DE124239C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

Ja 124239 KLASSE 12/.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Apparat zum Verdampfen von SaIz- und anderen Lösungen im luftverdünnten Räume. Dieser Apparat hat eine vervielfachte Wirkung und enthält mehrere über einander angeordnete Verdampfungselemente, welche einen doppelten Boden besitzen. Das unterste dieser Elemente wird durch, einer beliebigen Quelle entnommenen, in den doppelten Boden eingeführten Dampf beheizt. Der doppelte Boden jedes der anderen Verdampfungselemente ist von der Mitte nach dem Umfange hin geneigt und steht in seinem mittleren Theile mit dem Verdampfungsraum des darunter befindlichen Elementes in Verbindung. Hierdurch wird es. ermöglicht, jedes der Elemente durch den in dem vorhergehenden Elemente entwickelten Dampf zu beheizen. Mit Ausnahme des obersten ist jedes der genannten Elemente mit einer Reihe von Kratzern ausgerüstet, weichen eine kreisende Bewegung ertheilt werden kann, um die in dem betreffenden Elemente abgelagerten Salze durch eine am Umfang des Elementes befindliche Oeffnung auszuwerfen. Die Auswurfsöffnung ist durch ein Rohr mit einem tiefer angeordneten Behälter verbunden, der mit einem Hahne für den Eintritt und den Austritt der Luft ausgerüstet ist. Aufserdem besitzt dieser Behälter ein durch einen Hahn abschliefsbares Rohr zum Einführen der zu verdampfenden Salzlösung und eine Thür zum Herausnehmen der Salzkrystalle. Die doppelten Böden der auf einander folgenden Verdampfungselemente sind in ihrem . oberen Theile durch äufsere, mit Hähnen ausgerüstete Rohre verbunden und der doppelte Boden des obersten Elementes steht mit einer Luftpumpe in Verbindung, durch welche in dem Apparat eine Luftverdünnung hergestellt wird. Infolge dieser Einrichtung ist es möglich, die Salzkrystalle aus dem Apparat zu entfernen, ohne die Verdampfung unterbrechen zu müssen, während infolge der vervielfachten Wirkung der Verdampfung zugleich eine ökonomische Erzeugung der Salzkrystalle erreicht wird.

Die doppelten Böden der auf einander folgenden Verdampfungselemente des vorliegenden Apparates stehen aufserdem in ihrem unteren Theile durch äufsere, mit Hähnen ausgerüstete Rohre mit einander in Verbindung, um das durch die Condensation des Heizdampfes innerhalb der Doppelboden niedergeschlagene Wasser mit Hülfe des Druckunterschiedes in den , Doppelboden des nächst höheren Elementes eintreten zu lassen, so dafs also das Condensationswasser . aus den Doppelboden aller Elemente in den Doppelboden des obersten Elementes eingetrieben werden kann. Das Condensationswasser giebt hierbei seine Wärme an die Salzlösung, welche eingedampft werden soll, ab und wird, aus' dem Doppelboden des obersten Elementes durch ein Barometerrohr oder eine Pumpe abgezogen.

Aufser bei dem untersten Element sind die beiden Wandungen der Doppelboden durch je ein ,mittleres Rohrstück vereinigt, welches in der Höhe der oberen Wandung des Doppelbodens durch eine Scheibe abgeschlossen ist. Unter dieser Scheibe, in der Nähe des unteren Endes des Rohrstückes, ist eine Anzahl Oeffnungen angebracht und ebenso befinden sich ähnliche Oeffnungen in der Nähe des oberen

Endes des Rohrstückes. Die dicht zusammenliegenden Oeffhungen der beiden zu zwei auf einander folgenden Elementen gehörigen, mittleren Rohrstücke dienen dazu, den in einem Element entwickelten Dampf in den doppelten Boden des unmittelbar darüber befindlichen Elementes einzulassen. Jedes der zu den Elementen gehörigen, mittleren Rohrstücke ist aufserdem mit zwei Flantschen ausgerüstet, welche der Nabe des Tragrahmens der Kratzer als Stütze und Führung dienen. Dieser Rahmen hat an seinem Umfange eine in geeigneter Weise durch die Aufsenwandung des Elementes gestützte Verzahnung, in welche ein Zahnrad einer durch die Aufsenwand des Elementes hindurchgehenden Antriebswelle für die Kratzer eingreift.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausfuhrungsform des vorliegenden Apparates dargestellt, bei welcher elf Verdampfungselemente angenommen sind.

Fig. ι ist eine Gesammtansicht im Schnitt, bei welcher gewisse Organe (die Kratzer und ihre Bewegungsmechanismen und die Abführrohre für die Luft und das Condensationswasser) fortgelassen sind, um die anderen Theile deutlicher zu zeigen.

Fig. 2 ist eine der Fig. ι entsprechende Oberansicht, welche aber die Kratzer des obersten Elementes, ebenfalls in der Ansicht, zeigt.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines der Verdampfungselemente.

Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt in gröfserem Mafsstabe durch die beiden unteren, mittleren Rohrstücke des Apparates und die mit ihnen verbundenen Theile.

Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt in gröfserem Mafsstabe durch einen an dem Umfange gelegenen Theil eines Elementes.

Die Fig. 6 und 7 zeigen in gröfserem. Mafsstabe einen der Kratzer in Seiten- und Oberansicht.

Fig. 8 ist ein senkrechter Schnitt in gröfserem Mafsstabe durch einen an dem Umfange gelegenen Theil zweier über einander befindlicher Elemente mit den Abführrohren für die Luft und das Condensationswasser.

Der Apparat enthält eine Anzahl kreisförmiger, über einander liegender Verdampfer 1, 2, 3> 4, 5, ⁶, 7, ⁸J 9> ^{I0 und} " (^Fig· ¹Ii welche fugendicht mit einander verbunden sind. .

Diese Verdampferelemente besitzen einen Boden 12 aus Blech, einen zweiten Boden 13 aus undurchlässigem Material, eine ringförmige Aufsenwand 14 aus Blech und ein mittleres Rohrstück 15 aus Gufseisen von gleicher Höhe wie die ringförmige Aufsenwand. Die beiden Böden 12 und 13 sind einerseits an ringförmigen Vorsprüngen 16 und 17 des mittleren Rohrstückes (Fig. 4) und ferner an der ringförmigen Aufsenwand 14 befestigt (Fig. 5). Die Böden sind von dem mittleren Rohrstück aus nach der Aufsenwand hin geneigt, so dafs sie am Umfange tiefer liegen als im mittleren Theile. Das mittlere Rohrstück 15 ist an beiden. Enden offen und sein unterer Rand ruht ohne weitere Verbindung auf dem oberen Rande des Rohrstückes des darunter befindlichen Elementes. Jedes der mittleren Rohrstücke hat vier obere Oeffnungen 18 und vier untere Oeffnungen 19, welche durch eine Scheibe 20 von einander getrennt sind. Die Oeffnungen ig der Rohrstücke führen in den Raum 21 zwischen den beiden Böden 12 und 13 der betreffenden Elemente, während die oberen Oeffnungen 18 dieses Rohrstückes in den Verdampfungsraum 22 des Elementes münden. Dieser Raum 22 jedes der Elemente dient zur Aufnahme der zu verdampfenden Salzlösung und der zugehörige Raum 21 zur Aufnahme des Heizdampfes.

Der durch die Erhitzung der Salzlösung in jedem der Räume 22 entwickelte Dampf geht durch die Oeffnungen 18 des betreffenden mittleren Rohrstückes 15 und die Oeffnungen 19 des darüber befindlichen Rohrstückes in den doppelten Boden 21 des nächst höheren Elementes und erhitzt hier die in dem Verdampfraum 22 dieses Elementes enthaltene Salzlösung.

Das mittlere Rohrstück 15 eines jeden Verdampfungselementes hat aufserdem zwei Flantsche 23, 24, zwischen welchen eine Nabe 25 gehalten wird. An dieser Nabe 25 sind vier Winkeleisen 26 befestigt, welche die gelenkigen Kratzer 27 tragen und mit einem durch Console 28 der äufseren Wand 14 gestutzten Zahnkranz 29 verbunden sind. In jede der Verzahnungen 29 greift ein Zahnrad 30 einer Welle 31 ein, welch letztere durch eine Stopfbüchse 32 hindurch in das Innere des betreffenden Elementes eingeführt ist und aufsen durch ein Gonsollager 33 gegehalten wird. Diese Welle 31 trägt zwei Räder 34, 35, von denen das eine zum Antrieb der Welle durch eine Kette dient und das andere die Bewegung durch eine zweite Kette auf die Welle 31 des nächsten Verdampfungselementes überträgt. Um die Kratzer zu bethätigen, genügt es also, die unterste der Wellen 31 anzutreiben.

Die Räume 21 zwischen den Böden zweier auf einander folgender Verdampfungselemente sind in ihrem unteren Theile durch ein mit Hähnen 36 und 37 (Fig. 8) ausgerüstetes Rohr 38 verbunden, durch welches das in jedem Heizraume 21 entstehende Condensationswasser durch den Dampfdruck in den Heizraum 21 des nächst höheren Elementes eingetrieben und hier zur Beheizung mit verwendet werden kann.

In seinem oberen Theile ist jeder der Heizräume 21 der Elemente aufserdem mit dem

oberen Theile des Heizraumes des nächst höheren Elementes durch ein mit Hähnen 39 und 40 ausgerüstetes Rohr 41 verbunden, so dafs beim Inbetriebsetzen des Apparates durch Auspumpen des Raumes 21 des obersten Elementes 11 die Luft aus den Räumen 21 aller Elemente entfernt werden kann.

Dieses oberste Element ist wie die mittleren Elemente eingerichtet, sein Verdampfungsraum 22 ist aber nach der freien Luft hin offen. Ein Barometerrohr 42, welches einerseits in einen unteren Behälter 43 und andererseits in den unteren Theil des Raumes 21 des obersten Elementes mündet, dient zum Abziehen des Condensationswassers aus den Räumen 21 der verschiedenen Elemente.

Das unterste Verdampfungselement besitzt ebenfalls eine ringförmige Aufsenwand 14, ein mittleres Rohrstück und einen Doppelboden. Die durch Stehbolzen verbundenen Böden 44 und 45 dieses Elementes bilden einen linsenförmigen Hohlkörper, in welchen durch ein Rohr 46 von einer beliebigen Quelle aus Dampf eingeführt werden und aus welchem das Condehsationswasser durch ein Rohr 47 abgelassen werden kann. Das mittlere Rohrstück dieses untersten Elementes ist nur mit den oberen Oeffnungen 18 und den Flantschen 23, 24 für die Nabe des Rahmens der Kratzer ausgerüstet. Aufser dem obersten ist an jedem der Verdampfungselemente eine am Umfange des Raumes 22 gelegene Oeffnung 48 (Fig. 1 und 2) zum Abführen des Salzes vorgesehen. Diese Oeffnung mündet in eine Art Trichter 49 (Fig. 3), welcher durch ein Rohr 50 mit einem Behälter 51 verbunden ist. In dem Rohr 50 befindet sich ein Schieber 52 zum Absperren des Behälters 51 nach dem zugehörigen Verdampfungselemente hin. Das in die Behälter 51 eingefallene Salz kann durch eine Thür 53 herausgenommen werden. In seinem oberen Theile trägt jeder Behälter 51 einen Hahn 54 für den Ein- und Auslafs der Luft und unten ein mit einem Hahn 55 ausgerüstetes Rohr 56, um die gesättigte Salzlösung einzulassen oder abzuziehen.

Jedes , der Verdampfungselemente ist mit einer'Glasscheibe 57 und einem Mannloch 58 (Fig. 2 und 3) zum Nachsehen und Reinigen, sowie mit einem nicht dargestellten Druckmesser ausgerüstet. An jedem Rohre 50 befinden sich einander gegenüber zwei nicht dargestellte Glasscheiben, durch welche man sehen kann, wenn bei Bewegung der Kratzer Salz in die Behälter 51 herabfällt.

Der ganze Apparat ist mit einem Wärmeschutzmittel bekleidet.

Das oberste, nicht mit einer Oeffnung 48 und einem Trichter 49 ausgerüstete Verdampfungselement dient als Speisebehälter für die anderen, d. h. die in diesem befindliche Salzlösung wird durch eine Pumpe in irgend einen der Behälter 51 befördert, wobei ein durch einen Schwimmer bethätigter Speisehahn das Niveau gleichmäfsig erhält.

Der beschriebene Apparat arbeitet wie folgt: Nachdem die über einander gesetzten Verdampfungselemente an ihren Aufsenwänden mit einander verbunden sind, wird die mit dem Räume 21 des obersten Elementes in Verbindung stehende Luftpumpe in Thätigkeit gesetzt und die Hähne 36, 37 und 39, 40 der verschiedenen Elemente werden weit geöffnet, um sich von der Dichtheit des Apparates zu vergewissern und die Luftverdünnung in diesem herzustellen. Hierauf führt man in die Räume 22 der verschiedenen Elemente die zu verdampfende Salzlösung ein, indem man sie mittels der mit dem obersten Element verbundenen Pumpe durch die Rohre 56 in die Behälter 51 einspritzt, deren Hähne 54 und ThUren.53 geschlossen sind und deren Schieber 52 geöffnet werden, um die Salzlösung aus den Behältern in die Räume 22 der betreffenden Elemente eintreten zu lassen. Man schliefst hierauf die Schieber 52 und läfst durch Oeffnen des Hahnes des Rohres 46 Dampf in den linsenförmigen Doppelboden des untersten Elementes eintreten. Dieser Dampf erhitzt die in dem Raum 22 des untersten Verdampfungselementes befindliche Salzlösung und der in dieser entwickelte Dampf tritt durch die Oeffnungen 18 des zugehörigen mittleren Rohrstückes und die Oeffnungen 19 des über diesem befindlichen Rohrstückes in den Doppelboden 21 des zweiten Elementes 2 ein und erhitzt die» Salzlösung in dem Raum 22 dieses Elementes. Der hierdurch in dem zweiten Element aus der Salzlösung entwickelte Dampf tritt durch die Oeffnungen 18 dieses Elementes und die Oeffnungen 19 des nächsten Elementes 3 in den Doppelboden 21 dieses. Elementes über u.s. w. bis zum letzten Element 11, aus dessen Doppelboden 21 der Dampf durch die an diesem angeschlossene Luftpumpe abgeführt wird. Selbstverständlich ist ein Condensator zwischen diese Luftpumpe und den Raum. 21 des obersten Verdampfungseleinentes 11 eingeschaltet.

Die in den Räumen 22 der über einander liegenden Verdampfungselemente befindliche Salzlösung wird also auf eine von unten nach oben hin allmählich abnehmende Temperatur erhitzt, d. h. die Salzlösung in dem Rauine 22 des Elementes 1 wird auf eine höhere Temperatur gebracht, als die in dem Räume 22 des Elementes 2 u. s.w. bis zu dem Elemente 11, dessen Flüssigkeit am wenigsten erhitzt wird. Es bleibt dann nur noch übrig, die Hähne 36, 37 und 39, 40 der verschiedenen Verdampfungselemente zu schliefsen und sie von Zeit zu Zeit zu öffnen, um das Condensations-

wasser und die entweder mit der Flüssigkeit oder durch die Verbindungsstellen eingedrungene Luft von unten nach oben, von einem Doppelboden 21 durch die Rohre 38 und 41 hindurch in den nächst höheren Doppelboden zu treiben. Diese Bewegung des Wassers und der Luft erfolgt selbsttätig durch den Unterschied des in den verschiedenen Doppelboden herrschenden Dampfdruckes, welcher von dem Element 2 nach dem Element 11 hin allmählich abnimmt. Man kann natürlich die Räume 22 in der beschriebenen Weise mehrere Male mit der zu verdampfenden Salzlösung speisen, ehe man das Salz aus dem Apparat abläfst, oder man kann auch diese Räume continuirlich speisen, um jederzeit zwischen zwei Operationen des Salzablassens dasselbe Flüssigkeitsniveau beizubehalten.

Will man das in den Räumen 22 der verschiedenen Verdampfungselemente 1 bis 10 abgelagerte Salz ablassen, so versetzt man die Wellen 31 zuerst in langsame Umdrehung und hierdurch die Kratzer 27 in eine kreisende Bewegung um die mittleren Rohrstücke herum, so dafs die Kratzer das an den Wänden der Räume 22 anhaftende Salz loslösen. Hierauf läfst man die Kratzer schneller kreisen und wirft durch die Centrifugalkraft das Salz gegen den Umfang, wo es durch die Oeffnungen 48, die Trichter 49 und die Rohre 50 in die Behälter 51 abgeführt wird. Beim Anlassen der Kratzer werden ^die Schieber 52 in den Rohren 50 geöffnet; die Behälter 51 sind dann mit gesättigter Salzlösung gefüllt. Die Hähne 54 und 55 sowie die Thür 53 der Behälter müssen natürlich geschlossen sein.

Wenn alles Salz in die Behälter 51 eingeführt ist, läfst man die Bewegung der Kratzer aufhören, schliefst die Schieber 52, öffnet die Lufteinlafshähne 54 und saugt durch eine an die Rohre 56 anzuschliefsende Pumpe die gesättigte Salzlösung aus den Behältern 51 ab. Ist dieses geschehen, so öffnet man die Thüren 53 der Behälter und nimmt das Salz heraus, worauf die Thüren wieder geschlossen und die Behälter wieder mit aus dem Räume 22 des obersten Elementes 11 entnommener Salzlösung gefüllt werden, bis diese durch die Hähne 54 austritt. Jetzt schliefst man diese Hähne, öffnet die Schieber 52 wieder und führt den Behältern weiter Salzlösung zu, um das richtige Niveau in den Räumen 22 der verschiedenen Verdampfungselemente 1 bis 10 wieder herzustellen und zu erhalten.

Die Anzahl der Verdampfungselemente des Apparates kann natürlich verschieden sein. Um das Salz in grofsen Krystallen auszuscheiden, müfste man bis zu 30 Elemente über einander setzen; um gewöhnliche Krystalle zu erhalten, genügen 8 bis 10 Elemente.

Der Vortheil des vorliegenden Apparates besteht darin, dafs die Salzkrystalle abgelassen werden können, ohne den Betrieb bezw. den Verdampfungsprocefs unterbrechen zu müssen, wobei unter sehr günstigen Verhältnissen verdampft wird; denn mit 1 kg Dampf kann man in dem vorliegenden Apparat 10bis 30kg Wasser verdampfen. Die Salzablagerung pro Quadratmeter ist in allen Punkten eines und desselben Verdampfungselementes die gleiche; dieKrystallisation ist daher viel regelmäfsiger als in Apparaten mit offenem Feuer.

Wenn man mit Σ die Heizfläche, mit ^- den Temperaturunterschied zwischen den äufseren Verdampfungselementen, mit η die Anzahl der Elemente, mit β den Uebertragungscoefficienten pro Gradeinheit der Heizfläche und Zeiteinheit und mit M die Gesammtwärme, welche von einem Element auf das andere übertragen wird, bezeichnet, so erhält man für diese Wärme M die Formel:

M = Z ^- ß.
η

Wenn η gröfser wird, ohne dafs sich sonst etwas ändert, so wird M kleiner und die sich ablagernden Krystalle werden gröfser.

Für ein und denselben Werth von M und Jp kann man β vergröfsern, indem man für die Böden 12, wie in Fig. 4, 5 und 8 dargestellt, gerieftes oder gewelltes Blech verwendet, derart, dafs das Condensationswasser sofort von diesen Böden abtropft und nicht an ihrer Oberfläche entlang rieselt, wodurch die Wärmeübertragung gehindert wird.

Man kann natürlich auch das Condensationswasser, anstatt es durch die Räume 21 von unten nach oben circuliren zu lassen, um seine Wärme für die Heizung auszunutzen, direct aus dem Räume 21 jedes Elementes abziehen. Aufserdem kann man das Condensationswasser des Doppelbodens des untersten Elementes 1, anstatt es durch ein Rohr 47 abzuziehen, durch die Doppelboden der anderen Elemente hindurch in den Boden des obersten Elementes einführen. Endlich können auch die Verzahnungen 29 oberhalb der Zahnräder 30 angeordnet sein, was den Vortheil hat, dafs die Verzahnungen nicht in die Flüssigkeit eintauchen.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Apparat zum continuirlichen Verdampfen von Salzlösungen in luftverdünntem Räume mit mehreren unmittelbar über einander befindlichen, mit Doppelboden ausgestatteten Verdampfungselementen, die jeweils durch den im nächst unteren Element aus der verdampften Salzlösung erzeugten Dampf beheizt werden und von denen der Doppelboden des obersten, mit den Böden der darunter liegenden Verdampfungselemente

   verbundenen, offenen Elementes mit einer Vacuumpumpe in Verbindung steht, und bei welchem Apparate ferner das ausgeschiedene Salz durch rotirende Kratzer aus den Verdampfungselementen entfernt wird, gekennzeichnet dadurch, dafs das auf der von der Mitte nach dem Umfange hin geneigten Bodenfläche der Verdampfungselemente sich ablagernde Salz von diesen Kratzern (9) aus den Verdampfungsräumen (22) durch an den Umfang der Elemente angeschlossene Rohre (27) gesondert in abschliefsbare Behälter (51) geführt wird, durch welche letzteren auch die Speisung der Verdampfungsräume (22) mit aus dem obersten offenen Elemente entnommener Salzlösung erfolgt, zum Zwecke,, das in den Verdämpfungselementen in verschiedenen Krystallgröfsen sich ablagernde Salz ohne Unterbrechung des Verdampfungsprocesses für jedes Element gesondert aus demselben zu entfernen und zu sammeln. Apparat zum Verdampfen von Salzlösungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs dieDoppelböden(2i) der Verdampfungselemente mit Ausnahme des untersten in ihren unteren Theilen durch mit Hähnen (36, 37) versehene Rohre (38) unter einander in Verbindung stehen, um durch den Druckunterschied in den verschiedenen Elementen das Condenswasser aus dem einen Doppelboden in den des darüber befindlichen Elementes treiben zu können und hierdurch die Wärme des Condenswassers zur Beheizung der höher liegenden Elemente auszunutzen, indem das Condenswasser nur aus dem Doppelboden des obersten Elementes durch ein Barometerrohr oder eine Pumpe abgezogen wird.
   3. Apparat zum Verdampfen von Salzlösungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Befestigung der Doppelböden (12 und 13) jedes Verdampfungselementes an einem Rohrstücke (15), das in der Höhe des oberen Bodens (12) mit einer Scheidewand (20) und mit in der Nähe seiner Enden angeordneten Oeffnungen (18, 19), zum Uebertritt des Dampfes aus dem Verdampfungsraum des einen Elementes in den Doppelboden des unmittelbar darüber befindlichen versehen ist, und dafs das Rohr (15) ferner mit zur Führung der Nabe (25) des die Kratzer (9) tragenden, durch ein Zahnrad (t) von aufsen angetriebenen Rahmens dienenden Flantschen (22, 24) ausgestattet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.