DE237432C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-Jig 237432 KLASSE 89 e. GRUPPE

EDWARD SHAW in CLAYTON CROFT, Dartford, Heath, Kent, Engl.

Zwecks Eindickens von Zuckersäften pflegt man den Zuckersaft durch ein System von außen in geeigneter Weise geheizter Rohre hindurchzuleiten, und zwar werden hierfür entweder Rohrschlangen der gewöhnlichen Art oder auch gerade Rohre, in denen nach der ganzen Länge Schnecken von der Art der bekannten Förderschnecken angeordnet sind, verwendet. Bei beiden genannten bekannten Vor-

ίο richtungen hat. man die Erfahrung gemacht, daß im Betriebe leicht Teile der Flüssigkeit überhitzt werden, wodurch eine Verfärbung des Zuckersaftes verursacht wird. Diese Wirkung wird bei der ersten der beiden genannten Einrichtungen anscheinend dadurch hervorgerufen, daß der Flüssigkeitsstrom im Betriebe unter der Wirkung der Zentrifugalkraft an die nach außen gekehrten Flächen der Rohrschlange sich mit Druck anlegt,, von den nach innen, der Längsachse der Rohrschlange zugekehrten Flächen hingegen sich dauernd oder zeitweise mehr oder weniger ablöst, wobei dann der frei werdende Raum von den aus der Flüssigkeit aufsteigenden Dämpfen ausgefüllt wird. Beim momentanen Zunehmen der Breite des unbenetzt bleibenden Wandstreifens der Rohrschlange bleibt stets zufolge der Kohäsionswirkung eine dünne Flüssigkeitsschicht auf den besagten Wandflächenteilen zurück, und diese Flüssigkeitsschichten, welche naturgemäß unbewegt oder nahezu unbewegt an den Wänden stehen bleiben, erfahren durch die auf die Rohrschlange einwirkende Hitze naturgemäß starke Überhitzung und Verbrennung.

Ähnliche Verhältnisse liegen auch bei der zweiten oben genannten Einrichtung im Betriebe vor, sofern je nach der Stellung der Rohre und je nach der Strömungsrichtung der Flüssigkeit in denselben der Flüssigkeitsstrom entweder aus dem auf der einen oder aus dem auf der anderen Seite der Schneckenfläche gelegenen, von der Schneckenfläche und der Rohrwand eingeschlossenen Winkelraum zeitweise oder dauernd mehr oder weniger sich zurückziehen kann. Die nachteilige Wirkung macht sich bei dieser. Einrichtung namentlich dann geltend, wenn das Rohr senkrecht steht und vom Zuckersaft in der Richtung von oben nach unten durchflossen wird, da hierbei der Zuckersaft längs der oberen und der aus ihr sich entwickelnde Dampf längs der unteren Fläche der Schnecke strömt.

Teilweise Überhitzung der einzudickenden Flüssigkeit wird bei den bekannten Einrichtungen vielfach auch durch Stocken des Flüssigkeitsstromes hervorgerufen, wenn nicht Vorkehrungen getroffen sind, durch welche erzwungen wird, daß per Zeiteinheit genau bestimmte Flüssigkeitsmengen, unabhängig von etwa auftretenden Widerstandänderungen im Durchgang, durch die Vorrichtung hindurchgehen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung der zuletzt erwähnten Einrichtung, j durch welche die Überhitzung einzelner Flüssig-

keitsteile völlig vermieden wird. Der Erfindung gemäß ist die Schnecke oder Schraube, durch welche ein spiralförmig gewundener Durchgang für die Flüssigkeit in dem . von außen erhitzten Rohr gewonnen wird, im Rohr . in solcher Weise angeordnet, daß zwischen ihren Außenrändern und der Rohrinnenfläche ein schmaler Zwischenraum vorhanden ist; es kann so ein kleiner Teil der in der Hauptsache

ίο in schraubenförmigen Windungen das Rohr durchfließenden Flüssigkeit durch die besagten Zwischenräume hindurch in gerader Linie von einem Ende des Rohres zum andern fließen, wodurch erreicht wird, daß die Rohrinnenfläche nach ihrer ganzen Ausdehnung von einer zusammenhängenden Flüssigkeitsschicht bedeckt wird.

Der schraubenförmig gewundene Weg der Flüssigkeit begünstigt, wie bekannt, die Wärme-Übertragung wie auch die sogenannte Schichtverdampfung, anderseits wird durch das Strömen von Flüssigkeit durch die Spalte in ge-. rader Linie die Konzentration der mit den Heizflächen in Berührung stehenden Schichten der Flüssigkeit am Anfang und am Ende des Rohres gleichmäßig gemacht und verhindert, daß die Schichten am Ende des Rohres bei zu starker Eindickung überhitzt .werden. Die Anordnung der Spalte zwischen den Schneckenrändern und der Rohrinnenfläche ist bei der Verdampfung dünner Flüssigkeiten von geringerer Bedeutung, wenn das Rohr wagerecht liegt und der Durchmesser in bezug auf die Ganghöhe der Schnecke verhältnismäßig groß ist, weil das Eigengewicht der Flüssigkeit dann nicht darauf hinwirkt, eine ungleichmäßige Ausbreitung der Flüssigkeit über die Rohrinnenfläche zu verursachen, eine genügend bewegliche Flüssigkeit sich also mehr oder weniger gleichmäßig über die ganze Heizfläche ausbreiten kann, während dicke Flüssigkeiten, . wie z. B. Zuckerlösungen von etwa 90 ° Brix, bei 105 ° C. sich ungleichmäßig über die Rohrinnenfläche verteilen und daher verdorben werden können, wenn nicht die Wirkungsart der Schnecke durch die Anordnung der Spalte geändert würde.

Die Breite des Spaltes zwischen den Außenrändern der Schnecke und der Innenfläche des Rohres kann je nach der Viskosität der Flüssigkeit verschieden groß sein.

In Verbindung mit der beschriebenen Vorrichtung kommt ferner eine Pumpe zur Verwendung, die so eingerichtet ist, daß sie in der Zeiteinheit bestimmte Flüssigkeitsmengen durch den schraubenförmigen Durchgang des erhitzten Rohres hindurchtreibt und auf diese Art jene Durchflußgeschwindigkeit sichert, die

■ notwendig ist, damit, unabhängig von Wider-Standsänderungen, die während des Arbeitsganges im Rohr auftreten können, der angestrebte Grad der Eindickung der Flüssigkeit erhalten wird.

Eine auf diese Weise angeordnete Vorrichtung läßt eine weit größere Verdampfungsleistung als irgendeiner der bereits existierenden derartigen Apparate erzielen.

Hierbei sei bemerkt, daß das Treiben der Flüssigkeit durch Apparate dieser Gattung mittels einer Pumpe bisher noch nie vorgeschlagen wurde, daß dies vielmehr bisher bloß bei Apparaten mit außen geheizten Heizschlangen versucht worden ist.

Eine Vorrichtung, die die wesentlichen Merkmale der Erfindung verkörpert, kann zum Konzentrieren von Flüssigkeiten verschiedener Art, z. B. Zuckerrohrsaft, Zuckerlösungen, alkalischen Lösungen und der bei der Erzeugung von Konfekt benutzten Siruparten verwendet werden, wobei sich Größenverhältnisse und Anordnung je nach den besonderen Bedürfnissen ändern.

Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel einer solchen .Verdampfungsund Konzentrierungsvorrichtung, die bestimmt ist, mit bei Erzeugung von Konfekt verwendetem Sirup zu arbeiten, und zwar stellen die Fig. ι und 2 zwei in rechtem Winkel zueinander stehende Ansichten der Vorrichtung dar. Fig. 3 zeigt in größerem Maßstabe den Oberteil der Vorrichtung im Längsschnitt. Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 3. Die Fig. 5 und 6 zeigen die aus der Vorrichtung herausgenommene Rohrschlange in Seiten- und Stirnansicht. Die Fig. 7 und 8 stellen Einzelheiten dar. Fig. 9 zeigt einen Regulierhahn im horizontalen Mittelschnitt, und die Fig. 10 und 11 sind lotrechte Schnitte nach den Linien B-B und C-C der Fig. 9.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung, ist eine Pumpe α (Fig. 1 und 2) an einem Ständer b der Vorrichtung befestigt und wird von einem Motor c durch Vermittlung eines Schneckengetriebes, einer Kurbelscheibe d, eines Kurbelzapfens e, Lenkers f und Hebels g angetrieben; das gegabelte Ende des letzteren umgreift die Pumpenstange h¹ zwischen zwei Muttern j, die in Rechts- und Linksgewinde der Pumpenstange h¹ schraubbar sind und mittels eines Fingers m (Fig. 1) verhindert werden, sich zu drehen. Durch Drehen des am oberen Ende der Stange h¹ sitzenden Handrades η kann der Abstand der Muttern 7 und damit das Maß des Leerganges zwischen dem Ende des Hebels g und dem Plunger geregelt werden, wodurch der wirksame Hub der Pumpe und damit weiterhin die Menge der jeweils durch die Eindickvorrichtung hindurchgetriebenen Flüssigkeit nach Wunsch geändert wird. Das Ende eines federbelasteten Stiftes 0

(Fig. 7) greift jeweils in einen von vier Schlitzen q der Stange h¹ ein, wodurch ein unbeabsichtigtes Sichdrehen derselben verhindert wird.

Die von der Pumpe α geförderte Flüssigkeit fließt der zu oberst angeordneten Dampfkammer u durch ein Rohr a¹ zu (s. Fig. 2, 3 und 4). Innerhalb der Kammer durchfließt die Flüssigkeit nacheinander fünf mittels Kapseln w (Fig. 3 und 4) miteinander verbundene Rohre t, von denen die ersten drei gleichen Durchmesser aufweisen, während der Durchmesser des vierten etwas größer und der Durchmesser des fünften größer als der des vierten ist. In jedem Rohr t ist mittels einer zentralen Stange 2 eine Schnecke 1 gelagert (s. Fig. 5 und 6), deren Außenränder nahezu, aber nicht ganz bis zur Rohrfläche reichen.

Die Ganghöhe der Schnecken 1 ist beim gezeichneten Ausführungsbeispiel in jedem folgenden Rohre größer als in dem vorhergehenden, sie kann aber auch vom Eingang des ersten Rohres bis zum Ausgang des letzten Rohres der Reihe gleichmäßig allmählich zunehmen, oder es kann das erforderliche Zunehmen des Durchflußquerschnitts zwischen je zwei Schneckengängen in anderer passender Weise erzielt werden. Die Flüssigkeit ist so gezwungen, auf gewundenem Wege die Rohre zu durchfließen, und es ist zufolge des Zwischenraums zwischen den Schneckenrändern und der Rohrinnenfläche Sicherheit vorhanden, daß die Rohrinnenfläche stets von einer zusammenhängenden' Flüssigkeitsschicht bedeckt ist.
Das letzte erhitzte Rohr t mündet in den unteren Teil eines Topfes oder Abscheiders 4 ein (s. Fig. 3), dessen oberes Ende durch die Vermittlung eines Rohres 7 mit einem (nicht gezeichneten) Kondensator in Verbindung steht (Fig. 3 und 4).

Die eingedickte Flüssigkeit wird durch einen röhrenförmigen Fortsatz 8 des trichterartig zu-

. laufenden unteren Endes des Abscheiders 4 nach außen geleitet. Die Austrittsöffnung wird für gewöhnlich durch ein mittels eines Gewichtshebels 10 gegen seinen Sitz gedrücktes Ventil 9 geschlossen erhalten (Fig. 1 und 3).

Die eingedickte Flüssigkeit wird durch einen auf und nieder gehenden hohlen Plunger 13 (s. Fig. 3 und 8) gefördert, der mittels eines in seine Höhlung genau passenden, feststehenden Kolbens 14 geführt wird. Dieser Kolben sowie seine Kolbenstange 15 haben zwei in der Längsrichtung sich erstreckende Bohrungen 16 (Fig. 8), deren eine in den Hohlraum des Plungers 13 unter dem Kolben 14 mündet, während die andere durch die radiale Bohrung 20 (Fig. 8) mit dem Hohlraum über dem Kolben in Verbindung steht.

An die Enden der Bohrungen 16 sind Rohre 17 und 18 (Fig. 3, 4 und 1, 2) angeschlossen, die zu einem an der Säule b unterhalb des Abscheiders u angeordneten Hahngehäuse 19 (Fig. 10, 11 und 1, 2) führen. An das Hahngehäuse ist außerdem das Dampfzuführungsrohr 23 und das Dampfableitungsrohr 24 (Fig. 10 und 11) angeschlossen. Je nach der Drehstellung des mittels eines Hebelarmes 26, eines Lenkers 28 und eines Zwischenlenkers k vom Kurbelzapfen e (Fig. 1 und 2) aus in Drehung versetzten Hahnkükens 25 (Fig. 10 und 11) ist bald der Raum unterhalb des Kolbens 14 mit der Dampfzuleitung 23 und der Raum über dem Kolben mit der Dampfableitung verbunden, bald ist es umgekehrt.

Ist zufolge der Einwirkung des in den Hohlraum des Plungers über dem Kolben eingetretenen Dampfes der Plunger hochgestiegen, so tritt eingedickte Flüssigkeit in das zylindrische Austrittsende des Abscheiders ein; beim folgenden Niedergehen des Plungers wird die Flüssigkeit unter Aufdrücken des Ventils aus der Öffnung herausgedrückt und fließt in freiem Strahle in das auf dem Konsol 21 stehende Becken 22 (Fig. 1 und 2).

Um zu verhindern, daß die Kolbenstange 15 mit konzentrierter Flüssigkeit in Berührung kommt, wird diese von einer am Endrand des Plungers 13 befestigten Hülse 40 (Fig. 3) umschlossen ; durch die in eine der Bohrungen 16 mündende radiale Bohrung 41 kann Dampf in den Raum zwischen der Kolbenstange 15 und der Hülse 40 einströmen. Der »Heizdampf strömt durch das Zuleitungsrohr 47 (Fig. 4) zur Kammer, und das im Abscheider u sich niederschlagende Kondenswasser kann durch ein mit Ventil versehenes Abflußrohr 46 (Fig. 1 und 3) in den Ständer δ abfließen, aus dem es mittels Rohr 48 (Fig. 1 und 2) abgezogen wird.

Claims (3)

Patent-Ansprüche: 1o°

1. Vorrichtung zum Verdampfen oder Eindicken von Flüssigkeiten, bei welcher die Flüssigkeit mittels einer Pumpe durch ein von außen erhitztes Rohr in schraubenartigen Windungen hindurchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Außenrändern der im Rohr ft) fest gelagerten Führungsschnecken und der Rohrinnenfläche ein kleiner Zwischenraum angeordnet ist derart, daß bei dem Gebrauch der Vorrichtung die Rohrinnenfläche von einer zusammenhängenden Flüssigkeitsschicht bedeckt ist, wodurch eine Überhitzung von Teilen der Flüssigkeit vermieden wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von mehreren in Reihe miteinander verbundenen, mit Schnecken (1) versehenen Rohren ft) die ersten gleichen 12Q

Durchmesser aufweisen, während jedes der nächsten breiter als das vorhergehende ist, wobei die Ganghöhe der Schnecken in jedem folgenden Rohre größer als im vorhergehenden ist. -

3. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe der Schnecken vom Eingang des ersten Rohres (t) bis zum Ausgang des letzten Rohres allmählich zunimmt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.