DE2921449A1 - THIN FILM EVAPORATION DEVICE - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dünnschicht-Verdampfungsvorrichtung mit einem Stator, der aus einem doppelwandigen oder mit Hülse versehenen Rohr besteht, in dem ein Erwärmungs- oder Kühlfluid zirkuliert, ferner mit einem sich im Inneren des Stators drehenden Rotor und mit einer an der Oberseite des Rotors befindlichen Vorrichtung zum Abscheiden von Tröpfchen aus feuchten Dämpfen.The invention relates to a thin-film evaporation device with a stator, which consists of a double-walled or with a sleeve provided tube consists in which a heating or cooling fluid circulates, further with a rotor rotating inside the stator and with one located on the top of the rotor Device for separating droplets from moist vapors.
Es sind verschiedene Arten von Dünnschicht-Verdampfungsvorrichtungen bekannt. Diese besitzen grundsätzlich einen Stator, der aus einem doppelwandigen oder mit einer Hülse versehenen Rohr besteht, in dem ein Heiz- oder Kühlfluid zirkuliert, und einen sich im Inneren des Stators drehenden Rotor, der mit einer Anzahl von Flügeln bzw. Blättern oder Schaufeln ausgerüstet ist. Mittels dieser Flügel wird das zu behandelnde Material über die innere Oberfläche des Stators verteilt. Da der Abstand zwischen den Rändern der Flügel und der inneren Oberfläche des Stators minimal ist, wird ein sehr dünner Film des zu behandelnden Materials gebildet. Durch den Einfluß der von dem Stator erzeugten Wärme wird ein Teil des Materials, gewöhnlich Wasser, aus den festen oder flüssigen Substanzen mit einem hohen Siedepunkt verdampft. Auf diese Weise steigt der verdampfte Teil des Materials in Richtung zur Oberseite der Vorrichtung, um zu einem Sammelpunkt, beispielsweise einem Kondensator, geleitet zu werden, während das konzentrierte Material, das heißt der nicht verdampfte Teil des Materials, in dem unteren Abschnitt der Vorrichtung gesammelt wird. Es ergeben sich somit in der Vorrichtung im wesentlichen zwei Fluidströme, nämlich ein aufsteigender Strom von feuchten Dämpfen und ein abfallender Strom, bestehend aus dem zu behandelnden Material .There are several types of thin film evaporation devices known. These basically have a stator, which consists of a double-walled tube or a tube provided with a sleeve, in which a heating or cooling fluid circulates, and a rotor rotating inside the stator, which with a number of Is equipped wings or blades or blades. By means of these wings, the material to be treated is spread over the inner Distributed surface of the stator. Because the distance between the edges of the blades and the inner surface of the stator is minimal a very thin film of the material to be treated is formed. Due to the influence of the heat generated by the stator some of the material, usually water, evaporates from the solid or liquid substances with a high boiling point. on in this way the evaporated part of the material rises towards the top of the device to reach a collection point, for example a condenser to be conducted while the concentrated material, i.e. the non-evaporated part of the material, is collected in the lower portion of the device. There are thus essentially two in the device Fluid currents, namely an ascending stream of moist vapors and a sloping stream consisting of the material to be treated.
Es ist bekannt, daß das zu lösende Grundproblem bei Vorrichtungen dieser Art darin besteht, möglichst reine Dämpfe zu erzielen, das heißt solche, die sogar von kleinsten Mengen der zu behandelnden Substanz befreit sind. Die in einem Gegenstrom zu den zu behandelnden Substanzen zirkulierenden Dämpfe neigen dazu, Bestandtei-It is known that the basic problem to be solved is with devices of this kind consists in obtaining the purest possible vapors, that is to say those of even the smallest quantities of those to be treated Substance are exempt. The vapors circulating in a countercurrent to the substances to be treated tend to
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Ie der Substanz zu halten und in Form von Tröpfchen mitzureißen, so daß kein Sammeln erfolgen kann, was zu einer Reduzierung des Konzentrationsgrades des erhaltenen Endprodukts führt.Ie to hold the substance and to be carried away in the form of droplets, so that no collection can take place, which leads to a reduction in the degree of concentration of the final product obtained.
Um dieses Problem zu vermeiden, haben die bekannten Verdampfungsvorrichtungen eine Vorrichtung zum Abscheiden der Tröpfchen am oberen Ende des Rotors stromaufwärts von der Dampfauslaßleitung. Diese Vorrichtung soll die Tröpfchen dazu veranlassen, in die Zone zwischen dem Rotor und dem Stator zurückzufallen. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Anzahl von radialen Flügeln, die gewöhnlich an dem Rotor befestigt sind und die einen turbulenten Strom erzeugen sollen, welcher die Tröpfchen zum Herausfallen veranlaßt, während die Dämpfe aufsteigen können.In order to avoid this problem, the known evaporation devices have a device for separating the droplets on upper end of the rotor upstream of the steam outlet conduit. This device is intended to cause the droplets to fall back into the zone between the rotor and the stator. The device consists essentially of a number of radial vanes which are usually attached to the rotor and which are one to generate turbulent flow, which causes the droplets to fall out while the vapors can rise.
Abscheidungsvorrichtungen dieser Art haben jedoch den großen Nachteil, daß sie keine wirksame Abscheidung sicherstellen, und zwar insbesondere dann, wenn die zu behandelnden Substanzen sehr flüchtig sind. Die Flügel der Abschexdungsvorrichtung erteilen zwar den Tröpfchen der zu behandelnden Substanz eine weitgehende Zentrifugalbewegung gegen die Innenwandung des Stators, doch dieses reicht nicht aus, um ein Mitreißen der Tröpfchen durch die zur Oberseite der Vorrichtung aufsteigenden Dämpfe zu vermeiden.Separation devices of this type, however, have the major disadvantage that they do not ensure effective separation, especially when the substances to be treated are very volatile are. The wings of the Abschexdungsvorrichtung grant the droplets of the substance to be treated cause an extensive centrifugal movement against the inner wall of the stator, but this one is insufficient to prevent the droplets from being entrained by the vapors rising to the top of the device.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Dünnschicht-Verdampfungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter Vermeidung der geschilderten Nachteile mit Hilfe einer zweckmäßigeren Abscheidungsvorrichtung ein vollständiges Abscheiden von Dämpfen von der zu behandelnden Substanz sicherstellt und somit ein Endprodukt mit sehr großer Konzentration gewährleistet.The invention is therefore based on the object of providing an improved thin-film evaporation device of the type mentioned at the beginning create, while avoiding the disadvantages described with the help of a more appropriate separation device a complete Separation of vapors from the substance to be treated ensures and thus an end product with a very high concentration guaranteed.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Dünnschicht-Verdampfungsvorrichtung der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen .A thin-film evaporation device stands out as a solution to the problem posed of the type mentioned in the preamble according to the invention by those listed in the characterizing part of the main claim Characteristics. Further features emerge from the subclaims.
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Die erfindungsgemäße Dünnschicht-Verdampfungsvorrichtung wird nachfolgend an einem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:The thin-film evaporation device according to the invention is illustrated below using an exemplary embodiment shown in the drawing explained in more detail. Show it:
Figur 1 - in einer schematischen Seitenansicht eine Verdampfungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, Figur 2 - die Verdampfungsvorrichtung in einem Schnitt H-II aus Figur 1,Figure 1 - a schematic side view of an evaporation device according to the present invention, Figure 2 - the evaporation device in a section H-II from Figure 1,
Figur 3 - eine Abseheidungsvorrichtung in einer stark vergrößerten detaillierten Draufsicht, Figur 4 - die Abscheidungsvorrichtung in einem Schnitt längs der Linie IV-IV aus Figur 3 undFigure 3 - a separation device in a greatly enlarged detailed plan view, Figure 4 - the separation device in a section along the Line IV-IV from Figure 3 and
Figur 5 - die Abscheidungsvorrichtung in einem Schnitt längs der Linie V-V aus Figur 4.FIG. 5 - the separation device in a section along the line V-V from FIG.
Gemäß Figur 1 besitzt eine Dünnschicht-Verdampfungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in bekannter Weise einen Stator 1, der aus einem doppelwandigen bzw. mit einer Hülse versehenen Rohr besteht, in dem ein Erwärmungs- oder Kühlfluid zirkuliert. Im Inneren des Stators 1 dreht sich ein Rotor 2, der gemäß der detaillierten Darstellung in Figur 2 über seine gesamte Länge aus vier Flügeln bzw. Blättern 3 mit gewölbtem Profil 27 besteht, welche an den Rändern zusammengeschweißt sind. Im Inneren der Flügel bzw. Blätter 3 sind diese durch geformte Segmente 29 miteinander, verbunden, die denselben Kurvenradius wie die Flügel bzw. Blätter 3 haben. Der Außendurchmesser des Rotors 2 ist dergestalt, daß zwischen ihm und einer inneren Oberfläche 5 des Stators 1 ein minimaler Zwischenraum vorliegt, der eine toleranzbehaftete Herstellung ermöglicht und unterschiedliche thermische Ausdehnungen des Rotors sowie des Stators berücksichtigt. Dieser Zwischenraum ermöglicht ein Erzielen eines dünnen Films der zu behandelnden Substanz und als Ergebnis der durch den Stator 1 erzeugten Wärme ein Verdampfen des Substanzteils mit dem niedrigsten Siedepunkt, gewöhnlich Wasser.According to FIG. 1, a thin-film evaporation device according to the present invention has, in a known manner, a stator 1, which consists of a double-walled tube or a tube provided with a sleeve, in which a heating or cooling fluid circulates. Inside the stator 1, a rotor 2 rotates which, according to the detailed illustration in FIG. 2, consists of four blades or blades 3 with a curved profile 27 over its entire length, which are welded together at the edges. Inside the wings or blades 3, these are connected to one another by shaped segments 29 which have the same radius of curvature as the wings or blades 3. The outer diameter of the rotor 2 is such that there is a minimal gap between it and an inner surface 5 of the stator 1, which allows tolerance-subject manufacture and takes into account different thermal expansions of the rotor and the stator. This gap enables a thin film of the substance to be treated to be obtained and, as a result of the heat generated by the stator 1, to evaporate the substance part with the lowest boiling point, usually water.
Die Verdampfungsvorrichtung aus Figur 1 weist zwei übereinstimmen de Teile oder Abschnitte 6 und 7 auf. Jeder Abschnitt ist mit einer Einlaßleitung 8 und einer Auslaßleitung 9 für das Erwär-The evaporation device from Figure 1 has two coincide de parts or sections 6 and 7. Each section is provided with an inlet line 8 and an outlet line 9 for the heating
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mungs- bzw. Erhitzungsfluid in dem doppelwandigen Rohr ausgerüstet. Die zu behandelnde Substanz wird durch einen nahe der Oberseite des Rotors 2 gelegenen Einlaß 10 in die Verdampfungsvorrichtung eingebracht. Das konzentrierte Produkt wird an dem unteren konischen Ende 11 gesammelt und in Pfeilrichtung F herausgeführt. Eine schematisch dargestellte Stütz- und Schmiervorrichtung 12 für den Rotor 2 ist nicht weiter detailliert, da sie keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet.tion or heating fluid equipped in the double-walled tube. The substance to be treated is through an inlet 10 located near the top of the rotor 2 into the evaporation device brought in. The concentrated product is collected at the lower conical end 11 and led out in the direction of arrow F. A schematically shown support and lubricating device 12 for the rotor 2 is not further detailed because it does not Forms part of the present invention.
An der Oberseite des Rotors 2 ist ein im wesentlichen zylindrischer Körper 13 vorgesehen, der an seiner Oberseite durch einen Flansch 14 geschlossen ist. Dieser Körper 13 umgibt eine Trennbzw. Abscheidungskammer zum Abscheiden der Tröpfchen der zu behandelnden Substanz von den Dämpfen. Die Dämpfe werden durch eine im oberen Bereich der Abscheidungskammer gelegene Leitung 15 abgeführt, um dann beispielsweise zu einem Kondensator geleitet zu werden.At the top of the rotor 2 is a substantially cylindrical one Body 13 is provided which is closed at its top by a flange 14. This body 13 surrounds a Trennbzw. Separation chamber for separating the droplets of the to be treated Substance from the fumes. The vapors are discharged through a line 15 located in the upper area of the separation chamber, in order to then be fed to a condenser, for example.
Ein Antriebsmotor 16 für die Verdampfungsvorrichtung ist über einen Riemen 17 mit einer Antriebsrolle 18 verbunden, der mit der Rotorwelle verbunden bzw. verkeilt ist.A drive motor 16 for the evaporation device is connected via a belt 17 to a drive roller 18 which is connected to the Rotor shaft is connected or keyed.
Im Inneren der Abscheidungskammer befindet sich eine Äbscheidungsvorrichtung S, die unter Bezugnahme auf die Figuren 3, 4 und 5 beschrieben wird. Die Äbscheidungsvorrichtung S besitzt zwei übereinstimmende Äbscheidungseinheiten C. Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei Äbscheidungseinheiten C vorhanden, wobei jedoch die entsprechende Anzahl derselben in Abhängigkeit von den !rfordernissen der zu behandelnden Substanz im Rahmen der vorliegenden Erfindung abgeändert werden kann.A deposition device is located inside the deposition chamber S, which will be described with reference to FIGS. 3, 4 and 5. The Äbscheidungsvorrichtung S has two matching Deposition units C. In the embodiment shown, two deposition units C are present, where however, the corresponding number of these depending on the requirements of the substance to be treated within the scope of the present Invention can be modified.
ede der Äbscheidungseinheiten C besitzt eine erste ringförmige Wandung 19, die in irgendeiner Weise an einer eingesetzten und it der Welle 2a des Rotors 2 verkeilten bzw. verbundenen Hülse !0 befestigt ist. Die ringförmigen Wandungen 19 der Abscheidungsiinheiten C verlaufen rechtwinklig zu der Längsachse der Welle 2a und somit im wesentlichen radial. Es ist eine von an dem Rotor 2Each of the deposition units C has a first ring-shaped one Wall 19, which in any way on an inserted and it the shaft 2a of the rotor 2 wedged or connected sleeve ! 0 is attached. The annular walls 19 of the separation units C extend at right angles to the longitudinal axis of the shaft 2a and thus essentially radially. It is one of on the rotor 2
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auf normale Weise angebrachtenScheibe 21 , im einzelnen die obere cheibe, schematisch dargestellt.disc 21 attached in the normal way, in detail the upper disc, shown schematically.
Oberhalb jeder der ringförmigen Wandungen 19 ist eine zweite ringförmige Wandung 22 vorgesehen, die ebenfalls rechtwinklig zurAbove each of the annular walls 19, a second annular wall 22 is provided, which is also at right angles to
ängsachse der Welle 2a sowie zum Rotor 2 verläuft und in bezug auf die erste ringförmige Wandung 19 axial versetzt ist. Aus Figur 4 ist es ersichtlich, daß die untere Wandung 19 mehr in Richtung der Welle 2a angebracht ist, während die zu dieser Welle koaxiale obere Wandung 22 einen Abstand von dem äußeren Rand der Hülse 20 hat. Dabei verbleibt für die Dämpfe ein Durchgang 23 (Figur 4), der in Pfeilrichtung G ansteigt. Die jeweils oberen Wandungen 22 sind an den oberen Enden von radial verlaufenden Rippen 24 befestigt, die an ihren anderen Enden an der Hülse 20 festgelegt sind.longitudinal axis of the shaft 2a and to the rotor 2 and is axially offset with respect to the first annular wall 19. From figure 4 it can be seen that the lower wall 19 is more in the direction the shaft 2a is attached, while the upper wall 22 coaxial with this shaft is at a distance from the outer edge of the Has sleeve 20. A passage 23 (FIG. 4), which rises in the direction of arrow G, remains for the vapors. The top Walls 22 are attached to the upper ends of radially extending ribs 24 which are attached to the sleeve 20 at their other ends are set.
Eine der Besonderheiten der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die äußeren Ränder 22a der jeweils oberen Wandungen 22 nach unten abgebogen sind, und zwar entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung der Dämpfe gemäß Pfeilrichtung G. Auf diese Weise bilden die oberen Wandungen 22 mittels ihrer äußeren Ränder 22a jeweils eine Rinne, die dazu bestimmt ist, das Aufsteigen von in den Dämpfen enthaltenen Tröpfchen der Substanz zu behindern. One of the special features of the present invention is that the outer edges 22a of the respective upper walls 22 after are bent down, in the opposite direction to the direction of flow of the vapors as indicated by arrow G. In this way, form the upper walls 22, by means of their outer edges 22a, each have a channel which is intended to prevent the rising of droplets of the substance contained in the vapors.
Eine andere Besonderheit der vorliegenden Erfindung besteht darin/ daß der Außendurchmesser der jeweils unteren Wandungen 19 etwas kleiner als der Innendurchmesser der jeweils oberen Wandungen 22 ist. Auf diese Weise sorgen die Wandungen 19 und 22 dafür, daß das Aufsteigen der gegen die Wandungen treffenden Dämpfe behindert und diese zwangsweise so geleitet werden, daß sie einem vorgegebenen Pfad folgen, wie er in Figur 4 durch einen gewellten Pfeil P dargestellt ist. Dieser vorgegebene Strömungspfad begünstigt das Abscheiden der Substanztröpfchen von den Dämpfen, wobei die Tröpfchen dazu gezwungen werden, in die Verdampfungsvorrichtung zurückzufallen. Another feature of the present invention is / that the outer diameter of the respective bottom walls 19 is slightly smaller than the inner diameter of the respective upper walls of the 22nd In this way, the walls 19 and 22 ensure that the rising of the vapors hitting the walls is hindered and that these are forcibly directed so that they follow a predetermined path, as shown in FIG. This predetermined flow path favors the separation of the substance droplets from the vapors, the droplets being forced to fall back into the evaporation device.
Das Strömen der Dämpfe durch den oben erwähnten vorgegebenenThe flow of vapors through the above-mentioned predetermined
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Strömungspfad wird durch die Tatsache begünstigt, daß die Rippen 24 entsprechend einer anderen Besonderheit der vorliegenden Erfindung gemäß der detaillierten Darstellung in den Figuren 3 und 5 geneigt angeordnet sind. Aus diesen Figuren ist es ersichtlich, daß die Rippen 24 nicht rechtwinklig zu den Wandungen 19 und 22 verlaufen. Gemäß der detaillierten Darstellung aus Figur 3 sind die Rippen 24 abwechselnd zwischen den Wandungen 19 sowie 22 der oberen und der unteren Abscheidungseinheiten C angeordnet. Diese Verteilung ist jedoch lediglich beispielhaft und kann entsprechend verändert werden.Flow path is favored by the fact that the ribs 24 according to another special feature of the present invention according to the detailed illustration in FIGS. 3 and 5 are arranged inclined. It can be seen from these figures that the ribs 24 are not perpendicular to the walls 19 and 22 get lost. According to the detailed illustration of Figure 3, the ribs 24 are alternately between the walls 19 and 22 of the arranged upper and lower separation units C. However, this distribution is only an example and can be used accordingly to be changed.
Der durch den oben beschriebenen Abscheider erzielte Abscheidungs· Vorgang ist besonders wirksam und somit zum Erzielen eines Endpro· dukts großer Konzentration geeignet, insbesondere dann, wenn die ursprüngliche Substanz flüchtig ist oder eine Schaumbildungsneigung hat. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können verschiedene Veränderungen und/oder Modifikationen der Verdampfungsvorrichtung vorgenommen werden.The separation achieved by the separator described above The process is particularly effective and therefore suitable for achieving a high concentration end product, especially when the original substance is volatile or has a tendency to foam. In the context of the present invention, various Changes and / or modifications to the vaporizer device be made.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |