DE1519671C - Vorrichtung zum Verdampfen einer Flüssigkeit aus einer unter Vakuum stehenden, in Form eines dünnen Filmes auf eine geschlossene Wärmeaustauschfläche aufgebrachten Lösung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, Gelöste Substanzen sind jedoch häufig so wärmemit deren Hilfe Flüssigkeit aus einer unter Vakuum empfindlich, daß es unmöglich ist, mit einer beliebig stehenden Lösung verdampft werden kann, die auf großen Temperaturdifferenz zu arbeiten. Außerdem eine erhitzte, geschlossene wärmeübertragende Fläche ist eine derart hohe Temperaturdifferenz gleichaufgebracht wird, auf der sich eine dünne Flüssig- 5 bedeutend mit schlechter Wärmeausnutzung,
keitsschicht oder ein Flüssigkeitsüberzug bildet. Mit Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten der Bezeichnung »Lösung« ist dabei im vorliegenden Vorrichtung besteht darin, daß zur genauen EinZusammenhang eine Lösung von Feststoffen in ein regelung des Konzentrationsgrades für das Konzen- oder mehreren Flüssigkeiten sowie ein Gemisch aus trat ein entsprechender Reguliermechanismus außereiner oder mehreren Flüssigkeiten gemeint. io ordentlich hoher Empfindlichkeit eingesetzt werden

Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen dieser muß. Soll beispielsweise das Verdampfungsverhältnis Art bekannt, mit denen eine Konzentration von bei der bekannten Vorrichtung 1:10 sein, so beLösungen herbeigeführt wird. So ist es beispielsweise wirkt bereits eine um lediglich 5,5 % erhöhte Wärmebekannt, eine Lösung durch einen senkrechten, rohr- zufuhr zur Lösung, daß das Verdampfungsverhältnis förmigen Behälter hindurchzuleiten, in dem ein Rotor 15 in der Weise verändert wird, daß es etwa 1:20 koaxial angebracht ist und um den ein Dampfmantel beträgt, so daß die Gefahr besteht, daß das Konzenherumgelegt ist. Infolge der Drehung des Rotors trat so weitgehend dehydriert wird, daß die Feststoffe läuft die Lösung in Form eines dünnen Überzuges auf der wärmeübertragenden Fläche des rohrför- oder eines Films an den Innenseiten des rohrförmigen migen Behälters festbrennen.

Behälters nach unten, da sie sowohl durch Zentri- 20 Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zufugalkräfte als auch durch die Schwerkraft beeinflußt gründe, eine Vorrichtung der vorbeschriebenen Art wird. Wird im Inneren des Behälters ein Vakuum zu schaffen, mit deren Hilfe eine sehr hohe Kapazität J erzeugt und gleichzeitig Dampf durch den Mantel erreicht werden kann, ohne daß zu diesem Zweck β geleitet, so wird dadurch ein Teil der die Lösung gleichzeitig die Kosten für die erforderliche wärmebildenden Flüssigkeit verdampft, während der nicht 05 übertragende Fläche wesentlich höher werden; des verdampfte Teil der Lösung, der am Grunde des weiteren soll mit der Erfindung auch für eine gute rohrförmigen Behälters abgezogen wird, die weniger Wärmeübertragung und eine genaue Regelung des leicht flüchtigen Bestandteile der Lösung enthält und Verdampfungsverhältnisses gesorgt werden, so daß Lösung eine feste oder nur schwer verdampfbare keine der in einer Lösung enthaltenen Feststoffe an somit in Form eines Konzentrates vorliegt, wenn die 30 der Fläche festbrennen.
Substanz enthält. ' Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

Die bekannte Vorrichtung besitzt jedoch eine gelöst, daß in einem Gehäuse, das an eine Vakuum-Reihe von Nachteilen. Um einen hinreichend dünnen erzeugungsvorrichtung angeschlossen ist, ein mit und gleichmäßigen Überzug oder Film auf der Innen- Längswellungen versehener und von innen her heizfläche des rohrförmigen Behälters zu erzielen, müssen 35 barer Zylinder horizontal und um eine Achse drehdie Rotorschaufeln einen Abstand von höchstens bar angeordnet ist, daß unterhalb des Zylinders ein 1 bis 2 Millimeter oder sogar noch weniger von der Rotor vorgesehen ist, der parallel zum Zylinder Innenfläche des Behälters haben. Das bedeutet, daß ebenfalls drehbar angeordnet und dem untersten Teil bei der Herstellung sowohl des Rotors als auch des des Gehäuses benachbart ist und daß im Gehäuse Behälters nur verhältnismäßig sehr kleine Toleranzen 40 eine Einlaßöffnung für die Lösung und eine Auslaßzulässig sind. Soll bei der bekannten Vorrichtung Öffnung für den nicht verdampften Anteil derselben zur Erzielung einer möglichst hohen Kapazität eine vorgesehen ist, wobei Einlaß- und Auslaßöffnung in große Wärmeübertragungsfläche verwendet werden, Längsrichtung des Zylinders im Abstand voneinander so muß zu diesem Zweck entweder ein Behälter von angeordnet sind. |! verhältnismäßig großer Höhe oder vergleichsweise 45 Wird die Lösung auf den rotierenden Zylinder großem Durchmesser gewählt werden. Da oberhalb aufgesprüht, so bleibt an der Außenfläche des Zylindes senkrecht stehenden rohrförmigen Behälters in ders ein dünner Überzug oder Film der Flüssigkeit der Höhe ein beträchtlich großer, freier Raum vor- haften, der sich mit dem Zylinder dreht. Während gesehen sein muß, um die Montage und die Demon- dieser Drehbewegung verdampft ein. Teil der Flüssigtage beim Säubern, bei der Wartung und bei Repa- 50 keit der Lösung.

raturarbeiten durchführen zu können, sind der Maxi- Wenn dann der Flüssigkeitsfilm auf dem Zylinder malhöhe des Behälters normalerweise ziemlich enge eine Umdrehung mit dem Zylinder durchgeführt hat Grenzen gesetzt. Wird dagegen die wärmeüber- und wieder die Aufsprühstelle erreicht, wird der nicht tragende Fläche dadurch vergrößert, daß der Durch- verdampfte Teil der Lösung durch die neu aufgemesser des Behälters größer gewählt wird, so ist 55 sprühte Lösung vom Zylinder abgewaschen und fließt dessen Herstellung infolge der nur geringen zulässigen . in den unter dem Zylinder befindlichen Behälter Toleranzen so kostspielig, daß der in dieser Hinsicht zurück. Nachdem sich die in dem Behälter unterhalb noch zulässigen Größe der wärmeübertragenden des Zylinders befindliche Lösung in Längsrichtung Fläche, im Hinblick auf die sich aus Zinsen und zum Zylinder von derjenigen Stelle, an der sie zuge-Abschreibung ergebenden Belastungen ebenfalls 60 führt wird in Richtung auf ihre Austrittsstelle zu Grenzen gesetzt sind. Soll bei der bekannten Ver- bewegt, wird der Grad der Konzentration der am dämpfungsvorrichtung eine hohe Kapazität bei einem wenigsten leicht flüchtigen Flüssigkeitsbestandteile bestimmten, vergleichsweise hohen Konzentrations- und/oder Feststoffe bei dieser Bewegung innerhalb grad des Konzentrates erzielt werden, so muß infolge- der Flüssigkeit immer höher. Die Herstellungskosten dessen mit einer verhältnismäßig großen Differenz 65 setzen die Größe der wärmeübertragenden Fläche zwischen der Temperatur des dem Dampfmantel keine Grenze, da im Gegensatz zum bekannten Verzugeführtcn Dampfes und der in den rohrförmigen fahren hinsichtlich der Herstellungstoleranzen keiner-Bchälter eingebrachten Lösung gearbeitet werden. sei besonderen Forderungen entsprochen werden

muß. Der Zylinder kann somit mit dem gewünschten großen Durchmesser ausgebildet werden und läßt sich, da er horizontal montiert wird, ohne weiteres auch in bezug auf seinen Raumbedarf allen betrieblichen Gegebenheiten anpassen.

Die eine Wirkung der Längswellungen des Zylinders besteht darin, daß damit eine verhältnismäßig große, aktive Zylinderfiäche erhalten wird, eine andere darin, daß der größte Teil der aufgesprühten Lösung zunächst auf die Seitenflanken der Wellungen und somit in einem verhältnismäßig spitzen Winkel auf die Zylinderoberfläche auftrifft. Das vermindert die Möglichkeit, daß die Lösung beim Aufprall auf die Zylinderfläche verspritzt. Infolgedessen bewegen sich die Flüssigkeitsteilchen beim Aufsprühen auf den Zylinder im Augenblick des Auftreffens nur in einem geringen Maße in dessen Längsrichtung. Die Wellungen vermindern also die Gefahr eines rückläufigen Vermischens der Lösung. Außerdem wird durch die verminderte Spritzwirkung auch die Möglichkeit der Schaumbildung weitgehend herabgesetzt.

Die Wandung des Zylinders kann verhältnismäßig dünn ausgeführt werden. Dieser Umstand sowie die Tatsache, daß infolge der kräftigen Besprühung des Zylinders keine Ablagerungen an diesem haftenbleiben, ermöglicht die Erzielung eines Vergleichsweise hohen Wärmeübertragungskoeffizienten. Da es bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens weiterhin möglich ist, mit nur geringen Temperaturdiff erenzen zu arbeiten, nachdem die praktische Möglichkeit zur Anwendung einer großen wärmeübertragenden Fläche besteht, kann eine sehr gute Wärmeausnutzung erreicht werden. Die erfmdungsgemäße Vorrichtung ermöglicht außerdem eine äußerst einfache Regelung des Verdampfungsverhältnisses. Wird beispielsweise ein Konzentrat mit einem bestimmten Anteil abgeführt und die Zuführung der Lösung zum Flüssigkeitsbehälter derart geregelt, daß die nicht verdampfte Flüsigkeitsmenge im Behälter und auf dem Zylinder im wesentlichen konstant gehalten wird, was beispielsweise bedeutet, daß die Lösung in größerer Menge zugeführt werden muß, wenn die Wärmezufuhr zum Zylinder und infolgedessen die Verdampfungsgeschwindigkeit erhöht wird, so wird das Verdampfungsverhältnis durch Änderungen in der Wärmezufuhr verhältnismäßig wenig beeinflußt. Das Verdampfungsverhältnis könnte auch gesteuert werden durch Regelung des Maßes der Durchflußgeschwindigkeit der Lösung durch den Behälter, was bei den bisher bekannten Verfahren nicht möglich ist, bei denen die Fließgeschwindigkeit, wie bereits oben erwähnt, durch das durch die Schwerkraft bedingte Abfließen der Lösung an der Innenseite eines rohrförmigen Behälters bestimmt ist.

Die Lösung kann auf verschiedene Weise auf den Zylinder aufgebracht werden, beispielsweise durch Düsen od. dgl. Erfindungsgemäß besteht jedoch das einfachste Verfahren darin, die Lösung unter Zuhilfenahme eines Rotors auf den Zylinder aufzubringen, der im wesentlichen parallel zum Zylinder unterhalb desselben angebracht ist und durch seine Drehbewegung die Lösung nach oben auf den Zylinder schleudert. Mit Hilfe eines derartigen Rotors kann die Lösung über die gesamte Zylinderlänge gleichmäßig auf diesen aufgebracht werden; gleichzeitig ist ein solcher Rotor verhältnismäßig robust und keineswegs so störanfällig wie beispielsweise Sprühdüsen. Der Rotor kann dabei derart angeordnet werden, daß er die gesamte vom Zylinder in den Behälter herunterfließende Lösungsmenge unmittelbar wieder auf den Zylinder zurückschleudert. Da infolgedessen normalerweise nur eine vernachlässigbare kleine Flüssigkeitsmenge im Behälter selbst verbleibt, kann die Verweilzeit der Lösung in dem Behälter und auf dem Zylinder verhältnismäßig kurz gewählt werden.

Es ist wichtig zu vermeiden, daß wesentliche Änderungen in dem relativen Volumen der zu verdampfenden Lösung oder, im Falle einer Konzentration, im Grad der Konzentration des Konzentrats auftreten, das dem unter dem Zylinder befindlichen Behälter entnommen wird. Nur auf diese Weise kann ein im wesentlichen gleichmäßiges Produkt gewährleistet und ein Konzentrat mit verhältnismäßig hoher Konzentration an festen oder zähflüssigen Substanzen erhalten werden. Im letzteren Falle bewirken bereits geringe Schwankungen im Grad der Konzentration oder des Verdampfungsverhältnisses, daß die Konzentration an manchen Stellen so hoch wird, daß die in der Lösung befindlichen Feststoffe am Zylinder anbrennen. Dadurch wird das Konzentrat zerstört und die Wärmeleitfähigkeit der Zylinderwandung weitgehend vermindert, so daß eine Reinigung notwendig wird.

Wie bereits vorstehend erwähnt wurde, kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens der Konzentrationsgrad bzw. das Verdampfungsverhältnis gegenüber etwaigen Änderungen in der dem Zylinder zugeführten Wärmemenge verhältnismäßig unempfindlich gemacht werden, und zwar durch eine entsprechende Regelung des Maßes, mit dem die Lösung dem unter dem Zylinder befindlichen Behälter zugeführt wird. Wird die Verdampfung jedoch in größerem, industriellem Maßstab durchgeführt, so ist von wesentlicher Bedeutung, daß diese Regelung der Zuführungsgeschwindigkeit automatisch erfolgt. Erfindungsgemäß kann dies in der Weise erreicht werden, daß mindestens ein Teil der vom Zylinder abtropfenden oder von diesem abgeschleuderten überschüssigen Lösung aufgefangen und dieser Teil dann in eine Regelkammer weitergeleitet wird, von der aus die so angesammelte Lösung dann durch ein verstellbares Ventil zum Behälter zurückgeführt wird. Die Dicke des am Zylinder haftenbleibenden Lösungsfilmes ist dabei im wesentlichen unabhängig von derjenigen Lösungsmenge, welche auf den Zylinder aufgesprüht wird. Wie bereits vorstehend erwähnt, schleudert der Rotor im wesentlichen die gesamte in dem unterhalb des Zylinders angeordneten Behälter befindliche Flüssigkeitsmenge gegen den Zylinder. Wird die Lösung in einem konstanten Maß, beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Meßpumpe, aus dem unterhalb des Zylinders befindlichen Behälter abgeführt, so kann diejenige Lösungsmenge, welche während der Umdrehungsbewegung vom Zylinder abtropft oder weggeschleudert wird, als direkter Maßstab für die noch nicht verdampfte Flüssigkeitsmenge im Behälter und auf dem Zylinder gelten. Tritt beispielsweise infolge einer verringerten Wärmezufuhr zur Zylinderfläche ein Abfall in der Verdampfungsgeschwindigkeit ein, so vermehrt sich die vom Zylinder abtropfende Flüssigkeitsmenge, was zur Folge hat, daß der in der Regelkammer befindliehe Flüssigkeitsspiegel bei vorgegebener Ventileinstellung ansteigt, während der Flüssigkeitsspiegel bei zunehmendem Verdampfungsmaß fällt, sofern die

Lösung dem unter dem Zylinder befindlichen Behälter in gleichbleibendem Maß zugeführt und aus diesem abgeführt wird. Der in der Regelkammer vorliegende Flüssigkeitsspiegel ist also stets ein Maß für diejenige Flüssigkeitsmenge, welche im Behälter und auf dem Zylinder vorhanden ist. Es kann also auf einfache Weise die unverdampfte Flüssigkeitsmenge in dem Behälter und auf dem Zylinder dadurch auf einem verhältnismäßig konstanten Wert

Achse drehbar und in einem Gehäuse untergebracht ist, das an eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums angeschlossen werden kann, und daß unter dem Zylinder ein Rotor vorgesehen ist, der im wesent-5 liehen parallel zum Zylinder drehbar angeordnet und unmittelbar am untersten Teil des Gehäuses angebracht ist, das eine Einlaßöffnung für die Lösung und eine Auslaßöffnung für die nicht verdampften Lösungsteile aufweist, wobei Einlaß- und Auslaß

gehalten werden, daß die Zuführung der Lösung zum 10 öffnung in Längsrichtung des Zylinders im Abstand Behälter automatisch in Abhängigkeit von Verände- voneinander angeordnet sind, rungen des Flüssigkeitsspiegels in der Regelkammer . Beim Betrieb der Vorrichtung drehen sich sowohl derart gesteuert wird, daß diese Flüssigkeit auf einem der Zylinder als auch der Rotor. Lösung wird durch verhältnismäßig konstanten Niveau gehalten wird. die Einlaßöffnung in den untersten Bereich des Ge-Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird hiermit er- 15 häuses eingeführt. Infolge der Drehbewegung des reicht, daß Änderungen im Verdampfungsverhältnis, Rotors wird die Lösung auf den sich drehenden welche durch geringfügige Änderungen in der Zylinder gesprüht, und es bleibt an dem Zylinder Wärmezufuhr zum Zylinder verursacht sind, ver- ein dünner Überzug oder Film der Lösung haften, nachlässigbar sind. der sich mit dem Zylinder dreht, während die über-

Es ist bekannt, die wärmeübertragende Fläche 20 schüssige Lösung zum untersten Teil des Gehäuses mindestens teilweise durch mindestens einen Teil der zurückläuft. Auf diese Weise wird ein Teil der ververdampften Lösung zu erhitzen, die nach Verdichten dampfbaren Bestandteile der Lösung vom Zylinder in wärmeübertragende Berührung mit der Fläche weg verdampft, während der nicht verdampfte Rest gebracht wird. Dieses Erhitzungsmedium kann durch dann vom Zylinder und in den untersten Teil des ein weiteres gasförmiges Medium, beispielsweise 25 Gehäuses abgespült wird, wo er wieder in den EinDampf, ergänzt werden, wobei dann die Verdichtung flußbereich des Rotors gelangt. Die Vorrichtung ist durch einen Dampfstrahler erfolgen kann. zweckmäßig in denjenigen Fällen, wo das ver-

In manchen Fällen stellen die verdampften Teile dampfte, an der Auslaßöffnung abgeführte Konzender Lösung einen vergleichsweise hohen Wert dar, trat oder der verdampfte Teil der Lösung von Interwenn das erfindungsgemäße Verfahren in großem 30 esse ist. Der Zylinder besitzt infolge der Längsindustriellem Maßstab durchgeführt wird; in diesem wellungen eine vergleichsweise große, aktive Ober-Falle ist es von beträchtlicher wirtschaftlicher Be- fläche, wobei die Längswellungen gleichzeitig dazu deutung, wenn die einzelnen Bestandteile der ver- dienen, sicherzustellen, daß die Lösung in einem dampften Lösung in einer solchen Form zurück- verhältnismäßig spitzen Winkel auf die Zylindergewonnen werden können, daß sie unmittelbar 35 oberfläche auftrifft, so daß der Aufprall weich ist. wieder verwendbar sind, so daß es sich erübrigt, das Außerdem läßt sich der Zylinder auch im Falle Erwärmungsmedium nochmals einen besonderen großer Abmessungen mit nur geringem Kostenauf-Fraktionierprozeß durchlaufen zu lassen. wand herstellen, so daß es vom wirtschaftlichen Nach der Erfindung ist ein solcher Fraktionier- Standpunkt aus gerechtfertigt ist, eine verhältnisprozeß in der Weise durchführbar, daß das Heiz- 40 mäßig große wärmeübertragende Fläche zu vermedium von demjenigen Ende des Zylinders her in wenden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung diesen eingeführt wird, das von der Stelle entfernt besteht somit die Möglichkeit, mit verhältnismäßig liegt, an der die Lösung dem Flüssigkeitsbehälter geringen Temperaturdifferenzen zu arbeiten und zugeführt wird, während das Kondensat jeweils ge- trotzdem die gewünschte große Kapazität zu ersondert aus verschiedenen Zylinderbereichen abge- 45 reichen. Außerdem kann die Zylinderwandung verführt wird. Der unverdampfte Teil der Lösung und hältnismäßig dünn ausgebildet werden, so daß auf das Heizmedium, zwischen denen ein Wärmeaus- diese Weise ein hoher Wärmeübertragungskoeffizient tausch stattfindet, fließen somit in entgegengesetzter erzielbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist Richtung. Wenn das Heizmedium den ersten Bereich somit für die verschiedensten Zwecke geeignet und der verhältnismäßig kalten Innenfläche des Zylinders so kann mit nur geringem Aufwand hergestellt und erreicht, werden hauptsächlich die am wenigsten betrieben werden.

leicht flüchtigen Bestandteile des Heizmediums Für den Fall der Behandlung von Flüssigkeiten,

kondensiert, so daß das aus diesem Bereich abge- die derart verdampft werden sollen, daß ein verführte Kondensat einen verhältnismäßig hohen gleichsweise hoher Gehalt an Feststoffen erreicht Prozentsatz an diesen am wenigsten leicht flüchtigen 55 wird, wobei die Viskosität dieser Flüssigkeit ganz Bestandteilen enthält. Das aus dem nächsten Zylinder- erheblich zunimmt, können sich gewisse Schwierigbereich abgeführte Kondensat enthält nur noch eine keiten ergeben, wenn ein Zylinder oder eine Trommel geringe Menge der am wenigsten leicht flüchtigen verwendet wird, die über ihre gesamte Länge mit Bestandteile usw. Selbstverständlich können die ver- Wellungen versehen ist. Derartige Schwierigkeiten schiedenen Bestandteile des verdampften Anteils der 60 können darin bestehen, daß der zähflüssigste Anteil Lösung und, soweit vorhanden, Wasserdampf teil- der Flüssigkeit, der sich in dem der Auslaßöffnung weise voneinander getrennt werden. zunächst liegenden Teil der Vorrichtung befindet,

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vor- derart fest an der Außenfläche des Zylinders haftet, richtung zur Durchführung des vorbeschriebenen daß er durch die ständige Sprühwirkung der Flüssig-Verfahrens. Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß 65 keit auf die Oberfläche des Zylinders nur schwer sie einen Zylinder aufweist, der mit Längswellungen vollständig entfernt werden kann; es kann also versehen und von innen heizbar ist, daß dieser schwierig sein, die Bildung von Ablagerungen auf Zylinder auf einer im wesentlichen horizontalen der Zylinderfläche am einen Ende des Zylinders zu

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verhindern. Derartige Schwierigkeiten können jedoch fugalkraft erhöht. Im Augenblick des Verlassene des erfindungsgemäß dadurch ausgeschaltet werden, daß Rotors besitzt die auf den Rotorblättern angesamdie Längswellungen nur am einen Ende des Zylinders melte flüssige Lösung somit zusätzlich zur Umf angsausgebildet sind, und zwar an demjenigen Ende des geschwindigkeit des Rotors eine beträchtliche Relativ-Zylinders, das der Einlaßöffnung zunächst liegt, 5 geschwindigkeit. Es wird also durch diese besondere während das andere der Auslaßöffnung des Zylinders Ausbildung der Rotorschaufeln die absolute Gebenachbarte Ende eine glatte zylindrische Außen- schwindigkeit wesentlich erhöht, so daß bei einer fläche aufweist. Durch diese glatte Oberflächenaus- vorbestimmten Umlaufgeschwindigkeit des Rotors bildung wird der Neigung der viskosen Flüssigkeit eine besonders gute Besprühung der Zylinderoberentgegengewirkt, an der Fläche haftenzubleiben, und io fläche erzielt werden kann.

es wird gleichzeitig das Abspülen der Zylinderfläche In manchen Fällen ist es erwünscht, aus der Vorerleichtert. Wird beispielsweise eine große Zahl von richtung Lösungen unterschiedlicher Zusammenflüssigen Produkten behandelt, die in einer abschlie- setzung oder unterschiedlichen Konzentrationsgrades ßenden Behandlung zu einem trockenen Pulver ver- abzuführen. Dies ist mit der erfindungsgemäßen Vorarbeitet werden sollen, wobei die letzte Feuchtigkeit 15 richtung ohne weiteres möglich, da nach der Erdurch Sprühtrocknung entfernt wird, ist es ein großer findung der unterste Teil des Gehäuses verschiedene, wirtschaftlicher Vorteil, wenn die Möglichkeit be- in Abstand voneinander befindliche Auslaßöffnungen steht, soviel Feuchtigkeit wie irgend möglich durch für die nicht verdampften. Flüssigkeitsanteile aufVerdampfung im Vakuum zu entziehen. Mit der vor- weist. Die aus diesen Auslässen austretende Lösung beschriebenen Ausführungsform der erfindungs- 20 enthält dann um so. kleinere Mengen der leichter gemäßen Vorrichtung ist es möglich, das Einsatz- flüchtigen Bestandteile, je größer der Abstand zwigebiet der Vorrichtung weitgehend zu erweitern, sehen der betreffenden Auslaßöffnung und der Einnachdem der anfängliche Verdampfungsvorgang auf laßöffnung ist.

dem der Einlaßöffnung der Vorrichtung zunächst Wie bereits vorstehend erwähnt, ist es wichtig, liegenden, mit Wellungen versehenen Teil der 25 daß die in der Vorrichtung befindliche nicht ver-Zylinderfläche und die endgültige Verdampfung dampfte Flüssigkeitsmenge im wesentlichen konstant dann auf der der Auslaßöffnung der Vorrichtung gehalten wird, da in diesem Falle das Verdampfungsbenachbart liegenden glatten Zylinderfläche statt- verhältnis durch Schwankungen in der Wärmezufuhr findet. zum Zylinder nicht wesentlich beeinflußt wird. Dies

Die Vorrichtung kann erfindungsgemäß auch mit 30 ist insofern wichtig, als es bei einem im wesentlichen

einer Schab- oder Bürstvorrichtung zur dauernden konstanten Verdampfungsverhältnis möglich ist, mit

Reinigung der glatten Außenfläche des Zylinders kleinen Lösungsmengen und einem vergleichsweise

versehen sein. Auf diese Weise ist es möglich, die hohen Konzentrationsgrad für das Konzentrat zu

Bildung von Ablagerungen auf demjenigen Teil der arbeiten, ohne daß dabei die Gefahr besteht, daß die

Zylinderfläche zu verhindern, der mit dem am stärk- 35 Feststoffe am Zylinder anbrennen. Die gewünschte

sten viskosen Flüssigkeitsanteil in Berührung gelangt. Steuerung der in der Vorrichtung befindlichen Flüs-

Um erne wirksame Besprühung der Außenfläche sigkeitsmenge kann dadurch erzielt werden, daß des Zylinders zu erreichen, ist es zweckmäßig, wenn erfindungsgemäß im Zylindergehäuse eine Innendie vom Rotor gegen die Zylinderfläche geschleu- tasche ausgebildet und derart angeordnet ist, daß in derte Flüssigkeit mit verhältnismäßig hoher Ge- 40 ihr mindestens ein Teil der überschüssigen Lösung schwindigkeit auf die Zylinderfläche auftrifft. Die aufgefangen wird, die von dem dieser Tasche beerforderliche Sprühgeschwindigkeit sollte jedoch vor- nachbarten Bereich des Zylinders abtropft oder abzugsweise mit einer möglichst niedrigen Umfangs- geschleudert wird; diese Tasche steht über eine Leigeschwindigkeit des Rotors erzielt werden, da eine tung mit einer Regelkammer in Verbindung, welche unnötig hohe Umfangsgeschwindigkeit des Rotors 45 höhenmäßig zwischen dieser Tasche und dem untergleichbedeutend mit erhöhtem Energieverbrauch ist. sten Teil des Gehäuses liegt und die ihrerseits über Erfindungsgemäß können die Rotorschaufeln jeweils eine Leitung mit dem untersten Teil des Gehäuses aus einem kanalförmigen Teil mit U-förmigem Quer- in Verbindung steht; der Strömungsfluß in dieser schnitt bestehen und derart in Längsrichtung zum letztgenannten Leitung wird durch ein verstellbares Rotor angeordnet sein, daß die Flansche dieses Bau- 50 Ventil geregelt. In der Regelkammer ist eine auf die teiles mit der Tangentialebene des Rotors am frag- Höhe des Flüssigkeitsspiegels ansprechende Steuerlichen Punkt einen Winkel einschließen und aus einer vorrichtung vorgesehen, welche die Zuführung der flüssigkeitsschleudernden Längsschaufel, die Vorzugs- Lösung zur Einlaßöffnung im untersten Teil des weise in Drehrichtung gekrümmt und zwischen diesen Gehäuses automatisch steuert. Unter der Voraus-Flanschen im Abstand von diesen angeordnet ist 55 setzung, daß der nicht verdampfte Teil der Lösung und sich über die freien Kanten der Flansche hinaus mit konstantem Maß aus der Auslaßöffnung für das erstreckt. Beim Betrieb des Rotors wird die im unter- Konzentrat abgezogen wird, ist es durch entspresten Teil des Gehäuses befindliche Flüssigkeit von chende Einstellung des Ventils möglich, eine gedem in jeder Rotorschaufel vorgesehenen flüssigkeits- wünschte konstante Menge an nicht verdampfter schleudernden Schaufelblatt erfaßt und unter dem 60 Lösung in dem Behälter zu erhalten, wobei durch Einfluß von Reibungs- und Zentrifugalkräften mit die Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konverminderter Relativgeschwindigkeit nach innen zum stanten Flüssigkeitsspiegels in der Regelkammer bei Boden des kanalförmigen Bauteiles gelenkt. Dort vorbestimmter Einstellung des Ventils, wie vorwird die Bewegungsrichtung der Flüssigkeit umge- stehend beschrieben, die in der Vorrichtung befindlenkt, und die Flüssigkeit wird nunmehr auf der 65 liehe Flüssigkeitsmenge konstant gehalten wird. Entanderen Seite des flüssigkeitsschleudernden Blattes sprechend der vorstehenden Darstellung wird auf nach außen geführt, wobei sich die Relativgeschwin- diese Weise erreicht, daß auch das Verdampfungsdigkeit der Flüssigkeit unter der Wirkung der Zentri- verhältnis und damit auch der Grad der Konzen-

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tration des Konzentrats im wesentlichen unverändert Weise findet eine natürliche Fraktionierung des Geaufrechterhalten wird. misches statt. Erfindungsgemäß können die zur Ab-Durch entsprechende Einstellung des verstellbaren führung des Kondensates bestimmten Kanäle in verVentils für die Steuerkammer kann die stets in der schiedene Bereiche aufgeteilt sein, die jeweils mit Vorrichtung befindliche Flüssigkeitsmenge, wie be- 5 einem entsprechenden Leitungsrohr zur Abführung reits beschrieben, wunschgemäß reguliert werden, des Kondensates in Verbindung stehen können. Das und es ist deswegen auch möglich, die Intensität zu Kondensat wird auf diese Weise in verschiedene Anregein, mit der die Flüssigkeit vom Rotor gegen die teile aufgeteilt; die wertvolleren Flüssigkeiten können Heizfläche geschleudert wird. somit von den weniger wertvollen getrennt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit einem io Die Erfindung sei nachstehend unter Bezugnahme Verdichter versehen sein, mit dessen Hilfe minde- auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
stens ein Teil des auf der wärmeübertragenen Fläche F i g. 1 eine schematische Perspektivansicht einer verdampften Flüssigkeitsanteile verdichtet werden Verdampfungsanlage mit einer erfindungsgemäß kann. Auf diese Weise kann die Verdampfungswärme ausgebildeten Vorrichtung,

des verdampften Lösungsanteils nutzbar gemacht 15- F i g. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach

werden, da dieser Anteil zusammen mit einem zu- Fig. 1, im Längsschnitt gesehen,

sätzlichen Wärmemedium, beispielsweise Dampf, auf F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der

der wärmeübertragenen Fläche kondensiert werden F i g. 2, wobei zur deutlicheren Darstellung einzelne

kann. Teile weggelassen sind,

Nach der Erfindung kann die Entfernung des 20 F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der

Kondensats von der Verdampfungsfläche dann da- F i g. 2, in vergrößertem Maßstab,

durch bewirkt werden, daß die Auslaßleitung des F i g. 5 eine Teilansicht entsprechend dem Schnitt

Verdichters an demjenigen Ende in den Zylinder der F i g. 3, jedoch einer anderen Ausführungsform

eingeführt wird, welches von der Einlaßöffnung für einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die Lösung im untersten Teil des Behälters entfernt 35 F i g. 6 eine Perspektivansicht eines Teiles des

liegt, und daß innerhalb des Zylinders ein fest- Zylinders und des Rotors der in F i g. 5 dargestellten

stehender, trommeiförmiger Einsatz angebracht ist, Ausführungsform,

in dessen oberer Hälfte zur Abführung des Konden- F i g. 7 eine schematische, perspektivische Darsats dienende Längskanäle ausgebildet sind, die sich stellung einer weiteren Ausführungsform einer Verschräg nach oben öffnen. Es wird also das verdichtete 30 dampfungsanlage mit einer anderen erfindungsgemäß Heizmedium zwischen die Innenfläche des Zylinders ausgebildeten Ausführungsform einer Vorrichtung, und die Außenfläche des Einsatzbauteiles eingeführt F i g. 8 eine graphische Darstellung der Verände- und gelangt hier zunächst zum wärmeübertragenden rung in der Alkoholkonzentration in Längsrichtung Kontakt mit der auf dem Zylinder befindlichen der Vorrichtung, bei Verdampfung von Rohinsulinkalten, flüssigen Lösung. Durch diesen Kontakt wird 35 flüssigkeit in der in Fig. 1 gezeigten Anlage, und
ein Teil des Heizmediums kondensiert. Während der F i g. 9 eine graphische Darstellung der Verände-Drehbewegung des Zylinders fördern dessen WeI- rung der Trypsinkonzentration in Längsrichtung der lungen das Kondensat aufwärts, bis ihre Neigung so Vorrichtung, bei Verdampfung einer Trypsinlösung weit geht, daß das Kondensat unter der Wirkung der in der in F i g. 1 gezeigten Anlage.
Schwerkraft und der Zentrifugalkraft auf den Ein- 40 Die in F i g. 1 dargestellte Verdampfungsanlage satz geschüttet wird, wo es in den Kondensatabfüh- weist eine Verdampfungsvorrichtung mit einem Gerungskanälen gesammelt wird. Von dort aus kann häuse 10 auf, das auf den Stützen 11 montiert ist das Kondensat dann in beliebiger Weise aus der und in dem durch einen Dampfstrahler 12 ein Va-Vorrichtung abgeführt werden. kuum erzeugt wird. Wie nachstehend noch im einWenn der Zylinder oder die Trommel in der vor- 45 zelnen erläutert wird, kann eine Verdampfung in stehend beschriebenen Weise eine gewellte und eine dem Gehäuse 10 vorgenommen werden, indem ein glatte Außenfläche aufweist, so können auf der Lösungsmittel aus einer Lösung auf einer wärme-Innenseite des nach außen glatten Zylinderbereiches übertragenden Fläche verdampft wird. Am Kopf des erfindungsgemäß Taschen ausgebildet sein, durch Gehäuses 10 ist eine Dampfauslaßkammer 13 vorgedie das Kondensat während der Umdrehungsbewe- 50 sehen, die entsprechend der Darstellung der F i g. 2 gung des Zylinders in die dafür bestimmten Ablauf- an dem Gehäuse 10 mit Hilfe eines Flansches 13 α kanäle abgeführt werden kann. dicht befestigt ist. Über eine Rohrleitung 14 und Nach der Erfindung kann der Einsatzbauteil in einen Tropfenabscheider 13 b, der oberhalb der Ver-Richtung auf dasjenige Zylinderende zu konisch Stärkungsrippen 13 c für das Gehäuse 10 angeordnet verlaufen, an dem das Auslaßrohr des Verdichters 55 ist, steht der Dampfstrahler 12 mit dem Inneren des eingeführt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß Gehäuses 10 in Verbindung. Dem Dampfstrahler 12 der Fließquerschnitt des Heizmediums entsprechend wird Hochdruckdampf über eine Dampfeinlaßder Verringerung des Volumens des Heizmediums öffnung 15 zugeführt. Zusammen mit einem aus dem allmählich abnimmt, die durch Kondensation eines Gehäuse 10 abgezogenen verdampften Lösungsmittel Teil des Gemisches eintritt, so daß über die gesamte 60 wird dieser Hochdruckdampf durch ein Rohr 16 zur Zylinderlänge die jeweils für die Wärmeübertragung Innenseite der wärmeübertragenden Fläche zurückgünstigste Fließgeschwindigkeit sichergestellt ist. geleitet, die mittig in dem Gehäuse 10 angeordnet Wenn das Heizmedium durch den zwischen dem ist, wo das Gemisch dann dazu verwendet wird, die Zylinder und dem Einsatz bestehenden Zwischen- wärmeübertragende Oberfläche auzuheizen. Das dem raum fließt; werden zunächst vorwiegend die am 65 Rohr 14 gegenüberliegende Ende der Kammer 13 ist wenigsten flüchtigen Bestandteile des Heizmediums über ein Auslaßrohr 17 mit einem Einspritzkondenkondensiert, während die weniger flüchtigen Bestand- sator 18 verbunden, der einen Einlaß 19 für Kühlteile darauffolgend kondensiert werden. Auf diese wasser aufweist. Außerdem steht der Kondensator

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18 über eine Leitung 20 mit einer Vakuumpumpe bestehendes Einsatzbauteil 52 (s. F i g. 2 und 3) in 21 und über ein Kühlwasserauslaßrohr 22, in das ein Form eines Kegelstumpfes angeordnet. Es ist an Äuslaßrohr 23 für das Kondensat mündet, mit einer einem Ende durch eine Stirnwandung 53 geschlossen, Kühlwasser- und Kondensatpumpe 24 in Verbin- die an dem feststehenden Rohr 31 befestigt ist. Am dung. Das vom Verdichter 12 zugeführte gasförmige 5 anderen Ende ist der Einsatzbauteil 52 durch einen Heizmedium wird abgekühlt und teilweise konden- Haltering 54 am Rohr 31 befestigt,
siert, sobald es innerhalb des Gehäuses 10 mit der In der oberen Hälfte des Einbaustückes 52 sind, wärmeübertragenden Fläche zur Berührung gelangt. wie insbesondere die F i g. 3 veranschaulicht, zwei Das nicht kondensierbare Gase und Kondensate ent- äußere und oben offene Abflußkanäle 56 für das haltende Dampf gasgemisch wird durch eine Leitung io Kondensat vorgesehen. An der äußersten untersten 25 zu einem Behälter 26 geleitet, in dem Kondensat Kante der Kanäle 56 ist jeweils ein an dem Einsatz- und Gas voneinander abgetrennt werden, wobei das bauteil 52 befestigter keilförmiger Kondensatschild Kondensat durch die Leitung 23 abgepumpt wird, 57 vorgesehen, der im wesentlichen den Zwischenwährend Luft und Gas durch eine Leitung 27 in den raum zwischen dem Einsatzbauteil 52 und der Kondensator 18 fließen. 15 Zylinderfläche überbrückt, die durch die nach innen

Die in dem Gehäuse 10 angeordnete wärmeüber- gerichteten Kämme der Wellungen 38 des Zylinders tragende Fläche besteht der Darstellung der Fig. 2 28 gebildet wird. Die Kondensatabzugskanäle 56 und 3 gemäß aus einer im wesentlichen zylindrischen stehen jeweils mit mindestens einem Auslaßrohr in Trommel 28, die in dem Gehäuse drehbar eingebaut Verbindung. Bei der in der Zeichnung dargestellten ist, mit Stirnplatten 29 an ihren beiden Enden, die, 20 Ausführungsform sind für jeden Kanal zwei derartige wie aus dem linken Teil der F i g. 2 hervorgeht, einen Auslaßrohre 58 und 59 vorgesehen, von denen das Stutzen 30 besitzen, der drehbar auf einem waage- eine mit dem Kanal 56 in der Nähe des schmaleren rechten, feststehenden Rohr 31 sitzt, das sich durch Endes des Einsatzbauteiles 52 verbunden ist, wänden Zylinder 28 und das Gehäuse 10 erstreckt. Das rend das andere Rohr 59 von diesem Ende des Einlinksseitige Ende des Rohres besteht dabei entspre- 25 satzbauteiles in einem gewissen Abstand angeordnet chend der Darstellung der F i g. 2 aus einzelnen ist. Ähnliche Auslaßrohre für die beiden Abzugs-Rohrabschnitten 32, die untereinander durch einen kanäle laufen in eine gemeinsame Auslaßdüse 60 Rohrbund 33 verbunden und an das Rohr 25 ange- bzw. 61 zusammen. Die Auslaßdüse 60 ist durch eine schlossen sind. Der Zylinder 28, der somit auf einer Flanschverbindung mit dem feststehenden Rohr 31 waagerechten Achse drehbar ist, kann durch eine 30 verbunden und steht über die Rohrteile 32 und das Riemenscheibe 34 angetrieben werden, die in einer Rohr 25 mit der Kondensatpumpe 24 in Verbindung, in der Zeichnung nicht gezeigten Weise mit der Die Auslaßdüse 61 ist mit einem Rohr 62 verbunden, rechten Stirnplatte des Zylinders verbunden ist, wo- das in geeigneter Weise mit einer nicht gezeigten, bei die Übertragung der Antriebskraft durch einen gesonderten Kondensatpumpe in Verbindung stehen Riemen 35 und der Antrieb durch einen Elektro- 35 kann. Am rechten Ende des Rohres 31 ist ein Schlitz motor 36 erfolgt (F i g. 1). Das Gehäuse 10 ist weiter- 63 vorgesehen, so daß auf diese Weise der zwischen hin mit Stirnabdeckplatten 37 versehen, von denen dem Einsatzbauteil 52 und dem Zylinder 28 befinddie eine dichtend das Rohr 16 für die Zuführung des liehe Raum mit dem Inneren des Rohres 31 in Ver-Heizmediums umschließt. Diese Stirnabdeckungen bindung steht.

sind den Stirnplatten 29 des Zylinders so nahe an- 40 Wie aus F i g. 4 hervorgeht, ist unterhalb des

geordnet, daß zwischen dem Raum des Zylinders 28 Mittelbereiches des Zylinders 28 an der Wandung

und demjenigen Teil der Inneren des Gehäuses 10, des Gehäuses 10 befestigt ein nach innen ragender

der den Zylinder umgibt, eine ausreichende Dichtung Schild in Form einer Mulde oder Wanne 64 vorge-

gegeben ist. Die Fläche des Zylinders 28 ist mit sehen, die sich nur über einen kurzen Teil der Länge

tiefen längsverlaufenden Wellungen 38 versehen, wie 45 des Gehäuses 10 erstreckt. Die oberste Kante eines

im einzelnen aus den F i g. 3 und 4 hervorgeht. weiteren Schildes 65 ist an der freien Randkante

Bei der in den F i g. 3 und 4 gezeigten Ausfüh- der Wanne 64 befestigt, wobei der Schild 65 in rungsform der Erfindung ist das Gehäuse 10 am Schrägstellung an der einen Seite des Rotors 46 anBoden mit einer Wanne 39 versehen und einer Ein- geordnet ist und im wesentlichen die gleiche Länge laßöffnung40 (Fig. 2), für eine Lösung, die in der 50 besitzt wie der Rotor. Der Schild 65 ist mit einer Vorrichtung verdampft werden soll, und mit einer Vielzahl von quer verlaufenden Rippen 55 versehen, Auslaßöffnung 41 für das erzeugte Konzentrat. Zwi- deren Aufgabe es ist, ein Spritzen in Axialrichtung sehen der Einlaßöffnung 40 und der Auslaßöffnung zu verhindern. Die Wanne 64 besitzt eine Auslaß-41 befindet sich eine Anzahl von jeweils im gleichen düse 66, die aus dem Gehäuse 10 herausragt und mit Abstand voneinander angeordneten Zwischenauslaß- 55 der Regelkammer 67 zusammengebaut ist. Diese öffnungen 42, 43, 44 und 45. Koaxial zum Zylinder Regelkammer 67 steht über ein Rohr 68 mit der 28, jedoch gegenüber dessen senkrechter Mittelebene Wanne 39 in Verbindung. Die öffnung des Rohres versetzt, ist in der Wanne 39 ein Rotor 46 ange- 68 zur Regelkammer 67 läßt sich ganz oder teilweise ordnet, der sich längs durch den ganzen Zylinder unter Zuhilfenahme eines Schieberventils 69 schlieerstreckt und der an seinen Enden drehbar in Lagern 60 ßen. Dieses Schieberventil 69 besitzt eine zylindrische 47 gehalten ist. An einem Ende des Rotors trägt Außenfläche, welche der zylindrischen Innenfläche er eine Riemenscheibe 48, über die der Rotor durch des untersten Teiles der Regelkammer 67 entspricht, einen Riemen 49 durch einen Elektromotor 50 ange- Das Schieberventil 69 ist an einem Arm 70 befestigt, trieben werden kann (F i g. 1). Der Rotor 46 ist mit der seinerseits wiederum mit einer Welle 71 verbun-Längsschaufeln 51 versehen und kann auch in Form 65 den ist, die drehbar mittig im unteren Teil der Regeleiner Bürste ausgebildet sein, wenn die Lösung nicht kammer angeordnet ist. Ein Betätigungsarm 72 ist zur Schaumbildung neigt. am äußersten Ende der Welle 71 befestigt, der in

Im Inneren des Zylinders 28 ist ein aus Blech einer beliebig vorbestimmten Stellung mit einer Stell-

α ο ι α υ / ι

13 14

schraube 73 festgestellt werden kann. Außerdem ist aufgesprühte Überzug oder Lösungsfilm ebenfalls in der Regelkammer 67 ein Schwimmer 74 vorge- mit. Da der Zylinder — wie erwähnt — beheizt ist, sehen, der an einem Schwimmerarm 75 auf einer findet aus dem Flüssigkeitsfilm eine lebhafte Ausdrehbaren Welle 76 befestigt ist. dampfung statt, wobei in dem Gehäuse 10 — wie Beim Arbeiten der Vorrichtung treiben die Mo- 5 bereits angegeben — ein Vakuum erzeugt wurde, toren 36 und 50 den Zylinder 28 und den Rotor 46 Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders 28 an, so daß diese in die in F i g. 4 durch die Pfeile muß so hoch sein, daß die Zeit nicht ausreicht, um angedeuteten Drehbewegungen versetzt werden. so viel aus dem Überzug oder Film auf der Zylinder-Außerdem wird durch den Dampfeinlaß 15 dem oberfläche auszudampfen, daß die Gefahr besteht, Dampfstrahler 12 Frischdampf zugeführt; auf diese io daß die in der Lösung enthaltenen Feststoffe an der Weise wird durch das Rohr 14 Luft aus der Dampf- Zylinderoberfläche anbrennen, bevor der betreffende austragskammer 13 und dem Gehäuse 10 abgezogen, Zylinderabschnitt wieder unten in demjenigen Beso daß darin ein Vakuum entsteht. reich ist, in dem die Lösung aufgespritzt wird. Durch das im Gehäuse 10 herrschende Teilvakuum Andererseits darf die Umdrehungsgeschwindigkeit wird die zu verdampfende Lösung kontinuierlich 15 des Zylinders nicht so hoch sein, daß das auf der durch die Einlaßöffnung 40 in die Wanne 39 einge- Innenseite des Zylinders befindliche Kondensat saugt. Da der Rotor 46 umläuft, schleudert er durch wegen der Zentrifugalkraft nicht auf das Einsatzbaudie Schaufeln 51 einen kräftigen Strom dieser Lö- teil 52 abtropfen kann. Die Umdrehungsgeschwindigsung gegen den sich drehenden Zylinder 28. Da die keiten des Zylinders und des Rotors müssen in jedem Lösung über die gesamte Länge der Wanne 39 zu- 20 einzelnen Fall unter Berücksichtigung der Durchgeführt wird, wird der Zylinder 28 im wesentlichen messer des Zylinders und des Rotors, der Viskosität über seine gesamte Länge gleichmäßig besprüht. Ein und der Schaumbildungsneigung der Lösung sowie Teil des durch den Rotor verursachten Flüssigkeits- auch im Hinblick auf die Temperatur der Zylinderstromes trifft auf den Schild 65 auf und läuft infolge- oberfläche entsprechend gewählt werden,
dessen unmittelbar zurück zur Wanne; von dem- 25 Infolge der Verdampfung erhöht sich die Konzenjenigen Anteil des Flüssigkeitsstromes, der auf die tration der an dem Zylinder haftenden Lösungs-Zylinderfläche auftrifft, bleibt ein gleichmäßiger schicht um so mehr, je weiter der entsprechende Be-Uberzug an dieser haften, während die überschüssige reich der Zylinderoberfläche von der Besprühungs-Flüssigkeit vom Zylinder abtropft. Dieser Abtropf- zone entfernt liegt. Sobald aber dieser Bereich der Vorgang findet im wesentlichen links von der senk- 30 Zylinderoberfläche unten wieder in diese Zone zurechten Mittelebene des Zylinders statt (s. F i g. 3 rückgelangt, wird die die erhöhte Konzentration be- und 4), so daß ein Teil der zurückfließenden Lösung sitzende Lösung wieder von der Zylinderoberfläche in der Wanne 64 gesammelt wird und ein weiterer abgespült, ihren Platz nimmt dann eine Lösung mit Anteil auf die Oberseite des Schildes 65 auftrifft. einem niedrigeren Konzentrationsgrad ein. Die kräf-Die vom Zylinder abtropfende Lösung stört also 35 tige Besprühung bewirkt, daß die Zylinderoberfläche nicht den Flüssigkeitsstrom, der durch den Rotor 46 leicht frei von Ablagerungen gehalten wird,
auf einen verhältnismäßig schmalen, axial verlaufen- Wie bereits erwähnt, wird der Wanne 39 durch den Teil der Fläche des Zylinders 28 geschleudert die Einlaßöffnung 40 ständig Lösung zugeführt; wird. gleichzeitig wird das Konzentrat an der Auslaß-Wenn die einzelnen Strömungsmittelteilchen auf 4° öffnung, beispielsweise an der Auslaßöffnung 41 die Fläche des Zylinders 28 aufgesprüht werden, kontinuierlich abgezogen, wobei die Auslaßöffnung folgen sie im wesentlichen einer Bahn, die in einer über einen Filter 78 mit einer Konzentratmeßpumpe der radialen Ebenen des Zylinders 28 und des Rotors 79 verbunden ist (F i g. 1), die das Konzentrat mit 46 liegen. Der größere Teil der auf die Oberfläche konstanter Geschwindigkeit durch ein Abzugsrohr 96 des Zylinders 28 auftreffenden Lösung wird dabei 45 zu einer Sammelstelle pumpt. Da sich die Lösung in in einem verhältnismäßig spitzen Winkel gegen eine der Wanne 39 von der Einlaßöffnung 40 zur Auslaßder Flanken der Wellungen geschleudert, so daß ein öffnung 41 bewegt und auf diesem Weg mehrere vergleichsweise weicher Aufprall erzielt und die Male auf die Oberfläche des Zylinders 28 geschleu-Möglichkeit, daß die Lösung im Augenblick des Auf- dert und mit diesem umläuft, wird die Lösung zutreffens auf diese Fläche verspritzt, herabgesetzt wird. 50 nehmend ärmer an Flüssigkeit und infolgedessen ihre Infolgedessen bewegt sich die auf den Zylinder auf- Konzentration zunehmend erhöht, je weiter sie sich gesprühte Flüssigkeit nicht wesentlich in Axialrich- von der Einlaßöffnung 40 weg bewegt,
tung des Zylinders. Die Umdrehungsgeschwindigkeit Derjenige Teil der Lösung, der auf dem Zylinder des Rotors muß ausreichend hoch sein, um eine 28 verdampft ist, strömt nach oben durch das Gegleichmäßige Besprühung des Zylinders zu gewähr- 55 häuse 10 und den Tropfenabscheider 13 b in die leisten, und der vom Rotor kommende Lösungsstrom Dampfauslaßkammer 13. Ein Teil des verdampften muß so kräftig sein, daß sich auf der Zylinderfläche Lösungsmittels fließt durch das Auslaßrohr 17 unkeine Ablagerungen bilden können, wie im einzelnen mittelbar zum Kondensator 18, während der Rest noch nachstehend näher erklärt wird. Andererseits durch das Rohr 14 in den Dampfstrahl vom Dampfist es jedoch nicht zweckmäßig, den Rotor mit einer 60 einlaß 15 abgezogen wird. Das aus Dampf und verGeschwindigkeit laufen zu lassen, die eine unnötig dampften Lösungsmittel bestehende Gemisch wird hohe Relativgeschwindigkeit zwischen der versprüh- in dem Dampfstrahler 12 verdichtet und durch das ten Lösung und der Zylinderfläche ergibt. Rohr 16 in den Raum zwischen dem Zylinder 28 Der Zylinder 28 dreht sich mit verhältnismäßig und dem Einsatzstück 52 eingeführt. Hier findet der langsamer Geschwindigkeit im Vergleich zum Rotor 65 erste Kontakt des Dampfgemisches mit dem der 46 und wird gleichzeitig von innen her beheizt, wie Auslaßöffnung 41 zunächstliegenden Teil des Zylinnachstehend noch im einzelnen erläutert wird. Bei ders statt, an dem der an der Außenfläche des der Drehung des Zylinders läuft der auf den Zylinder Zylinders haftende Lösungsfilm seine höchste Tem-

15 16

peratur besitzt. Da trotzdem die Innenseite des Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung Zylinders kälter ist als das komprimierte Dampf- wird es möglich, die in der Vorrichtung befindliche gemisch, gibt das letztere so viel Wärme an den Flüssigkeitsmenge jederzeit genau zu regeln.
Zylinder 28 ab, daß die weniger flüchtigen Bestand- . Die Dicke des aus der Lösung bestehenden Filmes teile des Gemisches kondensiert werden. Die hierbei 5 oder Überzuges, der die Umdrehungsbewegung mit frei gewordene Verdampfungswärme kann für eine dem Zylinder 28 durchführt, ist in wesentlichen unweitere Verdampfung der Lösung auf der Außen- abhängig von derjenigen Lösungsmenge, welche fläche des Zylinders ausgenutzt werden. Das so er- durch den Rotor 46 auf den Zylinder aufgesprüht haltene Kondensat hat die Neigung, sich im untersten wird. Da der Rotor im wesentlichen die gesamte in Teil des Zylinders anzusammeln; aber infolge der io der Wanne 39 befindliche Lösungsmenge nach oben Umdrehungsbewegung des Zylinders nehmen die schleudert, stellt diejenige Flüssigkeitsmenge, welche Wellungen 38 des Zylinders das Kondensat so weit vom Zylinder 28 abtropft, ein gutes Maß für die in nach oben mit, bis die betreffenden Wellungen so der Vorrichtung befindliche Flüssigkeitsmenge dar, schräg liegen, daß die Schwerkraft die auf das Kon- die somit zum Besprühen der Wärmeübertragungsdensat einwirkende Zentrifugalkraft überwiegt, so 15 fläche des Zylinders 28 zur Verfügung steht,
daß das Kondensat aus den Wellungen 38 nach unten Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, fängt die auf das Einsatzbaüteil 52 abfließt, wie aus F i g. 3 unter dem Zylinder 28 befindliche Wanne 64 einen ersichtlich ist. Die Kondensatabzugskanäle 56 sind Teil der vom Zylinder 28. abtropfenden oder abgean dem Einsatzbauteil 52 in einer derartigen Höhe schleuderten Flüssigkeit auf. Diese Flüssigkeitsmenge angebracht, daß der größere Teil des aus Abfluß- 20 fließt durch die Austrittsdüse 66 in die Regelkammer rinnen abfließenden Kondensats auf das Einsatzbau- 67. Die Flüssigkeit kann aus der Regelkammer nur teil 52 an einer oberhalb der Kondensatschilde 57 über das Rohr 68 austreten, dessen Mündung in die befindlichen Stelle auftrifft. Das Kondensat fließt Regelkammer teilweise durch das Schieberventil 69 dann an der Außenfläche des Einsatzbauteiles oder abgedeckt ist. Bei einer entsprechenden Einstellung entlang der Oberseite der Kondensatschilde 57 nach 25 des Schieberventils 69 kann ein derartiger Gleichunten in die Abzugkanäle 56 ab. Infolge der Schräg- gewichstzustand erreicht werden, daß die Flüssigkeit, lage der Abzugkanäle fließt das Kondensat durch welche von der Wanne 64 in die Regelkammer 67 diese und die Auslaßrohre 58 hindurch und gelangt fließt, genauso rasch durch das Rohr 68 wieder zur über das Rohr 31 sowie die Rohrabschnitte 32 aus Wanne 39 zurückfließt, wobei in der Regelkammer der Vorrichtung heraus. 3° 67 ein bestimmter Flüssigkeitsspiegel aufrechterhalten

Das verbleibende Dampf gemisch fließt durch den wird. Wird bei einer bestimmten Einstellung des zwischen dem Einsatzbauteil 52 und dem Zylinder Schieberventils 69 die Flüssigkeitszuführung aus der befindlichen Raum weiter, dessen Fließquerschnitt Wanne 64 erhöht, beispielsweise dadurch, daß dem entsprechend der mengenmäßigen Abnahme des ver- Zylinder 28 eine geringere Wärmemenge zugeführt bleibenden Dampfgemisches allmählich kleiner wird, 35 wird, so steigt der Flüssigkeitsspiegel in der Regeiso daß über die Gesamtlänge des Zylinders die je- kammer 67 an, wodurch der Schwimmer 74 angeweils günstigste Fließgeschwindigkeit für die Wärme- hoben und die Welle 76 in eine Drehbewegung verübertragung gewährleistet ist. Das Dampfgemisch setzt wird. Wird dagegen die Zuführung von Flüssigkommt nunmehr mit einem allmählich immer kälter keit aus der Wanne 64 herabgesetzt, so senkt sich werdenden Bereich der Fläche des Zylinders 28 zum 40 der Schwimmer 74, und die Welle 76 wird in der Kontakt, so daß nun auch die leichter flüchtigen entgegengesetzten Richtung gedreht. Dabei kann die Bestandteile der Lösung auf der Zylinderfläche kon- Bewegung der Welle 76 gegebenenfalls dazu benutzt densieren. In der bereits vorstehend beschriebenen werden, einen Steuermechanismus für die Zuführung Weise wird auch jetzt das so erhaltene Kondensat in der Lösung durch die Einlaßöffnung 40 derart zu die Kondensatabzugskanäle 56 geleitet und fließt 45 steuern, daß ein Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels darin in Richtung auf die Auslaßrohre 59 zu, durch in der Regelkammer eine verringerte Zuführung an welche das leichter flüchtige Kondensat in das Rohr Lösung zu der Wanne 39 bewirkt, während umge-62 geleitet und durch dieses aus der Vorrichtung kehrt ein Absinken des Flüssigkeitsspiegels eine verabgeführt wird. Auf diese Weise kann das Kondensat stärkte Zuführung an Lösung zur Folge hat. Auf in seine mehr oder weniger flüchtigen Bestandteile 50 diese Weise kann also erreicht werden, daß der in aufgespalten werden. Selbstverständlich können die der Regelkammer 67 befindliche Flüssigkeitsspiegel Kanäle 56 noch weiter in Unterabschnitte mit ent- automatisch im wesentlichen konstant gehalten wird, sprechenden Auslaßrohren unterteilt werden und es wodurch gleichzeitig angezeigt wird, daß die nicht kann auf diese Weise eine noch feinere Spaltung des verdampfte Flüssigkeitsmenge in der Vorrichtung Kondensats erzielt werden. Derjenige Teil des 55 ebenfalls im wesentlichen konstant bleibt, so daß Dampfgemisches, welcher möglicherweise nicht kon- auch die zum Besprühen des Zylinders verfügbare densiert, sowie die darin enthaltene nicht konden- Flüssigkeitsmenge stets die gleiche ist. Somit ergeben sierbare Luft gelangt durch den Schlitz 63 in das sich auch in dem Verdampfungsverhältnis und in-Rohr 31 und von dort aus durch das Rohr 25, den folgedessen im Grad der Konzentration des Konzen-Behälter 26 und das Rohr 27 in den Kondensater 18. 60 trats nur ganz geringfügige Veränderungen, falls in

Es sei bemerkt, daß in denjenigen Fällen, in der der wärmeübertragenden Fläche zugeführten denen das Lösungsmittel in der vorbeschriebenen Wärmemenge irgendwelche Schwankungen auftreten. Weise zurückgewonnen werden soll, normalerweise Können beispielsweise mit der erfindungsgemäßen in der Weise vorgegangen wird, daß das Lösungs- Vorrichtung 1000 1 Lösung pro Stunde behandelt und mittel als Antriebsmedium für den Dampfstrahler 65 900 1 davon bei Zuführung von 500 000 Kilokalorien benutzt oder aber ein mechanischer Verdichter ver- zur wärmeübertragenden Fläche verdampft werden, wendet wird, wie nachstehend noch im einzelnen und werden infolgedessen 100 1 in Form eines Konerläutert ist. zentrats wieder abgezogen, so beträgt das Verdamp-

i OiSD/i

fungsverhältnis 1:10. Wird die Wärmezufuhr nunmehr beispielsweise um 6% erhöht, d.h. um 30 000kcal, so erhöht sich auch die verdampfte Menge der Flüssigkeit um etwa 50 1 auf 950 1. Würde nun die zugeführte Lösungsmenge nicht verändert, so könnten nur 50 1 Konzentrat pro Stunde abgezogen werden, wie dies bei den bisher bekannten Vorrichtungen der Fall war, so daß das Verdampfungsverhältnis nunmehr 50 :1000 bzw. 1: 20 betragen würde. Bei der vorbeschriebenen Vorrichtung dagegen wird mit Hilfe der Regelkammer und des ihr zugeordneten Steuermechanismus gewährleistet, daß infolge der erhöhten Verdampfung von 50 1 die Menge der der Vorrichtung zugeführten Lösung ebenfalls um 501 erhöht wird, so daß die in der Vorrichtung befindliehe Menge an unverdampfter Lösung konstant gehalten wird und die Meßpumpe 79 entsprechend ihrer Einstellung weiterhin 100 1 pro Stunde abführt. Im Falle einer derartigen 6%igen Zunahme in der Wärmezuführung ändert sich also das Verdampfungsverhältnis in der erfindungsgemäßen Vorrichtung dementsprechend lediglich so, daß es 1:10,5 beträgt. Dementsprechend ändert sich die Konzentration des so erhaltenen Konzentrats bei geringfügigen Schwankungen in der Wärmezuführung zur wärmeübertragenden Oberfläche nur ganz unwesentlich.

Der Konzentrationsgrad des aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung entnommenen Konzentrats läßt sich dadurch ändern, daß die Konzentratmeßpumpe 79 entsprechend eingestellt wird; die konstante Flüssigkeitsmenge, die in der Vorrichtung aufrechterhalten werden soll, kann durch entsprechende Einstellung des Schieberventils 69 geregelt werden, worauf der Schieber unter Zuhilfenahme der Stellschraube 73 in seiner neuen Stellung festgestellt werden kann.

Die F i g. 5 zeigt eine vorzugsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In diesem Falle besitzt das Gehäuse 10 eine im wesentlichen zylindrische Ausbildung und ist in seinem untersten Bereich nicht mit einer Wanne versehen. Am Grunde des zylindrischen Gehäuses befindet sich ein Rotor 90, der koaxial zum Zylinder 28 senkrecht unter demselben angeordnet ist und der aus einem rohrförmigen Teil 91 besteht, an dem drei Schaufeln 92 befestigt sind. Wie die F i g. 6 zeigt, besteht jede dieser Schaufeln aus kanalförmigen Teilen 93 mit einem U-förmigen Querschnitt, welcher an dem rohrförmigen Teil derart befestigt ist, daß seine Schenkel mit der Tangentialebene des rohrförmigen Teiles an der entsprechenden Stelle einen Winkel einschließen. Innerhalb des kanalförmigen Teiles 93 ist zwischen dessen Schenkeln ein gebogenes, flüssigkeitsschleuderndes Schaufelblatt 95 unter Zuhilfenahme einer Reihe von Abstandshaltern 94 angebracht, die in bezug auf den Rotor in radialen Ebenen angeordnet sind; wobei das Schaufelblatt 95 über die Schenkel des im Schnitt U-förmig ausgebildeten Teiles 93 hinausragt.

Versuche haben ergeben, daß der Rotor 90 den Zylinder 28 noch weitaus besser besprüht als selbst der vorstehend beschriebene Rotor 46. Dieses ausgezeichnete Ergebnis kann dabei zudem noch erzielt werden, ohne daß der untere Bereich des Gehäuses 10 in einer bestimmten Form ausgebildet zu werden braucht, wie dies bei der in F i g. 5 gezeigten Ausführungsform der Fall ist.

Durchmesser und Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 90 können beispielsweise derart gewählt werden, daß sich eine Umfangsgeschwindigkeit von annähernd 7,5 m/Sek. ergibt. Da die Lösung entlang des Bodens des Gehäuses 10 in Richtung auf die Unterseite des Rotors mit einer Geschwindigkeit von annähernd 0,5 m/Sek. strömt, bewegt sich die Flüssigkeit in bezug auf das gebogene flüssigkeitsschleudemde Schaufelblatt 95 mit einer Relativgeschwindigkeit von etwa 8 m/Sek. Durch den Einfluß von Reibungs- und Zentrifugalkräften wird diese Geschwindigkeit in Richtung auf die rückwärtige Kante des Schaufelblattes zu etwas vermindert. Trotzdem erreicht ein wesentlicher Teil der von dem flüssigkeitsschleudernden Schaufelblatt aufgefangenen Flüssigkeit mit beträchtlicher Geschwindigkeit den Grund des kanalförmig ausgebildeten Teiles 93. Hier wird die Bewegungsrichtung der Flüssigkeit umgekehrt, worauf bei zunehmender Geschwindigkeit auf der anderen Seite des flüssigkeitsschleudernden Schaufelblattes die Flüssigkeit unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft zur äußersten Kante des Schaufelblattes strömt, wo die Relativgeschwindigkeit sich wieder 8 m/Sek. nähert. Die absolute Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit aus den Schaufeln 92 des Rotors 90 austritt, ist durch die vektorielle Summe der Relativgeschwindigkeit und der Umfangsgeschwindigkeit des Rotors bestimmt, d. h., sie ist wesentlich höher am Rotor 46, wo die absolute Geschwindigkeit des Rotors ist. Es wird also mit Hilfe des Rotors 90 möglich, eine äußerst kräftige Sprühwirkung zu erzielen, wobei sich gleichzeitig eine besondere Ausbildung des unteren Teiles des Gehäuses 10 erübrigt. Im übrigen entsprechen Anordnung und Wirkungsweise der in F i g. 5 und 6 gezeigten Vorrichtung genau derjenigen der in Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 4 beschriebenen Vorrichtung.

Die Fig.7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Verdampfungsanlage mit einer Verdampfungsvorrichtung entsprechend der in den F i g. 2 bis 4 oder in den F i g. 5 und 6 gezeigten Ausbildung. Die Anlage entspricht im wesentlichen der in F i g. 1 gezeigten; gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die in F i g. 7 gezeigte Anlage unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 1 hauptsächlich dadurch, daß an Stelle des in Fig. 1 gezeigten Dampfstrahlers 12 ein mechanischer Verdichter 80 vorgesehen ist, der durch einen Elektromotor 81 angetrieben wird, wobei Verdichter und Motor auf einer festen Grundplatte 82 montiert sind. Durch ein mit der Dampfauslaßkammer 13 in Verbindung stehendes Rohr 83 saugt der Kompressor 80 ' das gesamte in dem Gehäuse 10 verdampfte Lösungsmittel an. Nach seiner Verdichtung wird das verdampfte Lösungsmittel durch ein Rohr 84 in den Raum zwischen dem Zylinder 28 und dem Einsatzstück 52 eingeleitet, in dem die verdichteten Dämpfe in der vorbeschriebenen Weise als Heizmedium dienen. Das in dem Zylinder 28 gebildete Kondensat wird aus dem Gehäuse 10, wie bereits beschrieben, durch das Rohr 25 abgeführt. Dieses Rohr 25 mündet in einen Kondensatkühler 85, der über entsprechende Leitungsrohre in Verbindung mit einer Kondensatpumpe 86 bzw. einer Vakuumpumpe 87 steht, mit deren Hilfe nicht kondensierte Lösungsmittelanteile und nicht kondensierbare Gase abgezogen werden können. Schließlich weist der Kondensatkühler Kühlwassereinlaß- und Auslaßrohre 88 bzw. 89 auf.

Die in F i g. 7 gezeigte Verdampfungsanlage arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie die Anlage nach F i g. 1, wenn man einmal davon absieht, daß bei der Anlage nach F i g. 7 zum Erhitzen des Zylinders 28 kein Frischdampf, sondern lediglich verdichtetes, erhitztes Lösungsmittel verwendet wird und daß dementsprechend das gesamte verdampfte Lösungsmittel für diesen Zweck eingesetzt wird. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem Lösungsmittel um ein wertvolles Medium handelt, das zweckmäßigerweise zurückgewonnen werden soll, weil hierdurch ein Vermischen des Lösungsmittels mit dem Dampf vermieden wird. Wenn die verdampfende Lösung mehrere verschiedene Lösungsmittel enthält, so kann das Kondensat in verschiedenen Bereichen des Einsatzbauteiles 52 abgezogen werden, ■ wie dies auch bereits im Zusammenhang mit der in F i g. 1 gezeigten Anlage erläutert wurde. Wird eine entsprechende Anzahl gesonderter Kondensatpumpen verwendet, so kann auf diese Weise eine Frak- tionierung der Lösungsmittel erzielt werden.

Nachstehend seien noch einige Versuche beschrieben, die mit einer Anlage entsprechend der Darstellung gemäß F i g. 1 durchgeführt wurden. Bei diesen Versuchen wurde ein Zylinder verwendet, der eine Länge von 2,5 m, einen Außendurchmesser von 1 m und Wellungen mit einer Höhe von 100 mm sowie einer mittleren Breite von 15 mm besaß. Der Zylinder hatte eine wärmeübertragende Fläche von 56 m², und seine Umdrehungsgeschwindigkeit betrug 20 min""¹, während die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors, der einen Außendurchmesser von 110 mm besaß, bei 900 min"¹ lag.

Versuch Nr. 1

35

In der beschriebenen Anlage wurde Insulinrohsaft verdampft, der eine Lösung einer geringen Menge Insulin aufgelöst in Alkohol und Wasser ist. Während des Versuches, der 2 Stunden und 35 Minuten dauerte, wurden insgesamt 1948 kg Rohsaft in die Anlage eingeführt. An der in F i g. 2 gezeigten Auslaßöffnung 41 für das Konzentrat wurden insgesamt 143 kg Konzentrat entnommen. Es wurden als innerhalb dieses Zeitraumes 1805 kg Lösungsmittel in der Anlage verdampft, wobei etwa 1020 kg der verdampften Menge aus Alkohol und der Rest aus Wasser bestand. Während des Versuches wurde der Druck innerhalb des Gehäuses 10, aber außerhalb des Zylinders 28 mit 22 mm Hg und innerhalb des Zylinders mit 40 mm Hg gemessen.

Im Verlaufe des Versuches wurden Konzentratproben an den Auslaßöffnungen 41, 42, 43, 44 und 45 entnommen, die Alkoholkonzentration in diesen Proben bestimmt und die Temperatur des Konzentrates an den Auslaßöffnungen ermittelt. Die F i g. 8 ist eine graphische Darstellung der hierbei ermittelten Ergebnisse, wobei die in der Lösung verbleibende, in Volumprozent gemessene Alkoholkonzentration und die Temperatur der Lösung als Funktion des axialen Abstandes von der Einlaßöffnung 40 der Wanne 39 dargestellt ist.

Es könnte nun angenommen werden, daß eine derartige Axialbewegung in bezug auf den Zylinder auf die Lösung übertragen wird, wenn diese durch den Rotor 46 auf die Außenfläche des Zylinders 28 aufgesprüht wird, daß eine gewisse rückläufige Vermischung der Lösung stattfinden würde. Die in Fig.8 angegebenen Versuchsergebnisse zeigen jedoch, daß die Verdampfung im wesentlichen ohne Vermischung kontinuierlich fortschreitet. An der Einlaßöffnung 40 der Wanne 39 enthält die Lösung nicht weniger als 60% Alkohol, aber bereits an der vorletzten Auslaßöffnung 42 ist die Lösung vollkommen alkoholfrei.

Wie weiterhin aus F i g. 8 hervorgeht, steigt die Temperatur der Lösung von etwa 12° C an der Einlaßöffnung auf etwa 22° C an der Auslaßöffnung 41 an. Das Heizmedium, das im Gegenstrom auf der Innenseite des Zylinders strömt, hatte an demjenigen Ende der Vorrichtung, an dem die Lösung zugeführt wurde, eine Temperatur von etwa 18° C, während die Temperatur des Heizmediums am anderen Ende des Zylinders, an dem das Heizmedium zugeführt wurde, etwa 29° C betrug. Die Vorrichtung arbeitete also im vorliegenden Fall über die wärmeübertragende Fläche des Zylinders 28 mit einer Temperaturdifferenz von etwa 6⁰C.

In diesem Zusammenhang ist noch besonders zu bemerken, daß für praktische Zwecke die in F i g. 7 gezeigte Anlage zur Verdampfung von Insulinrohsaft noch vorteilhafter gewesen wäre, weil in diesem Falle die Lösungsmittelverluste entsprechend den vorstehenden Ausführungen nur ganz geringfügig gewesen wären, nachdem das Kondensat entsprechend anteilig aufgespalten werden kann, so daß sein größter Teil unmittelbar einer Wiederverwendung zugeführt werden kann.

Versuch Nr. 2

In einer gemäß der Darstellung der F i g. 1 ausgeführten Anlage mit den bereits vorstehend genannten Abmessungen für Zylinder und Rotor wurde eine wäßrige Trypsinlösung zum Verdampfen gebracht.

Durch die Einlaßöffnung 40 wurden 800 kg Lösung pro Stunde in die Wanne 39 eingeführt; von dieser Menge ausgehend wurden an der Auslaßöffnung 41 pro 80 kg Konzentrat pro Stunde entnommen, was einer Verdampfung von 720 kg Wasser pro Stunde entsprach. Von diesen 720 kg verdampften Wassers wurden 480 kg durch das Rohr 14 zu dem Dampf strahler 12 geleitet, während die übrigen 240 kg durch das Rohr 17 unmittelbar zum Kondensator 18 geführt wurden. Durch die Dampfeinlaßöffnung 15 wurden 240 kg Frischdampf mit einem durchschnittlichen Überdruck von 4 kg/cm² zugeführt, so daß also insgesamt 720 kg/Stunden Dampf durch das Rohr 16 in das Innere des Zylinders 28 eingeführt wurden. Der innerhalb des Gehäuses 10 und außerhalb des Zylinders 28 herrschende Druck betrug etwa 35 mm Hg, während der Druck innerhalb des Zylinders bei annähernd 45 mm Hg lag. Die Temperaturdifferenz über die wärmeübertragende Fläche des Zylinders betrug etwa 4° C. Im übrigen ist festzustellen, daß für jedes durch die Dampfeinlaßöffnung 15 eingeleitete Kilogramm Dampf nicht weniger als 3 kg Wasser aus der Lösung verdampft wurden.

Im Verlaufe des Versuches wurden an den Auslaßöffnungen 41, 42, 43, 44 und 45 jeweils Konzentratproben entnommen und für jede dieser Proben die Anzahl von Trypsineinheiten pro Liter Lösung bestimmt. Die F i g. 9 zeigt eine graphische Darstellung der mit dieser Probe erzielten Ergebnisse, wobei die Konzentration an Trypsin in der Lösung als Funktion des Abstandes von der für die Einführung der Lösung bestimmten Einlaßöffnung 40 dargestellt ist. Wie aus F i g. 9 hervorgeht, wird die Konzentra-

i Ö19671

tion mit zunehmendem Abstand von der Einlaßöffnung 40 gleichmäßig höher.

Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel einer Verdampfungsanlage beschrieben, bei der vor allem das so erhaltene Konzentrat von Interesse ist. In gleicher Weise ist es jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung als Destilliervorrichtung zu verwenden, bei der das Kondensat das Hauptprodukt ist; schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch auch zu dem Zweck eingesetzt werden, ein oder mehrere miteinander vermischte Flüssigkeiten durch Fraktionierung voneinander zu trennen, da die Kondensatsabzugskanäle 56 des Einsatzstükkes 52 in der vorbeschriebenen Weise ohne weiteres in zwei oder mehrere Abschnitte unterteilt werden können.

Wie ebenfalls bereits erwähnt, erscheint es in manchen Fällen wünschenswert, die Lösung so weitgehend wie irgend möglich zu konzentrieren, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn aus dem Endprodukt durch ein nachfolgendes Sprühtrockenverfahren ein trockenes Pulver gewonnen werden soll. In derartigen Fällen hat die behandelte Lösung an der Auslaßöffnung der Vorrichtung häufig eine derart große Zähigkeit, daß es sich als schwierig erweisen kann, die Zylinderoberfläche mit Hilfe der durch den unterhalb des Zylinders befindlichen Rotor kontinuierlich hochgeschleuderten Flüssigkeit hinreichend gründlich abzuspülen. Es kann deshalb, wie bereits erwähnt, zweckmäßig sein, den im Bereich der Auslaßöffnung der Vorrichtung liegenden Teil des Zylinders oder der Trommel derart auszubilden, daß er eine glatte, zylindrische Oberfläche aufweist. Eine derartige glatte Oberfläche läßt sich verständlicherweise leichter vollständig reinigen als eine gewellte Oberfläche; des weiteren können bei einer solchen glatten Oberfläche auch Schaber oder ähnliche mechanische Säuberungsmittel verwendet werden, so daß die Bildung von Ablagerungen vollständig ausgeschlossen wird. Außerdem können an der nicht mit Wellungen versehenen Innenseite des Zylinders auch Taschen angeschweißt oder in anderer Weise ausgebildet werden, mit deren Hilfe das Kondensat bei der Umdrehung des Zylinders aufgeschöpft und in die Kondensatzabzugskanäle 56 eingefüllt werden kann.

Bei entsprechenden Versuchen hat sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, eine glatte zylindrische wärmetragende Fläche ohne Wellungen zu verwenden, wenn die verdampfende Lösung eine Viskosität von etwa 40 bis 50 cP und einen Feststoffgehalt von etwa 50% besitzt. Die Vorteile, die sich bei der Verwendung eines Zylinders oder einer Trommel ergeben, deren eines Ende mit Längswellungen und deren anderes Ende mit einer glatten zylindrischen Außenfläche versehen ist, werden durch das nachfolgende Beispiel noch näher erläutert:

Eine einen Feststoffgehalt von 9% besitzende Flüssigkeit soll durch Verdampfung auf einen Feststoffgehalt von etwa 60% konzentriert werden. Diese Flüssigkeit kann bis zur Erreichung eines Feststoffgehaltes von 50% auf der gewellten Zylinderfläche verdampft werden: es ergeben sich keinerlei Betriebsschwierigkeiten bei der Erzielung eines Feststoffgehaltes von 60% auf dem nachfolgenden Bereich des Zylinders mit der glatten Außenfläche. Für jeweils 100 kg Lösung, deren Gesamtflüssigkeitsgehalt 91 kg beträgt, muß zur Erreichung eines Feststoffgehaltes von 50% folgende Flüssigkeitsmenge durch Verdampfung abgetrieben werden:

9ikg_

= 82kg.

Zur Erhöhung des Feststoffgehaltes von 50 auf 60% muß folgende Flüssigkeitsmenge verdampft ίο werden:

50

50 , 9

kg- —

kg = 3 kg,

d.h., es werden etwa 3,5% der Gesamtflüssigkeitsmenge verdampft.

Es sei einmal angenommen, daß der Wärmeübertragungskoeffizient für den glatten, zylindrischen Abschnitt des Zylinders infolge der größeren Zähflüssigkeit der Lösung nur noch die Hälfte des mittleren Koeffizienten k des mit den Wellungen versehenen Teiles des Zylinders beträgt, und es sei weiterhin davon ausgegangen, daß die Wellungen eine solche Tiefe besitzen, daß die umfangsseitige Länge der gewellten Fläche im glatten oder ausgestrichenen Zustand das Siebenfache der umfangsseitigen Länge des glatten Zylinderabschnittes beträgt. In diesem Fall läßt sich das Längenverhältnis

■ zwischen der Axiallänge des gewellten und der-

' zyl

jenigen des glatten Zylinderabschnittes durch die nachstehend angegebenen Gleichungen ermitteln:

k ■ l_wel · 7 · d ■ π ■ Δ t = 82 kg ■ r,

— · l_zyl · d ■ π ■ Δ t = 3 kg · r, 2

heel hyl

3-2-7

= 1,95.

In diesen Gleichungen ist mit d der Durchmesser des Zylinders oder der Trommel, mit Δ t die Temperaturdifferenz zwischen der Innen- und der Außenfläche des Zylinders, mit r die Verdampfungswärme der Flüssigkeit, mit k der Wärmeübertragungskoeffizient und mit l_zyl die Länge des glatten und mit l_we[ die Länge des gewellten Zylinderabschnittes bezeichnet.

Nach dem die gesamte axiale Länge der Trommel oder des Zylinders

beträgt, ist festzustellen, daß

hyl =

2,95

oder daß in diesem Falle die axiale Länge des glatten Zylinderabschnittes oder der Trommel etwa 34% der gesamten axialen Länge des Zylinders ausmachen müßte.

Es wurde zwar bei der vorstehenden Beschreibung davon ausgegangen, daß die glatte Zylinderfläche einen Teilabschnitt eines mit Längswellungen versehenen Zylinders bildet, jedoch können die gewellte Zylinderfläche und die glatte Zylinderfläche gegebenenfalls selbstverständlich auch jeweils als geson-

Claims (10)

derter Zylinder ausgebildet sein, die jeweils in einem gesonderten Gehäuse untergebracht sein können, so daß eine Mehrstufenvorrichtung gegeben ist. Patenansprüche:

1. Vorrichtung zum Verdampfen einer Flüssigkeit aus einer unter Vakuum stehenden, in Form eines dünnen Filmes auf eine geschlossene Wärmeaustauschfläche aufgebrachten Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse (10), das an eine Vakuumerzeugungsvorrichtung (12 oder 80) angeschlossen ist, ein mit Längswellungen (38) versehener und von innen her heizbarer Zylinder (28) horizontal und um eine Achse drehbar angeordnet ist, daß unterhalb des Zylinders (28) ein Rotor (46 bzw. 90) vorgesehen ist, der parallel zum Zylinder (28) ebenfalls drehbar angeordnet und dem untersten Teil des Gehäuses (10) benachbart ist, und daß im Gehäuse (10) eine Einlaßöffnung (40) für die Lösung und eine Auslaßöffnung (41) für den nicht verdampften Anteil derselben vorgesehen ist, wobei Einlaß- und Auslaßöffnung in Längsrichtung des Zylinders (28) im Abstand voneinander angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (92) des Rotors (90) jeweils aus einem kanalförmigen Teil (91) von U-förmigem Querschnitt bestehen, der in 3<> Längsrichtung des Rotors derart angebracht ist, daß die Schenkel dieses Teiles mit der Tangentialebene des Rotors einen Winkel einschließen und daß weiter ein in Längsrichtung verlaufendes flüssigkeitsschleuderndes Schaufelblatt (95) vorgesehen ist, welches vorzugsweise in der Drehrichtung gekrümmt und zwischen den Kanalschenkeln im Abstand davon angeordnet ist und über die freien Kanten der Schenkel hinausragt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Gehäuses (10) eine Reihe von jeweils im Abstand voneinander angeordneten Auslaßöffnungen (41, 42, 43, 44 und 45) für den nicht verdampften Anteil der Lösung vorgesehen sind. +5

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (10) eine Innenwanne (64) vorgesehen ist, welche derart angeordnet ist, daß sie mindestens einen Teil der überschüssigen, von dem der Wanne nächst liegenden Zylinderteil abtropfenden ober abgeschleuderten Lösung auffängt und daß diese Wanne über eine Leitung (66) mit einer Regelkammer (67) verbunden ist, welche höhenmäßig zwischen der Wanne und dem untersten Teil (39) des Gehäuses (10) angeordnet ist und die ihrerseits mit dem untersten Teil des Gehäuses (10) über eine Leitung (68) in Verbindung steht, die durch ein einstellbares Ventil (69) steuerbar ist, und daß in der Regelkammer Steuervorrichtungen (74, 75, 76) vorgesehen sind, welche in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsniveau in der Regelkammer die Zuführung der Lösung zur Einlaßöffnung (40) im untersten Teil des Gehäuses automatisch steuern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (28) nur an dem Ende aus Längswellungen (38) besteht, das der Einlaßöffnung (40) benachbart ist, während das der Auslaßöffnung nächstliegende Zylinderende eine glatte, zylindrische-Außenfläche aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des eine glatte Außenfläche aufweisenden Zylinderbereiches Taschen zum Einschöpfen von Kondensat in die Kondensatabzugskanäle während der Drehung des Zylinders vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur kontinuierlichen Reinigung der glatten Außenfläche des Zylinders eine Schaboder Bürsteneinrichtung vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Verdichter zum Verdichten mindestens eines Teiles der auf der wärmeleitenden Oberfläche verdampfen Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr (16 bzw. 84) des Verdichters (12 bzw. 80) an demjenigen Ende in den Zylinder (28) eingeführt ist, das der im untersten Teil des Gehäuses (10) liegenden Einlaßöffnung (40) für die Lösung .abgewandt ist und daß innerhalb des Zylinders ein feststehendes, trommeiförmiges Einsatzbauteil (52) vorgesehen ist, in dessen oberer Hälfte in Längsrichtung verlaufende Kondensatabzugskanäle (56) vorgesehen sind, die sich schräg nach oben öffnen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzbauteil (52) in Richtung auf dasjenige Ende des Zylinders (28) konisch verläuft, an dem das Austragsrohr (14 bzw. 83) des Verdichters eingeführt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatabzugskanäle (56) in verschiedene Bereiche unterteilt sind, die jeweils an ein Kondensatabzugsrohr (60 bzw. 61) angeschlossen sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen