DE19736671A1

DE19736671A1 - Vorrichtung zum Entgasen von Flüssigkeit

Info

Publication number: DE19736671A1
Application number: DE1997136671
Authority: DE
Inventors: Johann Ing Poeschl
Original assignee: GHP INNOVATIONEN ING JOHANN PO
Current assignee: GHP INNOVATIONEN ING JOHANN PO
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1999-02-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Außerdem betrifft die Erfin dung die Verwendung einer solchen Vorrichtung gemäß Anspruch 6.

Eine allgemein bekannte Vorrichtung dieser Art, die zum Entga sen von wässeriger Flüssigkeit eingesetzt wird, dient zur Aufbereitung von Mineralwasser. In dem Zustand, wie Mineralwas ser aus der Erde kommt, enthält es normalerweise zuviel CO₂. Es kann beispielsweise auch zuviele Mineralien enthalten. Mine ralwasser muß deshalb vor der Verwendung aufbereitet werden, um die Konzentration dieser unerwünschten Bestandteile auf zuläs sige Werte zu bringen. Mineralwasser darf normalerweise nicht chemisch verändert werden, sondern nur physikalisch. Zum Entga sen von Mineralwasser, das zuviel CO₂ enthält, werden Riesel vorrichtungen eingesetzt, die die Merkmale der Vorrichtung ge mäß Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweisen. Das Mineralwasser kann aber auch zu wenig CO₂ enthalten. Dann muß CO₂ zugesetzt werden, was mittels Kohlensäure erfolgt, die aus der gleichen Quelle stammt und zuvor, als Mineralwasser mit zuviel Kohlen säure aus der Quelle austrat, mit der bekannten Vorrichtung ge wonnen worden ist.

Das Entgasen von Mineralwasser in einer Rieselvorrichtung er folgt, indem das Mineralwasser zunächst durch eine Einrichtung mit Energie versorgt wird, z. B. mit potentieller Energie, indem das Mineralwasser zum oberen Ende eines Rieselturms gefördert wird. Durch einen Siebboden hindurch kann dann das Mineralwas ser in dünnen Fäden nach unten und auf einen Boden fallen, wo bei bei dem Aufprall das Mineralwasser von der Kohlensäure be freit wird. Diese kann aufgefangen, abgepumpt, verdichtet und in flüssigen Zustand überführt werden, um z. B. später gasförmig wieder in Mineralwasser eingebracht zu werden, das einen zu niedrigen CO₂-Gehalt hat.

Mit solchen Rieselvorrichtungen läßt sich Mineralwasser ledig lich entgasen. Die mineralischen Bestandteile lassen sich so nicht entfernen. Dafür sind lediglich physikalische Maßnahmen zulässig, die bislang aber keine befriedigenden Ergebnisse lie fern. Das Entgasen von Mineralwasser mit den bekannten Riesel vorrichtungen ist überdies aufwendig, weil große Anlagen benö tigt werden und weil sich der Entgasungsvorgang kaum kontrol lieren läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs ge nannten Art so auszubilden, daß sich Flüssigkeit, insbesondere wässerige Flüssigkeit, kontrolliert entgasen läßt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das zu entgasende Wasser starker physikalischer Beanspruchung ausgesetzt, und zwar durch Zentrifugalwirkung in dem Innenbehälter, durch Scherwirkung bei dem Durchtritt durch die Perforationslöcher des Innenbehälters, durch den Aufprall auf die innere Wand des Außenbehälters und zusätzlich durch die auf die Flüssigkeit einwirkende Ultraschallenergie. Mittels der ersten und der zweiten Saugeinrichtung läßt sich in der Vorrichtung ein Parti aldruck aufbauen, durch den sich der Entgasungsvorgang genau kontrollieren läßt. Wenn die zu entgasende Flüssigkeit Mineral wasser ist, steigt dessen pH-Wert mit zunehmender Entgasung an, weil der Kohlensäuregehalt des Mineralwassers abnimmt. Der pH- Wert sollte zwischen leicht sauer und neutral liegen, also nicht höher als 6,5 bzw. 7 sein. Das Mineralwasser, wie es aus der Erde kommt, hat einen pH-Wert von 3,6 bis 4. Wenn der pH- Wert des Mineralwassers bei 7 liegt, lassen sich unerwünschte Bestandteile wie Eisen, Calcium, Magnesium usw. selbsttätig ausfällen. Eisencarbonat, Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat liegen dann nämlich als Mineralien vor, die zuvor an CO₂ gebun den waren und sich nun selbst absetzen. Ein besonderer Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung ist also, daß sich durch ge nau kontrollierte Entgasung der pH-Wert von Mineralwasser so einstellen läßt, daß Mineralien von selbst ausgefällt werden. Aufwendige physikalische Mineralienausfälleinrichtungen wie Ab setzbecken und dgl., die im Stand der Technik verwendet werden, werden dadurch überflüssig.

Die erfindungsgemäße Verwendung der Vorrichtung dient zum Ent gasen von Dispersionen und Emulsionen.

Wenn beispielsweise Dispersionsfarben im Herstellerbetrieb ge mischt werden, dann nehmen diese bei dem Mischvorgang viel Luft auf. Es wäre vorteilhaft, wenn diese Luft wieder entfernt wer den könnte. Wenn die Dispersionsfarbe zuviel Luft oder allge mein Gas enthält, können sich Oxidationsprobleme ergeben, und beim Streichen wird es schwierig, eine glatte Oberfläche zu er zielen, weil sich beim Streichen Gasbläschen bilden. Es wäre deshalb vorteilhaft, wenn Dispersionsfarbe entgast werden könnte. Hierfür ist die erfindungsgemäße Verwendung der Vor richtung gedacht. Im Stand der Technik läßt man Dispersions farbe zum Entgasen einfach eine gewisse Zeit im Absetzbecken stehen, damit die Entgasung selbsttätig erfolgt, oder aber man verzichtet ganz auf eine Entgasung, weil diese im Stand der Technik einfach zu aufwendig ist. Dieses Problem läßt sich durch die erfindungsgemäße Verwendung der Vorrichtung lösen. Dispersionsfarbe und dgl. kann wie wässerige Flüssigkeit, z. B. Mineralwasser, in der Vorrichtung entgast werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegen stände der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Fig. 1, die einzige Figur der Zeichnung, zeigt eine Vorrichtung zur CO₂-Entgasung von Wasser als eine Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Vor richtung zur CO₂-Entgasung von Wasser dargestellt. Hauptbe standteile der Vorrichtung 10 sind zwei im wesentlichen zylin drische Reaktoren 12 und 14, die parallel an eine Wasserzulei tung 16 und an eine Wasserableitung 18 angeschlossen sind. Die beiden Reaktoren 12, 14 sind im wesentlichen zylindrisch. Da die beiden Reaktoren 12, 14 den gleichen Aufbau haben, wird im folgenden nur der Reaktor 12 im einzelnen beschrieben.

Der Reaktor 12 hat einen Außenbehälter 20. In dem Außenbehälter 20 ist ein perforierter Innenbehälter 22 drehbar gelagert. Der Reaktor 12 ist in der Darstellung in Fig. 1 vertikal angeord net. Der Innenbehälter 22 ist mit einem Drehantrieb 24 verse hen. Der Drehantrieb 24 ist hier ein schnell laufender Elektro motor, der mit dem Innenbehälter 22 eine Zentrifuge bildet. Der Innenbehälter ist auf einem Teil 26 seiner Länge perforiert. In der Darstellung in Fig. 1 in seinem unteren Teil. Auf dem übri gen Teil 28 seiner Länge ist der Innenbehälter 22 nichtperfo riert. Der Innenbehälter 22 ist an seinem in Fig. 1 oberen Ende verschlossen. Die Perforationslöcher sind in Fig. 1 nur ange deutet und mit 30 bezeichnet. Von der Flüssigkeitszuleitung 16 aus führt ein Flüssigkeitseinlaß 32 abgedichtet durch den Außenbehälter 20 hindurch und mündet in den Innenbehälter 22. Der obere Teil des Flüssigkeitseinlasses 32 kann ein Drehlager (nicht dargestellt) für das untere Ende des Innenbehälters 22 bilden oder tragen. Am oberen Ende ist der Innenbehälter 22 ebenfalls mit einem Lager versehen, das ebenfalls nicht darge stellt ist.

Benachbart zu dem perforierten Teil 26 des Innenbehälters 22 ist ein Flüssigkeitsauslaß 34 angeordnet. Der Flüssigkeitsaus laß 34 verbindet das Innere des Außenbehälters 20 mit einer er sten Saugeinrichtung 36, bei der es sich in dem hier darge stellten Ausführungsbeispiel um eine Saugpumpe handelt.

An dem Außenbehälter 20 ist mit Abstand von dem Flüssigkeits auslaß 34 und benachbart zu dem nichtperforierten Teil des In nenbehälters 26 ein Gasauslaß 38 angeordnet, der das Innere des Außenbehälters mit einer zweiten Saugeinrichtung 40 verbindet, die hier aus drei Saugpumpen besteht, welche wie die erste Saugeinrichtung jeweils mit einem Motorantrieb versehen sind. Das Innere des Außenbehälters 20, das dem perforierten Teil 26 des Innenbehälters 22 benachbart ist, bildet den Flüssigkeits teil des Reaktors 12. Das Innere des Außenbehälters 20, das dem nichtperforierten Teil 28 des Innenbehälters 26 benachbart ist, bildet den Gasteil des Reaktors 12.

Benachbart zu der Mündung 42 des Flüssigkeitseinlasses 32 steht Ultraschalleistungswandler 44 in das Innere des Außenbehäl ters 20 hinein vor. Der Ultraschalleistungswandler 44 ist als Ultraschallhorn ausgebildet.

Der Gasauslaß 38 ist durch eine Leitung 46 mit einem Gassammel behälter 48 verbunden. In dem Gassammelbehälter 48 kann sich Feuchtigkeit niederschlagen, die als Leckwasser über eine Lei tung 50 abgelassen werden kann, wie durch einen Pfeil 52 ange deutet. Ein Gasauslaß 54 des Gassammelbehälters 48 ist mit ei ner Verteilerleitung 56 verbunden, an die die zweite Saugein richtung 40 angeschlossen ist. Die zweite Saugeinrichtung 40 umfaßt 2-Zylinder-Pumpen, weshalb niederdruckseitig jeweils zwei Eingangsleitungen 60 und hochdruckseitig jeweils zwei Ausgangsleitungen 62 vorgesehen sind. Die Ausgangsleitungen 62 sind jeweils mit einer Gasverflüssigungseinrichtung 58 verbun den. Der Gasverflüssigungseinrichtung 58 kann verflüssigtes CO₂ an einem Ausgang 64 entnommen werden.

Im Betrieb wird der Innenbehälter 26 in schnelle Drehung ver setzt. Anschließend wird die Saugpumpe 36 eingeschaltet, die das Wasser über die Wasserzuleitung 16 in die Reaktoren 12, 14 saugt. Das Wasser tritt in den perforierten Teil 26 des Innen behälters 20 ein und wird durch Zentrifugalwirkung nach außen und durch die Perforationslöcher 30 geschleudert. Dabei ist die Flüssigkeit einer starken Scherwirkung ausgesetzt. Außerdem prallt die Flüssigkeit gegen die Innenfläche des Außenbehälters 20. Bei dieser mechanischen Beanspruchung des Wassers wird aus diesem CO₂ abgeschieden. Durch den Ultraschalleistungswandler 44 wird die Flüssigkeit zusätzlich mit Ultraschallenergie be aufschlagt, um den Entgasungsvorgang zu steigern, so daß grö ßere Wassermengen in kürzerer Zeit entgast werden können. Bei eingeschalteter zweiter Saugeinrichtung 40 wird das Gas über die Leitung 46 aus den Behältern 20, 22 abgesaugt. Es sammelt sich in dem Gassammelbehälter 48 und gelangt auf beschriebene Weise schließlich in den Gasverflüssiger 58.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ist vorteilhafterweise zum Entgasen von Dispersionen und Emulsionen verwendbar. Eine solche Dispersion ist beispielsweise Dispersionsfarbe. Eingangs ist bereits beschrieben worden, daß sich Dispersionsfarbe ebenso wirksam wie Mineralwasser mit der erfindungsgemäßen Vor richtung entgasen läßt.

In der Zeichnung sind angedeutet gashaltige Flüssigkeit durch Schraffur mit kurzen Querstrichen, Gas durch kleine Kreuze und Flüssigkeit durch einfache Schraffur.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Entgasen von Flüssigkeit, insbesondere wässeriger Flüssigkeit,
mit einer Einrichtung zum Versorgen der Flüssigkeit mit Ener gie und
mit einer Einrichtung zum Absorbieren der Energie aus der Flüssigkeit zum Einleiten der Entgasung,
gekennzeichnet durch einen im wesentlichen zylindrischen Reak tor (12, 14) mit einem Außenbehälter (20) und mit einem in dem Außenbehälter drehbar gelagerten, mit einem Drehantrieb (24) versehenen und auf einem Teil (26) seiner Länge perforierten Innenbehälter (22),
durch einen Flüssigkeitseinlaß (32), der abgedichtet durch den Außenbehälter (20) hindurchgeführt ist und in dem Innenbehäl ter (22) mündet,
durch einen Flüssigkeitsauslaß (34), der benachbart zu dem perforierten Teil (26) des Innenbehälters (22) angeordnet ist und das Innere des Außenbehälters (20) mit einer ersten Saug einrichtung (36) verbindet, und
durch einen Gasauslaß (38), der mit Abstand von dem Flüssigkeitsauslaß (34) benachbart zu dem nichtperforierten Teil (28) des Innenbehälters (26) angeordnet ist und das In nere des Außenbehälters (20) mit einer zweiten Saugeinrichtung (40) verbindet, und
durch einen benachbart zu der Mündung (42) des Flüssigkeitseinlasses (32) in das Innere des Außenbehälters (20) vorstehenden Ultraschalleistungswandler (44).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zu Reaktor (12) parallel geschalteten weiteren Reaktor (14) gleichen Aufbaus.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugeinrichtungen (36, 40) jeweils wenigstens eine mo torisch betriebene Saugpumpe aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeich net durch eine der zweiten Saugeinrichtung (40) nachgeschal tete Gasverflüssigungseinrichtung (58).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Drehantrieb (24) ein schnellaufender An trieb ist, der mit dem Innenbehälter (22) eine Zentrifuge bil det.

6. Verwendung einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Entgasen von Dispersionen und Emulsionen.