Verfahren zum Trinkbarmachen von Salzwasser und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Das vorliegende Patent bezieht sich auf ein Verfahren zum Trinkbarmachen von Salzwasser und auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Umwandlung von Meerwasser in Trinkwasser.
Es ist bekannt, dass Meerwasser durch Gefrieren gereinigt werden kann. Bis jetzt wurde keine wirtschaftlich befriedigende Anlage für diesen Zweck geschaffen. Die vorgeschlagenen Anlagen benötigen entweder ausserordentliche Energiemengen oder reinigen das Wasser ungenügend. Zum Beispiel waren die Zentrifugal-Ausscheidungsanlagen ein Misserfolg, weil selbst die grossen verwendeten Zentrifugalkräfte nicht ausreichten, um die Haftung zu überwinden, mit der die Salzlösung am fein zerteilten Eis festhält.
Waschanlagen waren wegen des ungeheuren Aufwandes von Frischwasser, das sie benötigten, erfolglos. Diese Schwierigkeiten sind besser verständlich, wenn man weiss, dass die Salzlösung nicht nur an der Oberfläche des Eises haftet, sondern sich auch in den Zwischenräumen zwischen den Eiskristallen abgelagert. Hinzu kommt, dass der Verunreinigungsgehalt des Wassers gewichtsmässig auf weniger als 800 Teile pro Million zu senken ist, um das Wasser trinkbar zu machen.
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Salzwasser Eis erzeugt, dieses Eis von dem verbleibenden Salzwasser getrennt und Trinkwasser auf dieses Eis gebracht wird, um das Salzwasser von der Oberfläche und aus den Zwischenräumen des Eises abzuwaschen.
Die Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe Mittel zur Bildung von Eis in Salzwasser, Mittel zum Trennen des Eises vom Salzwasser und Mittel zum Zuführen von Trinkwasser über das Eis, um die Oberfläche desselben und dessen Zwischenräume von verbleibendem Salzwasser abzuwaschen, aufweist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung dargestellt; im Zusammenhang damit wird das erfindungsgemässe Verfahren ebenfalls beispielsweise erläutert Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispieles der Einrichtung nach der Erfindung, bei der eine auf Gravitationskraft beruhende Trennwand Waschanlage und eine Absorptionskälteanlage für erstmaliges Gefrieren des Salzwassers vorgesehen sind;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung, bei der eine auf Gravitationskraft beruhende Trennwand Waschanlage und ein Kompressor für das Gefrieren des Salzwassers vorgesehen sind;
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante der Einrichtung nach der Erfindung, bei der ein Kompressor für das Gefrieren und ein Zentrifugalabscheider vorgesehen sind;
Fig. 4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante der Einrichtung nach der Erfindung, bei der das Eis auf einer Oberfläche gebildet und von dieser durch mechanische Mittel entfernt wird, und
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante der Einrichtung nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Einrichtung zum Trinkbarmachen von Salzwasser, die eine Absorptionskälteanlage 2 zum Vakuum-Gefrieren von Wasser in der Salzlösung und eine kombinierte Trennwand Waschanlage 3 aufweist. Die Kälteanlage 2 arbeitet mit Wasser als Kältemittel und mit einer Lösung aus Meersalz als Absorptionslösung.
Die Absorptionskälteanlage weist einen sich waagrecht erstreckenden Behälter 7 auf, der einen Verdampfer 9 und einen Absorber 4, einen ersten Kocher 5 und einen zweiten Kocher 6 enthält.
Im oberen Teil des Behälters 7 sind Düsen 8 angeordnet, die Meerwasser in den Verdampfer 9 einleiten, der eine Längsrinne 9a aufweist, die im oberen Teil des Behälters 7 angeordnet ist. Die Rinne 9a bildet mit dem Behälter 7 zusammen den Verdampfer 9. Eine Ablassleitung 10 dient dazu, Flüssigkeit aus der Rinne 9a abzuführen. Flüssigkeitsabschneider 90 liegen an den Verdampfer 9 an, um irgendwelche Flüssigkeitstropfen im plötzlich gebildeten Wasserdampf, der zum Absorber 4 fliesst, zu entfernen.
Der Absorber 4 ist im unteren Teil des Behälters 7 angeordnet. Am unteren Teil des Behälters 7 ist eine Ablassleitung 12 für arme Absorptionslösung angeordnet. Oberhalb dieser Ablassleitung 12 sind Entgasungsleitungen 13 angeordnet, durch welche nicht kondensierbare Gase mittels eines Ejektors 14 aus dem Behälter 7 abgeführt werden können. Oberhalb der Entgasungsleitungen 13 sind Absorptions lösungs-Sprühdüsen 15 angeordnet. Unterhalb dieser Sprühdüsen ist eine Absorberschlange 16 angeordnet, durch welche reines Wasser als Kühlmittel geleitet wird, wie später eingehender beschrieben ist. Die Schlange 16 bildet mit dem Behälter 7 zusammen den Absorber 4.
Im folgenden bezeichnet der Ausdruck arme Absorptionslösung eine Lösung von geringer Absorptionskraft, also eine mit Kältemittel beinahe gesättigte Lösung. Der Ausdruck reiche Lösung bezeichnet demgegenüber eine Lösung mit grosser Absorptionskraft, also eine an Kältemittel arme Lösung.
Bei normalem Betrieb wird über die Schlange 16 reiche Absorptionslösung verteilt. Diese Absorptionslösung absorbiert den Wasserdampf und setzt so den Dampfdruck herab, der eine plötzliche Verdampfung bedingt, wenn das Meerwasser durch die Düsen 8 eingeführt wird. Der so gebildete Dampf wird in der Absorptionslösung absorbiert, was von einer Gefrierwirkung im Verdampfer begleitet ist.
Um einen fortlaufenden Betrieb zu gewährleisten, ist es notwendig, die reiche Absorptionslösung wiederzugewinnen. Dies wird erreicht, indem Kältemittel aus der armen Absorptionslösung in zwei Stufen ausgetrieben wird.
Diese zwei Stufen setzen sich aus einem ersten Kocher 5 und einem zweiten Kocher 6 zusammen.
Der erste Kocher 5 weist einen waagrechten zylindrischen Behälter 17 auf, der eine Dampfschlange 20 enthält. Der Dampfeinlass 21 fördert Heizdampf zur Schlange 20, wobei der Auslass 22 dem Kondensat gestattet, aus der Schlange 20 auszutreten. Ein Einlass 18 für arme Absorptionslösung ist am Behälter 17 vorgesehen. Ein Auslass 19 ist vorgesehen, um Absorptionslösung mittlerer Anreicherung abzulassen. Mit dem oberen Teil des Behälters 17 ist ein Wasserdampfauslass 23 verbunden. Wird Heizdampf in den ersten Kocher 5 geleitet, so verdampft ein Teil des Wassers in der Absorptionslösung, wobei der so gebildete Wasserdampf durch den Auslass 23 und die Leitung 39 zum zweiten Kocher 6 strömt.
Die Absorptionslösung mittlerer Anreicherung wird durch den Auslass 19 zum zweiten Kocher 6 befördert.
Der zweite Kocher 6 weist einen waagrechten zylindrischen Behälter 24 auf, der eine Schlange 27 enthält, die mit dem Behälter 24 zusammen den Kocher 6 bildet. Im Behälter 24 ist ein Absorptionslösungseinlass 25 vorgesehen. Die Schlange 27 nimmt durch den Auslass 23, die Leitung 39 und den Einlass 28 Wasserdampf vom ersten Kocher 5 auf. Tritt die Absorptionslösung in den zweiten Kocher 6 ein, so wird sie mit dem Wasserdampf in der Schlange 27 in Wärmeaustausch gesetzt, um zusätzliches Wasser aus der Absorptionslösung zu verdampfen. Im oberen Teil des zylindrischen Behälters 24 ist eine Rinne 30' und eine Schlange 31 angeordnet, durch welche ein Kühlmittel in Wärmeaustausch mit dem Wasserdampf, der vom Kocher 6 zum oberen Teil des Behälters 24 strömt, geleitet wird. Die Rinne 30' und die Schlange 31 bilden mit dem Behälter 6 zusammen den Kondensator 30.
Die Rinne 30' weist einen Auslass 32 auf, durch welchen das Kondensat abgelassen wird.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Absorptionskälteanlage ist die folgende:
Meerwasser wird durch die Düsen 8 in den Verdampfer 9 eingeleitet. Da der Behälter 4 unter Hochvakuum gehalten wird und im Behälter Absorptionslösung vorhanden ist, tritt eine plötzliche Verdampfung auf, wobei der Wasserdampf nach unten zum Absorber 4 strömt und von der Absorptionslösung absorbiert wird. Der Wasserdampf nimmt im Meerwasser vorhandene Wärme mit, wodurch das restliche Meerwasser auf einen solchen Grad abgekühlt wird, dass Eisbildung eintritt und eine Mischung von Eis und Salzlösung entsteht.
Um eine stark absorbierende Lösung in dem Absorber 4 zu erhalten und die Leistung desselben zu erhöhen, sind über der Absorptionslösung im Absorber Sprühdüsen 15 angeordnet, so dass reiche Absorptionslösung, die vom zweiten Kocher 6 zurückströmt, den Wasserdampf leichter aufnehmen kann.
Zur weiteren Erhöhung der Aufnahmefähigkeit der Absorptionslösung führt die Kühlschlange 16 Wärme aus dem Kältekreislauf ab. Jegliche nicht kondensierbaren Gase im Absorber 4 werden über die Entgasungsleitungen 13 mittels des Ejektors 14 aus dem Absorber 4 abgesaugt.
Die arme Absorptionslösung wird aus dem Absorber 4 durch den Auslass 12 und die Leitung 33 mittels der Pumpe 34 in die Leitung 35 gedrückt und zum Wärmeaustauscher 36 geleitet. In der Leitung 35 ist eine Abzweigmuffe 37 angeordnet, deren Zweck in der Folge erklärt wird. Der Wärmeaustauscher 36 setzt die warme, reiche Absorptionslösung, die aus dem zweiten Kocher 6 stammt, in Wärmeaustausch mit der kalten, armen Absorptionslösung, die vom Absorber 4 kommt, um der Absorptionskälteanlage zu gestatten, wirksamer zu arbeiten.
Die arme Absorptionslösung tritt bei einer höheren Temperatur aus dem Wärmeaustauscher 36 und strömt durch die Leitung 38 zum Einlass 18 des ersten Kochers 5, wo sie verdampft, wobei der Wasserdampf durch den Wasserdampfauslass 23 und die Leitung 39 zur Schlange 27 des zweiten Kochers 6 strömt. Die Absorptionslösung, die dann eine mittlere Konzentration an Kältemittel aufweist, wird vom ersten Kocher 5 durch den Auslass 19 und die Leitung 40 in den Wärmeaustauscher 36 geleitet, wo sie mit der schwachen Absorptionslösung in Wärmeaustausch gesetzt wird, wodurch die Absorptionslösung mittlerer Konzentration gekühlt wird.
Die Absorptionslösung mittlerer Konzentration wird dann durch die Leitung 41 und den Einlass 25 in den zweiten Kocher 6 geleitet, wo sie mit dem Wasserdampf in der Schlange 27 in Wärmeaustausch gesetzt wird, um Wasser aus der Absorptionslösung zu verdampfen. Dieser Wasserdampf strömt nach oben in den Kondensator 30 und wird durch das Kühlmedium, das durch die Kondensatorschlange 31 strömt, kondensiert. Das so gebildete Kondensat ist reines Wasser und wird durch die Leitung 32 aus dem Kondensator 30 abgelassen.
Gleichzeitig mit der Verdampfung des Wassers aus der Absorptionslösung im zweiten Kocher 6, kondensiert der Wasserdampf oder Dampf niedrigen Druckes aus dem ersten Kocher 5 in der Schlange 27, wobei das Kondensat durch die Leitung 29 zur Abzweigmuffe 87, welche die Leitung 32 und die Leitung 88 verbindet, strömt und so zum Kondensatstrom aus dem Kondensator 30 tritt und aus der Anlage ausgeschieden wird.
Diese Flüssigkeit ist reines Wasser.
Die Absorptionslösung mittlerer Konzentration, die durch den Einlass 25 in den zweiten Kocher 6 eingeführt wird, wird als reiche Lösung durch den Auslass 26 abgeführt und durch die Leitung 42 zum Wärmeaustauscher 36 geleitet, wo sie gekühlt wird.
Die reiche Lösung wird durch die Leitung 43 dem Absorber 4 zugeführt. In der Leitung 43 ist eine Abzweigmuffe 44 angeordnet. Eine Leitung 45 mit einem Steuerventil 46 verbindet die Abzweigmuffe 44 und die Abzweigmuffe 37. Diese Anordnung gestattet, wenn gewünscht, die Wiederumwälzung der Absorptionslösung. Die Absorptionslösung in der Leitung 43 strömt zu den Düsen 15 ; es ist offensichtlich, dass, wenn arme Lösung aus dem Absorber 4 austritt, ständig wieder reiche Lösung eingeführt wird.
Die Trennwand Waschanlage 3 weist einen senkrechten zylindrischen Behälter 47 mit einem gewölbten Boden 48 auf. Am Grund dieser Wölbung ist ein Salzlösungsauslass 49 angeordnet. Ein Gitter 50 ist unmittelbar oberhalb des gewölbten Bodens 48 angeordnet, und oberhalb des Gitters 50 ist ein Eisund Salzlösungseinlass 51, der einen Rohrteil aufweist, der in den Behälter 47 hineinragt und geeignet ist, die Eis- und Salzlösung zu verteilen, wenn sie in den Behälter 47 eintritt. Beim Eintritt der vom Verdampfer 9 kommenden Mischung von Eis- und Salzlösung in den Behälter 47 wird die Salzlösung wegen der Schwerkraft und ihrer grösseren Dichte bestrebt sein, durch das Gitter 50 zu strömen und durch den Auslass 49 auszutreten.
Das Gitter 50 stellt eine Konstruktion dar, die bestrebt ist, das eingeführte Eis im oberen Teil des Behälters 47 zu halten, wo es normalerweise hinsteigt. Der obere Teil des Behälters 47 weist ein offenes Ende 52 auf. Um dieses offene Ende herum ist eine ringförmige Rinne 53 angeordnet. Der Zweck dieser Rinne ist das Sammeln und Schmelzen gewaschenen Eises. In dieser Rinne ist ein Auslass 54 angeordnet, durch welchen reines Wasser abgelassen werden kann. Die äussere Wand der Rinne erstreckt sich nach oben und bildet die Seitenwand einer Haube 55, die über der Rinne und dem offenen Ende 52 des Behälters 47 angeordnet ist. In dieser Haube sind Waschdüsen 56 angebracht, die über dem offenen Ende des Behälters 47 angeordnet sind. Düsen 57 über der Rinne 53 lassen Wasser über das Eis in der Rinne 53 fliessen, um so das Eis zu schmelzen.
Über dem offenen Ende 52 des Behälters 47 ist ein Rührer 58 angeordnet. Dieser Rührer weist eine Anzahl Platten auf (nicht dargestellt), die geeignet sind, das Eis nach aussen zu stossen, wenn es aus dem Behälter 47 austritt. Im Behälter 47 sind weitere Rührer 59 angebracht. Die Rührer 58 und 59 sind an einer Welle 60 befestigt, die durch einen Motor 61 angetrieben wird, der ausserhalb der Haube 55 angebracht ist.
Beim Betrieb der Einrichtung wird Meerwasser durch die Leitung 64 in den Wärmeaustauscher 65 geleitet. Die Temperatur des Wassers wird durch seinen Durchtritt in Wärmeaustausch mit dem reinen Wasser, das aus der Trennwand Waschanlage 3 abgelassen wird, und der konzentrierten Salzlösung, die aus der Trennkammer 3 abgelassen wird, nahe an seinen Gefrierpunkt gebracht. Das Wasser aus dem Wärmeaustauscher wird durch die Leitung 66 in einen Entlüfter 67 geleitet. Im Entlüfter 67 werden nicht kondensierbare Gase mittels eines Ejektors 69 über die Leitung 68 abgelassen. Das Meerwasser wird mittels einer Pumpe 71 über die Leitung 70 aus dem Entlüfter 67 abgeführt und durch die Leitung 72 an die Düse 8 des Verdampfers 9 der Absorptionskälteanlage befördert. Die Düsen 8 sprühen das Meerwasser in den Verdampfer.
Der Gefriervorgang, der die plötzliche Verdampfung begleitet, bildet eine Eis- und Salzlösung, die in die Rinne 9a des Verdampfers 9 fällt.
Die Mischung aus Eis und Salzlösung wird durch die Pumpe 73 aus dem Verdampfer 9 entfernt und durch den Einlass 51 in den Behälter 47 eingeführt.
Wegen der verschiedenen Dichten des Eises und der Salzlösung findet ein natürlicher Trennvorgang statt, wobei die Salzlösung nach unten durch das Gitter 50 tritt, durch den Auslass 49 aus dem Behälter 47 ent fernt und durch die Leitung 74 zum Wärmeaustauscher 65 befördert wird.
Das Eis, das mit der Salzlösung durch den Einlass 51 in den Behälter 47 tritt, ist bestrebt, aufzusteigen, weil es die kleinere Dichte aufweist. Um sicherzustellen, dass das Eis nicht mit der Salzlösung durch den Auslass 49 austritt, hält das Gitter feste Eisteilchen im oberen Teil des senkrechten Behälters zurück. Der Pegel der Eis- und Salzlösung kann auf einem bei 75 gezeigten Stand gehalten werden. Dieser Stand kann durch irgend ein passendes Steuersystem (nicht gezeigt), zum Beispiel eine Schwimmer Steuervorrichtung, die mit der Pumpe 73 zusammen arbeitet, aufrecht erhalten werden.
Tritt das Eis in den oberen Teil des senkrechten Behälters 47, so beginnt es leicht zusammenzubakken und um diesen unerwünschten Vorgang zu vermeiden, ist der Rührer 58 vorgesehen, welcher die Bildung von Eismassen verhindert.
Wegen dem Dichtenunterschied zwischen der Eisund Salzlösung wird das Eis durch Schwimmkräfte über den Flüssigkeitsstand 75 gehoben, was der freien Flüssigkeit gestattet, vom Eise abzufliessen.
Frisches Wasser wird durch die Düsen 56 über das zu waschende Eis gesprüht und entfernt kleinste Salzlösungsteilchen, die an den Oberflächen und in den Zwischenräumen des Eises haften. Solche kleine Teilchen von Salzlösung können irgend ein aus dem Eis hergestelltes Wasser ausreichend unrein machen, um es untrinkbar zu machen.
Das frische Wasser, das durch die Eissäule über dem Wasserstand 75 strömt, erreicht diesen mit einer verhältnismässig schwachen Salzlösungskonzentration. Da diese Flüssigkeit weniger dicht ist als die Salzlösung, ist sie bestrebt, am obern Ende der Flüssigkeits- und Eissäule zu bleiben, und sobald mehr Wasser in das Eis geleitet wird, wird sie langsam durch die Säule aus Eis und Flüssigkeit absinken, was eine Gegenströmung zum Eis darstellt, das in der Flüssigkeitssäule nach oben steigt. Fliesst das Wasser abwärts, wird die konzentrierte Salzlösung, die an der Oberfläche der Eisteilchen haftet und in den Zwischenräumen der Eismasse eingeschlossen ist, ausgelaugt. Fliesst das Eis aufwärts, so ist es durch Flüssikeit mit abnehmender Salzlösungs-Konzentration umgeben.
So nimmt das frische Wasser mehr und mehr Salzlösung auf, wenn es sich nach unten durch die Säule bewegt und schafft so eine ständige Waschwirkung, die einer wesentlichen Anzahl von Was chsch ritten gleichwertig ist. Erreicht diese sich nach unten bewegende Salzlösung den Stand des Einlasses 51, so weist es eine nur um weniges geringere Konzentration als die Salzlösung, die in den Behälter 47 eingeleitet wird, auf und wird somit die konzentrierte Salzlösung nur leicht verdünnen. Durch diesen Vorgang steigert sich die Konzentration der Salzlösung des zum Waschen verwendeten Wassers ständig, wenn es nach unten strömt, so dass nur ein kleiner Anteil Frischwasser nötig ist, um einen vollständigen Waschvorgang zu vollenden.
Steigt die Eismasse, die aus der Salzlösung hervorgegangen ist, ständig weiter, so kommt sie mit dem sich drehenden Rührer 58 in Berührung, der durch den Motor 60 angetrieben ist. Kommt das Eis mit den Rührerplatten in Berührung, so wird es nach aussen in die Rinne 53 geschleudert. Durch Düsen 57 wird, wie vorbeschrieben, ständig frisches Wasser in die Rinne 53 geleitet, wodurch das Eis zum Schmelzen und zum Durchtritt von der Rinne 53 durch die Leitung 76 aus der Trennwand Waschanlage heraus veranlasst wird.
Es ist klar, dass das Wasser, das durch den Auslass 54 und die Leitung 76 aus der Rinne 53 austritt, sehr nahe an seinem Gefrierpunkt liegt. Beim Erreichen der Abzweigmuffe 77 strömt ein Teil des trinkbaren Wassers durch die Leitung 78 zum Wärmeaustauscher 65, wo es, wie vorbeschrieben, über die Leitung 64 eintretendes Meerwasser kühlt.
In der Leitung 78 ist das Ventil 79 angeordnet, das die Wassermenge reguliert, die durch die Leitung 78 strömt.
Ein Teil des auf der beschriebenen Weise gebildeten trinkbaren Wassers strömt von der Abzweigmuffe 77 durch die Leitung 80 in die Schlange 16 des. Absorbers 4. Dieses Wasser dient als Kühlmittel für die Absorptionslösung in dem Absorber 4. Das Wasser strömt von der Schlange 16 durch die Leitung 81 in eine Kompressions-Kälteanlage, die allgemein mit 82 bezeichnet ist. Diese Kälteanlage weist einen Kühler 83, einen Zentrifugalkompressor 84 und einen Kondensator 85 auf. Das Wasser aus der Schlange 16 wird durch den Kühler 83 und die Leitung 86 zu den Düsen 56 und 57 der Trennwand Waschanlage geleitet und anschliessend versprüht, um das Eis zu waschen und zu schmelzen.
Mit der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung wird Meerwasser unter Verwendung einer Absorptionskälteanlage gefroren, welche die Erzeugung grosser Wasserdampfmengen gestattet, die anschliessend kondensieren und zum Waschen und Schmelzen des Eises verwendet werden. Bei der beschriebenen Absorptionskälteanlage werden zwei Kocher verwendet, trotzdem es klar ist, dass eigentlich nur ein Kocher nötig ist. Die Verwendung des zweiten Kochers verbessert den Wirkungsgrad der Einrichtung.
In Fig. 2 wird eine Variante der Einrichtung dargestellt, wobei ein Vakuumkühlapparat 102 und eine Trennwand Wascheinheit 103 verwendet werden.
Der Vakuumkühlapparat weist einen waagrechten Behälter 104 auf. Sprühdüsen 105 führen Meerwasser in den Behälter 104 ein. Der Behälter 104 wird mittels eines Rotations-Kompressors 109 unter einem gewünschten Vakuum gehalten, so dass das durch die Düsen 105 in den Behälter 104 eintretende Meerwasser sehr rasch diesem zufliesst, wobei der plötzlich entstehende Wasserdampf Wärme in solcher Menge abführt, dass eine Mischung aus Eis und Salzlösung im Behälter 104 entsteht. Der Wasserdampf wird durch den Auslass 107 und die Leitung 108 durch den Rotations-Kompressor 109 aus dem Behälter 104 abgeführt. Die Eis- und Salzlösung fällt in den unteren Teil des Behälters 104 und wird durch den Auslass 106 abgelassen.
Der Rotations-Kompressor 109 ist durch den Motor 110 angetrieben.
Jedes System, bei dem plötzlich Verdampfung auftritt, liegt im Rahmen des hierin verwendeten Ausdruckes Vakuumgefrieren . Plötzliche Verdampfung wird durch den Unterschied des Dampfdruckes des eintretenden Meerwassers und dem in dem Verdampfungsapparat aufrechterhaltenen reduzierten Druck bedingt, so dass ein Teil des zerstäubten Meerwassers plötzlich verdampft, wodurch vorhandene Wärme abgeführt und die Temperatur des zurückbleibenden Teiles auf einen Punkt abgekühlt wird, bei welcher die Mischung aus Eis und Salzlösung gebildet wird.
Die Trennwand Wascheinheit 103 nach Fig. 2 weist einen senkrechten, im wesentlichen zylindrischen Behälter 113 auf. Nahe dem unteren Ende dieses Behälters ist ein Eis- und Salzlösungseinlass 114 angeordnet, der durch eine Leitung 133 mit dem Auslass 106 des Behälters 104 verbunden ist. Der Behälter 113 weist einen unteren Teil 115 auf, der einen Salzlösungsauslass 116 aufweist. Das obere Ende des Behälters 113 ist offen, wie bei 117 gezeigt. Um dieses offene Ende herum erstreckt sich eine ringförmige Rinne 118, die eine Auslassöffnung 119 aufweist. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist im wesentlichen derjenigen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 ähnlich.
Wenn die Mischung aus Eis und Salzlösung durch den Einlass 114 eingeführt wird, sinkt die Salzlösung wegen ihrer grösseren Dichte in den Teil 115 des Behälters 113 und tritt durch den Auslass 116 aus.
Die Seitenwände der Rinne 118 erstrecken sich nach oben und bilden die Seitenwand einer Haube 120 über der Rinne und dem offenen Ende des Behälters 113, das mit dem Auslass des Kompressors 109 verbunden ist.
Ein Rührer 121, der dem im zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel der Trennwand Waschanlage verwendeten ähnlich ist, ist am oberen Ende des Behälters angeordnet und wird durch einen Motor 122 angetrieben.
Eine Kondensationsschlange 123 ist aus in der Folge zu beschreibenden Gründen in der Haube 120 angeordnet. Eine Ableitung 124 erstreckt sich in die Haube 120 und ist mit einem Ejektor 125 verbunden, um alle nicht kondensierbaren Gase, die sich in der Haube 120 angesammelt haben, zu entfernen.
Im Betrieb wird Meerwasser durch die Leitung 130 zum Wärmeaustauscher 131 geleitet, wo es sowohl mit der kalten Salzlösung, die wie weiter hinten näher erläutert wird, aus dem Behälter 113 abgelassen wird, als auch mit dem kalten, aus der Rinne 118 kommenden Trinkwasser (siehe weiter hinten), das zu seinem Verwendungsort strömt, in Wärmeaustausch gesetzt wird. Die Temperatur des Meerwassers wird im Wärmeaustauscher 131 auf wenige Grade über dem Gefrierpunkt des Wassers erniedrigt. Das gekühlte Meerwasser wird vom Wärmeaustauscher 131 durch die Leitung 132 zur Vakuumgefriereinheit 102 geleitet, worin es durch die Düsen 105 zerstäubt wird. Wie vorgängig beschrieben, tritt wegen dem hohen Vakuum im Behälter 104 plötzlich Verdampfung auf, wodurch eine Mischung aus Eis und Salzlösung entsteht.
Der so gebildete Wasserdampf wird durch den Auslass 107 und die Leitung 108 durch den Rotationskompressor 109 abgesogen. Der komprimierte Wasserdampf wird dann in die Haube 120 befördert.
Gleichzeitig wird die während des Vakuumgefrierens im Behälter 104 gebildete Eis- und Salzlösungs Mischung durch den Auslass 106 und die Leitung 133 abgesogen und durch den Einlass 114 in den Behälter 113 befördert. Die schwerere Salzlösung strebt gegen den gewölbten Unterteil 115 des Behälters und wird anschliessend durch den Auslass 116 abgesogen und durch die Leitung 134 zum Wärmeaustauscher 131 befördert. Nach dem Durchtritt durch den Wärmeaustauscher 131 wird die Salzlösung aus der Anlage abgelassen.
Setzt sich die Salzlösung im Behälter 113, so steigt das Eis gleichzeitig, und wegen seiner kleineren Dichte findet eine natürliche Trennung zwischen dem Eis und der Salzlösung statt. Bei der vorliegenden Variante des Ausführungsbeispieles ist die Eis- und Salzlösung bei einem der Höhe des Behälters 113 gleichen Stand gezeigt, wobei der Stand 135 der Salzlösung im wesentlichen mit dem offenen Ende des Behälters 113 zusammenfällt.
Wie vorgängig erwähnt, ist in der Haube 120 eine Kühlschlange 123 angeordnet, durch welche ein Kühlmittel geleitet wird, das mit dem Wasserdampf der über die Aussenoberflächen der Schlange 123 streicht, in Wärmeaustausch steht. Bei der vorliegenden Variante der Ausführung der Einrichtung kann das Kühlmittel durch eine Kälteanlage, die im Ganzen mit 138 bezeichnet wird, geliefert werden, die einen Kühler 139, einen Kompressor 140 und einen Kondensator 141 aufweist. Das Kühlmittel, das durch die Schlange 123 geleitet wird, wird durch die Leitung 137 abgesogen, im Kühler 139 gekühlt und dann durch die Leitung 136 an die Schlange 123 geliefert.
Der vom Vakuumgefrierapparat 102 kommende Wasserdampf, der in die Haube 120 tritt, wird mit dem Kühlmittel, das durch die Schlange 123 strömt, in Wärmeaustausch gesetzt, wodurch die Uberhitzung im Wasserdampf vermindert und dieser teilweise kondensiert.
Der komprimierte Wasserdampf in der Haube 120 kommt mit dem Eis am oberen Ende des Behälters 113 in Berührung. Ein Teil des Dampfes kondensiert auf dem Eis, wodurch das für das Waschen notwendige Wasser geliefert wird. Ein Schirm 121', der oberhalb des Rührers 121 angeordnet ist, beschränkt den Zutritt von Dampf zum Eis am oberen Ende des Behälters 113, wodurch die Menge des auf dem Eis kondensierenden Wasserdampfes beschränkt wird. Da der Flüssigkeitsstand 135 beim oberen Teil des Behälters 113 gehalten wird, ist es wünschbar, dass, wenn zuviel Wasser aus dem Dampf kondensiert, dieses in die ringförmige Rinne 118 überfliesst.
In diesem Fall kann die Wassermenge, die vom oberen Teil des Behälters 113 hinunterfliesst, durch passendes Drosseln des Salzlösungsstromes in der Leitung 133 mittels einer von der Dichte des Salzgehaltes abhängigen Steuerung (nicht gezeigt) geregelt werden. Steigt die Eis- und Salzlösung im senkrechten Behälter 113 nach oben, so bildet sich nahe dem Flüssigkeitsstand 135 eine poröse Masse aus Eis. Von der Schlange 123 wird Kondensat an das Eis geliefert und zwischen dem Eis, wenn es nach oben schwimmt, und dem trinkbaren Wasser, das angeliefert wird, findet eine entgegengesetzte Strömung statt. Strömt dieses trinkbare Wasser nach unten, so wäscht es die Salzlösung von den Oberflächen der Eisteilchen und aus den Zwischenräumen des Eises heraus.
Findet eine Gegenströmung statt, so tritt ständig Eis über den Flüssigkeitsstand 135, worauf der Rührer 121 einen Eisteilchennebel erzeugt, der den Dampf kondensiert und sich in der Rinne 118 ablagert, wo das Wasser und das restliche Eis gesammelt werden und das Eis im wesentlichen geschmolzen wird, indem es in den Dampfraum zurückgesprüht wird. Dieses geschmolzene Eis besteht aus frischem Wasser und wird durch den Auslass 119 aus der Rinne 118 abgelassen und durch die Leitung 142 zum Wärmeaustauscher 131 befördert, wo das Wasser zur Kühlung des eintretenden Meerwassers verwendet wird.
Die Variante der Einrichtung nach Fig. 3 weist eine Einheit 202 auf, welche die kombinierten Vorgänge des Gefrierens, des Trennens und des Waschens des Meerwassers ausführt, nachdem dieses in eine Eis- und Salzlösung umgewandelt wurde. Mit dieser Einheit arbeitet ein Kompressor 203 zusammen, der den Gefriervorgang in der Einheit veranlasst.
Die Einheit 202 weist einen senkrechten zylindrischen Behälter 204 auf, der in einen Gefrierteil 205 und einen Trennteil 206 unterteilt ist. Eine Trennwand in Form eines Kegelstumpfes 207 trennt die Teile 205, 206, wobei im Konus eine Öffnung 208 vorgesehen ist, die die Teile verbindet.
Der Gefrierteil 205 ist im oberen Teil des Behälters 204 angeordnet. Innerhalb des oberen, geschlossenen Teiles des Behälters sind Düsen 209 in einem Kreise so schräg angeordnet, dass dem Meerwasser, wenn es in den Gefrierteil 205 eingeleitet wird, eine Wirbelbewegung erteilt wird. Der Kegelstumpf 207 bildet zusammen mit der Wand des Behälters 204 eine ringförmige Rinne, wie dies bei 210 im Gefrierteil 205 ersichtlich ist. In dieser Rinne 210 angeordnet ist ein Salzlösungsauslass 211 vorgesehen. Ein Dampfauslass 212 ist im oberen Teil des Gefrierteils 205 angeordnet. Im Betrieb wird Meerwasser durch die Düsen 209 in den Gefrierteil 205 eingeleitet, der wie bei den vorgängig beschriebenen Verdampfern unter Vakuum gehalten wird.
Meerwasser, das in den Gefrierteil 205 geleitet wird, wird plötzlich abgekühlt, so dass eine Mischung Gefrierteil 205 eingeführt, wobei zufolge des Hochvakuums innerhalb des Behälters 204 plötzlich Verdampfung auftritt und Wasserdampf gebildet und durch den Dampfauslass 212 über die Leitung 228 zum Kompressor 203 geleitet wird. Gleichzeitig tritt wegen des Entzuges der im Meerwasser vorhandenen Wärme Gefrieren auf, so dass die entstehende Mischung aus Eis und Salzlösung in die Rinne 210 fällt. Wegen der schrägen Anordnung der Düsen 209 entsteht in der Rinne 210 eine Wirbelschicht, deren Oberflächen im wesentlichen aus Eis bestehen; die Flüssigkeit in der Rinne besteht im wesentlichen aus Salzlösung. Die Salzlösung wird durch den Salzlösungsauslass 211 aus der Rinne 206 abgelassen, und das Eis fällt durch die Öffnung 208 auf den Propeller 213.
Das Eis befindet sich jetzt in dem Trennteil 206. Der Propeller 213 drückt das Eis und etwaige begleitende Salzlösung, die durch die Öffnung 208 fällt, nach aussen, wobei die schwerere Salzlösung durch den Auslass 221 abgelassen wird und das übrigbleibende Eis nach unten fällt. Gleichzeitig wird der aus dem Gefrierteil 205 abgesogene Wasserdampf vom Kompressor 203 durch die Leitung 229 in den Wasserdampfeinlass 220 dem Trennteil 206 befördert. Der Wasserdampf wird ungefähr in der Mitte des Trennteiles 206, auf ungefähr derselben Höhe, auf welcher sich der Propeller 213 befindet, abgelassen. Trifft der Wasserdampf auf das Eis, so kondensiert das Eis einen Teil des Wasserdampfes. Dieses Kondensat wäscht die Salzlösung von der Oberfläche der Eisteilchen. und aus den Zwischenräumen im Eis heraus und wird zusammen mit dem Hauptteil der Salzlösung durch den Auslass 221 abgesogen.
Die Ströme der Salzlösung aus den Auslässen 221 und 211 werden in der Leitung 230 zusammengeführt, wobei die Salzlösung zum Wärmeaustauscher 226 strömt, wo ihre tiefe Temperatur zur Erniedrigung der Temperatur des in die Einrichtung eintretenden Meerwassers verwendet wird, wie vorbeschrieben. Pumpen 246 und 247 in den Leitungen 230 und 243 fördern die Salzlösung bzw. das Trinkwasser durch den Wärmeaustauscher 226.
Im wesentlichen ist der oben beschriebene Trennvorgang dem Trennvorgang der vorgängig beschriebenen zwei Varianten gleich, ausser dass eine Zentrifugalflüssigkeitssäule anstelle einer Schwerkraftflüssigkeitssäule, wie sie bei den beiden vorgängig beschriebenen Varianten vorgesehen ist, verwendet wird. Der aus dem Dampfauslass 222 austretende, nicht kondensierte Wasserdampf wird zusammen mit anderen, nicht kondensierbaren Gasen in eine Kälteanlage 233 geführt, die zur Kondensierung des Wasserdampfes verwendet wird.
Diese Kälteanlage weist bei der vorliegenden Variante der Einrichtung einen Verdampfer 232, einen Kompressor 234 und einen Kondensator 235 auf. Der Verdampfer 232 besitzt einen waagrechten, zylindrischen Behälter, der eine Schlange 237 enthält, durch die Kältemittel geleitet wird. Wasserdampf tritt vom Trennteil 206 durch die Leitung 231 zum Dampfeinlass 236 des Verdampfers 232. Der Wasserdampf wird mit der Kältemittelschlange 237 in Wärmeaustausch gesetzt und kondensiert, wobei das Kondensat durch deul Auslass 238 und die Leitung 242 aus dem Behälter abgelassen wird. Nicht kondensierbare Gase werden durch die Ableitung 239 mittels eines Ejektors 240 aus dem Verdampfer 232 abgesogen.
Das Eis im Trennteil 206 schmilzt und bildet, wie vorbeschrieben, Trinkwasser, das durch den Auslass 223 aus dem Trennteil 206 abgelassen wird.
Das Wasser strömt aus dem Auslass 223 durch die Leitung 241 und trifft mit dem Wasser des Verdampfers 232, das durch die Leitung 242 strömt, in der Leitung 243 zusammen, die das frische Wasser zum Wärmeaustauscher 226 führt, wo die tiefe Temperatur des trinkbaren Wassers zur Kühlung des eintretenden Meerwassers verwendet wird. Das Trinkwasser strömt dann zu einem Verwendungsoder Lagerplatz.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsvariante der Einrichtung dargestellt, die eine Einheit 302 aufweist, welche die Vorgänge des Gefrierens, des Trennens und des Waschens des gebildeten Eises kombiniert, um trinkbares Wasser herzustellen. Diese Einheit 302 weist drei Teile auf: einen Gefrierteil 303, einen Salzlösungsabsetzteil 304 und einen Waschteil 305.
Der Gefrierteil 303 besitzt einen senkrechten, zylindrischen Behälter 306, der eine innere zylin drische Wand 307 aufweist. Dieser Behälter ist mit einem Mantel 308 versehen, der mit dem Behälter zusammen einen für eine erste Kompressionskälteanlage 345 und eine zweite Kompressionskälteanlage 346 gemeinsamen Überlauf-Verdampfer bildet, um die Wand 307 zu kühlen. Das Kältemittel wird durch den Einlass 309 in den Verdampfer eingeführt und durch den Auslass 310 aus dem Mantel abgelassen.
Die primäre Kälteanlage weist einen Kompressor 347 und einen Kondensator 348 auf. Der Kondensator 348 besitzt einen Behälter 349, der ein Rohrbündel 350 enthält, durch das Kältemittel geleitet wird. Der Behälter 349 weist einen Einlass 351 für Trinkwasser und einen Trinkwasserauslass 352 auf.
Die sekundäre Kälteanlage 346 ist mit einem Kompressor 353 und einem Kondensator 354 versehen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann Meerwasser als Kühlmittel für den Kondensator der sekundären Kälteanlage verwendet werden.
Gasförmiges Kältemittel verlässt den Verdampfer durch den Auslass 309 und fliesst durch die Ansaugleitung 356 zu einer Abzweigmuffe 357. Von der Abzweigmuffe 357 wird das Kältemittel durch die Leitung 358 in den Kompressor 347 der primären Kälteanlage und durch die Leitung 359 in die sekundäre Kälteanlage gesogen. Der Kompressor 347 gibt über die Leitung 360 komprimiertes, gasförmiges Kältemittel an die Kondensatorschlange 350 ab, wobei das gasförmige Kältemittel durch Wärmeaustausch mit Trinkwasser kondensiert wird, das in der Trennwand Waschanlage, die nachstehend erläutert ist, hergestellt wird. Flüssiges Kältemittel strömt durch die Leitung 361 zur Abzweigmuffe 362.
Gleichzeitig komprimiert der Kompressor 353 der sekundären Kälteanlage Kältemittel, das durch die Leitung 359 angeliefert wird, und liefert das komprimierte, gasförmige Kältemittel durch die Leitung 363 an den Kondensator : 354, in welchem es durch Wärmeaustausch mit Meerwasser kondensiert wird.
Flüssiges Kältemittel wird vom Kondensator 354 durch die Leitung 364 zur Abzweigmuffe 362 geleitet. In der Abzweigmuffe 362 strömen die Ströme flüssigen Kältemittels aus der primären und sekundären Kälteanlage zusammen und werden durch die Leitung 366 zum Einlass 310 des Verdampfers geleitet. Ein Ventil 367, zum Beispiel ein Schwimmerventil oder Ahnliches, regelt den Zufluss des flüssigen Kältemittels zum Verdampfer.
Unmittelbar oberhalb des zylindrischen Behälters 306 ist ein Ring 311 angeordnet. Unmittelbar oberhalb des Ringes 311 befindet sich ein Meerwassereinlass 312. Wird das Meerwasser durch den Einlass 312 eingeführt, so strömt es auf den Ring 311, der dasselbe verteilt, so dass es längs der gekühlten Wand 307 nach unten fliesst und auf dieser Eis bildet. Das gebildete Eis wird durch einen sich drehenden Schaber 313 im zylindrischen Behälter 306 von der Behälteroberfläche entfernt. Dieser Schaber 313 ist auf einer Welle 315 befestigt, die mit einem Motor 322 verbunden ist. Eine eingehendere Beschreibung der Vorgänge im Gefrierteil 303 wird in der Folge gegeben.
Direkt unterhalb des Gefrierteiles 303 ist der Salzlösungsabsetzteil 304 angeordnet, der ein schalenförmiges Gehäuse 316 aufweist, das durch die Wände 317 gebildet wird. In der Nähe des Grundes des Gehäuses 316 ist ein Salzlösungsauslass 318 angeordnet.
Über dem Gefrierteil 303 ist ein Waschteil 305 vorgesehen. Dieser Waschteil weist einen Waschraum 323 und einen anliegenden Schmelzraum 324 auf.
Beide Räume werden durch eine Haube 325 umschlossen. Zwischen dem Schmelzraum und dem Waschraum ist eine Trennwand 326 angeordnet.
Düsen 327 sind oberhalb des Waschraumes 323 und Düsen 328 oberhalb des Schmelzraumes 324 angeordnet. Der Schmelzraum 324 weist einen unteren Teil 329 mit einem Trinkwasserauslass 330 auf.
Wird das Eis im Gefrierteil 303 gebildet, so entfernt der Schaber 313 das Eis von der gekühlten Wand 307 und drängt es langsam nach oben. Während sich das Eis nach oben bewegt, sprühen die Düsen 327 Trinkwasser über dieses Eis, um dasselbe zu waschen; bewegt sich das Eis weiter nach oben, so fällt es in den unteren Teil 329, wo durch die Düsen 328 Trinkwasser über dieses gesprüht wird, um das Eis zu schmelzen. Das Trinkwasser wird durch den Auslass 330 vom unteren Teil 329 abgelassen.
Im Betrieb wird Meerwasser durch die Leitung 331 in den Wärmeaustauscher 332 geliefert, wo das Meerwasser gekühlt und seine Temperatur in die Nähe des Gefrierpunktes gebracht wird. Das gekühlte Wasser strömt durch die Leitung 333 zum Einlass 312 der Einheit 302. Dabei wird das Wasser auf den Ring 311 abgegeben. Die Ebene des Ringes 312 steht senkrecht zur Achse des zylindrischen Behälters 306, wobei der Ring 312 als Verteilorgan zum Verteilen von Meerwasser über die gekühlte Oberfläche 307 wirkt. Das verteilte Meerwasser gefriert zum Teil, wenn es die gekühlte Oberfläche 307 berührt, und bildet eine Eisschicht auf derselben, während restliche Salzlösung nach unten in den Salzlösungsabsetzteil 304 fliesst. Der Schaber 313 entfernt das Eis von der gekühlten Oberfläche 307, und die Salzlösung verdrängt das Eis nach oben.
Gleichzeitig sinkt die Salzlösung in den Salzlösungsabsetz- teil 304. Die Salzlösung, die sich im schalenförmigen Gehäuse 316 absetzt, wird durch den n Auslass 318 abgelassen und strömt durch die Leitung 334 zum Wärmeaustauscher 332. Im Wärmeaustauscher wird diese Salzlösung von tiefer Temperatur zur Kühlung des eintretenden Meerwassers verwendet. Die Salzlösung wird dann aus dem System abgelassen.
Das Eis steigt über den Salzlösungsstand 335.
Dieser Salzlösungsstand befindet sich gemäss der Fig. 4 wesentlich über dem Stand des Meerwassereinlasses 312. Auf das aus der Salzlösung heraustretende Eis wird trinkbares Wasser aus den Düsen 327 gesprüht und wäscht die Salzlösung von der Oberfläche der Eisteilchen und aus den Zwischenräumen des Eises heraus. Steigt das Eis weiter, so tritt es in den Teil 329, wo frisches Wasser aus den Düsen 328 über das Eis gesprüht wird, um das Eis zu schmelzen. Das so erhaltene Trinkwasser wird durch den Auslass 330, die Leitung 336 und den Kondensator 348 abgelassen, wo es gekühlt und dann durch die Pumpe 368 zum Wärmeaustauscher 332 befördert wird. Im Wärmeaustauscher 332 wird das trinkbare Wasser wieder verwendet, um die Temperatur des eintretenden Meerwassers zu senken.
In der Leitung 336 ist vor dem Wärmeaustauscher 332 die Abzweigmuffe 337 angeordnet, die einen Teil des trinkbaren Wassers an den Wärmeaustauscher 332 und dann zu einem Verbrauchs- oder Lagerplatz leitet, während das restliche Trinkwasser durch die Leitung 339 zu den Düsen 327, 328 zurückgeleitet wird. In der Leitung 339 ist das Ventil 340 angeordnet, um die Menge des zurückgeleiteten Wassers zu regeln.
Die Ausführungsvariante der Einrichtung nach Fig. 5 verwendet eine Gefriereinheit 402 und eine Trennwand Wascheinheit 403. Bei dieser Variante erzeugt die Gefriereinheit eine Suspension von Eis und in der Trennwand Wascheinheit wird das Eis gewaschen, zu welchem Zweck es teilweise geschmolzen wird, worauf Salzlösung von der Oberfläche und aus den Zwischenräumen des Eises herausgewaschen wird.
Die Gefriereinheit 402 weist einen senkrechten, zylindrischen Behälter 404 auf, der eine innere Oberfläche 405 besitzt, in der ein schraubenlinienförmiges Blech 406 auf einer Welle befestigt ist. Das Blech und die Förderwelle sind koaxial im senkrechten zylindrischen Behälter 404 angeordnet und bilden mit der Oberfläche 405 einen schraubenlinienförmig verlaufenden Durchlass 408 im Behälter 404. Der zylindrische Behälter 404 bildet mit einem Mantel 409, der den Behälter 404 umgibt, einen tJberlauf- Verdampfer. Durch den Einlass 411 wird flüssiges Kältemittel in den Verdampfer geführt und durch den Auslass 410 das gasförmige Kältemittel aus dem Verdampfer abgelassen.
Das Kältemittel für den Verdampfer wird durch eine primäre Kälteanlage 440 und eine sekundäre Kälteanlage 441 geliefert. Die primäre Kälteanlage weist einen Kompressor 442 und einen Kondensator 443 auf. Der Kondensator 443 ist dem in Fig. 4 gezeigten Kondensator ähnlich, indem er einen waagrechten zylindrischen Behälter 444, ein Rohrbündel 445, einen Kühlwassereinlass 446 und einen Kühlwasserauslass 447 aufweist. Die senkundäre Kälteanlage ist mit einem Kompressor 448 und einem Kondensator 449 versehen. Gasförmiges Kältemittel strömt durch den Auslass 410 zur Abzweigmuffe 450 und durch die Leitung 451 zum Kompressor 442 der primären Kälteanlage.
Komprimiertes Kältemittel wird durch die Leitung 452 zum Kondensator 443 geliefert, wobei es durch das Rohrbündel 445 tritt und darin durch trinkbares Wasser niedriger Temperatur, das von der Trennwand Wascheinheit 403 geliefert wird, kondensiert. Das kondensierte, flüssige Kältemittel wird durch die Leitung 453 aus dem Rohrbündel 445 zur Abzweigmuffe 454 geleitet.
Gleichzeitig tritt gasförmiges Kältemittel, das die Abzweigmuffe 450 verlässt, durch die Leitung 455 zum Kompressor 448 der sekundären Kälteanlage 441, worauf das komprimierte Kältemittel durch die Leitung 456 zum Kondensator 449 geleitet wird. Das gasförmige Kältemittel wird im Kondensator 449 kondensiert, strömt durch die Leitung 458 und trifft bei der Abzweigmuffe 454 mit dem aus der Leitung 453 kommenden kondensierten Kältemittel zusammen. Die zusammengefassten Ströme strömen durch die Leitung 459 weiter zum Einlass 411 des Verdampfers. In der Leitung 459 ist ein Ventil 460 zum Zwecke der Regelung des Kältemittelstromes zum Verdampfer angeordnet.
Am oberen Teil der Gefriereinheit 402 ist ein Meerwassereinlass 312 angebracht, durch welchen Meerwasser in den schraubenlinienförmigen Durchlass 408 geleitet wird. Tritt das Meerwasser durch den Durchlass 408, so wird es gekühlt und bildet eine Eis- und Salzlösungs-Mischung. Bewegt sich die Salzlösung mit dem Eis durch den Durchlass 408, so strebt das Eis gegen die Mittelachse desselben, während die Salzlösung nah bei der gekühlten innern Oberfläche 405 verbleibt. Die so gebildete Eis- und Salzlösungs-Mischung wird durch den Auslass 413, der am Grund des zylindrischen Behälters 404 angeordnet ist, aus der Gefriereinheit 404 abgelassen.
Die Trenn- und Wascheinheit 403 weist einen senkrechten, zylindrischen Behälter 414 auf, dessen oberes Ende 415 offen und dessen unteres Ende 416 geschlossen ist. Zwischen diesen Enden ist ein Eisund Salzlösungseinlass 417 angeordnet. Die in den zylindrischen Behälter 414 eingeführte Eis- und Salzlösungs-Mischung trennt sich zufolge der Schwerkräfte, wobei die schwerere Salzlösung nach unten strömt. Gleichzeitig steigt das leichtere Eis auf und ragt später aus der Salzlösung heraus. Der Stand der Salzlösung in der Einheit wird durch eine Salz lösungsstand-Regelvorrichtung, die in der Folge beschrieben wird, höher als der Eis- und Salzlösungseinlass 417 gehalten.
Bündig mit dem offenen Ende des zylindrischen Behälters 414 ist ein Rührer 421 angeordnet, der dem in Fig. 1 gezeigten entspricht. Der Rührer 421 wird durch einen Motor 422 angetrieben. Ragt das Eis über die Salzlösung und schliesslich über den zylindrischen Behälter 414 hinaus, so wird es durch den Rührer 421 in eine Rinne 423 geworfen, die sich koaxial um das offene Ende des zylindrischen Be hälters 414 erstreckt. Die Wandungen der Rinne 423 erstrecken sich nach oben und bilden mit einem Deckelteil eine über dem offenen Ende des Behälters 414 liegende Haube 424. Düsen 425 sind in der Haube 424 über der Rinne 423 angeordnet. Trinkwasser wird durch die Düsen 425 gesprüht, um das Eis in der Rinne 423 zu schmelzen.
Schmilzt das Eis in der Rinne, so tritt das trinkbare Wasser von der Trennwand Wascheinheit durch den Auslass 426 aus.
Im Betrieb wird Meerwasser durch die Leitung 427 in den Wärmeaustauscher 428 geleitet. Das Meerwasser im Wärmeaustauscher 428 wird auf eine dem Gefrierpunkt nahe Temperatur abgekühlt. Das Meerwasser strömt dann durch die Leitung 429 zur Ge friereinheit 402, wird durch den Einlass 412 in diese eingeführt, tritt in den schraubenlinienförmigen Durchlass 408 ein und wird dabei gekühlt, da es mit dem Kältemittel im Verdampfer in Wärmeausltausch steht, wobei eine Eis- und Salzwasserlösung gebildet wird. Bildet sich das Eis am zylindrischen Behälter 404 (an der gekühlten Oberfläche 405), so bewirkt die Drehbewegung der Salzlösung beim Durchtritt durch den schraubenlinienförmigen Durchlass eine Bewegung des gebildeten Eises gegen das Zentrum des Durchlasses 408, was auf seine kleinere Dichte zurückzuführen ist.
Gleichzeitig wird das Eis von der gekühlten Behälterinnenfläche 405 verdrängt und durch Salzlösung ersetzt, die eine grössere Dichte als das leichtere Eis aufweist. Das gebildete Eis schwimmt in der Salzlösung und durchläuft die Gefriereinheit 402, ohne zusammenzubacken, weil das Eis unmittelbar nach seiner Bildung von der gekühlten Innenfläche 405 wegbewegt wird.
Die so gebildete Eis- und Salzlösungs-Mischung wird mittels einer Pumpe 431 durch den Auslass 413 und die Leitung 430 aus der Gefriereinheit 402 entfernt. Die Pumpe 431 arbeitet mit der weiter hinten näher erläuterten Salzlösungsstand-Regelvorrichtung 420 zusammen. Die Eis- und Salzlösungs-Mischung wird durch die Pumpe 431 über die Leitung 432 zur Trenn- und Wascheinheit 403 befördert und durch den Auslass 417 in den zylindrischen Behälter 414 derselben eingeführt. Tritt die Eis- und Salzlösungs-Mischung in den Behälter 414, so findet eine natürliche Trennung, wie vorgängig beschrieben, statt, wobei die schwerere Salzlösung auf den Grund des Behälters 414 fällt und durch den Auslass 418 abgelassen wird. Die abgelassene Salzlösung strömt durch die Leitung 433 und den Wärmeaustauscher 428 und wird aus der Einrichtung abgelassen.
Die Salzlösung weist eine sehr tiefe Temperatur auf ; folglich wird sie das eintretende Meerwasser, das durch den Wärmeaustauscher 428 zur Gefriereinheit 402 strömt, kühlen.
Fällt die Salzlösung im zylindrischen Behälter 414 nach unten, so steigt gleichzeitig das leichtere Eis nach oben gegen den Salzlösungsstand 419. Dieser Salzlösungsstand wird gut unterhalb des offenen Endes 415 des senkrechten Behälters gehalten. Der gewünschte Stand wird durch die Regelvorrichtung 420 eingehalten, die mit der Pumpe 431 zusammenarbeitet, um die Menge des Eises und der Salzlösung zu regeln, die in den senkrechten Behälter 414 gepumpt wird.
Wird weiter Eis und Salzlösungs-Mischung in den senkrechten Behälter 414 abgegeben, so ist das Eis bestrebt, wegen des durch die schwerere Salzlösung bedingten Auftriebes, sich über den Salzlösungsstand zu erheben. Mit Vorteil wird die Temperatur in der Haube 424 so gewählt, dass ein teilweises Schmelzen des Eises auftritt. Das so gebildete Wasser ergibt eine Waschwirkung, die derjenigen ähnlich ist, die in den vorgängigen Ausführungsvarianten beschrieben ist, indem die Salzlösung von der Oberfläche der Eisteilchen und aus den Zwischenräumen des Eises herausgewaschen wird.
Es ist klar, dass das Eis, das aus der Oberfläche der Salzlösung heraussteigt, dabei mit dem Rührer 421 in Berührung gelangt. Die Drehbewegung des Rührers 421 bewegt das Eis nach aussen vom offenen Ende des Behälters 414 weg. Das Eis fällt in die Rinne 423. Gleichzeitig geben die Düsen 425 warmes Trinkwasser ab, wodurch das Eis schmilzt und das gebildete Wasser durch den Auslass 426 austritt.
Aus dem Auslass 426 strömt das Wasser durch die Leitung 434 und den Kondensator 443, wo es zur Kühlung von Kältemittel dient, und wird dann mittels einer Pumpe (nicht gezeigt) durch den Wärmeaustauscher 428 befördert, wo es zur Kühlung des eintretenden Meerwassers verwendet wird. Das Trinkwasser wird dann an einem Verwendungs-oder Lagerplatz gesammelt. Die Leitung 434 weist eine Abzweigmuffe 436 auf, mit der die Leitung 437 verbunden ist. Die Leitung 437 liefert Wasser an die Düsen 425 der Wasch- und Schmelzeinheit. Ein Regelventil 438 ist in der Leitung 437 angeordnet, um die Menge des wieder umgewälzten Wassers zu regeln.
Es sei festgestellt, dass die Düsen 425 einen zweifachen Zweck haben. Ein erster Zweck ist die Schaffung von Trinkwasser, indem das Eis, das sich in der Rinne 423 angesammelt hat, geschmolzen wird; ihr zweiter Zweck ist die Beibehaltung der Temperatur in der Haube 424 auf einer solchen Höhe, dass das im Behälter gebildete Eis teilweise schmilzt, so dass das Eis gewaschen wird, wenn es über die Salzlösung hinaussteigt.
Die verschiedenen Ausführungsarten des hierin beschriebenen Verfahrens nach der Erfindung weisen im wesentlichen drei Schritte auf, nämlich Gefrieren von Meerwasser, Trennung der so gebildeten Eisund Salzlösung und schliesslich die Entfernung der Salzlösung von der Oberfläche der Eisteilchen und aus den Zwischenräumen des Eises, wobei wieder umgewälztes Trinkwasser in einer Menge zwischen 5 % bis 15 % des Gewichtes des so gebildeten Eises verwendet wird.