DE1189522B - Device for the finest distribution of gases in liquids - Google Patents
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Description
Vorrichtung zur feinsten Verteilung von Gasen in Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur feinsten Verteilung von Gasen in Flüssigkeiten. Unter .Gas« ist im folgenden sowohl jeder beliebige gasförmige Körper, sowohl rein als auch im Gemisch mit anderen, z. B. Sauerstoff, Kohlensäure, Wasserstoff, atmosphärische Luft usw., als auch Dampf zu verstehen. Das »Gas« kann auch mit flüssigen oder festen feinsten Teilchen durchsetzt sein.Device for the finest distribution of gases in liquids The invention relates to a device for the finest distribution of gases in liquids. In the following, "gas" means any gaseous body, both pure as well as in a mixture with others, e.g. B. Oxygen, carbonic acid, hydrogen, atmospheric To understand air, etc., as well as steam. The "gas" can also be mixed with liquid or solid be interspersed with the finest particles.
Bekannte Vorrichtungen zur Verteilung von Gasen in Flüssigkeiten bestehen aus einer zugleich zur Gas zufuhr dienenden Hohlwelle mit einer hohlen Nabe, an die sich Hohlkörper anschließen, welche mittels der Welle in dem die zu begasende Flüssigkeit enthaltenden Gefäß in Drehung versetzt werden. Diese rotierenden Hohlkörper haben meist die Form von langen Rohren oder Hohlflügeln, die an ihrer Oberfläche Öffnungen für den Durchtritt des Gases und für dessen Verteilung in der Flüssigkeit aufweisen. Known devices for the distribution of gases in liquids consist of a hollow shaft with a hollow shaft that also serves to supply gas Hub, to which hollow bodies are connected, which by means of the shaft in which the to The vessel containing the fumigating liquid is set in rotation. This rotating Hollow bodies usually have the shape of long tubes or hollow wings attached to their Surface openings for the passage of the gas and for its distribution in the Have liquid.
Besonders bewährt haben sich hierbei flügelartige Hohlkörper mit stromlinienförmigem Querschnitt.Here, wing-like hollow bodies with streamlined ones have proven particularly useful Cross-section.
Bei einer anderen Ausführungsform solcher Verteiler wird der rotierende Hohlkörper zugleich als Pumpe für das Ansaugen des Gases durch seine Hohlwelle verwendet, und die Austrittsöffnungen im Hohlkörper sind dabei so angeordnet, daß von diesen Öffnungen ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch radial nach außen gegen die Leitflächen eines das Gas verteilenden Stators geschleudert wird. In another embodiment of such a distributor, the rotating Hollow body also used as a pump for sucking in the gas through its hollow shaft, and the outlet openings in the hollow body are arranged so that of these Openings a gas-liquid mixture radially outwards against the baffles of a the gas distributing stator is thrown.
Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, die Leitvorrichtungen im wesentlichen über ihre Gesamtlänge als einfache, rückseitig durchgehend offene Rinnen auszubilden und mit so hoher Geschwindigkeit in Rotation zu versetzen, daß hinter den Leitvorrichtungen in der Flüssigkeit langgestreckte Vakuolen entstehen, um so eine besonders wirksame Verteilung des Gases im Wirbelzopf der Vakuolen zu erzielen. It has also been proposed that the guiding devices in essentially as simple channels that are open at the rear over their entire length to train and to set in rotation at such a high speed that behind elongated vacuoles arise in the liquid in the guide devices, so as to do so to achieve a particularly effective distribution of the gas in the vortex braid of the vacuoles.
Es wurde nun gefunden, daß derartige rinnenartige Leitvorrichtungen für die Erzeugung der Vakuolen auf der Rückseite nicht offen sein müssen, weil sich die Vakuolen jedenfalls bei hinreichender Rotationsgeschwindigkeit der Rinnen, ausgehend von den äußersten Mantellinien der Rinnen, mit Stromlinienprofil ausbilden. Diese Tatsache wird erfindungsgemäß in nutzbringender Weise ausgewertet, um in derartigen rinnenartigen Leitvorrichtungen Flüssigkeitskanäle auszubilden, die vorteilhaft für die Zuleitung von Flüssigkeit herangezogen werden können. It has now been found that such channel-like guide devices for the creation of the vacuoles on the rear side do not have to be open, because the vacuoles, in any case, at a sufficient speed of rotation of the grooves from the outermost surface lines of the channels, form with a streamlined profile. These According to the invention, fact is exploited in a useful manner in order to obtain such Form channel-like guide devices liquid channels that are advantageous can be used for the supply of liquid.
Zu diesem Zweck geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zur feinsten Verteilung von Gasen in Flüssigkeiten mit Hilfe von radial zu einer mindestens angenähert vertikalen Drehachse angeordneten, ro- tierenden, rinnenartigen Leitvorrichtungen, an deren Rückseite das Gas unter Druck zugeführt wird. Die Erfindung besteht darin, daß in jeder rinnenartigen Leitvorrichtung ein mit einer zentralen Anschlußleitung verbundener Flüssigkeitszuleitungskanal vorgesehen ist, der auf der Rückseite der Leitvorrichtung Öffnungen aufweist, die einen Austritt der über die zentrale Anschlußleitung zugeführten Flüssigkeit ermöglichen, wobei die Leitvorrichtungen mit so hoher Geschwindigkeit rotieren, daß längs ihrer Rückseite in der Flüssigkeit eine Vakuole entsteht. For this purpose, the invention is based on a device for finest distribution of gases in liquids using radial to at least one approximately vertical axis of rotation arranged, ro- animal, channel-like guiding devices, at the back of which the gas is supplied under pressure. The invention consists in that in each channel-like guide device one with a central connection line connected liquid supply channel is provided on the back of the Guide device has openings, which have an outlet via the central connecting line allow supplied liquid, with the guide devices at such a high speed rotate so that a vacuole is created in the liquid along its rear side.
Es wurde gefunden, daß bei Begasungsvorrichtungen mit umlaufenden Vakuolen die Durchmischung des Gases mit der zu begasenden Flüssigkeit dadurch gesteigert werden kann, daß die zu begasende Flüssigkeit in das Innere der während des Betriebes der Vorrichtung erzeugten Vakuolen eingebracht wird. Dadurch werden nämlich die Wirbel, welche von der die Vakuolen erzeugenden Rinnenfläche abgehen, zur innigen Vermischung der frisch zu begasenden Flüssigkeit mit dem eingeführten Gas nutzbar gemacht. It has been found that with gassing devices with rotating Vacuoles increase the mixing of the gas with the liquid to be gassed can be that the liquid to be fumigated into the interior of the during operation the device generated vacuoles is introduced. This means that the Vortices, which emerge from the surface of the channel creating the vacuoles, to the intimate Mixing of the freshly gassed liquid with the introduced gas can be used made.
Die an der Leitfläche anliegende Grenzschicht der bereits im Behandlungsgefäß befindlichen Flüssigkeit kann in dem der Leitvorrichtung folgenden Verzögerungsgebiet der Strömung den in der äußeren, sogenannten gesunden Strömung auftretenden Druckanstieg mangels kinetischer Energie nicht mitmachen und löst sich in mehr oder weniger starken Wirbeln von der Leitfläche ab. Diese abgehende Wirbelschicht bildet das Randgebiet der Vakuole, nimmt Gasteile aus der Vakuole in sich auf und befindet sich in turbulenter Bewegung. In diese innig mit Gas vermischte Zone wird die frisch zu begasende Flüssigkeit aus dem die Vakuole erzeugenden Hohlkörper eingebracht. The boundary layer lying on the guide surface is already in the treatment vessel located liquid can in the deceleration area following the guide device the flow the pressure increase occurring in the outer, so-called healthy flow for lack of kinetic energy do not participate and dissolve in more or less strong Swirl away from the guide surface. This outgoing fluidized bed forms the edge area the vacuole, absorbs gas parts from the vacuole and is located themselves in turbulent motion. In this zone, which is intimately mixed with gas, the becomes fresh liquid to be gassed introduced from the hollow body producing the vacuole.
Zur Bildung des Flüssigkeitszuleitungskanals kann die rinnenartige Leitvorrichtung rückseitig mit einer im wesentlichen ebenen Wand abgeschlossen sein, die an ihren Rändern Öffnungen für den Flüssigkeitsaustritt freiläßt. To form the liquid feed channel, the channel-like The rear of the guiding device must be closed off with an essentially flat wall, which leaves openings free at its edges for the escape of liquid.
Bei einer anderen Ausführungsform wird die rinnenartige Leitvorrichtung durch einen biegsamen Flügel gebildet, in dem ein zugleich als Tragarm für den Flügel dienendes Leitungsrohr angeordnet ist, das die Öffnungen für den Flüssigkeitsaustritt aufweist. In another embodiment, the channel-like guide device formed by a flexible wing in which a support arm for the wing Serving pipe is arranged, which the openings for the liquid outlet having.
In den Zeichnungen sind schematisch verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, an denen noch weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert werden sollen. Alle nicht unmittelbar mit der Erfindung zusammenhängenden Einzelheiten wie Antrieb, Zu- und Ableitung von Gas und Flüssigkeit aus dem zu begasenden Gefäß usw., wurden fortgelassen. Various embodiments are schematically shown in the drawings of the invention shown, in which still further features of the invention Device to be explained. All not directly related to the invention Details such as drive, supply and discharge of gas and liquid from the gas to be fumigated Vessel, etc., have been omitted.
Fig. 1 und 2 stellen einen Vertikalschnitt bzw. eine gegen diese Schnittebene gedrehte, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Verteilvorrichtung gemäß der Erfindung dar; F i g. 3 zeigt einen Horizontalschnitt zu F i g. 2; Fig.4 bis 6 stellen verschiedene Querschnitte durch die Leitvorrichtung nach den Linien 4-4, 5-5 bzw. 6-6 in Fig. 3 dar; Fig. 7 zeigt eine andere Ausführung der Leitvorrichtung im Querschnitt. Fig. 1 and 2 represent a vertical section and one against this Section plane rotated, partially sectioned side view of a distribution device according to the invention; F i g. 3 shows a horizontal section to FIG. 2; Fig. 4 to 6 represent different cross-sections through the guide device according to the lines 4-4, 5-5 and 6-6, respectively, in Figure 3; Fig. 7 shows another embodiment of the guide device in cross section.
Bei der Verteilvorrichtung nach den F i g. 1 bis 3 wird das zu verteilende Gas über eine Rohrleitung al einer hohlen Nabe a zugeführt, die entweder von unten her mittels einer zusätzlichen Welle oder aber von oben her mittels der in diesem Falle zugleich als Hohlwelle dienenden Rohrleitung a1 in Drehung versetzt wird. Mit der hohlen Nabe a bzw. mit einer hohlkörperartigen Verlängerung a' derselben sind rinnenartige Leitvorrichtungen b verbunden, deren konkave oder offene Seite der Drehrichtung abgekehrt ist. Diese Leitvorrichtungen b verlaufen von der Drehachse aus zweckmäßig geradlinig bis in die Nähe der Gefäßwandung. Die Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 ist mit zwei diametral gegenüberliegenden Leitvorrichtungen ausgestattet. Die Anzahl dieser Leitvorrichtungen kann natürlich erhöht werden, solange die von einer Leitvorrichtung erzeugte Vakuole nicht durch die nachfolgende Leitvorrichtung gestört wird. In the case of the distribution device according to FIGS. 1 to 3 will be the one to be distributed Gas is supplied via a pipe al to a hollow hub a, either from below by means of an additional shaft or from above by means of the one in this Case at the same time serving as a hollow shaft pipe a1 is set in rotation. With the hollow hub a or with a hollow body-like extension a 'of the same are channel-like guide devices b connected, the concave or open side the direction of rotation is reversed. These guide devices b extend from the axis of rotation from expediently straight up to the vicinity of the vessel wall. The device according to 1 to 3 is equipped with two diametrically opposed guide devices. The number of these guide devices can of course be increased as long as that of A vacuole generated by a guide device is not caused by the following guide device is disturbed.
Die rinnenartige Leitvorrichtung b, die an den Hohlkörperansatz a' der Nabe a anschließt, ist, wie insbesondere die Schnitte nach den F i g. 3 bis 6 zeigen, auf der konkaven Seite durch ein Stegblech e so abgedeckt, daß an den beiden Längsrändern dieses Stegbleches, welche dem Rinnenprofil b zugekehrt sind, schmale Schlitzes und g freibleiben. In den auf diese Weise gebildeten teilweise geschlossenen Kanal h mündet im Bereich der Nabe a eine Zuführungsleitung i für die zu begasende Flüssigkeit; die Leitung i mündet z. B. in einen die Rohrleitung a umgebenden Einlauftrichter k. The channel-like guide device b, which is attached to the hollow body attachment a ' the hub a adjoins is, as in particular the sections according to FIGS. 3 to 6 show, covered on the concave side by a web plate e so that on the both longitudinal edges of this web plate, which face the channel profile b, narrow slit and g remain free. In those formed in this way partially closed channel h opens in the area of the hub a, a supply line i for the liquid to be fumigated; the line i opens z. B. in a pipeline a surrounding inlet funnel k.
Wird diese Verteilvorrichtung im Sinne des in F i g. 3 eingezeichneten Pfeils derart in Drehung versetzt, daß die konkaven Seiten der Leitprofile der Drehrichtung abgekehrt sind, so werden diese Pro- file bzw. die Leitvorrichtungen von der sie umgebenden Flüssigkeit in der in F i g. 6 gezeigten Weise umströmt. Die dem Leitprofil b am nächsten liegenden Flüssigkeitsfäden bilden eine Vakuole V, in derem Inneren das z. B. über die Hohlwelle a,, die Nabe a und deren Verlängerung a' durch die Austrittsöffnung c zuströmende Gas sich nach außen fortbewegt. Die zu begasende frische Flüssigkeit strömt dabei aus der Leitung i in den Kanal h und wird von dort durch die schlitzartigen Öffnungen f, g (Fig.5 und 6) in die turbulente Randschicht der Vakuole eingebracht. Das Gas wird zum Teil bereits durch die die Vakuole umströmende Flüssigkeit in kleine Blasen aufgelöst, im wesentlichen aber erst im Wirbelzopf der Vakuole zu feinsten Blasen zerrieben und mit der in die Vakuole eingebrachten bzw. diese umgebenden Flüssigkeit vermischt. If this distribution device in the sense of FIG. 3 drawn Arrow set in rotation in such a way that the concave sides of the guide profiles of the direction of rotation have turned away, these pro file or the routing devices from which they surrounding liquid in the in F i g. 6 flows around the manner shown. The guiding profile b closest liquid threads form a vacuole V, inside of which the Z. B. on the hollow shaft a ,, the hub a and its extension a 'through the Outlet opening c inflowing gas moves outward. The one to be fumigated fresh liquid flows from the line i into the channel h and is from there through the slot-like openings f, g (Fig. 5 and 6) into the turbulent surface layer introduced into the vacuole. Some of the gas is already flowing through the flow around the vacuole Liquid dissolved in small bubbles, but essentially only in the pigtail The vacuole was crushed to the finest bubbles and then introduced into the vacuole or these surrounding liquid mixed.
Soll die Menge des in der Flüssigkeit zu verteilenden Gases bei jeweils angemessenem Leistungsverbrauch variiert werden, so kann die senkrechte Höhe (Schattenfläche) der die Vakuole erzeugenden Leitvorrichtung b gemäß F i g. 7 veränderbar gemacht werden, indem die Leitvorrichtung durch einen normalerweise ebenen, elastisch verformbaren Flügel d gebildet wird, hinter dem sich ein zugleich als Tragarm für den Flügel dienendes und den Kanal h bildendes Leitungsrohr r befindet, das Öffnungenf,g für den Flüssigkeitsaustritt aufweist. Wird diese Vorrichtung in Drehung versetzt, so verformt sich der elastische Flügel d zufolge der Verschiedenheit der von beiden Seiten her auf ihn einwirkenden Drücke. Der Flügel d nimmt daher in der Flüssigkeit die in Fig. 7 angedeutete, konkav verformte oder rinnenartige Gestalt an. Die Flüssigkeitsschichten werden, von der Zuströmseite ausgehend, abgelenkt und schließen sich in einiger Entfernung wieder bis zu einem gewissen Grad. Es entsteht also eine Vakuole V. Die Höhe und Länge dieser Vakuole V sind von der Menge des die Vakuole durchströmenden Gases abhängig. Der Flügel d kann aus Gummi oder Kunststoff von entsprechender Elastizität oder auch aus einem dünnen Metallblech bestehen. Should be the amount of gas to be distributed in the liquid at each appropriate power consumption can be varied, so the vertical height (shadow area) the guide device b generating the vacuole according to FIG. 7 made changeable be made by the guide device by a normally flat, elastically deformable Wing d is formed, behind which a at the same time as a support arm for the wing serving and the duct h forming conduit r is located, the openings f, g for has the liquid outlet. If this device is set in rotation, so the elastic wing d deforms according to the difference between the two Side pressures acting on him. The wing d therefore takes in the liquid the concavely deformed or channel-like shape indicated in FIG. 7. The layers of liquid are deflected, starting from the upstream side, and close in some Distance again to some extent. A vacuole thus arises. The The height and length of this vacuole V depend on the amount of the flowing through the vacuole Gas dependent. The wing d can be made of rubber or plastic of appropriate elasticity or consist of a thin sheet of metal.
Bei dem an Hand der Fig. 1 bis 7 beschriebenen Ausführungsbeispiel tritt eine Umwälzung der zu begasenden Flüssigkeit innerhalb des die Flüssigkeit enthaltenden Gefäßes ein, wenn die oberen Enden der die Flüssigkeit in den Kanal h der Leitvorrichtung b, e führenden Anschlußrohre i mit einem trichterförmigen Einlaufkörper k versehen werden (Fig. 1), dessen Oberkante unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt. Bei Weglassen des Einlauftrichters k kann zwecks Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit das Einlaufende des Rohres i mit einem die Drehrichtung weisenden Einlaufmundstück versehen sein. In the embodiment described with reference to FIGS a circulation of the liquid to be gassed occurs within the the liquid containing vessel when the upper ends of the liquid in the channel h of the guide device b, e leading connection pipes i with a funnel-shaped Inlet body k are provided (Fig. 1), the upper edge of which is below the liquid level lies. If the inlet funnel k is omitted, the circulation speed can be increased of the liquid the inlet end of the tube i with one pointing the direction of rotation Be provided inlet mouthpiece.
Ordnet man den Einlauftrichter k oberhalb des Flüssigkeitsspiegels an, so kann die zu begasende frische Flüssigkeit der Vakuole über die schlitzartigen Öffnungen f, g aus dem Kanal h von außen her zugeführt werden. Statt dessen kann auch mittels einer Pumpe Flüssigkeit im Kreislauf aus dem Sumpf des Gefäßes, gegebenenfalls über einen Wärmeaustauscher, in den Einlauftrichter k gefördert werden. The inlet funnel k is arranged above the liquid level on, the fresh liquid to be gassed can pass the vacuole via the slit-like Openings f, g are fed from the channel h from the outside. Instead, you can also by means of a pump liquid in the circuit from the bottom of the vessel, if necessary Be conveyed via a heat exchanger into the inlet funnel k.
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