DE942211C

DE942211C - Vorrichtung zum Verteilen eines Gases in einer Fluessigkeit

Info

Publication number: DE942211C
Application number: DEP4346A
Authority: DE
Inventors: Konrad Mattern
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1956-04-26

Description

Vorrichtung zum Verteilen eines Gases in einer Flüssigkeit In der Technik besteht vielfach die Aufgabe, Gase in einer Flüssigkeit fein und gleichmäßig zu verteilen. Hierfür sind schon die verschiedensten Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden.
So wurden für die Förderung der Flüssigkeit Kreiselpumpen oder Flügelräder verwendet, und es wurden die Gase in dem rotierenden Teil dieser Vorrichtungen eingeleitet. Hierbei stören die Gase die Förderwirkung. Auch müssen sie unter einem Druck zugeführt werden, der über dem Druck in der Fördervorrichtung liegt. Ferner sintd Kreiselrührer bekannt, die sowohl die Flüssigkeit als auch die Gase, und zwar getrennt voneinander, fördern.
Die Austrittsrichtung des einen geförderten Mittels aus dem Kreiselrührer liegt senkrecht zu der des anderen. Diese Vorrichtung hat aber einen verhältnismäßig großen Energieverbrauch. Auch läßt ihre Wirkung noch zu wünschen übrig.
Durch die Erfindung gelingt eine besonders irrige und gleichmäßige Verteilung von Gasen in Flüssigkeiten, so daß es z. B. möglich wird, auch Reaktionen zwischen Gasen und Flüssigkeiten, deren Ablauf in sehr hohem Maße von der Intensität der Verteilung des Gases in der Flüssigkeit abhängig ist, mit gutem Erfolg durchzuführen. Gut bewährt hat sich die Erfindung z. B. bei der Oxydation von Ölen oder Fetten oder bei der verhefung von zuckerhaltigen Flüssigkeiten.
Die Vorrichtung zum Verteilen eines Gases in einer Flüssigkeit gemäß der Erfindung besteht aus einer oder mehreren Mischdüsen, die vorzugsweise einschließlich ihrer Diffusoren, mit dem Kreisel umladen, der die Flüssigkeit durch die Mischdüsen und die Diffusoren fördert. Die aus den Düsen austretende Flüssigkeit, deren kinetische Energie im Diffusor in Druck, energie umgesetzt wird, reißt beim Eintritt in den Diffusor das Gas mit sich, das in leiniem Ralum zwischen der Düsenmündung und der der Düse zugekehrten Diffusoröffnung sieh befindet. Im Diffusor mischen sich Gas und Flüssigkeit innig miteinander. Diese Mischung wird beim Austritt, aus dem Diffusor in die vor der Diffusormündung befindliche Flüssigkeit noch wesentlich verbessert, so daß eine feinste und gleichmäßigste Verteilung des Gases in Ider Flüssigkeit erreicht wird. Gleichzeitig tritt eine schnelle und grün. liche Mischung des us dem diffusor ausströmenden Gemisches mit dem Mittel ein, das in dem Raum vorhanden ist, in den der Diffusor fördert, und das aus einer Flüssigkeit oder einem Gemisch von Flüssigkeit und Gas bestehen kann.
Hierbei kann ein Kreislauf aufrechterhalten werden, so daß also flüssigkeit, die aus dem Diffusor austritt, wieder von der Fördervorrichtung erfaßt wird, die ihr aufs neue kinetische Energie, erteilt und sie durch die Düse und den Diffusor schickt.
Im Diffusor kann sie, dann nochmals mit dem Gas gemischt werden, das. sich inzwischen aus ihr abgeschieden hat oder das, insbesondere wenn es mit der Flüssigkeit reagiert, durch zugeführte neue Gasmengen ergänzt wurde, oder es können ständig oder zeitweise neue Gasmengen für die Mischung verwendet werden. Dabei kann das Gas vor den Diffusor gefördert werden, es kann aber auch die Flüssigkeit dazu benutzt werden, das Gas anzusaugen.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, in der verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei spielsweise und schematisch dargestellt sind.
Abb. I zeigt eine solche Vorrichtung, teils im Schnitt, teils in der Seitenansicht. Abb. 2 ist ein Schnitt nach linie c-d in Abb. I. In Abb. 3 ist die Anordnung dieser Vorrichtung in leinem Reaktionsgefäß dargestellt, und aus Abb. 4 ist eine andere Ausführungsform des Diffusors ersichtlich. Abb. 5 ist eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Erfindimg. -Abb. 6 ist lein. Schnitt nach Linie g-h und Abb. 7 ein Schnitt nach Linie e-f in Abb. 5. Aus diesen beiden Schnitten ist eine besonderte Flüssigkeitszuführung und Luftzuführung zu der Düse ersichtlich. Abb. 8 zeigt beispielsweise die Anwendung der Erfindung in Verbindung mit mehreren Reaktionsgefäßen und Abb. 9 eine Ausfürhungsform der Erfindung, die aus mehreren zusammengebauten Mischeinrichtungen besteht, sowie einigem Zubehör.
Läuft die Vorrichtung nach Abb. r und 2 in Richtung - des Pfeiles um, so tritt Flüssigkeit, die aus dem Rohr 4 nachstriömt, aus dem Raum I durch die Düsen 3 des Düsenkranzes 2. Zur Sicherung der Förderleistung sind im Düsenkranz die Schaufeln 5 angeordnet. Aus den Düsen 3 gelangt die Flüssigkeit in die mit der gleichen Geschwindigkeit rotierenden diffusoren 6. Dabei wird Gas, z. B.
Luft, die sich in dem Raum 7 befindet, und in diesen durch das Rohr 8 gelangt, von dem Flüssigkeitsstrahl mitgenommen. In den Diffusoren 6 mischen sich Gas und Flüssigkeit, und es stößt das so erzeugte Gasflüssigkeitsgemisch auf die die rotierende Vorrichtung 9 umgebende Flüssigkeit, wodurch nochmals eine intensive Aufteilung der Gasbläschen erreicht wird; die sich in dem die Diffusoren 6 verlassenden Gemisch bzw. in der Flüssigkeit befinden. Die Diffusoren 6 können hierbei beliebig gestaltet sein. In Abb. 1 and 2 haben sie die Form von Kanälen, die überall gleichen Querschnitt haben können, die aber auch nach Art der Diffusoren von Strahlppraraten oder ähnlichen Vorrichtungen ausgebildet sein können. Die Kanal form ist aber nich unerläßliche Bedingung. Wie Abb. 4 zeigt, kann auch z. B. die Form eines Ringspaltes gewählt werden, wobei der Diffuisor feststehend oder ebenfalls rotierend angeordnet sein kann. Die jeweilige Form und Anordnung des Diffusors bzw. der Diffusoren richtet sich z. B. nach der Art des mit Gasen zu behandelnden Stoffes oder nach dem Grade det Belüftung bzw. Bregasung, der lerreicht werden soll. Wie Abb. 3 zeigt, kann beispielsweise die vorrichtung 9 mittels der hohlen Welle 8 durch den Motor 10 in Drehung versetzt werden. Dadurch wird die Flüssigkeit durch das Rohr 4 angesaugt, mit dem durch das Rohr 8 zutretenden Gas gemischt und nach außen geschleudert. Das Gas .kann hierbei durch öffnungen 11 in die Hohlwelle eintreten. Die Begasung - der Flüssigkeit kann -abscheirtsweise oder kontinuierlich durchgefüüirt werden, wobei, wie Abb. 8 beispielsweise zeigt, auch ein kontinuierlicher Zu-und Abfluß nach bzw. aus dem Mischbehälter möglich ist.
Dies hat besondere Bedeutung, beispielsweise bei der Verhefung von zuckerhaltigen Flüssigkeiten.
Durch das intensive Belüften der Flüssigkeit entsteht ein schaumiges Flüssigkeits-Luft-Gemisch.
Läßt man dieses durch den Überlauf 12 in das neben dem Belüftungsgefäß angeordnete, zuvor leere Gefäß 13 allmählich überlaufen, so füllt sich bei entsprechendem Nachfluß in das Belüftungsgefäß der Behälter I3 allmählich bis an den Überlauf 12, und zwar erreicht hierbei der Inhalt des Behälters I3 durch das Entweichen der Luft oder des Gases aus der Flüssigkeit ein spezifisch höheres Gewicht als der Inhalt des Belüftungslbehälters.
In diesem behälter 13 kann z. B. eine Nachgärung stattfinden. Sollte die in der Fl2ssigkeit eingeschlossene Luft für die Nachgärung oder Nachoxydation nicht genügen, so ist es möglich, - durch allmähliches Öffnen des Absperrorgans 14 den Inhalt wieder in den Belüftungsbehälter fließen zu lassen. Geschieht dies bei stillgesetztem Rotor, dann hebt die nachfließende, inzwischen entlüftete Flüssigkeit die schaumige Flüssigkeit im Belüftungsbehälter derart, daß man diese durch den anderen Überlauf in ein anderes Gefäß abfließen lassen kann. Die wieder in den Belüftungsb'ehälter zurückkehrende Flüssigkeit kann wiederum belüftet werden. In derselben Weise können an den Belüftungsbehälter noch weitere Behälter angeschlossen werden, so daß mit derselb'en Belüftungseinrichtung der Inhalt mehrerer Behälter belütftet werden kann.
Alls den beiden Abb. 6 und 7 ist insbesondere die Flüssigkeits- -und Luftzuführung zu der Düse einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ersichtlich, bei der die Düsen und die Diffusoren ringförmig ausgebildet sind. 15 ist die oberste und I6 die unterste Diffusor-Scheibenhälfte. I7 ist eine Scheibe, die innerhalb der Vorrichtung die Trennung zwischen Luftzufuhr und Flüssigkeitszufuhr bewirkt. Außerdem trägt sie an ihrem äußeren Ende die eine Hälfte der ringförmigen Düse 22, durch die die Flüssigkeit in den Diffusor austritt.
Die andere Hälfte 18 der Düsle ist zusammen mit der Diffusorenhälfte 16, dem Paßstück 19 und dem Flansch 23 des Flüssigkeitszuführungsrohres mittels der Schrauben 24 mit dem Flansch 25 des Luftzuführungsrohres 8 verbunden, wobei das Rohr gleichzeitig den Antrieb der Vorrichtung vermittelt Im Betrieb tritt die Flüssigkeit aus dem Zuführungsrohr durch die Kanäle 26, die zwischen den Schrauben im Ring 20 vorgesehen sind, in die Düse 22 und strömt aus der Düse durch den Diffusor 27 in die umgebende Flüssigkeit. Die Luft gelangt aus dem Zuführungsrohr 8 durch den Luftkanal 28 in Richtung der Pfeile durch den Ring 21, Scheibe I7, den Ring 20 und die Düsenhälfte 18 sowie den Ring 19 in die untere Kammer 29 vor die Düse und vermischt sich hier und im Diffusor mit der aus der Düse austretenden Flüssig keit. Eine weitere innige Mischung tritt beim Austreten der Flüssigkeit aus dem Diffusor ein. Der Zutritt zur oberen Kammer ist aus Abb. 7 ersichtlich; wie der Pfeil 30 zeigt, gelangt die Luft aus dem Zuführungsrohr 8 durch den Zwischenring 21 unmittelbar in die Kammer 3 I.
Diese Ausführungsform der Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß die Mischung der Trieibflüssigkeit mit der Luft mit geringem Energieaufwand möglich ist und an sich auch zwangloser erfolgt.
Außerdem können diese Vorrichtungen für sehr große Leistungen vorgesehen werden, wobei auch noch zwei oder mehrere ringförmige Belüftungseinrichtungen scheibenförmig übereinander angeordnet werden können, wie Abb. 9 beispielsweise zeigt. In dieser Abbildung sind wiederum 8 das Luftzuführungsrohr mit dem Flansch 25 und 23 der Flansch des Flüssigkeitsrohres. Zwischen Luftzuführungsrohr und Flüssigkeitszuführungsrohr liegt die Verteilungsorrichtung, die in diesem Falle vier übereinanderliegende, scheibenförmige Düsen und Diffusoren aufweist, die im einzelnen so, wiie in Abb. 5 bis 7 dargestellt, eingerichtet sein können. Die Vorrichtung ist mit dem Luftzuführungsrohr und seinem Lager pendelnd in einer kugelförmigen Pfanne aufgehängt. DPer Antrieb kann direkt mittels Elektromotors erfolgen. Am unteren Ende des Flüssigkeitszuführungsrohres ist ein Führungslager vorgesehen, das dazu dient, die Ausschläge, die b;ei kritischen Drehzahlen auftreten können, abufange. Dieses Lager wird in einem trichterförmigen Körper am Boden des Flüssigkeitsbehälters befestigt. In seinem unteren, zyliindtisclhemii Teil können Siebe oder Filter angebracht werden, welche die umgewälzte. Flüssigkei von groben Verunreinigungen befreien, die die Belüftungseinrichtung verstopfen könnten. Dler obere Teil dieser Verteilvorrichtung eignet sich besconders gut dafür, noch eine Schawm-Zerstöruings-Einrichtung mit dem Verteiler zu verbinden. Es ist nämlich nur noch notwendig, auf die Vorrichtung ein Schleudernad 32 aufzusetzen und den Raum innerhalb des Schleuderrades durch ein Rohr 33 mit dem obersten Teil des flüssigkeitsbehälters zu verbinden, in welchem sich der Schaum bildet. Dieser wird dann im Betrieb immer wieder durch das Schleuderrad in die Flüssigkeit gepreßt. Die Vorrichtung bewirkt also eine ständige Umwälzung des Schaumes und kann andererseits so ausgebildet sein, daß z. B. durch geeignete Neigung des Schleuderradmantels ein Platzen der Schaumbläschen durch die auftretende Fliehkraftwirkung bewirkt wird. Die schaumigen Teile werden dann nämlich gegen den Mantel gedrückt und beschleungit. Durch die auftretende Fliehkraftwirkung wird die Flüssigkeit weiter nach außen geschleudert, wodurch das Platzen der Schaumblasen erreicht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Verteilen eines Gases in einer Flüssigkeit mittels' einer von der durch einen Kreisel in Bewegung versetzten Flüssigkeit durchströmten, das Gas vorzugsweise ansaugenden Mischdüse mit Diffusor, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischdüse oder mehrere Mischdüsen, vorzugsweise einschließlich ihrer Diffusoren, mit dem Kreisel umlauf'en.
2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Mischdüse als auch der Diffusor aus je wei gleichachsig angeordneben, zwischeneinander seinen Ringschlitz freilassenden Scheiben bestehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ihre Mehrfachanordnung auf leder Welle.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle mit zwei zur Zuführung der zu mischenden Medien dienenden bohrungen ver- sehen ist, die vorzugsweiee von den Wellenenden ausgehen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeicnnet durch oberhalb des Kreisels der Welle angeordnete rotierende Düsen, die mit einem über den Flüssigkeitsspiegel hinausragenden Saugrohr zur Rückführung des awf dem Flüssigkeitsspiegel schwimmenden Schaumes in die Flüssigkeit in Verbindung stehen.

Angezogene Druckschriften : Dieutsche patentschriften Nr. 263 149, 566 830, 449 091, 265 585, 263 202, 714 080; britische Patentschrift Nr. 562 894.