DE855100C

DE855100C - Verfahren zum Aufloesen von Gasen in Fluessigkeiten, Gelen und Schmelzen

Info

Publication number: DE855100C
Application number: DED2558D
Authority: DE
Inventors: Bernhard Ambros
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1944-06-25
Filing date: 1944-06-25
Publication date: 1952-11-10

Description

Verfahren zum Auflösen von Gasen in Flüssigkeiten, Gelen und Schmelzen Es ist bekannt, Flüssigkeiten, Gele und Metallschmelzen durch intensive Beschallung bzw. Behandlung mit Ultraschall zu entgasen. Hierbei werden die Gasl)läschen in den Schwingungsknoten der Schallwellen vereinigt und steigen auf, wobei das .\ufsteigen durch Erwärmung und Verminderung der Viskosität der Flüssigkeit an den Grenzschichten begünstigt wird.
Im Gegensatz hierzu ist es gemäß der Erfindung möglich. unter anwendung von Ultraschall Gase in den eingangs genannten Stoffen zu lösen indem das Gas durch einen (asstromschwinggenerator in das Lösungsmittel eingeleitet wird. Die Gasmoleküle werden dabei gezwungen, sich auch in die Schwingungsbäuche der Schallwelle, also die Stellen größter Bewegung zu begeben. Durch die intensive Berührung mit dem Lösungsmittel wird das Gas in diesem gelöst bzw. wird das Lösungsmittel je nach seiner Beschaffenheit mit dem Gas emulgiert.
Eine Anzahl besonders vorteilhafter Anwendungsmöglichkeiten und weitere Merkmale der Erwindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.
In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Einrichtung in beispielsweiser Ausführung dargestellt. Es zeigt Nbb. I ein als Einblasedüse ausgebildetes Schallgeberaggregat in Längsschnitt, Abb. 2 und 3 Schnitte nach den entsprechenden Linien der Abb. I, Abb. 4 die lXnordnung der Einblasedüse an einer zum Auflösen von Gasen in Flüssigkeiten aeeig neten Einrichtung, teils in Ansicht, teils im Schnitt.
Die Einblasedüse 5 besteht aus einem Hohlzylinder 6, in welchem ein Gasstromschwinggenerator 7 angeordnet ist. Dieser wird durch eine Ringdüse 8 und einen dieser gegenüber angeordneten, gleichfalls ringförmigen Resonator g gebildet. Die Ringdüse 8 entsteht durch {konzentrische Anordnung zweier Zylinder I0, II, wobei der Zylinder Io auf der Einströmseite 13 der Einblasedüse 5 tubusartig erweitert, der Zylinder II jedooh in entsprechender Weise verengt ist, so daß der Gasstrom in Richtung der Öffnung 15 der Ringdüse 8 beschleunigt wird. Konzentrisch zu dem Gasstromschwinggenerator 7 ist ein Hartmannscher.Gasstrnmschwinggenerator I6 IbekannterjArt angeordnet, welcher aus der Düse 17 und dem Resonator 18 besteht. Die Gasstromschwinggeneratoren 7, I6 sind durch Speichen I9, 20 bzw. 21, 22 an dem Hohlzylinder 6 befestigt. Auf der Einströmseite I3 ist der Hohlzylinder6 mit einem Schlauchmundstück23 und auf der Ausströmseite 14 mit Außengewinde es versehen. Die Einblasedüse 5 wird in eine an ihren Stutzen 26, 27, .28 mit Innengewinde,versehene Rohrmuffe 30 eingeschraubt. An die Stutzen 27, 28 sind zwei zu dem oder den in der Zeichnung nicht dargestellten ,Auffangbehältern für die Flüssigkeit führende, mit Außengew'inde versehene Rohrleitungen 3I, 312 angeschlossen. An Stelle von Rohrleitungen können auch Schlauchleitungen benutzt werden. In diesem Falle werden die Stutzen 27, 28 mit Schlauchmundstücken versehen. Der in den Stutzen 26 eingeschraubten Einblasedüse 5 diametral gegenüber befindet sich die Öffnung 33 des Stutzens 29. In dieser ist eine Siebdüse 34 angeordnet. An den stutzen 129 wird eine nicht dargestellte Flüssigkeitszuleitung, die als Rohr oder Schlauchleitung ausgebildet sein kann, angeschlossen.
Zwecks Durchführung des eingangs beschriebenen Verfahrens wird die Einblasedüse 5 mittels Schlauch mit einer das Gas enthaltenden Druckflasche, einem zum Verdichten des Gases dienenden Kompressor od. dgl. verbunden. Durch den Stutzen 29 bzw. die Siebdüse 34 wird die Flüssigkeit gleichfalls unter Druck zugeführt. Der Flüssigkeitsstrom wird durch die S.iebdüse 34 in einen aus vielen Einzelstrahlen bestehenden, brausenartigen Strahl verwandelt, während das Gas beim Durohgang durch den Gasstromschwinggenerator 7 in lebhafte longitudinale Schwingungen ersetzt wird. Durch die intensive Berührung von Flüssigkeit und Gas beim Aufeinanderprallen der beiden Medien erfolgt an sich schon eine gewisse Lösung des Gases in der Flüssigkeit in Bläschenform. Die in den Schwingungsbäuchen des Gasstroms befindlichen Moleküle lösen sich jedoch bis ztwi Erreichen der Löslichkeitsgrenze der Flüssigkeit für das Gas vollständig in der Flüssigkeit auf. In den Schwingungsknoten tritt keine nennenswerte Auflösung des Gases ein.
Durch Erregung einer Störfrequenz in dem Generator 16 kann die Ausdehnung der Schwingungsknoten jedoch verringert und so die Menge des an der Auflösung in der Flüssigkeit teilnehmenden Gases erhöht werden. Die mit Gas beladene Flüssigkeit kann durch die beiden Leitungen 31, 32 schnellstens in die oder den Auffangbehälter abfließen.
Hier wird das eventuell im Überschuß zugeführte Gas abgesaugt und der Einblasedüse erneut zulgeführt.
Sofern die vorstehend beschriebene Einrichtung zum Auflösen inerter Gase oder klopffester gasförmiger Kraftstoffe in flüssigen Kraftstoffen verwendet wird, empfiehlt es sich, entweder dem flüssigen Kraftstoff oder dem gasförmigen, eventuell beiden vor bzw. bei ihrer Vereinigung geringe Mengen 01 zuzusetzen. Hierzu kann gegebenenfalls der Generator 16 benutzt werden, welcher dann als Zerstäuber wirkt. Auf diese Weise wird der flüssige Kraftstoff mit dem gasförnigen emulgiert, und es ist möglich, den so behandelten Kraftstoff verwendungsfertig an den Verbraucher zu liefern. Ob es sich darum handelt, Kraftstoffe gerintger Klopffestigkeit in solche höherer Klopffestigkeit zu verwandeln oder durch Auflösen klopffester, gasförmiger 1Kraftstoffe den Energiegehalt pro Volumeneinheit hochwertiger flüssiger Kraftstoffe zu steigern, ist für die Anwendung und Durchführung des Verfahrens an sich ohne Belang.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf chemische Saturationsvorgänge, wie die CO2- oder S02-Saturation der Dünnsäfte bei der Zuckerfabrikation, erfolgt das Einblasen dieser Gase in die Flüssigkeit unter Einschaltung einer oder mehrerer Einblasedüsen der beschriebenen Art in den Gasweg, wobei die Anzahl und Größe der Düsen von der Größe und Form des Saturationsgefäßes abhängt. Die Herstelllung von kol'lensäurehaltigen Getränken wie Mineralwasser, Limonade oder Sekt kann gleichfalls unter Anwendung des oben lbeschriebenen Verfahrens vor sich gehen.
Das einblasen der IKohlensäure in die Flüssigkeit kann natürlich auch im Gleichstrom oder im Querstrom zu dieser erfolgen, wobei die ungeregelte und unter Umständen unerwünschte Verwirblung der Flüssigkeit bei Einblasung der iKohlensäure im Gleichstrom zu der Flüssigkeit natürlich am geringsten ist.
Die Gewinnung von Stahl aus flüssigem Roheisen in der Bessemer- bzw. Thomasbirne kann bei Einblasung der zum Verbrennen unerwünschter Bestandteile des Roheisens, wie Silicium, Schwefel u. dgl., benötigten Luft beschleunigt werden. Außerdem dürfte die fertige Schmelze einheitlicher in der Zusammensetzung sein als sonst.
In diesem Zusammenhang sei noch auf die Möglichlkeit verwiesen, Ammoniakgas in Stahlschmelze einzublasen und so eine schnelle und vollkommene Gasnitrierung derselben herbeizuführen. Durch Gießen solcher Schmelze in entsprechende Formen können hochfeste Werkzeuge, wie Reibahlen, Drehstähle, Schnitte od. dgl., hergestellt werden.

Claims

PATENTANSPRVCHE: 1. Verfahren zum Auflösen von Gasen in Flüssigkeiten, Gelen und Schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas durch einen Gasstromschwinggenerator in das Lösungsmittel eingeleitet wird.
2. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch I auf chemische Saturationsvorgänge, z. B. die CO2- oder S02-Saturation der Dünnsäfte bei der Zuckerfabrikation.
3. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch I auf die Herstellung von Mineralwasser, Limonade oder Sekt.
4. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch I auf das Bessemer-Thomas-Verfahren zur Stahlgewinnung.
5. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch I zur Herstellung von Hartmetallwerkzeugen durch Nitrieren entsprechender Metallschmelze.
6. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch I zur Erhöhung der Klopffestigkeit an sich leicht klopfender Kraftstoffe oder zur Steigerung des Energiegehalts pro Volumeinheit an sich hochwertiger 1Kraftstoffe durch Beladen derselben mit inertem Gas oder gasförmigem, klopffestem Kraftstoff.
7. Verfahren nach den Ansprüchen I und 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kraftstoff geringe Mengen Öl zugesetzt werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen I, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl durch den gasförmigen Kraftstoff zerstäubt wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen I bis 8, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Anwendung verschiedener Schallfrequenzen.

IO. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstromschwinggenerator (7, I6) als Einblasedüse ,(5) ausgebildet ist, deren eines Ende (I4) mit einem Einschraubgewinde (25) und deren anderes Ende (I3) mit einem Mundstück (23) zum Anschließen eines Druckschlauchs versehen ist.

II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I bis 9, gekennzeichnet durch eine Siebdüse (34) zum aEinspritzen der Flüssigkeit.

I2. Einrichtung nach den Ansprüchen Io und 1 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasdüse (5) und die Siebdü.se (34) einander diametral gegenüber in je einem Stutzen (26, 29) einer mit Anschlußstutzen (27, 28) für die zu dem oder den Auffangbehältern für die Flüssigkeit führenden beispielsweise rohrförmigen Leitungen (3I, 32) versehenen Rohrmuffe (30) angeordnet sind.