DE69908731T2 - Vorrichtung zum Rühren einer Flüssigkeit in einem Reaktor und zum Einspritzen eines Gases in diese Flüssigkeit - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rühren einer Flüssigkeit in einem Reaktor und zum Einspritzen eines Gases in diese Flüssigkeit mit einer über dem Behälter angeordneten Antriebsvorrichtung, die mit einer vertikalen Abtriebswelle versehen ist, die an ihrem Ende mit zumindest einem beweglichen Axialströmungselement versehen ist, das in die Flüssigkeit eintaucht.
- Das in die Flüssigkeit eingespritzte Gas kann ein mit Sauerstoff versetztes Gas mit einem zwischen 20 und 100 variierenden Sauerstoffanteil oder Kohlendioxid oder ein mit Ozon versetztes Gas oder ein Biogas ... sein. Die Flüssigkeit, in die das Gas eingespritzt werden muss, befindet sich in Reaktoren, die insbesondere zur biologischen Behandlung von industriellen Abwässern verwendet werden und deren Höhe allgemein zwischen 2 und 10 Metern Tiefe variiert.
- Im Folgenden bezeichnet der Term "Reaktor" ein natürliches "Bassin" (Lagune, Teich, See,..) sowie ein "Reservoir" mit mehr oder weniger nahen Wänden, die offen oder geschlossen sind.
- Die Reaktoren, in denen diese Systeme es gestatten, Gase einzuspritzen, enthalten im Allgemeinen aktivierte Schlämme. Diese Reaktoren können somit entweder natürliche Bassins oder offene Reaktoren mit nahen Wänden oder geschlossene Reaktoren sein, die unter Druck stehen oder nicht.
- In dem Bereich der biologischen Behandlung von Wässern sind verschiedene Arten von Systemen, abhängig von dem Einspritzen des Gases entweder an der Oberfläche oder am Boden des Bassins, bekannt. Zum Beispiel existieren Oberflächenturbinen, wobei Bürsten es gestatten, Luft in die Flüssigkeit zu transferieren, indem eine Rührbewegung erzeugt wird. Derartige Vorrichtungen sind nur bei geringen Wasserhöhen verwendbar und weisen begrenzte Sauerstoffzuführungskapazitäten auf.
- So beschreibt das Patent EP-0 583 509 der PRAXAIR Technology, Inc. ein System, das hauptsächlich durch einen Propeller charakterisiert ist, der sich in einer Hohlwelle befindet und bei seiner Drehung und durch Wirbelwirkung von der Oberfläche der Flüssigkeit Gas und Flüssigkeit mitreißt, die sich unter einem eingetauchten Deckel befinden. Die so gebildete Gas-Flüssigkeits-Mischung wird nach unten bewegt. Die Gasblasen, die sich nicht gelöst haben, steigen in einem Wirkungsradius auf, der im Großen und Ganzen dem des Deckels entspricht, wo sie gesammelt werden, um von neuem eingespritzt zu werden. Der Eintrag von Hilfsgas und die Entlüftung sowie das optimale Flüssigkeitsniveau in dem Deckel werden durch den Druck geregelt, der unter dem Deckel herrscht.
- Auch wenn die angegebenen Übertragungsleitungen sehr gut sind, bestehen die Grenzen dieses Systems hauptsächlich in Folgendem:
- – der Aktionsbereich ist auf einen Radius nahe dem des Deckels und auf eine relativ geringe Wassertiefe begrenzt,
- – die Anreicherung der Gasphase mit CO2, N2 und anderen aus der biologischen Aktivität stammenden Gasen im Falle von Anwendungen mit aktivierten Schlämmen, und die Notwendigkeit Entlüftungen zu bewirken, die 02 Verluste bedingen,
- – die Komplexität der Druckregelung unter dem Deckel,
- – die Verwendung eines Gases unter erhöhtem Druck: erfordert die Verwendung einer Druckerhöhungsvorrichtung nach einem VSA oder MPSA. (Produktionseinheit vor Ort durch Adsorption unter Druck oder mit Regeneration unter Vakuum).
- Es sind bereits poröse "Boden"-Systeme mit Gaseinspritzung und Rührmitteln bekannt. Diese Systeme besitzen eine feste und begrenzte Sauerstoffkapazität und haben die Neigung zu verschmutzen. Es existieren schliefllich andere "Boden"-Vorrichtungen mit Jets oder die unter dem Markennamen "Ventoxal" bekannte Vorrichtung mit Gaseinspritzung (von sauerstoffangereicherter Luft oder reinem Sauerstoff). Das durch die Anmelderin entwickelte "Ventoxal"-System besteht aus einer Pumpe, einem Einspritzungssystem der Venturi-Art, einem Stromverteiler und einem Ejektor-Düsen-Paar, bei dem der Einspritzungsdruck des Gases von der Wasserhöhe abhängt und im Wesentlichen größer als 1,5 absoluten Bar bleibt. Die erzielte Rührbewegung ist am Boden des Bassins zufrieden stellend, kann sich aber im Rest des Volumens verschlechtern.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Rühren einer Flüssigkeit und zum Einspritzen eines Gases in diese Flüssigkeit der oben genannten Art vorzuschlagen, die es gestattet, ein Gas effizient in eine Flüssigkeit zu übertragen und ein dauerndes Rühren zu gewährleisten, das es gestattet, Partikel in Suspension zu bringen und zu halten.
- Erfindungsgemäß trägt die Abtriebswelle der Antriebsvorrichtung ebenso eine selbstansaugende Turbine, die in den Reaktor eintaucht und durch die Abtriebswelle angetrieben werden kann, und diese letztere ist koaxial von einem Zylinder eingehüllt, der an seinem oberen Ende dicht mit der Antriebsvorrichtung verbunden ist und dessen unteres Ende in die Turbine mündet; in dem oberen Ende des Zylinders ist eine Öffnung zum Einspritzen eines Gases in einen ringförmigen Zwischenraum eingebracht, der von der Welle und dem Zylinder begrenzt wird.
- Die Ausgangswelle der Antriebsvorrichtung treibt die Turbine und den Propeller mit der gleichen Geschwindigkeit an.
- Die Drehung der Turbine bewirkt das Ansaugen des Gases durch den Hohlzylinder, der die Abtriebswelle der Antriebsvorrichtung umgibt. Diese Turbine bewegt die Gas-Flüssigkeits-Dispersion in radialer Richtung.
- Die Vorrichtung umfasst Mittel, um die von der Turbine radial ausgestoßene Gas-Flüssigkeits-Dispersion zu dem Propeller zu lenken.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Mittel ein ringförmiges Gehäuse, das einen die Turbine einhüllenden Deflektor bildet und dafür profiliert ist, einen radial von der Turbine abgegebenen Fluss zu dem Propeller zu lenken, und eine Einheit aus im Wesentlichen vertikalen Platten, die Gegenblätter bilden, die radial angeordnet und an dem Deflektor befestigt sind.
- Die Mittel können vorteilhafterweise ein zusätzliches Rührelement umfassen, das durch die Antriebswelle in Drehung versetzt wird, oder irgendein anderes Mittel, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit, die mit der der Welle identisch ist.
- Der Deflektor, der die Turbine einhüllt, treibt die Gas-Flüssigkeits-Dispersion zu dem Propeller, der die Gasblasen zum Boden treibt und einen flüssigen Pumpdurchfluss erzeugt, der das Durchrühren des Bassins gestattet. Die Gegenblätter gestatten es, die verschiedenen flüssigen und gasförmigen Ströme zu lenken, um die Wirkungsgrade hinsichtlich des Übertrags und des Rührens zu maximieren.
- Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die eine exemplarische und keine Einschränkung darstellende Ausführungsform veranschaulicht.
-
1 ist eine vertikale, axiale Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Rühren einer Flüssigkeit und zum Einspritzen eines Gases in diese Flüssigkeit. -
2 ist eine Aufrissansicht der Vorrichtung von1 , die insbesondere den die Turbine enthaltenden Deflektor sowie gestrichpunktet eine Ausführungsvariante zeigt. -
3 ist eine Perspektivansicht, die die Turbine wiedergibt, die in dem Deflektor der Vorrichtung der -
1 und2 angeordnet ist. - Die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung soll das Rühren einer Flüssigkeit L in einem Reaktor sowie das Einspritzen eines Gases in diese Flüssigkeit gestatten, wobei dieses Gas vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, mit Sauerstoff angereichert ist.
- Die Vorrichtung umfasst eine Antriebsvorrichtung 1, zum Beispiel einen Motor, der über der Oberfläche der Flüssigkeit L angeordnet ist und mit einer Antriebswelle
2 versehen ist, die sich vertikal erstreckt und teilweise in die Flüssigkeit L eintaucht. Die Abtriebswelle2 ist an ihrem freien unteren Ende3 mit einem in die Flüssigkeit L eingetauchten Propeller4 versehen. Die Welle2 trägt ebenso eine zwischen dem Propeller4 und der Oberfläche der Flüssigkeit L angeordnete, selbstansaugende Turbine5 , die folglich in den Reaktor eingetaucht ist und durch die Antriebswelle2 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Propeller4 angetrieben werden kann. Die Antriebswelle2 wird koaxial von einem Zylinder6 eingehüllt, der an seinem oberen Ende mit der Antriebsvorrichtung1 unter Einsetzung einer an sich bekannten Dichtungsvorrichtung7 verbunden ist und dessen unteres Ende6a koaxial zu der Welle2 in die Turbine5 mündet. - Die selbstansaugende Turbine
5 besteht aus zwei horizontal platzierten, übereinander liegenden Scheiben8 ,9 und einer Einheit von radialen Schaufeln11 , die zwischen den Scheiben8 ,9 platziert sind und an diesen befestigt sind. In der oberen Scheibe8 ist ein mittiges Loch12 ausgebildet, das durch einen vorspringenden Bund begrenzt wird, in den das untere Ende6a des Zylinders6 einmündet, der so mit dem Rand des Lochs12 einen ringförmigen Raum13 begrenzt. - In dem oberen Ende des Zylinders
6 ist eine Öffnung14 zur Injizierung von Gas in den ringförmigen Zwischenraum15 ausgebildet, der von der Welle2 und dem Zylinder6 begrenzt wird. Das System zur Gaseinspritzung in die Öffnung14 ist an sich bekannt und nicht dargestellt. - Die Antriebswelle
2 durchquert die Scheiben8 ,9 in axialer Richtung, wobei sie an der unteren Scheibe9 befestigt ist, so dass die Welle2 , wenn die Antriebsvorrichtung1 in Gang gesetzt wird, die Turbine5 und den Propeller4 mit der gleichen Geschwindigkeit in Drehung versetzt. Die Drehung der Turbine5 bewirkt das Ansaugen von Gas, das durch die Öffnung14 über den Zylinder6 ankommt, sowie das Ansaugen eines Teils der Flüssigkeit, die durch den ringförmigen Zwischenraum13 zufließt, der zwischen der Turbine5 und dem Zylinder6 freigelassen ist. Diese Gas-Flüssigkeits-Dispersion äußert sich in einer Ansammlung von Blasen, deren Abmessung vor allem zwischen 100 μm und 2 mm liegt. - Die Vorrichtung umfasst ebenso Mittel, um die von der Turbine
5 radial zwischen ihren Schaufeln11 ausgestoßene Gas-Flüssigkeits-Dispersion zu dem Propeller4 zu lenken. Bei der beschriebenen Ausführungsform umfassen diese Mittel ein ringförmiges Gehäuse16 , das den Deflektor bildet und von zwei mittigen, übereinander liegenden und zu der Welle2 koaxialen Öffnungen17 ,18 durchstoßen wird, wobei der Durchmesser der unteren Öffnung18 im Wesentlichen größer als derjenige der oberen Öffnung17 und im Wesentlichen gleich demjenigen (d) der Turbine5 ist. - Die Mittel zum Lenken des Gas-Flüssigkeits-Dispersion zu dem Propeller
4 umfassen ebenso eine Einheit aus im Wesentlichen vertikalen Platten19 , die Gegenblätter bilden, die radial um den Gehäuse-Deflektor16 angeordnet und an ihm befestigt sind. Hierzu dringt jedes Gegenblatt19 radial über eine bestimmte Distanz ins Innere des Gehäuse-Deflektors16 ein, an dem es durch geeignete, an sich bekannte Mittel, beispielsweise durch Schweißen oder Nieten, befestigt ist. Die Gegenblätter19 können um die Turbine5 und den Propeller4 in geeigneter Zahl in bestimmten Winkelintervallen angeordnet sein. Auf dem Innenrand jedes Gegenblatts19 ist auf Höhe des Propellers4 ein Einschnitt21 ausgebildet, in den die Enden der Blätter des Propellers4 eindringen können. - Die Gegenblätter
19 erstrecken sich von einer Höhe aus, die im Wesentlichen derjenigen der Flüssigkeit L entspricht, senkrecht auf einer Gesamthöhe H, die zwischen dem 0,7-fachen und dem 12-fachen des Durchmesser d der Turbine5 liegt (1 ). - Die Vorrichtung zum Rühren der Flüssigkeit und zum Einspritzen von Gas in diese Flüssigkeit, die gerade beschrieben wurde, funktioniert wie folgt:
Sobald die Antriebsvorrichtung1 in Gang gesetzt ist, versetzt die Antriebswelle2 die selbstansaugende Turbine5 und den Endpropeller4 mit gleicher Geschwindigkeit in Drehung. Das Gas wird durch die Öffnung14 in den ringförmigen Zwischenraum15 eingespritzt oder angesaugt, von wo es ebenso wie ein Teil der Flüssigkeit L in dem ringförmigen Zwischenraum13 zwischen der oberen Platte8 und dem Zylinder6 zur Turbine5 angesaugt wird (wie durch den Pfeil in der1 angezeigt ist). Zumindest 90% der Dispersion aus Blasen wird dank des Vorhandenseins der Gegenblätter19 oder des Deflektors16 , der den Strom zu dem Propeller4 lenkt, wie durch die zwei seitlichen Pfeile in1 angezeigt ist, abgeführt. Der Propeller4 , der aus zumindest zwei Schaufeln4a besteht, bewegt die Dispersion aus Blasen mit einer Geschwindigkeit, die zwischen beispielsweise 1 und 5 m/Sekundenn liegt, zum Boden des Bassins. Die Bemessung und die Betriebsbedingungen können es ermöglichen, die Blasen bis zu einer Tiefe von 10 Metern zu bewegen, während gleichzeitig eine ausreichende horizontale Geschwindigkeit beibehalten wird (das heißt größer als 0,1 m/s), um die Bildungen von Ablagerungsbereichen oder Bereichen fester Teilchen am Boden des Bassins zu verhindern. - Die zum Boden des Bassins getriebenen Blasen steigen dann an der Peripherie des Rührelements (
4 ,5 ) mit der Mittelachse2 auf. Die Durchgangszeit der Gasblasen in der Flüssigkeit reicht aus, um den Übergang des Sauerstoffs aus der Gasphase (wenn das eingespritzte Gas mit Sauerstoff angereichert ist) in die Flüssigkeitsphase zu gewährleisten. Der Sauerstoff kann so für Beatmungszwecke für die Biomasse oder zur Oxidation bestimmter Komponenten verwendet werden. - Der durch das Vorhandensein des Mitnahmepropellers
4 und der Gegenblätter19 bedingte Pumpdurchsatz gestattet es, die Durchmischung des Flüssigkeitsvolumens um das Rührelement4 in einem Radius zu gewährleisten, der von der verbrauchten Leistung abhängt, die durch den Propeller4 verbraucht wird (einer Leistung, die zwischen 40 und 90% der durch die Motorwelle2 angelegten Leistung entspricht). Dieses Durchmischen gestattet es, Suspensionen der Schlämme und/oder fester Teilchen zu erzeugen, um die Homogenisierung der Konzentration von Blasen und/oder Teilchen in den gesamten durch den Propeller4 durchmischten Volumina zu gewährleisten. - Wenn das durch die Öffnung
14 eingespritzte Gas mit Sauerstoff angereichert ist, gestattet es die oben beschrieben Vorrichtung biologische Behandlungen von industriellen oder städtischen Abwässern durchzuführen, indem Sauerstoff in den aktivierten Schlamm übertragen wird und indem die Biomasse gerührt wird, um die Konzentration an Schlämmen zu homogenisieren. Der Deflektor16 , der die Turbine5 einhüllt treibt die Gas-Flüssigkeits-Dispersion zu dem Propeller4 , der die Gasblasen zum Boden des Reaktors bewegt und einen Flüssigkeitspumpdurchsatz erzeugt, der das Durchrühren des Reaktors gestattet. Die Gegenblätter19 gestatten es, die verschiedenen flüssigen und gasförmigen Ströme zulenken, um die Wirkungsgrade hinsichtlich Übertrag und Rühren zu maximieren. - Durchführungsbeispiel für die Erfindung
- Abmessungen der Turbine
5 - Die Kriterien zur Extrapolation und Bemessung der Turbine
5 sind nach Optimierungsversuchen die folgenden (1 ).
H1 = 0,1 bis 5d (d ist der Durchmesser der Turbine5 )
H2 = 0,5 bis 2d
H3 = 0,1 bis 5d
d1 = 0,01 bis 0,1*d (d1 ist der radiale Abstand zwischen der Turbine5 und jedem Gegenblatt19 )
d2 = 0,01 bis 0,1*d (d2 ist der radiale Abstand zwischen dem Boden eines Einschnitts21 und den Enden der Blätter4a )
Lcp = 0,5 bis 2*d (Lcp ist die Breite jedes Gegenblatts)
Dh = 1 bis 2*d (Dh = Durchmesser des Propellers4 ) - Die Gegenblätter
19 , in dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel vier an der Zahl, sind relativ zu der Achse der Turbine radial ausgerichtet. Es sind zumindest zwei vorhanden, deren Umriss die geometrische Form des Rotors (Propellers) annimmt. - Die Gegenblätter wurden hinzugefügt, um die tangentiale Strömung in eine zum Boden der Wanne gerichtete Strömung zu transformieren. Ihre Zahl wurde experimentell mit dem Ziel bestimmt, die Bereiche der wieder zu der Oberfläche aufsteigenden Gas/Flüssigkeits-Dispersion auf den ganzen Umfang zu verteilen.
- Diese Gegenblätter beginnen an der Oberfläche der Flüssigkeit und können vorteilhafterweise bis in eine Tiefe reichen, die gleich oder größer als das 12-fache des Durchmessers der Turbine ist. Ihre Positionierung relativ zu der Oberfläche ist notwendig, um die Bildung eines Wirbels zu vermeiden, der zur Unwirksamkeit der Turbine führen würde.
- Für den Propeller zur Weiterführung der Gas/Flüssigkeits-Dispersion variiert die Zahl der Blätter
4a zwischen 2 und 12. Sie wird so festgelegt, dass die Gefahr einer Verstopfung relativ zum Betriebsbereich der Turbine im Verhältnis Gas/Flüssigkeit begrenzt wird. - Die Weiterführungsrate der Gas/Flüssigkeits-Dispersion kann vorteilhafterweise durch die Zufügung eines zusätzlichen Elements
22 (2 ) erhöht werden, beispielsweise eines Propellers mit zwei oder mehr Blättern. Dieses Element22 kann an der Antriebswelle2 wie dargestellt befestigt werden und gestattet es, die periphere Geschwindigkeit der Flüssigkeit in dem ringförmigen Gehäuse zu erhöhen. - Die Betriebsparameter der Turbine sind:
- – die Eintauchtiefe I, die der Abstand zwischen dem Flüssigkeitspegel und der oberen Scheibe der Turbine ist.
- – die Drehzahl N
- – der Gasdurchsatz Qg
- – der Einspritzungsdruck des Gases Pg
- Die Kriterien zur Extrapolation dieser Betriebsparameter sind die folgenden:
- – 1/d von 0,01 bis 5: Nennwert = 0,4
- – modifizierte Froude = FR* = N2*d2/g*1 = Trägheitskraft/Schwerkraft Fr* = von 0,1 bis 25: Nennwert = 1,1 bis 2,5 Fr* < 0,1 => sehr geringe Gasansaugung Fr* > 25 => Verstopfungsgefahr
- – verbrauchte Leistung = N3*d5*Np, wobei Np die Leistungszahl ist, = f(Fr*)
- Die durch die Erfindung möglichen Betriebsmoden können die folgenden sein:
- – Dauerbetrieb:
- – Betrieb mit fester Drehzahl, wobei die Regelung des Gasdurchsatzes durch ein Steuerorgan für den Durchsatz geschieht, das in der Fluidleitung platziert ist,
- – Betrieb mit variabler Geschwindigkeit und variablem Gasdurchsatz, um dauerhaft optimale Betriebsbedingungen für die Turbine herzustellen,
- – alternierender/abschnittsweise Betrieb: Betrieb in Zyklen mit abwechselnden Phasen des Rührens mit Gaseinspritzen und Phasen des Rührens ohne Gaseinspritzen, und/oder abwechselnden Phasen mit variablen Geschwindigkeiten. Dieser Betrieb findet seine Berechtigung und Bedeutung insbesondere bei der Nitrifizierung/Dentrifizierung mit Einzelbassins.
- Die Betriebsbedingungen sind die folgenden:
- – Die spezifischen Nettozufuhren (ASN), gemessen in absorbierten KgO2/kWh können von 0,5 bis 8 variieren.
- – Die
Ansaugkapazität
der Turbine
5 kann 50 Nm3/h für Gas je durch diese Turbine verbrauchte kWh erreichen. - – Die Rührgeschwindigkeiten liegen zwischen etwa 50 bis 1000 tr/min.
- – Das
Verhältnis
Eintauchtiefe/Durchmesser der Turbine
5 variiert zwischen 0,01 und 5. - – Die modifizierte Froude liegt im Wesentlichen zwischen 0,1 und 25.
- – Die Wasserhöhe in dem Bassin kann herkömmlicherweise zwischen 2 und 10 m liegen.
- – Das
Verhältnis
der verbrauchten Leistung zwischen dem Propeller
4 und der Turbine5 kann zwischen 40/60 und 90/10 variieren. - Die Flüssigkeiten können die folgenden sein: aktivierte Schlämme, Abwässer aus industriellen oder städtischen Einleitungen, "Prozesswasser", Meerwasser, konzentrierte Schlämme.
- Das oben beschrieben System kann eingefügt werden in:
- – entweder einen biologischen und/oder chemischen Reaktor, der geschlossen oder offen ist, unter Druck arbeitet oder nicht, an physikalisch-chemische Trennverfahren angeschlossen ist (Absetzanlage, Flottieranlage, Membranen, Filter)
- – oder in einen geschlossenen biologischen und/oder chemischen Reaktor, der mit Druck arbeitet mit einer Steuerung des Gasgehalts in dem Gaskopfraum mittels Entlüftung.
- Im Falle von tiefen Bassins (mit einer Wasserhöhe von etwa über 7 Metern) oder bereits ausgerüsteten Stationen kann das System mit Luft- oder Sauerstoffübertragungssystemen für den Bassinboden wie dem "Ventoxal" arbeiten.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist die folgenden Vorteile auf:
- – Ansaugen von Gas bei geringem Druck (ab 0,7 absoluten Bar), wodurch eine Ansaugung von Atmosphärenluft oder die Verwendung von Sauerstoff gestattet wird, der vor Ort ohne Wiederkompressionsstufen erzeugt wird oder aus anderen Stufen oder Verfahren der Gase verwendenden Station stammt,
- – die Begrenzung der Probleme mit der pH-Absenkung, die auf das neuerliche Einspritzen des von Bakterien erzeugten CO2 zurückzuführen sind,
- – das
Weiterführungselement
(
4 ), dessen Leistung entsprechend den Bedürfnissen einstellbar ist, besitzt einen großen Wirkungsradius und gestattet es, die Gas-Flüssigkeits-Mischung zum Boden des Bassins zu treiben, wobei selbst bei erheblichen Wassertiefen (etwa 7 bis 10 Metern) zufrieden stellende Rührpegel erreicht werden, - – die Möglichkeit, das Rühren und das Gaseinspritzen zu entkoppeln, wodurch die zuvor dargelegten Betriebsmodi (Dauerbetrieb und alternierend/abschnittsweiser Betrieb) ermöglicht werden.
- Im Vergleich zu dem "Ventoxal"-System weist das erfindungsgemäße System den Vorteil auf, dass es das Einspritzen von Gas bei Atmosphärendruck oder geringfügig höherem Druck gestattet, und die Übertragungswirkungsgrade von zumindest 10% bis 50% entsprechend der Wasserhöhe und dem Gasdurchsatz erhöht.
- Das System kann mit einem oder mehreren Axialströmungselementen wie beispielsweise koaxial zu der Welle
2 montierten Propellern ausgestattet werden.
Claims (8)
- Vorrichtung zum Rühren einer Flüssigkeit (L) in einem Reaktor und zum Einspritzen eines Gases in diese Flüssigkeit mit einer über dem Behälter angeordneten Antriebsvorrichtung (
1 ), die mit einer vertikalen Abtriebswelle (2 ) versehen ist, die an ihrem Ende mit zumindest einem beweglichen Axialströmungselement (4 ) versehen ist, das in die Flüssigkeit eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle der Antriebsvorrichtung ebenso eine selbstansaugende Turbine (5 ) trägt, die in den Reaktor eintaucht und durch die Abtriebswelle (2 ) angetrieben werden kann, dass diese letztere koaxial von einem Zylinder (6 ) eingehüllt ist, der an seinem oberen Ende dicht mit der Antriebsvorrichtung verbunden ist und dessen unteres Ende (6a ) in die Turbine mündet, und dass in dem oberen Ende des Zylinders eine Öffnung (14 ) zum Einspritzen eines Gases in einen ringförmigen Zwischenraum (15 ), der von der Welle und dem Zylinder begrenzt wird, eingebracht ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (
5 ) aus zwei übereinander liegenden Scheiben (8 ,9 ) und einer Anordnung radialer Schaufeln (11 ) besteht, die zwischen den Scheiben angeordnet und an diesen befestigt sind, und dass in der oberen Scheibe (8 ) ein mittiges Loch (12 ) ausgebildet ist, in das das untere Ende (6a ) des Zylinders (6 ) eindringt, der mit dem Rand des Lochs einen zumindest teilweise ringförmigen Raum (13 ) begrenzt, durch den Flüssigkeit in die Turbine gesaugt werden kann. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel umfasst, um die von der Turbine (
5 ) radial ausgestoßene Gas-Flüssigkeits-Dispersion zu dem beweglichen Axialströmungselement (4 ) zu lenken. - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein ringförmiges Gehäuse (
16 ), das einen die Turbine (5 ) einhüllenden Deflektor bildet und dafür profiliert ist, einen radial von der Turbine abgegebenen Fluss zu dem beweglichen Axialströmungselement (4 ) zu lenken, wobei eine mittige Öffnung (18 ) auf der Unterseite dieses Gehäuses ausgebildet ist, und im Wesentlichen vertikale Platten (19 ) umfassen, die Gegenblätter bilden, die radial angeordnet und an dem Deflektor (16 ) befestigt sind. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel außerdem ein zusätzliches bewegliches Rührelement (
22 ) umfassen. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Gegenblätter (
19 ) zumindest zwei ist und sie sich vertikal ab einem Niveau erstrecken, das im Wesentlichen demjenigen (L) der Oberfläche der Flüssigkeit auf einer Gesamthöhe (H) entspricht, die zwischen dem etwa 0,7-fachen und 12-fachen des Durchmessers (d) der Turbine (5 ) liegt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Axialströmungselement ein Propeller (
4 ) ist. - Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass radiale Einschnitte (
21 ) in den Gegenblättern (19 ) ausgebildet sind, um es den Blättern (4a ) des Propellers (4 ) zu gestatten, in diese einzudringen.
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