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Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten
In Weiterentwicklung der im Stammpatent 212287 beschriebenen Verfahren bzw. Vorrichtungen wurden Erkenntnisse gewonnen, welche den Gegenstand dieser Erfindung bilden.
Unter Gas ist im folgenden jeder beliebige gasförmige Stoff, z. B. atmosphärische Luft, zu verstehen.
Die neue Vorrichtung arbeitet wie jene des Stammpatentes Nr. 212287 mit, durch das in die zu begasende Flüssigkeit eingeführte Gas hervorgerufenem, mammutpumpenartigem Umlauf. Hier wie dort ist in das, die zu begasende Flüssigkeit aufnehmende Gefäss ein an seinen Stirnflächen offener, koaxial angeord- neter Zylinder eingebaut. Dessen unterer Rand liegt in einigem Abstand oberhalb des Gefässbodens, während der obere Rand des Zylinders unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche liegt. Die zu begasende Flüssigkeit steigt nach Zufuhr des Gases durch einen, vorzugsweise nach der Patentschrift Nr. 199170 ausgeführten, rotierenden Verteiler im Inneren des Zylinders nach aufwärts.
In der beiliegenden Zeichnung bedeutet Fig. l einen Aufriss, Fig. 2 einen Grundriss der neuen Vor- richtung. Fig. 3 zeigt eine Ausbildung der Bremsplatten als doppelwandiges, mit Führungsblechen für das Kühlwasser ausgerüstetes Kühlsystem. Um dessen Anordnung zu verdeutlichen, wurde in Fig. 3 ein Teil des Zylinders b, bl abgewickelt (also als ebene Fläche) dargestellt. Der konzentrische Raum zwischen dem inneren Zylinder b und dem Mantel des Gefässes a ist durch radial angeordnete Stege d in senkrechte Schächte gl, g2 usw. von kreissegmentartiger Grundrissfläche aufgeteilt. Der zu begasenden Flüssigkeit wird das Gas (bei der Erzeugung von Hefe atmosphärische Luft) über die rotierende Vorrichtung c in möglichst fein verteilter Form zugeführt.
Neben sehr kleinen Gasblasen entstehen naturnotwendig jedoch auch gröbere, welch letztere in der im Stammpatent Nr. 212287 beschriebenen Weise den mammutpumpen- artigen Umlauf der Flüssigkeit innerhalb des Behälters a, al bewirken.
Die groben Gasblasen entweichen über die Flüssigkeitsoberfläche nach aussen, während die feinen Blasen infolge ihres stark verminderten Auftriebes in der Flüssigkeit verbleiben. Dieses FlüssigkeitsGasgemisch tritt über den oberen Rand des Zylinders b in den konzentrischen Raum zwischen diesem und dem Gefässmantel a ein. In diesem wird die Rotation des Flüssigkeits-Gasgemisches durch die senkrecht angeordneten Platten d abgebremst. Das Flüssigkeits-Gasgemisch bewegt sich innerhalb der Kam- mern gl'g2 usw. mehr oder weniger senkrecht nach abwärts und die Gasblasen geben dabei ihre wirksamen Bestandteile (bei Luft z. B. deren Sauerstoffgehalt) an die Flüssigkeit ab.
Nach seiner Umlenkung um den unteren Rand des Zylinders b gelangt das Flüssigkeits-Gasgemisch in den Bereich der rotierenden Gasverteilereinrichtung c, mittels welcher über das Ror Cl der Flüssigkeit Luft in feinster Verteilung (vgl. Patentschrift Nr. 199170) zugeführt wird.
Im Gegensatz zu einer rotierenden Luftverteilvorrichtung bekannter Bauart, etwa nach den Patentschriften Nr. 142217,148970, 199170 u. a. ist die Luftverteilvorrichtung c im vorliegenden Falle nicht mit Bremsplatten kombiniert. Das Flüssigkeits-Gasgemisch rotiert daher innerhalb des Zylinders b mit beträchtlicher Geschwindigkeit und die nach aufwärts strebenden Gasblasen beschreiben innerhalb des
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Flüssigkeit umschlossene, von der zu verteilenden Luft durchströmte, Vakuole bildet. Die Feinstverteilung erfolgt an der Berührungsfläche zwischen Flüssigkeit und Gas, u. zw. vorzugsweise im Wirbelzopf der Vakuole.
Die neue Feinstbegasungseinrichtung ist in erster Linie für die Vergärung konzentrierter Nährlösungen zwecks Erzeugung von Hefe gedacht. Die dabei freiwerdenden Wärmemengen sind so gross, dass zu ihrer Ableitung der mit Wasser berieselte Mantel a des Gärgefässes a, al nicht ausreicht. Erfindungsgemäss sollen daher auch der Zylinder b, die Bremsplatten d sowie deren gegen die Bottichachse gerichtete Ver- längerungen e als Kühlelemente ausgebildet werden. Um einen möglichst grossen Wärmeübergangswert oc vom Kühlwasser auf die wärmeaufnehmende Aussenfläche der Vorrichtungen b, d und e zu erreichen, sind in an sich bekannter Art in das Innere des doppelwandigen Zylinders b, der Platten d bzw. der Trag-
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arme e Stege b1,d1 und el zwecks Steigerung der Geschwindigkeit des Kühlwassers eingebaut.
Die Tragarme sind achsengerecht zum Gefäss a, al mit einem Hohlkörper 1 verbunden, der durch eine waagrechte Wand h in zwei Kammern hl und h2 geteilt ist. Die untere wird über den Kanal e2 mit Kühlwasser beschickt, das durch Stege el und dl geführt, je ein Kühlelement e bzw. d durchfliesst und darauf über die Önhung austritt. Im zylindrischen Mantelll des Hohlkörpers 1 befindet sich vor jedem Körper e eine Öffnung für den Eintritt des Kühlwassers ; vgl. Fig. 3.
Über den Kanal b2, den Rohrstutzen h3, die obere Abteilung kl des Hohlkörpers 1 und den Kanal e3 strömt Kühlwasser in die unteren Abteilungen b'des Zylindesr b ein. Dieses Wasser gelangt über Durchlässe nach den oberen Elementen b'des Ringkörpers b und strömt darauf über Kanäle b3 dem zugeordneten Kühlelement d zu, um über dessen Stutzen d2 nach aussen zu entweichen.
Der zentral zur Achse des Gärbottichs angeordnete, mit den Stegen e verbundene Hohlkörper 1 kann
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PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere bei biologischen Prozessen, z. B. bei der Hefeerzeugung, gemäss Stammpatent Nr.
212287, wobei die grösseren der zugeführten Gasblasen hauptsächlich zur Erzeugung des mammutpumpenartigen Umlaufes der Flüssigkeit ausgenützt werden, während die kleinen Gasblasen weitgehend mit der Flüssigkeit umlaufen und dabei ihre wirksamen Stoffe an diese abgeben, dadurch gekennzeichnet, dass der dem geordneten Umlauf der begasten Flüssigkeit innerhalb des Gefässes (a, al) dienende Zylinder (b), sowie die diesen mit dem Gärbottichmantel verbindenden, als Bremsplatten für die Flüssigkeit wirkenden, Wände (d) doppelwandig ausgebildet und mit Führungszungen (b, bzw. dl) für das über die Kanäle (b2 bzw. e2) zugeführte Kühlwasser versehen sind.