DE9214670U1 - Device for separating, drying or concentrating liquid mixtures by utilizing the different physical properties of the individual components - Google Patents
Device for separating, drying or concentrating liquid mixtures by utilizing the different physical properties of the individual componentsInfo
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Description
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Titel: Aufbau eines Systems zum separieren, trocknenTitle: Construction of a system for separating, drying
oder aufkonzentrieren von flüssigen Stoffgemischenor concentration of liquid mixtures
Gattung desGenus of
Anmeldegegenstandes: Die Erfindung bezieht sich auf den AufbauSubject of the application: The invention relates to the structure
eines Systems zur Trennung von flüssigen Stoff-a system for the separation of liquid substances
gemischen.mixed.
Verfahren und Vorrichtungen zum separieren von flüssigen Stoffgemischen sind bekannt. Dabei werden die Gemische ausgepresst, durch Zufuhr von Wärme verdampft oder durch hohe Evacuierung getrennt. ( siehe Patentschrift DE 40 19 212 C1).Methods and devices for separating liquid mixtures are known. The mixtures are pressed out, evaporated by the addition of heat or separated by high evacuation. (see patent DE 40 19 212 C1).
Die Nachteile der bisher bestehenden Trennungsvorrichtungen sind darin zu sehen, daßThe disadvantages of the existing separation devices are that
1. durch das Auspressen eines Stoffgemisches noch viele unerwünschte Bestandteile im ausgespreßten Stoff vorliegen.1. When a mixture of substances is pressed out, many undesirable components are still present in the pressed material.
2. das Verdampfen hohe Energiekosten verursacht.2. evaporation causes high energy costs.
3. bei der Patentschrift DE 40 19 212 C13. in the patent specification DE 40 19 212 C1
hohe Anforderungen an die Konstruktion der Vacuumkuppel, aufgund der hohen Druckdifferenzen gestellt werden.high demands are placed on the design of the vacuum dome due to the high pressure differences.
AufgabeTask
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Nachteile beim separieren, trocknen oder aufkonzentrieren von flüssigen Stoffgemischen der eingangs genannten Art zu beseitigen und ein Verfahren bzw. Vorrichtung zu schaffen, die gezielt einen Stoff aus dem Stoffgemisch entfernt und dabei niedrigere Betriebskosten benötigt, weniger aufwendige baulich Anforderungen stellt und hoch effektiv und wirtschaftlich arbeiten kann.The invention is based on the object of eliminating the above-mentioned disadvantages when separating, drying or concentrating liquid mixtures of the type mentioned at the beginning and of creating a method or device that specifically removes a substance from the mixture and in doing so requires lower operating costs, has less complex structural requirements and can work highly effectively and economically.
Lösung / Wiedergabe des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1) Solution / Reproduction of the characterising part of claim 1 )
Erreicht wird dieses Ziel dadurch, daß das zu trennende Stoffgemisch mittels einer Pumpe oder Vacuum über eine Röhre in einen Trichter eingebracht wird, welcher sich im Seperatorraum befindet. Dort wird das Gemisch über eine Heizung auf die den zu separierenden Stoff spezifische Verdampfungstemperatur gebracht, und mittels eines Thermostates aufrechterhalten. Der entstehende Dampf wird über das sich in der oberen Trennwand befindliche Gebläse in die Dampfkammer abgesaugt, und zu den Dampfleitungen getrieben, die ihren Ursprung in der oberen Trennwand haben. Die Dampfleitungen sind mit den Wärmetauscherröhren, die sich im Trichter und der gemischzuführenden Röhre befinden, durch die Trichterwand verbunden. Sodaß der Dampf auf dem Weg durch die Wärmetauscherröhren seine Energie im Gegenstromprinzip an das zu separierende Stoffgemisch abgeben kann. Dabei kondensiert der Dampf und erkaltet die Elüssigkeit bis sie außerhalb der gemischzuführenden Röhre in das Auffangbecken gelangt. Von dort führt über den Ionentrenner, der artfremde Ionen aus der Flüssigkeit entfernt, ihr Weg ins Freie. Das im Trichter zurückbleibende Gut wird mit Hilfe eines Abstreifers über den Trichterrand hinweg abgedrängt. Dabei fällt es auf die untere Trennwand, dort wird ihm seine innehabende Wärme entzogen. Dies geschieht über die auf der unteren Trennwand befindlichen Wärmetauscherröhren, welche mit den im Innneren der gemischzuführenden Röhre befindlichen Wärmetauscherröhren gekoppelt sind, und dessen Funktionskreislauf über eine, dem Auffangbecken nachgeschalteter Umwälzpumpe aufrecht erhalten wird. Ein Feger der sich kreisbeschreibend innerhalb der Seperationskammer über die untere Trennwand bewegt, drängt das erkaltete Gut weiter in den Trockengutvorratsraum ab. Von dort kann es der Anlage entnommen werden.This goal is achieved by introducing the mixture of substances to be separated using a pump or vacuum through a tube into a funnel located in the separator chamber. There, the mixture is heated to the evaporation temperature specific to the substance to be separated and maintained using a thermostat. The resulting steam is sucked into the steam chamber by the fan located in the upper partition and driven to the steam lines that originate in the upper partition. The steam lines are connected to the heat exchanger tubes located in the funnel and the mixture feed tube through the funnel wall. This means that the steam can transfer its energy to the mixture to be separated on its way through the heat exchanger tubes using the countercurrent principle. The steam condenses and the liquid cools until it reaches the collecting basin outside the mixture feed tube. From there, it is discharged to the outside via the ion separator, which removes foreign ions from the liquid. The material remaining in the funnel is pushed over the edge of the funnel with the help of a scraper. It falls onto the lower partition wall, where its inherent heat is removed. This is done via the heat exchanger tubes on the lower partition wall, which are coupled to the heat exchanger tubes inside the mixture supply tube, and whose functional cycle is maintained by a circulation pump downstream of the collecting basin. A sweeper that moves in a circle within the separation chamber over the lower partition wall pushes the cooled material further into the dry material storage room. From there it can be removed from the system.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt dargestellt.In the drawing, the subject matter of the invention is shown in an embodiment in a longitudinal section.
Dieses System wird bestimmt und gewährleistst über das Zusammenspiel der einzelnen Bauelemente. Das zu behandelnde Gut gelangt über die Röhre (7) zu den im Seperatorraum (1b) stehenden Trichter (4), im Inneren des Gehäuse (1). Dort wird das Gemisch über die Heizung (6) auf die gewünschte Temperatur erhitzt und im Zusammenspiel mit dem Thermostat (6a) auf der gewünschten Temperatur gehalten.This system is determined and guaranteed by the interaction of the individual components. The material to be treated passes through the tube (7) to the funnel (4) in the separator chamber (1b), inside the housing (1). There the mixture is heated to the desired temperature by the heater (6) and maintained at the desired temperature in conjunction with the thermostat (6a).
Das im Seperatorraum (1b) entstehende Gas wird mittels Gebläse (2a), das sich in der oberen Trennwand (2) befindet in den Dampfraum (1c) abgesaugt. Von dort wird der Dampf über die Dampfleitungen (5) zu den im Trichter (4) befindlichen Wärmetauscherröhren (5a) getrieben. Auf dem Weg durch die vom kalten Gemischgut umspülten Wärmetauscherröhren (5a) erkaltet und kondensiert der Dampf und gelangt als erkaltete Flüssigkeit ins Auffangbecken (15). Ein Teil dieser Flüssigkeit wird über die Umwälzpumpe (13) zu den auf der unteren Trennwand (2b) liegenden Wärmetauscherröhren (5b) gepumpt, die an ihrem Ende mit den Wärmetauscherröhren (5a) verbunden sind. Der andere Teil gelangt über den Ionentrenner (10) ins Freie.The gas produced in the separator chamber (1b) is sucked into the steam chamber (1c) by means of a blower (2a) located in the upper partition wall (2). From there, the steam is driven via the steam lines (5) to the heat exchanger tubes (5a) located in the funnel (4). On its way through the heat exchanger tubes (5a) surrounded by the cold mixture, the steam cools and condenses and reaches the collecting basin (15) as a cooled liquid. Part of this liquid is pumped via the circulation pump (13) to the heat exchanger tubes (5b) located on the lower partition wall (2b), which are connected at their end to the heat exchanger tubes (5a). The other part reaches the outside via the ion separator (10).
Das im Trichter (4) zurückgebliebene Gut wird mittels eines Abstreifers (4a) über den Trichterrand abgedrängt und fällt auf die untere Trennwand (2b). Dort wird dem Gut seine Wärume über die Wärmetauscherröhren (5b) entzogen, bevor der Feger (5c) es weiter in den Feststoffvorratsraum (1d) abdrängt. Von dort aus werden die Feststoffe über die verschließbare öffnung (1f) ins Freie entnommen.The material remaining in the hopper (4) is pushed over the edge of the hopper by means of a scraper (4a) and falls onto the lower partition wall (2b). There, the heat is extracted from the material via the heat exchanger tubes (5b) before the sweeper (5c) pushes it further into the solids storage area (1d). From there, the solids are removed to the outside via the closable opening (1f).
Falls dieses System ohne Vacuum betrieben wird, benötigt man eine Dosierpumpe (14) zum einbringen des zu separierenden Stoffgemisches. Zusätzlich muß baulich gewährleistet sein, daß die in den Wärmetauscherröhren (5a,5b) kondensierte Flüssigkeit über das Auffangbecken (15) zum Ionentauscher (10) abfließen kann.If this system is operated without vacuum, a dosing pump (14) is required to introduce the mixture of substances to be separated. In addition, the structure must ensure that the liquid condensed in the heat exchanger tubes (5a, 5b) can flow through the collecting basin (15) to the ion exchanger (10).
Falls dieses System mit Einsatz von Vacuum betrieben wird, benötigt man eine Vacuumpumpe (8), einen Vacuumvorratsbehälter (8h),einen Abscheider (9), verschiedene Vacuumleitungen (8a,b,c,d),die die einzelnen Funktionsteile miteinander verbinden, ein Dosierventil (12), ein Abstellventil (8i) und diverse Vacuummesser (8e,f,g). Wobei die Vacuumpumpe (8) für das nötige Vacuum sorgt, und die Vacuummesser (8e,f,g) für die nötige optimale Kontrolle. Die Vacuumleitungen (8a,b,c) verbinden die Vacuumpumpe (8) über die Wärmetauscherröhren (5a) und den Dampfleitungsröhren (5) mit dem Innenraum des Gehäuses (1). Wobei der zwischengeschaltete Vacuumvorratsbehälter (9h) als Vacuumpuffer fungiert, wenn der Feststoffvorratsbehälter (ld) nach dem entleeren über die verschließbare öffnung (1f), durch das öffnen des Ventiles (8i) über die Vacuumleitungen (8,8d) wieder unter Vacuum gesetzt wird. Denn beim entleeren des Feststoffvorratsraumes muß der Schieber (1a) zuerst geschlossen werden, um einen störenden Vacuumabfall in der restlichen Anlage zu vermeiden. Nach eintreten des Vacuumgleichgewichts kann der Schieber (1a) mittels Schubstange (1e) wieder geöffnet werden. Dem zwischen geschalteten Abscheider (9) obliegt die Aufgabe die Flüssigkeit von dem Vacuum zu trennen und zum Ionentauscher (10) abfließen zu lassen. Das Dosierventil (12) hat die Aufgabe das zu separierende Gut zu portionieren. Der Ionentrenner (10) den es überall im Handel gibt, z.B. zum separieren von Kalkionen im Wasser, hat hier die Aufgabe, die eventuell noch in der Flüssigkeit vorhandenen Fremdsubstanzen auf der Flüssigkeit zu entfernen.If this system is operated using vacuum, you need a vacuum pump (8), a vacuum reservoir (8h), a separator (9), various vacuum lines (8a, b, c, d) that connect the individual functional parts to each other, a metering valve (12), a shut-off valve (8i) and various vacuum gauges (8e, f, g). The vacuum pump (8) provides the necessary vacuum and the vacuum gauges (8e, f, g) provide the necessary optimal control. The vacuum lines (8a, b, c) connect the vacuum pump (8) via the heat exchanger tubes (5a) and the steam line tubes (5) to the interior of the housing (1). The intermediate vacuum storage container (9h) acts as a vacuum buffer when the solid storage container (ld) is put under vacuum again after being emptied via the closable opening (1f) by opening the valve (8i) via the vacuum lines (8,8d). When emptying the solid storage space, the slide valve (1a) must first be closed in order to avoid a disruptive drop in vacuum in the rest of the system. Once the vacuum equilibrium has been reached, the slide valve (1a) can be opened again using the push rod (1e). The intermediate separator (9) is responsible for separating the liquid from the vacuum and allowing it to flow to the ion exchanger (10). The dosing valve (12) is responsible for portioning the material to be separated. The ion separator (10), which is commercially available everywhere, e.g. for separating calcium ions in water, has the task of removing any foreign substances that may still be present in the liquid.
Die Motoren (3a,b,c) sind hier allsamt als Ölmotoren konzipiert und werden mittels einer Ölpumpe mit Steuereinheit (3) über die Ölkreisläufe (3d,e,f) betrieben.The motors (3a,b,c) are all designed as oil motors and are operated by an oil pump with control unit (3) via the oil circuits (3d,e,f).
Der das Gebläse antreibende Motor (3a) ist über die Elemente (3g) fixiert. Der den Abstreifer antreibende Motor (3b) ist über die Elemente (3h) fixiert. Der den Feger (5c) über ein Rad oder Zahnrad (3k) antreibende Motor (3c) ist über die Elemente (3j) fixiert. Der Feger (5c) selbst hat das aussehen eines Besens, der die erkalteten Bestandteile von den an der unteren Trennwand (2b) befindlichen Wärmetauscherröhren (5b), in den Trockengutvorratsraum (ld) abkehrt. Befestigt ist der Feger (5c) an einem Ring, der Drehbar in der kreisrunden Schiene (3i) gelagert ist. Die dargestellte und beschriebene Ausführung ist nur ein Beispiel zur Verwirklichung der Erfindung.The motor (3a) driving the fan is fixed via the elements (3g). The motor (3b) driving the scraper is fixed via the elements (3h). The motor (3c) driving the sweeper (5c) via a wheel or gear (3k) is fixed via the elements (3j). The sweeper (5c) itself has the appearance of a broom, which sweeps the cooled components from the heat exchanger tubes (5b) located on the lower partition wall (2b) into the dry goods storage space (ld). The sweeper (5c) is attached to a ring that is rotatably mounted in the circular rail (3i). The embodiment shown and described is only an example of how the invention can be implemented.
Eine erfindungsgemäße Aufbauweise dieser Art ermöglicht dem Betreiber ein kostengünstiges, kontinuierliches^ separieren, trocknen oder aufkonzentrieren von flüssigen Stoffgemischen und zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Reinheit der gewonnenen Flüssigkeit aus. Bedeutend für dieses System ist der hoche Energiegewinn aus dem ir\ Gasform vorliegenden separierten Stoff, der über die Wärmetauscherröhren dem zur Verdampfung anstehenden flüssigen Stoffgemisch zur vollen Vergung steht.An inventive design of this type enables the operator to separate, dry or concentrate liquid mixtures in a cost-effective, continuous manner and is characterized in particular by the high purity of the liquid obtained. What is important for this system is the high energy gain from the separated substance in gaseous form, which is fully available to the liquid mixture waiting to be evaporated via the heat exchanger tubes.
Außerdem erhält man zusätzlich die Energien der über den Trichterrand abgedrängten heißen Stoffe durch die Benutzung der Wärmetauscherröhren auf der unteren Trennwand.In addition, the energies of the hot substances pushed out over the edge of the funnel are additionally retained by using the heat exchanger tubes on the lower partition wall.
Dies bedeutet, daß der Heizaufwand bei sehr guter Isolierung des gesamten Gehäuses erfreulich gering wird.This means that the heating effort is pleasingly low with very good insulation of the entire housing.
Einen besonderen Effekt erzielt man bei diesem System durch die Anwendung von Vacuum, das eine Verdampfung des gewünschten Stoffes bei geringeren Temperaturen zu läßt.A special effect is achieved with this system through the use of vacuum, which allows the desired substance to evaporate at lower temperatures.
Bemerkenswert ist die Möglichkeit zur Verknüpfung meherer Aufbauten dieser Art, zum gezielten heraustrennen gewünschter Stoffe, wie zum Beispiel ein Alkohol, Wasser, Feststoffgemisch. In diesem Fall könnte unter Normalbedingungen das Gemisch auf ca. 78.00C erhitzt werden, wobei der Alkohol verdampft um dann die Reststoffe über die öffnung am Feststoffvorratsbehälter zu entnehmen. Und im nächsten Verfahren unter Vacuum bei gleicher Temperatur das Wasser zu entfernen.What is remarkable is the possibility of linking several structures of this type in order to specifically separate out the desired substances, such as a mixture of alcohol, water and solids. In this case, under normal conditions, the mixture could be heated to around 78.0 ° C, whereby the alcohol evaporates and the residual substances can then be removed through the opening in the solids storage container. And in the next process, the water can be removed under vacuum at the same temperature.
Dabei steht es dem Anwender frei durch geschickte Bauweise zwei oder mehrere Seperationsvorgänge in einem oder in mehreren Gehäusen ablaufen zu lassen.The user is free to carry out two or more separation processes in one or more housings through clever design.
Claims (1)
Teil:Characteristic
Part:
- und daß sowohl das Gehäuse (1) als auch Teilecharacterized in that this system requires a construction which has a mixture-feeding tube (7), a three-part housing (1) with a separator chamber (1b) with a free-standing funnel (4) therein, a steam chamber (1c), a blower (2a), a solids storage chamber (1d), a heater (6) with thermostat (6a), heat exchanger systems (5a, 5b), a circulation pump (13), an ion exchanger (10), water vapor lines (5), a sweeper (5c) and a scraper (4a).
- and that both the housing (1) and parts
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Cited By (2)
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WO1999008058A1 (en) * | 1997-08-07 | 1999-02-18 | Solar Und Vakuum Technologie (Svt) Ag | Vacuum drying device |
EP1998128A1 (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-03 | Lealesa Quality SL | System for organic substances dehydration at low temperature and vacuum conditions |
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1992
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WO1999008058A1 (en) * | 1997-08-07 | 1999-02-18 | Solar Und Vakuum Technologie (Svt) Ag | Vacuum drying device |
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