DE3336956A1 - Destillierapparat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Destillierapparat, bei dem zwischen einer Dampf erzeugenden Vorrichtung und einem Kondensatorkühler eine Vorrichtung zur Verhinderung des Mitreißens von Wassertropfen oder -Spritzern angeordnet ist.

Bei herkömnil ichen Destillierapparaten zur Erzeugung von destilliertem Wasser hoher Reinheit ist im allgemeinen zwischen einer Dampf erzeugenden Vorrichtung, z.B. einem Dampferzeuger (Kessel), und einem Kondensator (Kühler) eine Vorrichtung zur Verhinderung des Mitreißens von Wassertropfen oder -Spritzern, z.B. eine Prall- oder Lenkplatte, angeordnet, um das Mitreißen von Wassertropfen oder unverdampftem Wasser in dem vom Dampferzeuger produzierten Dampf zu verhindern. Die übliche, ein Wassermitreißen verhindernde Vorrichtung (Wassertropfenfangvorrichtung) dient dazu, den Strömungsweg des Dampfes vom Dampferzeuger zum Kühler mäanderförmig auszugestalten, und sie umfaßt meist ein

platten- oder stabförmiges Bauteil, das im Strömungsweg des Dampfes liegt, so daß Wassertropfen oder unverdampftes Wasser aus dem Dampf entfernt werden können. Bei solchen herkömmlichen Destillierapparaten ist es jedoch unmöglich, das Mitreißen von Wasserspritzern oder -tröpfchen bzw. von unverdampftem Wasser im Dampf in zuverlässiger Weise zu unterbinden, weshalb die üblichen Apparate und Vorrichtungen nicht als zufriedenstellend arbeitend anzusehen sind.

im Hinblick auf die obigen Darlegungen ist es ein Ziel der Erfindung, einen neuartigen und verbesserten Destillierapparat zu schaffen, der in der Lage ist, aus dem Dampf Wassertropfen in zuverlässiger sowie wirksamer, leistungsfähiger Weise abzutrennen, so daß Dampf von hoher Reinheit einem Kondensatorkühler zugeführt werden kann, um destilliertes Wasser von hoher Reinheit zu erhalten.

Das obige Ziel, weitere Ziele, die Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Destillierapparats gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch wesentliche Teile des Destillierapparats;

Fig. 3 den Schnitt nach der Linie III-III in der Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Drosselventil zur Einstellung der Kühlwasser-Durchflußmenge;

Fig. 5 den Schnitt nach der Linie V-V in der Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt einen nach den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung aufgebauten Destillierapparat 1, der ein Sockelgehäuse 3 sowie ein an diesem angebrachtes Hauptgehäuse 2 umfaßt. Am Sockelgehäuse 3 sind lösbar ein Rohwasserbehälter 7 sowie ein Reinwas-serbehälter 9 befestigt.

Der Rohwasserbehälter 7 ist an seiner Oberseite mit einer Zufuhröffnung 7a zur Zufuhr von Flüssigkeiten verschiedener Art und an seinem Boden mit einem Auslaßstutzen 7b, der ein (nicht gezeigtes) Außengewinde aufweist,>versehen. Der Auslaßstutzen 7b ist mit einer innen im Sockelgehäuse 3 befindlichen Wasserzufuhrleitung 13 über eine auf sein Außengewinde geschraubte Überwurfmutter 11 verbunden, so daß der Behälter durch Anziehen oder Lösen der überwurfmutter 11 am Sockelgehäuse 3 angebracht oder von diesem gelöst werden kann.

Die Fig. 2 zeigt die wesentlichen Teile des Destillierapparats, über einen mit der Wasserzufuhrleitung 13 (Fig. 1) verbundenen Zufuhrstutzen 15 wird Rohwasser dem Dampferzeuger 17 zugeführt, der einen Mantel oder ein Gehäuse 19 aus superhartem Glaswerkstoff hat. Das Gehäuse 19 ist nahe seinem Boden mit einem Heizgerät-Befestigungsstutzen 21 mit Außengewinde und in seinem Oberteil oder seiner Decke mit einem an einen Kondensatorkühler 23 anzuschließenden Dampfaustrittsstutzen 25 versehen. Der Zufuhrstutzen 15 und der Heizgerät-Befestigungsstutzen 21 ragen vom Gehäuse nach außen vor und sind in Gegenüberlage zueinander mit einem vorbestimmten Unterschied in ihrer vertikalen Höhenlage angeordnet.

Am Heizgerät-Befestigungsstutzen 21 ist ein Heizkörper 27 angebracht, der aus einem rohr- oder stangenförmigen, durch Sintern eines Keramikwerkstoffs gebildeten Bauteil, dessen freies Ende geschlossen ist, besteht. Der Heizkörper 27 ist an seinem Befestigungsende mit einem einstückig angeformten Flansch 29 versehen und vom Befestigungsstutzen 21 her in das Dampferzeugergehäuse 19 eingesetzt, an dem er mit Hilfe eines Befestigungselements, z.B. eines Gewinderinges 31, der über das Außengewinde am Stutzen 21 geschraubt ist, fest angebracht ist, wobei der Flansch 29 mit der freien Stirnseite des Stutzens 21 in Anlage ist.

Wie die Fig. 3 zeigt, ist ein Heizelement 33 in den Heizkörper 27 längs dessen Außenumfangsflache eingebettet; im oberen Teil des Heizkörpers ist ein Temperaturfühler 34 eingebettet-. Das Heizelement 33 und der Temperaturfühler 34 werden durch Sintern von Wolfram zugleich mit dem Sintern des Heizkörpers 27 ausgebidlet. Wie die Fig. 2 klar erkennen läßt, verläuft das Heizelement 33 über die Länge des Heizkörpers 27 mit Ausnahme des dem Befestigungsende, mit dem der Heizkörper 27 am Gehäuse 19 festgehalten ist, nahegelegenen Teils. Das Heizelement 33 ist mit einer am Befestigungsteil des Heizkörpers fest angebrachten Anschlußleitung 35, der Temperaturfühler 34 ist mit einer ebenfalls am Befestigungsteil des Heizkörpers 27 fest angebrachten Anschlußleitung 37 verbunden. Der Temperaturfühler 34 dient der Feststellung, ob der obere Teil des Heizkörpers 27 oberhalb des Wasserspiegels im Dampferzeugergehäuse 19 liegt, wobei diese Festeilung der Wassertemperatur durch Erfassen einer Änderung im Widerstandswert des Temperaturfühlers 34 aufgrund eines Temperaturanstiegs bewirkt wird.

Wenn bei der erläuterten Ausbildung des Heizgeräts dem Heizelement 33 Strom zugeführt wird, um das Wasser im Gehäuse 19 zu erhitzen, dann werden an der Außenoberfläche des Heizkörpers 27 Luft- oder Dampfblasen erzeugt. In diesem Fall wird jedoch die Erzeugung von Blasen im Bereich des Befestigungsendes des Heizkörpers 27, in welchem das Heizelement 33 nicht vorhanden ist, im wesentlichen unterdrückt oder unterbunden, was zum Ergebnis hat, daß in einem zwischen dem Befestigungsteil des Heizkörpers 27 und dem Befestigungsstutzen 21 des Gehäuses 19 gebildeten Raum . keine Dampf- oder Luftblasen stehen, so daß ein Erhitzen des Dampferzeugers 17 ohne in ihm enthaltenes Wasser mit Sicherheit verhindert wird.

Wenn eine Zufuhr von Wasser vom Zufuhrstutzen 15 während des Destilliervorgangs aus irgendeinem Grund unterbrochen und die Wassermenge im Gehäusie 19 vermindert wird, so daß

Λ-

der obere Teil des Heizkörpers 27 über dem Wasserspiegel freiliegt, dann wird dieser freiliegende Teil des Heizkörpers 27 auf eine sehr viel höhere Temperatur als der im Wasser befindliche Heizkörperteil erhitzt. Das hat zur Folge, daß der im oberen Teil des Heizkörpers 27 angeordnete Temperaturfühler 34 eine Änderung in seinem Widerstandswert erfährt, und wenn eine solche Änderung im Widerstandswert auftritt, ist davon auszugehen, daß der obere Teil des Heizkörpers 27 oberhalb des Wasserspiegels freiliegt; das hat zur Folge, daß die Stromzufuhr zum Heizelement 33 unterbrochen wird, um zu verhindern, daß ein Teil des Heizkörpers 27 örtlich auf eine übermäßig hohe Temperatur erhitzt wird. Darüber hinaus ist zu bemerken, daß durch die Wirkung des Temperaturfühlers 34 ein Erhitzen des Heiz-

!5 körpers 27 ohne Wasserzufuhr zum Dampferzeuger 17 eindeutig verhindert wird.

Im Dampferzeuger 17 produzierter Dampf wird dem Kondensatorkühler 23 zugeleitet und dort zur Umsetzung in Wasser gekühlt. Zwischen dem Dampferzeuger 17 und dem Kühler 23 ist eine Vorrichtung 39 zur Verhinderung des Mitreißens von Wassertröpfchen (Wassertropfenfangvorrichtung) vorgesehen.

Der Kühler 23 hat die Gestalt eines Zylinders, er ist an seinem einen Ende mit einem Dampfeintrittsstutzen 23A und an seinem anderen Ende mit einem Auslaßstutzen 23B, aus dem das im Kühler 23 kondensierte Wasser abgezogen wird, versehen. Im zylindrischen Gehäuse des Kühlers 23 ist eine schraubenförmig gewundene Kühlrohrschlange 41 angeordnet, die vom Kühlwasser durchflossen ist. Die Rohrschlange 41 ist an ihren entgegengesetzten Enden mit einem Einlaß 41A sowie einem Auslaß 41B für das Kühlwasser ausgestattet.

Am Ein- oder Auslaß 41A bzw. 41B kann ein Drosselventil zur Einstellung der die Rohrschlange 41 durchfließenden Wassermenge angebracht sein. Das Drosselventil weist den in

-C
-Ä-

Fig. 4 gezeigten Aufbau auf und umfaßt ein Ventilgehäuse (Ventilkörper) 45, das an den Ein- bzw. Auslaß 41A oder 41B der Kühlrohrschlange 41 angeschlossen werden kann und an seinen gegenüberliegenden Enden mit je einem Außengewinde 47A und 47B versehen ist. Im Ventilgehäuse 45 sind eine Ventilkammer 51 von großem Druchmesser sowie eine Federkammer 56 abgegrenzt, und zwischen diesen beiden Kammern ist ein Ventilsitz 49 ausgebildet. Nahe dem Eintrittsende 61 der Venti!kammer 51 ist in deren Innenwand ein Anschlag- oder Haltering 53 befestigt. Zwischen dem Ventilsitz 49 sowie dem Haltering 51 ist ein gegenüber dem Ventilsitz axial bewegbares Ventil- oder Absperrglied 55 angeordnet, das in seiner Mitte eine erste Drosselbohrung 55A von relativ kleinem Durchmesser aufweist. Das Ventilglied 55 wird durch ein federndes Bauteil, z.B. eine Schraubenfeder, 59 immer in Richtung zum Haltering 53 gedruckt, wobei das Bauteil (die Feder) 59 in der Federkammer 56 zwischen dem Ventilglied 55 sowie einer am einen .Ende der Federkammer

ausgestalteten Schulter 57 unter Druck angeordnet ist. 20

Zwischen der Außenumfangsflache des Ventilglieds 55 und der Innenfläche der Ventil kammer 51 ist ein relativ großer Freiraum C ausgebildet, der über einen radialen Durchlaß 63 im Ventilglied 55 mit der Einlaßseite oder stromauf gelegenen Seite der Ventilkammer 51 in Verbindung steht und darin durch den Haltering 53 sowie das Ventilglied 55 begrenzt ist, so daß Kühlwasser von der stromaufwärtigen Seite der Ventilkammer 51 durch den radialen Durchlaß 63 zum Freiraum C hin fließen kann. Wenn das Ventilglied 55 unter dem Druck des zufließenden Kühlwassers zu einer Bewegung entgegen der Kraft des federnden Bauteils 59 gebracht wird, dann gelangt es in Anlage mit dem Ventilsitz 49, um die Verbindung zwischen den stromauf- und'stromabwärtigen Teilen der Ventilkammer 51 zu blockieren, d.h. die Verbindung über den radialen Durchlaß 63 im Ventilglied 55 und den Freiraum C zwischen dessen Außenfläche und der Innenfläche der Kammer 51. Im Ventilkörper 45 ist eine zweite

9 It

ι Drosselbohrurig 65, die an ihrer Austrittsseite einen gegenüber der ersten Drosselbohrung 55A kleineren Durchmesser hat und mit der Federkammer 56 in Verbindung steht, abgegrenzt.

Mit der oben erläuterten Konstruktion des Drosselventils fließt Kühlwasser in die Einlaßseite der Ventilkammer 51 und.tritt an der zweiten Drosselbohrung 65 aus, wie durch die Pfeile in Fig. 4 angegeben ist. Im normalen Zustand fließt der Einlaßseite 61 der Ventilkammer 51 zugeführtes Kühlwasser durch die erste Drosselbohrung 55A im Ventilglied 55 und auch durch dessen radialen Durchlaß 63 sowie durch den Freiraunr C zwischen der Außenfläche des Ventilglieds und der Innenfläche der Ventilkammer 51 zur stromab gelegenen Seite der Kammer 51, und es fließt dann durch die Feder-

kammer 56 zur zweiten Drosselbohrung 65. Es ist hier darauf hinzuweisen, daß das durch die zweite Drosselbohrung 65 tretende Wasser einer Beschränkung unterliegt, so daß es auf einer konstanten Strömungsmenge gehalten wird, weil der

Durchmesser der zweiten Drosselbohrung 65 viel kleiner ist 20

als derjenige des Einlasses 61 in die Ventilkammer 51.

Wenn der Druck des Kühlwassers erhöht wird, so daß das Ventilglied 55 zu einer Bewegung entgegen der Druckkraft des federnden Bauteils 59 gebracht wird, dann kommt das Ventil-25

glied 55 mit dem Ventilsitz 49 zur Anlage, wodurch die Verbindung zwischen den stromauf sowie stromab gelegenen Teilen der Ventilkammer 51 über den radialen Durchlaß 63 im Ventilglied 55 sowie den Freiraum C zwischen Ventilglied 55 und Innenfläche der Ventilkammer 51 blockiert wird, was zur Folge hat, daß das Kühlwasser vom Einlaß 61 der Ventilkammer 51 in die zur zweiten Drosselbohrung 65 führende Federkammer 56 nur durch die erste Drosselbohrung 55A im Ventilglied 55 fließt. In diesem Fall wird somit die Strömungsmenge des durch das Drosselventil

fließenden Kühlwassers durch die erste Drosselbohrung 55A, die einen geringeren Durchmesser hat als die

-X-

- M-

. zweite Drosselbohrung 65, bestimmt, so daß die Kühlwassermenge auf fast der gleichen Höhe gehalten wird wie im Fall des normalen Kühlwasserdrucks, obwohl dieser Druck höher

als der normale Druckpegel ist.
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Die in den Fig. 2 und 5 gezeigte Vorrichtung 29 zur Verhinderung des Mitreißens von Wasserspritzern oder -tröpfchen weist einen dreiteiligen Aufbau auf. Ein äußeres rohrförmiges Bauteil (Außenrohr) 39A ist fest mit dem Dampfaustrittsstutzen 25 des Dampferzeugergehäuses 19 verbunden. Ein inneres rohrförmiges Bauteil (Innenrohr) 39B ist einstückig an den Dampfeintrittsstutzen 23A des Kondensatorkühlers 23 angeschlossen. Zwischen Innen- sowie Außenrohr 39B bzw. 39A ist ein mittleres rohrförmiges Bauteil (Zwischrenrohr) 39C eingesetzt, das eine unmittelbare strömungsmittelseitige Verbindung zwischen dem Dampferzeuger 17 und dem Kühler 23 verhindert. Das Zwischenrohr 39C ist mit dem Außen- sowie Innenrohr 39A bzw. 39B einstückig verbunden und grenzt eine Kondensationskammer 39D ab. Die Umfangswand des Zwischenrohrs 39C wird von einer Mehrzahl von Verbindungsoder Durchtrittsöffnungen 39E durchsetzt, die im wesentlichen längs Tangenten an das Innenrohr 39B gerichtet sind, wie Fig. 5 zeigt. Das Zwischenrohr 39C ist auch mit einem kugeligen Boden versehen, in dem eine Wasseraustrittsöffnung 39F ausgebildet ist, die schräg abwärts gerichtet ist. Der untere Abschnitt des.Innenrohrs 39B ragt zur Kondensationskammer 39D hin und seine Unterkante liegt tiefer als irgendeine der Durchtrittsöffnungen 39E.

Die Wassertropfenfangvorrichtung 39 arbeitet folgendermaßen: Wenn das Wasser im Dampferzeuger 17 durch den Heizkörper erhitzt wird, um Dampf zu erzeugen, dann strömt dieser Dampf vom Dampfaustrittsstutzen 25 aufwärts und in das Außenrohr 39A der Vorrichtung 39 ein. Von hier wird der Dampf durch die Durchtrittsöffnungen 39E in der Wand des Zwischenrohrs 39C strahlförmig in die Kondensationskammer 39D eingeführt. Da diese Durchtrittsöffnungen 39E im we-

-Χ Ι sentlichen tangential zum Innenrohr 39B ausgerichtet sind, treffen die in die Kondensationskammer 39D eintretenden Dampfstrahlen auf die Umfangswand des Innenrohrs 39B so auf, daß sie um dieses Rohr herum bewegt werden, wobei sie auch zum unteren Ende des Innenrohrs 39B hin abfallen. Anschließend tritt der Dampf in das Innenrohr 39B ein und fließt zum Kondensatorkühler 23, in dem er kondensiert wird, um destilliertes Wasser zu erzeugen, das am Auslaßstutzen 23B abgezogen wird.

Wenn strahlförmig aus den Durchtrittsöffnungen 39E im Zwischenrohr 39C austretender Dampf gegen die Umfangswand des Innenrohrs 39B trifft, so wird unverdampftes Wasser, d.h. im Dampf enthaltene Wassertröpfchen, niedergeschlagen, um zum Boden der Kondensationskammer 39D abzutropfen. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß der Dampf bei seiner Umlaufbewegung um das Innenrohr 39B aufsteigt, so daß ein Abfallen von Wassertropfen, die an der Außenfläche der Innenrohrs 39B niedergeschlagen wurden, in erheblichem Maß begünstigt wird. Demzufolge wird unverdampftes Wasser vom Dampf in der Kondensationskammer 39D in einwandfreier und wirksamer Weise getrennt, so daß dem Kondensatorkühler 23 Dampf von hoher Qualität zugeführt wird, um destilliertes Wasser von hoher Reinheit zu erzeugen. Es ist klar, daß auf dem kugelförmigen Boden der Kondensationskammer 39D angesammeltes Wasser aus der Wasseraustrittsöffnung 39F in den Dampferzeuger 17 abfließt.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Arten unter Abänderung von konstruktiven Gesichtspunkten in die Praxis umgesetzt werden. So kann beispielsweise die Wassertropfenfangvorrichtung einen anderen als einen dreiteiligen Aufbau haben.
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Claims (1)

1. Patentansprüche

   20 (1

   Destillierapparat, gekennzeichnet

   - durch einen Dampferzeuger (17) mit einem Dampfaustrittsstutzen (25),

   - durch einen vom Dampferzeuger produzierten Dampf kondensierenden Kondensatorkühler (23) und

   - durch eine Wassertropfenfangvorrichtung (39), die zwischen dem Dampferzeuger (17) sowie dem Kondensatorkühler (23) angeorndet ist und ein Mitreißen von Wassertröpfchen oder unverdampftenr Wasser im Dampf verhindert.

   Destillierapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertropfenfangvorrichtung (39) an der Innenseite eines äußeren rohrförmigen Bauteils (39A), über das der Dampferzeuger (17) und der Kondensatorkühler (23) miteinander verbunden sind, ausgebildet ist.

   3. Destillierapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertropfenfangvorrichtung (39) ein innenseitig vom äußeren rohrförmigen Bauteil (39A) angeordnetes rohrförmiges Zwischenbauteil (39C) umfaßt, das eine rohrförmige Seitenwand mit einer Mehrzahl von diese durchsetzenden Durchtrittsöffnungen (39E) und eine mit einer Wasseraustrittsöffnung (39F) versehene Bodenwand aufweist.

   4. Destillierapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Kondensatorkühler (23) in das Innere des rohrförmigen Zwischenbauteils (39C) ein inneres rohrförmiges Bauteil (39B) herabhängt, dessen unteres Ende tiefer als irgendeine der Durchtrittsöffnungen (39E) im Ziwschenbautei1 (39C) angeordnet ist.

   5. Heizvorrichtung für einen Destillierapparat, gekennzeichnet

   - durch einen Heizkörper (27),

   - durch ein im Heizkörper eingebettetes Heizelement (33) und

   - durch einen im oberen Teil des Heizkörpers eingebetteten Temperaturfühler (34).

   6. Heizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper durch Sintern von Keramikwerkstoffen zu einem rohr- oder stab-

   förmigen Teil gebildet ist.
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   7. Heizvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Heizelement (33) über die Länge des Heizkörpers (27) mit Ausnahme des dem Befestigungsende des Heizkörpers nahegelegenen Bereichs erstreckt.

   8. Drosselventil für einen Kondensatorkühler eines Destillierapparats, gekennzeichnet

   - durch einen Ventilkörper (45), in dem eine Ventilkammer (51) sowie eine Federkammer (56) mit gegenüber der Ventilkammer geringerem Durchmesser abgegrenzt sind und zwischen beiden Kammern (51, 56) ein Ventilsitz (49) ausgebildet ist,

   - durch ein in der Ventilkammer angeordnetes Ventilglied (55), das zwischen seinem Umfang und der Innenwand der Ventil kammer (51) einen Freiraum (C) beläßt,

   - durch eine im Ventilglied (55) ausgebildete erste Drosselbohrung (55A) sowie einen im Ventilglied ausgebildeten radialen Durchlaß (63), der zusammen mit dein Freiraum (C) eine strömungsmittelseitige Verbindung zwischen der Ventilkammer (51) sowie der Federkammer (56) herstellt,

   - durch eine zweite, der ersten Drosselbohrung (55A) gegenüberliegende Drosselbohrung (65) im Ventilkörper (45) und

   - durch eine in der Federkammer (56) angeordnete Schraubenfeder (59), die ständig gegen das Ventilglied (55) in einer von seinem Ventilsitz (49) hinweg gerichteten Richtung drückt.

   9. Destillierapparat, gekennzeichnet durch ein mit einer Destilliervorrichtung ausgestattetes Gehäuse (2, 3) und durch einen lösbar mit dem Gehäuse verbundenen Roh- sowie Reinwasserbehälter (7 bzw. 9).