DE78749C - Verfahren und Apparat, Flüssigkeiten und Gase oeder Dämpfe in Wechselwirkung treten zu lassen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

zu lassen.

Um Flüssigkeiten mit Gasen oder Dämpfen zum Zwecke der Verdampfung, Kühlung, Entgasung, Anfeuchtung und dergl. mit einander in innige Berührung zu bringen, wird nach vorliegendem Verfahren die Flüssigkeit in einer dünnen bewegten Schicht mit Gasen oder Dämpfen dadurch in energische Wechselwirkung gebracht, dafs die Gase oder Dämpfe durch ihre Fliehkraft einmal unter Druck mit der Flüssigkeit in Berührung gebracht werden und des Weiteren der Flüssigkeit eine Bewegungsrichtung ertheilt wird, welche von derjenigen der Gase oder Dämpfe abweicht. Die Energie der Wechselwirkung wird' durch den Druck der sich beeinflussenden Massentheilchen auf einander und die gleichzeitige Verschiebung dir Oberflächen gegen einander und die Vollständigkeit der Wirkung durch die geringe Stärke der beeinflufsten, bewegten Flüssigkeitsschicht erreicht.

Als zweckmäfsigste Vorrichtung zur Ausbreitung einer Flüssigkeit in eine dünne Schicht und gleichzeitigen Bewegung derselben bieten sich die für andere Zwecke. schon benutzten, schnell rohrenden Hohlkegel mit kleinem Spitzenwinkel dar, in welche die Flüssigkeit unten an der Spitze eintritt und, durch Rei- , bung an der Kegelwand in Kreisdrehung versetzt, infolge der Fliehkraft in dünner Schicht drehend hochsteigt.

j TLwx Bewegung des zweiten Stoffes, Luft oder Gas, kann jeder Ventilator dienen, welcher die Luft centrifugirend auswirft; diese mufs dann nur entgegengesetzt der Bewegung der dünneren Flüssigkeitsschicht bewegt werden oder doch so, dafs eine Bewegungsdifferenz vorhanden ist. Dabei ist zu beachten j dafs beide Bewegungen im Allgemeinen schraubenförmig sind.

Die allgemeine Form eines für dieses Verfahren benutzbaren Apparates wird also ein drehbarer Hohlkegel oder Cylinder sein, dessen Innenwand zur Berieselung mit Flüssigkeit ausstattet ist, und welcher so mit einem Ventilator in Verbindung steht, dafs diese Innenwand in dessen directen Wirkungsbereich fällt,

Beim Arbeiten eines solchen Apparates wird eine beständige gegenseitige Verschiebung zwischen der auf der Innenseite der Cylinder circulirenden centrifugirten Flüssigkeit und der centrifugirten Luft und somit eine starke Reibung zwischen diesen beiden Körpern stattfinden, welche um so gröfser sein wird, je gröfser der Unterschied der Geschwindigkeit beider Körper sein wird.

Dadurch wird erreicht, dafs, wenn die Flüssigkeit mit heifsen Gasen auf diese Weise in innige Berührung gebracht wird, ein schneller Wärmeaustausch stattfindet und die Flüssigkeit stark verdampft oder, falls sie mit Gasen geschwängert ist, letztere event, unter Luftleere an die in derselben Richtung nach dem Princip des Gegenstromes die. Flüssigkeit bestreichenden, schon frei gewordenen Gase oder Luft abgegeben werden. Soll das Verfahren zum Durchmischen oder Sättigen von Flüssigkeiten mit

Gasen oder Dämpfen Verwendung finden, so kann die Behandlung der Flüssigkeiten in der oben angegebenen Weise unter Druck erfolgen.

Ein in erster Linie zum Verdampfen bestimmter Apparat ist in den Fig. ι bis 3 dargestellt.

Dieser Apparat enthält zwei sich in entgegengesetzter Richtung drehende, centrifugirende Flächen. Letztere, werden durch zwei Wellen w und s in der Weise getrieben, dafs die innere Welle w mittelst der Arme α α den Kegelmantel c¹ und den äufseren Cylinder c² in Linksdrehung versetzt, während die hohle, einen Schneckengang enthaltende Welle s vermittelst der Arme c den unteren Kegelmantel d^l mit dem Cylinder d² und den daran befestigten Flügeln ff in Rechtsdrehung versetzt. Beide Wellen werden mittelst Kegelräder von Hen Wellen ν angetrieben. Die zu verdampfende Flüssigkeit wird durch die Schnecke k^l aus einem neben dem Apparat angeordneten Gefäfs angesaugt, durch die Verticalschnecke k'² nach oben gedrückt, um durch die in dem Schneckengehäuse angeordneten Oeffnungen in den Kegelmantel d¹ zu fallen.

Dieser, durch die Welle s in schnell rofirende Bewegung versetzt, entleert die Flüssigkeit auf den oberen, sich in entgegengesetzter Richtung drehenden Kegelmantel c¹, um sie innerhalb dieses aufsteigen zu' lassen und durch die Rohre r in die Rinne des sich in gleicher Richtung drehenden Verdampfcylinders c² zu leiten. Die Rinne reicht mit ihrem oberen Rande weiter nach dem Mittelpunkt als mit dem unteren Rande, so dafs die Flüssigkeit gezwungen wird, nach unten abzufliefsen und sich an dem schnell rotirenden Cylinder vermöge der Fliehkraft auszubreiten, nach unten hin in Spiralwindungen zu circuliren und am unteren Rand des Cylinders, soweit keine Verdampfung eingetreten ist, von dem unteren Winkel des Cylinders c² vor Abfallen geschützt, durch die Rohre F ausgeworfen in die Rinne e zu fallen, um theilweise durch einen Abflufsstutzen in das neben dem Apparat angeordnete Gefäfs zu fliefsen, aus der die nicht verdampfte Flüssigkeit, wie vorhin angegeben, durch die Schnecke k¹ wieder angesaugt wird und denselben Weg wiederholt.

Die zur Verdampfung dienende heifse Luft wird durch den Kanal H zugeleitet und durch die Flügel f angesaugt. Diese Flügel f sind, wie erwähnt, an dem Cylinder d'² befestigt und rotiren, da sie vermittelst der hohlen Welle s, durch Arme c gehalten, mit dem unteren Kegelmanteltheil d^L verbunden sind, in entgegengesetzter Richtung als der innen mit Flüssigkeit bedeckte Cylinder c². Bei der schnellen Bewegung, welche die rotirenden Theile sammt der Flüssigkeit und der Luft in entgegengesetzter Richtung ausführen, wird eine grofse Reibung zwischen Flüssigkeit und Luft bei vollkommenem Gegenstrom erzielt, wobei die heifse Luft vermöge der durch den Cylinder d¹ und die damit verbundenen Flügel f erzeugten Fliehkraft auf die dünne, entgegengetriebene Flüssigkeitsschicht aufgeprefst und so starker Wärmeaustausch und eine rapide Verdampfung der Flüssigkeit erreicht wird.

Fig. 4 bis 6 zeigen einen Apparat mit der Aenderung, dafs die Flüssigkeit nicht nur an die innere Fläche des Centrifugencylinders, sondern vermittelst der durch den oberen Rand dieses Cylinders hindurchgesteckten Rohre r, theilweise auch auf die Innenseite des stillstehenden Mantels geworfen wird , um an dieser herunter zu rieseln und von dem aufsteigenden heifsen Luftstrom, welcher durch den mit Schaufeln f versehenen centrifugirten Cylinder d'² auf diese Flüssigkeitsschicht aufgeprefst wird, bestrichen werden.

Fig. 7 und 8 zeigen die Cylinder oder schwach nach oben sich erweiternde Kegelmäntel C¹C²C³, mittelst Armen α an der sich drehenden Welle w befestigt, und zwar zeigt die rechte Hälfte der Fig. 7 cylindrischen, die linke kegelförmigen Mantel. Die durch das Rohr \ zugeführte Flüssigkeit wird durch die an der Welle w sitzende Schnecke 5 in den sich mitdrehenden Behälter C gefördert, aus dem sie sich durch die Rohre r auf die Innenflächen der Kegelmäntel C¹C^-2C³ ergiefst.

Infolge der grofsen Geschwindigkeit, mit welcher diese Mäntel sich drehen, nimmt die sich ausbreitende Flüssigkeit einen schraubenförmigen Weg an den Mänteln c¹ c² c³ entlang aufwärts und gelangt oben in die Auffangrinnen b, aus welchen sie durch die Rohrstutzen P¹^p² und ρ³ gegen die feststehende Gehäusewandung T geschleudert wird. An dieser fliefst die Flüssigkeit herab und sammelt sich in der unten angeordneten Rinne e an, um von hier durch die Rohre d der Schraube S wieder zugeführt zu werden und den beschriebenen Kreislauf zu wiederholen. Die Luft oder das Gas, welches mit der Flüssigkeit in Berührung gebracht werden soll ■, tritt in den Apparat von unten durch das Rohr A ein, wird durch das Flügelrad V zwischen den Kegelwänden aufwärts gesaugt und durch das Rohr E entfernt.

Während ihres Ganges durch den Apparat gelangt die Luft oder das Gas durch die äufseren. Flächen des nächsten inneren. Cylinders, nach aufsen gedrückt, in den Wirkungsbereich der inneren Flächen der Schleudertrommeln und wird infolge der Schleuderkraft der äufseren Fläche der nächsten inneren Trommel auf die herabfliefsende Flüssigkeit auf der inneren Seite der äufseren Trommel geprefst, wodurch ein inniger Contact zwischen

beiden stattfindet, und die gegenseitige Verschiebung der Flüssigkeit und Luft wird durch die Berührung nicht aufgehoben, da infolge des auf den Luft- bezw. Gasstrom wirkenden Ventilators V die Spiralen, welche die centrifugirte Luft und die Flüssigkeit beschreiben, stets verschiedene Steigungswinkel haben werden; denn die Flüssigkeit haftet an dem drehenden Mantel und wird von dessen Drehbewegung stark beeinflufst, während die Luft vor allen Dingen eine selbstständige aufsteigende Bewegung besitzt und nur durch Berührung mit den drehenden Mänteln in eine Kreiselbewegung versetzt wird.

Bei der in Fig. 9 dargestellten Abart des Apparates sind die Kegelmäntel c¹ c'² c³ und c⁴ entgegen der vorher beschriebenen.Ausführungsart unten weiter als oben. Dementsprechend ist auch das Zuführungsrohr ^ und der sich mitdrehende Behälter C oben angeordnet. Die bei B durch das Rohr ^ eingelassene Flüssigkeit vertheilt sich wie vorhin auf der Innenfläche der Kegelmäntel, indem sie sich aus dem Behälter C durch die Rohre r auf die Kegelmäntel ergiefst. An den Kegelflächen fliefst die Flüssigkeit schraubenförmig nach unten, gelangt in die Auffangrinnen b und aus diesen durch die Rohre ρ in die Sammelrinne e, aus welcher sie durch das Rohr D abfliefst. Die Luft oder das Gas tritt durch das Einlafsrohr A ein und wird oben mittelst eines geeigneten Saugapparates entfernt und also auch hier auf die Flüssigkeitsschicht durch den nächsten inneren Cylinder aufgeprefst und streicht entgegen der Bewegungsrichtung, während bei der in Fig. 7 und 8 beschriebenen Ausführung sowohl Luft und Flüssigkeit sich in gleicher axialer Richtung bewegen. Bei dieser Abart (Fig. 9) findet jedoch ein im Innern des Apparates sich wiederholender Kreislauf der Flüssigkeit nicht statt, sondern die letztere mufs, falls sie wiederholt der Einwirkung von Gasen oder Luft ausgesetzt werden soll, von Neuem bei B in das Rohr ^ eingeleitet werden.

Wird auf den ununterbrochenen, sich im Innern des Apparates wiederholenden Kreislauf besonderer Werth gelegt, so kann vortheilhaft die in Fig. 10 dargestellte veränderte Abart des Apparates verwendet werden. Hier ist an der Sammelrinne e ein Rohr α¹ angebracht, welches die angesammelte Flüssigkeit nach der Schraube S der Welle w' zuführt. Diese Schraube 5 wirft die Flüssigkeit auf den sich erweiternden Kegelmantel C, welcher den Behälter C der Fig. 9 ersetzen soll.

Die sich vom Mantel C' abzweigenden Rohre r vertheilen die Flüssigkeit wieder auf die Kegelmäntel c¹ c'² c³. Das Princip des Gegenstromes ist, wie bei der in Fig. 9 dargestellten Vorrichtung, auch hier gewahrt, und es wird auch hier die Luft durch die äufseren Flächen der inneren Kegelmäntel auf die rotirende Flüssigkeitsschicht auf den inneren Seiten der anderen Kegelmäntel geprefst.

Diese beiden Abarten eignen sich ganz besonders zum Kühlen von Flüssigkeiten mittelst kalter Luft, während die mit Bezug auf Fig. 7 und 8 beschriebene Ausführung vornehmlich zum Verdampfen und Anwärmen von Flüssigkeiten mittelst heifser Luft benutzt werden kann.

Bei der in Fig. 11 und 12 dargestellten Abart werden Gase oder Luft im Innern des Apparates in ununterbrochenem Kreislauf wiederholt den FlUssigkeitsschichten entgegengeführt und aufgeprefst. Zu diesem Zwecke sind mehrere Kegel gleicher Drehrichtung in einander gesteckt und an ihren Aufsenseiten mit Ventilatorflügeln entgegengesetzter Schraubenwindung versehen; die gemeinschaftliche Achse trägt gleichfalls solche Flügel. Das Gehäuse umgiebt die Kegelwinkel derart, dafs es die Luft um die Kanten derselben herumführt und zu einer Zickzackbewegung zwingt.

Der Einlafs der Flüssigkeit findet durch die mitrotirenden Rohre r¹ in den innersten Kegelmantel c¹ unten statt, indem die Flüssigkeit diesen Rohren r¹ von dem Rohr % aus mittelst der Schnecke 5 zugeführt wird. Die Luft strömt von oben durch Rohr E ein. Die Flüssigkeit steigt in dem Kegel c¹ hoch und strömt in den hächstäufseren umgekehrt geneigten Kegelmantel c² über. Die Luft wird durch die Flügel F¹ nach unten in Schraubenlinien geprefst und tritt um die untere Kegelkarite herum in der Führungsrinne R¹ in den Kegel c² ein.

Hier heben die umgekehrt gerichteten Flügel F² die Luft nach oben. In ähnlicher Weise wird die Luft weiter durch die Rinne i?² nach dem Kegelmantel c³ abgelenkt, von dem Flügel F^s der Rinne R³ zu- und schliefslich von den Flügeln Fⁱ der Innenwandung des Gehäuses T entlang hochgeführt. Die sich dann in der Kuppe sammelnden Gase können entweder am Rande abgeführt oder nach der Mitte zu wiederholt durch den Apparat getrieben werden. Ebenso kann die sich in der Schale g sammelnde Flüssigkeit, statt durch das Rohr ^² abgezogen zu werden, den Apparat noch mehrmals durchwändern.

Die Flügel F\ F^, F³ und F⁴ reichen mit ihren äufseren Rändern nicht ganz bis zur inneren Wandung der sie umgebenden Mäntel heran, so dafs die an diesen circulirenden Flüssigkeitsschichten in ihrer Bewegung nicht gehemmt werden. Das Princip des Gegenstromes ist auch hier gewahrt, insbesondere wird eine starke Reibung zwischen Gasen und Flüssigkeit hier auftreten, welche durch die dem Gas gegebene Fliehkraft durch den nächsten nach dem Centrum gelegenen Kegelmantel mit den Flügeln infolge der hierdurch erzeugten

Pressung der Luft auf die circulirende Flüssigkeitsschicht erzeugt wird.

Eine vereinfachte Abart der zuletzt beschriebenen Ausführungsart ist in den Fig. 13 und 14 gezeigt. Die Kegelmäntel erweitern sich sämmtlich nach oben, und nur der äufsere ist mit schraubenförmigen Flügeln F ausgerüstet. Die Flüssigkeit wird den Innenflächen sämmtlicher Kegel durch die Rohre r gleichzeitig zugeführt. Unten sind die Kegelmäntel mit nach innen abstehenden Rändern i versehen, welche verhindern, dafs die Flüssigkeit nach unten abtropft. Die sich auf den Kegelmantel vertheilende Flüssigkeit gelangt in Schraubengängen nach oben in die Rinne b, aus dieser durch die Rohre oder Rinne ρ auf die Innenwand des Gehäuses T und sammelt sich in der Schale g an.

Das Gas oder die Luft tritt durch das Rohr E in den Apparat, wird von den an der Welle sitzenden Flügeln V erfafst und zwischen den Kegelmänteln unter dem Einflufs der Schleuderkraft des nächsten inneren Cylinders auf die Flüssigkeit hindurch nach der Führungsrinne R getrieben, aus welcher es durch die Flügel F angesaugt und nach dem oberen Theil des Apparatinneren gedrückt wird. Hier wird das Gas oder die Luft von den Flügeln V aufs Neue erfafst und wieder durch den Apparat getrieben.

Auch hier bewegen sich Flüssigkeiten und Gase nach dem Princip des Gegenstromes.

Die beiden letzten Abarten eignen sich insbesondere zum Trennen von Gasen aus einer Flüssigkeit oder auch unter Zuhülfenahme von Wärme zum Verdampfen von Flüssigkeiten. Die Gase werden durch den Stutzen E eingelassen und auch ■ nach erfolgter Einwirkung durch denselben oder, falls es wünschenswerth erscheint, durch einen zweiten, in der Zeichnung nicht dargestellten, Rohrstutzen wieder entfernt. Die zu entgasende oder verdampfende Flüssigkeit wird durch den Stutzen ^¹ eingeleitet und nach erfolgter Entgasung oder theilweiser Verdampfung durch den Stutzen ^² abgelassen.

Soll der Apparat zum Eintreiben von Gasen in eine Flüssigkeit verwendet werden, so kann dieses durch Zuführung der Gase unter Druck geschehen, welcher bei der weiteren Thätigkeit des Apparates aufrecht erhalten wird. Soll die Entgasung einer Flüssigkeit stattfinden, so kann der Stutzen E mit einer Luftverdünnungsvorrichtung in Verbindung gebracht w"erden. Die Drehachse des Cylinders oder Kegelmantels kann in jedem Falle natürlich auch liegend angeordnet werden.

Claims (2)

Pa tent-Ansprüche:

1. Verfahren, Flüssigkeiten und Gase oder, Dämpfe zu Verdampfungs-, Kühlungs-, Heiz-, Absorptions- und ähnlichen Zwecken in Wechselwirkung durch Berührung unter Druck und gegenseitige Verschiebung treten zu las&en, darin bestehend, die Flüssigkeit an der Innenseite eines Kegel- oder Cylindermantels entlang in dünner Schicht zu leiten und Gas oder Dampf in Form eines centrifugirten Stromes unter Druck gegen die auf dem Mantel befindliche Schicht hinweg zu leiten.

2. Apparat zur Ausführung des unter Anspruch ι. angegebenen Verfahrens, bestehend aus im Innern eines geschlossenen Gehäuses angeordneten Kegel- oder Cylindermänteln, welchen die Flüssigkeit derart an einem Ende zugeführt und am anderen Ende entnommen wird, dafs diese sich auf der Innenfläche des sich drehenden Kegels oder Mantels in gleichmäfsiger Schicht vertheilt, während der zugeführte Luft-, Gasoder Dampfstrom derart der Flüssigkeitsschicht durch Schaufeln oder Flügel entgegenbewegt wird, dafs eine gegenseitige Verschiebung zwischen Flüssigkeit und Gasen eintritt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.