DE1239665B - Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren der Gasmenge, die beim kontinuierlichen Begasen von unter Druck stehenden Fluessigkeiten zur Loesung gelangt - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

BOIf

Deutsche Kl.: 12 e-4/01

Nummer: 1239 665

Aktenzeichen: K 46025 III/12 e

Anmeldffag: 28. Februar 1962

Auslegetag: 3. Mai 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Dosieren der Gasmenge, die beim kontinuierlichen Begasen von unter Druck stehenden Flüssigkeiten zur Lösung gelangt unter Verwendung eines innerhalb der Flüssigkeit angeordneten Begasers. Bei einer Reihe von technischen Verfahren, insbesondere bei der Aufbereitung von Trink- bzw. Leitungswasser, müssen kontinuierlich in größeren Flüssigkeitsmengen Gase gelöst werden, wobei die pro Volumeinheit der Flüssigkeit zur Lösung gelangende Gasmenge in engen Toleranzen zu halten ist. Bei Trinkwasser dient Ozon zur biologischen und chemischen Behandlung, und eine bestimmte Menge Sauerstoff muß gelöst werden, damit das Wasser frisch und antikorrosiv wird. Das von hochliegenden Quellen oder großen Pumpwerken gesammelte Wasser steht in der Regel unter einem Überdruck und wird auch unter Überdruck in das Versorgungssystem weitergegeben. Es ist daher von Vorteil, wenn die Begasung unter Druck durchgeführt werden kann.

Die genaue Einstellung der bei der Begasung zur Lösung gelangenden Gasmenge ist mit einer Reihe von Schwierigkeiten verbunden. Zunächst müssen die bei hohem Druck unter den genannten Umständen zur Lösung gelangenden Gasmengen erheblich unter dem bei diesen höheren Drücken geltenden Sättigungsgrad liegen. Andererseits muß die Begasung kontinuierlich, d. h. im Durchlaufverfahren erfolgen, und die Steuerung der Gaszufuhr wird dadurch erschwert, daß das Volumen der Mischgase immer größer als die zulässige Lösungsmenge ist. Davon abgesehen führt auch eine gesteuerte Zufuhr des Gases nicht zu einer genauen Einstellung der gelösten Gesamtgasmenge, da von dem zugeführten Gas immer nur ein Teil in der Flüssigkeit zur Lösung gelangt.

Gemäß der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabenstellung und Probleme die Aufsteighöhe des im Überschuß zugeführten Gases veränderbar gemacht. Auf diese Weise wird die Lösungsgeschwindigkeit der verschiedenen Gaskomponenten berücksichtigt. Es wird somit von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß die zur Lösung gelangende Gasmenge unterhalb des Sättigungsgrades unter anderem insbesondere von der Kontaktzeit zwischen dem Gas und der Flüssigkeit abhängig ist und nur zum wesentlich geringeren Teil von der zugeführten Gesamtgasmenge.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Druckgefäß zur Begasung der das Gefäß kontinuierlich durchströmenden Flüssigkeit und einem im unteren Teil des Gefäßes angeordneten bekannten Begaser. Gemäß der Erfindung ist hierbei eine in ihrer Höhe Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren
der Gasmenge, die beim kontinuierlichen
Begasen von unter Druck stehenden
Flüssigkeiten zur Lösung gelangt

Anmelder:

KERAG Kesselschmiede,
Apparate- und Maschinenbau,
Richterswil (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Hoffmann und Dipl.-Ing. W. Eitle,

Patentanwälte, München 8, Maria-Theresia-Str. 6

Als Erfinder benannt:

L. Märky, Zürich (Schweiz)

verstellbare öffnung zum Abströmen des Gases und der Flüssigkeit in dem Gefäß vorgesehen, wobei dieser Öffnung ein Ventil mit einstellbarem Durchlaßquersdhnitt zur Drosselung der Abströmung von Flüssigkeit nachgeschaltet ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Begaser im Längsschnitt, und

F i g. 2 läßt den Begaser nach F i g. 1 in Draufsicht, teilweise im Schnitt, erkennen.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten besteht aus einem Druckgefäß 1, welches einen Flüssigkeitszuflußstutzen 2 und einen Flüssigkeitsabflußstutzen 3 aufweist. Über dem Flüssigkeitszuflußstutzen 2 befindet sich im Inneren des Druckgefäßes 1 eine aus einem aufrecht stehenden Zylinder bestehende Turbulenzkammer 4, in der die Mischung zwischen dem Gas und der Flüssigkeit stattfindet. Der obere Teil des Zylinders ist, wie bei 5 gezeigt, mit Perforationen verseihen, so daß sich der Flüssigkeitsspiegel in dem Bereich der Perforationen in der Turbulenzkammer gleich einstelldn kann wie in dem übrigen Druckgefäß.

In der Turbulenzkammer ist ein um eine vertikale oder horizontale Achse drehbarer Rotor 6 vorgesehen. Der Boden 7 dieses Rotors ist geschlossen, während dessen zylindrische Wand mit Perforationen zum Gasdurchtritt versehen ist. Der Rotor ist mit einer Welle 8 verbunden, die aus dem Druckgefäß 1 herausgeführt und an einen Motor angeschlossen ist

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(nicht gezeigt). Die Welle 8 ist von einem Gaszufuhr- Versorgung dient. Durch den Stutzen 2 wird dann rohr 9 umgeben, welches im Inneren des Rotors Quellwasser unter Druck zugeführt, während das endet. Das Gas strömt dabei in dem ringförmigen durch den Stutzen 3 abfließende, nach wie vor unter Zwischenraum zwischen diesem Rohr 9 und der Druck stehende Wasser direkt zur Speisung eines Welle 8 von oben nach unten. Das Gas gelangt über 5 Wasserleitungsnetzes dienen kann. Durch die Leieinen außerhalb des Druckgefäßes 1 liegenden Stut- rung 10 wird mit Ozon angereicherte, unter Druck zen 10 in das Rohr 9. Bei Drehung des Rotors 6 und stehende Luft zugeführt. Bei einem bestimmten gleichzeitiger Zufuhr von Gas zu dem Stutzen 10 ver- Wasserleitungssystem ist die in dem Wasser pro mischt sich dieses Gas sehr schnell mit der in der Volumeinheit gelöste Gesamtluftmenge und Ozon-Turbulenzkammer 4 nach oben steigenden Flüssig- io menge vorgeschrieben, während die in dem ankomkeit. Durch die Drehung des Rotors werden in der menden Wasser bereits gelöste Luftmenge schwanken Flüssigkeit Turbulenzen erzeugt, die die Durch- kann. Durch entsprechende Einstellung des Schwenkmischung begünstigen; trotzdem löst sich an der rohres 12 kann nun die in dem Wasser gelöste Luft-Rotorfläche nur ein Teil des Gases mit der Flüssig- menge so eingestellt werden, wie dies den Anfordekeit, entsprechend der Lösungsgeschwindigkeit der 15 rungen entspricht, wobei der Wasserdurchsatz beeinzelnen Gase. Der verbleibende Anteil steigt in der rücksichtigt werden muß. Ändert sich der Luftgehalt Flüssigkeitssäule nach oben, wobei sich weiteres Gas des ankommenden Wassers oder die Wasserdurchiin der Flüssigkeit löst. Das vom Flüssigkeitsspiegel satzmenge, kann das Rohr 12 derartig verstellt weraufsteigende Gas nimmt den oberen Raumteil des den, daß der Gesamtluftgehalt des abfließenden Gefäßes 1 ein. 20 Wassers im wesentlichen konstant bleibt. Der durch

Zur Regulierung des Flüssigkeitsspiegels in dem die Leitung 10 zugeführten Luft wird nun in dem

Druckgefäß 1 ist ein um eine Horizontalachse erwünschten Umfang Ozon beigegeben. Da sich Ozon

schwenkbares Rohr 12 vorgesehen. Dieses Rohr 12 wesentlich schneller in Wasser löst als beispielsweise

ist mit einer durch die Gefäßwand geführten Welle Sauerstoff oder Stickstoff, ist erreicht, daß sich ein

14 verbunden, welche am außerhalb des Gefäßes 1 25 Großteil des Ozons in dem Wasser löst (etwa 95

liegenden Ende einen Handgriff 15 zur Verstellung bis 97°/o).

dieses Schwenkrohres 12 trägt. Das Rohr selbst ist Mit der beschriebenen Einrichtung kann, wie gean seinem freien Ende 16 offen, während das andere zeigt, beispielsweise Wasser begast werden, wobei Ende mit einem durch die Gefäßwand hindurch- eine genaue Einstellung der pro Volumeinheit gegeführten stationären Rohr 17 kommuniziert, welches 30 lösten Luft- und Ozonmenge möglich ist. Es ist daher beispielsweise an ein Nadelventil 18 angeschlossen nicht zu befürchten, daß der Sättigungspunkt bei ist. Das konische bewegliche Ventilorgan 18a des Entspannung des Wassers überschritten wird. Zur Nadelventils 18 kann in seinem Abstand gegen die Erläuterung der Bedeutung einer genauen Dosierung ebenfalls konische Gegenfläche 18 b eingestellt wer- der gelösten Luft sei angegeben, daß eine 100%ige den, so daß der Durchflußquerschnitt zwischen bei- 35 Sättigung bei 7 ata etwa 230 mg Luft pro Liter Wasser den regulierbar ist. Die Abflußseite des Ventils 18 ist entspricht, während bei 1 ata das Wasser nur noch mit einem Abflußrohr 19 verbunden. 11 mg O₂ und etwa 20 mg N₂ pro Liter Wasser auf-

Das Nadelventil wird nun so eingestellt, daß das nehmen kann. Mit der gezeigten Einrichtung ist es

über dem Flüssigkeitsspiegel befindliche Gas ver- nun ohne weiteres möglich, auch bei hohen Wasser-

gleichsweise schnell entweichen kann, während es nur 40 drücken genau so viel Luft zu lösen, daß ein Schäu-

eine geringe Wassermenge abströmen läßt. Eine Folge men bzw. eine Entgasung bei der Entspannung des

hiervon ist, daß sich das im oberen Teil des Gefäßes Wassers in dem Leitungssystem nicht zu befürchten

befindliche Gas durch die laufende Zufuhr von ist, da die meisten Rotwässer eine O₂-Untersättigung

neuem Gas über die Leitungen 10 und 9 so lange aufweisen. Eine betriebsmäßige Anlage weist bei

vermehrt, bis dieses den Flüssigkeitsspiegel zu dem 45 7 atü einen Luftüberschuß von nur 2,5 g/m³ auf an

oberen Ende 16 des Schwenkrohres 12 herabgedrückt Stelle von 230 g.

hat. Nun kann das Gas durch das Nadelventil ent- Von der gezeigten Einrichtung sind mehrere Abweichen, so daß sich der Flüssigkeitsspiegel auf der weichungen möglich. So kann beispielsweise das Höhe des Endes 16 des Schwenkrohres stabilisiert. schwenkbare Rohr durch einen vertikal verschieb-Es ist somit ersichtlich, daß durch die Stellung des 50 baren Zylinder ersetzt werden. Entscheidend ist ledig-Schwenkrohres 12 die Höhe des Spiegels der Flüssig- lieh, daß der Flüssigkeitsspiegel in dem Gefäß entkeit in dem Gefäß 1 eingestellt werden kann. sprechend der gewünschten Kontaktzeit zwischen

Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels bestimmt jedoch dem Gas und der Flüssigkeit vorzugsweise durch

auch die Kontaktzeit zwischen dem Gas und der Regulierung des Druckes des Gases über dem Flüssig-

Flüssigkeit. Die Gasblasen steigen von dem Rotor 6 55 keitsspiegel eingestellt werden kann,

mit weitgehend konstanter Geschwindigkeit nach Mit der gezeigten Einrichtung kann auch nur ein

oben, wobei die Kontaktzeit um so größer ist, je Teilstrom des Wassers behandelt werden, in dem

weiter der Weg ist, den die Gasbläschen bis zu der dann ein entsprechend höherer Gasanteil gelöst wird.

Oberfläche zurücklegen müssen. Die somit durch die Der gewünschte Endwert stellt sich dann bei der

Stellung des Schwenkrohres 12 einstellbaren Kon- 60 Mischung mit dem unbehandelten Wasser ein. Der

taktzeiten zwischen dem Gas und der Flüssigkeit nicht zu begasende Anteil kann auch innerhalb des

beeinflußt in entscheidendem Maße die pro Volum- Druckgefäßes 1 um den Begaser herumgeführt wer-

einheit Flüssigkeit gelöste Gasmenge, wenn der Flüs- den. Zu diesem Zweck können in dem Mantel der

sigkeitsdurchsatz durch das Druckgefäß 1 als kon- Turbulenzkammer 4 unterhalb des unteren Endes

stant angenommen wird. 65 des Rotors Öffnungen vorgesehen sein, durch die ein

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei ange- Teil des zuströmenden Wassers direkt in den übrigen

nommen, daß die gezeigte Einrichtung zum konti- Teil des Druckgefäßes gelangt. Vorzugsweise ist der

nuierlichen Begasen von Wasser der Trinkwasser- Querschnitt dieser Öffnungen von außen einstellbar.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Dosieren der Gasmenge, die beim kontinuierlichen Begasen von unter Druck stehenden Flüssigkeiten zur Lösung gelangt, unter Verwendung eines innerhalb der Flüssigkeit angeordneten Begasers, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufsteighöhe des im Überschuß zugeführten Gases veränderbar gemacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Flüssigkeitsspiegels veränderbar gemacht wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 mit einem Druckgefäß zur Begasung der das Gefäß kontinuierlich durchströmenden Flüssigkeit und einem im unteren Teil des Gefäßes angeordneten, bekannten Begaser, gekennzeichnet durch eine in dem Gefäß (1) vorgesehene, in ihrer Höhe verstellbare Öffnung (16) zum Abströmen des Gases und der Flüssigkeit, wobei dieser öffnung ein Ventil (18)

15

20 mit einstellbarem Durchlaßquerschnitt zur Drosselung der Abströmung der Flüssigkeit nachgeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gefäß (1) ein um eine horizontale Achse schwenkbares Rohr (12) vorgesehen ist, dessen freies Ende die Öffnung (16) bildet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein in vertikaler Richtung verschieblicb.es Rohr vorgesehen ist, dessen oberes Ende die Öffnung (16) bildet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Flüssigkeitszuflußseite des Begasers (4 bis 9) und dem übrigen Innenraum des Gefäßes (1) eine Verbindung mit einstellbarem Querschnitt vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1 043 289.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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