<Desc/Clms Page number 1>
Ten name van : INTERCONTINENTAL WATER CORP.
Betreffende : Werkwijze en inrichting voor het zuiveren van water Voorgestelde benaming : UITVINDINGSOCTROOI Prioriteit van een octrooiaanvrage ingediend in de Verenigde Staten van Amerika op 29 maart 1984 onder nr. 594.926 ten name van Saul FERMAGLICH
<Desc/Clms Page number 2>
Werkwijze en inrichting voor het zuiveren van water
De uitvinding heeft algemeen betrekking op een verbeterde werkwijze en inrichting, die geschikt is voor toepassing op de plaats van gebruik, dat wil zeggen thuis, op een kantoor of op een werkplaats, voor het verder zuiveren van water dat reeds drinkbaar kan zijn gemaakt doordat het bacteriologisch werd gedesinfecteerd, maar dat nog een ongewenst gehalte aan verontreinigingen bevat, en heeft in het bijzonder betrekking op een werkwijze en inrichting waarin,
in een uniek samenwerkend verband een actieve koolfilter en een destillatie worden toegepast voor het verwijderen uit dat drinkwater van verontreinigingen met hoog molecuulgewicht, zoals bijvoorbeeld koolwaterstoffen die in het water leveringssysteem zijn geraakt als gevolg van pesticiden en herbiciden en ter verwijdering van verontreinigingen met laag molecuulgewicht, zoals bijvoorbeeld de als nevenprodukt van het desinfectiemiddel chloor gevormde trihalogeenmethanen, alsmede onopgeloste hoeveelheden mineralen, metaalzouten en andere stoffen.
Drinkwater zoals wordt verkregen uit een publiek waterleidingsysteem kan wel bacteriologisch veilig zijn om te worden gedronken, doordat het heel goed mogelijk is om er een voldoende hoeveelheid desinfectiemiddel aan toe te voegen om dit resultaat te bereiken. Maar ondanks de behandeling van het water in een typische installatie voor de bereiding van drink-of leidingwater, waarin een behandeling plaats vindt die kan omvatten opslaan van het water, bezinken, coaguleren, chemische behandeling en verder bezinken, kan een additionele zuivering niettemin nodig zijn omdat de meeste anorganische materialen die in het water voor kunnen komen, zoals giftige zware metalen en nitraten en andere zouten en mineralen eenvoudig onveranderd door het systeem heen gaan.
Voorts geven, in het geval dat chloor en
<Desc/Clms Page number 3>
of matige hoeveelheden jood worden gebruikt als desinfectiemiddelen, deze desinfectiemiddelen een onaangename smaak en geur aan het water, zelfs na de behandeling en deze leiden zelfs tot ongewenste giftige chemische nevenprodukten.
Voorts kunnen, hoewel zoals bekend sporenhoeveelheden metalen nodig zijn voor een juiste menselijke stofwisseling en die metalen in deze kleine hoeveelheden zoals algemeen worden genuttigd met het drinkwater, als niet giftig worden beschouwd, het steeds weer binnenkrijgen van deze metalen in hogere concentraties ziekten en kwalen veroorzaken. Aangenomen wordt bijvoorbeeld dat het met de voeding nuttigen van overmatige hoeveelheden koper leverbeschadigingen veroorzaakt. Het is bekend dat hetzelfde geldt voor andere mineralen, waarbij wordt gemeend dat een overmatige opname van natrium bijdraagt tot een aan de leeftijd gekoppelde stijging in de bloeddruk die culmineert in hypertensie bij genetisch gevoelige mensen.
Een overmatige hoeveelheid sulfaat kan niet alleen onaangename smaakeffecten veroorzaken, maar ook fysiologische effecten waarvan de gebruikelijkste zijn dat het werkt als laxeermiddel, terwijl sulfaten ook geacht worden de oorzaak te zijn van harde ketelsteenafzettingen in stoomketels of boilers en warmteuitwisselaars en in huishoudelijke apparaten waarin water wordt gebruikt.
EMI3.1
is Zelfs hoewel drinkwater beschikbaar plaatselijke of publieke waterleidingsystemen bestaat er derhalve behoefte aan zuiveringsinrichtingen voor water die ter plaatse waar het water moet worden gebruikt kunnen worden toegepast, dat wil zeggen inrichtingen die worden toegepast thuis, op kantoren of in werkplaatsen om een verdere chemische verwijdering van organische of anorganische verontreinigingen uit het water te bewerkstelligen.
Dergelijke inrichtingen maken gebruik van verschillende fysische en chemische principes om die afscheiding te bereiken, bijvoorbeeld destillatie, adsorptie aan koolstof, ionenuitwisseling en omgekeerde osmose en zijn algemeen bekend ; voorbeel-
EMI3.2
- - - - ---- - -- - - - - -- - - - - --- -- -- - - - -
<Desc/Clms Page number 4>
den van dergelijke inrichtingen worden beschreven in de US octrooischriften no. 4.339. 307,4. 247.369 en 3.935. 077.
Deze inrichtingen volgens de stand van de techniek verwijderen echter niet altijd effectief alle soorten van verontreinigingen. Bijzonder moeilijk zijn bij- voorbeeld chloriden en sulfaten die niet gemakkelijk uit drinkwater kunnen worden verwijderd behalve door toepassing van betrekkelijk dure behandelingen en/of door mengen met water met een laag chloridegehalte, hoewel mengen gewoon- lijk niet een praktische mogelijkheid is omdat in vele ge- vallen de concentratie aan chloriden ongeveer 50 % uitmaakt van de mineralen die in een drinkwaterbron zijn opgelost.
In ruime zin heeft de uitvinding derhalve ten doel te voorzien in een redelijk goedkoop, maar zeer efficiënt zuiveringsapparaat voor water dat ter plaatse van het gebruik kan worden toegepast en waarmee de bovengenoemde en en andere tekortkomingen van de inrichtingen/werkwijzen vol- gens de stand van de techniek worden ondervangen.
In het bijzonder heeft de uitvinding ten doel te voorzien in een zuiveringsinrichting voor water waarin tot maximaal voordeel gebruik wordt gemaakt van een actief koolfilter en van de destillatietechniek om in een significante mate alle soor- ten verontreinigingen uit het drinkwater af te scheiden, waaronder de zeer vluchtige chemicaliën met laag molecuul- gewicht die dikwijls in het water zijn opgelost als gevolg van verontreiniging met detergentia, industriële afval- stromen, insijpelen van zout oppervlaktewater en door an- dere bronnen.
Een werkwijze voor de zuivering van water die de doelstelling en voordelen van de werkwijze volgens de uitvinding laat zien beoogt het afscheiden door verdamping van koolwaterstoffen en dergelijke verontreinigingen uit water dat wordt gezuiverd met behulp van een verwarmd ac- tief koolfilter waarin via een fluidumverbinding een com- municatie tot stand wordt gebracht tussen een naar de at- mosfeer gesloten verdamper en een compartiment dat een
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
- - --- - -- - - --- - - actief koolfilter bevat. Water, onder druk, wordt door het actieve koolfilter geperst en komt in het betreffende com- partiment en gaat vandaar in een eerste richting door de fluidumverbinding naar de gesloten verdamper waar het wordt omgezet in stoom.
Een deel van de stoom wordt in een con- densor geleid voor een faseovergang terug tot vloeistof, om te worden gebruikt als gezuiverd drinkwater, terwijl een resterend gedeelte het verwarmde drinkwater vanuit de verdamper in een tegengestelde, tweede richting door de doet fluidumverbinding stromen vanuit de gesloten verdamper terug naar het compartiment van het actieve koolfilter. Er vindt derhalve warmteuitwisseling plaats tussen het terug- stromende verwarmde water dat wordt behandeld en het ac- tieve koolfilter en het water in het filtercompartiment hetgeen de verwijdering van bepaalde koolwaterstoffen en der- gelijke verontreinigingen uit het te zuiveren water, in het actieve koolfilter versterkt.
Bovendien en dit vormt een inventieve bij- drage aan de onderhavige werkwijze, zijn de temperatuur- en drukcondities van het terugstromende verwarmde water dat terugstroomt naar het filtercompartiment, zodanig dat dit leidt tot een fasenverandering van vloeistof naar damp van daarin aanwezige zeer vluchtige verontreinigingen en dus van het afvoeren daarvan naar de atmosfeer. Dit is be- langrijk omdat deze vluchtige verontreinigingen geen deel uitmaken van de stroom die zich in de verdamper bevindt en die, als deel van het destillatieproces de mogelijkheid krijgt om, in tegenstelling tot wat gebeurt bij de werk- wijze volgens de stand van de techniek, van de verdamper naar de condensor van het systeem te stromen bij de be- reiding van water om te drinken en water voor andere doel- einden.
De uitvinding en de doelstellingen, kenmer- ken en voordelen daarvan worden duidelijk toegelicht in de volgende gedetailleerde beschrijving van de werkwijze vol- gens de uitvinding en van een voorkeursuitvoeringsvorm daar-
<Desc/Clms Page number 6>
van die alleen bij wijze van illustratie wordt gegeven, welke beschrijving wordt gegeven mede aan de hand van de tekeningen, waarin
Figuur 1 een isometrisch aanzicht geeft, gedeeltelijk met uit elkaar genomen onderdelen en gedeeltelijk met weglaten van gedeelten om een beter beeld te geven van constructiekenmerken van de onderdelen die in de inrichting volgens de uitvinding worden toegepast en die ook worden aanbevolen voor gebruik bij de onderhavige werkwijze.
Figuur 2 geeft een longitudinale dwarsdoorsnede van de inrichting volgens de uitvinding met een schematisch beeld van de regelingen die worden toegepast voor de werking van de verschillende onderdelen van de inrichting en
Figuur 3 geeft een bedradingsschema van de elektromechanische onderdelen van de inrichting volgens de uitvinding en geeft schematisch de regelvoorzieningen aan.
In figuur 1 is een inrichting voor de zuivering van water bestemd voor gebruik ter plaatse waar water nodig is, weergegeven die algemeen wordt aangeduid met 10 en waarin op een effectieve wijze zoals hierna in detail zal worden beschreven gebruik wordt gemaakt van een koolstoffilter, algemeen aangeduid met 12 en van destillatie van water in een verdamper die algemeen wordt aangeduid met 14, om zo effectiever en grondiger verontreinigingen die nog in drinkwater aanwezig kunnen zijn dat vooraf voor drinken geschikt werd gemaakt, en dat wordt verkregen uit een stedelijke of andere publieke waterleiding, te verwijderen.
Ook al kan dergelijk drinkwater bacteriologisch veilig zijn, kan er niettemin nog altijd behoefte bestaan aan een verdere verbetering van de chemische, fysische en esthetische eigenschappen van het water door het een additionele behandeling te geven met een zuiveringsinrichting voor het zuiveren van water ter plaatse waar water moet worden gebruikt, bijvoorbeeld met
EMI6.1
- - - - - - - - - -- - - -- - ----
<Desc/Clms Page number 7>
de inrichting voor het zuiveren van water 10.
Hoewel het reeds algemeen bekend is om een actief koolfilter en destillatie zoals plaats vindt in een verdamper, toe te passen om water te zuiveren voor drinkdoeleinden en andere soortgelijke doeleinden, wordt met de onderhavige uitvinding een coöperatief, uniek samenwerkingsverband nagestreefd tussen het koolfilter 12en de verdamper 14, hetgeen leidt tot een meer efficiënte verwijdering van verontreinigingen met groot en klein molecuulgewicht, alsmede verwijdering van de gewoonlijk volledig opgeloste, ongewenste metalen en mineralen die gewoonlijk het drinkwater verontreinigen en daarin achterblijven ondanks de typische behandelingstechnieken die plaats vinden in een systeem voor de levering van drinkwater, zoals opslaan, bezinken, coaguleren, chemische behandeling en verder bezinken naast toevoeging van desinfectiemiddelen en dergelijke.
Om het wat specifieker te zeggen en zoals hierna in detail zal worden uiteengezet, wordt het actieve koolfilter op een gewenste hoge temperatuur gehouden waardoor naar werd gevonden in de praktijk dit filter effectiever de koolwaterstofverontreinigingen of materialen met groot molecuulgewicht die onvermijdelijk hun weg vinden naar de waterbron als gevolg van het gebruik van pesticiden, herbiciden en een onjuiste lozing van industriële afvalstoffen, uit het drinkwater te verwijderen.
Hoewel het algemeen bekend is dat de rechtstreekse destillatie van onzuiverwater, zoals plaats vindt in een verdamper zoals de verdamper 14, een effectief middel is voor het volledig verwijderen van opgeloste vaste stoffen zoals ongewenste metalen en mineralen was tot nu toe een dergelijke rechtstreekse destillatie van water die meebrengt de overgang van water van de vloeibare naar de dampfase, niet effectief voor het verwijderen van vluchtige materialen zoals chloor, die als desinfectiemiddel worden gebruikt en van andere materialen met klein molecuulgewicht zoals chemicaliën die typisch worden gebruikt in de-
<Desc/Clms Page number 8>
tergentia en die onvermijdelijk hun weg vinden naar de waterbron.
Zoals hierna in detail zal worden uiteengezet en beschreven wordt de destillatie van het water die plaatsvindt in de verdamper 14 echter uitgevoerd met water waaruit zowel organische materialen met klein en groot molecuulgewicht reeds zijn verwijderd, zodat het verdampte water dat in de condensor komt en weer een fasenovergang ondergaat terug naar de vloeibare fase, daardoor niet deze organische verontreinigingen bevat en in dit opzicht is dit water significant beter gezuiverd in vergelijking met soortgelijk verontreinigd water dat bestemd is om te drinken en dat rechtstreeks werd gedestilleerd met verdampers volgens de stand van de techniek.
De constructie en de werking van de zuiveringsinrichting voor water 10 wordt duidelijk uit de beschrijving van het zuiveringsprocede aan de hand van figuur 1. Zoals daarin is aangegeven bevindt zich een volume aan gezuiverd drinkwater 16 waaruit de verontreinigingen zijn verwijderd volgens de werkwijze van de uitvinding in een condensorcompartiment 18 van een U-vormige condensor die algemeen wordt aangegeven met 20 en die wordt begrensd door een achterplaat of been 20a en tegenover elkaar gelegen zijplaten of benen 20b en 20c die tezamen een inwendig werkoppervlak algemeen aangeduid met 22 begrenzen.
Het werkoppervlak 22 is door een dwarswand 24 die tussen de tegenover elkaar gelegen zijwanden 20b en 20c is geplaatst, verdeeld in een aan de achterzijde gelegen filtercompartiment 26 en een aan de voorzijde gelegen verdampercompartiment 28. In de compartimenten 26 en 28 zijn respectievelijk het eerder genoemde actieve koolfilter 12 en de verdamper 14 geplaatst.
Als we aannemen dat de installatie 10 is verbonden met een waterleiding en met een bron van elektrische energie, kan de inrichting in bedrijf worden gesteld door middel van een schakelaar 82 (figuur 3) waardoor een elektrische keten wordt gesloten die, op een alge-
<Desc/Clms Page number 9>
meen bekende wijze een schakelimpuls geeft voor het bedienen van een klep welke impuls naar een normaal gesloten klep 36 gaat welke klep, in antwoord op de elektrische impuls wordt geopend en zo de mogelijkheid schept dat het drinkwater uit het waterleidingsysteem door de leiding 38 en door de dan openstaande klep 36 in een leiding 40 komt die,
bij 42 is verbonden met een holle cilinder uit kunststof of een ander geschikt constructiemateriaal en die het water door de dwarswand 24 heenvoert en een fluidumverbinding vormt met een gebied dat de uitwendige houder 12a van het actieve koolfilter 12 omgeeft. Het resultaat is dat het water, onder de druk van het waterleidingsysteem in het onderste gedeelte van de filterhouder 12a komt en omhoog wordt geperst door het actieve koolmateriaal dat, zoals duidelijk zal zijn aanwezig is in en deel uitmaakt van het actieve koolfilter 12. Dit water verlaat het filter 12 via de openingen aan de bovenzijde die individueel en gezamenlijk zijn aangeduid met 12b en dit water begint dan de filterkamer 26 te vullen.
Hier dient te worden opgemerkt dat het water dat uit de openingen 12b komt uiteraard is gefiltreerd door het actieve koolfilter 12 ; dit filtratieproces volgens de onderhavige uitvinding vindt efficiënter en effectiever plaats dan bij actieve koolfilters volgens de stand van de techniek omdat de actieve kool op een verhoogde temperatuur wordt gehouden zoals duidelijk zal worden uit het hierna volgende deel van de beschrijving.
Het verwarmde actieve koolfilter 12 verwijdert in het bijzonder effectief verontreinigingen met een groot molecuulgewicht zoals koolwaterstoffen die aanwezig zijn als gevolg van verontreiniging van de waterbron door herbiciden en pesticiden en dergelijke en deze verwijdering vindt preferentieel plaats ten opzichte van verontreinigingen met een klein molecuulgewicht of vluchtige materialen zoals het vaak in watersystemen gebruikte desinfectiemiddel chloor. De koolstof verwijdert naar wordt begrepen, de verontreinigingen door
<Desc/Clms Page number 10>
moleculaire adsorptie en omdat de koolstof (actieve kool) zich op een verhoogde temperatuur bevindt, worden de materialen met een klein molecuulgewicht"afgedampt"waar- door koolstof wordt bewaard om te dienen als plaats voor moleculaire adsorptie van de materialen met een groot molecuulgewicht.
De wijze waarop het filter 12 op verhoogde temperatuur wordt gehouden wordt zo aanstonds uiteengezet.
Het door de (actieve) kool gefiltreerde water dat uit de opening 12b komt zal uiteraard het filtercompartiment 26 beginnen te vullen en dit opvullen met gefiltreerd water wordt in figuur 1 geillustreerd en aangegeven met het verwijzingscijfer 44 ; dit vormt een eerste trap van de waterzuivering die als kenmerk heeft dat uit het water verontreinigingen met een groot molecuulgewicht zijn verwijderd maar dat het water nog de verontreinigingen met klein molecuulgewicht en ongewenste hoeveelheden opgeloste mineralen en metalen bevat.
Volgens een belangrijk aspect van de onderhavige uitvinding wordt een fluidumcommunicatie tot stand gebracht tussen het filtercompartiment 26 en het inwendige van de verdamper 14 die zich in het compartiment 28 bevindt, welke fluidumcommunicatie bij de geillustreerde uitvoeringsvorm wordt bewerkstelligd door toepassing van een cilinder 46 die een verbinding vormt waardoor het gefiltreerde water 44 kan stromen door de dwarswand 24 heen naar de inwendige ruimte 14a die wordt begrensd door het gesloten uitwendige huis 14b van de verdamper 14. Dankzij de fluldumcommunicatie die tot stand wordt gebracht tussen het filtercompartiment 26 en het inwendige van de verdamper 14a vindt er een instelling van waterniveau plaats waarbij het niveau van het gefiltreerde water gelijk wordt aan het niveau 48 van de watervoorraad in de verdamper 14.
De betekenis hiervan zal binnenkort duidelijk worden en komt wellicht het beste tot uiting in de figuren 2 en figuur 1 waarnaar nu verder wordt verwezen.
Hoewel als gevolg van de fluidumcommunicatie
<Desc/Clms Page number 11>
die tot stand wordt gebracht door de fluidumverbinding 46 tussen het filtercompartiment 26 en het inwendige compartiment 14a van de verdamper 14, het water 44 en het water 48 in deze compartimenten zal streven naar het bereiken van het zelfde niveau, zijn de niveaus van het water 44 respectievelijk 48 in figuur 2 niet gelijk weergegeven, omdat de toestand van het apparaat dat in figuur 2 is getekend een verdere toestand is waarbij een elektrisch verwarmingsorgaan 50 van de verdamper 14 in bedrijf is.
In het bijzonder zal het gefiltreerde water 44 dat door de openingen 12b aan de bovenzijde uit het filter 12 stroomt uiteraard het compartiment 26 vullen en, tijdens het bedrijf, een beweging naar boven veroorzaken van een drijver 52 die in het filtercompartiment 26 is ondergebracht en langs een vertikale baan 54 kan bewegen.
Die beweging van de drijver 52 leidt er uiteindelijk toe dat een zich in zijdelingse richting uitstrekkend contact 56 wordt opgetild van een er onder gelegen elektrische contactarm 58 van een elektrische schakelaar waarvan het resultaat duidelijk zal zijn en, zoals later zal worden uiteengezet, de sluiting bewerkstelligt van een elektrische schakelaar waardoor een elektrische keten wordt gesloten die in figuur 2 is aangeduid met 60 en welke keten bewerkstelligt dat het eerder genoemde verwarmingsorgaan 50 dat in de watermassa 48 in de verdamper 14 is ondergedompeld, wordt bekrachtigd en in werking treedt. Het verwarmingsorgaan 50 begint zo doende de hoeveelheid water 48 te verwarmen tot deze uiteindelijk begint te koken en dit verwarmingsorgaan gaat hiermee door tot de werking van het verwarmingsorgaan 50 wordt beëindigd op een later uiteen te zetten wijze.
Terwijl het in bedrijf is verhoogt het verwarmingsorgaan 50 op bekende wijze de temperatuur van het water 48 tot het kookpunt waardoor een faseverandering van vloeistof naar damp optreedt, welke fasenverandering tot uiting komt in de bellen die afzonderlijk en tezamen zijn aangeduid met 62 welke bellen een fase vormen die gewoonlijk wordt aange-
<Desc/Clms Page number 12>
duid als stoom. De in de verdamper 14 opgewekte stoom 62 vult het compartiment 14a dat wordt begrensd door het uitwendige huis 14b en leidt uiteindelijk, zoals duidelijk zal zijn, tot een druk of kracht die wordt aangeduid door de referentiepijlen 64 en die omlaagdrukt op het water 48.
De stoomdruk 64 perst zo het verwarmde water 48 vanuit de verdamper 14 terug door de fluidumverbinding 46 naar het filtercompartiment 26 ; deze tweezijdige stroming van fluidum wordt aangeduid door de van een dubbele punt voorziene pijl 66.
Het gefiltreerde en nu verwarmde water 44 dat terugkeert uit de verdamper 14 naar het filtercompartiment 26 omhult, zoals duidelijk zal zijn het filter 12 en verhoogt, door warmteuitwisseling met dat filter, de temperatuur van het actieve koolmateriaal 68 tot een waarde die typisch rondweg 80 C bedraagt en die, zoals reeds opgemerkt, de actieve kool in een toestand houdt waarin deze kan fungeren als plaats voor de moleculaire adsorptie van koolwaterstoffen met groot molecuulgewicht en andere verontreinigingen.
Hier dient te worden opgemerkt dat het verwarmde gefiltreerde water 44 dat terugkeert naar het filtercompartiment 26 ook de verontreinigingen met klein molecuulgewicht of vluchtige verontreinigingen, zoals trihalogeenmethaan, een nevenprodukt dat ontstaat door toepassing van chloor als desinfectiemiddel, bevat en dat volgens een belangrijk en significant aspect van de onderhavige werkwijze en inrichting volgens de uitvinding die vluchtige verontreinigingen of verontreinigingen met klein molecuulgewicht worden vrijgemaakt en ontwijken naar de atmosfeer als ze terugkeren in het filtercompartiment 26.
Dat wil zeggen als gevolg van de warmte die aan het water 48 in de verdamper 14 wordt afgegeven door het verwarmingsorgaan 50 en de terugkeer van dit verwarmde water dat in de praktijk een temperatuur heeft van omstreeks 100 C, zijn de omstandigheden van temperatuur en druk in het filtercompartiment
<Desc/Clms Page number 13>
zodanig dat ze leiden tot een fasenverandering van vloei- stof naar damp van deze zeer vluchtige verontreinigingen waardoor deze worden vrijgemaakt en afgevoerd naar de atmos- feer. Dit is belangrijk omdat deze vluchtige verontreini- gingen geen deel uitmaken van de stoom 62 die aanwezig is in de verdamper14 en die, als deel van het destillatie- proces, in staat wordt gesteld om van de verdamper 14 naar de condensor van het systeem te stromen waarin die stoom weer terug wordt omgezet in vloeistof.
Uit de stoom 62 die va : uit de verdamper 14 door de doorgang 72 naar de condensor 18 stroomt om daar een faseovergang te ondergaan van damp of stoom terug naar de vloeistofvorm 16 zijn derhalve niet verwijderd alleen de verontreinigingen/die normaliter worden verwij- derd door het destillatieproces, maar in het gezuiverde water 16 ontbreken ook de zeer vluchtige verontreinigingen die in het filtercompartiment 26 zijn vrijgemaakt en afge- voerd naar de atmosfeer en die derhalve niet aanwezig waren in de besloten ruimte van de verdamper 14.
Het verwarmde en gefiltreerde water 44 waaruit in het filtercompartiment 26 de zeer vluchtige verontreinigingen werden vrijgemaakt en afgevoerd zoals aangegeven met de pijlen 70, keert via de fluidumverbinding 46 terug, dit maal in de richting van links naar rechts zoals zichtbaar is in figuur 2, naar de verdamper 14 en verkeert in een tweede zuiveringssta- dium waarin uit dat water de verontreinigingen met groot molecuulgewicht zijn verwijderd door het filter 12 en eveneens de vluchtige verontreinigingen of verontreinigin- gen met een klein molecuulgewicht zijn verwijderd door de afvoer via faseovergang aangegeven met de pijlen 70. Dit water in het tweede zuiveringsstadium bevat echter nog al- tijd volledig opgeloste vaste stoffen zoals ongewenste mineralen en metalen en dergelijke die echter effectief worden verwijderd met het destillatieproces.
In het bijzon- der wordt de vloeistof die terugkeert in de verdamper 14 dan verwarmd door het verwarmingsorgaan 50 tot het kook- punt en uit de vloeistof 48 wordt damp vrijgemaakt als
<Desc/Clms Page number 14>
stoom en dit destillatieproces vormt een effectief middel voor het zuiveren van de stoom 62 van mineralen en andere volledig opgeloste vaste stoffen die, in tegenstelling tot water, niet een fasenverandering ondergaan zodat deze stoom 62 een derde zuiveringsstadium vormt waarin de volledig opgeloste vaste stoffen eveneens uit het water zijn verwijderd.
De stoom 62 stroomt, zoals reeds opgemerkt, door de doorgang 72 naar de condensor 18 waarin de stoom een verlaging in temperatuur ondergaat en zodoende een fasenverandering ondergaat van damp terug naar de vloeistofvorm en een watervoorraad 16 vormt die in een laatste, vierde zuiveringsstadium verkeert, waarin praktisch gesproken alle verontreinigingen effectief uit het water zijn verwijderd.
Wanneer we nog eens kijken naar figuur 2, zal het uiteraard duidelijk zijn dat continue werking van de waterzuiveringsinrichting 10 zal leiden tot het opzamelen van een volume drinkwater 16 in de condensor 18 tot het niveau ervan wordt gesondeerd door een met een diafragma werkend niveausondeerinrichting 34 aangevend dat een gekozen niveau is bereikt waarna de bereiding van gezuiverd water wordt beëindigd. Bij een zodanig niveau waarbij voldoende gezuiverd water beschikbaar is om te drinken of voor andere doeleinden, op de plaats waar de waterzuiveringsinrichting 10 wordt gebruikt, zal zoals duidelijk zal zijn, de inrichting 34 een impuls geven die via een elektrische geleider 74 loopt en een schakelaar opent of op andere wijze de bekrachtiging beëindigt en zo de werking van het elektrische verwarmingsorgaan 50 beëindigt.
Als het verwarmingsorgaan 50 ophoudt te werken, treedt er uiteraard een dienovereenkomstige onderbreking op in de opwekking van stoom 62 en ook een vermindering op van de stoomdruk 64 die het water 48 in de verdamper 14 omlaag drukt. Het gevolg is dat het niveau van de hoeveelheid water 44 en van de hoeveelheid water 48 via de fluidum-
<Desc/Clms Page number 15>
verbinding 46 op gelijke hoogte komt omdat die niveaus niet meer worden gewijzigd door de opwekking van stoom in de verdamper 14. Omdat de inlaatklep 36 nog open staat, blijft drinkwater uit het waterleidingsysteem via de inlaat 38 en door de klep 36 en de leiding 40 stromen om in het filter 12 te worden gefiltreerd en van daaruit over te stromen door de openingen 12b in het filtercompartiment 26.
Er vindt dus een toename plaats van het watervolume 44 waardoor een omhooggaande beweging wordt teweeg gebracht van de drijver 52 tot de zijdelings uitstekende rand 56 van de drijver een fysisch contact tot stand brengt met een bovenste elektrische contact 76 van een elektrische schakelaar en zodoende de elektrische keten 80 opent hetgeen leidt tot het opheffen van de bekrachtiging van de magneetspoel van de inlaatklep 36. Als dit het geval is neemt klep 36 weer de normale gesloten stand in waardoor de toestroming van drinkwater uit het waterleidingsysteem in de waterzuiveringsinrichting 10 stopt.
De waterzuiveringsinrichting 10 verkeert dan in een toestand waarin een voorraad gezuiverd drinkwater 16 aanwezig is in de condensor 18 die op de plaats van gebruik wordt verbruikt, dat wil zeggen door het water uit de condensor 18 af te voeren via de aftap 30 en de afvoerleiding 32 waardoor weer een dalende beweging van het volume
EMI15.1
weg 16\van het niveau van de sondeerinrichting 34 optreedt.
Deze daling van (het niveau van) de hoeveelheid water 16 heeft niet direct een effect, maar uiteindelijk wordt een lager niveau bereikt waarbij de afstand tussen het niveau van het water 16 en de sondeerinrichting 34 er toe leidt dat de sondeerinrichting 34 het verwarmingsorgaan 50 van de verdamper 14 weer inschakelt. Op dat moment is er, zoals nu zal worden uiteengezet, een aangevuld volume water 48 in de verdamper 14 aanwezig waarmee het destillatieproces kan worden uitgevoerd voor de bereiding van gezuiverd water.
Voor een goed begrip van de regelingen van de waterzuiveringsinrichting 10 wordt nu verwezen naar het
<Desc/Clms Page number 16>
schakelschema van figuur 3 waarin niet alleen de elektrische onderdelen zijn weergegeven maar ook de mechanische elementen, zoals de drijver 52 en het verwarmingsorgaan 50 welk laatste schematisch is weergegeven. Wanneer we figuur 3 beschouwen is de situatie dat de waterzuiveringsinrichting 10 in bedrijf wordt gezet door de hoofdschakelaar 82 in te schakelen waardoor een stroombron 84, bijvoorbeeld het lichtnet, wordt verbonden met een keten die de eerdergenoemde geleider 80 van het bovenste contact 76 van de drijver 52 en een geleider 86 met de hoofdschakelaar 82, omvat.
In de geleider 80 is een magneetspoel 3 Sa van de magneetklep 36 opgenomen en daardoor wordt de spoel 36a bekrachtigd die op zijn beurt de klep 36 tegen de veerspanning in die de klep normaliter gesloten houdt, opent.
Als de klep 36 opengaat stroomt het drinkwater uit het leidingwatersysteem de inrichting 10 binnen door de leiding 38 en de leiding 40 die is verbonden met de onderzijde van het filter 12 waar dat water dan doorheen stroomt onder de druk van het waterleidingsysteem omhoog en naar buiten door de openingen 12b aan de bovenzijde van het filter, waardoor het watercompartiment 26 zich begint te vullen.
Het waterniveau 44 in het compartiment 26 kan hetzij op het minimum niveau liggen, in welk geval de drijver 52 het onderste contact 58 openhoudt, of kan zich boven het contact 58 bevinden, maar bevindt zich in elk geval duidelijk beneden het niveau (dat correspondeert met) het bovenste contact 76. Als we aannemen dat het waterniveau zich bevindt beneden het niveau dat behoort bij het contact 58 zal dat contact open zijn en zal het derhalve verhinderen dat een keten die de geleider 88 en een magneetspoel 90 van een veiligheidsschakelaar 92 omvat en die een werkzame invloed heeft op de werking van het verwarmingsorgaan 50, wordt bekrachtigd. Dat wil zeggen zolang de veiligheidsschakelaar 92 open wordt gehouden door de veerspanning 94, kan de verwarmingsketen 98 niet worden
<Desc/Clms Page number 17>
gesloten en wordt daardoor de werking van het verwarmingsorgaan 50 verhinderd.
Zo wordt er mee rekening gehouden dat er een laag waterniveau in de verdamper 14 bestaat waarbij het niet veilig of verstandig is het verwarmingsorgaan 50 te laten werken, omdat de verwarmingsspiralen niet voldoende onder water staan. Opgemerkt wordt dat, hoewel het waterniveau 48 dat in de verdamper 14 aanwezig is de kritische factor vormt voor het al of niet laten werken van het verwarmingsorgaan 50, dit waterniveau wordt gesondeerd aan het niveau dat het water 44 heeft in het filtercompartiment 26 omdat deze niveaus praktisch gelijk zijn als gevolg van de niveau-instelling die optreedt dankzij de fluidumverbinding 48 die bestaat tussen het filtercompartiment 26 en het inwendige van de verdamper 14.
Als we nu voortgaan met de beschrijving van de werking van de waterzuiveringsinrichting 10 en daarbij aannemen dat de drijver 52 is gestegen tot boven het niveau dat correspondeert met het contact 58, is de situatie dat, daar de klep 36 nog open wordt gehouden door de magneetspoel 36a, het water blijft binnenstromen in de waterzuiveringsinrichting 10 en daardoor de waterniveaus 44 en 48 in het filtercompartiment 26 respectievelijk de verdamper 14 stijgen. Daar werd aangenomen dat de niveausondeerinrichting 34 van de condensor 18 niet het verwarmingsorgaan 50 heeft ingeschakeld, blijven de niveaus 44 en 48 stijgen, zonder te worden beïnvloed door een eventuele stoomdruk die in de verdamper 14 wordt ontwikkeld.
Uiteindelijk bereiken de hoeveelheden water 44 en 48, met hetzelfde niveau, een uitgekozen hoogte waarbij de drijver 52, of, nauwkeuriger gezegd, de zijdelingse uitsteeksels 56 daarvan fysisch aanstoten tegen het bovenste contact 76 en zodoende de schakelaar 78 openen waardoor de bekrachtiging van de spoel 36a wordt opgeheven en de klep 36 onder invloed van de veerspanning terugkeert in de normale, gesloten stand. Het sluiten van de klep 36 beeindigt uiteraard het binnenstromen van water in de water-
<Desc/Clms Page number 18>
zuiveringsinrichting 10.
De waterzuiveringsinrichting 10 is dan in een toestand waarin het verwarmingsorgaan 50 niet werkt en geen destillatie van water in de verdamper 14 teweegbrengt en dat de inlaatklep 36 is gesloten waardoor verder binnenstromen van water in de inrichting 10 wordt voorkomen, hoewel de waterniveaus 44 en 48 in de compartimenten 26 en 14a op de hoogste stand zijn waarbij het contact 76 wordt opgedrukt door de drijver 52. Zo is de inrichting 10 niet in bedrijf behalve dat hij fungeert als een steriel opslagorgaan voor het gezuiverde water 16 dat naar behoefte uit de condensor 18 wordt afgetapt.
In dit verband wordt opgemerkt dat de werking van de inrichting 10 intermitterend is in die zin dat stoom intermitterend vanuit de verdamperkamer 14a wordt afgeleverd aan de condensor 18 ter aanvulling van de daarin aanwezige voorraad 16 en in de praktijk werd gevonden dat het intermitterend invoeren van stoom in de condensor 18 op effectieve wijze de binnenwanden van de condensor 18 steriel en anderszins ook vrij van bacteriën houdt. In feite ondergaat de stoom die intermitterend in de condensor 18 wordt ingevoerd niet alleen een fasenverandering die leidt tot de bereiding van gezuiverd water 16, maar functioneert deze stoom ook gewoon zoals ook stoom doet in een autoclaaf namelijk in de zin van dat ze sterilisatie van de binnenwanden van de condensor 18 geeft.
Gaan we nu verder met de beschrijving van de typische toepassing van de waterzuiveringsinrichting 10 op de plaats van gebruik : Uiteindelijk zal het verbruik van het gezuiverde water 16 leiden tot een verlaging van het waterniveau 16 tot een voldoende lage stand onder de niveausondeerinrichting 34, tot de inrichting 34 een impuls geeft of op een andere wijze een werkzaam effect heeft via een werkverbinding, welke leidt tot het sluiten van de schakelaar 96 en het zodoende sluiten van een kringloop 98 die de bekrachtiging van het verwarmingsorgaan 50 veroorzaakt.
Nadat het verwarmingsorgaan 50 enkele minuten in de ver-
<Desc/Clms Page number 19>
damper 14 in bedrijf is vindt uiteraard destillatie van het water 48 in de verdamper en de ontwikkeling van stoom 62 plaats die, zoals reeds beschreven, leidt tot een stoomdruk 64 die verwarmd water vanuit de verdamper 14 terugperst in het filtercompartiment 26 waar dit warmteuitwisseling geeft met het filter 12 en ook de vluchtige verontreinigingen in het water vrijmaakt en afvoert bij 70, terwijl die stoom ook de bron vormt van de stoom die wordt afgeleverd aan de condensor 18 en daar een fasenverandering ondergaat terug naar de vloeibare toestand waar in werkelijk praktisch alle soorten verontreinigingen zijn verwijderd, hetgeen een watervoorraad oplevert die geschikt is om te drinken en voor andere soortgelijke doeleinden.
Zoals wellicht het best kan worden begrepen aan de hand van de figuren 2 en 3 en zoals reeds werd uiteengezet in de beschrijving van de werking van de waterzuiveringsinrichting 10, bestaat er een unieke werkrelatie tussen de verdamper 14 en het filtercompartiment 26 wat betreft de beweging in twee richtingen 66 van het fluidum door de fluidumverbinding 46 die deze twee compartimenten verbindt. Als schakelaar 78 open is en klep 36 derhalve gesloten en het verwarmingsorgaan 55 in bedrijf is op basis van een commando van de niveausondeerinrichting 34, wordt in de verdamper 14 uiteraard stoom ontwikkeld.
Stoom 62 veroorzaakt, zoals reeds gezegd een druk 64 op de hoeveelheid water 48 waardoor een beweging van dat water omlaag wordt veroorzaakt en zodoende een beweging van het verwarmde water vanuit de verdamper 14 van rechts naar links door de fluidumverbinding 46 naar het filtercompartiment 26. Als de stoom 62 echter in de verdamper 14 via de verbinding 72 naar de condensor stroomt of anderszins terugcondenseert tot vloeistof, leidt dit tot een vermindering van de druk 64 die op de hoeveelheid water 48 wordt uitgeoefend.
Zoals duidelijk zal zijn, leidt dit op zijn beurt er toe dat de druk die voortvloeit
<Desc/Clms Page number 20>
uit het waterniveau 44 in het filtercompartiment 26 groter wordt dan de krachten die worden uitgeoefend op het bovenoppervlak van het water 48 in de verdamper 14 en dus tot een beweging van water vanuit de watervoorraad 44 door de fluidumverbinding 46 heen, van links naar rechts, terug in de verdamper 14. Voortgaand in bedrijf zijn van het verwarmingsorgaan 50 leidt tot een voortgezette ontwikkeling van stoom en opnieuw opbouwen van een stoomdruk 64 die op het volume water 48 werkt en die uiteindelijk de druk van de vloeistofkolom in het filtercompartiment 26 overschrijdt waardoor een fluidumbeweging teweeg wordt gebracht, van rechts naar links, door de fluidumverbinding 46 heen terug naar het filtercompartiment 26.
Er vindt derhalve een fluidumbeweging plaats in tegengestelde richtingen 66, heen en terug tussen de verdamper 14 en het filtercompartiment 26, met als resultaat, zoals in de praktijk vastgesteld, dat wordt voorzien in een warmtebron voor warmteuitwisseling met het filter 12, zodat het filter gedeeltelijk werkt voor de verwijdering van verontreinigingen met een groot molecuulgewicht en ook een kamer wordt gevormd die open is naar de atmosfeer en waaruit de meer vluchtige verontreinigingen een mogelijkheid voor ontsnapping 70 vinden voor ontsnapping naar de atmosfeer en niet worden vrijgemaakt als ze zich bevinden in de omsloten ruimte van de verdamper in welk geval ze als verontreiniging in de watervoorraad blijven die bestemd is voor consumptie.
Het zal duidelijk zijn dat in de commerciële uitvoeringsvorm van de inrichting de gebruikelijke constructieve kenmerken aanwezig zijn die de werking van de waterzuiveringsinrichting 10 versterken. Als we figuur 3 beschouwen is de situatie dat, het sluiten van de hoofdschakelaar 82 ook zal leiden tot het inschakelen van een neonlampje 82a dat een teken geeft dat het apparaat is ingeschakeld. Evenzo zal, als het waterniveau in de verdamper 14 lager is dan het niveau dat veilig wordt geacht
<Desc/Clms Page number 21>
voor het werken van het verwarmingsorgaan 50, het openen van de veiligheidsschakelaar 92 door de veerspanning 94, leiden tot het inschakelen van een rood neonlampje 92a.
Als de drijver 52 echter is gestegen tot boven het niveau dat correspondeert met het contact 58, waardoor de veiligheidsschakelaar 92 wordt gesloten, zal het rode neonlampje 92a uiteraard uitgaan. Als zowel de schakelaar 92 en de schakelaar 96 die wordt bediend door de niveau-sondeer-inrichting 34, in de gesloten stand staan, waardoor de verwarmingsketen 98 wordt bekrachtigd, zal dit ook leiden tot het inschakelen van een groen neonlampje 50a wat de betekenis heeft dat het verwarmingsorgaan 50 werkt.
Om een overmatig hoge stoomdruk in de condensor 18 te vermijden die de werking van de inrichting nadelig zou kunnen beïnvloeden, is een ontgassingsopening 21 naar de atmosfeer aangebracht in de achterwand 20a. De opening 21 moet echter zo groot zijn dat ze niet het ontwijken van een overmatig grote hoeveelheid stoom naar de atmosfeer toelaat, omdat dit de tegendruk 64 ongunstig zou kunnen verlagen in een zodanige mate dat deze druk niet het water heen en weer zou persen tussen de verdamper en het filtercompartiment voor de hiervoor vermelde doeleinden en de afmetingen van die opening vormen derhalve een werkparameter die gemakkelijk kan worden bepaald door enkele proefjes.
De aanwezigheid van een enkele ontgassingsopening 21 of van een aantal van dergelijke openingen in de binnenwand van het gedeelte 20a, welke openingen naar het filter 12 zijn gekeerd heeft ook een gunstige invloed, omdat de stoom die vrijkomt door en wordt afgevoerd door de opening 21 ook bijdraagt tot de warmteuitwisseling met het filter 12.
Een commerciële uitvoeringsvorm van de waterzuiveringsinrichting 10 zal ook naast de gebruikelijke elektrische onderdelen, de noodzakelijke fysische construe- tie kenmerken bezitten die de toepassing ervan vergemakkelijken. Omdat deze constructieve kenmerken kenmerken
<Desc/Clms Page number 22>
zijn die bij de deskundige vakman zonder meer reeds opkomen en niet het wezen van de uitvinding raken, worden deze hier niet beschreven om de uitvinding en de inventieve kenmerken die hiervoor zijn beschreven, niet te verduisteren. Om een voorbeeld te noemen : als gevolg van het destillatieproces dat plaats vindt in de verdamper 14, zal het duidelijk zijn dat er ophoping zal plaats vinden van residu in de verdamper 14 dat van tijd tot tijd moet worden verwijderd.
Om deze verwijdering van residu te vergemakkelijken wordt het uitwendige huis 14b van de verdamper met voordeel uitgevoerd in twee delen die gemakkelijk kunnen worden losgemaakt en verwijderd door verwijdering van de bouten 14c en die dan een gemakkelijke toegang tot het inwendige van het bodemgedeelte van de verdamper 14 mogelijk maken door de opening 14d.
Hoewel dit niet is weergegeven zal het ook duidelijk zijn dat naast de actieve koolmaterialen 68 in het filter 12 er ook in het huis 12a van het filter effectieve middelen kunnen of zullen worden opgenomen, bij voorkeur in het bovengedeelte van het huis, voor het fysisch filtreren van het water dat door het filter 12 wordt geperst en waarmee deeltjesvormige materialen en andere ongewenste materialen met afmetingen van 5 tot 10 lm worden verwijderd. Een geschikt materiaal waarvan bekend is dat het dit effect geeft bestaat uit een vezelmateriaal van polyesterwol dat bij verschillende leveranciers in de handel verkrijgbaar is.
Ook de regelorganen voor de kleppen en de niveausondeerinrichtingen bijvoorbeeld de drijver 52 en de door een diafragma bediende sondeerinrichting 34 zijn wat hun werking en constructie betreft bekende inrichtingen die bij allerlei commerciële leveranciers verkrijgbaar zijn.
Volledigheidshalve wordt opgemerkt dat gunstige resultaten zijn bereikt met een drijver 52 in de vorm van een cilindrisch hol lichaam vervaardigd uit polypropyleenplaat, met een inwendig volume van 200 ml welke drijverlichamen
<Desc/Clms Page number 23>
verkrijgbaar zijn bij allerlei leveranciers ; als de door een diafragma bediende niveau-sondeerinrichting 34 is geschikt een inrichting die wordt vervaardigd door Eaton Corporation, Carol Stream, Illinois, type serie 1000 drukregelschakelaar, zodanig ingesteld dat elektrisch contact wordt gemaakt als de aan de poort van deze inrichting geleverde druk kleiner is dan 2,5 cm waterkolom en elektrisch contact wordt verbroken als die druk groter is dan 7,5 cm waterkolom ;
als actieve koolmateriaal 68 voor het filter 12 is een materiaal, vervaardigd door de Calgon Corporation, Pittsburgh, Pennsylvanië dat bekend staat als hun tyep F-300 geschikt ; als inlaatklep 36 kan een klep die eveneens wordt vervaardigd door de Eaton Corporation, hun type S-30, direct werkende magneetklep voor waterleidingen worden gebruikt en als verwarmingsorgaan 50. is een 1000 watt weerstandsdompelverwarmingselement zoals vervaardigd door de Precision Tubular Heater Corporation te Franklin, Tennessee geschikt.
Een commerciële uitvoering van de waterzuiveringsinrichting 10 kan ook wel wat afwijken van de fysische uitvoering en opbouw zoals hier beschreven. Inplaats van een dwarswand 14 die het werkcompartiment 22 verdeelt in het filtercompartiment 26 en het verdampercompartiment 28 kunnen het filter 12 en de verdamper 14 ook individueel in een huis zijn ondergebracht waarbij een fluidumverbinding die de functie van de fluidumverbinding 46 uitoefent tussen deze in individuele huizen ondergebrachte onderdelen is aangebracht.
Bij een dergelijke uitvoering is er niet een dwarswand 24, maar zijn er in plaats daarvan de wanden van de individuele huizen voor het filter 12 en de verdamper 14 die naast elkaar liggen en het mechanische equivalent vormen van de dwarswand 24 en dan zal er een holle cilinder worden toegepast die een fluidumverbinding 46 vormt tussen deze individuele huizen voor deze onderdelen.
In andere opzichten kunnen er, zoals duide-
<Desc/Clms Page number 24>
lijk zal zijn allerlei modificaties, veranderingen en vervangingen in de uitvoering zoals hiervoor beschreven kunnen worden toegepast zonder buiten het kader van de uitvinding te komen.