SE509755C2 - Ventilarrangemang för en trycksatt vattenrenare - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 40 509 2155 2 Utföringsexempel av'uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till bifogad ritning, på vilken FIG. 1 visar ett för- enklat blockschema av en vattenrenare med ett ventilarrangemang enligt uppfinningen; FIG. 2 visar en mer detaljerad schematisk framställning av en modifierad utföringsform av en vattenrenare med ett ventilarrangemang enligt uppfinningen; och FIG.3 och 4 visar tvärsnittsvyer av' två tryckbegränsningsventiler enligt uppfinningen.

I utföringsexemplet enligt FIG. 1 matas ett renings- eller filteraggregat 10 av det vatten som skall renas via en inlopps- ledning 14, en högtryckspump 12 och en tryckledning 16. Från filteraggregatet 10 sträcker sig en utloppsledning 18 för renat vatten och en utloppsledning 22 för det rejekt eller orenade vatten som passerat genom filteraggregatet. Högtryckspumpen 12 är lämpligen av deplacementtyp, t.ex. en lamellpump, vilken kan tillhandahålla ett till varvtalet väsentligen proportionellt flöde.

Filteraggregatet 10 är av i och för sig känd typ och kan allt efter önskan arbetande enligt principen omvänd osmos eller filter av nano- eller ultratyp. Ett sådant filteraggregat 10 innefattar vanligen en huvudsakligen rörformad avskiljningsenhet (ej visad), uppvis- ande en stödkonstruktion som uppbär nämnda membran eller filter.

Vattnet som skall renas strömmar eller spolas förbi enhetens ut- sida under övertryck, så att en viss del därav pressas genom en- heten till dennas rörformade inre för att transporteras vidare som renat vatten. För att hålla tryckfallet över filteraggregatet så lågt som möjligt, i syfte att minska energikostnaden för det erfordrade pumparbetet, eftersträvas vid membranens resp. filt- rens utsidor en låg koncentration av de lösta eller partikelfor- made föreningar som annars tenderar att ansamlas därpå och där- igenom öka tryckfallet genom ökat osmotiskt mottryck resp. igen- sättning. Det är förut känt att återföra en viss del av det trycksatta ofiltrerade vattnet eller rejektet till filteraggrega- tet för att kontinuerligt renspola detta från föroreningarna.

I utföringsexemplet enligt FIG. 1 är anordnad en sådan ren- spolningskrets genom en från utloppsledningen 18 förgrenad retur- ledning 24, i vilken är inkopplad en cirkulationspump 26 av centrifugaltyp, t.ex. en sidokanalspump, med ett stort flöde, vilket kan vara mer än åtminstone fem och företrädesvis mer än innefatta antingen semipermeabla membran. 10 15 20 25 30 35 40 a 509 755 tio gånger större än det flöde som levereras av högtryckspumpen 12. Det i returledningen 24 cirkulerade vattnet är anordnat att hållas på ett av högtryckspumpen 12 alstrat högt tryck, vilket bestäms av en i utloppsledningen 22 nedströms om en i returled- ningen inkopplad tryckbegränsningsventil 28 enligt uppfinningen.

Tryckbegränsningsventilen 28 är via en styrledning 30 för- styrd i beroende av det tryck som råder i utloppsledningen 18 för det renade vattnet. Detta tryck är i sin tur bestämt av tryck- fallet över en avtappningsventil eller -kran 32 för det renade vattnet, så att tryckbegränsningsventilen 28 vid liten öppnings- grad hos avtappníngsventilen 32 släpper igenom mer rejekt till returledningen 34 för att ej det höga trycket i returledningen 24 och utloppsledningen 22 skall stiga över en förutbestämd nivå.

Tryckbegränsningsventilen 28 är lämpligen av den typ hos vilken inloppstrycket begränsas av en fjäderkraft i kombination med trycket i styrledningen 30. Tryckbegränsningsventilen 28 är vidare företrädesvis dimensionerad så att den alltid släpper igenom ett minimiflöde under vattenrenarens drift, dvs när högtryckspumpen 12 är igång. Därigenom kan helt undvikas ventil-, klapper och tryckstötar vid manövrering av avtappningsventilen 32.

I FIG. 3 och 4 visas två konstruktiva utföringsformer 28A och 28B av tryckbegränsningsventilen 28 enligt uppfinningen.

Den i FIG. 3 visade ventilen 28A innefattar ett väsentligen cylindriskt ventilhus 70 med en inloppskanal 72 för anslutning till ledningarna 22 eller 34 i FIG. 1 resp. 2. Från ventilhusets 70 därtill motsatta sida är i en borrning 74 upptagen en ventil- kropp 90 som är förspänd mot ett säte 78 i ventilhuset 70 medelst en tryckande skruvfjäder 110 som är fasthållen i ventilhuset 70 medelst en ställskruv 112. Vid sätessidan är ventilkroppen 90 försedd med en tätningsplatta 96 av gummimaterial, vilken vid sin periferi är försedd med en tätande ringvulst 98. I ventilhuset 70 är vidare anordnad en diameterreducerande ansats 76 som samverkar med en motsvarande ansats 94 hos ventilkroppen 90. I ventilhuset 70 är dessutom upptagna två radiella borrningar 80 och 82, av vilka den ena, 80, bildar ventilens utloppsöppning, medan den andra, 82, är avsedd att förbindas med vattenrenarens styrledning 30. öppningen 82 är avsedd att inleda styrtrycket mellan ansatserna 76 och 94 för att tillhandahålla en öppningskraft på ventilkroppen och därigenom förstärka öppningskraften från 10 15 20 25 30 35 40 509 755 4 trycket i ventilens inloppskanal 72. Öppningarna 80 och 82 är avsedda att anslutas till tillhörande ledningar via ej visade banjokopplingar. För detta ändamål är vid ventilhusets 70 utsida vid respektive öppningar 80, 82 anordnade periferiella spår 86,86. Ventilkroppen är avtätad i huset medelst O-ringar 100.

Mellan öppningarna 80 och 82 är i ventilhuset 70 utbildad en dräneringskanal 84 som kommunicerar med ett mellan två 0- ringstätningar 100 anordnat ringspår i Ventilkroppen. Dränerings- kanalen 84 är avsedd att säkerställa O-ringarnas goda tätnings- funktion genom ensidig trycksättning samt att hindra att rejektflödet genom ventilen blandas med den renade styrtrycks- fluiden.

Tryckbegränsningsventilen 28B i FIG. 4 skiljer sig från ventilen 28A i FIG. 3 genom att i Ventilkroppen 90 är anordnade tryckutjämnande kanaler 104, 106, vilka åstadkommer att ventil- kroppen 90 blir kompenserad eller hydrauliskt kraftbalanserad mot trycket i utloppsöppningen 80 genom att detta tryck kan vidarebefordras in i ett utrymme 114 inuti ställskruven 112 för att däri verka på ventilkroppens 90 baksida och därigenom, tryckbalansera Ventilkroppen. Det erfordrade styrtrycket i styrledningen 30 blir därvid oberoende av trycket i utloppsöpp- ningen 80. Utföringsformen enligt FIG.4 är särskilt fördelaktig när tryckbegränsningsventilen är inkopplad i en trycksatt returledning 34, såsom är fallet i den längre fram beskrivna utföringsformen enligt FIG.2 I utloppsledningen 18 för det renade vattnet kan även vara anordnad en backventil 20 som vid stängd avtappningsventil 32 kvarhåller styrtrycket:íledningen till tryckbegränsningsventilen 28 när högtryckspumpen 12 är avstängd.

Nedströms om tryckbegränsningsventilen 28 är i det visade exemplet från utloppsledningen 22 förgrenad en andra returledning 34, vilken återför en del av det flöde som passerar genom tryckbegränsningsventilen 28 till inloppsledningen 14, dvs. till en punkt uppströms om högtryckspumpen 12. Den del orenade vatten som alltid lämnar systemet till ett avlopp passerar därvid en strypning eller konstantflödesventil 36. Inom ramen för upp- finningen är det emellertid även möjligt att låta allt rejekt- flöde gå till ett avlopp, utan förgrening till någon returledning 24 och 34 (ej visat).

Genom att på det beskrivna sättet vattenrenarens tryck 10 15 20 25 30 40 s 509 755 avkännes vid avtappningsstället och regleras vid rejektflödet uppnås sålunda på ett reglertekniskt enkelt sätt att vatten- renarens tryck bringas följa variationerna i renvattenuttaget Med det beskrivna arrangemanget av de dubbla returled- ningarna 24, 34 uppnås dessutom ett cirkulationsflöde med högt tryck och stort väsentligen konstant flöde och ett cirkula- tionsflöde med lågt tryck, vilket tillåts variera i beroende av uttaget av det renade vattnet. Därigenom kan ej endast cirkula- tionspumpen 26, utan även högtryckspumpen 12 drivas med konstant varvtal, så att pumparnas drivmotorer kan utgöras av prisbilliga växelströmsmotorer, t.ex. asynkronmotorer.

I utloppsledningen 18 är även anordnad en tryckströmställa- re 62 avsedd att via en ej visad elektronisk reglerkrets starta vattenrenaren, dvs. pumpen 12 när ledningstrycket vid tappkranen sjunkit under ett förinställt värde, t.ex. 0,3 MPa, och stänga av vattenrenaren när trycket kommit upp till ett annat förinställt värde, t.ex. 0,7 MPa.

Tryckbegränsningsventilen 28 håller systemtrycket på en nivå som företrädesvis är högre än 1 MPa, t.ex. 1,5 MPa. Tryck-_ begränsningsventilen 28 är lämpligen utformad på sådant sätt att systemtrycket är maximalt, t.ex. 1,5 MPa, vid maximalt flöde genom vattenrenaren, dvs. då trycket i utloppsledningen 18 närmar sig noll, samt att ligga något över trycket i utloppsledningen 18 vid lågt flöde, dvs. då trycket i utloppsledningen 18 är lika med avstängningstrycket, t.ex. 0,7 MPa. Systemtrycket bringas således följa variationerna i vattenuttaget genom ledningen 18.

För extra säkerhet mot höga tryck kan de olika trycknivåer- na i tryckbegränsningsventilen vara avsäkrade med dräneringshål (ej visat).

Ventilarrangemanget enligt uppfinningen är särskilt lämp- ligt att användas i vattenrenare som arbetar enligt principen omvänd osmos. En sådan vattenrenare kan erfordra ett övertryck på ungefär 1,5 MPa för att övervinna det osmotiska mottrycket i det semipermeabla membranet. Tack vare den enligt uppfinningen anord- nade tryckbegränsningsventilen i rejektledningen kan emellertid det tryck som når vattenledningssystemet begränsas till omkring 0,7 MPa, så att man ej överstiger det normala vattenlednings- trycket.

Utföringsformen enligt FIG. 2 skiljer sig principiellt från den i FIG. 1 huvudsakligen genom att tryckbegränsningsventilen 28 10 15 20 25 3C 509 755 6 är placerad i returledningen för det återförda variabla rejekt- flödet i stället för i utloppsledningen mellan de båda returled- ningarna enligt FIG. 1. I detta fall är därvid inuti filteraggre- gatet 10 utloppsledningen för det orenade vattnet på ett endast schematiskt visat sätt uppdelad i en returledning 46 och en rejektledning 22. Rejektledningen 22 som via strypningen eller konstantflödesventilen 36 i tillhörande ledning 38 sträcker sig till avlopp 44 är även för- sedd med en shunt- eller förbiledning 40, i. vilken är inkopplad en magnetstyrd spolventil 42. Den normalt stängda spolventilen 42 kan via en ej visad styrenhet öppnas i fall filteraggregatet be- höver utsättas för extra renspolning.

Den andra grenen 46 av den i detta fall under högt tryck stående utloppsledningen förgrenas dels till cirkulationsled- ningen 24 med pumpen 26, dels till en första högtrycksdel av den andra returledningen 34, vilken avslutas i tryckbegränsnings- ventilen 28, varefter det tryckbegränsade returflödet återförs till en inloppsledning 56 där det blandas med nyinkommande vatten för vidarebefordran till högtryckspumpen 12.

Genom ventilarrangemanget enligt uppfinningen kan pumparna arbeta med konstant varvtal, och med lämplig dimensionering även drivas av en gemensam motor 58 via en gemensam axel 60, 60 såsom visas i FIG. 2. Därigenom kan erhållas en enkel konstruktion till låg kostnad.

I inloppsledningen 14 för det vatten som skall renas är i exemplet enligt FIG. 2 även anordnad en inloppsventil 48 och två medelst en ledning 52 i serie med varandra inkopplade filterhus 50 resp. 54, av vilka det första, 50, kan innehålla ett partikel- filter och det andra, 54, ett filter med aktivt kol för förbe- redande rening av det inkommande vattnet.

Claims (6)

10 15 20 25 30 v 509 755 Patentkrav

1. Ventilarrangemang för en trycksatt vattenrenare innefattande en inloppsledning (14, 16) med en tryckhöjningspump (12), ett reningsaggregat (10) av filter- eller membrantyp, en utloppsledning (18) för renat vatten och en rejektledning (22) för koncentrerat orenat vatten, k ä n n e t e c k n a t av att i rejektledningen (22; 34) är anordnad en av trycket i ut- loppsledningen (18) styrd tryckbegränsningsventil (28).

2. Ventilarrangemang enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t. av att tryckbegränsningsventilen (28A; 28B) innefattar ett ventilhus (70) med en däri av trycken i rejektledningen (22; 34) och utloppsledningen (18) mot verkan av en fjäder (110) i en öppningsriktning förskjutbar ventilkropp (90).

3. Ventilarrangemang enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a t av att ventilkropnen (90) är utbildad hydrauliskt kraftbalanserad mot förskjutning till följd av tryck verkande på ventilens (28B) utlopp.

4. Ventilarrangemang enligt krav något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att en backventil (20) är anordnad. att bibehålla trycket i utloppsledningen (18) när en motor (58) för tryckhöjningspumpen (12) är avstängd.

5. Ventilarrangemang något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att igångsättning och avstängning av en motor (58) för tryckhöjningspumpen (12) styrs av en tryckströmställare (62) anordnad i utloppsledningen (18).

6. Ventilarrangemang enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att ventilen (28) är anordnad i en från rejektledningen förgrenad returledning (34) till nämnda inloppsledning.