DE1274996B

DE1274996B - Freeze dryer for airworthy z. B. atomized liquid material with inner pipe walls as condensation surfaces

Info

Publication number: DE1274996B
Application number: DEST25280A
Authority: DE
Inventors: Dr Paul Stein
Original assignee: PAUL STEIN DR
Current assignee: PAUL STEIN DR
Priority date: 1966-04-25
Filing date: 1966-04-25
Publication date: 1968-08-08

Description

Gefriertrockner für flugfähiges z. B. zerstäubtes flüssiges Gut mit Rohrinnenwänden als Kondensationsflächen Die Erfindung bezieht sich auf einen Gefriertrockner für flugfähiges z. B. zerstäubtes flüssiges Gut mit einem Rohrsystem als Eiskondensator, dessen Rohrinnenwände die Kondensationsflächen für die aus dem Gut sublimierenden Dämpfe sind. Die Kondensatorrohre tauchen dabei ganz oder teilweise in eine Kühlflüssigkeit. Das zu trocknende Gut liegt in einem Behälter. Wird flugfähiges Gut getrocknet, beispielsweise in Blatt-, Staub- oder Nebelform, so wird dieses bei der oft stürmischen Dampfentwicklung während der Sublimation mitgerissen und in dem Kondensator zusammen mit dem Wasserdampf an der Rohrwand abgesetzt. Aufgabe der Erfindung ist es, bei flugfähigem Gut die Trennung von Wasserdampf und Trocknungsgut zu sichern und einen besonders kurzen Dampfweg zwischen Auf- und Niederschlagfläche zu erreichen.Freeze dryer for airworthy z. B. atomized liquid material with Inner pipe walls as condensation surfaces The invention relates to a freeze dryer for airworthy z. B. atomized liquid material with a pipe system as an ice condenser, the inner walls of the pipe form the condensation surfaces for those subliming from the material Fumes are. The condenser tubes are completely or partially immersed in a cooling liquid. The goods to be dried are in a container. If airworthy goods are dried, for example in the form of leaves, dust or mist, this is often stormy in the case of the Vapor development is entrained during sublimation and collects in the condenser deposited with the water vapor on the pipe wall. The object of the invention is at to ensure the separation of water vapor and drying material for airworthy goods and one to achieve a particularly short steam path between the surface on which it is placed and where it is precipitated.

Dies wird durch rohrförmige, dampfdurchlässige beheizte Einsätze in den Rohren mit Abstand von den Wänden als Gutträger erreicht. Der Trockner hat eine Aufgabevorrichtung, z. B. einen Zerstäuber, für blatt-, staub- oder nebelförmiges (flugfähiges) Gut. Die Einsätze können z. B. aus Drähten bestehen. Zwecks Zuführung von Verdampfungswärme sind sie beheizt. Durch diese Ausbildung der Anlage wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß das Gut in kleinen Mengen gleichmäßig aufgegeben und auf allen Einsätzen abgesetzt wird. Hierbei läßt sich die erforderliche Verdampfungswärme durch die großen Kontaktflächen sehr leicht zuführen, so daß eine schnelle Sublimation eintritt. Außerdem ist der Dampfweg von den Einsätzen zur Rohrwand kurz, so daß auch der Eisniederschlag beschleunigt wird.This is achieved through tubular, vapor-permeable heated inserts in reached the pipes at a distance from the walls as a carrier. The dryer has one Feeding device, e.g. B. an atomizer, for leaf, dust or mist-shaped (airworthy) good. The inserts can, for. B. consist of wires. For the purpose of feeding they are heated by the heat of vaporization. This training of the system is in advantageously achieved that the good abandoned evenly in small amounts and is deposited on all missions. Here, the required heat of evaporation Very easy to feed due to the large contact areas, so that a quick sublimation entry. In addition, the steam path from the inserts to the pipe wall is short, so that ice precipitation is also accelerated.

Alle Gutteilchen werden zwangsweise von den Einsätzen aufgefangen und finden eine Kontaktfläche vor, die fast ebenso groß wie die Kühlfläche der Rohre ist. Die Verteilung des Gutes auf die Einsätze läßt sich auch durch Ausbildung der Einsätze als Niederschlageelektroden, die mit einem Gutzerstäuber außerhalb der Rohre als Sprühelektrode oder mit Sprühelektroden in den Rohrachsen zusammenarbeiten, erzwingen. Die Einsätze können auch rotierend auf und ab bewegbare Schaber und Strömungskörper haben. An das Zwischenstück zwischen den Kondensatorrohren und einer Gutaustragschleuse kann eine Blaskammer angeschlossen sein, deren Inhalt zum Zurückblasen von eventuell in das Verbindungsstück gelangtem Gut in die Rohre dient.All good particles are forcibly caught by the inserts and find a contact surface that is almost as large as the cooling surface of the pipes is. The distribution of the goods on the stakes can also be achieved by training the Inserts as deposition electrodes, which are sprayed with a dust extractor outside the Pipes work together as spray electrodes or with spray electrodes in the pipe axes, force. The inserts can also be rotating scrapers and flow bodies that can be moved up and down to have. To the intermediate piece between the condenser tubes and a material discharge lock A blow chamber can be connected, the contents of which can be used to blow back any Good that has got into the connector is used in the pipes.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt A b b. 1 einen Lotrechtschnitt durch einen Gefriertrockner, A b b. 2 einen Querschnitt durch dessen Kondensator, A b b. 3 einen Lotrechtschnitt durch ein einzelnes Rohr des Kondensators, A b b. 4 einen Querschnitt dieses Rohres.An embodiment of the invention is shown in the drawing. In it shows A b b. 1 a perpendicular section through a freeze dryer, A b b. 2 a cross section through its capacitor, A b b. 3 a perpendicular cut through a single tube of the condenser, A b b. 4 shows a cross section of this tube.

Der Gefriertrockner besteht aus einem isolierten Behälter 1 mit einem Zerstäuber 2, einem Kondensator 3 und einer darunter angeordneten Vakuumschleuse 4. Der Kondensator ist als Rohrsystem ausgebildet, dessen Rohre 5 in Behälterböden 6, 7 eingesetzt sind und von einem isolierten Behältermantel 8 umgeben werden. Der Behälter ist mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt, die durch Leitungen 9, 10 im Umlauf von einem Kühlaggregat gepumpt und auf gleicher Temperatur gehalten wird. In den Rohren sind rohrförmige Einsätze 11 aus feinmaschigem, wärmeleitendem Geflecht mit Distanzringen 12, 13 befestigt. Die Einsätze sind außen von Heizspiralen 34 umgeben. In der Achse jedes Rohres ist eine Schnecke 14 oben und unten in Lagern 15, 16 drehbar befestigt. Auf der Schnecke wird ein ringförmiger Schaber 17 mit Gewinde gleitbar geführt. Die Schnecken sich durch Kegelräder 18 mit einem Getriebe 19 im Eingriff. Das Getriebe wird durch einen Elektromotor 20 im mittleren Rohr 21 angetrieben. Der Motor und die Heizspiralen sind durch nicht gezeichnete Leitungen mit einer äußeren Stromquelle verbunden.The freeze dryer consists of an insulated container 1 with an atomizer 2, a condenser 3 and a vacuum lock 4 arranged below it. The container is filled with a cooling liquid which is pumped through lines 9, 10 in circulation by a cooling unit and is kept at the same temperature. In the tubes tubular inserts 11 made of fine-meshed, heat-conducting braid with spacer rings 12, 13 are attached. The inserts are surrounded on the outside by heating coils 34. In the axis of each tube, a screw 14 is rotatably mounted above and below in bearings 15, 16. An annular scraper 17 with a thread is slidably guided on the screw. The worms mesh with a gear 19 through bevel gears 18. The transmission is driven by an electric motor 20 in the central tube 21 . The motor and the heating coils are connected to an external power source by lines not shown.

Die Schleuse unterhalb des Kondensators besteht aus einem Zwischenstück 22, einem Teil 23, einem oberen Ventil 24 und einem unteren Ventil 25. über dem Ventil 24 ist eine absperrbare Blasleitung 35 mit einer Blaskammer 36 angeschlossen. Im unteren konischen Teil 26 der Schleuse ist ein poröser Konus 27 eingesetzt. Der Konus ist an eine Leitung 28 mit einem Ventil 29 angeschlossen, während der Kondensator und das Teil 23 durch Leitungen 30, 31 mit Vakuumpumpen verbunden sind. Beide Leitungen besitzen Vakuumlöschorgane 32, 33.The lock below the condenser consists of an intermediate piece 22, a part 23, an upper valve 24 and a lower valve 25. A blow line 35 with a blow chamber 36 which can be shut off is connected above the valve 24. A porous cone 27 is inserted in the lower conical part 26 of the lock. The cone is connected to a line 28 with a valve 29, while the condenser and the part 23 are connected by lines 30, 31 to vacuum pumps. Both lines have vacuum extinguishing devices 32, 33.

Beim Betrieb steht die Anlage unter Hochvakuum. Durch den Zerstäuber wird eine Flüssigkeit, z. B. Milch, nebelartig zerstäubt in dem Behälter verteilt. Infolge des Vakuums beginnt das Wasser der Milch zu verdampfen und entzieht ihr dabei so viel Wärme, daß die feinen Nebeltröpfchen zu Schnee gefrieren. Wasserdampf und Schnee wandern infolge der Saugwirkung des Kondensators in die Rohre. Dabei verteilt sich der Schnee auf dem Geflecht der Einsätze, während das Wasser hindurchdiffundiert und sich an der Rohrwand als Eis absetzt. Soweit sich Schnee in dem Zwischenstück 22 oberhalb des Ventils 24 ansammelt, kann er mittels Strömungsmittel aus der Blaskammer 36 in die Einsätze zurückgeblasen werden. Zu diesem Zweck enthält die Blaskammer z. B. Trockenluft oder destilliertes Wasser, das beim öffnen der Blasleitung 35 verdampft. Der verteilte Schnee gibt nach und nach durch Sublimation sein ganzes Wasser ab. Die zur Verdampfung erforderliche Wärme wird dabei in sehr wirksamer Weise mittels der Heizspiralen über die ganze Fläche des Geflechts durch Kontakt zugeführt.During operation, the system is under a high vacuum. Through the atomizer a liquid, e.g. B. milk, atomized like a mist, distributed in the container. As a result of the vacuum, the water in the milk begins to evaporate and withdraw from it so much heat that the fine droplets of mist freeze to snow. Steam and snow migrate into the pipes due to the suction of the condenser. Included the snow spreads over the mesh of the inserts while the water diffuses through and settles as ice on the pipe wall. As far as there is snow in the intermediate piece 22 accumulates above the valve 24, it can be removed from the blow chamber by means of fluid 36 blown back into the inserts. For this purpose the blow chamber contains z. B. dry air or distilled water, which when opening the blow line 35 evaporates. The distributed snow gradually gives its whole through sublimation Water off. The heat required for evaporation becomes very effective Way by means of the heating coils over the whole area of the braid through contact fed.

Die Aufgabe von Milch wird periodisch nach einer gewissen Zeit unterbrochen. Wenn der anschließende Trocknungsvorgang beendet ist, werden durch den Motor die Schaber in Betrieb gesetzt, die beim Auf-und Abgehen das Gut von den Einsätzen abbürsten. Das Gut fällt nach unten in die Vakuumschleuse. Durch Zuführung von Trockenluft über die Leitung 30 kann man diesen Vorgang unterstützen.The feeding of milk is periodically interrupted after a certain period of time. When the subsequent drying process is finished, the motor will make the Scrapers put into operation, which brush the material off the inserts when going up and down. The goods fall down into the vacuum lock. By supplying dry air This process can be supported via line 30.

Nun kann das Aufgeben so oft wiederholt werden, bis die Eisschicht an der Rohrwand eine Dicke erreicht hat, die ein Abtauen zweckmäßig erscheinen läßt. Dann wird die Vakuumschleuse beim oberen Ventil geschlossen und das Vakuum im Kondensator gelöscht. Hierauf kann das Eis durch Ersetzen der Kühlflüssigkeit durch eine warme Flüssigkeit, z. B. von 5° C, abgetaut werden. Das Wasser fließt in das Zwischenstück 22 und wird von dort in die Blaskammer abgelassen.Now the giving up can be repeated until the ice layer has reached a thickness on the pipe wall that makes defrosting appear appropriate. Then the vacuum lock at the upper valve is closed and the vacuum in the condenser turned off. The ice can then be replaced by replacing the coolant with a warm one Liquid, e.g. B. from 5 ° C, be defrosted. The water flows into the intermediate piece 22 and is released from there into the blow chamber.

Nun wird das Vakuum im Teil 23 der Vakuumschleuse mittels Trockenluft gelöscht. Das getrocknete Gut kann nach dem Öffnen des unteren Ventils nach unten ablaufen. Durch Zuführen von Trockenluft beim porösen Konus unterstützt man dabei in bekannter Weise das Abfließen des staubförmigen Gutes.Now the vacuum in part 23 of the vacuum lock is extinguished by means of dry air. The dried material can drain downwards after opening the lower valve. By supplying dry air to the porous cone, the flow of the dust-like material is supported in a known manner.

An Stelle des ringförmigen Schabers können auch andere Schaber, z. B. in Spiralform, oder Klopfer verwendet werden. Man kann auch die Einsätze selbst rotieren lassen und mit einem feststehenden Abstreifer versehen. Die Kühlung der Rohre kann z. B. durch ein kondensierendes Kühlmittel erfolgen. Wenn eine Verstopfung der Poren der Einsätze durch das Gut zu erwarten ist, z. B. bei blattförmigem Gut, kann man an Stelle der Einsätze z. B. beheizte Spiralröhren anordnen.Instead of the annular scraper, other scrapers, e.g. B. in spiral form, or knockers can be used. You can also do the stakes yourself let it rotate and fit with a fixed scraper. The cooling of the Pipes can e.g. B. be done by a condensing coolant. When constipation the pores of the inserts is to be expected through the good, e.g. B. with leaf-shaped material, can be used instead of the inserts z. B. arrange heated spiral tubes.

Vorteilhaft ist auch die aus der Staubtechnik bekannte elektrische Schaltung mit Sprühelektroden und Niederschlagelektroden. Sprühelektroden sind z. B. in den Achsen der Rohre angeordnete Drähte mit Hochspannung, oder die Aufgabevorrichtung selbst kann als eine solche ausgebildet sein, während die Einsätze als Niederschlagelektroden geschaltet sind. Die Gutteilchen werden im Bereich der Sprühelektroden ionisiert und wandern dann zu den Niederschlagelektroden, während der Wasserdampf infolge des Partialdruckgefälles zur kalten Rohrwand getrieben wird.The electrical system known from dust technology is also advantageous Circuit with spray electrodes and precipitation electrodes. Spray electrodes are z. B. arranged in the axes of the tubes with high voltage wires, or the feeding device itself can be designed as such, while the inserts as precipitation electrodes are switched. The good particles are ionized in the area of the spray electrodes and then migrate to the precipitation electrodes, while the water vapor as a result the partial pressure gradient is driven to the cold pipe wall.

In ähnlicher Weise, wie das Trockengut durch einen Schaber von den Einsätzen entfernt wird, läßt sich auch das Eis von der Rohrwand entfernen. Durch die Anordnung an sich bekannter Strömungskörper in den Einsätzen, z. B. in Schneckenform, kann man in vorteilhafter Weise das Gut beim Blasvorgang zur Wand der Einsätze schleudern und die Verteilung zwingen.In a similar way to how the dry material is removed by a scraper If the inserts are removed, the ice can also be removed from the pipe wall. By the arrangement of known flow bodies in the inserts, e.g. B. in snail shape, you can fling the material to the wall of the inserts in an advantageous manner during the blowing process and force the distribution.

Claims

Claims: 1. Freeze dryer for airworthy, z. B. atomized Liquid material with a pipe system as an ice condenser, the pipe inner walls of which the Condensation surfaces for the vapors subliming from the material are marked through tubular, vapor-permeable heated inserts (11) in the tubes (5) at a distance from their walls as goods carriers.

2. Freeze dryer according to claim 1, characterized by the formation of the inserts (11) as precipitation electrodes which with a material atomizer (2) outside the tubes (5) as a spray electrode or with Working together spray electrodes in the pipe axes.

3. Freeze dryer according to claim 1 or 2, characterized by rotating up and down in the tubes (5) Scraper (17).

4. Freeze dryer according to one of claims 1 to 3 with a die Condenser pipes with an intermediate piece connecting a material discharge sluice, marked by one or more blow lines (35) that can be shut off with the intermediate piece (22) connected blow chambers (36).

5. Freeze dryer according to one of claims 1 bis_43 characterized by flow bodies in the inserts (11). Considered Publications: German Auslegeschriften No. 1085 468, 1052 062; U.S. Patent No. 2,896,418.