DE2700162B2

DE2700162B2 - Rotierender Stoff- und Wärmeaustauscher

Info

Publication number: DE2700162B2
Application number: DE2700162A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-12-29
Filing date: 1977-01-04
Publication date: 1979-11-15
Also published as: FR2377823A1; NL7700584A; GB1532941A; DD129401A1; FR2377823B1; DE2700162C3; NL169138C; DE2700162A1; BE850859A; CH615595A5; NL169138B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Durchführung von Stoff- und Wärmeaustauschprozessen zwischen Gas und Flüssigkeit, zum Beispiel zur Durchführung von Rektifikation, Absorption, Chemosorption, Naßentstaubung von Gas, Abkühlung und Befeuchtung von Gasen, und zwar auf einen rotierenden Stoff- und Wärmeaustauscher für Gase und Flüssigkeiten. Bevorzugtes Einsatzgebiet der Erfindung ist die Vakuumrektifikation von Stoffen, die gegenüber erhöhten Temperaturen empfindlich sind.

Bekannt ist ein rotierender Wärmeaustauscher (s.

Urheberschein der UdSSR, Nr. 2 03 621), der ein im Querschnitt rundes Gehäuse mit Rohrstutzen zur Einführung von Flüssigkeit in das Gehäuse an einem seiner Enden und zur Abführung von Flüssigkeit aus dem Gehäuse an seinem anderen Ende sowie zur Einführung von Gas in das Gehäuse an einem seiner Enden und zur Abführung von Gas aus dem Gehäuse an seinem anderen Ende und weiterhin eine koaxial im Gehäuse drehbar aufgestellte Welle mit den darauf befestigten Berieselungsstufen enthält. Die Beriese-

ίο lungsstufen werden durch Blech':.ander gebildet, die in Form von von der Welle auseinanderlaufenden Spiralen gebogen und an ihren Rändern in Richtung zur Welle umgebördelt sind. Der bekannte Apparat beinhaltet auch Überströmungseinrichtungen zur Fortbewegung

4^r> von Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe zur anderen. Jede Überströmungseinrichtung weist einen an der inneren Oberfläche des Gehäuses befestigten ringförmigen Flüssigkeitsabscheider für Aufnahme von Flüssigkeit, die von einer Berieselungsstufe abgelassen wird,

so und eine Überlaufrohrleitung auf. Das Aufnahmeende der Überlaufrohrleitung kommuniziert mit dem Flüssigkeitsabscheider, und daß Ablaßende ist mit einer anderen Berieselungsstufe: verbunden.
Beim Betrieb des bekannten Wärmeaustauschers, der

w senkrecht aufgestellt ist, wird seine Welle zur Drehung gebracht. Flüssigkeit wird in das Gehäuse von oben durch einen Rohrstutzen eingeführt und tritt in die oberste Berieselungsstufe von oben ein. Unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften verteilt sich die

M) Flüssigkeit an den Blechbändern der jeweiligen Berieselungsstufe in Form eines Filmes und strömt vom Zentrum zur Peripherie der Berieselungsstufe. Von der Peripherie der Berieselungsstufe wird die Flüssigkeit in einen ringförmigen Flüssigkeitsabscheider abgelassen,

f>5 der an der Wandung des Gehäuses befestigt ist. Aus dem Flüssigkeitsabscheider strömt die Flüssigkeit durch eine mit ihm kommunizierende Überlaufrohrleitung unter der Einwirkung von Schwerkraft auf die darunter

angebrachte Berieselungssmfe über. Hierdurch strömt die Flüssigkeit durch die ganze Anlage. Die von der untersten Berieselungsstufe abgelassene Flüssigkeit wird aus dem Apparat durch einen Rohrstutzen abgeleitet, der am unteren Ende des Apparates befestigt ist. Gas wird in den Apparat von unten eingeführt und von oben durch die Rohrstutzen abgeleitet, mit denen sein Gehäuse versehen ist. Das Gas durchquert die Berieselungsstufen durch Spalten zwischen den Blechbändern, wwöei es mit dem Flüssigkeitsfilm in Berührung kommt, der die Bänder benetzt

Der bekannte Wärmeaustauscher weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf, die den Wirkungsgrad des Stoff- und Wärmeaustausches herabsetzen.

Einer der Nachteile besteht darin, daß der Apparat bei Abweichung seines Gehäuses von der senkrechten Stellung, zum Beispiel bei unsachgemäßer Montage, betriebsunsicher ist. Hierbei sammelt sich Flüssigkeit auf dem Abschnitt des ringförmigen Flüssigkeitsabscheiders an, der sich in der untersten Stellung >o gegenüber den anderen Abschnitten befindet. Wenn sich dabei das Aufnahmeende der übeiiaufruhrieitung an dem diametral entgegengesetzten, das heißt an dem besonders erhöhten Abschnitt des Flüssigkeitsabscheiders befindet, so strömt die Flüssigkeit mindestens teilweise über den Rand des ringförmigen Flüssigkeitsabscheiders auf den am niedrigsten liegenden Abschnitt, ohne dabei in die Überlaufrohrleitung zu gelangen. Dadurch kann die Überströmung der Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe auf eine andere mindestens in teilweise gestört werden. Wenn aber das Aufnahmeende der Überlaufrohrleitung auf den untersten Abschnitt des ringförmigen Flüssigkeitsabscheiders gerät, so kann das Ablaßende der Überlaufrohrleitung über ihrem Aufnahmeende liegen. »

Da die Flüssigkeit sich in der Überlaufrohrleitung lediglich unter der Einwirkung der Schwerkraft bewegen kann, verursacht das die Verringerung der Durchlaßfähigkeit der Rohrleitung und das übermäßige Anfüllen des Flüssigkeitsabscheiders mit der darauffolgenden unkontrollierbaren Ausströmung von Flüssigkeit.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es nicht möglich ist, den Rücklauf der Flüssigkeit auf einer Berieselungsstufe zu erreichen. Es ist nicht möglich, « Flüssigkeit, die von einer Berieselungsstufe abgelassen wird, auf die gleiche Stufe zurückzuführen. Diese Rückführung wird von der Schwerkraft verhindert. Die Rezirkulation von Flüssigkeit auf einer Berieselungsstufe ermöglicht es aber, das vollständige Benetzen der >n Stufe auch in dem Fail zu sichern, wenn die gesamte Durcnflußmenge der dem Apparat zugeleiteten Flüssigkeit gering ist.

Noch ein Nachteil des bekannten Wärmeaustauschers besteht in der Kompliziertheit seiner Montage -,; und Demontage. Die Überlaufrohrleitungen sind in Form von radialen Abflußrinnen ausgeführt, die mit dem Gehäuse verbunden und im Raum zwischen den Bericselungsstufen angebracht sind. Für die Herausnahme der Welle mit den darauf angeordneten Beriese- mi liingsstufen aus dem Apparat ist es erforderlich, vorher sämtliche radiale Abflußrinnen aus dem Apparat zu entfernen, deren Anzahl oft groß ist.

Noch ein weiterer Nachteil des bekannten Wärmeaustauschers besteht in der ungenügend großen b^r> Wärmcaustausclifliiehe. Bei Durchführung des Pro/.es ses der Chemosorption im Apparat, die durch die Entwicklung großer Wärmemengen gekennzeichnet wird, entsteht öfters die Notwendigkeit, die von der Flüssigkeit entstehende Wärme abzuführen.

Im bekannten Apparat kann die genannte Wärmeableitung nur durch die Wandungen des Gehäuses des Apparates stattfinden, der mit einem kühlenden Außenmantel versehen werden kann. Hierdurch ist die Wärmeaustauschfläche durch die Wandungen des Apparates eingeschränkt, was öfters ein hemmender Faktor für Erhöhung seiner Effektivität und Leistung ist. Die Anbringung von Kühlschlangen im ringförmigen Flüssigkeitsabscheider selbst kann infolge des beschränkten Rauminhalts des Flüssigkeitsabscheiders die Wärmeaustauschfläche nicht wesentlich vergrößern.

Noch ein Nachteil des bekannten Wärmeaustauschers besteht in der Unmöglichkeit seines Betriebes in horizontaler Stellung.

Bekannt ist ferner ein rotierender Wärmeaustauscher, der ein horizontales Gehäuse_s eine koaxiale Welle, an der Welle befestigte Berieselungsstufen und ringförmige Flüssigkeitsabscheider, die an den Berieselungsstufen angeordnet sind, aufwf".;t, wobei der innere Hohlraum ringförmiger Rinnen rriit Aufnahrnccndcn von Überlaufrohrleitungen kommuniziert, deren Abflußenden an die angrenzenden Berieselungsstufen angeschlossen sind (siehe Urheberschein der UdSSR Nr. 2 59i?22). Solche Apparate sind jedoch nur bei ausreichend großer Drehgeschwindigkeit der Welle betriebsfähig, da sonst infolge der geringen Auflaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit auf das offene Aufnahmeende einer Überlaufrohrleitung die Überströmung der Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe auf die andere nicht gesichert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rotierenden Wärmeaustauscher zu entwickeln, dessen Konstruktion ein sicheres Überströmen von Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe auf die andere auch bei Abweichung des Apparates von der senkrechten Stellung bis hin zur horizontalen Stellung gewährleistet.

Bei einem rotierenden Stoff- und Wärmeaustauscher, bestehend aus einem im Querschnitt runden Gehäuse mit Rohrstutzen zur Einführung von Flüssigkeit in das Cehäuse an dem einen seiner Enden und zur Ableitung von Flüssigkeit aus dem Gehäuse an dem anderen Ende und mit Rohrstutzen zur Einführung von Gas in das Gehäuse an dem einen seiner Enden und zum Ableiten von Gas aus dem Gehäuse an dem anderen Ende, mit einer drehbaren, koaxial im Gehäuse angeordneten vertikalen Welle mit daran befestigten Berieselungsstufen, die von Bändern gebildet werden, die die Form von gewundenen, von der Welle nach außen verlaufenden Spiralen aufweisen und deren Ränder in Richtung zur Welle umgebördelt sind, sowie bestehend aus mindestens einer Überströmungseinrichtung zur Förderung von Flüssigkeit von einer Bcrieselungsstufe auf die andere, die einen an der Innenoberfläche des Gehäuses befestigten ringförmigen Flüssigkeitsabscheider für die Aufnahme von Flüssigkeit aufweist, die von einer Berieselungsstiife abgelassen wird, und die eine Überlaufrohrleitung besitzt, deren Aufnahmetndc rr.it dem Flüssigkeitsscheider kommuniziert und deren Abflußende an eine andere Berieselungsstufe angeschlossen ist, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Flüssigkeitsabscheider in Form einer die Berieselungsstufe umgebenden ringförmigen Rinne ausgeführt ist, in deren Innenraum mindestens eine mit der Peripherie der Beriesclungssiufe verbundene Trennwand ragt, die quer über der ringförmigen Rinne angeordnet ist.

Ein derartiger Wärmeaustauscher ist bei einer

27 OO 162

beliebigen Abweichung seines Gehäuses von der senkrechten Stellung betriebssicher. Die an der Peripherie der Berieselungsstufen befestigten Trennwände, die in den Hohlraum der ringförmigen Rinnen-Flüssigkeitsabscheider eingeführt und quer zu den Rinnen angeordnet sind, sichern die Verwirbelung der Flüssigkeit in den ringförmigen Rinnen. Hierdurch entstehen Zentrifugalkräfte, die die Flüssigkeit an den Boden der ringförmigen Rinnen andrücken.

Die entstehende Druckhöhe der Flüssigkeit gewährleistet ihre zwangsläufige Bewegung innerhalb der Übcrlaufrohrleitung. Dübei übertreffen die auf clic Flüssigkeit infolge ihrer Verwirbelung einwirkenden Kräfte in ihrer Größe die Schwerkraft. Die Form der Oberfläche der Flüssigkeit, die sich in der ringförmigen Rinne befindet, hängt dabei nicht mehr vom Grad der Abweichung der Achse des Apparates von der Senkrechten ab. genauso wenig wie die die Flüssigkeil durch die (Jberlaufrohrleitung durchpressende Kraft nicht von der F.inwirkung der Schwerkraft abhängt.

Wenn das Gehäuse des Wärmeaustauschers im wesentlichen senkrecht angeordnet ist. soll die Über Strömungseinrichtung zweckmüßigerweise zusätzlich mit einer Rezirkulationsrohrleitung versehen werden, deren Aufnahmeende mit der ringförmigen Rinne kommuniziert, die die Berieselungsstufe umgibt, und deren Ablaßende über ihrem Aufnahmeende liegt und die von oben an die gleiche Berieselungsstufe angeschlossen wird. Dadurch wird eine Re/irkulation von Flüssigkeit auf eine Berieselungsstufe ermöglicht. Die für die F'örderung der Flüssigkeit in der Rezirkulationsrohrleitung erforderliche Druckhöhe entsteht dabei unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften, die auf die Flüssigkeit, die in einer ringförmigen Rinne wirbelt, wirksam werden.

Fs ist ebenfalls wünschenswert, die Rezirkulationsrohrleitung mit einem Einstellventil zu versehen. Das ermöglicht, die Menge der rezirkulierenden Flüssigkeit auf der jeweiligen Berieselungsstufe ohne eine besondere Einstellung des Apparates durch eine ?infache Drehung des Einsiellorganes des \ entils zu regeln, das außerhalb des Apparates angeordnet ist. Bei vollständig geschlossenem Ventil ist die Rezirkulation der Flüssigkeit auf einer Berieselungsstufe ausgeschlossen.

Es ist auch wünschenswert, die Ablaßenden der Uberlaufrohneitungen etwas weiter von der Achse des Apparates als die Peripherie der Berieselungsstufen anzubringen und die mit der Peripherie der Berieselungsstufen verbundenen Trennwände übereinander anzuordnen und auf einer gemeinsamen Stange zu befestigen, die parallel zur Achse des Apparates liegt und am periph-iren Teil der Berieselungsstufen mit der Möglichkeit der Drehung um die eigene Achse befestigt ist.

Dabei wird die Montage und Demontage des Wärmeaustauschers vereinfacht. Vor der Demontage des Apparates besteht keine Notwendigkeit, die Überlaufrohrleitungen zu entfernen, da sie nicht mehr die Entfernung des Rotors aus dem Apparat verhindern, der aus den auf der Welle befestigten Berieselungsstufen besteht. Die auf der gemeinsamen Stange befestigten und beim Betrieb des Apparates in die inneren Hohlräume der ringförmigen Rinnen hineinragenden Trennwände werden durch die Drehung der sie tragenden Stange aus den ringförmigen Rinnen herausgeführt und an die Peripherie der Berieselungsstufen angedrückt. Daraufhin kann der Rotor frei aus dem Apparat herausgenommen werden.

Die Druckhöhe der Flüssigkeit beim Betrieb de Apparates soll in diesem Fall das Auftreffen des Strahl· der aus der Überlaufrohrleilung ausströmt, in die Mitd der jeweiligen Rerieseliingsstufe sichern.

Es ist auch wünschenswert, in den Kreislau mindestens einer Überlaufrohrleitung einen Oberflä chenwärmeaustauscher einzufügen, der außerhalb de Apparates aufgestellt ist. In diesem Wärmeaustausche kann man die überschüssige Wärme von der Flüssigkei bei Durchführung einer exothermischen Reaktion in Apparat abführen. Dabei wird die für das Durchpressei der Flüssigkeit durch die Überlaufrohrlcmmg um Arbeitskanäle des Oberflächenwärmeaustauschers er forderliche Druckhöhe durch zwangsläufige Verwirbe lung der Flüssigkeit in einer ringförmigen Rinm gesichert. Hierdurch kann man, ohne Änderungen ii Konstruktionsabmessungen des Apparates vor/uneh men. die für die Kühlung der Flüssigkeit erforderlich* Oberfläche eines Wärmeaustauschers beliebig vercrö Bern.

Es ist wünschenswert, daß in einem Apparat, dcsset Gehäuse im wesentlichen horizontal angeordnet ist. ai den Boden der ringförmigen Rinne außenseitig eini Kammer angrenzt, die über der Achse des Gehäuse liegt, mit dem Innenraum der ringförmigen Rinne durcl die in ihrem oberen Teil angeordnete Einlaßöffnung kommuniziert und in ihrem unteren Teil eine Ablaßöff nung aufweist, die mit dem Aufnahmeende de Überlaufrohrleitung in Verbindung steht, wobei die Einlaßöffnung in ihrer Querschnittsfläche die Ablaßöff nung wesentlich übertrifft. Eine derartige Konstruktioi des Wärmeaustauschers ist in horizontaler Stellung auch bei geringen Drehzahlen seiner Welle betricbsfa hig. Dabei ist für eine normale l'lberströmung vor Flüssigkeit von einer Beriest-Iungsstufe auf die andere keine große zusätzliche Dr ickhöhe der Flüssigkei erforderlich. Durch das Voi handensein der an di( ringförmige Rinne angrenzenden Kammer und dci großen Querschnitt der Einlaßöffnung der Kammci wird die Rolle der Trennwände lediglich auf da: »Anhäufen« der Flüssigkeit an der Einlaßöffnung dei Kammer begrenzt. Aus der Kammer fließt dii Flüssigkeit nur unter Einwirkung der Schwerkraf weiter.

Es ist ebenfalls wünschenswert, das Ablaßende dei Überlaufrohrleitung in Rohrstutzen zu verzweigen. di( an zwei verschiedenen Berieselungsstufen angeschlos sen sind. Das ermöglicht, neben der Überführung dei Flüssigkeit auf die nächstfolgende Berieselungsstufi auch eine teilweise Rückführung der Flüssigkeit auf die Berieselungsstufe. von der die Flüssigkeit bereit; abgelassen wurde.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Bc Schreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeich nungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Wärmeaustauscher im Längsschnitt:

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der F i g. 1;

F i g. 3 eine Ausführungsvariante des Wärmeaustau schers mit horizontal angeordnetem Gehäuse, irr Längsschnitt;

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 3:

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der F i g. 3;

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der F i g. 5 in vergrößertem Maßstab.

Der Wärmeaustauscher umfaßt ein im Querschniti rundes Gehäuse 1 (F i g. 1), das senkrecht angeordnet ist mit Rohrstutzen 2 zur Einführung von Flüssigkeit in da: Gehäuse 1 an einem seiner Enden, mit Rohrstutzen 3 zui

27 OO 162

Ableitung der Flüssigkeit an seinem anderen Ende, mit Rohrstutzen 4 zur Einführung von Gas in das Gehäuse 1 an einem seiner Enden und mit Rohrstutzen 5 zur Ableitung von Gas aus dem Gehäuse 1 an seinem anderen Ende.

Im Gehäuse 1 ist in Lagerungen 6 eine drehbare Welle 7 koaxial eingebaut. Auf der Welle 7 werden Beriesplungsstufen 8 befestigt, die von Bändern 9 gebildet werden, die rings um die Welle 7 in Form von ihr auseinanderlaufenden Spiralen gewunden und an ihren Rändern in Richtung zur Welle 7 umgebördelt sind. Die Berieselungsstufen 8 überdecken den Querschnitt des Gehäuses 1 und weisen Luftspalte 10 (F i g. I und 2) zwischen den Spiralwindungen zum Durchleiten von Gas auf.

Die Bänder 9 der Berieselungsstufe 8 sind untereinander mittels Radialrippen II verbunden, die an einer zentralen Büchse 12 der Berieselungsstufe 8 befestigt werden.

/.xir Körderung von Hüssigkeit von einer Beneselungsstufe 8 auf eine andere sind im Apparat Überströmungseinrichtungen vorgesehen. Eine Überströmungseinrichtung enthält einen Flüssigkeitsabscheider in Form einer die Berieselungsstufe umgebenden ringförmigen Rinne 13 zur Aufnahme von Flüssigkeit. die von dieser Berieselungsstufe 8 abgelassen wird, und eine Überlaufrohrleitung 14 (F ig. 1). Das Aufnahmeende 15 der Überlaufrohrleitung 14 kommuniziert mit der ringförmigen Rinne 13, die einen oberen Bördelrand 16 und einen unteren Bördelrand 17 aufweist, wobei der letztere mit einem nach oben gerichteten ringförmigen Vorsprung versehen werden kann. Der Boden 19 der ringförmigen Rinne 13 wird durch den Abschnitt der Seitenwandung des Gehäuses 1 gebildet. Das Ablaßende 20 der Rohrleitung 14 ist einer anderen Berieselungsstufe 8 zugekehrt. In den Innenhohlraum der ringförmigen Rinnen 13 ragen Trennwände 21, die quer in den Rinnen 13 liegen und mit der Peripherie der Berieselungsstufen 8 verbunden sind. Die Überströmungseinrichtungen im oberen Teil des Wärmeaustauschers sind mit zusätzlichen Rezirkulationsrohrleitungen 22 versehen. Die Ablaßenden 23 dieser Rohrleitungen 22 sind höher als ihre Aufnahmeenden 24 angeordnet, die mit der ringförmigen Rinne 13 Überlaufrohrleitungen und von oben den Berieselungsstufen 8 zugekehrt. Das gewährleistet eine teilweise Rückführung von Flüssigkeit, die von den Berieselungsstufen 8 abgelassen wird, auf dieselben Berieselungsstufen 8. Der mittlere Teil der zusätzlichen Rohrleitungen 22 wird aus dem Gehäuse herausgeführt und mit einem Einstellventil 25 versehen, mit dessen Hilfe die Menge der Rezirkulationsflüssigkeit auf den Berieselungsstufen verändert werden kann.

Die Ablaßenden 20 und 23 der Rohrleitungen 14 und 22 liegen etwas weiter von der Achse des Apparates entfernt als die Peripherie der Berieselungsstufen 8. Die Trennwände 21 sind an einer gemeinsamen Stange 26 befestigt, die parallel zur Achse des Apparates an der Peripherie der Berieselungsstufen 8 mit der Möglichkeit der Drehung um die eigene Achse angeordnet ist Dabei ist die Dnickhöhe der Flüssigkeit die in den Rohrleitungen 14 und 22 mit Hilfe der mit den Berieselungsstufen umlaufenden Trennwände erzeugt wird, dafür ausreichend, um die Flüssigkeit bis zur Mitte der Berieselungsstufe 8 zu fördern. Für die Herausführung sämtlicher Trennwände 21 aus den Innenhohlräumen der ringförmigen Rinnen 13 genügt es, die Welle 7 mit den Berieselungsstufen 8 etwas anzuheben und die

Stange 26 in eine derartige Stellung zu bringen, daß die Trennwände 21 aus den Rinnen 13 herausgeführt und an die Peripherie der Berieselungsstufen 8 (wie auf F i g. 2 punktiert gezeigt) angedrückt werden. Hinterher kann die Welle 7 zusammen mit den Berieselungsstufen 8 ohne weiteres aus dem Gehäuse 1 herausgenommen werden.

In den Stromkreis der Rohrleitungen 14a (F i g. 1), die im unteren Teil des Apparates liegen, sind Oberflächenwärmeaustauscher 27 eingefügt, die außerhalb des Apparates angeordnet sind. Sie sind zur Abführung der überschüssigen Wärme von der Flüssigkeit bei Durchführung exothermischer Reaktionen im Apparat vorge sehen. Zusätzlicher Widerstand, der vom Wärmeaustauscher 27 in Bezug auf die Überströmung von Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe 8 auf eine andere ausgeübt wird, wird durch das Verwirbeln der Flüssigkeit in der ringförmigen Rinne 13 mittels der Trennwand 21 und durch die Entstehung zusätzlicher Druckhöhe der Flüssigkeit überwunden.

In einer anderen Ausführungsvariante des Wärmeaustauschers wird das Gehäuse 28 (Fig. 3) des Apparates im wesentlichen horizontal orientiert. An einem Ende des Gehäuses 28 sind Rohrstutzen für die Einführung von Flüssigkeit und Ableitung von Gas aus demselben vorgesehen und am anderen Ende Rohrstutzen für die Einführung von Gas und Ableitung von Flüssigkeit (in Fig. nicht gezeigt).

Auf der koaxial zum Gehäuse 28 angebrachten Welle 29 sind Berieselungsstufen 30 befestigt, die aus umgebördelten Bändern 31 ausgeführt sind, die spiralförmig um die Welle 29 gewunden sind. Die Bänder 31 sind mit Hilfe von Radialrippen 32 an einer zentralen Büchse 33 d<*r Berieselungsstufe 30 befestigt. An der Innenfläche des Gehäuses 28 sind ringförmige Quertrennwände 34 vorgesehen, die zusammen mit Seitenwänden des Gehäuses 28 ringförmige Rinnen 35 bilden, die die Peripherie jeder Berieselungsstufe 30 umgeben. Die ringförmigen Rinnen 35 können getrennt vom Gehäuse 28 des Apparates ausgeführt und mit einem geringen Luftspalt in diesem Gehäuse 28 (nicht gezeigt) eingebaut werden. In der in F i g. 3 abgebildeten Ausführung fällt der Boden der Rinne 35 mit der Wandung des Gehäuses 28 zusammen. Zwischen den Rinnen 35 befinden sich Zellen 36, in denen Überlaufrohrleitungen 37 (Fig. 3, 4) eingebaut sind. An der Peripherie der Berieselungsstufen 30 sind, an die Rippen 32 angelenkt, Trennwände 38 aufgehängt, die in die ringförmigen Rinnen 35 (Fig. 3) hineinragen. Die Überlaufrohrleitungen 37 werden auf eine gemeinsame Stange 39 aufgesetzt. Bei Demontage des Apparates wird die Stange 39 so gedreht daß die Rohrleitungen 37 in den Zellen 36 versenkt werden, wonach die Welle 29 zusammen mit den Berieselungsstufen 30 ganz leicht aus dem Apparat herausgenommen werden kann. Es sollen dabei die Trennwände 38 vorher in Richtung zu den Berieselungsstufen 30 gedreht werden. Das wird durch Drehung der Welle 29 in eine solche Stellung erzielt bei der sämtliche angelenkt aufgehängte Trennwände 38 unter der Einwirkung der Schwerkraft in Richtung zur jeweiligen Berieselungsstufe 30 durchhängen.

An den Boden der ringförmigen Rinne 35 grenzt von der Außenseite eine Kammer 40 an (Fig.5, 6). Die Kammer 40 liegt oberhalb der Achse des Gehäuses 28 (F i g. 5) und ist von oben durch eine Wand 41 und von unten durch eine Wand 42 sowie durch Seitenwände 43 (Fig.6) begrenzt, die die Kammer 40 in der Längsrichtung gegenüber dem Gehäuse 28 (Fig.5)

begrenzen. Die Seitenwände 43 (F i g. 6) der Kammer 40 sind so angeordnet, daß die Breite der Kammer 40 die Breite der ringförmigen Rinne 35 übersteigt und ein Teil der Kammer 40 gegenüber der Zwischenzelle 36 angebracht wird. Im gegenüber der Apparatachse oberen Teil der Kammer 40 ist eine breite Einlaßöffnung 44 (Fig. 5, 6) vorgesehen, mit deren Hilfe die Kammer 40 rnit dem Innenhohlraum der ringförmigen Rinne 35 (F ^:g. 6) kommuniziert. Im unteren Teil der Kammer 40 ist eine Auslaßöffnung 45 (F i g. 4) mit einem geringeren Durchmesser vorhanden, die mit dem Aiifnalimeende 46 der Überlaufrohrleitung 37 kommuniziert. Die AuslaQöffnung 45 der Kammer 40 liegt gegenüber der Zwischen/eile 36 (Fig. 6). Dadurch kommuniziert das Aufnahmeende 46 (Fig. J) der Überlaufrohrleitung 37 mit dem inneren Hohlraum der ringförmigen Rinne 35, die die Berieselungsstiife 30 umgibt, durch die Kammer 40 (F i g. 6). Das Ablaßende 47 (Fig. 3) der Überlaufrohrleitung 37 ist in zwei Rohrstutzen 48 und 49 verzweigt, die aut verschiedene Berieselungsstufen 30 gerichtet sind. Wenn keine Notwendigkeit für Rezirkulation von Flüssigkeit auf den Berieselungsstufen 30 besteht, wird der Rohrstutzen 49 abgeflanscht bzw. er fehlt überhaupt.

Der Wärmeaustauscher in der auf F i g. 1 und 2 abgebildeten Variante hat folgende Funktionsweise.

Die Welle 7 (F i g. 1), auf der die Berieseiungsstufen 8 befestigt sind, wird von einem auf den Zeichnungen nicht gezeigten Antrieb zur Drehung gebracht. Flüssigkeit wird durch den Rohrstutzen 2 auf die obere Beneselungsstufe 8 gefördert. Unter die Einwirkung von Zentrifugalkräften benetzt die Flüssigkeit die Bänder 9 der Berieselungsstufe 8; dann wird von der Peripherie derselben die Flüssigkeit in die ringförmige Rinne 13, die diese Berieselungsstufe 8 umgibt, abgelassen, sammelt sich dort an und beginnt dann in der ringförmigen Rinne 13 unter der Einwirkung der Trennwand 21, die mit der Peripherie der Berieselungsstufe 11 verbunden ist, zu kreisen. Dabei entsteht in der ringförmigen Rinne 13 ein sich drehender Flüssigkeitswirbel, der sich an den Boden 19 der Rinne 13 andrückt.

Hierbei wird die Flüssigkeit unter Druck in die Überlaufrohrleitung 14 verdrängt und in Form eines Strahls aus dem Ablaßende 20 der Rohrleitung 14 in den Zwischenraum zwischen den Berieselungsstufen 8 hinausgepreßt und unter der Einwirkung der Schwerkraft auf die darunterliegende Berieselungsstufe 8 abgelassen.

Ein Teil von flüssigkeit steigt durch die zusätzliche Überlaufrohrleitung 22 nach oben und fleißt auf die Ausgangsberieselungsstufe 8 zurück. Zwei der unteren Berieselungsstufen 8 haben keine Rohrstutzen für Rezirkulation von Flüssigkeit. Die die vorletzte Berieselungsstufe 8 verlassende Flüssigkeit strömt durch die Oberflächen-Wärmeaustauscher 27, die außerhalb des Apparates liegen, und kehrt danach

ίο wieder in den Apparat zurück. Dabei gibt die Flüssigkeit die überschüssige Wärme an die Wärmeaustauscher 27. Die genannten Wärmeaustauscher sind in dem Fall erforderlich, wenn sich infolge chemischer Reaktionen /wischen Gas und Flüssigkeit (Chemosorption) zu viel

ι-ι Wärme entwickelt. Als Beispiel für solche Prozesse kann das Zusammenwirken von Stickstoffoxiden mit Wasser bei Raumtemperaturen unter Druck mit Bildung von Salpetersäure dienen.

Gas wird in den Apparat durch den Rohrstutzen 4

2Ii eingeführt und durch den Rohrstutzen 5 aus dem Apparat abgeleitet. In den Luftspalten 10 der Berieselungsstufen 8 kommt das Gas mit einem Flüssigkeitsfilm in Berührung.

Der Apparat in Gestalt der auf Fig. 3 bis 6

2ί abgebildeten Variante hai: folgende Funktionsweise. Von der sich drehenden Berieselungsstufe 30 (Fig. 3) wird Flüssigkeit in die ringförmige Rinne 35 abgelassen und fließt in ihren unteren Teil ab. Bei Drehung der Berieselungsstufe 30 haufen die Trennwände 38 die

to Flüssigkeit an und bewegen sie längs der Rinne 35 zur Einlaßöffnung 44 (Fig. 5) der Kammer 40 fort. Durch die öffnung 44 fließt die Flüssigkeit in die Kammer 40 und weiter durch die Auslaßöffnung 45 in das Aufnahmeende 46 der Überlaufrohrleitung 37 ein.

si Durch die Rohrstutzen 4il und 49 (Fig. 3) wird die Flüssigkeit in Form eines Strahls auf die Berieselungsstufe 30 herausgepreßt. Dabei kehrt ein Teil der durch den Rohrstutzen 49 herausfließenden Flüssigkeit auf die gleiche Berieselungsstufe 30 zurück, von der sie gesammelt wurde. Der andere Teil der Flüssigkeit wird durch den Rohrstutzen 48 auf eine andere Berieselungsstufe 30 gefördert. Auf solche Weise strömt die Flüssigkeit im Apparat von seinem einen Ende zum anderen. Gas strömt im Apparat im Gegenstrom. In den Luftspalten zwischen den Bändern 31 kommt das Gas mit einem Flüssigkeitsfilm in Berührung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rotierender Stoff- und Wärmeaustauscher, bestehend aus einem im Querschnitt runden Gehäuse mit Rohrstutzen zur Einführung von Flüssigkeit in das Gehäuse an dem einen seiner Enden und Ableitung von Flüssigkeit aus dem Gehäuse an dem anderen Ende und mit Rohrstutzen zur Einführung von Gas in das Gehäuse an dem einen seiner Enden und zur Ableitung von Gas aus dem Gehäuse an dem anderen Ende, mit einer drehbaren, koaxial im Gehäuse angeordneten vertikalen Welle mit daran befestigten Berieselungsstufen, die von Bändern gebildet werden, die die Form von gewundenen, von der Welle nach außen verlaufenden Spiralen aufweisen und deren Ränder in Richtung zur Welle umgebördelt sind, sowie bestehend aus mindestens einer Überströmungseinrichtung zur Förderung von Flüssigkeit von einer Berieselungsstufe auf die anderen, die einen an der Innenoberfläche des Gehäuses befestigten ringförmigen Fiüssigkeitsabscheider zur Aufnahme von Flüssigkeit aufweist, die von einer Berieselungsstufe abgelassen wird, und die eine Überlaufrohrleitung besitzt, deren Äufnahmeende mit dem Flüssigkeitsabscheider kommuniziert und deren Abflußende an eine andere Berieselungsnufe angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabscheider in Form einer die Berieselungssiufe (8) umgebenden ringförmigen Rinne (13) ausgeführt ist, in deren Innenhohlraum mindestens eine mit der Peripherie der Berieselungsstufe (8) verbundene Trennwand (21) ragt, die qner über der ringförmigen Rinne (13) angeordnet ist.

2. Stoff- und Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dessen Gehäuse im wesentlichen senkrecht angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Überströmungseinrichtung zusätzlich mit einer Rezirkulations-Überlzufrohrlcitung (22) versehen ist, deren Aufnahmeende mit der ringförmigen Rinne (13) kommuniziert, die die Berieselungsstufe (8) umgibt, und deren AblaQende (23) höher als sein Aufnahmeende (24) liegt und von oben an die gleiche Berieselungsstufe (8) angeschlossen ist.

3. Stoff- und Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rezirkulation-Überlaufrohrleitung (22) mit einem Einstellventil (25) versehen ist.

4. Stoff- und Wärmeaustauscher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaßenden (20, 23) der Überlaufrohrleitungen (14, 22) weiter von der Achse des Apparates als die Peripherie der Berieselungsstufen (8) entfernt liegen, und daß die mit der Peripherie der Berieselungsstufen (8) verbundenen Trennwände (21) übereinander liegen und an einer gemeinsamen Stange (26) befestigt sind, die parallel zur Achse des Apparates angeordnet und am peripherischen Abschnitt der Berieselungsstufen (8) drehbar um die eigene Achse befestigt ist.

5. Stoff- und Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kreislauf mindestens einer Überlaufrohrleitung (14,7^cin Oberflächen-Wärmeaustauscher (27) eingefügt ist. der außerhalb des Apparates liegt.

6. Stoff- und Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dessen Gehäuse im wesentlichen horizontal angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß an den Boden der ringförmigen Rinne (35) von außen eine

Kammer (40) angrenzt, die höher als die Achse des Gehäuses (28) liegt, durch eine in ihrem oberen Teil angeordnete Einlaßöffnung (44) mit dem Innenraum der ringförmigen Rinne (35) kommuniziert und in ihrem unteren Teil eine Auslaßöffnung (45) aufweist, die mit dem Aufnahmeende (46) der Überlaufrohrleitung (37) kommuniziert, wobei die Einlaßöffnung (44) der Kammer (40) in ihren Abmessungen die Ausiaßöffnung (45) übertrifft

7. Stoff- und Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablaßende (47) der Überlaufrohrleitung (37) in Rohrstutzen (48, 49) verzweigt ist, die an zwei verschiedene Berieselungsstufen (30) angeschlossen sind