CH646068A5

CH646068A5 - Drying device with a vaporiser and receiver for drying soaked insulations

Info

Publication number: CH646068A5
Application number: CH161380A
Authority: CH
Inventors: Hans-Ulrich Dr Nabholz; Fritz Benkert
Original assignee: Micafil Ag
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1984-11-15
Also published as: SE8101264L; DE3014831A1; DE3014831C2; SE448210B

Description

Die Erfindung betrifft eine TrocknungsVorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a drying device according to the preamble of claim 1.

In derartigen Vorrichtungen werden beispielsweise Transformatoren behandelt bevor sie mit Öl gefüllt werden. Falls die Transformatorenspulen vorimprägniert sind oder es sich um einen bereits im Betrieb gewesenen Transformatoren handelt, enthält die Isolation Öl. Bei der Trocknung soll nicht nur Wasser, sondern auch das Öl der Isolation entzogen werden. In such devices, transformers are treated, for example, before they are filled with oil. If the transformer coils are pre-impregnated or if the transformer is already in operation, the insulation contains oil. When drying, not only water but also the oil should be removed from the insulation.

Wird dabei die Konzentration des Öls im Arbeitsmedium zu hoch, so beeinträchtigt der damit verbundene Dampfdruckverlust den Verfahrensablauf. In diesem Fall muss das Öl aus dem Kreislauf des Arbeitsmediums, beispielsweise des Kerosins, abgetrennt werden. If the concentration of the oil in the working medium becomes too high, the associated loss of vapor pressure impairs the process. In this case, the oil has to be separated from the circuit of the working medium, for example kerosene.

Mit den heute üblichen Arbeitsmedien und bei einer Trocknungstemperatur von zwischen 120 bis 130°C, kann das Öl nicht mit der angestrebten Reinheit direkt aus dem Verdampfer extrahiert werden. With today's common working media and at a drying temperature of between 120 and 130 ° C, the oil cannot be extracted directly from the evaporator with the desired purity.

Das vorkonzentrierte Gemisch im Sammelbehälter kann in Anschluss an den Trocknungsprozess im Verdampfer weiter aufkonzentriert werden, oder laufend während der Trocknung in der gewünschten Reinheit über eine Destillationseinrichtung abgezogen werden. The pre-concentrated mixture in the collecting container can be further concentrated in the evaporator after the drying process, or continuously withdrawn in the desired purity via a distillation device during drying.

Um die erforderliche Konzentration des Öls zu erreichen, sind verschiedene Massnahmen zur Anwendung gekommen, beispielsweise die Verwendung von Grossverdampfern mit einem separaten Teil für die Aufkonzentrie-rung des Öls, Dünnschichtverdampfern mit separater Vorwärmung des Arbeitsmediums oder Kiemverdampfern mit eingebauter Trenneinrichtung. To achieve the required concentration of the oil, various measures have been used, for example the use of large evaporators with a separate part for concentrating the oil, thin-film evaporators with separate preheating of the working medium or gill evaporators with built-in separation device.

Die an sich bekannten Fallfilmverdampfer ermöglichen zwar eine zuverlässige, wartungsfreie Arbeitsweise, haben jedoch den Nachteil, dass sie für derartige Trocknungsvor-richtungen zu voluminös sind. Although the falling film evaporators known per se enable reliable, maintenance-free operation, they have the disadvantage that they are too bulky for such drying devices.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der weiteren vorteilhaften Ausbildung des bekannten insbesondere in bezug auf eine Volumverringerung eines nach dem Prinzip der Fallfilmverdampfung arbeitenden Verdampfers. The object of the invention consists in the further advantageous embodiment of the known, in particular with respect to a reduction in volume of an evaporator operating on the principle of falling film evaporation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Merkmale gelöst. Weitere Ausbildungsmöglichkeiten gehen aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 hervor. According to the invention, this object is achieved by the features specified in the characterizing part of patent claim 1. Further training opportunities emerge from the dependent claims 2 to 8.

Durch den erfindungsgemässen nach dem Kaskadenprinzip arbeitenden Verdampfer, der eine Weiterentwicklung des Fallfilmverdampfers ist, wird der gegenüber üblichen Fallfilmverdampfern benötigte Raumbedarf, dank der hohen mit dem Kaskadenprinzip pro Flächeneinheit erreichbaren Verdampfungswerte, wesentlich herabgesetzt. Um eine genügend hohe Aufkonzentrierung des Tränkmittels zu erreichen, ist eine Rückführung des Konzentrates aus dem Sammelbehälter notwendig. Mit dem als Puffervolumen arbeitenden Sammelbehälter kann erreicht werden, dass die Kapazität der Destillationseinrichtung dem nur kurze Zeit dauernden maximalen Ölanfall nicht angepasst werden muss. Thanks to the evaporator according to the invention, which works according to the cascade principle and is a further development of the falling film evaporator, the space required compared to conventional falling film evaporators is significantly reduced thanks to the high evaporation values that can be achieved with the cascade principle per unit area. In order to achieve a sufficiently high concentration of the impregnating agent, the concentrate must be returned from the collection container. With the collecting tank working as a buffer volume, it can be achieved that the capacity of the distillation device does not have to be adapted to the maximum amount of oil that only lasts for a short time.

Es sind zwei Ausführungsformen des Verdampfers vorgesehen, je nach dem ob die Trocknungsvorrichtung mit einem oder mehreren Autoklaven ausgerüstet ist. Im ersten Fall kommt ein Verdampfer zur Anwendung, bei welchem die Heizrohre als parallel zueinander angeordnete Heizschlangen ausgebildet und an einer vorzugsweise senkrechten Platte angeordnet sind. Der Verdampfer beansprucht wenig Platz und kann in den Autoklaven eingebaut werden, so dass in vorteilhafter Weise der Verdampfer und der Autoklav eine Einheit bilden. Im zweiten Fall sind beim Verdampfer die Heizrohre in einem zylindrischen Kessel wendeiförmig angeordnet. Der Verdampfer ist ausserhalb des Autoklaven angeordnet, wobei jedoch eine gesonderte Vorwärmung des zugeführten Arbeitsmediums entfällt, da der erste Kreislauf im oberen Abschnitt der wendeiförmig angeordneten Heizrohre hierfür optimal ausgelegt ist. Als besonderer Vorteil ist zu werten, dass die Bauhöhe des Verdampfers gegenüber üblichen Fallfilmverdampfern wesentlich kleiner ist. Two embodiments of the evaporator are provided, depending on whether the drying device is equipped with one or more autoclaves. In the first case, an evaporator is used in which the heating tubes are designed as heating coils arranged parallel to one another and are arranged on a preferably vertical plate. The evaporator takes up little space and can be installed in the autoclave, so that the evaporator and the autoclave advantageously form a unit. In the second case, the heating tubes in the evaporator are arranged helically in a cylindrical boiler. The evaporator is arranged outside the autoclave, but separate preheating of the supplied working medium is not necessary, since the first circuit in the upper section of the helically arranged heating pipes is optimally designed for this. A particular advantage is that the overall height of the evaporator is significantly smaller than that of conventional falling film evaporators.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Show in the accompanying drawings

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Trocknungsvorrichtung mit einer ersten beispielsweisen Ausführungsform eines Verdampfers, 1 is a schematic representation of a drying device with a first exemplary embodiment of an evaporator,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Trocknungsvorrichtung mit einer zweiten beispielsweisen Ausführungsform des Verdampfers und Fig. 2 is a schematic representation of a drying device with a second exemplary embodiment of the evaporator and

2 2nd

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10 10th

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20 20th

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30 30th

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3 3rd

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Fig. 3 einen. Längsschnitt des Verdampfers gemäss Fig. 2. Fig. 3 one. Longitudinal section of the evaporator according to FIG. 2.

In Fig. 1 ist eine TrocknungsVorrichtung mit einem Verdampfer 1' und einem Sammelbehälter 16, einem Autoklaven 2, einer Destillationseinrichtung 3 mit einem Auffangbehälter 4 für das abgetrennte Öl, Kondensatoren 51, 52, Leckpumpen 61, 62 einem Wasserabscheider 7, Förderpumpen 81, 82, einem Vorwärmer 9, sowie einem Vorratstank 10 für das flüssige, leicht flüchtige Arbeitsmedium, vorzugsweise Kerosin, gezeigt. Der Verdampfer 1' ist aus oberen 11 und unteren 12 Heizrohren gebildet, welche übereinander als Heizschlangen an einer im wesentlichen senkrecht angeordneten Platte 18 angebracht sind. Unterhalb der Heizrohre 11, 12 sind Leitbleche 13 vorgesehen, wobei die Platte 18 auch leicht geneigt sein könnte, so dass dann die Leitbleche 13 entfallen könnten. Der Verdampfer 1' 1 shows a drying device with an evaporator 1 'and a collecting container 16, an autoclave 2, a distillation device 3 with a collecting container 4 for the separated oil, condensers 51, 52, leak pumps 61, 62, a water separator 7, feed pumps 81, 82 , a preheater 9, and a storage tank 10 for the liquid, volatile working medium, preferably kerosene, shown. The evaporator 1 'is formed from upper 11 and lower 12 heating tubes, which are arranged one above the other as heating coils on a plate 18 arranged essentially vertically. Baffles 13 are provided below the heating pipes 11, 12, the plate 18 also being able to be slightly inclined so that the baffles 13 could then be omitted. The evaporator 1 '

ist im Autoklaven 2 eingebaut, wobei gegenüber dem Nutzraum des Autoklaven 2 eine Trennwand 14 angeordnet ist. Am Boden des Verdampfers 1' ist der Sammelbehälter 16 vorgesehen, welcher über einen Überlauf 17 mit dem Nutzraum des Autoklaven 2 verbunden ist. is installed in the autoclave 2, a partition 14 being arranged opposite the usable space of the autoclave 2. At the bottom of the evaporator 1 'there is provided the collecting container 16, which is connected to the useful space of the autoclave 2 via an overflow 17.

Aus dem Vorratstank 10 wird das Kerosin mittels der Förderpumpe 81 über den Vorwärmer 9 dem Verdampfer 1' zugeführt. Das Kerosin rieselt über die als Heizschlangen ausgebildeten Heizrohre 11, 12 unter Führung der Leitbleche 13, wobei das leicht flüchtige Kerosin verdampft. Der zwischen den Leitblechen 13 und der Trennwand 14 aufsteigende Dampf strömt durch den Dampf eintritt b2 in den Nutzraum des Autoklaven 2. Das sich im Sammelbehälter 16 befindliche Konzentrat wird mit der Förderpumpe 82 über eine Leitung c und eine Rückleitung d wieder dem Verdampfer V zugeführt. Sobald eine ausreichende Ölkonzentration erreicht ist, kann die Destillationseinrichtung 3 mit dem Auffangbehälter 4, dem Kondensator 51 und der Leckpumpe 61 in Betrieb genommen werden. Der aus dem Trocknungsgut 19 entweichende Wasserdampf kondensiert zusammen mit dem Kerosin im Kondensator 52, wobei die beiden Flüssigkeiten im Wasserabscheider 7 voneinander getrennt werden. Das Kerosin wird mit der Förderpumpe 81 über den mit Heizrohren 91 versehenen Vorwärmer 9 wieder dem Verdampfer 1' zugeleitet. Mittels der Leckpumpen 61, 62 wird die in die Trocknungsanlage eingedrungene Luft abgesaugt. The kerosene is fed from the storage tank 10 to the evaporator 1 'by means of the feed pump 81 via the preheater 9. The kerosene trickles over the heating pipes 11, 12 in the form of heating coils under guidance of the guide plates 13, the highly volatile kerosene evaporating. The steam rising between the guide plates 13 and the dividing wall 14 flows through the steam inlet b2 into the useful space of the autoclave 2. The concentrate located in the collecting container 16 is fed back to the evaporator V by the feed pump 82 via a line c and a return line d. As soon as a sufficient oil concentration is reached, the distillation device 3 with the collecting container 4, the condenser 51 and the leak pump 61 can be put into operation. The water vapor escaping from the material to be dried 19 condenses together with the kerosene in the condenser 52, the two liquids in the water separator 7 being separated from one another. The kerosene is fed back to the evaporator 1 'by the feed pump 81 via the preheater 9 provided with heating pipes 91. The air that has entered the drying system is sucked off by means of the leak pumps 61, 62.

In Fig. 2 ist eine abgewandelte Trocknungsvorrichtung gezeigt, bei welcher anstelle des plattenförmigen Verdampfers 1' mit Vorwärmer 9 gemäss Fig. 1 ein wendeiförmiger Verdampfer 1" vorgesehen ist, welcher in Fig. 3 näher be-5 schrieben wird. In Unterschied zum Prozessablauf der Trocknungsvorrichtung gemäss Fig. 1 wird als Kondensat aus dem Autoklaven 2 und dem Wasserabscheider 7 nicht über einen Vorwärmer 9 sondern dirket dem Verdampfer 1" zugeführt. Alle anderen Funktionen entsprechen dem in io Fig. 1 beschriebenen Prozessablauf. FIG. 2 shows a modified drying device in which, instead of the plate-shaped evaporator 1 'with preheater 9 according to FIG. 1, a helical evaporator 1 "is provided, which is described in more detail in FIG. 3. In contrast to the process sequence of FIG 1 is supplied as condensate from the autoclave 2 and the water separator 7 not via a preheater 9 but directly to the evaporator 1 ". All other functions correspond to the process flow described in FIG. 1.

Die Fig. 3 zeigt einen, den speziellen Anforderungen der Trocknungsvorrichtung angepassten wendeiförmigen Verdampfer 1", welcher vorzugsweise für mit mehreren Autoklaven 2 arbeitende Trocknungs Vorrichtung verwendet wird. 15 Die Heizrohre 11, 11', 12 sind wendeiförmig in einem zylindrischen Kessel 15 angeordnet. Im oberen Teil des Verdampfers 1" sind in einem ersten Kreislauf mindestens zwei wendeiförmig angeordnete Heizrohre 11, 11' parallel zueinander und im unteren Teil in einem zweiten Kreislauf 20 mit einem oder mehreren Heizrohren 12 derart ausgebildet, dass die durch Heizrohre 11, 11', 12 und gegebenenfalls die Kesselinnenwand begrenzten Strömungsquerschnitte Fj, F2, F3, F4 eine wendeiförmige Fliessrinne bilden, die von oben nach unten kleiner wird. Dadurch wird erreicht, 25 dass das abgekühlte Kerosin-/Öl-Gemisch, welches oben im Eintritt ax der Zuführleitung a dem Verdampfer 1" zugeführt wird, im Strömungsquerschnitt F nach unten fliesst und sich dabei erwärmt ohne dass dabei viel Fallhöhe verloren geht. Dadurch kann ohne zusätzlichen Vorwärmer 9 30 (gemäss Fig. 1) verfahren werden. Die Strömungsquerschnitte F verringern sich, wie bereits beschrieben, im Verdampfer 1" nach unten hin, wodurch ein dosiertes Überlaufen der Fliessrinne erfolgt und so eine hohe mittlere Verdampfungsrate pro Flächeneinheit erreicht wird. Im unte-35 ren Teil ist ein Überlaufen der an sich kleinsten Rinne mit dem Strömungsquerschnitt F4 wegen der zusätzlichen Flüssigkeit aus der Rückleitung gewährleistet. 3 shows a helical evaporator 1 "which is adapted to the special requirements of the drying device and which is preferably used for drying devices which work with a plurality of autoclaves 2. 15 The heating tubes 11, 11 ', 12 are arranged helically in a cylindrical vessel 15 The upper part of the evaporator 1 "is formed in a first circuit with at least two helically arranged heating tubes 11, 11 'parallel to one another and in the lower part in a second circuit 20 with one or more heating tubes 12 such that the heating tubes 11, 11', 12 and if necessary the flow cross sections Fj, F2, F3, F4 delimiting the inner wall of the boiler form a helical flow channel which becomes smaller from top to bottom. It is thereby achieved 25 that the cooled kerosene / oil mixture, which is supplied to the evaporator 1 ″ at the top in the inlet ax of the supply line a, flows downward in the flow cross section F and heats up without losing a great deal of head without additional preheater 9 30 (according to FIG. 1). As already described, the flow cross sections F decrease downwards in the evaporator 1 ", as a result of which the gutter overflows in a metered manner and a high average evaporation rate per unit area is thus achieved. In the lower part, an overflow of the smallest channel with the flow cross section F4 is guaranteed because of the additional liquid from the return line.

Ein kleiner Teil der Flüssigkeit fliesst nach unten bis zum Flüssigkeitsniveau des Sammelbehälters 16 (Fig. 2). 40 Die Heizleitungen können, insbesondere zur Begrenzung der Konzentrattemperatur, in mehrere einzeln regelbare Abschnitte (nicht dargestellt) unterteilt werden. A small part of the liquid flows down to the liquid level of the collecting container 16 (FIG. 2). 40 The heating cables can be divided into several individually controllable sections (not shown), in particular to limit the concentrate temperature.

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2 Blätter Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

646068 PATENT CLAIMS

1.Drying device with an evaporator and collecting container for drying impregnated insulation, the material to be dried being heated in an autoclave by means of the heat of condensation of a liquid, volatile working medium, and the impregnating liquid being obtained as a higher-boiling medium and mixed with the working medium and then fed to the evaporator and concentrated there, characterized in that the evaporator (1 ', 1 ") has cascades and the individual cascade stages are formed by heating tubes (11, 12 or 11, 11', 12) arranged essentially vertically one above the other and the evaporator ( 1 ', 1 ") is connected to the autoclave (2).

2. Drying device according to claim 1, characterized in that the heating tubes (11, 12) of the evaporator (1 ') are formed as parallel heating strikes and are arranged on a preferably vertical plate (18).

3. Drying device according to claim 2, characterized in that a partition (14) is arranged in the autoclave (2) between its useful space and the evaporator (1 ').

4. Drying device according to claim 1, characterized in that the heating tubes (11, 11 ', 12) in a cylindrical vessel (15) are arranged helically.

5. Drying device according to claim 2 or 4, characterized in that on the heating tubes (11, 12 or 11, 11 ', 12) baffles (13) are provided.

6. Drying device according to claim 4, characterized in that the upper part of the evaporator (1 ") in a first circuit has at least two helically arranged heating tubes (11, 11 ') parallel to each other, and that in the lower part of the evaporator (1") a second circuit with one or more heating pipes (12) is provided and the heating pipes (11, 11 ', 12) are designed in such a way that the flow cross sections (Fx, F2, F3, F4) delimited thereby and possibly the inner wall of the boiler form a helical flow channel that gets smaller from top to bottom.

7. Drying device according to claim 1, characterized in that at the bottom of the evaporator (1 ') the collecting container (16) is formed with an overflow (17).

8. Drying device according to claim 7, characterized in that the collecting container (16) via a line (c) and return line (d) is connected to the evaporator (1 ', 1 "), which below the working medium inlet (aj opens into the evaporator (1 ', 1 ").