DE3001995C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdampfer- und Kühlvorrich­ tung mit wenigstens einer Heizstelle und Kühleinrichtung und einem Wasserstrahlpumpen-Aggregat.

Bekannte Einrichtungen zur Destillation, namentlich zur fraktionierten Destillation von insbesondere chemischen Lösungen benötigen Wärme, die gewöhnlich über ein Heiz­ bad einem Verdampferkolben zugeführt wird; außerdem be­ nötigen solche Einrichtungen Kühlwasser für eine Konden­ satorschlange. Des öfteren wird die Verdampfung bzw. Küh­ lung unter verminderten Druckverhältnissen durchgeführt, so daß bei entsprechenden Arbeitsvorgängen auch eine Ver­ wendung von Vakuumpumpen, insbesondere Wasserstrahlpum­ pen, erforderlich ist. In der Regel verwendet man bisher für die Kühlung der Kondensatorschlange bzw. für das Be­ treiben der Wasserstrahlpumpe(n) Frischwasser. Dies ist sehr nachteilig, da nicht nur Frischwasser in verhältnis­ mäßig großen Mengen zur Kühlung und für den Pumpenvorgang benötigt wird, sondern es treten zum Teil auch erhebliche Verluste teurer Lösungsmittel, insbesondere beim Betrieb von Wasserstrahlpumpen auf. Hierbei werden zudem die Ab­ wässer zum Teil nicht unerheblich belastet.

Zwar könnte man durch den Einsatz von Zusatzgeräten, wie einer Kühlmaschine für das Kühlwasser, z.B. den Frisch­ wasserbedarf begrenzen. Solche Zusatzgeräte haben jedoch einerseits einen erheblichen zusätzlichen Platzbedarf und führen zu einer nicht unerheblichen Erhöhung der Energie­ kosten, andererseits würde der Laborplatz zusätzlich mit erheblicher Abwärme belastet.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der bei günstiger Wärme- und daraus folgender Energieausnutzung nur eine geringe Menge an Frischwasser benötigt wird und nur eine geringe Wärmebe­ lastung des zur Vorrichtung gehörigen Arbeitsplatzes ent­ steht. Dabei soll die Vorrichtung platzsparend sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Vorrichtung ein zumin­ dest teilweise rezirkulierendes Kühlmedium in einem Kühl­ kreislauf mit einem Kühler auf, der als Verdampfer für eine Wärmepumpe dient, wobei das Wasserstrahlpumpen-Aggre­ gat zur Erzeugung des Unterdruckes einen Pumpenkreislauf mit einem zumindest teilweise rezirkulierenden Betriebs­ wasser hat und wobei für das Wasserstrahlpumpen-Aggregat ein Betriebswasserbecken mit einer Kühleinrichtung vorge­ sehen ist.

Durch die Rezirkulation des Kühlmittels wird der Frisch­ wasserbedarf wesentlich vermindert. Die Verwendung einer Wärmepumpe für die Heizstelle(n) ermöglicht nicht nur die Einsparung eines separaten Kühlaggregates zur Abkühlung des Kühlmediums, sondern die Wärmeenergie, welche sonst als Abwärme der Kühleinrichtung zur zusätzlichen Aufhei­ zung des Laborraumes führt, kann zur Aufheizung des das Lösungsmittel enthaltenden Verdampferkolbens genützt wer­ den. Somit werden einerseits eine zusätzliche Raumaufhei­ zung beim Arbeitsplatz weitgehend vermieden, andererseits entsprechende Energie- insbesondere Stromkosten zur Auf­ heizung des Lösungsmittels bzw. zur Kühlung des Kühlmittels eingespart. Durch Einsparen von Energie und Frischwasser kann das Gerät kostengünstiger betrieben werden. Außerdem ergibt die Kombination von Kühlkreislauf und Wärmepumpe mit gemeinsamen Kühler/Verdampfer eine gute Raumausnutzung. Durch die Kühlung des Betriebswassers der Wasserstrahlpumpe wird einerseits ein höheres Vakuum, andererseits eine starke Verminderung der Lösungsmittelverluste bewirkt. Da das im Pumpenkreislauf verwandte Wasser wesentlich weniger mit Lösungsmittel belastet wird, kann das gleiche Wasser öfter im Pumpenkreislauf zirkulieren, wodurch weniger neu zugeführtes Frischwasser, z.B. Leitungswasser benötigt wird. Diese zusätzliche Wasserersparnis führt zu einer wei­ teren Senkung der Betriebskosten sowie zu einer Ver­ ringerung der Abwasserbelastung. Außerdem wird dadurch der Betrieb eines im wesentlichen geschlossenen Pumpenkreis­ laufes zur Unterdruck-Erzeugung begünstigt.

Man kennt zwar bereits aus der DE-OS 26 18 561 eine Appara­ tur mit Kühlwasserkreislauf zur Aufbereitung von gereinig­ tem Wasser. Bei dieser Apparatur besteht jedoch nicht nur eine von der vorliegenden Erfindung abweichende Problem­ stellung, sondern eine dort zur Vakuum-Erzeugung vorge­ sehene Pumpe dient u.a. in vorzugebenden Zeitintervallen dazu, das zu reinigende Wasser in die Apparatur hineinzu­ saugen. Die von dieser Vakuumpumpe abgegebenen Gase oder Dämpfe werden ins Freie geführt, so daß hier kein Pumpen­ kreislauf mit einem zumindest teilweise rezirkulierenden Strahlmedium vorhanden ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung als im Seitenquerschnitt L-förmiges Tischgerät ausgebildet ist, das eine etwa rechteckige, flache Basis sowie an deren Rückseite ein Rückenteil besitzt, wobei sich die Heizbäder im vorderen Teil der Basis befinden. Ein derartiges, in seinem Vorderbereich ausgesprochen flach ausgebildetes Gerät erlaubt die vorzugsweise ver­ wandten Rotationskolbenverdampfer einfach auf die Vorrich­ tung aufzusetzen. Dabei verbleiben die Heizbäder und die zugehörigen Bedienelemente in normaler Arbeitshöhe. Alle Elemente der Verdampfer- und Kühlvorrichtung können be­ dienungsfreundlich auf engem Raum untergebracht werden. Er­ möglicht wird dies vor allem deshalb, weil Wärmepumpe und integrierter Kühlkreislauf Zusatzaggregate überflüssig machen. Durch den engen Aufbau werden zudem die Wärmeüber­ tragungsverluste sehr klein gehalten und damit Abwärmemenge und Energiekosten günstig beeinflußt.

Zusätzliche Weiterbildungen der Erfindung sind in der Be­ schreibung und in weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles in der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Funktionsschema der Vorrichtung,

Fig. 2 eine Vorderansicht der als Tischgerät ausgebil­ deten Vorrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht und

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 2 sowie Fig. 5 eine Aufsicht auf das Gerät ähnlich Fig. 4, je­ doch in vergrößertem Maßstab und bei abge­ nommenem Deckelteil.

Eine Verdampfer- und Kühlvorrichtung 1, kurz auch als "Gerät 1" bezeichnet, ist als Tischgerät (Fig. 2 bis 5) ausgebildet. Dessen Teile und ihre Funktion sind insbeson­ dere gut aus Fig. 1 erkennbar. Das Gerät weist eine Kühl­ einrichtung 2 mit einem im wesentlichen geschlossenen Kühlkreislauf auf. Dazu gehören ein Betriebswasser-Becken 102 und eine darin befindliche Kühlmittelpumpe 107. Daran anschließbar sind Schlauchleitungen 3, die zu den (nicht näher dargestellten) Kühlschlangen der Rotationskolbenver­ dampfer 101 a und 101 b bzw. von dort zurück zum Betriebs­ wasser-Becken 102 führen. In den Leitungen 3 sind Kühl­ mittelhähne 108 und Vakuummeter 106 eingebaut. Außerdem hat das Gerät 1 eine im ganzen mit 4 bezeichnete Wärmepumpe. Diese weist insbesondere einen Verdichter 110, Heizbäder 112 a und 112 b für die Rotationskolbenverdampfer 101 a und 101 b, ein im ganzen mit 5 bezeichnetes Kondensatoraggregat, einen Kältemittelsammler 118, ein Expansionsventil 120 so­ wie einen Kühler 109 auf, der sich im Betriebswasser-Becken 102 befindet. Die die vorstehenden Elemente der Wärme­ pumpe 4 verbindenden, das Kältemittel führenden Rohre 6 der Wärmepumpe 4 sind der besseren Unterscheidung wegen in Fig. 1 mit Doppelstrichen dargestellt.

Im Kreislauf der Wärmepumpe 4 hinter dem Verdichter 110 in einer Parallel-Leitung 6 a zu der Ableitung von den beiden Heizbädern 112 a, 112 b ist eine Staudrossel 113 vorgesehen. Ferner sind an den Zuleitungen 6 zu den Heizbädern 112 a und 112 b Heißgasmagnetventile 111 a und 111 b vorgesehen. Diese werden von je einem Thermostat 129 a bzw. 129 b ent­ sprechend dem gewünschten Wärmebedarf in den Heizbädern 112 a bzw. 112 b eingestellt und regeln die Durchflußmengen des Wärmepumpenmediums, also hier des heißen dampfförmigen Kühlmittels am jeweiligen Heizbad. Dabei hat die Stau­ drossel 113 die Aufgabe, einerseits für ein gedrosseltes Weiterströmen des dampfförmigen Kühlmittels vom Verdichter 110 zum Kondensator-Aggregat 5 zu sorgen, wenn beide Heiß­ gasmagnetventile 111 a, 111 b geschlossen sind. Zum anderen hat diese Staudrossel 113 die Aufgabe, den gewünschten Durchfluß von gasförmigem Kältemittel bei den verschiedenen Heizbädern 112 a, 112 b zu ermöglichen, wenn nur eines der Heizbäder 112 beheizt bzw. beide Heizbäder 112 nur teil­ weise beheizt werden sollen.

Zum Kondensator-Aggregat 5 der Wärmepumpe gehören unter anderem ein erster flüssigkeitsgekühlter Wärmeübertrager 114 sowie ein luftgekühlter Wärmeübertrager 115. Bei diesem sind Lüfter 116 vorgesehen. Vorzugsweise steht der erste flüssig­ keitsgekühlte Wärmeübertrager 114 kühlseitig mit einem Ab­ lauf 98 des Betriebswasser-Beckens 102 in Verbindung. Da­ durch ist eine ökonomische Kühlung des hier gewöhnlich noch dampfförmigen Kältemittels während der Zeitabschnitte mög­ lich, wo Betriebswasser vom Becken 102 abgeführt wird. Wenn kein Betriebswasser aus dem Becken 102 fließt, kann der luftgekühlte Wärmeübertrager 115 die Kühlleistung des ersten und ggf. noch eines zweiten flüssigkeitsgekühlten Wärme­ übertragers 117 übernehmen. Dieser zweite flüssigkeitsge­ kühlte Wärmeübertrager 117 ist dem luftgekühlten Wärmeüber­ trager 115, im Wege des Kreislaufs des Kältemittels in der Wärmepumpe 4 gesehen, nachgeschaltet. Zweckmäßigerweise steht er ebenfalls kühlseitig mit dem Ablauf 98 des Be­ triebswasserbeckens 102 in Verbindung. Für die Arbeitsweise des zweiten flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertragers 117 gilt Analoges, wie zum Wärmeübertrager 114 bereits gesagt wurde. Beide flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager 114 und 117 bieten den Vorteil, daß sie den luftgekühlten Wärmeüber­ trager 115, in dem gewöhnlich die Kondensation des Kälte­ mittels der Wärmepumpe 4 stattfindet, entlasten bzw. das kondensierte Kältemittel noch weiter abkühlen; die Warmluft- Abgabe der Vorrichtung 1 an die Umgebung kann kleingehalten werden. Hinter dem Kältemittelsammler 118 führt bei "Nor­ malbetrieb", d.h., wenn der Kühler 109 des Betriebswasser­ beckens 102 arbeitet, die Leitung 6 zu einem Kältemittel- Wärmeübertrager 119. Von dort wird das flüssige Kältemittel zum Expansionsventil 120 geführt, woraufhin das Kältemittel im Kühler 109 wirksam wird, der gleichzeitig als Verdampfer und Wärmequelle innerhalb der Wärmepumpe 4 wirkt. Das dampf­ förmige Kältemittel verläßt dann diesen Kühler (=Verdampfer) und das Betriebswasserbecken 102 wird über den anderen Durchfluß des Kältemittel-Wärmeübertragers 119 zum Ver­ dichter 110 geführt. Durch den Kältemittel-Wärmeübertrager 119 erhält man den Vorteil, daß das Kältemittel vor dem Expansionsventil 120 noch weiter heruntergekühlt wird. Die dadurch bedingte Erwärmung des verdampften Kältemittels vor dem Verdichter 110 fällt dabei wenig nachteilig ins Gewicht.

Vom dampfführenden Bereich 95 des Kältemittelsammlers 118 führt eine in Fig. 1 zweifach gestrichelt dargestellte Ab­ zweigleitung 99 über ein Bypass-Ventil 121 zur Saugseite des Verdichters 110. Im Betriebswasser-Becken 102 ist ein Fühler 94 eines Betriebswasser-Thermostaten 128 vorgesehen, der dieses Bypass-Ventil 121 steuert. Wird Kältemittel im Kühler 109 zum Kühlen des Betriebswassers benötigt, bleibt das Bypass-Ventil 121 geschlossen. Hat dagegen das Betriebs­ wasser die gewünschte Temperatur (z.B. t 1 = +5°C) erreicht, wird das Bypass-Ventil 121 vom Betriebswasser-Thermostat 128 geöffnet. Über die Abzweigleitung 99 kann dann Kältemittel­ dampf vom Verdichter 110 angesaugt werden. Für diesen Fall ist auch das Expansionsventil 120 gesteuert in dem Sinne, daß es z.B. nur noch eine geringfügige Menge von flüssigem Kühlmittel expandieren läßt. Die Steuerung des Expansions­ ventils 120 kann beispielsweise mittels eines Fühlers 93 erfolgen, der die Temperatur des vom Kühler 109 zurück­ fließenden Kältemittels abtastet. Die Steuerung des Expan­ sionsventils 120 kann aber auch vom Bypass-Ventil 121 bzw. dem zugehörigen Betriebswasser-Thermostaten 128 aus erfol­ gen. Durch die Abzweigleitung 99 ist ein kontinuierlicher Betrieb des Verdichters 110 und des Kältemittelflußes auch dann ermöglicht, wenn das Betriebswasser im Becken 102 kei­ ner weiteren Kühlung bedarf.

Gegebenenfalls kann in dem Ablauf 98 ein Spülwasserhahn 122 vorgesehen sein. Dieser Ablauf 98 kann zunächst mit einem Spülwasser-Wärmeübertrager 123 und zweckmäßigerweise danach mit dem zweiten flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager 117 und daraufhin mit dem ersten flüssigkeitsgekühlten Wärme­ übertrager 114 der Wärmepumpe 4 verbunden sein. Auf diese Weise wird das kalte Betriebswasser noch zum Kühlen des frisch zum Becken 102 zulaufenden "Frischwassers" ausge­ nutzt. Dieses Becken 102 hat einen Frischwasserzulauf 124, in dem sich vorzugsweise ein Magnetventil 125 od. dgl. Zu­ flußregelorgan befindet. Dieses ist über einen Schwimmer 92 und einen Schwimmerschalter 126 regelbar und sorgt unter anderem dafür, daß stets ausreichend Betriebswasser im Becken 102 vorhanden ist. Außerdem kann man beispielsweise über den Spülwasserhahn 122 in Verbindung mit der vorerwähn­ ten Frischwasserzulaufregelung dafür sorgen, daß ausreichend Betriebswasser abfließt, um die unvermeidbaren Lösungsmittel­ verluste abzuführen. Der Ablauf 98 kann vom ersten flüssig­ keitsgekühlten Wärmeübertrager 114 direkt in einen Abfluß (nicht gezeichnet) geführt werden oder dieser Abfluß kann noch zu Kühlzwecken zum Verdichter 110 und von dort in eine Abflußsenke 91 geleitet werden.

Das Gerät 1 ist mit einem Wasserstrahlpumpen-Aggregat 7 aus­ gerüstet, das einen im wesentlichen geschlossenen Pumpen­ kreislauf hat. Wie bereits erörtert, kann dabei der Ablauf vom Wasserstrahlpumpen-Aggregat in vorteilhafter Weise mit zur Kühlung beim Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe 4 herangezogen werden. Die Wärmepumpe könnte auch durch einen separaten Kühlmittelstrom, beispielsweise durch Frischwasser oder durch einen Abfluß, der nicht mit Wasserstrahlpumpen in Verbindung steht, bewirkt werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Kombination eines Wasserstrahlpumpen-Aggre­ gates 7 in Verbindung mit der Wärmepumpe 4 des Gerätes 1, da dann der Frischwasserzulauf 124 bzw. das ablaufende Be­ triebswasser noch besonders gut ausgenutzt werden können. Dazu ist das Betriebswasserbecken des Pumpenkreislaufes gleichzeitig das Betriebswasserbecken 102 des Kreislaufes der Kühleinrichtung 2. Dementsprechend kann man auch mit einer einzigen Umwälzpumpe für das Betriebswasser auskom­ men, die sowohl das als Kühlmittel dienende Wasser in Schlauchleitungen 3 od. dgl. der Kühleinrichtung 2 umlaufen läßt als auch das Betriebswasser für den Pumpenkreislauf des Wasserstrahlpumpen-Aggregates 7 liefert. Im Ausführungs­ beispiel sind der besseren Übersicht halber jedoch zwei Pumpen vorgesehen, nämlich die bereits erwähnte Kühlmittel­ pumpe 107 sowie eine Umwälzpumpe 104 für den Pumpenkreis­ lauf der Wasserstrahlpumpen. Dabei sind bei dem Gerät 1 zwei Rotationskolbenverdampfer 101 od. dgl. zu kühlende und zu evakuierende Einheiten vorgesehen, und das Gerät 1 hat dementsprechend zumindest gleichviele Wasserstrahlpumpen, 103 a und 103 b. Die Vorrichtung weist wenigstens noch eine zusätzliche Wasserstrahlpumpe 103 c für an einem Laborplatz des öfteren vorkommenden Fremdbedarf auf.

Wie besonders gut aus Fig. 2 bis 4 erkennbar, ist die er­ findungsgemäße Vorrichtung als Tischgerät ausgebildet, wel­ ches verhältnismäßig kleine Abmessungen l, b und h 1 hat. Dabei beträgt die Länge l etwa 95 cm, die Breite b etwa 60 cm, die Basishöhe h 1, gemessen über die Heizbäder 112, 28 cm.

Damit einerseits alle insbesondere in Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten Elemente des Gerätes 1 kompakt unterge­ bracht und diese auf einen üblichen Laborarbeitsplatz ge­ stellt werden kann, andererseits die Heizbäder noch in nor­ maler Arbeitshöhe verbleiben, ist die Vorrichtung als im Seitenquerschnitt L-förmiges Tischgerät ausgebildet. Ein sich an die etwa rechteckige, flache Basis 8 mit den Ab­ messungen l, b und h 1 anschließendes Rückenteil 9 hat eine Höhe h 2 von etwa 40 cm. Die Heizbäder 112 a und 112 b befin­ den sich im vorderen Teil der Basis 8. Aus Fig. 5 erkennt man besonders gut, daß die Umwälzpumpe 104 nebst zugehöri­ gem Motor 97 an einer Seite der Basis 8 in einem Motor- Pumpen-Raum 96 untergebracht ist, der sich gegenüber dem übrigen Innenraum 10 der als Tischgerät ausgebildeten Vor­ richtung 1 befindet. Dabei befindet sich das Betriebswas­ serbecken 102 im Bereich des Rückenteiles 9 des Gerätes 1 nahe dem Motor-Pumpen-Raum 96. Im Becken 102 befindet sich auch die Kühlmittelpumpe 107. Über den größten Teil der Breite b der Vorrichtung 1 erstreckt sich ein Luftkanal 11 für den luftgekühlten Wärmeübertrager 115, und an der vor­ deren Stirnseite 12 der Basis 8 ist ein vorzugsweise hori­ zontaler Luft-Eintritt 13 vorgesehen. Der Austritt 14 des Luftkanals 11 befindet sich an der Oberseite des Rücken­ teils 9. Der luftgekühlte Wärmeübertrager 115 und die zuge­ hörigen Lüfter 116 sind im wesentlichen in der Basis 8 des Gerätes 1 untergebracht. Durch diese Anordnung und Führung des Luftkanales wird der Bedienungsbereich des Gerätes 1 von einem Warmluftstrom für die Wärmeabfuhr weitestgehend freigehalten. Dabei ist der Verdichter 110 in der Nähe der Rückwand 16 des Gerätes 1 untergebracht. Dadurch und durch die Unterbringung der Umwälzpumpe 104 seitlich in einem Pumpenraum 96 werden diese Teile 97, 104 und 110 besonders leicht zugänglich, z.B. für Reparaturen. Analoges gilt auch für die in der Nähe der Rückwand 16 angebrachte Kühlmittel­ pumpe 107.

Das erfindungsgemäße Gerät 1 arbeitet folgendermaßen, wobei die nachstehend angegebenen Temperaturen nur als Beispiel die Temperatur-Größenordnung angeben sollen: überhitzter Kältemitteldampf von einer Temperatur T 1 von etwas über 100°C tritt aus dem Verdichter 110 aus und wird einem oder zwei Heizbädern zugeführt, beheizt diese und tritt dann mit einer Temperatur T 2 von etwa 50°C in den ersten flüssig­ keitsgekühlten Wärmeübertrager 114 ein. Gegebenenfalls fließt der vom Verdichter 110 kommende, überhitzte Kühl­ mitteldampf ganz oder teilweise über die Staudrossel 113 zu diesem Wärmeübertrager 114. Das Kältemittel verläßt diesen mit einer Temperatur T 3 von etwa 45°C und tritt mit die­ ser Temperatur in den luftgekühlten Wärmeübertrager 115 ein, wo es kondensiert. Es tritt mit der gleichen Temperatur T 3 aus dem luftgekühlten Wärmeübertrager 115 aus und in den zweiten wassergekühlten Wärmeübertrager 117 ein. Dort wird es auf eine Temperatur T4 von etwa 30°C gekühlt und ge­ langt dann in den Kältemittelsammler 118. Mit der gleichen Temperatur T 4 gelangt das flüssige Kältemittel über den Rohrabschnitt 6 zu dem Kältemittel-Wärmeübertrager 119, den es mit einer Temperatur T 5 von etwa 25°C verläßt. Im bzw. nach dem Expansionsventil 120 erreicht das Kältemittel im Kühler 109 eine Temperatur T 6 von etwa minus 5°C. Damit wird das Betriebswasser im Becken 102 auf eine Wassertem­ peratur von T 1 von etwa + 5°C gekühlt.

Das Kältemittel verläßt den Kühler 109 mit einer Temperatur T 7 von etwa + 4°C. Auf dem Wege zum und im Kältemittel- Wärmeübertrager 119 wird das Kältemittel auf + 20°C er­ wärmt und dem Verdichter 110 zugeführt. Dort wird es durch Kompressions- und Motorwärme auf die bereits erwähnte Tem­ peratur T 1 gebracht. Wenn das Betriebswasser im Behälter 102 keiner weiteren Kühlung bedarf, öffnet sich das Bypass- Ventil 121 teilweise oder ganz; gegebenenfalls schließt das Expansionsventil 120 entsprechend. Der Verdichter 110 er­ hält dann, wie bereits beschrieben, zumindest teilweise ein dampfförmiges Kältemittel über die Abzweigleitung 99 aus dem oberen, dampfführenden Bereich 95 des Kältemittelsamm­ lers 118. In den Saugleitungen 89 befinden sich noch Va­ kuumhähne 105.

Mittels des in seinem Behälter 102 auf die Temperatur T 1 gekühlten Betriebswassers können die Rotationskolbenver­ dampfer besser gekühlt werden als bisher mit Frischwasser, ohne daß solches laufend verbraucht wird.

Im Ausführungsbeispiel erhalten die Wasserstrahlpumpen 103 a, b, c von der Umwälzpumpe 104 über die Leitung 90 gekühltes Betriebswasser, das sie wieder in das Betriebs­ wasserbecken 102 abgeben. Dabei stehen die Wasserstrahl­ pumpen 103 a, b, c über die Saugleitungen 89 a und 89 b mit den Rotationskolbenverdampfern 101 a und 101 b in Verbindung. Mit Hilfe des auf die Temperatur T 1 von etwa 5°C gekühlten Betriebswassers erzielt man ein hohes Va­ kuum. Außerdem erreicht man durch diese vergleichsweise tiefe Temperatur des Betriebswassers in besonders vorteil­ hafter Weise eine starke Verminderung des Verlustes an Lösungsmittel der (chemischen) Substanz, die im Rotations­ kolbenverdampfer behandelt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Gerät 1 arbeitet die Wärmepumpe 4 gewissermaßen gleichzeitig als Kältemaschine und erzeugt einerseits die Wärme für die Heizbäder 112 und kühlt dabei andererseits das Betriebswasser im Becken 102. Theoretisch könnte die Kühleinrichtung 2 ohne Frischwasser und das Wasserstrahlpumpen-Aggregat 7 zusammen mit der Kühleinrich­ tung 2 mit nur wenig Frischwasser auskommen. Die Menge von Frischwasser und Abwasser richtet sich im wesentlichen da­ nach, welche Lösungsmittelverluste und/oder welche Mindest- Kühlwirkung durch den Ablauf 98 noch ausgetragen bzw. be­ werkstelligt werden sollen. Dabei bleibt der Gesamtenergie­ bedarf des Gerätes 1 in der gleichen Größenordnung wie sie auch bisher zum Betreiben von Rotationskolbenverdampfern erforderlich waren.

Das Gerät 1 kann noch eine im ganzen mit 50 bezeichnete Lösungsmittel-Rückhalte-Einrichtung aufweisen, die etwas schematisiert gut aus Fig. 1 zu erkennen ist. Diese hat einen Abdampf-Behälter 51, in dem sich Abdampfelemente 52 befinden, welche zusammen genommen eine genügend große Ab­ dampffläche für das Lösungsmittel bilden. Dazu wird die Abfluß-Flüssigkeit mittels einer vorzugsweise am Verdich­ ter 110 angeschlossenen Ablaufleitung 98 c zum Abdampfbe­ hälter 51 geführt und dort über Düsen 53 auf die Flächen der Abdampfelemente 52 fließen lassen. Dort erfolgt dann eine weitgehende Trennung von in den Abfluß 91 abfließen­ dem Kühlwasser und Lösungsmitteldampf, der über eine Lö­ sungsmittel-Abdampfleitung 54 in einen Konzentratkühlbe­ hälter 55 überführt wird. Zwischen dem Abfluß 91 und dem unteren Bereich des Abdampf-Behälters 51 ist dabei ein Ab­ laufleitungs-Abschnitt 98 d vorgesehen. Die zur Kühlung des Verdichters 110 vom Kühlwasser aufgenommene Wärme wird also gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung noch mit zum Ver­ dampfen des Lösungsmittels ausgenutzt. Im Bedarfsfalle kann die zum Abdampfbehälter führende Ablaufleitung 98 c auch auf andere Weise erwärmt werden, beispielsweise in einem ent­ sprechend ausgebildeten bzw. angeordnetem Wärmetauscher (vgl. z.B. den Wärmeübertrager 114). Im Konzentrat-Kühlbe­ hälter 55 befindet sich ein Konzentrat-Kühler 56. An ihm schlägt sich der Lösungsmitteldampf nieder und kann z.B. vom Konzentrat-Kühlbehälter 55 in einen Konzentrat-Sammel­ behälter 57 abtropfen. Auf diese Weise wird unter Verwen­ dung der in dem Gerät 1 bereits vorhandenen Kühleinrichtung 2 und einer entsprechenden Führung im Ablauf 98 des Ab­ flusses noch eine zusätzliche Verringerung des Lösungs­ mittel-Anteiles im Kühlwasserabfluß erreicht; gleichzeitig kann man einen Teil des Konzentrates zurückgewinnen. Der Abdampf-Behälter 51 wirkt dabei mit seinen Abdampfelementen 52 als "Lösungsmittelaustreiber".

Claims (21)

1. Verdampfer- und Kühlvorrichtung mit wenigstens einer Heiz­ stelle und Kühleinrichtung und einem Wasserstrahlpumpen- Aggregat, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich­ tung (1) ein zumindest teilweise rezirkulierendes Kühlmedium in einem Kühlkreislauf mit einem Kühler (109) aufweist, der als Verdampfer für eine Wärmepumpe (4) dient, daß das Wasser­ strahlpumpen-Aggregat (7) zur Erzeugung des Unterdruckes einen Pumpenkreislauf mit einem zumindest teilweise rezirkulieren­ den Betriebswasser hat und daß für das Wasserstrahlpumpen- Aggregat (7) ein Betriebswasserbecken (102) mit einer Kühl­ einrichtung (2) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Rotationskolbenverdampfer (101 a, 101 b) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß sie als im Seitenquerschnitt L-förmiges Tischgerät (Fig. 2, 4) ausgebildet ist, das eine etwa rechteckige, fla­ che Basis (8) sowie an deren Rückseite ein Rückenteil (9) besitzt, wobei sich die Heizbäder (112) im vorderen Teil der Basis befinden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Kreislauf der Wärmepumpe (4) dem Verdichter (110) wenigstens ein Heizbad (112 a, 112 b) als Wärmeverbraucher sowie eine Staudrossel (113) parallel zu den Heizbädern nachgeschaltet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das den Heizbädern (112 a, 112 b) sowie der Staudrossel (113) nachgeschaltete Kondensator-Aggregat (5) wenigstens einen ersten, vom Ablauf (98) des Betriebswasserbeckens (102) her flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager (114) sowie einen luftgekühlten Wärmeübertrager (115) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Wege des Kreislaufes des Kältemittels in der Wärmepumpe (4) dem luftgekühlten Wärmeübertrager (115) ein zweiter flüssigkeitsgekühlter Wärmeübertrager (117) nachgeschaltet ist, der zweckmäßigerweise vor dem ersten flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager (114) mit dem Ablauf (98) des Betriebswasser-Beckens (102) kühl­ seitig in Verbindung steht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wärmepumpe (4) im Wege von deren Kältemittelfluß dem Kondensator-Aggregat (5) ein Kältemittelsammler (118) nachgeschaltet ist, der in seinem dampfführenden Bereich (95) eine Abzweigleitung (99) besitzt, die als Bypass über ein Bypass-Ventil (121) zur Saugseite des Verdichters (110) führt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Wege des Kühlmittelstromes der Wärmepumpe (4) dem Kältemittelsammler (118) ein Kälte­ mittel-Wärmeübertrager (119) nachgeschaltet ist, durch dessen einen Durchfluß das vom Kältemittelsammler (118) kommende flüssige Kältemittel zum Expansionsventil (120) der Wärmepumpe (4) geführt ist, an das sich der als Verdampfer der Wärmepumpe dienende Kühler (109) des Betriebswasser-Beckens (102) anschließt, von wo aus das Kältemittel über den anderen Durchfluß des Kältemittel-Wärmeübertragers (119) zum Verdichter (110) geführt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im oder am Betriebswasser-Becken (102) wenigstens eine, gegebenenfalls zwei Pumpen (107; 104) für das Kühlmittel der Kühleinrichtung (2) und für die Wasserstrahlpumpen (103) des Wasserstrahl­ pumpen-Aggregates (7) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Heizbäder (112 a, 112 b) für zwei Rotationskolbenverdampfer (101) und zumindest gleich viele Wasserstrahlpumpen (103 a, 103 b) hat.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebswasser-Becken (102) einen gegebenenfalls mit einem Spülwasserhahn (122) versehenen Ablauf (98) hat, der zu­ erst durch einen Spülwasser-Wärmeübertrager (123), danach durch den zweiten flüssigkeitsgekühlten Wärme­ übertrager (117) und daraufhin durch den ersten flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager (114) der Wärme­ pumpe (4) geführt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebswasser-Becken (102) einen Frischwasserzulauf (124) besitzt, in dem sich ein Magnetventil (125) befindet, welches über einen Schwimmerschalter (126) den Frischwasserzulauf (124) regelt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebswasser-Becken (102) ein Betriebswasser-Thermostat (128) vorgesehen ist, der das Bypassventil (121) steuert, und daß das Ex­ pansionsventil (120) gesteuert ist, mittels des vom Kühler (109) zurückfließenden Kälte­ mittels über einen Temperaturfühler (93) oder mittels des über den Betriebswasser-Thermostat (128) gesteuerten Bypassventils (121).

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens einem Heizbad (112 a, 112 b) ein Thermostat (129 a, 129 b) vorgesehen ist, der mittels eines Heißgasmagnetventils (111 a, 111 b) den Kältemittel-Zufluß zum entsprechenden Heiz­ bad regelt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftkanal (11) für den luft­ gekühlten Wärmeübertrager (115) vorgesehen ist, der an der vorderen Stirnseite (12) der Basis (8) seinen Ein­ tritt (13) und seinen Austritt (14) an der Oberseite (15) des Rückenteiles (9) der Vorrichtung (1) hat, wobei sich der luftgekühlte Wärmeüberträger (115) und die zugehörigen Lüfter (116) in der Basis (8) der Vor­ richtung (1) befinden.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Umwälzpumpe (104) nebst ihrem Antriebsmotor (97) an einer Seite der Basis (8) in einem gegenüber dem übrigen Innenraum (10) des Tischgerätes abgeschlossenen, von außen leicht zugänglichen Motor-Pumpen-Raum (96) befin­ det, und daß das Betriebswasser-Becken (102) sich im Bereich des Rückeneiles (9) der Vorrichtung (1) nahe dem Motor-Pumpen-Raum (96) be­ findet.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (98) vom ersten flüssigkeitsgekühlten Wärmeübertrager (114) zum Verdichter (110) und von dort zu einem Abfluß (91) geführt ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen im wesent­ lichen kontinuierlich laufenden Ablauf (98) hat und beim Kühler (109) der Wärmepumpe (4) wenigstens ein geringfügiger kontinuierlicher Kältemittel- Durchfluß besteht.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 mit einer Lösungsmittel-Rückhalteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalte-Einrichtung (50) einen von erwärmter Ablauf-Flüssigkeit be­ schickten Abdampf-Behälter (51) besitzt, der mit einer am Verdichter (110) angeschlossenen Ab­ laufleitung (98 c) in Verbindung steht, die Ab­ lauf-Flüssigkeit auf Abdampfelemente (52) des Ab­ dampf-Behälters führt, wobei ein weiterer Ablauf­ leitungs-Abschnitt (98 d) von diesem Abdampf-Be­ hälter zum Abfluß (91) führt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lösungsmittel-Rückhalte-Einrich­ tung mit einem Konzentrat-Kühlbehälter (55) in Ver­ bindung steht, der einen an die Kühleinrichtung (2) angeschlossenen Konzentratkühler (56) aufweist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebswasserbecken gleichzeitig als Kühlwasserbecken des Kreislaufes der Kühleinrichtung (2) ausgebildet ist.