DE2921449A1

DE2921449A1 - Duennschicht-verdampfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2921449A1
Application number: DE19792921449
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: PROCHEMIX Srl
Current assignee: PROCHEMIX Srl
Priority date: 1978-05-26
Filing date: 1979-05-26
Publication date: 1979-12-20
Also published as: GB2021426A; IT1096248B; GB2021426B; FR2426481A1; ES481429A1; IT7823836A0

Description

Beschreibung

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.

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 .

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-

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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.

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.

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.

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.

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 .

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Die erfindungsgemäße Dünnschicht-Verdampfungsvorrichtung wird nachfolgend an einem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - in einer schematischen Seitenansicht eine Verdampfungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, Figur 2 - die Verdampfungsvorrichtung in einem Schnitt H-II aus Figur 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 und

Figur 5 - die Abscheidungsvorrichtung in einem Schnitt längs der Linie V-V aus Figur 4.

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.

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-

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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.

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.

Ein Antriebsmotor 16 für die Verdampfungsvorrichtung ist über einen Riemen 17 mit einer Antriebsrolle 18 verbunden, der mit der Rotorwelle verbunden bzw. verkeilt ist.

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.

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 2

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auf normale Weise angebrachtenScheibe 21 , im einzelnen die obere cheibe, schematisch dargestellt.

Oberhalb jeder der ringförmigen Wandungen 19 ist eine zweite ringförmige Wandung 22 vorgesehen, die ebenfalls rechtwinklig zur

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.

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.

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.

Das Strömen der Dämpfe durch den oben erwähnten vorgegebenen

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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.

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.

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PROCHEMIX s.r.l., Via S. Martino 11 C, 20122 Mailand (Italien)

Dünnschicht-Verdampfungsvorrichtung

Patentansprüche

j 1.) Dünnschicht-Verdampfungsvorrichtung mit einem Stator, der aus einem doppeIwandigen 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfchen-Abscheiduhgsvorrichtung (S) aus zumindest einem Paar, von übereinander angeordneten ringförmigen Wandungen (19, 22) besteht, die im wesentlichen rechtwinklig zum Rotor verlaufen, die ferner gegenseitig axial versetzt sind und die entsprechend über sowie unter einer Anzahl von im wesentlichen radialen Rippen (24) des Rotors (2) befestigt sind, wobei die obere ringförmige Wandung (22) von den Enden der Rippen (24) getragen wird und wobei der äußere Rand (22a) der oberen ringförmigen Wandung (22) entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung (G) der Dämpfe gebogen ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Abscheidungseinheiten (C) vorgesehen sind, von denen jede aus einem Paar von ringförmigen Wandungen (19, 22) besteht die mit einer Anzahl von radialen Rippen (.24) zusammenhängend ausgebildet sind«

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2„ dadurch gekennzeichnet, daß die untere·ringförmige Wandung C19J der Abscheidungsvorrichtung {SS an einer eingesetzten und am oberen Ende I2a) des Rotors (2) festgelegten Hülse angebracht ist.

4» Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch

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gekennzeichnet, daß der innere Rand der oberen ringförmigen Wandung (22) und die äußere Oberfläche der Hülse (20) einen Durchgang (23) für die Dämpfe begrenzen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der oberen ringförmigen Wandung (22) etwas größer als der Äußendurchmesser der unteren ringförmigen Wandung (19) ist.

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