DE1771810A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Metallteilen - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weicxmann, 1771810

Dipl. -Ino. H. Weickmann, Dipl-Phys. Dr. K. Finckb Dj.pl.-Ing. E A.'Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

'ABM ' β MÜNCHEN 27, DEN

_Λ ' . MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 413921/22

THE BOW CHSMIGAI COMPAlTY, MILIAUJ), County of Midland,

V*St,v.A.

■"Verfahren-und 7orrichtung Bum Raiaigen von Metall-

teilea'

Ms vorliegende Erfindung "betrifft das Reinigen Metallen, wjbei beiapielsweiae ein alt Schnei dsl, Bolüp-» Staat, Metallspfiaea u«Wv Ttraoiimatztes Äe tall teil im. »ine Lösung vier in den Dsüapf einer lös «ag gebracht, 'wird, um die öle aa* Fette »m lösen uaä alle iletallstaubpartllcel oder -späne oder andere fartlkelfSrmlg· Veruaröiaigaagea von dem feil abeaspillea. Wäfcreftd d«# Zeitraamea, in de» das Teil in der Beinigungsaone ireas»* bleibt, ateigt seine Temperatur auf diejenige der Xöeuog oder des Iiösungsdampfes an, in dem es sieh, befindet»

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Dadurch ist es möglich, das Teil in einem im wesentlichen trockenen Zustand zu entnehmen. ■

Die Vorrichtung, die gemeinhin verwendet wird, um diese Art von Reinigung durchzuführen, besteht hauptsächlich aus einem rechteckigen Kessel, der geeignet ist, eine Flüssigkeit aufzunehmen. Der Kessel wird entweder direkt

^ befeuert oder mittels Dampf oder eines besonderen elektrischen Heizgerätes erhitzt, und zwar so, daß die flüssige LSsung auf ihren Siedepunkt erwärmt wird. Dabei wird¹ über der Flüssigkeit eine Dampfzone erzeugt. Um zu vermeiden, daß größere Mengen des Lösungsdampfes aus den Kessel entweichen, werden dessen Seitenwände mit Wasser gekühlt, das durch einen Wassermantel fließt, der normalerweise ait den Wänden ein einheitliches Bauteil bildet. Das Innere des Kessele ist etwa in gleicher Höhe wie der Wassermantel mit Kühlschlangen ausgestattet,

w v^ den Lösungs dampf zu kondensieren, so dad eine obere Grenze der Dampfzone entsteht und die Menge dea in die Atmosphäre verlorengehenden Lösungsmittels verringert wird. Kino solche Anordnung wurde jahrelang verwendet. Dieae üblichen Eatfetter, bei denen die Heizung an oder nahe der Unterseite der im Kessel befindlichen flüssig» kalt angeordnet ist, weisen verschiedene Naohteile auf, die ihren Betrieb erschweren. In erster Linie wird

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der "Wärmeübergang ζu dein Lösungsmittel mit der Seit stetig herabgesetzt und zwar wegen, der Verschmutzung der V/ärmeauBtauschflächeη sowohl mit Schmutzteilchen als auch mit Zersetzungsprodulcteti des Öles, der Fette und des Lösungsmittels, üs ist so etwas wie eine ständige Übung geworden, in gewissen Seitabständen den Entfetter abzuechalten, das Lösungsmittel abzulassen und die ·· Verschmutzung zu entfernen, die sich während des Betriebes gebildet hat. Ferner ist es von Zeit zu Zeit, mindestens einmal pro V/o ehe, notwendig, bei abgeschalteter Vorrichtung das Lösungsmittel abzudeetiliieren, um die angesam-, melten Öle und Fette zu entfernen. Der zur Reinigung des LösungsmitteIc gewöhnlich verwendete Destillierapparat besteht aus einem lank, der Heizschlangen und Kondensationssohlangen enthält, s.B. einfacheSauIeη über einem Destilliergefäß mit einem Kondensator auf der Dampfseite, so daß die Lösung verdampft, der Dampf kondensiert und gesammelt und das gereinigte Lösungsmittel in flüssiger "Form zu einem Speichertank oder zu dem Entfetter rückgeführt wird. Eine solche Einrichtung, die von beträchtlichem Umf&ng ist, benötigt eine Lösungsmitteliaeng·, dijs fast größer ist als die im Bntfetter. Der Destillierapparat wirft gewisse Probleme auf, darunter die Erschöpfung dee in dem Lösungsmittel normalerweise enthaltenen Inhibitors. Diese Erschöpfung oder Absonderung dee Inhibitors in da3 Gofäß des Destillierapparates, die als, solche dem Faehmarin bekannt ist, entfernt die Inhibitoren

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aus dem Entfetter, wo sie notwendig wären, und ist ein !faktor mehr, der aur Korrosion der Vorrichtung und zur Qualitätsminderung des Lösungsmittels führt.

Die vorliegende Erfindung überwindet viele der früheren Nachteile mit Hilfe eines Verfahrens ssur Reinigung von Metallteilen, zur ■- Entfettung dieser feile und zur Entfernung von -Bchrstaub, Sehleiiepänen oder Metallpartikel durch Einbringen der Metallteile in eine Reiniguageaone, in der sich, βία heißes löeuagemittql in flüssiger oder dapffärmiger Torn befind·*· Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein foil de» flüssigen Lösuttggmitttle kontinuierlich entfernt wird* daß dieser νοα partikelförmig« feststoffen gereinigt und in ein· Leitung überfahrt wird, deren Auelaßende über dpa lialaSende liegt und ia dean das Lösungiaittel durch Brhit»en. mindestens teilweise au· dem flüssigen in den ieJtpfföraigen Sustand Überführt wird, wobei pich Plüssigkeit und Lüsungeiiitteldaiipf durch die Leitung nach oben beve~ gen und in die Reinlgftogezooe zurückkehren.

Daß erfindungsgemäSe Verfahren bringt den Vorteil, daß die Verschmutzung der Wärmeübertragung·fläohen vermindert wird, indem deren Berührung mit partikelförmigen" Feststoffen vermieden wird. Auch wird die Verschlechterung dea Lösungsmittels verringert, die in den üblichen Ent·* ·

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!fettern auch wegen der dort nötifien übermäßig heißen Stellen oder hohen Temperaturunterschieden auftritt. Diese Vorteile kSnnen teilweise dem turbulenten Strom des Lösungsmittels durch die Heizzone zugeschrieben werden, sowie dem umstand, daß nur ein kleiner Teil des Lösungsmittels durch die Heizzone strömt, um die notwendigen Lösungsmitteldampf e au erzeugen. Ferner kann ein.einheit-, lichee gereinostes Lösungsmittel erzielt werden, wenn man zusätzlich, kontinuierlich oder intermittierend, vom oberen Ende der genannten Leitung einen Teil der Flüssigkeit abzieht und in eine zweite Leitung überführt, aus diesem das Lösungsmittel verdampft, den Dampf in die Reinigungezone rückführt und aus der zweiten Leitung Verunreinigungen absieht, die einen höheren Siedepunkt haben als das lösungsmittel selbst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung iat auch ein Reinigungsgerät vorgesehen, um partikelförmig· Verunreinigungen* Cl oder Fett von Metallteilen zu beseitigen, das gekennzeichnet ist durch einen Behälter zur Aufnahme einer Flüssigkeit, einen Kondensor rund um die Peripherie des Behälters, einen Sumpf im unteren Teil des Behälters zum Abziehen partikelförmiger Verunreinigungen aus der Flüssig- . keit und dem Behälter, eine Leitung, die mit dem Sumpf in Verbindung steht, mit ihrem Auslaßeade über dem Einladende liegt und einen Erhitzer aufweist, um mindestens einen TeJ1 der in die Leitung eingeführten Flüssigkeit zu ver-

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dampfen. Da ο Auslaßende der Leitung 3teht in flüssigkeits- und dampfleitender Verbindung mit dem Inneren des Behälters an einer Stelle oberhalb dee Kondensors. Ee steht gleichfalls in Verbindung mit einer zweiten Leitung, die sich von der ersten Leitung durch einen. VJärmeaustauscher erstreckt und mit einem Flüasigkeits-Dampfseparator in Verbindung steht. Dessen oberes Ende steht in dampffe leitender Verbindung mit dem Inneren des Behälters unterhalb des Kondensors, während sein unteres Ende in Ver*- bindung mit der zweiten Leitung steht. Der Separator ist mit einem ventilbestückten Abfluß versehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

iin im wesentlichen rechteckiger Kessel 10, der zur Aufnahme einer Flüssigkeit geeignet ist, und vier Wände, sowie einen Boden hat, ist nahe der oberen Kanten der vier Wände mit ainemWassermantel 11 versehen, der die Weiterleitung von Wärme durch die Wände oberhalb des Wassermantels verhindert. Er dient auf diese Weise dazu, einen Dampfspiegel zu errichten. Anschließend an den Waaserm&ntel 11 und innerhalb des Kessels 10 befindet sich eib Satz von Kühlschlangen 12, die den.oberen Bereich des Dampf3pieg9la bestimmen. Unmittelbar unter den Kühlschlangen *12 befindet sich eine Sammelrinne 13, die durch die

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V/ände dee Keeseln 10 mit einem Wasserabscheider 14 verbunden ist. Die genannten Einzelheiten sind auch bei den mei&ten bekannten Entfettern vorhanden. Das im folgenden Beschriebene weicht jedoch von dem ab, was gemeinhin üblich und dem Fachmann bekannt ist. Am Grande detj Kessele 10 befindet sieh eine -tfinsenkung, die sich nach utiton erstreckt, und einen Sumpf 15 bildet, Der Sumpf kann auch durch eine langgestreckte Rinne, eine Mulde, λ

eine kegelige Struktur-'-des Unterteils oder in anderer Weise gebildet sein, die dazu dient, parükelförmige Substanzen im unteren QIe.il- das Gerätes la einer verhältnismäßig kleinen, aber leicht abgrenzbaren Zone zu »amiaaln und zu isolieren. In de»^viSjpcpf 15 befindet sich βία metallisches Sieb 15a, daa herausnehmbar ist. Sin AueIaB am Unterteil des Sjjmpfee 15 let mit einer Leitung 16 verbunden, weich« quer nach außen und eatirftg zur Wand des leeeels IQ nach oben l&uft und an einem Punkt 16a unter« halb der Rinne 13 wieder in den lestel 10 eintritt. Die . ■' I«itune 16 ist auf einem Seil ihrer Länge «it einer ¥äareq.uelle verbunden, etwa einem Dampfmantel (Wär«eau*-

feausch^r) 17, obachon auch eine elektrische Heieung oder (ii ne andere "rfärraequelle verwendet werden kann. Des be-'oehriebene'System bildet einen Dampfgeuerator und einen Iiöeungsraittclheber.

Mil -dew oberen üiide des D-arnpfgenerators und Lösungsmittelhebers 3teh^Jj eine weitere Leitung lö in flüssigkeitalei-

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tender Verbindung, vorzugsweise an der Stelle, wo die Leitung 15 durch die V.'and des Kessel/; 10 tritt. Diese Leitung 18 ist rat einem Durohflußregler 19 und mit einem von E&nä -batätigbareu Ventil 19a in £jtrömungsrich.tung hinter dem Du.-cliflußregler versehen. ^Jin Verbindungsrohr 18a verbindet den Durcliflußregler 19 durch einen Wärmeaustauscher 20 mit einem Danipf-Fliisaigkeitsabscheider 21, Dan obere Ende des Abscheiders 21 iat durch ein Rohrsttiofc 23 mit dein Inneren des Kessels 10 verbunden, und awar unter ihI'o der Sammelrinne 13. Vom Abscheider 21 geht ein Abfluß für ölh^lti^es Lösungsmittel aus, der ale U- - fönni.ge3 Rohr teil 22 dargestellt und derart angeordnet iat, daß er den Flüssigkeitsspiegel im Abscheider 21 steuert, wenn das in ihm liegende Ventil 22a geöffnet ist. Dae _f Unterteil des Abscheiders 21 ist durch einen RohranachluB 24 mit dein Vorbindungsrohr 18a an einer Stelle ror deeaea Eintritt in den WUrmeaustauscher 20 verbunden.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung iat wie folgt: Gin Lösungsmittel, beispielsweise ein GhlorkohlenwaiiEer stoff, wie etwa 1,1,2-Tri - chloräthylen, wird in den Kessel 10 singeführt in einer Menge, die ausreicht, um die Leitung 16 in einer Höhe bis zu mindestens einem Drittel der Verdarjpfungszone 17 aufzufüllen. Sowohl im Wasserm^.ntel Il als auch in den Kühlschlangen 12 wird daa Kühlwasser in ¹JmIuuf. gesetzt. Daraufhin wird der die Leitung 16 uepebende Dampfmantel 17 mit Dampf versorgt. Das

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Lösungsmittel im unteren Ende des von dem Dampfmantel umgebenen Abschnittes der Leitung 16 beginnt zu verdampfen, wobei Blasen entstehen, die das flüssige Lösungsmittel in der Leitung 16 höher hinauftreiben durch die vom Dampfmantel umgebene 2one. Das hinter diesen sich ausdehnenden Blasen eintretende lösungsmittel..wird erhitzt, bildet weitere Blasen, dehnt sich aus und'weiteres Lösungsmittel dringt nach oben in den von dem Dampfmantel umgebenen Abschnitt der Leitung 16, Schließlich fangen dampfförmiges und flüssiges Lösungsmittel an, aus der Leitung 16 in die öffnung 16a überzufließen und auf diese Weise in die Reinigungszone des Kessels 10 einzutreten, wobei sie eine Dampfzone über heißem flüssigen Lösungsmittel erreichten. Nach Ausbildung der Dampfzone können Werkatücke in die Anlage zur Reinigung eingeführt werden. Mittlerweilen füllt sich die weitere leitung 18 mit flüssigem Lösungsmittel« Durch Offnen des Ventile 19a fließt flüssiges Lösungsmittel, welches gelöstes Öl enthält, durch

den Durchflußregler 19, füllt das Yerbindungerohr 18a und errichtet einen Flüssigkeitsspiegel im Abscheider 21. Dor Y/ärmeaustauscher 20 wiräjapfgeheizt, um seinerseits das Lösungsmittel auf seine Verdampfungstemperatur zu erhitzen, und das ao erhitzte Lösungsmittel, sowie irgendwelche damit verbundenen öle fließen in den Abscheider 21, wcbei die Daiapfblaaen des Lösungsmittels wiederum die Antriebskraft dafür liefern, die Flüssigkeit durch dan

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-ιο-Wärmeaustauscher zu treiben.. Der in den Abscheider 21 eintretende Dampf strömt nach oben und kehrt durch das Rohrstück 23 iß die Reinigungszone zurück. Das unverdampfte Material, eine reichlich ölhaltige Flüssigkeit, f§llt oder tropft in den Abscheider 21. Dieses Material wird durch den Rohran.3chlu3 24 und das Verbindungsrohr 18a zym erneuten Kreislauf in den Wärmeaustauscher 20 eingeführt. Man eiolit, daß der Hauptteil des Lösungsmittels, der in das System zur Entfernung des Öles eintritt, kontinuierlich in Dampfform entfernt wird und in die Reinigungezone zurückkehrt· Die öle werden in dem Plüeeigkeltsatßchnitt des Abscheiders 21 konzentriert und von bier aus kontinuierlich oder intermittierend abgezogen, wenn der !Flüssigkeitsspiegel in dem Abscheider 21 eich über den überlauf 22 erhebt.

Wie oan tiefet» acoafft dl· Erfinduttg ein Systea sur SrseuguBg von Dampf uad heiÄem fteettagnittel, verbunden sit der angestrebten Reinigung, duroh das yiele der bei ÜbIieheα Entfedern auftretenden Schwierigkeiten überwunden werden« Die partikelförmig·!! Verunreinigungen werden dabei in einer von der Reinigungszone abgelegenen Stelle gesammelt; und können rasch und ausreichend abgeführt werden. Üie Värmeaustauschflächen v.erden dadurch einer Haupturaache der Verschmutzung entzogen. Dae Lösungsmittel iat dabei keinen zersetzenden Bedingungen uater-

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worfen. Sie öle und Fette werden dabei in einer V«eise entfernt, die zu guten Reinigungsergebnissen führt.

Ein erfindungsgemäßer Jintfetter wurde in den Abmessungen 12: χ 122 χ- 107 cm aus nichtrostendem Stahl hergestellt, r.:it einem Va3sermantel, Kühlschlangen, Kondensor, Abflußrinne und Wasserabscheider. Bein Inneres v/ar in zwei Abschnitte geteilt mit einem Damm von etwa |

Ii? cir Hohe, 'der sich-durch den verwendeten Kessel erstreckte. Durch eine Einhöhlung war unter dem JBoden des Ent-, fettera ein Sumpf gebildet. Der Sumpf hatte an seinem Unterteil einen Auslaß» Der Sumpf war auch mit einem Sieb versehen mit einer Maechendiehte von 0,149 mm und mit geflanschten Kanten, die mit Flanschen in Eingriff standen, welche sich ruad um den Auslaß erstreckten. Die Anordnung war se getroffen, daß die gesamte Flüssigkeit durch das Sieb laufen rauSte, um in den freien Baum zwischen dem Sieb und der, \.^räjaden des Sumpfte zu gelangen» Der Auelad ' dee Sumpfes war mit einem Rohr verbunden, das die Außenseite des Kessels Überquerte und unterhalb dta Wassermantels mit einem Kapplungsatüok wieder durch die' Wand eintrat. Um das Rohr herum war ein Mantel angeordnet, der mit AnschlufietUcken zur Verbindung mit einer Dampfleitung verseilen war. Das obere Ende dee Rohres war durch dafl Kupp]ur.fcBstück mit einem, .weiteren. Ilohr verbunden, welches die .Wand- b:.s zu einem D-3tiick überquerte, dessen eines .

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ΊEnde mit einem StrÖmung3regelventil und einem Sichtglas verbunden war. Das andere Ende des T-Stückes war mit einem Ansatzstück versehen uad mit einem Reinigungastab, um nach Beöarf die Ausflußöffnung reinigen zu könnea. Ausgehend von der Ausflußöffnuug und dem Sichtglas erstreckte sich ein Rohr, das mit einem Mehrfach-Wäremaustauscher verbunden v;ar. Der Ausgang des Austauschers bestand aus einem isolierten Rohr, das die Verbindung zu einem Dampf-Flüaaigkeits-Abscheider herstellte. Das obere Ende des Abscheiders war durch ein Rohr mit der Rein!-

gungeaone An einem Punkt unterhalb des Wassermantels verbunden. Daa Unterteil des Abscheiders war alt de» Rohr verbunden, das von. dem erwähnten Strömungsregler zum Wärmeaustauscher führte, Auf diese Weise war ein Rückführweg gebildet, der die Rückkehr der im Abscheider befind·* liohen Flüssigkeit in den Wärmeaustauscher erlaubte. Zur Einhaltung einet geelgaetea flüssigkeltsapiegels in dem A'oeoheiöer war ei» AtsfluB vorgesehen, der e^nea Über*· taufkaaal in a«n Abscheider bilfete, . ν ..

lsi Betrieb war diese Aaordnaae in der Lage, pro Ki no te Zl kg Seile tu reinigen, die Höhlungen, Durchgänge und bearbeitet«! .TlSehta, bedeckt mit "öl and Bdnretaub aufwiegen. Sie e&tlileltea Schraabgewiadespäne, firehspäne und übliche Verschmutzungen von der Bearbeitung her. Jeder Tei^ war etwa mit Ig Ol beladen« Ia geschilderten Beispiel entbleit der Eatfetter 450 kg !,lfl-Srichaoräthfa.

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Das öltonnte eich in dem Entfetter ansammeln und wurde auf weniger als 30 Gewichtsprozent gehalten. Das den Abscheider verlassende öl enthielt nicht mehr als 10 % Lösungsmittel. Die Temperatur des dem Verdampfer zugefttti»· ten Dampfes betrug 101⁰C. Pro Stunde entstanden 9,3 kg Kondensat. Der Iiehrweg-Wärmeaustauscher wurde mit Dampf von 7,1 at Druck verBorgt. Das pro Stunde gesammelte Kondensat betrug 5,55 kg, 24 Stunden nach der Einbringung öliger Teile wurde der Entfetter 6 Tage lang tsäglich f 6 Stunden ohna Arbeitelast betrieben, um seine Fähigkeit zu bestimmen, 01 zu tntfernen. Zum Zeitpunkt.des Startes betrug das öl im Entfitttr 20 Gewichteprozent.und der Gehalt an 1,1,1- SrichlorÄthan la dem aus dem Abscheider austretenden 01 betrug 12 #· Am Ende der sechs Tage war der 0*!gehalt in dem Batfetter vernachlässigbar gering und da β den Abscheider" verlassende öl enthielt aar no oh, 5 i> 1,1,1-Irichloräthatt.

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Claims (1)

1. -H-Patentanspr liehe

   1. Verfahren sun !.einigen von Metallteilen durch Entfetten dar 'feile und Lntfernen von-Schmutz, Bearbeitungaspänen oder Metallstaub, bei dem die Metallteile in einer Rgittigungazoi'ie iiit einem flüssigen oder dampfförmigen, t heißen iöeun^smittel in Berührung gebracht v/erden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des flüssigen Lösungsmitteln kontinuierlich, abgezogen und von partikelförmigen Stoffen befreit wird, daß der abgezogene Anteil des lösungsiaittels dann in eine Leitung gebracht wird, deren AuslaSende über dem Mnlaßende angeordnet ist, daß das Lösungsmittel in dieser Leitung durch Erhitzen mindestens teilweise verdampft wird, wobei eich Flüssigkeit und Lösungsmitteldampf durch die Leitung nach oben bewegen und in die Reinigungszone zurückkehren,

   2* Verfahren nach Inspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem oberen lünde der Leitung kontinuierlich oder Intermittierend ein Seil des flüssigen Lösungsmittels abgezogen und in ein« weitere Leitung eingeführt wird, daß dieser Lösungsmittelanteil aus der Flüssigkeit verdampft wird und in Dampfform in die Reinigungszone zurückgeführt wird, wobei in der weiteren Leitung Verunreinigung·- DtoTfe ausgeschieden werden, die einen höheren Siedepunkt haben als das Lösungsmittel.

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   J Vorrich.tnog zur Ausübung dea Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Behälter (10) zur Aufnahme einer Flüaeigkeit, einen den Behälter umgebenden Kondensor (12), einen Sumpf (15) in dem unteren Teil des Behälers, der derart angeordnet ist, daß mit ihm partikelförmige Verunreinigungen aus der Flüssigkeit und den Behälter abgeaogen werden können, eine Leitung (16), die in Verbindung mit dem Sümpf steht, mit ihrem Auslesende höher liegt als mit ihrem Einlaßende und derart mit einer Heiaanordnung (17) versehen ist, daß mindestens ein Teil der in die Leitung eingeführten Flüssigkeit verdampfbar ist, und die mit ihrem Auslaßende (16a) au einer Stelle unterhalb des Kondensors mit dem Inneren des Behälters in flüssigkeits- und dampfleitender Verbindung 3teilt, desgleichen mit einer weiteren Leitung (18), dia sich von der ersten Leitung (16) durch eioen Wärmeaustauscher (20) erstreckt und mit einem ]?lüseigk:-eits-Daiapf--Abscheider (21) in Verbindung steht, dessen oberes Etude datnpflelttnd mit dem Inneren dea Behälters an. einer Stelle unterhalb des Kondensors (12) rer- hwvlen ist, ■ während aein unteres Ende mit einem Verbinciungsrolrc (18ε) verbunden ist, und der alt einem abeperr- ^eran-Abfluß (22) versehen ist.

   4« Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, as3 ti-z v/eitere Leitung (18) mit einem Durchflußregler (19) veryahen ist.

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   5. Torrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Kondensors (12) eine Sammelrinne
   (13) angeordnet ist, die mit einem Wasserabscheider (14) in Verbindung steht.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abspervbare Abfluß (22) aus einer U-förmigen Leitung besteht.

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