DE69302843T2

DE69302843T2 - Vorrichtung zur Wasserdemineralisierung

Info

Publication number: DE69302843T2
Application number: DE69302843T
Authority: DE
Inventors: Didier Carron; Philippe Deblay; Robert Desage
Original assignee: Cogia SA
Current assignee: Cogia SA
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2013-02-24
Also published as: FR2687660B1; FR2687660A1; ES2090900T3; DE69302843D1; US5468395A; EP0558402B1; EP0558402A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entmineralisierung voll Wasser, insbesondere um seine Härte zu verringern.
Die Härte des Wassers, dargestellt durch seinen Wassergesamthärtetiter TH (titre hydrotimétrique), der in Grad F (ºF) ausgedrückt wird, mißt die Konzentration unterschiedlicher Kalzium- und Magnesiumsalze. Insbesondere durch die Veröffentlichung "Mémento technique de l'eau", 9. Ausgabe 1989, Seite 485, Edition Degrémont, ist eine ausführliche Liste von Salzen bekannt, durch welche die Härte des Wassers bestimmt ist. Die Haupteigenschaft dieser Salze ist, daß sie unter der Wirkung einer Temperaturerhöhung kopräzipitieren, insbesondere oberhalb von 60ºC, und Ablagerungen bilden, die unter der allgemeinen Bezeichnung Kesselstein bekannt sind. Die Behandlung des Wassers, um seineHärte zu verringern, liegt daher oft im Kampf gegen Kesselsteinablagerungen begründet, aber es werden auch andere Ziele verfolgt, wie beispielsweise die Entmineralisierung des Wassers für Laboranwendungen.
Zahlreiche Vorrichtungen zur teilweisen oder vollständigen Demineralisierung des Wassers, um insbesondere dessen Härte zu verringern, sind momentan bekannt. Unter den am häufigsten verwendeten Vorrichtungen kann man diejenigen unterscheiden, welche Ionentauscherharze verwenden, und diejenigen, die durch Fällung wirken, und zwar entweder durch Zusetzen eines Fällmittels oder durch Erhöhung der Temperatur.
Man kennt ebenfalls Vorrichtungen zur Verhinderung der Kesselsteinablagerung, in denen ein magnetisches Feld erzeugt wird, das die Bildung von Niederschlag verhindert. Jedoch erlauben diese Vorrichtungen nicht, die Menge der im Wasser enthaltenen Mineralien zu verringern, und somit dessen Härte zu verringern.
In den Vorrichtungen, welche Ionentauscherharze verwenden, läßt man Wasser durch ein körniges Harz hindurchströmen, welches die Salze durch Ionentausch zurückhält, und verwertet das herauskommende Wasser. Diese Vorrichtungen sind von bemerkenswerter Efiizienz, auch wenn diese mit zunehmender Sättigung der Salze im Harz schnell abnimmt. Gewisse Harze können regeneriert werden, so daß ihre Lebensdauer beträchtlich verlängert wird. Die verwendeten Harze weisen jedoch die Nachteile auf, daß sie einerseits teuer sind und andererseits eine kurze Lebensdauer besitzen, außer im Fall der Regenerierung, wobei letzterer Vorgang außerdem langwierig und nervenaufreibend ist. In den Vorrichtungen, die durch Fällung durch Zusetzen eines Fällmittels wirken, ruft man eine selektive Fällung von Salzen hervor, und entfernt dann den gebildeten Niederschlag. Diese Vorrichtungen sind zwar relativ einfach und kosten wenig, weisen jedoch einige Nachteile auf. So erfordert das Einbringen eines Fällmittels eine sehr genaue quantitative Bestimmung der zu fällenden Salze, wobei die Problematik darin liegt, daß entweder zu wenig eingebracht wird, um die Gesamtheit der Salze zu fällen, oder im Gegenteil, zuviel eingebracht wird, was zur Folge hat, daß dieses überschüssige Fällmittel entfernt werden muß. Andererseits wirkt das Fällmittel nicht auf die Gesamtheit der Salze, und einige von diesen, die jedoch nichtsdestoweniger die Härte des Wassers beeinflussen, bleiben generell nach der Behandlung des Wassers in diesem vorhanden. Außerdem zwingt das Entziehen des durch das Fällmittel gebildeten Niederschlags dazu, ziemlich komplexe Vorrichtungen zu verwenden, welche eine häufige Wartung benötigen.
In den Vorrichtungen, die durch Fällung mittels Temperaturerhöhung des zu demineralisierenden Wassers wirken, schickt man dieses über eine heiße Fläche, was auf dieser Oberfläche eine Fällung von zahlreichen Salzen bewirkt. Die Verhinderung von Kesselsteinablagerungen in Industriekesseln ist häufig auf diese Weise realisiert.
Diese relativ einfach einzusetzenden Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil einer geringen Zuverlässigkeit und einer ziemlich eingeschränkten Efiizienz. Und zwar bildet der Niederschlag, der sich auf der heißen Fläche bildet, im allgemeinen undurchlässige, sehr dichte und sehr harte Ablagerungen, welche die Effizienz der Wärmeübertragungsoberfläche der heißen Fläche schnell verringern. Außerdem ist ein homogenes Erhitzen des Wassers schwer zu realisieren, da die obere Wasserschicht nicht in Kontakt mit der heißen Fläche ist. Daraus resultiert, daß entweder nur ein Teil des Wassers demineralisiert wird, oder daß der Niederschlag räumlich ausgebreitet ist, was die Erzeugung von weit verteilten und schlecht lokalisierten Ablagerungen zur Konsequenz hat.
Es wurde vorgeschlagen, die Wirksamkeit der Vorrichtungen zum Fällen von Salzen durch Wärmeemwirkung zu verbessern, indem die Oberfläche der heißen Fläche, mit der das zu behandelnde Wasser in Kontakt kommt, vergrößert wird. So wird im Patent DE-C-363 253 von Hulsmeyer das zu behandelnde Wasser in den oberen Teil einer geschlossenen zylindrischen Umhüllung mit vertikaler Achse eingebracht, welche ein poröses Material von kegelstumpfartiger Form enthält, welches sich über den größten Teil der Höhe der Umhüllung erstreckt, und welches aus Tuffstein oder einem synthetischem Stein besteht, wobei dieses Material durch Injektion von unter Druck stehendem Wasserdampf in die Umhullung beheizt wird. Das zu behandelnde Wasser rinnt sowohl über die Außenfläche des porösen Materials, zwischen den Lücken, welche die verschledenen Blocks trennen, als auch mit einem geringeren Durchsatz durch das Volumen des porösen Materials selbst. Eine derartige Vorrichtung weist bedeutende Nachteile auf.
Zum einen ist die erzielte Demineralisierungsqualität unregelmäßig, da sie tatsächlich vom Wasserdurchsatz abhängt, der der Oberfläche des porösen Materials zugeführt wird. Je höher dieser Durchsatz ist und je größer die Wassermenge, die auf der Außenseite des porösen Materials entlangläuft, desto größer der Anteil des Wassers, der nicht (oder kaum) in Kontakt mit dem porösen Material kommt.
Zum zweiten ist eine derartige Vorrichtung besonders sperrig, was deren Verwendung für zahlreiche Anwendungen, und insbesondere für kleine Hilfsgeräte, wie beispielsweise Bügeleisen, Tapetenablöser etc. ausschließt.
Von EP-B-0 312 079 ist ebenfalls eine Vorrichtung bekannt, welche die Beseitigung von Kesselstein durch Fällung erlaubt, wobei die Vorrichtung einen Heizwiderstand aufweist, welcher ein Reservoir umhüllt, das mit einem körnigen Material, wie beispielsweise Sand oder Kohle, gefüllt ist.
Im globaler Weise weisen die Vorrichtungen zur Demineralisierung des Standes der Technik, bei welchen beheizte poröse Materialien verwendet werden, welche vom zu demineralisierenden Wasser durchströmt werden, zwei Hauptnachteile aue die sich im Verlauf der Benutzung manifestieren und verstärken und die auf einem progressiven Verschließen der Poren, bedingt durch die Bildung der zuvor erwähnten, quasi undurchlässigen Ablagerungen, beruhen, und zwar zum einen eine beträchtliche Einschränkung des Dampfdurchsatzes und zum anderen eine Verringerung der Kontaktoberfläche des Wassers mit dem porösen Material, was sich in einer Verringerung der Qualität der Demineralisierung im Verlauf der Benutzung äußert.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Vorrichtung zur, zumindest teilweisen, Demineralisierung des Wassers vorzuschlagen, insbesondere um seine Härte zu verringern, wobei diese Vorrichtung die überraschende Besonderheit aufiveist, daß sie ein demineralisiertes Wasser liefert, dessen Qualität sich nur nicht im Verlauf seiner Benutzung nicht verringert, sondern im Gegenteil im Verlauf von dieser steigt, ohne daß der Durchsatz des gelieferten demineralisierten Wassers, zumindest während einer langen Benutzungsdauer, merktich abnimmt. Im übrigen gestattet die Erfindung die Realisierung einer Demineralisierungsvorrichtung, die ausreichend kompakt ist, um sie in Geräten von geringem Volumen, wie beispielsweise Bügeleisen oder Tapetenablösegeräten, verwenden zu können.
Die vorliegende Erfindung hat daher eine Wasserentmineralisierungsvorrichtung des Typs zum Ziel, der ein poröses, vom zu entmineralisierenden Wasser durchströmtes Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material aus einem faserartigen, mikroporösen Körper besteht, bei dem die Räume zwischen den Fasern miteinander in Verbindung stehen, wobei die Porösität des faserartigen, mikroporösen Körpers mindestens 50% beträgt, wobei die Vorrichtung aufweist:
- eine Einrichtung zum Zuführen des zu entmineralisierenden Wassers auf die Einströmseite (S) des faserartigen, mikroporösen Körpers, um das zu entmineralisierende Wasser ausschließlich durch den faserartigen, mikroporösen Körper von dessen Einströmseite (S) zu dessen Abströmseite (S') hin, zu perkolieren,
- eine Einrichtung zum Beheizen des faserartigen, mikroporösen Körpers, die diesen zumindest während der Dauer der Perkolierung auf einer Temperatur von mindestens 60ºC halten kann, derart daß ein schneller Temperaturanstieg des zu entmineralisierenden Wassers, das während der Perkolierung mit dem faserartigen, mikroporösen Körper in Kontakt kommt, hervorgerufen wird,
- eine Einrichtung, die das entmineralisierte Wasser nach seiner Perkolierung sammeln kann.
Im vorliegenden Text bezeichnet der Ausdruck faserartiger mikroporöser Körper einen beliebigen porösen Körper, welcher aus verschlungenen oder nicht verschlungenen Fasern besteht, die zwischeneinander Lücken oder Poren bilden, die mit bloßem Auge nicht sichtbar, aber in einem optischen Mikroskop zu erkennen sind, und die miteinander in Verbindung stehen, so daß sie wasserdurchlässig sind, wobei die Gesamtporösität des faserartigen mikroporösen Körpers, d.h. das Verhältnis des von den Poren eingenommenen, den Wassermolekülen zugänglichen Volumens zum Gesamtvolumen des porösen Körpers mehr als 50% beträgt.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt das Halten der Temperatur des faserartigen mikroporösen Körpers mittels Wasserdampf.
In einer Variante des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Erfindung durchquert der Wasserdampffluß den faserartigen mikroporösen Körper im Gegenstrom zur Perkolierungsrichtung des Wassers in dessen Innerem, was eine noch leichtere Wärmeübertragung zwischen dem Dampf und dem faserartigen mikroporösen Körper erlaubt, sowie eine exzellente thermische Homogenität von letzterem, welche die Retention der Salze in dessen Innerem verbessert.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Beheizung des faserartigen mikroporösen Körpers mittels eines Dampfflusses realisiert, der quer zu diesem eingespritzt wird.
Die von der Anmelderin durchgeführten Versuche haben den Beweis erbracht, daß durch Zuführen des zu demineralisierenden Wassers zur Oberfläche eines faserartigen mikroporösen Körpers, durch Aulheizen dieses faserartigen mikroporösen Körpers auf eine Temperatur von mindestens 60ºC, und durch Perkolierung des zu demineralisierenden Wassers durch dieses hindurch, eine besonders effiziente Retention der im zu demineralisierenden Wasser enthaltenen Salze realisiert werden kann.
Einerseits hat die Anmelderin bewiesen, daß die Verminderung des Wasserhärtegrades (degré hydrotimétrique) beträchtlich höher war, wenn, bei ansonsten identischen Bedingungen, das zu demineraliserende Wasser der Oberfläche eines faserartigen und durchlässigen mikroporösen Körpers zugeführt wurde und danach durch diesen Körper hindurchströmte, als wenn es der Oberfläche eines durchlässigen, aber nicht mikroporösen Körpers zugeführt wird. Diese Verbesserung wird von der Anmelderin dem sehr feinen Dispergieren des Wassers zugeschrieben, die auf der Oberfläche des faserartigen mikroporösen Körpers, oder genauer in seiner Oberflächenschicht, sowie in seinem Volumen stattfindet, welches, einerseits, eine sehr große Austauschoberfläche zwischen den so erzeugten Mikrotröpfchen des Wassers und den Poren des faserartigen mikroporösen Körpers, und andererseits eine große Oberfläche für das Festsetzen des Niederschlags bildet. Und zwar hat das Wasser beim Ankommen auf der Oberfläche des faserartigen mikroporösen Körpers die Tendenz, die Oberflächenschicht des Materials zu durchtränken, und so wird ein echter Raum zur Rentention, insbesondere zum Niederschlag, anstatt einer einfachen Fläche erzeugt.
Andererseits hat die Anmelderin bewiesen, daß die vorliegende Erfindung erlaubt, einen der größten Nachteile derjenigen Vorrichtungen zu beseitigen, welche die Demineralisierung des Wassers durch dessen Fließen über einen beheizten Körper realisieren, und zwar die Bildung von undurchlässigen, harten und isolierenden Ablagerungen auf diesem Körper, deren Vorhandensein das gute Funktionieren der Demineralisierungseinrichtung und die Qualität des erhaltenen demineralisierten Wassers beeinträchtigt. Im Unterschied zu den Ablagerungen, die bei den Vorrichtungen des Standes der Technik erhalten wurden, sind die auf der Oberfläche eines faserartigen und durchlässigen mikroporösen Körpers gebildeten Ablagerungen pulverförmig, bröcklig, und selber porös und durchlässig, so daß ein sehr bemerkenswertes Phänomen auftritt, nämlich die Bewahrung der Perkolierungseffizienz des zu demineralisierenden Wassers im Verlauf der Behandlung, und sogar deren Verbesserung.
Und zwar wird der faserartige mikroporöse Körper, im Verlauf eines wiederholten Einsatzes der Erfindung, progressiv mit einem zweiten mikroporösen Körper von wachsender Dicke überzogen, der aus Ablagerungen besteht, die ab dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme der Vorrichtung gebildet werden. Die obere Fläche von diesem zweiten mikroporösen Körper wird so zu dem Ort, an dem die Ablagerungen gebildet werden, wobei deren Porösität zur Anfangsporösität des faserartigen, mikroporösen Körpers hinzukommt.
Im übrigen bilden, wie vom Stand der Technik bekannt ist, die bereits erzeugten Ablagerungen einen für den Aufbau von neuen Ablagerungen sehr günstigen Keim, wobei die Retention der Salze auf der Oberfläche des mikroporösen Körpers insbesondere durch Niederschlag stattfindet. Dieser zweite mikroporöse Körper ist daher ideal geeignet, um der Träger von neuen Ablagerungen durch Niederschlag zu werden. Unter diesen Umständen bedeuten die gebildeten Ablagerungen nicht nur keine Störung des guten Funktionierens der Demineralisierungsvorrichtung, wie von der Lehre des Standes der Technik eingeräumt wird, sondern es wird im Gegenteil die Qualität der bewirkten Demineralisierung durch diese Ablagerungen verbessert.
Nachfolgend werden beispielhaft und nicht einschränkend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, welche zeigen;
Fig. 1 eine in vertikaler Richtung geschnittene, schematische Ansicht einer Demineralisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 2 eine Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Demineralisierungsvorrichtung, wobei die obere Wand von dieser entfernt ist.
Fig. 3 eine in vertikaler Richtung geschnittene, schematische Teilansicht einer Variante der Demineralisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 4 eine in vertikaler Richtung geschnittene, schematische Ansicht einer Ausführungsvariante der Erfindung.
Fig. 5 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsvariante der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 6 eine Graphik, welche die Schwankungen des Durchsatzes des zu demineralisierenden Wassers durch einen mikroporösen Körper in Funktionen von dessen Dicke zeigt.
Nachstehend sind die Resultate angegeben, welche beim Einsatz der Vorrichtung gemäß der Erfindung zum teilweisen Demineralisieren von gering kalkhaltigem Wasser aus dem Hahn mit einer Anfangshärte von 24 TH erzielt wurden.
Die vier folgenden Versuchsreihen wurden ausgehend von faserartigen und durchlässigen mikroporösen Körpern mit einer oberen Oberfläche von ungefähr 50 cm² und einer Dicke von 2 cm durchgeführt, welche in halber Höhe in einer geschlossenen Umhullung von ungefähr 15 cm Länge, 4 cm Breite und 8 cm Höhe aufgehängt waren, wobei diese faserartigen mikroporösen Körper durch eine geeignete Heizeinrichtung auf eine Temperatur in der Größenordnung von 90ºC gebracht wurden. Diese faserartigen mikroporösen Körper wurden vom Wasser des Hahns von einer Temperatur von ungefähr 15ºC mittels einer schiefen Ebene, gebildet durch ein mit mehreren Löchern versehenes zylindrisches Rohr, welches eine gute Verteilung erlaubt, berieselt.
In einer in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführten ersten Versuchsreihe wurden für faserartige mikroporöse Körper unterschiedlicher Beschaffenheit die Schwankung der Gesamthärte des Wassers gemessen, nachdem dieses gemäß der Erfindung einen bestimmten faserartigen mikroporösen Körper jeweils unterschiedlicher Dicke durchquert hat. Der Zufuhrdurchsatz des Wassers betrug ungefähr 35 cm³/min, und der Durchsatz des demineralisierten Wassers, d.h. der Durchsatz des Wassers stromabwärts des faserartigen mikroporösen Körpers, betrug ebenfalls 35 cm³/min.
Im Verlauf dieses Versuchs bestand der faserartige mikroporöse Körper aus verschlungenen Fasern von 5 µm Durchmesser, und zwar sukzessive aus Kieselerde, aus Steinwolle, aus Kalziumsilikat, und aus Aluminiumsilikat, wobei die Porösität von jedem der porösen Körper in der Größenordnung von 80% lag. Tabelle I
Diese Tabelle zeigt klar den Vorteil der Verwendung eines faserartigen mikroporösen Körpers, dessen Porösität und Durchlässigkeit ausreichend sind, um eine Demineralisierung zu bewerkstelligen, die zu einer beachtlichen Verminderung der Härte führt. Es ist zu bemerken, daß bei den Versuchen, die mit dem Kupfer und dem Polypropylen durchgeführt wurden, das Wasser entlang der Oberfläche von diesen Materialien entlangfloß, und dann entlang ihrer Kanten hinunterfloß, in ähnlicher Weise wie bei den Behandlungsvorrichtungen, welche gemäß dem Stand der Technik verwendet wurden.
Es ist festzustellen, daß die erzielte Qualität der Demineralisierung gemäß der Beschaffenheit des verwendeten faserartigen mikroporösen Körpers variiert. Insbesondere die Materialien auf Silikatbasis erlauben eine größere Senkung der Gesamtwasserhärte als die anderen Materialien.
Es ist ebenso zu bemerken, daß, wie durch die drei letzten Versuche der Tabelle 1 gezeigt, die Dicke des faserartigen mikroporösen Körpers keinen wesentlichen Effekt auf die Qualität des Ergebnisses hat, da der Niederschlag und die Retention der Salze auf der Oberfläche von diesem und in den ersten Millimetern in der Nähe seiner Einströmfläche stattfindet. Eine Dicke in der Größenordnung von 2 cm ist jedoch wunschenswert, um eine gute mechanische Festigkeit des faserartigen mikroporösen Körpers zu erzielen. Die vorliegende Erfindung erlaubt also, den Platzbedarf und somit auch das Gewicht der Demineralisierungsvorrichtungen des Standes der Technik beträchtlich zu verringern, was zur Folge hat, daß das Anwendungsgebiet dieser Vorrichtungen ausgedehnt wird.
Die vorliegende Erfindung kann, indem sie den Aufbau von Demineralisierungsvorrichtungen mit faserartigen mikroporösen Körpern von geringer Dicke zuläßt, auch größere Durchsätze von demineralisiertem Wasser erzielen. Und zwar ist, wie in Fig. 6 dargestellt, festzustellen, daß, falls beispielsweise der mikroporöse Körper aus verschlungenen Fasern aus Steinwolle von 5 µm Dicke besteht, wobei die Porösität von diesem faserartigen mikroporösen Körper bei ungefähr 98% liegt, der Wasserdurchsatz durch diesen von 6 cm³/s, wenn der faserartige mikroporöse Körper eine Dicke von 0,5 cm besitzt, auf 1,5 cm³/s sinkt, wenn dieser eine Dicke von 10 cm besitzt.
Komplementäre Messungen haben ergeben, daß eine minimale Porösität von 50% erforderlich ist, um eine gute Durchtränkung der Oberflächenschicht des faserartigen mikroporösen Körpers durch das zu demineralisierende Wasser zu realisieren, sowie eine gute Perkolierung zu gewährleisten. Sehr zufriedenstellende Resultate wurden ab einer Porösität von ungefähr 70% erzielt. Die zum Aufbau des faserartigen mikroporösen Körpers verwendeten Materialien weisen, mit sehr seltenen Ausnahmen, eine hervorragende Durchlässigkeit auf. Diese Durchlässigkeit ist erforderlich, damit das der Oberfläche des faserartigen mikroporösen Körpers zugeführte Wasser, zu einem ersten Zeitpunkt, dessen Oberflächenschicht durchtränken kann, und dann zu einem zweiten Zeitpunkt, durch diesen hindurch perkolieren kann.
In einer zweiten Versuchsreihe wurde ein faserartiger mikroporöser Körper, bestehend aus einem Aluminiumsilikatblock mit einer Dicke von 2 cm und einer Porösität von 80% mit zu demineralisierendem Wasser von einer Temperatur von ungefähr 15ºC versorgt, dessen TH-Wert ungefähr 24 betrug, und es wurde die Temperatur des mikroporösen Körpers variiert. Die Messungen der Gesamthärte des erhaltenen demineralisierten Wassers sind in folgender Tabelle aufgeführt. Tabelle II
Die Ergebnisse dieser zweiten Versuchsreihe zeigen, daß keine wesentliche Demineralisierung stattfindet, sofern der mikroporöse Körper nicht auf eine Mindesttemperatur von ungefahr 60ºC gebracht wird. Es ist zu bemerken daß sich diese Temperatur beim Betrieb ausdehnt, d.h. während des Beregnens der Oberfläche des faserartigen mikroporösen Körpers mit dem zu demineralisierenden Wasser.
Diese Versuche stellen den Unterschied zwischen den Vorrichtungen, welche Ionentauscherharze verwenden, und der Vorrichtung gemäß der Erfindung klar heraus, da, in kaltem Zustand, der verwendete faserartige mikroporöse Körper keines der im zu demineralisierenden Wasser enthaltenen Kalzium- und Magnesiumsalze zurückhält, und zwar weder auf seiner Oberfläche noch in seinem Volumen, die Ionentauscherharze hingegen zumindest einen Teil dieser Salze bei Umgebungstemperatur zurückhalten.
In einer dritten Versuchsreihe, bei welcher der faserartige mikroporöse Körper ein Block aus Aluminiumsilikatfasern von einer Dicke von 2 cm war, welcher auf einer Temperatur von ca. 90ºC gehalten wurde, wurde die Ausgangstemperatur des zu behandeinden Wassers variiert, und die entsprechenden Schwankungen der Gesamthärte des erhaltenen Wassers sind in nachstehender Tabelle III aufgeführt. Tabelle III
Diese Ergebnisse zeigen, daß ein Anwachsen der Temperaturdifferenz zwischen dem zu demineralisierenden Wasser und dem faserartigen mikroporösen Körper, in welchem es während seiner Demineralisierung perkoliert, erlaubt, die Effizienz der Behandlung sehr deutlich zu verbessern. Es ist wahrscheinlich, daß ein schneller Temperaturanstieg des Wassers, oder thermischer Schock, eine Kristallisation der Salze auf den Anhaftungsstellen auf der Oberfläche und gleichermaßen im Volumen des faserartigen mikroporösen Körpers begünstigt. Demgegenüber führt die Perkolierung durch den faserartigen mikroporösen Körper eines zuvor erwärmten Wassers nur zu einer Retention der zuvor gefällten Salze, wobei diese Retention wahrscheinlich in der Hauptsache an der Oberfläche erfolgt.
In einer vierten Versuchsreihe, in welcher der faserartige mikroporöse Körper ein Block aus Kalziumsilikatfasern von einer Dicke von 1 cm war, wurde die Verteilung des der Oberfläche zugeführten Wassers auf den mikroporösen Körper variiert, wobei der Durchsatz des zu demineralisierenden Wassers konstant bei 35 cm³/min gehalten wurde, seine Gesamthärte 24 betrug und die Temperatur des faserartigen mikroporösen Körpers auf ungefähr 90ºC gehalten wurde. Die Oberfläche des faserartigen mikroporösen Körpers wurde geneigt, so daß, da das Wasser die Tendenz besitzt, entlang der Oberfläche zu fließen, die Benetzungsfläche verdoppelt wird. Die erhaltenen Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle IV aufgeführt: Tabelle IV
Die Ergebnisse dieser vierten Versuchsreihe zeigen, daß eine gute Verteilung des auf der Oberfläche des faserartigen mikroporösen Körper verteilten Wassers erlaubt, die Demineralisierungsleistung zu verbessern, wahrscheinlich aufgrund des korrelativen Anwachsens der Kontaktoberfläche zwischen dem Wasser und dem faserartigen mikroporösen Körper.
Im übrigen verbessert die Tatsache, daß der faserartige mikroporöse Körper, welcher das zu demineralisierende Wasser aufnimmt, zuvor wenig durchtränkt ist, die Qualität der Demineralisierung.
Der folgende Komplementärversuch hebt die Rolle des Durchtränkungsgrads des faserartigen mikroporösen Körpers klar hervor. Bei Verwenden der gleichen Vorrichtung wie zuvor, wobei der faserartige mikroporöse Körper aus Fasern aus erleichterter Kieselerde (silice allégée) bestand, hat die Anmelderin die Schwanuung der Gesamthärte gemessen, wobei der Zufiihrdurchsatz des zu deniineralisierenden Wassers ungefahr 35 cm³/min und seine Gesamthärte ungefahr 24 betrug.
In einer ersten Konfiguration war der faserartige mikroporöse Körper oberhalb des auf dem Boden einer Umhüllung gesammelten demineralisierten Wassers angeordnet, ohne daß er sich in Kontakt mit diesem Wasser befand, so daß seine Durchtränkung in der Größenordnung von 90% lag.
In einer zweiten Konfiguration war das untere Drittel des faserartigen mikroporösen Körper im auf demboden der Umhüllung gesammelten demineralisierten Wasser eingetaucht, so daß der faserartige mikroporöse Körper mit Wasser gesättigt war (Durchtränkungsgrad = 100%), da dieses im faserartigen mikroporösen Körper unter der Wirkung von Kapillarkräften aufsteigt. Tabelle V
Diese Resultate bestätigen also gut die Rolle, welche die Durchtränkung des faserartigen mikroporösen Körper spielt, und die Verbesserung der Demineralisierung, wenn diese relativ gering ist.
Wie aus den verschiedenen oben beschriebenen Versuchen hervorgeht, ist die erfindunggemäße Vorrichtung von besonders einfacher und wirtschaftlicher Ausführung, da sie keine komplexe Apparatur benötigt und die erforderliche Ausrüstung relativ einfach aus gängigen Materialien gefertigt werden kann. Außerdem erfordert sie keinen weiteren Energieverbrauch außer dem, welcher der Beheizung des faserartigen mikroporösen Körper entspricht, da die Perkolierung unter bloßer Schwerkrafteinwirkung stattfinden kann. Schließlich kann auch, wenn das Wasser zuvor aus anderen Gründen, beispielsweise im Fall eines Heißwasserbereiters oder eines Kessels, beheizt wird, die Vorrichtung selbst gar keine zusätzliche Energie verbrauchen, da die für die Erhitzung des Wassers verwendete Energiequelle gleichermaßen für das Beheizen des faserartigen mikroporösen Körper verwendet werden kann.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist weiter von einer hervorragenden Zuverlässigkeit. Und zwar hat, wie zuvor erwähnt, die Effizienz von dieser die Tendenz, im Verlauf des Betriebes zuzunehmen, und es ist keine Wartung erforderlich. Die Nutzungbegrenzung rührt offensichtlich von der fortschreitenden Verstopfung des fäserartigen mikroporösen Körpers her, auch wenn letzterer viel länger als diejenigen der Vorrichtungen des Standes der Technik porös und durchlässig bleibt. Das einfache Austauschen eines von Salzablagerungen bedeckten, faserartigen mikroporösen Körpers durch einen neuen faserartigen mikroporösen Körper erlaubt, die Vorrichtung wieder in den Zustand der Betriebsfähigkeit zu versetzen. Es handelt sich dabei um die einzige für die Vorrichtungen gemäß der Erfindung erforderliche Wartung. Es ist zu bemerken, daß diese Instandsetzung gegenüber den Vorrichtungen des Standes der Technik stark verringerte Kosten mit sich bringt.
Die Einrichtungen zur Beheizung des faserartigen mikroporösen Körpers können von beliebiger Art sein, solange sie erlauben, gleichzeitig die Oberfläche und das Volumen des faserartigen mikroporösen Körpers zu erwärmen, ohne die Temperatur des zu demineralisierenden Wassers zu erhöhen, bevor dieses in Kontakt mit dem fäserartigen mikroporösen Körper kommt.
Die Beheizung des faserartigen mikroporösen Körpers kann so beispielsweise durch Durchfluß von elektrischem Strom in dem im faserartigen mikroporösen Körper enthaltenen Wasser bewerkstelligt werden, wobei der elektrische Strom in letzteren mittels Elektroden eingeleitet wird, die auf zwei seiner gegenüberliegenden Seiten aufgesetzt oder in sein Körpervolumen eingefügt sind. Der faserartige mikroporöse Körper kann auch mit Hilfe eines Magnetrons beheizt werden, welches Mikrowellen aussendet. Die Beheizung kann gleichermaßen mittels einem oder mehreren elektrischen Widerständen realisiert sein, welches beispielsweise in Form eines resistiven Drahtgeflechts ausgeführt ist, das in den faserartigen mikroporösen Körper eingefügt ist. Letzterer kann ebenfalls beheizt sein, indem er in einer mit Wasserdampf angefüllten Umhüllung angeordnet ist. Diese letzte Ausführungsform der Erfindung ist insbesondere vortelhaft, da sie einerseits eine homogene Beheizung des faserartigen mikroporösen Körpers erlaubt, und andererseits sehr leicht zu realisieren ist, insbesondere wenn die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Beheizungsvorrichtung ausrüstet, und noch günstiger bei einem Kessel. In letztem Fall kann der faserartige mikroporöse Körper in der Verdampfungsumhüllung des Kessels selbst angeordnet sein, wobei das zu demineralisierende Wasser beispielsweise bei Umgebungstemperatur außerhalb dieser Umhüllung gelagert ist und in diese mittels einer Verteilereinrichtung eingebracht wird.
In einer besonderen Ausführungsform wird der faserartige mikroporöse Körper durch einen Dampffluß im Gegenstrom zur Perkolierungsrichtung des Wassers im Inneren des faserartigen mikroporösen Körpers durchströmt, was den Wärmeaustausch im Inneren von letzterem erleichtert.
In der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann die Beschaffenheit des faserartigen mikroporösen Körpers praktisch eine beliebige sein.
Der faserartige mikroporöse Körper kann daher aus einem natürlichen oder synthetischen Material bestehen, ein guter oder ein schlechter Wärmeleiter sein. Er kann beispielsweise durch verschlungene Fasern, aus Alumihlumsilikat von 2,5 µm Durchmesser oder Kieselerde von 5 bis 9 µm Durchmesser aufgebaut sein, wobei die Porösität in der Größenordnung von 75 bis 98% liegt.
Auch wenn es möglich ist, einen beliebigen faserartigen mikroporösen Körper zu verwenden, ist es jedoch zu bevorzugen, faserartige mikroporöse Körper zu verwenden, welche eine große chemische Assoziationsfähigkeit mit Kalzium- und Magnesiumsalzen aufweisen, wie beispielsweise die bereits erwähnten Materialien auf Basis von Aluminiumsilikat oder Kalziumsilikat.
Die Dicke des faserartigen mikroporösen Körpers ist bevorzugt gering im Vergleich mit seinen anderen Abmessungen. Jedoch sollte diese nicht weniger als ungefähr 5 mm betragen, da, abgesehen von möglichen mechanischen Schwächen, die Durchgangszeit des Wassers durch die Oberflächenschicht des faserartigen mikroporösen Körpers, und dann durch sein Körpervolumen, sehr reduziert sein kann, und dazu führen kann, daß die Retention und insbesondere die Fällung unvollständig erfolgt. Nichtsdestoweniger ist dies in einem derartigen Fall eine vorübergehende Situation, da, aufgrund der Tatsache der Entstehung von mikroporösen Ablagerungen auf der Oberfläche des faserartigen mikroporösen Körpers, die resultierende Dicke im Verlauf der Verwendung anwächst und die Durchgangszeit des Wassers dann merklich anwächst.
In der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann das verwendete Mittel für das Zuführen des zu demineralisierenden Wassers auf dem faserartigen mikroporösen Körper ein beliebiges sein, wenn auch Systeme, die eine gute Verteilung des Wassers erlauben, offenkundig zu bevorzugen sind. Das Wasser kann so, beispielsweise, tangential zum faserartigen mikroporösen Körper zugeführt werden, wobei dessen Durchtränkung in letzterem Fall progressiv vor sich geht. Bevorzugt kann das Wasser durch Berieselung zugeführt werden, beispielsweise mittels einer Rampe oder schiefen Ebene, einem Diffusor oder sogar einem "Vernebler". Das Wasser kann seitlich auf eine der senkrechten Seiten des porösen Körpers zugeführt werden, wobei die Perkolierung dann unter dem Effekt des Höhenunterschieds des Wassers zu beiden Seiten des porösen Körpers bewerkstelligt wird. Das Wasser kann in kontinuierlichem Fluß zugeführt werden, oder alternativ in periodischem Fluß, wobei letztere Ausführungsform eventuell erlaubt, eine unerwünschte zu starke Absenkung der Temperatur des faserartigen mikroporösen Körpers durch die Einwirkung des auf dessen Oberfläche ankommenden, zu demineralisierenden Wassers zu vermeiden.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann besonders an der Zulaufseite von zahlreichen, mit Wasser aus dem Hahn versorgten Geräten angeordnet werden, welche empfindlich gegenüber Kesselsteinablagerungen, und allgemeiner gegenüber der Ansammlung von Mineralsalzen sind. Unter derartigen Geräten können, beispielhalt, industrielle Kessel, Warmwasserbereiter, Bügeleisen und fließendes Wasser verwendende chemische Reaktoren angeführt werden. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch für die Entsalzung von Meerwasser verwendet werden, beispielsweise in Kombination mit anderen Verfahren.
In den Fig. 1 und 2 besteht die Vorrichtung zur Demineralisierung im wesentlichen aus einer parallelepipedförmigen dichten Umhüllung 1, die aus einem Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Polypropylen, realisiert ist, in deren Innerem, im wesentlichen in halber Höhe, ein Block 3 eines faserartigen mikroporösen Körpers angeordnet ist, dessen Höhe h ungefähr 2 cm beträgt, was ungefähr ein Drittel der Höhe der Umhüllung 1 darstellt. Der faserartige mikroporöse Körper 3 teilt so die Umhüllung 1 in zwei Kammern, und zwar eine obere Kammer 1a und eine untere Kammer 1b. Der faserartige mikroporöse Körper 3 ist zwischen zwei Gitter, und zwar ein oberes Gitter 9 und ein unteres Gitter 11 eingefügt, welche beispielsweise mittels Schweißen an den vertikalen Wänden der Umhüllung 1 befestigt sind. Der faserartige mikroporöse Körper 3 besteht in vorliegendem Beispiel aus einer Matte von Aluminiumsilikatfasern von ungefähr 2,5 um Durchmesser, wie beispielsweise die unter dem Markennamen "DURABOARD" vertriebene, aber es können selbstverständlich auch andere faserartige mikroporöse Körper in einer gleichen Konfiguration verwendet werden. Ein schiefe Ebene oder Rampe zur Versorgung mit zu demineralisierendem Wasser 13 ist oberhalb der Einströmfläche S des mikroporösen Körpers 3 angeordnet. Diese Rampe 13 besteht aus zwei Rohren 15, 17, beispielsweise aus Polypropylen, die zueinander und zur oberen Fläche S des faserartigen niikroporösen Körpers 3 parallel sind. Die Rohre 15, 17 gehen durch eine der senkrechten Wände 18 der Umhüllung 1 hindurch, auf der sie befestigt sind, und sind außerhalb der Umhüllung 1 mit einer Einrichtung zur Versorgung mit zu demineralisierendem Wasser, welche nicht in der Zeichnung dargestellt ist, über ein elektrisches Steuerventil 20 verbunden, welches den Zustrom des zu demineralisierenden Wassers steuert. Die Rohre 15, 17 sind in ihrem unteren Teil mit einer Reihe von versetzt angeordneten Öffiiungen 19 versehen, welche dazu dienen, eine regelmäßige und homogene Verteilung des zu demineralisierenden Wassers auf der Einströmfläche S des faserartigen mikroporösen Körpers 3 zu gewährleisten. Selbstverständlich kann das zu demineralisierende Wasser auch von einer Versorgungsquelle kommen, die nicht unter Druck steht, und in diesem Fall wurden die Versorgung und Regulierung des Durchsatzes des zu demineralisierenden Wassers beispielsweise mittels einer Pumpe mit regelbarem Durchsatz realisiert. Ein Rohr 21 zum Abführen des demineralisierten Wassers ist mit der unteren Kammer 1b der Umhüllung 1 verbunden.
Im vorliegenden Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung besteht die Heizeinrichtung des faserartigen mikroporösen Körpers 3 aus zwei Widerständen 27, 27', die im faserartigen mikroporösen Körper 3 versenkt sind und durch die senkrechte Wand 18 der Umhüllung 1 hindurchgehen, auf welcher sie befestigt sind. Diese Widerstände werden über einen Regelkasten 29 mit elektrischem Strom versorgt, welcher seinerseits über das Netz A mit elektrischem Strom versorgt wird. Ein Temperaturfühler, der beispielsweise aus einem Thermoelement 31 besteht, ist in halber Höhe der Mittelseite des faserartigen mikroporösen Körpers 3 untergebracht. Das Thermoelement 31 ist mit dem Regelkasten 29 verbunden, von dem es mit Strom versorgt wird und zu dem es die Informationen schickt, die für eine effiziente Regelung der Heizwiderstände 27 und 27' erforderlich sind. So werden, wenn die durch das Thermoelement 31 aufgenommene Temperatur unterhalb der Solltemperatur T liegt, auf welche der faserartige mikroporöse Körper 3 gebracht werden soll, die Widerstände 27, 27' unter Spannung gesetzt, was eme Aufheizung des faserartigen mikroporösen Körpers 3 und insbesondere seiner oberen Fläche gewährleistet. So gewährleistet das Regelsystem, welches durch das Thermoelement 31, den Regelkasten 29 und die Heizwiderstände 27, 27' gebildet wird ein Halten des faserartigen mikroporösen Körpers 3 auf einer Temperatur, die im wesentlichen konstant und gleich der Solltemperatur T ist, wobei letztere oberhalb 60ºC liegt.
Bei diesen Bedingungen funktioniert die Vorrichtung zur Demineralisierung gemäß der Erfindung in nachstehend beschriebener Weise. Zu einem ersten Zeitpunkt wird eine ausreichende Menge von zu demineralisierendem Wasser auf die Einströmfläche S des faserartigen mikroporösen Körpers 3 zugeführt, so daß das Wasser diesen durch Perkolierung durchquert und beginnt, in die untere Kammer 1b der Umhüllung 1 zu laufen. Der Regeikasten 29 wird dann unter Spannung gesetzt und gewährleistet das progressive Erwärmen des faserartigen mikroporösen Körpers 3 bis zu einer gewahlten Solltemperatur T. Wenn diese erreicht ist, und da der faserartige mikroporöse Körper 3 bereits mit Wasser getränkt ist, wird jede zusätzliche Wasserzufuhr in diesen sofort von einem Austreten von demineralisiertem Wasser gefolgt, das in die untere Kammer 1b der Umhüllung 1 läuft.
Selbstverständlich ist das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ein nicht einschränkendes Beispiel unterschiedlicher Typen von möglichen Ausführungsbeispielen der Erfindung. Offensichtlich können Varianten vorgesehen werden, mit dem Ziel, insbesondere die Leistungen der Vorrichtung zu verbessern.
So kann die Perkolierung, anstatt unter Atmosphärendruck stattzufinden, wie in vorstehendem Beispiel, auch unter Druck durchgeführt werden, beispielsweise in der Art der "Expresso" genannten Kaffeemaschinen, unter der Bedingung, daß der Druck an der Einströmseite höher als der Druck an der Abströmseite ist.
Andererseits kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung ebenfalls in Zusammenarbeit mit anderen Vorrichtungen verwendet werden. Sie kann in Strömungsrichtung vor diesen oder nach diesen verwendet werden, so daß in Abhängigkeit von den Erfordernissen die von letzteren bewerkstelligte Demineralisierung vervollständigt wird.
Ebenso kann eine andere Heizeinrichtung als die elektrischen Widerstände zum Beheizen des faserartigen mikroporösen Körpers 3 verwendet werden. So kann, wenn die Vorrichtung zur Demineralisierung gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem Gerät verwendet wird, welches Wärmeenergie erzeugt, wie beispielsweise ein Warmwasserbereiter oder ein Kessel, die durch dieses Gerät erzeugte Wärme zum Beheizen des faserartigen mikroporösen Körpers verwendet werden. Ebenfalls kann insbesondere ein diesen faserartigen mikroporösen Körper durchquerender Dampffluß, beispielsweise im Gegenstrom zur Perkolierungsrichtung des Wassers in dessen Innerem, verwendet werden.
In einem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der faserartige mikroporöse Körper durch Wasserdampf beheizt. Diese Vorrichtung besteht aus einer parallelepipedförmigen Umhüllung 41, in deren Inneren, im wesentlichen in halber Höhe, ein faserartiger mikroporöser Körper 43 angeordnet ist, welcher das Innere der Umhüllung 41 in zwei Kammern teilt, nämlich eine obere Kammer 41a und eine untere Kammer 41b. Die obere Kammer 41a weist, wie zuvor, eine Rampe 53 auf, welche zur Versorgung der Einströmfläche S des faserartigen mikroporösen Körpers 43 mit zu demineralisierendem Wasser dient, und die untere Kammer 41b weist eine Rohrleitung 61 auf, die zur Ableitung des durch die Vorrichtung erzeugten demineralisierten Wassers dient.
Die obere Kammer 41a ist über eine Rohrleitung 62 mit einem Dampfgenerator 63 verbunden, und die untere Kammer 41b befindet sich über eine Rohrleitung 65 zur Ableitung des Restdampfes in Verbindung mit der Umgebungsluft. Diese Rohrleitung 65 kann mit einem Meßfühler 66 versehen sein, welcher geeignet ist, über eine Schnittstelle 67 auf den Dampfgenerator 63 so einzuwirken, daß der Durchsatz des von diesem erzeugten Dampfflusses auf den geringstmöglichen Wert geregelt wird, der für eine durchgehende Anfüllung der oberen Kammer 41a mit Dampf erforderlich ist. So kondensiert ein Teil des Dampfes auf dem faserartigen mikroporösen Körper 43 und gewährleistet so dessen Beheizung.
Die Vorrichtung wie beschrieben fünktioniert folgendermaßen. Der Dampfgenerator 63 wird aktiviert, bis er genügend Wasserdampf geliefert hat, um die obere Kammer 41a anzufüllen. Dann kann der faserartige mikroporöse Körper 43, entweder kontinuierlich oder intermittierend, mit dem zu demineralisierenden Wasser versorgt werden. Dieses fällt durch bloße Schwerkraftwirkung auf den faserartigen mikroporösen Körper 43, an dessen Einströmfläche S eine erste Fällung von Salzen stattfindet, dann perkoliert es durch bloße Schwerkrafteinwirkung in dieses, um schließlich in die untere Kammer 41b zu fallen und dort durch die Abflußrohrleitung 61 gewonnen zu werden.
Es ist ebenfalls möglich, den Dampfgenerator 63 den Dampf in kontinuierlicher Weise zur Umhüllung schicken zu lassen, wodurch die Verwendung einer Regeleinrichtung für den Dampfdurchsatz vermieden wird. Gleichermaßen kann der Dampfgenerator 63 auch lediglich bei jeder Wasseranforderung ausgelöst werden, jedenfalls wenn eine derartige Funktionsweise eine ausreichende Temperatur des faserartigen mikroporösen Körpers, d.h. eine Temperatur oberhalb von 60ºC garantiert.
In einer speziellen Ausführungsform kann die Dampfzufuhr unterhalb des faserartigen mikroporösen Körpers 43 erfolgen, wohingegen die Abfuhr des Dampfes oberhalb von diesem erfolgt. Der Dampf durchquert also den faserartigen mikroporösen Körper 43 von unten nach oben, d.h. im Gegenstrom zur Perkolierungsrichtung des Wassers. Daraus ergibt sich eine noch leichtere Wärmeübertragung zwischen dem fäserartigen mikroporösen Körper und dem Dampf, sowie eine hervorragende Homogenität der Wärmeverteilung im faserartigen mikroporösen Körper 43, was die Retention der Salze in dessen Innerem verbessert.
In einem besonders vorteilhaftem Ausführungsbeispiel ist der faserartige mikroporöse Körper geneigt unter der Rampe angeordnet. Und zwar hat in einem derartigen Fall das auf der Oberfläche des faserartigen mikroporösen Körpers ankommende Wasser die Tendenz, über diese zu fließen und diese dabei zu durchtränken. Daraus ergibt sich, daß die Durchtränkungsfläche größer ist als wenn der faserartige mikroporöse Körper horizontal ist.
So besteht in Fig. 4 die Vorrichtung zur Demineralisierung gemäß der Erfindung aus einer Umhüllung 71, in deren Innerem ein durchlässiger faserartiger mikroporöser Körper 64 angeordnet ist, dessen obenliegende Einströmseite S durch eine Berieselungseinrichtung 73 mit zu demineralisierendem Wasser versorgt wird. Der faserartige mikroporöse Körper 64 ist von gekrümmter Form und seine konkave Seite ist nach unten gerichtet, so daß das durch die Berieselungseinrichtung 73 zugeführte Wasser auf seine obenliegende Fläche S tropfen kann. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Sammeleinrichtung 74 vorgesehen, um das aus der Unterseite oder Abströmseite S' des faserartigen mikroporösen Körpers 64 austretende Wasser sowie das aus den Seitenflächen S" von diesem austretende Wasser aufzunehmen.
Eine Heizeinrichtung 77 ist unter dem faserartigen mikroporösen Körper 64 angeordnet. Diese Heizeinrichtung 77 kann von beliebigem Typ sein und in vorteilhafter Weise durch die Heizeinrichtung gebildet sein, die zu den in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Geräten gehört, wie beispielsweise Warmwasserbereitern oder Kesseln.
In einem besonders einfachen und billigen Ausführungsbeispiel der Demineralisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung, welches in Fig. 5 dargestellt ist, findet die Perkolierung des Wassers in horizontaler Richtung statt. Diese Vorrichtung wird durch eine im wesentlichen parallelepipedförmige Umhüllung 80 gebildet, die durch ein an den Wänden der Umhüllung 80 befestigtes resistives Drahtgeflecht 92 in zwei Innenkammern unterteilt ist, nämlich eine einströmseitige Kammer 82 und eine abströmseitige Kammer 84. Die einströmseitige Kammer 82 weist ein Zuhlrrrohr 88 für das zu demineralisierende Wasser auf, und die abströmseitige Kammer 84 ein Entleerungsrohr 90 für das demineralisierte Wasser, dessen Höhe bezüglich dem Boden der Umhüllung 80 die in der Vorrichtung enthaltene Menge des demineralisierten Wassers festlegt. Ein faserartiger mikroporöser Körper 86, der aus einem Block aus erleichterter Kieselerde gebildet ist, welcher aus Kieselerdefasern von einem Durchmesser von ungefahr 9 µm besteht, wird mit einer seiner Hauptflächen auf die einströmseitige Fläche des resistiven Drahtgitters 92 aufgebracht und mit seiner Unterseite und seinen Querseiten auf den Wänden der Umhüllung 80 befestigt, so daß das der einströmseitigen Kammer 82 zugeführte Wasser nur unter Durchqueren des faserartigen mikroporösen Körper 86 in die abströmseitige Kammer 84 fließen kann.
Das resistive Drahtgitter 92 wird über zwei Drähte 94, 94' mit elektrischem Strom versorgt, so daß es den faserartigen mikroporösen Körper auf die erforderliche Temperatur oberhalb 60ºC, und bevorzugt in der Größenordnung von 80ºC, bringen kann. Bevorzugt nimmt der faserartige mikroporöse Körper 86 den größeren Teil der Höhe der Umhüllung 80 ein. Das zu demineralisierende Wasser wird durch die Rohrleitung 88 in die einströmseitige Kammer 82 geleitet, von der aus es den faserartigen mikroporösen Körper 86 durchquert, um durch das resistive Drahtgitter 92 hindurch in die abströmseitige Kammer 84 zu fließen. Wenn der Pegel des demineralisierten Wassers in dieser Kammer das Niveau der Abflußrohrleitung 90 erreicht, läuft das demineralisierte Wasser durch diese heraus. Selbstverständlich könnte das resisitive Drahtgeflecht 92 auch im Inneren des porösen Körpers angeordnet sein.
Wie zuvor erwähnt, ist eine derartige Ausführung vorteilhaft durch die Einfachheit, mit welcher sie eine effiziente Wasserdemineralisierungsvorrichtung realisieren kann. Es ist jedoch zu bemerken, daß, unter Berücksichtigung der Wichtigkeit der Benetzung des faserartigen mikroporösen Körpers 86, die gelieferte Demineralisierungsqualität dann nicht optimal ist.

Claims

1. Wasserentmineralisierungsvorrichtung des Typs, der ein poröses, vom zu entmineralisierenden Wasser durchströmtes Material aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

das poröse Material aus einem faserartigen, mikroporösen Körper (3, 43, 64, 86) besteht, bei dem die Räume zwischen den Fasern miteinander in Verbindung stehen, wobei die Porösität des faserartigen, mikroporösen Körpers (3, 43, 64, 86), d.h. das Verhältnis des von den Poren eingenommenen, den Wassermolekülen zugänglichen Volumens zum Gesamtvolumen des porösen Körpers, mindestens 50% beträgt, wobei die Vorrichtung aufweist:

- Mittel zum Zuführen (13, 53, 73, 88) des zu entmineralisierenden Wassers auf die Einströmseite (5) des faserartigen, mikroporösen Körpers (3, 43, 64, 86), um das zu entmineralisierende Wasser ausschließlich durch den faserartigen, mikroporösen Körper (3, 43, 64, 86), von dessen Einströmseite (S) zu dessen Abströmseite (S') hin, zu perkolieren,

- Einrichtungen zum Aufheizen (27, 27', 63, 77, 92) des faserartigen, mikroporösen Körpers (3, 43, 64, 86), die diesen zumindest während der Dauer der Perkolierung auf einer Temperatur von mindestens 60ºC halten können, derart daß ein schneller Temperaturanstieg des zu entmineralisierenden Wassers, das während der Perkolierung mit dem faserartigen, mikroporösen Körper (3, 43, 64, 86) in Kontakt kommt, hervorgerufen wird,

- Mittel (21, 61, 74, 90), die das entmineralisierte Wasser nach seiner Perkolierung sammein können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der faserartige, mikroporöse Körper (3, 43, 64) eine solche Form besitzt, daß der Abstand, der seine Einströmseite (S) von seiner Abströmseite (S') trennt, im Vergleich zu seinen anderen Abmessungen gering ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen aus einer oder mehreren elektrischen Widerständen (27, 27') bestehen, die sich in Kontakt mit dem faserartigen, mikroporösen Körper (3, 43) befinden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen aus einem resistiven Drahtgeflecht (92) bestehen, durch das ein elektrischer Strom fließt und das in Kontakt mit dem faserartigen, mikroporösen Körper (86) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das resistive Drahtgeflecht (92) im Inneren des faserartigen, mikroporösen Körpers angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen aus zwei mit Strom versorgten Leiterelektroden bestehen, die in Kontakt mit den gegenüberliegenden Seiten des faserartigen, mikroporösen Körpers angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen des faserartigen, mikroporösen Körpers (43) aus einem Wasserdampferzeuger (63) bestehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampferzeuger (63) einen Dampffluß hervorbringen kann, in welchem der faserartige, mikroporöse Körper (43) vollständig eingetaucht wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel aufweist, die den Wasserdampf durch den faserartigen, mikroporösen Körper hindurchpressen können, und zwar entgegengesetzt der Richtung der Perkolierung des Wassers in dessen Innerem.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen aus einem Mikrowellenerzeuger, wie beispielsweise einem Magnetron, bestehen.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmseite (S) des faserartigen, mikroporösen Körpers (64) sich unterhalb der Zuführmittel des zu entmineralisierenden Wassers (73) befindet und bezüglich der Horizontalen so geneigt ist, daß zumindest ein Teil des Zufuhrwassers auf die Einströmseite (S) fließt, so daß diese vollständig durchfeuchtet wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmseite (S) des faserartigen, mikroporösen Körpers (86) eine seiner vertikalen Seitenflächen ist, so daß das Perkolieren des Wassers horizontal unter der Wirkung der Höhendifferenz zwischen der Einströmseite (S) und der Abströmseite (S') des faserartigen, mikroporösen Körpers (86) effolgt.

13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der faserartige, mikroporöse Körper (3, 43, 64, 86) auf Basis von Calciumsilikat und/oder Tonerdesilicat hergestellt ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen derart beschaffen sind, daß die Temperatur des faserartigen, mikroporösen Körpers (3, 43, 64, 86) soweit erhöht wird, daß sie mindestens 60ºC über der Temperatur des zu entmineralisierenden Wassers liegt.