CH653918A5

CH653918A5 - Fluid-behandlungskammer.

Info

Publication number: CH653918A5
Application number: CH16/83A
Authority: CH
Inventors: Owen R Moss; James K Briant
Original assignee: Hazleton Syst
Priority date: 1982-01-04
Filing date: 1983-01-03
Publication date: 1986-01-31
Also published as: JPH0451223B2; CA1179482A; GB2115718A; FR2519269B1; FR2519269A1; JPS58119328A; GB2115718B; US4398498A; DE3248365A1; DE3248365C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fluid-Behandlungskammer. Derartige Kammern werden benutzt, um Versuchstiere Gasen, üblicherweise Luft, die andere Gase enthält oder Aerosolen auszusetzen, auf entsprechende Weise verschiedene Pflanzenkulturen zu behandeln und um Verfahren wie das Räuchern von Fleisch durchzuführen.

Das US-Patent4 216 741, erteilt am 12. August 1980 für Owen R. Moss, übertragen an die Hazleton Systems, Inc. offenbart eine Kammer des obengenannten Typs, bei der die Aufnahmepfannen der Tier-Behandlungskammern, die Hindernisse für die gleichförmige Verteilung von Gasen innerhalb der Kammer darstellten, in Instrumente umgewandelt wurden, mit denen sich eine solche Verteilung erzielen lässt. In einer solchen Kammer befinden sich zwei Stapel Pfannen oder tablettartige Schalen in Abständen von den Kammerwänden und auch im Abstand voneinander entlang einer Mittelebene der Kammer, um Zwischenräume für den Ab-wärtsfluss von Gasen zwischen den Pfannen zu schaffen. Bei dieser Anordnung werden zwischen einem jeden Pfannenpaar Wirbelströmungen erzeugt, die ein gleichförmiges Mischen des Gases oder des Aerosols bewirken.

Behandlungskammern der im Moss-Patent beschriebenen Art wurden weitverbreitet eingeführt und haben sich als sehr erfolgreich erwiesen. Sie kamen in einer genormten Grösse auf den Markt, die in der Patentschrift folgender-massen angegeben ist: die Breite beträgt 127 cm (50 inches), die Tiefe 124,5 cm (49 inches) und die Höhe 208,3 cm (6 feet 10 inches), wobei ein Tier- und Behandlungsabschnitt eine Höhe von 124,5 cm (49 inches) besitzt. Innerhalb der Kammer sind sechs Aufnahmepfannen mit einer Gesamtbreite von 58,4 cm (23 inches) und einer Gesamtlänge von 119 cm (47 inches) in zwei Vertikalstapeln vorgesehen.

Kammern mit etwa der Hälfte der obengenannten Breite wären höchst wünschenswert, so dass sie durch gewöhnliche Türen hindurchpassen. Auch wäre es wünschenswert, wenn die Pfannen und Käfige dieselbe Grösse hätten, wie die in der Kammer gemäss dem genannten Patent vorgesehenen Schalen, um austauschbar zu sein.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kammer zu schaffen, welche die obengenannten Erfordernisse erfüllt und welche dabei eine gleichförmige Mischung, wie sie in der im besagten Patent beschriebenen Kammer erhalten wird, erzeugt.

Es hat sich gezeigt, dass es möglich ist, anstelle des Einsatzes von zwei Stapeln übereinanderliegender Pfannen oder Schalen, die, wie im Moss-Patent beschrieben, in einem hori5

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zontalen Abstand voneinander liegen, einen einzigen Stapel aus Pfannen oder Schalen zu verwenden, die auf Abstand von den Kammerwänden liegen, jedoch im Zentrum der Kammer keinen, wie im genannten Patent beschrieben, offenen Gasweg nach abwärts ausbilden. Es sind Leitplatten vorgesehen, um die Strömungen exakt auszurichten und zu lenken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vertikalschnittansicht bei einer Schnittführung durch die parallel zur schmaleren Abmessung einer Kammer liegenden Mittelebene entlang der Linie I-I in den Fig. 2,3 und 4.

Fig. 2 eine Horizontal-Schnittansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Horizontal-Schnittansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Horizontal-Schnittansicht bei einer Schnittführung entlang der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch den längeren Teil eines Modells, welches für Versuche zur Bestimmung der Zirkulation Verwendung fand und

Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch den schmalen Teil desselben Modells.

Eine in den Zeichnungen abgebildete Kammer weist ein Aussengehäuse 2 auf. Innerhalb der Kammer sind Pfannen oder tablettartige Schalen 4,6 und 8 vorgesehen, welche herausnehmbar und austauschbar sind. Die in Fig. 2 gezeigte Schale 4 ist undurchlässig und besitzt an allen vier Seiten einen Abstand 10 von der Wand des Aussengehäuses 2, welcher hinreichend gross ist, um Luft oder einem anderen Fluid ein Abwärtsströmen zu gestatten, welcher jedoch ausreichend klein ist, um eine Rückzirkulation zu verhindern. Die Breite dieses Abstandes kann 5% bis 10% der Breite (kleinere Abmessung) der Schale betragen. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Schale 6, wie die Schale 4 undurchlässig und befindet sich auf Abstand von der Gehäusewand 2. Der Abstand entlang einer der Längsseiten ist teilweise durch eine Leitplatte 12 abgedeckt. Der sich dadurch ergebende Zwischenraum 14 zwischen der Pfanne 6 und der Leitplatte 12 beträgt etwa % der Breite des Abstandes 10. Eine tablettför-mige Schale 8 ist entsprechend undurchlässig und befindet sich auf Abstand von den Kammerwänden, der beispielsweise dem Abstand der Schalen 4 und 6 entspricht. Jedoch ist diese Schale, wie am besten in Fig. 4 gezeigt, teilweise von U-förmigen Leitplatten 16 und 18 umgeben. Die Enden dieser Leitplatten besitzen in der Nähe der quergerichteten Mittelebene der Kammer Abstände voneinander und sparen dadurch Zwischenräume 20 und 22 aus. Diese Zwischenräume können 20 bis 30% der Länge der Kammer betragen. Der Zwischenraum 20 ist auf die Hälfte der Breite des Zwischenraums 22 mittels einer Leitplatte 17 reduziert, wobei diese Leitplatte 17 auf der der Leitplatte 12 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

Die Leitplatten 12 und 17 bewirken, dass Luft in einem bestimmten Ausmass quer durch die Kammer strömt, die Luftwirbel mitnimmt und das Mischen unterstützt. Da diese Leitplatten an gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sind, wird eine Hin- und Herströmung erzeugt.

Falls die Anzahl der Schalen erhöht wird, sind zusätzliche Leitplatten oder Leitbleche, wie die Leitplatte 12, zu denen die an alternierenden Schalen auf gegenüberliegenden Seiten der Kammer angeordnet sind, vorzusehen.

Anstelle der Anordnung der Leitplatte 12 könnte auch die Schale 6 an einer Seite näher zur Wand 2 hingeführt sein als zur anderen. Es ist jedoch praktischer, die Grösse und Lage der Schalen zu standardisieren und die Leitplatte 12 vorzusehen. Auch könnten anstelle der Leitplatte 17 die

Leitplatten 16 und 18 so geformt sein, dass sie die Öffnung 20 entsprechend verengen. Auch hier ist es am praktischsten, die Leitplatten 16 und 18 symmetrisch auszubilden und eine gesonderte Leitplatte 17 vorzusehen. Schliesslich könnte anstelle der Leitplatten 16 und 18 auch die Schale 8 bis zu den Kammerwänden hingeführt und mit geeignet bemessenen Öffnungen 20 und 22 versehen sein.

Im Betrieb wird Luft oder ein anderes Fluid an der Oberseite der Kammer durch einen Einlass 24 zugeführt und mittels eines Ablenkteils 26 zu den Seitenwänden hingeleitet. Es wird ein Zirkulationsbild erzeugt, welches im wesentlichen dem im Moss-Patent beschriebenen entspricht, bis auf die abwärtsgerichtete Strömung durch den Zentralabschnitt der Kammer, die hier entfällt, bis die am weitesten unten liegende Schale 8 erreicht ist. Vielmehr strömt das gesamte Fluid zwischen den Schalen 4 und 6 und den Seitenwänden hindurch. An der Schale 8 strömt das Fluid durch die Zwischenräume 20 und 22 nach unten zu einem Auslass 28. Die beschriebene Kammer erzeugt eine gleichförmige Konzentration des Aerosols oder eines anderen Fluids in der gesamten Kammer in einem Masse, wie es in dem genannten Patent beschrieben ist.

V ersuchsbeispiel

Versuche, welche durchgeführt wurden, um die Betriebs-fahigkeit dieses Konzepts aufzuweisen, werden nun beschrieben. Es wurde ein Modell der Kammer im Massstab 1:6 zum Betrieb mit Wasser als Hauptfluidbestandteil erstellt. Unter dynamisch entsprechenden Bedingungen war die Geschwindigkeit des Wassers im oberen Einlass des Modells etwa 0,4 mal so gross wie die Geschwindigkeit der Luft im oberen Einlass einer nach dem Moss-Patent aufgebauten Kammer. Bei der Entwicklung der Kammer nach dem Moss-Patent hat sich die optimale Konfiguration, wie sie über gleichartige Modellversuche ermittelt wurde, für die originalgrosse Kammer als richtig bestätigt. In Vertikalrichtung vorgenommene Längs- und Querschnitte dieses Modells sind in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Vorschläge zur Ausgestaltung der Kammer wurden getestet, indem ein Stoss von 0,3 cc konzentriertes Kalium-Permanganat in die Einlassleitung injiziert wurde. Die Zirkulation wurde visuell überwacht, und es wurden Videobänder von der Farbdispersion in der Modellkammer aufgenommen. Die ermittelten Zirkulationsmuster sind in den Fig. 5 und 6 abgebildet. Es wurde beobachtet, dass sich bei der gezeigten Pfannen- und Leitblechanordnung gleichförmige Bedingungen in einer sehr kurzen Zeit (weniger als 30 sec) entwickelten.

Zur Erzielung bester Resultate sollte die Kammer relativ lang und schmal sein, mit einer Breite von etwa der Hälfte oder weniger als die Hälfte ihrer Länge. Jedoch arbeitet die Anordnung auch dann, wenn sie breiter ausgeführt wird, selbst dann wenn sie quadratisch ist. Bei solch einer Form werden gleichförmige Bedingungen (der Durchmischung) letztendlich erhalten, jedoch erfordert es bei einer gegebenen Luftströmung eine längere Zeit bis ein Ausgleich sich entwickelt hat. Bei diesen breiteren Kammern werden die Leitbleche 12 und 17 oder äquivalente Mittel zum Begrenzen der Strömung noch wichtiger.

Spezielles Ausführungsbeispiel

Die derzeit optimale Realisierung der Erfindung bezieht sich auf eine Kammer, die etwa halb so gross ist wie die Kammer in Fig. 1 des Moss-Patents. Die Kammer ist etwa 125,3 cm (5054 inches) lang, 67,3 cm (26 Vi inches) breit und 127 cm (50 inches) hoch. Die Pfannen 4,6 und 8 sind 58,4 cm (23 inches) breit, 119,4 cm (47 inches) lang und besitzen einen Abstand von 3,2 cm (1 V* inches) vom Gehäuse an allen vier Seiten. Die Leitplatte 12 ist 2,4 cm (15/16 in-

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ches) breit und spart einen Zwischenraum 14 von 0,8 cm (5/ 16 inches) aus. Die Leitplatten 16 und 18 sind 3,2 cm (1 Vi inches) breit, um so den Abstand 10 auszufüllen, dort, wo sie eingepasst sind.

Die Abstände 20 und 22 sind 31,1 cm (12 lA inches) lang. Die Leitplatte 17 ist 1,6 cm (5/8 inches) breit. Das Gehäuse besteht aus nichtrostendem Stahl mit einer einzigen Glastür an jedem Ende, entsprechend der Tür 41 des Moss-Patents.

Nachdem eine spezielle Ausführungsform der Erfindung detailliert beschrieben wurde, wird deutlich, dass verschiedene Abwandlungen erfolgen könnten. Beispielsweise ist die Oberseite der Kammer flach ausgebildet dargestellt, sie könnte jedoch auch pyramidenförmig ausgestaltet sein, wie im Moss-Patent gezeigt wurde, wobei jedoch der Einlass, der sich hier über dem einzigen Schalenstapel befindet, zentrisch ausgerichtet sein würde. Der Fluidstrom könnte auch von unten nach oben verlaufen. In diesem Fall würden die Leitplatten um die am weitesten unten liegende Pfanne herum weggelassen werden und eine zusätzliche Pfanne, die von Leitplatten, wie die Leitplatten 16 und 18, umgeben ist, würde oberhalb der auf der Pfanne 4 liegenden Käfigeinheiten ergänzt werden. Obwohl das spezifische Ausführungsbeispiel für einen Einsatz von Luft oder andere Gase konzipiert ist, wäre auch eine Behandlung mit Flüssigkeit in der Kammer desselben Grundaufbaus durchführbar. Dies wird verdeutlicht durch den Einsatz einer mit Flüssigkeit arbeitenden Kammer als ein Modell für die Tests des beschriebenen Konzepts.

Der Schutzumfang für die beschriebene Erfindung wird allein von den zugehörigen Ansprüchen umrissen.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Fluid-Behandlungskammer, gekennzeichnet durch a) undurchlässige, im wesentlichen vertikal gerichtete vordere, hintere und seitliche Wände sowie abgeschlossene obere und untere Enden,

b) einen Fluideinlass (24) in einem der Endabschlüsse,

c) einen Ftuidauslass (28) in dem anderen Endabschluss,

d) eine einlassseitige Ablenkung (26) neben dem Einlass (24), die entsprechend aufgebaut und angeordnet ist, um dem Einlass zugeführtes Fluid in Richtung auf die im wesentlichen vertikalen Wände abzulenken,

e) mehrere undurchlässige, im wesentlichen horizontale Pfannen (4, 6,8) innerhalb der Kammer (2), wobei jede Pfanne, ausser der am weitesten vom Einlass abgewandt liegenden, in einer Entfernung von den Vertikalwänden vorgesehen ist und zwar um Abstände, die ausreichend gross sind, um einen genügend umfangreichen Fluidstrom entlang der Wände zu gestatten und den strömungsabwärts liegenden Pfannen Fluid zuzuführen, wobei diese Abschnitte (10,14), verglichen mit den Horizontalabmessungen der Pfannen klein sind, und die Pfannen ansonsten die gesamte Querschnittsfläche der Kammer überdecken und f) eine Drosselanordnung (16,17,18), um einen Fluidstrom zwischen den vertikalen Wänden und der am weitesten vom Einlass entfernt liegenden Pfanne, mit Ausnahme eines Flächenabschnitts (20,22) im Bereich der Mittelebene der Kammer zu unterbinden.

2. Fluid-Behandlungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der offene Abstand (14) zwischen einem Rand zumindest einer Zwischenpfanne (6) und ihrer benachbarten Vertikalwand kleiner ist als der Abstand zwischen dem gegenüberliegenden Rand dieser Pfanne und der diesem Rand benachbarten Vertikalwand.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Fluid-Behandlungskammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitplatte (12) entlang eines Randes einer Zwischenpfanne (6) vorgesehen ist, um den Abstand zwischen dem Rand und der Kammerwand teilweise abzudecken.

4. Fluid-Behandlungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Abstände zwischen den Rändern der Pfannen und der Kammerwand zwischen 5% bis 10% der kleinsten Horizontalabmessung der Pfannen liegt.

5. Fluid-Behandlungskammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung (16,17,18) vorgesehen ist, die zwei Öffnungen (20,22) zwischen der am weitesten vom Einlass (24) entfernt liegenden Pfanne (8) und den Vertikalwänden ausbildet, dass diese Öffnungen unterschiedliche Öffnungsflächen besitzen und an gegenüberliegenden Seiten der Pfanne (8) vorgesehen sind und dass die schmalere Öffnung (20) neben deijenigen Vertikalwand, die der an der Zwischenpfanne (6) vorgesehenen kleineren Öffnung (14) gegenüberliegt, vorgesehen ist.

6. Fluid-Behandlungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluideinlass (24) am oberen Ende angeordnet ist, dass drei übereinanderliegende, etwa gleich grosse Pfannenschalen (4, 6,8) vorgesehen sind, dass die oberste Schale (4) von einem Öffnungsbereich von etwa gleicher Breite entlang seines Umfangs umgeben ist, dass die mittleren und unteren Schalen (6, 8) von den Vertikalwänden Abstände besitzen, die praktisch gleich breit sind wie der besagte Öffnungsbereich, dass eine erste Leitplatte (12) entlang eines Randes der Zwischenpfannenschale (6) angeordnet ist, die einen Abschnitt des Raumes zwischen dieser Schale und den benachbarten Vertikalwand ausfüllt, dass ein Paar U-förmiger Leitplatten (16,18) zwischen der am weitesten unten liegenden Schale und den Vertikal-Seitenwänden vorgesehen ist, dass diese Leitplatten eine Breite besitzen, die praktisch dem Abstand zwischen der Schale und den Vertikalwänden entspricht, dass die Enden der U-förmigen Leitplatten auf Abstand zueinander liegen, um in der Nähe der Mittelebene der Kammer Öffnungsabschnitte auszubilden, dass eine letzte Leitplatte (17) die Öffnung an der der ersten Leitplatte (12) gegenüberliegenden Kammerseite teilweise abdeckt und dass sich der Fluidauslass (28) unterhalb der untersten Pfannenschale (8) befindet.

7. Fluid-Behandlungskammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Zwischenpfannenschalen sowie Leitplatten zwischen dem einen Rand einer jeden solchen Schale und der benachbarten Vertikal-Seitenwand vorgesehen sind, dass die Leitplatten neben aufeinanderfolgenden Pfannenschalen an einander gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sind, um eine hin- und hergehende Bewegung des Fluids zu erzeugen, indem sich dieses durch die Kammer nach unten bewegt.