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Einrichtung zur Wiedergewinnung eines chemischen Lösungsmittels,
das schwerer als Wasser ist, aus einem Gemisch von Luft und Dampf des Lösungsmittels
Insbesondere bei der chemischen Reinigung von Textilien usw. ergibt sich oft die
Aufgabe, ein chemisches Lösungsmittel aus einem Gemisch von Luft und Dampf des Lösungsmittels
rasch zurückgewinnen zu können. Das wird in der Regel durch Abkühlung des Luft-Dampf-Gemisches
bewerkstelligt, wobei das Lösungsmittel kondensiert. Übliche Kühler, bei denen das
Luft-Dampf-Gemisch und ein Kühlmedium durch voneinander getrennte, aneinander angrenzende
Räume geleitet werden, sind aber verhältnismäßig wenig wirksam. Aus diesem Grund
ist bereits ein Sprühkühler geschaffen worden, der Düsen zum Einspritzen 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 zugeleitet. Diese Abscheidung kann
mechanisch durchgeführt werden, da sich die Lösungsmitteltropfen im Kühlwasser nicht
lösen.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ausüben des zuletzt erwähnten
Verfahrens und weist demzufolge einen vom Luft-Dampf-Gemisch durchströmten Sprühkühler
mit Düsen zum Einspritzen von Kühlwasser sowie eine Vorrichtung zum Abscheiden des
kondensierten Lösungsmittels aus dem Kühlwasser auf.
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Gegenüber den bekannten Einrichtungen dieser Art unterscheidet sich
diejenige gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß der Sprühkühler aus einem
an beiden Enden geschlossenen zylindrischen Gehäuse besteht, das an seinem einen
Ende einen tangential einmündenden Einlaßstutzen aufweist, mehrere Sprühdüsen in
der Mitte des Gehäuses angeordnet sind, und am anderen Ende des Gehäuses ein siebartiger
Mantel sowie ein Luftauslaßstutzen angebracht sind.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform. des Erfindungsgegenstandes.
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Fig. 1 zeigt die Einrichtung rein - 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.
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Der in Fig. 1 und 2 ersichtliche Sprühkühler weist ein zylindrisches
Gehäuse 10 auf, das an seinen beiden Stirnenden durch abnehmbare Deckel 11 und 12
verschlossen ist. Die an den einen Deckel 11 angrenzende Endpartie des Gehäuses
10 ist mit einem
tangential einmündenden Einlaßstutzen 13 für das Luft-Dampf-Gemisch
versehen, aus welchem das in Form von Dampf enthaltene chemischeLösungsmittel zurückzugewinnen
ist. Die andere, an den Deckel 12 angrenzende Endpartie des Gehäuses 10 weist einen
seitlichen Auslaßstutzen 14 für die vom Lösungsmittel befreite Luft auf.
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In der Mittelpartie des Gehäuses 10 befinden sich mehrere Sprühdüsen
15, die an einem kreisbogenförmig verlaufenden Rohrstück 16 angeordnet sind, das
sich gegen die Innenseite der Umfangswand des Gehäuses 10 ab stützt. Die Düsen 15
sind wenigstens annähernd axial zum Gehäuse 10 gegen den Einlaßstutzen 13 hin gerichtet.
Die beiden Enden des Rohtstückes 16 sind durch Schraubkappen 17 oder auf andere
Weise verschlossen. Das Rohrstück 16 ist mit dem einen Ende eines Rohres 18 verbunden,
dessen anderes Ende mit Hilfe einer lösbaren Schraubkupplung 19 an ein Zuleitungsrohr
20 für Kühlwasser angeschlossen, das die Umfangswand des Gehäuses 10 durchsetzt
und an demselben befestigt ist. Bei abgenommenemDeckel11 und gelöster Kupplung 19
kann
die aus den Teilen 15 bis 18 bestehende bauliche Einheit axial
aus dem GehäuselO herausgezogen, gereinigt und wieder axial eingesetzt werden.
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Die mit dem Luftauslaßstutzen 14 versehene Endpartie 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 Füllkörper können
z. B. aus kleinen Glasteilchen, vorzugsweise in der Gestalt von kurzen Rohrstücken,
bestehen. Der Außendurchmesser des siebartigen Mantels 21 ist kleiner als der Innendurchmesser
des GehäuseslO, so daß zwischen dem Mantel 21 und der Umfangswand des Gehäuses 10
ein ringförmiger Raum besteht, der mit dem Auslaßstutzen 14 kommuniziert. An dem
den Sprühdüsen 15 zugekehrten Stirnende des Mantels 21 ist ein Blendenring 22 befestigt,
dessen äußere Umfangskante gegen die Umfangswand des Gehäuses 10 abgestützt ist.
Der Blendenring 22 ragt daher von der Umfangswand des Gehäuses 10 radial nach innen,
und er ist zwischen den Sprühdüsen 15 und dem Mantel 21 angeordnet. Ein am Blendenring
22 befestigter, nachgiebiger Dichsungsring 23 dichtet den Blendenring gegen die
Um Umfangswand des Gehäuses 10 ab. Am anderen Stirnende des Mantels 21 ist ein Haltering
24 befestigt, der einige radial nach außen abstehende, in derZeichnung nicht dargestellte
Stützarme aufweist, die gegen die Umfangswand des Gehäuses 10 anliegen. Ferner ist
am Haltering 24 ein nachgiebiger Dichtungsring 25 angeordnet, 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 bis 25 bestehende bauliche Einheit axial aus dem Gehäusel0
herausgenommen, gereinigt und wider axial eingeschoben werden.
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Das Gehäuse 10 ist wenigstens annähernd waagerecht verlaufend angeordnet
und weist längs seiner tiefstgelegenen Mantellinie einen Längsschlitz 26 auf, unterhalb
welchem eine Sammelrinne 27 befestigt ist.
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Von der Sammelninne 27 führt ein Abflußrohr 28 zur Vorrichtung zum
Abscheiden des kondensierten chemischen Lösungsmittels vom Kühlwasser, die nachstehend
erläutert wird.
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Gemäß Fig. 1 und 3 weist die Abscheidevorrichtung einen wannenförmigen
Behälter 30 mit einem schräg verlaufenden, gegenüber der Horizontalen geneigten
Boden 31 auf, bis zu dessen oberem Ende das Rohr 28 reicht. Im Innern des Behälters
30 befindet 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 Filterfüllmatorial
33 gehalten ist, das z. B. aus Grobsand, Metallwatte oder kleinen Körpern wie im
Mantel21 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.
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Zwischen dem Rohr 28 und dem Filterkorb 32 befindet sich im Innern
des Behälters 30 ein Wehr 38, dessen obere Kante unterhalb des Flüssigkeitsspiegels
liegt und das an seiner unteren Kante mindestens einen verhältnismäßig kleinen Durchlaß
39 aufweist.
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Die das Wehr 38 überlaufende Flüssigkeit muß noch
ein Grob sieb 40
durchlaufen, um zum Filterkorb 32 gelangen zu können.
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Unter der tiefsten Stelle des Behälterbodens 31 ist ein Sammelraum
41 für das Lösungsmittel angeordnet, 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 Entnahmerohr43 hinein, das bis gegen den Boden des Sammelraumes
11 hinabreicht. An dem schräg verlaufenden Boden 31 ist noch eine niedrige Schwei
e 45 befestigt, vor welcher sich ein Schlammabscheidewehr 46 befindet, dessen untere
Kante einigen Abstand vom Boden 31 aufweist, während die obere Kante des Wehres
46 einen größeren Abstand von der Unterseite des Filterkorbes 32 aufweist.
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Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist
wie folgt: Durch den Einlaßstutzen 13 wird ein Gemisch von Luft und Dampf eines
chemischen Lösungsmittels bei einer Temperatur von beispielsweise 40 bis 500 C eingelassen.
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Wegen der tangentialen Anordnung des Einlaßstutzens 13 strömt das
Luft-Dampf-Gemisch längs schraubenlinienförmigen 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-Gemisches unmittelbar in dieses eingespritzt wird. Dadurch
wird das Luft-Dampf-Gemisch sofort abgekühlt, wobei das chemische Lösungsmittel
kondensiert. Durch die Rotationskomponente der Strömung des Luft-Gas-Gemisches werden
zahlreiche der entsprechenden Lösungsmitteltropfen, 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.
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Dies hat gemäß bekannten physikalischen Gesetzen eine Vergrößerung
der Rotationsgeschwindigkeit zur Folge, so daß die aus Wasser und Lösungsmittel
bestehenden Flüssigkeitstropfen stärker auszentrifugiert werden. Die Luft ist gezwungen,
den siebartigen Mantel 21 etwa radial zu durchsetzen, um zum Auslaßstutzenl4 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 nieder und werden somit zurückgehalten.
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Alle Flüssigkeitstropfen fließen nach und nach durch den Schlitz 26
des Gehäuses 10 in die Sammekinne 27, um von dort durch das Rohr 28 abzufließen.
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Wie bereits eingangs erwähnt, lösen sich die Lösungsmitteltropfen
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 Oberflächenspannung als dieses. Diese Eigenschaften werden in der Vorrichtung
gemäß Fig. 3 zur -Trennung des Lösungsmittels vom Wasser benutzt.
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Zufolge ihres größeren spezifischen Gewichtes senken sich die Lösungsmitteltropfen
im Wasser ab.
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Während der größte Teil der durch das Rohr 28 einlaufenden 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 schweben. Im Sieb 40 werden größere Verunreinigungen der Flüssigkeit,
wie z. B. Textilfasern usw., zurückgehalten. Im Raum unterhalb des Filterkorbes
32 finden zahlreiche Lösungsmitteltropfen Zeit, sich auf den Boden 31 des Behälters
30 abzusenken. Die übrigen Tropfen werden mit demWasserstrom von unten nach oben
in das Filtermaterial 33 gefördert. Die geringere Oberflächenspannung der Lösungsmitteltropfen
bewirkt nun, daß die letzteren das Filtermaterial 33 sofort benetzen und sich an
demselben verteilen. Während das Wasser das Filtermaterial 33 nach oben verläßt,
schließen sich die Lösungsmitteltropfen imFiltermaterial33 zu größeren Tropfen zusammen,
die schließlich nach unten abtropfen und sich auf den Behälterboden 31 absetzen.
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Die in Fig. 3 durch Punkte angedeuteten Lösungsmitteltropfen fließen
nach und nach durch die Öffnung 42 in den Sammelraum 41, wo sie sich in dem dort
bereits vorhandenen Wasser absenken. Die Schwelle 45 und das Wehr 46 bewirken eine
Abscheidung von Schlamm und shnlichen 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, wogegen das im unteren Teil des Sammelraumes 41 vorhandene Lösungsmittel
durch den hydrostatischen Druck der darüber lastenden Flüssigkeitsmenge über das
Rohr 43 hinausgepreßt wird.
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Das hier in Frage kommende chemische Lösungsmittel ist z. B. Perchloräthylen
oder Trichloräthylen.
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PATENTANSPROCHE: 1. Einrichtung zur Wiedergewinnung eines chemischen
Lösungsmittels, das schwerer als Wasser ist, aus einem Gemisch von Luft und Dampf
des Lösungsmittels, mit einem vom Luft-Dampf-Gemisch durchströmten Sprühkühler,
der Düsen zum Einspritzen von Kühlwasser aufweist, und mit einer Vorrichtung zum
Abscheiden des kondensierten Lösungsmittels aus dem Kühlwasser, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sprühkühler aus einem an beiden Enden geschlossenen zylindrischen Gehäuse
(10) besteht, das an seinem einen Ende einen tangential einmündenden Einlaßstutzen(13)
aufweist, mehrere Sprühdüsen (15) in der Mitte des Gehäuses (10) angeordnet sind,
und am anderen Ende des Gehäuses (10) ein siebartiger Mantel (21) sowie ein Luftauslaßstutzen
(14) angebracht sind.