Einrichtung zur Rückgewinnung eines Lösungsmittels aus einem Gemisch von Luft und Dampf des Lösungsmittels Insbesondere bei der chemischen Reinigung von Textilien usw. ergibt sich oft die Aufgabe, ein Lö sungsmittel, das wasserunlöslich und schwerer als Wasser ist, aus einem Gemisch von Luft und Dampf des Lösungmittels rasch zurückgewinnen zu können.
Dies wird in der Regel durch Abkühlung des Luft- Dampf-Gemisches bewerkstelligt, wobei das Lösungs mittel kondensiert. Übliche Kühler, bei denen das Luft-Dampf-Gemisch und ein Kühlmedium durch von einander getrennte, jedoch aneinander angrenzende Räume geleitet werden, sind aber verhältnismässig wenig wirksam. Aus diesem Grund ist bereits ein Sprühkühler geschaffen worden, der Düsen zum Ein- spritzen von Kühlwasser unmittelbar in das Luft- Dampf-Gemisch aufweist.
Bei diesem Kühler wird das Lösungsmittel rasch kondensiert und zusammen mit dem Wasser einer Vorrichtung zum Abscheiden des kondensierten Lösungsmittels aus dem Kühlwasser zu geleitet. Diese Abscheidung kann mechanisch durch- geführt werden, da sich die Lösungsmitteltropfen im Kühlwasser nicht lösen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrich tung zum Ausüben des zuletzt erwähnten Verfahrens und weist demzufolge einen vom Luft-Dampf-Ge- misch durchströmten Sprühkühler mit Düsen zum Einspritzen von Kühlwasser sowie eine Vorrichtung zum Abscheiden des kondensierten Lösungsmittels aus dem Kühlwasser auf.
Gegenüber den bekannten Einrichtungen dieser Art unterscheidet sich diejenige gemäss der Erfindung dadurch, dass der Sprühkühler ein an beiden Enden geschlossenes, zylindrisches Gehäuse aufweist, das an seiner einen Endpartie mit einem tangential angeordneten Einlassstutzen für das Luft-Dampf- Gemisch versehen ist, damit letzteres das Ge- häuse längs schraubenlinienförmigen Bahnen durch strömt,
dass mehrere entgegen der Strömungsrichtung des Luft-Dampf-Gemisches gerichtete Sprühdüsen für das Kühlwasser in der Mittelpartie des Gehäuses an geordnet sind, und dass in der anderen Endpartie des Gehäuses ein als Tropfenfänger dienender, siebartiger Mantel angebracht ist, durch den die vom Lösungs mittel befreite Luft wenigstens annähernd radial hin durchtreten muss, um zu einem Luftauslassstutzen des Gehäuses zu gelangen.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in welcher rein beispielsweise eine bevorzugte Ausfüh rungsform des Erfindungsgegenstandes veranschau licht ist, beschrieben.
Fig. 1 zeigt die Einrichtung schematisch im Längs schnitt.
Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung des Sprühkühlers mit dem Tropfenfänger, teilweise im Längsschnitt.
Fig. 3 stellt die Vorrichtung zum Abscheiden des kondensierten Lösungsmittels vom Kühlwasser im Längsschnitt dar.
Der in Fig. 1 und 2 ersichtliche Sprühkühler weist ein zylindrisches Gehäuse 10 auf, das an seinen bei den Stirnenden durch abnehmbare Deckel 11 und 12 verschlossen ist. Die an den einen Deckel 11 angren zende Endpartie des Gehäuses 10 ist mit einem tan- gential einmündenden Einlassstutzen 13 für das Luft- Dampf-Gemisch versehen, aus welchem das in Form von Dampf enthaltene Lösungsmittel zurückzugewin nen ist.
Die andere, an den Deckel 12 angrenzende Endpartie des Gehäuses 10 weist einen seitlichen Aus- lassstutzen 14 für die vom Lösungsmittel befreite Luft auf. In der Mittelpartie des Gehäuses 10 befinden sich mehrere Sprühdüsen 15, die an einem kreisbogenför mig verlaufenden Rohrstück 16 angeordnet sind, das sich gegen die Innenseite der Umfangswand des Ge häuses 10 abstützt. Die Düsen 15 sind wenigstens an nähernd axial zum Gehäuse 10 gegen den Einlassstut- zen 13 hin gerichtet.
Die beiden Enden des Rohr stückes 16 sind durch Schraubkappen 17 oder auf an dere Weise verschlossen. Das Rohrstück 16 ist mit dem einen Ende eines Rohres 18 verbunden, dessen anderes Ende mit Hilfe einer lösbaren Schraubkupp- lung 19 an ein Zuleitungsrohr 20 für Kühlwasser an geschlossen ist, das die Umfangswand des Gehäuses 10 durchsetzt und an demselben befestigt ist.
Bei ab genommenem Deckel 11 und gelöster Kupplung 19 kann die aus den Teilen 15-18 bestehende bauliche Einheit axial aus dem Gehäuse 10 herausgezogen, ge reinigt und wieder axial eingesetzt werden.
Die mit dem Luftauslassstutzen 14 versehene End- partie des Gehäuses 10 enthält einen zylindrischen, siebartigen Mantel 21, der als Tropfenfänger dient und aus einer Schicht von Füllkörpern besteht, die zweckmässigerweise zwischen zwei koaxial ineinander angeordneten Siebzylindern. gehalten sind. Die Füll körper können z. B. aus kleinen Glasteilchen, vor zugsweise in der Gestalt von kurzen Rohrstücken, be stehen.
Der Aussendurchmesser des siebartigen Man tels 21 ist kleiner als der Innendurchmesser des Ge häuses 10, so dass zwischen dem Mantel 21 und der Umfangswand des Gehäuses 10 ein ringförmiger Raum besteht, der mit dem Ausiassstutzen 14 kom muniziert. An dem den Sprühdüsen 15 zugekehrten Stirnende des Mantels 21 ist ein Blendenring 22 be festigt, dessen äussere Umfangsfläche gegen die Um fangswand des Gehäuses 10 abgestützt ist.
Der Blen- denring 22 ragt daher von der Umfangswand des Ge häuses 10 radial nach innen, und er ist zwischen den Sprühdüsen 15 und dem Mantel 21 angeordnet. Ein am Blendenring 22 befestigter, nachgiebiger Dich tungsring 23 dichtet den Blendenring gegen die Um fangswand des Gehäuses 10 ab.
Am anderen Stirn ende des Mantels 21 ist ein Haltering 24 befestigt, der einige radial nach aussen abstehende, in der Zeichnung nicht dargestellte Stützarme aufweist, die an der Um fangswand des Gehäuses 10 anliegen. Ferner ist am Haltering 24 ein nachgiebiger Dichtungsring 25 an geordnet, der den Mantel 21 gegen den Deckel 12 abdichtet. Wenn der Deckel 12 abgenommen ist, kann die aus dem Mantel 21 und den Ringen 22-25 bestehende bauliche Einheit axial aus dem Gehäuse 10 herausgenommen, gereinigt und wieder axial ein geschoben werden.
Das Gehäuse 10 ist annähernd waagrecht verlau fend angeordnet und weist längs seiner tiefstgelegenen Mantellinie einen Längsschlitz 26 auf, unterhalb wel chem eine Sammelrinne 27 befestigt ist. Von der Sam- melrinne 27 führt ein. Abflussrohr 28 zur Vorrichtung zum Abscheiden des kondensierten Lösungsmittels vom Kühlwasser, die nachstehend erläutert wird.
Gemäss Fig. 1 und 3 weist die Abscheidevorrich- tung einen wannenförmigen Behälter 30 mit einem schrägverlaufenden, gegenüber der Horizontalen ge neigten Boden 31 auf, bis zu dessen oberem Ende das Rohr 28 reicht. Im Innern des Behälters 30 be findet sich ein herausnehmbarer Filterkorb 32 mit einer Filtermaterialfüllung 33. Der Filterkorb besteht im wesentlichen aus einem rechteckigen Rahmen und einer unteren und einer oberen Siebplatte, zwischen welchen Teilen das Filterfüllmaterial 33 gehalten ist, das z. B. aus Grobsand, Metallwatte oder kleinen Kör pern wie im Mantel 21 besteht.
Der Filterkorb 32 ruht auf einer inneren Unterteilung 34, 35, 36 auf, die bewirkt, dass das über das Rohr 28 in den Behälter 30 einströmende Wasser von unten nach oben durch das Filtermaterial 33 hindurchtreten muss, um zu einem Ablaufstutzen 37 zu gelangen.
Zwischen dem Rohr 28 und dem Filterkorb 32 befindet sich im Innern des Behälters 30 ein Wehr 38, dessen obere Kante unterhalb des Flüssigkeitsspie gels liegt und das an seiner unteren Kante mindestens ,einen verhältnismässig kleinen Durchlass 39 aufweist. Die das Wehr 38 überlaufende Flüssigkeit muss noch ein Grobsieb 40 durchlaufen, um zum Filterkorb 32 gelangen zu können.
Unter der tiefsten Stelle des Behälterbodens 31 ist ein Sammelraum 41 für das Lösungsmittel angeord net, der mit dem Innern des Behälters 30 über eine verhältnismässig kleine Öffnung 42 in Verbindung steht. In den Sammelraum 41 ragt von oben her ein Entnahmerohr 43 hinein, das bis gegen den Boden des Sammelraumes 41 hinabreicht. An dem schrägverlau fenden Boden 31 ist noch eine niedrige Schwelle 45 befestigt, vor welcher sich ein Schlammabscheidewehr 46 befindet, dessen untere Kante einen Abstand vom Boden 31 aufweist, während die obere Kante des Wehrs 46 einen grösseren Abstand von der Unterseite des Filterkorbes 32 aufweist.
Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der beschrie benen Einrichtung ist wie folgt: Durch den Einlass stutzen 13 wird ein Gemisch von Luft und Dampf eines Lösungsmittels bei einer Temperatur von bei spielsweise 40 bis 50 C eingelassen. Wegen der tan- gentialen Anordnung des Einlassstutzens 13 strömt das Luft-Dampf-Gemisch längs schraubenlinienför- migen Bahnen entsprechend den fett ausgezogenen Pfeilen in Fig. 1 durch das Gehäuse 10.
über die Rohrleitung 20, 18, 16 wird den Sprühdüsen 15 Kühlwasser zugeführt, welches entgegen der axialen Komponente der Strömung des Luft-Dampf-Gemi- sches urmittelbar in dieses eingespritzt wird. Dadurch wird das Luft-Dampf-Gemisch sofort abgekühlt, wobei das Lösungsmittel kondensiert.
Durch die Rotations komponente der Strömung des Luft-Gas-Gemisches werden zahlreiche der entstehenden Lösungsmittel tropfen, wie auch viele Wassertropfen, bereits gegen die Umfangswand des Gehäuses 10 ausgeschleudert. Der Blendenring 22 bewirkt eine Verkleinerung des Durchmessers der Schraubenlinien, längs denen das Luft-Gas-Gemisch in den vom Mantel 21 umgebenen Raum einströmt.
Dies hat gemäss bekannten physi kalischen Gesetzen eine Vergrösserung der Rotations geschwindigkeit zur Folge, so dass die aus Wasser und Lösungsmittel bestehenden Flüssigkeitstropfen stär ker auszentrifugiert werden. Die Luft ist gezwungen, den siebartigen Mantel 21 etwa radial zu durchsetzen, um zum Auslassstutzen 14 gelangen zu können. Wenn die Luft zwischen den Füllkörpern des Mantels 21 hindurchstreicht, setzen sich praktisch sämtliche noch von der Luft mitgeführten Flüssigkeitstropfen an den Füllkörpern ab und werden somit zurückgehalten.
Alle Flüssigkeitstropfen fliessen nach und nach durch den Schlitz 26 des Gehäuses 10 in die Sammelrinne 27, um von dort durch das Rohr 28 abzufliessen.
Wie bereits eingangs erwähnt, lösen sich die Lö- sungsmitteltropfen im Kühlwasser nicht auf, sondern bilden mit diesem lediglich ein Gemisch. Das flüssige Lösungsmittel hat zudem ein grösseres spezifisches Gewicht als Wasser und auch eine geringere Ober flächenspannung als dieses. Diese Eigenschaften wer den in der Vorrichtung gemäss Fig. 3 zur Trennung des Lösungsmittels vom Wasser benutzt.
Zufolge ihres grösseren spezifischen Gewichtes senken sich die Lösungsmitteltropfen im Wasser ab. Während der grösste Teil der durch das Rohr 28 ein laufenden Flüssigkeit über die obere Kante des Wehrs 38 hinweglaufen muss, können die bereits abgesenkten Lösungsmitteltropfen durch die Durchlassöffnung 39 an der unteren Kante des Wehrs 38 hindurchtreten und auf dem schrägen Boden 31 des Behälters 30 nach unten fliessen. Im Sieb 40 werden grössere Ver unreinigungen der Flüssigkeit, wie z. B. Textilfasern usw., zurückgehalten.
Im Raum unterhalb des Filter korbes 32 finden zahlreiche Lösungsmitteltropfen Zeit, sich auf den Boden 31 des Behälters 30 abzusenken. Die übrigen Tropfen werden mit dem Wasserstrom von unten nach oben in das Filtermaterial 33 geför dert. Die geringere Oberflächenspannung der Lösungs- mitteltropfen bewirkt nun, dass die letzteren das Fil termaterial 33 sofort benetzen und sich an demselben verteilen. Während das Wasser das Filtermaterial 33 nach oben verlässt, schliessen sich die Lösungsmittel tropfen im Filtermaterial 33 zu grösseren Tropfen zu sammen, die schliesslich nach unten abtropfen und sich auf dem Behälterboden 31 absetzen.
Die in Fig. 3 durch Punkte angedeuteten Lösungsmitteltropfen flie ssen nach und nach durch die öffnung 42 in den Sam- melraum 41, wo sie sich in dem dort bereits vorhan denen Wasser absenken. Die Schwelle 45 und das Wehr 46 bewirken eine Abscheidung von Schlamm und ähnlichen Verunreinigungen, die schwerer sind als Wasser und leichter als das flüssige Lösungsmittel, welches unter dem Wehr 46 hindurchtreten kann.
Das vom Lösungsmittel befreite Wasser fliesst schliesslich über den Auslaufstutzen 37 ab, wog.-gen das im unte ren Teil des Sammelraumes 41 vorhandene Lösungs mittel durch den hydrostatischen Druck der darüber lastenden Flüssigkeitsmenge über das Rohr 43 hin ausgepresst wird. Das hier in Frage kommende Lösungsmittel ist z. B. Perchloräthylen oder Trichloräthylen.
Device for recovering a solvent from a mixture of air and vapor of the solvent In particular in the chemical cleaning of textiles etc. there is often the task of producing a solvent that is insoluble in water and heavier than water from a mixture of air and vapor of the solvent to be able to regain quickly.
This is usually done by cooling the air-steam mixture, with the solvent condensing. Conventional coolers, in which the air-steam mixture and a cooling medium are passed through spaces that are separate from one another but adjoin one another, are relatively ineffective. For this reason, a spray cooler has already been created which has nozzles for injecting cooling water directly into the air-steam mixture.
In this cooler, the solvent is quickly condensed and fed together with the water to a device for separating the condensed solvent from the cooling water. This separation can be carried out mechanically, since the solvent droplets do not dissolve in the cooling water.
The present invention relates to a device for carrying out the last-mentioned method and consequently has a spray cooler through which the air-steam mixture flows, with nozzles for injecting cooling water and a device for separating the condensed solvent from the cooling water.
Compared to the known devices of this type, the one according to the invention differs in that the spray cooler has a cylindrical housing closed at both ends, which is provided at one end with a tangentially arranged inlet port for the air-steam mixture so that the latter Housing flows through helical paths,
that several spray nozzles directed against the direction of flow of the air-steam mixture for the cooling water are arranged in the middle part of the housing, and that in the other end part of the housing a drip-catcher serving, sieve-like jacket is attached through which the medium freed from the solvent Air must pass through at least approximately radially in order to reach an air outlet of the housing.
The invention will be described with reference to the drawing, in which, for example, a preferred Ausfüh approximate form of the subject matter of the invention is illustrated.
Fig. 1 shows the device schematically in longitudinal section.
Fig. 2 is a perspective view of the spray cooler with the drip catcher, partially in longitudinal section.
Fig. 3 shows the device for separating the condensed solvent from the cooling water in a longitudinal section.
The spray cooler shown in FIGS. 1 and 2 has a cylindrical housing 10 which is closed at its front ends by removable covers 11 and 12. The end portion of the housing 10 adjoining the one cover 11 is provided with a tangentially opening inlet connector 13 for the air-steam mixture, from which the solvent contained in the form of steam can be recovered.
The other end section of the housing 10 adjoining the cover 12 has a lateral outlet connection 14 for the air from which the solvent has been removed. In the central part of the housing 10 there are several spray nozzles 15 which are arranged on a tubular section 16 running in a circular arc shape and which is supported against the inside of the peripheral wall of the housing 10. The nozzles 15 are directed at least approximately axially to the housing 10 towards the inlet connection 13.
The two ends of the pipe piece 16 are closed by screw caps 17 or in other ways. The pipe section 16 is connected to one end of a pipe 18, the other end of which is connected with the aid of a releasable screw coupling 19 to a supply pipe 20 for cooling water which passes through the circumferential wall of the housing 10 and is attached to the same.
With the cover 11 removed and the clutch 19 released, the structural unit consisting of parts 15-18 can be axially pulled out of the housing 10, cleaned ge and reinserted axially.
The end section of the housing 10 provided with the air outlet nozzle 14 contains a cylindrical, sieve-like jacket 21 which serves as a drip catcher and consists of a layer of fillers, which are expediently placed between two sieve cylinders arranged coaxially one inside the other. are held. The filling body can, for. B. from small pieces of glass, preferably in the form of short pieces of pipe, be available.
The outer diameter of the sieve-like Man means 21 is smaller than the inner diameter of the Ge housing 10, so that between the jacket 21 and the peripheral wall of the housing 10 there is an annular space which communicates with the outlet nozzle 14. At the end of the jacket 21 facing the spray nozzles 15, an aperture ring 22 is fastened, the outer peripheral surface of which is supported against the peripheral wall of the housing 10 in order.
The diaphragm ring 22 therefore projects radially inward from the circumferential wall of the housing 10, and it is arranged between the spray nozzles 15 and the jacket 21. A fixed on the aperture ring 22, resilient you device ring 23 seals the aperture ring against the order peripheral wall of the housing 10 from.
At the other end of the shell 21 a retaining ring 24 is attached, which has some radially outwardly projecting support arms, not shown in the drawing, which abut the peripheral wall of the housing 10 in order. Furthermore, a resilient sealing ring 25 is arranged on the retaining ring 24, which seals the jacket 21 against the cover 12. When the cover 12 is removed, the structural unit consisting of the jacket 21 and the rings 22-25 can be axially removed from the housing 10, cleaned and axially pushed in again.
The housing 10 is arranged approximately horizontally extending and has a longitudinal slot 26 along its lowest surface line, below wel chem a collecting channel 27 is attached. From the collecting channel 27 leads. Drain pipe 28 for the device for separating the condensed solvent from the cooling water, which will be explained below.
According to FIGS. 1 and 3, the separating device has a trough-shaped container 30 with a sloping bottom 31 inclined relative to the horizontal, up to the upper end of which the tube 28 extends. Inside the container 30 there is a removable filter basket 32 with a filter material filling 33. The filter basket consists essentially of a rectangular frame and a lower and an upper sieve plate, between which parts the filter filling material 33 is held, the z. B. from coarse sand, metal wadding or small Kör pern as in the jacket 21 consists.
The filter basket 32 rests on an inner partition 34, 35, 36, which has the effect that the water flowing into the container 30 via the pipe 28 has to pass through the filter material 33 from the bottom to the top in order to reach a drain connection 37.
Between the tube 28 and the filter basket 32 there is a weir 38 in the interior of the container 30, the upper edge of which is below the liquid level and which has at least one relatively small passage 39 at its lower edge. The liquid overflowing the weir 38 still has to pass through a coarse sieve 40 in order to be able to reach the filter basket 32.
Below the lowest point of the container bottom 31, a collecting space 41 for the solvent is angeord net, which is connected to the interior of the container 30 via a relatively small opening 42. A removal pipe 43 protrudes from above into the collecting space 41 and extends down to the bottom of the collecting space 41. A low threshold 45 is attached to the sloping floor 31, in front of which there is a sludge separating weir 46, the lower edge of which is at a distance from the floor 31, while the upper edge of the weir 46 is at a greater distance from the underside of the filter basket 32.
The use and operation of the device described enclosed is as follows: Through the inlet port 13, a mixture of air and vapor of a solvent is admitted at a temperature of 40 to 50 C, for example. Because of the tangential arrangement of the inlet connector 13, the air-steam mixture flows through the housing 10 along helical paths according to the bold arrows in FIG. 1.
Cooling water is fed to the spray nozzles 15 via the pipeline 20, 18, 16, which water is injected directly into the air-steam mixture counter to the axial component of the flow. This immediately cools the air-vapor mixture, and the solvent condenses.
As a result of the rotational component of the flow of the air-gas mixture, numerous of the solvents formed will drip, as well as many water droplets, already ejected against the peripheral wall of the housing 10. The diaphragm ring 22 reduces the diameter of the helical lines along which the air-gas mixture flows into the space surrounded by the jacket 21.
According to known physical laws, this results in an increase in the rotational speed, so that the liquid droplets consisting of water and solvent are centrifuged out more strongly. The air is forced to penetrate the sieve-like casing 21 approximately radially in order to be able to reach the outlet connection 14. When the air passes between the packing elements of the jacket 21, practically all of the liquid droplets still entrained by the air settle on the packing elements and are thus retained.
All drops of liquid gradually flow through the slot 26 of the housing 10 into the collecting channel 27 in order to flow away from there through the pipe 28.
As already mentioned at the beginning, the solvent droplets do not dissolve in the cooling water, but merely form a mixture with it. The liquid solvent also has a greater specific weight than water and also a lower surface tension than this. These properties who used the device according to FIG. 3 for separating the solvent from the water.
As a result of their greater specific weight, the solvent droplets sink in the water. While most of the liquid flowing through the pipe 28 has to run over the upper edge of the weir 38, the already lowered solvent droplets can pass through the passage opening 39 at the lower edge of the weir 38 and down on the sloping bottom 31 of the container 30 flow. In the sieve 40 are larger Ver impurities in the liquid, such. B. textile fibers, etc., retained.
In the space below the filter basket 32, numerous drops of solvent find time to lower themselves to the bottom 31 of the container 30. The remaining drops are fed with the flow of water from the bottom up into the filter material 33. The lower surface tension of the solvent droplets now has the effect that the latter immediately wet the filter material 33 and spread over the same. While the water leaves the filter material 33 upwards, the solvents drop in the filter material 33 to form larger drops, which finally drip downwards and settle on the container bottom 31.
The solvent droplets indicated by dots in FIG. 3 gradually flow through the opening 42 into the collecting space 41, where they sink into the water already present there. The threshold 45 and the weir 46 cause a separation of sludge and similar impurities that are heavier than water and lighter than the liquid solvent which can pass under the weir 46.
The water freed from the solvent finally flows off via the outlet nozzle 37, while the solvent present in the lower part of the collecting space 41 is pressed out through the pipe 43 by the hydrostatic pressure of the amount of liquid overlying it. The solvent in question here is z. B. perchlorethylene or trichlorethylene.