HU187511B - Apparatus for mixing fluids with gas - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés folyadékok gázzal való keverésére, különösen gázok folyadékba való bevitelére a folyadékszint alatt.

Különösen a szennyvíztisztítótelepek biológiai lépcsőinek szellőzőberendezéseinél nagy annak a jelentősége, hogy a folyadékba bevitt levegő lehetőleg intenzíven keveredjék a vízzel, és így a baktériumok tevékenységének megfelelő környezetet létrehozhassuk és fenntarthassuk. A jelenleg ismert berendezések a víz és levegő számára külön vezetékelrendezést tartalmaznak. Különösen ismert mód, hogy csak egy gázsugarat fújnak be a folyadékszint alá. Továbbá ismeretes a levegőztetendő folyadék keringetése és ismételt befújása szintén a folyadék felszíne alá egy medencében, miközben a befújandó keringetett folyadék a befújás előtt a levegőztetést szolgáló gázt felszívta, vagy a befújás előtt külön keverőkamrákban intenzív módon a befújandó gázzal össze volt keverve. A folyadéksugár kinetikai energiája így ezeknél az ismert berendezéseknél legalább részben a befújandó gáz felszívására ill. szállítására volt felhasználva.

Találmányunk célja a folyadékok gázzal való keverésére olyan berendezést létrehozni, amelynél a folyadéksugár kinetikai energiáját jobban ki lehet használni és amely a gáznak a folyadékban való egyszerű módon szabályozható és különösen finom elosztását eredményezi.

Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy egy olyan berendezésnél, ahol a nyomás alatt bevezetett gázsugarat nyomás alatt bevezetett folyadéksugár veszi körül legkésőbb a fúvóka kilépő végénél, a folyadéksugár összes kinetikai energiájával olyan formát vesz fel, hogy az egyidejűleg nyomás alatt bevezetett gáz a fúvókából való kilépés után a folyadéksugáron keresztülhatoljon, miközben megtörténik a gázsugár különösen finom elosztása finom gázbuborékokba. A folyadéksugárnak minél több kinetikai energiáját lehet megsemmisíteni a gázsugár elosztásánál, annál eredményesebb a gázbuborékokba való eloszlás. Ilymódon egy finom buborékokból álló keverősugár keletkezik, amelynél a gáztovábbítás a folyadéktovábbítástól függetlenül szabályozható, mivel egy ilyen keverő fúvóka hatása nem az injektáló elven alapszik. A folyadéksugár kinetikai energiáját határfelületek létrehozására ill. felületnövelésekre alkalmazzuk, miközben a gáz továbbítását nem maga a folyadéksugár működteti, hanem az csak a gáznyomástól függ. A folyadéksugár kinetikai energiáját így teljes egészében a gázbuborékoknak a folyadékban való elosztására lehet alkalmazni.

A találmány tehát eljárás folyadékok gázzal való keverésére, különösen gázok bevitelére egy folyadékba á folyadék szintje alatt, amelynek során a gázt és folyadékot nyomás alatt egy vagy több fúvókába vezetjük, és legalább a fúvóka ill. fúvókák kilépő végének tartományában a befújt gázsugarat legalább részben körülvesszük a befújt folyadéksugárral.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjánál előbb a folyadéksugarat vezetjük a keverési zónába, a keverési zónában a folyadéksugarat lényegében körgyűrű keresztmetszetű sugárrá formáljuk, és ebbe vezetjük a gázsugarat.

'

A találmány szerinti eljárás foganatosításához alkalmas egyik berendezésnél a folyadékfúvókában a kilépő vége környezetében belső fúvóka és/vagy perdítőelem van elhelyezve, és ezek, valamint a folyadékfúvóka kilépő vége között oldalirányból legalább egy gázfúvóka van a folyadékfúvókába csatlakoztatva.

A találmány szerinti eljárás foganatosításához alkalmas másik berendezésnél a folyadékfúvókába egy gázfúvóka van koaxiálisán elrendezve, amelynek kilépőnyílása a folyadékfúvóka kilépő vége környezetében van.

A találmány szerinti eljárás foganatosításához alkalmas harmadik berendezésnél a folyadékfúvóka és a gázfúvóka egymástól függetlenül van elrendezve, a tengelyük szög alatt hajlik egymáshoz, és a tengelyek egymáshoz legközelebbi pontjai, adott esetben a metszéspontjuk a fúvókák végétől legalább egy, előnyösen két fúvókaátmérő távolságban vannak.

A találmány szerinti eljárás foganatosításához alkalmas negyedik berendezésnél a folyadékfúvóka keresztmetszete a kilépő vége környezetében körgyűrűcikk és ebben van elhelyezve a gázfúvóka.

Az elsőként említett berendezés egy előnyös kiviteli alakjánál a folyadékfúvókának legalább a kilépő vége és a gázfúvóka becsatlakozása közötti szakasza íves vagy meg van törve.

A másodikként említett berendezés egy előnyös kiviteli alakjánál a folyadékfúvókának és a gázfúvókának a kilépő végei egysíkban vannak.

A harmadikként említett berendezés egy előnyös kiviteli alakjának két folyadékfúvókája van és ezek tengelye, valamint a gázfúvóka tengelye egy pontban metszik egymást.

Végül a találmány szerinti eljárás foganatosításához alkalmasak azok a berendezések is, amelyeknek fúvókái közül legalább a gázfúvóka kilépőnyílásának tengelye a függőlegestől eltérő, előnyösen vízszintes irányú.

A találmány részletesebben a mellékelt rajzok alapján ismerhető meg, ahol az

I. ábra a találmány szerinti keverö-fúvóka első kiviteli alakját ábrázolja, a

2., 3., 4. és 5. ábrák az 1. ábra szerinti kialakítás variált kiviteli formáit ábrázolják, a

6. ábra az 5. ábra elölnézetét ábrázolja a VI nyíl irányában, a

7. ábra egy sugárképző test keresztmetszetét ábrázolja az 1. ábrával azonos elölnézetben, ahogyan az az 1. ábra szerinti kialakításában alkalmazható, a

8. ábra a 7. ábra szerinti sugárképző test előlnézetét ábrázolja a VIII nyíl irányában, a

9. ábra a találmány szerinti berendezés egy további kiviteli formáját ábrázolják párhuzamosan elrendezett folyadék- és gázvezetékkel, a

10. ábra a berendezés elölnézetét ábrázolja a 9. ábra szerinti X nyíl irányában, a

II. és 12. ábrák a keverc-fúvókák további kialakításait ábrázolják az 1-5. ábrákhoz hasonlóan elölnézetben, a

13. ábra a fúvóka egy további kiviteli fornfáját ábrázolja, a

-2187 511

14. ábra a fúvóka elölnézetét ábrolja a 13. ábra szerinti XIV nyíl irányában, a

15. ábra egy olyan kiviteli formát ábrázol, amelynél a folyadékfúvókák torkolatainak tengelyei a gázfúvóka torkolatának tengelyét átszeli, a

16. ábra a fúvókák elölnézetét ábrázolja a 15. ábra szerinti XVI nyíl irányában.

Az 1. ábrában az 1 folyadékfúvókában egy 2 perdítőelem van elrendezve, amelyhez egy 3 belső fúvóka csatlakozik. Egy ilyen 3 belső fúvóka a folyadéksugarat például lapos sugárrá alakíthatja. Ez a 3 belső fúvóka azonban minden esetben olymódon tereli el a sugarat, hogy a folyadéksugár még az 1 folyadékfúvóka 4 kilépő végének elhagyása előtt az 1 folyadékfúvóka 5 belső falának ütközzék és az így kialakult keverési zónában a 6 gázfúvókán keresztül bevezetett gázsugár körül egy körgyűrű alakú folyadéksugarat hozzon létre.

A 2. ábra szerinti kialakításnál az 1 folyadékfúvóka a 4 kilépő vég tartományában koncentrikusan körülveszi a 6 gázfúvókát, iiymódon a gázsugár körül közvetlenül keletkezik a körgyűrű alakú folyadéksugár.

A 3. ábra szerinti kialakításnál a 4 kilépő vég előtt meg van hajlítva az 1 folyadékfúvóka, így a folyadéksugár felütközik az 1 folyadékfúvóka 5 belső falán. Ezzel a kialakítással is a 6 gázfúvókán keresztül bevezetett gázsugár legalább részbeni körülfogása valósul meg.

A 4. ábra szerinti kialakításnál egy, az 1. ábra szerinti 3 belső fúvókától eltérő belső fúvóka van. Ebben az esetben is úgy alakiul a 7 folyadéksugár, hogy az a 4 kilépő vég elhagyása előtt az 1 folyadékfúvóka 5 belső falának ütközzék és így biztosítsa a 6 gázfúvóka által bevezetett gázsugár körülfogását.

Az 5. és 6. ábrák szerinti kialakításnál a 6 gázfúvóka az 1 folyadékfúvóka homlokfelületi végtartományában vezeti be a gázt, miközben az 1 folyadékfúvókának ez a homlokfelületi végtartománya vezetőberendezésként van kialakítva. A folyadéksugár ennél a kialakításnál legalább részben körülveszi a gázsugarat és így a 6 gázfúvókából kiáramló gázáramlattal közel laminárisán áramolva hagyja el a 8 keresztmetszetet. Hasonlóan az 1-4. ábrák szerinti kialakításokhoz ez a kialakítás sem a gáz továbbítására használja fel a folyadéksugár kinetikai energiáját, továbbá ennél a kialakításnál is a fúvókák homlokoldalán való kilépés után történik a levegőnek vízzel való körülfogása.

A 7. és 8. ábrákon bemutatott 3 belső fúvóka a folyadéksugarat egy körgyűrű formájú sugárrá alakítja, miközben a körgyűrű csak az 1 folyadékfúvóka belsejében elrendezett 3 belső fúvóka rögzítésének tartományában van megtörve.

A 9. és 10. ábrán látható látható kialakításnál az 1 folyadékfuvókát és a 6 gázfúvókát ellátó 10 és 9 vezetékek egymással párhuzamosan vannak elhelyezve. Egy ilyen kialakítás egyszerű módon illeszthető a szennyvíztisztítómedence keresztmetszetéhez és nagyságához, miközben a 6 gázfuvókák radiálisán haladnak keresztül a 9 vezetéken és az 1 folyadékfuvokákon, amelyek a 10 vezetéknek ugyancsak radiális nyúlványai. Iiymódon tehát itt is körülveszi a folyadéksugár a gázsugarat.

A folyadék- ill. gázsugár kilépő nyílásának formája széles határok között változtatható. A 11. ábra szerinti kialakítás esetében a 6 gázfúvóka 11 torkolatvége trombita alakuan van kiszélesítve és azt egy hasonló módon alakított 1 folyadékfúvóka veszi körül. Ezzel szemben a 12. ábra szerinti kialakításnál mind a 6 gázfúvóka, mind az 1 folyadékfúvóka homlokoldal felőli 12 végein fuvóka alakú szűkület van kialakítva. A 13. és 14. ábrák szerinti kialakításnál a folyadék egy oldaláról csatlakoztatott 1 foíyadékfuvókán keresztül a 6 gázfuvókába van vezetve, így a folyadéksugár felütközik a 6 gázfúvóka palástján és ily módon létrejön a gázsugár kívánt körülvétele.

A15. és 16. ábrák szerinti kialakításnál a 6 gázfúvóka a két 1 folyadékfuvókától el van választva. Az 1 folyadékfúvókák ennél a kialakításnál közös síkban vannak elrendezve, miközben a fuvókatorkolatok 13 tengelyei átszelik a 6 gázfúvóka torkolatának 14 tengelyét. A folyadéksugarat a gáz eltereli és a 6 gázfúvóka torkolatának 14 tengelye körül körben mozog. A folyadéksugarak összes kinetikai energiája ennél a kiviteli formánál is a gáznak finom buborékokba való feloszlására van felhasználva és nem a gáz továbbítására ill. felszívására van elvesztegetve.

Claims (10)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás folyadékok gázzal való keverése, különösen gázok bevitelére egy folyadékba a folyadék szintje alatt, azzal jellemezve, hogy a gázt és folyadékot nyomás alatt egy vagy több fuvókába vezetjük és legalább a fuvóka ill. fúvókák kilépő tartományában a befújt gázsugarat legalább részben körülvesszük a befújt folyadéksugárral.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy előbb a folyadéksugarat vezetjük a keverési zónába, a keverési zónában a folyadéksugarat lényegében körgyűrű keresztmetszetű sugárrá formáljuk, és ebbe vezetjük a gázsugarat.
3. 3. Berendezés az I. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosításához, amelynek folyadékfuvókája és gázfuvókája van, azzal jellemezve, hogy a folyadékfúvókában (1) a kilépő vége (4) környezetében belső fuvóka (3) és/vagy perditóelem (2) van elhelyezve, és ezek valamint a folyadékfúvóka (1) kilépő vége (4) között oldalirányból legalább egy gázfúvóka (6) van a folyadékfuvókába (1) csatlakoztatva.
4. 4. Berendezés az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosításához, amelynek folyadékfuvókája és gázfuvókája van, azzal jellemezve, hogy a folyadékfuvókába (1) egy gázfúvóka (6) van koaxiálisán elrendezve, amelynek kilépőnyilása a folyadékfúvóka (1) kilépő vége (4) környezetében van.
5. 5. Berendezés az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosításához, amelynek folyadékfuvókája és gázfuvókája van, azzal jellemezve, hogy a folyadékfuvóka (1) és a gázfúvóka (6) egymástól függetlenül van elrendezve, a tengelyük (13, 14) szög alatt hajlik egymáshoz, és a tengelyek (13, 14) egymáshoz legközelebbi pontjai, adott esetben a metszéspont-3187 511 juk a fuvókák végétől legalább egy, előnyösen két fuvókaátmérő távolságban vannak.
6. 6. Berendezés az 1, igénypont szerinti eljárás foganatosításához, azzal jellemezve, hogy környezetben körgyűrűcikk (8) és ebben van elhelyezve a ^b gázfuvóka.
7. 7. A 3. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a folyadékfuvókának (1) legalább a kilépő vége (4) és a gázfuvóka (6) becsatolakozása közötti szakasza íves vagy meg ¹⁰ van törve.
8. 8. A 4. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy folyadékfuvókának (1) és a gázfuvókának (6) a kilépő végei egysíkban vannak.
9. 9. Az 5. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy két folyadékfuvóka (1) van és ezek tengelye, (13), valamint a gázfuvóka (6) tengelye (14) egy pontban metszik egymást.
10. 10. A 3-9. igénypont bármelyik szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a fuvóka közül legalább a gázfuvóka (60 kilépőnyilásának tengelye a függőlegestől eltérő, előnyösen vízszintes irányú.