DE102020213158A1

DE102020213158A1 - Magnetocaloric distillation unit

Info

Publication number: DE102020213158A1
Application number: DE102020213158.9A
Authority: DE
Inventors: Harald Bauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-04-21

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetokalorische Destillationseinheit (8) mit einem Wärmepumpenkreislauf (26), in dem ein Medium, insbesondere H2O, mittels eines Förderaggregats (16) umgewälzt wird und in einem Behälter (10) mindestens ein von dem Medium durchströmtes Wärmetauschermodul (18, 20) angeordnet ist. Der Wärmepumpenkreislauf (26) umfasst eine magnetokalorische Wärmepumpe (28), mit der ein dem Behälter (10) zugeführtes, verunreinigtes Medium (22) innerhalb des Behälters (10) mit ein und demselben Wärmeträgermedium des Wärmepumpenkreislaufs (26) im Bereich des verunreinigten Mediums (22) erwärmt wird und durch ebendieses Wärmeträgermedium im Bereich des Wärmetauschermoduls (18) gekühlt wird, sodass vormals verunreinigtes Medium (22) an einem Abzug (48) des Behälters (10) einem Vakuumsystem (12) zuströmt und dieses als gereinigtes Medium (25) verlässt. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Aufbereiten / Reinigen eines verunreinigten Mediums.The invention relates to a magnetocaloric distillation unit (8) with a heat pump circuit (26) in which a medium, in particular H2O, is circulated by means of a delivery unit (16) and at least one heat exchanger module (18 , 20) is arranged. The heat pump circuit (26) comprises a magnetocaloric heat pump (28) with which a contaminated medium (22) supplied to the container (10) inside the container (10) is mixed with one and the same heat transfer medium of the heat pump circuit (26) in the region of the contaminated medium ( 22) is heated and is cooled by this same heat transfer medium in the area of the heat exchanger module (18), so that formerly contaminated medium (22) flows to a vent (48) of the container (10) to a vacuum system (12) and this as a cleaned medium (25) leaves. Furthermore, the invention relates to a method for treating/cleaning a contaminated medium.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetokalorische Destillationseinheit mit einem Wärmepumpenkreislauf, in dem ein Medium, insbesondere H₂O, mittels eines Förderaggregats umgewälzt wird und in einem Behälter mindestens ein von dem Medium durchströmtes Wärmetauschermodul angeordnet ist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Aufbereiten / Reinigen eines verunreinigten Mediums sowie auf die Verwendung der magnetokalorischen Destilllationseinheit.The invention relates to a magnetocaloric distillation unit with a heat pump circuit in which a medium, in particular H ₂ O, is circulated by means of a delivery unit and at least one heat exchanger module through which the medium flows is arranged in a container. Furthermore, the invention relates to a method for treating/cleaning a contaminated medium and to the use of the magnetocaloric distillation unit.

Stand der TechnikState of the art

DE 103 21 188 A1 hat einen Vakuumverdampfer sowie ein Verfahren zum Aufbereiten von mit Schadstoffen belasteten, wässrigen Lösungen zum Gegenstand. Es ist mindestens ein beheizbarer Kessel vorgesehen und ein mit dem Kessel zusammenwirkender Wärmetauscher. Einer der mindestens einen Wärmetauscher ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Es wird ein Verfahren zum Aufbereiten von mit Schadstoffen belasteten wässrigen Lösungen mit einem Vakuumverdampfer vorgeschlagen, bei dem für jeden der Sekundärkreisläufe zwei Wärmetauscher hintereinander geschaltet werden, von denen mindestens einer aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. DE 103 21 188 A1 deals with a vacuum evaporator and a process for the treatment of polluted, aqueous solutions. At least one boiler that can be heated is provided and a heat exchanger that interacts with the boiler. One of the at least one heat exchanger is made of a plastic material. A method is proposed for treating aqueous solutions contaminated with pollutants using a vacuum evaporator, in which two heat exchangers are connected in series for each of the secondary circuits, of which at least one is made of a plastic material.

US 2004/0182086 A1 hat eine magnetokalorische Kühleinrichtung zum Gegenstand, die sich innerhalb eines steuerbaren magnetischen Feldes befindet und die ein Wärmefreigabe- bzw. ein Wärmeabsorptionsmodul umfasst. Dieses enthält eine magnetokalorische Arbeitseinheit und zumindest ein Wärmerohr. Die magnetokalorische Arbeitseinheit ist aus einem magnetokalorischen Material gefertigt. Die Temperatur der Einheit ändert sich abhängig davon, ob das magnetische Feld aktiviert oder entfernt wird. Das Wärmerohr umfasst einen Verdampferbereich und einen Kondensationsbereich, die sich entsprechend von einem oberen Ende und einem unteren Ende der magnetokalorischen Arbeitseinheit erstrecken. U.S. 2004/0182086 A1 relates to a magnetocaloric cooling device located within a controllable magnetic field and comprising a heat release and a heat absorption module respectively. This contains a magnetocaloric working unit and at least one heat pipe. The magnetocaloric working unit is made of a magnetocaloric material. The temperature of the unit changes depending on whether the magnetic field is activated or removed. The heat pipe includes an evaporator section and a condensing section respectively extending from a top end and a bottom end of the magnetocaloric working unit.

US 2014/0290275 A1 hat eine magnetokalorische Wärmepumpe zum Gegenstand. Die magnetokalorische Wärmepumpe weist eine Anordnung von mindestens zwei magnetokalorischen Modulen auf, welche von einem Wärmeübertragungsmedium durchströmt werden. Die kalten Enden der Module sind in Fluidverbindung über eine Kältetransfereinheit, während die warmen Enden in Fluidverbindung mit einer Wärmeübertragungseinheit stehen. Der Kälteübertragungskreis ist derart aufgebaut, dass das Fluid, welches das kalte Ende einer der magnetokalorischen Module verlässt, bei einer bestimmten Austrittstemperatur in das kalte Ende des anderen magnetokalorischen Moduls eintritt, und zwar mit einer Eintrittstemperatur, die im Wesentlichen der Temperatur des kalten Endes entspricht. Der Wärmetransferkreis ändert die Temperatur des Fluides derart, dass das Fluid, welches das heiße Ende eines der magnetokalorischen Module mit einer bestimmten Austrittstemperatur verlässt, dem warmen Ende des anderen magnetokalorischen Moduls mit einer Eintrittstemperatur zuströmt, die im Wesentlichen der Temperatur des warmen Endes entspricht. US 2014/0290275 A1 deals with a magnetocaloric heat pump. The magnetocaloric heat pump has an arrangement of at least two magnetocaloric modules through which a heat transfer medium flows. The cold ends of the modules are in fluid communication with a cold transfer unit, while the warm ends are in fluid communication with a heat transfer unit. The refrigeration transfer circuit is designed such that the fluid leaving the cold end of one of the magnetocaloric modules enters the cold end of the other magnetocaloric module at a given exit temperature, with an inlet temperature substantially equal to the temperature of the cold end. The heat transfer circuit changes the temperature of the fluid such that the fluid exiting the hot end of one of the magnetocaloric modules at a given exit temperature enters the warm end of the other magnetocaloric module at an inlet temperature substantially equal to the warm end temperature.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird eine magnetokalorische Destillationseinheit mit einem Wärmepumpenkreislauf vorgeschlagen, in welchem ein Medium, insbesondere H₂O, mittels eines Förderaggregats umgewälzt wird und in einem Behälter mindestens ein von dem Medium durchströmtes Wärmetauschermodul angeordnet ist. Der Wärmepumpenkreislauf umfasst eine magnetokalorische Wärmepumpe, mit der ein dem Behälter zugeführtes, verunreinigtes Medium innerhalb des Behälters mit ein und demselben Wärmeträgermedium des Wärmepumpenkreislaufs im Bereich des verunreinigten Mediums erwärmt wird und durch ebendieses Wärmeträgermedium im Bereich des Wärmetauschermoduls gekühlt wird, sodass vormals verunreinigtes Medium an einem Abzug des Behälters einem Vakuumsystem zuströmt und dieses als gereinigtes Medium verlässt.According to the invention, a magnetocaloric distillation unit with a heat pump circuit is proposed, in which a medium, in particular H ₂ O, is circulated by means of a delivery unit and at least one heat exchanger module through which the medium flows is arranged in a container. The heat pump circuit includes a magnetocaloric heat pump, with which a contaminated medium supplied to the container is heated within the container with one and the same heat transfer medium of the heat pump circuit in the area of the contaminated medium and is cooled by this same heat transfer medium in the area of the heat exchanger module, so that formerly contaminated medium at a Deduction of the container flows to a vacuum system and leaves this as a cleaned medium.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird ein zuverlässig betreibbares, auf industriellen Maßstab skalierbares System zur Wasseraufbereitung und/oder zur Trinkwasseraufbereitung bereitgestellt.The solution proposed according to the invention provides a system for water treatment and/or drinking water treatment that can be operated reliably and is scalable to an industrial scale.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann die magnetokalorische Destillationseinheit derart ausgestaltet sein, dass die magnetokalorische Wärmepumpe und das Förderaggregat einen gemeinsamen Antrieb aufweisen.In a further embodiment of the solution proposed according to the invention, the magnetocaloric distillation unit can be designed in such a way that the magnetocaloric heat pump and the delivery unit have a common drive.

Alternativ besteht die Möglichkeit, die magnetokalorische Destillationseinheit derart auszuführen, dass die magnetokalorische Wärmepumpe einen Antrieb und das Förderaggregat einen von diesem separierten eigenen Antrieb umfasst. In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen magnetokalorischen Destillationseinheit strömt ein warmer Strom des im Wärmepumpenkreislauf umzuwälzenden Mediums einem ersten kalorischen Speicherbereich zu und ein kalter Strom des im Wärmepumpenkreislauf umzuwälzenden Mediums strömt einem zweiten kalorischen Speicherbereich zu.Alternatively, there is the possibility of designing the magnetocaloric distillation unit in such a way that the magnetocaloric heat pump has a drive and the delivery unit has its own separate drive. In a further development of the magnetocaloric distillation unit proposed according to the invention, a warm stream of the medium to be circulated in the heat pump circuit flows to a first caloric storage area and a cold stream of the medium to be circulated in the heat pump circuit flows to a second caloric storage area.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene magnetokalorische Destillationseinheit ist derart beschaffen, dass der magnetokalorischen Wärmepumpe eine Umschalteinheit zugeordnet ist, die den warmen Strom im Wärmepumpenkreislauf mit dem ersten kalorischen Speicherbereich und den kalten Strom im Wärmepumpenkreislauf mit dem zweiten kalorischen Speicherbereich verbindet. In Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen magnetokalorischen Destillationseinheit ist im Wärmepumpenkreislauf eine Umschalteinheit aufgenommen. Bei der Umschalteinheit handelt es sich um ein Organ, das den Kaltstrom und den Warmstrom innerhalb des Wärmepumpenkreislaufs über paarweises Betätigen von Ventilen einem ersten kalorischen Speicherbereich beziehungsweise einem zweiten kalorischen Speicherbereich zuleitet. Über die Umschalteinheit kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass beim Betrieb der magnetokalorischen Wärmepumpe bereits abgekühltes Medium erwärmt wird und erwärmtes Medium abgekühlt wird. Da die Speichermedien beziehungsweise die ersten kalorischen und zweiten kalorischen Speicherbereiche ortsfest sind, sind Ventile paarweise umzuschalten.The magnetocaloric distillation unit proposed according to the invention is such that the magnetocaloric heat pump is assigned a switching unit that connects the warm stream in the heat pump circuit to the first caloric storage area and the cold stream in the heat pump circuit to the second caloric storage area. In a further development of the magnetocaloric distillation unit proposed according to the invention, a switching unit is accommodated in the heat pump circuit. The switchover unit is an element that feeds the cold flow and the warm flow within the heat pump circuit to a first caloric storage area or a second caloric storage area by actuating valves in pairs. The switching unit can take account of the fact that, during operation of the magnetocaloric heat pump, medium that has already cooled is heated and heated medium is cooled. Since the storage media or the first caloric and second caloric storage areas are stationary, valves have to be switched over in pairs.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Aufbereiten und/oder Reinigen eines verunreinigten Mediums, das einem Behälter zugeführt wird, in dem ein erstes Wärmetauschermodul zum Erwärmen des verunreinigten Mediums und ein zweites Wärmetauschermodul zum Abkühlen des verunreinigten Mediums angeordnet sind, wobei zumindest die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden:

a) Zufuhr des verunreinigten Mediums zu einem Sumpfbereich des Behälters und Erwärmen des verunreinigten Mediums durch das erste Wärmetauschermodul,
b) Abkühlen des verunreinigten Mediums im Bereich eines Dampfdoms innerhalb des Behälters,
c) Abziehen gereinigten Mediums aus dem Behälter an einem Abzug in ein Vakuumsystem.

In addition, the invention relates to a method for treating and/or cleaning a contaminated medium which is fed to a container in which a first heat exchanger module for heating the contaminated medium and a second heat exchanger module for cooling the contaminated medium are arranged, with at least the the following process steps are carried out:

a) supplying the contaminated medium to a sump area of the container and heating the contaminated medium by the first heat exchanger module,
b) Cooling of the contaminated medium in the area of a vapor dome inside the container,
c) withdrawing cleaned medium from the container at a hood into a vacuum system.

Schließlich bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung der magnetokalorischen Destillationseinheit zum Aufbereiten von Trinkwasser.Finally, the invention relates to the use of the magnetocaloric distillation unit for the treatment of drinking water.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung, d. h. durch die magnetokalorische Destillationseinheit, wird eine Möglichkeit zur effizienten Wasseraufbereitung geboten. Trinkwasser lässt sich auf sehr kostengünstige Weise mit einer sehr hohen Zuverlässigkeit aufbereiten. Dies macht die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung für Schwellenländer interessant. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann im industriellen Maßstab betrieben werden, zeichnet sich durch relativ geringe Kosten aus und bietet eine sehr hohe Zuverlässigkeit hinsichtlich der Reinigung des verunreinigten Mediums.The solution proposed according to the invention, i. H. the magnetocaloric distillation unit offers a possibility for efficient water treatment. Drinking water can be treated in a very cost-effective manner with a very high level of reliability. This makes the solution proposed according to the invention interesting for emerging countries. The solution proposed according to the invention can be operated on an industrial scale, is characterized by relatively low costs and offers very high reliability with regard to the cleaning of the contaminated medium.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann anstelle eines Bewegens der kalorischen Wärmespeicher, was zu einem geringeren Wirkungsgrad führen würde, die Magnetisierung geändert werden und die Strömung der Fluidströme mittels der paarweisen Schaltung der Ventile via Umschalteinheit angepasst werden. Die Ventile können beispielsweise als Scheibenventile oder auch als jede andere mögliche Ventilbauart ausgebildet sein.In the solution proposed according to the invention, instead of moving the caloric heat accumulator, which would lead to a lower efficiency, the magnetization can be changed and the flow of the fluid streams can be adjusted by switching the valves in pairs via the switching unit. The valves can be configured as disc valves, for example, or as any other possible type of valve.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann in vorteilhafter Weise eine Entkopplung der Wärmetauscherkreise erfolgen. Während ein Wärmetauscher einen erheblichen Aufwand darstellt, Energieverluste produziert, einen erheblichen Platzbedarf hat und fehleranfälliger ist, kann gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung aufzubereitendes Wasser im Kondensatteil auf dem Wege der Destillation gewonnen werden, was in vorteilhafter Weise mittels des magnetokalorischen Prinzips realisiert wird. Bei dem Wärmeträger im magnetokalorischen Kreislauf handelt es sich beim vorliegenden Erfindungsgegenstand um Wasser, was einen erheblichen Vorteil bei der Herstellung von Trinkwasser darstellt. Andernfalls wäre eine Wasseraufbereitung - wie bei der Lösung gemäß DE 103 21 188 A1 - ziemlich aufwändig, was die Sicherheit und die Vermeidung des Übergangs von Kontaminationen betrifft und damit wenig energieeffizient im Betrieb sowie extrem teuer in der Herstellung.In the solution proposed according to the invention, the heat exchanger circuits can be decoupled in an advantageous manner. While a heat exchanger represents a considerable outlay, produces energy losses, requires a great deal of space and is more prone to errors, the solution proposed according to the invention allows water to be treated in the condensate section to be obtained by distillation, which is advantageously implemented using the magnetocaloric principle. The heat transfer medium in the magnetocaloric cycle is water in the present subject matter of the invention, which represents a considerable advantage in the production of drinking water. Otherwise there would be a water treatment - as in the solution according to DE 103 21 188 A1 - quite complex in terms of safety and avoiding the transfer of contamination and therefore not very energy-efficient in operation and extremely expensive to manufacture.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.

Es zeigen

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen magnetokalorischen Destillationseinheit,
2 eine Umschalteinheit und
3, 4 erste und zweite kalorische Speicherbereiche mit Ventilen und einem verdrehbaren Magneten.

Show it

1 a schematic representation of the magnetocaloric distillation unit proposed according to the invention,
2 a switching unit and
3 , 4 first and second caloric storage areas with valves and a rotatable magnet.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference symbols, with a repeated description The use of these elements is dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

Der Darstellung gemäß 1 ist eine magnetokalorische Destillationseinheit 8 zu entnehmen. Diese umfasst einen Behälter 10 sowie ein Vakuumsystem 12. Darüber hinaus sind in der magnetokalorischen Destillationseinheit 8 gemäß der Darstellung in 1 eine Pumpe 14 sowie ein Verdichter oder ein Förderaggregat 16 aufgenommen. Des Weiteren umfasst die magnetokalorische Destillationseinheit 8 eine magnetokalorische Wärmepumpe 28, der ein Antrieb 30 zugeordnet ist.According to the illustration 1 a magnetocaloric distillation unit 8 can be seen. This includes a container 10 and a vacuum system 12. In addition, in the magnetocaloric distillation unit 8 as shown in FIG 1 a pump 14 and a compressor or a pumping unit 16 were added. Furthermore, the magnetocaloric distillation unit 8 includes a magnetocaloric heat pump 28 to which a drive 30 is assigned.

Innerhalb des Behälters 10 befinden sich ein erstes Wärmetauschermodul 18 sowie ein zweites Wärmetauschermodul 20. Das erste Wärmetauschermodul 18 ist im Sumpfbereich 42 des Behälters 10 angeordnet, während sich das zweite Wärmetauschermodul 20 im oberen Bereich des Behälters 10, d. h. im Bereich des Dampfdoms 50 des Behälters 10 befindet.Within the tank 10 are a first heat exchanger module 18 and a second heat exchanger module 20. The first heat exchanger module 18 is located in the bottom region 42 of the tank 10, while the second heat exchanger module 20 is located in the upper region of the tank 10, i. H. in the area of the steam dome 50 of the container 10 is located.

Über einen Zulauf 22 gelangt verunreinigtes Medium im Sumpfbereich 42 in den Behälter 10. Unterhalb des Sumpfbereichs 42 des Behälters 10 befindet sich eine Konzentratpumpe 46, die Konzentrat aus einer Ansammlung 44 im Sumpfbereich 42 des Behälters 10 fördert.Contaminated medium in the sump area 42 enters the container 10 via an inlet 22 . Below the sump area 42 of the container 10 there is a concentrate pump 46 which conveys concentrate from an accumulation 44 in the sump area 42 of the container 10 .

Der Zulauf 22 des verunreinigten Mediums liegt seitlich am Sumpfbereich 42 des Behälters 10. Aus dem Sumpfbereich 42 des Behälters 10 wird aus der Ansammlung 44 von Konzentrat selbiges mittels einer Konzentratpumpe 46 abgezogen und gelangt in den Konzentratabzug 24.The inlet 22 of the contaminated medium is on the side of the sump area 42 of the container 10. The same is drawn off from the accumulation 44 of concentrate from the sump area 42 of the container 10 by means of a concentrate pump 46 and enters the concentrate outlet 24.

Entsprechend dem Betrieb der magnetokalorischen Wärmepumpe 28, die über den Antrieb 30 betrieben wird, erfolgt ein Hin- und Herschalten der magnetokalorischen Wärmepumpe 28, so dass ein warmer Strom 34 des innerhalb des Wärmepumpenkreislaufs 26 umzuwälzenden Mediums, insbesondere H₂O, in einen ersten kalorischen Speicherbereich 36 gelangt. According to the operation of the magnetocaloric heat pump 28, which is operated via the drive 30, the magnetocaloric heat pump 28 is switched back and forth, so that a warm stream 34 of the medium to be circulated within the heat pump circuit 26, in particular H ₂ O, is converted into a first caloric Storage area 36 arrives.

Entsprechend dem Betrieb der magnetokalorischen Wärmepumpe 28 gelangt bei deren Betrieb ein kalter Strom 38 des in dem Wärmepumpenkreislauf 26 umzuwälzenden Mediums in den zweiten kalorischen Speicherbereich 40 (vgl. 3 und 4).Corresponding to the operation of the magnetocaloric heat pump 28, during its operation a cold flow 38 of the medium to be circulated in the heat pump circuit 26 reaches the second caloric storage area 40 (cf. 3 and 4 ).

Aus der Darstellung gemäß 1 geht hervor, dass beim Betrieb der magnetokalorischen Wärmepumpe 28, angetrieben über den Antrieb 30, das verunreinigte Medium 22 im Sumpfbereich 42 des Behälters 10 verdampft, da das zweite Wärmetauschermodul 20 beheizt wird. Durch das im Inneren des Behälters 10 im Bereich von dessen Dampfdom 50 aufgenommene erste Wärmetauschermodul 18 wird der entstandene Dampf abgekühlt und aus dem Inneren des Behälters 10 erfolgt eine Förderung von Dampf, beispielsweise mittels eines angetriebenen Verdichters 16 in ein Vakuumsystem 12 der magnetokalorischen Destillationseinheit 8. Dort wird durch einen Destillationsprozess gereinigtes Medium 25 am Abzug 48 abgezogen und kann in gereinigtem Zustand einer Weiterverwendung zugeführt werden.According to the illustration 1 shows that during operation of the magnetocaloric heat pump 28, driven by the drive 30, the contaminated medium 22 evaporates in the sump region 42 of the container 10, since the second heat exchanger module 20 is heated. The vapor produced is cooled by the first heat exchanger module 18 accommodated in the interior of the container 10 in the region of its vapor dome 50, and vapor is conveyed from the interior of the container 10, for example by means of a driven compressor 16 into a vacuum system 12 of the magnetocaloric distillation unit 8. There, medium 25 cleaned by a distillation process is drawn off at the trigger 48 and can be supplied for further use in a cleaned state.

Der magnetokalorischen Wärmepumpe 8 ist die Umschalteinheit 32 zugeordnet. Durch diese erfolgt in alternierender Weise ein Umschalten der Wärmekreise, d. h. des warmen Stromes 34 beziehungsweise des kalten Stromes 38 zu den ihren jeweiligen Temperaturen entsprechenden kalorischen Speicherbereichen 36 beziehungsweise 40 . Innerhalb der magnetokalorischen Wärmepumpe 8 erfolgt abwechselnd eine Magnetisierung und Entmagnetisierung mindestens eines Magneten. Der kalte Strom 38 wird mithin abwechselnd gekühlt und geheizt. Da dies jedoch aus thermodynamischer Sicht unterbleiben soll, werden die entsprechenden Leitungen für den warmen Strom 34 und den kalten Strom 38 entsprechend dem jeweiligen Magnetisierungszustand und der Temperatur der Medienströme in den Leitungen und dem magnetisierbaren Speicher über Ventile umgeschaltet.The switching unit 32 is assigned to the magnetocaloric heat pump 8 . This causes the heating circuits to be switched over in an alternating manner, i. H. of the warm stream 34 and the cold stream 38 to the caloric storage areas 36 and 40 corresponding to their respective temperatures. Magnetization and demagnetization of at least one magnet take place alternately within the magnetocaloric heat pump 8 . The cold stream 38 is thus alternately cooled and heated. However, since this should not be done from a thermodynamic point of view, the corresponding lines for the hot stream 34 and the cold stream 38 are switched over via valves according to the respective magnetization state and the temperature of the media streams in the lines and the magnetizable accumulator.

Statt umschaltbarer Ventile innerhalb der Umschalteinheit 32 besteht alternativ die Möglichkeit, magnetisierbare Wärmespeicher relativ zu den Medienströmen, d. h. dem warmen Strom 34 beziehungsweise dem kalten Strom 38 zu bewegen.Instead of switchable valves within the switchover unit 32, there is alternatively the possibility of magnetizable heat accumulators relative to the media flows, i. H. to move the warm stream 34 or the cold stream 38 .

2 zeigt eine Umschalteinheit 32. 2 shows a switching unit 32.

Innerhalb der in 2 schematisch angedeuteten Umschalteinheit 32 befindet sich ein mittels des Antriebs 30 verdrehbarer Magnet 60. Die Umschalteinheit 32 umfasst vorzugsweise zwei einer warmen Seite zugeordnete Ventile, nämlich das erste Ventil 62 und das zweite Ventil 64.Within the in 2 Schematically indicated switching unit 32 contains a magnet 60 that can be rotated by means of drive 30. Switching unit 32 preferably includes two valves assigned to a warm side, namely first valve 62 and second valve 64.

Des Weiteren sind an der Umschalteinheit 32 an deren Kaltseite ein drittes Ventil 66 sowie ein viertes Ventil 68 angeordnet. Die Ventile 62, 64, 66, 68 können als Schieberventile mit axial bewegbaren Kolben oder als Scheibenventile zum Beispiel mit Keramikbauteilen ausgestaltet sein. Sinn und Zweck der Umschalteinheit 32 ist das Umschalten der Fluidströme auf Kalt- und Warmseite, da der erste kalorische Speicherbereich 36 sowie der zweite kalorische Speicherbereich 40 ortsfest sind und eine Umschaltung der Fluidführung zwischen dem ortsfest ausgestalteten ersten kalorischen Speicherbereich 36 sowie dem zweiten kalorischen Speicherbereich 40 erforderlich ist. Dies ist der abwechselnden Magnetisierung bei einer Verdrehung des verdrehbaren Magneten 60 durch den Antrieb 30 geschuldet.Furthermore, a third valve 66 and a fourth valve 68 are arranged on the switching unit 32 on its cold side. The valves 62, 64, 66, 68 can be designed as slide valves with axially movable pistons or as disk valves, for example with ceramic components. The purpose of switching unit 32 is to switch the fluid flows over to the cold and hot side, since the first caloric storage area 36 and the second caloric storage area 40 are stationary, and to switch the fluid flow between the stationary first caloric storage area 36 and the second caloric storage area 40 is required. This is the alternating magnetization with a twist of the rotatable magnet 60 owed by the drive 30.

Der Darstellung gemäß den 3 und 4 ist zu entnehmen, dass der verdrehbare Magnet 60, wie in 3 dargestellt, mittels des Antriebs 30 verdreht werden kann, sodass ein Medium, insbesondere eine wasserbasierte Flüssigkeit, innerhalb der magnetokalorischen Wärmepumpe 28 zirkuliert. Die 3 und 4 zeigen, dass über die in den 2, 3 und 4 der Umschalteinheit 32 jeweils zugeordneten Ventile, nämlich erstes Ventil 62, zweites Ventil 64, drittes Ventil 66 und viertes Ventil 68, entsprechend der Bewegung des verdrehbaren Magnets 60 eine Umschaltung der Fluidströmung in den ersten kalorischen Speicherbereich 36 beziehungsweise in den zweiten kalorischen Speicherbereich 40 erfolgen kann.The representation according to 3 and 4 it can be seen that the rotatable magnet 60, as in 3 shown, can be rotated by means of the drive 30, so that a medium, in particular a water-based liquid, circulates within the magnetocaloric heat pump 28. the 3 and 4 show that over in the 2 , 3 and 4 valves assigned to switchover unit 32, namely first valve 62, second valve 64, third valve 66 and fourth valve 68, the fluid flow can be switched over to first caloric storage area 36 or to second caloric storage area 40 in accordance with the movement of rotatable magnet 60 .

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, within the range specified by the claims, a large number of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 10321188 A1 [0002, 0014]
US 2004/0182086 A1 [0003]
US 2014/0290275 A1 [0004]

Claims

Magnetocaloric distillation unit (8) with a heat pump circuit (26) in which a medium, in particular H ₂ O, is circulated by means of a delivery unit (16) and at least one heat exchanger module (18, 20) through which the medium flows is arranged in a container (10). is characterized in that the heat pump circuit (26) comprises a magnetocaloric heat pump (28) with which a contaminated medium (22) supplied to the container (10) inside the container (10) is mixed with one and the same heat transfer medium of the heat pump circuit (26) is heated in the area of the contaminated medium (22) and is cooled by this same heat transfer medium in the area of the heat exchanger module (18), so that formerly contaminated medium (22) flows at a vent (48) of the container (10) to a vacuum system (12) and this leaves as purified medium (25).

Magnetocaloric distillation unit (8) according to claim 1 , characterized in that the magnetocaloric heat pump (28) and the delivery unit (16) have a common drive (30).

Magnetocaloric distillation unit (8) according to claims 1 until 2 , characterized in that the magnetocaloric heat pump (28) comprises a drive (30) and the delivery unit (16) comprises a separate drive.

Magnetocaloric distillation unit (8) according to claims 1 until 3 , characterized in that a warm flow (34) of the medium to be circulated in the heat pump circuit (26) flows to a first caloric storage area (36).

Magnetocaloric distillation unit (8) according to claims 1 until 3 , characterized in that a cold stream (38) of the medium to be circulated in the heat pump circuit (26) flows to a second caloric storage area (40).

Magnetocaloric distillation unit (8) according to claims 1 until 5 , characterized in that the magnetocaloric heat pump (28) is assigned a switching unit (32) which connects the warm stream (34) in the heat pump circuit (26) to the first caloric storage area (36) and the cold stream (38) in the heat pump circuit (26 ) connects to the second caloric storage area (40).

Magnetocaloric distillation unit (8) according to claims 1 until 6 , characterized in that the switching unit (32) comprises a means of the drive (30) rotatable magnet (60), the valves (62, 64) on a warm side of the switching unit (32) and valves (66, 68) on a cold Side of the switching unit (32) actuated.

Method for processing/cleaning a contaminated medium (22) which is fed to a container (10) in which a first heat exchanger module (18) for heating the contaminated medium (22) and a second heat exchanger module (20) for cooling the contaminated medium ( 22) are arranged, with at least the following process steps: a) supply of the contaminated medium (22) to a sump area (42) of the container (10) and heating of the contaminated medium (22) by the first heat exchanger module (18), b) cooling of the contaminated medium (22) in the area of a vapor dome (50) within the container (10), c) withdrawing cleaned medium (25) from the container (10) at a vent (48) into a vacuum system (12).

Use of the magnetocaloric distillation unit (8) according to one of Claims 1 until 6 for the treatment of drinking water.