DE811229C - Apparatus for thickening liquids - Google Patents
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Description
(WiGBL S. 175)(WiGBL p. 175)
AUSGEGEBEN AM 16. AUGUST 1951ISSUED AUGUST 16, 1951
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La Cellulose Du Pin, ParisLa Cellulose Du Pin, Paris
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Eindicken von Flüssigkeiten, insbesondere viskosen Flüssigkeiten, wie Zuckersäften, Schwarzlaugen usw., durch Erhitzen mittels Heizflächen.The present invention relates to the thickening of liquids, especially viscous ones Liquids, such as sugar juices, black liquor, etc., by heating with heating surfaces.
Bei den bekannten Apparaten zum Eindicken von Säften durch die Einwirkung der geheizten Apparatewände findet eine sich wiederholende Erneuerung bzw. Durchmischung des Saftes an den Heizflächen nur unter der Wirkung der natürlichen Konvektionsströme und des Druckes der in der Flüssigkeit ausgelösten Dampfblasen statt. Die hierbei erzielte Eindickung ist jedoch beschränkt, weil die Flüssigkeit, da ihre Viskosität und der Gehalt des Saftes an Feststoffen allmählich zunimmt, sich bei der Berührung mit den Heizflächen nicht mehr genügend erneuern kann.In the known apparatus for thickening juices by the action of the heated apparatus walls there is a repetitive renewal or mixing of the juice on the heating surfaces only under the action of the natural convection currents and the pressure of the in the Liquid-released vapor bubbles take place. However, the thickening achieved here is limited because the liquid, as its viscosity and the solids content of the juice gradually increases can no longer renew sufficiently when it comes into contact with the heating surfaces.
Gegenstand der Erfindung ist ein Apparat zum Eindicken von Flüssigkeiten durch Erhitzen mittels Heizflächen, bei dem die vorgenannten Schwierigkeiten behoben sind. Bei diesem Apparat ist in einem ao die· einzudickende Flüssigkeit aufnehmenden Gehäuse ein die Flüssigkeit in rasche Umlaufbewegung versetzender Läufer vorgesehen und liegen die vom bzw. im Gehäuse gebildeten Heizflächen in einem Winkel, z. B. in einem rechten Winkel zur Drehachse des Läufers.The invention relates to an apparatus for thickening liquids by means of heating Heating surfaces in which the aforementioned difficulties have been eliminated. This apparatus is in an ao the housing receiving the liquid to be thickened encircles the liquid rapidly offsetting rotor is provided and the heating surfaces formed by or in the housing are in one Angle, e.g. B. at a right angle to the axis of rotation of the rotor.
Bei einem derartig ausgebildeten Apparat wird die Flüssigkeit durch die vom Läufer erzeugte Zentrifugalkraft immer wieder zum äußeren Umfang des Gehäuses getrieben und dabei zwangsläufig über die im Winkel zur Läuferachse stehenden Heizflächen geführt, so daß mit Sicherheit eine beständige Durchmischung bzw. Erneuerung der Flüssigkeit längs den Heizflächen gewährleistet wird. Hierdurch kann die Eindickung viel weiter als in den bekannten Apparaten getrieben werden.In an apparatus designed in this way, the liquid is caused by the centrifugal force generated by the rotor repeatedly driven to the outer periphery of the case and inevitably guided over the heating surfaces standing at an angle to the rotor axis, so that with certainty a constant Mixing or renewal of the liquid along the heating surfaces guaranteed will. As a result, the thickening can be driven much further than in the known apparatus.
Außerdem geht die Eindickung schneller vor sich, so daß die verwendeten Apparate bei gleicher Produktionsleistung kleinere Abmessungen erhalten können.In addition, the thickening takes place more quickly, so that the equipment used with the same production output can get smaller dimensions.
S Bei der Behandlung der Flüssigkeit bildet sich durch die Schleuderwirkung in der Mitte des Gehäuses um die Läuferwelle herum ein freier Raum, in dem sich Dämpfe und Gase, die sich während des Eindickungsvorganges wegen ihres geringen spezifischen Gewichtes leicht ausscheiden, bequem ansammeln und abgeführt werden können.S When the liquid is treated, it forms in the center of the housing due to the centrifugal effect there is a free space around the rotor shaft in which vapors and gases can be found during the Due to their low specific weight, the thickening process can easily be eliminated and easily accumulated and can be discharged.
Der zwischen dem Umfangs- und dem Mittelteil des Apparates auftretende Druckunterschied wird erfindungsgemäß auch dazu ausgenutzt, um die Flüssigkeit durch zwischen diesen Teilen vorgesehene offene Verbindungsleitungen vom Gehäuseumfang zu dem mittleren Raum zurückzuführen.The pressure difference occurring between the peripheral and central parts of the apparatus becomes according to the invention also used to the liquid through provided between these parts return open connecting lines from the housing perimeter to the central room.
Bei einer vorzugsweisen Ausführung des Apparates besteht der Läufer aus einem oder mehrerenIn a preferred embodiment of the apparatus, the rotor consists of one or more
ao Flügelrädern, die sich in einer entsprechenden Zahl von Gehäusekammern drehen, von denen jede mit einer Verbindungsleitung der vorerwähnten Art versehen sein kann. Die Verbindungsleitungen werden dann so gelegt, daß die Flüssigkeit durch sie von einer Kammer zur nächstfolgenden Kammer gelangt. Durch die Wirkung der Zentrifugalkraft und den dadurch bedingten Druckunterschied zwischen dem Raum am Gehäuseumfang und dem in der Gehäusemitte findet die Über- bzw. Rückführung der Flüssigkeit durch die Veitwndungsleitungen mit Sicherheit statt, während bei den bekannten Apparaten die Überführung der Flüssigkeit von einem zum anderen Element mit Schwierigkeiten verbunden ist.ao impellers that rotate in a corresponding number of housing chambers, each with a connecting line of the aforementioned type can be provided. The connecting lines are then placed so that the liquid flows through it from one chamber to the next following chamber got. Due to the effect of centrifugal force and the resulting pressure difference between the space at the circumference of the housing and the one in the middle of the housing is where the transfer or return of the Liquid through the manifold lines Safety takes place, while in the known apparatus the transfer of the liquid from one to the other element is fraught with difficulty.
Nachstehend ist das Verfahren mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert, die verschiedene beispielsweise Ausführungsformen von Apparaten zum Eindicken von Flüssigkeiten zeigen.In the following, the method is explained with reference to the drawings, which are various examples Show embodiments of apparatus for thickening liquids.
Abb. ι ist eine Stirnansicht eines solchen Apparates, zum Teil im Schnitt;Fig. Ι is an end view of such an apparatus, partly in section;
Abb. 2 ist ein axialer Längsschnitt durch den Apparat, zum Teil in Ansicht, undFig. 2 is an axial longitudinal section through the apparatus, partly in elevation, and
Abb. 3 ist eine der Abb. 2 ähnliche Schnittansicht eines Apparates von etwas anderer Ausführung.Figure 3 is a sectional view, similar to Figure 2, of an apparatus of somewhat different design.
Der Apparat besteht aus einem Läufer, der von Flügelrädern gebildet ist, und zwar hat der Apparat in den dargestellten Ausführungen zwei Flügelräder i, i" mit je vier Flügeln 2. Diese Räder drehen sich im Innern von zu einem Gehäuse vereinigten Kammern 3, 3", die senkrecht zur Läuferwelle stehende Doppelwände 4 besitzen, welche durch ein in ihrem Innern umlaufendes Heizmittel geheizt werden. Die Gehäusekammern enden in einem gewissen Abstand von der Läuferwelle und lassen einen mittleren Raum 5 frei. Eine öffnung 6 dient zur Zuführung der einzudickenden Flüssigkeit.The apparatus consists of a runner formed by impellers, namely the apparatus has In the illustrated embodiments, two impellers i, i "each with four blades 2. These wheels rotate inside chambers 3, 3 ″, which are combined to form a housing and which are perpendicular to the rotor shaft have standing double walls 4, which are heated by a heating means circulating in their interior will. The housing chambers end at a certain distance from the rotor shaft and leave a middle room 5 free. An opening 6 is used to supply the liquid to be thickened.
Am Umfang der ersten Kammer 3 ist bei 8 eine Leitung 7 angeschlossen, die bei 9 durch die die beiden Kammern trennende Doppelwand hindurchgeführt ist und bei 10 in den mit der zweiten Kammer 3B verbundenen Raum 5 mündet. Ebenso geht eine Leitung 7° bei 8" von dem Umfang der Kammer 3" ab, geht bei 9° durch die stromabwärts liegende Doppelwand und mündet bei io° in der Nähe der Austrittsöffnung 11 für die eingedickte Flüssigkeit.At the periphery of the first chamber 3 at 8 a line 7 is connected, which is passed through the two chambers separated double wall at 9 and opens at 10 in Figures 3 B connected to the second chamber space. 5 Likewise, a line goes out at 7 ° at 8 "from the circumference of the chamber 3", goes at 9 ° through the downstream double wall and opens at 10 ° in the vicinity of the outlet opening 11 for the thickened liquid.
Unter dem Einfluß 3er schnell umlaufenden Flügel wird die Flüssigkeit unter die Wirkung der entstehenden Zentrifugalkraft gesetzt und sich immer wieder erneuernd schnell an den beheizten Wänden vorbeigeführt. Zufolge des Druckunterschiedes zwischen den Eintritts- und Austrittsöffnungen der Leitungen 7 und 70 geht die Flüssigkeit von der ersten Kammer zur zweiten und von der zweiten zur Auslaßöffnung 11.Under the influence of three rapidly rotating blades, the liquid is placed under the effect of the resulting centrifugal force and repeatedly and quickly led past the heated walls. According to the pressure difference between the inlet and outlet openings of the conduits 7 and 7 0 the liquid passes from the first chamber to the second and from the second to the outlet opening. 11
Der genannte Druckunterschied bestimmt die Durchflußmenge der Flüssigkeit in den Leitungen 7 und 7° und infolgedessen durch den ganzen Apparat. Die Durchflußmenge hängt ab von der Zentrifugalkraft, die am Umfange einen Überdruck und gegebenenfalls in der Mitte des Gehäuses einen Unterdruck erzeugt, ferner von der gegebenen Umlaufgeschwindigkeit, von der gegenseitigen Lage des Eintritts und Austritts jeder der'Leitungen 7 und J" sowie von der für die Leitungen 7 und 7" in bezug auf die Zapfstellen 8 und 8e an der Wandung des Gehäuses gewählten Anordnung.The said pressure difference determines the flow rate of the liquid in lines 7 and 7 ° and consequently through the entire apparatus. The flow rate depends on the centrifugal force, which generates an overpressure on the circumference and possibly a negative pressure in the middle of the housing, also on the given rotational speed, on the mutual position of the inlet and outlet of each of the lines 7 and J " and on the for the lines 7 and 7 ″ with respect to the taps 8 and 8 e on the wall of the housing selected arrangement.
Da die Dämpfe und Gase, die sich im Verlauf der Eindickung aus der Flüssigkeit herauslösen, leichter als die Flüssigkeit sind, trennen sie sich von dieser und sammeln sich in dem freien Raum 5, aus dem sie durch die öffnungen 12 entweichen.Because the vapors and gases that are released from the liquid in the course of thickening are easier as the liquid are, they separate from this and collect in the free space 5 from which they escape through the openings 12.
Während bei der Ausführung nach Abb. 1 und 2 die Sperrwände 13, welche die erste von der zweiten Kammer und diese von dem Austritt trennen, vor den Mündungen 10 und io° der Leitungen 7 bzw. 7" liegen, befinden sich bei der Ausführung nach Abb. 3 diese Trennwände 13 hinter den Mündungen 10 und io". Auf diese Weise erhält man eine bessere Verteilung der Flüssigkeiten zwischen den verschiedenen Abteilen des Apparates und kann den Durchfluß ioo und die Leistung besser regeln.While in the embodiment according to Fig. 1 and 2, the barrier walls 13, which the first of the second Chamber and separate this from the outlet, in front of the mouths 10 and 10 ° of the lines 7 and 7 " are, in the embodiment according to Fig. 3, these partitions 13 are behind the mouths 10 and io ". That way you get a better distribution of the liquids between the various compartments of the apparatus and can reduce the flow ioo and regulate the performance better.
Die beschriebenen Ausführungsformen weisen nur zwei Kammern auf, jedoch kann natürlich das Verfahren auch in Apparaten mit einer größeren Zahl von Kammern durchgeführt werden. Es können auch mehrere Apparate hintereinandergeschaltet oder mit Eindickvorrichtungen verschiedener Typen kombiniert werden.The embodiments described have only two chambers, but the method can of course can also be carried out in apparatus with a larger number of chambers. It can also several apparatuses connected in series or with thickening devices of different types be combined.
Der bei der Behandlung ausgeschiedene Dampf kann insbesondere zum Beheizen von anderen Ein>dickapparaten verwendet werden.The steam released during the treatment can be used in particular to heat other heating appliances be used.
Bei den verschiedenen beispielsweisen Ausführungen des Apparates liegt dessen Achse waagerecht, jedoch können gegebenenfalls auch Apparate verwendet werden, deren Achse eine von der Waagerechten abweichende Lage einnimmt.In the various exemplary versions of the apparatus, its axis is horizontal, however, it is also possible, if necessary, to use apparatus whose axis is one from the horizontal assumes a different position.
Der Apparat gemäß der Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil zum Eindicken von aus der Cellulosehersteilung stammenden Schwarzlaugen verwenden. iaoThe apparatus according to the invention can be used with particular advantage for thickening from the Use black liquors derived from cellulose production. iao
In einem Apparat der in Abb. 3 gezeigten Ausführung wurde z. B. das Eindicken von Schwarzlauge vorgenommen, d. h. einer Natronlösung, die zur Entfernung des Lignins aus Holz (Kiefernholz) benutzt worden war und insbesondere Natronverbindungen, Lignin, Harz, Gluciden usw. enthielt.In an apparatus of the embodiment shown in Fig. 3, for. B. the thickening of black liquor made, d. H. a soda solution that removes lignin from wood (pine wood) had been used and in particular contained soda compounds, lignin, resin, glucides, etc.
Die einzudickende SchwarzJauge, die eine Viskosität von 200 Centipoisen bei 6o° C hat, titrierte 36° Baume auf 150, was einem spezifischen Gewicht von 1,332 entspricht. Der Apparat wurde mit einer Geschwindigkeit von 200 Umdr./Min. betrieben; er wurde mit Dampf von 2,5 at geheizt, der am Austritt des Apparates in die freie Luft ausströmte. Der Apparat wurde mit der Schwarzlauge bei 600' C gespeist. An der Austrittsöffnung ergab sich eine Leistung von 100 1 je Stunde an eingedickter Lauge, die 450 Baume auf 150 titrierte, was einem spezifischen Gewicht von 1,453 und einem Feststoffgehalt von 73°/o entspricht. Diese Laugenmenge entspricht einer Herstellung von 1,4 t Cellulose je 24 Stunden.The thickened SchwarzJauge, which has a viscosity of 200 centipoise at 6o ° C, titrated 36 ° Baume at 15 0, which corresponds to a specific gravity of 1.332. The apparatus was at a speed of 200 rev / min. operated; it was heated with steam of 2.5 at which flowed out into the open air at the outlet of the apparatus. The apparatus was fed with the black liquor at 60 0 'C. At the outlet the output was 100 liters per hour of concentrated alkali, which titrated 45 0 Baume to 15 0 , which corresponds to a specific gravity of 1.453 and a solids content of 73%. This amount of lye corresponds to the production of 1.4 t of cellulose per 24 hours.
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