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Brüdenaustrittskammer für Heizkörper von Verdampfern, vorzugsweise von Gleichstrom-Filmverdampfern
Die Erfindung betrifft eine neuartige Anordnung der Brüdenaustrittskammer für Heizkörper von Verdampfern, bei welchen der Heizkörper neben dem Brüdenkörper steht, u. zw. vorzugsweise von Gleich- strom-Filmverdampfern mit zweiteiligem Flüssigkeitsraum. Die einzudampfende Lösung durchströmt deren Siederohre in dünner (filmartiger) Schicht von oben nach unten parallel zum Brüden, so dass die Brüdenaustrittskammer unterhalb des Heizdampfraumes liegt.
Die Lösung kann jedoch die Siederohre auch in umgekehrter Richtung durchströmen, die Brüdenaustrittskammer liegt alsdann oberhalb des Heizdampfraumes (Umlaufverdampfer). Im folgenden wird die neue Brüdenkammer in Anwendung bei dem Gleichstrom-Filmverdampfer behandelt, das Gesagte trifft jedoch weitgehend auch für den Umlaufverdampfer zu.
Das eigentliche Neue der Erfindung besteht darin, dass die an den Heizdampfraum des Heizkörpers anschliessende Kammer für das den Siederohren entströmende Gemisch von Brüden und eingedampfter Lösung, im Grundriss gesehen, rechteckig bzw. quadratisch ist und der Boden dieser Kammer mit starker Neigung gegen den oder die Austrittsstutzen zu angeordnet ist.
Um Wiederholungen zu vermeiden, wird im folgenden in bezug auf den Gegenstand der Erfindung nur mehr von "Brüden" bzw. "Brüdenaustrittskammer" gesprochen. Unter Brüden ist indessen durchweg ein Gemisch von Brüden und eingedampfter Lösung zu verstehen, sofern im Einzelfalle nicht anders gesagt ist.
Um eine möglichst hohe spezifische Heizflächenleistung zu erzielen, ist in manchen Fällen eine flüssigkeitsseitige Unterteilung des Verdampfers vorteilhaft. Dieses trifft vor allem für jenen Verdampfkörper einer Mehrstufenanalge zu, in welchem die einzudampfende Lösung auf die Enddichte gebracht wird. Bei unter Vakuum arbeitenden Verdampfstationen wird dies meist der letzte Verdampfkörper sein.
Zum Zweck der Unterteilung des Flüssigkeitsraumes des Heizkörpers wird (ebenso wie im Flüssigkeitszulaufraum) in die Brüdenaustrittskammer und den angeschlossenen Austrittsstutzen eine senkrechte Scheidewand eingebaut. Der mit einem solchen Heizkörper verbundene Brüdenabscheidekörper (im folgenden wie üblich kurz mit "Brüdenkörper" bezeichnet) wird in seinem unteren, der eigentlichen Trennung von Brüden und eingedampfter Lösung dienenden Teil durch einen zylindrischen Einsatz unterteilt. Die aus der ersten Heizkörperabteilung kommende voreingedampfte Lösung durchläuft den äusseren Ringraum dieses Brüdenkörpers und tritt darauf nach der zweiten Heizkörperabteilung über, in der sie auf die Enddichte eingedampft wird.
Im allgemeinen ist die spezifische Brüdenentwicklung in einem flüssigkeitsseitig zweiteiligen Verdampfer in dem mit der Dünnlösung gespeisten Heizkörperteil etwa doppelt so gross als in dem nachgeschalteten zweiten. Es wird daher vorteilhaft der Ringraum der Flüssigkeitsabscheideabteilung des Brüdenkörpers an die mit Dünnlösung gespeiste Abteilung des Heizkörpers angeschlossen. Dadurch wird bei geringstem Aussendurchmesser des Brüdenkörpers (der durch die Schwebegeschwindigkeit der Lösung bedingt ist) neben der leichten Zugänglichkeit des Mittelteiles eine für die Reinigung des Brüdenkörper-Ring-
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raumes ausreichende Breite dieses erhalten.
An sich ist die Unterteilung des Flüssigkeitsraumes eines senkrecht angeordneten, neben dem Brüdenkörper stehenden, Heizkörpers durch eine oder mehrere Scheidewände bekannt ; vgl. unter anderem deutsche Patentschrift Nr. 668 722 (Kirschbaum), Wittmann"Umlaufverdampfer". Der Gegenstand der Erfindung unterscheidet sich von dem Bekannten [vgl. dazu auch die österr. Patentschrift Nr. 176 861 und Nr. 22148l : (Vogelbusch) ], jedoch wesentlich durch folgende Merkmale : a) Die Brüdenaustrittskammer ist mit einem zur Waagrechten stark geneigt angeordneten Boden versehen. Derselbe dient als Leitfläche für das aus den Siederohren kommende Gemisch von Brüden und Lösung.
Dadurch wird das mit hoher Geschwindigkeit aus den Siederohren abströmende Gemisch von Brüden und eingedampfter Lösung mit geringstem Druck- und Temperaturverlust (Vermeidung von Stossverlusten usw.) nach dem Brüdenkörper übergeleitet. b) Die im Brüdenkörper abzuscheidende Flüssigkeit wird bereits innerhalb der Brüdenausscheidekammer gegen deren geneigt angeordneten Boden geschleudert und gelangt dadurch bereits bei dem Eintritt in den Brüdenkörper in eine möglichst tief gelegene Zone dieses, wodurch die weitere Trennung von Brüden und Lösung in dem letzteren erleichtert wird.
c) Das solcherart in der Brüdenaustrittskammer des Heizkörpers bereits weitgehend zerlegte Gemisch von Brüden und Lösung wird imBrüdenkörper unter Ausnützung der Fliehkraftwirkung in wirksamster Weise weiter zerlegt, in die nach abwärts sich bewegende Lösung und den nach aufwärts steigenden Brüden. d) Diese Wirkungen treten im besonderen Masse in der ersten Abteilung der zweiteilig angeordneten Brüdenaustrittskammer in Verbindung mit einem zweiteiligen Brüdenkörper in Erscheinung, da hier die eingedampfte Lösung gegenüber jener der zweiten Abteilung relativ dünnflüssig ist.
e) Die Unterteilung des Flüssigkeitsraumes ist bei einem Gleichstrom-Filmverdampfer, wenn er als letzter Körper einer Mehrstufen-Eindampfstation verwendet wird, vor allem dann besonders wirksam, wenn das Verhältnis von Dünn- zur Dicklösung gross ist. Ein Verdampfkörper mit einteiligem Flüssigkeitsraum würde wegen der geringen Menge an Restflüssigkeit zur Umwälzung des Eindampfgutes zwingen, um die notwendige Benetzung der Siederohrinnenflächen sicherzustellen. f) Die neue Brüdenaustrittskammer hat eine besonders hohe Wirkung bei dem sogenannten Filmverdampfer, in dessen Siederohren die Lösung nur einmal in dünner Schicht,-u. zw. parallel mit dem in gleicher Richtung strömenden Brüden - nach abwärts fliesst.
Dies ist bei Verdampfern der Nahrungs- und Genussmittelindustrie zwecks weitgehender Erhaltung der Eigenschaften temperaturempfindlicher bzw. zum Verfärben oder Zersetzen neigender Stoffe von ausschlaggebender Wirkung. g) Der mit starker Neigung gegen die Waagrechte angeordnete Boden der Brüdenaustrittskammer lässt sich auf einfachste Weise als Hohlkörper ausbilden, der z. B. mit dem aus dem Heizkörper ablaufenden Kondenswasser bzw. dem Entspannungsdampf heraus, beheizt werden kann. Dadurch wird der neue Verdampfer auch für Losungen, die selbst bei geringer Abkühlung bereits schwer auflösbare Teile ausscheiden (z. B. bei einer wässerigen Lösung von Laevulose) geeignet. h) Die rechteckige Brüdenaustrittskammer kann aus dünnwandigem rostfreiem Stahl bestehen, dessen ebene Flächen durch aussen aufgeschweisste Rippen aus unlegiertem Stahl versteift werden.
Da alle Flächen des Kammerkörpers Recheckte bzw. symmetrische Vierecke bilden, entsteht bei der Herstellung kein Abfall an dem relativ teuren Baustoff, u. zw. dies umso weniger, als die Seitenwände des zweiteiligen Brüdenaustrittsstutzens aus dem Blech der Kammerwand abgebogen werden können.
Ein in den zylindrischen Brüdenraum eines einteiligen Heizkörpers eingebautes, schräg gegen die Längsachse des Heizkörpers gelagertes Spritzblech ist an sich bekannt ; vgl. die Zeitschrift für Dampfkessel und Maschinenbetrieb "Die Wärme" Jahrgang 57, Nr. 19, vom 12. Mai 1934, Fig. 1. Wollte man diese Anordnung in Verbindung mit einem Heizkörper, dessen Siederohre von oben nach unten in dünner Schicht durchströmt werden, verwenden, so würden sich in diesem toten Raum zwischen Spritzblech und dem runden Deckel des Heizkörpers Ausscheidungen ablagern.
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2, bei welcher der Heizkörperboden doppelwandig ausgeführt ist und mit Entspannungsdampf aus dem Heizkörperkondensat beheizt wird. Fig. 4 und 5 zeigen im Aufriss bzw. Grundriss eine zweckmässige Aufhängung des Heizkörpers eines Verdampfers nach Fig. l und 2.
Der senkrecht angeordnete, von der einzudampfenden Lösung von oben nach unten vorzugsweise nur
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einmal durchströmte Heizkörper trägt an seinem unteren Ende eine Brüdenaustrittskammer h, m, von rechteckigem (quadratischem) Querschnitt. Dieselbe ist durch einen gegen die Waagrechte stark geneigten Boden h3, der aufklappbar angeordnet sein kann, nach aussen abgeschlossen.
Durch eine senkrechte Scheidewand i ist der Brüdenaustrittskörper in zwei Abteilungen hl, tL mit Brüdenausgang m (m , m) unterteilt. Durch den Aufprall des aus den Siederohren d kommenden Brüden-Flüssigkeitsgemisches auf die stark geneigt liegende Fläche des Bodens h der Brüdenaustrittskammer wird dasselbe unter Abscheidung eines Teiles der Flüssigkeit über die Stutzen ml und m2 mit grosser Geschwindigkeit tangential gegen die Wände k bzw. l des Brüdenabscheidekörpers gelenkt und an diesen infolge von Fliehkrafteinwirkung der Flüssigkeitsrest aus dem Brüden abgeschieden.
Die einzudampfende Lösung tritt über das Rohr n in die ersteAbteilung der Flüssigkeitskammer g ein und wird in dieser in geeigneter Weise-z. B. nach Patentschrift Nr. 249 010 (Vogelbusch) - auf den angeschlossenen Teil der aussen beheizten Siederohre d verteilt und fliesst parallel zu dem Brüden nach unten.
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ausdampfkondensat wird dieses aus dem Kondenstopf s zweckmässig über ein Entspannungsgefäss t mit Austrittsstutzen tl nach aussen abgeleitet. Der Entspannungsdampf gelangt über die Rohrleitung t2 in den Hohlraum des doppelwandigen Bodens h3, h4, von dessen tiefstgelegener Stelle das Kondensat über das Rohr t in das Entspannungsgefäss t abläuft. Ist der Boden h3, h4 aufklappbar, so werden die Rohre t2 und ta aus elastischem Baustoff, etwa als Metallschlauch, ausgeführt.
Nach den Fig. 4 und 5 können die vier, auf der Heizraumseite des Heizkörpers freiliegenden Eckflächen des rechteckigen, verhältnismässig dicken, Rohrbodens c zur Aufhängung des ganzen Heizkörpers mit Hilfe der Füsse r an der für Heiz- und Brüdenkörper gemeinsamen Tragkonstruktion verwendet werden. Dadurch entfällt die andernfalls erforderliche kostspielige Tragkonstruktion. Dazu sei vermerkt, dass an einen dünnwandigen, z. B. rostfreien Heizkörpermantel angeschweisste Tragfüsse diesen durch radial gegen die Heizkörperachse gerichtete Kräfte zusätzlich beanspruchen würden, wenn nicht eine den Heizkörpermantel umschliessende, in sich stabile, ringförmige Aufhängung vorgesehen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Brüdenaustrittskammer für Heizkörper von Verdampfern, vorzugsweise von Gleichstrom-Filmverdampfern, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eine rechteckige (quadratische) Grundrissform besitzt und ihr Boden (h) gegen den Brüdenausgangsstutzen (m) zu stark geneigt angeordnet ist.
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