DE174167C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 174167 KLASSE 89 e. GRUPPE

Dr. RICHARD THONKE in BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. November 1903 ab.

Die Wirkung der bisher bekannten Verdampfapparate ist ebenso wie die Ausnutzung der ihnen in Form von Wärme zugeführten Kraft* eine verhältnismäßig geringe. Hierfür ist eine Anzahl von Ursachen verantwortlich zu mächen. Einmal wird bei den gebräuchlichen Systemen von Heizkörpern der niedergehende Flüssigkeitsstrom nicht scharf von dem aufsteigenden getrennt; dadurch werden

ίο Dampf blasen durch die zur Rückführung der Flüssigkeit bestimmten Rohre und sonstigen engen Räume mitgerissen und verringern deren Querschnitt unnötig, während der Auftrieb der Dampfblasen geradezu der Richtung des Stromes entgegenstrebt. Zweitens trifft der niedergehende Strom bei. fast allen bekannten Einrichtungen vollbeheizte Flächen, so daß sich in denselben Dampfblasen neu entwickeln, welche dieselbe eben geschilderte üble Wirkung haben, und drittens bieten die erwähnten, zur Rückführung bestimmten Rohre oder die engen Räume zwischen Heizkörper und Außenwand durch Reibung einen beträchtlichen Widerstand. Dazukommt, daß auch der rücklauf ende Strom, da sein Weg nicht streng zwangläufig vorgezeichnet ist, auf jede Weise nutzlos durcheinander gewirbelt wird, und alle die genannten Umstände veranlassen eine Verminderung der Umlaufsgeschwindigkeit und eine unvollständige Ausnutzung der Heizflächen.

Die Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verdampf apparat, welcher die genannten Übelstände vermeidet, indem er eine vollständige Trennung der Dampfblasen von der Flüssigkeit, eine absolute Scheidung des rücklaufenden Flüssigkeitsstromes von dem aufsteigenden, sowie einen ganz ungehinderten Lauf des ersteren ermöglicht.

In Fig. ι bis 4 sind zunächst Beispiele für die einfachsten Ausführungsformen der Erfindung dargestellt; die ersten beiden geben die vollkommenere, die andern eine baulich einfacher ausführbare Form, die für manche Zwecke genügen dürfte. Der Stand der Flüssigkeit wird den Umständen entsprechend in bekannter Weise geregelt, bleibt aber stets beträchtlich unter der niedrigsten Kante des oberen Rohrbodens.

Fig. ι stellt den Schnitt durch die Mitte der Vorrichtung dar, Fig. 2 den Aufriß für einen liegenden Verdampfkörper mit stehenden gebogenen Rohren a. Die Heizkammer b ist von der Rücklaufkammer d durch einen Hohlraum e getrennt, der ein an beiden Seiten offenes Rohr bildet, g ist die Dampfzufuhr, h der Abflußstutzen für das Brüdenwasser, i das Zufluß- und k das Abzugsrohr für die Flüssigkeit. /, / sind Mannlöcher.

Fig· 3 gibt ebenfalls den Schnitt durch die Mitte. Fig. 4 stellt den Aufriß eines ■ liegenden Verdampfers mit stehenden geraden Rohren α, α und schrägliegendem flachen, oberen Rohrboden dar. Die Buchstaben haben dieselbe Bedeutung wie bei den vorhergehenden Fig. 1 und 2. Die Heizkammer b ist in an sich bekannter Weise von der Rücklaufkammer d durch einen schlechten

Wärmeleiter, eine doppelte Wandung o. dgl. getrennt, so. daß keine Dampfentwicklung an der gemeinsamen Wand m stattfindet.

Bei diesen beiden Ausführungsformen wird die aus den Heizrohren α, α der Heizkammer b ausgetriebene Mischung von Flüssigkeit und Dampf in den freien Raum c geschleudert. Dampf und Flüssigkeit trennen sich hier, indem der erstere durch den Brüdenabzug f

ίο aufsteigt und die letztere herabfällt, sich in dem Räume d sammelt und nun ungehindert durch aufsteigende Dampfblasen und ohne andere Reibung als die unvermeidliche geringe an der glatten Wandung des Apparates auf dem kürzesten Wege der Heizkammer zuströmt.

In die Heizrohre können die schräg abgeschnittenen Rohrenden η (s. Sonderabbildung) eingesteckt werden, welche verhindern, daß die Flüssigkeit beim Herunterfließen über den oberen Rohrboden wieder in die Heizrohre gelangt.

Natürlich können mehrere solcher Verdampfer zu einem Mehrkörperapparat in bekannter Weise verbunden werden. Ferner kann die Form der Dampfkammern an sich auch anders gestaltet sein, z. B. gerade, aber schrägstehende Rohre und rechteckigen Querschnitt haben bei zylindrischer, rechteckiger, polygonaler oder abgerundeter Form des Körpers.

Die technische Bedeutung des hier aufgestellten Grundgedankens tritt besonders noch an den folgenden Ausführungsformen hervor. Die getrennte Führung des aufsteigenden und absteigenden Stromes in besonderen Räumen gestattet nämlich, mehrere solcher Systeme derart zu verbinden, daß die Flüssigkeit aus einer Rücklaufkammer von unten nicht wieder in dieselbe Heizkammer, sondern in eine benachbarte eintritt. Sämtliche Zellen sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht und durch hohe Scheidewände ο (Fig. 6) derartig getrennt, daß die Flüssigkeit nicht zu benachbarten Zellen hinüberspritzen kann. Sie durcheilt nacheinander alle Zellen, und wenn die Heizfläche und Anzahl der Heizkammern im Verhältnis zur gewünschten Verdampfung richtig bemessen wird, tritt die Flüssigkeit, hinreichend eingedampft, aus der letzten Kammer aus, d. h. es wird stetig verdampft.

Die Vorteile der stetigen Verdampfung, besonders für leicht zersetzliche Flüssigkeiten, sind hinreichend bekannt und bedürfen keiner Erläuterung. Natürlich kann die Flüssigkeit auch aus der letzten Kammer wieder in die erste zurückgeschickt . und nochmals eingedampft werden, wobei allerdings ein zeitweises Abzapfen der eingedickten Flüssigkeit erfolgt, diese aber doch während der ganzen Verdampfzeit stetig verarbeitet wird. Das einfachste Beispiel dieser Ausführungsformen würde entstehen, wenn in einer Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 nicht bis zur Decke reichende Scheidewände angeordnet würden, die unten derart durchbrochen sind, daß zwischen der freien Rückflußzelle d und dem Raum unter der benachbarten Heizkammer eine Verbindung hergestellt ist, während die untere Verbindung zwischen der Rückflußzelle und der zugehörigen Heizkammer abgeschlossen wird. Jedoch könnte diese Einrichtung baulichen Schwierigkeiten begegnen. Es werden daher in den Fig. 5 bis 12 andere einfachere Beispiele für die praktische Anwendung dargestellt.

Fig. 5 zeigt in Umrissen einen liegenden Verdampfkörper mit stehenden Heizröhren a im Grundriß, Fig. 6 im Schnitt. Die Heizkammern b, b werden von den Rücklaufzellen d, d getrennt und oben nach den letzteren zu schräg abgedeckt; die Scheidewände 0 verhindern das Übertreten von Flüssigkeit zur benachbarten Zellengruppe, reichen aber nicht bis zur Decke, so daß sich über allen Kammern ein freier .Brüdenraum befindet, der ein oder mehrere Brüdenabzugsrohre f besitzt, welche zur Kondensation und zur Luftpumpe führen. Die Heizkammern können mit Dämpfen von verschiedener Spannung, bei Anwendung in der Zuckerindustrie ζ. B. auch, mit Saftdämpfen beheizt werden. Die Trennung von den Rücklaufkammern braucht'nicht vollkommen zu sein, sie kann durch doppelte Wandungen oder bei geringem Temperaturunterschied durch eine einfache Wandung aus einem weniger guten Wärmeleiter, z. B. Eisen, hergestellt werden, muß aber derartig wirken, das keine wesentliche Dampfblasenentwicklung an ihr stattfinden kann.

Der Weg der Flüssigkeit ist durch Pfeile angedeutet.

Fig. 7 und 8 stellen in Umrissen andere einfache Ausführungsformen dar, wobei die Rücklaufzellen £? kleiner als die Heizkammern b gewählt sind, was in der Regel der Fall sein wird, da ja der für den Flüssigkeitsstrom verfügbare Querschnitt der Heizkammer durch den Dampfraum und die Dampfblasen vermindert wird.

Sämtliche bisher beschriebenen Ausführungsformen lassen sich bei Ausbreitung des Betriebes in einfachster Weise durch Verlangerung des Gehäuses und Zufügung von Heizflächen und Zellen vergrößern.

Die Fig. 9 bis 12 stellen Ausführungsformen mit kreisförmiger Anordnung der Zellen dar, die in einem .gemeinsamen, stehenden zylindrischen Gehäuse untergebracht sind. In Fig. 9 und IO sind die Rücklaufzellen in

Form von Kreisausschnitten zwischen den Heizkammern, in Fig. i.i und 12 nach dem Mittelpunkt zu vor den Heizkammern dargestellt. Fig. 9 bezw. 11 stellen Schnitte nach den Linien A-A bezw. B-B der Grundrisse Fig. 10 bezw. 12 dar.

Die Heizzellen können bei allen Ausführungsformen mit Heizkörpern oder Röhren von beliebiger Form, Schlangen o. dgl., ausgestattet sein. Ihre Beheizung kann in beliebiger Weise mit verschieden gespannten • Dämpfen erfolgen, z. B. auch in der Weise, daß in eine der Ausführungsformen mit liegendem Gehäuse einzelne ganz bis oben durchgehende Scheidewände eingezogen werden und eine so entstehende Kammergruppe oder Hauptzelle durch Brüden von einer benachbarten Hauptzelle nach dem bekannten Verfahren der mehrfachen Ausnutzung des Dampfes beheizt wird. .

Die neue technische Wirkung und die \^orteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus folgender Erläuterung:

In erster Linie ist die günstige Abtrennung des Dampfes von der Flüssigkeit zu erwähnen. Diese wird dadurch 'erreicht, daß das in den Heizrohren aufsteigende Gemisch von .Flüssigkeit und Dampf nicht senkrecht wie bei bekannten Vorrichtungen, sondern schräg in den freien Raum hinausgeschleudert wird. Diese Wirkung wird bei der Vorrichtung nach Fig. 1 schon durch die Schrägstellung der Rohre, bei den anderen Ausführungsformen dadurch erzielt, daß die in den schrägen oberen Heizboden eingefügten Rohre nach außen zu langer sind, also mehr Heizfläche haben und mehr Dampf ausstoßen als die nach der Rücklaufkammer zu gelegenen. Durch dieses schräge Ausstoßen ' fällt die senkrecht wieder herabfallende Flüssigkeit zum größten Teil nicht auf den Heizboden zurück, wie dies bei wägerechten Heizböden der Fall ist, sondern unmittelbar in die Rücklaufkammer und wird jedenfalls nur seitlich von Dampfstrahlen getroffen, so daß sie sich nicht wieder mit Dampf vermischt, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen geschieht, wo die fallende Flüssigkeit von unten unmittelbar vom ausströmenden Brüdendampf getroffen wird.

Weiter verhindert die vorliegende Anordnung die Schaumbildung. Während bei den bekannten Vorrichtungen stets eine gemeinsame Schaumdecke über dem Auf strom und dem Rückstrom lagert, aus der Blasen in den letzteren gelangen müssen, kann eine solche bei der neuen Vorrichtung unmöglich entstehen. Sollte doch etwas von dem Gemisch aus Flüssigkeit und Dampf auf den oberen Heizboden gelangt sein, so haben die Blasen beim Herabfließen über die schräge Fläche und besonders beim Durchlaufen der Umbiegung nach der gemeinsamen Wand m zu, sowie beim Herabfließen an dem über die Flüssigkeit hinausragenden Teil dieser Zwischenwand reichlich Gelegenheit zu zerplatzen. Der Rückstrom ist ein breiter ruhiger, aus lauter ganz gleich' gerichteten oder nahezu gleichgerichteten Teilströmen oder Strahlen bestehender Strom, so daß, wenn wirklich etwas Schaum auf der Oberfläche ruht, dieser nicht wie bei den alten Vorrichtungen durch einander bekämpfende Wirbelströme mitgerissen wird. Im Gegenteil tritt nur die untere, stets schaumfreie Flüssigkeitsmenge aufs neue unter den Heizboden.

Ein dritter Vorteil ist, wie oben schon erwähnt, die Anordnung, daß die Rücklaufkammer keine scharf beheizten Flächen besitzt, so daß keine neuen Dampfblasen im Rückstrom erzeugt werden können.

Aus diesen drei genannten Umständen ergibt sich die Wirkung, daß, da der Rückstrom eine geschlossene blasenfreie Flüssigkeitsmasse und nicht wie sonst eine Mischung von Flüssigkeit und Dampf bildet, seine Abwärtsbewegung nicht durch den Auftrieb der Blasen gehindert und nicht ein Teil der Heizfläche nutzlos von bereits vorgebildeten Dampf blasen bedeckt, also außer Wirkung gesetzt 'wird.

In zweiter Linie muß als günstig für geringen Widerstand, also schnellen Umlauf, · die geräumige breite Rücklaufkammer hervörgehoben werden. Diese befindet sich zudem neben der Heizkammer und umfaßt sie nicht, wie dies bei anderen bekannten Vorrichtungen die für den Rücklauf vorgesehenen Räume tun. Auf ihrem Boden stoßen also auch nicht verschieden gerichtete Ströme aufeinander und behelligen sich gegenseitig, sondern es entsteht der schon erwähnte ruhige, einheitliche Strom von großer Schnelligkeit.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform gerät außerdem die Flüssigkeit, indem sie der Form der Heizrohre sowie der Wandung folgt, in eine kreisförmige Bewegung, so daß die Schleuderkraft den Umlauf unterstützt, da sie in demselben Sinne wirkt wie der Auftrieb in den Rohren und wie die Schwerkraft und die Saugwirkung der Heizkammer im Rückstrom.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Form bietet vor solchen Verdampfvorrichtungen, bei denen der obere Heizboden unter dem Niveau der Flüssigkeit liegt, außer den erwähnten Vorteilen noch den, daß die Heizkammer, da sie stets über den höchst zulässigen Stand der Flüssigkeit hinausragt, höher sein bezw. längere Heizrohre haben

kann, also mehr Heizfläche unterzubringen gestattet.

Bei den in Fig. 5 bis 12 gezeichneten Ausführungsformen tritt zu den geschilderten Wirkungen noch der große Vorteil, daß eine ununterbrochene Eindickung möglich ist, d. h. die bereits einmal durch Verdampfung eingedickten Flüssigkeitsteilchen werden nicht wie bei der bisher üblichen Art der Verdampfung immer wieder aufs neue mit den noch verdünnten Teilchen gemischt, um an denselben Heizflächen nochmals erzhitzt zu werden, sondern die Eindickung schreitet allmählich, beständig und ununterbrochen fort.

Mit anderen Worten, die Berührung mit der Heizfläche ist die denkbar kürzeste. Es werden also die in der Flüssigkeit aufgelösten Stoffe nicht unnötig erhitzt und nicht unnötig weiteren Zersetzungen ausgesetzt.

Schon in der Rübenzuckerindustrie, die verhältnismäßig unempfindliche Säfte hat, ist der Verlust in der Verdampfstation durch Einwirkung der Wärme nicht unbeträchtlich; bei der Rohrzuckerfabrikation aber sogar recht erheblich. In der Industrie der Fruchtsäfte und der Leimfabrikation verrät sich die Einwirkung der Wärme durch dunklere Färbung, die einen sehr nachteiligen Einfluß auf Eigenschaften und Preis der Erzeugnisse zur Folge hat; bei der Gerbstoff auslaugung sind die Verluste durch Umsetzungen zuweilen sehr bedeutend.

Alle diese und ähnliche Industrien werden mit Vorteil die vorliegende Erfindung benutzen.

Aus dem Vorstehenden geht . hervor, daß bei den neuen hier beschriebenen Verdampfern die höchste Nutzleistung bei größter Schonung empfindlicher Flüssigkeiten und unter Vermeidung zahlreicher bisheriger Übelstände erreicht wird.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Umlaufverdampfer, insbesondere für die Zuckerindustrie, welcher mit einer Heizkammer mit oberem schrägen Rohrboden versehen ist und in welchem die aus der Heizkammer austretende. Flüssigkeit in einem geschlossenen Strome durch eine besondere, nicht mit einem Heiz- " körper versehene und daher wenig Widerstand bietende Kammer zwangläufig zurückfließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufkammer (d) nur eine Wand mit der Heizkammer (b) gemeinsam hat, unter Umständen noch an dieser in an sich bekannter Weise gegen die Einwir- ■ kungen des Heizdampfes geschützt ist, und daß die Heizkammer so angeordnet ist, daß sie auch bei dem höchsten Stande der Flüssigkeit über deren Oberfläche herausragt, zu dem Zwecke, eine möglichst vollkommene Trennung der rückfließenden Flüssigkeit von den Dampf- blasen und damit einen verbesserten Umlauf zu bewirken.

2. Ausführungsform des Verdampfers nach Anspruch 1 mit einer Reihe untereinander in Verbindung stehender Heizkammern, welchen die Flüssigkeit nacheinander zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Heizkammer (b) von der im ersten Anspruch bezeichneten Anordnung abwechselt mit einer leeren unbeheizten Rücklaufkammer (d).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.