ITMI20091903A1 - DOUBLE SUCTION CHAMBER FOR THE MIXING OF GAS IN LIQUIDS - Google Patents
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Description
Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: “DISPOSITIVO A DOPPIA CAMERA DI ASPIRAZIONE PER LA MISCELAZIONE DI GAS IN LIQUIDI ” Description of the patent for industrial invention entitled: "DEVICE WITH DOUBLE SUCTION CHAMBER FOR MIXING GAS IN LIQUIDS"
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo del tipo ad eiettore per la miscelazione di gas in liquidi, avente una migliorata efficienza, in particolare per la miscelazione di aria in acqua da utilizzarsi in un impianto per il trattamento di acque inquinate, in particolare con inquinanti organici. The present invention refers to an ejector-type device for mixing gas into liquids, having an improved efficiency, in particular for mixing air into water to be used in a plant for the treatment of polluted water, in particular with pollutants. organic.
L'eiettore è un dispositivo senza organi in movimento che viene generalmente impiegato sia come compressore che come pompa per ottenere rinnalzamento della pressione di un fluido mediante l'alimentazione di un altro fluido, di natura uguale o diversa. Nel caso di fluidi di natura diversa, ad esempio aria e acqua, detto eiettore può essere impiegato anche come miscelatore. The ejector is a device without moving parts which is generally used both as a compressor and as a pump to raise the pressure of a fluid by feeding another fluid of the same or different nature. In the case of fluids of a different nature, for example air and water, said ejector can also be used as a mixer.
La miscibilità di un gas in un liquido è funzione principalmente della solubilità del gas nel liquido la quale viene espressa dalla legge di Henry: un gas che esercita una pressione sulla superficie di un liquido, vi entra in soluzione finché avrà raggiunto in quel liquido la stessa pressione che esercita sopra di esso”. L’espressione matematica della legge di Henry è la seguente: The miscibility of a gas in a liquid is mainly a function of the solubility of the gas in the liquid which is expressed by Henry's law: a gas that exerts a pressure on the surface of a liquid enters the solution until it reaches the same level in that liquid. pressure exerted on it ". The mathematical expression of Henry's law is the following:
dove P è la pressione del gas, C è la sua concentrazione e k è una costante tipica di ciascun gas. where P is the pressure of the gas, C is its concentration and k is a typical constant of each gas.
Nel caso di miscelazione di acqua con ossigeno contenuto nell’aria, si cerca di aumentare il più possibile anche la dispersione del gas nel liquido aumentando la concentrazione delle bollicine gassose disperse in un dato volume d’acqua mediante riduzione del diametro di tali bollicine. In the case of mixing water with oxygen contained in the air, an attempt is made to increase the dispersion of the gas in the liquid as much as possible by increasing the concentration of gaseous bubbles dispersed in a given volume of water by reducing the diameter of these bubbles.
Gli eiettori noti presentano comunque un limite di impiego come miscelatori poiché generalmente mostrano una bassa efficienza di miscelazione dei gas con acqua. Inoltre, durante la miscelazione, si ha la formazione nell’acqua di bollicine gassose alquanto grossolane poiché mostrano un diametro molto maggiore di un micron. Come risultato il gas contenuto in tali bollicine non si mescola bene con l’acqua. The known ejectors however have a limit of use as mixers since they generally show a low mixing efficiency of gases with water. In addition, during mixing, there is the formation in the water of somewhat coarse gaseous bubbles since they have a diameter much greater than one micron. As a result, the gas contained in these bubbles does not mix well with the water.
Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un dispositivo per la miscelazione di gas nei liquidi che abbia un’elevata efficienza, preferibilmente migliorata rispetto agli eiettori noti. The purpose of the present invention is to eliminate the drawbacks of the known art, by providing a device for mixing gases in liquids that has a high efficiency, preferably improved with respect to known ejectors.
Altro scopo della presente invenzione è di fornire un tale dispositivo per la miscelazione in particolare per la miscelazione di aria in acqua, che sia versatile ed atto ad essere utilizzato in vari tipi di applicazioni. Another object of the present invention is to provide such a device for mixing, in particular for mixing air into water, which is versatile and suitable for use in various types of applications.
Un ulteriore scopo è quello di fornire un tale dispositivo che sia in grado di minimizzare la dimensione delle bollicine cariche di gas che si formano nel liquido e aumentare la concentrazione di bollicine nel liquido per massimizzare la miscelazione. A further object is to provide such a device which is capable of minimizing the size of the gas-laden bubbles formed in the liquid and increasing the concentration of bubbles in the liquid to maximize mixing.
Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1. These purposes are achieved in accordance with the invention with the characteristics listed in the attached independent claim 1.
Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti. Advantageous embodiments of the invention appear from the dependent claims.
Il dispositivo per la miscelazione di gas in liquidi, in particolare per la miscelazione di aria in acqua, secondo l’invenzione, comprende un elemento ad eiettore “ad effetto Venturi” montato co-assialmente con una camicia tubolare ad L aperta verso l’esterno alle sue estremità ed esterna a detto eiettore. The device for mixing gas into liquids, in particular for mixing air into water, according to the invention, comprises a "Venturi effect" ejector element mounted co-axially with an L-shaped tubular jacket open to the outside at its ends and external to said ejector.
L’eiettore comprende due coppie di fori coassiali, una avente l’asse perpendicolare all’asse longitudinale dell’eiettore e l’altra avente l’asse parallelo a detto asse longitudinale dell’ eiettore i quali danno origine a moti turbolenti del liquido. The ejector includes two pairs of coaxial holes, one having the axis perpendicular to the longitudinal axis of the ejector and the other having the axis parallel to said longitudinal axis of the ejector which give rise to turbulent motions of the liquid.
La camicia tubolare esterna è immersa in un liquido: durante il funzionamento dell’eiettore il fluido contenuto in detta camicia viene in parte aspirato nell’eiettore attraverso i fori coassiali aumentando la turbolenza nel liquido della camicia e per effetto dei moti convettivi indotti si moltiplica la superficie di contatto delle bollicine di gas con il liquido. The external tubular jacket is immersed in a liquid: during the operation of the ejector the fluid contained in said jacket is partially sucked into the ejector through the coaxial holes, increasing the turbulence in the liquid of the jacket and due to the induced convective motions the contact surface of the gas bubbles with the liquid.
In particolare, l’eiettore utilizzato nel dispositivo secondo Γ invenzione comprende un corpo sostanzialmente cilindrico cavo che si estende da un’estremità prossimale ad un’estremità distale. Detto corpo presenta alla sua estremità prossimale un primo attacco assiale per l’accoppiamento con un ugello di erogazione di liquido a pressione e un secondo attacco radiale per l’accoppiamento con un condotto di erogazione gas. In particular, the ejector used in the device according to the invention comprises a substantially cylindrical hollow body that extends from a proximal end to a distal end. Said body has at its proximal end a first axial attachment for coupling with a pressure liquid delivery nozzle and a second radial attachment for coupling with a gas delivery duct.
Entro detto corpo cilindrico è inoltre ricavato un canale assiale aperto all’estremità prossimale e distale. Il canale assiale comprende quattro camere cilindriche di diverso diametro e comunicanti tra loro. L’apertura della testa dell’ugello si trova nella prima camera la quale ha l’asse perpendicolare a quello del canale assiale ed è comunicante con detta prima camera. Quando il liquido viene iniettato a pressione attraverso l’ugello nel canale assiale attraversando la prima camera, il gas viene aspirato attraverso il canale radiale del secondo attacco radiale per effetto Venturi. Conseguentemente entro le camere cilindriche del canale assiale si ottiene una prima miscelazione del gas con il liquido (eiettore primario). Within said cylindrical body there is also an axial channel open at the proximal and distal ends. The axial channel includes four cylindrical chambers of different diameters and communicating with each other. The opening of the nozzle head is located in the first chamber which has the axis perpendicular to that of the axial channel and is communicating with said first chamber. When the liquid is injected under pressure through the nozzle into the axial channel passing through the first chamber, the gas is sucked through the radial channel of the second radial connection due to the Venturi effect. Consequently, a first mixing of the gas with the liquid (primary ejector) is obtained within the cylindrical chambers of the axial channel.
Come detto sopra, quando la miscela ricca di bollicine uscente dai fori dell’eiettore incontra il liquido contenuto nella camicia esterna, si ha una ulteriore miscelazione liquido/gas producendo quindi una doppia miscelazione e quindi una doppia azione. As mentioned above, when the mixture rich in bubbles coming out of the ejector holes meets the liquid contained in the outer jacket, there is a further liquid / gas mixing thus producing a double mixing and therefore a double action.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita ad una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nel disegno annesso, in cui: Further features of the invention will become clearer from the detailed description that follows, referring to a purely exemplary and therefore non-limiting embodiment, illustrated in the attached drawing, in which:
Fig. 1 è una vista in sezione assiale illustrante il dispositivo secondo l’invenzione; Fig. 1 is an axial sectional view illustrating the device according to the invention;
Figg. 2a e 2b sono rispettivamente una vista laterale e una vista frontale dell’ugello del dispositivo della presente invenzione. Figs. 2a and 2b are respectively a side view and a front view of the nozzle of the device of the present invention.
Con l’ausilio delle Figure viene descritto il dispositivo per la miscelazione di gas in liquidi secondo l’invenzione, indicato complessivamente in fig. 1 con il numero di riferimento 1. With the aid of the Figures, the device for mixing gas into liquids according to the invention is described, indicated as a whole in fig. 1 with reference number 1.
Il dispositivo di miscelazione 1 comprende un corpo 2 sostanzialmente cilindrico, ed internamente cavo, che si estende da un’estremità prossimale 3 ad un’estremità distale 4, con lunghezza totale preferibilmente di circa 200 mm, All’estremità prossimale 3 del corpo 2 è previsto un attacco per l’accoppiamento con un ugello di iniezione 100 atto ad iniettare entro il corpo cilindrico 2 il liquido da miscelare con un gas. L’attacco del dispositivo di miscelazione è provvisto di una filettatura interna 7 atta ad accoppiarsi con una filettatura esterna 101 dell’ ugello di iniezione 100. The mixing device 1 comprises a substantially cylindrical body 2, and internally hollow, which extends from a proximal end 3 to a distal end 4, with a total length preferably of about 200 mm. At the proximal end 3 of the body 2 is a connection is provided for coupling with an injection nozzle 100 adapted to inject into the cylindrical body 2 the liquid to be mixed with a gas. The attachment of the mixing device is provided with an internal thread 7 suitable for coupling with an external thread 101 of the injection nozzle 100.
In una realizzazione preferita detta filettatura interna 7 è un filetto 1⁄2” tipo GAS. In a preferred embodiment said internal thread 7 is a 1⁄2 ”thread of the GAS type.
L’ugello di iniezione 100 generalmente è formato da un canale assiale terminante in una testa troncoconica provvista di una apertura di uscita del liquido con un diametro estremamente ridotto, ad esempio di circa 3 mm. The injection nozzle 100 is generally formed by an axial channel ending in a frusto-conical head provided with an outlet for the liquid with an extremely small diameter, for example about 3 mm.
All’interno del corpo 2 del dispositivo di miscelazione 1 è ricavato un canale assiale aperto alle sue estremità prossimale 3 e distale 4. Detto canale è inoltre suddiviso in quattro camere cilindriche 11, 12, 13 e 14 di diverse dimensioni e diametro. Inside the body 2 of the mixing device 1 there is an axial channel open at its proximal 3 and distal 4 ends. Said channel is also divided into four cylindrical chambers 11, 12, 13 and 14 of different sizes and diameters.
Partendo dall’estremità prossimale 3, in prossimità della filettatura interna 7 è prevista la prima camera 11, che ha un diametro preferibilmente di circa 23 mm e si estende per una lunghezza di circa 40 mm. Quando l’ugello di iniezione 100 è montato, l’apertura 6 della testa dell’ugello d’iniezione si trova sostanzialmente al centro della prima camera 11. Starting from the proximal end 3, near the internal thread 7 there is the first chamber 11, which has a diameter preferably of about 23 mm and extends for a length of about 40 mm. When the injection nozzle 100 is mounted, the opening 6 of the injection nozzle head is substantially in the center of the first chamber 11.
Un secondo attacco 15 sporge radialmente dal corpo 2 verso l’esterno del dispositivo di miscelazione. Il secondo attacco 15 presenta un canale radiale 16 comunicante con la prima camera 11. Il canale radiale 16 ha preferibilmente un diametro di 15 mm. L’asse del canale radiale 16 passa sostanzialmente per il centro della prima camera 11 risultando così perpendicolare all’asse di detta prima camera 11. L’attacco radiale 15 presenta una filettatura esterna 8 per l’accoppiamento con un condotto di erogazione del gas che deve essere miscelato con il liquido. A second attachment 15 protrudes radially from the body 2 towards the outside of the mixing device. The second attachment 15 has a radial channel 16 communicating with the first chamber 11. The radial channel 16 preferably has a diameter of 15 mm. The axis of the radial channel 16 substantially passes through the center of the first chamber 11 thus resulting perpendicular to the axis of said first chamber 11. The radial connection 15 has an external thread 8 for coupling with a gas delivery duct which it must be mixed with the liquid.
In una realizzazione preferita detta filettatura esterna 8 è un filetto 3⁄4” tipo GAS. In a preferred embodiment, said external thread 8 is a 3⁄4 ”GAS-type thread.
La prima camera 11 prosegue con una seconda camera 12, di minore diametro, definita da un restringimento del canale del corpo 2. La seconda camera 12 ha preferibilmente un diametro di 14 mm e una lunghezza di 29 mm. The first chamber 11 continues with a second chamber 12, of smaller diameter, defined by a narrowing of the channel of the body 2. The second chamber 12 preferably has a diameter of 14 mm and a length of 29 mm.
La seconda camera 12 prosegue con una terza camera 13 avente un diametro leggermente maggiore rispetto alla seconda camera 12 e leggermente inferiore rispetto alla prima camera 11. La terza camera 13 ha preferibilmente un diametro di 19 mm e una lunghezza di 49 mm. The second chamber 12 continues with a third chamber 13 having a slightly larger diameter than the second chamber 12 and slightly smaller than the first chamber 11. The third chamber 13 preferably has a diameter of 19 mm and a length of 49 mm.
La terza camera 13 prosegue con una quarta camera 14 avente sostanzialmente le stesse dimensioni della prima camera 11. La quarta camera 14 ha un diametro di 23 mm e si estende per una lunghezza di 40 mm. The third chamber 13 continues with a fourth chamber 14 having substantially the same dimensions as the first chamber 11. The fourth chamber 14 has a diameter of 23 mm and extends for a length of 40 mm.
Nel corpo cilindrico 2 sono ricavate due coppie di fori radiali 20, 21 ricavati rispettivamente nella terza camera 13 e nella quarta camera 14 e l’asse della prima coppia di fori radiali 20 è ortogonale rispetto all’asse della seconda coppia di fori radiali 21. Preferibilmente i fori radiali di detta prima coppia di fori 20 sono disposti in posizioni diametralmente opposte nella terza camera 13, ed i fori radiali di detta seconda coppia di fori radiali 21 sono disposti in posizioni diametralmente opposte nella quarta camera 14. In the cylindrical body 2 two pairs of radial holes 20, 21 are obtained respectively in the third chamber 13 and in the fourth chamber 14 and the axis of the first pair of radial holes 20 is orthogonal with respect to the axis of the second pair of radial holes 21. Preferably, the radial holes of said first pair of holes 20 are arranged in diametrically opposite positions in the third chamber 13, and the radial holes of said second pair of radial holes 21 are arranged in diametrically opposite positions in the fourth chamber 14.
Pertanto la camera 13 dotata della coppia di fori coassiali 20 risulta essere di diametro minore rispetto alla camera 14 dotata dell’altra coppia di fori coassiali 21. Therefore the chamber 13 equipped with the pair of coaxial holes 20 is of a smaller diameter than the chamber 14 equipped with the other pair of coaxial holes 21.
Preferibilmente l’asse dell’attacco radiale 15, e quindi del canale radiale 16, si trova ad una distanza di 140 mm dall’estremità distale 4, l’asse della prima coppia di fori radiali 20 si trova ad una distanza di 70 mm dall’ estremità distale 4 e l’asse della seconda coppia di fori radiali 21 si trova ad una distanza di 19 mm dall’estremità distale 4. Preferably the axis of the radial attachment 15, and therefore of the radial channel 16, is located at a distance of 140 mm from the distal end 4, the axis of the first pair of radial holes 20 is located at a distance of 70 mm from the distal end 4 and the axis of the second pair of radial holes 21 is located at a distance of 19 mm from the distal end 4.
Il corpo 2 comprensivo di ugello di iniezione 100 è atto ad operare come un eiettore rappresentando così l’eiettore primario del dispositivo 1 della presente invenzione. The body 2 including the injection nozzle 100 is adapted to operate as an ejector thus representing the primary ejector of the device 1 of the present invention.
Il corpo 2 del dispositivo miscelatore 1 è realizzato in PVC (Poli-Vinil-Cloruro) di tipo alimentare. E’ comunque possibile realizzare detto corpo utilizzando altri materiali metallici o plastici idonei all’ impiego con acqua, ad esempio acciaio inox, titanio, PVDF, Teflon, etc. The body 2 of the mixing device 1 is made of food grade PVC (Poly-Vinyl-Chloride). It is however possible to make said body using other metal or plastic materials suitable for use with water, for example stainless steel, titanium, PVDF, Teflon, etc.
Il corpo cilindrico 2 è inoltre inserito parzialmente aH’intemo di un corpo tubolare 30 ad L (qui denominato anche “camicia) ed è accoppiato ad esso mediante una filettatura 5 e bloccato mediante due alette di bloccaggio 22 presenti su detto corpo 2. Detta camicia 30 (corpo tubolare) è esterna al corpo cilindrico 2 ed è formato da due canali perpendicolari ed in comunicazione tra loro: un primo canale longitudinale 17 aperto ad una estremità 23 e coassiale con il corpo 2 dell’eiettore primario, ed un secondo canale radiale 18 aperto ad una estremità 25. The cylindrical body 2 is also partially inserted inside an L-shaped tubular body 30 (here also referred to as a "jacket) and is coupled to it by means of a thread 5 and locked by means of two locking tabs 22 present on said body 2. Said jacket 30 (tubular body) is external to the cylindrical body 2 and is formed by two perpendicular channels and in communication with each other: a first longitudinal channel 17 open at one end 23 and coaxial with the body 2 of the primary ejector, and a second radial channel 18 open at one end 25.
Detto corpo tubolare 30 è realizzato in materiale polimerico plastico, ad esempio PVC. E’ comunque possibile realizzare detto corpo tubolare utilizzando altri materiali metallici o plastici idonei all’impiego con acqua, ad esempio acciaio inox, titanio, PVDF, Teflon, etc. Said tubular body 30 is made of plastic polymeric material, for example PVC. It is however possible to make said tubular body using other metal or plastic materials suitable for use with water, for example stainless steel, titanium, PVDF, Teflon, etc.
Inoltre detto corpo tubolare 30 presenta preferibilmente due supporti 24 atti a sostenere il dispositivo 1. Grazie a detti supporti 24 il dispositivo 1 può anche essere appoggiato sul fondo di un qualsiasi reattore o vasca (non illustrati in figura). Furthermore, said tubular body 30 preferably has two supports 24 suitable for supporting the device 1. Thanks to said supports 24, the device 1 can also be placed on the bottom of any reactor or tank (not shown in the figure).
Il corpo tubolare 30 è immerso nel liquido da miscelare con il gas come pure i suoi canali 17,18. Quando il liquido ed il gas vengono erogati contemporaneamente entrando nel corpo 2, l’ingresso e l’uscita di liquido dai fori coassiali 20,21 dell’eietore 2 crea per “effeto Venturi” notevoli moti convetivi nel liquido contenuto nei canali 17,18, come verrà descrito di seguito in detaglio. Detti moti vanno ad aumentare la turbolenza del liquido intorno al corpo 2 consentendo una miscelazione più intima con le bollicine. The tubular body 30 is immersed in the liquid to be mixed with the gas as well as its channels 17,18. When the liquid and the gas are delivered simultaneously entering the body 2, the inlet and outlet of liquid from the coaxial holes 20,21 of the ejector 2 creates by "Venturi effect" considerable convective motions in the liquid contained in the channels 17,18 , as will be described in detail below. Said motions increase the turbulence of the liquid around the body 2 allowing a more intimate mixing with the bubbles.
L’aumento della turbolenza contribuisce alla formazione di micro-bollicine, alla loro frammentazione e alla loro ulteriore miscelazione con il liquido inietato nel corpo 2, e nello stesso tempo i micro-vortici prodotti nella camicia 30 impediscono il gorgogliamento delle micro-bollicine verso l’esterno atraverso i fori 20 e 21. The increase in turbulence contributes to the formation of micro-bubbles, their fragmentation and their further mixing with the liquid injected into the body 2, and at the same time the micro-vortices produced in the jacket 30 prevent the micro-bubbles from bubbling towards the 'outside through holes 20 and 21.
Dete coppie di fori 20 e 21 sono pertanto atte ad aumentare la turbolenza del liquido contenuto in deta camicia 30 durante la contemporanea erogazione di liquido e gas in deto eietore 2. Said pairs of holes 20 and 21 are therefore suitable for increasing the turbulence of the liquid contained in said jacket 30 during the simultaneous delivery of liquid and gas in said eietor 2.
La geometria delle camere 11, 12, 13 e 14 e del corpo tubolare 30 è studiata in modo tale da massimizzare la miscelazione. The geometry of the chambers 11, 12, 13 and 14 and of the tubular body 30 is designed in such a way as to maximize mixing.
In una realizzazione preferita il diametro dell’ estremità o uscita 23 dal canale longitudinale 17 ed il diametro dell’estremità 25 del canale radiale 18 è di circa 65 mm. In a preferred embodiment, the diameter of the end or outlet 23 from the longitudinal channel 17 and the diameter of the end 25 of the radial channel 18 is about 65 mm.
Preferibilmente, indicato come VI il volume del corpo tubolare 30, V2 il volume del corpo 2 dell’ eietore primario e V3 il volume dell'ugello, tra i volumi suddeti esistono le seguenti proporzioni: Preferably, indicated as VI the volume of the tubular body 30, V2 the volume of the body 2 of the primary eietor and V3 the volume of the nozzle, the following proportions exist between the aforementioned volumes:
V1/V2 - tra 20 e 22 V1 / V2 - between 20 and 22
V2/V3 - tra 10 e 11 V2 / V3 - between 10 and 11
Inoltre la distanza di penetrazione del corpo 2 dell'eiettore nel canale longitudinale 17 dovrà essere compresa tra il 45 e il 50 % della lunghezza totale di deto corpo tubolare 30 calcolandola a partire dal foro della filetatura (estremità prossimale 3). In aggiunta il diametro dell’uscita 23 e il diametro dell’uscita 4 dell’eietore hanno preferibilmente un rapporto dimensionale compreso tra 3 e 1,5. Furthermore, the penetration distance of the body 2 of the ejector into the longitudinal channel 17 must be between 45 and 50% of the total length of said tubular body 30, calculating it starting from the thread hole (proximal end 3). In addition, the diameter of the outlet 23 and the diameter of the outlet 4 of the eietor preferably have a dimensional ratio between 3 and 1.5.
Come risultato, all’uscita del dispositivo 1 si otengono micro-bollicine di gas con un diametro estremamente ridoto, minore di 1 micron, che si disperdono nel liquido. As a result, at the outlet of the device 1 micro-bubbles of gas are obtained with an extremely small diameter, less than 1 micron, which are dispersed in the liquid.
Le dimensioni e la forma della camicia 30 non sono vincolanti ai fini della presente invenzione a patto che tale camicia 30 presenti due canali aperti verso l’esterno ed in comunicazione tra loro di cui uno coassiale con l’eiettore 2 e l’altro non coassiale a detto eiettore. The dimensions and shape of the jacket 30 are not binding for the purposes of the present invention as long as the jacket 30 has two channels open towards the outside and in communication with each other, one of which is coaxial with the ejector 2 and the other non-coaxial. to said ejector.
In seguito viene descritto il funzionamento del dispositivo miscelatore 1. L’ugello di erogazione 100, inserito nella prima camera 11, è collegato ad una pompa centrifuga atta a pompare il liquido da trattare ad una pressione elevata, ad esempio di circa 8 ÷ 10 atm. The operation of the mixing device 1 is described below. The dispensing nozzle 100, inserted in the first chamber 11, is connected to a centrifugal pump capable of pumping the liquid to be treated at a high pressure, for example about 8 ÷ 10 atm. .
Il secondo attacco radiale 15 del dispositivo miscelatore 1 è collegato ad un condotto di erogazione gas (non illustrato nelle figure) collegato a sua volta ad un dispositivo di generazione gas o ad un contenitore di gas. The second radial connection 15 of the mixing device 1 is connected to a gas delivery duct (not shown in the figures) connected in turn to a gas generation device or to a gas container.
Il liquido che deve essere miscelato con il gas viene erogato in pressione attraverso l’ugello di erogazione 100 nella direzione della freccia Ljed entra nella prima camera 11 del canale assiale del corpo 2. Conseguentemente il liquido passa attraverso le camere 12, 13 e 14 del dispositivo di miscelazione ed esce dall’estremità distale 4 del dispositivo di miscelazione, nella direzione della freccia L0. The liquid to be mixed with the gas is delivered under pressure through the delivery nozzle 100 in the direction of the arrow Lj and enters the first chamber 11 of the axial channel of the body 2. Consequently, the liquid passes through the chambers 12, 13 and 14 of the mixing device and exits from the distal end 4 of the mixing device, in the direction of the arrow L0.
A causa dell’elevata velocità del liquido entro il canale assiale del corpo 2, si crea un effetto di vuoto nel canale radiale 16 dell’attacco radiale 15. Quindi il gas contenuto nel dispositivo di generazione gas o nel contenitore di gas viene aspirato, per effetto Venturi, attraverso il canale radiale 16 del secondo attacco 15, nel verso della freccia G. Come risultato il gas si miscela con il liquido entro il canale assiale del corpo 2. Due to the high velocity of the liquid within the axial channel of the body 2, a vacuum effect is created in the radial channel 16 of the radial port 15. Then the gas contained in the gas generating device or in the gas container is sucked, to Venturi effect, through the radial channel 16 of the second connection 15, in the direction of the arrow G. As a result, the gas mixes with the liquid within the axial channel of the body 2.
Una prima miscelazione avviene nella prima camera 11. La miscela liquido/gas passando dalla prima camera 11 alla seconda camera 12 viene compressa in modo da ottenere la massima miscelazione. A first mixing takes place in the first chamber 11. The liquid / gas mixture passing from the first chamber 11 to the second chamber 12 is compressed in order to obtain the maximum mixing.
Quindi la miscela di liquido e gas passando dalla seconda camera 12 alla terza camera 13 aumenta la sua velocità, essendo la camera 12 di diametro inferiore. Attraverso i fori radiali 20, il liquido contenuto nei canali 17 e 18 della camicia 30 entra nella terza camera 13 dell’eiettore 2 nel verso delle frecce B, con la conseguente formazione di micro-bollicine cariche di gas. Therefore the mixture of liquid and gas passing from the second chamber 12 to the third chamber 13 increases its speed, since the chamber 12 has a smaller diameter. Through the radial holes 20, the liquid contained in the channels 17 and 18 of the jacket 30 enters the third chamber 13 of the ejector 2 in the direction of the arrows B, with the consequent formation of micro-bubbles charged with gas.
Il liquido della camicia 30 viene quindi aspirato per “effetto Venturi” all’ interno del corpo 2 in maniera analoga a quanto avviene nel canale radiale 16 durante il passaggio del liquido dentro il corpo cilindrico 2. The liquid of the jacket 30 is then aspirated by the "Venturi effect" inside the body 2 in a similar way to what happens in the radial channel 16 during the passage of the liquid inside the cylindrical body 2.
Successivamente la miscela liquido/gas contenente dette micro-bollicine si espande passando dalla terza camera 13 alla quarta camera 14 e una parte del liquido esce attraverso i fori radiali 21, con la conseguente formazione di microvortici nella camera 14, che causano un’ulteriore suddivisione delle microbollicine cariche di gas, subito prima della fuoriuscita nel verso della freccia L0. Subsequently, the liquid / gas mixture containing said micro-bubbles expands passing from the third chamber 13 to the fourth chamber 14 and a part of the liquid exits through the radial holes 21, with the consequent formation of micro-vortexes in the chamber 14, which cause further subdivision of the micro-bubbles charged with gas, just before they come out in the direction of the arrow L0.
È da notare che parte dell’eiettore 2 del dispositivo 1 è immersa nel liquido, quindi l’ingresso di liquido e la fuoriuscita della miscela gas/liquido nell’eiettore 2, attraverso, rispettivamente, i fori radiali 20 e 21, contribuisce ad aumentare la turbolenza del liquido nella terza e quarta camera 13, 14. Tale aumento della turbolenza contribuisce alla formazione di micro-bollicine, alla loro frammentazione e alla loro ulteriore miscelazione con il liquido iniettato. It should be noted that part of the ejector 2 of the device 1 is immersed in the liquid, therefore the inlet of liquid and the outflow of the gas / liquid mixture in the ejector 2, through the radial holes 20 and 21 respectively, helps to increase the turbulence of the liquid in the third and fourth chambers 13, 14. This increase in turbulence contributes to the formation of micro-bubbles, their fragmentation and their further mixing with the injected liquid.
Nello stesso tempo, la camicia 30 fa sì che all’uscita 23 il liquido sia molto ricco di bollicine con una concentrazione delle stesse migliorata rispetto agli eiettori noti. Di fatto la presenza della camicia 30 aperta alle sue estremità produce un effetto combinato. Da una lato il canale radiale 18 agisce come un canale di aspirazione in maniera analoga al canale radiale 16, quando l’eiettore è in funzione, favorendo una maggiore turbolenza e quindi una produzione maggiore di bollicine; dall’ altro lato, il canale longitudinale 17 della camicia 30 permette di aumentare il tempo di contatto tra le bollicine e la parte (volume) di liquido che è contenuta tra l’uscita 4 dell’ eiettore e l’uscita 23 in uscita dal dispositivo 1, ottenendo una miscelazione più intima tra bollicine e liquido. In questo modo la portata di liquido uscente dal dispositivo 1 nel senso della freccia Lo ha una concentrazione di bollicine maggiore rispetto agli eiettori sommersi dell’arte nota. At the same time, the jacket 30 causes the liquid at the outlet 23 to be very rich in bubbles with an improved concentration of the same compared to known ejectors. In fact, the presence of the jacket 30 open at its ends produces a combined effect. On the one hand, the radial channel 18 acts as an intake channel in a similar way to the radial channel 16, when the ejector is in operation, favoring greater turbulence and therefore a greater production of bubbles; on the other side, the longitudinal channel 17 of the jacket 30 allows to increase the contact time between the bubbles and the part (volume) of liquid which is contained between the outlet 4 of the ejector and the outlet 23 at the outlet of the device 1, obtaining a more intimate blend of bubbles and liquid. In this way the liquid flow rate outgoing from the device 1 in the direction of the arrow Lo has a higher concentration of bubbles than the submerged ejectors of the known art.
Inoltre, detta camicia 30 impedisce ai micro- vortici prodotti nella camera 14 e uscenti dall’estremità distale 4, e ai micro-vortici uscenti dai fori radiali 20 e 21 di gorgogliare immediatamente verso Γ esterno attraverso la superficie libera del liquido riducendo la quantità di micro-bollicine che gorgogliano verso l’atmosfera. Di fatto il gorgogliamento delle bollicine nel liquido verso l’atmosfera comporta necessariamente la perdita di gran parte delle bollicine di gas che fuoriuscendo si disperdono. Furthermore, said jacket 30 prevents the micro-vortices produced in the chamber 14 and coming out from the distal end 4, and the micro-vortices coming out from the radial holes 20 and 21 from immediately bubbling towards the outside through the free surface of the liquid, reducing the quantity of micro-bubbles that bubble towards the atmosphere. In fact, the bubbling of the bubbles in the liquid towards the atmosphere necessarily involves the loss of most of the gas bubbles that are dispersed when they escape.
All’uscita 23 del dispositivo 1 della presente invenzione pertanto si ottiene un’alta concentrazione di micro-bollicine di gas disperse finemente nel liquido con un diametro estremamente ridotto, anche minore di 1 micron. At the outlet 23 of the device 1 of the present invention, therefore, a high concentration of gas micro-bubbles finely dispersed in the liquid with an extremely small diameter, even less than 1 micron, is obtained.
In una realizzazione preferita, la portata del liquido miscelato al gas in uscita dall’eiettore 2 è di circa 150 litri/min e il flusso di gas aspirato attraverso il condotto radiale 16 è di circa 16 litri/min. In a preferred embodiment, the flow rate of the liquid mixed with the gas leaving the ejector 2 is about 150 liters / min and the flow of gas sucked through the radial duct 16 is about 16 liters / min.
Il dispositivo 1 della presente invenzione risulta anche vantaggiosamente utile per la miscelazione di ozono in acqua negli impianti di trattamento di acque reflue. The device 1 of the present invention is also advantageously useful for mixing ozone into water in wastewater treatment plants.
Alla presente forma di realizzazione dell’ invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse. Numerous variations and modifications of detail can be made to the present embodiment of the invention, within the reach of a person skilled in the art, however falling within the scope of the invention expressed by the attached claims.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT001903A ITMI20091903A1 (en) | 2009-10-30 | 2009-10-30 | DOUBLE SUCTION CHAMBER FOR THE MIXING OF GAS IN LIQUIDS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT001903A ITMI20091903A1 (en) | 2009-10-30 | 2009-10-30 | DOUBLE SUCTION CHAMBER FOR THE MIXING OF GAS IN LIQUIDS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITMI20091903A1 true ITMI20091903A1 (en) | 2011-04-30 |
Family
ID=41785768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT001903A ITMI20091903A1 (en) | 2009-10-30 | 2009-10-30 | DOUBLE SUCTION CHAMBER FOR THE MIXING OF GAS IN LIQUIDS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITMI20091903A1 (en) |
Citations (5)
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-
2009
- 2009-10-30 IT IT001903A patent/ITMI20091903A1/en unknown
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