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Kondensationsanlage für eine Vorrichtung zur Vakuumbehandlung, z.
B. -trocknung, -konditionierung, -kühlung od. dgl., von Gut Die Erfindung betrifft
eine Kondensationsanlage für eine Vorrichtung zum Behandeln, z. B. Trocknen, Konditionieren,
Kühlen od. dgl., von Gut im Vakuum mit mehreren Gutsbehandlungsbehältern unterschiedlicher
Vakua und je einem an je einen Behandlungsbehälter brüdenseitig angeschlossenen
Kondensator, dessen KühlwasserfluB in offener Verbindung mit den Brüden steht.
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In Betrieben der chemischen Technik und der Nahrungsmittelindustrie
(beispielsweise in Getreidemühlen, Ölfabriken) werden immer mehr gewisse-Behandlungsverfahren
(beispielsweise Trocknung, Konditionierung, Kühlung usw.) unter Vakuum durchgeführt.
Zu den Vakuumanlagen, .in welchen solche Verfahren durchgeführt werden, benötigt
man in fast allen Fällen auch Kondensationsanlagen, damit von den Vakuumpumpen nur
die nicht kondensierbaren Gase aus den unter einem bestimmten Betriebsvakuum zu
haltenden Behältern abgesaugt werden müssen, während die kondensierbaren,
wie
beispielsweise Wasserdampf, durch Kühlwasser in einem Kondensator niedergeschlagen
werden.
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Oft ist es zur Erreichung eines bestimmten Endzustandes des Gutes
notwendig, mehr als einen Vakuumbehandlungshehälter vom zu behandelnden Gut durchlaufen
zu lassen, wobei in den verschiedenen Behältern verschiedene Vakua .und Temperaturen
aufrechterhalten werden können.
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Sollen in zwei verschiedenen Vakuumbehältern zwei verschiedene Vakua
aufrechterhalten werden, die beispielsweise den absoluten Drücken von 33 mm HgS
.und 18 mm HgS entsprechen, so müssen auch in den-zugehörigen Kondensatoren Drücke
herrschen, die zum mindesten nicht höher sind als diejenigen in den Behandlungsbehältern.
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Werden die Kondensatoren als Mischkondensatoren ausgeführt, so kann
das Kühlwasser bis etwa 2° unterhalb der Dampftemperatur, die zu der im Kondensator
herrschenden Dampfspannung gehört, erwärmt werden, d. h. bis etwa 30° bzw. 20° für
die obenerwähnten Kondensatordrücke. Steht beispielsweise das Kühlwasser mit einer
Temperatur von 15° zur Verfügung, so kann dieses in dem Kondensator, in welchem
ein Druck von 33 mm HgS herrscht, um 15°. auf 30° erwärmt werden, während es in
dem Kondensator, in welchem ein Druck von i!8 mm HgS herrscht, nur um 5 ° erwärmt
werden darf, d. h. von 15' auf 2o°. Ist nun beispielsweise in dem Kondensator
mit 33 mm HgS Druck etwa die dreifache Anzahl kg Brüden niederzuschlagen als in
demjenigen mit i8 mm HgS Druck, so wird für jeden derselben doch dieselbe Kühlwassermenge
verbraucht, d. h., rund dile Hälfte der totalen Kühlwassermenge läuft bereits mit
2o° weg oder muß, wenn sie für den Kondensator mit dem höheren Druck noch weiter
verwendet werden soll, mit einer Pumpe auf die erforderliche Höhe gebracht werden.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, den Aufbau
einer solchen Vakuumbehandlungsanlage, die mindestens zwei Vakuumbehälter mit verschieden
hohen Drücken aufweist, derart zu treffen, d,aß das Kühlwasser, das vom Kondensator
mit dem niedrigeren Innendruck abläuft, selbsttätig dem Kondensator mit dem höheren
Innendruck zufließt, um dort weiter verwendet zu werden. Das wird -dadurch erreicht,
daß die Kondensatoren in ihrer Höhenlage so zueinander angeordnet und durch barometrische
Fallrohre verbunden sind, daß das einem Kondensator mit niedrigerem Druck zugeleitete
Frischwasser durch den atmosphärischen Druck einem Kondensator mit höherem Druck
zugeleitet wird.
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Gemäß der Erfindung ist eine eingangs erwähnte Anlage derart ausgebildet,
daß die Kondensatoren in so unterschiedlichen Höhen liegen, daß jeweils das aus
dem barometrischen, Fallrohr des Kondensators mit dem niederen Druck abfließende
Kühlwasser in. einen nach der freien Atmosphäre offenen Behälter abfließt, über
dessen Spiegelhöhe der Kondensator mit dem höheren Druck nur um einen solchen Betrag
höher liegt, daß der Druckunterschied der freien Atmosphäre gegenüber dem Druck
im letztgenannten Kondensator das Kühlwasser zwischen genannter Spiegelhöhe und
dem Kondensator höheren Drucks sowie der Strömungswiderstände in den Verbindungsleitungen
dem letztgenannten Kondensator als Kühlwasser zuführt.
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In der Zeichnung ist als Beispiel der Aufbau einer solchen Vakuumbehandlungsanlage
mit zwei Behandlungsbehältern schematisch dargestellt.
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Es ist i der Vakuumbehandlungsbehälter, in dem der höhere Druck, 2
derjenige, in dem der niedrigere Druck aufrechterhalten wird. Das zu behandelnde
Gut wird durch eine Schleuse 3 in den Behälter i eingebracht, mit der Schleuse 4
aus dem Behälter i in den Behälter 2 übergeführt und mit der .Schleuse 5 aus dem
Behälter 2 ausgetragen.
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6 ist der Kondensator, der zum Vaküumbehälter i gehört, 7 derjenige,
der zum Vakuumbehälter 2 gehört. 8 und 9 sind die Brüdenrohre, die den Behälter
i bzw. 2 mit dem Kondensator 6 bzw. 7 verbinden. Mit io ist ein barometrisches Fallrohr
unter dem Kondensator 6 bezeichnet und mit i i ein ähnliches unter dem Kondensator
7. -Am unteren Ende des barometrischen Fallrohres io befindet sich ein Gefäß 12,
das mit Wasser gefüllt ist und den Abschluß des Fallrohres io gegen die Atmosphäre
bildet.
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Das barometrische Fallrohr i i taucht etwa mit seinem unteren Drittel
in ein Mantelrohr 13 ein, das an seinem oberen, offenen Ende eine Erweiterung 14
hat. Das untere Ende- des Rohres 13 ist durch ein Rohr 15 mit dem oberen Teil des
Kondensators 6 verbunden.
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Die Vakuumpumpe 16 evakuiert über den Kondensator 6 und das Brüdenrohr
8 den Behälter i, die Vakuumpumpe 17 ist über den Kondensator 7 und das Brüdenrahr
9 an den Behälter 2 angeschlossen.
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Wenn im Rohr io ein Druck von 33 mm H9S herrscht, steigt dort der
Wasserspiegel um die Differenz gegenüber dem Atmosphärendruck an, d. h. um etwa
9,87 m über den Wasserspiegel des Gefäßes 12.
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Im Rohr i i herrscht z. B. ein Druck von 18 mm HgS. Infolgedessen
steigt dort der Wasserspiegel um die Differenz b des Barometerstandes und dieses
Druckes, d. h. um io,i6.m über den Wasserspiegel im Gefäß 14. Zur Sicherheit werden
die barometrischen Fallrohre mit einer Mindesthöhe von i i m ausgeführt, .um den
Schwankungen des Barometerstandes Rechnung zu tragen.
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Bei der Inbetriebsetzung einer solchen Anlage werden die Gefäße 12
und 14 sowie das Rohr 13 durch die Frischwasserzuläufe 18 und i9, bis zu ihren Überlauföffnungen
2o und 21 mit Wasser gefüllt. Erzeugt man nun mit der Vakuumpumpe 16 im Brüdenrohr
8 und im Behälter i ein Vakuum bis zu einem Druck von 33 mm HgS, dann steigt das
Wasser im barometrischen Fallrohr io um die bereits erwähnten 9,87 m bei einem Barometerstand
von 76o mm Hg. Infolgedessen, sinkt der Wasserspiegel im Gefäß 12 um einen gewissen
Betrag Sein Ouerschnitt und die Eintanxchtiefe des Fallrohres
io
sind so bemessen, daß auch bei höchstem Barometerstand ein Freiwerden des unteren
Fallrohrendes unmöglich ist.
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Gleichzeitig sinkt aber auch der Wasserspiegel im Gefäß 14 bzw. im
Rohr 13, und er steigt, wenn man den Strömungswiderstand in den Leitungen 15, 22
nicht berücksichtigt, entsprechend dem Vakuum in 6 im Rohr 15 um die Höhe h über
dem Wasserspiegel in 14 an. Damit das untere Ende des Rohres i i im Rohr 13 nie
aus dem Wasser tauchen kann, liegt dieses Ende etwas mehr als i i m unter dem Eintritt
22 am Kondensator 6. Wäre der Strömungswiderstand des Kühlwassers in Leitungen 15,
22 und des Rohres 15 gleich Null, dann würde beim angegebenen Beispiel der Atmosphärendruck
den Wasserspiegel im Rohr 13 soweit herunterdrücken, bis zwischen diesem Spiegel
und dem Eintritt 22 gerade wieder der Höhenunterschied von h = 9,87 m bestünde.
Der Strömungswiderstand in 15 und bei 22 wird zwar nie gleich Null sein. Dementsprechend
kann auch der Niveauunterschied: h zwischen 22 und dem Wasserspiegel im Rohr 13
unter Umständen bedeutend geringer sein als die beispielsweise angegebenen 9,87
m.
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Öffnet man die Frischwasserzuleitungen 23 und 24 an den Kondensatoren
6 .und 7 derart, daß eine genügende Menge Frischwasser zufließt, so stellt sich
von selbst der Beharrungszustand der geschilderten Niveauunterschiede der Wasserspiegel
ein, indem aus dem Gefäß 12 gerade so viel Wasser abfließt, wie Frischwasser durch
23 und 24 zufließt. Sollte der Widerstand von 22 höher sein, als dem gewählten Niveau
des Spiegels in Gefäß 14 bzw. Rohr 13 gegenüber der vollen barometrischen Höhe entspricht,
so wird ein Teil des Wassers bei 21 übergehen und damit anzeigen, daß der Widerstand
von 22 verkleinert werden muß. Die Dimensionen des Rohres 13 sind so gewählt, daß
sich sowohl Rohr i i als Rohr 15 aus dem Inhalt von Rohr 13, der ringförmig um Rohr
i i liegt, auf eine Höhe von i i m über dem Spiegel in Rohr 13 anfüllen können,
ohne daß das untere Ende von Rohr i i in Rohr 13 frei wird. Für den Fall eines plötzlichen
Zusammenbruches des Vakuums in den Systemen der Behälter i und 2 ist das Gefäß 14
über dem Rohr 13 und der Inhaltsüberschuß des Gefäßes 12 über dessen Überlauföffnung2o
vorgesehen, um das durch die herabfallenden Inhalte der Rohre io und i i aufwallende
Wasser, das durch die Öffnung 2o nicht so rasch abfließen känn, abzufangen.