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Mehrstufige, mit einer Lauge als Kältemittel betriebene Vakuumkältemaschine
Nachdem im Patent 453 974 das grundsätzliche Verfahren einer mehrstufigen, mit einer
Lauge betriebenen V akuumkältemaschine patentiert wurde, bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf die Ausgestaltung der Apparatur.
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Wie aus Abb. 2 ersichtlich, ist als Zahl der Verdampfer vier angenommen
worden, nämlich 1t-1 bis n.,. Praktisch wird man wohl auch kaum über diese Zahl,
selbst bei den größten Anlagen, hinausgehen; selbstverständlich kann jedoch die
Zahl der Verdampfer grundsätzlich ganz beliebig genommen `-erden.
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Der Brüden der ersten drei Verdampfer nr.v n2 und ns wird mehr oder
weniger mit der bereits abgekühlten Flüssigkeit, die wohl in den meisten FällenEndlauge
ist, niedergeschlagen, während der Brüden aus- der letzten Stufe, also aus dem Verdampfer
n1, restlos durch die Dampfstrahlpumpen x4 verdichtet werden muß. Von n1, 1a2 und
1a3 wird nur-ein Teil des gebildeten Brüdens niedergeschlagen, da die Endflüssigkeitsmenge
um die Menge der ausgeschiedenen Teile kleiner geworden ist wie die frische abzukühlende
Flüssigkeitsmenge.
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Wie im Hauptpatent 453 974 bereits zum Ausdruck gebracht wurde, wird
der Brüden sämtlicher Stufen, mit Ausnahme der letzten, teilweise von der Endflüssigkeit
niedergeschlagen, wobei diese Endflüssigkeit, unter der wir der Einfachheit halber
immer Endlauge verstehen wollen, trotzdem das Verfahren nicht auf Lauge beschränkt
ist, zuerst den Brüden des vorletzten Verdampfers kondensiert, dann den des Verdampfers
davor usw., bis die Endlauge zuletzt mit dem Brüden des ersten Verdampfers in Berührung
kommt und danach abfließt. Die vorliegende Erfindung sieht nun den vollständigen
Zusammenbau von Verdampfer und Mischkondensator vor, so daß die Wege des Brüdens
außerordentlich kurz werden (Abb. i).
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Die abzukühlende Flüssigkeit tritt bei a in das Einlaufrohr ein und
wird in einer düsenartigen Erweiterung g des Rohres durch den sich infolge der Druckerniedrigung
bildenden Brüden zerstäubt. Die Flüssigkeitsteilchen fliegen dabei in einem kegelförmigen
Strahl auf die Flüssigkeitsoberfläche im eigentlichen Verdampferkörper w. Abgekühlte
Flüssigkeit und evtl. ausgeschiedene Teile, also bei Laugen Salze, fließen durch
das etwas ansteigende Rohr b ab, um in den nächsten Verdampfer zu gelangen, in welchem
sich derselbe Vorgang wiederholt.
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Die Endlauge tritt bei e in den ersten ringförmigen Verteilungskörper
i des Mischkondensators ein, wobei die Endlauge sowohl schleierförmig über den Tellerrand
fällt als auch durch feine Löcher im Boden des Tellers
als Regen
heraustritt. Der zweite Teller in läßt die Endlauge ebenfalls sowohl als Schleier
über den Rand treten als auch durch Löcher im Boden als Regen herunterfallen. Der
nächste Ringteller ist zt, für den das eben Gesagte ebenfalls gilt. Als letzter
Überfall dient der Teller k, der keine Bodenlöcher besitzt, sondern die Lauge nur
über den Rand fallen läßt. k ist so tief angeordnet, daß der über den Rand von k
fallende Laugenschleier ein großes Stück in gleicher Höhe mit dem Strahl der aus
g austretenden abzukühlenden Lauge liegt. Der sich hieraus bildende Brüden tritt
sofort durch den letzten Endlaugenschleier hindurch, wobei ein erheblicher Teil
des Brüdens schon niedergeschlagen wird. Der Restbrüden steigt zwischen Schleier
und Gefäßwand hoch und ist gezwungen, durch den nächsthöheren Endlaugenschleier
hindurchzuströmen, wobei wieder ein Teil des Brüdens niedergeschlagen wird usw.
Die Anzahl der Überfälle braucht natürlich nicht gerade vier zu sein und kann größer
oder kleiner genommen werden.
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Sollte es sich herausstellen, daß die geschlossenen Schleier dem Brüden
zuviel Widerstand entgegensetzen, so können diese durch Zacken in den Tellerrändern
in viele einzelne Strahlen aufgelöst und die Regenlöcher möglichst zahlreich genommen
werden.
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Die Flüssigkeit des letzten Schleiers .fällt in eine Rinnel und fließt
von hier aus bei f ab. Während die beiden letzten Schleier noch im eigentlichen
Verdampferkörper w liegen, sind die nächsten in einem im Durchmesser entsprechend
schwächeren Aufbau auf dem Verdampfer untergebracht.
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Der ganze Prozeß kann durch Schaulöcher h beobachtet werden. Das Absaugen
des Restbrüdens bzw. der Luft geschieht bei d.
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Sollte sich der Abfluß b zeitweilig verstopft haben, so ist ein Notauslaß
v vorgesehen. Dieser Notauslaß wird durch eine Scheibe r gebildet, die in einem
Gehäuse o liegt und bei einer gewissen Drehung eine dem Ouerschnitt von v entsprechende
öffnung freigibt, so daß ein rascher Abfluß gewährleistet ist.
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Damit das Absperrorgan von v keine falsche Luft eindringen läßt, ist
das Gehäuse o rund um die zum Drehen von r dienende Welle q zu einem Rohr
p zusammengezogen. q ist wiederum an dem Rohrstück s befestigt, das den unteren
Teil von p umschließt. Dreht man nun durch ein Handrad t das Rohrstück s, so drehen
sich ebenfalls q und damit auch r, während das Rohr p -
weil am Gehäuse
o befestigt - stehenbleibt. p und q sind nun so lang, daß die durch p hindurchtretende
Flüssigkeit entsprechend dem barometrischen Luftdruck in einer gewissen Höhe in
s stehenbleibt. Es kann also bei einer Betätigung des Abschlußorgans niemals Luft
eintreten oder Flüssigkeit austreten.
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Wie ersichtlich, muß der letzte Verdampfer anders ausgebildet werden
als die drei vorhergehenden, da der ganze Brüden der letzten Stufe zunächst verdichtet
wird. Hierzu sind bei großen Anlagen eine ganze Anzahl Brüdenstrahlverdichter nötig.
Um diese Strahlapparate unterzubringen, wird der Verdampf erkörper n, (Abb. 2) durchdrungen
von zwei Zylindern ml und m2. An diese Zylinder setzen sich die Strahlapparate an,
die den verdichteten Brüden wiederum in zwei Zylinder y1 und y 2 ausstoßen, die
parallel zu in, und m2 sind.
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Aus den Verdampfern nl, n2 und - zt, wird
der Restbrüden durch
Dampfstrahläpparate x1, x2 und x3 abgesaugt.
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Da die Verdampfer mit fortschreitender Stufe immer tiefer liegen,
so muß die zum Niederschlagen des Brüdens dienende Endlauge in die Mischkondensatoren
gepumpt werden. Hierzu dienen die Pumpen p, p2 und p3. Die Pumpen werden so tief
aufgestellt, daß sie immer unter Druck stehen und sich bezüglich der Menge der geförderten
Endlauge ganz dem Zufluß anpassen.
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Sowohl der Brüden, der durch die kleineren Strahlapparate xl, x2 und
x3 verdichtet wird, als auch die großen durch die Strahlapparate x4 verdichteten.
Brüdenmengen der letzten Stufe werden in Mischkondensatoren -niedergeschlagen. Die
ersten beiden Verdämpfer n, und it, haben ihre eigenen kleinen Mischkondensatoren
r, bz-%v. r2. Der Restbrüden aus der vorletzten Stufe st", der durch x$ verdichtet
wird; gelangt in einen der beiden großen Mischkondensatoren, also z. B., wie in
der Abb. 2 angedeutet, in h.
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Es ist nun die Anordnung so. getroffen, daß: möglichst weitgehend
die tiefen Kühlwassertemperaturen der kalten Jahreszeit ausgenutzt werden. Bei verhältnismäßig
warmem Kühlwasser ist der Betrieb folgender: rl, r2 und 1l werden mit Wasser beschickt
und 12 mit der Endlauge, die bei oi aus dem ersten Verdampfer austritt. Diese Endlauge
ist also am wärmsten, und da ihre Temperatur immer noch niedriger als die Kühlwassertemperatur
ist, wird sie für sich im Mischkondensator 1, ausgenutzt. Hierdurch läßt
es sich erreichen, daß in 1, ein besseres Vakuum herrscht als in h, so daß
-die Strahlapparate, die auf 1, arbeiten, einen besseren Dampfverbrauch besitzen
als die, die auf. 1l arbeiten und deren Brüden mit Kühlwasser niedergeschlagen wird.
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Steht kälteres- Kühlwasser zur. Verfügung,
das ungefähr
die Temperatur der bei il in den ersten Verdampfer eintretenden Endlauge besitzt,
so wird je nach der Tiefe der Kühlwassertemperatur entweder nochmals Wasser durch
die Leitung g in den Mischkondensator-von n, zugesetzt oder die Pumpep, wird stillgesetzt
und der Mischkondensator von n, nur mit Kühlwasser betrieben. Auf jeden Fall aber
wird jetzt bei Zuhilfenahme von kälterem Kühlwasser der ganze Brüden der ersten
Stufe niedergeschlagen. Der Kühlwasserzufluß in den kleinen Mischkondensator r,.
hört ganz auf, wenn Wasser für den Mischkondensator von ra,, benutzt wird.
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Die Absaugung der Luft geschieht durch die jetzt nicht- mit Betriebsdampf
beschickten Diffusoren der Strahlapparate hindurch mit der gewöhnlichen Wasserstrahlluftpumpe
sj, die auch bei dem in Betrieb befindlichen Mischkondensator r1 der Luftabsaugung
aus diesem diente. Sollte ,s1 nicht ausreichend sein, so erhält der Mischkondensator
von n-, für diese Betriebsart eine eigene Wasserstrahlluftpumpe. -Bei noch kälterem
Kühlwasser wird auch in den Mischkondensator von n., Wasser zugesetzt, so daß auch
hier der ganze Brüden niedergeschlagen wird. Evtl. kann auch die Pumpe p2 stillgesetzt
werden.
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Da die Brüdentemperatur von na zu tief sein wird, um jemals die Niederschlagung
mit Wasser in Frage kommen zu lassen, so wird der Brüden aus dem Verdichter x3 in
einen der großen Mischkondensatoren 1, bzw. l.= geleitet.
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Das Arbeitswasser der Wass, rstrahlluftpumpen der Kondensatoren r-1
und r; bzw. der Mischkondensatoren von n1 und n, wird in einem Behälter t gesammelt
und dient als Betriebswasser für die tiefer gelegenen Wasserstrahlluftpumpen s3
der Mischkondensatoren 1, und l,. Reicht das in t verfügbare Wasser
nicht aus, so erhalten 1l und Z, Zusatzstrahlapparate, die mit Frischwasser die
restliche Luft absaugen.
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Das aus dem letzten Verdampfer bei Z" austretende Salzlaugengemisch
fließt in den kontinuierlichen Salzausscheidere. Die Stempelpumpe k zieht
aus dem Behälter f die konzentrierte Trübe kontinuierlich ab und drückt sie
in den kleinen kontinuierlichen Klarer rc. Aus diesem gelangt die Restflüssigkeit
ebenfalls in den Mischkondensator von ias. Der Schlamm aus u wird mit einer neutralen
Flüssigkeit verrührt und, nachdem die neutrale Flüssigkeit einen Teil der Kälte
des Schlair.-mes aufgenommen hat, diese in den Mischkondensator von n1 oder n2 geleitet
(in Abb. Z ist es n1).
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Die Anschlußorgane sämtlicher Wasser-und Laugenleitungen, durch deren
evtl. Undichtigkeiten hindurch Luft in die Verdampfer oder in die Kondensatoren
gesaugt werden könnte, werden so tief angeordnet, daß an den Abschlußorganen immer
Überdruck herrscht, so daß bei Undichtigkeiten wohl Flüssigkeit austreten, aber
keine Luft ausgesaugt werden kann.