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Filmverdampfer Die Erfindung befast Sich Eit Filmverdampfern jenes
typos, der ein für gewö hnlich Senkrecthes Vercampfer-Roch aufweist, dessen innere
Oberfläche das z verarbeitende Material, beispielsweise in Form eines Sprühstrahls
oder als Trepten zugeführt wird, und das so -geordnet it, daß dieses Material unter
dem Einiluß f luß der Jchwerkraft oder anderer Mittel zum unteren Ende des Rohres
hinhybewegt wird, wo es sich sammel+..
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. Die Flüssigkeit kann, während sie das von außen mittels Fl2ssigkeit
oder Dampf, die durch einen das Rohr umgebenden Matnel zirkulieren, oder auf elektrischem
Wege geheizte oder gekühlte Roch hinunter- oder entlangfließt, ontweickelt, konzentriert
oder zur Reaktig. i gebracht werden.
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In konventionellen Verd@pfern, in @@nen der Transport durch die Vorrichtung
hindurel. mit Hilfe von Schwerkraft oder Zentrilugalkraft er@@gt wird, fliesen zahe
Fläs@ig@eiten, wenn über@ @upt, nur sehr langsam. In solchen einhei ten sind die
Wärmeaustauschgeschwindigkeiten sehr gering, da jeg@@che Turbulenz ichlt; @ nur
dadurch, daß man zu gr@@@ren Verdampfungso berflächen und hö heren Heiztemperatarch
Zuflucht nimmt, lassen sich bei dissen bekannte@ Verrichtungen grocße Verdampfungsgeschwindigkeiten
erzielen. Diese Verfahrensweisen lassen sich jed@en bei vielen zähen organischen
stoffen, die abge@@@t oder zersetzt werden, wenn man sie über langere Zelträume
hohen Temperaturen aussetzt, nicht anwen@@@, Für derartige Stoffe wurde bislang
noch keine gee@gnete Verdampferform entwickelt.
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Gemäß der Erfindung ist ein Filmverdampfer der @@@äuterten Art @@
ausgebildet, daß er zur Auslähiung eines Verfahrens geeignet ist, das unter anderem
@@@ A@@@tr@ifen des Films von der Vordampferoberflache u@@@@t, das Niederschlagen
oder Ablagern dieses Fil@@@@@@@@f einer sich relative zur Verdampfungseberfläche
bewegbaren Oberfläche innerhalt des Rohres nud das @@@ertragen des Filmes von dieser
zweiten Cberfläcke @@@ @@@ Rohroberfläche.
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Zur Dareiführung des erfindungsgemäßen verfahrens de6 n Anwendung
auf ein Pilmverdampferrohr läßt sich der Schritt des Filmabstreifens von der Ver@@@fangseberflmche
das Lolres uhd der Räckübertragung des Films suf diese Oberfläche mehr als einmal
je Umdrcheung der relativ bewegbaren Oberfläche immerhalb des Rohres durchlähren.
Dabei hängt die Anza@l der Übergange von der Oberfläche des Verdampferrehrs und
auf sic zuräch, vom Rohrdurchmesser ab.
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Es s kann auch dafür gesorgt sein, daß der Film, indem, er auf die
Rohrobefläche übertragen wird, in axialer Richtung verschoben oder versetzt wird.
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Gemäß der Erfindung enthält eine Flmverdampfervorrichtung unter anderem
ein horizontalem oaer vertikales äußeres Rohrelement, innerhalb dieses Rohres, konzentraich
und drehbar angebracht, ein inneres Rotorglied oder eine Vielzahl von Rotogrliedern
und in dem Ringspalt zweiechen äußerem rohr und rotorelement oder Rotorelecenten
zwei Reihen. von Schab-oder Abtreifschneiden, die gemeinsam in der Umdrehungsrichtung
des Rotorgliedes oder der Rotorglieder entgegengeaetzten Richtung bewegbar sind,
wobei die beiden Reihen von Schneiden so angeordnet sind, daß die eine die innere
Oberfläche
des ummantelten Rohres abkratzt und die andere die aubere Oberfläche des sich drehenden
inneren Rotors.
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In einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Verdampfereinheit
unter anderem ein ummanteltes Verdampfer-Rohr und eine innere Rolle oder Y.'alzc,
aie hohl sein und durci @ hindruchströ menden Dampf, Wasser oder ein anderes Medium
beheizt oder geliiihlt werden kann.
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Eine Filmveruampfervorrichtung umfaßt nach einer Ausfarungsform der
Erfindung unter anderen ein beheiztes, senkrecht angeordnetee Verdampfer-Rohr, innerhalb
dessein uindestens eine Rotogruppe mit einem oder mehreren Rotorelementen derart
angebracht ist, da3 ec eine Rotationsbewegung relativ zum Rohr auslähren kann, wobei
Schaber zum Abstreifen des Materialfilms von Verdampfer-Rohr und zum Niederschlagen
eder Ablagern dieses Films auf der Oberfläche des Rotorclesentes oder der Rotorelemente
vorgesehen sind, von der der Film anschlie3end durch zeeite Schaber wieder abgenommen
und neuerlich auf der Rohroberfläche abgelagert wird.
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In der Praxis wird das Rotorelement, das aus einem
Zylinder
oder einen Vielkantelement bestchen kann, so angeordnet sein, daß es ßich in Längsrichtung
durch das Verdampferhauptrohr erstreckt, und die Schaber bestehen aus einer Schabschneide,
die zunächst das Wate@ial von der Rohroberfläche abstreift, uric ; eS Wischerblatt,
das in den Tec des auf dem Rotorelement abgelagerten Materials eingebracht ist,
um es abzuheben und nieder auf der Rohrwandung abzusetzeh; dabei bilden Rotorelement,
Schabschneide und Wischerblatt eine Schabereinheit.
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Die Erfindung wird ia Folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise
erläutert ; darin ist Fig. 1 eine schematischer Querschnigtt, der ein VerfahrenzumBetriebeinesFilnvermpfersemäß
der Erfindung zest, Fig. 2 ein schematischer senkrechter Schnitt durch eine Filmeverdampfervorrichtung
mit einer Rotorgruppe, die ien einzuiges, zylindrisches Rotorel. oder eine Walze
aufweist, Fig. 3 eine Schnittansicht einer Filmverdampfervorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführunghsform
der ERfindung mit einer Rotorgruppe, die
eine Menrzahl von zylindrischen Rotorelementen oder Walzen aufweist.
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Fig. 4 ein waagerechterSchnittdurcho.ieVoiricht der Fig. 3, l i'ig.
5 einLängsschnittdurch eine Verfampfereinheit mit einer Rotogruppe, die zwei zylinwrische
Rotorelouente aufweist.
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Fig. 6 zen--t zwei Halbschnitte in Richtung der Pf@@@ A-A bzw. B-B
in Figur 5.
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Fig. 7 ist ein schematischer Querschnitt, der ein amaeres Betriebsverfahren
für einen filmverdaampfer zeigt, in dem die Ubertraung des @@@@ auf das. Verdarapferrohr
von der Zentrifugalkraft abhängt.
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Fir. 8 ist ein Schnitt durch einen Filmverdunpfer mit einer Rotogruppe
mit einem mehrsätzi@@@, rohrfö rmigen Element für eine Betrieb nach dem in n Fig.
7 gezeigten Verfahren, is 9 ein Transversal. chnitt durch eine Vorrien0
tus
zur Filnverdaripfung, die eine Ab@andlung der in den Figuren 7 und 8 gezeigten Ausfülruingsform
der Erfindung zeigt.
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In Fig. 1 ist bei D die Abwicklung der immeren Oberflache des Verdampferrohrs
eines Filmverdampfers dargestellt. Inherhalb dieses Verdampfers ist eine Rotor-Gruppe
angeordnet, die alo zylindrisches Rotorelement oder Walze C ausgebildet ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Methode zum Betrieb des Filmverdampfere
wird die als Film auf der O@@rfläche D abgelagerte viskose Flüssigkeit mittels einer
relativ dazu bewegbaren Schwklinge 1 von dieser Oberflächeabgestreift,dann-v:icersichtlichder
Oberfläche der Walze C abgelagert und von dort durch die zur Rciningung der Walze
dienende Sehab@@@@@ 2 wieder abgenommen und zurück auf die innere Oberfläche des
Verdampfer-Rohres D übertragen.
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Bei der Darchführung des erfidnungs gemäßen Verfahrens in Anwendung
auf ein Filmverdampferrohr kannd er Schrigtt den Filmabstreifens von der Verdampfungsoberfläche
D des Rohres und der Rückübertragung dieses Filmes auf niese Oberfläche D nehr als
einaal je Umdrehung der Iotorgruppe durcligeführt perdes ; obei
die
Anzahl der Übergänge von der Oberflache ur. d auf sie zurück vom Rohrdurchmesser
abhängt.
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Ec kann auch dafür gesorgt sein, daß der I'ilm bei seinder Rückführung
auf die Rohroberfläche in axialer Richtung verschoben oder versetzt wird.
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Figur 2 zeigt eine Filmverdampfervorrichtung mit einem senkrechten,
zylindrischen Verdampferrohr 3, das von einem Heizmantel 4 umgeben ist und innerhalb
dessein eine Rotorgruppe mit einem Zylinder oder einer so Halze 5/angebracht ist,
daß sie eine Rotationsbewegung relativ ZULN Rohr ausführen kann. Liit der Walze
5 wirken behaber in Form von Klingen zusammen, wobei mindestens eine solche Klinge
sich wie bei 1 in #$g. 1 in der Längsrichtung der Schabergruppe erstreckt, um
die Flüssigkeit von der Oberfläche des Rohres 3 abzukratzen und kontinuierlich auf
der Uberflache der Walze abzulagern ; von der Walze v. ird der Filu dann mittels
einer zur Walzenreinigung dienenden Klinge vraie bei 2 in Zig. 1 wieder abgenommen
und. auf die Oberfläche des Rohres 3 Ubertragen.
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Das zu behandelnde Katerial t. ira in das Rohr 3 durch einen Füllguteinlaß
6 an ihrem oberen Ende eingebracht.
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Dieser Einlaß ist mit einer (nicht dargestellten) Pumpe verbunden.
Beim Eintritt in das Rohr wird das material die innere Oberfläche des Verdampferrohre
3 bedecken. Im Laufe seines Durchanges vem oberen zum unteren Kammerende wird das
Material kontindierlien hin- and herübertragen; dabei wrid verdampfung hervorgerufen,
und der entstehende Dampf wird über eine Trennkammer 7 abgezogen, die einen Auslam
8 für Dampf und eine Bodehö ffnung 9 für das Konnentrat aufweist.
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Die Rotorpruppe ist antriebsmäßig so angeordnet, das sie in oberen
und unteren Lagern rotiert, und sehliest eine AntrieD&welle 1U ein. 11 und 11'
bezeichnen die Ein- und Auslaßstutzen für Heizwasser oder Dampf.
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In den Figuren 3 und 4 erkennt man eine an der Antriebswelle 10 befestigte
vierarmige Spinne 13 und eine entsprechende Spinne 13', die so gelagert iut, da3
sie sich in geeigenten Lagern in einem Abschlußstück 14 im unteren Ende des Rohres
3 drehen kann.
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Jedes. Arnpaar der Spinnen 13, 13' besitzt Zapfenlager, in denen zylindrische
Walzen 15 drehbar gelagert sind ; diee Walzen 15 besitzen jede eine verlängerte
Antriebsspindel
16, die über eine Zahnradibersetzung 17 in Eingriff mit einem Zahnkranz 18 stcht,
der@@@ dem Teil befestigt ist, in dem die welle 10 derehber g ert-ut, so daß die
Spindeln in Umdrchung versert-. werdne, wenn die Rotogruppe sich im dem Rohr 3 dreht.
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Diees.'tc:LaernundHaltciungitiji...
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13und13'drehtsich,wieausFiurcric.lic. in Uhrzeigersinn ; die vier
Walzen 15 durchen sien in Gegenuhrzeigersinn, also entgegenesetzt dass.
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Auf jeder laize ; vird eiu Flüssigkeitsfilm abgesetzt, der von der
inneren Zylinderewand des bekeitzten Verdampferrokrs 3 mittels einer Schabklinge
1' abgekratzt wird, die a. der Halterujg befestigt ist, Hadl.dem der Film auf der
Walze 15 abgesetzt ist, wa@re@@ diese sich dreht, wird er von einer an der halter@@@
@@@ festigten Reinigunsklinge 2' abgesckält and wieaer an der wandung des Rohrs
3 abgesetzt; @@eser Verg@@@ wiederholt sich für jede der Walzen 15, In den Figuren
5 und 6 ist ein 20 gestellt, in zen eine Rotorgruppe gelagert ist, die lirike und
rechte Stützplatten 21, 22 aufweist, nie : :. it
Verbinunbolnenjeencinanderverriegeltin.
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Zylirzder 24 sind so angebracht, daß sie sich um diametral gegenäberliegende
Achsen 23, 23' ind er linken Platte 21 und der rec'itcr ;,, fühjrten Flatte 22 drehen
kö nnen.
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Schab- und Reinigungsklingen sind sehwenkbar @ei@@tigt; zu.diesenZ'.-.'eckitjederandchaber27ii-cr
L-fö rmigen Stätzplatte 28 befestigt, die ihrerseits von einem Schwenk- oder Hebelarm
31 ge@ragen wird.
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Der Arm 31 sitzt verstellbar im Kopfende 29 eines geschlitzten Schwenk-
oder Hebelstiftes 30, desen. redaziertes Ende frei in die Abschlusplatte 21 eineluccenenLochernbzw.einenzeiarijenTräger3J
and er rechten Abschlußplatte 22 vorschwenhen kann.
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Blattfedern 32 erzeugen den Druck, der notwendig ist, die Schneidenkante
gegen die Rohroberfläche s5 preisen.DieFeder32asrechtemEndeistan an einen Absatz
des Achsenstäckes 23;' angeschraabt. tz linken Ende ist die Feder 32 fest an der
Ab. latte 21 befestigten Block angebracht.
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Die Halterung für die Reinigungsklingen 36 weist ähliche geschlitzte
Schwenkstifte 33, Schwenkarem 34
und Winkelstützplatten 35 auf,
wobei die Reinigungsklingen 36 derart angeordnet sind, daß ihre Yorcerkanten die
Zylinder 24 beruhren, während ihre rückwärtigen Kanten einen gewissen Abstand von
der Rohroberflüche 20 einhalten. Um eine axiale Bewegung der Flässigkeit zu gewährleisten,
sind die zur Reinigung der Walzen dienenden Klingen 36 mit gewinkelten Flossen 37
versehen, so da die Flüssigkeit auf einen anderen Abschnitt der Oberfläche des Verdampferrohrs
20 zurückgeführt wird.
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In den Figuren 7 und 8 erkenrit man bei 40 das Verdampferrohr, das
von außen mittels kondensierenden Dampfes oder heißer Flüssigkeit beheizt wird.
Dampf oder heiße Flüssigkeit befinden sich in einen das s Rohr umgebenden Mantel,
ählich der in Figur 2 gezeigten Anordnung. Die Beheizung des Rohres von auben kann
aber beispielsweise auch mittels einer herumgewickelten elektrischen Widerstandsheizung
erfolgen.
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Innerhalb des Rohres 40 ist drehbar eine Rotorgruppe in Gestalt eines
mehrseitigen, rohrfö rmigen Elements 41 angebracht, das aus vier Blechstreifen aufgebaut
ist, die im wesentlichen einen quadratischen Querschnitt
bilden,
wobei jede Seite in einem aufgebotenen Abschnitt 43 endet. Schwenkbar and der Rotogruppe
angebracht sind Schabklingen 44, wobei jede Klinge mittels eines Schwenkarmes 45
an dem Eleuent 41 befestigt ist. Das Ga,. ze ist so aufgebaut, daß jeweils eine
Klinge an jeder. Ecke des Wellenquerschnitts sitzt ; jeder Arm 45 ist dabei schwenkbar
bei 46 an dem Blement 41 und mit seinem auderen Ende an der KlLn :'e 44 befestigt.
Ersichtlich stö ßt das gekrümmte Ende 43 jeder Seite 42 an die hintere Kante des
vorangehenden Seitenteils 42, so daß die beiden Teile zusammen ein Wischerblatt
oder einen Ablenker mit dem Ergebnis bilden, da3 das Material, wenn es sich an den
Seiten 42 aufstaut, durch die Zentrifualkraft weggeschleudert und dabei durch Wischerwirkung
auf der Oberfläche des Verdampfer-Rohres 40 zurückübertragenw ird.
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Das rohrfö rmige Element 41 ist in Fileur 9 ersichtlick aus vier ebenen
Platten 42 aufgebaut, und anstelle der aufgebogenen Enden 43 sind hier Winkelträger
43' @n jeter Eckevorjecehen,diedasMaterial,v.-'.'.LrcnjCG sich Auf jeder der Seitenplatten
42 aufbaut, zur inneren Rohroberfläche 40' zurücküberträgt.
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Die Schabklingen, bei 44'angedeutet, sind an Stützplatten
47
befestigt, die ihrerseits von den Enden frei schwenkbarer Arme 48 getragen werden.
Die Arme 48 sind sc ; erObar bei 49 an den roberez. und unterem Abdeckplatten des
Elements 41 befestigt.
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Im Betrieb dreht sich die gesamte Schabergruppe mit bis zu 2000 Umdrehungen/Minute.
Die in Sch@@@@ieren, oder Angeln eingehängten Schaber, die den Wischerabschnitten
des Elements 41 ein kleines Stäck verauseilen, berühren unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft
die Rohrv.'andun.Daszuverarbeitendetril, das der inneren. Oberfläche des beheizten
Verd@@pferrohres durch eine seeineteöffnan,etv-'a".'!&inFir 2 gezeigt, zugeführt
wurde, wird durch die Schaber von der Oberfläche des Rohres abgenormmen und sammelt
sich an der Unterseite des nächsten Weichere oder Abiackers, wie dies Fig. 7 wird
infolge der beträchtlichen Zehtrifugalhf@ft, der es unterworfen ist, das Material
nach aufen zu vom Wischer abgleiten und wird viieder auf die Guerflr cre des Verdampferrohrs
übertragen.
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Fr solche Stoffe, die unter dem Einfluß der Schverkraft nicht in zufriedenstellendem
Maße durch d@ vs Verdampferrohr fließen, läßt sich die Vorrichtung auf zwei Weisen
modifizieren :
(1) DieRciuin-klincnkönnenkleineri&.entrage@,
wie dies in den Figuren 5 und 6 gezeitgt wird, und zwar uerurt, daß Material, das
dic Klingen passiert, umgclenkt oder pflugartig nach unten su und au dem Verdmpfer
hinaus umgebrochen wird, (2) DieesauteAnordnungaus.'Vcrdapi'crr.rund.jtorgruppe
kann so angeordnet sein, daß sie eiel in Richtung der Materialbewegung nach außen
zu erweitert.
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Auf diese Weise wird die Rotationabewegung der Rotorgruppe zur Abfü@rung
des fertig behandelten Katerials aus eS r beitren.
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Die Verdampfercinheit gemäß der in den Fluren 8 und 9 gezeigten erfindungsgemäßen
Ausführungeform erweist sich als geeignet für die Behandlung aller mit Auchahme
der zähesten jener Flüssigkeiten, die normnlerwise eines derartigen Prozenses bedürfen.
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Für extrem viskose Mate ialies ist die Vrewendung einer Vorrichtung
gemäß den Ausführungsformen nach den Fig. 2, 3 und 4 oder 5 und 6 zweckmäßiger.
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Bei diesen Vorrichtungen verhindern verhindern die Schaber den Au'bau
eines stagnan ten Flüssigkeitsfilms an der Verdampferrohroberfläche, und die Schaber-Wischer-
Anordnung
in Verbindung mit der hohen rotationsge-Schwindigkeit der Rotorgruppe erzeugt eine
hochgradige Turbulenz. Diese verstärkte Turbule@z ermöglicht sehr greße Verdampfungsgeschwindigkeiten
und geringe Verweilseiton bei Materialien, deren Zähigkeit und Wärmeempfindlichkeit
eine wirksame Konzentratbion in anderen Filmvcrdaupfern vereitelt.
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Selbstverständlich ißt die Tatsache, da2beideri vorhergehenden beschriebenen
Ausfürhungsform das Verdaupferrohr oder die Verdampferkammer schkrecht angeordnet
int und daß die Be ; egung der z*"'hen Flüssigkeit durcl die Kammer hindurch im
wesentlichenauf der Schwerkraft beruht, nicht wesentlich für die Erfindung ; die
Kammer kann ebenso gut horizontal wie vertikal angeordnet sein.