DE19911492A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Entgasung eines Fluids - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Entgasung eines Fluids mit einem evakuierbaren Behälter, einer im Behälter vorgesehenen Ablauffläche sowie Mitteln zum Aufbringen des zu entgasenden Fluids auf die Ablauffläche, an der das Fluid abfließt und dabei entgast. Dabei sind wenigstens zwei Ablaufflächen im Behälter vorgesehen und die Mittel zum Aufbringen des zu entgasenden Fluids sind derart ausgebildet, daß jede Ablauffläche mit einem Teilstrom des zu entgasenden Fluids beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Ver­ fahren zur Entgasung eines Fluids, bei dem in einem evakuierbaren Behälter eine Ablauffläche sowie Mittel zum Aufbringen des zu entgasenden Fluids auf die Ab­ lauffläche vorgesehen sind, wobei das Fluid an der Ab­ lauffläche abfließt und dabei entgast.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in der chemischen, pharmazeutischen Industrie sowie bei der Lebensmittel- und Papierindustrie verwendet, um die während des Herstellungsprozesses des Fluids eingetra­ gene Luft (oder Gase) auf einen für das Endprodukt oder für die Weiterbearbeitung notwendigen entsprechend niedrigeren Restgasgehalt zu entlüften. Die eingetra­ gene Luft bzw. Gase sind sowohl in gelöster als auch in ungelöster Form als Gasblasen in den zumeist hochvisko­ sen Flüssigkeiten oder Pasten enthalten.

Aus der DE-U-297 09 823 ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. ein Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 16 bekannt, bei der der Zulauf der zu entgasenden Flüssigkeit auf die Un­ terseite einer Schleuderscheibe gerichtet ist. Aus der DE-AS 22 59 740 ist eine weitere Vorrichtung bekannt, bei der das zu entgasende Fluid auf einen rotierenden Verteilerteller aufgegeben wird, der das Fluid auf die Innenwandung des Behälters schleudert und sich dadurch eine nach unten abfließende Filmströmung bildet.

Die technische Weiterentwicklung der Verfahren zur Wei­ terverarbeitung der entgasten Flüssigkeiten in Richtung hoher Verarbeitungsgeschwindigkeiten, verbunden mit dem Anstieg der Viskositäten durch Verminderung der Lö­ sungsmittelanteile, bedingen hohe Durchsatzleistungen bei niedrigen Restgasgehalten. Diese Aufgabenstellung ist durch die bekannten Entgasungsvorrichtungen nur mit einer Vergrößerung der Vorrichtungen bzw. der Parallel­ schaltung von mehreren Vorrichtungen lösbar und ist da­ durch mit erheblichen Aufwendungen, wie insbesondere großen Stellflächen und entsprechend höherem Energieverbrauch, verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. das Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 14 dahingehend weiterzuentwickeln, daß bei kompakter Bauform größere Volumenströme des zu entgasenden Fluids verarbeitet werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14 gelöst, indem wenigstens zwei Ablaufflächen im Behälter vorgesehen sind und die Mit­ tel zum Aufbringen des zu entgasenden Fluids derart ausgebildet sind, daß jede Ablauffläche mit einem Teil­ strom des zu entgasenden Fluids beaufschlagbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wei­ sen die Mittel zum Aufbringen des zu entgasenden Fluids zwei oder mehr rotierende Verteilerteller auf, die übereinander angeordnet sind und mit jeweils einer Ab­ lauffläche zusammenwirken. Dabei wird über jeden Ver­ teilerteller ein Teilstrom des zu entgasenden Fluids auf eine Ablauffläche aufgebracht. Die einzelnen Ab­ laufflächen werden beispielsweise durch die Innenflä­ chen von konzentrisch zueinander angeordneten Zylinder­ körpern gebildet.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel werden die Mit­ tel zum Aufbringen des zu entgasenden Fluids durch ein oder mehrere Sprühsysteme realisiert, wobei mit einem Sprühsystem beispielsweise zwei zueinander konzentrisch angeordnete und sich gegenüberliegende Zylinderflächen beaufschlagt werden können, so daß auf jeder Ablaufflä­ che ein Teilstrom des Fluids abfließt und dabei ent­ gast.

Durch die zusätzlichen Ablaufflächen vergrößert sich die Gesamtablauffläche, so daß eine entsprechend grö­ ßere Menge eines zu entgasenden Fluids verarbeitet wer­ den kann.

Die Vorrichtung wird zweckmäßigerweise so betrieben, daß das zu entgasende Fluid derart auf die verschie­ denen Ablaufflächen aufgebracht wird, daß die an jeder Ablauffläche abgeflossenen Teilströme den gleichen Restgasgehalt aufweisen. Dadurch ergibt sich im unteren Bereich des Behälters ein Fluid, das einen einheitli­ chen Restgasgehalt aufweist und über geeignete Mittel ausgetragen werden kann.

Damit die abfließenden Teilströme nicht erneut zu einer Verwirbelung des bereits entgasten Fluids im unteren Bereich des Behälters führen, tauchen die Ablaufflächen zweckmäßigerweise in die entgaste Flüssigkeit im unte­ ren Bereich des Behälters ein. Zur Aufrechterhaltung einer konstanten Entgasungsleistung während des Be­ triebs der Vorrichtung wird die im Behälter befindliche Menge an entgastem Fluid konstant gehalten.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung wer­ den anhand der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele und der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Entgasung eines Fluids gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Entgasung eines Fluids gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Entgasung ei­ nes Fluids besteht im wesentlichen aus einem evakuier­ baren Behälter 1, wenigstens zwei Ablaufflächen 2a, 2b sowie Mitteln zum Aufbringen eines Teilstroms des zu entgasenden Fluids auf jede Ablauffläche. Diese Mittel werden im dargestellten Ausführungsbeispiel durch we­ nigstens zwei rotierende Verteilerteller 3a, 3b gebil­ det.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist noch eine dritte Ablauffläche 2c vorgesehen, die mit einem drit­ ten rotierenden Verteilerteller 3c zusammenwirkt.

Der evakuierbare Behälter 1 ist vorzugsweise rotations­ symmetrisch ausgebildet und weist einen zylindrischen Behältermantel 1a, einen trichterförmigen Behälterboden 1b sowie einen Deckel 1c auf. An der tiefsten Stelle des trichterförmigen Behälterboden 1b ist eine Austragsöffnung 1d vorgesehen, über die ein im Behälter befindliches entgastes Fluid 5 über eine Entleerungs­ leitung 6 mittels einer Austragspumpe 7 entnommen wer­ den kann.

Im Deckel 1c ist ein Anschlußstutzen 1d vorgesehen, über den der Innenraum des Behälters 1 evakuiert werden kann.

Die drei im Behälter 1 vorgesehenen rotierenden Vertei­ lerteller 3a, 3b, 3c sind übereinander angeordnet und werden entweder, wie im dargestellten Ausführungsbei­ spiel, über eine gemeinsame Antriebswelle 8 von einem Motor 9 oder getrennt voneinander angetrieben.

Jedem rotierenden Verteilerteller sind Mittel zum Zu­ führen eines Teilstroms des zu entgasenden Fluids zuge­ ordnet. Sie bestehen im wesentlichen aus Zuführungslei­ tungen. 10a, 10b, 10c, die über vakuumdichte Durchbrüche im Deckel 1c in den Innenraum des Behälters geführt sind und dort von oben etwa in der Mitte des jeweils zugeordneten Verteilertellers 3a, 3b, 3c ausmünden. Au­ ßerhalb des Behälters wirken die Zuführleitungen 10a, 10b, 10c mit jeweils einer Regeleinrichtung 11a, 11b, 11c und einer Meßeinrichtung 12a, 12b, 12c zusammen. Die Meß- und Regeleinrichtungen ermöglichen ein Zufüh­ ren von drei entsprechend dosierten Teilströmen des zu entgasenden Fluids. Jedem Verteilerteller 3a, 3b, 3c ist eine Ablauffläche 2a, 2b, 2c zugeordnet. Bei einer Ablauffläche handelt es sich um eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Fläche, auf die das zu ent­ gasende Fluid aufgebracht wird und unter Ausbildung ei­ ner Filmströmung abfließt. Eine Ablauffläche, im darge­ stellten Ausführungsbeispiel die Ablauffläche 2a, wird zweckmäßigerweise durch die Innenwandung des Behälter­ mantels 1a des Behälters 1 gebildet. Zur Vergrößerung der Gesamtablauffläche sind die weiteren Ablaufflächen 2b und 2c vorgesehen, wobei alle Ablaufflächen zweckmä­ ßigerweise zylindrisch und konzentrisch zueinander aus­ gebildet sind. Die weiteren Ablaufflächen werden bei­ spielsweise durch die Innenseiten von zylindrischen Körpern gebildet, die über Abstandshalter 13 voneinan­ der auf Abstand gehalten werden.

Die rotierenden Verteilerteller 3a, 3b, 3c sind in be­ zug auf die jeweils zugeordneten Ablaufflächen 2a, 2b, 2c derart angeordnet, daß das etwa mittig auf jeden Verteilerteller aufgegebene, zu entgasende Fluid unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft auf den oberen Bereich der zugeordneten Ablauffläche geschleudert wird. Auf diese Weise wird jede Ablauffläche 2a, 2b, 2c mit je­ weils einem Teilstrom 5a, 5b, 5c des zu entgasenden Fluids beaufschlagt. Die Teilströme 5a, 5b, 5c des zu entgasenden Fluids werden durch das Auftreffen auf die jeweilige Ablauffläche 2a, 2b, 2c und das anschließende Abfließen unter Einwirkung des Vakuums entgast. Das sich dadurch bildende entgaste Fluid 5 sammelt sich im unteren Teil des Behälters und kann über die Austrags­ öffnung 1d entnommen werden.

Damit die einzelnen an den Ablaufflächen abfließenden Teilströme am Ende nicht in das entgaste Fluid tropfen und es dadurch wieder zu einer Verwirbelung mit Gasein­ schluß kommt, wird im Behälter 1 ein Füllstand auf­ rechterhalten, der gewährleistet, daß die einzelnen Ab­ laufflächen in das entgaste Fluid eintauchen.

Die Geschwindigkeit, mit der die Teilströme auf die zu­ gehörige Ablauffläche geschleudert werden, die Dicke der sich ausbildenden Filmströmung und die Länge der Ablaufflächen haben entscheidenden Einfluß auf den Restgasgehalt des abgeflossenen Teilstroms. Die Vor­ richtung wird zweckmäßigerweise so betrieben, daß die an jeder Ablauffläche abgeflossenen Teilströme den gleichen Restgasgehalt aufweisen. Ansonsten würde sich im entgasten Fluid 5 eine Mischung aus Teilströmen mit unterschiedlichen Restgasgehalten ausbilden. Dies ist jedoch in den meisten Fällen unerwünscht.

Bedingt durch die übereinander angeordneten rotierenden Verteilerteller müssen auch die Ablaufflächen im oberen Bereich entsprechend gestaffelt ausgebildet werden, so daß die einzelnen Teilströme von den Verteilertellern auf die zugehörige Ablauffläche aufgebracht werden kön­ nen. Der untere Abschluß der Ablaufflächen wird durch den Füllstand des entgasten Fluids 5 im Behälter be­ stimmt. Dadurch bedingt ergeben sich für die einzelnen Ablaufflächen 2a, 2b, 2c unterschiedliche Längen. Die Entgasungsleistung kann in diesem Fall durch Variation der Drehzahlen der einzelnen Verteilerteller bzw. bei konstanter Drehzahl aller Verteilerteller durch die Zu­ führungsrate der einzelnen Teilströme auf die jeweili­ gen Verteilerteller angepaßt werden. Eine geringere Zu­ führrate bewirkt eine entsprechend dünnere Ausbildung der Filmströmung an der Ablauffläche und damit eine entsprechend bessere Entgasung. Im dargestellten Aus­ führungsbeispiel werden die Längen der Ablaufflächen 2a, 2b, 2c jeweils immer kleiner, so daß man dement­ sprechend die Zuführrate der Teilströme so einstellt, daß sich bei den kürzeren Ablaufflächen eine entspre­ chend dünnere Filmströmung ausbildet.

Um die Entgasungsleistung der einzelnen Ablaufflächen aufeinander abzustimmen, wird bei der anfänglichen Ein­ stellung der Vorrichtung die Entgasungsleistung für jede Ablauffläche separat ermittelt und durch Variation der Zuführrate des Teilstroms und/oder der Drehzahl des zugehörigen Verteilertellers an die anderen angepaßt.

Für bestimmte Anwendungen ist die Temperierung des Be­ hälters im Bereich des Behältermantels 1a und des trichterförmigen Bodenteils 1b sowie ggf. der einzelnen Ablaufflächen von Vorteil.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Entgasung eines Fluids dargestellt. Der Behälter 1 dieses Ausführungsbeispiels entspricht im wesentlichen dem Behälter des ersten Ausführungsbei­ spieles, so daß diesbezüglich auf die obige Beschrei­ bung Bezug genommen wird. Das zweite Ausführungsbei­ spiel unterscheidet sich im wesentlichen nur durch die Ausbildung der Mittel zum Aufbringen des zu entgasenden Fluids, und zwar insbesondere in der Ausbildung der Verteilereinrichtungen. Die Verteilereinrichtungen sind hier als Sprühvorrichtungen 4a, 4b, 4c vorgesehen. Die Sprühvorrichtungen werden im dargestellten Ausführungs­ beispiel durch ringförmig angeordnete Sprührohre gebil­ det, die über die Zuführungsleitungen 10a, 10b, 10c mit den Teilströmen des zu entgasenden Fluids beaufschlagt werden.

Die einzelnen Ablaufflächen 2a, 2b, 2c sind wiederum als konzentrisch zueinander angeordnete zylindrische Wandflächen ausgebildet. Die Sprührohre der Sprühvor­ richtungen 4a, 4b, 4c sind ebenfalls konzentrisch zu den jeweils zugehörigen Ablaufflächen und mit Abstand zu diesen angeordnet. Sie weisen über den gesamten Um­ fang gleichmäßig verteilte Öffnungen auf, die so ausge­ richtet sind, daß die zugehörigen Ablaufflächen mit dem zu entgasenden Fluid beaufschlagt werden können.

Die Besonderheit dieser Vorrichtung besteht darin, daß die beiden äußeren Sprühvorrichtungen 4a, 4b jeweils nicht nur eine Ablauffläche, sondern jeweils zwei Ab­ laufflächen mit dem zu entgasenden Fluid beaufschlagen können. So wird durch die Sprühvorrichtung 4a die Ab­ lauffläche 2a und eine weitere Ablauffläche 2d und durch die Sprühvorrichtung 4b die Ablauffläche 2b und eine weitere Ablauffläche 2e mit dem Fluid beauf­ schlagt. Die innerste Sprühvorrichtung 4c beaufschlagt lediglich die Ablauffläche 2c. Auf diese Weise werden nicht nur die Innenseiten der zylindrischen Körper 2 als Ablaufflächen genutzt, sondern auch deren Außenflä­ chen. Hierdurch vergrößert sich nochmals die Gesamtab­ lauffläche. Es bilden sich in diesem Aus­ führungsbeispiel fünf Teilströme 5a, 5b, 5c, 5d, 5e aus, die an den jeweils zugehörigen Ablaufflächen ab­ fließen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es zudem möglich, die einzelnen Teilströme in etwa gleicher Höhe auf alle Ablaufflächen aufzubringen, so daß alle Ablaufflächen etwa die gleiche Länge haben. Bei der anfänglichen Ein­ stellung der Vorrichtung wird man daher die Zuführrate der über die Zuführleitungen 10a, 10b, 10c zugeführten Teilströme derart einstellen, daß sich auf allen Ab­ laufflächen eine Filmströmung mit gleicher Dicke aus­ bildet.

Im Rahmen der Erfindung sind neben den beiden darge­ stellten Ausführungsbeispielen auch andere Ausführungs­ beispiele denkbar. So können beispielsweise auch mehr oder weniger Ablaufflächen vorgesehen werden. Außerdem ist es denkbar, die in den beiden Ausführungsbeispielen dargestellten verschiedenen Verteilereinrichtungen mit­ einander zu kombinieren, so daß in der Vorrichtung sowohl wenigstens ein rotierender Verteilerteller als auch wenigstens eine Sprühvorrichtung vorhanden ist. Im einfachsten Fall des in Fig. 2 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispieles weist die Vorrichtung lediglich die Sprühvorrichtung 4a und die beiden zugeordneten Ablauf­ flächen 2a und 2d auf. In diesem Fall würde die Sprüh­ vorrichtung 4a gleichzeitig auch zur Aufteilung des zu­ geführten Fluids in zwei Teilströme dienen, wobei der eine Teilstrom auf die Ablauffläche 2a und der andere Teilstrom auf die Ablauffläche 2b geleitet wird.

Durch das Vorsehen weiterer Sprühvorrichtungen mit ent­ sprechend zugeordneten Ablaufflächen kann die Ent­ gasungsleistung der Vorrichtung erheblich erhöht wer­ den, ohne dabei den Behälter entsprechend vergrößern zu müssen.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Entgasung eines Fluids mit

• - einem evakuierbaren Behälter (1),
• - einer im Behälter vorgesehenen Ablauffläche (2a)
• - Mitteln (3a, 3b, 3c; 4a, 4b, 4c) zum Aufbringen des zu entgasenden Fluids auf die Ablauffläche, an der das Fluid abfließt und dabei entgast,

dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Ablaufflächen (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) im Behälter (1) vorgesehen sind und die Mittel zum Aufbringen des zu entgasenden Fluids derart ausge­ bildet sind, daß jede Ablauffläche mit einem defi­ niert einstellbaren Teilstrom (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) des zu entgasenden Fluids beaufschlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufbringen des zu entgasenden Fluids wenigstens eine Verteilereinrichtung (3a, 3b, 3c; 4a, 4b, 4c) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ablauffläche eine Verteilereinrichtung zu­ geordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablauffläche (2a) durch eine Innenwandung des Behälters (1) und die andere Ablauffläche konzentrisch zur Innenwandung ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufflächen (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) zylin­ drisch ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufflächen (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) temperierbar sein können.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufflächen derart angeordnet sind, daß sie in das im Behälter befind­ liche, bereits entgaste Fluid (5) eintauchen.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufbrin­ gen des zu entgasenden Fluids wenigstens einen ro­ tierenden Verteilerteller (3a, 3b, 3c) aufweisen.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufbrin­ gen des zu entgasenden Fluids wenigstens ein Sprüh­ system (4a, 4b, 4c) aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufbringen des zu entgasenden Fluids wenigstens zwei übereinander angeordnete ro­ tierende Verteilerteller (3a, 3b, 3c) aufweisen, wo­ bei über jeden Verteilerteller jeweils ein Teilstrom (5a, 5b, 5c) des zu entgasenden Fluids auf eine Ab­ lauffläche aufgebracht wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Produktströme wahlweise über ein Zuführrohr auf jeden Verteilerteller oder über eine Antriebs- Hohlwelle auf die Verteilerteller gebracht werden kann.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verteilerteller mit unterschiedlicher Drehzahl antreibbar sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufbrin­ gen des zu entgasenden Fluids ferner wenigstens eine Regeleinrichtung (11a, 11b, 11c) zur Steuerung der Zufuhrrate aufweisen.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufbrin­ gen des zu entgasenden Fluids wenigstens eine als rotierender Verteilerteller und wenigstens eine als Sprühsystem ausgebildete Verteilereinrichtung auf­ weisen.

15. Verfahren zum Entgasen eines Fluids, bei dem das zu entgasende Fluid in einem evakuierbaren Behälter (1) auf eine Ablauffläche aufgebracht wird, an der das Fluid abfließt und dabei entgast, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Ablauf­ flächen (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) vorgesehen werden, die mit jeweils einem Teilstrom des zu entgasenden Fluids beaufschlagt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die an jeder Ablauffläche (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) abgeflossenen Teilströme den gleichen Restgasgehalt aufweisen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die im Behälter befindliche Menge an entgastem Fluid konstant gehalten wird.