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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Brennanlage mit einer Brennblase und einem der Brennblase nachgeordneten Brennkolben, der über eine erste Verengung mit der Brennblase verbunden ist.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 198 43 503 B4 ist eine Brennanlage mit einer Brennblase und einer der Brennblase nachgeordneten Verstärkerkolonne mit Glockenböden und einem Rücklauf, die über eine erste Verengung mit der Brennblase verbunden ist, bekannt. Oberhalb der Verstärkerkolonne befindet sich ein Dephlegmator zur Dephlegmation. Der Alkoholdampf wird schließlich über eine Destillatleitung (Geistleistung) einem als Röhrenkühler ausgebildeten Nachkühler, in dem das Destillat kondensiert, einem Auslass zugeführt.
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Nachteilig dabei ist, dass bei einer mehrstufigen Verstärkerkolonne langkettige Ester, Alkohole und Fette, die meistens Aromaträger bzw. selbst Aromen darstellen, wie z.B. der Wilhelmsester, zerstört werden können.
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Aus der
DE 200 18 316 U1 ist eine Brennanlage mit einer Brennblase und einem der Brennblase nachgeordneten Brennkolben bekannt, der als eine Brennhut ausgebildet ist, in dem aus der in der Brennblase erhitzten Maische austretender Dampf sammelbar und über eine Rohrleitung einem benachbarten Verstärker zuführbar ist, von dem Dämpfe über eine weitere Rohrleitung einem Vorkühlsystem und weiter einem Nachkühlsystem mit einem Auslass für das kondensierte Destillat zugeführt werden. In dem Vorkühlsystem ist der Dampf kondensierbar und in dem Nachkühlsystem, das durch die Vorkühlung gewonnene Destillat auf eine Abgabetemperatur von weniger als 20 °C herunterkühlbar. Dabei ist ein Wärmetauscher vorhanden, mittels dem zur Vorkühlung verwendetes Kühlwasser kühlbar ist und ein Anschluss für eine Zufuhr von Frischwasser, mittels dem das Destillat auf die Abgabetemperatur herunterkühlbar ist.
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Nachteilig dabei ist, dass die bekannte Brennanlage zum einen relativ kompliziert und aufwendig aufgebaut ist und dass zum anderen mit der Wasserkühlung ein schonendes Destillieren nur schwer möglich ist und auch hier die Gefahr besteht, das langkettige Ester, Alkohole, Fette und ätherische Öle zerstört werden.
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Aufgabenstellung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem einfachen Aufbau der Brennanlage ein schonendes Destillieren zu erreichen, bei dem langkettige Ester, Alkohol und Fette erhalten bleiben und nicht zerstört werden.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Brennkolben als ein Doppelkolben ausgebildet ist, der einen ersten zylindrischen Kolben aufweist, der über die erste Verengung mit der Brennblase und über ein zylindrisches Übergangsstück mit dem zweiten zylindrischen Kolben verbunden ist, dass das zylindrische Übergangsstück einen Übergangsdurchmesser aufweist, der kleiner als der erste Kolbendurchmesser des ersten Kolbens ist und der kleiner als der zweite Kolbendurchmesser des zweiten Kolbens ist, wobei im Übergang vom ersten Kolben zum Übergangsstück eine zweite Verengung und im Übergang vom Übergangsstück zum zweiten Kolben eine dritte Verengung gebildet wird, und dass eine Luftkühlvorrichtung angeordnet ist, über die die Wandung des zweiten zylindrischen Kolbens kühlbar ist.
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Durch die zweite und insbesondere dritte Verengung wird sichergestellt, dass der Alkoholdampf nicht sofort an dem obersten Boden des zweiten Kolbens entweichen kann, sondern durch die Verengungen gebremst wird. Zugleich wird eine starke Sogwirkung in der Brennblase vermieden. Damit verweilt der Alkoholdampf ausreichend lange in dem Doppelkolben, so dass eine ausreichende Dephlegmation ermöglicht wird. Die Luftkühlvorrichtung ermöglicht eine schonende Destillation, bei der Crasheffekte, wie sie bei einem Wasserdephlegmator in der Kolonne vorhanden sind, nicht entstehen. Mit dieser Brennanlage ist es möglich, mit einer Destillation mit Abtrennung des Vorlaufes, des Mittellaufes und Abtrennung des Nachlaufes, einen trinkfähigen Mittellauf-Alkohol zu erzeugen, der eine bessere Aromaausbeute aufweist. Mit dieser Brennanlage können insbesondere aromareiche Whiskys destilliert werden, bei denen die feinen Korn- und Malzaromen zur Geltung kommen. Die gleichen Effekte können auch bei Obstbränden erreicht werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Luftkühlvorrichtung eine den zweiten Kolben und das zylindrische Übergangsstück in einem Abstand übergreifende zylindrische Kappe auf, wobei die zylindrische Kappe in ihrer Abdeckung oberhalb eines den zweiten zylindrischen Kolben abschließenden vierten Klöpperbodens einen Ventilator zum Absaugen von Luft aus einem ringförmigen, inneren Kühlkanal aufweist, wobei der innere Kühlkanal von der der Wandung des Übergangsstückes einschließlich der Wandung des zweiten zylindrischen Kolbens einerseits und einer Innenwandung der zylindrischen Kappe andererseits begrenzt wird.
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Unter Klöpperboden soll dabei sowohl ein gewölbter Boden nach DIN 28011 als auch ein gewölbter Boden ganz allgemein verstanden werden.
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Unter einem ringförmigen Kanal soll ein im Querschnitt umlaufender, von zwei Wandungen begrenzter, Zwischenraum verstanden werden, bei dem beide Wandungen im Querschnitt kreisrund oder mindestens eine der Wandungen im Querschnitt eckig, beispielsweise quadratisch, sein kann.
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Durch den oberhalb des vierten Klöpperbodens angeordneten Ventilator lässt sich kühlende Luft über die Wandung des zweiten Kolbens und insbesondere über den vierten Klöpperboden, der den zweiten Kolben in vertikaler Richtung nach oben abschließt, leiten.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die zylindrische Kappe zwischen ihrer Innenwandung und einer koaxial zur Innenwandung angeordneten Außenwandung einen äußeren Kühlkanal auf, wobei die Außenwandung der Kappe mit ihrem freien Ende den oberen Bereich des ersten zylindrischen Kolbens übergreift, und wobei einem zwischen dem ersten Kolben und dem zylindrischen Übergangsstück angeordneten zweiten Klöpperboden zur Brennblase hin ein radial ausgerichteter, die Wandung des ersten Kolbens umlaufender Windabweiser vorgelagert ist und wobei dem äußeren Kühlkanal über mindestens einem Ventilator Zuluft zuführbar ist, die am freien Ende der Innenwandung der Kappe umlenkbar und über den inneren Kühlkanal absaugbar ist. Bevorzugt sind dabei mindestens zwei Ventilatoren in vertikaler Richtung in Höhe eines zwischen dem zylindrischen Übergangsstück und dem zweiten Kolben angeordneten dritten Klöpperbodens angeordnet. Die in Höhe des dritten Klöpperbodens angeordneten Ventilatoren blasen kühlende Außenluft radial in den äußeren Kühlkanal ein, in vertikaler Richtung nach unten gelenkt und im Bereich der Windabweiser unter Bildung von Verwirbelungen in den inneren Kühlkanal gelenkt wird. Dabei wird über das freie Ende der Außenwandung der Kappe zusätzliche Außenluft angesaugt. Über den Ventilator in der Abdeckung der Kappe wird die kühlende Luft aus dem inneren Kühlkanal als Abluft nach außen abgesaugt. Dadurch ist insbesondere eine homogene Kühlung der Wandung des zweiten Kolbens möglich.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Kappe an ihrem freien Ende ihrer Außenwandung Klappen auf, mit denen das freie Ende der Außenwandung gegenüber der Wandung des ersten Kolbens abdichtbar ist.
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Durch die Klappen kann der äußere Kühlkanal an seinem freien Ende gegenüber der Wandung des ersten Kolbens abgedichtet werden, so dass aus dem Innenraum, in dem die Brennblase mit dem ersten Kolben angeordnet ist, keine Frischluft angesaugt wird. Beispielsweise können die Klappen in Abhängigkeit von den Temperaturen im Innenraum, im darüber liegenden Dachboden und von der Außentemperatur geschlossen oder geöffnet werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Leistung des Ventilators in der Abdeckung größer als die Leistung des mindestens einen Ventilators zur Zuführung von Luft in den äußeren Kühlkanal, wobei in dem inneren Kühlkanal ein Unterdruck erzeugbar ist.
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Dabei ist die Leistung der Ventilatoren durch eine Regeleinrichtung regelbar. Sollte beispielsweise der zweite Zylinder in der Dephlegmation gehemmt sein, weil die Luft zu warm wird, so muss die Leistung der Ventilatoren erhöht und damit die Kühlung verstärkt werden. Es kann aber auch grundsätzlich weniger Dampf in die Brennanlage bzw. den Doppelkolben geschickt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Kolbendurchmesser des zweiten Kolbens kleiner ist als der erste Kolbendurchmesser des ersten Kolbens. Der zweite Kolbendurchmesser ist zwischen 10 % und 50 %, bevorzugt etwa 29 % kleiner als der erste Kolbendurchmesser.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Übergangsdurchmesser zwischen 30 % und 70 %, bevorzugt 49 % kleiner ist als der erste Kolbendurchmesser, wobei der Übergangsdurchmesser zwischen 10 % und 50 %, bevorzugt 29 % kleiner ist als der zweite Kolbendurchmesser.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Brennblase und der Doppelkolben aus Kupfer ausgebildet. Dadurch, dass nicht nur die Brennblase sondern auch der Doppelkolben aus Kupfer ausgebildet ist, steht eine ausreichend große Kupferfläche zur Dephlegmation zur Verfügung.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Kolben über eine an seinem oberen Ende angeordnete Destillatleitung (Geistleitung) mit einem Nachkühler verbunden. In dem Nachkühler werden über die Destillatleitung zugeführte Dämpfe unter den Siedepunkt abgekühlt, so dass sie verflüssigen. Das gewonnene Destillat kann als Vorlauf, Mittellauf und Nachlauf entnommen werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1: eine Seitenansicht einer Brennanlage mit einer aufgeschnittenen Luftkühlvorrichtung;
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2: die Brennanlage von 1 in verkleinerter Darstellung mit einem Nachkühler.
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3: einen Schnitt der Brennanlage von 1 entlang der Linie III-III geschnitten, mit einem kreisringförmigen inneren und einem kreisringförmigen äußeren Kühlkanal;
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4: einen Schnitt entsprechend 3 einer weiteren Brennanlage mit einem kreisringförmigen inneren und einem ringförmigen äußeren Kühlkanal mit einer quadratischen Außenwandung der Kappe;
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5: einen Schnitt entsprechend 3 einer weiteren Brennanlage mit einem ringförmigen inneren und einem ringförmigen äußeren Kühlkanal mit einer quadratischen Außenwandung und einer quadratischen Innenwandung der Kappe und
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6: eine Seitenansicht einer weiteren Brennanlage mit einer aufgeschnittenen Luftkühlvorrichtung und der Abdeckung benachbarten Ventilatoren für die Zuluft.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Eine Brennanlage 1 besteht im Wesentlichen aus einer Brennblase 2 und einem Brennkolben 3.
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Die Brennblase 2 ist mit ihrer in vertikaler Richtung unteren Hälfte in einem Heizbehälter 4 angeordnet. Die Brennblase 2 kann in dem Heizbehälter 4 über ein Wasserbad oder durch Direktbefeuerung erhitzt werden. Die Brennblase 2 weist einen eine erste Verengung 5 bildenden Flansch 6 auf, über den sie mit dem Brennkolben 3 verbunden ist. Der Brennkolben 3 ist als ein Doppelkolben ausgebildet, der einen ersten zylindrischen Kolben 7 und einen zweiten zylindrischen Kolben 8 aufweist, die über ein zylindrisches Übergangsstück 9 miteinander verbunden sind. Der erste Kolben 7 weist an seinem in vertikaler Richtung unten angeordneten Ende einen ersten Klöpperboden 10 und an seinem in vertikaler Richtung oben angeordneten Ende einen zweiten Klöpperboden 11 auf. Der erste Klöpperboden 10 ist über den Flansch 6 mit der Brennblase 2 verbunden. Der zweite Klöpperboden 11 ist über einen Flansch 12, der eine zweite Verengung 13 bildet, mit dem unteren Ende des Übergangsstückes 9 verbunden. Das Übergangsstück 9 ist an seinem oberen Ende über einen Flansch mit einem am unteren Ende des zweiten Kolbens 8 angeordneten dritten Klöpperboden 15 verbunden. Im Bereich des Flansches 14 wird dabei eine dritte Verengung 16 gebildet. Der zweite Kolben 8 weist an seinem in vertikaler Richtung oberen Ende als Abschluss einen vierten Klöpperboden 17 auf, der über einen Flansch 18 mit der Wandung 19 des zweiten Kolbens 8 verbunden ist. Dem vierten Klöpperboden 17 benachbart weist der zweite Kolben 8 als Verbindung zu einem Nachkühler 20 eine Destillatleitung (Geistleitung) 21 auf. Der Nachkühler 20 weist eine nicht weiter dargestellte Wasserkühlung auf. An seinem in vertikaler Richtung unteren Ende 20 weist der Nachkühler einen Auslass 22 für den Vorlauf, Mittellauf und Nachlauf auf.
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Die Brennanlage 1 weist eine Luftkühlvorrichtung 23 auf, über die die Wandung 19 des zweiten zylindrischen Kolbens 8 einschließlich der Wandung des vierten Klöpperbodens 17 kühlbar ist.
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Die Luftkühlvorrichtung 23 weist eine dem zweiten Kolben 8 und das zylindrische Übergangsstück 9 in einem Abstand übergreifende zylindrische Kappe 24 auf. Die zylindrische Kappe 24 weist in ihrer Abdeckung 25 oberhalb des vierten Klöpperbodens 17 einen Ventilator 26 zum Absaugen von Luft aus einem ringförmigen, inneren Kühlkanal 27, der von der zylindrischen Kappe 24 gegenüber der Wandung 19 des zweiten Kolbens gebildet wird. Dabei wird der innere Kühlkanal 27 von der Wandung 28 des Übergangsstückes 9 einschließlich der Wandung 19 des zweiten zylindrischen Kolbens 8 einerseits und einer Innenwandung 29 der zylindrischen Kappe 24 andererseits begrenzt.
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Die zylindrische Kappe 24 weist zwischen ihrer Innenwandung 29 und einer konzentrisch zur Innenwandung 29 angeordneten Außenwandung 30 einen äußeren Kühlkanal 31 auf. Die Außenwandung 30 der Kappe 24 übergreift mit ihrem freien Ende 32 den oberen Bereich des ersten zylindrischen Kolbens 7. Ein zwischen dem ersten Kolben 7 und dem Übergangsstück 9 angeordneten zweiten Klöpperboden 11 ist zur Brennblase 2 hin ein radial ausgerichteter, die Wandung 33 des ersten Kolbens 7 umlaufender Windabstreifer 34 vorgelagert ist. Dem äußeren Kühlkanal 31 ist über die Ventilatoren 35 Zuluft 36 aus der Umgebung zuführbar. Am freien Ende der Innenwandung 29 ist die Zuluft 36 unterstützt von dem Windabstreifer 34 zu dem inneren Kühlkanal 27 hin umlenkbar und über den inneren Kühlkanal 27 und weiter über den Ventilator 26 der Abdeckung 25 absaugbar und wird als Abluft 41 in die Umgebung abgeleitet. Die in radialer Richtung angeordneten Ventilatoren 35 sind entsprechend dem Ausführungsbeispiel von 1 und 2 in vertikaler Richtung etwa in Höhe des dritten Klöpperbodens 15 zwischen dem zylindrischen Übergangsstück 9 und dem zweiten Kolben 8 oberhalb der Decke 44 des Innenraumes 43 angeordnet. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel von 6 sind die in radialer Richtung angeordneten Ventilatoren 35 in vertikaler Richtung am oberen Ende der Kappe 24 benachbart zur Abdeckung 25 angeordnet.
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Die Leistung des Ventilators 26 in der Abdeckung 25 ist größer als die Leistung der Ventilatoren 35 des äußeren Kühlkanals 31. Damit kann in dem inneren Kühlkanal 27 ein Unterdruck erzeugt werden. Die Leistung der Ventilatoren 26, 35 ist durch eine Regeleinrichtung 37 stufenlos regelbar. Der erste Kolben 7 weist einen ersten Kolbendurchmesser 38 von 630 mm auf. Der zweite Kolben 8 weist einen zweiten Kolbendurchmesser 39 von 450 mm auf. Das Übergangsstück 9 weist einen Übergangsdurchmesser 40 von 320 mm auf. Damit ist der Übergangsdurchmesser 40 49 % kleiner als der erste Kolbendurchmesser 38 und 29 % kleiner als der zweite Kolbendurchmesser 39. Entsprechend ist der zweite Kolbendurchmesser 39 um 20 % kleiner als der erste Kolbendurchmesser 38.
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Die Brennanlage 1 befindet sich in den Ausführungsbeispielen mit ihrem insbesondere aus der Brennblase 2 und dem ersten Kolben 7 bestehenden unteren Bereich in einem Innenraum 43 und erstreckt sich über das Übergangsstück 9 und die das Übergangsstück 9 umgebende Außenwandung 30 der Kappe 24 durch die Decke 44 des Innenraumes 43 in das darüber liegende Stockwerk, beispielsweise einem Dachbodenraum 45.
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Unter einem ringförmigen Kühlkanal 27, 31 soll ein im Querschnitt umlaufender, von zwei Wandungen 19, 30 oder 29, 30 begrenzter Zwischenraum verstanden werden, bei dem beide Wandungen 19, 30 oder 29, 30 im Querschnitt kreisrund oder mindestens eine der Wandungen im Querschnitt eckig, beispielsweise quadratisch, sein kann (siehe die Ausführungsbeispiele der 3, 4 und 5, die alle ringförmige Kühlkanäle 27, 31 im Sinne dieser Anmeldung aufweisen).
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Die Kappe 24 an ihrem freien Ende 32 ihrer Außenwandung 30 Klappen 42 auf, mit denen das freie Ende 32 der Außenwandung 30 gegenüber der Wandung 33 des ersten Kolbens 7 abdichtbar ist.
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Durch die Klappen 42 kann der äußere Kühlkanal 31 an seinem freien Ende 32 gegenüber der Wandung 33 des ersten Kolbens 7 abgedichtet werden, so dass aus dem Innenraum 43, in dem die Brennblase 2 mit dem ersten Kolben 7 angeordnet ist, keine Frischluft angesaugt wird.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere ist es grundsätzlich auch möglich, die Zuluft 36 zu temperieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennanlage
- 2
- Brennblase
- 3
- Brennkolben
- 4
- Heizbehälter
- 5
- erste Verengung
- 6
- Flansch
- 7
- erster Kolben
- 8
- zweiter Kolben
- 9
- Übergangsstück
- 10
- erster Klöpperboden
- 11
- zweiter Klöpperboden
- 12
- Flansch
- 13
- zweite Verengung
- 14
- Flansch
- 15
- dritter Klöpperboden
- 16
- dritte Verengung
- 17
- vierter Klöpperboden
- 18
- Flansch
- 19
- Wandung von 8
- 20
- Nachkühler
- 21
- Destillatleitung (Geistleitung)
- 22
- Auslass von 20
- 23
- Luftkühlvorrichtung
- 24
- zylindrische Kappe
- 25
- Abdeckung von 24
- 26
- Ventilator von 9
- 27
- innerer Kühlkanal
- 28
- Wandung von 9
- 29
- Innenwandung von 24
- 30
- Außenwandung von 24
- 31
- äußerer Kühlkanal von 24
- 32
- freies Ende von 30
- 33
- Wandung von 7
- 34
- Windabstreifer
- 35
- Ventilator
- 36
- Zuluft
- 37
- Regeleinrichtung
- 38
- erster Kolbendurchmesser
- 39
- zweiter Kolbendurchmesser
- 40
- Übergangsdurchmesser
- 41
- Abluft
- 42
- Klappe
- 43
- Innenraum
- 44
- Decke von 43
- 45
- Dachbodenraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19843503 B4 [0002]
- DE 20018316 U1 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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