DE2457321A1

DE2457321A1 - Vorrichtung zum begasen von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2457321A1
Application number: DE19742457321
Authority: DE
Inventors: Bruno Guazzone; Hans Dr Ing Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Chemap AG
Priority date: 1973-12-04
Filing date: 1974-12-04
Publication date: 1975-06-05
Also published as: JPS5523089B2; IT1025992B; AT352086B; DD114909A5; CH559576A5; DE2457321C2; GB1464784A; FR2271865A1; JPS5093866A; ATA965374A; FR2271865B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Begasen von Fluss^: keiten, vorzugsweise zur Belüftung des Inhalts von Behältern bei der .Zucht von Mikroorganismen bei der Gewinnung deren Stoff-Wechselprodukte oder zum Einsatz bei chemischen Gasreaktionen also jeweils dort, wo Gas in Flüssigkeit möglichst fein dispergiert werden muß - , mit einer nahe dem Behälterboden anzubringenden axial ansaugenden Kreiselpumpe mit geschlossenem Schleuderrad, dessen achsnaher bzw. koaxialer Ansaugkanal eine venturiartige Verengung aufweist, in deren Nähe Ansaugöffnungen für zuzumischende Gase vorgesehen sind.

Eine solche Vorrichtung zur Erzeugung von Gasdisperisionen ist in der CH-PS 545 651 beschrieben und dargestellt. Der Vorteil einer solchen Begasungsvorrichtung besteht vor allem darin, daß die Begasung ohne Aufwand von Kompressoren möglich ist, ja sogar eine Ansaugwirkung, also ein Unterdruck erzeugt werden kann. Damit werden die Kosten für eine Verdichtung des Gases gespart.

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Obwohl eine solche Vorrichtung diesen Vorteil aufweist, ist die Begasungsleistung nicht immer ausreichend, besonders auch, wenn verschiedene Gase zugeführt werden müssen, die bis zur Einführung in die Flüssigkeit getrennt zu halten sind. Das ist beispielsweise der Fall, wenn bei der Hefegewinnung aus Methan als Kohlenstoffguelle dieses Gas und außerdem noch Luft eingeführt werden soll. Bekanntlich bildet Methan mit Luft in weiten Mischungsverhältnissen ein explosibles Gemisch, so daß eine getrennte Zuführung aus Sicherheitsgründen erforderlich ist. Aber auch bei der Zumischung eines einzelnen Gases ist in vielen Fällen die Zufuhr allein in der venturiartigen Verengung mengenmäßig nicht ausreichend.

Zweck der Erfindung ist, eine Begasungsvorrichtung zu schaffen, welche eine größere Menge Gas ohne Anwendung von Gasverdichtern in die Flüssigkeit einzubringen gestattet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung gemäß der genannten Schweiz. Patentschrift so zu verbessern, daß eine größere Menge Gas ohne Anwendung von Druck, möglichst mit Saugwirkung, zugemischt werden kann und diese Möglichkeit auch bei der getrennten Zumischung zweier Gase anwendbar ist, welche nicht als Gase gemischt werden dürfen.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß das Schleuderrad von den Ansaugöffnungen der venturiartigen Verengung räumlich getrennte weitere Gasaustrittsöffnungen, insbesondere an der Peripherie des Schleuderrads (Kreiselstufe), aufweist.

Durch die Ansaugöffnungen des Ansaugkanals erfolgt die Zufuhr und Einmischung des Gases also in bekannter Weise, während zusätzliches Gas durch die weiteren Gasaustrittsöffnungen an der Peripherie des Schleuderrades eintritt. Die Gasaustrittsöffnungen sind vorzugsweise mit trichterförmigen Rohrenden oder Ansätzen versehen, wobei die Spitzen der Trichter in Drehrichtung

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bzw. die Austrittsöffnungen der Trichter entgegen der Drehrichtung zeigen.

Den weiteren Gasaustrittsöffnungen wird das Gas ebenfalls koaxial zugeführt, insbesondere zentral durch den Schleuderradansaugkanal, vorzugsweise mit einem oberhalb des um eine vertikale Achse umlaufenden Schleuderrads vorgesehenen ortsfesten Gaszuführungsrohr und einer im Schleuderrad vorgesehenen Verbindungstülle, die gegenüber dem Gaszuführungsrohrauslaß mit dem Schleuderrad drehbar ist und 'deafen Auslaßöffnung in Verbindungskanäle zu den Gasaustrittsöffnungen mündet. Bei einer anderen Ausbildung der Begasungsvorrichtung, die eine getrennte Zufuhr von zwei Gasen zuläßt, ist vorgesehen, daß die Antriebswelle des Schleuderrads als Hohlwelle ausgebildet ist und an deren Austrittsöffnung in der Nabe des Schleuderrads die Gasaustrittsöffnungen, insbesondere mittels Kanälen, angeschlossen sind.

Die Querschnitte der Ansaugleitungen bzw. der Gaszuführungsrohre für die Gase können in bekannter Weise verändert werden, um die Menge des angesaugten Gases zu regulieren. Am einfachsten geschieht dies dadurch, daß in die Gaszuleitungen Drosselvorrichtung eingebaut werden. Dann ist auch im Betrieb jederzeit eine Regelung möglich, ohne daß komplizierte Verstellvorrichtungen innerhalb der Anlage eingesetzt werden müssen.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Begasungsvorrichtung im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht der Begasungsvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Begasungsvorrichtung im Längsschnitt.

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In Fig. 1 ist die im Unterteil eines Behälters 1 angeordnete Begasungsvorrichtung dargestellt, welche im wesentlichen aus einem vertikalen Schleuderpumpenlaufrad besteht. Dieses ist auf der von einem Elektromotor 2 über Riemen 3 angetriebenen Welle 4 angeordnet und besteht selbst aus einer unteren Scheibe 5, einer Mittelscheibe 6 und einer oberen Deckscheibe 7. Die Mittelscheibe 6 ist in bestimmtem Abstand oberhalb der Scheibe 5 fest angebracht und trägt in der Mitte eine hohle Verbindungstülle 8 als nabenartige Verlängerung nach oben. Die Deckscheibe 7 ist koaxial mit einem ausgerundetem trichterförmigen Kragen 9 versehen. Zwischen der Deckscheibe 7 und der Mittelscheibe 6 sind Radialschaufeln 10 in der für Kreiselpumpenlaufräder bekannten Art angeordnet. Die mittigen öffnungen der genannten, rotierenden, das Laufrad bildenden Teile werden nach dem Behälterinnern durch feststehende Rohre verlängert, und zwar die Deckscheibe bzw. deren Kragen 9 durch ein weites Leitrohr 11 für die zu begasende Flüssigkeit, das in der bei Mischern und insbesondere Fermentern üblichen Weise in einigem Abstand unter dem Deckel des Behälters offen endet, und die an der Mittelscheibe axial angebrachte Verbindungstülle 8 durch ein Gaszuführungsrohr 12 über ein Verbindungs- bzw. Unterteil 13. Am Unterteil 13 befinden sich öffnungen 14, durch welche das im Rohr 12 zugeführte Gas in den mit dem Kragen 9 der Deckscheibe 7 gebildeten Ansaugkanal an der engsten Stelle eintreten kann. An dieser Eintrittsstelle ist nämlich durch die eingezogene Form des Kragens 9 eine venturiartige Verengung gebildet, an welcher durch die vom Venturirohr bekannte Saugwirkung auftritt, wenn durch die bei Kreiselpumpen bekannte axiale Ansaugung die Behälterflüssigkeit dort mit erhöhter Geschwindigkeit durchtritt.

Zu dieser an sich bekannten Ausbildung tritt nun ein zweites System zur weiteren Begasung der im Ansaugkanal begasten Flüssigkeit. Der zwischen Mittelscheibe 6 und der Scheibe 5 gebildete Raum erhält von der hohlen Tülle 8 einen Teilstrom des durch das Gaszuführungsrohr 12 zugeführten Gases. Dieser Raum ist am Umfang mit Gasaustrittsöffnungen 15 versehen, welche trichterförmige Ansätze tragen. Diese Trichter zeigen mit der spitzen Seite in Ro-

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tationsrichtung. Bei Rotation des Schleuderrades entsteht auf der Rückseite der Drehrichtung ein Sog mit Wirbelung und Kavitation. Dadurch wird das im Raum zwischen der Mittelscheibe 6 und der Scheibe 5 zugeleitete Gas aus der öffnung gesogen und der Flüssigkeit beigemischt.

Fig. 2 zeigt das Laufrad etwa nach der Ebene der Mittelscheibe 6 geschnitten. In der linken Hälfte in der Ausführung, bei welcher der Raum· zwischen den beiden Scheiben 5 und 6 selbst Scheibenform hat und lediglich am äußeren Umfang die mit Trichtern versehenen Gasaustrittsöffnungen 15 angebracht sind. In der rechten Hälfte der Zeichnung besteht der genannte Raum aus radial angeordneten Rohren 16, die an ihrem Ende mit je einem Gasaustrittstrichter versehen sind.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausfuhrungsform der Begasungsvorrichtung. Sie unterscheidet sich dadurch von der in Fig. 1 dargestellten, daß die Gaszuleitung zur zweiten Begasungsstufe getrennt geführt ist, und zwar durch die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle 17 des Kreiselpumpenlaufrads. Hierbei fällt die in das Gaszuleitungsrohr 12 führende Verbindungstülle 8 weg. An dieser Stelle ist auf der Mittelscheibe 6 nur eine, die Flüssigkeitsführung verbessernde Nabe 18 angebracht. Zur Zufuhr des Gases in die Hohlwelle 17 muß selbstverständlich eine Dichtung angebracht werden, nach Art einer 0- oder Gleitringdichtung, Stopfbüchse oder ähnlicher Konstruktion. Durch diese Ausführung kann durch entsprechende Drosselung der Gaszufuhrleitungen für jede Begasung die günstigste Einstellung gewählt werden. Außerdem ermöglicht diese Ausführung die Zufuhr zweier verschiedener Gase bzw. verschiedener Gasgemische, die vor der Einmischung in die Flüssigkeit nicht in Kontakt kommen dürfen, beispielsweise Methan und Luft-Sauerstoff.

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/Ansprüche

Claims

ANSPRÜCHE

Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten mit einer axial ansaugenden Kreiselpumpe mit geschlossenem Schleuderrad, dessen achsnaher Ansaugkanal eine venturiartige Verengung aufweist, in deren Nähe Ansaugöffnungen für zuzumischende Gase vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß das Schleuderrad von den Ansaugöffnungen der venturiartigen Verengung (9) räumlich getrennte weitere Gasaustrittsöffnungen (15) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsöffnungen (15) an der Peripherie des Pumpenrades angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Gasaustrittsöffnungen (15) trichterförmige Ansätze oder Rohrenden aufweisen, wobei die Spitzen der Trichter in Drehrichtung des Schleuderrades zeigen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Ansaugkanals ein feststehendes Gaszuführungsrohr (12) und im Schleuderrad eine mit diesem rotierende Verbindungstülle (8) vorgesehen ist, an die die Gasaustrittsöffnungen (15), insbesondere mittels Kanälen (16), angeschlossen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle des Schleuderrads als Hohlwelle' (17) ausgebildet ist und an deren Ausi:rittsöffnung in der Nabe (-18) des Schleuderrads die Gasaustrittsöffnungen (15), insbesondere mittels Kanälen (16), angeschlossen sind.

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