DE1769606A1 - Filmverdampfer - Google Patents

Description

176960©

PR. MÜLLER-BORi dipl.-ινθ, eRALFS

DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DlPU-CHEM-DR-DEUFiEL

PATENTANWÄLTE

P. 17 69 606.9-4-5 16. Januar 1970

M/Sv - H 693

HEAD, WEIGHTSOH AND COMPANY, LIMITED <x,P,0. Box 10;, Teesdale Iron Works, Thornaby-Qn-Tees Stockton-on-Tees,/Yorkshire, England

Filmverdamp fer

Die Erfindung bezieht sich auf Filmverdampfer und hat eine Verbesserung des in der Patentanmeldung P 15 19 590.1 'beschriebenen Verfahrens bzw. der dort beschriebenen Vorrichtung zum Ziel.

In der Hauptanmeldung ist ein Verfahren zum Betrieb von Filmverdampfern beschrieben, welche ein Verdampferrohr aufweisen, auf dessen innere Fläche das zu behandelnde Material aufgebracht wird und welches so angeordnet ist, daß das Material unter Wirkung der Schwerkraft oder durch andere Einrichtungen von dem einen Ende des Eohres zu dem anderen Ende bewegt wird, wo es gesammelt wird* Das Verfahren umfaßt das Zuführen des zu behandelnden'Materials auf die innere zylindrische Fläche des Verdampferrohres., um einen Film zu bilden, das Entfernen von aufeinanderfolgenden Teilen des Materialfilms von der Fläche und Absetzen oder Niederschlagen desselben auf eine sich

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drehende Fläche, die innerhalb und im Abstand von der Verdampferfläche angeordnet ist, und das Übertragen des Materials von der sich drehenden Fläche zurück zu der Verdampferrohrfläche.

Die Hauptanmeldung beschreibt weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des vorher erwähnten Verfahrens mit einer Filmverdampfereinrichtung, welche ein Verdampf errohr aufweist, das eine innere zylindrische Verdampferfläche hat, auf die das zu behandelnde Material in Form eines Filmes aufgebracht wird, weiterhin einen Eotoraüfbau, der drehbar innerhalb der Verdampferröhre angeordnet ist und eine Einrichtung aufweist, welche wenigstens eine ausgedehnte Fläche hat, die im Abstand von der Verdampferfläche angeordnet ist, Einrichtungen, um gleichzeitig den Eotoraüfbau und die ausgedehnte Flächeneinrichtung zu drehen, Einrichtungen, um kontinuierlich in aufeinanderfolgenden Teilen den Materialfilm von der Verdampferfläche auf die Hotorfläche zu bewegen, und andere Einrichtungen, um das Material von der Rotorfläche zurück zu der Verdampferfläche zu übertragen, so daß beim Betrieb der Materialfilm kontinuierlich über den Raum zwischen der Rotorfläche und der Verdampf er .fläche bewegt wird.

In der Hauptanmeldung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Vorrichtung beschrieben./

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten und afc gewandelten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens .

Eine Filmverdampfervorrichtung kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß ein stationäres Verdampferrohr vorgesehen ist, welches eine innere zylindrische Verdampferfläche

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hat, auf die das zu behandelnde Material als ein Film aufgebracht oder niedergeschlagen wird, daß ein Rotoraufbau mit polygonalem Querschnitt vorgesehen ist, der mehrere ausgedehnte Flächen hat, daß jede ausgedehnte Fläche ein koplanares Wischerblatt hat, -welches sich nach außen zu der Verdampferoberfläche erstreckt, daß ein Abstreifelement betriebsmäßig jeder ausgedehnten Fläche zugeordnet und an dem Rotoraufbau in einer solchen Weise angebracht ist, daß es mit der Verdampferfläche in Eingriff tritt, um von dieser aufeinanderfolgende Teile des Materialfilms zu entfernen und sie auf ihrer zugeordnetenausgedehnten Fläche abzulagern, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um den Motoraufbau zu' drehen, wobei die Drehgeschwindigkeit so ausgelegt ist, daß das von den Abstreifelementen entfernte Material zu der Verdampferfläche durch die Wirkung der Zentrifugalkraft und der Abstreif elemente zurückübertragen wird, und daß die Abstreifelements einen allgemein dreieckförmigen Querschnitt haben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen: .

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht einer Ausführungsform

der erfindungsgemäßen Verdampfervorrichtung, Fig. 2 eine Schnittansicht nach Linie2-2 der Fig. 1, Fig. 3 eine Schnittansicht nach Linie 3-3 der Fig.1, Fig. 4 eine Endansicht einer Ausführungsform des₌Abstreif-

elements,
Fig. 5 eine Querschnittsansicht des Abstreifelements nach

Fig. 6 eine Quer schnitte ansicht einer weiteren Ausführungs

form eines Abstreifelementes, Fig. 7 eine ieilschnittansicht nach Linie 7-7 der Fig. 6,

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Pig. 8 eine Teilvorderansicht einer weiteren Ausführungsform eines Abstreifelements,

fig. 9 eine Endansicht entsprechend Fig. 8, Mg. 10 eine EinzeIteilansicht, in der ein Verfahren zur Federbelastung der Abstreifelemente dargestellt ist,

B¹Ig. 11 eine Ansicht, in der eine alternative Anordnung der Abstreifelemente dargestellt ist,

Mg. 12 eine Teilansicht der Mg. 11,

Mg. 13 eine Teilansicht, in der eine Abwandlung der Mg. dargestellt ist,

Mg. 14 eine Ansicht, in der eine weitere alternative Anordnung der Abstreifelemente dargestellt ist, und

Mg. 15 eine Draufsicht der Mg. 14.

Nach den Mg. 1 bis 3 weist die Mimverdampfervorrichtung ein vertikal angeordnetes zylindrisches Verdampferrohr 16 auf, auf dessen innere Fläche das zu behandelnde Material über einen Zuführungseinlaß 17 aufgebracht wird. Das Material, nachdem es sich nach unten durch das Rohr in einer noch zu beschreibenden Weise bewegt hat, passiert in eine Auslaßkammer 18, welche getrennte Auslässe für Dampf und Konzentrate hat. Das Rohr 16 ist von einem Heiz- oder Kühlmantel 19 umgeben, der Einlaß- und Auslaßanschlüsse 20 bzw.

21 hat.

Konzentrisch in dem Verdampferrohr 16 ist ein Rotoraufbau

22 angebracht in Form eines rohrförmigen Teiles mit polygonalem Querschnitt, beispielsweise einem quadratischen Querschnitt, der mehrere ausgedehnte Flächen 23 hat, welche jeweils mit einem koplanaren Wischerblatt 24 versehen ist, das nach außen zu der Verdampferfläche des Rohres 16 vorsteht.

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Jeder ausgedehnten Fläche 23 ist ein Abstreif- oder Abstreichelement 25 betriebsmäßig zugeordnet, welches einen im allgemeinen dreieckförmigen Querschnitt hat. Diese. Abstreifelemente 25 erstrecken sich über die volle Länge des Rotoraufbaus 22 und werden durch Armkreuzrahmen 26 getragen, die an entgegengesetzten Enden des Rotoraufbaus durch, die Bolzen befestigt sind. Zu diesem Zweck sind die Armkreuzrahmen mit gegabelten Vorsprüngen 27 versehen, die Schwenkstifte 29 aufnehmen, welche an den Enden der Abstreifelemente 25 vorgesehen sind, so daß die Elemente sowohl um ihre Schwenkzapfen schwenkbar angebracht wie auch in einer radialen Richtung gleitbar angeordnet sind, so daß beim Betrieb sie sich selbst ausrichten mit der Verdampferfläche und in einen richtigen oder geeigneten Abstreifkontakt mit dieser treten,, und gleichzeitig eine ausgeglichene Belastung an der Verdampferfläche schaffen.

Der Ro tor aufbau 22 ,ist von einer zentralen Antriebswelle getragen, die so angeordnet ist, daß sie sich zwischen den oberen und unteren Stützaufbauten 31 und 32 erstreckt, welche außerdem auch das Verdampferrohr 16 stützen. Der obere Stützaufbau 31 weist obere und untere Abdichtgehäuseflansche 33 und 34 auf, zwischen denen und innerhalb eines Abdichtgehäuses 35 eine mechanische Abdichtung 36 angeordnet ist und ein Lagergehäuseflansch 37» in dem ein Kugellager 38 angebracht ist. Der untere Stützaufbau 32 weist eine Armkreuzplatte 39 auf, an der die Auslaßkammer 18 angebracht ist. Die Armkreuzplatte trägt ein zentrales "Fluorosint"-Lager 40 und weist im Abstand angeordnete öffnungen 41 auf, durch die das Material in die Kammer 18 fließen kann. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß die Antriebswelle 30 drehbar in den Lagern 38 und 40 gelagert ist und daß ihr eine Drehbewegung erteilt wird durch eine Antriebseinrichtung, welche über eine Riemenscheibe oder ein Kettenrad 42 wirkt.

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Die Abstreif- oder Abstreichelemente 25 können aus einem metallischen oder nichtmetallischen Material sein, um den jeweiligen entsprechenden Arbeitsanforderungen zu genügen, oder in alternativer Weise können sie aus einer Kombination von metallischem und nichtmetallischem Material bestehen. In dieser Hinsicht, falls das Material, welches verwendet wird, um die Abstreif- oder Abstreichflächen zu schaffen, der erforderlichen Starrheit mangelt, ist vorgesehen, daß ein anderes Material für Verstärkungszwecke verwendet wird. Das Element 25 kann folglich hergestellt sein aus Nylon oder einem anderen Kunststoffmaterial, welches durch eine Winkelstange oder eine Eckschiene aus Metall verstärkt ist.

Es ist zu ersehen, daß die Anwendung eines zusammengesetzten Aufbaus für die Abstreifelemente 25 es ermöglicht, daß ein Material mit geringer Reibung oder guter Abnutzungscharakteristik verwendet werden kann für die Abstreif- oder Abstreichfläche, während das stützende oder verstärkende Material, welches üblicherweise aus Metall sein wird, vorgesehen sein kann, um die erforderliche Starrheit zu schaffen. In dieser Hinsicht kann es erforderlich sein, ein nichtklebendes Material auf die äußere hintere Fläche bzw. -flächen des Stützmaterials aufzubringen, um den Fluß oder Strom des Materials über das Abstreifelement zu verbessern.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform eines zusammengesetzten Abstreif- oder Abstreichelements 25> welches ein Metallwinkelstück oder eine Metalleckschiene 4J, eine diagonal angeordnete Verstärkungsplatte 44 und einen Block aus Material 45 mit geringer Reibung aufweist, dessen Fläche profiliert sein kann, um sich der Krümmung des Verdampferrohres 16 anzupassen. Der Block 45 wird in seiner Stellung durch die Bolzen 47 gehalten.

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Die Pig. 6 und 7 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform des in den Pig. 4 und 5 dargestellten zusammengesetzten Abstreif- oder AbStreichelements, bei dem die Verstäkrungsplatte 44 fortgelassen ist, und der Block 45, welcher einen dreieckförmigen Querschnitt hat, sich gänzlich in die .Eckschiene 43 erstreckt.

Die Eckschiene 43 kann aus rostfreiem Stahl sein, und der Block 45 kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen, wie es beispielsweise unter dem Warenzeichen Nylatron GS oder Pluorosiiit von der Pirma Polypenco Limited verkauft wird«

Die Pig. 8 und 9 zeigen eine weitere alternative Ausführungsform des Abstreifelements 25, welches gänzlich aus einem Material, wie z.B. Metall, besteht»

Pig. 10 zeigt eine Anordnung, bei der die Abstreifelemente 25 gegen die Pläche des Verdampferrohres 16 durch die Pedern 48 gehalten werden, welche entweder an dem Rotor oder dem Armkreuz '26 angebracht sind, um mit den Schwenk- oder Anlenkzapfen 29 in Eingriff zu treten. Die Anwendung einer Pederbelastung ist erforderlich, wenn die Zentrifugalkraft in zufriedenstellender Weise unzureichend ist, um die hydrodynamischen Kräfte zu überwinden, welche durch den Plüssigkeitsfilm an der Verdampferfläche ausgeübt werden. Dieses trifft insbesondere jedoch nicht ausschließlich auf Anlaßbedingungen zu. Die Pedern 48 schaffen folglich einen Extradruck, um die Abstreifelemente in Abstreifausrichtung mit der Verdampferfläche zu halten.

Beim Betrieb dreht die Antriebseinrichtung den Rotoraufbau 22 in bezug auf das stationäre Verdampferrohr 16. Es sind weitere Einrichtungen vorgesehen, um das zu behandelnde Material auf die Verdampferfläche aufzubringen. Während des Drehens des Rotoraufbaus 22 werden die Abstreifelemente

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durch die Zentrifugalkraft in engen Kontakt mit der Verdampferfläche bewegt und ihre vorderen Kanten treten in Wirkung, um den Materialfilm von der Verdampferfläche zu entfernen und ihn auf die zusammenwirkenden sich längserstreckenden Flächen 23 des Rotoraufbaus 22 zu übertragen. Wiederum aufgrund der Zentrifugalkraft wird das Material, welches an dem Rotoraufbau abgelagert ist, sich nach außen über die Wischerblätter 24 bewegen und wird zu der Verdampferfläche zurückgeleitet. Der Abstand der Enden der Wischerblätter 24 von der Verdampferfläche hängt ab von den Eigenschaften des zu behandelnden Materials, er ist jedoch so ausgelegt, daß ein gleichförmiger oder glatter oder ebener Materialfilm an der Verdampferfläche erzeugt wird.

Der Vorgang der kontinuierlichen Bewegung des Materials zwischen der Verdampferfläche und der sich längserstreckenden Flächen 23 des Verdampferrohres wird durchgeführt über die gesamte Länge des Verdampferrohres 16.

Es ist selbstverständlich, daß die gewählten Winkel für die Abstreifelemente 25 in keiner Weise eine Beschränkung darstellen und gewählt werden, um dem viskosen und hydrodynamischen Verhalten des zu behandelnden Materials zu genügen sowie der Drehzahl des Rotoraufbaus 22.

Die Vorrichtung kann verwendet werden, falls Festkörperteilchen in einem flüssigen zugeführten Material vorhanden sind oder falls Festkörperteilchen in der Flüssigkeit durch Verdampfung, chemische Reaktion oder auf andere Weise gebildet werden. Außerdem sind die Abstreif- oder Abstreichelemente geeignet zur Verwendung, wenn das zugeführte Material bis zum Trocknen verdampft wird oder wenn eine chemische Veränderung die Bildung eines Feststofferzeugnisses hervorruft. Im letzteren Fall wirken die Elemsnte, um ein granuliertes oder körniges Produkt zu eraougen.

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Falls die longitudinale Starrheit der Abstreifelemente nicht ausreicht, um den Kräften aufgrund der Drehung und der Äbstreifung zu widerstehen, können die Elemente in zwei oder mehr Abschnitten vorgesehen sein anstatt aus einem Stück, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.

Die Fig. 11 bis 13 zeigen eine Anordnung, bei der die Abstreif elemente jeweils aus zwei Längsabschnitten 4-9 und 50 bestehen. In diesem Fall sind die Anlenkstifte 29 an dem einen Ende eines jeden Abstreifelements in gegabelten Zwi schenvor Sprüngen 51 gelagert, die sich von der Fläche des Rotoraufbaus 22 erstrecken. Wenn die Abstreifelemente unterteilt sind, sollten die Längen der einzelnen Abschnitte benachbarter Elemente so ausgelegt sein, daß beim Drehen des Rotoraufbaus 22 alle Teile der Verdampfungsfläche wenigstens einmal bei jeder Umdiehung des Rotors abgestreift werden. Daher sind, wie aus Fig.11 zu ersehen ist, die Stellungen der Vorsprünge 51 alternierender Abstreifelemente in axialer Richtung des Rotoraufbaus versetzt.

Nach Fig. 12 sind die Schwenkzapfen 29 in Ausrichtung in einer geflanschten Stützhülse 52 gehalten, welche frei in dem Schlitz 53 ihres zusammenwirkenden VorSprunges 51 gleiten kann. Es ist dabei Vorsorge getroffen, die Längsausdehnung des Abstreifeiernentes aufzunehmen, welche während des Betriebs auftritt, und die Betriebsbelastungen auf die Stifte 29 angemessen zu verteilen.

Fig. 13 zeigt eine Abwandlung der in Fig. 12 gezeigten Anordnung, bei der eine Stützhülse 5^ vorgesehen ist, welche einen Flansch nur an einem Ende aufweist. In diesem Fall ist die Buchse oder Hülse 5^ an dem Element 49 befestigt oder versbiftefc, so daß das Element 49 sich nach oben aus-

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delinen kann, wobei es dem Elemente 50 ebenfalls gestattet ist, sich nach oben auszudehnen. In diesem Fall ist ebenfalls der Schwenkstift 29 des Elements 50 verkürzt, um eine freie longitudinale Ausdehnung nach oben in die Buchse 54- zu gestatten.

Bei einer weiteren Ausführungsform, welche in den Pig. 14- und 15 dargestellt ist, sind die beiden Abschnitte 4-9 und 50 der Abstreifelemente sowohl in axialer Richtung des Eotoraufbaus 22 wie auch radial zu der axialen Eichtung versetzt oder gestuft angeordnet. In diesem Fall ist zu ersehen, daß ein getrennter gegabelter Vorsprung 51 vorgesehen ist für jedes innere Ende eines jeden Abstreifelementabschnitts 4-9, 50.

- Patentansprüche

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Claims (11)

- ΛΛ -Pat ent a η s ρ r ü c h e

1. Filmverdampfervorrichtung mit einem stationären Verdampferrohr, welches eine innere zylindrische Verdampfer fläche aufweist,· auf die das zu behandelnde Material als Film aufgebracht wird, einem Rotoraufbau mit polygonalem Querschnitt, welcher mehrere ausgedehnte Flächen hat, die ^weils ein koplanares Wischerblatt aufweisen, welches sich nach außen zu der Verdampferfläche erstreckt, einem Abstreifelement, welches betriebsmäßig jeder ausgedehnten Fläche zugeordnet und an dem Rotoraufbau in einer solchen Weise angebracht ist, daß es mit der Verdampferfläche in Eingriff tritt, um aufeinanderfolgende ,Teile des Materialfilms davon zu entfernen und ihn auf seine zugeordnete, ausgedehnte Fläche abzulagern, und mit Einrichtungen zum Drehen des Rotoraufbaus, wobei die Drehzahl derart ist, daß das durch die Abstreifelemente entfernte Material durch die Wirkung der Zentrifugalkraft und der Wischerblätter zur Verdampferfläche rückübertragen wird, dadurch g ekennzeichn e t, daß die Abstreif- oder Abstreichelemente (25) einen allgemän dreieckförmigen Querschnitt haben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c h η et, daß die Abstreifelemente (25) an ihren Enden in gabelförmigen Stützen (27 oder 51) angebracht sind, so daß sie beim Betrieb frei sind, um mit der Verdampferfläche unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in Berührung zu treten.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Äbstreifelemente (25) in zwei oder mehr zusammenwirkenden Längsabschnitten (49, 50) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch g e k en η zeichnet, daß die Abschnitte (49,50) in axialer Ausrichtung in bezug aufeinander angeordnet sind und daß benachbarte Enden der Abschnitte eines Abstreifelementes in Längsrichtung in bezug auf benachbarte Enden des nächsten benachbarten Äbstreifelementes versetzt sind.

5· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (49, 50) radial versetzt sind und einander überlappen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die benachbarten Enden der Abschnitte (49,50) in Stützhülsen oder Buchsen (52 oder 54) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Äbstreifelemente (25) unter Federbelastung (48) stehen, um sie in eine Richtung auf die Verdampferfläche vorzuspannen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennz eichnet, daß Jedes Äbstreifelement (25) eine Metallwinkelschienenstütse (43), eine Vesteifungsplatte (44), welche diagonal zu den Armen der Winkelschiene befestigt ist, und einen flachen Block (45) eines Materials mit geringer Reibung aufweist, welcher an der Versteifungsplatte angeordnet

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und an dem Winkelabschnitt "befestigt ist, so daß er über dessen Arme vorsteht.

9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» .dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß jedes Abstreifelement (25) eine Metallwinkelschienenstütze (43) und einen dreieckförmigen Block (46) aus einem Material ■ mit geringer Reibung aufweist, der an dem Winkelabschnitt oder der Winkelschiene so befestigt ist, daß er über deren Arme vorsteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge ~ kenn ζ e ich η et, daß der Block -(45, oder 46) aus Material mit niedriger Reibung ein Kunststoffmaterial ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abstreifelement (25) einen dreieckförmigen Aufbau aufweist, der gänzlich aus Metall besteht.

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