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Österreichische PATENTSCHRIFT ? 17237.
KENNETH SUTHERLAND MURRAY IN WESTMINSTER UND HARRY VAUGHAN RUDSTON READ IN LONDON.
Vorrichtung zur Sättigung von Flüssigkeiten mit Gas.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Sättigung von Flüssigkeiten mit Gas, bei welcher die Energie des unter Druck stehenden (verdichteten) Gases zunächst benutzt wird, um die Lösungsnüssigkeit in ein mit Gas unter geringerem Druck (das aus einer vorhergehenden Operation herrührt) gefülltes Sättigungsgefäss zu zerstäuben, nach welcher Arbeitsvorrichtung das Gas in genanntes Gefäss überströmt, um die zu absorbierende Gasmenge abzugeben.
Dieses Arbeitsprinzip wurde bisher in der Weise ausgeführt, dass man das Gas zum Betriebe einer die Lösungsflüssigkeit in das Mischgefäss zerstäubenden Pumpe benutzte und
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Demgegenüber besteht die vorliegende Erfindung darin, vermittelst des verdichteten Gases die Flüssigkeit aus einem kleineren Gefäss in ein grösseres, mit Gas unter geringerem Druck gefülltes Gefäss unter Zerstäubung zu verdrängen und darauf die Lösung durch ihr Eigengewicht in das kleinere Gefäss überströmen zu lassen, wobei sie das in letzterem Gefäss enthaltene Gas nach dem grösseren Gefäss verdrängt, um daselbst die zu absorbierende gasmenge für eine folgende Lösung abzugeben.
Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung in Fig. 1 in Seitenansicht und Fig. 2 in einem rechtwinklig zur Ebene der Fig. 1 geführten senkrechten Mittenschnitt veranschaulicht. Die Fig. 3, 4, 5 und 6 sind wagerechte Schnitte nach den Linien a, b, c und d (Fig. 2).
Die Vorrichtung besteht aus einem grösseren Gefäss A und einem niedriger gelegenen kleineren Gefäss B. welche in nachfolgender Weise miteinander verbunden sind. Das Gefäss B sitzt auf einem Hahn C und ist in offener Verbindung mit dessen oberer Kükenbohrung c, von welcher aus eine Bohrung ! J don Küken seitlich durchbricht, gegenüber einem röhrenförmigen Ansatz C2 des Hahnmantels. Letzterer ist von Kanälen e, f und x durchzogen, welche mit g in der Schnittebene nach Linie a-a liegen (Fig. 2). In der Schnittlinie b-b ist der Mantel von einem Kanal h durchbrochen und der Küken von Kanälen j und k.
In der Schnittebene c-c durchsetzen den Mantel Kanäle l und 1n und den Küken ein Kanal H. In der Schnittebene nach der Linie d-d ist der Küken von Kanälen p und r und der Mantel von einem Kanal c durchbrochen. Die Kanäle f, h und l setzen sich durch Ansatz C2 fort. s und t sind senkrechte Rohre, welche mit den Kanälen f bezw. h
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unten von der genannten Bohrung 1 aus ein Rohr y2 in eine im unteren Kükenteil ausgesparte Kammer y3 hineinragt (Fig. 2). to ist eine mit einer Anzahl öffnungen tel und 22 versehene Zerstäubnngsvorrichtung, weiche auf dem oberen Ende des in das Gefäss A hineinragenden Rohres t befestigt ist.
Die Kanäle m, o setzen sich durch einen Ansatz z des Hahnmantels nach aussen fort ; der Ansatz z kann mit Schraubengewinden versehen sein zur Befestigung des Apparates an einem Gestell D (Fig. 1). Ausser der erwähnten Verbindung zwischen den Gefässen A und B sind Rohrverbindungen mit den Kanälen e, m und o hergestellt. An den Kanal : c ist ein Wasserablauf 2 angeschlossen und ein Rohr V
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verbindet die Kammer des Ablassventiles v im Auslass 1 mit dem den Kanal 0 mit der Atmosphäre verbindenden Rohr 3. Der Kanal e ist durch Rohr 4 in Verbindung mit der Wasserzuleitung und der Kanal m durch Rohr 5 mit der Gaszuleitung.
Das Gas kann irgendeinem Zylinder oder anderen Gefäss, welches mit komprimierter oder verflüssigter Kohlensäure gefüllt ist, entnommen werden. Enthält das Gefäss mehr Gas als für eine Operation benötigt wird, so kann man die Einströmung über ein Druckminderventil erfolgen lassen, damit der Zufluss sich konstanter und unter niedrigerem Drucke vollziehe als bei direkter Entnahme. Das Wasser kann der städtischen Wasserleitung entnommen werden und braucht dasselbe unter keinem höheren Drucke zu stehen als dem, welcher erforderlich ist, damit es durch Schwerkraftwirkung in das Gefäss B einströmen kann.
Beim Ingangsetzen des Apparates ist es empfehlenswert, eine oder mehrere verlorene Operationen durchzuführen, um im Gefäss A den erforderlichen Gasdruck herzustellen und den Apparat auszuspülen. Nachdem dies geschehen ist, wird der Hahn C so gedreht, dass die Öffnung g mit dem Kanal e zusammenfällt, wobei der Kanal p in Verbindung mit den Kanal o tritt, während alle übrigen Verbindungen gesperrt sind. Infolge dieser Einstellung tritt Wasser durch das Rohr 4 in die Kanäle e und g ins Gefäss B ; im Masse, als letzteres sich mit Wasser füllt, entweicht sein Luft-oder Gasinhalt durch Rohr y, die zentrale Kükenbobrung und die Kanäle p und o.
Wenn das Gefäss B mit Wasser gefüllt ist, verstellt man den Hahn um eine Vierteldrehung, wodurch die Verbindung zwischen den Kanälen k und h, d. h. zwischen dem Boden des Gefässes B und dem Zerstäuber tp ins Gefäss A hergestellt wird Gleichzeitig ist Kanal n in Verbindung mit dem verengten Kanal m getreten, während die übrigen Verbindungen gesperrt sind. Jetzt wird Gas unter dem erforderlichen Druck durch Rohr 5, Kanal m, 1" Bohrung I und Rohr y in den oberen Teil des Befässes B eingelassen und dadurch aus letzterem Wasser durch die Kanäle k und h und Rohr t in den Zerstäuber < c getrieben, der es in das Gefäss A hinein zerstäubt.
Der Vorgang hält solange an, bis alles Wasser aus B ausgetrieben ist oder sich Druckgleichheit in beiden Gefässen hergestellt hat. Jetzt dreht man den Hahn um eine weitere Vierteldrehung (die in der Zeichnung ersichtliche Einstellung) und stellt dadurch Verbindung zwischen den Kanälen g und f her, so dass die unteren Teile der beiden Gefässe in Verbindung miteinander treten, ferner zwischen den Kanälen j und h (wodurch die oberen Teile, der beiden Gefässe vermittelst der Röhren y und t in Ver- bindung miteinander kommen), sowie zwischen den Kanälen n und l (welch letzterer das
Ventil v enthält) ; alle übrigen Verbindungen sind gesperrt. Da dem Gas ein freier Weg durch die Rohre y und t geboten ist, tritt kohlensaures Wasser aus dem Gefässe A nach dem Gefässe B über, bis letzteres gefüllt ist.
Gleichzeitig wird der Druck reduziert, indem das Ventil v das Gas durch die Verbindung J'in das Ahströmrohr. ? übertreten lässt. Nun- mehr verstellt man den Hahn wieder um eine Vierteldrehung und stellt dadurch einerseits die Verbindung des Kanales, mit dem Ablauf x, andererseits die Verbindung des Ge- fässes B über r und o her, d. i. die Verbindung des Gefässes B über r, o, I und y und dem Abströmrohr 3, während alle übrigen Verbindungen gesperrt sind. Das kohtensaure
Wasser läuft nunmehr infolge seiner Kigonschwere aus dem Gefäss B ab und saugt dabei
Gas oder Luft auf dem Wege o, r und y nach B herein.
Hiermit ist der Kreis von
Operationen geschlossen ; denn die Verstellung des Hahnes um eine weitere Vierteldrehung hat das Einströmen von frischem Wasser in das Gefäss B zur Folge.
Am Ende jedes Operationskreises bleibt im Gefäss A durch die Wirkung des Ventiles i, Gas zurückgehalten. Da das Gas zuerst benützt wird, um Wasser aus dem Gefäss B in das Gefäss A zu treiben und dann in der dritten Operation, um das Wasser nach dem Gefäss zurückzndrücken, erfüllt das Gas zwei Funktionen : erstens wird sein Druck ausgenützt, um Wasser in ein mit Gas unter Druck gefülltes Gefäss hinein ?. uzerstäuben, so dass das Gas vom Wasser absorbiert wird ; zweitens wird es dann in das Absorptionsgefäss gelassen, um durch Wasser absorbiert zu werden ; es wird also die in der komprimierten oder flüssigen Kohlensäure enthaltene Energie in sehr ökonomischer Weise zur Herstellung des kohlensauren Wassers ausgenützt.
Das Sättigen des Wassers mit Kohlensäure kann vermittelst der beschriebenen Vorrichtung unter jedem mit Sicherheit verträglichen Druck bewirkt werden, da jedoch der vermittelst der iu den Handel kommenden komprimierten oder flüssigen Kohlensäure erzielbare Druck etwa 60 Atmosphären beträgt und bei der Herstellung von kohlensaurem Wasser nur ein Druck von etwa 6 Atmosphären verwendet wird, ist es wunschenwert, die Verbindung zwischen Kohlensäurezylinder und Vorrichtung durch ein Druckminderventil herzustellen.
Es ist notwendig, die Kohlensäure unter einem Druck einströmen zu lassen, der höher ist (etwa 2 Atmosphären) als der Druck, unter welchem die Absorption stattzufinden hat, damit das Wasser aus dem Gefäss B in das unter Gasdruck stehende Gefäss A gefördert
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werden kann. Da Wasser ungefähr 1 Volumen Kohlensäure auf jede Atmosphäre absorbiert, so wird, wenn das Wasser z. B. 6 Volumina Kohlensäure absorbieren soll, das Ventil v so eingestellt, dass es bei einem Druck von 6 Atmosphären abbläst. Der Fassnngsraum des Gefässes. B muss so bemessen werden, dass er die in einem Operationskreise zu behandelnde Wassermenge aufnehmen kann.
Im gegebenen Beispiele sind 8 Atmosphären erforderlich, um das Wasser ans dem Gefässe B in das Gefäss A zu fördern. Das Wasser absorbiert das
Sechsfache seines Volumens Kohlensäure im Gefäss A und füllt in demselben Raum aus, ohne den Druck zu erhöhen. Das Gefäss B wird schliesslich mit 8 Volumina Gas gefüllt und wenn die beiden'Gefässe A und B (wie für die dritte Operation beschrieben) mit- einander in Verbindung gesetzt werden, um das kohlensaure Wasser aus À nach B zu fördern, wird das Wasser im Gefäss A durch 6 der ursprünglich in B enthaltenen 8 Gas- volumina ersetzt. Die Aufgabe des Ventiles v ist es, während jeder Operation, das den
Bedarf zum Zerstäuben des Wassers übersteigende Gas abzulassen.
Die Verengung des Kanales m hat den Zweck, der Gaseinströmung in das Gefäss B die Plötzlichkeit zu benehmen und die Einströmung in das Gefäss A zu verlangsamen, wenn, nachdem das Wasser in das Gefäss A gefördert ist, der Hahn in die folgende Stellung gedreht wird.
Die Öffnungen w1 und w2 der Zerstäubdüse w sind in einander gegentiberstehenden
Reihen angeordnet, so dass die aus ihnen austretenden Wasserstrählchen gegeneinander prallen und so zu einem feinen Staub einander zerstäuben, in welchem Zustande sich das
Wasser raschestens mit Kohlensäure sättigt. 6 ist ein Kugelventil am Oberteil der Düse w zur Vermittlung der Gasüberströmung aus A nach B. Während des Wasserübertrittes aus B nach A hält der Wasserdruck die Kugel gegen ihren Sitz gepresst, die beim Aufhören dieses
Druckes gegen eine perforierte Zwischenwand 7 zurücksinkt und dadurch dem Gas den
Weg nach B öffnet. Selbstredend kann auch jede andere sonst taugliche Bauart für den
Zerstäuber benützt werden.
Der Zweck des kurzen Rohres y2 und der Kammer y3 im unteren Teile des Hahn- kükens ist, während der zweiten und dritten Verstellung des Hahnes eine kleine Gassäule unter Druck abzufangen, um durch Entlassen derselben bei der vierten Operation, in welcher ds Rohr y durch die Kanäle r und o mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt wird, die lianäle erfüllendes Wasser abzublasen und dadurch während des Ablaufens des kohlensauren Wassers das sofortige Nachdringen von Luft oder Gas zu sichern.
Damit das fertige Wasser geräuschlos durch x und 2 ablaufe, wird der Hahnküken z. B. mit einem schwachen Ausschnitt rl (Fig. 6) versehen, zur Herstellung einer Ver- bindung zwischen r und o behufs Entlassung von Gas aus der Kammer :/s, bevor die Verbindung zwischen 9 und x sich herstellt.
Wo rascher Betrieb gefordert wird, kann man den Apparat verdoppeln, so dass während jedes Kreises von Handhabungen des Hahnes C zweimal fertiges Wasser abgelassen wird. Hiezu wird der Hahn C unter dem Gefäss A (dem Absorptionsgefiiss) angeordnet, werden zwei kleinere Gefässe B in gleicher Höhenlage auf entgegengesetzten Seiten auf Rohre gesetzt, welche vom Ilahnmantel in ähnlicher Weise abgezweigt sind, wie für A in Bezug auf Fig. 2 beschrieben und die Kanäle in Hahnküken und Mantel entsprechend angeordnet, so dass sich der Operationskreis wie folgt vollzieht :
Das erste Gefäss B saugt Wasser aus der Hauptleitung (erste Operation nach der vorhergehenden Beschreibung), während das zweite Gefäss Wasser und Gas mit dem Gefäss A tauscht (dritte Operation). Dann entlässt das erste Gefäss B sein Wasser in das Gefäss A (zweite Operation), während das zweite Gefäss B Wasser durch den Ablauf 2 entlässt (vierte Operation). Dann wechselt das erste Gefäss. ss Wasser und Gas mit dem Gefäss A (dritte Operation), während das zweite Gefäss B sich mit Wasser aus der Leitung füllt (erste
Operation). Dann entlässt das erste Gefäss B Wasser durch den Ablauf 2 (vierte Operation), während das zweite Gefäss B sein Wasser in das Gefäss A entlässt (zweite Operation).
Zum Zwecke der Tragbarkeit kann der Apparat mit einem entsprechenden Gestell versehen werden. In diesem Falle wird am Gestell unterhalb des Apparates ein Wasser- behälter von beispielsweise von 4'/2 1 Fassungsraum befestigt. Dieser Bellälter ist oben geschlossen und mit einem Ablassventil sowie mit Vorkehrungen zum Füllen und Entleeren ausgestattet. Hinter dem Wasserbehälter ist ein Druckminderventil und eine Vorkehrung zur Aufnahme eines kleinen Kohlensäurezylinders getroffen. Letzterer wird mit dem Druck- minderventil und dieses wird mit der Gaseinlassöffnung m des Hahnes C verbunden.
Mit dem Wasserbehälter wird der Wassereinlass e des Hahnes C verbunden und die durch
Kanal I vermittelst des Vontiles t'abgelassene Kohlensäure wird durch eine Rohrverbindung in den Wasserbehälter geleitet, wo sie als Druckmittel zur Überführung des Wassers vermittelst der beschriebenen Kanäle des Hahnes C in das Gefäss B dient ; der Gasüberscbsss
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entweicht aus dem Behälter durch das genannte Ablassventil; die sonstigen Verbindungen und die Handhabung sind wie bereits beschrieben.
Die beschriebene Anordnung des Druckminderventiles ist nicht wesentlich für den vorliegenden Apparat, z. B. kann das Gas aus einem Zylinder in ein Zwischengefäss von solchem Fassungsraume gelaasen werden, dass es die für jede Operation erforderliche Gasmenge enthält ; für die Ein-und Abströmung des Gases bezüglich dieses Gefässes können in Küken und Mantel des Hahnes C Kanäle derart vorgesehen werden, dass das Gas während eines Teiles des Operationskreises in die Zwischenkammer eingelassen und daraus, während der Überführung des Wassers aus dem Gefäss B in das Gefäss A, durch eine verengte Öffnung entlassen werden kann.
Die Zu-und Abströmung bezüglich der Zwischenkammer kann auch selbsttätig durch äussere Mittel geregelt werden, indem gegen diese eine auf dem Küken des Hahnes C zwischen dessen Handgriff und Mantel befestigte Kurvenscheibe wirkt. Für den gewöhnlichen Betrieb wird jedoch zweckmässiger das Druckminderventil benützt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Sättigung von Flüssigkeiten mit Gas bezw. zur Gewinnung von kohlensäurehaltigem Wasser, gekennzeichnet durch zwei Gefässe von verschiedenem Fassungsraum, weiche durch einen Hahn und Kanäle derart miteinander verbunden sind, dass das Gas die Flüssigkeit unter Druck aus dem kleineren Gefäss in das grössere hineinzerstäubt, um dieselbe mit Gas von geringerem Druck in besagtem grösseren Gefäss zu sättigen, worauf die auf diese Weise gesättigte Flüssigkeit durch ihr Eigengewicht aus dem grösseren Gefäss in das kleinere zurückströmt, während das im kleineren Gefäss, enthaltene Gas durch die in letzteres eintretende Flüssigkeit nach dem grösseren Gefässe gedrückt wird, um in diesem von einer nachfolgenden Flüssigkeit absorbiert zu werden.
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