DE1190435B

DE1190435B - Vorrichtung zur feinsten Verteilung von Gasen in Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1190435B
Application number: DEP24890A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Vogelbusch
Original assignee: Patentauswertung Vogelbusch GmbH; Vogelbusch GmbH
Current assignee: Patentauswertung Vogelbusch GmbH; Vogelbusch GmbH
Priority date: 1959-05-16
Filing date: 1960-04-22
Publication date: 1965-04-08

Description

Vorrichtung zur feinsten Verteilung von Gasen in Flüssigkeiten Es ist bereits eine Vorrichtung zur Verteilung eines Gases in einer Flüssigkeit bekannt, bei der das Gas in die Flüssigkeit durch Leitvorrichtungen eingeführt wird, die um eine lotrechte Achse rotieren.
Die Leitvorrichtungen bestehen aus schwach gebogenen Rohren, die in einer gemeinsamen, auf der Drehachse senkrecht stehenden Ebene liegen und die auf der der Drehrichtung abgekehrten Rückseite als offene Rinnen ausgebildet sind. Wird den rotierenden Rohren durch die hohle Drehachse ein Gas zugeführt, bildet es nach seinem Austritt aus den Rohren je eine durch die umgebende Flüssigkeit begrenzte Vakuole. Das Gas wird zu einem Teil bei der Berührung mit der durch die Flüssigkeit gebildeten Wand der Vakuole infolge Wirbelbildung und zum andern Teil am hinteren Ende der Vakuole bzw. in deren Wirbelzopf in eine Vielzahl feiner Blasen aufgelöst, wodurch eine feine Verteilung des Gases in der Flüssigkeit zustande kommt.
Die angenähert radial verlaufenden Leitvorrichtungen der bekannten Begasungsvorrichtung erzeugen je eine langgestreckte Vakuole, an deren in der Nähe der Drehachse gelegenen Teilen eine geringere Geschwindigkeit als an den von der Drehachse entfernten Teilen herrscht.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, auf der ganzen Länge der Leitflächen gleiche Strömungsverhältnisse herbeizuführen und innerhalb des Flüssigkeitsbehälters einen geschlossenen Flüssigkeitskreislauf zu erzeugen.
Um dies zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, die als offene Rinnen ausgebildeten Leitvorrichtungen im wesentlichen parallel zur Drehachse anzuordnen, um die sie rotieren. Dadurch wird die Größe der Gasblasen praktisch konstant. Sie hängt nunmehr bei gleichbleibenden äußeren Umständen im wesentlichen von der Relativgeschwindigkeit zwischen den Leitflächen und der diese umgebenden Flüssigkeit ab. Vergrößert man diese Geschwindigkeit, so werden die Gasblasen kleiner, im umgekehrten Falle größer. Dadurch wird es möglich, die Größe der Gasblasen dem jeweiligen Zweck innerhalb weiter Grenzen anzupassen. Dabei ist von Wichtigkeit, daß es für jede Begasungsaufgabe eine Blasengröße gibt, die optimale Verhältnisse für den Reaktionsvorgang, die Ausnutzung des Gases, den Kraftverbrauch von Begasungsvorrichtung und Gasverdichter usw. liefert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht beispielsweise bei der Hefegärung durch Drehzahlveränderung - etwa mittels eines Regelgetriebes, eines Schleifringankermotors od. dgl. - während des Betriebes eine Veränderung der Größe der Luftbläschen. In der ersten Phase der Gärung wird die Verteilereinrichtung mit der höchsten Drehzahl arbeiten. In dem Maße, wie die Menge der die Feinstverteilung begünstigenden oberflächenaktiven Stoffe in der gärenden Flüssigkeit wächst, kann die Drehzahl der Verteilereinrichtung und damit deren Kraftbedarf vermindert werden.
Des weiteren wird durch die rotierenden, senkrecht gestellten Leitvorrichtungen und ihre Verbindungsstücke mit der rotierenden Antriebswelle eine Mitrotation der diese Teile umgebenden Flüssigkeit bewirkt. Die dadurch in der Flüssigkeit auftretenden Zentrifugalkräfte bewirken im Höhenbereich der Leitvorrichtungen eine Flüssigkeitsbewegung von der Drehachse radial nach außen. Die von innen kommende Flüssigkeit strömt an den Leitvorrichtungen vorbei, steigt weiter außen nach oben und kehrt in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels nach innen zurück, so daß sich ein geschlossener Flüssigkeitskreislauf ergibt. Das durch die Leitvorrichtungen zugeführte Gas wird von der nach außen strömenden Flüssigkeit mitgerissen und dabei gleichmäßig über den horizontalen Ringquerschnitt zwischen der Innenwand des Flüssigkeitsbehälters und dem von den rotierenden Leitvorrichtungen be- schriebenen Zylinder verteilt. Infolge der Gaszufuhr ergibt sich zusätzlich ein Mammutpumpeneffekt, der den beschriebenen Flüssigkeitskreislauf noch verstärkt.
Werden nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Leitvorrichtungen auf den Drehkörper in einem Winkel gegen die Kreistangente angeordnet, ergibt sich eine Kreiselpumpenwirkung, die gleichfalls zur Verstärkung des Flüssigkeitskreislaufes beiträgt.
In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen F i g. 1, 2, 3, 4 und 5 die erfindungsgemäße Vorrichtung im Aufriß bzw. Längsschnitt, Fig. la und 2 a die Vorrichtung im Grundriß, Fig. 6 die Leitvorrichtung in einer Sonderanordnung in größerem Maßstab, Fig. 7 einige Einzelheiten der Verteilvorrichtung.
Der von der Hohlwelle h über die Nabe al angetriebene scheibenartige Hohlkörper c", c2 trägt an seinem äußeren Umfang senkrecht angeordnete Leitvorrichtungen b, die an ihrer in der Drehrichtung nacheilenden Rückseite offen sind und einen mehr oder weniger halbkreis-, spitzbogen- bzw. stromlinienförmigen Querschnitt aufweisen.
Wird diese Vorrichtung in Drehung versetzt, so bildet sich hinter jeder der Leitvorrichtungen b ein stromlinienartiger Hohlraum, dem das zu verteilende Gas über die Hohlwelle h und den Hohlkörper ct, c2 zuströmt.
Das zu verteilende Gas kann nach Fig. 2 den Leitvorrichtungen b über einen aus Rohren e gespeisten ringförmigen Hohlraum d zugeführt werden. In Abwandlung der Anordnung nach den Fig. 2 bzw. 2 a können die Leitvorrichtungen b mit den Zuführungsrohren e unmittelbar verbunden sein, wobei der ringförmige Hohlraum d entfällt.
Der Antrieb der Feinstverteilungsvorrichtung kann vom Boden m2 des Gefäßes aus erfolgen. Der Rotationskörper c1, c2 bzw. d erhält dann gemäß F i g. 3 zweckmäßig einen nach aufwärts gerichteten Zapfen g. Mit seinem unteren erweiterten Ende h2 übergreift das Rohr h, den mit dem Rotationskörper c1, c2 bzw. dem Körper a1, d, e umlaufenden Zapfen g. Dadurch bildet sich während des Betriebes der Vorrichtung ein hydraulischer Abschluß, der den unmittelbaren Übertritt von Gas über den unteren Rand des Rohrteiles h2 in die umgebende Flüssigkeit verhütet.
Die Leitvorrichtungen b können gemäß F i g; 4 an der Peripherie eines scheiben- oder glockenartigen, unten offenen Körpers i, der über eine Welle f vom Gefäßboden her angetrieben wird, angebracht sein. Das zu verteilende Gas gelangt dann über ein Rohr k, in das Innere des Drehkörpers i.
Durch tangentiale Lagerung und diffusorartige Erweiterung des Rohrendes k2 können die Übergangswiderstände für das zu verteilende Gas vermindert werden.
Die Gaszufuhr zu dem scheibenartigen Körper c1, c2 kann gemäß F i g. 5 vom Bottichboden m2 her über den Stutzen o erfolgen. Die untere Scheibe C9 des Hohlkörpers c1, c2 erhält dann zweckmäßig einen nach abwärts gerichteten Ring C3. Am Boden m2 des Gefäßes m, bis m3 wird in diesem Falle ein zylindrischer Ring m5 angebracht, welcher mit dem am Drehkörper c1, c2 sitzenden Ring c3 während des Betriebes einen hydraulischen Abschluß für das eintretende Gas bildet. Dadurch wird ein Entweichen von Gas in die umgebende Flüssigkeit für den Fall verhütet, daß etwa die Bewegungswiderstände die Saugwirkung der Vorrichtung übersteigen. Das zu zerteilende Gas wird der Vorrichtung über den Stutzen o zugeführt.
Die senkrecht zur Rotationsebene angeordneten Leitvorrichtungen b können gemäß F i g. 6 in einem Anstellwinkel a gegen die Kreistangente auf dem Rotationskörper c,, c2 bzw. d bzw. i gelagert sein.
Zur Erhöhung der Relativgeschwindigkeit zwischen den Leitvorrichtungen b und der umgebenden Flüssigkeit können nach Fig. 7 am unteren Rande eines über den Leitvorrichtungen angeordneten Zylinders n zangenartige Aufhaltevorrichtungen l, angebracht werden. Die über die Leitvorrichtungen b austretenden Gasblasen werden dann vor der Ausbildung zu ihrer vollen Größe am Lochrand abgeschert.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur feinsten Verteilung von Gasen in Flüssigkeiten mit Hilfe von Leitvorrichtungen, die seitlich von einer zumindest angenähert vertikalen Drehachse angeordnet sind und um diese Drehachse rotieren, und die als offene Rinnen ausgebildet sind, in deren hohler, der Drehrichtung abgewandten Rückseite das zugeführte Gas langgestreckte Vakuolen bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtungen (b) im wesentlichen parallel zur Drehachse (f bzw. h) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leitvorrichtungen (b) in annähernd gleichem Abstand von der Drehachse (f bzw. h) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtungen (b) auf einem scheibenförmigen, um die Drehachse (f bzw. h) rotierenden, hohlen Drehkörper (c c.,) angeordnet sind (F i g. 1, 3 und 5).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß die Leitvorrichtungen (b) auf einem hohlen Ringkörper (d) angeordnet sind, welcher durch rohrartige Arme (e) mit der Drehachse (h) verbunden ist (Fig.2).
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet. daß die Leitvorrichtungen (b) auf einen glockenartigen, mit seiner Hohlseite nach unten gerichteten, um die Drehachse (f) rotierenden Drehkörper (i) angeordnet sind (F i g. 4).
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtungen (b) auf den Drehkörpern (ct, c2 bzw. d bzw. i) in einem Winkel (oc) gegen die Kreistangente angeordnet sind (F i g. 6).
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch feststehende, gabelartige, dem Umriß der Leitvorrichtungen (b) angepaßte Bremsbleche (1,12), durch welche die rotierenden Leitvorrichtungen (b) hindurchlaufen (Fig. 7).