseöffnung 19 aus und wird mit dem Rückspülwasser durch den Auslass 13 abgeführt.
Um den Eintritt der Mineralien in das untere Ende der Waschröhre 22 zu erleichtern, ist die innenseitige Wandung des unteren Endabschnittes der Röhre zweckmässigerweise ausgeweitet, um einen Venturieinlass 25 zu bilden. Durch Anordnung der Spitze der Einlassdüse 24, nahe dem unteren Ende des Venturieinlasses 25, wird ein wirksamer Flussbeschleunigungseffekt im eingespritzten Rückspülstrahl erreicht.
Um es zu ermöglichen, dass die Leitung 21 nicht nur zum Abzapfen des enthärteten Wassers während des Servicezyklus verwendet werden kann, wie durch die gestrichelten Pfeile in Fig. 2 angezeigt ist, sondern auch zum Zuführen von Rückspülflüssigkeit zur Düse 24 während des Rückspülzyklus verwendbar ist, angezeigt durch die ausgezogenen Pfeile in Fig. 2, ist eine automatische druckempfindliche Ventilvorrichtung vorgesehen, um beide, nämlich das Gitter 20 und die Düse 24, zu steuern. Dazu ist ein nachgiebig flexibles Hülsenventil 27, dessen Aussendurchmesser praktisch dem Innendurchmesser des Gitters 20 entspricht, in normalerweise geschlossener Stellung auf dem Verteilgitter montiert.
Dieses Ventil kann aus einem beträchtlich dünnen, selbsthaltenden, gummiartigen Material hergestellt sein und an seinem unteren Ende mit dem unteren Ende des Gitters verankert sein. Während des Wasserenthärtungsservices und während der Regenerationszyklen ist die Saugkraft durch die Leitung 21 genügend, um ein einwärtsbiegendes Hülsenventil 27 nach Massgabe des Ein wärtsdruckes des durch das Gitter in die Leitung eindringenden Wassers zu bewirken. Während der ruhigen, d. h. saugfreien Perioden bewirkt die inhärente Resilienz des Hülsenventils 27 zumindest eine Tendenz zum Zurückkehren in die das Gitter abschliessende Lage.
Wenn die Flussrichtung in der Leitung 21 umgekehrt wird, d. h. während des Rückspülzyklus gegen das Gitter 20 zu fliessen, schliesst das Hülsenventil 27 das Gitter wirksam mindestens gegen jeden wesentlichen auswärtsgerichteten Wasserfluss ab.
Vom geschlossenen Gitter 20 wird das Rückspülwasser durch einen Adapter 28 gefördert, welcher einen Endabschluss für das Gitter bildet Dieser Adapter besitzt einen angewinkelten Flüssigkeitsdurchlasser 29, der das innere Ende des Adapters seitlich mit einem Düsenrohr 30 verbindet, welches sich auswärts- und aufwärtsgerichtet erstreckt und an seinem Auslassende den unteren Endabschnitt der Düse 24 trägt. Auf diese Weise fliesst das Rückspülwasser am Gitter 20 vorbei und wird über das Rohr der Düse 24 zugeführt.
Da es wünschenswert ist, während des Rückspülens einen aus der Düsenöffnung der Düse 24 austretenden Strahl zu haben, hingegen aber während des Einlaufens von Wasser in Leitung 21 die Düsenöffnung zur Verhinderung des Eintretens von Mineralien aus dem Bett 7 zu blockieren, ist die Düse so ausgebildet und angeordnet, dass sie ein Einwegventil bildet, welches in Abhängigkeit des Innendruckes sich öffnet, bei Nichtvorhandensein eines solchen Druckes aber schliesst. Dieses Ventil arbeitet in umgekehrter Beziehung zum Hülsenventil 27, welches auf den Aussendruck anspricht, welcher es nach innen drückt, bei Nichtvorhandensein eines solchen Aussendruckes aber schliesst.
Bei einer zweckmä ssigen Konstruktion ist die Düse aus einem nachgiebig flexiblen selbständigen Material in der Art von Gummi in Form eines zusammendrückbaren und normalerweise in sich zusammenfallfähigen Schlauches vorgesehen. In Abhängigkeit des Innendruckes des Rückspülwassers öffnet die Düse 24, wie voll ausgezogen in Fig. 2 gezeigt, und bei Nichtvorhandensein des inneren Wasserdruckes schliesst die Düse automatisch in ihre Geschlossenstellung, wie dies gestrichelt in Fig. 2 gezeigt und voll ausgezogen in Fig. 1 dargestellt. Jedwelcher äussere Druck drückr natürlich das Ventil noch mehr in seine geschlossene Stellung. Durch diese Anordnung wird be züglich des Verteilergitters 20 und der Rückspüldüse in den verschiedenen Zyklen während des Betriebs der Einrichtung eine automatische Ventilsteuerung erreicht.
Fig. 3 zeigt die Einrichtung wiederum im Zusammenhang mit einem Wasserenthärter, welcher annähernd der gleiche ist wie nach Fig. 1 und einen Tank 5' aufweist, in welchem sich ein Mineralbett 7' mit einer Leitung 21' befindet, welche sich abwärts in den Tank und durch das Mineralbett 7' erstreckt, wobei sich das Verteilergitter 20' ebenfalls am unteren Ende der Leitung befindet. Innerhalb dieses Gitters ist entsprechend der Funktion des Hülsenventils 27 ein Hülsenventil vorgesehen. Hingegen ist bei dieser Ausführungsform die Waschröhre 22', welche sich praktisch entlang und parallel der Leitung 21' erstreckt, von ihrem oberen Ende her mit Rückspülwasser versorgt, im Gegensatz zur vorher beschriebenen Vorrichtung, bei welcher das Rückspülwasser der Röhre von unten zugeführt wird.
Zu diesem Zweck ist die Mitreissdüse 24' durch ein angewinkeltes Düsenrohr 30', welches mit dem Inneren der Leitung 21' in Verbindung steht, in abwärtsgerichteter Lage gehalten, wobei die Auslassöffnung der Düse in das obere offene Ende der Waschröhre 22' zielt. Das untere Ende der Waschröhre ist vom Boden des Tankes beträchtlich beabstandet, so dass eine Zirkulation des Rückspülflüssigkeitsstrahles von der Waschröhre 22' und den darin enthaltenen Mineralien erleichtert wird.
Infolge der Beschleunigung des Rückspülwassers in der Waschröhre 22' werden Mineralien in die Waschröhre hineingezogen, und zwar durch vertikal voneinander be absrandete, ringförmige Serien von geeigneten Öffnungen 31. Dies stellt sicher, dass während eines Rückspülzyklus praktisch alle Mineralien in den verschiedenen Lagen, durch welche die Waschröhre 22' hindurchführt, zirkuliert werden und eine Stagnation der Mineralien im Bett verhindert wird. Obwohl das Hinwegschwemmen des Fremdmaterials durch Aufsteigen des Waschwassers erfolgt, nachdem dieses die Waschröhre 22' verlassen hat, bleibt ein Aufsteigen des Mineralbettes minimal bedingt durch die Abwärtszirkulation des Bettes, infolge des Mitreissens oder der Pumpwirkung der Einspritzdüse 24' auf das diese umgebende Mineralbett.
Die auf die Mineralien angelegte Waschwirkung in der Röhre 22' ist dieselbe wie bei der aufwärtsgerichteten Röhre 22.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 besitzt ein Tank 32 eine in dessen Boden führende Leitung 33, die zu einer Anordnung gehört, bei welcher die Steuerventile, Zeirgebereinheiten usw. alle ausserhalb des Tankes sich befinden. An ihrem inneren Ende besitzt die Leitung 33 ein Verteilergitter 34, das sich aufwärts im Bodenabschnitt des Tankes erstreckt und in einem Mineralbett 35 innerhalb des Tankes liegt. Während des Service und Regenerierungszyklus wird Wasser durch das Gitter 34 hindurch abgezogen.
Während des Rückspülzyklus wird Wasser durch die Leitung 33 in das Mineralbett 35 hinein zugeführt, wobei entsprechend den bisher beschriebenen Ausführungsarten ein Rückschlagventil den Austritt von Rückspülflüssigkeit durch das Gitter blockiert, wodurch alle Rückspülflüssigkeit aufwärtsgerichtet und durch eine Einspritz- bzw. Mitreissdüse 37 gepressr wird, was einen Flüssigkeitsstrahl bewirkt, der Mineralien innerhalb der Waschröhre 38 aufwärts mitreisst. Die Waschröhre 38 ist auf die Düse gleichachsig ausgerichtet und im Tank zweckmässig, z. B. durch eine Spinnerabstützung 39, befestigt. Es ist selbstverständlich, dass im oberen Abschnitt des Tankes 32 geeignete Abflussmittel für das Waschwasser vorgesehen sind.
Infolge der erhöhten Wirksamkeit und der geringeren Bettausdehnung während des Waschwasserzyklus sind bestimmte Vorteile, welche einem sphärischen Tank anhaften, in einem Wasserenthärter oder einer entsprechenden Anlage anwendbar, weshalb der Tank 32 auch als sphärischer Tank vorgesehen ist. Niedrigere Tankkosten, insbesondere bei Fiberglas-Tanks, sind einer der Vorteile von sphärisch geformten Tanks.
Eine noch geringere Anhebung des Mineralbettes während der Rückspülung kann mit der Anordnung nach Fig. 5 erreicht werden, bei welcher festgestellt werden kann, dass ein beträchtlich verringerter Reser voir- oder Plenumraum 40 oberhalb der Oberfläche des Mineralbettes vorgesehen ist, da die Waschflüssigkeit seitwärts gerichtet in einer praktisch horizontalen Ebene aus der Waschröhre 41 in den oberen Abschnitt des Mineralbettes abgegeben wird, so dass nur eine minimale Anhebung der Oberfläche des Bettes während des Waschzyklus erfolgt. Zu diesem Zweck erstreckt sich ein geeigneter Reflektor 42 über das obere Ende der Waschröhre.
Obwohl dieser als Blende ausgebildet sein kann, ist er als eine Kappe dargestellt, welche auf dem Röhrenende sitzt, wobei die Röhre selbst seitliche Durchlassöffnungen 43 in ihrem oberen Endabschnitt besitzt, durch das Waschwasser und mitgerissene Partikeln seitlich abgegeben werden, so dass das Waschwasser aufwärts durch den oberen Abschnitt des Bettes absteigen kann, wie durch die gestrichelten Flusspfeile angezeigt ist. Die Mineralien können dabei wieder in das Bett eintreten und wie durch die fest ausgezogenen Pfeile angezeigt ist, wieder mit dem Bett absinken.
Um einen Mineralienfluss aus dem Mineralbett in den in der Waschröhre befindlichen Waschflüssigkeitsstrahl zu bewirken, ist die Röhre mit unteren Einlass öffnungen 44 nahe unterhalb einer Rückspülflüssigkeitsdüse 45 versehen, welch letztere eine Querverbindung 47 mit der Flüssigkeitszufuhr in der Leitung 21 besitzt.
Während die den Waschstrahl erzeugende Düse 45 allein verwendet werden kann, insbesondere in einem relativ kleinen Tank oder einem flachen Mineralbett, sind in einem tiefen Mineralbett eine Mehrzahl solcher Düsen zweckmässig verwendbar, und zwar in einer Tandembeziehung. Auf diese Weise werden die vorteilhaften Resultate der Waschbehandlung erhöht, indem ein Zonen system geschaffen wird, in welchem verschiedene vorteilhafte Eigenschaften erreichbar sind. Solche Eigenschaften sind eine intensivere Waschung und Zirkulierung bezüglich der gewählten Zone, z. B. im oberen Abschnitt des Mineralbettes, grössere Sicherheit von multizyklischer Zirkulation der Mineralien im Bett und wahlweise Zyklussteuerung der Mineralien usw.
Zum Beispiel sind in der Anordnung nach Fig. 5 die Düse 45 und der ihr zugeordnete Abschnitt der Röhre 21 so angeordnet, dass die Mineralien in etwa dem obersten Drittel des Bettes zirkulieren. Eine entsprechende Waschflüssigkeit-Einspritzdüse 48 ist so angeordnet, dass sie im unteren Abschnitt der Waschröhre wirksam und eine Waschzirkulation der Mineralien in etwa den unteren Zweidritteln des Bettes bewirkt. Eine Differen tial- und Flussrate von etwa eineinhalb- bis zweifach zwischen der oberen Düse 45 und der unteren Düse 48 ergibt eine hohe Wirksamkeit, da der grösste Teil der Fremdmaterialien aus dem obersten Drittel des Bettes heraugewaschen werden muss. Dadurch kann ein schnelleres und gründlicheres Waschen bewirkt werden als dies bei den herkömmlichen Systemen möglich ist.
Die Trennung des oberen Abschnittes der Röhre vom unteren Abschnitt wird durch eine Ablenkunterteilung 49 bewirkt, unterhalb welcher seitliche Waschwasserund Mineralienaustritts-Öffnungen 50 vorgesehen sind.
Eine Rohrverbindung 51 trägt die Düse 48 und verbindet sie mit der Leitung 21, wobei eine Rückschlagventilkugel 52 vorgesehen ist, die dazu dient, mit einem Sitz 53, der benachbart dem Einlass des Rohrstückes 51 vorgesehen ist, während des Rückspülzyklus zusam menzuwirken. Die Kugel wird während des Servicezyklus der Einrichtung angehoben und durch einen Anschlag oder eine Spinne 54 nahe ihres Sitzes gehalten.
Für den unteren Abschnitt der Waschröhre kann der Einlass durch das untere Ende der Röhre selbst oder durch Einlassöffnungen 55 erfolgen.
In der Ausführungsform nach Fig. 6 ist das Rückschlagventil 52 als nahe der Düse 45 angeordnet gezeigt, und der Eintritt der Partikeln aus dem Mineralbett erfolgt durch radial sich nach aussen erstreckende rohrförmige Einlassarme 57, welche generell aufwärtsund auswärtsgerichtete angewinkelte Einlassenden 58 besitzen können. Durch diese Anordnung kann ein gewünschtes Ausmass, wie z. B. ein Viertel oder ein Drit tel der Mineralien, in der oberen Zone des Mineralbet tes mit grösserer Frequenz durch die Mitreisswirkung des
Strahles aus der Düse 45 rezirkuliert werden, während der Rest der Mineralien den längeren Weg durch die Röhre 41 vom Boden des Bettes durchlaufen muss, wobei nur eine Düse anstelle der Tandemanordnung nach Fig. 5 verwendet wird.
Fig. 7 zeigt ein Waschrohr 59, in welchem eine Flussbahn für den Waschwasserstrahl mit den gefangenen Mineralpartikeln vorgesehen ist, der eine grössere Länge aufweist als ein gestrecktes Rohr, welches auf die Distanz zwischen den Enden der Röhre beschränkt ist. Zu diesem Zweck kann die Röhre 59 praktisch spiralförmig um die Leitung 21 gewunden und an dieser durch Mittel 60 befestigt sein. In diesem Fall erstreckt sich eine Waschflüssigkeitsstrahldüse 61 in ein unteres Einlassende 62 der Waschröhre und ist auf einem rohrförmigen Anschluss 63 montiert, welcher mit dem Inneren der Leitung 21 verbunden ist, wobei ein Rückschlagventil 64 während des Rückspülzyklus in einem Sitz 65 sitzt und während des Servicezyklus aus seinem Sitz abgehoben und gegen ein Hinwegschwemmen durch einen Halter 67 in offener Stellung gehalten ist.
Wenn die Mineralien mit dem Waschstrahl entlang der gewundenen, durch die Röhre 59 gebildeten Bahn aufwärts mitgerissen werden, werden die Partikeln mechanisch gegen die wendelförmigen Wandabschnitte geschlagen und so bewegt, dass sie gegeneinanderprallen.
Weitere Mittel zum Bewirken eines mechanischen Wascheffektes in der Waschröhre sind in den Fig. 8 bis 11 gezeigt. Die Röhre 68 besitzt einen Sog 69, während die Röhre 70 Stäbe oder Drähte 71 aufweist, welcher sich quer zur Flussbahn erstreckt und gruppenweise diametral im Innern der Röhre verspannt oder entlang der Röhre voneinander beabstandet sind. Die Röhre 72 besitzt in ihrer Wandinnenseite zahllose Einwärtsvorsprünge 73, auf welche die Partikeln aufschlagen. Die Röhre 74 besitzt eine aufgerauhte Innenfläche 75, welche eine mehr oder weniger unregelmässige Waschfläche bildet. Bei all diesen repräsentativen Formen werden die Mineralpartikeln mechanisch geschüttelt und gegeneinandergeschlagen, wodurch die Reinigung verbessert wird.
Bei jeder dieser Anordnungen kann Geschwindigkeit und Volumen der Waschflüssigkeit so eingestellt werden, dass ein Oprimum für die Länge und den Durchmesser der betreffenden Flussbahn, welche durch die Röhre gebildet wird, erreicht wird. Falls erwünscht oder notwendig, kann einer oder mehrere Verstärkerflüssigkeitsstrahle entlang der Länge der Röhre aufwärts über den Primärstrahlinjektor und die Mineralienmitreissdüse hinaus vorgesehen sein.
Tn Fig. 12 ist eine Anordnung gezeigt, bei welcher es möglich ist, eine intensivere Waschwirkung auf die Mineralpartikeln in der Waschröhre auszuüben, indem ein Pumpvorgang ausgeübt wird, wobei gleichzeitig eine programmierte Mineralienreinigung bewirkt wird. Zu diesem Zweck wird Waschwasser, wenn es benötigt wird, durch den Strahl 20 der Leitung zugeführt. Die Waschwasser-Zirkulation wird durch eine Pumpe 77 bewirkt, welche durch einen Motor 78 angetrieben ist und Flüssigkeit vom Bodenabschnitt des Mineralbettes durch ein Gitter 79 hineinzuziehen und dieses durch eine Leitung 80 hindurchzupressen und einer Düse 81 zuzuführen, welche den Strahl in das untere Ende des Waschrohres 41 einspritzt und dadurch Mineralpartikeln aus dem Bett in den Waschwasserstrahl in der Röhre mitreisst.
Falls erwünscht, kann die Pumpe 77 betätigt werden, bevor Waschwasser in den Tank eingeführt wird, um ein Reinigen der Mineralien und ein beträchtliches Umrühren des Fremdmaterials zu bewirken, so dass, wenn das Waschwasser in den Tank eingeführt wird, entweder während des Pumpvorganges oder sogar ohne dessen Betrieb, das Fremd material wirksam entfernt wird. Zweckmässig bleibt der Pumpenstrahl im Betrieb, während die Waschflüssigkeit durch das Leitungsgitter 20 zugeführt wird, so dass der Vorteil des minimalen Anhebens des Mineralbettes als ein Resultat der Waschröhrenwirkung erhalten wird.
Falls es erwünscht ist, eine Regenerierung der Mineralien zu bewirken, während diese im Strahl durch die Waschröhre 41 getragen werden, kann ein Edukator 82 in der Leitung 80 montiert sein, mit welchem eine Salzwasserzufuhr 83 verbunden ist, die durch ein Ventil 84 gesteuert wird.
Obwohl die Waschröhre als innerhalb des Mineralbettes angeordnet gezeigt wurde, ist es selbstverständlich, dass, falls erwünscht oder notwendig, die Röhre natürlich ebensogut ausserhalb des Tanks liegen kann, wobei nur die Einlass und Auslassöffnungen mit dem Mineralbett in Verbindung stehen müssen.