DE1912060C - Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

3 4

angebracht ist und daß unterhalb der Horizontal- Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

platte mit der Gaszufuhrleitung verbundene Düsen Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher er-

im Bereich der zentralen öffnung der Horizontal- läutert. In den Zeichnungen zeigt

flaue ausmündend angeordnet sind. Fig. 1 eine Rührvorrichtung gemäß der Erfin-

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird 5 dung im Längsschnitt,

einmal das Gas von unten nur in der Mitte des Rades Fig. 2 eine schematische Ansicht der unterhalb

und die Flüssigkeit durch die Saugwirkung des Lauf- des Rührers angebrachten und diesen abdeckenden

rades von oben angesaugt, so daß sie in entgegen- Horizontalplatte,

gesetzten Richtungen in den Schaufeikranz des Lauf- Fig. 3 eine Draufsicht auf die Honzor.'alplatte

rades gelangen und dabei bereits eine sehr innige io gemäß F i g. 2 und

Durchmischung eintritt. Außerdem gelangt zuerst Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A in

das gesamte Gas in Form eines Gas im Überschuß Fig. 3 dar.

enthaltenden Gas-Flüssigkeits-Gemisches in der Mitte In einem Belüftungsbehälter 4 ist ein Rührwerk des Laufrades auf die Arbeitsseite der Schaufeln, angeordnet, das aus einer Führungsplatte 1 und während wesentliche Anteile der Flüssigkeit erst in 15 einem Rührer 3 besteht, welches im unteren Teil radial weiter außen liegenden Bereichen der Schau- des Behälters angebracht ist. Dieser Behälter entfein sich auf dieses Gas-Flüssigkeits-Gemisch ajf- hält ein Reaktionsmedium, beispielsweise ein Fn schichten und durch die Massenwirkung mit diesem mentiermedium 9. Das .aufrad3 wird durch ein sich vermischen. Darüber hinaus erfolgt an der Um- Rührerwelle 7 in Drehung versetzt, die in einen; fangsiinie des Laufrades beim Übergang in den Ring ao Lager 8 gelagert ist. Zur Gaszuführung dienende der Führungsblätter eine weitere, sehr kräftige Durch- Düsen 5 sinu im unteren Teil des Behälters ange mischung, worauf dann dieses Flüssigkeits-Gas-Ge- bracht. Die Düsen 5 stehen in Verbindung mit einer misch in Richtung der Auftriebskraft des Gases nach Gaszuiuhrleitung 6.

oben abgelenkt wird und dabei in eine relativ ruhige Die Führungsplatte 1 ist am Boden des Behälters 4

Sirömungszone gelangt, in welcher die Lösung des 35 außerhalb des Rührers 3 mittels Halterungen 2 Iv-

Gases sehr wirkungsvoll erfolgt. festigt. Der Einlaß 10 dient zum Einführei' der Rc-

Vorteilhafterweise sind zur Verbesserung der aktionsflüssigkeit 9 in den Behälter, während ein

Mischwirkung die am schräg aufwärts verlaufenden Ablaßventil 11 zur Entfernung des überschüssigen

Rand der Rührungsplatte angeordneten Führungs- Gases dient und ein Auslaß 12 zur Entfernung der

blätter in bei Turbinensiatoren bekannter Weise in 30 Reaktionsflüssigkeit aus dem Behälter vorgesehen ist.

radialer Richtung gekrümmt. Die Höhe der Füh- Die Führungsplatte 1 besteht aus einer kreisring-

rungsblättei kann sich in Richtung zum Außen- förmigen Horizontalpla'.te 13 mit Kegelmantelring

umfang der Führungsplatte allmählich vermindern. 14 und radialen Führungsblättern 15. Die Führungs-

Die Führungsplatte ist vorzugsweise mittels einer platte I ist an Halterungen 1. beispielsweise mittels

Stützvorrichtung im unteicn Teil des Behälters be- 35 Hülsen 16 befestigt. Das aus den Düsen 5 eintretende

festigt Dabei können am schräg aufwärts verlaufen- Gas läuft nach aufwärts durch eine zentrale öffnung

den Rand der Führungsplatte wenigstens eine Hülse in der Horizontalplatte 13 und wird mittels des Rüh-

vorgesehen sein, durch welche sich die am Boden rers3 bewegt. Die dabei erzeugten Blasen werden

des Behälters befestigte Stützvorrichtung erstreckt. durch die starken Scherkräfte, die zwischen dem

Um günstigere Vorbedingungen für die Konstruk- 40 Rührer 3 und den feststehenden Führungsblättern 15 tion und Lagerung der Rührwelle zu schaffen, durch- wesentlich verfeinert, wodurch das Gas leichter gesetzt vorzugsweise die Rührwelle die öffnung in der löst wird. Die dadurch feinere Blasen enthaltende Führungsplatte, wobei im Bereich des Behälters Flüssigkeit wird nach aufwärts durch den sich erunterhalb der Führungsplatte eine Lageranordnung streckenden Kegelmantelring 14 nach aufwärts gefür die Rührwelle vorgesehen ist. 45 richtet, wodurch sich eine senkrecht zirkulierende

Am oberen Teil des Behälters kann ein Ablaß- Strömun£ aufbaut, die sich durch den gesamten Be-

ventil zum Ableiten von nicht gelöstem Gas vor- hälter erstreckt. Die von dem Rührer bewegte Flüs-

gesehen sein. Durch diese Anordnung kann in Ab- sigkeit wird durch die radialen Führungsblätter 15

hängigkeit von der Lösungsgeschwindigkeit des gerichtet, und diese Flüssigkeil bewegt sich nach

Gases in der Flüssigkeit und der zugeführten Gas- 50 oben ent'ang der Behälterwand, so daß eine einheit-

menge, sowie dessen Druck ein vorbesümmter liehe und gleichmäßige Bewegung und Verteilung

Druck im Behälter eingestellt werden. innerhalb des Behälters erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansnrüche· mantelförmigen ortsfesten Ring umgeben ist, auf ratemansprucne. A__ Oberseite auf dem Umfang gleichmäßig ver-

1. Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten, teilt mehrere im wesentlichen radial gerichtete Fühmit einem einen Flüssigkeitseinlaß, eine Gaszufuhr- ningsblätter angeordnet sind, wobei die Gaszufuhrleitung und einen Auslaß aufweisenden Behälter, 5 leitung im Wirkungsbereich der Rührflügel ausin welchem koaxial um eine lotrechte Achse um- mündet.

laufend ein mit radial verlaufenden Rührflügeln Rührvorrichtungen zum Einmischen von Gas in

versehener Rührer angetrieben ist, der von einem Flüssigkeiten sind z. B. bei Kulturen aerober Mikrosich nach oben erweiternden kegelmantelförmi- Organismen erforderlich.

gen ortsfesten Ring umgeben ist, auf dessen io Dabei ist es bekannt, in vertikalen Behältern zu Oberseite auf dem Umfang gleichmäßig verteilt arbeiten, in denen an vertikalen Antriebswellen mehrere im wesentlichen radial gerichtete Füh- Laufräder mit geraden oder gekrümmten Schaufeln rungsblätter angeordnet sind, wobei die Gas- ohne oder mit einseitigen oder beidseitigen Abdeckzufuhrleitung im Wirkungsbereich der Rührnügei scheiben in der im Behälter enthaltenen Flüssigkeit, ausmündet, dadurch gekennzeichnet, 15 in welche Luft eingeblasen wird, rotieren za lassen, daß die Rühr^igel auf einer mit der Rührerwelle Das Gas wird dabei in der Regel in Form von

(7) verbundenen kreisförmigen Platte nach unten Bläschen zentral in das Laufrad eingeführt, so daß abstellend befestigt und innerhalb des Kranzes dieses Laufrad als Radialpumpe für ein Gas-Flüssigder FührungsbiäUcr (15) vuigesehen sind, daß keits-Gemisch wirkt. Dabei ist jedoch, um eine ausim Abstand unterhalb der Rührnügei eine ebene 20 reichende Durchmischung und damit eine aus kicisringförmige Horizontalplatte (13) am Kegel- reichende Lösung des Gases in der Flüssigkeit zu mantelring (14) anschließend angebracht ist und erreichen, eine sehr hohe Drehzahl und damit ein daß unterhalb der Horizontalplatte mit der Gas- erheblicher Kraftaufwand erforderlich (Literaturzufuhrleitung (6) verbundene Düsen (5) im Be- stellen »Liquid mixing and processing in stirred reich der zentralen öffnung der Horizontalplatte 25 tanks« and »Industrial and Engineering Chemistry«, ausmündend areeordnet sind. Bd. 36, S. 504 b'<« 509, insbesondere Fig. 1 und 2).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Außerdem tritt bei hoher Drehzahl die bekannte kennzeichnet, daß die am sc'.räg aufwärts ver- durch Massenkräfte bei der Beschleunigung verlaufenden Rand (14) dei Führungsplatte (1) an- ursachte Entmischung auf den Arbeitsflächen der gebrachten Führungsblätter (15) in bei Turbinen- 30 Schaufeln auf.

Statoren bekannter Weise in radialer Richtung Es ist ferner eine derartige Rührvorrichtung begekrümmt sind. kannt, bei welcher ein Laufrad ohne Abdeckschei-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- ben des Schaufelkranzes innerhalb eines Kranzes durch gekennzeichnet, daß sich die Höhe der von stationären Leitschaufeln m Bereich der Ober-Führungsblätter (15) in Richtung zum Außen- 35 fläche des Flüssigkeitsspiegels arbeitet, wobei das umfang der Führungsplatte (1) allmählich ver- Gas von oben oder von unten im Zentrum der Laufmindert, schaufel zugeführt und das Gas-Flüssigkeits-Gemisch

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- durch die Leitschaufeln in radialen Ebenen nach kennzeichnet, daß die Führungsplatte (1) mittels unten abgelenkt wird. Bei dieser bekannten Anordeiner Stützvorrichtung am unteren Teil des Behäl- 40 nung wird das Gas-Flüssigkeits-Gemisch entgegen ters (4) befestigt ist. der Auftriebskraft der Gasbläschen nach unten ab-

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- gefördert, so daß durch die Auftriebskraft eine Fntkennzeichnet, daß am schräg aufwärts verlaufen- mischung eintritt und deshalb die Höhe des Flüssigden Rand (14) der Führungsplatte (1) wenigstens keitsspiegel nur gering sein kann, und zum anderen eine Hülse (16) vorgesehen ist, durch welche sich 45 strömt Gas und Flüssigkeit im wesentlichen gleichdie am Boden des Behälters (4) befestigte Stütz- gerichtet und nebeneinander über die ganze radiale vorrichtung (2) erstreckt. Länge der Schaufeln in das Laufrad ein, so daß da-

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- durch eine relativ geringe Durchmischung beim Einkennzeichnet, daß die Rührwelle (7) die öffnung tritt in das Laufrad erreicht wird. Aus beiden Grünin der Führungsplatte (1) durchsetzt und im Be- 50 den muß, um eine brauchbare Durchmischungswirreich des Behälters (4) unterhalb der Führungs- kung zu erzielen, das Laufrad mit einer sehr hohen platte eine Lageranordnung (8) für die Rühr- Drehzahl laufen (Literaturstelle »Chemical EngiwelIe vorgesehen ist. neer's Handbook«, 3. Auflage, S. 1210 bis 1211,

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I insbesondere Fig. 31).

bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen 55 Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Auf-Teil des Behälters (4) ein Ablaßventil (11) für _gabe, eine derartige Rührvorrichtung zu schaffen, bei nicht gelöstes Gas vorgesehen ist. welcher auch bei geringer Drehzahl des Laufrades

und dabei geringem Kraftbedarf und bei hohen FIüs-

__^__. sigkeitsspiegeln, d. h. mit einer hohen Durchsatz-

60 leistung, eine gute Durchmischung der Flüssigkeit

mit dem Gas erzielt wird.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Be- Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht,

gasen von Flüssigkeiten, mit einem einen Flüssig- daß die Rührflügel auf einer mit der Rührerwelle keitseinlaß, eine Gaszufuhrleitung und einen Auslaß verbundenen kreisförmigen Platte nach unten abaufweisenden Behälter, in welchem koaxial um eine 65 stehend befestigt und innerhalb des Kranzes der lotrechte Achse umlaufend ein mit radial verlaufen- Führungsblätter vorgesehen sind, daß im Abstand den Rührflügeln versehener Rührer angetrieben ist, unterhalb der Rührflügel eine ebene kreisringförmige der von einem sich nach obenan erweiternden kegel- Horizontalplatte am Kegelmantelring anschließend