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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Feinstbelüftung von Nährböden bei der Züchtung von Mikroorganismen, wobei in einem Behälter, in welchem
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ausgebildete Leiteinrichtungen mit Gaseintrittsöffnungen und-austrittsöffnungen in solcher Weise angeordnet sind, dass die Gasaustrittsöffnungen an den senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Abströmenden der
Leiteinrichtungen angeordnet sind, nach Patent Nr. 288294.
Bei in Betrieb befmdlicher Vorrichtung nach dem Stammpatent entstehen hinter den Leiteinrichtungen je nach Strömungsgeschwindigkeit der zu begasenden Flüssigkeit grössere oder kleinere Vakuolen, über welche dann das Gas in die vorbeiströmende Flüssigkeit eingebracht wird. Dabei bilden sich den Strömungsverhältnissen angepasste Grenzflächen zwischen dem in den Vakuolen laminar strömenden Gas und der turbulent vorbeiströmenden Flüssigkeit aus, an denen es zur Gasaufnahme durch die Flüssigkeit kommt.
Erfmdungsgemäss wird der Gegenstand des Stammpatents dadurch verbessert, dass in Strömungsrichtung nach den vorzugsweise rinnenförmigen Leiteinrichtungen Ablenkkörper vorgesehen sind, die parallel zu den
Leiteinrichtungen verlaufen und den Zwischenräumen zwischen denselben gegenüberliegen. Durch die Ablenkkörper wird die turbulent vorbeiströmende Flüssigkeit von den Vakuolen und damit in das laminar strömende Gas hineingelenkt, wodurch der Luftstrom eine Beschleunigung erfährt und mit der vorbeiströmenden
Flüssigkeit gut durchmischt wird. Ausserdem hat sich dabei gezeigt, dass der Wirkungsgrad der Ansaugung gesteigert wird, also beispielsweise bei gleichbleibendem Energieeinsatz durch die Umwälzpumpe mehr Luft angesaugt und verdichtet wird.
Zweckmässigerweise kann dabei die Entfernung der oberen Begrenzung der Ablenkkörper von der Ebene, in der die Abströmenden der Leiteinrichtungen liegen, das 0, 5- bis 20fache, vorzugsweise das 1- bis 10fache, der Breite der einzelnen Zwischenräume zwischen den Leiteinrichtungen betragen. Die quer zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit gemessene Dicke der Ablenkkörper kann mindestens etwa der Breite der einzelnen Zwischenräume zwischen den Leiteinrichtungen entsprechen. Durch eine solche Dimensionierung der Ablenkkörper wird eine besonders gute Beschleunigung des Gasstromes erzielt, wobei es gleichzeitig zu einer besonders innigen Vermischung desselben mit der Flüssigkeit kommt. Zweckmässigerweise können die parallel zu den rinnenförmigen Leiteinrichtungen verlaufenden Ablenkkörper runden oder ovalen Querschnitt aufweisen.
Solche Querschnitte sind einfach herzustellen und werden von der Strömung bei nicht zu hoher Flüssigkeitsgeschwindigkeit mit relativ geringem Widerstand umflossen. Um die Strömungsverluste noch weiter zu verringern und um Wirbelbildungen hinter den Ablenkkörper zu vermeiden, in denen sich die Gasblasen vereinigen könnten, können die Ablenkkörper anströmseitig die Form einer Zylinderfläche aufweisen, die in zwei ebene Seitenflanken übergeht, welche abströmseitig unter Bildung einer Abströmkante spitzwinkelig zusammenlaufen. Der Zwischenraum zwischen den Ablenkkörper erweitert sich somit von der engsten Stelle in Strömungsrichtung diffusorartig, so dass Geschwindigkeitsenergie weitgehend verlustlos in Druckenergie umgewandelt wird.
Um Zusatzstoffe, die gleichfalls in der Flüssigkeit feinst zu verteilen sind, in diese auf einfache Art einbringen zu können, können einer oder mehrere der Ablenkkörper hohl sein und an ihren Abströmseiten Durchtrittsöffnungen für die in die Ablenkkörper eingebrachten Zusatzstoffe aufweisen.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. 1 zeigt einen
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Leiteinrichtungen mit darunter befindlichen Ablenkkörper, wobei die sich ausbildenden Strömungslinien angedeutet sind. Die Fig. 3 und 4 stellen andere Querschnittsformen der Ablenkkörper dar.
Mit --1-- sind die rinnenförmigen Leiteinrichtungen bezeichnet, die sich in einem quadratischen Querschnitt aufweisenden Teil--2--einer noch näher zu beschreibenden Umwälzleitung befinden, in welcher die zu begasende Flüssigkeit mittels einer Pumpe --33-- in Strömung gehalten wird. Das in die Flüssigkeit einzubringende Gas gelangt über in der Wandung des Teiles --2-- der Umwälzleitung vorgesehene Gaseintrittsöffnungen --2'- in die rinnenförmigen Leiteinrichtungen In Strömungsrichtung--A-nach den Leiteinrichtungen --1-- sind Ablenkkörper --4-- vorgesehen, die parallel zu den Leiteinrichtungen verlaufen und den Zwischenräumen --5-- zwischen denselben gegenüberliegen.
Die Entfernung--D--der oberen Begrenzung --4'-- der Ablenkkörper --4-- von der Ebene--E--, in der die Abströmkanten --1'-- der Leiteinrichtungen --1-- liegen, entspricht gemäss vorliegendem Ausführungsbeispiel etwa der Breite--B-der einzeinen Zwischenraume--5--zwischen den
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--A-- der FlüssigkeitStrömungsrichtung--A--nach den Ablenkkörpern --4-- strömt die Flüssigkeit in einer Falleitung--6-abwärts und wird durch diese bis nahe dem Boden des Flüssigkeitsbehälters --7-- geführt. Unterhalb der Falleitung ist eine horizontale Scheibe--8--angeordnet,
die in der Mitte im Bereich der Austrittsöffnung --6'-- der Falleitung--6--einen die Umlenkung der Flüssigkeitsströmung begünstigenden Leitkörper --9-- aufweist. Unterhalb der Scheibe --8-- befindet sich ein vom Boden des Flüssigkeitsbehälters --7-ausgehendes zentrales Absaugrohr--10--, das zur Pumpe --3-- führt. Diese fördert über den vertikalen Teil --11-- der Umwälzleitung und einen horizontalen Teil--12--derselben die Flüssigkeit wieder zu den
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Leiteinrichtungen Der Teil --12-- der Umwälzleitung ist ein sich in Strömungsrichtung erweiternder Rohrteil, der gleichzeitig auch einen Übergangsteil von runden auf quadratischen Querschnitt der Umwälzleitung darstellt.
An den Teil --12-- schliesst sich ein diesen mit dem Teil --2-- der Umwälzleitung verbindender Eineckkrümmer an.
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im Umlenkbereich im Krümmer Leitbleche --13-- vorgesehen, durch welche der gesamte Flüssigkeitsstrom in mehrere parallel verlaufende Teilströme zerlegt wird, die dann einzeln durch die Leitbleche umgelenkt werden, wonach sie sich wieder vereinigen und als Gesamtstrom den Leiteinrichtungen zugeführt werden, die somit alle gleichmässig beaufschlagt werden.
Das in die Flüssigkeit über die Leiteinrichtungen eingebrachte Gas entweicht nach Gasaustausch mit der
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Unterdruckgebiete, die sich hinter einem in einem Flüssigkeitsstrom befindlichen Körper bilden, Gas eingebracht wird. Die zwischen den Leiteinrichtungen --1-- durchströmenden Flüssigkeitsteilströme werden durch die Ablenkkörper --4-- in die Vakuolen hinein abgelenkt, wodurch es zu einer Verkürzung der Vakuolen kommt.
Es wird also die turbulent strömende Flüssigkeit in das laminar strömende Gas hineingeleitet, so dass es einerseits zu einer stärkeren Ansaugung des Gases durch den Flüssigkeitsstrom und anderseits zu einem sehr guten Vermischen des Gases mit der Flüssigkeit kommt. Die begaste Flüssigkeit strömt dann durch die Falleitung nach unten bis in die Nähe des Behälterbodens, wodurch das Gas in der Flüssigkeit komprimiert, also der Gasdruck in der Flüssigkeit erhöht wird, was eine gute Gasausnutzung mit sich bringt.
Die begaste Flüssigkeit tritt über einen ringdüsenartigen Austrittsspalt--8'--oberhalb der Scheibe--8--aus der Falleitung--6--in den Flüssigkeitsbehälter --7--, wobei dann der gasreiche Teil der Flüssigkeit im Behälter nach oben steigt, wogegen jener Teil, der bereits das Gas an der Flüssigkeitsoberfläche abgegeben hat, nach unten sinkt und um die Aussenkante der Scheibe --8-- herum über die Leitung --10-- von der Pumpe --3-- angesaugt wird, um über die Umwälzleitung wieder den Leiteinrichtungen --1-- zugeführt zu werden.
Die hohlen Ablenkkörper --4-- weisen an ihren Abströmseiten Öffnungen --15-- (Fig. 2) auf, durch welche in die Ablenkkörper eingebrachte Zusatzstoffe, die sehr fein in der Flüssigkeit verteilt werden sollen, wie z. B. Nährstofflösungen, direkt in die Turbulenz des Flüssigkeitsstromes eingebracht werden können, wodurch die Zusatzstoffe in diesem und damit in der gesamten Flüssigkeit fein und gleichmässig verteilt werden.
Unter bestimmten Umständen kann es sich auch als zweckmässig erweisen, andere Profilierungen für die Ablenkkörper --4-- zu wählen. So kann z. B. ihr Querschnitt oval sein (Fig. 3), oder es können die Ablenkkörper anströmseitig die Form einer Zylinderfläche --16-- aufweisen, die in zwei ebene Seitenflanken - -17-- übergeht, die unter Bildung einer Abströmkante --18-- spitzwinkelig zusammenlaufen (Fig. 4).
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keiten, günstig, wobei die vorteilhafte Wirkung der Ablenkkörper nicht beeinträchtigt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Feinstbelüftung von Nährböden bei der Züchtung von Mikroorganismen, wobei in einem Behälter, in welchem Flüssigkeit durch eine Fördereinrichtung in Strömung gehalten wird, feststehende, wenigstens teilweise hohl ausgebildete Leiteinrichtungen mit Gaseintrittsöffnungen und -austrittsöffnungen in solcher Weise angeordnet sind, dass die Gasaustrittsöffnungen an den senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Abströmenden der Leiteinrichtungen angeordnet sind, nach
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288294, da dur c h ge k e n n z e ich ne t, dassrinnenförmigen Leiteinrichtungen (1) Ablenkkörper (4) vorgesehen sind, die parallel zu den Leiteinrichtungen (1) verlaufen und den Zwischenräumen (5) zwischen denselben gegenüberliegen.
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The invention relates to a device for gassing liquids, in particular for the finest aeration of nutrient media in the cultivation of microorganisms, in a container in which
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formed guide devices with gas inlet openings and outlet openings are arranged in such a way that the gas outlet openings are located at the outflow ends that run perpendicular to the flow direction
Guiding devices are arranged, according to patent no. 288294.
When the device is in operation according to the parent patent, larger or smaller vacuoles arise behind the guide devices depending on the flow velocity of the liquid to be gassed, through which the gas is then introduced into the liquid flowing past. In the process, interfaces that are adapted to the flow conditions are formed between the gas flowing in laminar flow in the vacuoles and the liquid flowing past in a turbulent manner, at which the liquid absorbs gas.
According to the invention, the subject matter of the parent patent is improved in that, in the direction of flow, after the preferably channel-shaped guide devices, deflecting bodies are provided which are parallel to the
Guide devices run and face the spaces between them. By means of the deflecting bodies, the turbulent liquid flowing past is diverted from the vacuoles and thus into the laminar flowing gas, as a result of which the air flow is accelerated and with the flowing past
The liquid is mixed well. In addition, it has been shown that the efficiency of the suction is increased, for example, with the same amount of energy being used, more air is sucked in and compressed by the circulation pump.
Expediently, the distance of the upper boundary of the deflecting bodies from the plane in which the outflow ends of the guiding devices lie is 0.5 to 20 times, preferably 1 to 10 times, the width of the individual spaces between the guiding devices. The thickness of the deflecting bodies measured transversely to the direction of flow of the liquid can correspond at least approximately to the width of the individual intermediate spaces between the guide devices. Such a dimensioning of the deflecting bodies achieves a particularly good acceleration of the gas flow, with a particularly intimate mixing of the same with the liquid at the same time. The deflecting bodies running parallel to the channel-shaped guide devices can expediently have a round or oval cross-section.
Such cross-sections are easy to produce and the flow flows around them with relatively little resistance if the liquid velocity is not too high. In order to further reduce the flow losses and to avoid the formation of eddies behind the deflector, in which the gas bubbles could unite, the deflector on the inflow side can have the shape of a cylindrical surface that merges into two flat side flanks, which converge at an acute angle on the outflow side to form an outflow edge. The space between the deflection bodies thus widens diffusor-like from the narrowest point in the direction of flow, so that speed energy is converted into pressure energy largely without loss.
In order to be able to introduce additives into the liquid in a simple manner, which are also to be finely distributed in the liquid, one or more of the deflecting bodies can be hollow and have passage openings on their outflow sides for the additives introduced into the deflecting bodies.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawings. Fig. 1 shows a
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Guiding devices with deflecting bodies located underneath, the developing flow lines being indicated. Figures 3 and 4 illustrate other cross-sectional shapes of the baffles.
--1-- denotes the channel-shaped guide devices, which are located in a square cross-section - 2 - of a circulation line to be described in more detail, in which the liquid to be gassed is kept flowing by means of a pump --33-- becomes. The gas to be introduced into the liquid passes through gas inlet openings --2'- provided in the wall of part --2-- of the circulation line into the channel-shaped guide devices In the direction of flow - A- after the guide devices --1-- are deflectors --4 - Provided, which run parallel to the guide devices and the spaces --5-- between them are opposite.
The distance - D - of the upper limit --4 '- of the deflector body --4-- from the plane - E-- in which the trailing edges --1' - of the guiding devices --1-- lie , corresponds according to the present embodiment approximately to the width - B - of the individual spaces - 5 - between the
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--A-- the liquid flow direction - A - after the deflectors --4-- the liquid flows in a downcomer - 6 - and is guided through this to near the bottom of the liquid container --7--. Below the downpipe there is a horizontal disc - 8 - arranged,
which in the middle in the area of the outlet opening --6 '- of the downpipe - 6 - has a guide body --9-- which promotes the deflection of the liquid flow. Below the disc --8-- there is a central suction pipe - 10-- which extends from the bottom of the liquid container --7-- and which leads to the pump --3--. This conveys the liquid back to the circulation line via the vertical part 11 of the circulation line and a horizontal part 12 of the same
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Guide devices Part --12-- of the circulation line is a pipe part that widens in the direction of flow, which at the same time also represents a transition part from round to square cross-section of the circulation line.
Part --12-- is followed by a corner bend that connects it to part --2-- of the circulation line.
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In the deflection area in the bend guide plates --13-- are provided, through which the entire liquid flow is broken down into several parallel partial flows, which are then deflected individually by the guide plates, after which they reunite and are fed as a total flow to the guide devices, which are thus all evenly applied.
The gas introduced into the liquid via the guide devices escapes after gas exchange with the
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Underpressure areas that form behind a body located in a liquid flow, gas is introduced. The partial flows of liquid flowing through between the guiding devices --1-- are deflected into the vacuoles by the deflecting bodies --4--, whereby the vacuoles are shortened.
The turbulent flowing liquid is thus led into the laminar flowing gas, so that on the one hand the gas is sucked in more strongly by the liquid flow and on the other hand the gas is mixed very well with the liquid. The fumigated liquid then flows down through the downpipe to the vicinity of the container bottom, whereby the gas in the liquid is compressed, that is to say the gas pressure in the liquid is increased, which results in good gas utilization.
The fumigated liquid passes through an annular nozzle-like outlet gap - 8 '- above the disk - 8 - from the downpipe - 6 - into the liquid container --7 -, with the gas-rich part of the liquid in the container then upwards rises, whereas the part that has already released the gas on the liquid surface sinks down and is sucked in around the outer edge of the disc --8-- via the line --10-- by the pump --3--, in order to be fed back to the control devices --1-- via the circulation line.
The hollow deflecting bodies --4-- have openings --15-- (Fig. 2) on their outflow sides, through which additives introduced into the deflecting body that are to be distributed very finely in the liquid, such as e.g. B. nutrient solutions, can be introduced directly into the turbulence of the liquid flow, whereby the additives are finely and evenly distributed in this and thus in the entire liquid.
Under certain circumstances, it can also prove to be expedient to choose other profiles for the deflector bodies --4--. So z. B. their cross-section be oval (Fig. 3), or the deflecting body on the inflow side can have the shape of a cylindrical surface --16-- which merges into two flat side flanks - -17--, which form a trailing edge --18- - converge at an acute angle (Fig. 4).
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opportunities, favorable, the beneficial effect of the deflector body is not impaired.
PATENT CLAIMS:
1. Device for gassing liquids, in particular for fine aeration of nutrient media in the cultivation of microorganisms, with fixed, at least partially hollow guide devices with gas inlet openings and outlet openings in such a way in a container in which liquid is kept flowing by a conveying device are arranged so that the gas outlet openings are arranged on the outflow ends of the guide devices running perpendicular to the flow direction, according to
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288294, as there is no indication that channel-shaped guide devices (1) are provided with deflector bodies (4) which run parallel to the guide devices (1) and are opposite the spaces (5) between them.
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