Verfahren und Vorrichtung zum Eintragen von Gas in eine Flüssigkeit Method and device for introducing gas into a liquid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eintragen von Gas in eine Flüssigkeit.The invention relates to a method and a device for introducing gas into a liquid.
In vielen Bereichen wird heute ein Eintrag von Gas, beispielsweise Sauerstoff, in eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder wässrige Lösungen gewünscht oder gefordert. So wird zum Beispiel bei Kläranlagen mit einer biologischen Reinigungsstufe für wässrige, schadstoffhaltige Abwässer Sauerstoff zugeführt.In many areas, an entry of gas, for example oxygen, into a liquid, for example water or aqueous solutions, is desired or required. For example, in sewage treatment plants with a biological purification stage for aqueous waste water containing pollutants, oxygen is added.
Für den Eintrag von Sauerstoff in Wasser oder wässrige Lösungen sind eine Vielzahl verschiedener Verfahren und Vorrichtungen entwickelt worden, mit dem Ziel, den Sauerstoff möglichst effektiv zu lösen mit einem möglichst geringen energetischen und verfahrenstechnischen Aufwand. Die meisten Verfahren und Vorrichtungen basieren darauf, den Sauerstoff in möglichst feine Blasen aufzuteilen und im Wasser zu lösen. Es sind auch Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen Sauerstoff unter Druck gelöst wird. Bei diesen Verfahren wird durch die höhere kinetische Energie die Lösungsfähigkeit des Wassers für den Sauerstoff verbessert. Bei bekannten Injektionssystemen wird beispielsweise durch Pumpen die kinetische Energie erhöht. Der Sauerstoff geht auch bei diesen Systemen nicht vollständig in Lösung. Zudem haben diese Verfahren den Nachteil, daß zur Lösung des Sauerstoffs zusätzlich Energie zum Betreiben der Pumpe benötigt wird.A large number of different processes and devices have been developed for the introduction of oxygen into water or aqueous solutions, with the aim of dissolving the oxygen as effectively as possible with as little energy and process engineering effort as possible. Most processes and devices are based on dividing the oxygen into bubbles that are as fine as possible and dissolving them in water. Methods and devices are also known in which oxygen is dissolved under pressure. In these processes, the higher kinetic energy improves the water's ability to dissolve oxygen. In known injection systems, the kinetic energy is increased, for example, by pumping. The oxygen does not completely dissolve in these systems either. In addition, these methods have the disadvantage that additional energy is required to operate the pump to dissolve the oxygen.
Aus der Strahltriebwerkstechnik sind Verfahren bekannt, welche mit einer intermittierenden Verbrennung arbeiten, beispielsweise mit einem Argus- Schmidt-Rohr. Dabei wird in einem Brennraum ein explosionsfähiges Brennstoff/Luftgemisch gezündet. Der austretende Gasstrahl wird in zwei verschieden lange Austrittsrohre geleitet. Dabei wird das in den beiden Austrittsrohren befindliche Gas beschleunigt. Durch das kurze Austrittsrohr gelangt das Gas schneller ins Freie als durch das längere Austrittsrohr. Die Trägheit des Gasstrahls im längeren Austrittsrohr bewirkt, daß durch das
kürzere Austrittsrohr wieder frische Verbrennungsluft angesaugt wird. Diese bildet beim nächsten Arbeitstakt durch Vermischen mit Brennstoff wieder ein zündfähiges Gemisch.Methods are known from jet engine technology which work with intermittent combustion, for example with an Argus-Schmidt tube. An explosive fuel / air mixture is ignited in a combustion chamber. The exiting gas jet is directed into two outlet pipes of different lengths. The gas in the two outlet pipes is accelerated. The gas escapes faster through the short outlet pipe than through the longer outlet pipe. The inertia of the gas jet in the longer outlet pipe causes shorter outlet pipe fresh combustion air is sucked in again. At the next work cycle, this forms an ignitable mixture again when mixed with fuel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, das/die einen möglichst effektiven Eintrag und Lösung eines Gases in einer Flüssigkeit gewährleistet.The invention is based on the object of providing a method and a device which ensures the most effective entry and dissolution of a gas in a liquid.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem das Gas als tiefkaltes verflüssigtes Gas in die Flüssigkeit eingetragen wird, um die Flüssigkeit mit dem Gas anzureichern. Die Flüssigkeitströpfen des tiefkalten Gases verdampfen sehr rasch und erzeugen einen hohen Druck. Dieser hohe Druck hat den Vorteil, daß eine bessere Lösung des Gases gegenüber Verfahren nach dem Stand der Technik erreicht wird, bei denen die Lösung unter Einsatz von Gas im gasförmigen Zustand erfolgt. Eine Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist für alle Gas-Flüssigkeits-Systeme möglich, bei denen aufgrund chemisch-physikalischer Gesetzmäßigkeiten das Gas in der Flüssigkeit gelöst werden kann.According to the invention, the object is achieved by a method in which the gas is introduced into the liquid as cryogenic liquefied gas in order to enrich the liquid with the gas. The liquid droplets of the cryogenic gas evaporate very quickly and generate high pressure. This high pressure has the advantage that a better solution of the gas is achieved compared to processes according to the prior art, in which the solution is carried out using gas in the gaseous state. The method according to the invention can be used for all gas-liquid systems in which the gas can be dissolved in the liquid on the basis of chemical-physical laws.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn das tiefkalte verflüssigte Gas schlagartig in die Flüssigkeit eingetragen wird. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Eintrags erhöht.It is particularly advantageous if the cryogenic liquefied gas is suddenly introduced into the liquid. This increases the efficiency of the entry.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß das tiefkalte verflüssigte Gas in einen Raum eingetragen wird, der mit der anzureichernden Flüssigkeit gefüllt ist und in dem die anzureichernde Flüssigkeit unter Druck steht.According to the invention it is provided that the cryogenic liquefied gas is introduced into a space which is filled with the liquid to be enriched and in which the liquid to be enriched is under pressure.
Nach der Erfindung wird das tiefkalte verflüssigte Gas in eine Rohrleitung eingetragen, die mit der anzureichernden Flüssigkeit gefüllt ist.According to the invention, the cryogenic liquefied gas is introduced into a pipeline which is filled with the liquid to be enriched.
Es ist vorgesehen, daß das tiefkalte verflüssigte Gas in eine Kammer eingetragen wird, die mit der anzureichernden Flüssigkeit gefüllt ist und welche
mit der übrigen, anzureichernden Flüssigkeit in Verbindung steht. In der Kammer kann die Flüssigkeit bereits mit dem Gas angereichert werden und kann dann vorteilhaft der übrigen, anzureichernden Flüssigkeit zugeführt werden, welche sich in einem größeren Reservoir, beispielsweise einem Belebungsbecken einer Stufe zur biologischen Abwasserreinigung einerIt is envisaged that the cryogenic liquefied gas is introduced into a chamber which is filled with the liquid to be enriched and which is in contact with the remaining liquid to be enriched. The liquid can already be enriched with the gas in the chamber and can then advantageously be supplied to the remaining liquid to be enriched, which is stored in a larger reservoir, for example an activation tank of a stage for biological wastewater treatment
Kläranlage, befindet. Bei derartigen Anlagen kann die Kammer vorteilhaft direkt innerhalb des Reservoirs, zum Beispiel innerhalb eines Belebungsbeckens, angeordnet sein.Sewage treatment plant. In systems of this type, the chamber can advantageously be arranged directly inside the reservoir, for example within an aeration tank.
Erfindungsgemäß weist die anzureichernde Flüssigkeit einen Druck von 10 bis 50 bar auf.According to the invention, the liquid to be enriched has a pressure of 10 to 50 bar.
Das tiefkalte verflüssigte Gas wird vorzugsweise in eine Kammer mit zwei Kammerteilen unterschiedlicher Länge eingetragen an einem Eintragspunkt, welcher so in der Kammer angeordnet ist, daß die angereicherte Flüssigkeit im längeren Kammerteil ausgestoßen wird und durch das kürzere Kammerteil die anzureichernde Flüssigkeit angesaugt wird. Der hohe Druck durch die Gaströpfchen dient hier einerseits zur besseren Lösung des Gases in der Flüssigkeit und andererseits zur Beschleunigung der in der Kammer befindlichen Flüssigkeitsmenge, wobei durch die Trägheit der beschleunigten Flüssigkeit im längeren Kammerteil die anzureichernde Flüssigkeit aus dem Reservoir wieder angesaugt wird.The cryogenic liquefied gas is preferably introduced into a chamber with two chamber parts of different lengths at an entry point which is arranged in the chamber in such a way that the enriched liquid is expelled in the longer chamber part and the liquid to be enriched is sucked in through the shorter chamber part. The high pressure caused by the gas droplets serves here on the one hand to better dissolve the gas in the liquid and on the other hand to accelerate the amount of liquid in the chamber, the liquid to be enriched being sucked in again from the reservoir due to the inertia of the accelerated liquid in the longer part of the chamber.
Nach der Erfindung wird das tiefkalte verflüssigte Gas in eine einseitig verschließbare Kammer eingetragen, während die verschließbare Öffnung ganz oder teilweise geschlossen ist, die angereicherte Flüssigkeit wird durch die Kammerteile weggeführt und gegebenenfalls über eine anschließende Mischstrecke der übrigen, anzureichernden Flüssigkeit zugeführt, wobei die Trägheit im längeren Kammerteil die Strömung im kürzeren Kammerteil umdreht und so das Neubefüllen der Kammer eingeleitet wird. Während oder nach dem Wegführen der angereicherten Flüssigkeit aus der Kammer wird die verschließbare Öffnung vorteilhaft geöffnet und der Kammer wird
anzureichernde Flüssigkeit zugeführt. Diese Verfahrensführung ist vorteilhaft, um eine Durchmischung von anzureichernder Flüssigkeit aus dem Reservoir mit der in der Kammer befindlichen Flüssigkeit zu verringern.According to the invention, the cryogenic liquefied gas is introduced into a chamber that can be closed on one side, while the closable opening is completely or partially closed, the enriched liquid is led away through the chamber parts and, if necessary, fed to the remaining liquid to be enriched via a subsequent mixing section, the inertia in longer chamber part, the flow in the shorter chamber part is reversed and refilling of the chamber is initiated. During or after the enriched liquid has been removed from the chamber, the closable opening is advantageously opened and the chamber is opened supplied liquid to be enriched. This procedure is advantageous in order to reduce mixing of the liquid to be enriched from the reservoir with the liquid in the chamber.
Nach der Erfindung ist es ferner vorgesehen, daß das tiefkalte verflüssigte Gas in eine mindestens zweiseitig verschließbare Kammer eingetragen wird während die verschließbaren Öffnungen ganz oder teilweise geschlossen sind, daß die angereicherte Flüssigkeit durch eine ganz oder teilweise geöffnete, erste verschließbare Öffnung aus der Kammer weggeführt wird und gegebenenfalls über eine anschließende Mischstrecke der übrigen, anzureichernden Flüssigkeit zugeführt wird und daß während oder nach dem Wegführen der angereicherten Flüssigkeit aus der Kammer, eine zweite, verschließbare Öffnung geöffnet wird und der Kammer anzureichernde Flüssigkeit zugeführt wird. Diese Verfahrensführung ist vorteilhaft, um eine Rückmischung von anzureichernder Flüssigkeit aus dem Reservoir mit der in der Kammer befindlichen bereits angereicherten Flüssigkeit fast vollständig zu verringern oder zu verhindern.According to the invention it is further provided that the cryogenic liquefied gas is introduced into a chamber that can be closed at least on two sides, while the closable openings are completely or partially closed, so that the enriched liquid is led out of the chamber through a completely or partially opened, first closable opening and, if necessary, is fed via a subsequent mixing section of the remaining liquid to be enriched and that during or after the enriched liquid is removed from the chamber, a second, closable opening is opened and liquid to be enriched is supplied to the chamber. This procedure is advantageous in order to almost completely reduce or prevent a backmixing of the liquid to be enriched from the reservoir with the already enriched liquid in the chamber.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das tiefkalte verflüssigte Gas einem mit dem Gas gefüllten Raum zugeführt, welcher in Verbindung steht mit der anzureichernden Flüssigkeit und worin Flüssigkeitströpfchen des tiefkalten verflüssigten Gases auf der Oberfläche der anzureichernden Flüssigkeit verdampfen. Mit Hilfe dieser Verfahrensführung kann die Verdampfung der Flüssigkeitströpfchen des tiefkalten verflüssigten Gas relativ gut gesteuert werden.According to a further embodiment of the invention, the cryogenic liquefied gas is supplied to a space filled with the gas which is in connection with the liquid to be enriched and in which liquid droplets of the cryogenic liquefied gas evaporate on the surface of the liquid to be accumulated. With the help of this procedure, the evaporation of the liquid droplets of the cryogenic liquefied gas can be controlled relatively well.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß das tiefkalte verflüssigte Gas intermittierend in die Flüssigkeit eingetragen wird, vorzugsweise mit einer Frequenz von 1 bis 10 mal pro Sekunde. Diese Verfahrensweise gestattet einen besonders guten Wirkungsgrad des Verfahrens. Der intermittierendeAccording to the invention it is provided that the cryogenic liquefied gas is intermittently introduced into the liquid, preferably at a frequency of 1 to 10 times per second. This procedure allows the method to be particularly efficient. The intermittent
Eintrag des tiefkalten verflüssigten Gases kann zum Beispiel durch Schließen und Geschlossenhalten eines Ventils für eine bestimmte Zeitdauer, wodurch
die Zufuhr des tiefkalten verflüssigten Gases in die Flüssigkeit unterbrochen wird und daran anschließendes Öffnen des Ventils erfolgen.Entry of the cryogenic liquefied gas can be caused, for example, by closing and keeping a valve closed for a certain period of time the supply of the cryogenic liquefied gas into the liquid is interrupted and the valve is then opened.
Erfindungsgemäß ist die Flüssigkeit Wasser oder eine wässrige Lösung und das tiefkalte verflüssigte Gas ist vorzugsweise Sauerstoff. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich beispielsweise zur Sauerstoffanreicherung von Wasser, insbesondere von zu reinigendem Abwasser, besonders gut einsetzen. Das Verfahren ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt.According to the invention, the liquid is water or an aqueous solution and the cryogenic liquefied gas is preferably oxygen. The process according to the invention can be used particularly well, for example, for the oxygenation of water, in particular of wastewater to be purified. However, the process is not limited to this application.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß das tiefkalte verflüssigte Gas einen Druck von bis zu 700 bar beim Eintrag in die Flüssigkeit aufweist. Durch diesen sehr hohen Druck, welcher durch das rasche Verdampfen des tiefkalten verflüssigten Gases entsteht, wird die Lösung des Gases in der Flüssigkeit optimiert. Das tiefkalte verflüssigte Gas in dem Vorratsbehälter sowie das in der Flüssigkeit gelöste Gas weist einen geringeren Druck auf. Vorzugsweise beträgt der Druck des tiefkalten verflüssigten Gases vor dem Eintrag in die Flüssigkeit ca. 1 bis 200 bar.According to the invention it is provided that the cryogenic liquefied gas has a pressure of up to 700 bar when it is introduced into the liquid. This very high pressure, which arises from the rapid evaporation of the cryogenic liquefied gas, optimizes the solution of the gas in the liquid. The cryogenic liquefied gas in the storage container and the gas dissolved in the liquid have a lower pressure. The pressure of the cryogenic liquefied gas is preferably about 1 to 200 bar before it is introduced into the liquid.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch eine Vorrichtung gelöst, die Mittel umfaßt, mit deren Hilfe das Gas als tiefkaltes verflüssigtes Gas in die Flüssigkeit eingetragen wird, um die Flüssigkeit mit dem Gas anzureichern.The object is also achieved according to the invention by a device which comprises means by means of which the gas is introduced into the liquid as cryogenic liquefied gas in order to enrich the liquid with the gas.
Vorzugsweise sind der Vorrichtung Mittel zugeordnet, mit denen das tiefkalte verflüssigte Gas schlagartig in die Flüssigkeit eingetragen wird.Means are preferably assigned to the device with which the cryogenic liquefied gas is suddenly introduced into the liquid.
Der Vorrichtung sind erfindungsgemäß mindestens eine Düse oder ein Injektor zugeordnet. Vorzugsweise wird das tiefkalte verflüssigte Gas über ein geeignetes Düsensystem eingetragen, um eine möglichst feine Verteilung des tiefkalten verflüssigten Gases zu erreichen. Die feinverteiltenAccording to the invention, at least one nozzle or one injector is assigned to the device. The cryogenic liquefied gas is preferably introduced via a suitable nozzle system in order to achieve the finest possible distribution of the cryogenic liquefied gas. The finely divided
Flüssigkeitströpfchen verdampfen vorteilhaft sehr rasch und erzeugen einen sehr hohen Druck.
Nach der Erfindung wird das tiefkalte verflüssigte Gas in eine Kammer eingetragen, die ein Volumen von bis zu 1 m3 aufweist und mit der anzureichernden Flüssigkeit gefüllt ist, welche mit der übrigen, anzureichernden Flüssigkeit in Verbindung steht.Liquid droplets advantageously evaporate very quickly and generate a very high pressure. According to the invention, the cryogenic liquefied gas is introduced into a chamber which has a volume of up to 1 m 3 and is filled with the liquid to be enriched, which is in communication with the remaining liquid to be enriched.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine zumindest annähernd rohrförmige Kammer auf mit einem annähernd kreisförmigen oder ovalen Querschnitt und einer langgestreckten, im wesentlichen geraden Form oder einer Krümmung, wobei der Querschnitt im Bereich der Austrittsstelle für das tiefkalte flüssige Gas gegebenenfalls vergrößert ist. Die Austrittsstelle für das tiefkalte flüssige Gas ist bevorzugt im Bereich der Rotationsachse der Kammer angeordnet.The device preferably has an at least approximately tubular chamber with an approximately circular or oval cross-section and an elongated, essentially straight shape or a curvature, the cross-section in the region of the exit point for the cryogenic liquid gas possibly being enlarged. The exit point for the cryogenic liquid gas is preferably arranged in the region of the axis of rotation of the chamber.
Erfindungsgemäß wird das Gas in eine Kammer eingetragen an einem Eintragspunkt, welcher nicht in der Mitte einer rohrförmigen Kammer angeordnet ist, so daß der Kammer zwei Kammerteile unterschiedlicher Länge zugeordnet sind. Durch die Trägheit der beschleunigten Flüssigkeit im längeren Kammerteil wird so aus dem Reservoir wieder anzureichernde Flüssigkeit angesaugt.According to the invention, the gas is introduced into a chamber at an entry point which is not arranged in the middle of a tubular chamber, so that two chamber parts of different lengths are assigned to the chamber. Due to the inertia of the accelerated liquid in the longer chamber part, liquid to be enriched is sucked in again from the reservoir.
Nach der Erfindung ist es ebenso vorgesehen, daß die Vorrichtung eine zumindest annähernd kugelförmige Kammer mit einer innerhalb dieser Kammer angeordneten Austrittsstelle für das tiefkalte verflüssigte Gas sowie mindestens zwei rohrförmige Kammerteile unterschiedlicher Länge aufweist, welche in Verbindung mit der Kammer stehen und einen annähernd kreisförmigen oder ovalen Querschnitt und eine langgestreckte, im wesentlichen gerade Form oder einen Radius aufweisen.According to the invention, it is also provided that the device has an at least approximately spherical chamber with an outlet point for the cryogenic liquefied gas arranged within this chamber and at least two tubular chamber parts of different lengths, which are connected to the chamber and have an approximately circular or oval Cross section and have an elongated, substantially straight shape or a radius.
Vorteilhaft bestehen die Kammerteile unterschiedlicher Länge aus einem ersten, längeren Kammerteil einer Länge von 300 bis 3000 mm und einem Durchmesser von 30 bis 1000 mm und einem zweiten, kürzeren Kammerteil
einer Länge von 100 bis 1000 mm und einem Durchmesser von 30 bis 1000 mm.The chamber parts of different lengths advantageously consist of a first, longer chamber part with a length of 300 to 3000 mm and a diameter of 30 to 1000 mm and a second, shorter chamber part a length of 100 to 1000 mm and a diameter of 30 to 1000 mm.
Nach der Erfindung ist der Vorrichtung eine haubenartige Kammer zugeordnet, die innerhalb einer von der anzureichernden Flüssigkeit durchströmten Leitung angeordnet ist, die nach oben hin geschlossen ist und unten eine Öffnung aufweist, der das tiefkalte verflüssigte Gas zugeführt wird, wobei die Austrittsstelle des tiefkalten verflüssigten Gases im oberen Bereich der haubenartigen Kammer so angeordnet ist, daß die Austrittsstelle des tiefkalten verflüssigten Gases in einem Gasraum oberhalb des Niveaus der Flüssigkeit in der haubenartigen Kammer liegt. Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann durch eine entsprechende Dimensionierung der haubenartigen Kammer, daß bedeutet der für die Flüssigkeitströpfchen zur Verfügung stehenden Größe der Oberfläche der anzureichernden Flüssigkeit und durch die Anzahl und Dimensionierung der Austrittsöffnungen für das tiefkalte verflüssigte Gas, die Verdampfung der Flüssigkeitströpfchen des tiefkalten verflüssigten Gas relativ gut eingestellt werden.According to the invention, the device is assigned a hood-like chamber which is arranged within a line through which the liquid to be enriched flows, which is closed at the top and has an opening at the bottom to which the cryogenic liquefied gas is fed, the outlet point of the cryogenic liquefied gas is arranged in the upper region of the hood-like chamber so that the outlet point of the cryogenic liquefied gas in a gas space lies above the level of the liquid in the hood-like chamber. With the help of this device, by appropriately dimensioning the hood-like chamber, that means the size of the surface of the liquid to be enriched available for the liquid droplets and by the number and dimensioning of the outlet openings for the cryogenic liquefied gas, the evaporation of the liquid droplets of the cryogenic liquefied gas can be set relatively well.
Erfindungsgemäß ist es ebenso vorgesehen, daß die Vorrichtung mindestens eine erste, verschließbare Öffnung aufweist, wodurch anzureicherndeAccording to the invention, it is also provided that the device has at least one first, closable opening, thereby enriching
Flüssigkeit zugeführt wird und gegebenenfalls eine zweite, verschließbare Öffnung aufweist, welcher gegebenenfalls eine daran anschließende Mischstrecke zugeordnet ist und wodurch angereicherte Flüssigkeit weggeführt wird.Liquid is supplied and optionally has a second, closable opening, which is optionally associated with an adjoining mixing section and by which enriched liquid is carried away.
Es ist vorgesehen, daß die Vorrichtung mindestens ein Ventil oder Rückschlagklappe aufweist, welches in der Zuleitung zum Zuführen der anzureichernden Flüssigkeit angeordnet ist und gegebenenfalls ein zweites Ventil oder Rückschlagklappe aufweist, welches im Bereich der Wegführleitung zum Wegführen der angereicherten Flüssigkeit angeordnet ist und welchem gegebenenfalls eine daran anschließende Mischstrecke zugeordnet ist.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Vorrichtung ein Ventil zur Regulierung der Durchflußmenge des tiefkalten verflüssigten Gases umfaßt.It is provided that the device has at least one valve or non-return valve, which is arranged in the feed line for supplying the liquid to be enriched, and optionally has a second valve or non-return valve, which is arranged in the region of the discharge line for carrying away the enriched liquid, and which one if necessary adjoining mixing section is assigned. According to the invention it is provided that the device comprises a valve for regulating the flow rate of the cryogenic liquefied gas.
Ferner wird nach der Erfindung das tiefkalte verflüssigte Gas aus einer Rohrleitung, vorzugsweise thermisch isolierter Rohrleitung, zugeführt oder aus einem Niederdrucktank, einem Mitteldrucktank oder in einer Flasche zugeführt, wobei zwischen Niederdrucktank und Eintragsvorrichtung gegebenenfalls eine Druckerhöhungseinheit angeordnet ist.Furthermore, according to the invention, the cryogenic liquefied gas is supplied from a pipeline, preferably a thermally insulated pipeline, or from a low-pressure tank, a medium-pressure tank or in a bottle, a pressure-increasing unit possibly being arranged between the low-pressure tank and the input device.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung wird nun anhand von Abbildungen (Fig.1 bis Fig. 8) beispielhaft näher erläutert.The method according to the invention and the device according to the invention will now be explained in more detail by way of example with reference to figures (FIGS. 1 to 8).
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit einer rohrförmigen Kammer.Fig. 1 shows a device with a tubular chamber.
Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung mit einer rohrförmigen Kammer.Fig. 2 shows a modification of the device with a tubular chamber.
Fig. 3 zeigt eine weitere Abwandlung der Vorrichtung mit einer rohrförmigen Kammer.Fig. 3 shows a further modification of the device with a tubular chamber.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung mit einer kugelförmigen Kammer.Fig. 4 shows a device with a spherical chamber.
Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung mit einer kugelförmigen Kammer.Fig. 5 shows a modification of the device with a spherical chamber.
Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung mit einer rohrförmigen Kammer mit einem Ventil und einer Mischstrecke.Fig. 6 shows a device with a tubular chamber with a valve and a mixing section.
Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung mit einer rohrförmigen Kammer mit zwei Ventilen und einer Mischstrecke.Fig. 7 shows a device with a tubular chamber with two valves and a mixing section.
Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung mit einer haubenartigen Kammer.8 shows a device with a hood-like chamber.
Fig. 9 zeigt eine Vorrichtung mit einer sich erweiternden Kammer.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der das tiefkalte verflüssigte Gas aus einem Vorratstank 1 über eine isolierte Leitung 2 einer Düse 3 zugeführt wird und aus der Düse 3 in eine Kammer 4 eingespritzt wird, was über ein Ventil 5 gesteuert wird. Die Kammer 4 weist einen im Bereich der Düse 3 erweiterten Querschnitt auf und die Kammer 4 ist mit der anzureichernden Flüssigkeit gefüllt. Das tiefkalte verflüssigte Gas wird durch die Düse 3 in Richtung des längeren Kammerteils 6 eingespritzt. Durch den entstehenden hohen Druck, der durch verdampfende Gaströpfchen verursacht wird, wird das Gas in der Flüssigkeit gelöst und andererseits die in der Kammer 4 befindliche Flüssigkeitsmenge beschleunigt. Dabei wird durch die Trägheit der beschleunigten Flüssigkeit im längeren Kammerteil 6 die anzureichernde Flüssigkeit aus dem Reservoir 7 durch das kürzere Kammerteil 8 angesaugt.Fig. 9 shows a device with an expanding chamber. 1 shows a device in which the cryogenic liquefied gas is supplied from a storage tank 1 via an insulated line 2 to a nozzle 3 and is injected from the nozzle 3 into a chamber 4, which is controlled by a valve 5. The chamber 4 has an enlarged cross section in the area of the nozzle 3 and the chamber 4 is filled with the liquid to be enriched. The cryogenic liquefied gas is injected through the nozzle 3 in the direction of the longer chamber part 6. Due to the resulting high pressure, which is caused by evaporating gas droplets, the gas is dissolved in the liquid and, on the other hand, the amount of liquid in the chamber 4 is accelerated. The inertia of the accelerated liquid in the longer chamber part 6 draws the liquid to be enriched from the reservoir 7 through the shorter chamber part 8.
In Fig. 2 weist die Vorrichtung eine Kammer 4 mit einer Krümmung auf. Im Bereich der Mitte der Krümmung befindet sich die Düse 3, durch die das aus dem Vorratstank 1 über eine isolierte Leitung 2 zugeführte tiefkalte verflüssigte Gas in die Kammer 4 in Richtung des längeren Kammerteils 6 eingespritzt wird.In Fig. 2 the device has a chamber 4 with a curvature. In the region of the center of the curvature is the nozzle 3, through which the cryogenic liquefied gas supplied from the storage tank 1 via an insulated line 2 is injected into the chamber 4 in the direction of the longer chamber part 6.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung mit Kammer 4, bei der das aus dem Vorratstank 1 über eine isolierte Leitung 2 zugeführte tiefkalte verflüssigte Gas in die Kammer 4 in Richtung des längeren Kammerteils 6 über eine Düse 3 eingespritzt wird. Die Kammer 4 weist ebenso einen längeren Kammerteil 6 und einen kürzeren Kammerteil 8 auf, die nebeneinanderiiegend angeordnet sind und wodurch die Flüssigkeitsmenge aus dem längeren Kammerteil 6 im Gegenstrom zur im kürzeren Kammerteil 8 angesaugten Flüssigkeitsmenge herausbeschleunigt wird.Fig. 3 shows a device with chamber 4, in which the cryogenic liquefied gas supplied from the storage tank 1 via an insulated line 2 is injected into the chamber 4 in the direction of the longer chamber part 6 via a nozzle 3. The chamber 4 also has a longer chamber part 6 and a shorter chamber part 8, which are arranged next to one another and as a result of which the amount of liquid is accelerated out of the longer chamber part 6 in countercurrent to the amount of liquid drawn into the shorter chamber part 8.
In Fig. 4 und Fig. 5 ist eine Vorrichtung mit einer kugelförmigen Kammer 4 dargestellt. Das aus dem Vorratstank 1 über eine isolierte Leitung 2 zugeführte tiefkalte verflüssigte Gas wird in die Kammer 4 über eine Düse 3 in Richtung
des längeren Kammerteils 6 eingespritzt, was über ein Ventil 5 gesteuert wird. In Fig. 4 ist das längere Kammerteil 6 in etwa vertikaler Richtung und das kürzere Kammerteil 8 in etwa horizontaler Richtung angeordnet, so daß die Flüssigkeitsmenge in nahezu vertikaler Richtung aus der Kammer 4 herausbeschleunigt wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die nicht zur Lösung gebrachten Gasanteile über den vertikalen Kammerteil ausgasen können und den nachfolgenden Lösevorgang nicht durch Herabsetzung der Dichte ungünstig beeinflussen.4 and 5 show a device with a spherical chamber 4. The cryogenic liquefied gas supplied from the storage tank 1 via an insulated line 2 is directed into the chamber 4 via a nozzle 3 of the longer chamber part 6 injected, which is controlled by a valve 5. 4, the longer chamber part 6 is arranged in an approximately vertical direction and the shorter chamber part 8 in an approximately horizontal direction, so that the amount of liquid is accelerated out of the chamber 4 in an almost vertical direction. This arrangement has the advantage that the gas components not brought to solution can outgas through the vertical chamber part and do not adversely affect the subsequent dissolving process by reducing the density.
In Fig. 6 und Fig. 7 ist eine Vorrichtung mit einer rohrförmigen Kammer 4 mit einem Ventil 9 (Fig. 6) oder mit zwei Ventilen 9,10 (Fig. 7) dargestellt. Das tiefkalte verflüssigte Gas wird aus einem Vorratstank 1 über eine isolierte Leitung 2 einer Düse 3 zugeführt und aus der Düse 3 in eine Kammer 4 eingespritzt, was über ein Ventil 5 gesteuert wird. Die Düse 3 ist in Längsrichtung der Kammer 4 nicht in deren Mitte angeordnet, sondern der Abstand zur Öffnung 11 für die ausströmende Flüssigkeit ist näher als der Abstand zur Öffnung 12 für die einströmende Flüssigkeit. Die Querschnitte für die Öffnung 11 der ausströmenden Flüssigkeit und für die Öffnung 12 der einströmende Flüssigkeit sind geringer als der Querschnitt der Kammer 4. An die Öffnung 11 der ausströmenden Flüssigkeit schließt sich eine Mischstrecke 13 an. In Fig. 6 ist die Öffnung für die einströmende Flüssigkeit mit dem Ventil 9 verschließbar, während bei Fig, 7 zusätzlich an der Öffnung für die ausströmende Flüssigkeit ein Ventil 10 angeordnet ist.6 and 7 show a device with a tubular chamber 4 with a valve 9 (FIG. 6) or with two valves 9, 10 (FIG. 7). The cryogenic liquefied gas is fed from a storage tank 1 via an insulated line 2 to a nozzle 3 and injected from the nozzle 3 into a chamber 4, which is controlled by a valve 5. The nozzle 3 is not arranged in the longitudinal direction of the chamber 4, but the distance to the opening 11 for the outflowing liquid is closer than the distance to the opening 12 for the inflowing liquid. The cross sections for the opening 11 of the outflowing liquid and for the opening 12 of the inflowing liquid are smaller than the cross section of the chamber 4. A mixing section 13 adjoins the opening 11 of the outflowing liquid. In FIG. 6, the opening for the inflowing liquid can be closed with the valve 9, while in FIG. 7 a valve 10 is additionally arranged at the opening for the outflowing liquid.
Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung mit einer Leitung 14, durch welche die anzureichernde Flüssigkeit strömt und mit einer haubenförmigen Kammer 15, die innerhalb der Leitung 14 angeordnet ist. Die haubenförmige Kammer 15 ist nach oben hin geschlossen und unten offen. Das tiefkalte verflüssigte Gas wird aus einem Vorratstank 1 über eine isolierte Leitung 2 einer Düse 3 zugeführt und aus der Düse 3 eingespritzt, was über ein Ventil 5 gesteuert wird. Die Düse 3 ist im oberen Bereich der haubenförmigen Kammer 15 angeordnet. Innerhalb der haubenförmigen Kammer 15 ensteht ein Gasraum 16 für das verdampfte
tieftkalte flüssige Gas, welches in Form von Flüssigkeitströpfchen auf der Oberfläche der anzureichernden Flüssigkeit 17 in der haubenförmigen Kammer 15 vorliegt. Die gewünschte Strömung der anzureichernden Flüssigkeit wird durch Vorrichtung 18 erzeugt. Durch die Lage der Düse 3 im Gasraum 16 oberhalb des Niveaus der anzureichernden Flüssigkeit 17 in der haubenförmigen Kammer 15 ergibt sich der Vorteil, daß ein Vereisen der Düse 3 verhindert wird.FIG. 8 shows a device with a line 14 through which the liquid to be enriched flows and with a hood-shaped chamber 15 which is arranged inside the line 14. The hood-shaped chamber 15 is closed at the top and open at the bottom. The cryogenic liquefied gas is fed from a storage tank 1 via an insulated line 2 to a nozzle 3 and injected from the nozzle 3, which is controlled by a valve 5. The nozzle 3 is arranged in the upper region of the hood-shaped chamber 15. Within the hood-shaped chamber 15, a gas space 16 is created for the vaporized cryogenic liquid gas, which is in the form of liquid droplets on the surface of the liquid 17 to be enriched in the hood-shaped chamber 15. The desired flow of the liquid to be enriched is generated by device 18. The position of the nozzle 3 in the gas space 16 above the level of the liquid 17 to be enriched in the hood-shaped chamber 15 results in the advantage that the nozzle 3 is prevented from icing up.
In Fig. 9 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der das tiefkalte verflüssigte Gas aus einem Vorratstank 1 über eine isolierte Leitung 2 einer Düse 3 zugeführt wird, was über ein Ventil 5 gesteuert wird. Das tiefkalte verflüssigte Gas wird aus der Düse 3 in eine Kammer 4 eingespritzt, die einen sich erweiternden Querschnitt in Einspritzrichtung aufweist und die mit der anzureichernden Flüssigkeit gefüllt ist.
9 shows a device in which the cryogenic liquefied gas is supplied from a storage tank 1 via an insulated line 2 to a nozzle 3, which is controlled by a valve 5. The cryogenic liquefied gas is injected from the nozzle 3 into a chamber 4 which has a widening cross section in the injection direction and which is filled with the liquid to be enriched.