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Verdampfer, insbesondere für Zuckersaft.
Die bisherigen Verdampfer mit vertikalen Eindampfrohren haben den Nachteil, dass das Kochen der zu verdickende Flüssigkeit nicht rasch vonstatten geht, da die Wärmeübertragung durch das
Kondensat, welches sich an den Wandungen der Rohre niederschlägt und einen zusammenhängenden Flüssigkeitsmantel bildet, beträchtlich behindert wird. Insbesondere bei Zuckersaftkochern ist es aber wichtig, dass das Kochen und Verdicken des Saftes sehr rasch vor sich geht, damit durch einen langsamen Kochvorgang nicht die Möglichkeit einer Entwicklung verschiedener schädlicher chemischer Prozesse in dem Saft geboten wird.
Es wurden wohl Verdampfer mit lotrechten Eindampfrohren, bei denen der Saft durch einen, sowohl von aussen als auch von innen mit Dampf erhitzten Zwischenrohrraum strömt, bereits vorgeschlagen ; indes, im Hinblick darauf, dass der Dampf im inneren Rohr gar nicht oder aber nur mit geringer Geschwindigkeit in der Richtung des herabfliessenden Kondensats strömt, war es unmöglich, einen intensiven Wärmeaustausch zu erzielen, so dass das Kochen nur langsam vonstatten geht.
Die Erfindung betrifft Verdampfer jener Art, bei denen die zu verdickende Flüssigkeit durch einen sowohl von aussen als auch von innen mit Dampf beheizten Zwischenrohrraum fliesst und beruht im wesentlichen darin, dass durch das innere Heizrohr frischer, gegebenenfalls schwach überhitzter Dampf mit grosser Geschwindigkeit nach oben geführt und durch die Mitte des inneren Heizrohres in den Koeherkorper abgeleitet wird, woselbst er mit geringer Geschwindigkeit an den äusseren Heizrohren entlang streicht. Dadurch wird erzielt, dass der Dampf an den Wänden des inneren Heizrohres nicht kondensiert, sondern nur feucht wird, obgleich er beträchtliche Wärme abgibt, und dass er erst in jenem Raum kondensiert, in welchem er mit geringer Geschwindigkeit die äusseren Heizrohre bespült.
Darum wird ein intensiver Wärmeaustausch und somit ein rasches Kochen und Verdicken der Flüssigkeit erzielt.
Die bauliche Anordnung ist derart getroffen, dass die inneren Heizrohre an ihrem oberen Ende verschlossen sind und die Ableitung des Dampfes durch die Mitte mit Hilfe besonderer, zentraler Rohre erfolgt, welche nahezu bis an den oberen Boden der inneren Heizrohre herangeführt sind. Diese zentralen Rohre münden unten in eine Kammer, mit welcher zusammen sie aus den Heizrohren herausgezogen werden können und aus welcher der Dampf in den um die äusseren Heizrohre herum vorgesehenen Raum bzw. vorgesehene Kammer abgeleitet wird. Die mit Frischdampf zu speisende Kammer ist unter der Kammer für die Saftzufuhr angeordnet und unter der Frischdampfkammer ist erst die Sammelkammer für den aus den inneren Heizrohren kommenden Dampf versehen.
Um eine gleichbleibende Siedefläche des inneren Heizrohres zu erhalten und zugleich eine fortschreitende Vergrösserung des Durchflussquerschnittes für die an Volumen zunehmende Flüssigkeit, sowie eine fortschreitende Verringerung des Durchflussquerschnittes für den Dampf zu erzielen, geht erfindungsgemäss der Kreisquerschnitt des inneren Heizrohres, unter Beibehaltung eines annähernd gleichen Querschnittsumfanges auf der ganzen Länge des Rohres, allmählich in einen sternförmig gewellten Querschnitt über.
Die erfindungsgemässe Anordnung sei an Hand eines in den beiliegenden Zeichnungen angedeuteten Ausführungsbeispieles einer Eindampfvorrichtung für Zuckersaft näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar : Die Fig. 1 einen Schnitt durch einen lotrechten Verdampfer ; Fig. 2 einen lotrechten Schnitt durch ein Heizelement ; Fig. 3 einen Querschnitt des Heizelementes nach der
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Ebene III-III in Fig. 2, Fig. 4 einen Querschnitt nach der Ebene IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 einen Querschnitt nach der Ebene V-V in Fig. 2, Fig. 6 einen Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführung, ebenfalls nach der Ebene V-V in Fig. 2, Fig. 7 den Oberteil des Heizelementes im Schnitt.
Das Heizelement des Verdampfers (Fig. 1 und 2) besteht aus drei ineinander geschobenen, unten offenen Röhren 11, 12, 13, von denen das äussere Rohr 11 und das zentrale Rohr 13 oben offen sind, wogegen das mittlere Rohr 12 oben durch einen Boden 14 verschlossen ist. Dadurch entstehen drei Kanäle 15, 16, 17, u. zw. ein äusserer 15 für das behandelte Medium (Saft) 8, welches von unten nach oben strömt, und ein mittlerer 16 für das Heizmedium (Frischdampf) P, welches mit grosser Geschwindigkeit ebenfalls von unten nach oben strömt und durch den zentralen Kanal 17 nach unten zurückkehrt.
Die äusseren Heizrohre 11 sind in die Böden 30, 36 der Heizkammer 18 eingewalzt, unterhalb welcher die untere Saftkammer 22 für die Zufuhr des Zuckersaftes 8 angeordnet ist, welch letzterer durch die Heizelemente in die Ober-oder Brüdenkammer 2. 3 aufsteigt. Die Saftkammer 22 schliesst ein abnehmbarer Boden 3. 3 ab, in welchem die inneren Heizrohre 12 befestigt sind, so dass sie mit diesem
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mit ihren unteren Enden in einem schrägen Boden. 37 befestigt, der die Kammer 32 unterteilt und in derselben einerseits einen Raum 26 für die Zuleitung von Frischdampf und anderseits einen Sammelraum 27 für den aus den Rohren 13 kommenden feuchten Dampf ausbildet. Die Kammer 32 ist mittels
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Aus dem Raum 27 wird der Dampf mittels eines Steigrohres 28 in den Heizraum 19 der Heizkammer 18 umgeleitet, wo er mit geringer Geschwindigkeit die äusseren Heizrohre 11 umspült und unter Wärmeabgabe kondensiert. Das Kondensat K wird durch einen Stutzen 29, die Abgase A durch den Stutzen 31 abgelassen.
Um das Strömen des Zuckersaftes durch das Heizelement zu erleichtern, verjüngt sieh das innere Heizrohr 12 nach oben hin, wodurch eine allmähliche Vergrösserung des Durchflussquerschnittes für den Saft in der Richtung der Volumszunahme des letzteren erzielt wird. Gleichzeitig damit wird auch der Durchflussquerschnitt für den durch das Rohr 12 strömenden, feucht werdenden Dampf verringert.
Da mit der Verjüngung des mittleren Rohres 12 auch die Fläche für den Wärmeaustausch sieh verringert, wird diese Einbusse an Fläche vorteilhaft dadurch ausgeglichen, dass man den Querschnitt des Rohres 12 von dem Kreisquerschnitt am unteren Ende nach und nach in einen sternförmig gewellten
Querschnitt an dem verschlossenen Ende übergehen lässt, wie in Fig. 6 veranschaulicht, wobei der
Querschnittsumfang des Rohres 12 auf der ganzen Länge annähernd gleichbleibt. Diese Ausgestaltung wird durch Längswalzen oder-pressen des Kreisrohres 12 erreicht.
Dampfwirbel am Übergange von dem Rohr 12 in das Ableitrohr 1. 3 werden durch einen Gleichrichter in Form eines Dornes 20 (Fig. 7) verhindert.
Die beschriebene Anordnung ist natürlich nur ein Beispiel der Ausführungsmöglichkeiten des eingangs definierten Erfindungsgedankens und kann im Rahmen dieses Erfindungsgedankens die verschiedensten Abänderungen erfahren.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verdampfer, insbesondere für Zuckersaft, mit lotrechten Eindampfrohren, bei welchem der Zuckersaft in einem, beiderseitig mit Dampf geheizten Zwischenrohrraum gekocht wird, gekennzeichnet dadurch, dass im Innern von am oberen Ende verschlossenen Rohren (12), in welche Frischdampf eingeleitet wird, Ableitungsrohre zu für den nicht kondensierten Dampf angeordnet sind, der abgeleitet und in einem weiteren Zuge zur Beheizung der äusseren Heizrohre (11) herangezogen wird.