DE1067776B - Duennschichteindampfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dünnschichteindampfer für Flüssigkeiten, in denen Substanzen gelöst, suspendiert oder dispergiert sind. Dabei handelt es sich um ein Gerät für die Wärmebehandlung eines ringförmig hochsteigenden Flüssigkeitsfilmes, wobei der hochsteigende Film an einem Auslaß zur vollen Raumausfüllung übergeleitet und abgeführt wird und der sich entwickelnde Dampf unter gleichzeitiger Steuerung des Verhältnisses der abgeführten Flüssigkeits- und Dampfmenge getrennt axial entfernt wird. In ihrer Hauptausführungsform ist die vorliegende Erfindung für einen Verdampfer und ein Verdampfungsverfahren für hochsteigende Flüssigkeitsfilme geeignet.

Es sind verschiedene Arten von Dünnschichtverdampfern bekannt, in denen ein dünner, zylindrischer Flüssigkeitsfilm während seines Durchlaufes von einem Einlaß zu einem Auslaß erwärmt wird. Zu ihnen gehören sowohl die Bauarten mit hochsteigendem als auch solche mit fallendem Flüssigkeitsfilm. In ihrer Bauart unterscheiden sie sich weitgehend voneinander, und einige sind teuer in ihrer Herstellung sowie, besonders bei sehr wärmeempfindlichen flüssigen Materialien, schwer zu bedienen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät für hochsteigende Flüssigkeitsfilme zu verbessern, das allgemein für die Wärmebehandlung von Flüssigkeiten, speziell für die kontinuierliche Konzentration von Flüssigkeiten, die Festkörper enthalten, verwendbar ist.

Das Gerät nach der Erfindung besteht aus einem senkrecht stehenden zylindrischen Gefäß mit einem in der Nähe des Bodens angeordneten Einlaß, einem um die senkrechte Achse des Gefäßes umlaufenden, aus radialen und sich nahezu über die ganze axiale Länge des Gefäßes erstreckenden Schaufeln bestehenden Rührwerk, einem spiral- oder evolventenförmigen Sammelkanal, der nahe dem Oberteil des Gefäßes in einen tangentialen seitlichen Auslaß führt, und einem Hindernis, das so angeordnet ist, daß es die Flüssigkeit in den Sammelkanal ablenkt.

Vorzugsweise ist das Gerät auch mit einem Auslaß versehen, durch den alle darin entwickelten Dämpfe in axialer Richtung von dem oberen Ende der Kammer entfernt werden können, und es kann auch Mittel enthalten, durch die ein Gas oder Dampf mit der Flüssigkeit in die Kammer eingeführt werden kann.

Es ist ein Vorzug des Geräts nach der Erfindung, daß mit seiner Hilfe Flüssigkeiten, einschließlich solcher, in denen feste Substanzen gelöst, suspendiert oder dispergiert sind, kontinuierlich bis zu einem leicht kontrollierbaren Ausmaß konzentriert und gewünschtenfalls hinsichtlich ihrer Konzentration während des Arbeitsganges verändert werden können.

Die Erfindung wird durch das in der Zeichnung Dünnschichteindampfer

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Müller-Börner,

Berlin-Dahlem, Podbielskiallee 68,
und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, München 23, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. August 1955

Floyd Cresswell Haley, New Monmouth, N. J.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gerätes veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt des erfindungsgemäßen Gerätes mit Teilen in Seitenansicht,

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1 und

Fig. 3 einen horizontalen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1.

In der Zeichnung, insbesondere in Fig. 1, besteht das erfindungsgemäße Gerät aus einem zylindrischen Metallrohr 10, dessen Innenfläche die begrenzende Wand einer Zentrifugalkammer 11 ist. Das obere Ende des Rohres 10 ist mit einem Ringflansch 12 versehen, der an seiner Unterseite eine Schulter 13 hat; das untere Ende ist mit einem ähnlichen Ringflansch 14 versehen, der an seiner Oberseite eine Schulter 15 hat. Um das Rohr 10 herum und auf die Schulter passend liegt eine zylindrische Hülse 16. Der Raum zwischen der Hülse 16 und dem Rohr 10 bildet einen Mantel für den Umlauf einer Wärmeaustauschflüssigkeit. Der Bequemlichkeit halber ist dieser Mantel durch einen unperforierten Ring 19 in Zonen 17 und 18 aufgeteilt. Jede Zone ist mit einem Einlaß 20 und einem Auslaß 21 versehen. Um dem Gerät eine weitere Festigkeit zu geben, sind in Abständen Ringe 22 vorgesehen. Diese Ringe sind mit mehreren Öffnungen 23 (Fig. 3) versehen, so daß die Wärmeaustauschflüssigkeit durch diese hindurchströmen kann. Die Hülse 16

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Claims (4)

1. 3 4

   hat getrennte Abschnitte, die mit ringförmigen, an Eine Buchse 63 mit einem radialen Flansch 64 um-

   beiden Ringen 19 und 22 vorhandenen Schultern 24 gibt die Rotorwelle 54, damit keine Flüssigkeit durch

   zusammenpassen. die obere Lagerdichtung 38 hindurch in die Kammer

   An dem unteren Ringflansch 14 ist eine mit diesem 11 gelangt. Der Flansch 64 ist mit der Oberseite der

   durch Bolzen 26 verschraubte Ringplatte 25 befestigt. 5 Verschlußplatte 28 durch Schrauben 65 befestigt. Die

   Die Platte 25 hat in ihrer Mitte eine ringförmige Rotorschaufeln haben Längsschlitze 66, in die die

   Schulter 27, die eine darin passende Verschlußplatte Buchse 65 hineinpaßt.

   28 mit einem herunterhängenden Stutzen 29 und Das Gerät ist von besonderem Wert zum Konzen-

   einem flanschförmigen Ende 30 aufnimmt. Die Platte trieren leicht flüchtiger Flüssigkeiten, die feste Sub-

   28 ist durch Bolzen 31 mit der Platte 25 verschraubt. io stanzen enthalten, z. B. wässrige Lösungen von Gelan-

   Ein Lagergehäuse 32 mit einem flanschförmigen Ende tine, Dispersionen von Silberhalogen in wässrigen

   33 ist durch Bolzen 34 mit dem flanschförmigen Ende Gelantinelösungen oder wässrige Lösungen von syn-

   des Stutzens 29 verschraubt. In dem Lagergehäuse thetischen wasserdurchlässigen Kolloiden, z. B. PoIy-

   liegen mit Abstand voneinander ein oberes und ein vinylalkoholen und Polyvinylazetalen einschließlich

   unteres reibungsfreies Lager 36 bzw. 35. 15 farbbildenden Azetalen. Es kann auch zur Durchfüh-

   An seinem oberen Ende ist das Lagergehäuse in rung von chemischen Reaktionen verwendet werden,

   seiner Mitte zur Aufnahme eines Dichtungsringes 37 In diesem Fall können zwei oder mehr Einlasse für

   abgesetzt. Das obere, innere Ende der Verschlußplatte verschiedene Reagenzien und/oder Katalysatoren usw.

   28 ist ebenfalls zur Aufnahme eines Dichtungsringes vorgesehen sein.

   38 abgesetzt. Zwischen den beiden Dichtungsringen 20 Das erfindungsgemäße Gerät kann bei Unterdruck

   liegt eine Spiralfeder 39, die die Dichtungsringe in oder Vakuum arbeiten, indem ein Unterdruck an dem

   ihrer richtigen Lage hält. Dampfauslaß vorgesehen wird. Der absolute Druck im

   Die Ringplatte 25 ist mit einem Kanal 40 zum Ein- Gerät wird so niedrig eingestellt und gehalten, daß

   führen einer flüssigen Mischung, die in der Kammer der Kochpunkt der konzentrierten Flüssigkeit unter-

   11 bearbeitet werden soll, versehen. Ein geeigneter 25 halb dei Temperatur bleibt, bei der das Material

   Xippel 41 ist in den Kanal 40 eingeschraubt und kann Schaden erleiden würde. Nur am Einlaß vorhandener

   mit einer geeigneten (nicht dargestellten), mit einer hoher Druck allein ist nicht geeignet, um diese Wir-

   Zufuhrquelle der zu behandelnden flüssigen Mischung kung und die daraus sich ergebende Temperaturein-

   in Verbindung stehenden Leitung verbunden werden. Stellung zu erreichen. Für Stoffe, die nicht eine Be-

   Es können Mittel zum Einführen der flüssigen 30 handlung bei niedriger Temperatur erfordern, kann

   Mischung in den Kanal 40 unter Druck vorgesehen das Gerät entweder unter Druck oder unter Vakuum

   werden. arbeiten. Die üblichen Vakuumkonzentriergeräte er-

   Auf dem oberen Flansch 12 ist eine obere Ring- fordern am Auslaß eine Entnahmepumpe oder verplatte 43 befestigt, die in ihrer zylindrischen Seiten- wenden ein Auffanggefäß, das unter Vakuum steht, wandung einen spiralförmigen Kanal hat. Die Platte 35 welches aus der gleichen oder aus einer anderen als 43 ist in ähnlicher Weise auf dem Flansch 12 be- der auf den Dampfauslaß angewendeten Vakuumfestigt wie die Ringplatte 25, d. h. durch Bolzen 26'. quelle stammt. In dem erfindungsgemäßen Gerät reicht Eine Verschlußplatte 46 mit einem hochstehenden, an die durch die Umdrehung des Rotors in Verbindung seinem oberen Ende mit einem Flansch 49 versehenen mit dem oberen Hindernis erzielte Zentrifugalkraft Hals 48 ist mit Bolzen 45 an der Platte 43 befestigt. 40 selbst dann, wenn der Dampfauslaß unter Vakuum Der Hals hat ein verengtes oberes Ende, in das eine steht, aus, um einen Druck nach auswärts und ein innere zylindrische Hülse 50 eingesetzt ist, die inner- Fließen des Materials am Konzentratauslaß zu erzeuhalb des Halses 48 eine ringsum verlaufende konische gen. Dieses Ergebnis ist erstmalig durch die Erfin-Vertiefung oder Falle 51' bildet. Im unteren inneren dung bei Vakuumverdampfungsgeräten erreicht wor-Abschnitt des Halses in der Nähe der Unterseite der 45 den.

   Verschlußplatte befindet sich ein Lager 51, das durch Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist der spiradiale Arme 52 an der Verschlußplatte befestigt ist. ralförmige Sammelkanal, der die konzentrierte Flüs-Die Nabe und die radialen Arme bilden eine Spinne, sigkeit zum Auslaß führt, wo sie unter Druck abfließt, und die Nabe hat eine innere Lagerfläche 53, die das Ob nun der Sammelkanal spiralförmig ist oder die obere Ende der Rotorwelle 54 aufnehmen kann. An 50 Form einer Evolvente hat, so zeigt sich, daß sich mit dieser Welle sind mehrere unperforierte Schaufeln 55 jedem Nachschub der in den Sammelkanal hochsteiangebracht, die auf der Rotorwelle in irgendeiner genden Flüssigkeit das Volumen in dem Sammelkanal geeigneten Weise befestigt sind. Das untere Ende von einem Minimum an einem radialen Ausgangsjeder Schaufel hat abgeschrägte Ecken 56. Das obere punkt zu einem Maximum an dem radialen Endpunkt Ende jeder Schaufel hat einen von ihrer äußeren 55 (etwa 330° vom Ausgangspunkt aus) aufbaut.
   Kante über eine kurze Entfernung horizontal nach _
   einwärts verlaufenden Abschnitt 57 und eine nach Patentansprüche:
   unten abgeschrägte Kante 58. Die Unterseite 47 der 1. Dünnschichteindampfer für Flüssigkeiten, in Verschlußplatte 46 hat einen ebenen Abschnitt, der ein denen Substanzen gelöst, suspendiert oder disper-Hindernis bzw. einen Damm bildet und mit den hori- 60 giert sind, gekennzeichnet durch ein senkrecht stezontalen Enden der Schaufel zusammenpaßt, sowie hendes zylindrisches Gefäß (11) mit einem in der eine nach unten gezogene Lippe 59, die mit den schrä- Nähe des Bodens angeordneten Flüssigkeitseinlaß gen Kanten 58 der Rotorschaufeln zusammenpaßt. (40) und einem in der Nähe des oberen Endes des Ein in der Platte 43 vorhandener tangentialer Aus- Gefäßes seitlich angeordneten Auslaß (60) mit laßkanal 60 steht mit dem spiralförmigen Sammel- 65 Umlenkfläche (47) und ein um die senkrechte kanal 44 und mit dem ausgeweiteten Ende 62 einer Achse des Gefäßes (11) umlaufendes, aus radialen geeigneten Leitung 61 in Verbindung. Diese Leitung und sich nahezu über die ganze axiale Länge des ist mit einem geeigneten Behälter oder einem anderen Gefäßes erstreckendes, aus Schaufeln (55) beGerät verbunden, in das die konzentrierte Flüssigkeit stehendes Rührwerk (54, 55), einen spiral- oder geführt werden soll. 70 evolventenförmigen Sammelkanal (44), der nahe

   ■dem oberen Gefäß ende in eine tangential verlaufende seitliche Auslaßöffnung (60) mündet, und ein Hindernis (47), das sich dicht bei den Enden der Schaufeln und diese überlappend seitlich von der zylindrischen Wand erstreckt und zur Ablenkung der Flüssigkeit in den Sammelkanal dient.
2. 2. Dünnschichteindampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Gefäßes (11) ein axialer Dampfauslaß (50) angeordnet ist, der eine Falle (50') zum Abfangen von Flüssigkeitströpfchen aufweist.
3. 3. Dünnschichteindampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß um das Gefäß (11) mindestens ein Heizmantel (17,18) angeordnet ist.
4. 4. Dünnschichteindampfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizmantel (17, 18) Ringe (22) aufweist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen