DE1769693A1

DE1769693A1 - Kondensationsvorrichtung

Info

Publication number: DE1769693A1
Application number: DE19681769693
Authority: DE
Inventors: Alain Javet
Original assignee: Battelle Development Corp
Current assignee: Battelle Development Corp
Priority date: 1967-07-04
Filing date: 1968-06-28
Publication date: 1971-10-14
Also published as: SE332157B; AT282555B; FR1571870A; NL6808991A; CH501198A; GB1183013A; BE717580A; ES355703A1

Description

20 498 Berlin, den 28.Juni 1968

BJi?JÜÄiM]äST COidOiiATION COIiUiIBOS (Ohio) USA

iCond enaati onavorricht mus

Die Erfindung betrifft eine Xondenaationsvorrichtung mit einer Xondensationskammer, deren Wand mindestens eine Öffnung für den Zulass der zu kondensierenden Verdampfungsprodukte und mindestens einen Auslass zum Abführen des Kondensats aufweist, und einer Vorrichtung, um in der Kammer eine iLUhlflüssigkeit für die Produkte zu verdunsten. .

JiB sind bereits verschiedene Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen das erhaltene kondensat und die in ihrem Inneren entstandenen, nicht kondensier baren gaafömigen Produkte mit Hilfe entsprechender, verhültnieaäeslg kostspieliger, empfindlicher und besonders auch raumbeanspruchender PuapeinrIchtungen gesondert entfernt werden.

Die erfindungs^emäsa vorgeschlagene Jtondensationsvorrichtung ist 8o konstruiert, dass «an auf solche Einrichtungen verzichten kann, und ist zu dieses Zweck dadurch gekennzeichnet, dass die JLaaaer drehbar ist, mit «indestens einer Strahlpuap·, um die nicht kondensierbaren Gas· aus der Kammer zu evakuieren, ausgerüstet, mindestens einen Abführkanai für das Kondensat besitzt, der im inneren der Kammer entlang des Bandes der Öffnung auge-

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ordnet ist and «in soleii«· Profil auf«·ist, dass Min· Stroaungs* ach·· i« wesentlichen «in U bildet, von ««lohea «la Sohenkel an dea an dl« Öffnung angrenzenden finde de· aanala be&lant und der and«r« Schenkel an den zweiten, d«a Auetrittsende di«a«a Kanals endet, während der Boden de· ti in besag auf dl· linden de· Kanal· auf der der Beehachse der Kaaaer entgehendes·tsten Seite angeordnet 1st.

Zwei Ausführungsbeispiel· der Hondeneationerorrichtung

der jirfindung sind in den Zeichnungen scheaatlseh dargestellt und werden in folgenden nnher beschrieben. Ss bedeutenι

1 senkrechter schnitt durch die erste AusfiUirungefora;

2 -uan^gBCünitt durch eine Konstruktionseiaseliieit von

. 1, in rer^rössertea MaSstab·;

3 senkrechter Schnitt durch die svelte Ausffinrungsfora und

Pig. 4 Ansicht einer iLonetruJctioneeinselheit von Flg. 3, in Yergrössertea JsaBstabe.

" Die in ^i^. 1 dargestellte AondensationsTorirlehtua^ ist dasu vorgesehen) beispielsweise auf dea Drenaantel eine· teilweise dargestellten Zentrlfu^alTerdaapfers 1 angebraolit za werden. Sie wird also durch diesen Verdampfer alt in Drehbewegung verset»t.

Die dargestellte Kondensationsvorrlohtung besitzt eine Kondeneat ions Ir·—er 2 axt ke^eletuapfföraijer Seitenwand 2a, 4·Γ·η Boden 3 bei 4 eine Öffnung aufweist al· rurohlass für dl« kondensierten Yerdaapfun^sprodukts, die aus dea Terdaapfer durch einen alt ihn fest verbundenen ersten Leitungsabschnitt la und durch einen

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aus dem Boden 3 des Kondensators herausredenden zweiten lieitungsabschnitt 4a aufsteigen.

Die ke^elstumpfförmige Seitenwand 2a ist ait dem Boden 3 durch eine ringförmige Abdeckung 5, die die Form eines etwas geöffneten U mit ungleichen Schenkeln aufweist, und durch zwölf Radial-Hippen 6 verbunden, von welchen nur sieben in der Zeichnung sichtbar sind.

Der Kaum zwischen der Abdeckung 5 und dem Boden 3 der Kondensationsvorrichtung bildet einen Kingkanal 7» dessen Aufgabe im Machstehenden noch näher erläutert wird.

Ua die gesamte Abdeckung 5 herum 1st ein spiralförmig ausgebildeter, winklig feststehender Behälter 8 angeordnet, der zum Auffangen der durch die Torrichtung erzeugten und aus dem Kanal 7 austretenden Kondensats dient, das über eine Leitung 9 abgeführt und beispielsweise einem nicht dargestellten Sammelbehälter zugeführt werden kann·

In der oberen Wand 2b der Kondensationskamaer ist ein kreisrunder Durchlass für ein äohr IO ausgebildet, das sich über den grössten Teil seiner i>an^e senkrecht in der Kammer sowie über ihr in eine Dreh^elenkdichtung 11 hinein erstreckt, die in der Öffnung einer an eine nicht dargestellte Kuhlflüaslgkeitsquelle angeschlossenen Leitung 12 angebracht ist.

Das untere undβ des Rohres 10 ist verschlossen, während seine Seitenwand mit einer Heine von MikroÖffnungen 13 versehen ist zur Jewährleistung der Verteilung der Kühlflüssigkeit in verdunsteter Fora.

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Al $*f

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Die Kondensationsvorrichtung let ausaerdem so ausgerüstet, dass sie aus der Kammer 2 auch die nicht kondensierbaren aase abführen kann. Dazu besitzt sie eine Strahlpumpe 14» die über eine an das Kohr 10 angeschlossene Leitung 15 alt Flüssigkeit gespeist wird und an welcher auaeerdem ein Absaugrohr 16 angebracht ist, das eich senkrecht bis in die obere Zone der Kammer 2 erstreckt, in welcher sich im allgemeinen die Gase ansammeln.

Die Strahlpumpe 14 ist in dem durch die Abdeckung 5 und den Boden 5 umgrenzten Kaum des tferätes, und zwar im oberen Schenkel des Kanals 6, radial angeordnet. Das La der Zeichnung rechte_f d. h., das Austrittsende des Vak£uumstutze/ne ragt dureh eine in der Abdeckung 5 ausgebildete zweckmässige Öffnung hinduroh in das Innere des Behälters B hinein.

Die Strahlpumpe 14 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, von üblicher Bauart. Sie be8teht aus einem zylindrischen Körper 17, der so ausgebohrt ist, dass er einen Haum 1Θ für eine Düse 19 und koaxial zu diesem Haum eine Düse 20 zum Abführen der über das Rohr 16 angesaugten aase und der durch die Düse 19 eingespritzten Flüssigkeit bildet.

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Kondensationsvorrichtung ist folgende:

Wenn der Verdampfer in Betrieb ist, dreht dieser sich um «eine senkrechte Achse, wobei er die Kondeneationsvorriehtung mitdreht und eine bestimmte Menge durch die Vorrichtung »u kondensierend·« Verdampfungsprodukt erzeugt.

Dieses Produkt steigt duroh die ^eltungeabechnitte la und 4a in die Kammer 2 und insbesondere in den zwischen der Seitenwand 2a

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und dem Eohr 10 befindlichen Itaum hoch, in welchem das wie vorstehend erörtert, eine Kühlflüssigkeit verdunstet, deren Art von Fall zu Fall entsprechend der Art der zu kondensierenden Produkte gewählt wird. So besteht die Kühlflüssigkeit, sofern diese zu kondensierenden Produkte aus Lösungsmitteln mit gans bestimmten Merkmalen, beispielsweise aus Benzol oder Aceton, bestehen, vorzugsweise aus Benzol oder Aceton.

Die Kondensation der aus dem Verdampfer 1 hochsteigenden Verdampfungsprodukte erfolgt also durch Zusammentreffen und innigem Kontakt der Kühlflüssigkeitsteilchen mit den Produktmolekiilen in f dem zwischen dem Hohr 10 und dem Mantel 2a befindlichem Baum. Auf der Innenseite dieses mantels flieset also eine aus der durch das Verdampfungsproduktkondensat vermehrten Kühlflüssigkeit bestehende flüssige Lösung. Diese Lösung wird der Einwirkung der Zentrifugalkraft unterworfen, die sie infolge der aufgeweiteten Form des Mantels 2a dazu zwingt, an ihm in Richtung auf den vorstehend erwähnten Kanal 7 abzulaufen.

Wenn die Lösung am Hand dieses Kanals ankommt, dringt sie unter Einwirkung der Zentrifugalkraft, welcher sie ausgesetzt ist, in ™ ihn ein und füllt nach und nach den gewölbten Boden 7* des Kanals 7 aus, um danach beiderseitig vom Boden 3 der Kammer 2 hochzusteigen.

Infolge des Vorhandenseins der Strahlpumpe 14 und des Druckabfälle, der durch die Kondensation in einer Kammer hervorgerufen wird, ist der Druck in des Kammer 2 sehr visl niedriger als beispielsweise der in dem spiralförmigen Behälter 8 herrechende atspharische Druck.

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Folglich 1st die radiale χιϋη^β der eich beiderseits des Bodens 3

der Kammer 2 in dem Kanal 7 ansammelnden Flüssigkeit ober- bzw. unterhalb des Bodens unterscniedlich. Diese Lange 1st oberhalb des Bodens nämlich sehr viel grosser, da der in der Kammer 2 herrschende geringe statische Druck durch eine der Yerhältnismässlg starken Zentrifugalkraft ausgesetzte Flüssigkeitssäule ausgeglichen «erden muss.

Sobald der Kanal 7 alt der flüssigen Lösung gefüllt ist und keine neue .uösungszufuhr stattfindet, bleibt er gefüllt und die in lh» enthaltene liösung bildet ein ringförmiges Dichtpolster, das jegliches Eindringen von Luft in die Kauter 2 unterbindet.

Nenn dagegen in den oberen Schenkel des Kanals eine stete juösungscufuhr stattfindet, entwickelt diese der Zentrifugalkraft unterworfene zusatzliehe Vlüssigkeitsmaiige auf diesen Sehenkel einen radialen Druck, die das flüssige Dioütpolster des Kanals in Hiehtung auf seinen Ausgang su de· Behalter 8 hin in Bewegung setzt, so dass die jjb'sung in den Behälter hineinfliese t._# Diese Bewegung hurt selbstverständlich auf, sobald die Zufuhr flüssiger Lösung in die obere Abzweigung des Jtanals 7 aufhört·

jjs leuchtet ein, dass diese Zufuhr nur dann unterbrochen wird, wenn die Speisung der zeitung 10 alt Kühlflüssigkeit unterbrochen wird.

•Das gleiche gilt ausβerde« für das Arbeiten der Strahlpumpe 14, deren Düse 19 an das Bohr 10 (Über die Leitung 15) unmittelbar angeschlossen ist.

Öle »weite Ausführun^sfora des erfindungageaiUwen Kondensatione^- apparates ist insbesondere zur Verwendung an elnaa fetten im

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eine Achse drehbaren Verdampfer 21 vorgesehen.

Er besitzt eine üondensationskammer 22, die aus einer kegelstumpf förmigen und drehbaren Glocke 23 und aue einem ,segen Drehung festgelegten Boden 24- gebildet ist, in dessen Mitte sich ein Durchlass 24' für die zu kondensierenden Verdampfungsprodukte befindet, die aus dem Verdampfer durch einen mit ihm fest verbundenen ersten Leitun^sabschnitt 21a und durch einen um die Öffnung 24* nerum aus dem Boden 24 des Kondensators heraueragenden zweiten lieitun^sabschnitt 24a hochsteigen.

Die kegelstumpfförmige Seitenwand der Glocke 23 weist an ihrem unteren Hand eine Hingabdeckung 25 auf, die die Form eines etwas geöffneten U mit ungleichen Schenkeln hat und den feststehenden Boden 24 zum !Teil kreisförmig umschließt.

Zwölf Hippen 26 teilen den zwischen der Abdeckung 25 und dem Boden 24 enthaltenen Raum 27 in ebensoviel radiale Kanäle 27' auf, deren Aufgabe im nachstehenden noch näher erläutert wird.

Um die gesamte Abdeckung 25 heraa ist ein spiralförmig ausgebildeter, gegen Drehung festgelegter Behälter 28 angeordnet, der zum Auffangen der durch den Apparat erzeugten und aus den Kanälen 27' austretenden kondensierten .Lösung dient, die über eine Leitung 29 abgeführt und einem in der Zeichnung nicht dargestellten Sammelbehälter zugeführt werden kann.

Die flocke 25 ist an ihrem oberen Jände mit einer Welle ^O fest verbunden, die in zwei scheeatisch dargestellten Lagern 31 und 32 drehbar ist und deren oberes Ende eine Hiemenscheibe 33 trägt, in deren üille ein Antriebsriemen H angeordnet ist, der über eine

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swtitt fcieaensoheibe 35 verläuft, den dl« Welle eines Elektromotor β 36 trägt» der den Drehantrieb der Glocke 23 bewirkt.

Der Leitungeabschnitt 24a bildet nittele einer seitlichen Öffnung einen Durchlass für eine Leitung 37t die «it ihre« rechten Austritt an eine nicht dargestellte Kühlfltissigkeltsquelle angeschlossen ist, wobei sie in des Leitongsabsohnltt 24a und dann in der Glooke 23 zu ihr koaxial senkrecht bis in Mähe ihrer Oberseite hochsteigt. Die zeitung 37 ist in ihrea sich oberhalb der Uöhe der Kanäle 27' erstreckenden 'XeIl alt einer Heine von Verteilun^söffnungen 38 versehen.

Die zeitung 37 und die in ihr ausgebildeten Öffnungen haben eint in allen Punkten ait der Aufgabe der*i»eitung IO und der Öffnung 13 der Ausfünrungsform nach Fig. X gleiche Aufgabe. Sie dienen nämlich dazu, in der Glocke 23 die Terdunstung der KUhlflttsslgr keit herbeizufuhren.

Das gleiche gilt für den drucklosen Behälter 28 und den Boden 24 der Kaaaer 22_f obwohl dieser Boden bei der vorliegenden Ausführuagefora nicht drehbar 1st, was sloh elnfaoh darin äussert, dass durch den ftwisohen jeder Hippe 26 und dem Boden 24 enthaltenen Baoa von Kanal 27* »u Kanal 27» ein geringfügiger übertritt flüssiger .Lösung stattfindet. ^%

Der Kondensator nach Fig. 3 1st ebenfalls mit einer Bit 39 bezeichneten PlüBslgkeltsstrahlpuape versehen, deren Anordnung Jt* * dooh eine ^anz andere als die in 6bh Fig. 1 und 2 reransohaullohte ist.

Dieser Unterschied beruht im wesentlichen auf der Tateache, das· bei der zweiten AuefUhrungsfora die Leitung 37 -gegen Drehung

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festgelegt und die Jtamaer 22 drehbar ist.

Aus FIg* 4 ist ersichtlich, dass die Leitung 37 an ihren oberen Ende einen itonrabsohnitt 37a Bit reduziertem Durohmesser aufweist, der über den grössten Teil seiner Län^e in eine mit der Glocke 27 fest verbundene Verteilerkammer 40 eingeführt wird, aus deren Seitenwand eine Düse 41 herausragt. Sie Abdichtung zwischen dem Hohrabsohnitt 37a und der öffnung der Kammer 40, in die er hin* einragt, erfolgt* mit Hilfe einer Labyrinthdichtung 42.

Die Düse 41 spritzt die über den Bohrabschnitt 37a und die Kammer 40, an welcher sie befestigt ist, aus der Leitung 37 erhaltene Flüssigkeit in* die Öffnung einer in der seitenwand der Glocke 23 befestigten und diese Wand durchragenden Ausfluss-Stutsen 43 hin» ein. Wie in Pig« 4 geaeigt, ist die Seitenwand des Ausfluss-Stutssn 43 mit einem Durchlass 44 für die Ansaugung der nicht kondensierbaren gasförmigen Produkte versehen, die die Glocke 23 enthält und die sich vorzugsweise in ihrem oberen Seil ansammeln. Diese Produkte werden in den zwischen einem in Fig. 3 strichpunktiert dargestellten Mantel 45 und der Kondensationskamraer 22 enthaltenen Haum ausgebracht, wobei der Mantel 45 vorzugsweise abgedichtet ist und mit dem spiralförmig ausgebildeten Behälter 28 in Verbindung steht.

£s ist verständlich dass, obwohl die Glocke 23 in den veranschaulichten beiden Ausfuhrungsformen kegeletumpfförmig ist, sie auch zylindrisch oder ^ar in ihrem Querschnitt vieleckig sein könnte.

Ausserdem ist leicht einzusehen, dass die beschriebenen Kondensationevorriehtunken ebenso ^Ut arbeiten könnten, indem sie sich um

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eine, eine andere als senkrechte .Lage einnehmende Achse drehen« da die Schwerkraft gegenüber der vorwiegenden Zentrifugalkraft für die vorhandenen Flüssigkeiten praktisch keine Holle spielt.

Schliesslich könnten die i.eitrippen für die Flüssigkeit im Inneren der Abdeckungen entsprechend einem zum .Erleichtern des Flieseens der flüssigen .Lösung besonders gewählten, nicht radialen, bei* spielsweise spiralförmigen, Profil verlaufen, um di« in dem durch die Abdeckung und den Boden des Kondensationeapparatee abgegrenzten U-förmigen Kanals durch die iiöeung ständig zu bildende flüssige Dichtung sehr homogen zu halten.

Tbr/Ho Paten tans pr ;· Ii g

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Claims

WentoJtwäHt Dipl.-lng. Riebard Mäller-Bömef 1769693 DlpL-kif. Hans-Hemridi Wey Mn-DaMm, Podbiebkiott« 68 498 Berlin, den28. Juni 1968 Patentansprüche

1) Kondensationsvorrichtung mit einer Kondensationekammer, deren Wand mindestens eine Öffnung für den Eintritt der zu kondensierenden Verdampfungsprodukte und mit mindestens einer Öffnung zum Abführen des Kondensates aufweist, und einer Vorrichtung, um in der Kondensationskammer eine Kühlflüssigkeit für die besagten Produkte verdunsten zu können, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (2,22) drehbar ist, mindestens eine Strahlpumpe (14»39) zum Absaugen der nicht kondensierbaren Gase aus der Kammer besitzt, mindestens einen Abführkanal (7,27) für das Kondensat aufweist, der im inneren der Kammer entlang des Handes der öffnung angeordnet ist und em solches Profil bildet, dass seine Strömungsachee im wesentlichen ein U ergibt, von welchem ein Schenkel an eiern an die öffnung an grenzenden .finde des Kanäle beginnt und der andere SchpnKel an 4| dem zweiten, dem Austrittsende des Kanals führt, während der Boden des U in bezug auf die Enden des Kanals auf der der Drehachse der Kammer (2,22) entgegengesetzten Seit« angeordnet ist.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlpumpe (14,39) von der VerdunstungsvorricJitung (10,37) aus gespeist wird.

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3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslauföffnung ringförmig let und um die Kammer herum /erläuft, und dasa der Kanal (7) aus dem Umdrehungeraum gebildet ist, der einerseits zwischen einem ringförmigen Mantel (5,25) mit U-förmigen Querschnitt, der zwei Schenkel bildet, von welchem einer an seiner Kante mit eines der beiden ringförmigen Händer der Öffnung fest verbunden ist, und andererseits einer Wand (3,24) enthalten ist, die den anderen Hand der öffnung bildet und sich zwischen den Schenkeln in der Weise erstreckt, dass mit dem Mantel ein Umdrehungsraum abgegrenzt wird, dessen für das Flieseen der Flüssigkeit in dem Kanal charakteristischer Meridianscimitt ein im wesentlichen U-förmiges Profil aufweist.

4) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand den Boden (3) der Kammer (2) bildet und mit dieser beweglich verbunden ist.

5) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,

dass die Wand den Boden (24) der Kammer (22) bildet und gegea Drehbewegung fixiert ist.

6) Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 und 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen spiralförmig ausgebildeten Auffangbehälter (6,28), der zumindest die ringförmige Auetritteöffnung de· Kanal· (7,27) umgibt.

7) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, bei welch·« die kammer «int Ölocke ist, dadurch ,gekennzeichnet, dass die VerdunstungsVor^

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richtung (10) an der Oberseite (2b) der Glocke befestigt ist und eich über mindestens einen Teil ihrer Höhe in ihr Inneres hinein erstreckt, wobei die Strahlpumpe (14) in dem durch den Mantel (5) umgrenzten Haus radial angeordnet ist, aus welchem sie mit ihrem Attsflussenüe durch einen entsprechenden Durchlass herausragt, während eine leitung (13) die Strahldüse (19) der strahlpumpe mit der Verdunstungsvorrichtung (10) verbindet und Ton de« Strahlpumpe aus einem Rohr (16) in den oberen Teil der Glocke hochragt in der weise, dass die Absaugung der in diesem Seil stehenbleibenden, nicht kondensierbaren Oase gewährleistet ist.

V.

β) Torrichtung nach Anspruch 1 bis 3 und 5, bei welchem die Kammer eine Glocke 1st, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdanstungefcamriehtttng (3?) von der G-Iocke (23) unabhängig und feststehend ist sowie in die Glocke in axialer Richtung bis in die Xäne ihres Bodens hineinragt, und dass die Zerstäubun^8Yorriohtung an ihrem freien Bnde einen Verteilerstutzen (37a) aufweist, der in ein« mit dem Boden der Glocke fest verbundene TerteilerJcammer (40) hineinragt, die mit der Glocke umläuft und dazu dient, die Strahldüse (41) der Strahlpumpe (39) mit Kühlflüssigkeit zu speisen, wobei das Strahlrohr (0) der strahlpumpe nahe dem Boden der ölooke (25) durch Ü*fest|-

«jung in einem Durohlase der Wand der Glocke, koaxial *bt

ι Strahldüse (41), in. radialer Richtung angebracht ist.

Tbr/Ro

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