SE431084B - Anordning for blandning av en gas med en vetska, serskilt for luftning av avloppsvatten - Google Patents

Description

' 7g0725¶-ä 10 15 20 30 35 2 förfarande sammanförs såväl vätska som gas via blandninge- kamrar respektive munstycken enligt injektorprincipen.

Anordningen enligt uppfinningen utgår från en sådan injektorgasare av den i inledningen angivna typen och har till uppgift att anvisa en typ av modulsystem, med vilket man kan ta hänsyn till valfria behàllartvärsnitt och man med användning av ett ringa antal olika konstruk- tionselement kan åstadkomma en effektiv gasning eller luftning av vätskor. _ g För lösning av denna uppgift kännetecknas anordning- en enligt uppfinningen av att vätske- och gasledningarna befinner sig på avstånd från varandra och är förbundna med varandra medelst blandarrör, vilka är anslutna till hål i vätskeledningen och är inskjutna i och genom gas- ledningen, företrädesvis diametralt, att den del av varje blandarrör, som befinner sig i gasledningen, är i flödesriktningen försedd med en förträngning, gasin- sugningsöppningar i blandarrörets mantelyta och en bland- ningskammare, i vilken vätskan blandas med gasen, och att det vid varje blandarrörs fria ände finns ett utlopps- munstycke för inmatning av vätskegasblandningen i behål- laren.

I det enklaste fallet rör det sig om en insticks- modul, vid vilken vätske- och gasledningarna förbinds med varandra medelst ytterligare rör, varvid dessa för- bindningsrör på enkelt sätt sticks in i hålen i vätske- ledningens mantel och skjuts företrädesvis diametralt genom gasledningen. Speciella åtgärder för avtätning av anslutningarna krävs i regel inte, men ledningarna och rören kan efter införingen i varandra utan vidare hoplimmas, hopsvetsas eller hoplödas. I vilket fall som helst finns det möjlighet att förlägga en gasnings- eller luftningsanordning alltefter de av behâllartvär- snittet givna kraven, exempelvis följande behållarens kontur, vilken anordning via flera utloppsmunstycken matar in en vätskegasblandning i vätskan i behållaren.

Fördelarna med den enligt uppfinningen föreslagna ut- 10 15 20 25 30 35 7807251-9 3 formningen ligger således i den stora flexibiliteten med avseende på anpassningen till olika behàllaretyper och med avseende på den enkla monteringen av hela anord- ningen. Enligt uppfinningen är det exempelvis utan vidare möjligt att i form av en skruvlinje följa de vertikala väggarna hos en cylindrisk behållare och på detta sätt möjliggöra en överlägset intensiv gasinblandning. Själva ledningarna kan härvid utan vidare åtminstone till vissa delar vara flexibla för att kunna korrigera denna anpass- ning också vid själva förläggningen. Sådana med speciella rör för vätskan och gasen utrustade anordningar är ti- digare kända genom exempelvis US patentskriften 3 904 393 och DE A 2 410 570. Vid båda kända konstruktionerna mynnar dessa rör dock i ett mer eller mindre komplicerat blandarhuvud. I intet fall är det närliggande att i dessa kända konstruktioner utforma blandarkamma- ren inuti gasledningen och utforma anslutningen på sådant sätt, att flera blandarkamrar kan finnas i rörens längd- riktning. A Den genom DE B 2 450 375 kända konstruktionen har två rör, varav det ena har till uppgift att leda vätska vidare och det andra att transportera gas. Utformningen är härvid sådan, att gasröret omger vätskeröret som en extra mantel. En sådan typ av mantelrör är givetvis på intet sätt flexibel och dessutom avsevärt dyrare än den inom ramen för föreliggande uppfinning föreslagna åtgärden att ha två separata rörledningar för vätska och gas. Vid konstruktionen enligt DE B 2 450 375 ansluter munstycken direkt till vätskeröret, vilka munstycken mynnar i det av den andra manteln begränsade utrymmet.

Sådana munstycken måste således redan i förväg placeras på noga definierade ställen och måste dessutom vara exakt inriktade efter de till yttermanteln anslutna munstyckena. En sådan anordning saknar således helt flexibilitet med avseende på böjbarhet, och en hopfogning av flera sådana anordningar är möjligt endast med kompli- cerade förbindningar. Uppfinningskonceptet att genom 7807251-9r 4 enkel istickning av rör i varandra åstadkomma en komplett gasningsanordning, vilken på enkelt sätt kan anpassas till de aktuella kraven, kan på intet sätt åstadkommas med anordningen enligt DE B 2 450 375. Medan den enligt 5 uppfinningen föreslagna konstruktionen medger konventio-t nella röranslutningar för att förlänga vätske- eller gasrörsträngarna, vore en förlängning vid konstruktionen enligt den ovannämnda publikationen möjlig endast med hjälp av en komplicerad formdel, som förbinder vätskekam- 10 maren i en sektion med vätskekammaren i en ytterligare sektion och gaskammaren i en sektion med gaskammaren i en ytterligare sektion. Ej heller är vid den kända konstruktionen avståndet mellan de med utloppsmunstyckena _ för vätskegasblandningen utrustade rören inställbart, 15 såsom är fallet vid anordningen enligt uppfinningen.

Sådana rör används nämligen överhuvud taget inte vid den kända konstruktionen, och det inbördes avståndet mellan vätskemunstyckena är bestämt pà förhand.

DE A 2 401 466 visar och beskriver ur konstruktions- zo synpunkt komplicerade separata munstycken, där till skillnad från anordningen enligt uppfinningen en enkel och flexibel anpassning till de aktuella kraven inte är möjlig. Avståndet mellan och arrangemanget av mun- styckena är konstruktionsmässigt bestämda på förhand, 25 och det finns inga genom gasröret sig sträckande blandar- rör. Istället måste man för varje blandarkammare anord- na en speciell tilledning och därmed kosta på sig en _ motsvarande konstruktiv insats. Man kan vid den kända 1 konstruktionen heller inte använda konventionella rör, 30 utan man måste istället använda ett specialgjort mantel- rör. Man kan heller inte jämföra en sådan utformning med den ur konstruktiv synpunkt avsevärt enklare utform- ningen enligt uppfinningen, vid vilken konventionella, på marknaden tillgängliga rör kan användas utan nämn- 35 värda anpassningsåtgärder.

Sammanfattningsvis anvisar uppfinningen en speciellt enkel och framför allt lättmonterbar anordning för in- 10 15 20 25 30 35 7807251-9 5 blandning av gas i vätskor, vilken anordning inte bara skiljer sig från de ovan penetrerade, kända konstruktio- nerna utan även har avsevärda fördelar med avseende på tillverkningen och hanteringen.

Förhållandet mellan omkretsen och arean hos förträng- ningarnas mynning är lämpligen större än mellan en cirku- lär omkrets och samma area. Därigenom ökas vätskestrålens yta, och eftersom lösningen av gaser i vätskor är pro- portionell mot det rådande gastrycket och vätskans yta säkerställs ett mycket högt utbyte 1 blandningen av gasfasen med vätskefasen. Profilen på förträngningen skall härvid avvika från cirkelprofilen, och den kan antingen ha en långsträckt profil, vara utformad som ett ringmunstycke eller ett flerhálsmunstycke, varvid alla dessa utföringsformer av förträngningen har det gemensamt att de medför en möjligast stor yta pá vatten- strålen.

Arrangemanget är lämpligen sådant att innerväggen på förträngningen har strömningsledytor, speciellt lister, vilka lämpligen sträcker sig skruvlinjeformigt. Med dessa strömningsledytor bibringas vattnet ytterligare turbulens, varigenom en ännu bättre sammanblandning kan uppnås.

Anordningen enligt uppfinningen kan med fördel vara så utförd, att en diffusor är ansluten till varje utloppsmunstycke och att det vid diffusorns anslutning till utloppsmunstycket finns hål. Därigenom kan man på enkelt sätt tillsätta ytterligare gas respektive kemikalier till vätskegasblandningen.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna, vilka visar föredragna utföringsformer. Fig l visar en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen ovanifrån, medan fig 2 visar utföringsformen enligt fig lgi sektion längs linjen II-II i fig l och fig 3 visar en projektion av utföringsformen enligt fig l i riktningen för pilen III i fig 2. Fig 4 visar ovanifrân en ytterligare utfö- 780?25É*9 10 15 20 25 30 35 6 ringsform av anordningen enligt uppfinningen. Fig 5 visar en sektion längs linjen V-V i fig 4 och fig 6 viser en prejektien i riktningen för pilen v1- i fig 5. Pig 7 visar en med fig 2 och 5 analog tvärsektion genom en ytterligare utföringsform av uppfinningen.

Fig 8 visar en mot fig 2 svarande sektion av anordningen enligt uppfinningen vid vilken det också finns en diffu- sor. Fig 9 visar ett diagram över tryck- och hastighets- förhållandena inuti anordningen enligt fig 8. Fig 10 visar ett parti av en anordning enligt uppfinningen med krökta gas- och vätskeledningar. Fig ll visar en längdsektion genom en förträngning. Fig l2-l6 visar olika profiler hos förträngningen. Fig l7-20 visar sche- matiskt arrangemanget av anordningen enligt uppfinningen i olika behållare. vid den i fig 1-3 visade utföringsformen finns det en tryckvattenledning l och en gasledning 2. Rör 3 är radiellt anslutna till vattenledningen 1, varvid rören 3 som framgår av fig 2 har var sin munstycks_ artad förträngning 4. Röret 3 har inuti ledningen 2 öppningar 6, vilka är fördelade kring rörets 3 omkrets.

Den från förträngningen 4 i en blandningskammre 5 inkom- mande vattenstràlen suger in gas från gasledningen 2, varvid den insugna gasen blandar sig med vätskefasen i den i röret 3 befintliga blandningskammren 5. Den bildade gasvattenblandningen utmatas i behållaren via ett utloppsmunstycke 7, varvid vattnet matas in i vatten- ledningen via en inte visad pump. Vid utföringsformen enligt fig 4-6 har röret 3 endast över ett delområde av sin yta i strömningsriktningen sett efter förträng- ningen 4 öppningar för insugningen av gas från ledningen 2. Röret 3 sträcker sig härvid väsentligen tangentiellt genom gasledningen 2, och den bildade gasvattenbland- ningen utmatas även vid denna utföringsform i behållaren via utloppsmunstycket 7. Vid utföringsformen enligt fig 7 är två rör 3 anslutna till en vattenledning l.

Vartdera röret 3 sträcker sig genom en gasledning 2 10 15 m 25 30 35 7807251-9 7 och har inuti respektive gasledning 2 insugningsöppningar 6 för gasen (luft). Arrangemanget vid denna utföringsform är sådant att rören 3 bildar en mellanliggande vinkel på 1800. Det är dock möjligt att välja valfri vinkel mellan de båda blandarrören och därigenom ta hänsyn till de geometriska förhållandena i avloppsvattenbehál- laren. Eftersom ledningarna 1 och 2 kan vara gjorda av konventionell metall eller plast kan dessa hopfogas på valfritt sätt och sträcka sig över stora områden av avloppsvattenbehållaren.

Med hjälp av fig 8 och 9 skall nu anordníngens enligt uppfinningen funktion beskrivas närmare. Det i ledningen 1 av en pump transporterade avloppsvattnet har vid anslutningsstället i blandarröret 3 ett bestämt tryck och en bestämd strömningshastighet. När vattnet strömmar genom förträngningen 4 sjunker som visas i fig 9 trycket, varvid strömningshastigheten ökar. Vatten- strâlen når med hög hastighet och lågt tryck området för luftinsugningsöppningarna 6 i röret och blandar sig med den insugna luften inuti blandningskammaren 5. I denna blandningskammare 5 kan en tryckökning och därmed samtidigt en minskning av strömningshastigheten observeras. Denna tryckökning leder till en bättre lös- lighet av luften i vattnet, eftersom lösligheten hos en gas i en vätska i första hand är beroende av trycket och gränsytarean hos de båda faserna. Blandningskamma- ren 5 begränsas på den ena sidan av förträngningens 4 ändyta 8 och på den andra sidan av utloppsmunstyckets 7 mynning. Luftvattenblandningen strömmar vid den i fig 8 visade utföringsformen via utloppsmunstycket 7 in i en diffusor 9. På grund av det minskade tvärsnittet pà utloppsmunstycket sker åter ett tryckfall och en ökning av utloppshastigheten, såsom visas i fig 9. diffusorn 9 sjunker hastigheten på nytt och ökar trycket.

I denna zon löses en stor del av det syre, som ännu inte har lösts, motsvarande sitt ökande pertialtryck i gasfasen i vattnet och man kan därför genom användningen Inuti 10 15 20 25 30 35 8 av en sådan diffusor ytterligare förbättra blandnings- kammarens 5 verkan. Omedelbart intill diffusorns 9 an- slutning till utloppsmunstycket 7 kan det finnas ytter- ligare hål 10, via vilka ytterligare gas eller även kemikalier kan tillsättas blandstrâlen. Dessa hål 10 kan på samma sätt som öppningarna 6 finnas i en ytter- ligare luftledning. _ Luften i ledningen 2 kan vid anordningen enligt uppfinningen stå under atmosfäriskt tryck eller under förhöjt tryck. Det inses att gasfasens löslighet i vätskan ökar med ökande tryck i luftledningen. _ I fig 10 visas två koncentriska ledningar l och 2. Rören 3 sträcker sig radiellt från vattenledningen och sträcker sig genom luftledningen 2. Utloppsmunstyckena 7 är också radiellt riktade och arrangemanget kan härvid antingen vara det i fig l-3 visade eller det i fig 4-6 1 i riktning mot centrumet för rörens krökningscirkel visade.

Pig ll visar en längdsektion genom en förträngning 4, i vilken strömningsriktningen anges med pilen ll.

Pig l2-l6 visar en sådan förträngning 4 i riktning mot ändytan 8, varvid fig 12 visar en cirkulär profil.

Pig l3 visar ett flerhålsmunstycke, som åstadkommer en väsentligt förbättrad blandning av gasfasen med vätske- fasen än ett munstycke med cirkulär profil, eftersom den yta av strâlen som står i beröring med gasfasen är förstorad i förhållande till arean. Ytterligare fördel- aktiga utföranden av förträngningens 4 profil leder till en ytterligare ökning av strålens yta i förhållan- de till mynningens profil. I fig 14 visas en slits, medan fig 15 visar en väsentligen treuddig profil och fig 16 visar profilen hos ett ringmunstycke.

Fig l7-20 visar schematiskt olika arrangemang av anordningen i behållare med olika form. Även här betecknas vattenledningarna med l och luftledningarna med 2, var- vid behållaren i fig 17 är betecknad med 12. Utloppsmun- styckena är som tidigare betecknade med 7. I fig 18 10 15 20 7807251-9 9 visas en behållare l3 med väsentligen kvadratisk kontur, varvid vattenledningen l liksom luftledningen 2 följer behàllarens omkrets. I fig 19 visas en behållare vars tvärsnitt motsvarar en oval ring. Arrangemanget av vat- ten- och luftledningarna är härvid sådant att den ur utloppsmunstyckena 7 utströmmande blandstrålen ges en strömningsriktning längs det ringformiga tvärsnittet.

I fig 20 visas en väsentligen cylindrisk behållare 15 ovanifràn. Vattenledningarna är inuti denna behållare invändigt och utvändigt omgivna av koncentriska luft- ledningar 2, och štrömningsriktningen för de blandstrålar som utmatas ur utloppsmunstyckena är alternerande riktade radiellt inåt och radiellt utåt.

Det inbördes arrangemanget av ledningarna kan också vara sådant att vattenledningar och luftledningar är placerade över varandra 1 behállarens axelriktning, varvid de från vattenledningarna avgrenade och genom luftledningarna sig sträckande blandarrören är riktade väsentligen parallellt med behàllaraxeln. När vid ett sådant arrangemang vatten- och luftledningarna är gjorda av plast kan konstruktionen vara flexibel och ett sådant förtillverkat ledningssystem kan bockas efter de aktuella kraven och exempelvis förläggas längs behållarens vägg.

Claims (8)

l0 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV
1. l. Anordning för blandning av en gas med en vätska, särskilt för luftning av avloppsvatten, vilken anordning) har dels en behållare, dels en vätskeledning (1), som via en cirkulationspump tillförs den i behållaren be- fintliga vätskan, dels en gasledning (2), varvid vätske- och gasledningarna (1, 2) står i förbindelse med varandra, så att vätskan i vâtskeledningen (l) tillförs gas från gasledningen (2), och löper parallellt med varandra i behållaren, k ä n n e t e c k n a d därav, att vätske- och gasledningarna (l, 2) befinner sig på avstånd från varandra och är förbundna med varandra medelst blandar- rör (3), vilka är anslutna till häl i vätskeledningen (l) och är inskjutna i och genom gasledningen (2), före- trädesvis diametralt, att den del av varje blandarrör (3), som befinner sig i gasledningen (2), är i flödes- riktningen försedd med en förträngning (4), gasinsug- ningsöppningar (6) i blandarrörets mantelyta och en blandningskammare (5), i vilken vätskan blandas med gasen, och att det vid varje blandarrörs (3) fria ände finns ett utloppsmunstycke (7) för inmatning av vätske- gasblandningen i behållaren.
2. 2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d _därav, att förhållandet mellan omkretsen och arean hos förträngningens (4) mynning är större än mellan en cir- kulär omkrets och samma area.
3. 3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att förträngningen (4) har lângsträckt profil.
4. 4. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att förträngningen (4) är ett ringmunstycke.
5. 5. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att förträngningen (4) är utförd som flerhålsmun- stycke.
6. 6. Anordning enligt något av krav 2-5, k ä n n e - t e c k n a d därav, att innerväggen på förträngningen (4) har strömningsledytor, speciellt lister, vilka 7807251-9 ll lämpligen sträcker sig skruvlinjeformigt.
7. 7. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d därav, att en diffusor (9) är ansluten till varje utloppsmunstycke (7).
8. 8. Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att det vid diffusorns (9) anslutning till ut- loppsmunstycket (7) finns hål (10) för att tillsätta ytterligare gas respektive kemikalier till vätskegas- blandningen.