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der Flüssigkeit. Natürlich hängt das erzielte Lösungsgleichgewicht in grossem Mass von dem angewendeten Druck ab, es kann also, wenn das Gas mit Druck zugeführt wird, im Rahmen der physikalisch möglichen Lösungskonzentrationen jeder beliebige Wert erreicht werden. Bemerkt wird, dass aber schon mit sehr geringen Drücken des Treibmediums im Einlaufrohr hervorragende Mischungsergebnisse erzielt werden können. So kann beispielsweise mit einem Überdruck von nur 0, 3 bis 0, 4 atü bei einem Durchsatz von 100 bis 1401/min ein zufriedenstellender Lufteintrag erreicht werden, der beispielsweise für eine Hauskläranlage ausreichend ist. Bei grösseren Durchsätzen kann die erfindungsgemässe Vorrichtung aber auch für Grosskläranlagen verwendet werden.
Im folgenden soll nun die erfindungsgemässe Vorrichtung an Hand der Zeichnungen noch ausführlicher beschrieben werden. Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt der erfindungsgemässen Vorrichtung im Aufriss und Fig. 2 zeigt schematisch eine Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung im Grundriss. In den Fig. 3 bis 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt.
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in der Darstellung ein tangential mündendes Rohr--6--ist, ebensogut aber ein axial angesetzter Rohrstutzen sein kann, der mit entsprechenden Schraubenflächeneinbauten bestückt ist.
Der Sauginjektor--2--besteht aus ineinandergeschachtelten Kegelstumpfmantelflächen, deren mittlerer Durchmesser bevorzugterweise der Höhe des Kegelstumpfes entspricht. Mindestens zwei derartige Kegelstumpfmantelflächen sind erforderlich, damit ein Ringspalt gebildet wird, durch den das zweite Fluid angesaugt werden kann. Die Anzahl der Kegelstumpfmantelflächen, die ebenso wie die übrigen Apparateteile aus jedem geeigneten Werkstoff, vorzugsweise aber Blech oder Kunststoff bestehen können, richtet sich nach dem Bedarf und kann willkürlich innerhalb bestimmter, durch strömungstechnische Prinzipien gegebenen Grenzen variiert werden.
Die Breite der Ringspalte ist ebenfalls abhängig von den jeweiligen Gegebenheiten und kann eventuell durch weiteres Einsenken der Kegelstumpfmäntel - wie beispielsweise durch Verdrehen von Schraubengewinde (vgl. die Fig. 3 bis 5) verändert und fein eingestellt werden.
Die Mischkammer --3-- besitzt einen wesentlich erweiterten Querschnitt verglichen mit dem Querschnitt des letzten Kegelstumpfmantels und besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen oder konischen Rohr, an dessen Innenfläche schraubenflügelartige Einbauten --7-- angeordnet sind, die als Umlenkflächen fungieren sollen, d. h. so ausgebildet und angeordnet sein müssen, dass sie der Drallströmung entgegenwirken und die Drehung der Strömung nach unten verkleinern. Das flüssige Medium läuft auf die Schaufeln auf und wird in die
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die folgende : Die Flüssigkeit gelangt durch das
Rohr--6--oder eine andere Drall erzeugende bekannte Einrichtung in den Einlauf trichter --1--, in welchem die Drehbewegung infolge des abnehmenden Querschnittes noch vergrössert wird bzw. die
Strömungsgeschwindigkeit und der Druck steigen, bis sie in den Sauginjektor-2-eintritt, in welchem die ineinandergeschachtelten Kegelstumpfmantelflächen eine noch weitere pulsierende Drucksteigerung bzw.
Geschwindigkeitssteigerung der Strömung und damit entsprechend dem bekannten Sauginjektorprinzip das Ansaugen des umgebenden Fluids durch die Ringspalte bewirken. Ist das Trägermedium (das rotierende Fluid) eine Flüssigkeit und das angesaugte Fluid ein Gas oder eine relativ weniger dichte Flüssigkeit, dann bewirkt die Fliehkraft eine Umschichtung der Medien, u. zw. wird das von aussen herangesaugte Gas oder die spezifisch leichtere Flüssigkeit ins Zentrum des Stromzylinders gedrückt, während die spezifisch schwerere, in Drehbewegung befindliche Flüssigkeit (das Treibmedium) nach aussen gepresst wird.
Auf diese Weise kommt eine innige Durchmischung der Flüssigkeit mit den feinen Gasbläschen oder den Tröpfchen der leichteren Flüssigkeit zustande und jeder Ringspalt liefert eine weitere konzentrische Wanderschicht des Zweitmediums, welches sich schliesslich im Zentrum bzw. in der Achse des Strömungsprofils anreichert, was so weit gehen kann, dass eine teilweise Entmischung stattfindet und sich im Strömungskern ein Gaspolster (bzw. eine Ansammlung des Zweitmediums in geschlossener Phase) bildet, was offensichtlich dem Medienaustausch schadet, die Imprägnierung behindert und daher unerwünscht ist.
Es kann natürlich durch die Wahl der Gegebenheiten wie Konstruktion und Aufbau der Vorrichtung, Einstellung der Strömungs- und Drallgeschwindigkeit sowie Zufuhrquerschnitt der Ringspalte, gegebenenfalls auch Zufuhr des Zweitmediums unter erhöhtem oder vermindertem Druck, dieser Mangel gesteuert werden, doch hat sich die Nachschaltung einer speziellen Mischkammer--3--mit Einbauten--7--als überaus vorteilhaft erwiesen, weil in dieser Kammer die im Treibmedium vorhandene kinetische Drehströmungsenergie zu einem weiteren Vermischungsvorgang ausgenutzt werden kann.
Die in der Mischkammer angeordneten Einbauten wirken nämlich bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Umlenkelemente, d. h. sie bremsen die Drehströmung und durch die dadurch verursachte Verwirbelung, bei der die Flüssigkeit in die Mitte der Mischkammer gelenkt wird, kommt es zu einer abermaligen intensiven Vermischung mit dem dort angesammelten Gas oder dem spezifisch leichteren Zweitmedium. Die solcherart gebremste und verwirbelte Strömung verlässt in innig gemischtem Zustand die
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Mischkammer durch das Ausströmrohr--4--, dessen vorzugsweise venturiartige Gestalt zu einer sanften Druckentspannung Anlass gibt, so dass auch ein instabiles Imprägnierungsgleichgewicht längerfristig erhalten bleibt.
Die Gestalt der Einbauten ist zweckmässig die von Schraubenflächenteilen und kann weitgehend unterschiedlich sein, was Steigung und Fläche betrifft. Es ist klar, dass für gegebene Ausgangsbedingungen spezielle, für den jeweiligen Fall optimale Erfordernisse bestehen, deren Erfüllung in Anbetracht des gesetzten Zieles ohne weitere Schwierigkeit möglich ist. Auf keinen Fall darf die Schraubenfläche und die Steigung die Bremswirkung so weit treiben, dass ein Rückstau bewirkt wird, der zu einer Verstopfung führen kann ; man wird daher vorzugsweise nur schmale Schraubenflächen ähnlich den Propellerluftschrauben mit nicht zu flacher Steigung verwenden. Besonders bevorzugt werden erfindungsgemäss halbmondförmige Schaufelflächen, die peripherieseitig fest mit der Innenfläche der Mischkammer verbunden sind.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 bis 5 besitzt der Einlauftrichter -8- Schaufeln -9, deren Steigung etwa dem Durchmesser--11--des tangential einmündenden Zulaufrohres--10--entspricht.
An das in den Zeichnungen untere Ende des Einlauftrichters--8--ist ein Gewindestück--12-- angeschweisst, in dessen inneres Gewinde ein mittiges Rohr --13-- und in dessen äusseres Gewinde ein Übergangsstück-14-eingeschraubt ist. Das Übergangsstück-14-ist mit Luftzutrittsöffnungen-15- versehen.
Anschliessend an das Übergangsstück--14--ist ein zylindrischer Teil--16--angesetzt, der zwischen sich und dem Rohr--13--einen Ringspalt--17--freilässt. Mit dem zylindrischen Teil--16-- ist ein Schraubstück --18--- verschraubt, wobei zwischen dem Teil--16--und dem Schraubstück--18-- mindestens eine Nut--19--für einen Luftzutritt vorgesehen ist. Zur Verdeutlichung der Anordnung dieser Nut--19--ist in Fig. 4 der zylindrische Teil--16--um 90 verdreht herausgezeichnet.
Die Mischkammer besteht im gezeichneten Ausführungsbeispiel aus einem Verwirbelungsrohr--20--, das an das Schraubstück--18--anschliesst und in Fig. 5 dargestellt ist. In dieses Verwirbelungsrohr sind etwa halbmondförmig ausgebildete Schaufelflächen--21--eingesetzt. Der Einlauf trichter --8-- kann überdies mit einer Sekundärzufuhr-22-für die Zugabe von Zusätzen bzw. für Reinigungszwecke ausgestattet sein.
Die Wirkungsweise der gezeigten zweiten Ausführungsform ist ähnlich der ersten Ausführungsform, es dürfte sich daher eine nähere Beschreibung derselben erübrigen.
Ein Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist wie bereits kurz erwähnt die Wasserreinigung. Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung kann aber auch wie ebenfalls kurz angedeutet wurde, eine Extraktion vorgenommen werden, indem an Stelle eines Gases eine spezifisch leichtere Flüssigkeit zur Extraktion einer einen extrahierbaren Stoff enthaltenden Flüssigkeit, die sich miteinander nicht, oder nur wenig vermischen, verwendet wird. In den meisten praktischen Fällen wird es sich aber um die Vermischung eines Gases mit einer Flüssigkeit handeln, die mit der nach den Prinzipien der Erfindung konstruierten Apparatur in optimaler Weise durchführbar ist, u. zw. sowohl was den erforderlichen Energieaufwand betrifft, wie auch was das damit erreichte Ergebnis anlangt. Mit relativ geringem Energieeinsatz wird in kürzester Zeit die theoretisch mögliche Imprägnierungsgrenze erreicht.
Die wirtschaftliche Bedeutung dieser Tatsache ist kaum zu überschätzen. Auf billige Weise kann nun nämlich unter Verwendung von erfindungsgemässen Vorrichtungen Abwasser gereinigt werden, bevor es in Bäche,
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des Gewässers abgesenkt und mit Druckluft gespeist wird. Je nach dem Einsatzort wird natürlich der Ringspaltquerschnitt, die Zahl der Kegelstumpfmantelflächen der Sauginjektoren und auch die Fläche und Steigung der Mischkammereinbauten zu wählen sein, doch bedarf es für die Auswahl dieser Konstruktionsparameter lediglich der Einsicht des ausgebildeten Fachmannes und es werden alle solchen besonderen Bedingungen angepassten Vorrichtungen, die die Merkmale aufweisen, die in den folgenden Patentansprüchen hervorgehoben sind, als im Rahmen der Erfindung liegend beansprucht.
Es sei abschliessend nochmals darauf hingewiesen, dass die Einsatzmöglichkeit des erfindungsgemässen Apparates ungeheuer vielfältig ist, so dass derzeit die Gebiete seiner nützlichen Verwendung in keiner Weise erschöpfend angegeben werden können, es werden sich vielmehr nach Bekanntsein der Vorrichtung noch Anwendungen ergeben, die ganz unvorhergesehene Probleme betreffen.
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