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Die Kochböden von Rektifizierapparaten pflegt man mit einem oder zwei nebeneinander angeordneten Überlaufstutzen zu versehen, durch welche die über die Böden fliessende Flüssigkeit von einem Boden auf den andern überfällt. Die Überlaufstutzen sind auf den einzelnen Böden gegeneinander versetzt angeordnet, wie in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt ist. Bei Kolonnen mit grossem Durchmesser hat diese Anordnung der Überfallstutzen einen grossen Nachteil, denn der Weg der Flüssigkeit längs eines Bodens ist viel zu lang und der Anteil der Stoffe in dem Gemisch der Flüssigkeit und der Dämpfe ist infolgedessen an verschiedenen Stellen des Bodens verschieden, wodurch der Bodeneffekt sich verschlechtert, wie aus dem nachfolgenden Beispiel hervorgeht.
Es wird angenommen, dass bei der Rektifikation von Spiritus der ideale Bodeneffekt, d. h. die Grädigkeit des Spiritus auf jedem einzelnen Boden so hoch ist, wie die Grädigkeit der Dämpfe, welche in die Bodenflüssigkeit eindringen und das Verhältnis zwischen der Grädigkeit der Spiritusdämpfe und der Grädigkeit der Stammflüssigkeit, aus welcher dieselben entwichen sind, genau der Tabelle von Sorel entspricht.
In Fig. 1 sind die Grädigkeiten des Spiritus in den Überlaufstutzen der einzelnen Böden mit 93'9, 93'3, 92-2 und 90'6 angegeben. Auf den linken Seiten des oberen und mittleren Bodens beim Überlaufstutzen ist also die Grädigkeit der Flüssigkeiten gleich und deshalb auch der Spiritusgehalt der Dämpfe gleich 94-01. Auf der rechten Seite des mittleren und unteren Bodens ist analog ein gleicher Spiritusgehalt von 93-39. Auf dem rechten Ende des höchsten Bodens haben die Spiritusdämpfe 94-43 und auf dem linken Ende des untersten Bodens 92'22 Volum-Prozent Spiritus. In der Mitte der Böden ist der Spiritusgehalt der Dämpfe ideal und beträgt 94-22, 93-7 und 92-8 und der Effekt ist ideal. Auf den Bodenende bei den Überlaufstutzen ist jedoch der Effekt nicht genügend.
Bei den Überlaufstutzen, wo eine Grädigkeit von z. B. 94-01 bzw. 93-39 herrscht, ist der Effekt gleich 0.
Demgegenüber ist nicht glaubhaft, dass die Spiritusdämpfe von einer Grädigkeit von 93'99 auf der rechten Seite des oberen Bodens aus einer stärkeren Flüssigkeit von 93'9 Spiritusdämpfen von 94-43 entwickeln würden und dass auf dem mittleren Boden links die vom unteren Boden mit einer Grädigkeit
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wickeln würden.
Gegenstand der Erfindung ist die Anordnung einer grösseren Anzahl von Überlaufstutzen auf jedem Boden, welche gleichmässig verteilt sind, wie in den Beispielen in Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Die grossen Punkte a-a bedeuten Überlaufstutzen auf dem einen Boden, die Kreisringe b-b die Überlaufstutzen auf den Nachbarböden (obere und untere Böden). Die Pfeile veranschaulichen die Strömung der Flüssigkeit auf dem Boden mit den Überlaufstutzen a. Auf den Böden mit derart angeordneten Überlaufstutzen muss also die Grädigkeit der Spiritusflüssigkeit bis auf geringe Unterschiede an allen Stellen gleich sein.
In Fig. 4 ist mit starken Strichen die Strömung der Flüssigkeit von den Überlaufstutzen A dargestellt. Die linke Hälfte der Abbildung veranschaulicht die bisher benutzten Ausführungen mit zwei Überlaufstutzen, während die rechte Hälfte eine Ausführung mit mehreren Überlaufstutzen gemäss der Erfindung darstellt. Auf den ersten Blick ist auch ersichtlich, dass bei den bisherigen Verfahren die Flüssigkeit nicht den ganzen Boden derart gleichmässig überfliessen kann, wie beim Verfahren, bei welchem eben der Bodeneffekt besser sein muss.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung'ist die Ausführung der Überlaufstutzen.
Bei kleinem Stande der Flüssigkeit al1f den Böden, z. B. auf den S'ebböden, muss in dem Boden unter- halb des Überlaufstutzens eine Schale angeordnet werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, damit der
Stutzen in die Flüssigkeit tief hineintaucht und damit die Spiritusdämpfe beim Durchkochen nicht hinauf durch den Überlaufstutzen entweichen können. Die Herstellung der Schalen ist schwierig und kann entfallen, wenn der Überlaufstutzen. mit einem gelochten Boden gemäss Abbildung 6 versehen wird, so, damit im Überlaufstutzen eine Flüssigkeitssäule entsteht, die den Druck des Dampfes überwindet, so dass derselbe durch den gelochten Boden nicht durchdringen kann.
Die Fig. 7 und 9 veranschaulichen eine Ausführung des Überlaufstutzens mit vollem Boden, aber mit Löchern bei der unteren Kante des Stutzens.
Die Locher müssen, was ihre Anzahl und Durchmesser betrifft, derart gewählt werden, damit sie für eine grosse Menge des Durchflusses ausreichen. Die Geschwindigkeit des Durchflusses regelt sich selbständig durch die Höhe der in dem Stutzen angesammelten Flüssigkeitssäule und es veranschaulicht Fig. 7 das Minimum, Fig. 8 das Maximum.
Wie schon oben angeführt, hängt der Bodeneffekt, von der innigen Berührung der Dämpfe mit der Flüssigkeit ab. In Fig. 9 ist die Wirkung der Kappen, deren Ränder mit Einschnitten oder Löchern versehen sind, dargestellt. Die Spiritusdämpfe dringen in der Richtung 1-1 unter die Kappe, wo sich ihre Bewegungsrichtung umkehrt (2-2) und nach Durchdringung der Flüssigkeit wieder die nach oben verlaufende Richtung 3-3 einnimmt. Die Berührung der Dämpfe. mit der Flüssigkeit geschieht unmittelbar nach Durchdringung der Dämpfe durch die Einschnitte und wird umso grösser sein, je grosser die Summe der Umfänge aller Kappen auf einen Bodenist. Diese Summe ist umso grösser, je kleiner der Durchmesser der Kappen und je grösser die. Anzahl derselben auf einem Boden ist.
Kleine Durchmesser der Kappen verteuern und komplizieren sehr den Aufbau. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, strömt die Spiritusflüssigkeit auf den Boden um die Kappen herum und wird nicht dazu gezwungen, um unter die Kappen einzudringen, sie wird daran sogar durch die unter die Kappe gelangenden Dämpfe gehindert..--
Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass die Kappen mit Einschnitten durch zentrische Bleehringe ersetzt werden und dass die von einem aus dem andern Boden überfallende Flüssigkeit derart zugeführt wird, dass sie in gleicher Richtung mit den Spiritusdämpfen durch die Ränder der zentrischen Ringe durchdringt, wodurch die innige Berührung der Dämpfe mit der Flüssigkeit, als auch der Bodeneffekt erhöht wird. Diese Ausführung ist in Fig. 10 dargestellt.
In Fig. 12 ist ein Detail der Abbildung 10 dargestellt. In derselben bedeuten 4 die Böden, 5 die Stutzen, durch welche die Spiritusdämpfe durch den Boden dringen, 6 die zentrischen Ringe, welche die Kappen ersetzen und unten mit einem Kamm von Einschnitten für den Dampf durchgang versehen sind. Die strichliert angedeuteten Linien stellen Überlaufstutzen dar, welche bei der Ausführung gemäss Fig. 13 deutlich veranschaulicht sind. Die beschriebene Bauweise ist dadurch gekennzeichnet, dass Dampfräume und Flüssigkeitsräume aufeinander abwechselnd angeordnet sind. Es ist dasselbe, als ob in Fig. 9 die Kappen der Nachbarböden gegenseitig verschoben und um soviel erhöht werden würden, bis die Kappen- deckel die oberen Böden berühren.
(In Fig. 9 strichliert angedeutet. )
Die Stutzen für den Durchgang der Spiritusdämpfe, als auch die Überlaufstutzen sind auf Teilkreisen entsprechender Durchmesser gleichmässig und proportional in bezug auf die Grösse des Durchmessers verteilt.
In Fig. 13 sind die Überlaufstutzen der Nachbarböden zwar in einer Ebene dargestellt, in Wirklichkeit befinden sie sich jedoch in Ebenen, welche miteinander einen gewissen Winkel einschliessen und dies einen kleineren, je grösser die Durchmesser der Teilkreise sind.
Durch die Verlängerung der Stutzen für den Durchgang der Dämpfe und Erhöhung der Dampfräume, wird die Gefahr einer Bodendurchkochung und das Mitreissen der Flüssigkeit durch die Dämpfe vermindert, so dass die Entfernung der Böden verkleinert werden kann, wodurch die Höhe der Kolonne bzw. des ganzen Gebäudes sich beträchtlich vermindert. Sowohl aus dem Vergleich der Fig. 9 und 11, als auch der Fig. 10 und 14 geht hervor, dass die Höhe, welche bei den früheren Bauarten für 6 Böden bestimmt war, nun für 8 Böden ausreichend ist. Die Erniedrigung beträgt also 25 % der ursprünglichen Höhe.
Aus der linken Hälfte der Abbildung 10'ist ersichtlich, dass die Spiritusdämpfe nicht bloss senk- recht hinaufsteigen brauchen, wie auf der rechten Seite der Fig. 11 veranschaulicht ist, sondern, dass dieselben von der Mitte der Kolonne an ihrem Band oder umgekehrt strömen können, so dass bei vollkommener Aufteilung der Dampf-und Flüssigkeitsräume der einzelnen Böden auf Ringe Zusammensetzung der Flüssigleit bzw. der Dämpfe an allen Stellen eines und desselben Bodens gleich ist.
In Fig. 13 ist mit Pfeilen angedeutet, wie die überfallende Flüssigkeit und die Spiritusdämpfe gemeinsam durch den unteren kammartigen Rand der zentrisch angeordneten Blechring durchdringen.
Das Durchkochen der Flüssigkeit mittels Dämpfen auf den Böden ist also sehr wirksam. Die Blechringe versteifen die Böden, so dass die üblichen Versteifungsrippen der Kappenboden vollkommen entfallen können. Bei genau gleicher Höhe aller Ringe, brauchen dieselben nicht einmal angenietet oder an die Böden angeschweisst werden. Zwecks Zentrierung genügt es, dieselben gegenseitig mittels Bolzen und Spreizhülse zu verbinden. In lotrechter Richtung genügt es, dieselben zusammenzuziehen und die Böden jedes Kolonnenteiles mittels Bolzen und Spreizhülse zu verankern.
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Dle Bleehringe können jedoch auch durch Prismen ersetzt werden.
Die Fig. 10, 12 und 13 bleiben für diesen Fall unverändert, nur im Grundriss erscheinen statt konzentrischer Kreise die entsprechenden Schnitte durch die Anwendung findenden Prismen.
In Fig. 11 ist eine Abänderung dargestellt, welche darin besteht, dass auch die Stutzen für den Durchgang der Dämpfe durch Blechring oder Prismen ersetzt werden, welche mit kammartigen Ringen oder Bremsen in eine Einheit vereinigt sind.
In Fig. 12 und 13 sind unter den Überlaufstutzen die Schalen bloss der Deutlichkeit halber veranschaulich, sie entfallen jedoch bei Benutzung der Überlaufstutzen gemäss Fig. 6 und 7.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kochböden für Rektifizierepparate, dadurch gekennzeichnet, dass dieselben mit mehr als zwei über den Boden gleichmässig verteilten Überlaufstutzen (a, b) versehen sind, zum Zwecke, eine über den ganzen Boden praktisch gleichmässige Grädigkeit der den Boden bedeckenden Flüssigkeit zu erzielen (Fig. 2, 3).
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The cooking bases of rectifiers are usually provided with one or two overflow nozzles arranged next to one another, through which the liquid flowing over the bases overflows from one base to the other. The overflow nozzles are arranged offset from one another on the individual floors, as shown in Fig. 1 of the drawing. In columns with a large diameter, this arrangement of the overflow nozzle has a major disadvantage, because the path of the liquid along a tray is much too long and the proportion of substances in the mixture of the liquid and the vapors is consequently different at different points on the tray The ground effect deteriorates as shown in the example below.
It is believed that when rectifying alcohol, the ideal soil effect, i.e. H. the density of the alcohol on each individual soil is as high as the degree of the vapors which penetrate into the soil liquid and the ratio between the degree of the alcohol vapors and the degree of the stock liquid from which they have escaped corresponds exactly to Sorel's table.
In Fig. 1, the gradients of the spirit in the overflow nozzle of the individual floors are indicated as 93'9, 93'3, 92-2 and 90'6. On the left-hand side of the upper and middle floor at the overflow nozzle, the gradation of the liquids is the same and therefore the alcohol content of the vapors is 94-01. On the right side of the middle and lower shelf there is an equal alcohol content of 93-39. On the right end of the highest floor the alcohol vapors have 94-43 and on the left end of the lowest floor 92'22 volume percent alcohol. In the middle of the floors, the alcohol content of the vapors is ideal and is 94-22, 93-7 and 92-8 and the effect is ideal. However, the effect is not sufficient on the bottom end of the overflow nozzle.
In the overflow nozzle, where a degree of z. B. 94-01 or 93-39 prevails, the effect is 0.
In contrast, it is not credible that the alcohol vapors with a degree of 93'99 on the right side of the upper floor would develop from a stronger liquid of 93.9 alcohol fumes from 94-43 and that on the middle floor on the left those from the lower floor with a Gravity
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would wrap.
The object of the invention is the arrangement of a larger number of overflow nozzles on each floor, which are evenly distributed, as shown in the examples in FIGS. 2 and 3. The large dots a-a mean overflow nozzles on one floor, the circular rings b-b the overflow nozzles on the neighboring floors (upper and lower floors). The arrows illustrate the flow of the liquid on the floor with the overflow nozzle a. On the floors with overflow nozzles arranged in this way, the gravity of the spirit liquid must be the same at all points except for minor differences.
In Fig. 4, the flow of the liquid from the overflow nozzle A is shown with heavy lines. The left half of the figure illustrates the designs previously used with two overflow nozzles, while the right half shows an embodiment with several overflow nozzles according to the invention. At first glance it can also be seen that with the previous methods the liquid cannot flow over the entire floor as evenly as with the method in which the floor effect must be better.
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Another object of the invention is the design of the overflow connection.
If the level of the liquid on the bottoms is small, e.g. B. on the sub-floors, a bowl must be arranged in the floor below the overflow connection, as shown in FIG. 5, so that the
The nozzle is immersed deeply in the liquid so that the alcohol vapors cannot escape through the overflow nozzle when it is boiled through. The production of the bowls is difficult and can be omitted if the overflow nozzle. is provided with a perforated base as shown in Figure 6, so that a column of liquid is created in the overflow nozzle, which overcomes the pressure of the steam so that it cannot penetrate through the perforated base.
Figures 7 and 9 illustrate a full-bottomed embodiment of the overflow nozzle, but with holes at the lower edge of the nozzle.
The number and diameter of the holes must be selected so that they are sufficient for a large amount of flow. The speed of the flow is regulated automatically by the height of the column of liquid accumulated in the nozzle and FIG. 7 illustrates the minimum, FIG. 8 the maximum.
As mentioned above, the ground effect depends on the intimate contact of the vapors with the liquid. In Fig. 9 the effect of the caps, the edges of which are provided with incisions or holes, is shown. The alcohol vapors penetrate in the direction 1-1 under the cap, where their direction of movement is reversed (2-2) and, after penetrating the liquid, takes the upward direction 3-3 again. The touch of the fumes. with the liquid happens immediately after the vapors have penetrated through the incisions and will be greater, the greater the sum of the circumferences of all caps on a base. This sum is greater, the smaller the diameter of the caps and the larger the. Number of them is on a floor.
Small diameters of the caps make the structure more expensive and very complicated. As can be seen from Fig. 1, the spirit liquid flows to the bottom around the caps and is not forced to penetrate under the caps, it is even prevented from doing so by the vapors getting under the cap ...
A further improvement is that the caps with incisions are replaced by central lead rings and that the liquid falling from one bottom from the other is supplied in such a way that it penetrates in the same direction with the spirit vapors through the edges of the central rings, whereby the intimate Contact of the vapors with the liquid, as well as the floor effect is increased. This embodiment is shown in FIG.
In Fig. 12 a detail of Figure 10 is shown. In the same 4 denotes the bottoms, 5 the nozzles through which the spirit vapors penetrate through the bottom, 6 the central rings, which replace the caps and are provided below with a comb of incisions for the steam passage. The dashed lines represent overflow nozzles, which are clearly illustrated in the embodiment according to FIG. The construction described is characterized in that vapor spaces and liquid spaces are arranged alternately on top of one another. It is the same as if, in FIG. 9, the caps of the adjacent bottoms were mutually displaced and increased by so much that the cap lids touch the upper bottoms.
(In Fig. 9 indicated by dashed lines.)
The nozzles for the passage of the spirit vapors as well as the overflow nozzles are distributed evenly and proportionally in relation to the size of the diameter on partial circles of appropriate diameter.
In FIG. 13 the overflow nozzles of the neighboring floors are shown in one plane, but in reality they are in planes which enclose a certain angle with one another and this is smaller the larger the diameter of the pitch circles.
By lengthening the nozzles for the passage of vapors and increasing the vapor space, the risk of floor boiling and the liquid being carried away by the vapors is reduced, so that the distance between the floors can be reduced, thereby increasing the height of the column or the entire building decreased considerably. The comparison of FIGS. 9 and 11 as well as FIGS. 10 and 14 shows that the height, which was intended for 6 floors in the earlier designs, is now sufficient for 8 floors. So the decrease is 25% of the original amount.
From the left half of Figure 10 'it can be seen that the spirit vapors do not only need to rise vertically, as illustrated on the right-hand side of FIG. 11, but that they can flow from the center of the column on its belt or vice versa , so that with complete division of the vapor and liquid spaces of the individual trays into rings, the composition of the liquid duct or the vapors is the same at all points of one and the same tray.
In FIG. 13 it is indicated with arrows how the overflowing liquid and the spirit vapors jointly penetrate through the lower comb-like edge of the centrally arranged sheet metal ring.
So boiling through the liquid using vapors on the floors is very effective. The sheet metal rings stiffen the bottoms so that the usual stiffening ribs of the cap bottoms can be completely omitted. If all rings are exactly the same height, they do not even need to be riveted or welded to the floors. For the purpose of centering, it is sufficient to connect them to one another by means of bolts and expanding sleeves. In the vertical direction it is sufficient to pull them together and to anchor the bottoms of each column part by means of bolts and expanding sleeves.
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However, the bleeding rings can also be replaced by prisms.
10, 12 and 13 remain unchanged in this case, only in the plan the corresponding sections through the prisms used appear instead of concentric circles.
In Fig. 11 a modification is shown, which consists in replacing the nozzle for the passage of the vapors by sheet metal rings or prisms, which are combined with comb-like rings or brakes in a unit.
In FIGS. 12 and 13, the shells under the overflow connection pieces are only shown for the sake of clarity, but they are omitted when the overflow connection pieces according to FIGS. 6 and 7 are used.
PATENT CLAIMS:
1. Cooking trays for rectifying dishes, characterized in that they are provided with more than two overflow nozzles (a, b) evenly distributed over the base, for the purpose of achieving a liquid covering the base that is practically uniform over the entire base (Fig. 2, 3).