EP0516921B1 - Gasing stirrer - Google Patents

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EP0516921B1
EP0516921B1 EP92102519A EP92102519A EP0516921B1 EP 0516921 B1 EP0516921 B1 EP 0516921B1 EP 92102519 A EP92102519 A EP 92102519A EP 92102519 A EP92102519 A EP 92102519A EP 0516921 B1 EP0516921 B1 EP 0516921B1
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EP
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gassing
gas
stirrer
hollow
bubbles
Prior art date
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EP92102519A
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EP0516921A1 (en
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Gert Dr.-Ing. Langer
Udo Prof.Dr.-Ing. Werner
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Stelzer Ruehrtechnik International GmbH
Original Assignee
Stelzer Ruehrtechnik GmbH
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Publication date
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    • B01F27/115—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers comprising discs or disc-like elements essentially perpendicular to the stirrer shaft axis
    • B01F27/1151—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers comprising discs or disc-like elements essentially perpendicular to the stirrer shaft axis with holes on the surface

Definitions

  • the invention relates to a gassing stirrer according to the first part of claim 1.
  • the gas can be introduced into the liquid on the one hand by forced gassing and on the other hand by self-gassing with the gassing stirrer according to the invention.

Landscapes

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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
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Abstract

The invention relates to a sparging mixer having a rotatable hollow shaft (12) and at least one hollow mixing device (14) arranged thereon, whose cavity communicates with the hollow shaft and has orifices (18,20) towards the liquid to be sparged. In order to achieve the objective of further development of a sparging mixer of this type in such a way that, on the one hand efficient sparging of liquids and thus an improved mass transfer is achieved, and that on the other hand the design should be as simple as possible, the mixing device has at least one blade (22) inducing a flow. In addition, the orifices are arranged in the region where the run-off flow is directed outwards.

Description

Die Erfindung betrifft einen Begasungsrührer nach dem ersten Teil des Anspruchs 1.The invention relates to a gassing stirrer according to the first part of claim 1.

Ein Begasungsrührer ist aus der US-A 3,650,513 bekannt. Bei diesem vorbekannten Begasungsrührer sind am äußeren Radius der Hohlscheibe zumindest teilweise poröse Oberflächen geschaffen, durch die sehr feine Gasblasen an die umgebende Flüssigkeit abgegeben werden können. Diese porösen Oberflächen bestehen aus einem gesinterten Material oder einem Material mit ähnlich feinen Poren. Die äußerst feinen Poren haben eine Größe von ca. 5 »m bis 50 »m. Bei diesem Begasungsrührer werden also äußerst feine Blasen dadurch erzeugt, daß Luft durch entsprechend poröse Oberflächenteilbereiche einer Hohlscheibe gepreßt wird. Aufgrund der Mikroporen auf der Hohlscheibenoberfläche besteht die Gefahr, daß insbesondere beim Einsatz in hochviskosen Fermentationsbrühen sich die feinen Poren zusetzen. Hierdurch bedingt kann es zu Funktionsstörungen und Ausfällen beim Begasen kommen. Weiterhin können ober- und unterhalb der Hohlscheibe radiale Rührblätter angeordnet sein, die bis an den Rand der Hohlscheibe reichen.A gassing stirrer is known from US-A 3,650,513. In this known gassing stirrer, at least partially porous surfaces are created on the outer radius of the hollow disk, through which very fine gas bubbles can be released to the surrounding liquid. These porous surfaces consist of a sintered material or a material with similarly fine pores. The extremely fine pores have a size of approx. 5 »m to 50» m. In this gassing stirrer extremely fine bubbles are generated by the fact that air is pressed through correspondingly porous surface portions of a hollow disc. Due to the micropores on the surface of the hollow discs, there is a risk that the fine pores clog, particularly when used in highly viscous fermentation broths. This can lead to malfunctions and failures during gassing. Furthermore, radial stirring blades can be arranged above and below the hollow disk, which reach to the edge of the hollow disk.

Aus der DE-C 900 087 ist ein gattungsgemäßer Begasungsrührer mit den Merkmalen nach dem ersten Teil des Anspruchs 1 bekannt. Bei diesem vorbekannten Begasungsrührer sind nur unterhalb der Hohlscheibe Rührerblätter angeordnet, die dazu dienen sollen, einen Teil der Luftblasen in die Zone zwischen dem Gefäßboden und der Unterseite des Begasungsrührers zu bringen. Das in die Flüssigkeit einzubringende Gas wird bei diesem gattungsgemäßen Begasungsrührer mittels einer eigenen Leitung von unten an die Hohlscheibe herangeführt.From DE-C 900 087 a generic gassing stirrer with the features according to the first part of claim 1 is known. In this known gassing stirrer are only below the hollow disc Stirrer blades arranged to serve to bring some of the air bubbles into the zone between the bottom of the vessel and the bottom of the gassing stirrer. In this generic gassing stirrer, the gas to be introduced into the liquid is fed from below to the hollow disk by means of a separate line.

Auch aus der DE-A-25 44 204 ist ein Begasungsrührer bekannt, bei dem in Art einer Rushton-Turbine senkrechte Rührblätter über den äußeren Rand der Hohlscheibe hinausragen. Bei derartig aufgebauten Rührorganen ergibt sich das Problem von sich hinter den Rührerblättern bildenden Luftpolstern.DE-A-25 44 204 also discloses a gassing stirrer in which vertical stirring blades protrude beyond the outer edge of the hollow disk in the manner of a Rushton turbine. In the case of stirring elements constructed in this way, the problem arises of air cushions forming behind the stirrer blades.

Es sind im allgemeinen bereits auch Hohlrührer bekannt. Die Rührorgane derartiger Hohlrührer sind als Rohrrührer bzw. Dreikantrührer ausgeführt (vgl. F. Kneule, Rühren, Praxis der Verfahrenstechnik, Band 1, Deutsche Gesellschaft für technisches Apparatewesen, Frankfurt/Main, 1986, S. 76, 77). Rohrrührer bestehen aus radial von der drehbaren Hohlwelle abstehenden hohlen Rohrstücken, während der Dreikantrührer aus einer hohlen Dreieckscheibe besteht, an deren Ecken entsprechende Öffnungen zum Austritt des Gases vorgesehen sind. Diese Hohlrührer sind selbstbegasende Rührorgane, d.h. daß sie infolge der durch die Rührerrotation entstehende Sogwirkung aus dem Raum über der Flüssigkeit Gas ansaugen und in der Flüssigkeit verteilen. Sie werden insbesondere in niedrigviskosen Flüssigkeiten für den Fall eingesetzt, daß der von ihnen bewirkte Gasdurchsatz für eine gewünschte Reaktion ausreicht. Zum anderen setzt die Begasung erst bei Überschreiten einer Mindestdrehzahl ein. Diese ist dann erreicht, wenn der in den Rühreröffnungen sich aufgrund der Rotationsgeschwindigkeit des Rührers einstellende Geschwindigkeitsdruck den hydrostatischen Druck überwindet. Die Effizienz der Selbstbegasung nach dieser vorbekannten Methode wird im wesentlichen einerseits durch den steigenden hydrostatischen Druck (Füllhöhe) und andererseits durch steigende Viskosität der Flüssigkeit beeinträchtigt. Hierdurch bedingt lassen sich derartige Begasungsrührer im allgemeinen beispielsweise in Fermentern nicht einsetzen.Hollow stirrers are generally already known. The stirring elements of such hollow stirrers are designed as tubular stirrers or three-way stirrers (cf. F. Kneule, Stirring, Practice of Process Engineering, Volume 1, German Society for Technical Appliances, Frankfurt / Main, 1986, pp. 76, 77). Pipe stirrers consist of hollow tubular pieces projecting radially from the rotatable hollow shaft, while the three-stirrer consists of a hollow triangular disk, at the corners of which corresponding openings are provided for the gas to exit. These hollow stirrers are self-gassing stirrers, ie they suck gas from the space above the liquid and distribute it in the liquid due to the suction effect created by the stirrer rotation. They are used in particular in low-viscosity liquids in the event that the gas throughput caused by them is sufficient for a desired reaction. On the other hand, fumigation only starts when a minimum speed is exceeded. This is achieved when the speed pressure established in the stirrer openings due to the rotational speed of the stirrer overcomes the hydrostatic pressure. The efficiency of self-gassing according to this previously known method is essentially impaired on the one hand by the increasing hydrostatic pressure (filling level) and on the other hand by the increasing viscosity of the liquid. As a result, such gassing stirrers cannot generally be used, for example, in fermenters.

Eine weitere Möglichkeit der Selbstbegasung besteht darin, die Drehzahl eines konventionellen Rührorgans soweit zu erhöhen, daß sich von der Oberfläche des zu rührenden Fluids bis zum Rührorgang eine Trombe ausbildet. Eine derartige sogenannte Trombenbegasung scheidet jedoch in zahlreichen Anwendungsfällen aus verfahrenstechnischen Gründen aus. Darüber hinaus ist diese bei Einsatz von hochviskosen Flüssigkeiten auch nicht realisierbar.A further possibility of self-gassing is to increase the speed of a conventional stirring device to such an extent that a drum forms from the surface of the fluid to be stirred up to the stirring process. Such a so-called trombone fumigation, however, is ruled out in numerous applications for procedural reasons. In addition, this cannot be achieved when using highly viscous liquids.

Im Vergleich zur Selbstbegasung lassen sich größere Gasmengen nach dem Prinzip der Zwangsbegasung dispergieren. Bei der Zwangsbegasung wird dem Rührorgan fremdverdichtetes Gas insbesondere von unten her mit Hilfe statischer Gasverteiler zugeführt. Als statische Gasverteiler werden üblicherweise einfache, nach oben offene Rohre, Ein- bzw. Mehrringbrausen oder auch poröse Platten eingesetzt. Das auf diese Weise zugeführte Gas wird hauptsächlich mit radial wirkenden Rührorganen dispergiert. Das Gas gelangt dabei zu einem Großteil in die Sogströmung des Rührorgans und wird insbesondere in der von den Rührerblättern oder Rührerarmen erzeugten turbulenten Nachlaufströmung (Wirbelschleppen) zerteilt.In comparison to self-gassing, larger amounts of gas can be dispersed using the principle of forced gassing. In the case of forced gassing, externally compressed gas is fed to the agitator, in particular from below, using static gas distributors. Simple, upwardly open pipes, single or multi-ring showers or porous plates are usually used as static gas distributors. The gas supplied in this way is mainly dispersed with radially acting stirring elements. A large part of the gas reaches the suction flow of the agitator and is particularly broken up into the turbulent wake (vortex drag) generated by the agitator blades or arms.

Bei der Zwangsbegasung läßt sich im Unterschied zur Selbstbegasung der Gasdurchsatz unabhängig von der Rührleistung bzw. der Rührerdrehzahl variieren. Zum anderen kann mittels Zwangsbegasung Gas auch bei höherer Flüssigkeitsviskosität dispergiert werden. Nachteilig wirkt sich jedoch bei der bekannten Zwangsbegasung mittels Lanzen oder Ein- bzw. Mehrringbrausen das sich in niedrigviskosen Flüssigkeiten bildende breite Blasenspektrum aus. Das bedeutet, daß die erzeugten Gasblasen sehr unterschiedliche Durchmesser aufweisen. So bilden sich im Nachlaufgebiet der Rührerblätter Großblasen, die sehr schnell aus der Flüssigkeit entweichen und damit nur einen geringeren Beitrag zu einem unter Umständen gewünschten Stoffaustausch zwischen Gas und Flüssigkeit liefern. Der in höherviskosen Flüssigkeiten entstehende Feinblasenanteil ist andererseits aufgrund seiner sehr hohen Verweilzeiten häufig sehr schnell von der Wertstoffkomponente, die übertragen werden soll, entreichert, so daß er für den Rest der Verweilzeit nur ein nicht nutzbares Totvolumen darstellt. Ein weiterer Nachteil dieses Standes der Technik besteht darin, daß der zugeführte Gasvolumenstrom bei gegebener Drehzahl der Rührorgane durch den sogenannten Überflutungspunkt des Rührorgans begrenzt ist. Bei dem Betriebszustand der Überflutung wird das Rührorgan praktisch vollständig vom Gas umspült. Eine Steigerung des Gasdurchsatzes über diesen Überflutungspunkt hinaus führt zur Abnahme der spezifischen Grenzfläche zwischen dem Gas und der Flüssigkeit und zu einem insgesamt ungünstigen und ungenügenden Strömungszustand im Rührbehälter, so daß der Stoffübergang negativ beeinträchtigt wird. Dadurch ist der Betriebsbereich der üblichen Begasungsrührer durch den Überflutungspunkt begrenzt.In the case of forced gassing, in contrast to self-gassing, the gas throughput can be independent of the stirring power or Stirrer speed vary. On the other hand, gas can be dispersed by means of forced gassing even with a higher liquid viscosity. However, the broad spectrum of bubbles forming in low-viscosity liquids has a disadvantage in the case of the known forced gassing by means of lances or single or multi-ring showers. This means that the gas bubbles generated have very different diameters. Large bubbles form in the trailing area of the agitator blades, which escape very quickly from the liquid and thus make only a minor contribution to the desired exchange of gas and liquid. On the other hand, due to its very long residence times, the proportion of fine bubbles formed in higher-viscosity liquids is often quickly removed from the valuable substance component that is to be transferred, so that it represents only an unusable dead volume for the rest of the residence time. Another disadvantage of this prior art is that the gas volume flow supplied is limited by the so-called flooding point of the stirring element at a given speed of the stirring elements. In the operating state of the flooding, the agitation element is practically completely flushed by the gas. An increase in the gas throughput beyond this flood point leads to a decrease in the specific interface between the gas and the liquid and to an overall unfavorable and insufficient flow state in the stirred tank, so that the mass transfer is adversely affected. As a result, the operating range of conventional gassing stirrers is limited by the flood point.

Insbesondere zur Verbesserung der Zwangsbegasung hochviskoser Flüssigkeiten wurde in neuerer Zeit ein Begasungssystem entwickelt, bei dem die Gasdispergierung und die Flüssigkeitsumwälzung von unterschiedlichen Organen übernommen wurde (F. Kneule, a.a.O. S. 79-81). Bei diesem System wird das Gas durch eine Hohl welle einem rotierenden Düsenkranz zugeführt, wobei radial an diesem angeordnete Kapillaren dafür sorgen, daß im Flüssigkeitsscherfeld Blasen mit einheitlichen Größenspektrum erzeugt derden. Für die Umwälzung und Verteilung dieser Blasen im Reaktorvolumen sorgen konventionelle Rührorgane, die auf einer zweiten Welle montiert sind. Der wesentliche Nachteil dieser Anordnung liegt in dem aufwendigen Aufbau, da hier zwei konzentrisch gelagerte Wellen benötigt werden, die in der Regel mit zwei verschiedenen Drehzahlen angetrieben werden.In particular to improve the forced gassing of highly viscous liquids, a gassing system has recently been developed in which the gas dispersion and liquid circulation have been carried out by different organs (F. Kneule, op. Cit. Pp. 79-81). In this system, the gas is fed through a hollow shaft to a rotating nozzle ring, with radial on this arranged capillaries ensure that bubbles with the same size spectrum are generated in the liquid shear field. Conventional stirring elements, which are mounted on a second shaft, ensure the circulation and distribution of these bubbles in the reactor volume. The main disadvantage of this arrangement is the complex structure, since two concentrically mounted shafts are required, which are usually driven at two different speeds.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Begasungsrührer der eingangs angegebenen Art an die Hand zu geben, mit dem einerseits die Effektivität der Begasung von Flüssigkeiten und damit eine Verbesserung des Stoffaustausches erreicht wird, wobei andererseits ein möglichst einfacher konstruktiver Aufbau gewährleistet sein soll.The object of the present invention is to provide a gassing stirrer of the type specified at the beginning, with which, on the one hand, the effectiveness of the gassing of liquids and thus an improvement in the exchange of substances is achieved, on the other hand, the simplest possible construction should be ensured.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Ein wesentliches Merkmal dieser Erfindung besteht darin, daß das unter Überdruck stehende Gas durch Hohlräume in diesen Rührorganen bis zu geeigneten, an der Peripherie angeordneten Öffnungen strömt und hier in Form von Blasen dispergiert wird. Entscheidend ist es, daß sich die Bildung der Blasen an diesen Öffnungen, die bevorzugt als kreisrunde Bohrungen oder als enge Schlitze ausgebildet sein können, unter der Wirkung der vom Rührorgan - also von innen nach außen - abströmenden Flüssigkeit vollzieht, wodurch kleinere Blasen als bei der Blasenbildung in ruhender Flüssigkeit entstehen. Von wesentlicher Bedeutung ist es ferner, daß diese Öffnungen beim Rührorgan so angeordnet sind, daß die gebildeten Blasen mit der von innen nach außen gerichteten Ablaufströmung vom Rührorgan wegtransportiert und dann großräumig in dem zu begasenden Flüssigkeitsvolumen verteilt werden. Um dies zu gewährleisten, müssen die Öffnungen außerhalb der erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehenen Blätter, d.h. Rührerblätter oder Rührerschaufeln, angeordnet sein. Durch diese Anordnung wird erfindungsgemäß vermieden, daß die gebildeten Blasen in das Unterdruckgebiet hinter den Blättern gelangen können und dort, insbesondere bei hochviskosen Medien, zu den unerwünschten Gaspolstern führen. Durch den unmittelbaren Abtransport der gebildeten Blasen vom Rührer weg, wird vermieden, daß - wie bei der konventionellen Begasung - das Rührorgan bei hohen Gasdurchsätzen soweit mit Gas umspült wird, daß es zur Überflutung des Rührorgans kommt. Die Gefahr der Überflutung tritt, wenn überhaupt, erst bei wesentlich größeren Gasdurchsätzen als bei konventioneller Begasung auf, da nur noch ein Teil des insgesamt dispergierten Gases mit der Umlauf- bzw. Ansaugströmung in die Nähe des Rührorgans gelangt und sich damit entsprechend weniger Gas in den Unterdruckgebieten hinter den Blättern des Rührorgans ansammeln kann.According to the invention, this object is achieved by the features of the main claim. An essential feature of this invention is that the gas under pressure flows through cavities in these stirring elements to suitable openings arranged on the periphery and is dispersed here in the form of bubbles. It is crucial that the formation of the bubbles at these openings, which can preferably be designed as circular bores or as narrow slots, takes place under the effect of the liquid flowing out from the agitator - that is, from the inside to the outside - whereby smaller bubbles than in the Bubbles form in still liquid. It is also essential that these openings are arranged in the agitator in such a way that the bubbles formed are transported away from the agitator with the outward flow directed from the inside and then in a large area in the gas to be fumigated Volume of liquid to be distributed. In order to ensure this, the openings must be arranged outside the blades additionally provided according to the invention, ie stirrer blades or stirrer blades. This arrangement avoids, according to the invention, that the bubbles formed can get into the negative pressure region behind the leaves and lead there to the undesirable gas cushions, particularly in the case of highly viscous media. The direct removal of the bubbles formed away from the stirrer avoids that - as with conventional gassing - the stirrer is flushed with gas at high gas throughputs to such an extent that the stirrer is flooded. The risk of flooding occurs, if at all, only with significantly higher gas throughputs than with conventional gassing, since only a part of the total dispersed gas reaches the vicinity of the agitator with the circulating or suction flow and therefore less gas gets into the Can accumulate vacuum areas behind the blades of the agitator.

Das Gas kann einerseits durch Zwangsbegasung und andererseits auch durch Selbstbegasung mit dem erfindungsgemäßen Begasungsrührer in die Flüssigkeit eingebracht werden.The gas can be introduced into the liquid on the one hand by forced gassing and on the other hand by self-gassing with the gassing stirrer according to the invention.

Mittels des erfindungsgemäßen Begasungsrührers wird also der Überflutungspunkt bei gleicher Drehzahl des Rührers zu höheren Gasdurchsätzen verschoben, d.h., es kann wesentlich mehr Gas im Reaktorvolumen dispergiert werden als bei konventionellen, beispielsweise radial wirkenden, Rührorganen. Dadurch, daß die Blasen unter der Wirkung des radialen bzw. tangentialen Scherfeldes der vom Rührorgan abströmenden Flüssigkeit erzeugt werden, entstehen sowohl kleinere als auch im Durchmesser weniger stark variierende Blasen. Infolge der hierdurch vergrößerten spezifischen Grenzfläche ergibt sich eine erhebliche Steigerung des Stoffaustausches zwischen der dispers verteilten Gasphase und der Flüssigkeit. Eine deutliche Verbesserung des sogenannten volumetrischen Transportkoeffizienten k₁ · a, der ein Maß für die Intensität des Stoffübergangs darstellt, läßt sich mit der neuen Methode im Vergleich zu den konventionellen Begasungsverfahren insbesondere bei höherviskosen newtonschen und nicht zuletzt höherviskosen strukturviskosen, nicht-newtonschen Flüssigkeiten erzielen. Dies gelingt ebenso für die Begasung nicht koaliszierender Flüssigkeiten, in denen die mit dem neuen Verfahren erzeugten kleineren Primärblasen im wesentlichen stabil dispergiert bleiben und dann für den Stoffaustausch eine entsprechend große Austauschfläche zur Verfügung steht.By means of the gassing stirrer according to the invention, the flooding point is shifted to higher gas throughputs at the same speed of rotation of the stirrer, ie considerably more gas can be dispersed in the reactor volume than in conventional, for example radially acting, stirring elements. The fact that the bubbles are generated under the action of the radial or tangential shear field of the liquid flowing out of the agitator creates bubbles that are both smaller and less widely varying in diameter. As a result of the specific interface which is thereby enlarged, there is a considerable increase in the mass exchange between the dispersed gas phase and the liquid. A significant improvement in the so-called volumetric transport coefficient k 1 · a, which represents a measure of the intensity of the mass transfer, can be achieved with the new method compared to the conventional gassing process, especially with higher-viscosity Newtonian and, not least, higher-viscosity structurally viscous, non-Newtonian liquids. This also works for the gassing of non-coalescing liquids, in which the smaller primary bubbles produced with the new process remain essentially stable and then a correspondingly large exchange surface is available for the mass transfer.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform werden die Gasaustrittsöffnungen außenliegend in einer kreisrunden Scheibe oben und/oder unten in der erforderlichen Größe (z.B. Durchmesser der Bohrung) angebracht. Das Gas wird durch die Hohlwelle und durch geeignete Hohlräume in dieser Scheibe zu diesen Öffnungen geleitet. Die Scheibe kann an der Oberseite und/oder Unterseite mit in radialer Richtung zeigenden geraden oder gekrümmten Blättern bestückt sein. Damit ähnelt dieses Rührorgan einer Rushton-Turbine. Jedoch dürfen bei dem erfindungsgemäßen Begasungsrührer die Blätter nicht bis zum Radius der kreisrunden Scheiben heranreichen, auf dem sich die Öffnungen (Bohrungen oder Schlitze) befinden. Aufgrund dieser Anordnung der Bohrungen wird die Scherwirkung der von innen nach außen gerichteten Grenzschichtströmung zwischen den Blättern sowohl der von oben als auch von unten vom Rührorgan erzeugten Umlaufströmung optimal zur Erzeugung kleiner Blasen und damit zur Schaffung größerer Grenzflächen zwischen Gas und Flüssigkeit ausgenutzt. Darüber hinaus wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch die Stirnseite der Scheibe zusätzlich mit Bohrungen versehen, um erforderlichenfalls noch mehr Gas dispergieren zu können. Auch diese, an der Stirnfläche gebildeten Blasen, unterliegen einer Scherwirkung, die hierbei durch das tangentiale Scherfeld zwischen dem rotierenden Rührorgan und der in Rotation versetzten Flüssigkeit ausgeübt wird.According to an expedient embodiment, the gas outlet openings are provided on the outside in a circular disk at the top and / or bottom in the required size (for example the diameter of the bore). The gas is passed through the hollow shaft and through suitable cavities in this disk to these openings. The disc can be equipped on the top and / or bottom with straight or curved blades pointing in the radial direction. This agitator is similar to a Rushton turbine. However, with the gassing stirrer according to the invention, the blades must not reach the radius of the circular disks on which the openings (bores or slots) are located. Because of this arrangement of the bores, the shear effect of the inside-out boundary layer flow between the blades, both of the circulation flow generated from above and below by the stirring element, is optimally used to generate small bubbles and thus to create larger interfaces between gas and liquid. In addition, according to a further embodiment of the invention, the end face of the disk is additionally provided with holes so that, if necessary, more gas can be dispersed. These bubbles, which are formed on the end face, are also subject to a shear effect, which is exerted here by the tangential shear field between the rotating stirring element and the liquid set in rotation.

In konstruktiver Hinsicht weist der Begasungsrührer den Vorteil auf, daß nur eine Hohlwelle benötigt wird. An dieser Hohlwelle können nach Bedarf mehrere Begasungsorgane der beschriebenen Art angebracht werden, wenn dies zum Beispiel in schlanken Rührreaktoren zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßig und gut durchmischten Flüssigkeitsvolumens notwendig ist.In terms of design, the gassing stirrer has the advantage that only one hollow shaft is required. If necessary, several gassing devices of the type described can be attached to this hollow shaft if this is necessary, for example, in slim stirred reactors to maintain a uniform and well-mixed volume of liquid.

Von Vorteil ist es ferner, daß die geometrische Form von bislang bekannten und üblichen Begasungsrührern im wesentlichen beibehalten werden kann, und insofern bewährte Gestaltungselemente bei der konstruktiven Ausführung der neuen Begasungssysteme übernommen werden.It is also advantageous that the geometric shape of previously known and customary gassing stirrers can essentially be retained, and in this respect proven design elements can be adopted in the design of the new gassing systems.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Diskussion der anhand der Figuren 1 und 2 erläuterten Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

Fig. 1:
eine perspektivische Ansicht eines teilweise dargestellten Begasungsrührers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
Fig. 2:
einen Schnitt durch den Begasungsrührer gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform.
Further details and advantages of the present invention result from the following discussion of the exemplary embodiments explained with reference to FIGS. 1 and 2. Show it:
Fig. 1:
a perspective view of a partially illustrated gassing stirrer according to an embodiment of the present invention and
Fig. 2:
a section through the gassing stirrer according to the embodiment shown in Fig. 1.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Ausführungform des erfindungsgemäßen Begasungsrührers 10. An eine hier geschnitten dargescellte Hohlwelle 12 schließt zentrisch ein Rührorgan 14 an. Das Rührorgan 14 besteht im wesentlichen aus einer Scheibe mit einem entsprechenden Hohlraum 16, welcher mit der Hohlwelle 12 in Verbindung steht. Auf der Scheibe sind 8 Blätter 22 sternförmig radial angeordnet, wobei, wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, die Blätter 22 in diesen Ausführungsformen auf beiden Seiten der Scheibe angeordnet sind. Am äußeren Radius der kreisförmigen Hohlscheibe 14 sind an der Ober- und Unterseite der Scheibe entsprechende hier als Bohrungen ausgeführte Öffnungen 18 angeordnet, durch die das in der Hohlwelle entlang der Pfeilrichtung gemäß Fig. 2 einströmende und durch die Hohlscheibe weiterströmende Gas an die Flüssigkeit angegeben wird.Figures 1 and 2 show an embodiment of the invention Gassing stirrer 10. A stirrer 14 connects centrally to a hollow shaft 12, which is cut here. The stirring element 14 consists essentially of a disk with a corresponding cavity 16 which is connected to the hollow shaft 12. On the disk, 8 blades 22 are arranged radially in a star shape, wherein, as can be seen in FIG. 2, the blades 22 are arranged on both sides of the disk in these embodiments. At the outer radius of the circular hollow disk 14, corresponding openings 18, here designed as bores, are arranged on the top and bottom of the disk, through which the gas flowing into the hollow shaft along the arrow direction according to FIG. 2 and flowing through the hollow disk is indicated to the liquid .

Wichtig ist es, daß die Blätter 22 nicht in den äußeren Radius der Scheibe 14, in welchem die Öffnungen 18 angeordnet sind, hineinragt. Hierdurch ist gewährleistet, daß die durch die Blätter 22 verdrängte und radial entlang der Scheibe nach außen strömende Fluidströmung die Blasen unmittelbar an den Öffnungen 18 abschert und in Abströmrichtung mit nach außen transportiert.It is important that the blades 22 do not protrude into the outer radius of the disk 14, in which the openings 18 are arranged. This ensures that the fluid flow displaced by the blades 22 and flowing radially outward along the disk shears off the bubbles directly at the openings 18 and transports them to the outside in the outflow direction.

Gemäß der hier diskutierten Ausführungsform sind auch am äußeren Rand der Hohlscheibe Öffnungen 20 vorgesehen. Dort erfolgt ein Abscheren der Blasen aufgrund der Tangentialströmungskomponente der das Rührorgan 14 umströmenden Fluidströmung.According to the embodiment discussed here, openings 20 are also provided on the outer edge of the hollow disk. There, the bubbles are sheared off due to the tangential flow component of the fluid flow flowing around the stirring element 14.

Die Blätter 22 sind in sich gekrümmte Blätter, wie in Figur 1.The leaves 22 are curved leaves as in FIG. 1.

Claims (3)

  1. Gassing stirrer with a rotating shaft and at least one stirring element (14) designed in the form of a hollow disk at the outer radius of which are arranged openings (18, 20), and at the bottom of which distributed around the circumference are radially arranged, outwardly directed vanes mounted perpendicular to said hollow disk,
    characterised in that
    the shaft is designed as a hollow shaft (12) which is in communication with the cavity of the hollow disk (14);
    radially arranged outwardly directed vanes (22) are also mounted on top of the hollow disk (14);
    the vanes (22) mounted both at the bottom and at the top of the hollow disk (14) are curved in the radial direction, which vanes (22) do not extend to the radius of the hollow disk (14) in which the openings (18, 20) are arranged.
  2. Gassing stirrer according to Claim 1, characterised in that the openings (18, 20) are designed as circular holes or narrow slits.
  3. Gassing stirrer according to Claim 1 or 2, characterised in that several stirring elements (14) are arranged on the hollow shaft (12).
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