DE2427651A1 - Vorrichtung zum destillieren von wasser - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Destillieren von Wasser Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Destillieren von Wasser mit einem Verdampfungsgefäß, einer elektrischen Heizeinrichtung, einem Kühler und einer zwischen dem Verdamp#ungsgefäß und dem Kühler angeordneten Fraktionierschicht mit großer Oberfläche.
• Vorrichtungen der genannten Art sind bekannt und im Laufe der Zeit ständig verbessert worden. Neben konstruktiven Weiterentwicklungen brachten auch neue Werkstoffe wichtige Fortschritte. Von verzinntem Kupfer über Alkali- und Borsilikatglas zum Quarzglas ergab sich eine Steigerung der Reinheit des erhaltenen Destillats.
• Die Erfindung ist auf eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gerichtet, welche insbesondere in Arztpraxen, Krankenhäusern und Apotheken verwendet werden kann.
• Die Vorrichtung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsgefäß, die Fraktionierschicht und gegebenenfalls der Kühler aus Polytetrafluoräthylen oder aus einem porenfrei mit Polytetrafluoräthylen beschichteten Material bestehen.
• Die Vorrichtung der Erfindung ist infolge ihrer kompakten Bauart leicht zu transportieren und billig in der Herstellung.
• Das mit ihr erhaltene destillierte Wasser ist reiner, als es die Vorschriften des Deutschen Arzneimittelbuches (DAS 7) verlangen.
• Die brände des Verdampfungsgefäßes bei Vorrichtungen der oben genannten Art sind stets etwas kälter als die Innentemperatur, so daß sich hier ein dünner Wasserfilm kondensiert, der durch den Dampfstrom mitgerissen und in das Destillat übergeleitet werden kann. Außer der Gefahr, daß auf diese Weise undestilliertes Speisewasser in das Destillat gelangt, besteht die weitaus schwerwiegendere Gefahr, daß über diesen wandernden Kondensatfilm nicht verdampfbare Pyrogene das Destillat erreichen, so daß dieses für eine medizinische Verwendung unbrauchbar wird. Ein weiterer Nachteil bekannter Vorrichtungen ist, daß das Material des Verdampfungsgefäßes auch dann angegriffen wird, wenn es aus Metall oder Glas besteht, selbst wenn künstlich enthärtetes Wasser als Speisewasser Verwendung findet, da sich hier während des Siedevorganges Natriumhydroxid bildet. Bei kalkhaltigem Speisewasser setzt sich der ausgefallene Kalk an den Metall-, Glas- oder Quarzwänden fest und wächst dort sehr schnell zu einer harten, auch mit Säuren schlecht entfernbaren Schicht zusammen.
• Zur Behebung dieser Nachteile besteht das Verdampfungsgefäß vorzugsweise aus auf der Innenseite porenfrei mit Polytetrafluoräthylen beschichtetem Glas. Infolge der Hydrophobie des Polytetrafluoräthylens ist die Bildung eines kontinuierlichen Kondenswasserfilmes ausgeschlossen. Die antiadhäsiven Eigenschaften verhindern zudem das Festsetzen von Kalk. Der ausfallende Kalk bleibt feinkörnig und wird bei kontinuierlichem Betrieb größtenteils abgeschwemmt.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht die Heizeinrichtung aus einem porenfrei mit Polytetrafluoräthylen beschichteten Heizdraht, dessen Heizleistung maximal 1 Watt/cm2 beträgt. Dieses Merkmal bietet weitere Vorteile gegenüber entsprechenden Einrichtungen in bekannten Destilliervorrichtungen, die im allgemeinen einen metallummantelten Tauchsieder aufweisen, der auf engem Raum eine hohe Heizleistung erbringt. Dies bedeutet bei einer üblicherweise verwendeten Heizleistung von 6 Watt/cm2 und mehr, daß an der überheißen Oberfläche das Wasser explosionsartig verdampft, ein sehr stürmisches Kochen stattfindet und Verunreinigungen aus dem Wasser in den Dampfstrom mitgerissen werden. Außerdem können sich im Laufe der Zeit Metallanteile aus dem Heizungsmantel lösen. Zudem neigen diese Metallkörper zu einer relativ schnellen Kalkverkrustung.
• Vorzugsweise besteht die Fraktionierschicht aus Polytetrafluoräthylen in Form von Spänen, Ringen, Fäden, Spiralen, Wolle, Gewebe, Schwämmen oder Plättchen. Dadurch wird erreicht, daß in dem aufsteigenden Dampfstrom befindliche unverdampfte Wassertröpfchen vor der Kondensation ausgeschieden werden. Zudem findet infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Polytetrafluoräthylens und der damit gegebenen Unterkühlung eine teilweise Kondensation des Dampfes in der Schicht statt, wodurch ein partieller Rücklauf erhalten wird. Hierdurch wird eine Selektierung und damit eine Erhöhung der Destillatreinheit erreicht.
• Anstelle von Polytetrafluoräthylen kann für das Material des Kühlers vorzugsweise Glas, insbesondere Borsilikatglas, verwendet werden. Dadurch wird eine Kostenersparnis erreicht, ohne daß eine nennenswerte Verschlechterung der Qualität des destillierten Wassers eintritt.
• Zur Vermeidung des Übertritts von TVasserspritzern in das Destillat wird zwischen dem Verdampfungsgefäß und der Fraktionierschicht vorzugsweise eine Prallsieb aus Polytetrafluoräthylen oder aus einem mit Polytetrafluoräthylen beschichteten Material oder mehrere angeordnet.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich zwischen der Fraktionierschicht und dem Kühler eine mikroporöse, für Gase permeable Polytetrafluoräthylenmembran angeordnet, die das System zur Atmosphäre abschließt. Im Speisewasser enthaltene Gase, z.B. Kohlensäure oder freies Chlor, die nicht in das Destillat übergehen sollen, können somit an die Atmosphäre abgegeben werden. Die Größe der Membranporen ist so gewählt, daß die Membran für Gase, nicht jedoch für agglomerierte Wasserdampfmoleküle permeabel ist.
• Die Membran besteht vorzugsweise aus einer von einer rammextrudierten Teflonmasse abgeschälten Folie, deren Dicke in der Größenordnung von etwa 50 P liegt.
• Das Verdampfungsgefäß ist vorzugsweise ringförmig und nach oben offen ausgebildet, so daß der Kühler zentrisch in demselben angeordnet werden kann. Der Kühler ist vorzugsweise mittels eines Scnliffs in das Verdampfungsgefäß einsetzbar.
• Diese Anordnung ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise sowie ein leichtes Zusammensetzen bzw. Auseinandernehmen der Vorrichtung.
• Der Innenrand des Verdampfungsgefäßes wird vorzugsweise etwas niedriger als der Außenrand ausgebildet, so daß die Oberkante des eingesetzten Kühlers etwas unterhalb des Außenrandes des Verdampfungsgefäßes liegt. Die Membran kann dann in besonders günstiger ~reise auf den Außenrand des Verdampfungsgefäßes aufgesetzt werden.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das in dem Kühler erwärmte Kühlwasser zum Teil in das Verdampfungsgefäß eingeleitet werden, so daß bereits vorgewärmtes Wasser zur Verdampfung zur Verfügung steht.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung in schematischer Darstellung und Fig. 2 eine genauere Darstellung der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform.
• Gemäß Fig. 1 umfaßt die gezeigte Ausfuhrungsform ein ringförmiges Verdampfungsgefäß 1, in das zentrisch ein Kühler 2 mit einer Kühlschlange zur Aufnahme von Kühlwasser 3 eingesetzt ist. Das Verdampfungsgefäß 1 besteht aus porenfrei mit Polytetrafluoräthylen beschichtetem Borsilikatglas. Weiterhin ist eine Heizeinrichtung 4 vorgesehen, die aus einem porenfrei mit Polytetrafluoräthylen beschichteten Heizdraht besteht. Das zu destillierende Speisewasser wird bei 5 eingeleitet, im Ver-Verdampfungsgefäß verdampft, geht durch eine z.B. aus Polytetrafluoräthylenplättchen mit großer Oberfläche bestehende Fraktionierschicht 6 und verläßt nach der Kondensation im Kühler 2 die Vorrichtung bei 6a.Kühlwasser wird bei 7 zu- bzw.
• abgeführt. Das Verdampfungsgefäß ist oben mit einer mikroporösen, für Gase permeablen Membran 8 aus Polytetrafluorathylen abgedeckt, die den Austritt von in dem Speisewasser gelösten Gasen an die Atmosphäre gestattet.
• Erfindungsgemäß soll die Heizleistung der Heizeinrichtung 4 nicht mehr als 1 Ntlatt/cm2 betragen. Es kann zwar auch eine höhere Heizleistung verwendet werden, es muß dann aber Sorge getragen werden, daß die Heizeinrichtung ständig mit Wasser bedeckt ist.
• Die Polytetrafluoräthylenmembran 8 besteht aus einer von einer rammextrudierten Teflonmasse abgeschälten Folie, die sich für den angegebenen Zweck als ausreichend porös erwiesen hat.
• Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform umfaßt ein ringförmiges, nach oben offenes Verdampfungsgefäß 9, das sich auf seiner Innenseite stufenförmig nach oben verjüngt. Im unteren Teil des Verdampfungsgefäßes ist die Heizeinrichtung 4 angeordnet. Zwischen einer Wasseroberfläche 10 und der Fraktionier-12 schicht 6 sind Prallsiebe aus Polytetrafluoräthylen oder einem damit porenfrei beschichteten geeigneten L7aterial angeordnet.
• Am oberen Ende der Innenseite des Verdampfungsgefäßes 9 befindet sich ein Schliff 11, durch den der Kühler 2 in das Gefäß eingeführt und zentrisch festgelegt werden kann.
• Der Innenrand 12ades Verdampfungsgefäßes ist etwas niedriger ausgebildet als dessen Außenrand 13. Die Membran 8 ist auf dem Außenrand des Verdampfungsgefäßes 9 aufsetzbar ausgebildet.
• Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform der Erfindung arbeitet wie folgt: Das Speisewasser läuft von einem Stutzen 14 durch die Kühler schlange 3 und gelangt bei einer Abzweigung 15 zum Teil in das Verdampfungsgefäß 9 und zum Teil in ein Überlaufgefäß 16. Die Höhe eines Ablaufrohres 17 bestimmt die Höhe des Wasserspiegels im Verdampfungsgefäß. In dem Ablaufrohr 17 befindet sich in der Nähe der Zuleitung des Kühlwassers von der Kühlechlange 3 ein kleines Loch 18. Bei zu geringem \#asserzulc)uf, der nicht ausreichen würde, um den Wasserdampf zu kühlen und zu kondensieren, läuft dieses Wasser direkt durch das Loch 18 ab, ohne in dem Überlaufgefäß 16 zu steigen. Ein pneumatischer Schalter 19 schaltet dann die Heizeinrichtung 4 nicht ein. Läuft genügend Speisewasser zu, so steigt dieses im Überlaufgefäß 16 und staut sich in einem seitlichen Rohr 20, das an das Überlaufgefäß 16 angeschlossen ist, und zwar etwa bei der Stelle 21.
• Hierdurch wirkt ein Luftdruck auf eine Membran 22 in dem hydropneumatischen Schalter 19, wodurch über Kontaktfedern 23 der Stromkreis der Heizeinrichtung 4 geschlossen wird. Der Schalter 19 dient somit als #assermangelsicherung.

Claims (16)

2 a t e n t a n 5 p r ü c h e

1. Vorrichtung zum Destillieren von Wasser mit einem Verdampfungsgefäß, einer elektrischen Heizeinrichtung, einem Kühler und einer zwischen dem Verdampfungsgefäß und dem Kühler angeordneten Fraktionierschicht mit großer Oberfläche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Verdampfungsgefäß (i, 9), die Fraktionierschicht (6)* und gegebenenfalls der Kühler (2) aus Polytetrafluoräthylen oder einem porenfrei mit Polytetrafluoräthylen beschichteten Material besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Verdampfungsgefäß (1, 9) aus auf der Innenseite porenfrei mit Polytetrafluoräthylen beschichtetem Glas besteht.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Reizeinrichtung (4) aus einem porenfrei mit Polytetrafluoräthylen beschichteten Heizdraht besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch g e -e en n z e i c h n e t , daß die Reizleistung des Heizdrahtes nazimal 1 @att/cm2 beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Srixtionierschicht (6) aus Polytetrafluoräthylen in Form von Spänen, Ringen, Fäden, Spiralen, wolle, Gewebe, Schlämmen oder Plättchen besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kühler (2) aus Glas besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Verdampfungsgefäß (1, 9) und der Fraktionierschicht (6) ein Prallsieb (12 ) aus Polytetrafluoräthylen oder einem mit Polytetrafluoräthylen porenfrei beschichteten Material oder mehrere angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß im Bereich zwischen der Fraktionierschicht (6) und dem Kühler (2) eine mikroporöse, für Gase permeable Polytetrafluoräthylenmembran (8) angeordnet ist, die das System zur Atmosphäre abschließt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Membran (8) eine von einer rammextrudierten Polytetrafluoräthylenmasse abgeschälte Folie ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die t.'Iembran (8) eine Dicke von etwa 50 P aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Verdampfungsgefäß (9) ringförmig und nach oben offen ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kühler (2) zentrisch in dem Verdampfungsgefäß angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kühler (2) in das Verdampfungsgefäß (9) mittels eines Schliffs (11) einsetzbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Innenrand (12a) des Verdampfungsgefäßes (9) etwas niedriger als der Außenrand (13) ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Membran (8) auf den Außenrand (13) des Verdampfungsgefäßes (9) aufsetzbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Kühler (2) erwärmtes Kühlwasser in das Verdampfungsgefäß (9) einleitbar ist.