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Rohrförmiger, senkrecht angeordneter Eindampfer mit umlaufendem Rührwerk
Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einem rohrförmigen, senkrecht angeordneten
Dünnschichten-Eindampfer mit nahe unter dem Verdampferdeclcel befindlichem Brüdenauslaß
zum Kondensator und mit einem Rührwerk mit sternförmig auf der Welle sitzenden,
sich aus dem unteren beheizten Verdampferteil axial in einen oberen unbeheizten
Abscheiderraum für Flüssigkeitströpfchen erstreckenden Flügeln sowie mit einer quer
zu den Flügeln des Rührwerks an diesen angeordneten Prallscheibe.
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Es hat sich gezeigt, daß die in den Abscheiderraum eingebauten Prallvorrichtungen
allein nicht bei jeder einzudampfenden Lösung ausreichen, um zu verhindern, daß
wertvolle Lösungsbestandteile mit dem mit großer Geschwindigkeit strömenden Brüdenstrom
in den Kondensator hineingelangen. Dort sind sie an sich durchaus unerwünscht und
gehen andererseits dem Konzentrat verloren.
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Es ist gefunden worden, daß schon beim Einlauf der Lösung bzw. Flüssigkeit
in den Verdampfer vielfach Spritzer auftreten, die dann teils auf der Verdampferwand
mittels der Rührwerltsflügel verstrichen werden, teils aber auch in den Brüdenstrom
nach oben mitgerissen werden. Eine andere, sich in gleicher Weise nachteilig auswirkende
Erscheinung ist das Hochschleichen des Flüssigkeitsfilms im Abscheiderteil, wobei
der Flüssigkeitsfilm hauptsächlich durch aus den Brüden abgeschiedene Flüssigkeitströpfchen
auf der Innenwand des Abscheiderraumes sich ausbildet und unter dem Einfluß der
Kapillarkräfte und der Rotationsbewegung die Tendenz hat, über die erwähnten Prallvorrichtun,gen
nach oben zum Auslaß bzw. Kondensator hin zu gelangen. Auch tritt durch die oberste
Partie der Abscheiderflügel ein Abführen von Tröpfchen mit dem Brüdenstrom ein,
statt daß sich die abgeschleuderten Tröpfchen auf der Wand des Abscheiders niederschlagen
und an dieser entlang nach unten in den Verdampfer fließen.
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Die Erfindung schafft gegen diese Abwanderungen von einzudampfender
Lösung bzw. Flüssigkeit zum Kondensator wirksame Abhilfe im wesentlichen dadurch,
daß an den freien Flügellängskanten gegenüber dem Flüssigkeitseinlaßstutzen zwischen
Verdampferzone und Abscheiderraum eine Ausnehmung vorgesehen wird, in die sich bevorzugt
ein an sich bei Verdampfern anderer Art mit Rührwerk bekannter Flüssigkeitsverteilring
einschmiegen kann.
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Durch diese Ausnehmungen, insbesondere im Verein mit dem über die
Flügel an den Ausnehmungen gespannten Verteilring, wird die hierauf schräg abwärts
eingeführte Lösung kontinuierlich sofort nach außen gegen die Verdampferwand geleitet,
so daß weitgehend ein Mitreißen von Spritzern in den Brüdenstrom verhindert wird.
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Die bekannte Anordnung eines nach oben konisch verjüngten Flüssigkeitsverteilringes
auf der Welle eines nicht aus Flügeln bestehenden Rührwerkes ist nicht geeignet,
das Auftreten von Spritzern zu vermeiden und ein Mitreißen von Spritzern in den
Brüdenstrom zu verhindern.
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Für den Fall, daß der Abscheiderteil derart erweitert ist, daß eine
Beschleunigung des Brüdenstromes nicht eintritt, hat es sich im Sinne der Erfindung
als besonders zweckmäßig er wiesen, mindestens eine horizontale Prallscheibe zwischen
den Flügeln in einer nicht mit horizontalen Prallvorrichtungen im Abscheiderraum
korrespondierenden Höhe anzuordnen. Diese Scheibe bewirkt dann jeweils zusätzllch
eine vorübergehende Umlenkung des aufsteigenden Brüdenstromes aus den Zwischenräumen
der Flügel in den Abscheiderkorb und damit eine bessere Abscheidung von Tröpfchen
als bisher.
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An sich ist es bei Dünnschichten-Eindampfern ähnlicher Bauart, jedoch
ohne Abscheiderteil über dem Verdampferrohr, bekannt, an den oberen Flügelkanten
quer zu den Flügeln eine Prallscheibe anzuordnen, gegen die lotrecht die einzudampfende
Lösung zugeführt wird. Ein zwischen dieser horizontal umlaufenden Prallscheibe und
dem unmittelbar anschließenden Brüdenauslaßstutzen fest angeordneter horizontaler
Prallring soll den direkten Eintritt von Lösung in den Stutzen beseitigen, ist aber
praktisch nicht in der Lage, ein Mitreißen von Lösungsspritzern durch den Brüdenstrom
in den Auslaßstutzen zu verhindern.
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Dieser vom Erfindungsgegenstand abweichenden Anordnung der horizontal
an den umlaufenden Flügeln vorgesehenen Prallscheibe kommt nicht die Aufgabe
gemäß
der Erfindung zu und ist mit dieser in keiner Weise vergleichbar.
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Zweckmäßig können außerdem die Abscheiderflügel an ihrem obersten
Teil in Drehrichtung eine gleichsam eine Flüssigkeitssammel- und -abschleuderrinne
bildende Umbiegung aufweisen.
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Auch hat es sich als sehr vorteilhaft, insbesondere gegen das Hochschleichen
eines Flüssigkeitsfilms an der Abscheiderwandung erwiesen, wenn zwischen dem höchstgelegenen
Prallring und dem Brüdenauslaßstutzen ein Abdichtungsring, z. B. ein leicht entfernbarer
Expansionsring, an der Innenwand des Abscheiderraumes vorgesehen wird. Schließlich
kann in diesem Zusammenhang noch im Brüdenauslaßstutzen ein das Herausnehmen des
Rührwerkes aus dem Gehäuse nicht behindernder Rohrstutzen angeordnet werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 die bisher übliche Bauform des Verdampfers im Längsschnitt
und Fig. 2 einen Querschnitt hierzu nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 stellt
den Abscheider mit den erfindungsgemäßen Anordnungen in größerem Maßstab im Längsschnitt
dar, während Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 zeigt.
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In dem Gehäuserohr 1 des Verdampfers rotiert ein Rührwerk mit sternförmig
angeordneten, sich in Achsrichtung erstreckenden Flügeln 2 (Fig. 1 und 2) um die
Achse des Rohres 1, wobei die äußeren Kanten der Flügel nahe an der Innenwand des
Gehäuserohres 1 entlang streichen. Der untere Teil des Rohres 1 ist z. B. mittels
eines Dampfmantels 3 beheizt, so daß hier im Innern des Rohres 1 die durch einen
Stutzen 4 eingeleitete Flüssigkeit oder Lösung eingedampft wird.
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Der Teil des Rohres 1 oberhalb des Stutzens 4 ist unbeheizt und bildet
die Abseheidungszone. Die von der Rührwerkswelle 5 in Drehung versetzten Flügel
2 schleudern die eingeleitete Flüssigkeit an die Innenwand des Verdampfers 1, wo
sie in dünnen Film rotiert und zu sieden beginnt. Das eingedickte Konzentrat fließt
durch einen unteren Stutzen 6 an dem z. B. verjüngten Ende des Gehäuses 1 ab. Die
aufsteigenden Brüden entweichen durch einen Stutzen 7 oberhalb der Abscheiderzone
in einen Kondensator.
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Besonders beim Arbeiten im Vakuum wird leicht von den abziehenden
Dämpfen bzw. Gasen ein Teil der schwebenden Flüssigkeitströpfchen mitgerissen, die
in der Abscheiderzone von den sich in diese axial erstreckenden Flügeln 2 noch erfaßt
und hier an die Innenwand geschleudert werden, an der sie nach unten in den Verdampfer
abfließen. Um ein ruhiges Abfließen zu sichern, ist das Gehäuse im Abscheiderteil
erweitert, wie das Fig. 1 am übergang hei 8 zeigt.
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Ferner sind zur Verhinderung der ein Abschleudern durch den Stutzen
7 begünstigenden Rotation eines Flüssigkeitsfilms an der Innenwand vertikale Pralleinsätze
9 und zur Verhinderung des Aufsteigens vom Brüdenstrom mitgerissener Tröpfchen horizontale
Prallringe 10 in Abständen übereinander angeordnet.
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Die Welle 5 des Rührwerkes ist oben im Verdampferdeckel bei 11 und
unten im konischen Gehäuseabschlußteil bei 12 gelagert.
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Gemäß der Erfindung ist nach Fig. 3 der Flüssigkeitseinlaßstutzen
4 an seinem dem Gehäuse 1 zugekehrten Ende oben bei 13mit einem Umlenker versehen,
der die Lösung beim Eintritt in den Verdampfer 1 nach abwärts richtet. Die Flügel
2 sind bei
14 an ihren freien Längskanten mit einer Ausnehmung ausgestattet. Durch
diese Zurückverlegung der Flügelkanten gegenüber dem Einlaßstutzen 4 wird eine Spritzwirkung
weitgehend vermieden. Sie kann praktisch ausgeschaltet werden, wenn an diesen Ausnehmungen
14 über die Flügel 2 ein mit ihnen umlaufender geschlossener Ring 15 gespannt wird,
der den unmittelbaren Eintritt der Flüssigkeitslösung in die Flügelzwischenräume
verhindert. Oberhalb des Ringes 15, jedoch unterhalb des Abscheiderkorbes mit den
Prallvorrichtungen bzw. des unteren Prallringes 10 ist eine horizontale Scheibe
16 zwischen den Flügeln 2 angeordnet, die den Brüdenstrom in Richtung des Pfeiles
P vorübergehend gegen die Abscheiderwand 1 umleitet. Es ist mindestens eine derartige
Scheibe 16 vorzusehen; werden mehrere solcher Umlenkscheiben 16 angeordnet, so dürfen
diese nicht in einer mit horizontalen Prallringen 10 übereinstimmenden Höhe angebracht
werden. Besonders zweckmäßig ist es, die Anordnung so zu treffen, daß jeweils zusätzlich
zu dem oberen im Ausführungsbei spiel gezeigten Prallring 10 ein weiterer unterhalb
der Scheibe 16 vorgesehen wird, der in ähnlicher Weise ausgebildet ist wie der in
der Zeichnung bei 10 angedeutete.
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Die Flügeloberkanten 17 befinden sich in einem größeren Abstand unterhalb
vom obersten horizontalen Prallring 10', so daß schräg nach oben abgeschleuderte
Flüssigkeit noch unterhalb des Ringes 10' gegen die Abscheiderwand 1 gelangen würde.
Um ein solches Abschleudern auf ein Minimum zu reduzieren, weist jeder Abscheiderflügel
2 an seinem obersten Teil zweckmäßig, wie bei 18 angedeutet, in Drehrichtung des
Rührwerkes eine gleichsam eine Flüssigkeitssammelrinne bildende Umbiegung auf, die
die gesammelte Flüssigkeit nach der Seite gegen die Abscheiderwand 1 schleudert,
an der sie durch die vertikalen Prallvorrichtungen abgefangen und weitgehend an
einer Rotation an der Wand gehindert wird, so daß sie an dieser Wand entlang nach
unten in den Verdampfer abfließen kann. Soweit ein Hochkriechen des Flüssigkeitsfilmes
an der Abscheiderwand über den in an sich auch bei Verdampfern ohne Abscheiderteil
bekannter Weise nahe vor dem Brüdenauslaßstutzen fest angeordneten obersten horizontalen
Prallring 10' hinaus dennoch stattfinden sollte, wird dieser Film vor einem übertritt
in den Brüdenauslaßstutzen 7 durch den vorzugsweise als Expansionsring ausgebildeten
Dichtungsring 19 abgefangen. Im Auslaß 7 ist ferner ein im Sinne der Erfindung auf
den Brüdenstrom wirksamer Rohrstutzen so angeordnet, daß ein Ausbau bzw. Herausziehen
des kompletten Rührwerkes aus dem Gehäuse 1 zwecks Reinigung nicht behindert wird.
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Dieser in der Zeichnung mit 20 bezeichnete Rohrstutzen ist dichtend
und zu seiner leichteren Reinigung entfernbar so in den Brüdenauslaßstutzen 7 eingesetzt.
daß seine innere Stirnkante nicht über den von den Schikanen 9 beanspruchten Raum
in das Innere des Gehäuses 1 hineinragt. Sofern ein Flüssigkeitsfilm längs der Wand
des Abscheiderraumes hochsteigt; kann er sich infolge Anordnung des Rohrstutzens
nicht in den Brüdenauslaßstutzen 7 fortsetzen. da er vorerst um den inneren Stirnrand
des eingesetzten Rohrstutzens hernmklettern müßte.