JPH10216503A - ガス吹込み部材を備えうるアクシャルコンベアおよびこれを内蔵するループ反応器 - Google Patents

ガス吹込み部材を備えうるアクシャルコンベアおよびこれを内蔵するループ反応器

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JPH10216503A JP10029064A JP2906498A JPH10216503A JP H10216503 A JPH10216503 A JP H10216503A JP 10029064 A JP10029064 A JP 10029064A JP 2906498 A JP2906498 A JP 2906498A JP H10216503 A JPH10216503 A JP H10216503A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクシャルコンベアの搬送部材が圧力側に壁
部掃除用エッジを有するような、液体／気体−分散物を
給送するのに極めて適するアクシャルコンベアを得るこ
と。 【解決手段】 本発明による特に気体／液体−分散物を
給送するためのアクシャルコンベアは、搬送部材が壁部
掃除用エッジを備え、このエッジが搬送部材の圧力側の
方向に指向することを特徴とする。アクシャルコンベア
は、特にループ反応器における回転機構として適する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は好ましくは自己吸入
性ガス吹込み撹拌機を備える特に液体／気体−分散物の
給送に適するアクシャルコンベアに関し、さらにこれを
内蔵するループ反応器とを備える。
【０００２】
【従来の技術】アクシャルコンベアは、一般にチューブ
セクション状搬送チャンネルの内部に駆動自在なシャフ
トを備えると共に傾斜装着された壁部掃除用搬送羽根も
しくはスクリューを備える。アクシャルコンベアによる
給送の場合、給送方向にて羽根もしくはスクリューの下
に圧力帯域が形成されると共に上方には吸引帯域が形成
される。これにより形成された搬送チューブ（ハウジン
グ）と羽根もしくはスクリューとの間の間隙部における
圧力勾配は給送すべき媒体の逆流をもたらす。液体／気
体−分散物を給送する場合、間隙部を介するガス気泡の
分離、したがって給送能力の低下が生ずる。この作用は
さらに、スクリューもしくは羽根の回転により液体に加
わる回転衝撃が壁部摩擦によって阻害され、したがって
気泡が壁部近傍で壁部方向に集合して壁部で凝集するこ
とにより増大される。より高い気体含有量の場合、これ
は給送能力の喪失をもたらす。したがってアクシャルコ
ンベアは、５容量％までの気体含有量を有する液体／気
体−分散物の給送についてのみ適していた。
【０００３】今回、アクシャルコンベアの搬送部材が圧
力側に壁部掃除用エッジを備えれば、アクシャルコンベ
アは液体／気体−分散物の給送に極めて適することが判
明した。このエッジは、一方ではハウジング間隙部にお
ける圧力差を低下させ、さらに圧力低下が軸線方向にお
けるエッジの範囲にわたって生じ、また圧力勾配が低下
し、圧力側にて半径方向外方に指向した流れ成分がハウ
ジング間隙部に達する前に給送方向にて下降し、したが
って間隙部を介する気泡分離が困難となり、さらにエッ
ジの内側に対する液体の回転衝撃が最大となって気泡が
液体に対し力を壁部から離反させるという作用を有す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アクシャル
コンベアの搬送部材が圧力側に壁部掃除用エッジを有す
るような液体／気体−分散物を給送するのに極めて適す
るアクシャルコンベアを得ることを課題とする。
【０００５】
【課題が解決するための手段】したがって本発明は特に
液体／気体−懸濁物を給送するためのアクシャルコンベ
アポンプを提供し、このアクシャルコンベアポンプは駆
動自在なシャフト上に配置されたプロペラ状、羽根状も
しくはスクリュー状の搬送部材をチューブセクション状
ハウジング内に備え、搬送部材は圧力側にエッジを有す
ることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】エッジの相対的高さは、搬送機構
の直径に対し少なくとも０．０２５、好ましくは０．０
５、特に好ましくは０．０７５とすべきである。エッジ
の相対的高さは搬送機構の直径に対し０．２５を越えて
はならない。好ましくは、相対的高さは０．２以下、特
に好ましくは０．１５以下である。搬送部材としてプロ
ペラもしくはカプランプロペラを使用する場合、２〜５
枚の羽根数が好適である。プロペラもしくはカプランプ
ロペラの装着角度は５〜４０°とすることができる。好
ましくはプロペラは全体で、その外径により規定される
円面積の少なくとも６０％、特に好ましくは８０％を占
める。搬送部材としてのスクリューは好ましくは１〜４
段式に形成される。スクリューの傾斜、すなわち相対的
揚程は直径に対し好ましくは０．２〜０．９である。
【０００７】本発明によるアクシャルコンベアの満足し
うる回転依存性の給送能力は、搬送部材の装着角度およ
び給送断面に対するエッジの高さ、給送すべき媒体の粘
度および気泡含有量が調和した場合に達成される。給送
すべき媒体の準弾力性（分散気体による）に基づき、ア
クシャルコンベアは上記パラメータに関する所定範囲外
にて特に給送方向に対し横方向における流動の不安定化
をもたらす傾向を有し、これは非凝集性の物質系におい
ても給送能力に対し逆作用を持ってシャフト近傍に気泡
の凝集をもたらしうる。
【０００８】今回さらに、この不安定性はアクシャルコ
ンベアの圧力側にチューブセクションのシャフト近傍に
て吸引作用が得られれば回避しうることを突き止めた。
これはアクシャルコンベアの圧力側に配置された追加搬
送機構によって得られ、その給送断面積はチューブセク
ション断面積の１／３〜２／３、好ましくは約半分の寸
法である。追加搬送機構に特に何らの要件も必要としな
い。たとえば、これは簡単な棒撹拌機とすることがで
き、これはアクシャルコンベアの長形シャフトに配置さ
れると共にその半径はチューブセクション半径の０．５
５〜０．８２倍、好ましくは約０．７倍である。追加搬
送機構の装着角度はアクシャルコンベアにおける搬送部
材の装着角度の好ましくは１．５〜２．５倍であるが、
７５°以下である。アクシャルコンベアからの追加搬送
機構の距離は好ましくは、追加搬送機構により生ずるチ
ューブセクションにおける軸方向の前進流および外周の
逆流を伴う渦流が回避されるような寸法とする。好まし
くは、アクシャルコンベアの出口端部からの追加搬送機
構の間隔は少なくともチューブセクションの直径に相当
し、特に好ましくはチューブセクション直径の１．５〜
３倍である。
【０００９】さらに本発明の他の実施形態によれば、追
加搬送機構はガス吹込み撹拌機として形成される。その
際、アクシャルコンベアと追加搬送機構との共通シャフ
トは軸方向穴部を備え、この穴部は追加搬送機構の必要
に応じ穴形成された搬送部材に開口する。ガス吹込用の
気体は自体公知の方法（好ましくは吸入清浄性（ｓｅｌ
ｂｓｔ−ａｎｓａｕｇｅｎｄｅｎ））にて適する導入機
構を介しシャフト中へ導入されると共に、追加搬送機構
の外周に設けられた導出開口部を介し液体／気体−分散
物に分配される。本発明によるアクシャルコンベアは特
に、気体に対する或いは気体を遊離させながら液相反応
（たとえば発酵）を行い或いは酸素、水素、塩素など液
体媒体中に完全には溶解しないガスとの必要に応じ固体
物質（たとえば微細な触媒）の存在下における直接的反
応（スラリー層反応）を行うループ反応器における搬送
機構として適している。
【００１０】
【実施例】以下、添付図面の図１〜５を参照して本発明
を詳細に説明する。図１は従来技術によるスクリューコ
ンベアを示す。これは、内部配置された回転駆動しうる
シャフト２を備えて、スクリュー３をそこに配置した円
筒状ハウジング１で構成される。液体／気体−分散物は
下方向に給送され、その際スクリューの下側には圧力帯
域Ｐおよびスクリューの上側には吸引帯域Ｓが形成され
る。軸線方向における給送はシャフトを中心とする回転
により行われる。さらに、この螺旋状の給送運動は矢印
を設けた円により示される回転運動を伴い、これは圧力
帯域Ｐにて給送媒体を外方向にかつ吸引帯域にて給送媒
体をシャフト方向へ搬送する。スクリュー３とハウジン
グ１との間の間隙部には、圧力側と吸引側との間に支配
する圧力勾配に基づき分散気泡の分離をもたらす。さら
に、定性的には液体に対し回転に基づいて作用する遠心
力Ｚが半径Ｒに依存して示される。
【００１１】図２は、スクリュー３が圧力側に回転エッ
ジ４を備える本発明のアクシャルコンベアを示す。図示
した１段式スクリューはＨ／ｄ＝０．４８５の上昇傾斜
とＬ／ｄ＝０．７５の相対的長さとを有する。エッジ４
の相対的高さはｂ／ｄ＝０．１である。矢印５により示
されるように、圧力側にて半径方向外方に指向した流れ
成分はエッジ４により給送方向に変向し、したがって含
有される気泡はもはやエッジ４により低下したスクリュ
ー３の上側と下側との間の圧力勾配により分離されな
い。
【００１２】図３は、α３０°の装着角度を有する４枚
の羽根３を備えた本発明によるカプランプロペラを示
す。羽根３は搬送チューブ１の全断面積を占める（ハウ
ジングに対する間隙部を除く）。図４は、エッジ４が羽
根３を包囲する円筒状外套の形態で形成されたアクシャ
ルコンベアの実施例を示す。
【００１３】図５は、本発明によるアクシャルコンベア
１２が存在する中心流れチューブ１１を備えたループ反
応器１０を示す。このループ反応器において、気体／液
体−分散物は図示した矢印にしたがってポンプ輸送され
る。中心導管１１は半径方向案内板１３により保持さ
れ、案内板は同時にコンベア１２により受ける回転流動
を防止する。このアクシャルコンベア１２は、シャフト
１４上にこれと堅固に接続した追加搬送機構１５を備
え、その半径は導管１１の断面積の１部のみを占める。
【００１４】図６は、追加搬送機構１５を自己吸入性ガ
ス吹込み撹拌器として形成したループ反応器１０を示
す。ガス吹込剤は、液面１９の上方におけるガス室１９
から搬送機構における中空形成されたシャフト１４の対
応吸入開口部１７を介して吸入されると共に、中空形成
されかつ吸入開口部１７に連通する撹拌アーム１５によ
り液体中に微分配される。さらに気体／液体−分散物の
逆流が、チューブベース２１および２２により保持され
る熱交換チューブ２０を通して生ずる。導管１１の内部
には流れ変向構造（図示せず）を設けることもでき、こ
れにより気体／液体−分散物の回転を防止する。この実
施例において熱交換は熱交換液によって行われ、この熱
交換液はポンプ２３によりセパレータ２６のスンプ２４
から熱交換チューブ２０間の中間室２５まで給送され
て、そこで気化する。蒸気／液体−混合物は接続管２７
を介しセパレータ２６に達し、ここで蒸気が液体から分
離されると共に導管２８を介して抜取ることができる。
気化冷却と共に極めて良好な熱量の導出が可能となる。
【００１５】以下、本発明の実施態様を要約すれば次の
通りである： １． 実質的に円筒状の搬送チューブ内に駆動自在な軸
線上に配置されたプロペラ状、羽根状もしくはスクリュ
ー状の搬送部材を備え、搬送部材が壁部掃除用エッジを
有することを特徴とする、特に気体／液体−分散物を給
送するためのアクシャルコンベア。 ２． エッジが搬送部材の圧力側への方向に指向する上
記第１項に記載のアクシャルコンベア。 ３． エッジの高さが搬送チューブの直径に対し０．０
２５〜０．２５である上記第１項または第２項に記載の
アクシャルコンベア。 ４． コンベアのシャフトに対し圧力側に追加搬送機構
を設け、追加搬送機構が搬送チューブの断面の１部に対
してのみ作用する上記第１〜３項のいずれか一項に記載
のアクシャルコンベア。 ５． 追加搬送機構がガス吹込み撹拌機として形成され
た上記第４項に記載のアクシャルコンベア。
【００１６】６． 上記第１〜５項のいずれか一項に記
載のアクシャルコンベアを用いることを特徴とする気体
／液体−分散物の給送方法。 ７． 中心回転機構として上記第１〜５項のいずれか一
項に記載のアクシャルコンベアを備えるループ反応器。 ８． 気体を液体中で必要に応じ微細な固形物質の存在
下に直接反応させる化学反応を行うための方法におい
て、上記第７項に記載のループ反応器を用いることを特
徴とする化学反応を行う方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術によるスクリューコンベアの略図。
【図２】 圧力側にスクリューが回転エッジを備える本
発明によるアクシャルコンベアの略図。
【図３】 ４枚の羽根を備えた本発明によるカプランプ
ロペラの略図。
【図４】 エッジが羽根を包囲する円筒状外套面の形態
である本発明によるアクシャルコンベアの略図。
【図５】 中心流れチューブを備えたループ反応器の略
図。
【図６】 追加搬送機構を自己吸入性ガス吹込み撹拌機
として形成されたループ反応器の略図。
【符号の説明】
１ 円筒状ハウジング ２ シャフト ３ スクリュー ４ エッジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴオルフガング・ヘムメルレ ドイツ連邦共和国デイー51377 レーフエ ルクーゼン、アルベルト−シユヴアイツア ー−シユトラーセ ７ (72)発明者 ラインホルト・ローゼ ドイツ連邦共和国デイー51371 レーフエ ルクーゼン、アン・デル・カンテ 27

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 実質的に円筒状の搬送チューブ内に駆動
    自在な軸線上に配置されたプロペラ状、羽根状もしくは
    スクリュー状の搬送部材を備え、搬送部材が壁部掃除用
    エッジを有することを特徴とする、特に気体／液体−分
    散物を給送するためのアクシャルコンベア。
  2. 【請求項２】 中心回転機構として請求項１に記載のア
    クシャルコンベアを備えるループ反応器。
  3. 【請求項３】 気体を液体中で必要に応じ微細な固形物
    質の存在下に直接反応させる化学反応を行うための方法
    において、請求項２に記載のループ反応器を用いること
    を特徴とする化学反応を行う方法。
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