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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreinigungsvorrichtung,
die zum Reinigen einer Flüssigkeit
von Verunreinigungen dient, und einen Behälter für die Flüssigkeit aufweist, der ein
unteres Teil hat, das mit einer Heizvorrichtung versehen ist, ein
oberes Teil für
die Flüssigkeit,
und ein rohrförmiges
Steigrohr, das zentral im Behälter
angeordnet ist, damit erwärmte
Flüssigkeit
durch das Steigrohr aufsteigt, die entfernte Flüssigkeit von dem oberen, offenen
Ende des Steigrohrs infolge der Schwerkraft nach unten durch das
obere Teil zurückläuft, nach
außerhalb
des Steigrohrs, um erneut erwärmt
und verdampft zu werden, und dann erneut durch das Steigrohr anzusteigen,
usw.
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Technischer
Hintergrund
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Ein
Problem, das mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, ist folgendes.
In den meisten großen
Städten
wird Leitungswasser in großen
Anlagen erzeugt, und zu den Kunden über ein Rohrsystem transportiert.
Um das Wasser gegen Infektionsrisiken während des Transports zu schützen, wird
normalerweise eine bestimmte Menge an Chlor hinzugefügt, bevor
das reine Wasser die Anlage verlässt.
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Ein
bestimmter Anteil des Chlors wird auf dem Weg verbraucht, und ein
bestimmter Anteil bleibt im Wasser, wenn es die Kunden erreicht.
Der Grund für
das Hinzufügen
von Chlor besteht darin, dass es möglicherweise gefährliche,
organische Verunreinigungen in den Rohren zerstört. Wenn dies geschieht, werden chlorierte
Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Chloroform und Bromoform erzeugt.
Diese Substanzen sind daher ebenfalls im bestimmten Ausmaß in dem
Wasser vorhanden, das die Kunden erreicht.
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Obwohl
die Mengen an Chlor und chlorierten Kohlenwasserstoffen in dem Wasser
gering sind, ist es bekannt, dass beide Arten der Verbindungen selbst
in kleinen Dosen mutagen sind, und ist es daher ein Vorteil, wenn
sie soweit wie möglich
vermieden werden können.
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Es
ist seit langem ein Markt für
verschiedene Arten von Filtern vorhanden, die dazu geeignet sind, Wasser
aus städtischen
Rohren oder privaten Brunnen zu reinigen. Herkömmliche Filter in Form feinmaschiger Siebe
halten jedoch nicht flüchtige
Substanzen wie Chlor oder chlorierte Kohlenwasserstoffe zurück. Noch
ist dies bei Filtern der Fall, welche Ionenaustauschverbindungen
enthalten (beispielsweise Weichmacher).
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Aus
diesem Grund werden Heutzutage häufig
Filter eingesetzt, die Aktivkohle enthalten. Der Nachteil bei Aktivkohle
besteht darin, dass es schwer zu erkennen ist, wenn der Filter voll
ist, und es wurde durch zahlreiche Untersuchungen bestätigt, dass
die Aktivkohle schnell ihre Auswirkungen verlieren kann, wenn die
Belastung unerwartet zunimmt, wodurch sie in einen Schutzort, einen
Nahrungsvorrat und einen Keimvorrat für Bakterien und andere Pyrogene
umgewandelt wird.
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Der
Kohlefilter wird daher häufig
mit anderen Verfahren zu einer komplizierteren Einrichtung vereinigt, einschließlich Vorfilter
zum Abfangen grober Teilchen und organischen Materials, Leuchten
mit Ultraviolettlicht zum Abtöten
von Bakterien, und Ionentauscher zum Anziehen von Ionen. Derartige
Einrichtungen sind relativ teuer, und arbeiten nur dann zufriedenstellend,
wenn die Grobfilter, Ultraviolettleuchten, Ionenaustauschverbindungen
und Aktivkohle sorgfältig
gewechselt werden. Weiterhin wurde eine Alternative für diese
mehrstufigen Filter entwickelt, die auf Destillation und Umkehrosmose
beruht. Keines der an sich fortgeschrittenen Verfahren entfernt
jedoch Chlor und chlorierte Kohlenwasserstoffe vollständig wirksam,
und muss durch einen letzten Filter mit Aktivkohle ergänzt werden.
Obwohl die Belastung dieses letzten Filters erheblich niedriger
ist als bei Kohlefiltern in den voranstehend erwähnten, mehrstufigen Filtern,
muss er noch immer regelmäßig ausgetauscht
werden, und bleibt das Problem der Überlastung.
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Ein
einfacheres Verfahren zum Abtöten
von Bakterien und auch zum Entfernen von Chlor und chlorierten Kohlenwasserstoffen,
sowie anderer flüchtiger
Substanzen, aus dem Wasser besteht im Kochen des Wassers in einem
Kocher oder einem offenen Gefäß. Es sind
hauptsächlich
drei Nachteile bei diesem einfachen Verfahren im Vergleich zu den
voranstehend genannten Verfahren vorhanden. Eine beträchtliche
Menge an Wasser muss verkocht werden, um sicherzustellen, dass die
flüchtigen
Verunreinigungen entfernt wurden, was zunächst einmal eine Wasserverschwendung
darstellt, und zweitens zu einer Konzentration jeglicher nicht-flüchtiger
Verunreinigungen führt,
die in dem Wasser vorhanden sein können. Der dritte Nachteil besteht darin,
dass der Benutzer nicht weiß,
wann ein zufriedenstellendes Ergebnis erreicht wurde.
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Es
wurde eine beträchtliche
Anzahl industrieller Verfahren zu dem Zweck entwickelt, Flüssigkeit
von Gas, Gas von Flüssigkeit,
und ein Gas von einem anderen Gas zu trennen. Das häufigste
Prinzip ist das Zyklonprinzip, bei welchem eine Mischung aus Dampf,
Gas, und Wasser zentrifugiert wird, und so die Flüssigkeit aus
der Mischung herausgezwungen wird. Ein sehr ähnliches Prinzip besteht darin,
die Mischung durch ein Rohr mit zahlreichen Biegungen zu führen, wobei
die Flüssigkeit
durch Vorrichtungen mit unterschiedlichen Formen in den Biegungen
zurückgehalten
wird.
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Oberflächenvergrößerungsvorrichtungen
werden ebenfalls eingesetzt, so dass die Mischung aus Wasser, Gas,
und Dampf auf große
Platten gesprüht
oder getröpfelt
wird, oder große
Platten oder eine andere Art einer Anordnung mit einer großen Oberfläche herunterlaufen
kann, beispielsweise Stahlwolle oder Kunststoffpellets.
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Es
ist ebenfalls möglich,
ein Gas, beispielsweise Luft oder Stickstoff, durch die Mischung
zu zwingen. Dieses Gas vertreibt dann andere Gase in der Mischung,
oder zieht sie mit sich ab. Häufig
wird eine Kombination dieser Techniken eingesetzt.
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Ein
vorbekannter Flüssigkeitsreiniger
dieser Art ist im schwedischen Patent Nr. 510,287 beschrieben, bei
welchem Wasser in einer kleinen Vertiefung am Boden eines Kruges
erwärmt
wird. Das Wasser wird nach oben durch ein Steigrohr gezwungen, das
oben offen ist, und fällt
dann von selbst herunter, wenn es durch den Deckel des Kruges angehalten
wird. Der Krug enthält
weiterhin mehrere abwechselnd konvexe und konkave Scheiben mit unterschiedlichen
Durchmessern, die relativ weit voneinander(1,5 – 2,5 cm) beabstandet entlang dem
Steigrohr vorgesehen sind.
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Dieser
Flüssigkeitsreiniger
arbeitet an sich ordentlich, aber es hat sich als wünschenswert
herausgestellt, eine verbesserte Version über technische Entwicklung
zu erhalten, mit der man mehr Flüssigkeit
pro Zeiteinheit bei niedrigeren Kosten erhält.
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Beschreibung
der Erfindung
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In
einer Flüssigkeitsreinigungsvorrichtung
der voranstehend geschilderten Art, und gemäß der Erfindung, ist der Behälter zylinderförmig, und
kann im wesentlichen seine gesamte Basis direkt mit Hilfe der Heizvorrichtung
erwärmt
werden. Weiterhin sind mehrere planparallele Scheiben gleicher Größe in dem
oberen Teil des Behälters
angeordnet, wobei die Scheiben eine zentrale Öffnung für das Steigrohr und mehrere
kleine Löcher
aufweisen, die gleichmäßig über die
gesamte Oberfläche
der Scheiben verteilt sind. Diese und andere Merkmale einer Flüssigkeitsreinigungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
sind in den beigefügten
Patentansprüchen
angegeben.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nunmehr mit weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in welchen
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1 schematisch
einen Flüssigkeitshub
gemäß der Erfindung
zeigt;
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2 schematisch
einen Deckel des Flüssigkeitskrugs
zeigt;
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3 schematisch
eine Bodenplatte des Flüssigkeitskruges
zeigt;
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4 schematisch
eine Gruppe von Scheiben von oben zeigt;
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5 schematisch
die Gruppe der in 4 dargestellten Scheiben von
der Seite zeigt;
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6 schematisch
eine Scheibe aus der Gruppe von oben zeigt;
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7 einen
Schnitt A-A durch die in 6 dargestellte Scheibe zeigt,
gesehen von der Seite; und
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8 einen
Schnitt von der Seite eines mehrerer Löcher in der in 6 gezeigten
Scheibe zeigt.
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Bevorzugte
Ausführungsform
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Der
Flüssigkeitskrug 1,
der in 1 gezeigt ist, sieht wie ein üblicher, zylindrischer Krug
mit einem Handgriff 10 und einem Ausguß 11 aus. Ein Startknopf 101 und
ein Stoppknopf 102 sind auf dem Handgriff vorgesehen. Am
Boden des Kruges befindet sich eine Kuppel 15 aus Isoliermaterial,
die so ausgebildet ist, dass sie eine bestimmte Menge an Flüssigkeit
aufnimmt, die von unterhalb durch den Boden 17 des Kruges erwärmt wird,
der durch eine flache, elektrische Heizvorrichtung 171 auf
der Unterseite (verborgen) des Bodens 17 erwärmt wird,
die mit elektrischem Strom von einer Bodenplatte 3 über einen
elektrischen Kontakt 31 versorgt wird, der nach oben vorsteht.
Die Kuppel 15 weist eine Höhe von etwa 20 mm auf, und
ist kegelförmig oder
bogenförmig,
so dass sich unter ihr keine Luft ansammelt. Diese Form erleichtert
darüber
hinaus den Fluss von Wasser, wenn die Flüssigkeit erwärmt wird.
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Ein
Deckel 2 ist für
den Krug 1 vorgesehen, wie in 2 gezeigt,
mit einer Bajonettkopplung, angepasst an die Öffnung des Kruges 1.
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1 zeigt
ein Steigrohr in dem Krug 1, das ein inneres, zentrales,
rohrförmiges
Teil aufweist, das so ausgelegt ist, das in der Kuppel 15 erwärmte Flüssigkeit
durch das Teil 12 ansteigt. Die Kuppel 15 ist
am unteren Ende 125 des Steigrohrs 12 angeordnet,
und passt in den Boden des Kruges, und dient gleichzeitig als Befestigung
für das
Steigrohr. Eine Anzahl an Scheiben 51, 52, 53, 54,
vgl. 5, ist am oberen Teil des Steigrohrs 12 angeordnet,
und die Scheiben sind jeweils mit einer zentralen Öffnung für das Steigrohr
versehen. Die Scheiben weisen denselben Durchmesser wie der Deckel
auf, und sind in gleichen Abständen
voneinander angeordnet, etwa 0,9 cm. Die Scheiben können auf
verschiedene Arten und Weisen perforiert sein. Bei der dargestellten
Ausführungsform
sind sie über
die gesamte Oberfläche
mit gleichen Löchern
perforiert, deren Durchmesser zwischen 2 und 4 Millimeter liegt.
Die Löcher
sind mit einer Tropfkante 5110 an der Unterseite versehen,
vgl. 8, um eine Tropfenausbildung zu erleichtern, so
dass die Flüssigkeit
(Wasser) gleichmäßig auf
die Scheibe darunter verteilt wird. Die Scheiben können zum
Reinigen von dem Steigrohr entfernt werden.
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4 zeigt
die Gruppe der Scheiben 5l bis 54 von oben, wobei
die oberste Scheibe 51 mit einer zentralen Öffnung 510 und
Perforationen (kleinen Löchern) 511 über ihrer
gesamten Oberfläche
versehen ist. 6 zeigt nur die Scheibe 51 mit
ihren Löchern,
und 7 zeigt einen Schnitt A-A von der Seite. Eines
der Löcher
ist mit B bezeichnet, und dieses Loch ist im Schnitt vergrößert in 8 dargestellt,
so dass die Tropfkante 5110 deutlich sichtbar ist.
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Das
Steigrohr 12 mit den Scheiben 51 bis 54 an
ihrem Ort wird in den Krug 1 so eingeführt, dass der untere Teil der
Kuppel 15 in Berührung
mit dem Boden 17 steht.
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Wenn
er benutzt werden soll, wird der Krug 1 mit Flüssigkeit
(Wasser) gefüllt,
und dann auf die Bodenplatte 3 und den elektrischen Kontakt 31 aufgesetzt,
wodurch er automatisch an die Stromversorgung über eine Leitung 32 angeschlossen
wird. Wenn die Flüssigkeit
erwärmt
wird, bilden sich Gasblasen am Boden des Kruges, und werden zum
Steigrohr 12 hin durch die Kuppel 15 gesammelt,
so dass erwärmtes
Wasser nach oben in das Steigrohr 12 durch den Dampf gezwungen
wird. Dieses Wasser wird nach oben durch das Steigrohr 12 zu
einem speziellen Verteiler (Wasserverteiler) 14 gesprüht, der
das Wasser gleichmäßig über der
ersten Scheibe 51 verteilt. Das Wasser läuft dann
durch die Perforationen 511 und über den äußeren Rand 512 zur
nächsten
Scheibe 52, wo der Vorgang wiederholt wird. Das Wasser
fließt
weiterhin über
eine Anzahl (4) von Scheiben, und dann erneut nach oben
durch das Steigrohr 12, bis die Flüssigkeit erfahrungsgemäß soweit wie
möglich
von Verunreinigungen gereinigt wurde.
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Da
der Boden des Kruges 1 erwärmt wird, siedet das Wasser
unterhalb der Isolierkuppel. Dampfblasen, die sich gebildet haben,
drücken
dann vorher erwärmtes
Wasser nach oben durch das Steigrohr 12. Die Kuppel 15 wird
allmählich über ein
Ventil am unteren Ende des Steigrohrs gefüllt, so dass Wasser nach unten in
die Kuppel fließen
kann, aber verhindert wird, dass Dampf irgendwo anders als durch
das Steigrohr 12 herausgelangt. Dies liegt daran, dass
dann, wenn sich Dampfblasen bilden, sie auf das Ventil drücken, und
wenn die Dampfblasen durch das Steigrohr ansteigen, das Ventil freigegeben
wird, und das Wasser in die Kuppel herunterfließen kann. Diese Technik ist
an sich bekannt, vergleiche das schwedische Patent Nr. 510 287,
beispielsweise Seite 4, sechster Absatz.
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Verunreinigungsverbindungen,
die durch den Vorgang freigesetzt werden, entweichen durch den Ausguß 11 des
Kruges und durch Spalte zwischen dem Krug 1 und dem Deckel 2.
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Testergebnisse
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Mit
der neuen Flüssigkeitsreinigungsvorrichtung
wurden bestimmte Tests unternommen, um das Ausmaß zu bestätigen, in welchem Wasserproben
von Verunreinigungen befreit wurden. Die folgende Tabelle zeigt
von links aus:
| Spalte
I: | Verunreinigende
Substanz |
| Spalte
II: | Siedepunkt
der Substanz |
| Spalte
III: | Entfernung
in % der verunreinigenden Substanz nach einer Erwärmung über 3,5
Minuten mit der neuen Einrichtung; |
| Spalte
IV: | Entfernung
in % der verunreinigenden Substanz nach Erwärmung über 6 Minuten mit der neuen
Einrichtung |
| Spalte
V: | Entfernung
in % der verunreinigenden Substanz nach Erwärmung über 12 Minuten mit einer Einrichtung
gemäß dem schwedischen
Patent Nr. 510 287 |
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Die
Testergebnisse nach 6 Minuten Erwärmung mit der neuen Flüssigkeitsreinigungsvorrichtung
sind ebenso gut wie oder besser als die Ergebnisse nach 12 Minuten
Erwärmung
mit einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise
im schwedischen Patent Nr. 510 287 beschrieben, und der Wasserverbrauch
ist ebenso gering.
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Die
Erfindung ist selbstverständlich
nicht auf die voranstehend angegebenen Beispiele beschränkt. Sie
kann auf verschiedene Arten und Weisen innerhalb des Umfangs der
folgenden Patentansprüche
abgeändert
werden.
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Die
Flüssigkeitsreinigungsvorrichtung
kann für
einige wenige Deziliter Flüssigkeit
bis zu mehreren Litern ausgelegt sein, und zur Erwärmung mit
Hilfe elektrischen Stroms in der Bodenplatte 3, oder durch
eine Flamme aus Gas, flüssigem
Propangas, Biomasse, Kohle, oder einem anderen Brennstoff in fester
oder flüssiger
Form, oder mittels Solarenergie. Die Reinigungsvorrichtung kann
getrennt ausgebildet sein, oder in einen Herd, einen Ofen, oder
eine andere Heizvorrichtung eingebaut sein. Sie kann auch an ein
Wasserrohr angeschlossen sein, um ständig mit Wasser gefüllt zu werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann die gereinigte Flüssigkeit
zu einem speziellen Behälter
transportiert werden, wo sie unverändert verwendet werden kann,
oder beispielsweise durch eine Stromheizschleife warm gehalten wird,
beispielsweise durch einen Kompressor gekühlt wird, oder zur Herstellung
von Getränken verwendet
wird.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
wird die erwärmte
Flüssigkeit
durch das Steigrohr (Rohr) 12 mit Hilfe beispielsweise
einer elektrischen Pumpe gepumpt.
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Flüssigkeitsreinigungsvorrichtungen
mit wesentlich vergrößerter Kapazität können in
lokale Heizanlagen für
Häuser
oder Wohnblöcke
eingebaut oder dort vorgesehen werden. Diese Reinigungsvorrichtungen werden
dann in geeigneter Weise automatisch eingeschaltet, wenn das Bedürfnis nach
reinem Wasser entsteht. Diese Art einer großen Reinigungsvorrichtung kann
bei Restaurants, Hotels, in der Lebensmittelindustrie und dergleichen
eingesetzt werden.
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In
allen Behältern
besteht ein mit der Erwärmung
von Wasser verbundenes, beträchtliches
Problem in der Ausfällung
von Kalzium und Eisenoxid. Es kann daher sinnvoll sein, ein Kalziumfilter
oder einen anderen Ionentauscher in einem speziellen Behälter oberhalb
der Wasseroberfläche
anzubringen, jedoch unterhalb der Öffnung des zentralen Steigrohrs 12.
Da dies das Teil ist, bei dem am stärksten Kalziumablagerungen
auftreten, ist es sinnvoll, wenn es aus einem flexiblen Material
besteht, das eine einfache Entfernung harter Ablagerungen gestattet.
Das Teil kann auch mit scharfen Kanten versehen sein, so dass Kalzium
einfach abgebrochen werden kann. Allerdings kann eine Entkalkung
auch einfach unter Verwendung schwacher Säuren wie Zitronensäure oder
Weinsäure
durchgeführt
werden, oder magnetisch.