DE68912210T2

DE68912210T2 - Destillationsverfahren und -vorrichtung.

Info

Publication number: DE68912210T2
Application number: DE68912210T
Authority: DE
Inventors: Naisin Lee
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2009-06-17
Also published as: EP0347244A2; SA90100119B1; GB8822270D0; ZA894520B; KR900000105A; GB2219752A; CA1322986C; JP2800836B2; HK139293A; EP0347244A3; JPH0256295A; KR970010160B1; PH27508A; EP0347244B1; ES2050236T3; CN1038589A; CN1024760C; MX170944B; GB2219752B; DE68912210D1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Chemotechnik und das Trennen von gelösten Stoffen und Lösungsmitteln, insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Destillieren von Wasser durch Verbraucher und Industrie.

Stand der Technik

Verfahren zum Trennen eines gelösten Stoffes von einem relativ nicht flüchtigen Lösungsmittel sind weithin bekannt und seit vielen Jahren im Einsatz. Sie sind jedoch oft komplex in der Anwendung und im Kostenaufwand und verbrauchen viel Energie. Die Anwendung dieser Verfahren im großen Umfang ist daher begrenzt. So ist z. B. ein beträchtlicher Aufwand an Technik erforderlich, um Wasser aus einer salz- oder brackwasserhaltigen Wasserversorgung oder aus der Leitungswasserversorgung zu reinigen. Verschiedene Verfahren zum Reinigen von Wasser aus Versorgungen der genannten Art arbeiten mit wiederholter Entspannungsverdampfung, wobei die Verdampfung durch Druckreduzierung erfolgt; die Umkehrosmose arbeitet mit hydrostatischen Drücken; Vakuumtiefkühlung; bei der Destillation (meist Batchdestillation) wird Wasser zum Sieden gebracht; die Feuchtigkeitsrückgewinnung basiert auf großen Luft-Wasser-Berührungsflächen; und die Elektrodialyse auf Ionenaustausch.
Die obengenannten Verfahren sind mit erheblichem Aufwand verbunden, wie z. B. der Herstellung von Spezialmembranen und der Verwendung von Speziallegierungen, um die Betriebsanlagen gegen Korrosion oder Verkrusten zu schützen. Viele dieser Verfahren benötigen aus mechanischen Gründen oder für den Verdampfungsvorgang auch eine große Menge Energie. Ähnliches gilt oft für die Reinigungsverfahren durch Konzentrieren und Trennen einer Lösung aus relativ nicht flüchtigen Lösungsmitteln bzw. gelösten Stoffen.
Es ist insbesondere wünschenswert, daß an einem Verbrauchsort gereinigtes Wasser zum Trinken und für andere Zwecke zur Verfügung steht. Zum einen sind die Vorteile für die Gesundheit offensichtlich; zum anderen könnte bei einer zentralen Versorgung mit gereinigtem Wasser dessen hohe Qualität nicht aufrechterhalten werden, wenn die Zuführung über herkömmliche Rohrleitungen erfolgt; zum dritten sind die im Handel erhältlichen Wasserreinigungsgeräte nicht preisgünstig und erfordern eine intensive Wartung oder den Austausch von Schlüsselkomponenten bei hohem Energieverbrauch während des Betriebs.
Aufgrund der vielfältigen Probleme, die mit den obengenannten herkömmlichen Geräten verbunden sind, ist es im Haushalt und im allgemeinen Gebrauch von Vorteil, wenn die Möglichkeit besteht, Wasser aus der Wasserversorgung am Verbrauchsort des Wassers in bequemer und ökonomischer Weise zu reinigen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere verbesserte Vorrichtungen und Verfahren zum Destillieren, die dem Bedarf an einer solchen Wasserversorgung Genüge leisten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Ausführung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Trennen eines Lösungsmittels und eines gelösten Stoffes, insbesondere das Destillieren von Wasser. Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung durch den Verbraucher oder im Haushalt, ist jedoch auch derart auszuführen und zu betreiben, daß sie für andere Anwendungen wie z. B. Büros und Industrie geeignet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat ein Gehäuse mit unterteilter Struktur, so daß eine oder mehrere Zellen zur Aufnahme von zu destillierendem Wasser gebildet sind. Die unterteilte Struktur bildet auch einen Flüssigkeitsströmungsweg zur Aufnahme von Wasserdampf, der entsteht, wenn der obere Teil des in dem Gehäuse befindlichen Wassers mittels einer Heizvorrichtung verdampft wird, die das Wasser erhitzt und nahe seinem Siedepunkt hält.
Unter der Heizvorrichtung und an einer Stelle innerhalb der Wasserzelle ist ein Belüfter angeordnet. Der Belüfter führt dem Wasser unter leichtem Druck Luft zu, so daß in dem Wasser Luftblasen entstehen können. Die Luftblasen steigen auf und durchbrechen die Oberfläche des Wassers, während der obere Teil des Wassers durch die Heizvorrichtung erhitzt wird. Dadurch wird in dem Raum über dem Wasserniveau ein Dampfdruck erzeugt, und über den Flüssigkeitsströmungsweg strömt Wasserdampf nach unten in eine untere Flüssigkeitsaufnahmekammer, in der der Wasserdampf als Kondensat gesammelt wird. Während der Abwärtsbewegung des Wasserdampf es in dem Flüssigkeitsströmungsweg findet ein Wärmeaustausch mit dem in der Zelle des Gehäuses befindlichen Wasser statt; auf diese Weise wird das in der Zelle befindliche Wasser vorgeheizt, während die Temperatur des Wasserdampfes in wirksamer Weise reduziert wird, so daß er kondensiert und ein Destillat oder Kondensat bildet, das in der unteren Flüssigkeitsaufnahmekammer gesammelt werden kann, aus welcher das Destillat in Form von destilliertem Wasser zu entnehmen ist.
Im folgenden sind mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gehäuses beschrieben. Bei einer Ausführungsform weist das Gehäuse mehrere langgestreckte vertikale Platten auf, die miteinander verbunden sind und mehrere Zellen sowie mehrere Flüssigkeitsströmungswege bilden, wobei Ausnehmungen zur Aufnahme des Belüfters im unteren Teil des Gehäuses und zur Aufnahme der Heizvorrichtung im oberen Teil des Gehäuses vorgesehen sind. Es kann eine Steuerung vorgesehen sein, um sicherzustellen, daß das Wasserniveau stets über der Heizvorrichtung liegt. Auf diese Weise kann das System kontinuierlich oder intermittierend betrieben werden und in der unteren Flüssigkeitsaufnahmekammer destilliertes oder Trinkwasser erzeugen.
Bei einer zweiten Ausführungsform des Gehäuses sind die Wasserzellen durch zylindrische Glieder gebildet, die konzentrisch zueinander über einer unteren Flüssigkeitsaufnahmekammer zur Aufnahme des Destillats angeordnet sind. Bei einer dritten Ausführungsform sind mehrere oben offene Röhren von einer einzigen zylindrischen Wand umgeben, wobei der Raum außerhalb der Röhren als Wasserzelle dient und die Röhren die Flüssigkeitsströmungswege für den Wasserdampf bilden. Bei allen Ausführungsformen des Gehäuses sind der Belüfter und die Heizvorrichtung derart angeordnet, daß der Belüfter in dem Wasser Luftblasen erzeugt, die zur Wasseroberfläche aufsteigen, während das Wasser nahe der Oberfläche durch die Heizvorrichtung zur Bildung von Wasserdampf von geringem Druck erhitzt wird, so daß der Wasserdampf in und durch den oder die Strömungswege strömt, um schließlich zu kondensieren, wenn er sich der unteren Flüssigkeitsaufnahmekammer der Vorrichtung nähert.
Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zum Destillieren von Wasser anzubieten, die sich zur Verwendung im Haushalt und für sonstige Anwendungen eignen, um Trinkwasser für den menschlichen Gebrauch zu liefern.
Die Erfindung hat ferner zur Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren der beschriebenen Art anzubieten, wobei die Vorrichtung eine minimale Größe hat und ein relativ großes Wasservolumen in relativ kurzer Zeit und mit minimalem Energieverbrauch destilliert.
Die Erfindung hat weiterhin zur Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren der beschriebenen Art anzubieten, wobei die Vorrichtung einen kombinierten Wärmeaustauscher zur Trennung von gelöstem Stoff und Lösungsmittel aufweist, der derart zu betreiben ist, daß der Energieverbrauch reduziert wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit einem gesteigerten Wärmeaustausch anzubieten, wobei in dem an dem Wärmeaustauscher vorbeiströmenden gelösten Stoff oder Lösungsmittel keine beweglichen Teile angeordnet sind, und wobei die Vorrichtung durch Einleiten von gasförmigen Blasen betrieben wird, die zwischen langgestreckten vertikalen Platten in der Lösung aufsteigen, so daß in der Vorrichtung selbst keine beweglichen Teile erforderlich sind.
Weitere Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, wobei zur Veranschaulichung der Erfindung auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wurde.
Obwohl sich die hier beschriebenen spezifischen Ausführungsformen auf das Destillieren von Wasser beziehen, eignet sich die Erfindung natürlich auch zum Trennen jedes gelösten Stoffes von einem Lösungsmittel oder umgekehrt. Dabei kann das Konzentrat von größerem Interesse sein als das Destillat. In diesem Zusammenhang kann die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung beispielsweise dazu verwendet werden, Saft oder Sirup zu konzentrieren, Alkohol von Wasser zu trennen oder zu Recycling- oder Abfallaufbereitungszwecken gelöste Minerale zu konzentrieren. In vielen Fällen kann der Belüfter der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem geeigneten Gas wie z. B. Stickstoff oder Argon arbeiten, das gegenüber dem betreffenden gelösten Stoff oder Lösungsmittel inert ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Teilansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Destilliervorrichtung, zur Darstellung von Konstruktionsdetails teilweise aufgebrochen;
Fig. 2 ist ein vertikaler Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 und zeigt die Platten, die Bestandteil der Vorrichtung sind;
Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung mehrerer nebeneinanderliegender Platten der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung einer alternativen Ausführung der Platten der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise aufgebrochen und geschnitten;
die Fig. 5A und 5B zeigen einen Schnitt bzw. eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung;
Fig. 6 entspricht der in Fig. 5 gezeigten Ansicht, zeigt jedoch eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
die Fig. 6A und 6B zeigen eine Draufsicht bzw. eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Destilliervorrichtung ist mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet und hat ein Gehäuse 12, das zwei gegenüberliegende Seitenwände 14 und 16, zwei Stirnseiten 18 (von denen in Fig. 2 nur eine gezeigt ist) und einen Boden 20 aufweist. Das Gehäuse hat ferner einen Deckel 22, der mit den Seitenwänden und den Stirnseiten verbunden ist und die Oberseite des Gehäuses abdeckt.
Das Innere des Gehäuses 12 weist mehrere vertikale im wesentlichen langgestreckte Platten 23 auf, die mit einem derartigen Abstand zueinander angeordnet sind, daß das Innere des Gehäuses in eine Reihe von Wasserzellen 26 und eine Reihe von Flüssigkeitsströmungswegen 24 unterteilt ist. Die Strömungswege 24 haben offene Bodenflächen 28 (Fig. 2), die mit einer unteren Flüssigkeitsaufnahmekammer 30 verbunden sind, die derart ausgebildet ist, daß sie destilliertes Wasser aufnimmt und speichert, das aus dem durch einen Destilliervorgang entstehenden Kondensat gebildet wird. Die jeweils eine zweite Zelle 26 bildenden beiden Platten 23 haben konvergierende untere Enden, die an einer Stelle 32 (Fig. 2) miteinander verbunden sind, um sicherzustellen, daß die Zelle 26 mit der unteren Flüssigkeitsaufnahmekammer 30 keine Flüssigkeitsverbindung hat, während alle Wasserzellen 26 miteinander in Flüssigkeitsverbindung stehen.
Durch eine untere Ausnehmung 35 in den unteren Teilen der Platten 23 ist ein Belüfter 34 hindurchgeführt, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Der Belüfter 34 ist als hohler Kasten ausgebildet und hat eine perforierte Oberfläche 36 (Fig. 1). Über eine Leitung 40 ist der Belüfter 34 an eine Druckluftversorgung wie z. B. dem Ausgang eines (nicht gezeigten) Gebläses oder Kompressors angeschlossen.
Jeder Flüssigkeitsströmungsweg 24 ist gegen die Zellen 26 und den Bereich um den Belüfter 34 durch eine geeignete Dichtung am oberen Ende 24, am Boden 44 und an den Seitenwänden 46 abgedichtet (Fig. 1). Die Zellen 26 stehen dagegen in Flüssigkeitsverbindung mit dem Bereich um den Belüfter 34. Befindet sich also in dem Gehäuse 12 Wasser, das bis zu einem Niveau 48 reicht (Fig. 2), so sind die Zellen 26 und die den Belüfter 34 umgebende Ausnehmung 35 mit Wasser gefüllt; dadurch stehen alle Zellen 26 in Flüssigkeitsverbindung miteinander, während sie mit den Flüssigkeitsströmungswegen 24 keine Flüssigkeitsverbindung haben. Da jeder Flüssigkeitsströmungsweg 24 jeweils zwischen zwei benachbarten Zellen 26 angeordnet ist, findet zwischen der Flüssigkeit in den Strömungswegen 24 und dem Wasser in den benachbarten Zellen 26 ein Wärmeaustausch statt.
In dem Gehäuse 12 ist nahe seines oberen Endes eine Wassererhitzungsvorrichtung 50 angeordnet. Die Heizvorrichtung 50 kann in beliebiger geeigneter Weise betrieben werden, beispielsweise elektrisch, durch Solarstrom, durch Gas oder dergleichen. Zur Veranschaulichung ist in den Fig. 1 und 2 eine Heizvorrichtung 50 gezeigt, die durch zwei Leitungen 52 gebildet ist, die parallel zueinander angeordnet und durch eine Ausnehmung 37 in den in dem Gehäuse befindlichen Platten hindurchgeführt sind (Fig. 1). Die Ausnehmung 37 ähnelt der Ausnehmung 35 oder kann mit der Ausnehmung 35 identisch sein und steht mit den Zellen 26 in Flüssigkeitsverbindung, während sie mit den einzelnen Flüssigkeitsströmungswegen 24 keine Flüssigkeitsverbindung hat, was durch zwei Seitenwände 54 und eine Bodenfläche 56 gewährleistet ist, die miteinander und mit zugehörigen benachbarten Platten 23 verbunden sind. In jeder Seitenplatte 54 ist eine obere Öffnung 58 ausgebildet, die zwischen dem oberen Teil der Ausnehmung 37 und dem entsprechenden Flüssigkeitsströmungsweg 24 eine Flüssigkeitsverbindung herstellt. Die Öffnungen 58 liegen auch über dem Wasserniveau 48. Der Deckel 22 dient der Abdeckung des Gehäuses 12 und ist über den oberen Enden der Flüssigkeitsströmungswege 24 und der Zellen 26 angeordnet, so daß der Wasserdampf in den Flüssigkeitsströmungsweg 24 strömen kann. In dem Deckel 22 sind auch eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen 25 vorgesehen, so daß flüchtige Stoffe entweichen können.
Im Betrieb wird zu destillierendes Wasser in geeigneter Weise, beispielsweise durch eine Öffnung 29 auf einer Seite der Wand 14, in das Gehäuse 12 eingeleitet (Fig. 1). Das Gehäuse wird bis zu einem über der Heizvorrichtung 50 liegenden Niveau 48 mit Wasser gefüllt. Nach Erreichen des erforderlichen Wasserniveaus wird der Belüfter 34 eingeschaltet, so daß Luft aus dem Belüfter austritt und durch die Zellen 26 im Wasser aufsteigt, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Heizvorrichtung wird ebenfalls eingeschaltet, um das Wasser nahe dem oberen Wasserniveau 48 zum Sieden zu bringen, so daß sich über dem Wasserniveau 48 Dampf bildet.
Aufgrund des ständigen Aufsteigens von durch den Belüfter 34 erzeugten Luftblasen steht der Dampf in dem Raum über dem Wasserniveau 48 unter einem gewissen Druck. Dieser Dampfdruck reicht aus, um den Dampf in die Öffnungen 58 und die oberen Enden der Strömungswege 24 (Fig. 1.) und danach in die Flüssigkeitsströmungswege 24 und durch diese hindurch nach unten zu drücken, wo der Dampf zu Kondensat kondensiert und durch die Bodenöffnungen 28 in die untere Flüssigkeitsaufnahmekammer 30 abfließt. Zur Entnahme des Kondensates aus der unteren Flüssigkeitsaufnahmekammer 30 ist eine Abflußleitung 60 vorgesehen.
Falls erforderlich, kann über eine (nicht gezeigte) Leitung Wasser in das Gehäuse 12 nachgefüllt werden; dieser Vorgang wird durch einen Füllstandssensor gesteuert, der ein Ventil betätigt, das Wasser in die Öffnung 29 und das Gehäuse 12 einleitet. Auf diese Weise kann das obere Niveau 48 des Wassers in dem Gehäuse in einer bestimmten Höhe gehalten werden, so daß die Heizvorrichtung stets mit Wasser bedeckt ist und ständig über dem Wasserniveau Dampf erzeugt. In dem Gehäuse 12 ist ferner eine Öffnung 39 vorgesehen, um das Wasser zu Reinigungszwecken aus der Wasserzelle zu entfernen.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Plattenstruktur für das Gehäuse 12. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind Platten 23a und 23b entlang aneinander anliegender äußerer vertikaler Kanten 23c zusammengefügt. Im Vergleich dazu sind die Platten bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der Platten über ihre gesamte Erstreckung parallel zueinander angeordnet und an ihren äußeren Enden durch Außenwände 23d verbunden (Fig. 1). Die in Fig. 3 gezeigte Plattenstruktur weist ebenfalls die untere Ausnehmung 35 zur Aufnahme des Belüfters und die obere Ausnehmung 37 zur Aufnahme der Heizvorrichtung auf.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Plattenstruktur, bei der die Platten 23 jeweils Vorsprünge 23f und 23g aufweisen, die aus einer Vorderseite 23h der Platte herausragen und - wie durch die Pfeile dargestellt - serpentinenförmige Wege für die nach oben in die Zellen 26 strömenden Luftblasen und den durch die Strömungswege 24 nach unten strömenden Wasserdampf bilden. Die Platten können aus Metall, Kunststoff oder Glas hergestellt sein. Die Dicke einer Platte liegt üblicherweise zwischen 0,0051 cm und 0,127 cm.
Die auf den Platten angeordneten Vorsprünge 23f und 23g verlängern die Strömungswege, die die Luftblasen und der Wasserdampf zurückzulegen haben, so daß ein größerer Wärmeaustausch stattfindet und sichergestellt ist, daß die latente Kondensationswärme des Dampf es zum Verdampfen des Wassers dient, wodurch der Energieverbrauch reduziert wird. Die Vorsprünge 23f und 23g können von unterschiedlicher Form sein. Die Höhe der Vorsprünge 23f oder 23g bestimmt auch die Breite des Flüssigkeitsströmungsweges, z. B. 24, oder der Wasserzelle, z. B. 26, und beträgt üblicherweise 0,159 cm bis 1,905 cm.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet ist und ein zylindrisches Gehäuse 72 mit einem Boden 74 hat, über welchem eine untere Kammer 76 zur Aufnahme eines Destillates angeordnet ist, das in Form eines Kondensates durch die Kondensation von Wasserdampf aus in dem Gehäuse destilliertem Wasser gebildet wird. Zu diesem Zweck hat das Gehäuse 72 ein erstes Paar konzentrischer zylindrischer Wände 126 und 128, die mit Abstand zueinander und zu der Außenwand 78 des Gehäuses angeordnet sind und zwei zylindrische Wasserzellen 80 bzw. 82 bilden. Diese Zellen sind derart ausgebildet, daß sie bis zu einem bestimmten Niveau mit Wasser gefüllt werden können, und die innere Zelle 80 umschließt einen zylindrischen Flüssigkeitsströmungsweg 84, der durch die zylindrischen Wände 126 gegen die Zelle abgegrenzt ist. Die Innenwand 126 umschließt einen mittleren offenen Raum 88, der über 100 mit den Wasserzellen 80 und 82 verbunden ist, so daß das Wasser in dem mittleren Raum 88 sowie in den Zellen 80 und 82 bis zu einem Niveau 92 reicht. Der obere Teil der Öffnung 88 über dem Niveau 92 steht in Flüssigkeitsverbindung mit dem Flüssigkeitsströmungsweg 84.
In dem Gehäuse 72 ist nahe des oberen Niveaus 92 des Wassers in dem mittleren Raum 88 eine ringförmige Heizvorrichtung 90 in geeigneter Weise angeordnet. Die Heizvorrichtung befindet sich unterhalb des Wasserniveaus 92 und ist derart zu aktivieren, daß das Wasser in der Nähe der Heizvorrichtung zum Sieden gebracht wird und in dem Raum 88 über dem Wasserniveau Wasserdampf bildet.
Unter der Heizvorrichtung 90 nahe dem unteren Ende des Raumes ist in dem Gehäuse ein ringförmiger Belüfter 94 angeordnet. Mittels einer geeigneten Flüssigkeitsdruckvorrichtung wie z. B. einem Gebläse, das an das Eintrittsende 96 des Belüfters 94 angeschlossen ist, wird Luft in und durch die Perforierungen in der Oberfläche des Belüfters 94 gedrückt. Beim Einschalten des Belüfters steigen daher Luftblasen in dem zu destillierenden Wasser in dem Raum 88 auf.
In den Wasserzellen 82 und 80 können natürlich mehrere ringförmige Heizvorrichtungen und Belüfter angeordnet sein, und es können mehr als zwei Wasserzellen vorgesehen sein. In den Fig. 5A und 5B sind solche Anordnungen von Mehrfachzellen mit Heizvorrichtungen 90, 91 und 92 sowie Flüssigkeitsströmungswegen 86, 84 und 83 gezeigt. Die in Fig. 4 gezeigte vertikale Plattenstruktur kann ohne weiteres auch für die zylindrischen Wände verwendet werden.
Im Betrieb wird der Belüfter eingeschaltet und erzeugt aufsteigende Luftblasen, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die Heizvorrichtung 90 wird ebenfalls eingeschaltet, um die oberen Bereiche des Wassers unter dem Wasserniveau 92 zu erhitzen und zum Sieden zu bringen. Wenn die Blasen aufsteigen und das Wasser siedet, entsteht über dem Wasserniveau 92 und in dem Raum 88 ein Dampfdruck. Infolge des Dampfdruckes strömt der Wasserdampf in und durch den Flüssigkeitsströmungsweg 84 zu der unteren Kammer 76, in der der Wasserdampf aufgefangen wird. Während der Abwärtsbewegung des Wasserdampfes durch den Strömungsweg 84 und 86 findet ein Wärmeaustausch mit dem Wasser in dem Raum 88 und den Zellen 80 und 82 statt, so daß der Wasserdampf abkühlt und dadurch in stärkerem Maße kondensiert, während die Wärme des Wasserdampfes über die zylindrischen Wände 126 und 128 abgeleitet wird und dadurch das Wasser vorheizt, was Energieeinsparungen zur Folge hat.
Über eine an einen Wasserströmungsweg 98 angeschlossene Leitung wird ständig Wasser in das Gehäuse 72 eingeleitet (Fig. 5). Zu diesem Zweck kann ein (nicht gezeigter) Füllstandssensor vorgesehen sein, der das obere Niveau 92 ständig überwacht und sicherstellt, daß es nicht unter die obere Fläche der Heizvorrichtung 90 absinkt.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 6 gezeigt; sie ist ähnlich konstruiert wie die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform und hat ein zylindrisches Gehäuse 112 mit einem ringförmigen Belüfter 114 und einer ringförmigen Heizvorrichtung 116, die mit vertikalem Abstand zueinander in dem Innenraum 118 des Gehäuses angeordnet sind. Fig. 6B zeigt eine weitere Ausführungsform der Heizvorrichtung 116 im oberen Teil des Gehäuses 112. Fig. 6A zeigt einen flachen Belüfter 114 im unteren Teil des Gehäuses 112. Von dem Belüfter 114 steigen Luftblasen auf und umströmen die gesamte Umfangsfläche von Flüssigkeitsströmungsröhren 122. An einen Eingangsnippel 130 kann eine geeignete Flüssigkeitsdruckvorrichtung zur Erzeugung von Blasen angeschlossen werden.
Über eine Öffnung 120 wird Wasser in das Gehäuse 112 eingeleitet. Der durch das Sieden des Wassers über der Heizvorrichtung 116 erzeugte Wasserdampf strömt in und durch oben offene Röhren 122, die Flüssigkeitsströmungswege bilden, welche an ihren unteren Enden mit einer am Boden des Gehäuses 112 angeordneten unteren Kammer 124 verbunden sind. Die Röhren 122 können in Form von (nicht gezeigten) Windungen oder Serpentinen ausgebildet sein, um ihre Länge zwecks weiteren Wärmeaustausches zu vergrößern.
Im Betrieb steigen nach Einschalten des Belüfters 114 Luftblasen in dem Raum 118 auf und strömen an der Heizvorrichtung 116 vorbei, während die Heizvorrichtung das umliegende Wasser zum Sieden bringt. Der Strom der Luftblasen in dem Raum 118 erzeugt über dem Wasserniveau einen Dampfdruck, aufgrund dessen Wasserdampf in die offenen Oberseiten der Röhren 122 und danach durch die Röhren nach unten strömt, wobei zwischen dem die Röhren umgebenden Wasser und dem Flüssigkeitsstrom in den Röhren ein Wärmeaustausch stattfindet. Dadurch kondensiert der Wasserdampf zu einem Destillat, das in die untere Kammer 124 abfließt, aus der das Destillat in regelmäßigen Abständen beispielsweise über einen Abfluß oder eine Leitung 126' entnommen werden kann.

Claims

1. Wasserdestillationsvorrichtung mit:

einem geschlossenem Gehäuse (12) mit einer Einrichtung zur Bildung einer Vielzahl von Zellen (26) für die Wasseraufnahme bis zu einem vorbestimmten Niveau in dem Gehäuse, welches einen über dem Wasserniveau liegenden oberen Raum hat;

einer Einrichtung nahe dem unteren Ende des Gehäuses, die eine untere Flüssigkeitsaufnahmekammer (30) darstellt, welche sich unterhalb der Zellen befindet und mit ihnen keine Flüssigkeitsverbindung hat;

einer Einrichtung, die mehrere Flüssigkeitsströmungswege (24) definiert, die sich zwischen dem oberen Raum und der unteren Kammer erstrecken und mit ihnen in Flüssigkeitsverbindung stehen, wobei die Zelle und die Flüssigkeitsströmungswege eine gemeinsame Wärmetauscher- Oberfläche aufweisen;

einer im Gehäuse befindlichen Heizvorrichtung (50), die nahe und unterhalb des oberen Wasserniveaus angeordnet ist und das Wasser erhitzt zur Erzeugung von Wasserdampf im oberen Raum; und einer im Raum unterhalb der Heizvorrichtung befindlichen Einrichtung (34) zur Belüftung des Wassers während dessen Erhitzung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Dampferzeuger und die Strömungswege-Einrichtung eine Vielzahl von im wesentlichen vertikalen Platten (23) aufweisen, die den Raum über der Flüssigkeitsaufnahmekammer in eine Vielzahl von wasseraufnehmenden Zellen und eine Vielzahl von Flüssigkeitsströmungswegen unterteilen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der jeweils zwischen einem Paar aneinandergrenzender Zellen (26) ein Flüssigkeitsströmungsweg (24) vorhanden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der in den Platten eine erste Ausnehmung (37) vorgesehen ist, durch die hindurch sich die Heizvorrichtung (50) erstreckt, wobei in den Platten unterhalb der ersten Ausnehmung eine zweite Ausnehmung (35) vorhanden ist, in der sich der Belüfter (34) befindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Platten (23) vertikal ausgerichtet sind und zwei einander gegenüberliegende Seiten haben und die eine Seite eine Anzahl Vorsprünge (23f, 23g) aufweist, die einen Serpentinen-Flüssigkeitsweg für die Flüssigkeit bilden, die an den Seiten der Platten entlangfließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, worin die Vorsprünge zwischen den oberen und den unteren Kanten der Platten waagerecht gestaffelt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Gehäuse mit zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden und zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten versehen ist, wobei die Platten im wesentlichen parallel zu den Stirnseiten und senkrecht zu den Seitenwänden angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Gehäuse (72) eine zylindrische Außenwand (78) und eine Anzahl von zylindrischen, mit Abstand zueinander angeordneten und konzentrisch zu der Außenwand angeordneten Innenwänden (126, 128) aufweist, wobei die Zwischenräume zwischen den Wänden den Flüssigkeitsströmungsweg und die Zelle bilden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Heizvorrichtung einen ringförmigen, in der Zelle befindlichen Körper (90) aufweist, der im wesentlichen konzentrisch zu den inneren Wänden liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Belüfter (94) einen ringförmigen Körper aufweist, der sich in der Zelle nahe deren unterem Teil befindet und im wesentlichen konzentrisch zu den inneren Wänden des Gehäuses liegt.

11. Verfahren zum Destillieren von Wasser unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 mit folgenden Verfahrensschritten:

Belüftung eines Wasservolumens an einem Punkt nahe des unteren Wassersäulenniveaus;

Erhitzung des Wasservolumens nahe dessen oberem Niveau, während das Wasser belüftet wird, um in dem geschlossenen Raum über dem Wasserniveau Wasserdampf zu erzeugen;

Ermöglichung einer Abwärtsbewegung des Wasserdampfes in den Flüssigkeitsströmungswegen zu einem Wärmeaustausch mit der Wassersäule, um das Wasser zu kondensieren und ein Kondensat zu bilden;

Sammeln des Kondensates.

12. Verfahren nach Anspruch 11, das als Verfahrensschritt die Bildung einer Wassersäule umfaßt, wobei der Belüftungs-Verfahrensschritt die Bildung von Luftblasen in der Wassersäule nahe deren unterem Ende umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 11, das als Verfahrensschritt die Bildung einer Vielzahl von Wassersäulen umfaßt, wobei der Belüftungs-Verfahrensschritt den Verfahrensschritt umfaßt, ein Aufsteigen von Luftblasen in jeder Wassersäule zu ermöglichen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Erhitzungs-Verfahrensschritt die Erhitzung des Wassers in jeder Wassersäule nahe deren oberem Ende umfaßt.

15. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem für den Verfahrensschritt, das Aufsteigen von Luftblasen zu ermöglichen, eine Anzahl senkrechter und serpentinenförmiger Flüssigkeitsströmungswege vorgesehen ist, die eine Flüssigkeitsverbindung zwischen einer Kondensatkammer und dem Raum über dem Wasserniveau herstellen.