DE31046C - Neuerung an Verdampf- und Vorwärm - Apparaten - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 89: Zucker- und Stärkefabrikation.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 26. Februar 1884 ab.

Die Rohre der bisher in Verwendung befindlichen Verdampf-Apparäte, gleichgültig, ob diese horizontal oder vertical angeordnet werden, sind zwischen zwei Wandungen festsitzend oder abgedichtet.

1. In beiden Fällen treten Uebelstände auf, und zwar entweder, dafs die Condensationswässer im Heizraum einen Theil der Heizfläche verlegen, wodurch die letztere unwirksam wird, oder, wenn diese Condensationswässer genügend abgezogen werden, dafs Dämpfe mitgehen, die unbenutzt den Verdampfkörper verlassen. Es müssen zu diesem Behufe spedell hergestellte Behälter angewendet werden, in welche diese Condensations- oder Brüdenwässer abfliefsen, und der aufgefangene Dampf kann erst im nächsten Körper benutzt werden.

2. Es ist ferner experimentell erwiesen, dafs diejenige Heizfläche wirkungsvoller ist, bezw. dafs die Verdampfung pro Flächeneinheit und pro i° Temperaturdifferedz gröfser wird, wenn eine lebhaftere Saftcirculation stattfindet.

Laut eines Versuches wurde die übertragene Wärmemenge pro 1 qm Heizfläche, pro i° Temperaturdifferenz und pro 1 Minute in Vergleich gezogen mit der Saftgeschwindigkeit in Metern pro Secunde, und es wurden bei 0,312 m Saftgeschwindigkeit pro Secunde 22,7 cal., bei 0,640 rn Saftgeschwindigkeit pro Secunde 33,6 cal., bei 1,020 m Saftgeschwindigkeit pro Secunde 46,9 cal., bei 1,640 m Saftgeschwindigkeit pro Secunde 49,9 cal. pro 1 qm Heizfläche, pro i° Temperaturdifferenz und pro ι Minute verdampft.

Hieraus ist ersichtlich, welchen Werth. eine lebhafte Saftcirculation besitzt.

Bei den Apparaten mit stehenden Röhren und innerer Saftcirculation ist die Geschwindigkeit des Saftes, mit welcher die Säfte entlang der Heizflächen streichen, wohl gröfser, als es bei Apparaten mit liegenden Röhren und mit um die Rohre befindlichem Saft der Fall ist; in beiden Fällen ist jedoch die Saftcirculation nicht genügend. Aufserdem ist bei letzteren Apparaten noch der Uebelstand, dafs die untere äufsere Fläche der Heizrohren mit Dampf blasen bedeckt wird, da letztere durch die liegende Anordnung der Rohre verhindert werden, aufzusteigen, weshalb diese Heizfläche nur in geringem Mafse wirksam sein kann. Dagegen ist bei den ersteren Apparaten die Ableitung der im Heizkörper auftretenden Luft und Gase eine mangelhafte.

Die Safttheilchen, welche mit dem sich entwickelnden Dampfe aus dem Flüssigkeitsniveau mitgerissen werden, lassen sich in zwei Gruppen trennen, und zwar in solche, welche so grofs sind, dafs sie,. kaum emporgeschleudert, sofort zurückfallen, und dann in solche, welche so fein zertheilt sind, dafs sie bei der herrschenden Auftriebsgeschwindigkeit in Schwebe erhalten bezw. mit fortgezogen werden.

Für die erste Gruppe genügt deshalb, schon ein niedrigerer Dampfraum, etwa das Verhältnifs ι : ι der Safthöhe zur Höhe des Dampfraumes, während die fein vertheilten Safttheilchen bei noch so hohem Dampfraum zur Ausscheidung nicht gelangen, wenn nicht die Geschwindigkeit vermindert oder die Bewegungsrichtung verändert wird etc.

In Erwägung dieser Umstände erscheint die Anwendung von sogen. F ie ld 'sehen Röhren

für Verdampf- und Vorwärmer - Apparate von besonderem technischen Vortheil, wie sie die Fig. ι bis 3 der Zeichnung A und die folgende Beschreibung darstellen.

In einer Scheidewand W, welche eine beliebige Contour, Form und Lage besitzen kann, sind die Field'sehen Röhren/ befestigt, welche vorwiegend die Heizfläche ausmachen.

Die Field'schen Röhren haben die Form einer Eprouvette, sind also an ihrem unteren Ende geschlossen und haben behufs rascher, gleichmäfsiger Circulation der Flüssigkeit ein engeres, etwas längeres Rohr, welches beiderseits offen steht, eingefügt.

Ueber der Scheidewand ist der Verdampfraum V, unter derselben der Heizraum Ή.

Sowohl der Verdampf- als auch der Heizraum sind von Wandungen umgeben, welche, die äufsere Form des Apparates bildend, in dieser sehr verschieden gehalten sein können.

Der Heizdampf tritt entlang des unteren Theiles des Heizraumes bei A in den Apparat 7, wo er an den Heizflächen der Field'schen Röhren sich condensirt.

Das Condensationswasser fliefst an den verticalen Wandungen rasch ab und gelangt in den unteren, von der Heizfläche freien Raum des Heizraumes, von wo es durch die Ablafsvorrichtung b selbsttätig abgeleitet wird.

Das Entlüften des Heizraumes erfolgt durch die Rohrleitungen c und d, welche durch Ventile e schliefsbar sind; die hier entweichenden Gase und Dämpfe treten in den Verdampfraum desselben Apparatkörpers.

Die in den Field'schen Röhren sehr stark circulirende Flüssigkeit würde, wenn ihre Strömungsrichtung beim Austritt aus den Röhren nicht geändert werden würde, aufschäumen; deshalb ist über jedes enge Röhrchen, welches in dem Eprouvette-Röhrchen steht, ein Tellerring geschoben, der in einer entsprechenden Entfernung von der Ausmündung der Eprouvette-Röhrchen gehalten wird.

Am oberen Theil des Verdampfraumes ist eine Rinne oder ein Trog g entlang des Apparates angebracht, deren obere Ränder' von der Apparatwandung etwas abstehen; hierdurch werden zwei lange Schlitze gebildet, die der Dampf passirt; in dieser Rinne, den Schlitzen gegenüber, sind Wandungen h angebracht, die den Dampf nöthigen, entlang der Rinnenwände nach abwärts zu gehen, um dann wieder steigen zu müssen und die vorgelegten gelochten Bleche i zu passiren.

Die Safttheilchen bleiben theils durch die Richtungsänderungen, theils durch die Benetzung an den grofsen Trogwandungen und an den der vorgelegten gelochten Bleche i haften, wo sie sich in Tropfen sammeln und durch die unter dem Saftniveau ausmündenden . Röhrchen k zum Saft zurückkehren.

Da aber noch an der inneren Seite der gelochten Bleche Partikelclien haften bleiben, s© ist durch das in k einmündende enge Röhrchen Ot dafür gesorgt, dafs auch der letzte aufgefangene Saftrest zurückkehrt.

Die langen Schlitze haben einen bedeutenden Querschnitt, der sich bei noch so bedeutenden Aufwallungen nicht verlegen kann, wenn für genügend weite Abflufsrohre k gesorgt ist.

Der gebildete Dampf kann aus dem Räume zwischen den gelochten Blechen i von oben oder seitlich entnommen werden.

Die Räume V und H sind durch Mannlöcher zugänglich und der Raum V so hoch, dafs man die Rohre reinigen eventuell herausziehen kann.

Der Saft tritt durch den Stutzen η in den Apparat ein und macht einen Schlangenweg durch, an dessen Ende er den Apparat verläfst; er wird zu demselben durch die Wandungen ο veranlafst zu dem Zweck, dafs jeder Theil des Saftes sich die nämliche Zeit im Apparat aufhalte und der concentrirtere Saft zum Austritt gelange. Die Wandungen ο dienen aufserdem zur Absteifung der Scheidewand W.

Die Theilung des Heizraumes in Kammern erscheint aus dem Grunde überflüssig, da der sämmtliche Heizdampf sich in demselben gleichmäfsig vertheilt und condensirt; dieselbe könnte aber durchgeführt werden.

Auf diesen Apparatkörper I kann ein solcher Körper II und eventuell auf diesen ein solcher Körper III etc., also als multipler Säulenapparat aufgestellt werden.

Die aus dem Safte des ersten Körpers gebildeten Dämpfe treten alsdann entlang des ganzen Apparates durch den Schlitz α_γ in den Heizraum des zweiten Körpers. Wäre ein dritter Körper über den zweiten gestellt, so würden die gebildeten Dämpfe aus dem Körper II durch einen gleichen Schlitz wie α oder CL₁ in den Heizraum des dritten Körpers treten u. s. w.

Durch diese Anordnung eines Säulenapparates werden mehrfache Vortheile erzielt, die in folgendem bestehen:

1. Die Obertheile der unteren Apparate dienen als Untertheile der oberen Apparate.

2. Die Dampfrohrleitungen und Ventile, die sonst zur Verbindung der Apparate unter einander dienen und alle hiermit zusammenhängenden Verluste an Wärme und Auslagen fallen fort. In diesem Falle ist jedoch der Saft aus dem unteren in den oberen Apparat zu heben. Will man dies nicht, so macht man die Anordnung umgekehrt und setzt den ersten Körper zu oberst, so dafs dann sowohl der Saft als auch der Dampf den Weg von oben nach unten durchzumachen hat.

In diesem Falle werden äufsere Verbindungsrohre und eine Aenderung in der Anordnung der Dampfschlitze a U₁ etc. nothwendig.
■3. Die Raumersparnifs und mit dieser die einfachere Bedienung der Apparate.

Aus dem letzten' Apparat gelangt der Dampf durch die Oeffnung p, wie bereits der zweite Körper zeigt, zur Condensation, nachdem er eventuell zuvor zur Anwärmung von Säften etc. gedient hat.

Wird ein solcher Apparat blos in den Theilen seines Verdampfraumes und mit den Fieldschen Röhren ausgeführt, so ist derselbe in Verbindung mit der nöthigen Sicherheitsarmatur besonders auch geeignet, als Dampfkessel überhaupt zu functioniren und, mittelst Heiz- oder Rauchgase geheizt, auch zur Concentration von Säften und Salzlösungen zu dienen; namentlich die langgestreckte Cylinderform des Apparates, wenn der untere Theil der Fig. 2 in dem gemeinten Sinne als Längenschnitt und die Fig. 3 als Querschnitt betrachtet werden, bietet einestheils den Heizgasen einen günstigen Durchtritt und eine vorzügliche Ausnutzung und anderentheils eine entsprechende Festigkeit.

Diese Construction eignet sich auch ebensogut als Vorwärm-Apparat für Flüssigkeiten, in welchem Falle der Verdampfraum bis auf den ■des Saftraumes reducirt wird; ebenso eignet sie sich zur Herstellung von Oberflächencondensatoren überhaupt.

Als ein weiterer Vortheil dieser Verdampf-Apparate kann die leichte Möglichkeit der Heizflächenvergröfserung angesehen werden. Diese Apparate sind in ihrer Länge unabhängig von der Rohrlänge, und es können dieselben, wenn nöthig, mit beliebiger Heizfläche verlängert werden.

Als ein Vortheil dieser Apparate sei noch angeführt, dafs die Rohre, da sie nur in einer Wandung festsitzen, sich frei ausdehnen können, dafs sie also perfect dicht halten, was beim Kochen von Zuckersäften sehr wichtig ist.

Gegenüber allen Vortheilen dieses Apparates ist ein Nachtheil zu erwähnen, und zwar: dafs die concentrate Flüssigkeit zum Schlufs der Arbeit aus den Field'schen Röhren nicht einfach abgelassen werden kann; diesem Nachtheil kann man auf die Weise abhelfen, dafs man die concentrirte Flüssigkeit bis zum Boden abläfst und den concentrirten Rest in den Röhren durch Wasser oder eine entsprechende Flüssigkeit derart verdünnt, dafs dann nach einmaligem Aufwallen und abermaligem Ablassen dieser Verdünnung der in den Röhren verbleibende Rest einfach gänzlich abgedampft wird; dieser spielt keine Rolle, da diese Operation selten vorzunehmen ist.

Das Ableiten der auftretenden Gase und der Luft kann durch die Rohre e und d in der ganzen Breite oder Länge des Verdampf-Apparates gleichmäfsig erfolgen; deshalb werden die Rohre c und d, in dem Heizraum befindlich, entsprechend gelocht.

Die Vorwärm -. Apparate mit offenen oder geschlossenen, Heizröhren, welche zwischen zwei Scheidewänden sitzen, kann man wesentlich verbessern, wenn man den Scheidewänden statt der üblichen kreisrunden Contour eine oblonge oder längliche Contour giebt, z. B. die eines Reflectors oder die einer Ellipse etc., und zwar zu dem Zweck, um in einem Apparat beliebig viel Heizfläche unterbringen zu können, wie dies bereits die Zeichnung der neuen Apparate mit Field'schen Röhren in Fig. 1 und 2 darstellt.

Das Entlüften bezw. das Ableiten der Gase und der Luft aus dem Heizraume kann alsdann ebenfalls durch die Rohre c und d, Fig. 4, in der Länge oder Breite des Apparates erfolgen, während die Entwässerung desselben Raumes ebenfalls durch eine Ablafsvorrichtung b selbstthätig erfolgen kann, wenn man das Gehäuse b derselben Fig. 4 derart in die nächste zum Heizraum H des Apparates stellt, dafs das Condensationswasser zu dem etwas tiefer liegenden Räume des Gehäuses der Ablafsvorrichtung gelangen kann, und zwar so, dafs der Schwimmer s, welcher das Ventil oder den Hahn etc. in Bewegung setzt, sich in dem Räume des Heizdampfes stets oder zeitweise bewegt, je nachdem der Zuflufs des Condensationswassers geringer oder gröfser ist, also derselbe theilweise oder ganz unter das Wasser gesetzt wird, so dafs stets nur das condensirte Wasser und niemals der Dampf durch das Ventil mitgehen kann und demnach ein Ableiten des Dampfes aus dem Gehäuse b nicht möglich ist.

Behufs rascher und guter Circulation des Saftes in den Heizröhren, womit ein wesentlicher technischer Erfolg zu erzielen ist, werden in die Heizröhren Einsatz-Circulationsröhren r, Fig. 4, eingefügt, so wie dies bei den Fieldschen Röhren der Fall ist; diese Röhren tragen die Scheiben t etwa in dem Diameter der Heizröhren am oberen Theil in entsprechender Entfernung von der Oeffnung der Heizröhren zu dem Zweck, um die Richtung der Saftströmung beim Austritt aus den Röhren zu ändern.

Die Ablafsvorrichtung b für das Condensationswasser kann auch mit Vortheil an Apparaten anderer Constructionen angebracht werden, und kann die Detailausführung derselben selbst verschieden sein; die Circulationsröhren können auch in die Heizröhren jener Apparate eingefügt werden, welche noch mit kreisförmigen Scheidewänden ausgeführt sind.

Die Geschwindigkeit der Saftströmung in diesen Röhren kann noch erhöht werden, wenn man anstatt der Circulationsröhren volle Stäbe anwenden würde.

Das neue Verdampf- und Vorwärm-Verfahren soll darin bestehen, dafs man:

a) die Concentration von Flüssigkeiten, besonders der Zuckersäfte, Salzlösungen etc., wenn man diese in Dampfkesseln überhaupt erfolgen läfst, bei einer Spannung von etwas über Null effectiv bis ι und 1Y₂ Atmosphärenüberdruck vornimmt;

b) die Dämpfe dieser Provenienz und der Spannung im ersten Verdampf-Apparat zur weiteren multiplen Ausnutzung, und zwar rein oder als Gemisch mit Retourdämpfen der Dampfmaschinen vor oder aber nach erfolgter Vorwärmung von Flüssigkeiten aller Art, besonders der Zuckersäfte, bei der Safterzeugung und anderen Stationen der Zuckerfabrikation und zum Kochen im Vacuum benutzt;

c) den Retourdampf aus Dampfmaschinen mit Expansionswirkung in einem Recipienten sammelt, ihn rein oder aber mit den Retourdämpfen, die nach der Vorwärmung von Flüssigkeiten resultiren, oder mit den Dämpfen, die vom Vacuum kommen, gemischt, zur Verdampfung im zweiten Verdampf-Apparat benutzt.

Die bisher besonders in Zuckerfabriken in Verwendung stehenden Volldruckdampfmaschinen liefern eine ausreichende Retourdampfmenge, um die Säfte mit derselben zu verdampfen; benutzt man aber zur Concentration von Säften und anderen Flüssigkeiten Dampfkessel, die durch Feuer- oder Rauchgase geheizt werden, und die in denselben gewonnenen Dämpfe, so wurden diese unter den gewöhnlichen Verhältnissen als Ueberschufs auftreten.

Deshalb ist es nothwendig, den Retourdampf der Dampfmaschinen zu reduciren, was durch theilweise oder complete Einführung von Expansionsmaschinen geschehen kann, so dafs die Retourdämpfe der Maschinen je nach ihrer Spannung entweder schon im ersten oder aber erst im zweiten Körper zur Verwendung gelangen.

Bei diesem Verfahren kann keine Dampfüberproduction eintreten, man kann vielmehr eine ganz besondere Brennmaterial-Ersparnifs gewärtigen, um so mehr, wenn die im zweiten Verdampf-Apparate erzeugten Dämpfe zum dritten und von da zum vierten Apparat u. s. w. zur multiplen Verwendung gelangen.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Zur Erzeugung rascher Saftcirculation die Anbringung von Einsatz-Circulationsröhren oder vollen Stangen r in den beiderseits offenen Heizrohren verticaler Verdampf- und Vorwärm-Apparate, und um die Richtung der Saftströmung beim Austritt aus den Röhren zu ändern, die Scheiben oder Teller t, Fig. 4, auf dem oberen Theil jener Circulationsröhren oder vollen Stangen r.

2. Zur Entfernung der Luft und des Ammoniaks aus dem Heizraume von Verdampf- und Vorwärm-Apparaten die Anbringung von entsprechend gelochten Röhren c und d, Fig. i, 2 und 4, im Heizraume oben und unten, in der Länge oder in der Breite des Apparates.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.