PL162402B1 - Wymiennik jonitowy PL - Google Patents

Abstract

1. Wymiennik jonitowy do prowa- dzenia procesu wymiany jonowej w warun- kach przeplyw u cieczy, w k sztalcie jednokomorowej pionowoosiowej walco- wej kolumny zamknietej obustronnie de- nnicami, z których górna wyposazona jest w krócce dla przeplywu obrabianej cieczy, wypelnionej czesciowo masa jonowymien- na, od której ciecz odprowadzana jest od dolu przez umieszczona centralnie dysze filtracyjna, znamienny tym, ze stosunek dlugosci wewnetrznej (L) komory (13) ko- lumny (1) do srednicy wewnetrznej (D) komory (13) wynosi 7 ÷ 20 korzystnie 10 ÷ 14. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wymiennik jonitowy do prowadzenia procesu wymiany jonowej w warunkach przepływu cieczy, szczególnie przydatny do uzdatniania wody w gospodarstwach domowych oraz ścieków i cieczy technologicznych w małych warsztatach o niskim poziomie technicznym.

Znane są wymienniki jonitowe w kształcie pionowoosiowej kolumny walcowej zamkniętej obustronnie dennicami, w których usytuowane są króćce dla przepływu obrabianej cieczy. Króciec dolotowy najczęściej usytuowany jest w dennicy górnej, a króciec wylotowy w dennicy dolnej. Kolumny te mają jedną komorę wypełnioną częściowo masą jonitową ułożoną niekiedy dla polepszenia równomierności przepływu na dnie sitowym lub wielodyszowym. Kolumna taka opisana jest w polskim opisie wzoru użytkowego nr Ru 46 066. Stosunek długości czynnej komory tych kolumn do ich wewnętrznej wynosi 1,0 5- 1,5. Takie proporcje wymiarowe powodują, że złoże jonitowe nie jest efektywnie wykorzystywane, szczególnie przy dużych natężeniach przepływu obrabianej cieczy. Pomimo stosowania den sitowych łatwo tworzą się tzw. kanały wodne bardzo zmniejszające skuteczność wymiany jonowej. W znanych z polskich opisów wzorów użytkowych nr Ru 38 549 i Ru 40 064 kolumnach wymienników jonitowych wielokomorowych komory czynne są smuklejsze i stosunek ich długości do średnicy wynosi 3-5- 6. Zgodnie z teoretycznymi przewidywaniami są to graniczne smukłości na jakie pozwala kompromis pomiędzy rosnącymi oporami przepływu cieczy, a efektywnością wykorzystania złoża jonitowego objawiającą się między innymi czasem jego eksploatacji pomiędzy kolejnymi regeneracjami.

Opisane kolumny jonitowe mają króćce zasilające w jednej dennicy, a króćce odpływowe czy inną armaturę odbierającą w drugiej dennicy lub pod dnem sitowym. Znane są jednak i takie konstrukcje, w których elementy dopływowe i odpływowe wyprowadzane są z jednej strony kolumny.

Tak zapewne jest w kolumnach opisanych w polskich opisach wzorów użytkowych nr Ru 44 945 i Ru 40 668. Taka właśnie konstrukcja została opisana w polskim opisie wzoru użytkowego nr Ru 45 129, gdzie woda do kolumny dostarczana jest z pierścieniowej komory wykonanej w głowicy przepływowej, a odbierana z umieszczonego centrycznie w przestrzeni dolnego dna kolumny rurowego filtra połączonego z głowicą przepływową prostoosiowym trzonem rurowym przechodzącym przez środek komory pierścieniowej. Jest to

162 402 rozwiązanie bardzo skomplikowane konstrukcyjnie i technologicznie. Biorąc zaś pod uwagę ilość koniecznego osprzętu i jego specyfikę obsługa takiej kolumny wymaga przygotowania specjalistycznego.

Celem wynalazku było skonstruowanie takiego wymiennika jonitowego, który pozwalałby na efektywniejsze wykorzystanie złoża jonitowego, był prosty w konstrukcji i tani w wykonaniu oraz nie wymagał specjalistycznego przygotowania od obsługi.

Wymiennik jonitowy według wynalazku ma kształt jednokomorowej pionowoosiowej kolumny zamkniętej obustronnie dennicami, z których górna wyposażona jest w króćce dla przepływu obrabianej cieczy, wypełnionej częściowo masą jonowymienną, od której ciecz odprowadzana jest od dołu przez umieszczoną centrycznie dyszę filtrującą. Kolumna wymiennika ma tak dobrane wymiary, że stosunek długości wewnętrznej kolumny do średnicy wewnętrznej komory wynosi 7 -- 20. Korzystnie 10 + 14. Konkretne wymiary dobiera się w zależności od wymaganych do uzyskania parametrów przepływu oczyszczanej cieczy. Wymiennik ten skonstruowany jest w ten sposób, że połączona z króćcem dolotowym dysza filtracyjna przymocowana jest do dennicy górnej, natomiast połączona przewodem rurowym z króćcem wylotowym dysza filtracyjna jest zamocowana centralnie w dennicy dolnej. W przechodzącej przez dennicę części zewnętrznej tej dyszy jest wykonany zamykany otwór spustowy.

Podstawową zaletą wymiennika jonitowego według wynalazku jest nadspodziewanie wysoka wydajność uzdatnianej cieczy uzyskiwanej w wyniku pracy umieszczonego w nim złoża jonitowego. Po dłuższych okresach eksploatacji odstęp czasu pracy pomiędzy kolejnymi regeneracjami złoża o takiej samej objętości jest w wymienniku według wynalazku niemal dwukrotnie dłuższy niż w wymiennikach znanej konstrukcji, w których kolumny mają smukłość w dotąd stosowanych proporcjach. Ten nieoczekiwany efekt wystąpił najprawdopodobniej na skutek uzyskania innego, znacznie mniej szkodliwego niż w znanych wymiennikach, mechanizmu blokady centr jonowymiennych przez niektóre tzw. trucizny. Na przykład blokada związkami żelaza złoża kationitowego obsadzonego jonami sodowymi ma do pewnej wysokości charakter identyczny jak zatkanie filtra mechanicznego. Zjawisko to powoduje w przypadku smuklejszych kolumn zablokowanie centr jonowymiennych w znacznie mniejszej objętości. Niemniej ważne zalety wynikają z samej specyficznej konstrukcji wymiennika, której prostota pozwala na proste technologicznie, a więc tanie wykonywanie wymienników w różnych nawet bardzo zminiaturyzowanych wielkościach. Wymiennik z łatwością może być przenoszony i bezpiecznie transportowany, jego podłączenie do instalacji jest bardzo uproszczone, a przyłącza nie zabierają więcej miejsca niż zewnętrzny obrys wymiennika. Usytuowanie obu króćców w górnej dennicy eliminuje niebezpieczeństwo odsłonięcia złoża, które po wyschnięciu utraciłoby własności jonowymienne, oraz pozwala na bezpośrednią, bez używania specjalnej instalacji, regenerację złoża. Wymienniki mogą być w prosty sposób łączone równolegle lub szeregowo w baterie pozwalające na uzyskanie cieczy o wyższym stopniu uzdatnienia lub o większym natężeniu przepływu.

Przedmiot wynalazku zostanie szczególniej objaśniony w oparciu o przykładowe jego wykonanie przedstawione na rysunku pokazującym pionowy przekrój wymiennika jonitowego.

Wymiennik jonitowy w swej najprostszej postaci przygotowany do małej wytwórni płytek drukowanych wykonany całkowicie z PCV technologią spawania. Kolumna 1 wykonana z odcinka grubościennej rury ma w jednym końcu dennicę górną 2, a w drugim końcu dennicę dolną 3. W dennicy górnej 2 umocowany jest króciec dolotowy 4, połączony z dyszą filtracyjną 5, oraz króciec wylotowy 6. Króciec wylotowy 6 połączony jest przewodem rurowym 7 z dyszą filtracyjną 8 zamocowaną centralnie w dennicy 3. W przechodzącej przez dennicę 3 zewnętrznej części 9 wykonany jest otwór spustowy 10 zamykany śrubą 11 z uszczelką 12. Utworzona wewnątrz kolumny 1 komora 13 wypełniona jest częściowo masą jonitową 14.

Wymiennik jonitowy według wynalazku w swej rozbieralnej wersji znajduje zastosowanie w małych warsztatach, gdzie nie regeneruje się ze względów ekonomicznych zuży4

162 402 tego jonitu na miejscu. Wymiennik jonitowy w wersji nierozbieralnej może być stosowany w gospodarstwach domowych do napełniania wodą domowego zładu centralnego ogrzewania lub zasilania miękką wodą pralek automatycznych, co pozwoliłoby na zaoszczędzenie około 50% proszku do prania, a w konsekwencji zmniejszyło obciążenie środowiska detergentami.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Wymiennik jonitowy do prowadzenia procesu wymiany jonowej w warunkach przepływu cieczy, w kształcie jednokomorowej pionowoosiowej walcowej kolumny zamkniętej obustronnie dennicami, z których górna wyposażona jest w króćce dla przepływu obrabianej cieczy, wypełnionej częściowo masą jonowymienną, od której ciecz odprowadzana jest od dołu przez umieszczoną centralnie dyszę filtracyjną, znamienny tym, że stosunek długości wewnętrznej (L) komory (13) kolumny (1) do średnicy wewnętrznej (D) komory (Ϊ3) wynosi 7-5 20 korzystnie 10 -5 14.

2. Wymiennik jonitowy według zastrz. 1, znamienny tym, że połączona z króćcem dolotowym (4) dysza filtracyjna (5) przymocowana jest do dennicy gómej (2), natomiast połączona przewodem rurowym (7) z króćcem wylotowym (6) dysza filtracyjna (8) jest zamocowana centralnie w dennicy dolnej (3), a w jej przechodzącej przez dennicę (3) części zewnętrznej (9) wykonany jest zamykany otwór spustowy (10).