JP3672923B2 - 二つの流体を混合するための装置 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の前置部分による装置に関する。
本発明の目的における”流体”とは液体、またはガスである。この装置は液体をガスと混合するため、あるいは２つの互いに溶け合わない流体を混合するため、あるいは２つの互いに溶け合う流体を混合または均質化するために用いることができる。以下の詳細は、代表的に、液体をガスと混合するためのその他の２つの可能性にも適用される。
この様な”混合”は、例えば、汚水処理において、酸素は水に溶け難いが、水の中にできるだけ多くの酸素が導入されるべきである場合におこなわれる。これを実行するために、二つの液体の間での化学反応およびガスと液体の間での吸収、脱離として、二つの液体の間に強い乱れを持った大質量の交換表面を形成することが必要である。ガスと液体の間の質量の交換はこの様にして強化される。
ドイツ連邦共和国特許ＤＥ３８１８９９１Ｃ１による公知の装置では、質量の交換はさらに液体の混合の間でも改善される。ノズルの開口部の後のすぐ接した領域の液体の剪断場によってノズルから出てくるのにつれてガスは非常に小さな泡に分散される。同時に、ノズルから出た各液体の噴流は容器の内側から液体またはガス−液体混合物を吸い込む。この様にして、ノズルの後ろに均質な２相の流れが現れる。２つの２相流は容器内の衝撃領域にぶつかる様に送られる。そこで、ガスの泡は、さらに分散されガス−液体混合物の流れの運動エネルギは消費される。この様にして、衝撃領域における強い乱れと大質量の交換表面が他の部分と同様に衝撃領域の上側と下側に形成される。
発明の課題は上述の装置のための簡単な構造を提供することである。
この課題は発明の請求項１において特性をあらわしている特徴により解決される。
この装置は管とガイド通路により一体に作られる。それは小形の構造に作ることができ、それ故、操作が簡単である。この様な理由から、この装置は、例えば、混合装置として直接使用するのに加えて、大容量の液体タンクの沈潜組み立て体として使用される。
ガイド通路は簡単に作られる、というのは、いずれにせよ存在する管の壁は構造のために使用されるからである。したがって、ガイド通路の内の第２の壁のみがそれぞれ管の内側または外側に配置されること、および管に確実に結合されることが要求される。
この場合に、装置内に使用される各ノズルに対してそれ固有のガイド管のタイプを装着されることができる。しかしながら、対応的に多数のノズルを有する環状のガイド通路を提供することもできる。
本発明のその他の有利な実施の形態は従属請求項から導かれる。
本発明の主題の実施の形態は図面に記載されている。
図１は本発明による装置の概略図である。
図２は装置の上面図である。
図３は装置の側面図である。
図４は図２に比較して変形された装置の実施の形態を示す。
図５は装置内で使用されるノズルを拡大して示した図である。
図６は装置の一つの適用例である。
以下の説明では本発明の装置は、液体をガスと混合するためにさらに述べられる。同様に、しかし、装置は二つの互いに溶け合わない液体の混合、あるいは、互いに溶け合う二つの液体の均質化に使うこともできる。
軸方向の両方の端部が開口し、好ましくは長手方向に延伸する円筒として形成される管状の容器１内で、ガスＧＳと液体ＦＬが互いに混合されようとしている。その様にする中で、例えば、できるだけ多量の酸素が液体ＦＬ内に導入されなければならない。
容器１の一方の端部、図示される実施の形態においては下端部、に２つのノズル２、３が配置されていて、それの、一方には液体ＦＬが供給され、他方にはガスＧＳが供給される。ノズル２、３は液体の噴流とそこから出てくるガスが、互いに直径方向で反対側にある２つの点において容器１内に、それらのために、放出をするガイド装置のガイド管４、５に入るように配設される。ノズル２、３と同様にガイド管４、５を含む容器１は、例えば、汚水が液体として存在する大容量のタンク６内に挿入される。
装置は、例えば、図２、３にしたがって構築することができる。装置のこの実施の形態においては、２つの曲がった、閉じた壁７および８が、容器１の外側へ、両方の軸方向の縁に取り付けられていて、それは各々軸方向に延伸する空間を形成しながら容器１の壁にしっかりと結合されている。図３によれば壁７、８は端部９、１０の面において閉じている。他方の開いた端部ではノズル２、３が壁７、８並びに容器１の壁で周囲される空間内に突き出ている。壁７、８は容器１の壁と共にここでは、図１に関して説明されたガイド管４、５から成るガイド手段を形成する。壁７、８の端部９、１０の領域においては容器１の壁はそれぞれ破断されている。容器１内の対応する穴１１、１２が図３において２重の線で示されている。容器１は、例えば、プラスチックまたは金属から成る。
壁７、８は、例えば、図２の半円の形に曲げることができる。それらは、便宜的に、半管から成る。しかし、壁７、８に図４のＵ字形の中空断面の曲げを用いることもできる。
ガイド管４、５は基本的には容器１に平行に延伸する。ガイド管４、５内を別々にたどる液体とガスの２つの噴流は破線で示される容器１内の衝撃領域ＰＺ内で衝突する。ノズル２、３は液体、またはガス−液体混合物を容器の下端の領域から吸い込み、図１において矢印で示される内部流路が提供される。液体ＦＬは上方から容器内に、あるいは、例えば、ポンプ１３によって外部回路内に送達される。分離の後、液体はタンク６のオーバフロー１４から流れ去ることができる。余剰のガスは一部は容器１を通って、一部はタンク６を通って装置から出てくることができる。
図１は２つのノズル２、３を示している。しかしながら、互いに離間された２つ以上のノズルを使用することも可能である。ノズル２、３は、好ましくは２つの共中心パイプの２要素ノズルから形成される。形状寸法、大きさについては、好ましくは、同じとされ、２つまたはそれ以上の、等しい形の液体およびガスの流れが容器１に送られる。２つ以上のノズルが使用される場合には、対応するガイド管の排出サイトは好ましくは容器１の周面上に均一にずらして配設される。したがって、３個のノズルの場合には各排出サイトの間には１２０度の角度がある。
図１〜４の装置は基本的に以下のように作用する。
液体ＦＬとガスＧＳはノズル２、３を介して別々に供給される。ノズル２、３の出口開口部の液体の剪断場によってガスＧＳは分散される。ガスの泡は液体ＦＬにより連続され、結果として生じた２要素の混合物は衝撃領域ＰＺにおいて２つの流れに衝突する。ガスの泡はこの様に、さらに分散され、質量変換が増加する。ガスの泡の大部分は、衝撃領域ＰＺに散布された状態にとどまり、この様にして連続的にさらに分散される。これは質量変換のさらなる増加をもたらす。この理由のために、衝撃領域ＰＺは容器１内において、できるだけ中央に、すなわち略中心に配設される。
図２〜４の実施の形態以外の実施の形態においては、容器１の下側部分も、共中心な空間と共に延伸する管片により周囲することができる。したがって、ノズル２、３は環状の空間に排出する。対応するガイド装置は管片により外方向に規制され、容器１の壁により内方向に規制される。容器１の破断部が衝撃領域ＰＺの高さで円形に拡がっているので、容器１の下側部分は便宜上共中心の管片に結合されている。この目的のために例えば概略表示された十文字部品を使うことができ、それは容器１と管片の下側部分にしっかり結合されている管片そのものはしっかりと円周状に容器１の上側部分に緊密に結合されている。ガイド手段は、この場合には、この様に環状に構築される。それは、ガイド手段の壁を成す、容器１と管片によって、一方および他方が規制されている。この実施の形態においては便宜上２つ以上のノズルが使用されている。好ましくは、円周上で互いに９０°ずつずらした４つのノズルが使用される。しかしながら、ノズルの数は任意である。
ノズルは図１にしたがってノズルのボディがガイド手段の内部に向かって半径方向に延伸する様に配設することができる。この様なノズルの内の一つのものの構造は、例えば、拡大表示されている図５にならっている。それは周面上にノズル開口部１７を有するパイプ１６から成る。パイプ１６により供給された液体ＦＬは、この様に、図５において示される壁１、７で区画される容器１のガイド装置に入るように約９０°偏向される。ノズルのパイプ１６内のガスＧＳの送達のために、薄いパイプ１８がノズル開口部１７の上に位置する出口開口部１９と一体化されている。ノズルのボディは、しかしながら、ガイド手段の中に半径方向に突出することができる。
上述の装置は、例えば、汚水処理に直接使用することができる。しかし、また、図１について述べた様に、大容量のタンク６の内部で、沈潜組み立て体として使用することもできる。この場合には、装置Ａ，Ｂ，Ｃに対する図６から明らかな様に、幾つかのこの様な装置を同時に使用できる可能性がある。これは装置を適用を考えずに最適な小さな寸法で作ることができるという利点を有する。それぞれ必要とされるだけのの数の装置が沈潜組み立て体として使用される。

Claims (6)

1. 少なくとも一方が液体である２つの流体を混合する沈潜可能な装置であって、液体を受けるために両方の軸方向端部が開いている管（１）と、液体を供給するための少なくとも２つのノズル（２，３）と、壁部で区画されるガイド通路（４，５）であって、一端において内部にノズル（２，３）が突出し、他端において管（１）に排出するガイド通路（４，５）とを具備し、
   管（１）が排出のレベルにおいてガイド通路（４，５）の中間部分において、ノズル（２，３）から噴射され、ガイド通路（４，５）から出てくる液体の流線が互いに衝突する衝撃領域（ＰＺ）を周囲していて、
   ガイド通路（４，５）の少なくとも一つの壁が管（１）の壁の一部で形成されていることを特徴とする沈潜可能な装置。
2. ガイド通路が、それぞれ管（１）の外側に配設され、それの壁に連結されている半割り管で区画され、少なくとも二つの空間を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. ガイド通路が、それぞれ管（１）の外側に配設され、それの壁に連結されているＵ字形の中空断面で区画され、少なくとも二つの空間を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. ガイド通路が、管（１）に共中心であって、管（１）よりも大きな径を有し管（１）の周囲に支持部材（１５）によって支持されるパイプ片を具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 液体の一つとしてのガスを供給するためのパイプ（１８）がノズル（２，３）内に一体化されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 大容量の液体タンク（６）用の沈潜組み立て体として請求項１から５のいずれかの装置を使用する方法。

Images