DE69306923T2 - Vorrichtung zur Flüssigkeitsbegasung - Google Patents

Vorrichtung zur Flüssigkeitsbegasung

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Description

    Behandlung von Flüssigkeiten
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Lösen von Gas in einem Flüssigkeitsvolumen und insbesondere auf Düsen zur Verwendung in einer solchen Vorrichtung.
  • Zur Vermeidung von Zweifeln soll überall in dieser Beschreibung der Begriff "Gas" Gasmischungen miteinschließen.
  • In unserer europäischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 0 389 230, wird ein Verfahren zur Behandlung eines großen Flüssigkeitsvolumens beschrieben, das in einem Abwasserbehandlungsbehälter enthalten ist. Eine Abwasserpumpe bildet einen Abwasserstrom und befördert besagte Flüssigkeit durch eine ringförmige Hauptleitung. Von der ringförmigen Hauptleitung sind eine Vielzahl von Leitungen vertikal herabgeführt, wobei am oberen Ende jeder Leitung ein Venturi angeordnet ist. Jedes Venturi hat einen Einlaß für gasformigen Sauerstoff. Am unteren Ende jeder Leitung unterstromig des Venturi ist ein T-Stück-Rohr vorgesehen,in dem eine oder mehrere Ausgangsdüsen zum Einleiten eines Flüssigkeits-Gas-Gemisches in das Hauptvolumen der Flüssigkeit im Abwasserbehandlungsbehälter aufgenommen ist.
  • Jedes Venturi erzeugt eine Verengung in der ihm zugeordneten Leitung, wodurch die hindurchfließende Flüssigkeit mit Turbulenz beaufschlagt wird. Der Sauerstofffluß zum turbulenten Bereich vom Einlaß des Venturi bricht den Sauerstoff in kleine Blasen. Das Flüssigkeits-Gas-Gemisch strömt die Leitung hinunter und durch eine Düse, welche einen Auslaßdurchmesser aufweist, der viel kleiner ist als der Durchmesser der zugeordneten Leitung, so daß das Flüssigkeits-Gas-Gemisch die Düse mit einer relativ hohen Geschwindigkeit verläßt und dadurch eine Turbulenz erzeugt und weiter das Aufbrechen oder Scheren von Blasen in dem Flüssigkeits-Gas-Gemisch zu noch kleineren Blasen unterstützt, die im Hauptkörper der Flüssigkeit im Abwasserbehandlungsbehälter leicht gelöst werden.
  • Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Düse für die Verwendung in Vorrichtungen des in der europaischen Veröffentlichungsnr. 0 389 230 beschriebenen Typs zu schaffen, welche die Notwendigkeit für ein unabhängiges Venturi beseitigt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Läsen von Gas in einem Flüssigkeitsvolumen eine Pumpe zum Leiten der Flüssigkeit durch eine Vielzahl von Leitungen, wobei jede Leitung in einer Düse endet, jede Düse einen Durchgang für den Durchfluß eines Stromes der Flüssigkeit aufweist, wobei der Durchgang einen ersten konvergenten Abschnitt, einen zweiten parallelen Abschnitt unterstromig zum ersten Abschnitt und einen dritten divergenten Abschnitt unterstromig zum zweiten Abschnitt aufweist, sowie eine Einrichtung, die einen ringförmigen Gasdurchlaß festlegt, der mit dem Durchgang an einer Stelle entlang des zweiten parallelen Abschnitts in Verbindung steht, wobei der Gasdurchlaß am oder benachbart zum Ansatz des dritten divergenten Abschnitts angeordnet ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Düse zwei Teile auf, einen äußeren Teil, welcher den dritten divergenten Abschnitt festlegt, und einen inneren Teil, der innerhalb des äußeren Teils befestigt ist, der den ersten konvergenten und zweiten parallelen Abschnitt festlegt.
  • Jeder Teil kann aus geformtem Kunststoffmaterial gefertigt werden.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die Figuren der beigefügten Schemazeichnungen Bezug genommen wird, in welchen :
  • Figur 1 eine schematische Abbildung, teilweise in der Perspektive, einer Oxidierungsvorrichtung ist, wie sie in der europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 0 389 230 beschrieben ist; und
  • Figur 2 ein vertikaler Querschnitt durch eine Düse der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in einer Vorrichtung des Typs ist, wie sie in der europäischen Veröffentlichungsnr. 0 389 230 beschrieben ist.
  • Bezugnehmend auf Figur 1 kann die dargestellte Vorrichtung gänzlich in einem großen Flüssigkeitsvolumen plaziert werden, z.B. Flüssigkeit, die sich in einem Abwasserbehandlungsbehälter befindet. Eine Abwasserpumpe 2, die einen Saugeinlaß aufweist, erzeugt einen Abwasserstrom, welcher in eine ringförmige Hauptleitung 4 gelangt. Die ringförmige Hauptleitung 4 ist zum Zuführen der Flüssigkeit zu einer Vielzahl von Leitungen 6 ausgebildet, welche im wesentlichen vertikal von dieser herabhängen Jede Leitung 6 hat ein Venturi 8, das darin angeordnet ist. Jedes Venturi 8 hat einen Einlaß 10 für gasförmigen Sauerstoff. Jede Leitung 6 hat ein unterstromiges T-Stück-Rohr 13 an seinem unteren Ende, in welchem eine oder mehrere Auslaßdüsen 12 aufgenommen sind, um ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch in das Hauptvolumen der Flüssigkeit einzuleiten, in welches die ringförmige Hauptleitung eingetaucht ist.
  • Wie in der europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 0 389 230 erklärt ist, erzeugt jedes Venturi 8 eine Verengung in der ihr zugeordneten Leitung 6, so daß die Flüssigkeit mit Turbulenz beaufschlagt wird, die durch die Leitung 6 fließt. Der Sauerstofffluß zu dem turbulenten Bereich von dem Einlaß 10 bricht den Sauerstoff in Blasen.
  • Jede Düse 12 hat einen Auslaßdurchmesser, der viel kleiner ist, als der Durchmesser der zugeordneten Leitung 6, so daß das Flüssigkeits-Gas-Gemisch die Düse 12 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit verläßt, wodurch eine Turbulenz erzeugt wird, welche weiter hilft, die Blasen in dem Gemisch in noch kleinere Blasen aufzubrechen oder zu scheren, die im Hauptbereich der Flüssigkeit leicht gelöst werden können.
  • Es ist offensichtlich, daß die Vorrichtung, die in der europäischen Veröffentlichungsnr. 0 389 230 beschrieben ist, für jede Leitung 6 ein separates Venturi 8 und eine oder mehrere Düsen 12 benötigt.
  • Figur 2 zeigt eine Düse 20, welche zur Verwendung in einer Vorrichtung zum Lösen von Gas in einem Flüssigkeitsvolumen des Typs gedacht ist, wie in der europäischen Patentveröffentlichungsnr. 0 389 230 beschrieben und welche die Notwendigkeit eines Venturi umgeht.
  • Die Düse 20 umfaßt einen äußeren Teil 22, in welchem ein innerer Teil 24 sicher befestigt ist. Beide Teile 22, 24 können aus geformtem Kunststoffmaterial gefertigt werden. Die Düse 20 hat einen zentralen Durchgang 26 für den Durchfluß eines Flüssigkeitsstromes von links nach rechts (wie gezeigt). Der Durchgang 26 weist einen ersten konvergenten Abschnitt 28 und unterstromig davon einen zweiten parallelen Abschnitt 30 auf, die beide durch den inneren Teil 24 festgelegt werden; und einen dritten divergenten Abschnitt 32 unterstromig zum zweiten parallelen Abschnitt 30, wobei der Abschnitt 32 durch den äußeren Teil 22 festgelegt ist. Der äußere Teil 22 ist mit einem Einlaß 34 für Gas ausgebildet, zum Beispiel Sauerstoff, und gegenüberliegende Oberflächen 36, 38 des inneren Teils 24 und 40, 42 des äußeren Teils 22 legen zwischen sich eine Einrichtung in Form eines ringförmigen Durchgangs 44 fest, welcher mit dem Durchgang 26 an einer Stelle entlang des zweiten parallelen Abschnitts 30 benachbart zum Ansatz des dritten divergenten Abschnitts 32 in Verbindung steht.
  • Es ist offensichtlich, daß die Düse 20 entweder direkt an einer Leitung 6 oder an einem T-Stück-Rohr 13 des Typs, wie in Figur 1 dargestellt, angebracht werden kann.
  • Im Betrieb gelangt Sauerstoff durch den Einlaß 34 und die ringförmige Passage 44 und wird in die Flüssigkeit eingespritzt, die durch den Durchgang 26 nahe dem Ansatz des dritten divergenten Abschnitts 32 gelangt und das Flüssigkeits-Sauerstoff-Gemisch verläßt die Düse 20 mit einer Geschwindigkeit, welche die Schallgeschwindigkeit für das Gemisch überschreitet, wodurch im Hauptbereich der Flüssigkeit Schockwellen entstehen.
  • Die Verwendung der Düse 20 in einer Vorrichtung des Typs, wie in Figur 1 dargestellt, vermeidet die Notwendigkeit, die Kosten und den Druckabfall, die bei einem Venturi auftreten und da die Leitung 6 nicht länger ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch fördert, kann die Geschwindigkeit der Flüssigkeit reduziert werden, wodurch der Druckabfall, welcher bei der Leitung auftritt, um 250% reduziert ist, verglichen mit der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung. Der Nettogewinn wird darin liegen, den Energieverbrauch zu halbieren, der erforderlich ist, um die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung zu betreiben.
  • Modifikationen an der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform können vorgenommen werden, z.B. dadurch, daß eine Vielzahl von flachen Rippen an der Oberfläche des dritten divergenten Abschnitts 32 ausgebildet wird, um dem Flüssigkeits-Sauerstoff-Gemisch beim Verlassen der Düse 20 eine rotierende Bewegung zu verleihen. Die Rippen können als Spiralgewinde oder mit langem Gewindeanstieg an der Oberfläche des divergenten Abschnitts 32 angeformt werden. Die rotierende Bewegung des Flüssigkeits-Sauerstoff-Gemisches unterstützt beim Verlassen der Düse 20 die Dispersion und Vermischung.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Lösen von Gas in einem Flüssigkeitsvolumen, umfassend eine Pumpe (2) zum Leiten von Flüssigkeit durch eine Vielzahl von Leitungen (6), wobei jede Leitung (6) in einer Düse (20) endet, jede Düse (20) einen Durchgang (26) für den Durchfluß eines Stromes der Flüssigkeit aufweist, wobei der Durchgang (26) einen ersten konvergenten Abschnitt (28), einen zweiten parallelen Abschnitt (30) unterstromig zum ersten Abschnitt (28) und einen dritten divergenten Abschnitt (32) unterstromig zum zweiten Abschnitt (30) aufweist, und eine Einrichtung, die einen ringförmigen Gasdurchlaß (44) festlegt, der mit dem Durchgang (26) an einer Stelle entlang des zweiten parallelen Abschnitts (30) in Verbindung steht, wobei der Gasdurchlaß (44) am oder benachbart zum Ansatz des dritten divergenten Abschnitts (32) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (20) einen ersten und zweiten Teil aufweist, einen äußeren ersten Teil (22), welcher den dritten divergenten Abschnitt festlegt und einen inneren zweiten Teil (24), der innerhalb des äußeren ersten Teils (22) befestigt ist, und der den ersten konvergenten und zweiten parallelen Abschnitt (28, 30) festlegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (44), zumindest teilweise, durch gegenüberliegende, beabstandete Oberflächen (36, 40, 38, 42) des ersten und zweiten Teils (22, 24) festgelegt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil (22, 24) aus geformtem Kunststoffmaterial gefertigt ist.
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