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Dünnfilmverdampfer, insbesondere zum Eindicken von Säften
Die Erfindung betrifft einen Dünnfilmverdampfer, der insbesondere zum Eindicken von Säften, kolloidalen Lösungen, wie Pektin, Gelatine u. dgl., sowie von chemischen Flüssigkeiten verwendbar ist.
Es sind derartige Verdampfer mit mindestens einem Verdampfungskörper bekannt, der je ein Bündel Rohre aufweist.
Infolge der Volumenzunahme durch die Verdampfung und der Volumen-Expansion bei sinkendem Druck, insbesondere im Vakuum-Bereich, ergibt sich eine stark progressive Zunahme der Durchlaufgeschwindigkeit von sehr kleinen zu sehr hohen Werten. Diese beträgt am Bündelaustritt ein Vielfaches der Eintrittsgeschwindigkeit.
Um der erwähnten Expansion Rechnung zu tragen und ein Durchströmen des zu behandelnden Medium bei allgemein hohen und verhältnismässig konstanten Geschwindigkeiten zu erzielen, enthält das horizontal angeordnete Verdampfer-Rohrbündel erfindungsgemäss Gruppen von Rohren mit von oben nach unten zunehmender Anzahl von Rohren je Gruppe, wobei das Rohrbündel vorzugsweise Gruppen von Rohren mit von oben nach unten zunehmendem Durchmesser aufweisen kann.
Durch die deutsche Patentschrift Nr. 668722 ist zwar schon ein Umlaufverdampfer bekannt geworden, der sich aber-abweichend von der Problemstellung vorliegender Erfindung-nicht mit der Aufgabe befasst, eine Anpassung der Durchflussquerschnitte an ein zunehmendes Volumen zu erzielen ; vielmehr soll dort an den von der einzudickenden Lösung zuerst bespülten Heizflächen eine schwächere Konzentration vorliegen als an den jeweils nachfolgend bestrichenen Flächen. Zu diesem Zweck sind bei dem bekannten Umlaufverdampfer sowohl im Verdampferkörper als auch im Flüssigkeitsabscheider vertikale Scheidewände zur Trennung von Flüssigkeitsanteilen verschiedener Konzentration vorgesehen.
Ferner enthält jener Verdampfer eine vertikale Rohranordnung. Ausserdem ist dort die Rohrverteilung im Hinblick auf die Unterbringung und möglichst gleichmässige Verteilung einer maximalen Anzahl von Rohren innerhalb einer vorbestimmten Kreisfläche gewählt und lediglich durch rein geometrische Verhältnisse bestimmt.
Es ist ferner durch die österr. Patentschrift Nr. 44296 ein Verdampferkessel mit Rohren von zunehmendem Durchmesser bekannt geworden ; doch liegen dort die Rohre nicht horizontal, sondern schräg. Es handelt sich bei jenen Rohren ferner nicht um Verdampferrohre, die einzudickende Flüssigkeit führen, sondern um äussere Verbindungsrohre für die Überleitung von Heissdampf aus einer Abteilung in die andere. Insbesondere liegen diese Rohre nicht in Gruppen, bei denen der Rohrdurchmesser von oben nach unten zunimmt, sondern nebeneinander, wobei der Rohrdurchmesser in Strömungsrichtung nicht entsprechend einer zunehmenden Expansion des Inhaltes zunimmt ; im Gegenteil ist der Rohrdurchmesser jeweils bei jedem der Verbindungsrohre unter Berücksichtigung der in jeder Abteilung auftretenden Verminderung des Dampfvolumens kleiner als beim jeweils vorhergehenden Rohr bemessen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung, in welch letzterer rein beispielsweise eine Ausführungsform des Verdampfungskörpers im Querschnitt dargestellt ist.
In dem zylinderkesselartigen Verdampfungskörper 1 ist ein Bündel von Rohren enthalten, welche horizontal nach Art einer Pyramide übereinander angeordnet sind. Das Rohrbündel besteht aus sieben übereinander gelagerten Rohrgruppen, von denen die oberste lediglich ein Rohr aufweist, die nächste Gruppe besitzt zwei, die dritte und vierte Gruppe je drei und die fünfte Gruppe vier Rohre usw. Die unterste Gruppe weist sechs Rohre auf. Die Rohre jeder Gruppe sind untereinander parallel und die Gruppen unter sich in Serie geschaltet, so dass die Durchflussrichtung des Mediums in den Rohren für jede Gruppe umgekehrt ist.
Von oben nach unten nehmen die Rohrdurchmesser gruppenweise zu. Die obersten drei Gruppen haben beim vorliegenden Beispiel allerdings gleichen Durchmesser, während dann die Rohre jeder weiteren Gruppe im Durchmesser zunehmen.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt. So können die Rohre aller Gruppen gleichen Durchmesser besitzen. Es können aber auch die Rohre jeder Gruppe zunehmenden Durchmesser aufweisen.
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Ferner können mehrere gleichartige Rohrbündel in einem Verdampfungskörper zusammengefasst sein.
Die Vorteile der Erfindung gegenüber den üblichen Bündelverdampfern sind die folgenden :
Bei gleichem Druckverlust im Bündel werden beim vorliegenden Verdampfer viel kürzere Durchgangszeiten erreicht als bei einem gewöhnlichen Bündelverdampfer.
Bei gleicher Durchlaufszeit ist der Druckabfall beim Verdampfer nach der Erfindung um ein Mehrfaches weniger als beim bekannten Bündelverdampfer.
Von einer kleinen Anfangskonzentration kann infolgedessen in einem Durchgang, d. h. ohne Umwälzung, bei kürzester Durchgangszeit und bei relativ kleinem Druckabfall auf eine hohe Endkonzentration eingedampft werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Dünnfilmverdampfer, insbesondere zum Eindicken von Säften, mit mindestens einem Verdampfungskörper, der je ein Bündel Rohre aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das horizontal angeordnete Verdampfer-Rohrbündel Gruppen von Rohren mit von oben nach unten zunehmender Anzahl von Rohren je Gruppe enthält.