WO1995011744A1 - Distributor element - Google Patents

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WO1995011744A1
WO1995011744A1 PCT/CH1994/000206 CH9400206W WO9511744A1 WO 1995011744 A1 WO1995011744 A1 WO 1995011744A1 CH 9400206 W CH9400206 W CH 9400206W WO 9511744 A1 WO9511744 A1 WO 9511744A1
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WO
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distribution
distribution element
casting
clusters
element according
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Application number
PCT/CH1994/000206
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German (de)
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Inventor
Theodor Hirzel
Original Assignee
Unipor Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G7/00Devices for assisting manual moving or tilting heavy loads
    • B65G7/02Devices adapted to be interposed between loads and the ground or floor, e.g. crowbars with means for assisting conveyance of loads
    • B65G7/06Devices adapted to be interposed between loads and the ground or floor, e.g. crowbars with means for assisting conveyance of loads using fluid at high pressure supplied from an independent source to provide a cushion between load and ground
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/04Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices using osmotic pressure using membranes, porous plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G47/00Article or material-handling devices associated with conveyors; Methods employing such devices
    • B65G47/74Feeding, transfer, or discharging devices of particular kinds or types
    • B65G47/90Devices for picking-up and depositing articles or materials
    • B65G47/91Devices for picking-up and depositing articles or materials incorporating pneumatic, e.g. suction, grippers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/12Activated sludge processes
    • C02F3/20Activated sludge processes using diffusers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to a distribution element for distributing fluids according to the preamble of patent claim 1.
  • the distribution of fluids plays an increasingly important role and makes an increasing contribution to solving pending problems.
  • the distribution of fluids plays a role, for example, when it comes to a mass transfer between a gas and a liquid or a chemical reaction.
  • the distribution of fluids also plays a role when it comes to directing a gas or liquid from a pipe to where work is to be done or more generally to be achieved.
  • Known gassing elements are to be considered as an example of such distribution elements where such distribution processes take place. These consist, for example, of a planar distribution element which is acted upon by the gas on one side and which is wetted by a liquid on the other side.
  • distribution elements for example, membranes are known, which are interspersed with the smallest slits, or porous materials with passages and cavities through which the gas is pressed, so that it emerges on the wetted side against the pressure of the liquid.
  • a porous This material is used, for example, ceramic materials, sintered materials, bodies made of quartz sand bonded with epoxy resin or similar materials consisting of granular material. The individual grains are welded, as with sintered metal, or glued. If the material is not compressed too much, it can have continuous cavities that open into the surfaces and thus also form passages for the gas.
  • the ceramic materials have a structure made of a compact material that has pores and cavities. Such ceramic materials are designed as plates or candles.
  • a disadvantage of such known gassing elements is that the passages in the material often do not have very fine cross sections, so that the gas forms relatively large bubbles when it emerges from the wetted surface, which then rise relatively quickly in the liquid.
  • the mass transfer on the surface of the gassing element is thus relatively good, but rather poor in zones that are at a certain distance from it.
  • a common air cushion element can be regarded as another example of such a distribution element.
  • such has one or more nozzles or other drive and outlet means for the air, which are arranged next to one another and are directed towards a space which is closed on all sides.
  • One side of this room is formed by the surface, e.g. a floor, against which the air cushion element is to be supported.
  • Other sides of this room are usually delimited by a rubber end element.
  • a disadvantage of such air cushion elements is that their nozzles or other drive means must be followed by a room in which the air can be distributed laterally or even parallel to the floor, so that a continuous air cushion with a certain width is created.
  • This means that such conventional air cushion elements are no small Have overall height and are often composed of a larger number of components such as nozzles, which are often also to be manufactured individually.
  • the end elements are relatively expensive and vulnerable and, moreover, are exposed to an aging process.
  • the distribution element is made of a material that has a channel system that distributes the fluid much more finely.
  • the material consists not only of individual particles, but also of scaffolds or agglomerates that form walls of channels in the channel system. Since the clusters consist of granular material which is bound by a binder, it is possible to influence the formation (quantity and arrangement) of the clusters and thus also of the channels already during the production of the material and thus to ensure that optimal conditions for the distribution of the fluid are present.
  • such distribution channels are formed by elements which already act as known casting cores as parts of the casting mold when the distribution element is produced in a casting process. Subsequent processing of the cast distribution element is thus unnecessary. If, for example, the distribution element is used to generate an air cushion between the distribution element and a base area, for example to lift loads, this means that the fluid, here the air, emerges from a large number of pores or nozzles arranged on a surface that a fluid layer is formed between the surface and the base, which lifts the surface.
  • the advantage of the distribution element according to the invention lies in the fact that these forces build up directly at the exit of the fluid from the pores and since the material in which the pores are embedded is solid and stiff Forms body, the fluid is also supported directly on the surface next to the individual pores. This means that the fluid layer can be very thin. However, this means that no special precautions have to be taken in order to prevent the fluid from flowing off to the side, because because of the very large surface area compared to the height of the fluid layer, very little fluid can flow off to the side anyway.
  • Another advantage lies in the simple manufacture and easy maintenance.
  • the channels that distribute the fluid have extremely small cross-sections, they are also less prone to clogging, especially when the clogging material comes from outside, which means that such distribution elements are more durable. Special cleaning there is no need for any procedures.
  • such distribution elements can be cast directly or produced from a semi-finished product, a pre-cast material, by post-processing.
  • FIG. 1 shows a cross section through a distribution element according to the invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the same distribution element
  • FIG. 3 shows a detail of the same
  • FIGS. 4 and 5 each another embodiment
  • FIG. 8 shows a device for producing such a distribution element
  • FIG. 9 shows another device
  • Figure 10 shows another device for producing a distribution element.
  • FIG. 1 shows as a distribution element a gassing element 1 with a distribution body in the form of a flat cylinder, on average along a line AA according to FIG. 2.
  • a spirally extending distribution channel 2 is arranged therein, which at one end 3 is directed outwards is open and closed at the other end 4 and the surface of which forms an entry surface for the gas.
  • the turns 5, 6, etc. of the distribution channel 2 are fixed in their position relative to one another by a spacer 7, which is shown by a broken line, which is particularly important in the manufacture. Additional spacers 8, 9 and 10 are also provided.
  • the gassing element 1 also consists of a material 56, as described with reference to FIGS. 6 and 7. In order to obtain a continuous distribution channel 2, it is also possible to return the end 4 to the end 3.
  • FIG. 2 shows the gassing element from FIG. 1 in section along a line B-B.
  • the end 3 is attached to the actual gassing element 1 via a flange 11.
  • FIG. 3 shows a section 12 of the distribution channel 2 from FIGS. 1 and 2, or that part thereof, which does not consist of the material 56 (FIG. 1), but is surrounded by it. Such sections are thus inserted into the distribution body.
  • This section consists of a tubular filter element 13 with pores 15 and a support spiral 14.
  • the filter element 13 preferably consists of a porous fabric, for example of glass fibers.
  • FIG. 4 shows a further example of a distribution element 16 without distribution channels, but preferably with a distribution space 17, via which it is connected, for example, to a gas supply 18. If the gas should only emerge on certain surfaces, such as, for example, on the top surface 19, the other surfaces are sealed by a seal 20.
  • This seal 20 can for example consist of a coloring or lacquer layer or from another - 7 -
  • FIG. 5 shows a further example of a distribution element 21 which consists of an upper part 22 made of the material provided with channels.
  • Distribution channels 23 are provided therein, the walls 24, 25 of which can be lined with a fabric, for example.
  • the distribution channels 23 are connected via connection channels 26 to a main channel 27, which is connected to a fluid supply 28.
  • the distribution channels 23 and connecting channels 26, which are open on one side, and the entire upper part 22 are covered on one side by a cover 29 which, if it is not intended to serve for distribution, can also be made of any other material. It is advantageously detachably connected to the upper part in a manner known per se and therefore not shown here, so that it can be removed for cleaning the channels.
  • FIG. 6 schematically shows a distributing element 30 made of the material that has already been better described above and below, on which an inlet surface 31 for the fluid is provided.
  • This entry surface 31 could, for example, correspond to the cross section of a pipe placed there, which acts on it with fluid.
  • Channels are present in the material which can have very complicated courses and which on the one hand open into the entry surface 31 and on the other hand into the other surface parts 37, 38, 39 and 40.
  • a limited selection of these channels is designated by reference numerals 32, 33, 34, 35 and 36. It should be noted that these channels can also have sections 41 or 42 which do not correspond to the general direction of the fluid flow, but also run transversely thereto or in the opposite direction. This direction is indicated here by arrow 43, for example.
  • the fluid can also be returned to the same surface 37 into which it entered.
  • the outlet surfaces 37, 38, 39, 40 for the fluid are many times larger than the inlet surface 31, which also applies to the 1 applies. This also slows the fluid flow towards the outlet, which also contributes to a smaller pressure drop.
  • FIG. 7 shows schematically the structure of the material from which the distribution element is made. This shows the individual clusters 44 and the individual grains or particles 45 from which each cluster 44 is constructed. Such a material is already known from European Patent Application No. 0 486 421 and its production is also described there.
  • the individual clusters are composed of the particles which are connected by a first binder and the clusters are in turn attached to one another by a second binder. Channels 46, which are delimited by clusters 44, can also be seen.
  • the outer boundary surfaces 61 of the clusters form the outer boundaries of the channels 46.
  • FIG. 8 schematically shows part of a device 50 in which such a distribution element 51 can be produced.
  • a mold 52 that is open on one side, a distribution channel system 53 and a starting material are provided.
  • the inner surfaces 60 of the mold define the possible entry and exit surfaces of the distribution element.
  • the starting material consists of a granulate which is composed of particles and a first binder which have been pretreated in such a way that they form clusters.
  • a part of a starting material 54 consisting of clusters is first poured into the mold 52.
  • the distribution channel system 53 is then inserted so that it now rests on the starting material 54 which has already been filled.
  • the material 54 can already be slightly pre-compressed.
  • the rest of the material 54 is then filled in and distributed so well that no large cavities, for example between the windings 5, 6, etc., are formed.
  • a cover or a press plate 55 is then placed on top and the whole is compressed under a press and heated at the same time.
  • the second can Cure the binder and a hard material of the type already mentioned is formed.
  • the distribution element can be lifted out of the mold. Any extensions that have arisen during casting are preferably broken off. For this reason, such processing should only be carried out on surfaces that are not intended as entry or exit surfaces for the fluid. This applies at least to the case that the distribution element is used, for example, for the introduction of gas into a liquid. It should be noted that the inner surfaces of the distribution channel system 53 also define entry surfaces of the distribution element.
  • the mode of operation of the distribution element produced in this way for the introduction of gas into a liquid is as follows: for example, gas is introduced into the distribution channel 2 via the open end 3 and this occurs on the entire surface of the distribution channel 2 into the material 56, where it searches for a way to the surface 57 through the channels mentioned in the material 56. There it exits through pores 58 (FIG. 7). Under the effect of the surface tension of the liquid into which the gas enters, bubbles form which grow, stabilize or detach and rise when sufficient fluid flows in. A constant gas - liquid exchange takes place.
  • Contamination in the distribution channel can be blown out periodically.
  • a closable opening 59 can also be provided subsequently.
  • the distribution channels can also be created according to a different pattern. However, cleaning these channels is easier if only as few channels as possible end "blindly”.
  • the gassing element can either be free, that is to say surrounded by the liquid on all sides, or it can also be arranged in a battery, that is to say directly next to other identical elements.
  • the gassing element always forms a self-supporting "block", ie it has sufficient rigidity of its own so that it does not have to be supported in this sense. Even a relatively small thickness of the material gives a good distribution of the gas.
  • FIG. 9 shows a further embodiment of a distribution element, which is designed to allow a fluid, for example air, to escape at an end face 65, so that an air layer 67 is formed between a base 66 and the end face 65, which separates the distribution element 68 therefrom takes off against gravity.
  • the distribution element 68 essentially has the structure which is already known, but is enclosed by a fixed housing 69 which is open towards the end face 67.
  • the distribution body 70 and the housing 69 together form the end face 65.
  • the housing 69 protrude very slightly, as can be seen at the point denoted by 71, in order to laterally enclose the air layer.
  • the fact that a fluid supply 72 is arranged laterally here results in a particularly low overall height for such distribution elements. The overall height is very low because of the properties of the material from which the distribution body is made.
  • FIG. 10 shows further method steps which are important if, for example, a distribution element according to the invention is used to serve as a hoist.
  • An object can be lifted by suction or pushing it relative to the distribution element.
  • the housing 69 described above also serves as a casting mold. Des ⁇ sen of the distribution body 70 takes place as already described.
  • both the housing 69 and the Distribution body 70 are processed by a known processing such as is suitable for example for metal, so that the end face is created.
  • a bore 74 for a fluid connection can then be made, which opens into a distribution channel 75.
  • spacers are provided between the individual sections of the distribution channel 75. For the sake of simplicity, however, these are not specifically shown here.
  • the material from which the distribution body is made can be constructed very differently. Particles made of metal or metal oxides, in particular particles based on aluminum, such as e.g. Aluminum, aluminum alloys or aluminum oxide. Mineral substances can also be provided as particles. Binders made from epoxy resin have proven particularly useful. The particles preferably have a predominantly uniform size of 45-160 microns. The porosity or the formation of channels can be influenced by the duration of the mixing process of the particles with the binder, the clusters forming, and by the type of mixture. Dragging and placing the mass is particularly cheap.
  • the distribution element according to the invention for a fluid can thus serve various purposes. As described above, it can serve to introduce a first fluid into a second fluid or to mix two fluids etc. It can also serve to build up forces, suction forces, pressure forces and thus serve as a bearing element or for lifting loads to such an extent that the static friction and the sliding friction between solid bodies are eliminated.
  • the friction of a fluid on a surface against which a fluid flows can also be influenced by designing the surface against which the fluid flows as a distribution body, on which the emerging fluid forms a boundary layer which influences the resistance of the fluid against the surface against which it flows belittles.
  • Such distribution elements can also be used for the distribution of hot air or steam and thus not only for the distribution of Substances but are used in the main purpose for distributing the associated physical parameters or properties such as heat, heat capacity etc.
  • steam can be distributed from a steam line in such a way that the steam is distributed over a large area. In this way, large areas and also non-contiguous areas separated by edges can be heated uniformly, or a uniform heat transfer can take place on such an area. Further applications are therefore conceivable within this framework, which are not specifically described here but nevertheless belong to the invention.

Abstract

In order to distribute fluids as finely as possible and with low pressure loss by means of a distributor element having a distributing body, the distributing body is made of a material (56) provided with pores connected to a channel system. The channel system is formed by the outer delimiting surfaces of clusters that in turn consist of particles, and connects the inlet surface with the outlet surface of the distributing body. Distributing surfaces (2) that distribute the fluid in the distributing body before the fluid enters and flows through the distributing body are arranged in the distributing body.

Description

VERTEILELEMENT DISTRIBUTION ELEMENT
Die Erfindung betrifft ein Verteilelement zum Verteilen von Fluiden gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a distribution element for distributing fluids according to the preamble of patent claim 1.
In der heutigen Technik spielt das Verteilen von Fluiden eine immer wichti- gere Rolle und leistet immer häufiger einen Beitrag zur Lösung anstehender Probleme. Das Verteilen von Fluiden spielt beispielsweise dann eine Rolle, wenn es darum geht einen Stoffaustausch zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit oder eine chemische Reaktionn zu bewirken. Das Verteilen von Fluiden spielt auch eine Rolle, wenn es darum geht, ein Gas oder eine Flüs- sigkeit aus einer Leitung dorthin zu leiten, wo eine Arbeit zu leisten oder ganz allgemein eine Wirkung zu erzielen ist.In today's technology, the distribution of fluids plays an increasingly important role and makes an increasing contribution to solving pending problems. The distribution of fluids plays a role, for example, when it comes to a mass transfer between a gas and a liquid or a chemical reaction. The distribution of fluids also plays a role when it comes to directing a gas or liquid from a pipe to where work is to be done or more generally to be achieved.
Als Beispiel solcher Verteilelemente wo solche Verteilvorgänge ablaufen sind bekannte Begasungselemente zu betrachten. Diese bestehen beispielsweise aus einem flächenhaft ausgebildeten Verteilelement, das auf einer Seite durch das Gas beaufschlagt ist und das auf der anderen Seite durch eine Flüssigkeit benetzt wird. Als Verteilelemente sind beispielsweise Membranen, die mit kleinsten Schlitzen durchsetzt sind, oder poröse Materialien mit Durchgängen und Hohlräumen bekannt, durch die das Gas hindurchgepresst wird, so dass es auf der benetzten Seite gegen den Druck der Flüssigkeit austritt. Als porö- ses Material werden beispielsweise Keramikmaterialien, Sinterwerkstoffe, mit Epoxyharz gebundene Körper aus Quarzsand oder ähnliche aus körnigem Material bestehende Werkstoffe verwendet. Darin sind die einzelnen Körner verschweisst, wie beim Sintermetall, oder verklebt. Ist der Werkstoff nicht zu stark verdichtet, so kann er durchgehende Hohlräume aufweisen, die in die Oberflächen münden, und die somit auch Durchgänge für das Gas bilden. Bei den Keramikmaterialien liegt eine Struktur aus einem kompakten Material vor, das Poren und Hohlräume aufweist. Solche Keramikmaterialien werden als Platten oder Kerzen ausgebildet.Known gassing elements are to be considered as an example of such distribution elements where such distribution processes take place. These consist, for example, of a planar distribution element which is acted upon by the gas on one side and which is wetted by a liquid on the other side. As distribution elements, for example, membranes are known, which are interspersed with the smallest slits, or porous materials with passages and cavities through which the gas is pressed, so that it emerges on the wetted side against the pressure of the liquid. As a porous This material is used, for example, ceramic materials, sintered materials, bodies made of quartz sand bonded with epoxy resin or similar materials consisting of granular material. The individual grains are welded, as with sintered metal, or glued. If the material is not compressed too much, it can have continuous cavities that open into the surfaces and thus also form passages for the gas. The ceramic materials have a structure made of a compact material that has pores and cavities. Such ceramic materials are designed as plates or candles.
Ein Nachteil solcher bekannter Begasungselemente besteht darin, dass die Durchgänge im Werkstoff oft nicht sehr feine Querschnitte aufweisen, sodass das Gas beim Austritt aus der benetzten Oberfläche relativ grosse Blasen bildet, die dann relativ rasch in der Flüssigkeit aufsteigen. Der Stoffaustausch ist so zwar an der Oberfläche des Begasungselementes relativ gut, dafür aber eher schlecht in Zonen, die einen gewissen Abstand dazu aufweisen.A disadvantage of such known gassing elements is that the passages in the material often do not have very fine cross sections, so that the gas forms relatively large bubbles when it emerges from the wetted surface, which then rise relatively quickly in the liquid. The mass transfer on the surface of the gassing element is thus relatively good, but rather poor in zones that are at a certain distance from it.
Als anderes Beispiel für ein solches Verteilelement kann ein gebräuchliches Luftkissenelement angesehen werden. Typischerweise weist ein solches eine oder mehrere Düsen oder andere Antriebs- und Austrittsmittel für die Luft auf, die nebeneinander angeordnet und gegen einen nach allen Seiten abge¬ schlossenen Raum gerichtet sind. Eine Seite dieses Raumes ist durch diejeni¬ ge Fläche, z.B einen Boden gebildet, gegen den sich das Luftkissenelement abstützen soll. Weitere Seiten dieses Raumes sind üblicherweise durch ein Abschlusselement aus Gummi abgegrenzt.A common air cushion element can be regarded as another example of such a distribution element. Typically, such has one or more nozzles or other drive and outlet means for the air, which are arranged next to one another and are directed towards a space which is closed on all sides. One side of this room is formed by the surface, e.g. a floor, against which the air cushion element is to be supported. Other sides of this room are usually delimited by a rubber end element.
Ein Nachteil solcher Luftkissenelemente besteht darin, dass deren Düsen oder anderen Antriebsmitteln ein Raum nachgeschaltet werden muss, in dem sich die Luft seitlich oder eben parallel zum Boden verteilen kann, so dass ein zusammenhängendes Luftkissen mit einer bestimmten Breite entsteht. Das bedeutet, dass solche herkömmlichen Luftkissenelemente eine nicht geringe Bauhöhe aufweisen und oft aus einer grösseren Anzahl Bauelemente wie Düsen zusammengesetzt sind, die oft auch einzeln zu fertigen sind. Die Ab¬ schlusselemente sind aber relativ teuer und verletzlich und zudem einem Alterungsprozess ausgesetzt.A disadvantage of such air cushion elements is that their nozzles or other drive means must be followed by a room in which the air can be distributed laterally or even parallel to the floor, so that a continuous air cushion with a certain width is created. This means that such conventional air cushion elements are no small Have overall height and are often composed of a larger number of components such as nozzles, which are often also to be manufactured individually. However, the end elements are relatively expensive and vulnerable and, moreover, are exposed to an aging process.
Es ist nun die Aufgabe der Erfindung, ein Verteilelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, das die genannten Nachteile nicht aufweist, einen besonders einfachen Aufbau und eine einfache Herstellung und eine bessere, feinere Verteilung des Fluids ergibt.It is now the object of the invention to create a distribution element and a method for its production which does not have the disadvantages mentioned, results in a particularly simple structure and a simple production and a better, finer distribution of the fluid.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass das Verteilelement aus einem Werkstoff gefertigt wird, der ein Kanalsystem aufweist, das das Fluid wesentlich feiner verteilt. Dies wird dadurch erreicht, dass der Werkstoff nicht nur aus einzelnen Partikeln, sondern auch aus Güstern oder Agglomeraten besteht, die Wandungen von Kanälen des Kanalsystems bilden. Da die Cluster aus körnigem Material bestehen, das durch einen Binder gebunden ist, hat man die Möglichkeit schon bei der Herstellung des Materials die Ausbildung (Menge und Anordnung) der Cluster und somit auch der Kanäle zu beein¬ flussen und so dafür zu sorgen, dass optimale Bedingungen für die Verteilung des Fluids vorliegen.According to the invention, this is achieved in that the distribution element is made of a material that has a channel system that distributes the fluid much more finely. This is achieved in that the material consists not only of individual particles, but also of scaffolds or agglomerates that form walls of channels in the channel system. Since the clusters consist of granular material which is bound by a binder, it is possible to influence the formation (quantity and arrangement) of the clusters and thus also of the channels already during the production of the material and thus to ensure that optimal conditions for the distribution of the fluid are present.
Geht es darum, mit dem Verteilelement ein Gas in eine Flüssigkeit ein¬ zuleiten, so bedeutet das auch, dass die einzelnen Blasen, die aus den Poren herauswachsen sehr klein gehalten werden können. Diese steigen dann nur langsam auf und fördern den Stoffaustausch auch in einiger Entfernung von der Pore aus der sie austreten. So kann das ganze Flüssigkeitsvolumen begast werden und beispielsweise, pro eingesetzter Energieeinheit, ein hoher Eintrag von Sauerstoff in Abwasser erreicht werden. Gemäss der Erfindung ist es möglich solche Begasungselemente plattenförmig auszubilden und dabei die untere wie die obere Hache zur Begasung heranzuziehen. Besonders wirksam wird die Arbeit des Verteilelementes dann erledigt, wenn die Wege zwischen derjenigen Fläche auf der das Gas eintritt und derje¬ nigen Fläche auf der Gas austritt nicht unnötig lang sind. Dies kann durch die Anordnung von Verteilkanälen für das Gas im Verteilelement erreicht wer¬ den. Durch diese Kürzung der Verteilwege kann auch der Druckabfall im Verteilelement herabgesetzt werden.If it is a matter of introducing a gas into a liquid using the distributing element, this also means that the individual bubbles which grow out of the pores can be kept very small. These then rise slowly and promote the exchange of substances even at a distance from the pore from which they emerge. In this way, the entire volume of liquid can be gassed and, for example, a high entry of oxygen into wastewater can be achieved per energy unit used. According to the invention, it is possible to design such gassing elements in the form of plates and to use the lower as well as the upper hook for gassing. The work of the distribution element is then carried out particularly effectively, if the paths between the area on which the gas enters and the area on which gas exits are not unnecessarily long. This can be achieved by arranging distribution channels for the gas in the distribution element. By reducing the distribution paths, the pressure drop in the distribution element can also be reduced.
Vorteilhafterweise werden solche Verteilkanäle durch Elemente gebildet, die schon beim Herstellen des Verteilelementes in einem Giessprozess als Teile der Giessform wie bekannte Giesskerne wirken. Damit wird eine nach¬ trägliche Bearbeitung des gegossenen Verteilelementes überflüssig. Geht es darum mit dem Verteilelement beispielsweise ein Luftkissen zwischen dem Verteilelement und einer Grundfläche zu erzeugen um bei¬ spielsweise Lasten zu heben, so bedeutet das, dass das Fluid, hier die Luft, aus sehr vielen auf einer Oberfläche angeordneten Poren oder Düsen austritt, so dass sich zwischen der Oberfläche und der Grundfläche eine Fluidschicht ausbildet, die die Oberfläche abhebt.Advantageously, such distribution channels are formed by elements which already act as known casting cores as parts of the casting mold when the distribution element is produced in a casting process. Subsequent processing of the cast distribution element is thus unnecessary. If, for example, the distribution element is used to generate an air cushion between the distribution element and a base area, for example to lift loads, this means that the fluid, here the air, emerges from a large number of pores or nozzles arranged on a surface that a fluid layer is formed between the surface and the base, which lifts the surface.
Sollen durch das austretende Fluid Kräfte ausgeübt werden, so liegt der Vor¬ teil des erfindungsgemässen Verteilelementes darin, dass sich diese Kräfte unmittelbar am Austritt des Fluids aus den Poren aufbauen und da das Mate- rial in dem die Poren eingelassen sind, einen festen und steifen Körper bildet, stützt sich das Fluid auch unmittelbar auf der Oberfläche neben den einzel¬ nen Poren ab. Das bedeutet, dass die Fluidschicht sehr dünn sein kann. Damit müssen aber keine speziellen Vorkehrungen getroffen werden, um das seitli¬ che Abfliessen des Fluids zu verhindern, denn wegen der im Vergleich zur Höhe der Fluidschicht sehr grossen Oberfläche, kann ohnehin nur sehr wenig Fluid seitlich abfliessen. Ein weiterer Vorteil liegt in der einfachen Herstel¬ lung und der problemlosen Wartung. Da die Kanäle, die das Fluid verteilen extrem kleine Querschnitte aufweisen, neigen sie auch weniger dazu sich zu verstopfen, vor allem wenn das verstopfende Material von aussen kommt, was bedeutet, dass solche Verteilelemente dauerhafter sind. Spezielle Reinigungs- verfahren erübrigen sich dabei. Zudem können solche Verteilelemente direkt gegossen oder aus einem Halbzeug, einem vorgegeossenen Material, durch Nachbearbeitung erzeugt werden.If forces are to be exerted by the exiting fluid, the advantage of the distribution element according to the invention lies in the fact that these forces build up directly at the exit of the fluid from the pores and since the material in which the pores are embedded is solid and stiff Forms body, the fluid is also supported directly on the surface next to the individual pores. This means that the fluid layer can be very thin. However, this means that no special precautions have to be taken in order to prevent the fluid from flowing off to the side, because because of the very large surface area compared to the height of the fluid layer, very little fluid can flow off to the side anyway. Another advantage lies in the simple manufacture and easy maintenance. Since the channels that distribute the fluid have extremely small cross-sections, they are also less prone to clogging, especially when the clogging material comes from outside, which means that such distribution elements are more durable. Special cleaning there is no need for any procedures. In addition, such distribution elements can be cast directly or produced from a semi-finished product, a pre-cast material, by post-processing.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert, wobeiIn the following the invention is explained in more detail using an example and with reference to the accompanying figures, wherein
Figur 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Verteilelement,FIG. 1 shows a cross section through a distribution element according to the invention,
Figur 2 einen Längsschnitt durch dasselbe Verteilelement,FIG. 2 shows a longitudinal section through the same distribution element,
Figur 3 eine Einzelheit desselben,FIG. 3 shows a detail of the same,
Figur 4 und 5 je eine weitere Ausführung,FIGS. 4 and 5 each another embodiment,
Figur 6 und 7 je eine schematische Darstellung des Aufbaus und der Wirk¬ ungsweise,6 and 7 each show a schematic representation of the structure and the mode of operation,
Figur 8 eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Verteilelementes zeigen,FIG. 8 shows a device for producing such a distribution element,
Figur 9 eine weitere Vorrichtung undFigure 9 shows another device and
Figur 10 eine weitere Vorrichtung zur Herstellung eines Verteilelementes.Figure 10 shows another device for producing a distribution element.
Figur 1 zeigt als Verteilelement ein Begasungselement 1, mit einem Verteil¬ körper in der Form eines flachen Zylinders, im Schnitt längs einer Linie A-A gemäss Fig. 2. Darin ist ein spiralförmig verlaufender Verteilkanal 2 angeord¬ net, der am einen Ende 3 nach aussen offen und am anderen Ende 4 ver- schlössen ist und dessen Oberfläche eine Eintrittsfläche für das Gas bildet. Die Windungen 5, 6 usw. des Verteilkanal es 2 sind durch einen Abstands¬ halter 7, der durch eine unterbrochene Linie dargestellt ist, in ihrer Lage zu¬ einander fixiert, was insbesondere bei der Herstellung von Bedeutung ist. Weitere Abstandshalter 8, 9 und 10 sind ebenfalls vorgesehen. Das Begas¬ ungselement 1 besteht im übrigen aus einem Werkstoff 56, wie er anhand der Figuren 6 und 7 beschrieben ist. Um einen durchgehenden Verteilkanal 2 zu erhalten, ist es auch möglich, das Ende 4 zum Ende 3 zurückzuführen.FIG. 1 shows as a distribution element a gassing element 1 with a distribution body in the form of a flat cylinder, on average along a line AA according to FIG. 2. A spirally extending distribution channel 2 is arranged therein, which at one end 3 is directed outwards is open and closed at the other end 4 and the surface of which forms an entry surface for the gas. The turns 5, 6, etc. of the distribution channel 2 are fixed in their position relative to one another by a spacer 7, which is shown by a broken line, which is particularly important in the manufacture. Additional spacers 8, 9 and 10 are also provided. The gassing element 1 also consists of a material 56, as described with reference to FIGS. 6 and 7. In order to obtain a continuous distribution channel 2, it is also possible to return the end 4 to the end 3.
Figur 2 zeigt das Begasungselement aus Fig. 1 im Schnitt längs einer Linie B- B. Dabei erkennt man das offene Ende 3 und Windungen 5, 6 des Verteilka- nales 2 sowie die Abstandhalter 7 und 10, die hier beispielsweise als wellen¬ förmig gebogene Blechteile ausgebildet sind. Natürlich sind andere Ausfüh¬ rungen ebenfalls denkbar aber hier nicht gezeigt. Das Ende 3 ist über einen Flansch 11 am eigentlichen Begasungselement 1 festgemacht.FIG. 2 shows the gassing element from FIG. 1 in section along a line B-B. Here one can see the open end 3 and turns 5, 6 of the distribution channel 2 and the spacers 7 and 10, which here are curved, for example, as waves Sheet metal parts are formed. Of course, other designs are also conceivable, but are not shown here. The end 3 is attached to the actual gassing element 1 via a flange 11.
Figur 3 zeigt einen Abschnitt 12 des Verteilkanales 2 aus Fig. 1 und 2, bzw. denjenigen Teil davon, der nicht aus dem Werkstoff 56 (Fig. 1) besteht, aber von diesem umgeben ist. Solche Abschnitte sind somit in den Verteilkörper eingesetzt. Dieser Abschnitt besteht aus einem schlauchförmigen Filterele¬ ment 13 mit Poren 15 und aus einer Stützspirale 14. Das Filterelement 13 besteht vorzugsweise aus einem porösen Gewebe, beispielsweise aus Glasfa¬ sern.FIG. 3 shows a section 12 of the distribution channel 2 from FIGS. 1 and 2, or that part thereof, which does not consist of the material 56 (FIG. 1), but is surrounded by it. Such sections are thus inserted into the distribution body. This section consists of a tubular filter element 13 with pores 15 and a support spiral 14. The filter element 13 preferably consists of a porous fabric, for example of glass fibers.
Figur 4 zeigt ein weiteres Beispiel eines Verteilelementes 16 ohne Verteilka¬ näle, vorzugsweise wohl aber mit einem Verteilraum 17, über den es beispiels¬ weise an eine Gaszuführung 18 angeschlossen ist. Soll das Gas nur an bestim¬ mten Flächen austreten, wie beispielsweise an der Deckfäche 19, so sind die anderen Flächen durch eine Abdichtung 20 abgedichtet. Diese Abdichtung 20 kann beispielsweise aus einer Färb- oder Lackschicht oder aus einem anderen - 7 -FIG. 4 shows a further example of a distribution element 16 without distribution channels, but preferably with a distribution space 17, via which it is connected, for example, to a gas supply 18. If the gas should only emerge on certain surfaces, such as, for example, on the top surface 19, the other surfaces are sealed by a seal 20. This seal 20 can for example consist of a coloring or lacquer layer or from another - 7 -
Überzug bestehen.Cover exist.
Figur 5 zeigt ein weiteres Beispiel eines Verteilelementes 21 das aus einem Oberteil 22 aus dem mit Kanälen versehenen Werkstoff besteht. Darin sind Verteilkanäle 23 vorgesehen, deren Wandungen 24, 25 beispielsweise mit einem Gewebe ausgeschlagen sein können. Die Verteilkanäle 23 sind über Verbindungskanäle 26 an einen Hauptkanal 27 angeschlossen, der mit einer Fluidzufuhr 28 verbunden ist. Die einseitig offenen Verteilkanäle 23 und Verbindungskanäle 26 sowie das ganze Oberteil 22, sind einseitig durch einen Deckel 29 abgedeckt, der, falls er nicht der Verteilung dienen soll, auch aus einem beliebigen anderen Material bestehen kann. Vorteilhafterweise ist er auf an sich bekannte und deshalb hier nicht näher dargestellte Weise mit dem Oberteil lösbar verbunden, so dass er zum Reinigen der Kanäle abgenommen werden kann.FIG. 5 shows a further example of a distribution element 21 which consists of an upper part 22 made of the material provided with channels. Distribution channels 23 are provided therein, the walls 24, 25 of which can be lined with a fabric, for example. The distribution channels 23 are connected via connection channels 26 to a main channel 27, which is connected to a fluid supply 28. The distribution channels 23 and connecting channels 26, which are open on one side, and the entire upper part 22 are covered on one side by a cover 29 which, if it is not intended to serve for distribution, can also be made of any other material. It is advantageously detachably connected to the upper part in a manner known per se and therefore not shown here, so that it can be removed for cleaning the channels.
Figur 6 zeigt schematisch ein Verteilelement 30 aus dem bereits oben und noch nachfolgend besser beschriebenen Werkstoff, an dem eine Eintrittsfläche 31 für das Fluid vorgesehen ist. Diese Eintrittsfläche 31 könnte beispielsweise dem Querschnitt eines dort aufgesetzten Rohres entsprechen, das diese mit Fluid beaufschlagt. In dem Werkstoff sind Kanäle vorhanden, die sehr kom¬ plizierte Verläufe haben können und die einerseits in die Eintrittsfläche 31 und andererseits in die übrigen Oberflächenteile 37, 38, 39 und 40 münden. Eine beschränkte Auswahl dieser Kanäle ist mit Bezugszeichen 32, 33, 34, 35 und 36 bezeichnet. Zu beachten ist, dass diese Kanäle auch Abschnitte 41 oder 42 aufweisen können, die nicht mit der allgemeinen Richtung des Fluid- flusses übereinstimmen, sondern auch quer dazu oder in entgegengesetzter Richtung verlaufen. Diese Richtung ist hier beispielsweise durch den Pfeil 43 angegeben. So kann das Fluid auch auf dieselbe Oberfläche 37 zurückgeleitet werden, in die es eintrat. Die Austrittsflächen 37, 38, 39, 40 für das Fluid sind hier um ein Vielfaches grösser als die Eintrittsfläche 31, was auch bei der Ausführung gemäss Fig. 1 zutrifft. So erfolgt auch eine Verlangsamung des Fluidflusses zum Austritt hin, was eben auch zum kleineren Druckabfall bei¬ trägt.FIG. 6 schematically shows a distributing element 30 made of the material that has already been better described above and below, on which an inlet surface 31 for the fluid is provided. This entry surface 31 could, for example, correspond to the cross section of a pipe placed there, which acts on it with fluid. Channels are present in the material which can have very complicated courses and which on the one hand open into the entry surface 31 and on the other hand into the other surface parts 37, 38, 39 and 40. A limited selection of these channels is designated by reference numerals 32, 33, 34, 35 and 36. It should be noted that these channels can also have sections 41 or 42 which do not correspond to the general direction of the fluid flow, but also run transversely thereto or in the opposite direction. This direction is indicated here by arrow 43, for example. In this way, the fluid can also be returned to the same surface 37 into which it entered. The outlet surfaces 37, 38, 39, 40 for the fluid are many times larger than the inlet surface 31, which also applies to the 1 applies. This also slows the fluid flow towards the outlet, which also contributes to a smaller pressure drop.
Figur 7 zeigt schematisch die Struktur des Werkstoffes aus dem das Verteile¬ lement besteht. Darin erkennt man die einzelnen Cluster 44 und die einzel- nenen Körner oder Partikel 45 aus denen jeder Cluster 44 aufgebaut ist. Ein solcher Werkstoff ist bereits aus der Europäischen Patentanmeldung Nr. 0 486 421 bekannt und dessen Herstellung ist dort ebenfalls beschrieben. Dabei sind die einzelnen Cluster aus den Partikeln zusammengesetzt, die durch ein erstes Bindemittel verbunden sind und die Cluster sind ihrerseits untereinander über ein zweites Bindemittel aneinander befestigt. Man erkennt ebenfalls Kanäle 46, die durch die Cluster 44 begrenzt werden. Die äusseren Begrenzungsflä¬ chen 61 der Cluster bilden die äusseren Begrenzungen der Kanäle 46.FIG. 7 shows schematically the structure of the material from which the distribution element is made. This shows the individual clusters 44 and the individual grains or particles 45 from which each cluster 44 is constructed. Such a material is already known from European Patent Application No. 0 486 421 and its production is also described there. The individual clusters are composed of the particles which are connected by a first binder and the clusters are in turn attached to one another by a second binder. Channels 46, which are delimited by clusters 44, can also be seen. The outer boundary surfaces 61 of the clusters form the outer boundaries of the channels 46.
Figur 8 zeigt schematisch einen Teil einer Vorrichtung 50, in der ein solches Verteilelement 51 hergestellt werden kann. Zuerst wird eine Giessform 52, die einseitig offen ist, ein Verteilkanalsystem 53 und ein Ausgangsmaterial bereitgestellt. Die Innenflächen 60 der Giessform definieren die möglichen Ein- und Austrittsflächen des Verteilelementes. Das Ausgangsmaterial besteht aus einem Granulat, das aus Partikeln und einem ersten Bindemittel zusam¬ mengesetzt ist, die so vorbehandelt wurden, dass sie Cluster bilden. So wird zuerst ein Teil eines aus Clustern bestehenden Ausgangsmaterials 54 in die Giessform 52 eingefüllt. Dann wird das Verteilkanalsystem 53 eingelegt, so dass es nun auf dem bereits eingefüllten Ausgangsmaterial 54 aufliegt. Das Material 54 kann bereits leicht vorverdichtet werden. Dann wird der Rest des Materials 54 eingefüllt und dabei so gut verteilt, dass keine grossen Hohlräu¬ me, beispielsweise zwischen den Windungen 5, 6, usw. entstehen. Anschlies- send wird ein Deckel oder eine Pressplatte 55 aufgelegt und damit das Ganze unter einer Presse verdichtet und gleichzeitig erhitzt. Dabei kann das zweite Bindemittel aushärten und es entsteht ein harter Werkstoff der bereits ge¬ nannten Art. Nach dem Abkühlen kann das Verteilelement aus der Form gehoben werden. Allfällige beim Giessen entstandene Fortsätze werden vor¬ zugsweise abgebrochen. Deshalb sollten solche Bearbeitungen nur an solchen Flächen vorgenommen werden, die nicht als Ein- oder Austrittsflächen für das Fluid vorgesehen sind. Dies gilt mindestens für den Fall, dass das Verteilungs¬ element beispielsweise für den Gaseintrag in eine Flüssigkeit verwendet wird. Es ist zu bemerken, dass auch die Innenflächen des Verteilkanalsystems 53 Eintrittsflächen des Verteilungselementes definieren.FIG. 8 schematically shows part of a device 50 in which such a distribution element 51 can be produced. First, a mold 52 that is open on one side, a distribution channel system 53 and a starting material are provided. The inner surfaces 60 of the mold define the possible entry and exit surfaces of the distribution element. The starting material consists of a granulate which is composed of particles and a first binder which have been pretreated in such a way that they form clusters. Thus, a part of a starting material 54 consisting of clusters is first poured into the mold 52. The distribution channel system 53 is then inserted so that it now rests on the starting material 54 which has already been filled. The material 54 can already be slightly pre-compressed. The rest of the material 54 is then filled in and distributed so well that no large cavities, for example between the windings 5, 6, etc., are formed. A cover or a press plate 55 is then placed on top and the whole is compressed under a press and heated at the same time. The second can Cure the binder and a hard material of the type already mentioned is formed. After cooling, the distribution element can be lifted out of the mold. Any extensions that have arisen during casting are preferably broken off. For this reason, such processing should only be carried out on surfaces that are not intended as entry or exit surfaces for the fluid. This applies at least to the case that the distribution element is used, for example, for the introduction of gas into a liquid. It should be noted that the inner surfaces of the distribution channel system 53 also define entry surfaces of the distribution element.
Die Wirkungsweise des so hergestellten Verteilelementes für den Gaseintrag in eine Flüssigkeit, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, ist die folgen¬ de: Über das offene Ende 3 wird beispielsweise Gas in den Verteilkanal 2 eingleitet und dieses tritt auf der ganzen Oberfläche des Verteilkanales 2 in den Werkstoff 56 ein, wo es sich durch die genannten Kanäle im Werkstoff 56 einen Weg an die Oberfläche 57 sucht. Dort tritt es durch Poren 58 (Fig. 7) aus. Unter der Wirkung der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, in die das Gas eintritt, bilden sich Blasen, die wachsen, die sich stabilisieren oder sich ablösen und aufsteigen, wenn genügend Fluid nachfliesst. Dabei findet ein steter Stoffaustausch Gas - Flüssigkeit statt.The mode of operation of the distribution element produced in this way for the introduction of gas into a liquid, as shown in FIGS. 1 and 2, is as follows: for example, gas is introduced into the distribution channel 2 via the open end 3 and this occurs on the entire surface of the distribution channel 2 into the material 56, where it searches for a way to the surface 57 through the channels mentioned in the material 56. There it exits through pores 58 (FIG. 7). Under the effect of the surface tension of the liquid into which the gas enters, bubbles form which grow, stabilize or detach and rise when sufficient fluid flows in. A constant gas - liquid exchange takes place.
Verunreinigungen im Verteilkanal können periodisch ausgeblasen werden. Dazu kann eine verschliessbare Öffnung 59 auch nachträglich vorgesehen werden. Selbstverständlich können die Verteilkanäle auch nach einem ande- ren Muster angelegt sein. Die Reinigung dieser Kanäle ist aber einfacher, wenn nur möglichst wenige Kanäle "blind" enden.Contamination in the distribution channel can be blown out periodically. For this purpose, a closable opening 59 can also be provided subsequently. Of course, the distribution channels can also be created according to a different pattern. However, cleaning these channels is easier if only as few channels as possible end "blindly".
Diese Anordnung von Verteilkanälen hat den Vorteil, dass die Gaswege imThis arrangement of distribution channels has the advantage that the gas paths in the
Werkstoff nicht unnötig lang sind, so dass kein zu grösser Druckabfall erfolgt. Für eine normale Anwendung, wie beispielsweise in einer Kläranlage, kann man von einem Druckabfall von 0.1 bar ausgehen. Zudem kann das Bega¬ sungselement sowohl frei, d. h. auf allen Seiten von der Flüssigkeit umgeben sein, oder auch in einer Batterie, d.h. unmittelbar neben anderen gleichen Elementen liegend, angeordnet sein. Das Begasungselement bildet immer einen selbsttragenden "Klotz", d.h. es hat eine genügende eigene Steifigkeit, so dass es in diesem Sinne nicht gestützt werden muss. Schon eine relativ geringe Dicke des Werkstoffes gibt eine gute Verteilung des Gases.Material are not unnecessarily long, so that there is no excessive pressure drop. For a normal application, such as in a sewage treatment plant, can one assumes a pressure drop of 0.1 bar. In addition, the gassing element can either be free, that is to say surrounded by the liquid on all sides, or it can also be arranged in a battery, that is to say directly next to other identical elements. The gassing element always forms a self-supporting "block", ie it has sufficient rigidity of its own so that it does not have to be supported in this sense. Even a relatively small thickness of the material gives a good distribution of the gas.
Die Figur 9 zeigt eine weitere Ausführung eines Verteilelementes das eher dazu ausgebildet ist, an einer Stirnfläche 65 ein Fluid, beispielsweise Luft, austreten zu lassen, so dass zwischen einer Unterlage 66 und der Stirnfläche 65 eine Luftschicht 67 gebildet wird, die das Verteilelement 68 davon gegen die Schwerkraft abhebt. Das Verteilungselement 68 hat im wesentlichen den bereits bekannten Aufbau, ist aber von einem festen Gehäuse 69 umschlossen, das gegen die Stirnfläche 67 hin offen ist. Der Verteilkörper 70 und das Ge¬ häuse 69 bilden gemeinsam die Stirnfläche 65. Es ist aber auch denkbar, das Gehäuse 69 ganz leicht vorstehen zu lassen wie dies an der mit 71 bezeichne¬ ten Stelle zu erkennen ist, um die Luftschicht seitlich zu umschliessen. Da¬ durch dass hier eine Fluidzufuhr 72 seitlich angeordnet ist, ergibt sich eine besonders geringe Bauhöhe für solche Verteilelemente. Die Bauhöhe ist aber schon wegen der Eigenschaften des Materials aus dem der Verteilkörper besteht sehr gering.FIG. 9 shows a further embodiment of a distribution element, which is designed to allow a fluid, for example air, to escape at an end face 65, so that an air layer 67 is formed between a base 66 and the end face 65, which separates the distribution element 68 therefrom takes off against gravity. The distribution element 68 essentially has the structure which is already known, but is enclosed by a fixed housing 69 which is open towards the end face 67. The distribution body 70 and the housing 69 together form the end face 65. However, it is also conceivable to let the housing 69 protrude very slightly, as can be seen at the point denoted by 71, in order to laterally enclose the air layer. The fact that a fluid supply 72 is arranged laterally here results in a particularly low overall height for such distribution elements. The overall height is very low because of the properties of the material from which the distribution body is made.
Aus der Figur 10 sind weitere Verfahrensschritte erkennbar, die dann bedeut- sam sind, wenn beispielsweise ein erfindungsgemässes Verteilelement dazu verwendet wird, als Hebezeug zu dienen. Das Heben eines Gegenstandes kann durch Saugen oder Stossen desselben relativ zum Verteilelement gesche¬ hen. Das oben beschriebene Gehäuse 69 dient auch als Giessform. Das des¬ sen des Verteilkörpers 70 erfolgt wie bereits beschrieben. Nach dem Pressen und Erhitzen kann, längs einer Linie 73, sowohl das Gehäuse 69 wie auch der Verteilkörper 70 durch eine an sich bekannte Bearbeitung wie sie sich bei¬ spielsweise für Metall eignet, abgearbeitet werden, so dass die Stirnfläche entsteht. Anschliessend kann eine Bohrung 74 für einen Fluidanschluss ange¬ bracht werden, die in einen Verteilkanal 75 mündet. Auch hier werden zwi- sehen den einzelnen Abschnitten des Verteilkanals 75 Abstandshalter vor¬ gesehen. Diese sind hier aber einfachheitshalber nicht speziell dargestellt.10 shows further method steps which are important if, for example, a distribution element according to the invention is used to serve as a hoist. An object can be lifted by suction or pushing it relative to the distribution element. The housing 69 described above also serves as a casting mold. Des¬ sen of the distribution body 70 takes place as already described. After pressing and heating, along a line 73, both the housing 69 and the Distribution body 70 are processed by a known processing such as is suitable for example for metal, so that the end face is created. A bore 74 for a fluid connection can then be made, which opens into a distribution channel 75. Here too, spacers are provided between the individual sections of the distribution channel 75. For the sake of simplicity, however, these are not specifically shown here.
Das Material aus dem der Verteilkörper besteht kann sehr unterschiedlich aufgebaut sein. Besonders geeignet sind Partikel aus Metall oder Metalloxy- den, insbesondere Partikel auf der Basis von Aluminium wie z.B. Aluminium, Aluminiumlegierungen oder AJuminiumoxyd. Ebenso können als Partikel mineralische Stoffe vorgesehen werden. Besonders bewährt haben sich Binder aus Epoxyharz. Die Partikel haben vorzugsweise eine vorwiegend einheitliche Grosse von 45 - 160 Mikrometer. Die Porosität oder eben die Bildung von Kanälen lässt sich beeinflussen durch die Dauer des Mischvorganges der Partikel mit dem Binder, wobei sich die Cluster bilden, sowie durch die Art der Mischung. Besonders günstig ist das Ziehen und Legen der Masse.The material from which the distribution body is made can be constructed very differently. Particles made of metal or metal oxides, in particular particles based on aluminum, such as e.g. Aluminum, aluminum alloys or aluminum oxide. Mineral substances can also be provided as particles. Binders made from epoxy resin have proven particularly useful. The particles preferably have a predominantly uniform size of 45-160 microns. The porosity or the formation of channels can be influenced by the duration of the mixing process of the particles with the binder, the clusters forming, and by the type of mixture. Dragging and placing the mass is particularly cheap.
Das erfindungsgemässe Verteilelement für ein Fluid kann somit verschie- denen Zwecken dienen. Es kann, wie oben beschrieben, zur Einleitung eines ersten Fluids in ein zweites Fluid oder zum Mischen zweier Fluide usw. die¬ nen. Es kann auch zum Aufbau von Kräften, Saugkräften, Druckkräften die¬ nen und so als Lagerelement oder zum Heben von Lasten soweit dienen, dass die Haftreibung und die Gleitreibung zwischen festen Körpern aufgehoben wird. Auf die gleiche Weise kann damit auch die Reibung eines Fluids auf einer durch ein Fluid angeströmten Fläche beeinflusst werden, indem man die angeströmte Fläche als Verteilkörper ausbildet, an dem das austretende Fluid eine Grenzschicht bildet, die den Widerstand des Fluids an der angeströmten Fläche beeinflusst oder herabsetzt. Solche Verteilelemente können auch zur Verteilung von Heissluft oder Dampf und somit nicht nur zum Verteilen von Stoffen sondern im Hauptzweck zum Verteilen von damit verbundenen physi¬ kalischen Grossen oder Eigenschaften wie eben Wärme, Wärmekapazität usw. verwendet werden. Beispielsweise kann damit Dampf aus einer Dampfleitung so verteilt werden, dass der Dampf auf eine grosse Fläche verteilt wird. So können grosse Flächen und auch unzusammenhängende, durch Kanten ge¬ trennte Rächen gleichmässig erhitzt werden oder es kann ein gleichmässiger Wärmeübergang an einer solchen Fläche stattfinden. Somit sind in diesem Rahmen weitere Anwendungen denkbar, die hier nicht speziell beschrieben sind aber trotzdem zur Erfindung gehören. The distribution element according to the invention for a fluid can thus serve various purposes. As described above, it can serve to introduce a first fluid into a second fluid or to mix two fluids etc. It can also serve to build up forces, suction forces, pressure forces and thus serve as a bearing element or for lifting loads to such an extent that the static friction and the sliding friction between solid bodies are eliminated. In the same way, the friction of a fluid on a surface against which a fluid flows can also be influenced by designing the surface against which the fluid flows as a distribution body, on which the emerging fluid forms a boundary layer which influences the resistance of the fluid against the surface against which it flows belittles. Such distribution elements can also be used for the distribution of hot air or steam and thus not only for the distribution of Substances but are used in the main purpose for distributing the associated physical parameters or properties such as heat, heat capacity etc. For example, steam can be distributed from a steam line in such a way that the steam is distributed over a large area. In this way, large areas and also non-contiguous areas separated by edges can be heated uniformly, or a uniform heat transfer can take place on such an area. Further applications are therefore conceivable within this framework, which are not specifically described here but nevertheless belong to the invention.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E PATENT CLAIMS
1. Verteilelement zum Verteilen von Fluiden, gekennzeichnet durch einen festen Verteilkörper (30) mit einer Eintrittsfläche (31) und mit einer Austrittsfläche (37, 38, 39, 40), der aus einem Werkstoff besteht, dessen Oberfläche Poren (58) aufweist und die Austrittsfläche für das Fluid bildet, der ein Kanalsystem (32, 33, 34, 35, 36) aufweist, das durch äusse- re Begrenzungsflächen von Clustern (44) aus Partikeln (45) gebildet ist und das an die Eintrittsfläche und die Austrittsfläche angeschlossen ist.1. Distribution element for distributing fluids, characterized by a fixed distribution body (30) with an inlet surface (31) and with an outlet surface (37, 38, 39, 40), which consists of a material whose surface has pores (58) and forms the exit surface for the fluid, which has a channel system (32, 33, 34, 35, 36), which is formed by outer boundary surfaces of clusters (44) made of particles (45) and which is connected to the inlet surface and the outlet surface is.
2. Verteilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aust- rittsfläche (37, 38, 39, 40) um ein Vielfaches grösser ist als die Eintritts¬ fläche (31).2. Distribution element according to claim 1, characterized in that the exit surface (37, 38, 39, 40) is many times larger than the entry surface (31).
3. Verteilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eint¬ rittsfläche (2, 17) innerhalb des Verteilkörpers angeordnet ist.3. Distribution element according to claim 1, characterized in that the entry surface (2, 17) is arranged within the distribution body.
4. Verteilelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver¬ teilfläche (2) längs einer Spirale angeordnet ist.4. Distribution element according to claim 3, characterized in that the Ver¬ partial surface (2) is arranged along a spiral.
5. Verteilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eint- rittsfläche mit einem Filterelement (13) versehen ist.5. Distribution element according to claim 1, characterized in that the entry surface is provided with a filter element (13).
6. Verteilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entr- ittsflächen und die Austrittsflächen unbearbeitet sind. 6. Distribution element according to claim 1, characterized in that the entry surfaces and the exit surfaces are unprocessed.
7. Verteilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ver¬ teilkörper steif und selbsttragend ist.7. Distribution element according to claim 1, characterized in that the distribution body is rigid and self-supporting.
8. Verteilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Einführen von Gasen in Flüssigkeiten vorgesehen ist.8. Distribution element according to claim 1, characterized in that it is provided for introducing gases into liquids.
9. Verteüelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Saugelement zum Ansaugen und Festhalten von Gegenständen ausge¬ bildet ist.9. Verteüelement according to claim 1, characterized in that it is formed as a suction element for sucking and holding objects.
10. Verteilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Mittel zum Anheben von Lasten ausgebildet ist.10. Distribution element according to claim 1, characterized in that it is designed as a means for lifting loads.
11. Verteilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es plat- tenförmig ausgebildet und mit Austrittsflächen oben und unten versehen ist und zur Begasung von Flüssigkeiten ausgebildet ist.11. Distribution element according to claim 1, characterized in that it is plate-shaped and is provided with outlet surfaces at the top and bottom and is designed for the gassing of liquids.
12. Verfahren zum Herstellen eines Verteilelementes für ein Fluid, dadurch gekennzeichnet, dass Eintritts- und Austrittsflächen (60) für das Fluid vor- gegeben werden, die einen Giessraum begrenzen, dass ausserhalb des12. A method for producing a distribution element for a fluid, characterized in that inlet and outlet surfaces (60) for the fluid are specified which delimit a casting space that outside the
Giessraumes, aus körnigem Material (45) und einem ersten Bindemittel Cluster (44) gebildet werden, dass anschliessend die Cluster mit einem zweiten Bindemittel gemischt und in den Giessraum eingefüllt werden, dass die Cluster im Giessraum gepresst und erhitzt werden, so dass sich im Giessraum ein fester Werkstoff mit Kanälen zwischen den Clustern bildet.Casting chamber, are formed from granular material (45) and a first binder cluster (44) that the clusters are then mixed with a second binder and poured into the casting room, that the clusters are pressed and heated in the casting room, so that in the casting room forms a solid material with channels between the clusters.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst der Giessraum nur durch die Austrittsfläche gebildet wird, dass anschliessend ein Teil der Cluster und des zweiten Bindemittels in den Giessraum ein- gefüllt wird, dass die Eintrittsfläche als Kern in den Giessraum eingeführt wird, dass anschliessend der Rest der Cluster und des zweiten Bindemit¬ tels in den Giessraum eingefüllt wird.13. The method according to claim 12, characterized in that first the casting space is formed only by the exit surface, that subsequently a part of the clusters and the second binding agent are inserted into the casting space. is filled, that the entry surface is introduced as a core into the casting space, and then the rest of the clusters and of the second binder are filled into the casting space.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und Austrittsflächen durch Bearbeiten der dafür vorhandenen Oberflächen begrenzt werden.14. The method according to claim 12, characterized in that the entry and exit surfaces are limited by processing the existing surfaces.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Giess- form für einen Verteilkörper hergestellt wird, dass die Giessform als15. The method according to claim 11, characterized in that a casting mold is produced for a distribution body, that the casting mold as
Gehäuse für den Verteilkörper weiterverwendet wird und dass eine ge¬ meinsame Fläche (65) des Gehäuses und des Verteilkörpers durch ge¬ meinsames Bearbeiten des Verteilkörpers und des Gehäuses auf der gemeinsamen Fläche erzeugt wird.Housing is further used for the distribution body and that a common surface (65) of the housing and the distribution body is produced by working the distribution body and the housing together on the common surface.
16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Giess¬ form für einen Verteilkörper hergestellt wird, dass die Giessform als Gehäuse für den Verteilkörper weiterverwendet wird und dass eine ge¬ meinsame Fläche des Gehäuses und des Verteilkörpers durch Bearbeiten des Verteilkörpers auf der gemeinsamen Fläche erzeugt wird. 16. The method according to claim 11, characterized in that a casting mold for a distribution body is produced, that the casting mold is used as a housing for the distribution body and that a common surface of the housing and the distribution body by machining the distribution body on the common Surface is generated.
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