DE1177621B

DE1177621B - Distribution and conveying device, especially for thin-film evaporators

Info

Publication number: DE1177621B
Application number: DEC23348A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Bernd Thier; Dipl-Ing Werner Baumbach
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1961-02-06
Filing date: 1961-02-06
Publication date: 1964-09-10

Description

Verteiler- und Fördervorrichtung, insbesondere für Dünnschichtverdampfer Die schonende Verdampfung temperaturempfindlicher Substanzen wird in Dünnschichtverdampfern durchgeführt, bei denen die Flüssigkeit als Film auf eine beheizte zylindrische Wand ausgebreitet wird.Distribution and conveying device, in particular for thin-film evaporators The gentle evaporation of temperature-sensitive substances is carried out in thin-film evaporators carried out in which the liquid as a film on a heated cylindrical Wall is spread out.

Die Erzeugung dieser Dünnschicht erfolgt durch mechanische Vorrichtungen, z. B. Wischer, Schaber, Flügel oder Bürsten.The production of this thin layer is carried out by mechanical devices, z. B. wipers, scrapers, wings or brushes.

Als solche Konstruktionen sind der Sambay- und Luwa-Verdampfer bekannt (Chem. Ing. Technik 25, 573/74 [1953]; 27, 257/61 [1955]; deutsche Patentschrift 915 450). The Sambay and Luwa evaporators are known as such constructions (Chem. Ing. Technik 25, 573/74 [1953]; 27, 257/61 [1955]; German patent specification 915 450).

Bei den Verdampfern mit starren Flügeln, die in einem Abstand von etwa 1 bis 2 mm von der Wand laufen und durch Ventilationswirkung des schnellrotierenden Systems eine Filmbildung erzeugen, ist die Entfernung von Feststoffen oder hochviskosen anhaftenden Rückständen von der Wandfläche nicht möglich, da die unmittelbare Wandberührung fehlt. In the case of the evaporators with rigid blades spaced at a distance of run about 1 to 2 mm from the wall and through the ventilation effect of the rapidly rotating System producing a film is the removal of solids or highly viscous adhering residues from the wall surface are not possible, as the direct contact with the wall is missing.

Die pendelnd aufgehängten Wischerblätter werden durch Fliehkraftwirkung zwar an die Wand gedrückt, doch ist die Filmschichtdicke abhängig vom Anpreßdruck der Verteilerorgane und der Zähigkeit des Produktes. The wiper blades, which are suspended in a pendulous manner, are activated by centrifugal force Although pressed against the wall, the film thickness depends on the contact pressure the distribution organs and the viscosity of the product.

Die deutsche Patentschrift 915 450 benutzt zur Lagerung und Zentrierung des Rotationssystems einen oder mehrere produktgeschmierte Lauf- oder Führungsringe, die auf der Innenfläche der Verdampferwand laufen und schrägverlaufende Schmiernuten bzw. Produktdurchlässe aufweisen. Infolge der hohen Umfangsgeschwindigkeit dieser Lauf- oder Führungsringe und durch Aufnahme sämtlicher Kräfte aus dem Rührsystem treten besonders bei schlecht schmierenden Stoffen erhebliche Beschädidungen an der Verdampferwand auf. Durch hohe örtliche Reibungswärme, die an der Laufstelle auftritt, besteht die Gefahr, daß das Produkt verkrustet und das Lager festläuft. The German patent specification 915 450 used for storage and centering of the rotation system one or more product-lubricated race or guide rings, which run on the inner surface of the evaporator wall and inclined lubrication grooves or have product passages. As a result of the high peripheral speed of this Running or guide rings and by absorbing all forces from the stirring system Significant damage occurs, especially with poorly lubricating materials the evaporator wall on. Due to the high local frictional heat generated at the running point occurs, there is a risk of the product becoming encrusted and the bearing seizing up.

Nach der deutschen Patentschrift 1 044 764 werden zur Verteilung fließfähiger sowie zäher, klebriger oder pastöser Substanzen an der Innenwand von Dünnschichtverdampfern Rollen eingesetzt, die in mit der Welle verbundenen und zweckmäßig mit Schlitzen versehenen Traversen drehbar gelagert sind. Die bei der Drehung der Welle sich ausbildende Zentrifugalkraft bewirkt, daß die Rollen sich radial in den Schlitzen der Traversen nach außen bewegen und auf der Verdampferinnenwand abrollen, wobei das Produkt als Film ausgebreitet wird. According to the German patent specification 1 044 764 are for distribution flowable as well as viscous, sticky or pasty substances on the inner wall of Thin film evaporators are used, which are connected to the shaft and expedient slotted cross members are rotatably mounted. The one at the turn of the Centrifugal force that forms in the wave causes the rollers to move radially into the Move the slits of the crossbars outwards and roll them on the inside wall of the evaporator, the product being spread out as a film.

Bei der Drehung der Welle legt sich der Zapfen an den hinteren Schenkel der Traverse und wird von diesem mitgenommen. Eine Lagerung des Zapfens in dem Schlitz der Traverse ist nicht gegeben, da dieser lediglich als Mitnehmerarm ausgebildet ist. Bei langen Rollen besteht außerdem die Gefahr, daß sie verkanten, sobald es zu einem unregelmäßigen Produktaufbau an der Verdampferwand kommt. When the shaft rotates, the pin rests on the rear leg the traverse and is taken along by it. A storage of the pin in the slot the traverse is not given there this is only designed as a driver arm is. With long roles there is also the risk that they jam as soon as it is there is an irregular product build-up on the evaporator wall.

Das Schleifprinzip der Wischerblätter ist gegenüber einer gleitenden Rollenbewegung in bezug auf Abrieb und Riefenbildung auf der Verdampferwand, namentlich bei schlecht schmierenden Stoffen nachteilig. Andererseits sind zur Entfernung von hochviskosen Stoffen, Festprodukten, Verkrustungen oder Anbackungen starke Schubkräfte erforderlich. The principle of grinding of the wiper blades is opposite to a sliding one Roller movement with regard to abrasion and scoring on the evaporator wall, in particular disadvantageous for poorly lubricating substances. On the other hand, to remove highly viscous substances, solid products, encrustations or caking strong shear forces necessary.

Erfindungsgemäß wird eine rotierende Vorrichtung zum Verteilen und Fördern von Flüssigkeiten an zylindrischen Innenwänden von insbesondere Dünnschichtverdampfern vorgeschlagen, die die erwähnten Nachteile dadurch behebt, daß sie aus als spiralige Federn ausgebildeten Verteiler- und Förderorganen (5) besteht, die über in Führungsbahnen (12) radial bewegliche Kugeln (7) von an einer Welle (3) sitzenden Tragarmen (4) gehalten werden. Durch das schraubenlinienförmige Ablaufen der Verteiler- und Förderorgane auf der Verdampfungsinnenwand ist die Entfernung und der Transport von sich dort ansetzenden hochviskosen Stoffen und Festprodukten gewährleistet. Die spiralige Feder als Verteiler- und Förderorgan kann neben der runden Querschnittsform verschiedene Profile aufweisen (dreieckig, quadratisch, rechteckig), um dadurch entsprechend der Eigenschaft des Produktes eine bessere Verteilung bzw. Förderung zu erreichen. Durch die rollende Bewegung der Spirale an der Verdampferwand ist der Abrieb gegenüber einer schleifenden Bewegung vernachlässigbar klein. Durch die Lagerung der Verteiler- und Förderorgane in einer Kugel, die radial im Fliehkraftfeld beweglich ist, wird nicht nur das Einzelorgan einwandfrei gelagert und durch das Kugelgelenk vor Verkanten geschützt, sondern auch das gesamte Rührwerk ist als Rollenlagersystem ausgebildet und somit einwandfrei gelagert und zentriert. According to the invention a rotating device for distributing and Conveying liquids on the cylindrical inner walls of thin-film evaporators in particular proposed that overcomes the disadvantages mentioned by making it from a spiral There is distribution and conveying organs (5) in the form of springs, which are in guideways (12) radially movable balls (7) from support arms (4) seated on a shaft (3) being held. Due to the helical flow of the distribution and conveying organs on the inside wall of evaporation is the removal and transport of itself highly viscous substances and solid products. The spiral In addition to the round cross-sectional shape, the spring as a distribution and conveying element can have different shapes Have profiles (triangular, square, rectangular) in order to thereby correspond accordingly the property of the product to achieve better distribution or promotion. Due to the rolling movement of the spiral on the evaporator wall, the abrasion is opposite a grinding movement negligibly small. By storing the distribution and conveying organs in a ball that is radially movable in the centrifugal force field Not only is the individual organ properly stored and prevented from tilting thanks to the ball joint protected, but also the entire agitator is a roller bearing system trained and therefore perfectly stored and centered.

Die Erfindung soll an Hand von Abbildungen beschrieben und ihre Wirkungsweise erläutert werden. The invention is to be described with reference to figures and its mode of operation explained.

In Abt. 1 ist die Gesamtansicht eines Dünnschichtverdampfers dargestellt; Ab b. 2 zeigt einen Schnitt durch den Verdampfer und A b b. 3 die dazugehörige Draufsicht. In section 1, the overall view of a thin film evaporator is shown; From b. 2 shows a section through the evaporator and A b b. 3 the associated top view.

In einem zylindrischen Verdampferrohr 1, das durch den zonenweise aufgebrachten Mantel 2 beheizt wird, läuft eine Welle 3. Auf der Welle 3 sind Tragarm 4 mit Hilfe eines Paßstiftes 13 befestigt. In a cylindrical evaporator tube 1, which is zoned through the Applied jacket 2 is heated, a shaft 3 runs. On the shaft 3 there are support arms 4 fastened with the aid of a dowel pin 13.

Die Tragarme 4 besitzen eine Führungsbahn 12 zur Aufnahme der Kugel 7. Die Führungsbahn 12 ist als halbrunde Nut ausgebildet, so daß die Kugel 7 sich bei der Drehung der Welle 3 durch Fliehkraft radial nach außen bewegen kann. Als Gegenlager für die Kugel 7 ist ein Einsatzstück 6 mit einer schalenförmigen Ausdrehung vorgesehen, das gleichzeitig zur Aufnahme und Führung der spiraligen Feder 5 dient.The support arms 4 have a guide track 12 for receiving the ball 7. The guide track 12 is designed as a semicircular groove so that the ball 7 is can move radially outward when the shaft 3 rotates by centrifugal force. as The counter bearing for the ball 7 is an insert 6 with a bowl-shaped recess provided, which serves to hold and guide the spiral spring 5 at the same time.

Das Produkt gelangt über den Einlaufstutzen 9 in die Verteilervorrichtung 10 und wird an die Verdampferinnenwand geschleudert. Die Verteiler- und Förderorgane 5 erzeugen einen Flüssigkeitsfilm. Die Dämpfe wandern nach oben zu dem Stutzen 8 und werden vorher durch einen rotierenden Prallabscheider 11 von mitgerissenen Flüssigkeitströpfchen befreit.The product reaches the distributor device via the inlet connection 9 10 and is thrown against the inside wall of the evaporator. The distribution and funding bodies 5 create a liquid film. The vapors migrate up to the nozzle 8 and are previously entrained by a rotating impact separator 11 from liquid droplets freed.

Durch die Kugeln 7 sind die einzelnen spiraligen Federn 5 als Verteiler- und Förderorgane einwandfrei gelagert, so daß auch große axiale Kräfte, die durch die produktfördernde Schubkomponente in vertikaler Richtung auftreten, aufgenommen werden können. Durch die Kugelgelenkverbindung wird außerdem beim Verkanten der Verteiler- und Förderorgane 5 eine Anpassung an die an der Verdampferwand gegebenenfalls auftretenden Unebenheiten erreicht. Through the balls 7, the individual spiral springs 5 are used as a distributor and conveying organs correctly stored, so that even large axial forces that are caused by the product-conveying thrust component occur in the vertical direction, added can be. The ball joint connection is also used when tilting the Distribution and conveying organs 5 an adaptation to the one on the evaporator wall if necessary occurring bumps reached.

Die Kugelführungsbahn 12 hat innen einen Anschlag als Begrenzung für die Kugel 7, der so bemessen ist, daß beim Anliegen der Kugel 7 die Verteiler-und Förderorgane 5 gegenüber den Tragarmen 4 um einige Millimeter nach außen vorstehen. Treten Exzentrizitäten in dem rotierenden System auf, z. B. durch einseitigen Produktaufbau an der Verdampferwand, so können die Verteiler- und Förderorgane 5 zwar nach innen ausweichen, laufen jedoch weiterhin auf der Verdampferwand. Damit ist das gesamte Rotationssystem in seiner Lagerung und Zentrierung wie ein Rollenlager ausgebildet und benötigt keine Lauf- oder Führungsringe bzw. Spurlager. Diese Lagerung und Selbstzentrierung des rotierenden Systems ist nicht nur auf spiralige Federn anwendbar, sondern kann bei jedem beliebigen Rotationskörper durchgeführt werden, der als Verteiler- und Förderorgan wirken soll. The ball track 12 has a stop on the inside as a limitation for the ball 7, which is dimensioned so that when the ball 7 is in contact with the distributor and Conveyor organs 5 protrude outward by a few millimeters with respect to the support arms 4. Do eccentricities occur in the rotating system, e.g. B. by one-sided product structure on the evaporator wall, the distribution and conveying elements 5 can indeed go inwards evade, but continue to run on the evaporator wall. So that is the whole Rotation system designed like a roller bearing in its bearing and centering and does not require any running or guide rings or thrust bearings. This storage and self-centering of the rotating system is not only applicable to spiral springs, but can be carried out on any rotational body that is used as a distributor and Funding body should act.

Die Anwendung der beschriebenen Vorrichtung beschränkt sich nicht nur auf den Dünnschichtverdampfer, sondern kann auch beispielsweise in einem gefüllten Rührbehälter oder turm artigen Apparat eingesetzt werden, in dem durch die Reaktion entstandener Wandansatz entfernt werden soll. The application of the device described is not restricted only on the thin film evaporator, but can also, for example, in a filled one Stirred vessel or tower-like apparatus can be used in which the reaction The resulting wall attachment should be removed.

Ein weiteres Anwendungsgebiet ist z. B. auch die Vakuumrektifikation bei niedrigem Druckverlust. Another area of application is z. B. also vacuum rectification with low pressure loss.

Durch Ausbildung des Hauptrotors als Hohlwelle mit Kühlrippen werden Dampf und Flüssigkeit einer steten Reihenfolge von partieller Kondensation und Verdampfung unterworfen. Das an den Kühlflächen des Rotors sich bildende Kondensat wird durch Fliehkraft über die spiraligen Federn an das beheizte Verdampferrohr gebracht, wo es sofort wieder verdampft. Bei diesem Verfahren wirkt die spiralige Feder mit ihrer großen Oberfläche als Austauschelement zwischen Dampf und Flüssigkeit, so daß eine Anreicherung im Sinne einer Rektifikation stattfindet.By designing the main rotor as a hollow shaft with cooling fins Vapor and liquid in a constant sequence of partial condensation and evaporation subject. The condensate that forms on the cooling surfaces of the rotor is carried through Centrifugal force is brought to the heated evaporator tube via the spiral springs, where it immediately evaporates again. In this process, the spiral spring acts with her large surface as an exchange element between vapor and liquid, so that a Enrichment takes place in the sense of a rectification.

Auch bei der Molekular- oder Kurzwegdestillation kann die Vorrichtung vorteilhaft eingesetzt werden. The device can also be used for molecular or short-path distillation can be used advantageously.

Durch Einbau einer feststehenden Kühlfläche im Innern des Verdampferrohres können die aus der Filmschicht an der Verdampferwand austretenden Dämpfe an der gekühlten Fläche kondensieren und nach unten ablaufen.By installing a fixed cooling surface inside the evaporator tube the vapors emerging from the film layer on the evaporator wall can be absorbed by the condense on the cooled surface and drain downwards.

Claims

Claims: 1. Rotating device for distributing and conveying of liquids and solids on cylindrical inner walls of vessels, in particular of thin-film evaporators, consisting of radially movable distribution and conveying elements, which are held in guideways by support arms seated on a shaft. d a d u r c h g e - indicates that the distribution and conveying organs (5) as a spiral Springs are formed over in the guide tracks (12) radially movable balls (7) are stored and when the balls hit the inner boundary of the guideways (12) protrude outwards from the support arms (4).

2. Device according to claim 1 for use in rectification apparatus, characterized in that the shaft (3) is a hollow shaft provided with cooling fins is trained.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1,044,764.