DE3014831C2

DE3014831C2 -

Info

Publication number: DE3014831C2
Application number: DE19803014831
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Dr. Ennetbaden Ch Nabholz; Fritz Urdorf Ch Benkert
Original assignee: Micafil AG
Current assignee: Micafil Vakuumtechnik AG
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1980-04-17
Publication date: 1989-06-22
Also published as: SE448210B; DE3014831A1; SE8101264L; CH646068A5

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdampfer mit Sammelbehälter für eine Trocknungsvorrichtung für getränkte Isolationen, wobei das Trocknungsgut in einem Autoklaven mittels Kondensations wärme eines flüssigen, leicht flüchtigen Arbeitsmediums aufge heizt wird, und die Tränkflüssigkeit als höher siedendes Medium anfällt und sich mit dem Arbeitsmedium vermischt und anschlie ßend einem Verdampfer zugeführt und dort aufkonzentriert wird.

In derartigen Vorrichtungen werden beispielsweise Transformato ren behandelt, bevor sie mit Öl gefüllt werden. Falls die Trans formatorspulen vorimprägniert sind oder es sich um einen bereits im Betrieb gewesenen Transformator handelt, enthält die Isola tion Öl. Bei der Trocknung soll nicht nur Wasser, sondern auch das Öl der Isolation entzogen werden. Wird dabei die Konzen tration des Öls im Arbeitsmedium zu hoch, so beeinträchtigt der damit verbundene Dampfdruckverlust den Verfahrensablauf. In diesem Fall muß das Öl aus dem Kreislauf des Arbeitsmediums, beispielsweise des Kerosins, abgetrennt werden.

Mit den heute üblichen Arbeitsmedien und bei einer Trocknungs temperatur von zwischen 120 bis 130°C kann das Öl nicht mit der angestrebten Reinheit direkt aus dem Verdampfer extrahiert werden.

Das vorkonzentrierte Gemisch im Sammelbehälter kann in An schluß an den Trocknungsprozeß im Verdampfer weiter aufkonzen triert werden, oder laufend während der Trocknung in der ge wünschten Reinheit über eine Destillationseinrichtung abge zogen werden.

Um die erforderliche Konzentration des Öls zu erreichen, sind verschiedene Maßnahmen zur Anwendung gekommen, beispielsweise die Verwendung von Großverdampfern mit einem separaten Teil für die Aufkonzentrierung des Öls, Dünnschichtverdampfern mit separater Vorwärmung des Arbeitsmediums oder Kleinverdampfern mit eingebauter Trenneinrichtung.

Aus der DE-25 52 746 ist ein Verdampfer der vorausgesetzten Art bekannt, der als Dünnschichtverdampfer so gestaltet ist, daß die beheizten Flächen in dem Verdampfungskessel von einem dün nen Film der zu verdampfenden Flüssigkeit benetzt werden.

Die an sich bekannten Fallfilmverdampfer ermöglichen zwar eine zuverlässige, wartungsfreie Arbeitsweise, haben jedoch den Nachteil, daß sie für derartige Trocknungsvorrichtungen zu voluminös sind.

Ein Kleinverdampfer mit eingebauter Trenneinrichtung ist aus der DE-OS 27 56 298 bekannt.

In der DE-PS 5 78 790 wird ein Verdampfer beschrieben, bei dem die zu verdampfende Flüssigkeit über von Innen geheizte, mit Führungsblechen versehene geneigte Siebrohre herabrieselt. Die Siederohre sind jeweils zu mehreren fugenfrei nebeneinander parallel angeordnet, so daß sie eine schiefe Ebene bilden, über welche die Flüssigkeit in einer dünnen Schicht fließt. Quer zu den Verdampfungsrohren sind Führungsbleche angeordnet, um ein seitliches Abfließen der Flüssigkeit zu verhindern.

Aus der GB-PS 14 39 603 schließlich ist ein Verdampfer bekannt, bei dem mindestens ein schräg in einen Verdampferraum hinein ragendes Heizrohr mit einem Maschengewebe zur Verbesserung der Verdampfung versehen ist. Das geneigte Verdampfungsrohr ist an dem höherliegenden Ende verschlossen, durch das niedrige lie gende Ende tritt Dampf ein, welcher unter Abgabe der Ver dampfungswärme an der Innenseite des Rohres kondensiert und dann als Flüssigkeit zurückfließt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der weiteren vorteilhaften Ausbildung des bekannten, insbesondere in bezug auf eine Volum verringerung eines nach dem Prinzip der Fallfilmverdampfung arbeitenden Verdampfers.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 bis 8 angegebene Erfindung gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen nach dem Kaskadenprinzip arbeiten den Verdampfer, im folgenden Kaskadenverdampfer genannt, der eine Weiterentwicklung des Fallfilmverdampfers ist, wird der gegenüber üblichen Fallfilmverdampfern benötigte Raumbedarf, dank der hohen mit dem Kaskadenprinzip pro Flächeneinheit er reichbaren Verdampfungswerten, wesentlich herabgesetzt. Um eine genügend hohe Aufkonzentrierung des Tränkmittels zu erreichen, ist eine Rückführung des Konzentrates aus dem Sammelbehälter notwendig. Mit dem als Puffervolumen arbeitenden Sammelbehälter kann erreicht werden, daß die Kapazität der Destillationsein richtung dem nur kurze Zeit dauernden maximalen Ölanfall nicht angepaßt werden muß.

Erfindungsgemäß sind zwei Ausführungsformen des Kaskaden verdampfers vorgesehen, je nach dem ob die Trocknungsvorrichtung mit einem oder mehreren Autoklaven ausgerüstet ist. Im ersten Fall wird mit Vorteil ein Platten-Kaskadenverdampfer verwendet, der wenig Platz beansprucht und in den Autoklaven eingebaut werden kann, so daß in vorteilhafter Weise der Verdampfer und der Autoklav eine Einheit bilden, oder im zweiten Fall, ein Wendel-Kaskadenverdampfer, der zwar vom Autoklaven getrennt ange ordnet wird, bei welchem jedoch eine gesonderte Vorwärmung des zugeführten Arbeitsmediums entfällt, da der erste Kreislauf im oberen Abschnitt der wendelförmig angeordneten Heizrohre hierfür optimal ausgelegt ist. Als besonderer Vorteil ist zu werten, daß die Bauhöhe des Wendel-Kaskadenverdampfers gegenber übli chen Fallfilmverdampfern wesentlich kleiner ist. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Trocknungs vorrichtung mit einer ersten beispielsweisen Ausführungsform eines Kaskadenverdampfers, welcher als Platten-Kaskadenverdampfer ausgebildet ist,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Trocknungs vorrichtung mit einer zweiten beispielsweisen Ausführungsform des Kaskadenverdampfers, welcher als Wendel-Kaskadenverdampfer ausgebildet ist und

Fig. 3 einen Längsschnitt des Wendel-Kaskadenverdampfers gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Kondensations-Trocknungsvorrichtung mit einem Platten-Kaskadenverdampfer 1′, einem Autoklaven 2, einer Destillationseinrichtung 3 mit einem Auffangbehälter 4 für das abgetrennte Öl, Kondensatoren 51, 52, Leckpumpen 61, 62, einem Wasserabscheider 7, Förderpumpen 81, 82, einem Vorwärmer 9, sowie einem Vorratstank 10 für das flüssige, leicht flüchtige Arbeits medium, vorzugsweise Kerosin, gezeigt. Der Platten-Kaskadenver dampfer 1′ ist aus oberen 11 und unteren 17 Heizrohren gebildet, welche übereinander als Heizschlangen an einer im wesentlichen senkrecht angeordneten Platte 18 angebracht sind. Unterhalb der Heizrohre 11, 12 sind Leitbleche 13 vorgesehen, wobei die Platte 18 auch leicht geneigt sein könnte, so daß dann die Leitbleche 13 entfallen könnten. Der Platten-Kaskadenverdampfer 1′ ist im Autoklaven 2 eingebaut, wobei gegenüber dem Nutzraum des Autoklaven 2 eine Trennwand 14 angeordnet ist. Am Boden des Platten-Kaskadenverdampfers 1′ ist ein Sammelbehälter 16 vorge sehen, welcher über einen Überlauf 17 mit dem Nutzraum des Autoklaven 2 verbunden ist.

Aus dem Vorratstank 10 wird das Kerosin mittels der Förderpumpe 81 über den Vorwärmer 9 dem Platten-Kaskadenverdampfer 1′ zugeführt. Das Kerosin rieselt über die als Heizschlangen aus gebildeten Heizrohre 11, 12 unter Führung der Leitbleche 13, wobei das leicht flüchtige Kerosin verdampft. Der zwischen den Leitblechen 13 und der Trennwand 14 aufsteigende Dampf strömt durch den Dampfeintritt b ₂ in den Nutzraum des Autoklaven 2. Das sich im Sammelbehälter 16 befindliche Konzentrat wird mit der Förderpumpe 82 über eine Leitung c und eine Rückleitung d wieder dem Platten-Kaskadenverdampfer 1′ zugeführt. Sobald eine ausreichende Ölkonzentration erreicht ist, kann die Destilla tionseinrichtung 3 mit dem Auffangbehälter 4, dem Kondensator 51 und der Leckpumpe 61 in Betrieb genommen werden. Der aus dem Trocknungsgut 19 entweichende Wasserdampf kondensiert zusammen mit dem Kerosin im Kondensator 52, wobei die beiden Flüssigkeiten im Wasserabscheider 7 voneinander getrennt werden. Das Kerosin wird mit der Förderpumpe 81 über den mit Heizrohren 91 versehenen Vorwärmer 9 wieder dem Platten-Kaskadenverdampfer 1′ zugeleitet. Mittels der Leckpumpen 61, 62 wird die in die Trocknungsanlage eingedrungene Luft abgesaugt.

In Fig. 2 ist eine der in Fig. 1 dargestellte Kondensations- Trocknungsvorrichtung gezeigt, wobei jedoch anstelle des Platten-Kaskadenverdampfers 1′ mit Vorwärmer 9 gemäß Fig. 1 ein Wendel-Kaskadenverdampfer 1′′ vorgesehen ist, welcher in Fig. 3 näher beschrieben wird. Im Unterschied zum Prozeßablauf der Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 1 wird das Kondensat aus dem Autoklaven 2 und dem Wasserabscheider 7 nicht über einen Vorwärmer 9 sondern direkt dem Wendel-Kaskadenverdampfer 1′′ zugeführt. Alle anderen Funktionen entsprechen dem in Fig. 1 beschriebenen Prozeßablauf.

Die Fig. 3 zeigt einen, den speziellen Anforderungen der Kondensations-Trocknungsvorrichtung angepaßten Wendel-Kaskaden verdampfer 1′′, welcher vorzugsweise für eine mit mehreren Autoklaven 2 arbeitende Trocknungsvorrichtung verwendet wird. Die Heizrohre 11, 11′, 12 sind wendelförmig in einem zylindrischen Kessel 15 angeordnet. Im oberen Teil des Wendel-Kaskadenverdampfers 1′′ sind in einem ersten Kreislauf mindestens zwei wendelförmig angeordnete Heizrohre 11, 11′ parallel zueinander und im unteren Teil in einem zweiten Kreislauf mit einem oder mehreren Heiz rohren 12 derart ausgebildet, daß die durch Heizrohre 11, 11′, 12 und gegebenenfalls die Kesselwand begrenzte Fläche F ₁, F ₂, F ₃, F ₄ einer Rinne von oben nach unten kleiner wird. Dadurch wird erreicht, daß das abgekühlte Kerosin-/Öl-Gemisch, welches oben im Eintritt a ₁ der Zuführleitung a dem Kaskadenverdampfer 1′′ zugeführt wird, im Strömungsquerschnitt f nach unten fließt und sich dabei erwärmt ohne daß dabei viel Fallhöhe verloren geht. Dadurch kann ohne zusätzlichen Vorwärmer 9 (gemäß Fig. 1) verfahren werden. Die Fläche F verringert sich, wie bereits beschrieben, im Wendel-Kaskadenverdampfer 1′′ nach unten hin, wodurch ein dosiertes Überlaufen der Fließrinne F erfolgt und so eine hohe mittlere Verdampfungsrate pro Flächeneinheit erreicht wird. Im unteren Teil ist ein Überlaufen der an sich kleinsten Rinne F ₄ wegen der zusätzlichen Flüssigkeit aus der Rückleitung d gewährleistet.

Ein kleiner Teil der Flüssigkeit fließt nach unten bis zum Flüssigkeitsniveau des Sammelbehälters 16 (Fig. 2).

Die Heizleitungen können, insbesondere zur Begrenzung der Konzentrattemperatur, in mehrere einzeln regelbare Abschnitte (nicht dargestellt) unterteilt werden.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Kaskadenverdampfer
1′ Platten-Kaskadenverdampfer
1′′ Wendel-Kaskadenverdampfer
11, 11′ Heizrohre, obere
12 Heizrohre, untere
13 Leitbleche
14 Trennwand
15 Kessel, zylindrisch senkrecht angeordnet
16 Sammelbehälter
17 Überlauf
18 Platte
19 Trocknungsgut
2 Autoklav
3 Destillationseinrichtung
4 Auffangbehälter für das abgetrennte Öl
5 Kondensatoren
51 Kondensator
52 Kondensator
6 Leckpumpen
61 Leckpumpe
62 Leckpumpe
7 Wasserabscheider
8 Förderpumpen
81 Förderpumpe
82 Förderpumpe
9 Vorwärmer
91 Heizrohre
10 Vorratstank für das Arbeitsmedium, vorzugsweise Kerosin
a Zuführleitung in den Kaskadenverdampfer für das zu verdampfende Arbeitsmedium
a ₁ Eintritt in den Kaskadenverdampfer
b Dampfleitung
b ₁ Dampfaustritt
b ₂ Dampfeintritt
c Leitung für das Konzentrat
c ₁ Konzentrataustritt
d Rückleitung
d ₁ Eintritt in den Kaskadenverdampfer
F Fläche (Strömungsquerschnitt)
F ₁, F ₂, F ₃, F ₄ Flächen der im Wendel-Kaskadenverdampfer sich von oben nach unten verkleinernden Strömungsquerschnitte - Rinnen

Claims

1. Verdampfer mit Sammelbehälter für eine Trocknungsvor richtung für getränkte Isolationen,
wobei das Trocknungsgut in einem Autoklaven mittels Kondensa tionswärme eines flüssigen, leicht flüssigen Arbeitsmediums aufgeheizt wird,und die Tränkflüssigkeit als höher siedendes Medium anfällt und sich mit dem Arbeitsmedium vermischt und anschließend einem Verdampfer zugeführt und dort aufkonzen triert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdampfer als Kaskadenver dampfer ausgebildet ist, und die Kaskadenstufen durch im wesent lichen senkrecht übereinander angeordnete Heizrohre (11, 12 oder 11, 11′, 12) gebildet werden, und
daß der Kaskadenverdampfer (1′, 1′′) mit dem Autoklaven (2) verbunden ist.

2. Kaskadenverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Heizrohre (11, 12) als parallel zueinander angeord nete Heizschlangen ausgebildet und an einer vorzugsweise senk rechten Platte (18) einen Platten-Kaskadenverdampfer (1′) bilden.

3. Kaskadenverdampfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Platten-Kaskadenverdampfer (1′) im Autoklaven (2) eingebaut ist, wobei gegenüber dem Nutzraum des Autoklaven (2) eine Trennwand (14) angeordnet ist.

4. Kaskadenverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Heizrohre (11, 11′, 12) in einem zylindrischen Kessel (15) wendelförmig angeordnet sind.

5. Kaskadenverdampfer nach den Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Heizrohren (11, 12 oder 11, 11′, 12) Leitbleche (13) vorgesehen sind.

6. Kaskadenverdampfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß dessen oberer Teil in einem ersten Kreislauf minde stens zwei wendelförmig angeordnete Heizrohre (11, 11′) parallel zueinander aufweist, und daß im unteren Teil des Wendel-Kaska denverdampfers (1′′) ein zweiter Kreislauf mit einem oder mehre ren Heizrohren (12) vorgesehen ist und die Heizrohre (11, 11′, 12) derart ausgebildet sind, daß die durch Heizrohre (11, 11′, 12) und gegebenenfalls die Kesselwand begrenzte Fläche (F ₁, F ₂, F ₃, F ₄) einer Rinne von oben nach unten kleiner wird.

7. Kaskadenverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß ein Teil der Gesamthöhe als Sammelbehälter (16) ausge bildet ist.

8. Kaskadenverdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß der Sammelbehälter (16) über eine Leitung (c) und Rück leitung (d) mit dem Kaskadenverdampfer (1′, 1′′) unterhalb des Arbeitsmedium-Eintrittes (a ₁) verbunden ist.