DE47010C - Vacuum-Destillations-Apparat - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vacuum-Destinations-Apparat.

Vorliegende . Erfindung betrifft mit Mehrkörpersystemen arbeitende Vacuum-Destillations-Apparate, bei welchen die Verdampfung vor sich geht, während die Flüssigkeit durch erhitzte Rohre geleitet wird und bei welchen der Dampf von der Flüssigkeit in einer an dem Entleerungsende der Rohre vorgesehenen Kammer getrennt und nach dem die Verdampfungsrohre umgebenden Heizcylinder des nächsten Systems geführt wird und so fort bis zum letzten System. Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, vergrößerte Verdampfungsrohre und eine vermehrte Verdampfungsoberfläche für jede Flüssigkeitszuführung in dem Heizcylinder zu bilden und neue Mittel für die Zubringung der Flüssigkeit zu schaffen, so dafs bei jedem Satz der Verdampfungsrohre die Speisung gleichmäfsig vor sich geht, ohne eine Stockung durch fremde Substanzen befürchten zu müssen. Ferner wird nach vorliegender Erfindung die von der Pumpe nach den Verdampfungsrohren gebrachte Flüssigkeitsmenge controlirt und letztere ohne Rücksicht auf die Geschwindigkeit der Pumpe gleichmäfsiger wie bisher zugeführt. Aufserdem sind neuartige Scheidekammern an den Entleerungsenden der Verdampfungsrohre angebracht, um die Flüssigkeit und die festen Bestandteile besser von dem Dampf zu scheiden. Auch ist eine Vorrichtung getroffen, um schaumige Flüssigkeiten mit Erfolg und Vortheil behandeln zu können. Dann, wird nach Vorliegender Erfindung ein besserer Umlauf der Flüssigkeit von dem Verdampfungscylinder des einen Systems nach demjenigen des nächsten Systems erzielt. Schliefslich wird eine heifsere, concentrirte Flüssigkeit in die eine kältere, concentrirte Flüssigkeit enthaltende, in directer Verbindung mit¹ der Vacuumpumpe stehende Scheidekammer übergeführt, um so die Temperatur der beiden Flüssigkeiten auszugleichen, welche dann von einer Pumpe herausgezogen werden.

Auf beiliegenden Zeichnungen wird ein nach dem oben auseinandergesetzten Erfindungsgedanken ausgeführter Apparat durch Fig. i in Seitenansicht, durch Fig. 2 in vorderer Endansicht und durch Fig. 3 im Grundrifs veranschaulicht, während die Fig. 4 bis 17 Einzelheiten des Apparates zeigen.

Wie aus Fig. 1 bis 3 zu ersehen, sind die Verdampfungscylinder auf einem Rahmen Y untergebracht, welcher auf Säulen X ruht. Der vorliegende Apparat ist zu einem Vierkörpersystem ausgebildet, doch kann man bis zu zehn und zwölf Cylinder anwenden. Die Heizcylinder B¹B²B³B*, welche die Verdampfungsrohre umgeben^ werden vorzugsweise in derselben Horizontalen angeordnet und sind an den Entleerungsenden der Verdampfungsrohre mit Scheidekammern A¹ A² A³ A* von gröfserem Durchmesser versehen, während dieselben an den Speiseenden der Rohre Köpfe C¹C² C³ C⁴ tragen. Von jeder Scheidekammer A¹ A* A³ führen Ventilrohre D¹D²D³ nach dem nächsten Heizcylinder B² B³ -B⁴; von der letzten Scheidekammer A* dagegen geht ein Dampfrohr D* nach dem Condensator H und der Vacuumpumpe H¹. Mit jedem zwischen den Scheidekammern und dem nächsten Heizcylinder vorgesehenen Dampfrohr ist eine cylindrische Kammer E¹E²E³E*,

Fig. 13, verbunden. Von dem Boden jeder Scheidekammer geht ein Rohr nach je einem mit einem Wasserstandsglas ausgestatteten Behälter G¹ G² G^s G\ Fig. 7, welcher die von dem Dampf getrennte Flüssigkeit aufnimmt. Mit Ventilen h h¹ versehene Rohre 1t¹, Fig. 1, 3 und 7, führen von den Behältern G¹G² des ersten und zweiten Systems nach den Heizcylindern B³B* des dritten und vierten Systems. An den Heizcylinder B¹ des ersten Systems ist das Hauptdampfrohr F mit Sicherheitsventil f und Absperrventil f¹ angeschlossen. Die ,Verdampfungsrohre 1, 2, 3, 4, 5, Fig. 4, sind in Bleche d und e" an gegenüberliegenden Enden der Heizcylinder eingelassen, und zwar in Sätzen zu fünf, um Schlangen zu bilden. Die Schlufsköpfe C¹ C- . . ., Fig. 10 bis 12, haben an ihrer Innenfläche zahlreiche einfache und doppelte Zellen c, welche so angeordnet sind, dafs sie die Verdampfungsrohre in Sätzen zu fünf verbinden. Die innere Fläche des Kopfes und die Kanten der Zellen c bilden mit dem Blech e" eine dichte Verbindung und beide sind durch Bolzen zusammen-, gezogen. Die Köpfe sind mit Löchern c¹ verseilen, welche Rohre m des . Verfheilungsrohres L aufnehmen. Die inneren Schlufsköpfe T, Fig. 4, stimmen mit den äufseren C¹... überein; dieselben besitzen die Zellenwände χ und Entleerungsöffnungen t" für jedes fünfte Rohr. Das Rohrblech d erhält einen bedeutend gröfseren Durchmesser als die Cylinder B¹B²... und wirkt als Compensationsdiaphragma für die Rohre dieser Cylinder. Die Scheidekammern A¹A²... können zwei oder mehr Uebersteigplatten b mit abwechselnd sich gegenüberliegenden seitlichen Oeffnungen g¹ g¹ für den Dampf und unteren Oeffhungen a¹ für die Flüssigkeit (Fig. 4 bis 6) oder die in Fig. 15 veranschaulichte Combination von Röhren η mit einer Platte b¹ enthalten. Die Rohre η sind in grofser Anzahl in einem den Verdampfungsrohren gegenüberliegenden Blech r untergebracht und entleeren gegen eine verticale Platte b^l, so dafs das vom Dampf mitgerissene Wasser oder sonstige feste Substanzen beim Anprall gegen die Platte b¹ abwärts nach dem Boden der Scheidekammern fliefsen. Jede der letzteren trägt einen Manometer a. Die Flüssigkeitszuführungsvorrichtung besteht in dem in genügender Höhe angebrachten Behälter K, Fig. 1, dem Standrohr J, der Kammer K¹, der Saug- und Druckpumpe /, dem Vertheilungsrohr L und den Verbindungsrohren m. Die zu verdampfende Flüssigkeit strömt von dem Behälter K durch ein Rohr k nach dem Standrohr / und der Kammer K¹. Der Zuflufs wird mittelst eines Ventils /r¹, Fig. 8, geregelt, welches durch einen Hebel und eine über eine Rolle j geführte Kette oder Schnur r mit einem in dem Standrohr J angeordneten Schwimmer q¹ in Verbindung gebracht ist, so dafs auf diese Weise die Flüssigkeitssäule in dem Standrohr J in der gewünschten Höhe gehalten wird, da der Schwimmer q², sobald die bestimmte Höhe erreicht ist, das Ventil k¹ schliefst und dann wieder öffnet, wenn die Flüssigkeitssäule einen zu niedrigen Stand erreicht hat. Von dem Boden des Standrohres / ergiefst daher ein Rohr J¹ einen gleichmäfsigen Strahl in die Kammer K¹. In letztere erstreckt sich die nach unten gebogene Mündung des Saugrohres I" der Pumpe / und trägt ein mit Hebel und Schwimmer versehenes Ventil /, um den Zuflufs der Flüssigkeit nach den Verdampfungsrohren ohne Rücksicht auf die veränderliche Geschwindigkeit der Pumpe zu regeln. Wenn dann die Pumpe zu schnell läuft, so sinkt, da eine gleichmäfsige Flüssigkeitsmenge in die Kammer K¹ tritt, der Schwimmer und schliefst das Ventil i theilweise, so dafs jetzt bei jedem Hub .die Pumpe weniger Flüssigkeit ansaugt. Infolge dieser Anordnung ist auch der Eintritt von Luft in die nach unten gebogene Mündung des Saugrohres I" ausgeschlossen. Durch die Pumpe / wird die Flüssigkeit in ein Vertheilungsrohr L, Fig. 8 und 9, geprefst und von hier aus durch engere Rohre / in weitere Rohre m. Die Rohre / besitzen einen Durchmesser von etwa 12 mm; die oberen und unteren Theile derselben sind durch eine Muffe verbunden, welche mit einer Reductionsöffnung von etwa 6 mm Durchmesser, je nach der Menge der zuzuführenden Flüssigkeit, versehen ist. Die Rohre m erhalten einen Durchmesser von etwa 30 mm und sind durch Reductionsöffnungen m¹ mit den Rohren / verbunden. Da die Flüssigkeit unter Druck von der Pumpe geprefst wird, so gelangt sie in annähernd gleichmäfsiger Menge durch sämmtliche Rohre in verschiedenen Höhen 'nach den Verdampfungsrohren. Sobald die Flüssigkeit in die erweiterten Rohre m eintritt, beschleunigt sie, von dem Vacuum beeinflufst, ihre Geschwindigkeit. Da eine Saug- und Druckpumpe in Anwendung gekommen ist, so wird die Flüssigkeit direct in die Cylinder B¹ und B² des ersten und zweiten Systems geprefst, Fig. 2 und 3. Der Anzahl der' Schlangenrohre entspricht diejenige der Rohre m; verstärkt man dieselbe, so wird selbstverständlich die Anzahl der Zuführungsrohre m vergröfsert. Durch die Anbringung von Schlangenrohren erhält man eine sehr grofse Heizfläche. Die Kammern E¹E²..., Fig. 13 und 14, sind kurz hinter der Einlafsöffnung des Rohres D¹ mit einem Blech ο versehen, in welches zahlreiche Rohre b eingelassen sind, welche sich bis dicht vor dem gegenüberliegenden Kopf e¹ erstrecken, so dafs der Dampf gegen letzteren geschleudert wird und hier die mitgerissenen

Wassertheile und festen Substanzen fahren läfst. Der Dampf wendet sich dann rückwärts, um in das sich mit seiner Verlängerung d¹ in die Kammer erstreckende Rohr D¹ zu treten. Die ausgeschiedene Flüssigkeit geht durch Rohre ν v' v" abwärts in die Rohre tt¹, Fig. 2, 3 und 7₅ und von da nach den Verdampfungsschlangen, um hierauf durch Rohr v'" nach der Pumpe W, Fig. 2, zu gelangen. Durch Anwendung der Kammern E¹E²... kann nach Angabe des Erfinders die schaumigste Flüssigkeit mit grofsem Vortheil behandelt werden. Ein mit einem Ventil h", Fig. 16 und 17, ausgestattetes Rohr s führt direct von dem Behälter G ³ des dritten Systems nach der Scheidekammer A⁴ des vierten Systems, wo sie auf die Temperatur dieses Systems gebracht wird. Die Flüssigkeit beider Systeme wird mittelst eines Rohres w durch dieselbe Pumpe W abgezogen. Das .Condensationswasser, welches sich in den Heizcylindern B¹ B². . . ansammelt, wird von einem Cylinder zu dem folgenden durch mit Ventilen y versehene Rohre uu'u" geleitet, um dann durch ein Rohr u'", Fig. 3, direct in den mit der Vacuumpumpe H¹ verbundenen Condensator H zu treten.

Der Verdampfapparät wirkt auf folgende Weise: Nach dem Anlassen der Pumpe / und der Vacuumpumpe H¹ setzt man die Pumpe W ~'m Betrieb; sobald in dem Wasserstandsglase der Scheidekammer G⁴ Flüssigkeit sich zeigt, läfst man durch das Rohr F Dampf in den Cylinder B¹ des ersten Systems treten. Die Flüssigkeit, welche gleichmäfsig die " Verdampfungsschlangen' des Cylinders B¹ in genau geregelten Mengen, wie oben beschrieben, durchfliefst, wird in den Schlangen des Cylinders JB¹ theilweise verdampft und der Dampf von der Flüssigkeit in der Scheidekammer A¹ getrennt. Der Dampf fliefst nun durch das Rohr Ζ)¹ in den Heizcylinder B² des zweiten Systems und tritt hier in innige Berührung mit den von der Flüssigkeit durchströmten Heizschlangen, während die verringerte Flüssigkeit durch die Bodenöffnung a^l in den Behälter G und von da durch Rohre t, Fig. 3 und 7, in das Rohr L und die die Schlangen des Cylinders B³ des dritten Systems speisenden Rohre. In diesem System herrscht ein höheres Vacuum als in dem Cylinder B². Flüssigkeit wird durch die Pumpe / gleichfalls in das zweite System gedrückt und dieselbe hier in beschriebener Weise in der Scheidekammer A² von dem Dampf getrennt, welcher durch das Rohr D² nach dem Cylinder B ^s rund um die Verdampfschlangen geht. Die Flüssigkeit dagegen tritt aus der Scheidekammer A² durch Rohr i¹ in die Speiserohre des Cylinders B* des vierten Systems, wo ein sehr hohes Vacuum herrscht. Der -zum Wärmen des ersten Cylinders A¹ benutzte Dampf besitzt einen Ueberdruck von etwa Y₃ Atmosphäre. Der Manometerstand beträgt an dem ersten System etwa 75 mm, an dem · zweiten 275 mm, an dem dritten 475 mm und an dem vierten 650 mm. Dadurch, dafs man ein System überspringt und das erste mit dem dritten, das zweite mit dem vierten System verbindet, erhält man somit eine schnellere Zuführung und einen besseren Umlauf der Flüssigkeit in dem Apparate. Bei der vorliegenden Anordnung kann die Zahl der Systeme mit Vortheil auf zwölf vermehrt werden. Die in der Kammer A^B geschiedenen heifsen Dämpfe treten durch Rohr D^s in den Cylinder ΰ⁴ und umströmen die dort eingeschlossenen Verdampfungsschlangen, worauf dieselben aus der Kammer A¹ durch Rohr Z)⁴ direct nach dem Condensator gehen. Die Flüssigkeit der Scheidekammern A¹ A² wird in den Verdampfungsschlangen jB³ J3⁴ weiter behandelt, doch besitzt diejenige der Schlangen B³ eine höhere Temperatur wie diejenige der. Schlangen B*. Daher mischt man die Flüssigkeit des dritten Systems, bevor sie von der Pumpe W abgesaugt wird, mit derjenigen des vierten Systems und bringt so die Flüssigkeit beider Systeme auf dieselbe Temperatur. Die concentrirte Flüssigkeit wird dann durch Rohr w mit Hülfe der Pumpe W entfernt. Auf diese Weise erzielt man zwei Vortheile: man spart nämlich erstens eine Pumpe für das dritte System und zweitens nimmt man der Flüssigkeit ein Uebermafs von Hitze. Das sich bildende Condensationswasser wird von einem Heizcylinder zum anderen geführt und schliefslich zu dem Condensator mittelst der Rohre mm' u" u'", wie oben auseinandergesetzt wurde. Bei nicht schaumigen Flüssigkeiten kann man die Kammern E' E" . . . entbehren, bei schaumigen Flüssigkeiten dagegen bieten sie, wie bereits dargethan, grofsen Vortheil. Die in diesen Kammern ausgeschiedene Flüssigkeit und feste Substanzen werden durch Rohre ν ν' ν" nach den Rohren tt¹ übergeführt und von da in die Verdampfungsschlangen, von welchen sie durch das an der letzten derselben vorgesehene Rohr v'" nach der Pumpe W gehen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein Vacuum_rVerdampf-Apparat, in welchem gleichzeitig folgende Einrichtungen enthalten sind:

   a) die Combination des Heizcylinders, welcher Verdampfungsrohre enthält, die in seine Schlufsbleche eingesetzt ■ sind, mit dem Schlufskopf C ¹J welcher mit zellenbildenden Scheidewänden c und Einlafsöffnungen c¹ versehen ist, und mit dem Schlufskopf T, der die Scheidewände χ und die Auslafsöffnungen t" hat;

   b) die Herstellung des mit dem Verdampfungsrohr verbundenen Speiserohres mit einem

   verengten Theil in der Nähe des mit ihm verbundenen Vertheilungsrohres oder in einer Entfernung von demselben, so zwar, dafs die Flüssigkeit das Rohr oder die Schlange nicht anfüllen kann, während der Auslafs in die Scheidekammer offen bleibt; c) die Anordnung von Kammern E mit den Rohren b, welche mit ihrem einen Ende in einem Blech ο der Dampfeinführungsöffnung gegenüber liegen, mit ihrem anderen Ende dagegen sich durch die Kammer E fast bis zu ihrer Kopfwandung e erstrecken, durch deren Oeffnung ein Dampfableitungsrohr ungefähr bis zur Mitte der Kammer gesteckt ist, zu dem Zwecke, durch die auf diese Weise erzielte Wendung des Dampfes nach seinem Anprall gegen eine feste Wand auch die schaumigste Flüssigkeit mit Leichtigkeit zu verdampfen (Fig. ι 3 und 14);
   d) die Anordnung von Kammern (A · A^ . . .) mit Rohren n, welche mit ihrem einen Ende in einem den Verdampfungsrohren gegenüberliegenden Blech r untergebracht sind, mit dem anderen Ende dagegen sich gegen eine Platte b ^x erstrecken, zu dem Zwecke, den Dampf in viele kleine Ströme zu zertheilen und so durch den .Anprall desselben an verschiedenen Stellen der Platte b^l von sämmtlichen mitgerissenen Bestandtheilen zu befreien (Fig. 15).

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.