Vorrichtung um gasförmige Fluida und Flüssigkeiten miteinander in innige Berührung zu bringen. Es sind bereits viele Vorrichtungen in Vorschlag gebracht worden, um gasförmige Fluida und Flüssigkeiten miteinander in innige Berührung zu bringen. Die meisten dieser Vorrichtungen waren so konstruiert, dass das gasförmige Fluidum möglichst weit gehend in zahlreiche Ströme zerteilt wurde und diese mit einer möglichst grossen Flüssig- keitsoberfläche innig und lauge in Berührung gebracht wurden.
Nur verhältnismässig wenige der bekannten Vorrichtungen sing so einge richtet, dass die Gase oder Dämpfe in die Flüssigkeiten eingeleitet werden, denn schon bei geringer Eintauchtiefe erforuern die meist grossen Gasmengen, die durch die Flüssigkeit befördert werden müssen, einen erheblichen Kraftverbrauch.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun eine Vorrichtung, um gasförmige Fluida und Flüssigkeiten miteinander in innige Berührung zu bringen, welche eine in einem Behälter drehbar gelagerte Walze mit Antrieb besitzt, um die in die Flüssigkeit eintauchende Walze in so rasche Drehung versetzen zu können, dar gasförmiges Fluidum in die Flüssigkeit hineingerissen und zugleich von der Walze ein flüssigkeitsregen in das gasförmige Fluidum abgeschleudert wird.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in zwei Ausführungsformen bei spielsweise veranschaulicht.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine erste Ausführungsform, Fig. 2 ist eine Ansicht von oben; Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 ist a ein kastenförmiger Behälter zur Aufnahme einer Flüssigkeit b. Der Kasten hat eine gasdichte Decke c, in der sich eine Eintrittsöffnung d und eine Austrittsöffnung e für das Gas befindet. Mitten in dem Behälter a ist eine mit Antrieb versehene Walze derart gelagert, dass sie mit grosser Geschwindigkeit, beispielsweise mit 5 in see. in Umdrehung versetzt werden kann.
Sie befindet sich in solcher Entfernung von der Decke des Be hälters, dass über ihr ein genügender freier Raum bleibt. durch den das Gas sich von der Eintrittsöffnung d nach der Austritts- öffnung e bewegen kann. Der Behälter ist soweit mit Flüssigkeit gefüllt, dar die Walze f unten in die Flüssigkeit b eintaucht, beispiels weise mit<B>50</B> , u des Volumens der Walze.
Der Antrieb der Walze erfolgt zum Beispiel von einem (nicht gezeichneten) Motor durch Riemenübertragung auf eine auf der Welle g der iValze sitzende Riemenscheibe lt. Die Flüssigkeit kann im Behälter eingeschlossen sein oder kann in beliebiger Richtung durch fliessen. In letzterem Falle kann durch passend anebrachte-Cberlauföffnungen für einen gleich hohen Stand des Flüssigkeitsspiegels gesorgt werden. Zweckmässig wird man die Überlauf= Öffnung regelbar einrichten, um den Flüssig keitsstand regulieren zu können.
In der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Walze<I>f 1 in</I> dem Behälter<I>a 1</I> so eingebaut, daf, zwischen der )r'Palze und der Decke c 1 des Behälters nur ein für eine ungehinderte Drehung der Walze nötiger Zwischenraum übribleibt, sn dass dort so gut wie kein Gasdurchgang stattfinden kann und eine fast gasdichte Trennung des Gasraumes .il am Eirr-,
'rittsende des Behälters vor der Walze von dem Gasraum i.2 am Austrittsende des Behälters hinter der Walze erreicht wird. Auf)erdem ist noch eine Schirmwand k an gebracht, die so ausgebildet ist, dass durch sie die Trennung der Räume il und i\ ver- voll,ständigt wird, so dass fast alles Gas gez@.v ungen wird, unter der Walze durch die Flüssigkeit zu gehen.
Da die Walze bei der Drehung im we sentlichen nur die Reibung an der Flüssig keitsoberfläche und in den Lagern zu über- wirden hat, ist der Kraftbedarf trotz inten siver Wirkung ausserordentlich gering.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Wird die Walze in rasche Um drehung versetzt,. so Wird infolge Adhäsion eine Flüssigkeitsschicht auf der Walzenober fläche hängen bleiben und mitgeführt. Ausser dem wird die Flüssigkeit unter der Walze bei deren Drehung infolge Reibung in eine entsprechend rasche Bewegung nach vorwärts im Drehsinne versetzt.
Durch die Re:bung- des Gases an der Oberfläche der Walze und der darunter hinbewegten Flüssigkeit wird das zwischen Walze und Flüssigkeitsoberfliiche befindliche Gas mitgerissen und gezwungen, in feinzerteilter Form in die Flüssigkeit unter der Walze einzudringen. Dadurch entsteht eine innige Mischung (Lösung, Emulsion) von Gas in Flüssigkeit, so dass Gelegenheit zür einer intensiven Wechselwirkung zwischen beiden geschaffen ist.
Gleichzeitig tritt aber noch eine andere Wirkung ein. Bei zunehmender Umdrehungs- geschwindigkeit der Walze kommt der Augen blick, wo die Adhäsionskraft der auf der Wal zenoberfläche haftenden Flüssigkeitsschicht von der Fliehkraft überwunden wird und die Flüssigkeit in Tropfenform abgeschleudert und in den Gasraum eingespritzt wird.
Es entsteht dann ein mit zunehmender U rndre- hungsgeschwindigkeit immer dichter und feiner werdender Flüssigkeitsregen um die Walze in dem Gasraum, der das über der Walze befindliche Gas in wirksamster GG'eise durch dringt und benetzt, so dass auch auf diese Weise Gelegenheit zu einer intensiven Wech- selwirkung zwischen Gas und Flüssigkeit geboten ist.
Befördert wird diese auch noch dadurch; dass die auf die Flüssigkeitsoberfläche beiderseits der Walze zurückfallenden Tropfen Gas in die Flüssigkeit hineinreissen und Spritzer in den Gasraum senden.
Tritt nun zum Beispiel bei der Ausfüh rungsform nach Fig. I und 2, während die Walze in rascher Umdrehung begriffen ist, Gas durch die Öffnung d_ ein, so gerät es in einen äusserst feinverteilten Flüssigkeitsregen und wird von ihm durchsetzt. Ein Teil des Gases wandert, durch diesen Regen in seiner Geschwindigkeit gehemmt und daher zu aus giebiger Berührung gezwungen, von der Ein trittsöffnung d nach der Austrittsöffnung e über die Wale hinweg. Ein anderer geringerer Teil des Gases wird von den niederfallenden Tropfen in die Flüssigkeitsoberfliiche hinein getrieben und mischt sich sclraurnbildend mit dieser.
Ein dritter Teil endlich wird durch die Walze in die Flüssigkeit hineingerissen und unter dem Einfluss der starken mechani schen Einwirkung zwischen der bewegten Flüssigkeitsoberfläche und der sich rasch drehenden Walzenfläche in die Flüssigkeit hineingerissen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 gelangt das Gas auf der Eintrittsseite in den 'tropfregen. wird zum Teil von ihm in die Flüssigkeit gleichsam hineingepeitscht und kann im übrigen nur in dem Male, als es von der Walze mitgerissen und durch die Flüssigkeit befördert wird, auf die andere Seite der Walze in den Austrittsraum gelan gen. Bei dieser Ausführungsform ist die durch die Vorrichtung hindurchgehende Gas menge zwar wesentlich geringer, aber alles eintretende Gas kommt in so vollkommene Berührung finit der Flüssigkeit, wie es zum Beispiel nur durch Emulgierung möglich wird.
Die beschriebenen Wirkungen lassen sich durch einfache Änderungen an den Vorrich tungen abschwächen und verstärken. Zunächst kann die Eintauchtiefe der Walze abänderbar sein und wird damit eine Verminderung oder Vermehrung des Tropfenfalls und der Walz- wirkung erzielt. Dasselbe kann auch durch Veränderung der Geschwindigkeit der Um drehung und durch Wahl verschiedener Wal zendurchmesser erzielt werden. Die höchste Wirkung wird durch eine hohe Geschwindig keit, grossen Durchmesser und geringe Ein tauchtiefe der Walze erzielt.
Von Einfluss auf die Tropfenbildung und die Walzenwir kung ist auch die Oberflächenbeschaffenheit der Walze. Günstig wirkt in vielen Fällen eine raube Oberfläche, die zum Beispiel durch Riffelung, Körnung, Umlegung von Geweben (Draht) und dergleichen erzielt werden kann, oder die Anordnung von Vertiefungen oder Erhöhungen verschiedener Art auf der Walze.
Die Anwendbarkeit der Vorrichtung ist vielseitig. In erster Linie ist sie für solche Fälle brauchbar, wo es sich um die Herbei führung einer Einwirkung von gasförmigen Fluiden (Gas und Dämpfe) und Flüssigkeit aufeinander handelt, zum Beispiel bei der Bindung eines chemisch aktiven Ciases durch eine Flüssigkeit.
Weiterhin bei der Lösung von Gas in einer Flüssigkeit und auch bei der Vereinigung eines Gases mit einem in einer Flüssigkeit aufgeschäumten Stoff. Günstig wirkt die Vorrichtung bei der Einleitung und Durchführung von Gasreaktionen unter dem Einfluf, von Katalysatoren. Schliesslich ist sie auch bedeutungsvoll für die Gasreinigung.