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Procédé et appareil pour aérer ou gazéifier les liquides.
L'invention concerne un procédé et des appareils pour aérer ou gazéifier Les liquides, notamment des liquides tendant à former une mousse comme par exemple les liquides de fermentation.
Il est connu d'aérer ou de gazéifier les liquides de fermentation en amenant le liquide le plus intimement possible en contact .avec de l'air ou un :autre gaz à l'aide de dispositifs appropriés. Les liquides moussant facilement donnent lieu, dans ce cas, à la formation d'une mousse très abondante,à laquelle on s'opposait jusqu'à présent en ajou- tant .au liquide des agents détruisant la mousse, par exemple @
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du suint. Ces procédés connus présentent toutefois l'inconvé- nient que les agents destructeurs de mousse, par exemple le suint, ne sont guère obtenables en quantité requise pour la fin envisagée et qu'en outre leur emploi implique des frais élevés.
On obvie à ces inconvénients par le nouveau procédé, qui permet de supprimer la formation de mousse sans employer des agents chimiques.
L'invention consiste essentiellement à introduire du gaz dans le liquide contenu dans une enceinte d'aérations à transférer dans une chambre de désaération, ouverte au- dessus, le mélange mousseux produit et à aspirer et ramener dans l'enceinte d'aération, à l'aide d'une roue centrifuge ouverte vers la chambre de désaération, le liquide s'accumu- lant à fond de la chambre de désaération.
Les dessins annexés représentent plusieurs exemples d'exécution d'appareils convenant pour exécuter le procédé.
Dans les dessins:
Fig. 1 est une coupe verticale axiale d'un appareil de gazéification,
Fig. 2 est une vue en plan d'une roue centrifuge,
Fig. 3 montre une variante d'exécution de l'appa- reil.,
Fig. 4 est une vue en plan d'une roue centrifuge de la fige 3.
Fig. 5 est une coupe verticale axiale d'une ;autre forme d'exécution de l'appareil., et
Fig. 6 est une vue en plan de la roue centrifuge de la fig. 5.
Dans l'exemple d'exécution représenté sur les figs. 1 et 2, une cuve de fermentation b repose sur des supports a. Dans cette cuve on introduit un liquide moussant
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facilement, en quantité telle qu'il remplisse environ un quart à un tiers de la cuve de fermentation. Puis on fait tourner à l'aide d'un moteur g, par l'intermédiaire de pôulies f et f', la roue centrifuge c faisant l'office d'un ventilateur et montée centralement dans la cuve.
Le ventilateur ou roue cen- trifuge dont l'extrémité inférieure est représentée en coupe horizontale sur la fig.2, comprend un tube central c débou- chant en-dessous dans un moyeu creux o qui à son tour porte plusieurs tubulures latérales d, ouvertes aux deux extrémités, qui du côté se déplaçant à l'encontre du liquide comportent chacune un ou plusieurs trous e par lesquels, durant la rota- tion de la roue centrifuge, le liquide est refoulé dans les tubulures d pour être .aussitôt projeté dehors par leurs extré- mités avant sous l'effet de la force centrifuge. :
En effet, étant, donné que l'air seul, en raison de son faible poids spécifique, ne peut développer au cours de la rotation qu'une force centrifuge relativement peu Importante et, par consé- quent, ne peut produire qu'une faible aspiration, ¯on opère Suivent le nouveau procédé de manière que l'air parcourant le ventilateur se mélange automatiquement à l'intérieur du ventilateur à certaines quantités du liquide à aérer, qui lorsqu'elles ne remplissent pas complètement les- tubulures du ventilateur, entraînent durant la projection provoquée par la force centrifuge l'air remplissant les vides et pro- voquent ainsi une aspiration plus énergique selon le principe connu en physique (sur lequel est aussi basé par exemple le fonctionnement de la trompe à eau ordinaire).
De cette façon, par suite de la rotation du ventilateur c, celui-ci aspire par en haut de l'air qui sort par les extrémités avant des tubulures d dans le liquide à aérer et transforme celui-ci en une mousse à poresplus ou moinsfins qui s'élève d'abord dans l'intervalle entre la paroi extérieure de la cuve, et unes--
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chemise intérieure m.
La chemise m, qui entoure une chambre h et qui comporte une double paroi en vue du réglage de la tem- pérature et peut par exemple être refroidie au moyen d'eau arrivant par un raccord i. et sortant par un raccord k, sert à maintenir la quantité de mousse dans les limites voulues, c'est-à-dire à détruire l'excédent de mousse et à ramener au gros du liquide le liquide reformé, A cet effet on fait tomber la mousse ascendante., par dessus le bord supérieur de la che- mise m, sur un disque rotatif 1 qui brise la mousse, et celle- ci est ainsi retransformée en liquide et retourne par la cham- bre h au gros du liquide contenu dans la partie inférieure de la cuve b.
On évacue par un robinet de vidange n la solution ayant subi la fermentation., après quoi on introduit dans la. cuve, par exemple par un entonnoir p, une nouvelle quantité de solution de fermentation.
L'extrémité inférieure du dispositif d'aération peut aussi être conformée par exemple comme le montrent la fig. 3 en coupe longitudinale et la fig. 4 en coupe transver- sale. En l'occurrence le moyeu o du ventilateur et les tubu- ].ures d sont entourés d'une enceinte i', tournant .avec eux,, qui est pourvue de tubulures k' ayant une plus grande section transversale de sortie que les tubulures d qui y débouchent et qui ont la forme d'ajutages. L'enceinte i' est ouverte au liquide à gazéifier ; les quantités de liquide à gazéifier qui y entrent sont projetées dehors par les tubulures k' et en- traînent l'air sortant des tubulures d, de sorte que l'air est continuellement aspiré par le tube d'aspiration c.
La rotation de la roue centrifuge peut exercer à elle seule une action suffisante pour détruire la. mousse, si bien qu'on peut omettre le disque 1 représenté sur la fig.
1. Un tel appareil est représenté sur les figs. 5 et 6. b désigne comme sur la fig. 1 -la cuve de fermenta- - @
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tion de forme cylindrique reposant sur des supportsa. La cuve est ouverte au-dessus, de sorte que des gaz dégagés par le liquide de fermentation peuvent s'échapper librement. A l'intérieur de la cuve de fermentation, coaxialament à celle- ciest disposée une chambre de désaération cylindrique h.
Celle-ci est ouverte :au-dessus où. son bord supérieur forme un déversoir de trop-plein libre et elle est fermée dans le bas par une roue centrifuge en forme d'étoile à branches tubu- laires. Dans cette chambre de désaération plonge verticalement un tube d'amenée de gaz c monté fixe. Le moyeu creux c de ]La roue centrifuge communique avec le tube à air 1 par un raccord p. Au moyeu !il sont raccordées plusieurs tubulures r qui, avantageusement, sont dirigées vers 1.'arrière par rapport au sensde la rotation, et qui dansl'exemple d'exécution représenté sont arquées. Les extrémités extérieures des tubulures r sont coupées en sifflet suivant des plans x-x (fig.6) passant par l'axe de rotation.
Durant la rotation de la roue centrifuge dans un liquide de fermentation il se produit aux ouvertures s débouchant dans le liquide en sens inverse de la rotation un effet decavitation qui aspire dans le liquide le gaz arrivant par le tube central c. En même temps, la rotation de l'étoile à branches tubu- 1-aires provoque par suite de l'effet de la force centrifuge un refoulement ou une éjection du liquide s'accumulant dans le bas de la. chambre, de désaération h, ce liquide étant ainsi projeté dans l'enceinte annulaire comprise entre la paroi de la cuve de' fermentation b et la chambre de désaéra- 'tion h.
D'autre part, l'étoile tubulaire brise en mate taaps la mousse du liquide de fermentation moussant eontenu dans la partie inférieure de la chambre de désaération h. Les gaz se dégageant de la mousse (air, acide carbonique) s'échap- pont vers le haut et s'en vont par les ouvertures supérieures
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de la cuve de fermentation. Lorsqu'on a rempli la cuve environ au tiers ou au quart de sa contenance d'un liquide de fermen- tation, par exemple de liqueur sulfitique de bois de hêtre, et qu'on fait tourner la roue centrifuge ou étoile à branches tubulaires, le liquide est mis en mouvement et de l'air est aspiré par l'effet de cavitation, se manifestant aux extré- mités s des tubulures, dans le liquide contenu dans l'enceinte annulaire extérieure.
Le liquide devient mousseux et mousse de plus en plus. A cela s'ajoute l'effet de la force centri- fuge, de sorte que le liquide de fermentation s'élève dans l'enceinte d'aération tandis que la formation de mousse progresse de plus en plus énergiquement. La mousse le plus légère passe ensuite à L'intérieur de la chambre de désaéra- tion par dessus l'arête supérieure de celle-ci et descend au fond où elle parvient dans la zone d'action de la roue centri- fuge tournante qui brise la mousse et qui projette dansl'en- ceinte d'aération le liquide débarrassé de la mousse.
Il s'est .avéré particulièrement avantageux d'obtu- rer le dessous de l'étoile tubulaire par une plaque t dont la grandeur correspond sensiblement à la surface du fond de la chambre de désaération h. Cette plaque peut être reliée ri- gidement à l'étoile à branches -tubulaires, par exemple en la soudant sur plusieurs tubulures r ou sur toutes les tubu- lures r. Toutefois elle peut aussi être montée fixe de ma- nière que l'étoile à branches tubulaires tourne librement au-dessus de la plaque t. Pour intensifier l'effet de la force centrifuge, on peut avantageusement monter un disque annulaire u qui, comme la plaque t, peut être fixé à demeure par exemple sur l'arête inférieure du compartiment de désaé- ration h ou être attaché à 1.' étoile à branches tubulaires et tourner avec elle.
Le disque annulaire constitue, avec la pl.aque t et l'étoile à branches tubulaires tournant entre
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eux, une pompe centrifuge efficace.
Pour faciliter l'entrée du liquide moussant dans la roue centrifuge il est avantageux de rendre conique vers le centre de la roue le fond de la chambre de désaération h.
Ce fond conique, représenté en v, peut .avoir la forme d'une simple tôle annulaire conique dont l'arête supérieure est raccordée, par exemple soudée, à la paroi périphérique inté- rieure de la chambre de désaération et dont 1 rareté inférieure est raccordée de la même manière .au disque annulaire u.
La chambre de désaération h peut ,aussi tourner conjointement avec l'étoile à branches tubulaires ou avec la plaque obturatrice t. Toutefois, pour diminuer les masses tournantes, il est plus avantageux de monter fixes tant la chambre de désaération h que le tube central c et de ne faire tourner, en substance, que la roue centrifuge conjointement avec la plaque obturatrice t.
REVENDICATIONS l.- Procédé pour .aérer des liquides de fermentation qui moussent, caractérisé en ce qu'on introduit du gaz dans le liquide contenu dans une enceinte d'aération, on transfère par trop-plein dans une chambre de désaération ouverte au- dessus , le mélange mousseux produit et on aspire et ramène dans l'enceinte d'aération, à l'aide d'une roue centrifuge ouverte vers la chambre de désaération, le liquide s'accumu- lent au fond de la chambre de désaération.
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A method and apparatus for aerating or gasifying liquids.
The invention relates to a method and apparatus for aerating or carbonating liquids, in particular liquids tending to form a foam such as, for example, fermentation liquids.
It is known to aerate or gasify fermentation liquids by bringing the liquid as intimately as possible into contact with air or another gas using suitable devices. The easily foaming liquids in this case give rise to the formation of a very abundant foam, which has hitherto been prevented by adding to the liquid foam-destroying agents, for example.
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ooze. These known methods, however, have the disadvantage that the foam-destroying agents, for example greasy, are hardly obtainable in the quantity required for the intended purpose and, moreover, their use involves high costs.
These drawbacks are overcome by the new process, which makes it possible to suppress the formation of foam without employing chemical agents.
The invention essentially consists in introducing gas into the liquid contained in an aeration chamber to be transferred into a deaeration chamber, open above, the foamy mixture produced and to be sucked and brought back into the aeration chamber, to Using an open centrifugal impeller towards the deaeration chamber, the liquid accumulates at the bottom of the deaeration chamber.
The accompanying drawings show several examples of execution of apparatus suitable for carrying out the method.
In the drawings:
Fig. 1 is an axial vertical section of a gasification apparatus,
Fig. 2 is a plan view of a centrifugal wheel,
Fig. 3 shows an alternative embodiment of the apparatus.
Fig. 4 is a plan view of a centrifugal wheel of the pin 3.
Fig. 5 is an axial vertical section of another embodiment of the apparatus., And
Fig. 6 is a plan view of the centrifugal wheel of FIG. 5.
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a fermentation tank b rests on supports a. A foaming liquid is introduced into this tank
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easily, in such quantity that it fills about a quarter to a third of the fermentation tank. Then, using a motor g, the centrifugal wheel c is made to turn by means of poles f and f ', acting as a fan and mounted centrally in the tank.
The centrifugal fan or impeller, the lower end of which is shown in horizontal section in fig. 2, comprises a central tube c opening out below into a hollow hub o which in turn carries several side pipes d, open at the two ends, which on the side moving against the liquid each have one or more holes e through which, during the rotation of the centrifugal wheel, the liquid is discharged into the pipes d to be immediately projected out by their front ends under the effect of centrifugal force. :
In fact, given that air alone, due to its low specific weight, can develop during rotation only a relatively small centrifugal force and, consequently, can only produce a small suction, ¯ the new process is followed so that the air flowing through the fan automatically mixes inside the fan with certain quantities of the liquid to be ventilated, which when they do not completely fill the fan tubes, cause during the projection caused by the centrifugal force the air fills the voids and thus causes a more energetic suction according to the principle known in physics (on which the operation of the ordinary water pump is also based, for example).
In this way, as a result of the rotation of the fan c, the latter sucks in from above the air which comes out through the front ends of the pipes d into the liquid to be aerated and transforms the latter into a foam with more or less fine pores. which rises first in the interval between the outer wall of the tank, and a--
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inner shirt m.
The jacket m, which surrounds a chamber h and which has a double wall for the purpose of adjusting the temperature and can for example be cooled by means of water arriving via a connection i. and leaving through a connection k, is used to keep the quantity of foam within the desired limits, that is to say to destroy the excess foam and to bring back to the bulk of the liquid the reformed liquid. the rising foam., over the upper edge of the jacket m, on a rotating disc 1 which breaks the foam, and the latter is thus transformed back into liquid and returns through chamber h to the bulk of the liquid contained in the lower part of the tank b.
The solution having undergone fermentation is discharged through a drain valve n, after which it is introduced into the. tank, for example by a funnel p, a new quantity of fermentation solution.
The lower end of the ventilation device can also be shaped, for example, as shown in FIG. 3 in longitudinal section and FIG. 4 in cross section. In this case the hub o of the fan and the tubes d are surrounded by an enclosure i ', rotating with them ,, which is provided with tubes k' having a larger outlet cross section than the tubes. d which open into it and which have the form of nozzles. The enclosure i 'is open to the liquid to be gasified; the quantities of liquid to be gasified which enter therein are projected out through the pipes k 'and entrain the air leaving the pipes d, so that the air is continuously sucked through the suction tube c.
The rotation of the centrifugal wheel can by itself exert sufficient action to destroy the. foam, so that the disc 1 shown in FIG.
1. Such an apparatus is shown in FIGS. 5 and 6. b denotes as in FIG. 1 -the fermentation tank- - @
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cylindrical shape resting on supportsa. The tank is open above, so that gases given off by the fermentation liquid can escape freely. Inside the fermentation tank, coaxial with it is arranged a cylindrical deaeration chamber h.
This is open: above where. its upper edge forms a free overflow weir and it is closed at the bottom by a star-shaped centrifugal wheel with tubular branches. A fixed mounted gas supply tube c is vertically immersed in this deaeration chamber. The hollow hub c of] The centrifugal wheel communicates with the air tube 1 via a connection p. To the hub there are connected several pipes r which, advantageously, are directed towards the rear with respect to the direction of rotation, and which in the exemplary embodiment shown are arcuate. The outer ends of the tubes r are cut in a whistle along x-x planes (fig. 6) passing through the axis of rotation.
During the rotation of the centrifugal wheel in a fermentation liquid, at the openings s opening into the liquid in the opposite direction to the rotation, a cavitation effect occurs which sucks the gas arriving through the central tube into the liquid c. At the same time, the rotation of the star with tubular branches causes, as a result of the effect of the centrifugal force, a backflow or ejection of the liquid accumulating in the bottom of the. deaeration chamber h, this liquid thus being projected into the annular enclosure between the wall of the fermentation vessel b and the deaeration chamber h.
On the other hand, the tubular star breaks in matte taaps the foam of the foaming fermentation liquid contained in the lower part of the deaeration chamber h. The gases given off by the foam (air, carbonic acid) escape upwards and leave through the upper openings
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from the fermentation tank. When the vat has been filled to about a third or a quarter of its capacity with a fermentation liquid, for example beechwood sulphite liquor, and the centrifugal wheel or star with tubular branches is turned, the liquid is set in motion and air is sucked in by the effect of cavitation, appearing at the ends of the tubes, in the liquid contained in the outer annular enclosure.
The liquid becomes frothy and foams more and more. Added to this is the effect of the centrifugal force, so that the fermentation liquid rises in the aeration chamber while the foaming progresses more and more vigorously. The lightest foam then passes inside the deaeration chamber over the upper edge of the latter and descends to the bottom where it arrives in the action zone of the rotating centrifugal wheel which breaks. foam and which projects the liquid freed from the foam into the aeration enclosure.
It has proved to be particularly advantageous to close the underside of the tubular star with a plate t, the size of which corresponds substantially to the surface of the bottom of the deaeration chamber h. This plate can be connected rigidly to the star with tubular branches, for example by welding it to several tubes r or to all the tubes r. However, it can also be mounted fixed so that the star with tubular branches turns freely above the plate t. In order to intensify the effect of the centrifugal force, it is advantageously possible to mount an annular disc u which, like the plate t, can be permanently fixed, for example on the lower edge of the deaeration compartment h or be attached to 1. ' star with tubular branches and rotate with it.
The annular disc constitutes, with the plate t and the star with tubular branches rotating between
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them, an efficient centrifugal pump.
To facilitate the entry of the foaming liquid into the centrifugal wheel, it is advantageous to make the bottom of the deaeration chamber h conical towards the center of the wheel.
This conical bottom, shown in v, may have the form of a simple conical annular sheet whose upper edge is connected, for example welded, to the inner peripheral wall of the deaeration chamber and of which the lower rarity is connected in the same way. to the annular disc u.
The deaeration chamber h can also rotate together with the tubular branch star or with the shutter plate t. However, in order to reduce the rotating masses, it is more advantageous to mount both the deaeration chamber h and the central tube c fixedly and to rotate, in substance, only the centrifugal wheel together with the shutter plate t.
CLAIMS 1. A process for aerating fermentation liquids which foam, characterized in that gas is introduced into the liquid contained in an aeration chamber, it is transferred by overflow into a deaeration chamber open above. , the foamy mixture is produced and the liquid accumulates at the bottom of the deaeration chamber with the aid of an open centrifugal wheel towards the deaeration chamber, and is sucked up and returned to the aeration chamber.