DE19506499A1

DE19506499A1 - Distilled water assembly

Info

Publication number: DE19506499A1
Application number: DE1995106499
Authority: DE
Inventors: Diethard Dr Merz
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1996-04-11

Abstract

An assembly consists of an evaporator (1) for the incoming raw water, a condenser (2) which receives vapour from the evaporator, and from which condensed distilled water passes to a collecting tank (8). A pressure pump (3) is incorporated in the passage between evaporator (1) and condenser (2), and the condenser (2) is in thermal contact with raw water in the evaporator (1). The condenser (2) is an extended pipe (4) whose surface is extended by cooling fins. The evaporator (2) incorporates an electric heater (6). The pump (3) increases the pressure to produce a vapour pressure increase with a temperature difference between the condenser (2) and the evaporator (1) of at least 5 deg C. A throttle (7) is incorporated at the end of the condenser (2) pipe (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von destilliertem Wasser für den Hausgebrauch mit einem Verdampfer, dem Rohwasser zugeführt wird, und einem Kondensator, in den der im Verdampfer entstehende Dampf einströmt, aus dem dann nach Kondensation des Dampfes destilliertes Wasser in einen Sammeltank abgeführt wird.The invention relates to a device for producing distilled water for the Home use with an evaporator to which raw water is supplied and one Condenser into which the vapor generated in the evaporator flows, from which then after condensation of the steam, distilled water is discharged into a collecting tank becomes.

Derartige Vorrichtungen werden benötigt, wenn die Qualität des zur Verfügung stehen den Trinkwassers bestimmten Anforderungen nicht genügt oder wenn das vorhandene Wasser nicht trinkbar ist. Für derartige Zwecke, d. h. für die Entfernung von Kalk- und Schadstoffen aus dem Wasser sind Destilliervorrichtungen bekanntgeworden, die in ihrer Leistung auf den Bedarf eines einzelnen Haushaltes ausgelegt sind. Solche Geräte müssen robust, zuverlässig und preiswert sein. Bei marktgängigen Ausführungen ist meist ein elektrisch beheizter Verdampfer und ein luftgekühlter Kondensator vorgesehen. Das bedeutet, daß die gesamte zum Aufwärmen und Verdampfen des Rohwassers aufgewendete Energie letztlich an die Kühlluft und damit als Verlust an die Umgebung abgegeben wird. In kälteren Gegenden könnte diese Energie zur Raumheizung benutzt werden und ein echter Verlust würde nur insoweit entstehen, als zur Raumheizung billigere Energie zur Verfügung stünde. Wo aber keine Sekundärnutzung möglich ist, ist die Herstellung von destilliertem Wasser mit den bekannten Geräten wegen der hohen Energieabfuhr an die Umgebung sehr verlustreich und teuer.Such devices are needed if the quality of the are available the drinking water does not meet certain requirements or if the existing one Water is not drinkable. For such purposes, i.e. H. for the removal of lime and Pollutants from water have become known in their stills Performance are designed for the needs of a single household. Such devices must be robust, reliable and inexpensive. For common designs Usually an electrically heated evaporator and an air-cooled condenser are provided. This means that the whole is used to warm up and evaporate the raw water Ultimately, the energy expended on the cooling air and thus as a loss to the environment is delivered. In colder areas, this energy could be used for space heating and a real loss would only arise to the extent that for space heating cheaper energy would be available. But where no secondary use is possible the production of distilled water with the known equipment because of the high Energy dissipation to the environment is very lossy and expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von destilliertem Wasser für den Hausgebrauch zu verbessern und insbesondere eine Vorrichtung anzugeben, mit der der Energieaufwand deutlich gesenkt werden kann.The invention has for its object the production of distilled water for to improve home use and in particular to provide a device with which the energy expenditure can be significantly reduced.

Zur Lösung diese Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend abzuwandeln, daß im Strömungsweg zwischen Verdampfer und Kondensator eine Pumpe zur Erhöhung des Dampfdruckes vorgesehen ist und daß der Kondensator im Wärmekontakt mit dem Rohwasser des Verdampfers steht. To solve this problem, the generic type is proposed according to the invention Modify the device so that in the flow path between the evaporator and condenser a pump for increasing the vapor pressure is provided and that the condenser is in thermal contact with the raw water of the evaporator.

Auf diese Weise erreicht man, daß die Kondensation des Dampfes bei einer höheren Temperatur stattfindet als die Verdampfung des Wassers und daß eine Temperaturdiffe renz eingestellt werden kann, die ausreicht, mit wirtschaftlich vertretbar großer Wärme tauschfläche die Kondensationswärme als Verdampfungswärme zu nutzen. Damit verbleibt der überwiegende Teil der zur Destillation benötigten Energie innerhalb des Systems; er wird zwischen der höheren Kondensationstemperatur und der niedrigeren Verdampfungstemperatur quasi im Kreislauf geführt.In this way it is achieved that the condensation of the steam at a higher Temperature takes place as the evaporation of the water and that a temperature differs limit can be set, which is sufficient, with economically justifiable high heat exchange surface to use the heat of condensation as heat of vaporization. In order to The majority of the energy required for distillation remains within the Systems; it becomes between the higher condensation temperature and the lower Evaporation temperature virtually circulated.

Mit einer ersten, noch keineswegs optimierten Versuchsausführung konnte gezeigt werden, daß bezogen auf die verbrauchte elektrische Energie mehr als die dreifache Menge an destilliertem Wasser erzeugt werden kann, wenn man die erfindungsgemäße Vorrichtung anstelle einer herkömmlichen mit einem mit Luft gekühlten Kondensator benutzt.With a first, not yet optimized experiment execution could be shown be that based on the electrical energy consumed more than three times Amount of distilled water can be generated if you use the invention Device instead of a conventional one with an air-cooled condenser used.

Die Verlegung des Kondensators in den Verdampfer hat den weiteren Vorteil, daß man mit einer wesentlich kleineren Wärmetauschfläche auskommt, weil die Wärmeüber gangszahl für siedendes Wasser wesentlich größer ist als für Luft. Dadurch wird der gerätetechnische Aufwand für die zusätzlich erforderliche Pumpe zu einem erheblichen Teil bereits kompensiert, so daß sich die Pumpe wesentlich eher amortisiert als wenn man nur von der erheblichen Einsparung an Betriebsenergie ausgeht.Laying the condenser in the evaporator has the further advantage that needs a much smaller heat exchange surface because the heat transfer gears for boiling water is significantly larger than for air. This will make the technical expenditure for the additionally required pump to a considerable Part already compensated so that the pump pays for itself much sooner than if one only assumes the considerable savings in operating energy.

Der Kondensator besteht zweckmäßigerweise aus einer Rohrschlange mit durch Rippen vergrößerter äußerer Oberfläche. In Verbindung mit der vorgesehenen Erhöhung des Dampfdruckes und der davon abhängigen Differenz zwischen der Kondensations- und Verdampfungstemperatur läßt sich so für jeden Anwendungsfall die optimale Kondensa torgröße konzipieren, die mitbestimmend ist für die Größe des Verdampfers und damit der gesamten Vorrichtung.The condenser expediently consists of a coil with ribs enlarged outer surface. In connection with the proposed increase in Vapor pressure and the dependent difference between the condensation and Evaporation temperature can be the optimal condensate for every application Design the door size, which is a determining factor for the size of the evaporator and thus of the entire device.

Dabei weist der Verdampfer vorzugsweise eine leicht regelbare elektrische Heizung auf. Die Pumpe ist für eine solcher Erhöhung des Dampfdruckes ausgelegt, daß die Differenz zwischen der Temperatur im Kondensator und dem Verdampfer mindestens 5°C beträgt. Bei noch kleineren Differenzen dürfte die erforderliche Wärmetauschfläche unwirt schaftlich groß werden. Andererseits soll aber auch der Energiebedarf der Pumpe nicht zu groß werden. In jedem Fall können Druckdifferenz und Wärmeaustauschfläche in weiten Grenzen variiert und unter Berücksichtigung der Energie- und Materialpreise optimiert werden.The evaporator preferably has an easily controllable electrical heater. The pump is designed for such an increase in vapor pressure that the difference between the temperature in the condenser and the evaporator is at least 5 ° C. If the differences are even smaller, the required heat exchange surface may be inhospitable grow socially. On the other hand, the energy requirement of the pump should not get too big. In any case, pressure difference and heat exchange area can be in wide limits and taking into account energy and material prices be optimized.

Am Ende der Rohrschlange des Kondensators ist eine Drosselstelle vorgesehen, mit der das vorgesehene Druckniveau im Kondensator aufrechterhalten und konstant eingestellt werden kann.At the end of the condenser coil, a choke point is provided with which maintain the intended pressure level in the condenser and set it constant can be.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Zuleitung für das im allgemeinen mit Umgebungstemperatur vorliegende Rohwasser durch den Sammeltank für das destillierte Wasser geführt und als Wärmetauscher ausgebildet ist. Damit ist eine weitere Energieeinsparung möglich, denn eine evtl. erforderliche Rest kondensation und eine notwendige Abkühlung des destillierten Wassers können so zur Vorwärmung des Rohwassers auf Siedetemperatur ausgenutzt werden. Dies ist vor allem zweckmäßig, wenn das Kondensat nicht heiß verwendet werden soll.In a further embodiment of the inventive concept it is provided that the supply line for the raw water generally present at ambient temperature through the Collection tank for the distilled water and is designed as a heat exchanger. This enables further energy savings, because a possibly necessary rest Condensation and the necessary cooling of the distilled water can thus lead to Preheating of the raw water to boiling temperature can be used. This is before all useful if the condensate should not be used hot.

Der Verdampfer kann für Normal- oder Unterdruckbetrieb ausgelegt werden. Bei Normal druck ist er keinen zusätzlichen Beanspruchungen unterworfen und bei Unterdruck kann das Temperaturniveau der Destillation und damit auch der Wärmeverlust an die Umge bung niedrig gehalten werden.The evaporator can be designed for normal or vacuum operation. With normal pressure, it is not subjected to any additional stresses and can with negative pressure the temperature level of the distillation and thus also the heat loss to the environment exercise should be kept low.

Dementsprechend ist der Kondensator für Normal- oder Überdruckbetrieb auszulegen. Bei Überdruckbetrieb ergibt sich als Vorteil, daß vorhandene Keime im Wasser bei Temperaturen über 100°C zuverlässig abgetötet werden. Bei Normaldruckbetrieb kann die Drosselstelle am Ausgang des Kondensators entfallen.The condenser must be designed accordingly for normal or overpressure operation. With overpressure operation there is an advantage that existing germs in the water Temperatures above 100 ° C can be reliably killed. During normal pressure operation the choke point at the output of the capacitor is eliminated.

Ferner ist vorgesehen, daß Verdampfer, Pumpe, Kondensator und Sammeltank als Baueinheit mit Anschlüssen für den Rohwasserzulauf, für die Entnahme von destilliertem Wasser und für die Stromversorgung ausgebildet ist. Dabei wird zwischen Verdampfer und Sammeltank zweckmäßigerweise eine Wärmedämmschicht vorgesehen. Die elek trische Heizung ist vorzugsweise außerhalb des Verdampfers angeordnet, damit sie gegebenenfalls ausgetauscht werden kann, ohne daß die Vorrichtung geleert werden muß. Außerdem weist der Verdampfer eine verschließbare Montage- und Revisionsöff nung auf.It is also provided that the evaporator, pump, condenser and collecting tank as Unit with connections for the raw water supply, for the removal of distilled Water and is trained for the power supply. It is between the evaporator and collecting tank expediently provided a thermal barrier coating. The elec trical heating is preferably arranged outside the evaporator so that it if necessary, can be replaced without emptying the device got to. In addition, the evaporator has a lockable assembly and inspection opening on.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der Figur im Schnitt und teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.Further details of the invention are shown in the figure in section and partially illustrated schematically illustrated embodiment.

Der Verdampfer 1 ist für die Aufnahme eines gewissen Wasservorrats ausgelegt, der durch kontinuierlichen Zulauf von Rohwasser oder Einfüllen von Hand über die Revi sionsöffnung 14 in den Verdampfer 1 gelangt. Innerhalb des Verdampfers 1 ist der Kondensator 2 so angeordnet, daß er allseitig von Wasser umgeben ist. Der Kondensa tor 2 ist als Rohrschlange 4 mit durch Rippen 5 vergrößerter äußerer Oberfläche ausge bildet. Er wird mittels der Pumpe 3 mit Dampf beschickt, der aus dem Verdampfer 1 oberhalb des Wasservorrats abgesaugt und auf ein höheres Druckniveau gefördert wird. Räumlich getrennt, aber in Wärmekontakt mit dem Verdampfer 1, ist eine elektrische Heizung 6 angeordnet, die nur noch für einen Bruchteil der Leistung ausgelegt werden muß, die für gleiche Verdampfungsleistungen bei Vorrichtungen mit Luft gekühltem Kondensator benötigt wird.The evaporator 1 is designed to hold a certain water supply, which reaches the evaporator 1 through the continuous supply of raw water or filling by hand via the revision opening 14 . Inside the evaporator 1 , the condenser 2 is arranged so that it is surrounded on all sides by water. The capacitor 2 is formed as a coil 4 with ribs 5 enlarged outer surface. It is supplied with steam by means of the pump 3 , which is sucked out of the evaporator 1 above the water supply and conveyed to a higher pressure level. Spatially separated, but in thermal contact with the evaporator 1 , an electric heater 6 is arranged, which only has to be designed for a fraction of the power required for the same evaporation powers in devices with air-cooled condensers.

Am Ende der Rohrschlange 4 ist eine Drosselstelle 7 vorgesehen, die einmal zur Auf rechterhaltung der von der Pumpe 3 erzeugten Druckdifferenz und zum anderen zur Einstellung bzw. Einhaltung eines vorgegebenen Druckniveaus dient.At the end of the coil 4 , a throttle point 7 is provided, which is used to maintain the pressure difference generated by the pump 3 and to set or maintain a predetermined pressure level.

An den Verdampfer 1 ist ein Sammeltank 8 für das destillierte Wasser angebaut, durch den die als Wärmetauscher 9 ausgebildete Zuleitung 10 für das Rohwasser geführt ist. Außerdem ist ein Anschluß 11 für die Entnahme des destillierten Wassers vorgesehen.A collecting tank 8 for the distilled water is attached to the evaporator 1 , through which the feed line 10, designed as a heat exchanger 9 , for the raw water is passed. In addition, a connection 11 is provided for the removal of the distilled water.

Zwischen Verdampfer 1 und Sammeltank 8 ist eine Wärmedämmschicht 13 angeordnet, damit eine kompakte Bauweise realisiert, eine negative thermische Beeinflussung jedoch vermieden werden kann.A heat insulation layer 13 is arranged between the evaporator 1 and the collecting tank 8 , so that a compact construction is realized, but a negative thermal influence can be avoided.

Die Pumpe 3 besitzt einen Anschluß 12 für die Stromversorgung, über die sie von einer nicht dargestellten Regeleinrichtung ansteuerbar ist. The pump 3 has a connection 12 for the power supply, via which it can be controlled by a control device, not shown.

Über die Montage- und Revisionsöffnung 14 kann man bedarfsweise in den Verdampfer 1 eingreifen, bzw. diese kann auch als Einfüllöffnung für das Rohwasser dienen. Al lerdings können dann der Wärmetauscher 9 und die Zuleitung 10 entfallen. Im übrigen kann die Vorrichtung durch an sich bekannte Temperatur- und Druckfühler ergänzt werden, die in Verbindung mit einer geeigneten Regeleinrichtung einen vollautomati schen Destillierbetrieb ermöglichen.If necessary, one can intervene in the evaporator 1 via the assembly and inspection opening 14 , or this can also serve as a filling opening for the raw water. However, the heat exchanger 9 and the feed line 10 can then be omitted. In addition, the device can be supplemented by known temperature and pressure sensors which, in conjunction with a suitable control device, enable a fully automatic distillation operation.

Claims

1. Device for the production of distilled water for domestic use with an evaporator ( 1 ), the raw water is supplied, and a condenser ( 2 ), into which the steam generated in the evaporator ( 1 ) flows, from which then distilled after condensation of the steam Water is discharged into a collecting tank ( 8 ), characterized in that a pump ( 3 ) for increasing the vapor pressure is provided in the flow path between the evaporator ( 1 ) and the condenser ( 2 ) and that the condenser ( 2 ) is in thermal contact with the raw water of the Evaporator ( 1 ) is.

2. Device according to claim 1, characterized in that the capacitor ( 2 ) consists of a coil ( 4 ) with by ribs ( 5 ) ver larger surface.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the evaporator ( 2 ) has an electric heater ( 6 ).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pump ( 3 ) is designed for such an increase in vapor pressure that the difference between the temperature in the condenser ( 2 ) and in the evaporator ( 1 ) is at least 5 ° C.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a throttle point ( 7 ) is provided at the end of the coil ( 4 ) of the capacitor ( 2 ).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the feed line ( 10 ) for the raw water through the collecting tank ( 8 ) for the distilled water and is designed as a heat exchanger ( 9 ).

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaporator ( 1 ) is designed for normal or negative pressure operation.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the capacitor ( 2 ) is designed for normal or positive pressure.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaporator ( 1 ), pump ( 3 ), condenser ( 2 ) and collecting tank ( 8 ) as a unit with connections for the untreated water supply ( 10 ) for the removal of distilled material Water ( 11 ) and for the power supply ( 6 , 12 ) is formed.

10. The device according to claim 9, characterized in that a heat insulation layer ( 13 ) is provided between the evaporator ( 1 ) and collecting tank ( 8 ).

11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the electrical heater ( 6 ) is arranged outside the evaporator ( 1 ).

12. The device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the evaporator ( 1 ) has a closable assembly and inspection opening ( 14 ).