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Vorrichtung zum Vermischen von Flüssigkeiten und Gasen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Vermischen von Flüssigkeiten und Gasen in
einem waagerecht liegenden zylindrischen Gefäß, in dem sich eine unterhalb der Gefäßachse
in Längsrichtung verlaufende, mit Schleuderscheiben besetzte Welle befindet.
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Die bekannten Anordnungen dieser Art zeigen den Nachteil, daß ein
Teil der behandelnden Flüssigkeit, die infolge des Gefälles zwischen der Einlaß-
und der Auslaßöffnung den Behandlungsraum durchläuft, durch den Zwischenraum zwischen
den Schleuderscheiben und der Wandung des Behandlungsraumes fließt, ohne mit dem
Gas in Berührung gebracht worden zu sein, also den Behandlungsraum unbehandelt durchströmt.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, hat man zwischen den einzelnen Schleuderscheiben
Zwischenwände angeordnet, deren Abmessungen jedoch so gewählt wurden, daß ein Teil
der Flüssigkeit die Zwischenwände unbehandelt um-oder überfließen konnte.
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Erfindungsgemäß ist die gleichmäßige Behandlung der ganzen den Behandlungsraum
durchfließenden Flüssigkeitsmenge durch die Vereinigung folgender Merkmale sichergestellt:
a) Zwischen den Schleuderscheiben werden kreissegmentförmige Dammwände angeordnet,
deren Kämme unterhalb der Welle liegen; b) an der Innenwand des Behandlungsraumes
sind ringsegmentförmige Trennwände angeordnet, die in Kammhöhe der Dammwände enden
und sich, in der Flüssigkeitsförderrichtung gesehen, jeweils hinter den Dammwänden
befinden; c) die Schleuderscheiben werden als Hohischeiben mit am Umfang angeordneten
Austrittsöffnungen ausgebildet, deren stromaufwärts liegende Scheibenfiächen jeweils
mit einer durch eine Ringlippe begrenzten zentrischen Öffnung versehen sind, wobei
vor der Ringlippe jeweils eine Stauwand angeordnet ist.
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Die Dammwände und die Stauwände werden vorteilhaft baulich zu Trögen
vereinigt, deren Böden eine im wesentlichen mit den Schleuderscheiben konzentrische
Krümmung aufweisen, die in Drehrichtung der Scheibe flacher verlaufen.
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Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß die zu behandelnde Flüssigkeit
restlos und gleichmäßig mit dem Gas in Berührung gebracht wird.
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Die erfindungsgemäß ausgestattete Vorrichtung eignet sich insbesondere
für den Komponentenaustausch zwischen Dämpfen und hochviskosen Flüssigkeiten, wie
die Raffinierung von Fetten, die durch
eine mehrstufige kontinuierliche Gegenstrombehandlung
mit einem abstreifenden Dampf von freien Fettsäuren und unerwünschten Geruchskomponenten
befreit werden sollen. Weitere Anwendungsgebiete sind die Entfernung von Lösugsmitteln
aus lösungsmittelextrahierten Ölen und Fetten, das Abstreifen von Teeren mit Dampf
und die Herstellung von Schmierölfraktionen, das Abstreifen absorbierter Kohlenwasserstoffe
aus Absorberölen, die Isolierung höhersiedender Bestandteile aus natürlichen oder
Raffineriegasen, beispielsweise Propan, Butan, Pentan usw., die Durchführung von
Extraktions- und Destillationsverfahren und insbesondere die B ehandlung von Flüssigkeiten
mit einer Viskosität von nicht weniger als etwa 0,6 cP bei mittleren Destillationstemperaturen.
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In der Zeichnung sind Ausfiihrungsbeispiele einer erfindungsgemäß
ausgebildeten Vorrichtung dargestellt; es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch
die Vorrichtung; Fig. 2 einen SchnittlängsderLinieII-IIinFig. 1, F i g. 3 einen
Teilquerschnitt längs der Linie III-III in Fig. 1, F i g. 4 einen Teilschnitt längs
der Linie IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 eine Teilansicht einer Schleuderscheibe, teilweise
im Schnitt, Fig. 6 einen Schnitt längs der LinieVI-VI in Fig. 5,
F
i g. 7 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform der Schleuderscheibe, teilweise
im Schnitt, F i g. 8 eine Teilansicht längs der Linie VIII-VII1 in F i g. 7, teilweise
im Schnitt, Fig. 9 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Schleuderscheibe
und einen Trog, F i g. 10 eine Teilansicht einer abgeänderten Ausführungsform der
in F i g. 9 gezeigten Schleuderscheibe, Fig. 11 eine Frontansicht der in Fig. 10
dargestellten Schleuderscheibe, teilweise geschnitten, Fig. 12 eine Teilansicht
einer weiteren Ausführungsform der Schleuderscheibe, F i g. 13 einen Schnitt durch
eine weitere Ausführungsform einer Schleuderscheibe.
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Gemäß Fig. 1 bis 4 wird der Behandlungsraum der erfindungsgemäßen
Vorrichtung von einem Hohlzylinder 10 gebildet, der von einem weiteren Hohlzylinder
11 so umschlossen wird, daß ein Ringraum 39 entsteht, der stirnseitig durch Flansche
36 und 37 abgeschlossen ist. Dieser Ringraum 39 dient zur Aufnahme von Heiz- oder
Kühlmedien für den durch den Hohlzylinder 10 gebildeten Behandlungsraum.
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Die Heiz- bzw. Kühlmedien werden durch einen Anschlußstutzen 26 zu-
und einen Anschlußstutzen 27 abgeleitet. Die Achse des Hohlzylinders 10 kann, um
den Durchfluß der zu behandelnden Flüssigkeit zu erleichtern, gegen die Horizontale
um wenige Grade in Flußrichtung geneigt sein; die Anlage arbeitet jedoch auch mit
horizontal angeordnetem Hohlzylinder 10. Dasselbe gilt für die Anordnung des Hohlzylinders
11 unter Berücksichtigung der Richtung des durchfließenden Mediums.
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Der den Behandlungsraum bildende Hohlzylinder 10 ist an seinen Stirnseiten
durch Flansche 24 und 25 abgeschlossen, aie mittels Schrauben 33 an den Flanschen
36 bzw. 37 befestigt sind. Um den Behandlungsraum vakuum- bzw. druckdicht zu machen,
können geeignete Dichtungsscheiben vorgesehen werden. Der Flansch 25 weist einen
Anschlußstutzen 21 auf, durch den die Einlaßleitung 17 durchgeführt und mittels
einer Stopfbüchse abgedichtet ist. Die Einlaßleitung 17 wird zweckmäßigerweise längsverschiebbar
angeordnet, so daß die Lage ihrer Auslaßöffnung zum Behandlungsraum verändert werden
kann.
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Eine Antriebswelle 12, auf der die Schleuderscheiben 13 angeordnet
sind, ist mittels des Kugellagers23 in dem Flansch 24 gelagert, während ihr zweites
Ende durch eine am Flansch 25 angeordnete Stopfbüchse 22 aus dem Behandlungsraum
herausgeführt und in eine mit der Stopfbüchse verbundene Lagerschale 35 geleitet
ist. Um das Lager 23 einjustieren zu können, ist dieses in einer Schraubbüchse 51
angeordnet, die in einem mit Innengewinde versehenen Ansatz 52 am Flansch 24 eingeschraubt
ist und zum Verstellen einen Innensechskant 54 aufweist.
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Eine Kontermutter 53 dient zum Fixieren der eingestellten Lage der
Schraubbüchse 51.
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Die Schleuderscheiben 13 sind auf der Welle 12 unverdrehbar befestigt,
beispielsweise mittels Punktschweißung oder durch Keilverbindung. Die Welle 12 ist
achsparallel und exzentrisch zum Hohlzylinder 10 angeordnet und liegt senkrecht
unter der Zylinderachse. Der Hohlzylinder 10 ist durch zwischen den Schleuderscheiben
13 angeordnete kreissegmentförmige Dammwände 103 unterteilt, deren Kämme unterhalb
der Welle 12 liegen. Die Mittelteile 43 der
Dammwände 103 werden durch Seitenwände
45 und 46 mit auf der anderen Seite der Schleuderscheiben 13 angeordneten Stauwänden
42 zu Trögen 41 vereinigt. Der von den Seitenwänden 45 und 46 gebildete Trogboden
ist bogenförmig ausgestaltet und konzentrisch zur Welle 12 so angeordnet, daß sein
Abstand von den Schleuderscheiben etwa 1,6 mm beträgt. Der Trogausgang in Drehrichtung
der Schleuderscheiben 13 weist eine Abflachung 101 auf, so daß eine keilförmige
Erweiterung 102 entsteht. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß die Schleuderscheiben
13 mehr Flüssigkeit fördern, als für eine gleichmäßige Zerstäubung zweckdienlich
ist.
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Weiterhin sind an der Trennwand des Hohlzylinders 10 ringsegmentförmige
Trennwände 16 angeordnet, die in Kammhöhe der Dammwände 103 enden und sich, in Förderrichtung
gesehen, jeweils hinter den Dammwänden 103 befinden und den von den Schleuderscheiben
13 frei bleibenden Raum 104 unterteilen. Um die Lage der Tröge 41 gegenüber den
Schleuderscheiben 13 festzulegen, sind sie auf einer schwalbenschwanzförmigen, in
eine axiale Gehäusenut 49 eingreifenden Leiste 48 angeordnet, deren gabelförmiger
Jochansatz 67 in eine auf der Welle 12 befindliche Ringnut 68 eingreift.
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Die Schleuderscheiben 13 bestehen nach dem in den F i g. 5 und 6
dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem zylindrischen Körper mit einer Vorderwand
55, einer Rückwand 56 und einer peripheren Wand 57, die in einem Winkel zum Schleuderscheibenradius
angeordnete Durchbrüche 58 aufweist. In geringem Abstand zu der Wand 57 befindet
sich konzentrisch eine zweite Wand 59, deren Durchbrüche 61 die gleiche Neigung
gegenüber dem Radius der Schleuderscheiben 13 aufweisen wie die Durchbrüche 58,
wobei jedoch die Richtung der Durchbrüche 58 und 61 entgegengesetzt ist. Innerhalb
der Wand 59 und im Abstand dazu ist ein perforierter Ring 60 vorgesehen, der aus
durchbrochenem Metallblech oder aus einem Drahtnetz bestehen kann und von dem aus
sich mehrere gegen den Radius der Schleuderscheibe geneigte Rippen 63 in den Ringraum
65 erstrecken, so daß zwischen ihnen Durchlässe 64 entstehen. Während die zentrale
Öffnung in der Rückwand56 dem Durchmesser der Welle 12 entspricht, weist die Vorderwand
55 eine kreisförmige Öffnung auf, die von einer Lippe 66 begrenzt ist.
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Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Schleuderscheibe 71 unterscheidet
sich von der in den F i g. 5 und 6 dargestellten Schleuderscheibe 13 dadurch, daß
die durchbrochenen Wände 57 und 59 durch mehrere gekrümmte periphere Rippen 72 ersetzt
sind, welche sich von einem dem Ring 60 der F i g. 5 entsprechenden perforierten
Ring 73 nach außen erstrecken. Die Rippen 72 weisen an ihren freien Enden Einkerbungen
74 zur Verbesserung der Sprühwirkung auf.
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Die Schleuderscheibe 91 nach Fig. 9 weist auf ihrer dem Flüssigkeitsstrom
zugekehrten Seitenwand 93 einen zum Umfang hin von einer Lippe 92 begrenzten ringförmigen
Hohlraum94 auf, der einen vorgewölbten Teil 95 der Schleuderscheibe einschließt.
Die Umfangsfläche der Schleuderscheibe ist mit Rippen 96 versehen, die eingekerbt
sind.
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Das Ausführungsbeispiel nach den F i g. 10 und 11 unterscheidet sich
von dem nach Fig. 9 lediglich dadurch, daß an Stelle der eingekerbten Rippen 96
Einkerbungen 97 an der Umfangsfläche der Schulen derscheibe angeordnet sind.
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In F i g 12 ist eine weitere Ausführungsform einer Schleuderscheibe
82 dargestellt, die von zwei äußeren Scheiben 83, 84 und mehreren gleich großen
dazwischenliegenden Scheiben 85 gebildet wird, wobei zwischen den einzelnen Scheiben
kreisförmige Drahtnetze 86 - im Durchmesser gleich mit den Scheiben und vorzugsweise
in mehreren Lagen - angeordnet sind und das ganze Paket durch Schrauben zusammengepreßt
ist.
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Die in F i g. 13 dargestellte hohle Schleuderscheibe 75 besteht aus
den parallelen Seitenwänden 76, 78, zwischen denen koaxial und parallel dicht nebeneinandergestellte
Ringe 79 angeordnet sind, die Durchbrüche 105 und gegebenenfalls gekrümmte Einkerbungen
106 aufweisen.
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Die durch das Zuleitungsrohr 17 eingeleitete Flüssigkeit, deren Zuflußmenge
durch geeignete Mittel geregelt werden kann, wird von der ersten Schleuderscheibe
13 erfaßt und in dem Raum 104 zerstäubt und so mit dem durch die Öffnung 20 im Flansch
24 eingeführten Gas in innige Berührung gebracht. Die zu behandelnde Flüssigkeit
schlägt sich auf der Innenwand des Hohlzylinders 10 nieder und fließt in den unteren
Teil des Hohlzylinders 10 zurück, wobei ein Teil der Flüssigkeit in den Trog 41
der ersten Stufe gelangt und damit erneut von der ersten Schleuderscheibe 13 erfaßt
wird, während der Rest der durchlaufenden Flüssigkeit sich zwischen der ersten Trennwand
103 und der nächstfolgenden Stauwand 42 sammelt. Die Stauwände 42 weisen vorteilhaft
ein bogenförmig ausgestaltetes Wehr 47 auf, dessen Radius zweckmäßigerweise dem
der Lippe 66 an der Schleuderscheibe 13 entspricht, so daß die sich zwischen dem
Damm 103 und der Stauwand 42 ansammelnde Flüssigkeit in das Innere der Schleuderscheibe
13 abfließen kann.
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Während also die in den Trog 41 der ersten Stufe zurückgeflossene
Flüssigkeit erneut von der ersten Schleuderscheibe 13 zerstäubt wird, ist die Flüssigkeitsmenge,
die sich zwischen der ersten Trennwand 103 und der ersten Stauwand 42 angesammelt
hat, zum Teil über das Wehr 47 geströmt und in die zweite Schleuderscheibe 13 gelangt,
durch die sie gleich wie in der ersten Stufe zerstäubt wird.
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Dieser Vorgang wiederholt sich von Stufe zu Stufe; während ein Teil
der Flüssigkeit in den Trog 41 der jeweiligen Stufe zurückfließt und in dieser Stufe
abermals behandelt wird, fließt ein weiterer Teil ab zur nächsten Stufe, wo sich
die Zerstäubung wiederholt.
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Das für die Durchflußgeschwindigkeit maßgebliche Verhältnis zwischen
dem weiterfließenden und dem zurückfließenden Teil der Flüssigkeit ist abhängig
von der Stellung der Dammwände 103 gegenüber den Trennwänden 16. Durch Axialverstellung
der Welle 12 mittels der Stellvorrichtung 51 bis 54 werden über die Ringnut 68 und
das Joch 67 auch die Tröge 41 mit den Dammwänden 103 axial verstellt, so daß eine
feinfühlige Änderung der Durchflußgeschwindigkeit erzielbar ist.
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Schließlich fließt die behandelte Flüssigkeit durch den Anschlußstutzen
19 ab, während das durch die Leitung 20 in den Behandlungsraum eingeführte Gas durch
den Anschlußstutzen 18 ausströmt. Die Anschlüsse 31 und 32 in den Flanschen 24 und
25 dienen zum Anschluß von Meßinstrumenten, insbesondere von Druckmessern. Der von
den Behandlungsgasen mitgeführte Dampf wird am Ende der
Behandlungszone von plattenförmigen
Nebelfängern 29 und 30 abgefangen.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist sichergestellt, daß jeder
Teil der zu behandelnden Flüssigkeit in ausreichendem Maße mit dem Behandlungsgas
in Berührung kommt.