DE2448884A1 - Trinkwasserbereiter - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Bereitung von Trinkwasser in Haushaltungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren, Gebrauchswasser durch Entgasung, Destillation und Mineralisierung in chemisch, biologisch und bakteriologisch einwandfreies, schmackhaftes Trinkwasser zu verwandeln, und eine Vorrichtung, welche in einem einzigen Gerät und in einer einzigen Druckstufe die automatische Durchführung dieses Verfahrens ermöglicht.
• Bei der laufend zunehmenden chemischen, biologischen und bakteriologischen Verunreinigung des Grund-, Oberflächen- und Flußwassers, sowie der steigenden Verknappung genußfähigen Wassers besonders in Ballungsräumen gebietet es sich, solange noch Zeit dazu ist, vor allem Haushaltungen und Kleinverbrauchern die Möglichkeit zu schaffen, sich absolut einwandfreies und schmackhaftes Trinkwasser selbst bereiten zu können. Eine solche Anlage soll vor allem nicht aufwendig sein, darf als Haushaltsgerät nur aus einem -Apparat bestehen, der wartungsfrei automatisch arbeitet, und die Anschaffunw und Betriebskosten müssen niedrig liegen.
• Eine Filtriewng, und sei sie noch so fein, reicht bereits heute schon vielerorts nicht mehr aus, das "Lebenselement Wasser" für jedermann zu sichern. Die Wassergefährdung nimmt Ausmaße an, daß Versorgungsschwierigkeiten, Verseuchungen und meist plötzlich auftretende Epidemien In Zukunft nicht mehr auszuschließen sind. Dieser rapide wachsenden Gefahr zu begegnen, ist der vornehmste Zweck dieser Erfindung.
• Die Verdampfungstechnik für die Trinkwasserbereitung ist schon alt und wird auf seegehenden Schiffen oder zur Süßwassergewinnung aus Meerwasser in Trockenregionen angewendet Der apparative Aufwand solcher'Anlagen ist wegen der aus wirtschaftlichen Gründen bedingten mehrstufigen Verdampfung jedoch relativ sehr groß. Eine Entgasung war nicht notwendig, weil fast ausschließlich Meerweiser destilliert wurde. Dieser hohe Aufwand läßt es fuktionsmäßig nicht zu - zuawhen vom PlatzbedafF, derartige Anlagen filr Leistungen auch unter etwa so l/h zu bauen und zu betrul Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde: a) das Verfahren einerseits so zu vereinfachen, daß der Zweck im Gegensatz zum Stande der Technik mit wesentlich geringerem apparativen Aufwand bei tragba ren Anschaffungskosten erreicht wird und andererseits die Rohwasserentgasung eingeschlossen ist Außerdem muß das Verfahren den Bedürfnissen von Haushaltungen entsprechen und die Nutzung der Dampftwärme innerhalb des Haushaltes ermöglichen, um optimal niedrige Betriebskosten zu gewährleisten, b) die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so einfach und platzsparend zu konstruieren, daß diese leicht montiert, vollautomatisch wartungsfrei arbeiten und bei evtl. Störungen von jedermann selbst überprüft und instandgesetzt werden kann Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß ein einziges Gerät bei nur einer Druckstufe oberhalb etwa 5 m WS und nur einem Durchgang die nachstehenden aufeinanderfolgenden, jedoch vor-und rückwärts wirkenden Funktionen erfüllt: a) niveaugeregelter Rohwasserzulauf, b) Regenerativ-Vorwärmung durch Austausch mit der Flüssigkeitswärme des Destillats, c) Entgasung durch Entspannung vom Zulaufdruck des Rohwassers auf Betriebsdruck und durch Wassererwärmung bis nahe an die Sledetemperatur, d) Trennung des Gasraumes vom Dampfraum bei gleichem Druck in beiden Rilumen, e) automatische Betätigung eines einstellbaren Gasabflussventils Im proportionalen Zusammen wirken mit der Wasserzulaufregelung, 4 Einleitung des vorgewärmten und entgasten Rohwassers In den Verdampfungsteil dergestalt, daß sowohl das Niveau als auch der Druck in beiden Kammern gleich blelb n, und eine Vermischung der freigewordenen Gase mit dem Dampf unmöglich Ist, 9) temperatur bzw. druckgesteuerte Verdampfung des gas- und schlammfreien Won, h) Schlammabscheidung aus der Vorwärmkammur und der Verdampfungskammer in eine Ruhazone, die jedoch eine Vermischung des Wassers beider Kammern nicht zuläßt, 1) Abgabe des Dampfes zur Ausnutzung der Dampfwärme beispielsweise für die Warm wasserbereitung oder zu Trocknungszwecken, und Rückführung dessen Kondensats zum Trlnkwasserbereiter, kl Abkahlung des Kondensats innerhalb des Tflnkw-orbernlters durch Vorwärmung des frischen Rohwassers im Gegenstrom, 1) Speicherung des Destillats im außeren mit Marmorkies gefüllten Teil des Gerätes mit einem Volurwn, das die zur Mineralisierung des D Gerätskerns gegen Wärmestrahlungsverluste.
• Infolge Einfachheit der Kombination dieses Verfahrens struktion der Vorrichtungmit anderen Wärmeverbrauchern zur Nutzbarmachung der Verdampfungswärme let es außerdem möglich, den Energiebedarf und somit auch die Kosten der Trinkwasserbereitung um 75 bis 80 % des theoretischen Optimums zu verringern. Ferner gestattet die besondere Einfachheit der Konstruktion, das Gerät zu niedrigen Preisen, wie sie bei Haushaltsgeräten allgemein üblich sind, zu verkaufen.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die schematische Darstellung und wird im folgenden näher beschrieben.
• Der grundsätzliche Aufbau der Vorrichtung ist so gehalten, daß im Hinblick auf einen systematischen und verlustarmen Wärmefluß die Verdampfungszone 1 als wärmster Teil von der Vorwärmkammer 2 und diese wieder von dem als Rückkühler wirkenden Speicher 3 derart umgeben wird, daß der Dampfraum 4 als wärmster Teil oben und der Trinkwasserablauf 5 als kältester Teil unten liegt. Ferner sind alle funktionsbestimmenden Elemente im Gehäusedeckel 6 als Gerätekopf zur Verbilligung der Fertigung und der Montage, änderung der Kapazität, Justierung des Gasaustrittsquerschnitts, Einstellung des Betriebsdrucks, Impfung des Rohwassers und vereinfachten Betriebskontrolle untergebracht. Lediglich der Hahn 7 für die Entschlammung, Entsalzung und Entleerung des Gerätes muß naturgemäß an der tiefsten Stelle angeordnet werden.
• Das Rohwasser wird über das Zulaufventil 9 des Niveaureglers 8 der Vorwärmkammer 2 zugeführt, und das Zulaufrohr 10 so tief geführt, daß die Eintrittsöffnung 11 die Trennlinie zwischen der oberen Arbeitszone und der unteren Ruhezone im konischen Sumpf 12 bestimmt. Von hier steigt das Rohwasser im Gegenstrom zu dem über Zulauf 13 dem Speicher 3 zurückfließenden und zu kühlenden-Destillat nach oben bis zur Erreichung des vom Regler 8 bestimmten Niveaus 14. Über den Überlauf 15 ge langt das vorgewärmte und entgaste Wasser durch den Kanal 16 in den Verdampferteil 1, wo dieses bei 17, in Höhe der Trennlinie zur Ruhezone, eintritt.
• Der Verdampferteil 1 ist mit dem beispielsweise elektrischen Heizkörper 18 ausgerüstet, der dem bis zum Niveau 14 aufwärtssteigenden Wasser die Verdampfungswärme solange zuführt, bis der am Manostat 19 eingestellte Druck des ganzen Systems erreicht ist. Der Betriebsdruck wird zweckmäßigerweise und vorwiegend zwischen 1,5 und 2,5 atü eingestellt, und zwar abhängig von der in den nicht zum Gerät gehörenden Wärmeverbrauchern 20 benötigten Temperatur.
• Der im Gehäusedeckel 6 abgedichtete dünnwandige Zylinder 21 taucht tief in den Sumpf 12 ein, also iflnerhalb der Ruhezone, so daß eine Vermischung des kalten unentgasten Wassers mit dem zu verdampfenden Wasser nicht eintreten kann. Dieser Zylinder trennt auch den Gasraum 22 vom Dampfraum 4, während Niveau und Druck in den beiden getrennten Teilen 1 + 2 trotzdem ständig übereinstimmen.
• Die Gasableitung aus dem Gasraum 22 ins Freie geschieht durch die vom Niveauregler 8 ebenfalls geregelte und einstellbare Düse 23, und zwar proportional der Rohwasserzulaufmenge.
• Die im Vorwärmteil 2 und dem Verdampferteil 1 anfallenden mechanischen Verunreinigungen, ausgeschiedenen Salze und Härtebildner sammeln sich in der Ruhezone des Sumpfes 12, von wo sie von Zeit zu Zeit über den Hahn 7 abgezogen werden können.
• Bei Anlagen für hartes Rohwasser wird eine, ähnlich dem Schlauchventil an Autoreifen arbeitende Verschlußvorrichtung 25 zur Impfung des Wassers angeordnet, um Kesselsteinbildung am Heizkörper 18 weitgehend zu verhindern.
• Der Heizkörper 18 ist austauschbar und kann somit auch hinsichtlich der Heizflächengrölie der ver langten Trinkwasserkapazität optimal angepaßt werden. Die Stromversorgung vom Netz 26 steuert der Manostat 19.
• Das über den Zulauf 13 zum Speicher 3 zurückfließende noch warme Destillat wird zwangsläufig von oben nach unten zum Auslauf 5 geführt, um dabei die noch anhaftende Flüssigkeitswärme an das im Vorwärmteil 2 aufwärtssteigende Rohwasser abzugeben.
• Der gesainte Speicherrand ist mit Marmerklas gefüllt und ihn Volumen so bemessen daß die Durchlautzeit des Trinkwassers großer ist aus die für die Mineralisierung d.h. Aufnahme von CaCO3, erforderliche Kontaktzeit.
• Das somit wohltemperierte und genußfähig gewordene Trinkwasser kann schließlich über Hahn 24 dem Gerät bei Bedarf entnommen werden. Da alle Funktionselemente im Gehäusedeckel 6 angeordnet sind, empfiehlt es sich, den Trinkwasserablaufhahn 24 ebenfalls am Gehäusedeckel 6 vorzusehen.
• Das ganze System vom Zulaufventil 9 bis zum Trinkwasserablaufhahn 24 steht somit unter gleichem am Manostat 19 elngestellten Druck

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE Verfahren zur automatischen Entgasung und Destillation von Gebrauchswasser mit anschließender Mineralisierung für die Gewinnung von chemisch, biologisch und bakteriolo gisch einwandfreiem Trinkwasser, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ; daß dieses in einer Druckstufe, in einem Durchgang durch ein einziges Gerät durchgeführt wird, und bei solchen Haushaltsgeräten eine oder mehrere folgender Bedingungen erfüllt werden: a) das Rohwasser unter Leitungsdruck dem Vorwärm- und Entgasungsteil des Gerätes über einen Niveauregler derart zugeführt wird, daß der Austritt dieses Wassers in der strömungsfreien Kaltzone erfolgt, b) das Rohwasser in der Vorwärmkammer mit Natron-, Phosohat- oder dergl. Lösungen zur Ausfällung von Steinbildnern und Vermeidung von Kesselsteinansätzen geimpft werden kann, c) die Kaltzone gleichzeitig als Ruhezone wirkt und sich darin die Verunreinigungen und Ausscheidungen ablagern können, d) das Wasser in der Vorwärmkammer bis zum geregelten Niveau cmporsteigt, sich dabei durch Wärmeaustausch vorwiegend mit dem zurückkommenden Destillat auf etwa Verdarnpfungstemperatur aufwärmt, e) die sowohl bei der Entspannung hinter dem Zulaufventil als auch bei der Aufwärmung frei werdenden Gase und Gerüche sich im Gasraum oberhalb des Wasserstandes innerhalb der Vorwärmkammer sammeln und zum Zwecke der Druckhaltung über ein zweites Ventil des Niveaureglers beim Zuspeisen des Rohwassers proportional in das Freie treten können, f) das vorgewärmte, vorgereinigte, entgaste und geruchfreie Wasser vom Vorwärmteil kurz unterhalb des Normalniveaus zum Verdampferteil überlaufen, diesem im unteren Teil zugeführt, darin aufwärts steigen und in Dampfform umgewandelt werden kann, g) die bei der Verdampfung ausfallenden Salze und restlichen Härtebildner in den mit der Vorwärmkammer gemeinsamen Sumpf absinken und von dort mit den übrigen Ablagerungen zeitweise abgeschlämmt werden können, h) der von Salzen, Gasen, Geruchstoffen und sonstigen Verunreinigungen freie Wasserdampf dem Gerät entnommen, in anderen Wärmeverbrauchern kondensiert oder ersatzweise in einem eigenen Kondensator niedergeschlagen und als Kondensat zurückgeführt wird, i) Teile dieses sauberen Dampfes auch für Sonderzwecke, beispielsweise in Labors, zum Sterilisieren, zur Kaffee oder Getränkebereitung usw. entnommen werden können, ohne den Wasser- und Wärmekreislauf, die Funktion des Verfahrens und die Qualität des resultierenden Trinkwassers zu beeinträchtigen, k) das zum Speicher, der die Vorwärmkammer umschließt, zurückfließende Destillat die noch anhaftende Wärme an das in der Vorwärmkammer Im Gegenstrom aufwärts steigende Rohwasser abgibt, um die Entgasung zu erreichen und die Strahlungsverluste der Heizkammer aufzuheben/ I) das fade Destillat durch Mineralisierung in Marmorkies schmackhaft gemacht wird, die zur Lösung von CaCO3 bis zur Sättigung erforderliche Kontaktzeit von einigen Stunden im Eherspunder des Gerätes erhält und das so bereitete Trinkwasser über einen handbetätigten Hahn dem Gerät entnommen werden kann und m) der Ablaufvolle Vorgange und Funktionen zwischen Rohrwasserzulaufventil und Ablaßhahn unter gleichern Druck erfolgt und dieser mittels eines druckgesteuerten Heizsystems konstant gehalten wird.

   2.) Verfahren nach Anspruch5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dieses auch bei ndat':i Flüssigkeiten und fraktionierten Destillationen, wie Alkoholen, Kohlenwasserstoffen usw. Anwendung findert 3.) Vorrichtung a. Die führung dns Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in einem Apparat unter gleichem Druck der Wasserzulauf die I länjrg, Zonwarrung. Entgasung, Verdampfung, Druckhaltung, Mineralisierung, Kühlung und Speicherung automatisch erfolgt.

   4.) Trinkwasserbereiter nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Druckhalturg durch Staberung Jp: HeizenerSie zum Heizkörper vorgenommen wird.

   5.) Trinkwasserbereits nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Niveau in der Vorwärmkammer und in der Verdampfungskammer durch einen Niveauregler gleich und konstant gehalten wird.

   6.) Trinkwasserbereiter nach den Ansprüchen 3 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Niveauregler proportional zur Wasserzulaufmenge über ein einstellbares Nadel ventil die in dem Gasraum sich sammelnden Gase ableitet, ohne die Druckhaltung im System zu beeinträchtigen.

   7.) Trinkwasserbereiter nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Wasserführung zwecks Wärmeaustausch und Entgasung im Gegenstrom derart erfolgt, daß sich für die Ablagerung der aus dem Wasser anfallenden Verunreinigungen eine kalte Ruhezone im untersten Teil des Gerätes sowohl für den Vorwärm- als auch für den Verdampfungsteil gemeinsam bildet.

   8.) Trinkwasserbereiter nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die heiße Zone den Kern des Gerätes bildet und dessen Strahlung zur Vorwärmung des Wassers ge nutzt wird.

   9) Trinkwasserbereiter nach den Ansprüchen 3, 7 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h " n e t , daß alle heißen Teile in einem mit Marmorkies gefüllten und zur Rückkühlung des Destillats dienenden Speicher eingebettet sind.

   10.) Trinkwasserbereiter nach den Ansprüchen 3 und 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h - @ @ @ @ gefül @ @ @ daß de Durchlauf @ @ @ ist die zu @ @ @ glanzliche Kontaktzeit 11.) @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ nach daß @ @ und dessen Heizmung kapazität laß die Triswassermenge bestimmt.

   12.) Trinkwasarbeit nach den Ansprüche 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Funktionselemente wie Rohwasser und @@@@, Entgasungs-@@@ @@@ @plastnahme und destillstückfloä-Anschlüss, @@@ Scheker und Sicherungs sowie er Zweckwasserstoff im Gehäusedeckel umkegel @h@ sind.

   L e e r s e i t e