SE458122B - Anordning foer att blanda och/eller lyfta ett medium i vaetskeform, saerskilt foer fermentering av mikroorganismer - Google Patents

Description

458 122 eller emulgering av flytande faser.

I överensstämmelse med dessa resultat använd es också olika slag av blandningsanordningar.

I princip skiljer man mellan två slag av blandningsanordningar, snabbt roterande och långsamt roterande.

Snabbt_roterande blandningsanordningar används för obetydligt viskösa medier och möjliggör god dispersion. De är emellertid ej användbara för högviskösa vätskor. För de senare är endast långsamt roterande blandningsanordning ar användbara, t.ex. an- karomrörare, bandomrörare, 'kamomrörare eller dylikt.

Ingen av dessa omrörare garanterar emellertid en fullständig dispersion pâ grund av den långsamma omröringen av mediet.

Så t.ex. är ingen av nämnda blandningsanordningar lämplig för sådan fermentering, där under förloppet en ändring av mediets densitet inträder.

Medelst brukligt använda blandningsanordningar är alltså ej al- la optimala förhållanden uppnâeliga, som är erforderliga för en fullständig fermentering. Detta är exempelvis fallet vid till- verkning sv jäster, antibiotika, alkaloider, polysackarider el- ler dylikt, där det är nödvändigt att ge mediet en rörelse och att sammanblanda flytande, gasformiga och fasta faser, och där fermenteringsmediet i början av fermenteringen uppvisar mycket tung konsistens och mot slutet har en hög viskös konsistens och ofta t.o.m. karaktären av en puddinggel. Förhållandet är liknan de vid kemiska reaktioner, flytande mediet redan mot s t.ex. vid polymerisation, där det lutet av polymerisationen är högvis- köst och en ytterligare blandning medelst brukliga b anordningar ej skulle vara verksam. ' l landnings- Flera av nämnda nackdelar med tidigare kända blandnings- och pumpningssystem avhjälps enligt uppfinningen genom en anordning 458 122 med de i patentkravet 1 angivna särdragen.

Rotorns botten är utförbar enligt krav 2.

Den ihåliga rotorn är upptill antingen helt öppen och utan lock, eller också är den utformad enligt krav 3.

Utlopps- och/eller inloppsöppningarna är utformbara enligt krav 4 eller också med strömningslikriktare, ansatser för skumniñgsdämpning eller för skumning av medierna.

Ett alternativ av anordningen som särskilt är avsett för lyft- ning och pumpning av ett strömmande medium är utformat enligt krav 5.

Ett annat alternativ av anordningen enligt uppfinningen är be- stämt för blandning och inbördes dispersion och uppnàr i detta tillstånd en fullständig blandning (t.ex. vid polymerisationen en högre omsättningsgrad och en ökning av polymerens molekyl- vikt). Verkningssättet för blandningsanordningen enligt uppfin- ningen liknar i viss män verkningssättet hos en pump, i detta fall en centrifugalpump, och för flera system för bearbetade flytande medier sammanfaller dessa verkningssätt och kombinerar med en högre verkningsgrad.

Anordningen enligt uppfinningen är dels användbar som själv- ständig omröringsanordning, som endast arbetar under mediets yta, med också som en självständig pump för lyftning av olika strömmande medier, särskilt mycket viskösa medier och kan i flera fall ersätta brukliga slag av centrifugalskâlpumpar och dylikt, som har komplicerad konstruktion och uppvisar låg ener- getisk.yerkningsgrad och stora hydrauliska förluster.

Om anordningen skall uppfylla ändamålet för en pump, måste den ihåliga motorn helt eller delvis medelst sin undre del, där rotorns botten befinner sig, vara nedsänkt i det bearbetade strömmande mediet. 458 122 Det är ofta fördelaktigt att utforma anordningen enligt krav 6.

Skälet härtill är, att i blandningsbehâllaren, och närmare bestämt såväl i dess undre del, som befinner sig under väts- keytan, utan också i dess övre del ovanför ytan, kommer me- diet att så virvlas omkring och splittras, att en fullständig dispersion och diffusion av beståndsdelarna tryggas.

Ett annat alternativ för att utnyttja anordningen enligt upp- finningen endast för att lyfta en vätska och för sprutning el- ler pumpning är att anordningen utformas enligt krav 9.

Lämpligen sker därvid också utformningen enligt krav 10.

I detta fall fâr.ej nâgra anslag eller andra inbyggnadselement vara anordnade i blandningsbehållaren, på huvudramen eller i den ihåliga rotorns stationära hus, varvid den centrala virveln i blandningsbehållaren ej uppstår och mediet under vätskeytan över huvud taget ej omröres, utan endast insuges via det sta- tionära skyddets rör för tillförsel av mediet vid rotorbott- nen.

Anordningen enligt uppfinningen är avhängig av två principer, särskilt principen med en skovellös omröring och skovellös pumpning av varje flytande medium, Detta möjliggör samtidigt bearbetning på olika sätt av de fly- tande medierna, t.ex. för att homogenisera och samtidigt pumpa uppåt och att inspruta solfjäderformat i ett gasformigt medium eller att lyfta bulkmaterial och samtidigt genom finfördelning eller medelst fluidteknik torka eller kyla osv.

Den beskrivna ihåliga rotorn bildar företrädesvis ett grundele- ment för en rad av alternativ, vars konstruktionselement i och för sig är tidigare kända och i kombination med denna 458 122 anordning möjliggör att flytande medier av alla slag bear- betas för de mest skilda ändamål och fackområden.

Beroende på vilken del av den ihåliga rotorn som är i kon- takt med flytande fasen, är två användningar av denna rotor möjliga.

Det första fallet kommer till stånd om det flytande mediet i den roterande cylindriska rotorn inströmmar via en inlopps- öppning i rotorns botten, t.ex. via en tangentiell diffdsör och via en liknande diffusör också bortföres via en utlopps- I detta fall är mediet, kontakt med den cylindriska rotormantelns innervägg, så att öppning. t.ex. en syra, endast i rotorn till övervägande delen utövar funktionen hos en pump.

Den vid rotorbottnen inkommande syran lyftes av centrifugalkraften, vilket sker genom en stigande skruvlinje upp till rotorns lock, där den avledes ur rotorn, exempelvis via en tangentiell diffusör. Mantelns eller rotorbottnens ytterväggar är ej heller i detta fall i kontakt med mediet, endast i kontakt med den omgivande utan exempelvis atmosfären.

Det andra fallet inträder om den ihåliga rotorn med båda sidor av manteln, eventuellt också av rotorns lock kommer i kontakt med vätskan. Då får -dessa innerväggar i rotorn. bottnen och eventuellt i locket funktionen hos en pump såsom i det första fallet, och ytterväggarna på dessa rotordelar, som uppvisar friktion mot vätskan, arbetar som en omrörings- anordning för vätskan.

I detta fall måste den ihåliga rotorn åtminstone delvis vara nedsänkt_i vätska, d.v.s. att det är nödvändigt, att rotorš bottnen jämte inloppsöppningen befinner sig under vätskeytan i blandningsbehållaren.

Den ihåliga rotorn är antingen helt nedsänkt i vätskan, var- vid den arbetar såsom klassiskt kända omröringsanordningar 458 122 och omröring endast sker under vätskeytan, eller också är den endast delvis nedsänkt, d.v.s. att en del av rotorn upp- fallet är särskilt lämpligt vid fermentering av ndkroorganismer, särskilt av skjuter ovanför vätskan. Det senare aeroba kultiveringsmedier, vidare för kemiska reaktioner och diffusioner mellan en flytande och en gasformig fas, för polymerisation, extraktíon eller dylikt. I dessa fall utnyttjas alla tre huvudfunktionerna hos anordningen enligt uppfinningen (pumpníng, omröring och sprutning).

Ytterligare blandningseffekter kan uppstå om den ihåliga rotorns tvärsnitt ej är cirkelformat, utan, kvadratiskt, elliptiskt eller triangulärt eller om rotormanteln exempel- vis är tillverkad av korrugerad plåt, som bildar vâgformiga upphöjningar. Kanterna eller upphöjningarna på rotorns man- tel kan då arbeta såsom skovlar i en omröríngsanordning, om de helt eller delvis är nedsänkta i det flytande mediet. I delen ovanför vätskan, d.v.s. i gasrummet, t.ei. i luften, kan dessa element ha funktionen av en bläsanordning, ventilator, en en luft-droppspridare, en kemiska förlopp eller dylikt. skumdämpare vid Rotorn kan exempelvis också uppvisa olika tvärsnitt, t.ex. i den nedsänkta delen ett cirkelformat tvärsnitt, i delen ovanför vätskan ett kvadra- tiskt tvärsnitt eller omvänt, etc- Utloppsöppningarna, t.ex. i rotormanteln som arbetar som omröringsanordning, kan utföras på olika flera rader över varandra eller dylikt. sätt, t.ex. i Genom öppningarnas form och läge kan sprutkaraktären för- ändras (solfjäderformig, korsande sprutning, i form av en skruvlinfe uppåt osv.).

Den från rotorn utträdande vätskans hastighet och mängd är reglerbar i avhängighet. av rotorns varvtal,, rotorns dia- meter och höjd och ínloppsöppningarnas storlek, och vidare inloppsöppningarnas eller öppningens avstånd från fermen- teringsmediets yta í fermenteringstanken. 458 122 För att höja trycket och hastigheten för mediets finför- delning är det möjligt att tillsluta rotorn medelst ett lock och att lämpligt förminska utloppsöppningarna i rotorns lock eller mantel eventuellt i dess botten.

Utloppsöppningarna i rotorns lock möjliggör att mediet spru- tas uppåt, utloppsöppningar i rotorns mantel att det sprutas botten att det mot blandninge- ât sidan, och i behållarens botten. sprutas För att förebygga en central virvel, som kultiveringsvätskan skulle kunna bilda i behållarens mitt genom den roterande rotorns friktion, är anslag anordnade i fermenterings- behållaren, slag motverkar att denna virvel uppstår. Anslagen bildar här företrädesvis på behâllarens omkrets, vilka an- samtidigt förutsättningar för en fullständig blandning av mediet.

Vätskans blandning är exempelvis vid fermentering uppdelad i tre arbetsrum i fermenteringsbehàllaren, vilka dels är anordnade i vätskan (under ytan) och dels i gasdelen ovanför vätskan. Från det första arbetsrummet, d.v.s. inuti den blandade vätskan, där en centralvirvel bildas, som uppdelas i lokala virvlar, t.ex. genom anslag, insuges vätskan i det andra arbetsrummet, d.v.s. i' rotorns inre, där blandning sker genom centrifugalfältets inverkan, vilket dels uppdelar vätskan i en tung och en lätt fas, och åter blandar, dels lyfter den via en stigande spiral, varefter vätskan i det tredje arbetsrummet, som innehåller gas, uppsprutas fritt i solfjädersform ovanför vätskan, där den sedan fritt åter ned- faller i _form av fina droppar på vätskans yta, eller ~ 'll-EX- tillbakarinner ned i vätskan, längs fermenteringsbe- hållarens väggar i form av en tunn vätskefilm. där det flytande mediet erhållit av _ett tunt I rummet innehållande gas, formen av fina droppar, av dimma eller filmskikt, uppkommer en intensiv kontakt mellan de flytande 458 122 och gasformiga faserna utan hänsyn till karaktären hos vätskan i fermenteringsbehâllaren och en maximal tillväxt av kultiverade mikroorganismer, som därvid sväller naxímalt i rummet under vätskans yta.

Förloppets intensitet är i båda fallen pâverkbar, särskilt genom rotorns varvtal, genom dess mätt, genom inlopps- och utloppsöppningarnas storlek och genom rotorns nedsänknings- grad under_vätskans yta.

Fermenteringsbehållaren enligt uppfinningen kan också vara försedd med bruklig utrustning. T.ex. med en ytterligare om- röringsanordning (propelleromrörare eller dylikt), en skum- dämpare, temperaturregulator, termometer, medieanalysator, t.ex. en pH-mätare, provsond, doseringsanordning näringsämnen, för 02, C02 eller dylikt. för En mekanisk skumbrytare kan också vara anordnad på rotorn, t.ex. stavar, som leder genom rotormantelns väggar under locket, eller ett ytterligare rotorlock, som från rotorn in- skjuter i blandningsbehâllarens gasrum ovanför vätskan.

Anordningen enligt uppfinningen möjliggör en fullständig återcirkulation av det .flytande mediet i fermenterings- anordningen utan. hänsyn till: viskositeten, garanterar en stor kontaktyta mellan vätskan och gasen, vilket även gäller vid mycket viskösa vätskor, den möjliggör vidare insprutning av detta medium i rummet ovanför fermenteringsvätskan (in i gasfasen) och inskränker självverkande skumningen i rummet ovanför den flytande fasen till i höjd med insprutnings- nivån. En ytterligare fördel är, att den säkerställer att en fast fasxflyter upp även i högviskösa medier genom sugeffekfi ten hos rotorns inloppsöppning.

Rotorns drivning kan ske underifrån eller uppifrån, d.v.s. från fermenteringsbehâllarens botten eller lock. 458 122 Fermenteringsanordningen enligt uppfinningen uppvisar en stor energetisk besparing jämfört med nu kända fermen- teringsanordningar (upp till 30 % besparing).

En fördel är vidare, att i jämförelse med existerande typer av fermenteringsanläggningar, där ndkroorganismernas celler växte endast i den omrörda undre flytande fasen, genomströmmar tillväxtmediet vid anordningen enligt upp- finningen fortlöpande genom alla tre arbetsrummen, och fyller utan återstod hela rummet i fermenteringsbehâllaren vid stor kontaktyta.

Detta möjliggör t.ex. en fullständig oxidation av mikroorga- nismernas växande celler (bakterier, jäster, svampar, alger och dylikt). En följd därav är att fermenteringstiden för- kortas och att större upptjockning av slutprodukten uppnås jämfört med existerande kända typer av liknande anordningar.

Ytterligare fördelar är att fermenteringens drift är enkelt reglerbar under olika fermenteringsfaser och varsam omröring av mikroorganismernas celler (t.ex. vid_ framställning av antibiotika), ty nâgra större skador på dessa celler uppkom- mer ej, såsom exempelvis vid skovel- eller turbinomrörare, som är installerade i fermenteringsbehâllaren.

Om sedan uppmärksamheten endast riktas på anordningens öpp~ ningsfunktion (se första fallet ovan), är det fördelaktigt om bottnen och locket är cirkelformade och försedda med en central öppning för tillförsel och bortförsel av mediet till respektive från rotorn, varvid öppningarna är försedda med diffusörer för att likrikta det i rotorn inkommande och från rotorn utgående mediet. _ Den skovellösa pumpens ihåliga rotor, som säsonx brukligt uppvisar formen av en låg eller hög ihålig cylinder med ver- tikal vridningsaxel och horisontell botten, är i huvudsak en roterande behållare med öppningar. Formen hos en sådan be- 458 122 hållare kan visserligen vara godtycklig (en roterande kon, cylinder, polyeder e.d.), liksom rotationsaxelns' riktning (vertikal, lutande, horisontell).

Rotorn har här en funktion liknande den vid ett skovellöp- hjul hos kända centrífugalpumpar, d.v.s. att dess uppgift är att till det pumpade mediet avge kinetisk energi, men funk- tionen beror på en annan hydrodynamisk princip, alltså ej på den hydrodynamiska verkan av löphjulets skovlar, inneslutna i ett stationärt hus för pumpen. som är Medan skovelhjulet är öppet vid sin omkrets och rörelseener- gin förintas genom friktion mot pumphusets inre stationära vägg genom turbulens mot skovlarna och vidare genom vätskans överströmning i spalten mellan husväggen och skovlarna, upp- visar den ihåliga rotorn enligt föreliggande uppfinning ej dessa nackdelar. ' Det rörliga mediet, t.ex. en vätska, som med en vinkelhas- tíghet lika med noll inträder vid rotorns botten, anordningen enligt när vid uppfinningen genom centrifugalkraften nästan ögonblickligen fram till en roterande vätskering (en vätskeparaboloid), vars höjd motsvarar rotorhöjden, och som här genom centrifugalkraften utbildades redan av en tidigare till rotorn tillförd vätska. Medíet övertager den kinetiska energi och den vínkelhastighet som motsvarar rotormantelns även om rotormantelns ytterväggar ej är helt glatta (de kan emellertid vara uppruggade, förses med upphöjningar, lister, spår eller dylikt).

Vätskeringen framställer något så när en central stigande vlfvel, “som har har bildats till l höja med den pumpade vätskan. Virvelcentrum bildar här en stabil stigande skruv.

Pâ grund av de stora centrífugalkrafterna uppstår i denna virvel knappast nâgra förluster eller störande hydrodyna- miska moment genom turbulens, friktion väggar, ej produktiva virvlar eller dylikt. mot stationära Det rör sig om 458 122 ll en naturlig rörelse. Den centrala virveln i form av en vätskering är fullständigt symmetrisk och regelbunden och dess rörlighet kan i övre delen av rotorn avtappas medelst en utloppsdiffusör, t.ex. i en pumptryckledning eller dy- likt varvid förlusterna i den stationära utloppsdiffusören är förhållandevis små (ungefär 7 %).

Dessa omständigheter förorsakar också hög verkningsgrad hos denna skovellösa pump enligt uppfinningen och ett mycket elektrisk drift. *Vid bildandet av cirkelringen uppstår endast små hydromekaniska lågt behov av energi för rotorns motstånd, som måste övervinnas.

Med hänvisning till bifogade ritning beskrivs nedan som exempel olika utföringsformer av anordningen enligt upp- finningen. Pâ ritningen visar fig. l ett vertikalt längd- snitt genom en totalvy av en sådan anordning enligt uppfinningen. som här har funktionen av en pump, fig. 2 en liknande totalvy av en anordning enligt uppfinningen, som här har funktionen av en klassisk omröringsanordning, en dispergeringsanordning, emulgeringsanordning, homogenise- eller dylikt, 3 ett annat slag av en som omrörare arbetande ringsanordning som är nedsänkt i aktuellt medium, fig. anordning enligt uppfinningen, där omröraren rör om en vätska under dess yta, men samtidigt insprutar den i form av små droppar i rummet ovanför vätskan, (där t.ex. vätskan oxi- deras eller dylikt), fig. 4 en underifrån sedd horisontalvy av en rotorbotten, 5 en underifrån sedd horisontalvy av utbildad 6 ett schematiskt vertikalt längdsnitt av en fig. en annorlunda rotorbotten med flera inlopps- öppningar, fig. utföringsform av anordningen för fermentering av mikroorga- nismer, Wid vilken alla tre funktionerna hos den ihåliga rotorn är aktuella, d.v.s. en skovellös blandning, pumpning och insprutning av det rörliga mediet, fig. 7 ett vertikalt längdsnitt genom en anordning enligt uppfinningen arbetande som omrörare, vilken till skillnad från omröraren enligt fig. 6 är lagrad i ett stationärt hus, bland vars delelement 458 122 l5 l2 också ingår anslag i form av stavar, och fig. 8 en motsvar- ande vy av en anordning arbetande som skovellös pump, som är lagrad i ett stationärt hus, vars undre del bildar ett sta- tionärt skydd, som omger den undre, sänkta delen av rotorn. under mediets yta ned- Den skovellösa pumpen enligt fig. l uppvisar en,rotor l, vars pumpaxel 2 i övre delen är förbunden med axeln pà en elektrisk drivmotor l8, som roterar rotorn l. Elektromotorn 18 är fast på pumpens huvudram 3. Rotorn l är medelst sina lager lagrad i ramen 3, uppvisar formen av en ihålig cylin- der och är förbunden med axeln 2 medelst strävor 19. I sin undre ände är rotorn l vidare försedd med en botten 4 och i sin övre ände med ett lock 5, varvid bottnen och locket i mitten därav uppvisar var sin cirkelformad öppning 6 resp. 7, så att dessa båda delar har en ringliknande form.

På ramens 3 undre och övre del är en undre resp. övre tan- gentiell likriktningsdiffusör 8 resp. 9 fäst. Den undre dif- fusören 8 uppvisar ett inlopp 10 och utlopp ll, medan den övre diffusören 9 uppvisar ett inlopp 12 och utlopp l3. Båda likriktningsdiffusörerna. 8, 9 är bildade av ett stigande rör, som har formen av en slinga och vars diameter väljes i motsvarighet till pumpens_avsedda kapacitet. Vid den undre likriktningsdiffusören 8 styres slingan under bottnen 4, leder genom den cirkelformade öppningen 6 och upphör tätt ovanför bottnen 4 med ett solfjäderformigt avsmalnat utlopp ll.

Vid den övre diffusören 9 är inloppet 12 för mediet, som roterar i rotorn 1, i diffusörens 9 slinga tätt under locket . öppningen 7 och mediet utkommer ur den övre diffusören 9 via utloppet 13.

Den pumpade vätskan, t.ex. vatten, inströmmar via en till- loppsrörledning i den undre diffusören lO och inkommer teo- Dennakslinga leder sedan uppåt genom den cirkelformade; 458 122 13 noll sol- fjäderformade utloppet ll vid rotorns l botten 4. Ûnder kort retiskt med hastigheten via det tangentiella tid bildas genom vätskans rotation i rotorn en vätskering (en ytparaboloid), vars rotation sker med en vinkelhastighet som ungefär överensstämmer med vinkelhastigheten för rotor- mantelns varvtal.

Så snart den inkommande vattenströmningen blandat sig med den roterande vätskeringen 5 i rotorn l och den erforderliga energin och således också den erforderliga centrifugalkraf- ten uppnåtts, lyfts vattnet vid rotorns l innervägg längs en lyftspiral fortlöpande mot rotorns l övre del, där den tätt under locket 5 via inloppet 12 inkommer i den övre diffusö- rens 9 slinga och lämnar den övre diffusören 9 via utloppet l3.

En förutsättning för en kontinuerlig pumpning av vätskan är, att vätskan strömmar via båda diffusörerna 8, 9 i rotorns l rotationsriktning.

Fig. 2 visar i vertikalt längdsnitt anordningen enligt fig. 2, som fyller funktionen hos en helt nedsänkt omrörare, i vilken emellertid också funktionen hos en pump ingår, så att båda funktionerna är kombinerade.

Till skillnad från "pumpen" enligt fig. l är mediet här ej endast i kontakt med anordningens innerväggar, utan sam- tidigt också med rotorns ytterväggar, särskilt med manteln och bottnen och är fullständigt nedsänkt under mediets yta i blandningsbehållaren.

Anordningens ihåliga rotor l uppvisar cirkelformat tvär- snitt och dess botten 4 är försedd med fyra cirkelformade inloppsöppningar 6.

Rotorn l har ej något lock och är öppen upptill. I rotorns l mantel 14 är cirkelformade utloppsöppningar 28, i vilka 458 122 14 eventuellt munstycken l5 är insatta. Den undre raden av munstyckena 15 uppvisar en på sidan anbringad utloppsöppning riktad motsatt mot rotorns l rotation.

I blandningsbehâllaren 16 är vidare under mediets yta verti- kala anslag 17 anordnade, vilka är riktade i rotoraxelns riktning och fästa på blandningsbehâllarens 16 mantel.

Rotorn bildar i detta fall två arbetsrum, ett i blandnings- behållaren 16 och ett i rotorn 1. Vätskan insuges i rotorn l via fyra inloppsöppningar 6 i rotorns botten 4 och även om den sammanlagda genomströmningsprofilen av alla fyra Öpp- ningarna i det övre randområdet är mindre än rotorns l genomströmningstvärsnitt, inkommer vätskan i rotorn l även vid dess mitt via rotorns 1 övre öppna del.

Den vätska som befinner sig i rotorn l lyftes (pumpas) där- vid av centrifugalkraften längs en stigande skruv mot man- telns 14 innerväggar och kommer antingen via rotorns l överkant eller via utloppsöppningarna 28, 29 i manteln 14 eller i bottnen 4 eller vid ett munstycke 15 i manteln 14 tillbaka till vätskan utanför rotorn l. Utloppsöppningarna sonl är anordnade förbättrar blandningen av den flytande eftersom de möjliggör :att mediet under tryck in- sprutas i mediet utanför rotorn under dess yta. 28, 29 och nmnstyckena 15 eller dylikt, under mediets yta, fasen, I rotorn kan också en uppdelning av tyngre och lättare fraktioner äga rum. Om sådana olika tunga fraktioner föreligger i mediet, blandas de äter efter utträdet ur rotorn l. Utanför rotorn 1 blandas sedan vätskan genom friktion av rotorns 1 ytterväg- gar 14 mot vätskan, som befinner sig i blandningsbehållarens 16. Rotorn l är excentriskt lagrad i behållaren 16, vari-_ genom en excentrisk virvel uppstår i behållaren, som emel- lertid lugnas ned av anslag 17 varvid lokala virvelfält uppstår i rotationsriktningen omkring dessa anslag. Om rotorns 1 tvärsnitt uppvisar formen av en rektangel, tri- angel, kvadrat, ellips eller dylikt, med andra ord ej är 458 122 cirkelformad, såsom fallet är vid den cylindriska rotorn (samma form skulle då också bottnen 4 och eventuellt också locket 5 ha), så fall rotorns l helhetsform under mediets yta, förorsaka en ytter- skulle kanterna, i förekommande ligare blandningseffekt, som vore liknande den som exempel- vis föreligger vid skovelomröring.

Fig. 3 visar i vertikalt axialsnitt en blandningsanordning enligt uppfinningen, som är helt nedsänkt i ett rörligt medium, som skall homogeniseras. ' Anordningen enligt fig. 3 skiljer sig från den ovanstående, 2 illustrerade utföringsformen, genonx att rotorns i fig. lock 5 är utbildat med tvâ munstycken l5 vid lockets 5 periferi, att locket 5 befinner sig i jämnhöjd med mediets yta i blandningsbehållaren 16 och att ej några munstycken l5 eller utloppsöppningar 28, 29 är anordnade i rotorns l man- tel 14 eller botten 4, så att blandningsanordningens undre i mediet nedsänkta del bildar en störd central virvel, vari- genom små lokala virvlar uppstår vid anslagen 17, medan det ur rotorns l inre utkommande mediet genom munstycken 15 på locket 5 uppsprutas över vätskan i form av en roterande spi- ralformad droppvirvel.

Blandningsanordningen är anbringad i mitten av blandninge- behållaren 16 ett Blandningsanordningens vertikala axel 2 leder genom bland- och använder undre blandningssystem. ningsbehällarens botten och är tätad vid bottnen. Medelst en sträva 19 och locket 5 är axeln 2 förbunden med rotorn 1. I blandningsbehâllaren 16 är vertikala anslag 17 anordnade, vilka är fästa på blandningsbehällarens 16 mantel och för- hindrar att en central virvel bildas i blandningsbehàllaren l6. Vid denna utföringsform av anordningen är flera funk- skovellös pumpning tioner förenade, en skovellös blandning, samt insprutning av mediet i gasrummet ovanför mediets yta.

Bottnen 4 i figur 4 uppvisar formen av en cirkelring med en central inloppsöppning 6 i mitten, medan bottnen 4 i fig. 5 458 122 16 uppvisar flera inloppsöppningar 6, som är anordnade sym- metriskt omkring bottnens 4 mitt.

Figur 6 visar en utföringsform av anordningen för fermente- ring eller kultivering av mikroorganismer, där vid celler- nas tillväxt kultiveringsmediet upptjockas och mot slutet av fermenteringen bildas av den ursprungliga tunnflytande vätskan en vätska med honungsliknande eller puddingkonsi- stens.

Anordningen inkluderar en fermenteringsbehållare 20, som är försedd med en botten och ett lock, i vilka lager 21 är anordnade för en ihålig rotor 1 med en vertikal axel 2.

En del av rotorn 1 bildar en sugansats 24, i vilken in- loppsöppningen 27 befinner sig.

Rotorn 1 uppvisar vidare en cylinderformad mantel 14, en cirkelformad botten 4 med en central inloppsöppning 6 för tillförsel av mediet till rotorn 1. I manteln 14 är en rad av öppningar 28 anordnade för mediets bortförsel från rotorn 1. De övre öppningarna 28 har formen av munstycken . Axeln 2 drivs av en elektromotor 18 med en varvtals- regulator. Axeln 2 är förbunden med rotorns 1 mantel 14 medeLst varandra korsande strävor 19.

I fermenteringsbehållaren 20 är vid dess periferi sym- metrisk: i förnåiianae till 'axeln 4 anslag 17 i form av vertikala stänger anordnade. De är fästa på fermen- teringsbehållarens 20 botten och på dess lock. Anslag- en 17 förhindrar att en central virvel uppstår, som annars skulle bildas i fermenteringsbehållaren till följd av rotorns rotation.

Fermenteringsbehållaren 20 har tvâ huvudarbetsrum, ett_ _ undre för en flytande fas och ett övre för en gasformig fas.

Ett tredje arbetsrum bildas i rotorn. Vid rotering av den cylindriska rotorn 1, som medelst sin underdel är nedsänkt i 458 122 17 vätskan i vätskerummet, inkommer det flytande mediet via den centrala öppningen 6 i bottnen 4 i rotorn l, lyftes längs en stigande spiral och via utloppsöppningar 28 i manteln 14 el- ler via munstycken 15 återsprutas mediet i form av droppar från rotorn l till fermenteringsbehâllaren 20, och närmare bestämt till dess övre arbetsrum, som innehåller gas. Dä dropparna slår emot ett stationärt anslag 17 i behållaren 20 eller mot fermenteringsbehàllarens 20 innervägg splittras de, varefter vätskan nedrinner längs fermenteringsbehàllarens 20 väggar i form av en tunn film och via vätskans yta åter in- träder i vätskan, son1 befinner sig i fermenteringsbehål- larens 20 undre del. l arbetsrummet som innehåller gas uppstår därvid en intensiv diffusion av gas in i det flytande mediet, t.ex. en intensiv oxidation av de växande cellerna av mikroorganismer, som jäses i fermenteringsbehállaren 22.

Genom rotationen hos rotorns l undre del, som är nedsänkt i vätskan, sker en intensiv blandning av kultiveringsmediet i vätskerummet.

Vid en bestämd inställning av munstyckena 15 eller utlopps- öppningarna 28 i manteln_l4 och vid ett lämpligt rotorvarv- tal uppkommer i vätskan, som befinner sig i rotorns l inre, ett nödvändigt tryck till följd av centrifugalkraften, så att genom detta tryck det flytande mediets utlopp över mediets yta kan utnyttjas, t.ex. för desintegrering av under fermenteringen bildat skum, vilket bidrager till att fermen- teringens verkningsgrad ökar och också till att de energe- tiska kraven minskar, varigenom det ej blir nödvändigt att använda Én skumdämpningsvätska eller andra energetiskt krä-_ vande skumdämpningsanordningar.

Fermenteringsbehàllarens 20 botten har en speciell form. I bottnens mitt är en fördjupning, i vilken rotorn l är in- skjuten medelst sin undre del, som bildar den undre ansatsen 458 122 18 24. Ansatsen 24 garanterar en fullständig utsugning av det flytande mediet från fermenteringsbehållarens 20 botten.

Anordningen enligt uppfinningen för fermentering är använd- bar för fermentering av medier av alla slag, såväl läg- viskösa medier som högviskösa. vidare av medier, som under fermenteringen ändrar viskositet eller bildar suspensioner med styckvisa eller fiberformade produkter och för alla vätskor som ej är av newtonskt slag.

Figur 7 visar schematiskt en flyttbar blandningsanordning, som är lagrad i en stationär behållare 23. I behållarens 23 mantel är anslag l7 anordnade, vilka i behâllarens 23 undre del bildar lokala virvlar och turbulenser i det blandade mediets flytande del, och i behàllarens 23 övre del för att till fina droppar splittra det från utloppsöppningarna 28 i rummet ovanför medieytan utträdande mediet. Anslagen 17 i behâllarens 23 övre och undre del är förbundna genom pelare 22.

Rotorns l undre del är nedsänkt i vätskan i blandningsbe- hållaren_20, medan den övre delen uppskjuter över vätskan.

Rotorns l övre rand är tillsluten av ett lock 5. Ameln 2 är på rotorns l lock 5 och medelst en sträva 19 förbunden med rotorns l mantel 14.

Blandningsanordningens verkningssätt är analogt med det vid anordningen i fig. 6, med undantag av att anslagen 17 (in- byggnadselement) ej är beståndsdelar av rotorns l behållare 23 och ej av blandningsbehâllaren 20k Denna anordning är i likhet med den ovan beskrivna lämplig också för polymerisation och för andra reaktioner med tunn- flytande och även högviskösa flytande medier för bearbetning av dyiga och industriavloppsvatten eller dylikt.

Fig. 8 visar en skolvellös pump, som sprutar det lyfta mediet åt sidorna, vilken pump är lagrad i en stationär be- 458 122 19 hållare 23, vars undre del bildar ett delvis stationärt skydd 25, som omger den undre, under medieytan hedsänkta delen av rotorn l, varigenom den förhindrar att mantelns 14 yttervägg och den roterande rotorns l botten 4 kommer i kon- takt med det flytande mediet under dess yta. Anslag 17 be- finner sig endast i behållarens 23 övre del.

Skyddet 25 har under medieytan en liknande funktion som an- l7 eller eftersom det förhindrar att en central virvel uppstår i det slag andra inbyggnadselement under medieytan, flytande mediet. I detta fall blandas mediet i undre delen ej genom kontakt med mantelns 14 ytterväggar, utan rotorn l har framförallt funktionen av en självsugande nedsänkt pump, där det lyfta mediet utsprutas i omgivningen på förutbestämd höja. ordnad, I behâllarens 23 undre del är lämpligen en sugkorg an- som har en filtrerande funktion.

Den i fig. 8 illustrerade anordningen är exempelvis använd- bar inom fluidtekniken, för kylning av vätskor, för tork- ning av pulverformiga medier, för befuktning av mark e.d.

Anordningen är universell. Det är särskiljande i vilket medium anordningen enligt uppfinningen arbetar, om den ej är nedsänkt, t.ex. i en vätska (som pump), eller om den är helt (helt eller om den är nedsänkt endast delvis i vätskan (t.ex. som nedsänkt i vätskan nedsänkt blandningsanordning), fermenteringsanordning för kultivering av mikroorganismer).

Den är användbar för olika sätt för bearbetning av rinnande eller flytande medier med varje konsistens, särskilt inom kemi, farmakologi, maskinbyggnad, värmeteknik (värme- växlare), vattenreningsanläggningar, vattenverk, vid till- verkningš av färger och lacker, men också inom andra_ industriföretag och inom lantbruket (befuktning, torkning av fodermedel, av säd, dosering av fodermedel, av flytande gödselmaterial eller dylikt).

Anordningen enligt uppfinningen är på grund sin konstruktiva enkelhet också användbar för bearbetning av aggressiva 458 '122 vätskor (syror, lutar) och eventuellt också avgaser. Inom nämnda fackområden kommer den till sin rätt såväl såsom tillverkningsenhet som såsom laboratorienhet.

Anordningen kan arbeta under godtyckliga förhållanden t.ex. temperaturer, tryck, även i vakuum, i ett elektriskt, magne- tiskt eller annat kraftfält och så vidare.

En ytterligare fördel är, att anordningen har enkel kon- struktidn och att dess tillverkning kräver ringa arbetsin- sats och ställer mindre krav än liknande anordningar. En serietíllverkning vore exempelvis genomförbar av lämplig plast i en sprutpress.

Claims (10)

-..-.~ l-»hufl-f i -.-:-«-.:\,,.t~_«»--->- ,... _,....,..,. . _ ...v-...u-.ayr- ~. v I - - m: . 10 15 20 25 30 458 122 21 Patentkrav

1. Anordning för att blanda och/eller lyfta ett medium i vâtskeform, särskilt för fermentering av mikroorganismer. vilken anordning innefattar en ledning eller behållare. från vilken mediet pumpas eller i vilken mediet blandas. en ihålig rotor (1). vilken är roterbar kring en vertikal axel, k ä n - n e t e c k n a d av att rotorns insida är väsentligen jämn och parallell med rotationsaxeln. att rotorns rotationsaxel är excentriskt placerad i blandningsbehällaren (16), vilkens: väggar innefattar vertikala anslag (17) för att alstra lokala virvlar. och att rotorn (1) innefattar en bottenvägg (4). vilken är försedd med åtminstone en inloppsöppning (6) anordnad i bottenväggens centrala parti för tillförsel av mediet från ledningen (8. 26) eller behållaren (16. 20. 23) till rotorn. organ (9. 15. 28) för att uttömma mediet från rotorn. drivorgan (2, 18, 19) för att rotera rotorn med en sådan hastighet att mediet på grund av centri- fugalkraften inuti rotorn går från dess botten till dess övre del, varvid ytan hos mediet har formen av en paraboloid.

2. Anordning enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att rotorns (1) botten (4) har cirkelringform och en central öpp- ning (6) eller att flera inloppsöppningar (6) är anordnade i bottnen (4) utanför dennas mitt: företrädesvis symmetriskt omkring mitten.

3. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att rotorn (l) är försedd med ett lock (S), varvid utloppsöppning- ar (7) är utbildade i rotorns (1) lock (5). i dess mantel (14) eller eventuellt i dess botten (4). u,

4. Anordning enligt något av kraven 1-3. k ä'n n e t e c k - n a d av att utlopps- och/eller inloppsöppníngarna (6, 7) uppvisar olika form eller är försedda med munstycken (15), díffusörer (8. 9) eller andra ansatser (24), som påverkar strömningen. mängden och formen av det via öppningarna (6. 7) utträdande eller tillförda mediet.

5. Anordning enligt något eller några av kraven 1-4, k ä n - 458 122 10 20 25 30 22 n e t e c k n a d av att bottnen (4) och locket (5) är cir- kelformat och försett med en central öppning (6, 7) för till- försel och bortförsel av mediet till respektive från rotorn (1), varvid öppningarna (6. 7) är försedda med diffusörer (8, 9) för att likríkta det i rotorn (1) ínträdande och från rotorn utträdande mediet.

6. Anordning enligt något eller nâgra av kraven l-5. n e t e c k n a d k ä n - av att í fermenterings- eller blandningsbe- 16) är anslag (17) eller andra inbyggnadselement fästa í rummet under och/eller över medieytan. hållareU'(20.

7. Anordning enligt något eller nâgra av kraven 1-6. n e t e c k n a d k ä n - av att rotorns (l) axel (2) är roterbart lagrad i huvudramen (3) i blandningsbehållaren (16, 20) eller i en stationär behållare (23) för rotorn (l).

8. Anordning enligt krav 7, anslag (17), k ä n n e t e c k n a d av att en sugkorg eller andra inbyggnadselement är delar av den stationära behållaren-

9. Anordning enligt något eller nâgra av kraven 1-8. k ä n - n e t e c k n a d av att rotorns (1) undre del, som är avpas- sad för nedsänkning i mediet. är omgiven av ett stationärt skydd (25). som uppvisar ett rör (26) för tillförsel av mediet vid rotorns (1) botten (4).

10. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c K n a d av att det stationära skyddet (25) är fäst på blandníngsbenållaren (16. 20) på anordningens huvudram (3) eller är en del av den stationära behållare (23), i vilken rotorn (1) är lagrad.