DE60224204T2 - Mischer zum mischen zweier flüssigkeiten und/oder eines gasförmigen mediums mit einer lösung - Google Patents

Description

• GEBIET DER ERFINDUNG
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen von Flüssig/Flüssig- und/oder gasförmigen Komponenten miteinander, derart, daß das Abtrennen über die maximale Zeitdauer verhindert wird. Das Verfahren fordert auch den minimalen Einsatz von Energie, um die gewünschten Ergebnisse zu erreichen.
• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Es ist die Anforderung einer Anzahl von Industriezweigen, eine Flüssigkeit mit vollständig gesättigten Gasen zu erzeugen. Von grundlegender Wichtigkeit ist die Behandlung von Abwasser. Luftflotationssysteme werden bei fast jedem Abwasserbehandlungprozeß verwendet, um Verunreinigungen als Schlamm von dem Abwasser abzutrennen und wegzuspülen. Diese Systeme werden in einer großen Vielfalt von Industriezweigen verwendet, so wie der Nahrungsmittelbearbeitung, in der Gastronomie, in Hotels, Restaurants, in der Petrochemie, im Gewerbe, im Bergbau und bei der Schiffahrtindustrie.
• Die Erzeugung von Flüssigkeiten mit einer vollständig gesättigten Gaskomponente ist sehr schwierig, da sich ein Gas nicht leicht mit einer Flüssigkeit mischt, um eine stabile Lösung zu bilden. Das beschriebene Verfahren stellt ein System zur Verfügung, das ausgesprochen wirksam beim Einführen eines Gases in eine Flüssigkeit ist, mit Blasengrößen, die in einem Bereich von einem bis ungefähr einhundert Mikrometern liegen, wobei geringe Herstellungskosten eingehalten werden.
• Beispiele seines Einsatzbereichs sind die folgenden, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Das Entfernen emulgierter Öle und Fett aus Wasser und Abwasser ist schwierig und erfordert eine sehr teure Zentrifugenapparatur, die beschränkte Kapazitäten hat. Das beschriebene System kann verbesserte Ergebnisse mit größeren Strömungen bei signifikant verringertem Einsatzkapital und Betriebskosten erreichen. Ein weiteres Beispiel seines Einsatzbereichs ist die Luftflotation ausgeflockter Abfallkomponenten mittels sehr feiner Luftblasen aus einem Strom Abwasser. Noch ein weiteres Beispiel ist die Abtrennung feiner Faserteilchen aus Fruchtsaft, indem die Faserteilchen an die Oberfläche eines Separationsbehälters gespült werden.
• KURZE DISKUSSION DER ERFINDUNG
• Die Erfindung betrifft eine mechanische Vorrichtung ohne bewegliche Teile, die homogen zwei oder mehr Flüssigkeiten oder als Alternative Flüssigkeiten und Gase mischt. In dem Fall von Flüssigkeiten und Gasen ist es möglich, die Flüssigkeit mit Gaströpfchen von weniger als einem Mikrometer vollständig zu sättigen. Es ist auch möglich, die Blasengröße zu steuern, indem die Gasströmgeschwindigkeit angepaßt wird, Druck auf die Einheit ausgeübt wird und der Druck, wie beschrieben, aus der Einheit abgelassen wird, um die gewünschten Ergebnisse zu erreichen.
• GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• BEZUG AUF ZEICHNUNG 1
• Ein flüssiges Medium, so wie Wasser, erfordert es, daß ein gasförmiges Medium, so wie Luft, gründlich und homogen gesättigt und in Lösung eingemischt wird. In ein flüssiges Medium, so wie Wasser, wird Luft oder ein anderes gasförmiges Medium eingeführt, das unter hohem Druck in den belüfteten Einlaß (1) strömt und in die Verteilerkammer (2) eintritt, bevor es in zwei oder mehr Einlaßleitungen der dynamischen konvergierenden Ansaugvorrichtung (DCA – Dynamic Converging Aspirator) (3) eintritt.
• Die belüftete Flüssigkeit läuft durch die Leitung (4) mit einer sehr hohen Geschwindigkeit und tritt in der konvergierenden Zone (5) aus, in der hohe Scherung und Tubulenz in einer solchen Weise stattfindet, daß in der Konvergenzzone (5) eine wesentliche Teilchenverkleinerung bei der Luft oder dem gasförmigen Medium stattfindet.
• Die flüssige Phase wird in der Konvergenzzone (5) vollständig mit Blasen sehr feiner Luft oder gasförmigen Mediums gesättigt.
• Die gesättigte Flüssigkeit/Luft (das gasförmige Medium) verläßt die Konvergenzzone (5) durch eine oder mehrere tangentiale Leitungen (6), die tangential zum Innenumfangsbereich der konvergierenden Zone (5) verlaufen.
• Die Mischung aus Flüssigkeit/Luft (gasförmigem Medium), die weiter unter hohem Druck steht, verläßt die eine oder mehreren Leitungen (6) mit einer ausgesprochen hohen Geschwindigkeit und strömt zu einer Kammer (7), in der durch Stoß an die konische Außenwand der Kammer (7) die Flüssigkeit/Luft (das gasförmige Medium) mit einer ausgesprochen hohen Geschwindigkeit in Drehung versetzt wird.
• Die Flüssigkeit/Luft (gasförmiges Medium) steht als ein Ergebnis der Flächenverkleinerung zwischen der konischen Kammer (8) und dem Außenumfang des Zapfens (9) unter sehr hohem Druck.
• Die Flüssigkeit/Luft (gasförmiges Medium), das sich nun in einer konischen Hülse (8) mit einer hohen Geschwindigkeit dreht, wird drehbeschleunigt, wenn sie sich entlang der konischen Hülse (8) zum Ausgang an einem Punkt (10) bewegt, wo zusätzlicher Rückdruck aufgrund der Flächenverkleinerung der Austrittsleitung (10) ausgeübt wird, und strömt in die Auslaßkammer (11).
• Das Ergebnis dieser schnellen Drehbeschleunigung und des Druckabfalls ist es, die Tröpfchen der Luft (des gasförmigen Mediums) zu scheren und die flüssige Phase mit den Tröpfchen Luft (gasförmige Mediums), die in der Größe sich an Mikrometer annähern, vollständig zu sättigen, wobei sie in einer vollständig homogenen Mischung vorliegen.

Claims (1)

1. Mischvorrichtung für Fluid/Gas-Komponenten, die aufweist: ein Gehäuse mit einer ersten und einer zweiten Kammer, einem Einlaß (1) für teilweise gemischte Komponenten in Fluidverbindung mit der ersten Kammer (2) und einem Auslaß (11) für stark gemischte Fluid/Gas-Komponenten in Fluidverbindung mit der zweiten Kammer, ein zweites Gehäuse, das sich zwischen der ersten und der zweiten Kammer befindet, welches eine Vielzahl von Durchlässen (4), und eine dritte Kammer (5) hat, wobei die Durchlässe axial in der Richtung von der ersten Kammer zu der zweiten Kammer und in Fluidverbindung mit der ersten und der dritten Kammer zusammenlaufen, so daß Fluid/Gas-Ströme, die aus den Durchlässen austreten, in der dritten Kammer aufeinanderstoßen, um Scherung und Turbulenz zu erzeugen, wobei die dritte Kammer radiale Öffnungen (6) in Fluidverbindung mit einer vierten Kammer (7) hat, die sich innerhalb der zweiten Kammer befindet und durch ein konisches Element (8) definiert ist, das in der axialen Richtung zusammenläuft und eine Öffnung (10) an seinem Gipfel hat, so daß Fluid/Gas, das aus den radialen Öffnungen austritt, auf die Wände des konischen Elementes auftrifft, wobei weiter Scherung und Turbulenz erzeugt wird, und anschließend innerhalb der vierten Kammer in Drehung versetzt und anwachsenden Druckkräften in axialer Richtung durch die zusammenlaufenden Wände des konischen Elementes ausgesetzt wird, bevor es in die zweite Kammer eintritt.