Verfahren zum Abscheiden von Blasen und Flussigkeitstropfen aus dem von kochenden Fiussigkeiten aufsteigenden Dampf.
Es sincl bereits verschiedenartige Verfahren zum Abscheiden von Blasen und Flüssig- keitstropfen aus dem von kochenden Flüssig- keiten aufsteigenden Dampfe bekannt. Eines dieser Verfahren besteht darin, class iiber dem Flüssigkeitsspiegel angeordnete umlaufende Flügel den aufsteigenden Dampf durch- schneiden. Dadurch sollen die im Dampf enthaltenen Schaumblasen zerschlagen und die Flüssigkeitstropfen an die GefÏ?wand geschleudert werden. Ein solches Verfahren macht zur Bedingung, dass die Flügel von aussen mechanisch angetrieben werden.
Zn diesem Behnfe mnss die Antriebswelle die Gehäusewand durehdringen, und es sind an dieser Stelle Abdichtungsvorrichtungcn erfor- derlieh. Dies ist insbesondere dann nach teilig, wenn das Gehäuseinnere unter Va kuum steht und deshalb die Gefahr vorliegt, da? Luft von aussen in das Gehäuseinnere eindringen kann. ¯berdies sind im Dampf raum Lager anzuordnen, welche schwer zu gänglich sind.
Solche Naebteile werden bei Anwendung des vorliegende Erfindung ausmachenden Verfahrensvermiede]!.Darnachwirdder aus der koche@den Fl ssigkeit aufsteigende Dampf gezwungen, wenigstens einen von eillenl str¯menden Mittel gebildeten Schleier zu durchstr¯men. Das stromende Mittel kann hierfür mittelst feststehender Ringdüsen zu guef hrt, und es k¯nnen auf diese Weise jeg liche umlaufenden Teile vermieden werden.
Das den Schleier bildende Mittel kann fl s sig oder dampff¯rmig sein. In letzterem Folle l : ann man ihm eine viel h¯here Ge- schwindigkeit geben, als der aus der Fliissi ? keit aufsteigende Dampf sie besitzt. Zufolge seiner hohen Geschwindigkeitsenergie zerschlagt es etwaige aufsteigende Dampfblasen und schleudert es etwa aufsteigende Fl ssigkeitstropfen nach unten, wÏhrend es den rei nen, aus der kochenden Fl ssigkeit aufsteigenden Dampf durchstr¯men lÏ?t.
Wird als abscheidendes Mittel Dampf verwendet, so kann er von gleieler Art sein rie der aus der kochenden Flüssigkeit aufsteigende Dampf und h¯here Temperaturen besitzen als dieser. Dadurch wird erreicht, dass etwa aufsteigende Fl ssigkeitstropfen verdampfen und aufsteigende Blasen zum Explodieren gebracht werden. Das Zerst¯ren von Dampfblasen lann dadurch gefordert und das Aufsteigen von Fl ssigkeitsteilchen dadurch wirksam behindert werden, dass das den Sehleier bildende Mittel eine dem aufsteigen- den Dampf entgegengerichtete Geschwindigkeitskomponente besitzt und da? mehrere Selleier hintereinandergeschaltet sind.
In letzterem Falle kann die. Strömungsriehtung des vom aufsteigenden Dampfe zuerst ge troffenen Schleiers mit der Strömungsrich- tungdesaufsteigenden Dampfes einen gr sseren Winkel einschliessen als die nachfolgenden Schleier.
Die Zeichnung zeigt verschiedene Aus F hrungsbeispiele von Vorrichtungen, welche zur Ans bung des erfinderischen Verfahrens dienen können. In Fig. 1 ist der Vertikal-Querschnitt durch einen stehenden Laugenkoeher schematisch dargestellt. Die andern Figuren zeigen besondere Einrichtungen für die Führung des Dampfes und fiir die Erzeugung der dem Dampf entgegen- wirkenden Schleier.
Gent, Fig. l wird die Zll verdampfende Fl ssigkeit durch das Rohr 1 in den untern BehÏlter 2 eingef hrt. Sie steigt durch- die Rohre 3 in die H¯he, welche von Heizdampf umsp lt werden. Dieser Heizdampf wird durch das Rohr 4 zugef hrt. Das sieh aus demselben bildende Kondensat wird dureh das Rohr 5 abgeleitet. Die in den Rohren 3 sich bildenden Dampfblasen gelangen in den Dampfraum 6. Damit nun weder sie noch etwa vom Dampe mitgerissene Flüssigkeits- teilehen in das Abzugsrohr 7 gelangen, wird der aufsteigende Dampf gezwungen, einen kegelförmigenDampfschleier 8 zu durchströmen.
Zn diesem Behufe wird dureh einen Fanal 9 Dampf von einem gewissen ¯berdruck in einen Ringraum 10 geleitet, aus welchem er durch die Ringdiise 11 ausströmen kann. Die Strömungsrichtung ist gegen die Mittelaxe des Apparates hin und nach unten gerichtet, so dass der aus dem Ringraume 10 austretende Dampf einen kegelf¯rmigen Schleier 8 bildet. Der auf- steigende Dampf mu? diesen Schleier durch Iringen. Er lenkt die einzelnen, den Schleier bildenden Dampfteile aus ihrer Bahn etwas ab.
Die Schleierteilchen geben dabei etwas von ihrer Geschwindigkeitsenergie an den aufsteigenden Dampf, beziehungsweise an etwaaufsteigendeDampfblasenundFlüssig- keitsteilchen ab, und diese Geschwindigkeitsenergie sol. 1 gen gen, die Dampfblasen zu zerstören und die Fl ssigkeitsteilchen nach unten zu schleudern. Diese Wirkung ist eine um so grössere, je mehr die Richtung der Dampfsehleierteilchen derjenigen des auf- steigenden Dampfes entgegengesetzt ist, einen um so grosseren Winkel u die Str¯mungsrichtung o des Dampfselleiers mit der str¯mungsrichtung p des aufsteigenden Dampfes einschliesst.
Wenn ein einziger Dampfschleier nicht gen gen sollte. k¯nnen mehr, zum Beispiel gemÏ? Fig. 2 drei, Dampfschleier 21,22,23 übereinander oder, in der Strömungsrichtung des aufsteigeuden Dampfes gesehen, hintereinander angeordnet sein.
Eine eigenartige Ausf hrungsform einer nach vorliender Erfindung arbeitenden Einriehtung zeigt Fig. 3. Der Ringraum 31. welchem durch den Stutzen 32 Dampf mit ¯berdruck zustr¯mt, besitzt zwei ringförmige Austrittskanäle. Der untere Iianal 33 lässt den Dampf in einem zylinderförmi gen Schleier 34 senkrecht nach unten strö- men. Der obere Ringkanal 35 gibt dem austretenden Dampf eine zur Axe des Appara tes geneigte Richtung, so dass dieser Dampfstrom einen kegelförmigen Schleier 36 billet.
Um dem aus den Siederöhren 37 aufsteigen- den Dampf eine m¯glichst stark entgegengesetzte Richtung zur Strömungsrichtung dt s Schleiers 34 zu geben, können in das GehÏuse 38 kegelf¯rmige F hrungsbleche 39 und 40 eingebaut sein.
Ein weiterer gulden- förmiger Einbau 41 verhindert, dass die in der Mitte des apparats aufsteigenden Dampfsehwaden unmittelbar in den Innen- raum des zylindrischen Schleiers 34 gelan gen, ohne diesen Schleier zu durchdringen, Auf diese Weise wird bewirkt, dass eine bei- spielsweise aus einem innern Rohrbündel aufsteigende Dampfschieht, im Meridian- schnitte gesehen, die durch die gestrichelte Linie a-b-c angedeutete Bahn durehströmt. Diese Dampfscliiclt durchschneidet den Schleier 34 bei D, den Schleier 36 bei E.
Im Punkte D hat der aufsteigende Dampf die Richtung D-D,, der aus dem Ringraume 31 niederströmende Dampf die Rich- tung D-D2. Diese beiden Richtungen bilden den verhÏltnismϯig gro¯en Winkel x.
Im Punkt E hat der aufsteigende Dampf die Richtung E-E1. der aus dem Ringkanal 35 ausstromende Dampf die Richtung E-E ;.
Diese beiden Richtungen schlie¯en den Winkel y ein. Der Winkel x ist gr¯¯er als der Winkel y. In beiden Punkten D und E hat der niederstr¯mende Dampf das Bestreben, etwaige im aufsteigenden Dampf enthaltene oder aus zersprengten Blasen entstandene Wassertropfen nach unten zu schleudern.
Diese Tropfen werden alsdann in der Mulde 41 aufgefangen und können dural die Öff- nung 42 ausströmen. Wie die Fig. 3 zeigt. ist in der Mitte der Heizvorrichtung ein gro- ¯es Rohr 43 eingebaut, welches einen viel grösseren lichten Durchmesser besitzt als die Rohre 37. Dieses Rohr 43 ist doppelwandig. so da¯ sein Inhalt nicht die grosse WVarme- zufuhr erfahrt wie der Inhalt der Rohre 37.
Aus diesem Grunde findet im Rohr 43 nur eine geringe oder gar keine Verdampfung statt, und es kann cleshall) dieses Rohr 43 als Rüeklaufrohr f r die aus den Rohren 37 hochsteigende Flüssigkeit dienen.
In Fig. 4 ist der obere Teil eines nach vorliegender Erfindung arbeitenden Laugeu- eindampfers dargestellt, bei welchem der Dampfsehleier eine nach unten sich er- weiternde Kegelform besitzt. Zu diesem Behufe wird mit Überdruck behafteter Dampf durch den Stutzen 41 in den Verteilerraum 42 eingeführt, dessen nach unten gerichtete Mündung Kegelform 43 besitzt. Ein Ventilkörper 44 bildet mit der kegelförmigen Aus trittsmündung 43 einen ringförmigen Hohl-
Process for separating bubbles and drops of liquid from the steam rising from boiling liquids.
Various methods of separating bubbles and liquid droplets from the vapor rising from boiling liquids are already known. One of these methods consists in cutting through the rising steam by rotating blades arranged above the liquid level. This is intended to break up the foam bubbles contained in the steam and to throw the drops of liquid against the wall of the vessel. Such a process makes it a condition that the blades are mechanically driven from the outside.
In this case, the drive shaft must penetrate the housing wall, and sealing devices are required at this point. This is particularly disadvantageous when the interior of the housing is under vacuum and there is therefore a risk that? Air can penetrate the inside of the housing from the outside. In addition, bearings must be arranged in the steam room which are difficult to access.
Such ancillary parts are avoided when the present invention is used. According to this, the steam rising from the boiling liquid is forced to flow through at least one veil formed by flowing means. For this purpose, the flowing medium can be guided by means of fixed ring nozzles, and in this way any rotating parts can be avoided.
The agent forming the veil can be liquid or vaporous. In the latter case, can it be given a much higher speed than that from the river? ascending steam she possesses. As a result of its high velocity energy, it smashes any rising steam bubbles and hurls drops of liquid downwards, while it lets the pure steam rising from the boiling liquid flow through it.
If steam is used as the separating medium, it can be of the same kind as the steam rising from the boiling liquid and have higher temperatures than this. This ensures that any rising drops of liquid evaporate and the rising bubbles are made to explode. The destruction of vapor bubbles can thereby be required and the ascent of liquid particles can be effectively hindered by the fact that the agent forming the egg has a velocity component that is opposite to the rising vapor and there? several eggs are connected in series.
In the latter case, the. The direction of flow of the veil first hit by the rising vapor and the direction of flow of the rising vapor include a larger angle than the following veils.
The drawing shows various exemplary embodiments of devices which can be used to practice the inventive method. In Fig. 1, the vertical cross-section through a standing liquor kettle is shown schematically. The other figures show special devices for guiding the steam and for producing the veils that counteract the steam.
Gent, FIG. 1, the liquid which vaporizes the cell is introduced through the pipe 1 into the lower container 2. It rises through the pipes 3, around which heating steam flows. This heating steam is fed in through pipe 4. The condensate which forms therefrom is discharged through the pipe 5. The vapor bubbles forming in the tubes 3 reach the vapor space 6. So that neither they nor any liquid particles entrained by the vapor reach the exhaust pipe 7, the rising vapor is forced to flow through a conical vapor curtain 8.
For this purpose, steam of a certain excess pressure is passed through a fan 9 into an annular space 10, from which it can flow out through the annular nozzle 11. The direction of flow is directed towards the center axis of the apparatus and downwards, so that the steam emerging from the annular space 10 forms a conical veil 8. The rising steam must this veil through Iringen. He distracts the individual parts of the steam forming the veil from their path.
The veil particles give off some of their velocity energy to the rising steam, or to any rising vapor bubbles and liquid particles, and this velocity energy is sufficient to destroy the vapor bubbles and to throw the liquid particles downwards. This effect is all the greater, the more the direction of the vapor veil particles is opposite to that of the rising vapor, the greater the angle u the flow direction o of the steam veil forms with the flow direction p of the rising vapor.
When a single vapor curtain is not enough. can do more, for example according to? Fig. 2 three, steam curtains 21,22,23 one above the other or, viewed in the direction of flow of the rising steam, be arranged one behind the other.
A peculiar embodiment of a device operating according to the present invention is shown in FIG. 3. The annular space 31, to which steam flows through the nozzle 32 at excess pressure, has two annular outlet channels. The lower Iianal 33 allows the steam to flow vertically downwards in a cylindrical veil 34. The upper annular channel 35 gives the emerging steam a direction inclined to the axis of the apparatus, so that this steam flow forms a conical veil 36.
In order to give the steam rising from the boiler tubes 37 a direction that is as strongly opposite as possible to the flow direction dt s veil 34, conical guide plates 39 and 40 can be built into the housing 38.
Another gulden-shaped installation 41 prevents the steam cheeks rising in the middle of the apparatus from directly reaching the interior of the cylindrical veil 34 without penetrating this veil. In this way, for example, a Steam rising inside the tube bundle, seen in the meridional section, flows through the path indicated by the dashed line abc. This steam cliiclt cuts through the veil 34 at D, the veil 36 at E.
At point D the rising steam has the direction D-D, the steam flowing down from the annular space 31 has the direction D-D2. These two directions form the relatively large angle x.
At point E, the rising steam has the direction E-E1. the steam flowing out of the annular channel 35 is in the direction E-E;
These two directions include the angle y. The angle x is larger than the angle y. At both points D and E, the steam flowing down tends to throw down any water droplets contained in the rising steam or created from broken bubbles.
These drops are then collected in the trough 41 and can flow out through the opening 42. As shown in FIG. 3. a large tube 43 is installed in the middle of the heating device, which has a much larger inside diameter than the tubes 37. This tube 43 is double-walled. so that its contents do not experience the great heat supply like the contents of the tubes 37.
For this reason there is little or no evaporation in the pipe 43, and this pipe 43 can serve as a return pipe for the liquid rising from the pipes 37.
4 shows the upper part of a lye evaporator operating according to the present invention, in which the vapor curtain has a conical shape that widens downwards. For this purpose, steam subject to excess pressure is introduced through the nozzle 41 into the distributor space 42, the downwardly directed mouth of which has a conical shape 43. A valve body 44 forms with the conical exit port 43 from an annular hollow