FI82436C - Anordning foer bildande av smao bubblor i en vaetska. - Google Patents

Description

3 82436 arvoihin, mutta huokolevyjen ym. tukkeutuminen ja limoittuminen sekä toisaalta prosessin erikoisvaatimukset, esim. sekoitustarve, johtavat suoritusarvoihin, jotka vastaavat arvoja 2,0 kg C^/kWh standardiolosuhteissa. Muodostettaessa keksinnön mukaisella laitteella kaasukuplia, joiden keskimääräinen koko on 3 mm, nousee E-arvo alueelle 2,4-2,8 kg C^/kWh ja keskimääräisen kuplakoon ollessa 2 mm, tulee E-arvoksi yli 3,0 kg C^/kWh, mikä merkitsee huomattavaa energian säästöä, kun vielä huomioidaan laitteen soveltuvuus laitosolosuhteisiin.

Keksintöä kuvataan vielä oheisten kuvien avulla, joissa kuva 1 esittää periaatepiirrosta keksinnön mukaisen laitteen toiminnasta kuva 2 esittää periaatepiirrosta eräästä toisesta, keksinnön mukaisen laitteen toimintatavasta kuva 3 esittää päältäpäin katsottuna kuvien 1 ja 2 ratkaisuja, kun ilmastuslaite on kokonaan pyörähdyskappaleen muotoinen, ·.* kuvat 4 ja 5 esittävä päältäpäin katsottuna kuvien 1 ja 2 ratkaisuja, kun ilmastuslaite on osittain muodostunut useammasta putkesta, kuva 6 esittää ilmastuslaitetta, jossa virtauskanavaa on käännetty alle 90°, kuvan 7 ilmastuslaitteessa neste tulee ilmastuslaitteeseen alakautta ja kuva 8 esittää ilmastuslaitetta, jossa virtauskanava pump-pauselimen alueella on poikkileikkaukseltaan renkaan muotoinen.

Kuten kuvan 1 periaatepiirroksesta nähdään, ilmastuslaite 1 on yläosastaan avoin siten, että ympärillä olevan altaan neste voi virrata ilmastuslaitteen sisälle sijoitetun, virtausta alaspäin painavan pumppauselimen 2 akselin ympäriltä ilmastuslaitteeseen. On tietenkin selvää, että vaikka kuvassa ei olekaan tarkemmin esitetty, ilmastuslaitteen 4 82436 yläpuolelle voidaan sijoittaa tämän pumppauseiimen käyttöyksikkö. Pumppauselimen 2 siivikon halkaisijaa on merkitty kirjaimella D. Ilmastuslaitteeseen johdetaan alapuolelta kaasua kaasunjakoyksiköstä 3 ilmastuslaitteen pohjaosassa 4 sijaitsevien pienten, halkaisijaltaan alle 2 mm aukkojen tai huokoisen pinnan 5 kautta. Sopivasti järjestettynähän pienet aukot muodostavat huokoisen pinnan. Laitteeseen kuuluu kan-siosa 6, jonka halkaisija on vähintään 2D ja kaasuntuloaukot alueella, joka on kansiosan alapuolella siten, että kansiosa jatkuu kaasuntuloaukkojen jälkeen matkan, joka on ainakin puolet pumppauselimen halkaisijasta (^D), jolloin virtaus-kanava on tältä kohdalta ylöspäin umpinainen. Ilmastuslaitteen kansi ja pohjaosa on muotoiltu siten, että virtauska-nava on aluksi vertikaalisuuntainen, mutta kaartuu juoheasti sivullepäin vähintään 30°, usein noin 90°, jolloin ilmastettu neste poistuu ilmastuslaitteesta suunnilleen vaakatasossa .

Kuvien 1 ja 2 tapauksessa ilmastuslaitteen kansiosa 6 on koko poikkipinnaltaan yhtenäinen ja pyörähdyskappaleen muotoinen. Kuvan 2 ilmastuslaitteessa rakenteita on madallettu hyödyntämällä osittain sivulle suuntaavaa pumppauselintä. Kuva 3 esittää kuvien 1 ja 2 ratkaisuja päältäpäin katsottuna.

Kuvien 4 ja 5 tapauksissa sekä ilmastuslaitteen kansiosa että pohjaosa ovat pumppauselimen akselista ulospäin lähtien aluksi yhtenäisiä, mutta jakaantuvat ulompana useammaksi erilliseksi osaksi ja yhdessä nämä kansiosa ja pohjaosa muodostavat erillisiä putkia 7. Siten nestevirtaus jaetaan useaksi erilliseksi osavirraksi, jotka lähtevät säteittäi-sesti eri suuntiin. Kaasu voidaan syöttää joko ilmastuslaitteen yhtenäiselle osalle, ennen nestevirtauksen jakamista osavirtoihin, kuten kuvissa 1-4 on esitetty tai kaasu voidaan syöttää erillisten putkien 7 alkupäähän, eli jokaiseen osavirtaan erikseen, kuten nähdään kuvasta 5.

1 82436

LAITE PIENTEN KUPLIEN MUODOSTAMISEKSI NESTEESEEN

Tämä keksintö kohdistuu laitteeseen pienten kaasukuplien muodostamiseksi nesteeseen ja hyvän aineensiirron aikaansaamiseksi kaasun ja nesteen välillä suurissa säiliöissä tai altaissa. Osa nesteestä saatetaan virtaamaan kiinteän ilmas-tuslaitteen kautta, jossa pumppauselin antaa virtauskanavas-sa virtaavalle nesteelle liike-energiaa ja samalla nesteeseen syötetään kaasua pumppauselimen jälkeen virtauskanavan pohjassa olevien pienten, alle 2 mm aukkojen tai huokoisen pinnan kautta.

Ennestään on tunnettua, että nesteeseen, esim. jäteveteen tai rikastuslietteeseen syötettävän kaasun, kuten ilman, hapensiirron tehokkuus kasvaa huomattavasti, kun kuplakoko pienenee. Esim. kuplien läpimitan muuttaminen 4 mm:stä 2 mm:iin nostaa samasta ilmamäärästä liuenneen hapen määrän noin kaksinkertaiseksi. Tämä merkitsee kaasunsyöttölaitteen kapasiteetin kaksinkertaistumista ja 30-50%:n nousua energiahyötysuhteessa.

Ennestään tunnetaan US-patenttijulkaisu 4 066 722, jossa nesteeseen johdettavaa kaasua pyritään hajottamaan pieniksi kupliksi pyörivän kellon avulla. Kaasun syöttämiseksi ja sekoittamiseksi nesteeseen on sekoitussäiliön alaosaan sijoitettu akselin varaan pyörivä ontto kello ja tämän yläpuolelle sama-akselinen sekoitin. Pyörivä kello ja sekoitin saavat nesteen virtaamaan kellon ulkopintaa pitkin ja kellon pinnassa olevista aukoista syötetään kaasua kellon sisäpuolelta nesteeseen. Kellon sisäpuolelta tuleva kaasu purkautuu nesteeseen melko pieninä kuplina. Riittävän liike-energian antaminen nesteelle, niin että hapettunut neste siirtyisi kauemmaksi kellosta ja uutta, hapettumatonta nestettä saataisiin virtaamaan kellon pintaa pitkin, edellyttää käytännössä melko suurten tehojen käyttöä kellon ja sekoittimen pyöritykseen. Pyörivä kello ei ole taloudellinen ratkaisu. Toisaalta patenttijulkaisussa on myös mainittu koe, jossa samaa kelloa käytettiin kiinteänä, jolloin hapen- 2 82436 siirtoarvot romahtivat. Tutkirnuksissamme tehdyt kokeet vahvistavat tämän.

Tämän keksinnön mukaisessa laitteessa kaasu syötetään virta-uskanavassa virtaavaan nesteeseen virtauskanavan alaosaan sijoitetuista, alle 2 mm läpimittaisista rei'istä tai huokoisesta pinnasta, jolloin virtaava neste leikkaa rei'istä purkautuvan kaasuvirran pieniksi kupliksi. Virtauskanava on varustettu kansiosalla, joka jatkuu yli kaasun syöttökohdan. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät ilmi oheisista vaatimuksista.

Pyrittäessä hyvään aineensiirtoon ei pieni kuplakoko useinkaan yksin riitä, vaan varsinkin suurissa nestealtaissa kuplien viipymä nesteessä on toinen hyvin tärkeä osatekijä. Suurissa altaissa muodostuu helposti ns. mammutti-ilmiö, joka tarkoittaa kaasukuplien nopeaa nousua pintaan kuplan-kehittimen lähiympäristössä. Tällöin kaasukuplien viipymä nesteessä lyhenee ja aineensiirto heikkenee jyrkästi. Tämän keksinnön mukaisen laitteen tarkoituksena on saada aikaan mahdollisimman pieniä kuplia pienellä energian kulutuksella ja siirtää muodostettu kaasu-nesteseos riittävän kauas ja laajalle alueelle mammutti-ilmiön vaimentamiseksi. Keksinnön mukaisen ilmastuslaitteen virtauskanavan kansiosalle on siten olennaista, että esim. US-patentin 4 066 722 laitteesta poiketen virtauskanavassa on aina kiinteä yläosa, joka jatkuu yli kaasun syöttökohdan. Tällä tavoin voidaan varmistaa, että kaasukuplat eivät nouse suoraan nesteen läpi ylös, vaan ne virtaavat nesteen mukana sivulle päin ja samalla sekoittuvat siihen. Kansi mahdollistaa myös olennaisesti pienempien kuplien (0,5-0,3 mm) muodostumisen nesteessä kuin mitä ilman kantta on mahdollista.

Tämänhetkisissä jäteveden ilmastuslaitteissa hapetustehok-kuus E standardiolosuhteissa puhtaaseen veteen vaihtelee ; alueella 2.0-2,5 kg C^/kWh. Ns. hienokuplailmastimilla pääs- I tään sopivissa testiolosuhteissa huomattavasti suurempiin 5 82436

Kuvassa 6 on esitetty ilmastuslaite, jossa virtauskanavaa on käännetty vähintään 30°, mutta kuitenkin selvästi alle 90°. Kuvan 7 tapauksessa ilmastuslaite on yläpuolelta kiinteä ja neste johdetaan pumppauselimeen ilmastuslaitteen alapuolelta .

Kuva 8 esittää erästä edullisemmista sovellutuksista laite-teknisestä näkökulmasta. Virtauskanava 8 on poikkileikkaukseltaan rengasmainen ja pumppauselin 9 on vastaavasti muotoiltu tähän laitteeseen soveltuvaksi. Kaasun syöttö nesteeseen tapahtuu edelleenkin laitteen alaosassa.

Kuten edelläolevista kuvista ja niiden selostuksesta käy ilmi, keksinnön mukaisille ilmastuslaitteen sovellutuksille on olennaista, että niiden avulla on mahdolista saada suuri nestevolyymi liikkeelle pienellä energialla, koska muodostuva vastapaine on pieni. Useimmiten edullisin nesteelle liike-energiaa antava laite on potkuripumppu. Antamalla virtaavalle nesteelle tällä tavoin liike-energiaa ja kääntämällä samalla virtauksen suuntaa ilmastuslaitetta muotoilemalla siten, että nopeusprofiilin maksimi muodostuu lähelle virtauskanavan seinämää, voidaan kaasun syöttö nesteeseen saada mahdollisimman tehokkaaksi sijoittamalla syöttökohta juuri nesteen nopeusprofiilin maksimin kohtaan. Virtausta käännetään virtauskanavassa yleensä noin 90°, kuitenkin aina vähintään 30°.

Edelleen keksinnön mukaiselle laitteelle on olennaista, että laite itsessään on kiinteä, se on varustettu nesteelle liike-energiaa antavalla pumppauselimellä ja että laite on varustettu kansiosalla, joka jatkuu yli kaasun syöttökohdan. Edullisin pumppaus-virtauskanavayhdistelmä muodostuu poikkileikkaukseltaan renkaanmuotoisesta pumppusolasta, joka on esitetty kuvassa 8. Virtauskanavan muoto kaasunsyöttökohdas-sa voi vaihdella, se voi olla poikkileikkaukseltaan paitsi - pyöreä tai ellipsi, myös monikulmio.

Claims (5)

6 82436

1. Laite pienten kuplien muodostamiseksi nesteeseen, jolloin nesteeseen upotetun ilmastuslaitteen (1) virtauskanava muodostuu kiinteästä, ainakin osittain pyörähdyskappaleen muotoisesta kansikappaleesta (6) sekä kansikappaleen kanssa samansuuntaisesta pohjaosasta (4) ja että ilmastuslaitteen virtauskanavan sisäpuolelle on sijoitettu pumppauselin (2,9), tunnettu siitä, että välittömästi ilmastuslaitteen pohjaosan alapuolelle on sijoitettu kaasunjakoyksikkö (3) , josta kaasu saatetaan virtaamaan pohjaosan pinnalle sijoitettujen pienien, halkaisijaltaan 0,5-2 mm:n aukkojen (5) kautta virtauskanavassa virtaavaan nesteeseen; kansikappale (6) ja pohjaosa (4) leveyssuunnassa ulottuvat yli kaasunjakoyksikön (3) matkan, joka on ainakin puolet pumppauselimen (2,9) halkaisijasta, sekä että nämä kansikappale (6) ja pohjaosa (4) ulottuvat pumppauselimen akselista lähtien ulospäin alueelle, joka on vähintään kaksi kertaa pumppauselimen (2) siivikon halkaisija.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että aluksi yhtenäinen kansikappale (6) ja pohjaosa (4) jakaantuvat useammaksi erilliseksi osaksi ja muodostavat erillisiä putkia (7), jolloin erilliset putket leveyssuunnassa ulottuvat yli kaasunjakoyksikön (3) matkan, joka on ainakin puolet pumppauselimen (2,9) halkaisijasta, sekä että erilliset putket (7) ulottuvat pumppauselimen akselista lähtien ulospäin alueelle, joka on vähintään kaksi kertaa pumppauselimen (2) siivikon halkaisija.

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että aukot (5), joiden kautta kaasua syötetään ilmastuslaitteeseen (l), on sijoitettu yhtenäisen pohjaosan (4) alueelle. 7 82436

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että aukot (5), joiden kautta kaasua syötetään ilmastuslaitteeseen (1), on sijoitettu erillisten putkien (7) alkupäähän.

5. Patenttivaatimusten 1, 2, 3 tai 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että aukot (5), joiden kautta kaasua syötetään ilmastuslaitteeseen (1), muodostavat huokoisen pinnan. β 82436