In Gegenden, wo Mangel an frischem, sauberem Wasser herrscht, ist es nützlich und notwendig, Wasser zu regenerieren. Die beste Methode dürfte der Kreislauf über Verdampfung und Kondensation sein. In der Natur verdunstet das Wasser und lässt Schmutz, gelöste Salze usw. zurück. In der Technik siedet man das Wasser, um die Verdunstung zu beschleunigen und nennt dies verdampfen . Es ist, wenn man von der Beschaffung der notwendigen Wärme absieht, ein einfacher Vorgang. Weniger einfach scheint die Kondensation zu sein und in der Tat wird heute noch behauptet, es sei nicht wirtschaftlich, auf diese Weise genügend Brauchwasser für Industrie und Haushalt zu erhalten. Aber immer mehr wird die Lage so, dass man schon zufrieden wäre, sauberes Brauchwasser wenigstens auf einigermassen wirtschaftlich tragbare Weise herstellen zu können.
Dabei ist die Frage, wie bei der Kondensation möglichst viel Wärme zurückgewonnen werden kann, eng mit den Problemen der Kondensation verknüpft.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, auf wirtschaftlichere Weise als bisher bekannt Wasserdampf zu kondensieren und damit sauberes Brauchwasser in jeder benötigten Menge zu erhalten.
Sie betrifft eine Dampf-Kondensationsanlage für die Destillation von Flüssigkeiten, insbesondere für die Regeneration von Wasser und kennzeichnet sich durch einen mit einer Dampfzuleitung an einen Verdampfer angeschlossenen Kondensationskessel und ein Kreislaufsystem bestehend aus diesem Kessel, einem Wärmeaustauscher, einer Spritzflüssigkeits Druckpumpe, einem Düsenrohr, das in den Kondensationskessel ragt, und einem diese Teile verbindenden Rohrsystem, ferner durch einen von diesem Kreislaufsystem abzweigenden Auslauf für die Ableitung der gleichen Menge an Kondensat, wie durch die Kondensation laufend neu entsteht, wobei das Kreislaufsystem so dimensioniert ist, dass durch dieses eine Spritzflüssigkeitsmenge strömt, die ein Mehrfaches der Menge an Kondensat beträgt, welche laufend neu entsteht, derart,
dass die Spritzflüssigkeit dank ihrer Menge laufend nur wenig unter den Kondensationspunkt des Dampfes rückgekühlt und diese Rückkühlung damit vereinfacht wird, da die Abwärme dank ihrer hohen Temperatur direkt für Heizzwecke verwendbar ist.
Der Nachteil, Abwärme auf dem aufwendigen Weg über Wärmepumpen verwenden zu müssen, ist damit behoben.
Für besondere Zwecke ergibt sich die Möglichkeit, dass im Kondensationskessel eine Zentrifuge vorgesehen sein kann, um den Kondensationsvorgang zu unterstützen.
In der Zeichnung ist stark vereinfacht eine Dampfkondensationsanlage nach der Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
Die von einem nicht dargestellten Verdampfer kommende Dampfzuleitung 1 mündet in den Kondensationskessel 2, in welchem eine Zentrifugentrommel 5 angeordnet ist. Die Versteifungsrippen 3 geben dem Lager 4 für den Antrieb der Zentrifugentrommel 5 den notwendigen Halt. Der Antriebsmotor 6 für die Zentrifugentrommel 5 ist direkt mit dieser gekuppelt.
Die Pumpe 16 ist nur notwendig, wenn die Rohrleitungen 17 und 17a zum und vom Wärmeaustauscher 18 sehr lang sind.
Die Spritzwasser-Druckpumpe 7 drückt das Kondensat (z.B.
Wasser) durch die Zuleitung 8 in das Düsenrohr 9, wobei das Kreislaufsystem so dimensioniert ist, dass durch dieses eine Spritzflüssigkeitsmenge strömt, die ein Mehrfaches der Menge an Kondensat beträgt, welche laufend neu entsteht. Bei genügend hohem Druck zerstäubt das Wasser beim Austritt aus jeder Düse 10 und sprüht in einem kegelförmigen Strahl 11 durch den dampferfüllten Raum des Kondensationskessels 2, wobei die feinen Wassertröpfchen auf die Dampfteilchen treffen und sie mitreissen. Beim dargestellten Beispiel prallen die Sprühstrahlen auf die Innenwand der schnell umlaufenden Zentrifugentrommel 5.
Die durch die Fliehkraft an diese gepresste senkrecht stehende Wasserschicht 12 bewegt sich nach unten und fliesst durch die Öffnungen 13 in die Auffangrinne 14, die bei diesem Beispiel durch den konischen Boden des Kondensationskessels 2 gebildet ist, und von da durch das Ablaufrohr 15 zur Pumpe 16, welche das Kondensat durch die Leitung 17 in den Wärmeaustauscher 18 (z.B. Radiator) befördert. Von da fliesst das nun etwas abgekühlte Kondenswasser durch die Leitung 17a in die Spritzwasser-Druckpumpe 7, womit der Kreislauf von neuem beginnt. Durch das dünn gezeichnete Rohr 20 fliesst ständig so viel heisses Kondensat in den Brauchwasser-Boiler 21, wie laufend neu entsteht.
Ist dieser Boiler gefüllt, d.h. wenn mehr Kondensat entsteht als gebraucht wird, so verlässt das überschüssige Kondensat den Kreislauf durch die Steigleitung 23, die zu einem hoch gelagerten, nicht dargestellten weiteren Reservoir führt, das verschiedenen Zwecken dienen kann. Durch das Rohr 22 wird der Boiler 21 entlüftet.
Bei nicht zu weitläufiger Anlage genügt allenfalls eine einzige Pumpe und zwar diejenige für das Spritzwasser, da sie ja zugleich Ansaugpumpe ist.
Wasser, das unter hohem Druck durch feine Öffnungen gepresst wird, versprüht beim Austritt aus diesen Düsen in einem kegelförmigen Strahl feinster Wasserströpfchen. Diese besitzen in ihrer Gesamtheit eine sehr grosse Oberfläche, die für die Kondensation von Dampf sehr geeignet ist. Würde kaltes Wasser von z.B. 10 Grad C. versprüht, so wäre der Kondensationseffekt zwar besser als bei Wasser von z.B. 80 Grad C. Das Problem ist aber nicht die Wassermenge, die im Kreislauf ja in beliebiger Menge zur Verfügung steht, sondern die Rückkühlung des um die Kondensationswärme des aufgenommenen Dampfes heisseren Wassers, um es wieder als Spritzwasser verwenden zu können. Müsste dieses Wasser wieder auf die ursprüngliche Temperatur von 10 Grad (wie oben angenommen) rückgekühlt werden, so wäre kostenmässig der Aufwand für diese Rückkühlung grösser und zwar für die Anlage und für den Betrieb.
Dagegen ist die Rückkühlung selbst der z.B. zehnfachen Wassermenge von z.B. 90 Grad auf 80 Grad einfacher. Diese Wärme kann für Heizzwecke direkt voll genutzt werden, dagegen wäre der grösste Teil der Abwärme, die bei der künstlichen Rückkühlung auf 10 Grad resultiert, minderwertig. Daneben spielt die Tatsache, dass für die zehnfache Menge Spritzwasser eine entsprechend grössere Pumpe und mehr Kraft benötigt wird, eine weniger ins Gewicht fallende Rolle. An dieser Stelle kann erwähnt werden, dass Schmutzwasser, bevor es verdampft wird, in einem druckfesten Kessel auf 170 Grad C. oder mehr erhitzt werden sollte, um eine rasche und gründliche Sterilisation zu erzielen.
Der dabei entstehende Druck kann als nützlicher Faktor dazu verwendet werden, das Spritzwasser durch die Düsen zu treiben, so dass die Spritzwasser-Druckpumpe und der Energieaufwand für ihren Antrieb entfällt. Die Druckpumpe wurde in der Zeichnung der einfacheren Darstellung des Kreislaufes halber lediglich angedeutet.
Dampfkondensationsanlagen nach der Erfindung, in Verbindung mit geeigneten Verdampfern, sind nicht nur dort nützlich, wo Wasser knapp ist. Die starke Bevölkerungszunahme und der immer grössere Wasserverbrauch in der Industrie hat dazu geführt, dass sauberes Wasser selbst in was serreichen Ländern knapp geworden ist. Natürliche Gewässer sollen nicht länger der Abfuhr von Unrat und Abfällen, ob fest oder flüssig, dienen. Schmutz darf nicht mehr auf eine hunderte Kilometer lange Reise vorbei an von Millionen Menschen bewohnten Ufern geschickt werden. Wenn man ein einfaches, wirtschaftlich tragbares Mittel hat, um Brauchwasser in einem Kreislauf zu regenerieren, so verschafft man sich eine ganze Anzahl wichtiger Vorteile:
1.
Man kann das Kondenswasser in einem Kreislauf als Brauchwasser wiederholt verwenden und zwar heiss, wie es von der Anlage ohnehin geliefert wird, oder kalt.
2. Dieses Wasser ist kalkfrei, also genau das, was die Hausfrauen zum Wäsche waschen lieben.
3. Das überschüssige Kondenswasser, das gekühlt in die natürlichen Gewässer zurückgeleitet wird, entspricht dem Regenwasser in Zonen ohne Luftverschmutzung.
4. Bei der Veschmutzung der natürlichen Gewässer spielt nicht nur das Zurückleiten von nicht od. nicht genügend gereinigten Abwässern eine Rolle, sondern auch die übermässige Wasserentnahme aus diesen Gewässern. Wenn man Brauchwasser wiederholt verwenden kann und (da es selbstverständlich doch allmählich erneuert werden muss) nur reines, gekühltes Kondenswasser zurückleitet, so ist die Wasserentnahme um ein Vielfaches geringer als heute. Der weitaus grösste Teil des kostbaren Elementes der natürlichen Gewässer bleibt dann das, was es bei den Quellen ist: Natürliches Wasser, das keine Prozeduren hinter sich hat. Den Bächen, Flüssen und Seen ist dann doppelt geholfen.
Bevor Wasser aus biologischen Kläranlagen in die natürlichen Gewässer zurückgeleitet wird, sollte es verdampft, kondensiert und gekühlt werden. Das dürfte nun, dank der Erfindung, wirtschaftlich tragbar sein, auch wenn es mehr kostet als der Zusatz von chemischen Stoffen, um andere (unerwünschte) Stoffe zu fällen, wie es heute gemacht wird. Heute ist dieses Wasser immerhin zweifelhaft, auch wenn es als biologisch rein)) bezeichnet wird.
In einer Grossstadt könnte neben dem bestehenden Frischwasser-Zuleitungsnetz und der ebenfalls bestehenbleibenden Kanalisationsanlage ein zusätzliches Kreislaufsystem Abwässer/heisses Brauchwasser Vorteile bringen. Damit nicht grosskalibrige, extrem teure Leitungen auf grosse Distanzen notwendig werden, könnten Dampf-Kondensaüonsanlagen nach der Erfindung quartierweise gebaut werden. Regeneriert würden nur Abwässer aus Waschküchen, Bad und Küchen, also ohne Fäkalien. Für letztere dient das bestehende oder, wo noch nicht vorhanden, gleichzeitig zu erstellende Kanalisationssystem. Allenfalls kann auch das Küchenabwasser in dieses geleitet werden. Das destillierte heisse Wasser würde über Wasseruhren in die Wohnungen zurückgeleitet, damit die Wasserversorgung für den Wärmeverbrauch Rechnung stellen kann.
Die Dampf-Kondensationsanlage (nebst Verdampfer) wäre vorteilhaft in einem vorhandenen oder neu zu erstellenden Hallenbad zu installieren. Das Spritzwasser für den Dampfniederschlag könnte dann in Röhren rückgekühlt werden, die vom Badewasser umspült sind, wobei sich dieses erwärmt. Die Zentrifuge kann hier wegfallen. Hallenbäder hat es ohnehin viel zu wenig. Der zu grosse Andrang in bestehenden und der zu lange Weg lässt einen noch grösseren Teil der Bevölkerung darauf verzichten, ins Hallenbad zu gehen.
Dampf-Kondensationsanlagen nach vorliegender Erfindung könnten (in Verbindung mit passenden Verdampfern) in jeder Grösse und Leistung gebaut werden, selbst für das abgelegene Wochenendhaus. Die Erfindung kann selbstverständlich auch angewendet werden für die Aufbereitung von Trink- oder Brauchwasser aus Meerwasser oder für die Destillation von anderen Flüssigkeiten.