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Einrichtung zum Kühlen von Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung zum Kühlen von Flüssigkeiten unter Verwendung eines Kältemittels, das
unmittelbar mit den Flüssigkeiten gemischt wird. Dieses Kältemittel verdampft bei
Erzeugung eines Unterdruckes in einem das Flüssigkeitsgemisch enthaltenden Behälter
und kühlt dieses dadurch ab. Häufig wird die Aufgabe gestellt, durch Abkühlung in
dem Flüssigkeitsgemisch gelöste Beimengungen auszuscheiden, z. B. beim Entparaffinieren
von Mineralölen, die zu diesem Zweck mit einem zugleich als Kältemittel verwendbaren
Lösungsmittel gemischt werden, wozu beispielsweise ein Gemisch von Benzol und S
02 verwendet werden kann. Dabei muß nun aus Löslichkeitsgründen die Bedingung erfüllt
werden, daß die Kältezufuhr stetig bleibt und trotz des Ausdampfens sich das Lösungsmittelgemisch
nicht ändert, weil sich sonst die Löslichkeit des ausgeschiedenen Teiles unerwünscht
verändert. Diese Aufgabe konnte mit den bisher bekannten Einrichtungen nicht oder
nur unvollkommen gelöst werden.
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Gemäß der Erfindung werden mehrere ineinandergeschachtelte und durch
Flüssigkeitsverschlüsse miteinander verbundene Behälter verwendet, die Ringräume
bilden, aus denen das verdampfte Kältemittel getrennt abgeleitet wird. Die Konzentration
des Flüssigkeitsgemisches bleibt unverändert, wenn die jeweils verdampfte Kältemittelmenge
in flüssiger Form den Behältern wieder zugeführt wird. Auf diese Weise fallen die
auszuscheidenden Stoffe immer unter den gleichen Lösungsbedingungen aus. In den
Ringräumen der ineinandergeschachtelten Behälter entsteht ein in Richtung des Flüssigkeitsstromes
zunehmender Unterdruck infolge der sinkenden Temperatur. An die Behälter werden
Zuführungsleitungen für das flüssige Kältemittel und Abführungsleitungen für die
Kältemitteldämpfe angeschlossen. Diese Leitungen erhalten zweckmäßig regelbare Ventile
oder dergleichen, um die Zufuhr des flüssigen Kältemittels nach der Menge des in
den einzelnen Ringräumen jeweils verdampften Kältemittels einstellen zu können.
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Die ineinandergeschachtelten, verschieden großen Behälter werden zweckmäßig
glockenförmig ausgebildet und mit einer gemeinsamen Bodenplatte fest verbunden.
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In dem oberen Teil der Behälterwand werden Verbindungsöffnungen angebracht,
die von oben geschlossenen und unten offenen Fallrohren umschlossen sind. Diese
Fallrohre bilden unten einen Flüssgkieitsverschluß und leiten die Flüssigkeit von
dem einen Behälter zum unteren Teil des nächsten Behälters.
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Bei Verdampfern, insbesondere Destilliervorrichtungen, ist es bekannt,
mehrere glockenförmige Behälter ineinanderzuschachteln, in
denen
die zu verdampfende Flüssigkeit kondensiert und wieder verdampft. Es findet hier
aber weder eine Abführung des verdampften Mittels statt, noch sind die von den einzelnen
Behältern gebildeten Ringräume durch FlüssigkeitsVcrschlüsse gegeneinander abgedichtet.
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Die gemäß der Erfindung erfolgte Ineinanderschachtelung der Behälter
hat den Vorteil, daß nur der äußere Behälter für den vollen Druckunterschied gegen
die Außenluft bemessen zu werden braucht. Die inneren Behälter stehen lediglich
unter dem geringen Druckunterschied der einzelnen Behälterkammern. Dies bedingt
eine besonders einfache raum- und werkstoffsparende Ausbildung der ganzen Vorrichtung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Raum niedrigsten Druckes im Innern der Vorrichtung
liegt, so daß das Flüssigkeitsgemisch in Richtung von außen nach innen durch die
Vorrichtung getrieben wird. Hierdurch erhält der innerste Raum, der infolge des
niedrigsten Druckes auch die niedrigste Temperatur hat, durch die ihn umschließenden
übrigen Behälter einen guten Wärmeschutz, so daß än Wärmeisolierung gespart werden
kann.
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Wird die Erfindung zum Ausscheiden von Paraffin aus Öl verwendet,
so fällt das durch die Abkühlung kristallisierende Paraffin in den Zwischenräumen
der einzelnen ineinandergeschachtelten Behälter aus, bleibt hierbei jedoch in dem
Flüssigkeitsstrom in der Schwebe. Es entfallen deshalb die für diese Zwecke bisher
vielfach verwendeten mechanischen Hilfsvorrichtungen zum Entfernen der Paraffinkristalle,
da die Kälteübertragung durch Metallwände fehlt. Die ganze Vorrichtung arbeitet
vielmehr unter Vermeidung jeglicher bewegter Teile und erhält dadurch eine besonders
große Betriebssicherheit und Lebensdauer.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Zeichnung in Fig. i
im Längsschnitt und Fig. 2 im Querschnitt dargestellt.
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Eine Anzahl, z. B. sechs, glockenförmige, unten offene Gefäße i von
verschiedenem Durchmesser sind konzentrisch ineinandergeschachtelt und stehen in
fester und dichter Verbindung mit einer gemeinsamen Bodenplatte 2. An der Innenseite
dieser Glocken i sind senkrechte Fallrohre 3 angeordnet, die nur an ihrem unteren
Ende offen sind. An dem oberen Ende der Fallrohre 3 sind in den Glocken i Öffnungen
q. angebracht. Die in der Außenglocke i befindliche Öffnung q. ist mit einem Stutzen
ii versehen, durch den das Flüssigkeitsgemisch eintritt. In der innersten Glocke
i ist ein senkrechtes Rohr 5 angeordnet, dessen Ende oben offen ist und etwas unterhalb
der Öffnung q. endigt. Durch dieses Rohr tritt die abgekühlte Flüssigkeit aus. Zum
Zuführen des flüssigen Kältemittels dienen Rohre 6, von denen nur eines gezeichnet
ist. Die Rohre 6 münden in je einen ringförmigen Verteilerraum 7, der am ganzen
Umfang feine Öffnungen oder Poren besitzt, durch welche die Kälteflüssigkeit fein
verteilt in das Flüssigkeitsgemisch einströmt. An der Decke jeder Glocke sind Rohre
8 angebracht, die an der höchsten Stelle des Glockenraumes münden und das verdampfte
Kältemittel abführen. Die Rohre 8 sind einzeln odef in Gruppen über Ventile io an
die Saugleitung eines Verdichters o. dgl. angeschlossen. Zum Entleeren und Ausdämpfen
der Glocken dienen die mit Ventilen versehenen Rohrleitungen g, die durch Bohrungen
12 der Bodenplatte z geführt und an eine gemeinsame Leitung 13 angeschlossen sind.
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Die zu behandelnde Flüssigkeit wird durch den Stutzen ix in die äußere
Glocke z eingeführt, fällt durch Fallrohr 3 in den Zwischenraum I und bildet einen
Flüssigkeitsverschluß. Der nachdrängende Flüssigkeitsstrom steigt durch den hier
herrschenden Unterdruck in diesem Zwischenraum hoch bis zur nächsten Öffnung q.
und fällt durch das nächste Fallrohr 3 in den nächsten Zwischenraum II, wobei sich
der Flüssigkeitsspiegel im Fallrohr 3 nach dem im Zwischenraum I herrschenden Unterdruck
einstellt. Dieser Vorgang wiederholt sich sinngemäß in der geschilderten Weise,
bis das abgekühlte Flüssigkeitsgemisch in die innerste Kammer VI gelangt, durch
das Rohr 5 austritt, und durch eine angeschlossene Rohrleitung über ein Filter geleitet
wird, wo die ausgefüllten Stoffe von der Flüssigkeit getrennt werden. Die kalte
filtrierte Flüssigkeit kann zum Vorkühlen weiteren Einlaufgutes benutzt werden.
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Die Anordnung kann sinngemäß auch so getroffen werden, daß das Flüssigkeitsgemisch
in die innerste Kammer eingeleitet wird und aus der äußersten Kammer austritt.