DE1114783B

DE1114783B - Evaporator or heat exchanger

Info

Publication number: DE1114783B
Application number: DEA32687A
Authority: DE
Inventors: Sven Alfred Bertil Dahlgren
Original assignee: Separator AB
Current assignee: Alfa Laval Holdings Amsterdam AB
Priority date: 1958-09-17
Filing date: 1959-08-17
Publication date: 1961-10-12
Also published as: ES251191A1; NL242034A; NL108059C; CH879158D; FR1236706A; CH373355A; BE582149A; GB880990A; US3092180A

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdampfer zur Konzentration einer Flüssigkeit oder einen Wärmeaustauscher, der einen in einem Gehäuse eingeschlossenen Rotor aufweist. Es wurden bereits Geräte dieser Art vorgeschlagen, bei welchen der Rotor aus einem hohlen, gewöhnlich kegelförmigen Körper besteht, an dessen Innenseite das durch Wärme zu behandelnde Gut in der Mitte eingeleitet wird und aus dem es am Umfang ausgetragen wird, während das wärmeabgebende Medium an der Außenseite des Rotors zugeführt wird. Wenn der Rotor in einem solchen Gerät auf einer hohen Drehzahl gehalten wird, ist es möglich, einen beträchtlichen Wärmeübergang zu erzielen. Das Volumen des Gerätes wird jedoch im Verhältnis zur Wärmeübergangsfläche ziemlich groß. Es wurde daher vorgeschlagen, den Rotor aus zwei gegenüberliegenden, kegelförmigen Flächen sowie mit einer Vielzahl durch diese Flächen gebildeten Kammern herzustellen, die parallel geschaltet und einander axial überlagert sind. Hierdurch wurde jedoch keine wesentliche Raumersparnis erzielt, was hauptsächlich durch die Konstruktion der Wärmeübergangsflächen und durch die Zwischenräume zwischen diesen bedingt ist.The invention relates to an evaporator for concentrating a liquid or a heat exchanger, which has a rotor enclosed in a housing. There were already devices of this Proposed type in which the rotor consists of a hollow, usually conical body on whose inside the good to be treated by heat is introduced in the middle and from which it is on Scope is discharged while the heat-emitting medium is supplied to the outside of the rotor will. If the rotor in such a device is kept at a high speed, it is possible to achieve a considerable heat transfer. However, the volume of the device is in Relation to the heat transfer area quite large. It was therefore proposed to turn the rotor off two opposite, conical surfaces as well as with a plurality formed by these surfaces Manufacture chambers that are connected in parallel and axially superimposed on one another. However, this was no significant space savings achieved, which is mainly due to the construction of the heat transfer surfaces and is conditioned by the spaces between them.

Die Erfindung ermöglicht in dieser Hinsicht eine wesentliche Verbesserung, die in der Hauptsache dadurch erreicht wird, daß der Rotor mit einer Anzahl gleichförmiger Trennwände versehen ist, die gleichartig und ineinander angeordnet sind, gleichachsig und konisch sind und zwischen welchen sich Kanäle oder Schlitze befinden, von denen jeder zweite so angeordnet ist, daß die wärmeaufnehmende Flüssigkeit hindurchfließt, während die übrigen so angeordnet sind, daß das wärmeabgebende Medium hindurchfließt, wobei sich die Einlasse der Kanäle oder Schlitze für das wärmeaufnehmende Medium in der Mitte befinden und ihre Auslässe am Umfang, während sowohl die Einlasse als auch die Auslässe der Kanäle für das wärmeabgebende Medium am Umfang Hegt.The invention enables a substantial improvement in this respect, mainly thereby what is achieved is that the rotor is provided with a number of uniform partition walls which are identical and are arranged one inside the other, are equiaxed and conical and between which there are channels or slots are located, every second of which is arranged so that the heat-absorbing liquid flows through, while the rest are arranged so that the heat-emitting medium flows through, wherein the inlets of the channels or slots for the heat-absorbing medium in the Center and their outlets on the circumference, while both the inlets and the outlets of the Channels for the heat-emitting medium on the circumference.

Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben, und zwar zeigtThe invention is described in more detail below in conjunction with the drawings, namely shows

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Axialschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes undFig. 1 is a schematic representation of an axial section of an embodiment of the invention Device and

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform, ebenfalls im Axialschnitt.Fig. 2 shows a further embodiment, also in axial section.

Der in Fig. 1 dargestellte Verdampfer oder Wärmeaustauscher weist einerseits ein aus zwei Teilen 1 und 2 bestehendes Gehäuse auf, das gleichzeitig einen Rahmen bildet, wobei die beiden Teile Verdampfer oder WärmeaustauscherThe evaporator or heat exchanger shown in Fig. 1 has one of two on the one hand Parts 1 and 2 of the existing housing, which at the same time forms a frame, the two parts Evaporator or heat exchanger

Anmelder: Aktiebolaget Separator, StockholmApplicant: Aktiebolaget Separator, Stockholm

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,Representative: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälteand Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, Munich 27, Pienzenauer Str. 2, patent attorneys

Beanspruchte Priorität: Schweden vom 17. September 1958 (Nr. 8791/58)Claimed priority: Sweden of September 17, 1958 (No. 8791/58)

Sven Alfred Bertil Dahlgren, Danderyd (Schweden), ist als Erfinder genannt wordenSven Alfred Bertil Dahlgren, Danderyd (Sweden), has been named as the inventor

durch Schrauben 3 zusammengehalten werden, und andererseits einen Rotor, der ebenfalls aus zwei Teilen 5 und 6 besteht, der durch zwei Bolzen 4 zusammengehalten wird und eine Anzahl konischer Trennwände? enthält. Diese konischen Trennwände sind paarweise durch ringförmige Teile 8, 9 verbunden, welche wechselweise an den Außen- und Innenkanten so angeordnet sind, daß sie zwischen den Trennwänden Kanäle oder Schlitze bilden, wobei jeder zweite Kanal 10 zur Mitte offen ist, während die anderen Kanäle 11 in der Mitte durch die RingeS geschlossen sind. Der Rotorteil 6 sitzt auf einer Hohlwelle 12, die durch zwei Kugellager 14, 15 gelagert ist, welche in einem am Teill durch Schrauben befestigten Lagergehäuse 13 angeordnet sind, wobei die Welle mit einer Antriebsscheibe 16 versehen ist.are held together by screws 3, and on the other hand a rotor, which also consists of two Parts 5 and 6 are held together by two bolts 4 and a number of conical ones Partitions? contains. These conical partitions are connected in pairs by annular parts 8, 9, which are arranged alternately on the outer and inner edges so that they are between the partition walls form channels or slots, every other channel 10 being open to the center, while the other channels 11 are closed in the middle by the ringsS. The rotor part 6 sits on a hollow shaft 12, which is supported by two ball bearings 14, 15, which in a part through Bearing housing 13 fastened to screws are arranged, the shaft having a drive pulley 16 is provided.

Die Ringe 9 sind einander überlagert und mit zwischenliegenden Dichtungsringen 17 sowie Kanälen 18, 19 versehen, die einander kreuzen. Die Kanäle 18 sind axial gerichtet, innerhalb der DichtungsringeThe rings 9 are superimposed on one another and with sealing rings 17 and channels between them 18, 19 provided that cross each other. The channels 18 are directed axially within the sealing rings

17 angeordnet und liegen einander in den verschiedenen Ringen gegenüber. Ferner stehen die Kanäle17 and are located opposite each other in the various rings. The channels are also available

18 durch Nute 20 in Verbindung mit den Schlitzen 10 und münden an ihren unteren Enden in einen gemeinsamen Sammeltrog 21, der am unteren Ende des Teils 6 vorgesehen ist. In diesem Trog befindet sich ein Schälrohr 22, welches mit einem mittigen Konzentratauslaß 23 in Verbindung steht. Der Teil 6 umgibt die Ringe 9 und zentriert sie. Die Ringe 9 ruhen zusammen mit einer konischen unteren Scheibe 2418 through grooves 20 in connection with the slots 10 and open at their lower ends into a common one Collecting trough 21, which is provided at the lower end of the part 6. In this trough is a peeling tube 22 which is connected to a central concentrate outlet 23. The part 6 surrounds the rings 9 and centers them. The rings 9 rest together with a conical lower disk 24

109 708/377109 708/377

auf einem Flansch 25 im Teil 6 auf und sind zwischen diesem Flansch und dem Teil 5 durch Bolzen 4 eingespannt. Der Teil 6 weist Öffnungen 26 auf, welche in den Ringen 9 vorgesehenen Nuten 27 und den Kanälen 19 gegenüberliegen und zusammen mit den Kanälen die Schlitze 11 mit der Kammer 28 zwischen dem Rotor und dem umgebenden Gehäuse verbinden. Die Kammer 28 ist mit einem Dampfeinlaß 29 und einem Kondensatauslaß 30 versehen.. Zwischen dem Rotor und den sich nicht drehenden Teilen sind Dichtungen 31, 32 vorgesehen. Das Innere des Rotors kann durch einen Auslaß 33 mit einer Vakuumquelle verbunden werden und weist ferner einen Einlaß 34 für das mit Wärme zu behandelnde Gut auf. Vom Einlaß 34 stehen Verteilungsrohre 35 ab, durch welche die mit Wärme zu behandelnde Flüssigkeit in die Schlitze 10 in der Mitte eingeleitet wird, von wo aus es über die Außenflächen ausgebreitet wird, welche durch die Trennwände 7 gebildet werden und Kammern begrenzen. Unter der Wirkung der Fliehkraft wird die Flüssigkeit in dünnen Schichten längs der erwähnten Begrenzungsflächen nach außen geschleudert, wobei sie die Wärme aufnimmt, welche der in die Schlitze 11 aus der Kammer 28 eintretende Dampf während seiner Kondensation an die Außenseite der Trennwände 7 abgibt. Das sich auf den Trennwänden 7 niederschlagende Kondensat wird von diesen durch die Fliehkraft sofort abgeschleudert, so daß immer eine gute Wärmeübertragung vom Dampf auf die Trennwände aufrechterhalten wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist, wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, ein Gehäuse vorgesehen, das aus zwei Teilen 36, 37 besteht, die durch Schrauben 38 zusammengehalten werden, sowie ein Rotor, der eine Anzahl konischer Trennwände 39 enthält, die paarweise durch ringförmige Teile abwechselnd an den Außenkanten und an den Innenkanten verbunden sind, so daß zwischen den Trennwänden Kanäle oder Schlitze gebildet werden, wobei jeder zweite Kanal 42 zur Mitte hin offen ist, während die anderen Kanäle 43 in der Mitte abgeschlossen sind. Die Trennwände 39 und die diesen zugeordneten Ringe 40, 41 sind in ein Gefäß eingesetzt, das nach oben offen ist, und und dessen Boden 45 so nach oben gebogen ist, daß er im wesentlichen der Form der Trennwände folgt. Die ringförmigen Teile 40 sind mit in Nuten angeordneten Dichtungsringen 46 versehen und werden durch einen Ring 47 und Bolzen 48 gegeneinander und gegen den Boden des Gefäßes 44 gedrückt. Der Ring 47 ist so geformt, daß er einen Sammeltrog 49 für das Konzentrat bildet, das aus den Zwischenräumen 42 durch in den Ringen 40 vorgesehene Kanäle 50 nach außen in den Trog geschleudert wird. Das Gefäß 44 ist seinerseits in ein weiteres Gefäß 51 eingesetzt und bildet zusammen mit dem letzteren und einem an diesem vorgesehenen Flansch 52 sowie mit einem zwischen den Gefäßen 44 und 51 mittels Bolzen 54 eingesetzten Dichtungsring 53 eine gesonderte Kammer 55. Das Gefäß 51 ist auf einer Hohlwelle 56 angeordnet, die durch zwei Kugellager 58, 59 gelagert ist, welche in einem Lagergehäuse 57 angeordnet sind, das am Teil 36 durch Bolzen befestigt ist, wobei die Welle 56 eine Antriebsscheibe 60 trägt. Die Kammer 55 steht über einen Kanal 61 in der Welle 56 mit einem Anschlußstück 62 für die Dampfzufuhr in Verbindung und ist an ihrem unteren Ende mit einem erweiterten Teil ausgebildet, in dem sich ein Schälrohr 63 befindet, das mit einer in der Welle angeordneten mittigen Auslaßleitung 64 für das Kondensat in Verbindung steht, das sich aus dem zugeführten Dampf bildet, welcher durch Öffnungen 65 aus der Kammer 55 in die Zwischenräume 43 eintritt, in der er unter Wärmeabgabe an die Trennwände 39 kondensiert. Das in den Zwischenräumen gebildete Kondensat wird durch die Öffnungen 65 in die Kammer 55 zurückgeschleudert.on a flange 25 in part 6 and are clamped between this flange and part 5 by bolts 4. The part 6 has openings 26 which are provided in the rings 9 grooves 27 and the Opposite channels 19 and together with the channels the slots 11 with the chamber 28 between the rotor and the surrounding housing. The chamber 28 is provided with a steam inlet 29 and a condensate outlet 30. There are seals between the rotor and the non-rotating parts 31, 32 are provided. The interior of the rotor can be accessed through an outlet 33 with a vacuum source are connected and also has an inlet 34 for the material to be treated with heat. From the Inlet 34 are from distribution pipes 35 through which the liquid to be treated with heat in the slots 10 is introduced in the middle, from where it is spread over the outer surfaces, which are formed by the partition walls 7 and delimit chambers. Under the effect of centrifugal force the liquid is thrown outward in thin layers along the mentioned boundary surfaces, absorbing the heat which enters the slots 11 from the chamber 28 Releases steam to the outside of the partition walls 7 during its condensation. That focus on the Dividing walls 7 condensate precipitating is thrown off by the centrifugal force immediately, so that good heat transfer from the steam to the partitions is always maintained. In the embodiment according to FIG. 2, as in the embodiment shown in FIG. 1, there is a housing provided, which consists of two parts 36, 37 which are held together by screws 38 are, as well as a rotor which contains a number of conical partitions 39, which are paired by annular Parts are connected alternately at the outer edges and at the inner edges, so that between Channels or slots are formed in the partition walls, with every other channel 42 towards the center is open, while the other channels 43 are closed in the middle. The partitions 39 and the these associated rings 40, 41 are inserted into a vessel that is open at the top, and and its Bottom 45 is bent upward so that it essentially follows the shape of the partition walls. the annular parts 40 are provided with sealing rings 46 arranged in grooves pressed against each other and against the bottom of the vessel 44 by a ring 47 and bolt 48. Of the Ring 47 is shaped so that it forms a collecting trough 49 for the concentrate from the interstices 42 is thrown through channels 50 provided in the rings 40 outwards into the trough. The vessel 44 is in turn inserted into a further vessel 51 and forms together with the latter and a flange 52 provided on this, as well as with one between the vessels 44 and 51 by means Bolt 54 inserted sealing ring 53 a separate chamber 55. The vessel 51 is on a hollow shaft 56 arranged, which is supported by two ball bearings 58, 59 which are arranged in a bearing housing 57 which is fastened to part 36 by bolts, the shaft 56 carrying a drive pulley 60. The chamber 55 is via a channel 61 in the shaft 56 with a connection piece 62 for the steam supply in connection and is formed at its lower end with an enlarged part in which a peeling tube 63 is located, which is arranged in the shaft with a central outlet line 64 for the Condensate is in communication, which forms from the supplied steam, which is through openings 65 enters the intermediate spaces 43 from the chamber 55, in which it releases heat to the partition walls 39 condensed. The condensate formed in the intermediate spaces is discharged through the openings 65 thrown back into the chamber 55.

ίο In dem offenen Trog 49 befindet sich ein Schälrohr 66, das mit einem durch die Wandung des oberen Teils 37 geführten Konzentratauslaß 67 in Verbindung steht. Die Kammer 68 zwischen dem Rotor und dem umgebenden Gehäuse ist mit einer Vakuuman-Schlußleitung 69 und mit einem Einlaß 70 für das durch Wärme zu behandelnde Gut versehen, welches durch Verteilungsleitungen 71 in die Zwischenräume eingeleitet wird. Das den Rotor umgebende Gehäuse ist ferner mit einem unteren Auslaß 72 versehen, der normalerweise geschlossen gehalten werden soll. Zwischen der Welle 56 und dem unteren Teil 36 des umgebenden Gehäuses ist ein Dichtungsring 73 angeordnet. Eine ähnliche Dichtung 74 ist zwischen der Welle 56 und dem Anschlußstück 62 angeordnet.In the open trough 49 there is a peeling tube 66 which is connected to a concentrate outlet 67 guided through the wall of the upper part 37. The chamber 68 between the rotor and the surrounding housing is provided with a vacuum connection line 69 and with an inlet 70 for the material to be treated by heat, which is introduced through distribution lines 71 into the intermediate spaces. The housing surrounding the rotor is also provided with a lower outlet 72 which is intended to be kept normally closed. A sealing ring 73 is arranged between the shaft 56 and the lower part 36 of the surrounding housing. A similar seal 74 is disposed between shaft 56 and fitting 62.

Hierbei ist zu erwärmen, daß zwischen den sich drehenden und feststehenden Teilen bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdampfers oder Wärmeaustauschers keine Dichtungen erforderlich sind, so daß dieses hinsichtlich der Dichtungen einen verhältnismäßig einfachen Aufbau hat.Here is to be heated that between the rotating and fixed parts in the embodiment of the invention shown in FIG Evaporator or heat exchanger no seals are required, so that this in terms of the seals have a relatively simple structure.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Evaporator or heat exchanger with a rotor enclosed in a housing, characterized in that the rotor is provided with a number of uniform partition walls (7,39) which are arranged in the same way and one inside the other, are equiaxed and conical and between which there are channels or slots (10, 11, 42, 43), of which every second (10, 42) is arranged so that the heat-absorbing liquid flows through, while the remaining (11, 43) are arranged so that the heat-emitting medium flows through, with the inlets (35, 71) of the channels or slots for the heat-absorbing liquid are in the middle and their outlets (18, 50) are on the circumference of the rotor, while both the inlets (19, 65) and the outlets (19, 65) the channels for the heat-emitting medium are arranged on the circumference of the rotor.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the outlets (18, 50) from the Channels or gates (10, 42) for the heat-absorbing liquid into a collection chamber or open into a collecting vessel (21, 49) that shares the channels with a peeling element (22, 66) is provided, and that the collection chamber (21, 49) and the channels or slots (10, 42) are in communication with a vacuum line (33, 69).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the channels or slots (10) and the collection chamber (21) assigned to them by seals (31) from the between the Rotor and the surrounding housing

closed chamber (28) are separated and that the chamber (28) with a steam inlet (29) and a condensate outlet (30) is provided for the heat-emitting medium.

4. Device according to spoke 2, characterized in that the channels or slots (42) and their associated collection chamber (49) directly with that between the rotor and the surrounding housing enclosed chamber (68) are in communication and that the rotor with an additional chamber (55) separated from the chamber (68) and a central one Steam inlet (61, 62) and also a central condensate outlet (64) for the heat emitting Has medium, the condensate outlet directly connected to a peeling element (63) is, which is arranged on the periphery of the additional chamber (55).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotor consists of a number of rotor elements which are connected to one another on the circumference by a common sealing device skid, each of these elements by two partition walls (7, 39) and spacer rings ( 8, 9, 40, 41), which connect the partition walls on the circumference and in the middle, is formed, the rings (9, 40) arranged on the circumference with inlet and outlet channels (18, 19, 50, 65) for the heat-absorbing and the heat-emitting medium, which channels cross each other, and are provided with sealing rings (17, 46).

1 sheet of drawings