DE2619525C3 - Dünnschichtverdampfer mit rotierenden Einbauten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dünnschichtverdampfer mit rotierenden Einbauten, wie er im Oberbegriff des Palentanspruches beschrieben ist.

Ein solcher Verdampfer ist z. B. in der DE-OS 67 057 beschrieben. Beim Betreiben dieser, Verdampfers wird die zu behandelnde Flüssigkeit aus den Bohrungen der Trommel auf die beheizte Seitenwand verspritzt und dort verdampft; dabei ist es unvermeidlich, daß der Dampf verspritztt Flüssigkeitstropfen mit sich führt. Die Abscheideeinrichtung, die zur Reinigung des sich bildenden Dampfes von den Tropfen der verdampfbaren Flüssigkeit erforderlich ist, nimmt einen bestimmten Raum ein, der bei Sollabmessungen des Verdampfers die Nutzhöhe des Gehäuses vermindert. Außerdem werden Tropfen, die durch den Dampf aus den unteren Abschnitten in den Oberteil mitgenommen wurden, nach der Abscheidung mit dem Ausgangspro dukt vermischt, was die Aufenthaltsdauer des letzteren im Hochtemperaturbereich erheblich verlängert und folglich die Verluste durch thermische Zerlegung vergrößert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Dünnschichtverdampfer mit rotierenden Einbauten zu entwickeln, bei dem die Trommeln außer dem Verspritzen der zu verdampfenden Flüssigkeit auch die Abscheidung der Tropfen der zu verdampfenden Flüssigkeit von den entstehenden Dämpfen gewährleisten, wodurch sowohl eine besondere Abscheideeinrichtung wie das rückläufige Vermischen der zu verdampfenden Flüssigkeit vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die mit diesen Maßnahmen erreichte Wirkung besteht darin, daß die Trommel gleichzeitig mit der Berieselung der ganzen Wärmeaustauschfläche auch eine Abscheidung der entstandenen Tropfen gewährlei-"> stet. Dazu wird eine Änderung der Laufrichtung im Labyrinthdurchgang für den Dampf benutzt, der von der Verdampfungsfläche zum Trommelmittelpunkt strömt. Die Tropfen der vom Dampf mitgenommenen Flüssigkeit schlagen sich dabei auf die Außenfläche der

ίο Trommel nieder und werden zurück auf die Wärmeauslauschoberfläche geschleudert, praktisch gegen dieselbe Stelle von der sie mitgenommen wurden. Dadurch wird die rückläufige Vermischung der Flüssigkeit vermindert und die maximale Aufenthaltsdauer der Flüssigkeit im Verdampfer um mehr als das Zweifache im Vergleich mit bekannten Verdampfern mit Einzelabscheideeinrichtung verkürzt, was eine erhebliche Verbesserung der Konzentralgüte ergibt.

Eine Abscheideeinrichtung nimmt üblicherweise ca.

30% der Nutzhöhe eines Verdampfers in Anspruch. Eine Beseitigung der Abscheidevorrichtung beim erfindungsgemäßen Verdampfer ermöglicht es, die Verdampferleistung bei denselben Außenabmessungen um 20% zv erhöhen, wobei der Metallbedarf um 15% gesenkt wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Dünnschichtverdampfer;

F i g. 2 einen Längsschnitt der Trommel in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen Schnitt IH-III nach Fig. 2;

l· i g. 4, 5 Querschnitte der Ausführungsarlcn von länglichen Kiementen, die die Trommel bilden.

Der Dünnschichtverdampfer enthält ein vertikales zylinderförmiges Gehäuse 1 (F i g. 1), das der Höhe nach in miteinander in Verbindung stehende Abschnitte 2 geteilt ist. Die Seilenwand des Gehäuses 1 wird durch Heizmäntel 3 gewärmt. Die Heizmäntel 3 haben Stutzen 4 zur Zuführung von Heizdampf und Stutzen 5 zum Ableiten des Kondensates. Der Verdampfer ist mil einer Vorrichtung zur Zuführung des flüssigen Produktes in den oberen Abschnitt des Gehäuses 1, die den Stutzen 6 enthält, mit einer Vorrichtung zum Ableiten des Konzentrates aus dem unteren Abschnitt des Gehäuses 1, die den Stutzen 7 enthält, sowie mit einer Vorrichtung zur Dampfentnahme aus dem Innenraum des Gehäuses 1, die den Stutzen 8 darstellt, versehen.

Im Gehäuse 1 ist eine Welle 9 montiert, auf der gleichachsig die Trommeln 10 befestigt sind. Die Welle 9 läuft in den Lagern 11 und 12 und ist mit einer Antriebsscheibe 13 versehen.

Zwischen den Abschnitten 2 des Gehäuses 1 sind Vorrichtungen zum Sammeln des zu verdampfenden Produktes, das vor der Wand des Gehäuses 1 in dem höher liegenden Abschnitt 2 abfließt, und zur Zuführung dieses Produktes in das Innere der Sprühtrommel 10 in der tiefer liegenden Zelle 2 angeordnet, wobei diese Vorrichtungen als Leitschirme 14, die die Form eines Kegelstumpfes aufweisen, ausgeführt sind. Diese Vorrichtungen können z. B. auch in Gestalt von Rinnen (nicht abgebildet) ausgeführt werden.

Die Trommel 10 hat eine Oberscheibe 15 und eine

^!):) Unterscheibe 16, wobei ihre Seitenwand durch an den Scheiben 15 und 16 befestigte einzelne längliche Elemente 17 (Fig. 2, 3) gebildet ist, die einen S-förmigen Querschnitt aufweisen.

Auf der Oberscheibe 15 (F i g. 2) ist eine muldenförmige Aussparung 18 vorgesehen, die zur Aufnahme der Flüssigkeit dient, welche von dem darüber liegenden Leitschirm 14 (F ig. 1) abfließt

Zum Durchlauf der Flüssigkeit aus der Aussparung 18 (F i g. 2) in das Innere der Trommel 10 dienen gegenüber den Elementen 17 angeordnete Bohrungen 19.

An den Abschnitten der Elemente 17, die am weitesten von der Welle 9 liegen, sind Bohrungen 20 zum Durchlauf der Flüssigkeit vorgesehen.

Zum Durchlauf des im Verdampfer aufsteigenden Dampfes weist die Oberscheibe 15 eine Bohrung 21, die Unterscheibe 16 aber eine Bohrung 22 auf.

Die Elemente 17 smd so angeordnet, daß ihre Seitenlängskanten 23 und 24 (Fig. 3) in die rinnenartigen Vertiefungen der benachbarten Elemente 17 eingreifen und hierdurch einen Labyrinthdurchgang 25 für den Dampf bilden.

Dabei kann der S-förmige Querschnitt der Elemente 17 eine gleichmäßige Verbindung der EinzeLbschnitte, wie es in Fig.3 dargestellt ist, aufweisen, er kann aber auch aus geradlinigen Abschnitten, wie der Querschnitt der Elemente 26 (Fig.4), bestehen, oder, wie bei dem Element 27 (Fig.5), einen spitzen Winkel an der am weitesten von der Welle liegenden Flanke haben.

^Das Profil der Elemente 17 (Fig.3) gewährleistet einen kleineren Widerstand beim Dampfdurchlauf als das Profil der Elemente 26 (F i g. 4). Das letztere sichert jedoch eine scharfe Änderung der Dampflaufrichtung und folglich eine bessere Abscheidung. Das Profil der Elemente 27 (Fig.5) bildet bessere Bedingungen für den Flüssigkeitslauf längs der Elemente 27.

Der Betrieb des Dünnschichtverdampfers verläuft wie folgt:

Die zur Verdampfung bestimmte Flüssigkeit wird J.^ri durch den Stutzen 6 (Fig. 1) der oberen Trommel 10 zugeführt, die gemeinsam mit der Welle in den Lagern 11 und 12 rotiert. Das Produki gelangt in die muldenförmige Aussparung 18 (Fig.2) an der Oberscheibe 15 und wird nach dem Passieren der Bohrungen 19 unter Einwirkung der Fliehkräfte an die Innenfläche der Elemente 17 geschleudert.

Indem die Flüssigkeit unter Schwerkraftwirkung abwärts fließt, gelangt sie an die Bohrungen 20, durch die die Flüssigkeit unter Druck in Gestalt von Strahlen nach auswärts geschleudert wird. Die Flüsoigkeitsstrahien schlagen gegen die Seitenwand des Gehäuses 1 (Fig. 1),die durch einen dem Heizmantel 3 zugeführten Wärmeträger erhitzt ist. Dabei verdampft die Flüssigkeit intensiv, da Druckstrahlen den Prozeß erheblich intensivieren. Der nicht verdampfte Flüssigkeitstei! strömt auf der Innenfläche eines jeden Abschnitts 2 und wird mittels des Leitschirms 14 der Trommel 10 des tiefer liegenden Abschnittes 2 zugeführt. Der Vorgang wiederholt sich darauf. Das Konzentrat fließt in den Unterteil des Gehäuses 1 ab und wird durch den Stutzen 7 aus dem Verdampfer entfernt.

Der sich bei der Verdampfung gebildete und Flüssigkeitstropfen enthaltende Dampf strömt durch den Labyrinthdurchgang 25 (Fig. 3). Die schroffe Änderung der Dampfströmungsrichtung führt dazu, daß sich die Flüssigkeitstropfen auf der Außenfläche der Elemente 17 niederschlagen und unter Einwirkung der Fliehkraft zurückgeschleudert werden, praktisch gegen dieselbe Stelle, an der sie sich gebildet haben. Dieser Umstand ist als großer Vorzug zu betrachten, da dadurch ein rückläufiges Vermischen der Flüssigkeit im Verdampfer beseitigt wird.

Der im Labyrinthdurchgang von den Flüssigkeitsteilchen getrennte Dampf wird dem Innenhohlraum der Trommel 10 zugeführt und gelangt nach dem Passieren der Bohrungen 22 und 21 (F i g. 2) der Scheiben 16 und 15 in den oberen Abschnitt des Gehäuses 1, von dem aus die Dampfentnahme durch den Stutzen 8 erfolgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1
Patentanspruch:

Dünnschichtverdampfer mit rotierenden Einbauten, der ein vertikales, zylinderförmiges, mit einer zentralen Welle ausgestattetes Gehäuse besitzt, dessen Seitenwand mit Heizmänteln versehen ist und das der Höhe nach in miteinander in Verbindung stehende Verdampferabschnitte unterteilt ist, von denen jeder eine auf der Welle befestigte hohle, mit Bohrungen versehene Trommel aufweist, und der mit einer Einrichtung zum Zuführen der zu verdampfenden Flüssigkeit zum Oberteil des Gehäuses, mit einer Einrichtung zum Abfünren des Konzentrates aus dem Unterteil des Gehäuses, mit einer Einrichtung zum Sammeln der von der Gehäusewand des höherliegenden Abschnittes abfließenden Flüssigkeit und zum Zuführen dieser Flüssigkeit in das Innere d<:r Trommel des lieferliegenden Abschnittes und mit einer Einrichtung zur Dampfentnahme aus dem Innenraum des Gehäuses versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand jeder Trommel (tO) aus einzelnen länglichen Elementen (17, 26, 27) mit S-förmigem Querschnitt gebildet ist, die so angeordnet sind, daß die Längskanten (23, 24) der Elemente (17, 26, 27) in die rinnenartigen Vertiefungen der benachbarten Elemente (17, 26, 27) eingreifen und einen Labyrinthdurchgang (25) für den Dampf bilden, und daß an den Stellen der Elemente (17, 26, 27), die von der Welle (9) am meisten entfernt liegen, die Bohrungen (20) für den Flüssigkeitsdurchlauf vorgesehen sind.