DE2109578A1

DE2109578A1 - Verdampfer

Info

Publication number: DE2109578A1
Application number: DE19712109578
Authority: DE
Inventors: Maxwell Wingate Edingburgh Davidson (Großbritannien)
Original assignee: Maxwell Davidson Evaporators Ltd , West Bromwich, Stafford (Großbritannien)
Priority date: 1970-03-04
Filing date: 1971-03-01
Publication date: 1971-09-30
Also published as: DE2109578C3; CA927272A; IL36326A; JPS5551601B1; DE2109578B2; FR2084111A5; US3808104A; GB1312292A; IL36326A0

Description

26.Februar 1971 P 4o99-relal

Maxwell Davidson Evaporators Limited, Großbritannien

Verdampfer

Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 16oi225.2-13)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verdampfer auffl Verdampfen einer Flüssigkeit mit Hilfe von Heizdampf oder einem anderen geeigneten Heizmedium mit mindestens einem Paar von senkrecht angeordneten, in Abstand zueinander liegenden parallelen Platten, deren mittlere Abschnitte den zentralen Verdampfungskanal und deren oberen Abschnitt· eine die zu verdampfende Flüssigkeit aufnehmende Druckverringerungsöffnung bilden, nach Patent (Patentanmeldung P I60I225.2-I3). Derartige Verdampfer werden vor allem, Jedoch nicht ausschließlich, in Destillieranlagen zur Entsalzung von Meerwasser verwendet.

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Beim Gegenstand des Hauptpatents handelt es sich um einen Verdampfer zum Verdampfen einer Flüssigkeit mit Hilfe eines Heizdampfes, der mindestens ein Paar von senkrecht angeordneten, in Abstand zueinander liegenden parallelen Platten enthält, von denen jede Platte in obere, mittlere und untere Abschnitte unterteilt ist, wobei die mittleren Abschnitte gemeinsam den zentralen Verdampfungskanal bilden, während sich die oberen Abschnitte nach innen und aufeinander zu gebogen sind und hierbei gemeinsam eine die zu verdampfende Flüssigkeit aufnehmende und in Hichtung auf den zentralen Verdampfungskanal öffnende Druckverringerungsöffnung bilden und die unteren Abschnitte nach aussen umgebogen sind und auf diese Weise Heizräume bilden, daß TJnterteilwände vorgesehen sind, die sich jeweils in einen der Heizräume erstrecken und hierbei zusammen mit den Wänden dieses Heizraums diesen U-förmig gestalten, derart, daß mit dem Mittelabschnitt der entsprechenden Platte ein Bereich für den Heizdampf gebildet wird, und daß weiter Dichtungsmittel vorgesehen sind, die nachgiebig an den Seitenkanten der Platten und Unterteilwände angreifen, so daß die Unterteilwände zusammen mit einer bestimmten Menge des Heizdampfkondensate in federn U-Schenkel jeweils den Heizraum in eine erste Drückzone verhältnismäßig hohen Druckes, die den Bereich für den Heizdampf umfaßt, und eine zweite Druckzone verhältnismäßig niedrigen Druckes unterteilen, zu der auch der zentrale Verdampfungskanal gehört, derart, daß das Heizdampfkondensat aufgrund des Druckunterschieds

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zwischen den beiden Druckzonen vom Heizraum zu einem hinter dem unteren Abschnitt gelegenen Auslaßkanal überströmt.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit gewissen Abänderungen und Verbesserungen des Verdampfers, der Gegenstand des Hauptpatents ist.

Bei der Anordnung gemäß dem Hauptpatent sind keine besonderen Vorkehrungen für den Transport des Dampfs.und der Flüssigkeiten zwischen aufeinanderfolgenden, überlagerten Stufen des Verdampfers getroffen worden, hauptsächlich im Vertrauen auf die Ausrichtung der geeigneten Flüssigkeitstransportkanäle am Auslaß der einen Stufe mit den entsprechenden Kanälen am Einlaß der nächsten Stufe. Demgegenüber soll beim Erfindungsgegenstand vor allem ein geordneter Transport des Dampfes und der Flüssigkeiten sowie eine Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht werden.

£>rfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß mehrere der Verdampfer in Reihe "Eber.einanderliegend miteinander unter Bildung einer entsprechenden Anzahl von Verdampfungsstufen verbunden sind und daß zwischen jedem Paar der senkrecht .übereinander liegenden Stufen ein Sammelbehälter oder Sammeltrog zur Trennung des Heizdampfkondensats von der zurückbleibenden, nicht verdampften Flüssigkeit aus dem oder jedem zentralen Verdampfungskanal vorgesehen ist.

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Der Sammelbehälter kann einen zentralen Abschnitt enthalten, der als Vorratsbehälter für die nicht verdampfte Flüssigkeit dient, und eine Anzahl sich nach unten erstreckender Ausflußöffnungen, um die Flüssigkeit in Richtung der Druckverringerungsöffnungen zu leiten, die zu den zentralen Verdampfungskanälen der nächsten Stufe des Verdampfers führen, wobei der mittlere Abschnitt eine Anzahl von Kanälen besitzt, die sich nach aussen erstrecken, um nicht verdampfte Flüssigkeit von den Verdampfungskanälen der vorangegangenen Stufe aufzunehmen und in den zentralen Abschnitt des Sammelbehälters zu leiten.

Unterhalb dieser Kanäle im Bereich ihrer inden und entfernt vom zentralen Abschnitt des Sammelbehälters können quer hierzu verlaufende Behälter vorgesehen sein, um Kondensat aufzunehmen, das von den Auslaßkanälen der vorhergehenden Stufe überfließt, wobei die Auslaßkanäle so angeordnet sein können, daß das Kondensat hauptsächlich oder vollständig an die seitlichen Ränder der Auslaßkanäle geleitet wird, um in die genannten Behälter zu fließen.

Die Behälter können offene Enden aufweisen, so daß das gesammelte Kondensat von den Enden der Behälter in die Nähe von feststehenden Seitenplatten geleitet wird, die den Teil eines Gehäuses bilden, wobei das Kondensat an den Seitenplatten herabfließt und in die äußeren Heiz-

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kanäle der nächsten Stufe gelangt. Auf diese Weise wird das Kondensat kaskadenförmig von jeder Stufe zur nächsten geführt und trägt zur Wärmeübertragung zu den mittleren Verdampfungskanälen der nachfolgenden Stufe bei.

Es können Vorkehrungen getroffen sein, um einen Teil des Dampfes von einer beliebigen oder Jeder Stufe zu entnehmen und Wärmeaustauschern zuzuführen, durch die die ursprüngliche zu verdampfende Flüssigkeit gelangt, bevor sie in die erste Stufe des Verdampfers eintritt.

In der Anordnung, wie sie im Hauptpatent dargestellt ist, sind die Platten, die den zentralen Verdampfungskanal bestimmen oder begrenzen, mit abwechselnd nach innen und nach aussen weisenden Vertiefungen oder Vorsprüngen versehen, die sowohl dazu dienen, die Platten in Abstand voneinander zu halten, wenn sie Seite an Seite angeordnet sind, als auch dazu vorgesehen sind, die Unterteilwände relativ zu den Platten zu fixieren. Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung können die Platten, anstatt derartige Vorsprünge bzw. Vertiefungen aufzuweisen, in ihrem mittleren Bereich geriffelt oder gewellt sein. Vorzugsweise erstrecken sich die Eiffelungen oder Wellen, im folgenden der Einfachheit halber lediglich als Wellen bezeichnet, nach unten und sind gegenüber den vertikalen Seiten der Platten unter einem Winkel geneigt. Bei der Anordnung, bei der zwei identisch ausgebildete Platten

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mit ihren entsprechenden Oberflächen zusammengebracht werden, um den zentralen Verdampfungskanal zu begrenztn, erstrecken sich die Wellen der entsprechenden Flatten jeweils quer zueinander, so daß sich die Platten einander in mehreren voneinander getrennten Punkten berühren.

In einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Wellen nicht vollständig bis zum Rand der mittleren Abschnitte der Platten, so daß diese ebene Handbereiehe besitzen.

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung befaßt sich mit der Schaffung eines Verteilerelementes innerhalb des zentralen Verdampfungskanals in der Nähe seines oberen Endes, um die zu verdampfende Flüssigkeit von der Druckverringerungsöffnung zu den inneren Wänden des zentralen Verdampfungskanals zu leiten, so daß die Bildung eines dünnen, kontinuierlichen Films der zu verdampfenden Flüssigkeit sichergestellt ist.

Zweckmäßigerweise ist dieses Verteilerelement von im wesentlichen muldenförmiger Gestalt, so daß die zu verdampfende Flüssigkeit, nachdea sie durch die Druckverringerungsöffnung geströmt ist, gezwungen wird, an jeder Seite der oberen Abschnitte der Platten aufwärts zu fließen, die die genannte öffnung definieren, und dann nach aussen über die oberen Ränder des muldenförmigen Verteilerelementes

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und zu den inneren Wänden des zentralen Verdampfungskanals zu strömen.

Die mittleren Abschnitte der Platten, die den zentralen Verdampfungskanal "begrenzen, können nach aussen abgekröpfte Teile aufweisen, die sich über der Druckverringerungsöffnung befinden. Ausserdem können die jeweiligen Seiten des muldenförmigen Verteilerelemente entsprechend nach aussen abgekröpfte Teile enthalten, wodurch die zu verdampfende, über die oberen Ränder des muldenförmigen Verteilereleraentes fließende Flüssigkeit gezwungen ist, nach innen über die nach aussen abgekröpften Teile der mittleren Bereiche der Platten zu fließen.

Die Seiten des muldenförmigen Verteilerelemente können mit einer Anzahl von nach' innen und nach aussen weisenden Abstandselementen, wie z.B. Vertiefungen oder Vorsprüngen, versehen sein, die -dazu dienen, das Verteilerelement in Abstand zu den oberen und mittleren Abschnitten der Platten zu halten, die zusammen den zentralen Verdampfungskanal bilden.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Teile der oberen Abschnitte der Platten, die die Druckverringerungsöffnung bilden, voneinander in einem bestimmten minimalen Abstand gehalten.

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Zu diesem Zweck können die oberen Abschnitte der Platten jeweils in der Nahe des unteren Landes dieser Abschnitte gelegene Teile umfassen, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei diese Teile jeweils nach/innen weisende Abstandsglieder besitzen, die dazu dienen, diese Teile in einem vorbestimmten minimalen Abstand zu halten. Die Abstandsglieder können starre Vorspränge bzw. Vertiefungen oder ähnliche Gebilde enthalten, die an die Platten angeformt oder in die Platten eingeformt sind, oder die Ab-) Standsglieder enthalten andererseits vorzugsweise einen im wesentlichen starren oder nicht zusammendrückbaren Teil, der diesen minimalen Abstand bestimmt, und einen biegsamen, verformbaren Teil, der dazu beiträgt, diese Teile der Platten weiterhin voneinander in Abstand zu halten, wenn die geeigneten Druckbedingungen auftreten.

In der Anordnung, die im Hauptpatent vorgeschlagen wird, sind die oberen, mittleren und unteren Abschnitte der Platten, die den zentralen Verdampfungskanal begrenzen, zu einer .einheit miteinander verbunden und aus einer einzigen Platte hergestellt, wobei die oberen und unteren Abschnitte über die mittleren Abschnitte gefaltet oder abgebogen sind. In Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann jedoch jede der Platten in der Art hergestellt sein, daß die oberen und unteren Abschnitte jeweils Elemente aufweisen, die mit den oberen bzw. unteren Rändern des mittleren Abschnitts

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verbunden sind. Zweckmaßigerweise können die aneinanderstossenden Ränder des oberen Abschnitts und des mittleren Abschnitts ubereinandergefaltet und miteinander verbunden sein. Der untere Abschnitt jeder Platte kann einen flachen Plattenabschnitt aufweisen, dessen unterer Hand am unteren Rand des mittleren Abschnittes mittels eines umgekehrten kanalförmigen Gliedes befestigt ist.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen beschrieben, wobei Bezug auf die Zeichnung genommen wird. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer einzelnen Verdampfungsstufe und eines Sammelbehälters mit entferntem Gehäuse, um die konstruktiven Einzelheiten zeigen zu können,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 2 der Fig. 1,

Fig. 3 einen waagerechten Schnitt durch den erfindungsgemäßen Verdampfer,

Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht einer Stufe des Verdampfers und eines damit verbundenen Sammelbehälters und

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Fig. 5 das Blockschaltbild einer vollständigen mehrstufigen Verdampfungsanlage gemäß der Erfindung.

Wie in der Hauptanmeldung ausgeführt wurde, umfaßt der Verdampfer ein Gehäuse, das auf der Ober- und der Unterseite offen ist und zwei gegenüberliegende Seiten aufweist, die von Seitenplatten 22 verschlossen sind, während die verbleibenden zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses durch elastische, federnde Gummimeinbrane 44 verschlossen sind, üine dieser Seitenplatten 22 ist den i"ig. und 4 der Zeichnung zu entnehmen; weitere Teile des Gehäuses sind in -^ig. 3 dargestellt, während das Gehäuse aus Gründen der Klarheit sonst nicht gezeigt ist.

Innerhalb des Gehäuses sind eine Anzahl paarweise angeordneter und im allgemeinen senkrecht stehender paralleler Platten 1o vorgesehen. Die Platten Io jeden Paares sind von genau identischer Gestalt.

Jede Platte 1o umfaßt einen mittleren Abschnitt 1oa, einen oberen Abschnitt 'lob und einen unteren Abschnitt 1oc. Während jede Platte aus einem einzigen Stück eines blechföraigen Materials gefaltet, gepreßt oder auf andere* Weise in die gewünschte Gestalt gebracht werden kann, sind die in den Zeichnungen gezeigten Platten 1o in drei Teilen hergestellt. Dabei besitzt der obere Abschnitt 1ob

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einen über den oberen Rand gerollten Abschnitt, der einen entsprechend gerollten Abschnitt am oberen Hand des mittleren Abschnitts 1oa überlappt, und er ist mit ihm verschweißt oder mittels einer anderen geeigneten Verbindungsart verbunden* Der untere Abschnitt 1oc ist mit dem mittleren Abschnitt 1oa unter Zwischenschaltung eines im Querschnitt kanalförmigen (U-förmigen) Streifens 14 verbunden, der an den unteren Bändern des mittleren und unteren Abschnitts der Platten 1o angeschweißt oder sonstwie mit diesen verbunden ist.

Wie am besten .aus !Fig.- 2 zu. ersehen ist, ist der mittlere Abschnitt 1oa jeder Platte Lo derart abgekr.öpft, daß deren oberer Teil in bezug auf den Hauptteil versetzt ist, so daß er im wesentlichen über dem unteren Abschnitt 1oc zu liegen kommt. Jeder der oberen Abschnitte "lob erstreckt sich vom oberen Rand des Jeweiligen mittleren Abschnitts loa abwärts, und zwar an der Seite, die gegenüber der Seite liegt, an der der untere Abschnitt 1oc angeordnet ist. Die Platten 1o sind paarweise zusammengefügt, wobei die oberen Abschnitte lob jedes Paares innerhalb des Hauines angeordnet sind, der von den mittleren Abschnitten 1oa jedes Paares begrenzt wird, während die unteren Abschnitte 1oc ausserhalb des zwischen den zwei mittleren Abschnitten 1oa liegenden Raumes angeordnet sind.

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Jeder obere Abschnitt 1ob umfaßt einen oberen Teil 11, der sich parallel zu dein in der Nähe angeordneten oberen Teil des mittleren Teils 1oa erstreckt. Jeder obere Abschnitt 1ob umfaßt weiterhin einen nach innen geneigten Teil 12, der sich im wesentlichen parallel und mit Abstand zu dem nach aussen abgekröpften Teil des mittleren Abschnitts 1oa erstreckt* Jeder obere Abschnitt 1ob endigt in einem unteren Teil 13, der im wesentlichen parallel und im Abstand zum oberen Sand des Hauptteils des mittleren Abschnitts der Platte 1o liegt.

Die oberen Abschnitte 1ob jedes Plattenpaares 1 ο bilden so miteinander einen Behälter 17 für die zu verdampfende Flüssigkeit. Die unteren Teile 15 des oberen Abschnitts 1ob bilden miteinander eine schlitzförmige Druckverringerungsöffnung, durch die Flüssigkeit vom Behälter 17 zum Raum, der zwischen den mittleren Abschnitten 1oa der beiden Platten 1o liegt, fließen kann. Dieser Raum bildet einen zentralen Verdampfungskanal 32, der in einer später noch näher beschriebenen Weise unter einem gegenüber dem Druck im Raum außerhalb jedes Plattenpaares Io niedrigeren Druck gehalten wird.

Wenn die Flüssigkeit vom Behälter 17 durch die Öffnung in den zentralen Verdampfungskanal 32 strömt, ist sie teilweise verdampft. Die verbleibende, nicht verdampfte Flüssigkeit wird benötigt, um einen dünnen Film auf der

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• inneren Oberfläche der mittleren Abschnitte 1oa jedes Plattenpaares 1o zu bilden, so daß sie im Wärmeaustausch mit einem Heizdampf steht, der im Raum ausserhalb der Plattenpaare aufbewahr1?wird, wie weiter unten näher beschrieben wird.

Um eine gleichmässige Verteilung der nicht verdampften Flüssigkeit über die gesamte Breite des zentralen Verdampfungkanals 32 zu sichern, ist ein muldenförmiges Verteilungselement 2o innerhalb des Kanals 32 angeordnet. Das muldenförmige -Clement 2o umfaßt ein Paar von Seitenwänden, die ähnlich wie die oberen Abschnitte 1ob ausgebildet sind und zwischen diesen oberen Abschnitten und den dazugehörigen oberen Teilen der anschließenden mittleren Partien 1oa der beiden Platten 1o angeordnet sind. Die Seitenwände des muldenförmigen Elements 2o sind, wie aus der Zeichnung ersichtlich, mit abwechselnd nach innen und nach aussen weisenden Vorsprüngen 2oa versehen, die dazu dienen, die seitliche Lage des Elementes 2o festzulegen. Im Betrieb, wenn flüssigkeit durch die Öffnung, die durch die Teile 13 bestimmt wird, ströat, ist sie gezwungen, zwischen den Seitenwänden des Elementes 2o und den oberen Abschnitten 1ob der Platten 1ο aufwärtasufließen, so daß sie über die oberen Bänder des Elemente« 2o fließt und dann zwischen den Seitenwänden des Elementes 2o und de» oberen Teil des mittleren Abschnittes 1oa abwärts strömt. Aufgrund der abgekröpften Form des

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mittleren Abschnittes 1oa wird die Flüssigkeit so auf jeden Fall gezwungen, einen Film auf der inneren Oberfläche des mittleren Abschnitts 1oa zu bilden.

Da die Flatten 1o aus einem dünnen, blechförmigen Material bestehen, beispielsweise aus rostfreiem Stahlblech, ist der gesaute Aufbau in geringem Maße biegsam und elastisch, und der Zwischenraum zwischen den Teilen 13 kann trotz der VorSprünge 2oa am muldenförmigen Element ) in Übereinstimmung mit den herrschenden Bedingungen variieren.

Die Teile 13 können jedoch selbst mit nach innen weisenden Vorsprüngen 13a» wie gezeigt, versehen sein, so daß ein minimaler Baum zwischen ihnen dauernd aufrecht erhalten bleibt. Statt dieser Vorsprünge ist es auch möglich, Abstandsglieder in Form von Zapfen aus Gummi oder vorzugsweise einem geeigneten synthetischen Material, das in öffnungen in den Teilen 13 befestigt ist, vorzusehen. Derartige Zapfen werden vorzugsweise in der Weise auegebildet, daß ein verhältnismäßig starrer Teil vorhanden ist, der im wesentlichen nicht zusammendrückbar ist, so daß ein minimaler Zwischenraum zwischen den Teilen 13 festgelegt ist. Die Zapfen können jedoch vorzugsweise auch einen weichen oder biegsamen Vorsprung aufweisen, der über den verhältnismäßig starren Teil

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des Zapfens herausragt und an dem gegenüberliegenden Teil I3 des in diesem Bereich angeordneten oberen Abschnittes 1ob anliegt, um unkontrollierte xielativbewegungen der Teile 13 zu verhindern.

Ebenso wie beim Verdampfer gemäß dem Hauptpatent können mit Hilfe von Membranen. 22a, die an den Seitenplatten 22 angeordnet sind, Klemmkräfte auf die oberen Teile des mittleren Abschnitts der äusseren Platten 1o ausgeübt werden. Die Kraft, die durch diese Membran 22a ausgeübt wird, wird in wirksamer Weise über den gesamten Aufbau der Platten 1o übertragen und ermöglicht es, die Breite der Öffnung so zu justieren, daß der Druckabfall am Eintritt in den zentralen Verdampfungskanal 32 kontrolliert werden kann.

Me Hauptteile der mittleren Abschnitte 1oa der Platten sind wellenförmig ausgebildet, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist. Die Wellen erstrecken sich in diagonaler Richtung über den mittleren Abschnitt loa, reichen jedoch nicht vollständig bis zu den Bändern, so daß ein nicht gewellter Rand um die gewellte Zone herum verbleibt. Hieraus folgt, daß, wenn zwei identische Platten 1o mit ihren entsprechenden Seiten aufeinander zuweisen und mit den mittleren Abschnitten 1oa in Berührung gelangen, um den zentralen Verdampfungskanal 32 zu bestimmen, die Wellen der jeweiligen Platten einander kreuzen, so daß die wellenförmigen Teile des mittleren Abschnitts

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im wesentlichen Punktberührung miteinander haben. Auf diese Weise ist eine im wesentlichen unbehinderte Strömung des Flüssigkeitsfilms möglich, ausserdem ist die Starrheit der Platten verbessert und ein minimaler Kaum zwischen den aneinanderliegenden Platten gesichert. Aufgrund der zueinander geneigten -Lage der Wellen der beiden Platten, die den zentralen Verdampfungskanal bestimmen, hat der Flüssigkeitsfilm ausserdem die Neigung, sich über die gesamte Breite der Platte auszubreiten.

Zwischen jedem Plattenpaar 1o ist jeweils eine Unterteilwand 18 vorgesehen. Jede Unterteilwand 18 besitzt im allgemeinen die Gestalt eines umgekehrten U wie aus Fig. zu ersehen ist. Üe senkrechten plattenähnlichen oeitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 tragen jeder einen Belag I9¹ eines wärmedämmenden Materials, wie gezeigt, ^ie Unterteilwände 18 können aus demselben Material wie die Platten 1o hergestellt sein, und die Überzüge 19' ^ können aus geschichtetem Kunstharz bestehen. Bie Unterteilwände können auch im Ganzen aus einem wärmedämmendem Material mit den nötigen mechanischen Festigkeitswerten hergestellt sein.

Wie aus Fig. 2 folgt, erstrecken sich die Seitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 zwischen den mittleren Abschnitten 1oa undcden unteren Abschnitten 1oc der anliegenden Platten

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1ο. Die unteren Abschnitte 1oc sind mit Ausschnitten oder Aussparungen 15a an ihren oberen Ecken versehen. Die unteren Abschnitte 1oc der Platten 1o sind selbst in ähnlicher Weise wie die mittleren Abschnitte 1oa gewellt. Die Wellen des unteren Abschnitts können sich quer zu den Wellen des anliegenden mittleren Abschnitts erstrecken, wie in der Zeichnung gezeigt, oder sie können parallel dazu verlaufen.

Auf diese Weise hat jedes der aneinanderlxegenden Paare des unteren Abschnitts 1oc, wie ersichtlich, im· wesentlichen Punktberührung mit jedem anderen Paar, und sie sind so voneinander entfernt, daß sie einen Auslaßkanal 36 bestimmen.

Heizflüssigkeit oder Heizdampf mit der geeigneten Temperatur und dem geeigneten Druck wird in den Raum zwischen den Plattenpaaren 1o und den mittleren Abschnitten 1oa dieser Platten eingeleitet, wobei diese zusammen mit den Seitenabschnitten 19 der Trennwände 18 jeweils einen Heizdurchlaß 32 bestimmen, durch den die Heizflüssigkeit bzw. der Heizdampf im Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit innerhalb des zentralen Verdampfungskanals 32 strömt. In der ersten Stufe des mehrstufigen Verdampfers kann die Heizflüssigkeit bzw. der Heizdampf Dampf oder zurückströmenden (wiederverdichteten und wieder erhitzten) überschüssigen Dampf der letzten Stufe enthalten. In den restlichen Stufen enthält der Heizdampf überschüssigen Dampf der vorangehenden Stufe.

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Der Dampf in dem heiζdurchlaß 33 wird so teilweise kondensiert und gibt auf diese Weise Wärme an die Flüssigkeit im anliegenden zentralen Verdampfungskanal ab, der unter einem niedrigeren Druck steht, so daß die !flüssigkeit wenigstens teilweise verdampft. Das Kondensat sammelt sich in den Kanälen 15» die zwischen den mittleren Abschnitten 1oa und den unteren Abschnitten 1oc der Platten 1o liegen. Die Seitenabschnitte 19 der TJnterteilwände 18 teilen jedoch die Kanäle 15 in eine U-förmige barometrische J) Schenkelanordnung (barometric leg arrangement), von der eine Seite durch den jeweiligen Heizdurchlaß 33 und die andere Seite durch einen äusseren 2%rchgang 35 gebildet wird, der vom Seitenteil 19 und dem unteren Abschnitt 1oc begrenzt wird.

Der Druck innerhalb der Auslaßkanäle 36 ist derselbe wie derjenige innerhalb der zentralen ¥erdanpfungskanäle 32, und auf diese Weise wird in den äusseren Durchgängen 35 eine Kondensatsäule aufrechterhalten. Der höchste Differenzdruck wird durch die Höhe der unteren Abschnitte 1oc bestimmt, und der Dampf jeder Stufe wird durch die Flüssigkeitssäule getrennt, die über die Aussparungen 15a fließt und zu den Auslaßkanälen 36 am senkrechten Rand gelangt.

An den Seiten der Stufe ist eine Trennplatte 18a vorgesehen, die nur einen Seitenabschnitt 19a aufweist, der

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sich in den Kanal I5 erstreckt, der zwischen dem mittleren Abschnitt 1oa -und dem unteren Abschnitt 1oc der äußersten Platte 1o "bestimmt ist. In diesem Fall ist der äußerste Auslaßkanal 36 zwischen der Seitenplatte 22 und dem unteren Abschnitt 1oe eingeschlossen.

An ihren unteren .enden sind die Platten 1o und die Unterteilwände 18 durch einen Sammelbehälter 3o unterstützt. Der Behälter 3o umfaßt einen zentralen niedrigen Abschnitt 31, in dem überschüssige, nicht verdampfte flüssigkeit aus dem zentralen Verdampfungskanal 32 gesammelt wird. Der zentrale Abschnitt 3^ erstreckt sich nicht über die gesamte Breite der Platte 1o, schließt jedoch an den entgegengesetzten -Sandern jeweils im Querschnitt U-förmige Kanäle 34· ein. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt die Seitenwand des zentralen Abschnitts 3^, von dem die Kanäle 34 ausgehen, im allgemeinen eine den Zinnen einer Burg ähnelnde Gestalt. Auf diese Weise liefert die Seitenwand eine Reihe iron voneinander getrennten rechtwinkligen Vor Sprüngen 37 * die in das Innere der im Querschnitt U-förmigen Kanalstreifen 14 eingreifen, wodurch die unteren Abschnitte 1oc der Platte 1o mit den mittleren Abschnitten 1oa verbunden werden. Die Kanäle 34 sind in entsprechend ausgerichteten Kicken zwischen den Vorsprüngen 37 angeordnet, deren Seitenwände halbkreisförmige Öffnungen 38 aufweisen, in denen die iünden der Kanäle 34 eingreifen. Die Kanäle 34 sind gleichzeitig mit den unteren -^nden der

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zentralen "Verdampfungskanäle 32 angeordnet, die sich zwischen den mittleren Abschnitten 1oa jeden Plattenpaares 1o befinden. Die Kanäle 34- nehmen so überschüssige, nicht verdampfte Flüssigkeit von den zentralen Verdampfungskanälen $2 auf. Die von den zentralen Abschnitten 31 des Behälters 3o entfernt liegenden -^nden der Kanäle sind mit Hilfe der Membran 44 verschlossen, die an den senkrechten Rändern der Platten 1o und Unterteilwände in einer Weise anliegt, wie im Hauptpatent beschrieben ist.

Die überschüssige, nicht verdampfte Flüssigkeit von der Stufe oberhalb des Behälters 3o fließt auf diese Weise in άύη zentralen Abschnitt 311 und dieser ist mit sich nach unten erstreckenden schlitzförmigen Auslaßöffnungen 39 versehen, die zu den Behältern 17, äie durch die oberen Abschnitte 1ob der Platten 1o der nächsten niedrigeren Stufe des Verdampfers gebildet sind, führen. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit von Stufe zu Stufe durch den Verdampfer geführt.

Das über die Aussparungen 15a an den oberen -ßändern der unteren Abschnitte 1oc der Platte 1o fließende Kondensat strömt zu den Auslaßkanälen 36 über den nicht gewellten senkrechten Händern der unteren Abschnitte 1oc. Die unteren -&nden der Auslaßkanäle 3S sind zwischen den Kanälen 34 angeordnet, die die nicht verdampfte Flüssigkeit auffangen, so daß das Kondensat zwischen den Kanälen

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ausfällt. Das Kondensat wird in sich jeweils quer erstreckenden Behältern 4o gesammelt, die unterhalb der Kanäle 34 in der Nahe deren äusseren Enden angeordnet sind. Die Behälter 4o sind an ihren Enden offen, die mit geringfügigem Abstand von der anliegenden Seitenplatte 22 liegen, wie aus i?igi 2 folgt. Auf diese Weise ist das Destillat bestrebt, an der Innenseite der Seitenplatte 22 nach den Enden der Membrane 22a herunterzufließen, die sich nicht über die gesamte Breite der Platte 22 erstrecken, um in die äusseren Heizkanäle 33 der nachfolgenden Stufe zu gelangen. Auf diese '.Veise wird das Destillat kaskadenförmig durch die aufeinanderfolgenden Stufen des Verdampfers geleitet und gibt seine Wärme teilweise ab, um eine weitere Verdampfung der Flüssigkeit zu unterstützen, die durch die zentralen Verdampfungskanäle 32 fließt.

Wenn Teile des Kondensats anstatt in die Behälter 4o durch die Lücken 41 gelangt, wird es durch die Lücken 42 zwischen den oberen Enden jeden Plattenpaares 1o und demzufolge zu den inneren Heizkanälen 33 strömen, um hier schließlich zurückgewonnen zu werden.

Der Dampf aus den zentralen Verdampfungskanälen 32 und vom Auslaßkanal 36 hat Zugang zu den nachfolgenden Stufen durch die Lücken 41 und 42. Es können Vorkehrungen getroffen werden, um einen Teil des Dampfes aus jeder Stufe

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abzuziehen und zu Dampf-Flüssigkeits-Wärmeauatausehern zu führen, durch die die eingeleitete Flüssigkeit hindurchfließt, bevor sie in die erste Stufe geleitet wird, in die sie durch einen Behälter ähnlich dem Saume !!behält er 3o gespeist wird. Überschüssige, nicht verdampfte Flüssigkeit und das gesamte Kondensat können am Grund der letzten Stufe mit Hilfe eines ähnlichen Behälters getrennt werden und geeignete Pumpen können vorgesehen sein, um die nicht verdampfte konzentrierte Flüssigkeit und das Kondensat abzupumpen. Der Kaltdampf niedrigen Drucks, der an Auslaß der letzten Stufe verbleibt, kann nach Wiederverdichtung und V/iedererhitzung zurückgeführt werden.

Eine Anordnung, bei der die zuletzt erwähnten Merkmale verkörpert sind, ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Diese zeigt Stufen S^, S^ und S^, die in einer einzigen Säule angeordnet sind, und jede Stufe verkörpert die Platten 1o und 18 zusammen mit einem Samaienaehalter 30, wie vorher beschrieben. Die zu verdampfende Flüssigkeit wird an der Oberseite der Säule durch eine Einlaßleitung 5o eingeführt und gelangt in einen Verteilungs- und Führungskasten 5I, der im wesentlichen identisch mit den Sammelbehältern 3o ist. Die zu verdampfende Flüssigkeit wird kaskadenförmig durch die drei Stufen geführt und die überschüssige konzentrierte Flüssigkeit wird aus eine« Grundkasten 52 durch Auslaßrohre 53 mittels der Pumpe entnommen. Die konzentrierte Flüssigkeit wird zu* oberen

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Teil der Säule mittels der Pumpe 54· zurückgeführt, nachdem sie mit zusätzlicher frischer, zu verdampfender Flüssigkeit gemischt wird, die durch das Mnlaßrohr 55 eingeführt wird, üin Teil der konzentrierten, nicht verdampften Flüssigkeit wird kontinuierlich über das Auslaßrohr 56 abgeleitet, um die Lösungskonzentration der zum Einlaßrohr 5o gelieferten Flüssigkeit auf einen im wesentlichen konstanten Wert zu halten.

Zwischen der Pumpe 54- und dem Einlaßrohr 5o gelangt die eingeführte, zu verdampfende Flüssigkeit durch drei Wärmeaustauscher 57, 58 und 59· Die ersten beiden Wärmeaustauscher 57 und 58 sind mit Dampf gefüllt, der aus der zweiten und dritten Stufe S~ bzw. S, über Dampfführungsrohre 6o und 61 abgeleitet wird. Der abgeleitete Dampf gibt auf diese «V'eise einen Teil seiner Wärme an die einströmende Flüssigkeit ab, kondensiert hierbei und kann dem Kondensat,zugeführt werden, das aus dem Grundkasten 52 am Boden der Säule durch das Kondensatauslaßrohr 62 mittels der Pumpe 63 abgelassen wird. Der letzte Wärmeaustauscher 59 ist mit Dampf oder einem anderen geeigneten Heizmedium beaufschlagt, um die Temperatur der einströmenden Flüssigkeit auf die Verdampfungstemperatur, die in dem Verteilungs- und Führungskasten .51 an der Oberseite der Säule herrscht, zu erhöhen.

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Der in der Säule herrschende Dampfdruck fällt zwischen aufeinanderfolgenden Stufen vom Wert P^ im Verteilungsund !Führungskasten ^>Λ an der Oberseite der Säule über

die Werte P_n und P_x in den Stufen S₀ und S-* zu einem 2 3 d 3

Endwert P^ im Grundkasten am Boden der Säule. Der Dampf mit dem Druck P^ im Grundkasten wird abgeführt und durch einen Dampfverdichter 64 geleitet und zum Verteilungsund Führungskasten *?Λ an der Oberseite der Säule über die Dampfleitung 65 zurückgeführt.

Der in i*ig. 5 gezeigte Aufbau erfordert nur eine kleine Menge Dampf, um den Wärmeaustauscher 59 zu speisen, und der zurückgeführte, wieder verdichtete Dampf, der durch den Kompressor 64 abgegeben wird, reicht aus, um den Verdampfer in kontinuierlichem Betrieb zu halten.

Es ist jedoch selbstverständlich, daß dort, wo Kühlwasser und genügend Dampf verfügbar ist, die Heizflüssigkeit bzw. der Heizdampf, der zur ersten Stufe durch den Verteilungs-" und !führungskasten geleitet wird, Dampf enthalten kann, anstatt den zurückgeführten und wiederverdichteten Dampf, der der. letzten Stufe, wie in 5¹Ig. 5 gezeigt, entnommen wird. In diesem Jail kann der Dampf aus dem Grundkasten durch Hindurchschicken durch irgendeine geeignete Dampfkondensierapparatur kondensiert werden.

Aus dem Vorhergehenden wird ersichtlich, daß der erfindungs-

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gemäße "Verdampfer von "besonders einfacher Konstruktion ist und nur eine verhältnismässig kleine Anzahl verschiedener Teile erfordert, die in sehr großer Anzahl sehr schnell zusammengebaut werden können. Die verschiedenen in der Anlage eingebauten Platten können sehr leicht zusammengebaut werden und erfordern keine besonderen Verbindung miteinander. Lediglich die äusseren Trennplatten 18a müssen mit den Seitenplatten 22 verbunden werden. Die Platten 1o werden durch die Behälter Jo getragen und tragen ihrerseits die Unterteilwände 18. Die iäeitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 werden zwischen den Wellen der mittleren Abschnitte 1oa und der unteren Abschnitte 1oc der Platten 1o umfaßt und festgehalten. Normalerweise ist die Kraft, die auf die Seitenabschnitte 19 der Unterteilwände 18 durch die Wellen ausgeübt wird, groß genug, um die Unterteilwände 18 in ihrer anfänglich zusammengebauten Lage mit einer kleinen lichten Weite zwischen den unteren Enden der Unterteilwände und Streifen 14 zu halten.

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Claims

Ansprüche

1. Verdampfer zum Verdampfen einer Flüssigkeit mit Hilfe von Heizdampf oder einem anderen geeigneten Heizmedium mit mindestens einem Paar von senkrecht angeordneten, in Abstand zueinander liegenden parallelen Platten, deren mittlere Abschnitte den zentralen Verdampfungskanal und deren oberen Abschnitt-e eine die zu verdampfende Flüssigkeit aufnehmende Druckverringerungsöffnung bilden, nach Patent (Patentanmeldung P Ι6ο1225·2-13), dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Verdampfer in Heihe . Sbereinanderliegend miteinander unter Bildung einer entsprechenden Anzahl von Verdampfungsstufen verbunden sind und daß zwischen jedem Paar der senkrecht Obereinanderliegenden Stufen ein Sammelbehälter oder Sammeltrog zur Trennung des Heizdampfkondensats von der zurückbleibenden, nicht verdampften Flüssigkeit aus dem oder jedem zentralen Verdampfung skanal vorgesehen ist.

2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammeltrog einen niedrigen zentralen Abschnitt umfaßt, der als Auffangbehälter oder Reservoir für die nicht verdampfte Flüssigkeit dient und eine Mehrzahl sich nach

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anssen erstreckender JLuslaBmundungen "besitzt, um die !flüssigkeit zn den Xirnekverringerungs öffnung en zu leiten, die zv. den zentralen Verdempfungsltanälen der nächsten Stufe des "Verdampfers fuhren,, wobei der zentrale Anschnitt eine Mehrzahl von !!analen besitzt, die sich nach au ssen erstrecken., mm nicht verdampf ts Flüssigkeit aus den zentralen Terdampfüngskanälen der vorangegangenen Stuf e aufzunehmen und zum zentralen Abschnitt des Sammeltroges zu leiten. .

3· Verdampfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Kanäle in der Sähe deren -&nden und entfernt von dem zentralen .Abschnitt des Öammeltroges sieh quer erstreckende Behälter vorgesehen sind, um Kondensat, das über die iuslaßkanäle der vorhergehenden Stufe strömt, aufzunehmen, wobei diese Äuslaßkanäle so angeordnet sind, daß das Kondensat hauptsächlich oder vollständig zu den seitlichen Bändern üer ^uslaßkanäle geführt wird, um in

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die genannten Behälter zu fließen.

4, Verdampfer nach JLnsprueh 3-» dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter offene £nden aufweisen, so daß das hierin gesammelte Kondensat an den Enden der Behälter in der Sähe von feststehenden Seitenplatten, die einen !Peil des Gehäuses bilden, ausläuft, um an diesen Seitenplatten herunterzulaufen und in die äusseren Heizkanäle der nächsten Stufe zu gelangen.

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5. Verdampfer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Vorkehrungen getroffen sind, einen Teil des Dampfes an irgendeiner oder jeder Stufe zu entnehmen, um damit Wärmeaustauscher zu "beaufschlagen, durch die die ursprüngliche zu verdampfende Flüssigkeit strömt, bevor sie in die erste Stufe des Verdampfers eintritt.

6. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Abschnitte der Platten, die die zentralen Verdampfungskanäle begrenzen, geriffelte oder gewellte JTorm aufweisen«.

7. Verdampfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Abschnitte der Platten mit Wellen ausgestattet sind, die zu den senkrechten Rändern der Platten unter einem Winkel geneigt verlaufen.

8. Verdampfer nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Plattenpaar, die mit ihren Oberflächen aufeinander zu gerichtet sind, um jeweils einen zentralen Verdampfungskanal zu begrenzen, so zueinander angeordnet sind, daß die Wellen der jeweiligen Platte sich einander kreuzen, so daß sich die Platten an einer Mehrzahl voneinander getrennter Punkte berühren.

9. Verdampfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

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die mittleren Abschnitte der Platten einen ebenen Rand an allen Seiten aufweisen, wobei die Wellen mit Abstand vom Rand Jeder Platte enden.

10. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß ein Verteilungselement innerhalb des zentralen Verdampfungskanals angeordnet ist, das durch Jedes Plattenpaar im Bereich der oberen -fcnden begrenzt ist, um die zu verdampfende Flüssigkeit von der Druckverringerungs-

öffnung nach den Innenseiten des zentralen Verdampfungskanals zu leiten, so daß die Bildung eines kontinuierlichen dünnen ablaufenden Films dieser zu verdampfenden Flüssigkeit hierauf gewährleistet ist.

11. Verdampfer nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilungselement im allgemeinen trogfÖrmige Gestalt aufweist, so daß die zu verdampfende Flüssigkeit, nachdem sie durch die genannte Öffnung geflossen ist, gezwungen wird, an Jeder Seite der oberen Abschnitte der Platten, die die genannte Öffnung begrenzen, aufwärts zu fließen und dann nach aussen über die oberen Ränder des trogförmigen Verteilungselementes und zu den Innenseiten des zentralen Verdampfungskanals zu strömen.

12. Verdampfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Abschnitte der Platten, die den zentralen Verdampfungskanal begrenzen, nach aussen gekröpfte Teile

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umfaßen, die über der DruckverringerungsÖffnung liegen und daß die jeweiligen Beiten des trogförmigen Verteilungselementes entsprechend nach aussen abgekröpfte Teile aufweisen, wobei die über die oberen Ränder des trogförmigen Verteilerelementes überfliessende zu verdampfende Flüssigkeit gezwungen wird, nach innen über die genannten nach aussen abgekröpften Teile der mittleren Bereiche der Platten zu strömen.

13. Verdampfer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten des trogförmigen Verteilerelementes mit einer Mehrzahl nach innen und aussen weisenden Abstandsgliedern versehen sind, die dazu dienen, das Verteilungselement in Abstand zu den oberen und mittleren Abschnitten der Platten zu halten, die zusammen den zentralen Verdampfung skanal begrenzen.

14. Verdampfer nach einem der -Ansprüche 1 bis 13 _s dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der oberen Abschnitte der Platten, die die Druckverringerungsöffnung begrenzen, mit einem vorbestimmten minimalen Abstand voneinander angeordnet sind.

15· Verdampfer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Abschnitte der Platten jeweils in der Nähe der unteren Ränder dieser Abschnitte Teile aufweisen, wobei diese Teile jeweils nach innen weisende Abstandsglieder

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besitzen, um diese !eile mit einem vorbestimmten, minimalen Abstand voneinander zu halten.

16. Verdampfer nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsglieder starre Gebilde in den Platten umfassen.

17* Verdampfer nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsglieder ein im wesentlichen starres oder nicht zusammendrückbares Teil besitzen, das den minimalen Abstand begrenzt, und ein biegsames, verformbares Teil, das dazu beiträgt, die Teile der Platten weiter voneinander in Abstand zu halten, wenn die geeigneten Druckbedingungen auftreten.

18. "Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 17 > dadurch gekennzeichnet, daß (jede der Unterteilwände einen plattenförmigen Abachnitt aus wärmedämmendem Material an der Stelle besitzt, an der sie in die Behälter oder Reservoirs eintaucht.

19· Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Platten als ein Gebilde geformt ist, bei dem die oteren und ,unteren Abschnitte jeweils Teile besitzen, die an den oberen bzw. unteren Rändern des mittleren Abschnitts befestigt sind.

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20. Verdampfer nach Anspruch 19,dadurch gekennzeichnet, daß die aneinanderstossenden Ränder des oberen und des mittleren Abschnitts jeder Platte übereinandergefaltet und miteinander verbunden sind.

21. Verdampfer nach Anspruch 19 oder 2o, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschnitt jeder Platte ein flaches plattenförmiges Clement besitzt, dessen unterer Rand mit dem unteren Rand des mittleren Abschnitts mit Hilfe eines umgekehrten kanalförmigen Gliedes verbunden ist.

22. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Abschnitte der Platten geriffelt oder gewellt sind.

23. Verdampfer nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Abschnitte der Platten mit Wellen versehen sind, die sich in bezug auf die senkrechten Seiten der Platten unter einem Winkel geneigt erstrecken.

24. Verdampfer nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Plattenpaar mit seinen unteren Abschnitten, die Oberseiten aufeinander zu gerichtet, um den Auslaßkanal zu begrenzen, so angeordnet sind, daß die Wellen der jeweiligen Platte sich kreuzen, so da£ sich die Platten einander an einer Mehrzahl voneinander getrennten Punkten berühren.

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25· Verdampfer nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Abschnitte der Platten ebene Ränder an allen leiten aufweisen, wobei die Wellen mit Abstand von den Händern der unteren Abschnitte der Platten enden.

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