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EP0225526B1 - Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten oder zur Mischung von Flüssigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten oder zur Mischung von Flüssigkeiten Download PDF

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EP0225526B1
EP0225526B1 EP86116151A EP86116151A EP0225526B1 EP 0225526 B1 EP0225526 B1 EP 0225526B1 EP 86116151 A EP86116151 A EP 86116151A EP 86116151 A EP86116151 A EP 86116151A EP 0225526 B1 EP0225526 B1 EP 0225526B1
Authority
EP
European Patent Office
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distributor
gas
chamber
liquid
vibration
Prior art date
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EP86116151A
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English (en)
French (fr)
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EP0225526A3 (en
EP0225526A2 (de
Inventor
Bruno Gruber
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ABS International SA
Original Assignee
ABS International SA
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Publication date
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Publication of EP0225526A3 publication Critical patent/EP0225526A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/238—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using vibrations, electrical or magnetic energy, radiations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
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    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23121—Diffusers having injection means, e.g. nozzles with circumferential outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/40—Mixers using gas or liquid agitation, e.g. with air supply tubes
    • B01F33/409—Parts, e.g. diffusion elements; Accessories
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/717—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/71755—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using means for feeding components in a pulsating or intermittent manner
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    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23126—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element
    • B01F23/231264—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element being in the form of plates, flat beams, flat membranes or films

Definitions

  • the invention relates to a device for gassing a carrier liquid or for admixing an additional liquid to a carrier liquid with a chamber, a gas or liquid inlet opening into the chamber, a distributor which is provided with gas or liquid outlet openings, and a vibration device.
  • a shock pressure wave source which can vibrate or emit sound, is arranged inside a chamber into which gaseous medium is introduced.
  • the shock pressure wave source causes the gas filaments, which pass through the distributor designed as a perforated plate, to be torn off.
  • a gas bubble outlet which comprises a finely perforated oscillator membrane.
  • the gas bubble emitter is immersed in a liquid and, if it is continuously subjected to gas, automatically vibrates, whereby fine gas bubbles are generated in a pulsating manner.
  • the distributor consists of a pulsating sieve plate column which can be moved up and down in a vessel filled with a liquid.
  • the sieve trays are supported by three vertical feed lines through which the gas to be dispersed is led under the lowest sieve tray.
  • Numerous devices are also known for mixing liquids with one another. These known devices involve the introduction of liquid into another liquid by means of mechanical swirling. In order to produce mixtures or emulsions with the known possibilities, a large amount of kinetic energy is consumed. It is also often undesirable to raise the temperature due to the friction that occurs.
  • the invention has for its object to provide a device which enables large amounts of gas or additional liquid to be introduced in finely divided form into a carrier liquid with little energy expenditure, without this having to be brought into turbulent movement and thereby heating up in an often undesirable manner .
  • the object is achieved in that the distributor, the wall opposite this or both are designed or mounted to vibrate relative to the chamber and that the vibrating device is connected to the distributor, to the wall opposite the distributor or to both, and this with vibrations acted upon, the volume of the chamber being pulsatile compressible.
  • the distributor is preferably designed as a membrane, which is set in vibration, for example, with the aid of the vibration device.
  • the distributor can be connected to the chamber via an elastic intermediate layer, so that the distributor can also be designed essentially as a rigid plate, the pulsating compression being effected via the elastic intermediate layer.
  • the vibration device suitably consists of an electromagnetic vibration generator.
  • the vibrating device can be connected to the distributor and / or the wall opposite this via a rigid linkage.
  • the number and size of the escaping gas or liquid bubbles can be set in a wide range with the amount of liquid or gas supply, the number and size of the bores of the distributor, the frequency and amplitude of the oscillation of the vibration generator.
  • the fine bubbles always emerge from the distributor when the vibration generator exerts pressure on the distributor or the membrane and the gas or liquid overpressure on the distributor thus increases.
  • Figure 1 shows a cross section through a device with a distributor 1, which is attached to the edge of the chamber 2, has a gas or liquid supply line 3 and has a vibration device 5, which acts on the membrane 10 via a rigid linkage 4 and that in the Chamber 2 located gas or the liquid can pulsate, so that the distributor 1 releases synchronous to the vibration frequency fine bubbles 6 in a surrounding liquid.
  • Figure 2 shows a cross section through a device with a perforated membrane as a distributor 1, which is attached to the chamber 2, wherein a vibrating device 5 acts on the distributor 1 via a rigid linkage 4.
  • Figure 3 shows a cross section through a device with a rigid perforated plate as a distributor 1, which is fastened to the chamber 2 via an elastic intermediate layer 8 (for example rubber) and has a vibration device 5 which acts on the distributor 1 via a rigid linkage 4 .
  • an elastic intermediate layer 8 for example rubber
  • Figure 4 shows a cross section through a device with a distributor 1, which is inserted into the side of a tube 9 filled with liquid, the vibrating device 5 acting on the membrane 10 with a second linkage 7 inside the chamber 2 providing a rigid connection with the Distributor 1 owns.
  • the distributor 1 consists of a perforated membrane.

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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begasung einer Trägerflüssigkeit oder zur Zumischung einer Zusatzflüssigkeit zu einer Trägerflüssigkeit mit einer Kammer, einem in die Kammer mündenden Gas- oder Flüssigkeitseinlaß, einem Verteiler, der mit Gas- bzw. Flüssigkeitsaustrittsöffnungen versehen ist, sowie einer Vibrationseinrichtung.
  • Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art (DE-A- 1 917 962) ist im Inneren einer Kammer, in das gasförmige Medium eingeleitet wird, eine Stoßdruckwellenquelle angeordnet, die vibrieren oder Schall aussenden kann. Die Stoßdruckwellenquelle bewirkt ein Abreißen der Gasfäden, die durch den als Lochplatte ausgebildeten Verteiler hindurchtreten.
  • Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (DE-A-3 039 969) ist ein Gasblasenausströmer vorgesehen, der eine feinperforierte Oszillatormembrane umfaßt. Der Gasblasenausströmer ist in eine Flüssigkeit getaucht und gerät, wenn er kontinuierlich mit Gas beaufschlagt wird, selbsttätig in Schwingungen, wodurch feine Gasblasen in pulsierenderweise erzeugt werden.
  • Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (GB-A-497 741) besteht der Verteiler aus einer pulsierenden Siebbodenkolonne, die in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten Gefäß auf- und abbewegbar ist. Die Siebböden sind von drei vertikalen Zuleitungen getragen, durch die das zu dispergierende Gas unter den untersten Siebboden geleitet wird.
  • Weiterhin sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, um Flüssigkeiten miteinander zu vermischen. Bei diesen bekannten Vorrichtungen handelt es sich um die Eintragung von Flüssigkeit in eine andere Flüssigkeit mittels mechanischer Verwirbelung. Um mit den bekannten Möglichkeiten Mischungen oder Emulsionen herzustellen, wird eine große Menge an Bewegungsenergie verbraucht. Unerwünscht ist auch oftmals die Temperaturerhöhung durch die dabei auftretende Reibung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, mit geringem Energieaufwand große Mengen an Gas oder Zusatzflüssigkeit in feinverteilter Form in eine Trägerflüssigkeit einzutragen, ohne daß diese in turbulente Bewegung gebracht werden muß und sich dadurch in oft unerwünschter Weise aufheizt.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verteiler, die diesem gegenüberliegende Wand oder beide gemeinsam relativ zur Kammer schwingungsfähig ausgebildet bzw. gelagert sind und daß die Vibrationseinrichtung mit dem Verteiler, mit der dem Verteiler gegenüberliegenden Wand oder mit beiden verbunden ist und diese mit Schwingungen beaufschlagt, wobei das Volumen der Kammer pulsierend komprimierbar ist.
  • Der Verteiler ist vorzugsweise als Membran ausgebildet, die beispielsweise mit Hilfe der Vibrationseinrichtung in Schwingungen versetzt wird.
  • Der Verteiler kann mit der Kammer über eine elastische Zwischenlage verbunden sein, so daß der Verteiler auch im wesentlichen als starre Platte ausgebildet sein kann, wobei die pulsierende Komprimierung über die elastische Zwischenlage bewirkt wird.
  • Die Vibrationseinrichtung besteht zweckmäßig aus einem elektromagnetischen Schwingungserzeuger.
  • Die Vibrationseinrichtung kann über ein starres Gestänge mit dem Verteiler und/oder der diesem gegenüberliegenden Wand verbunden sein.
  • Anzahl und Größe der austretenden Gas- oder Flüssigkeitsblasen kann in weitem Bereich mit der Menge der Flüssigkeits- oder Gaszufuhr, der Anzahl und Größe der Bohrungen des Verteilers, der Frequenz und Amplitude der Schwingung des Schwingungserzeugers eingestellt werden. Der Austritt der feinen Bläschen aus dem Verteiler erfolgt immer, wenn der Schwingungserzeuger Druck auf den Verteiler bzw. die Membran ausübt und somit der Gas- oder Flüssigkeitsüberdruck am Verteiler zunimmt.
  • Anhand von vier schematischen Zeichnungen sollen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert werden.
  • Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung mit einem Verteiler 1, der am Rand der Kammer 2 befestigt ist, eine Gas- oder Flüssigkeitszufuhrleitung 3 besitzt und eine Vibrationseinrichtung 5 aufweist, die über ein starres Gestänge 4 auf die Membran 10 einwirkt und das in der Kammer 2 befindliche Gas oder die Flüssigkeit pulsieren läßt, so daß der Verteiler 1 synchron zur Vibrationsfrequenz feine Bläschen 6 in eine umgebende Flüssigkeit abgibt.
  • Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung mit einer gelochten Membran als Verteiler 1, der auf der Kammer 2 befestigt ist, wobei eine Vibrationseinrichtung 5 über ein starres Gestänge 4 auf den Verteiler 1 einwirkt.
  • Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung mit einer starren gelochten Platte als Verteiler 1, der auf der Kammer 2 über eine elastische Zwischenlage 8 (beispielsweise Gummi) befestigt ist und eine Vibrationseinrichtung 5 aufweist, die über ein starres Gestänge 4 auf den Verteiler 1 einwirkt.
  • Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung mit einem Verteiler 1, der in die Seite eines mit Flüssigkeit gefüllten Rohres 9 eingesetzt ist, wobei die auf die Membran 10 einwirkende Vibrationseinrichtung 5 mit einem zweiten Gestänge 7 im Inneren der Kammer 2 eine starre Verbindung mit dem Verteiler 1 besitzt. Der Verteiler 1 besteht in dieser Ausführung aus einer gelochten Membran.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Begasung einer Trägerflüssigkeit oder zur Zumischung einer Zusatzflüssigkeit zu einer Trägerflüssigkeit mit einer Kammer (2), einem in die Kammer (2) mündenden Gas- oder Flüssigkeitseinlaß (3), einem Verteiler (1), der mit Gas- bzw. Flüssigkeitsaustrittsöffnungen versehen ist, sowie einer Vibrationseinrichtung (5), dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (1), die diesem gegenüberliegende Wand (10) oder beide gemeinsam relativ zur Kammer schwingungsfähig ausgebildet bzw. gelagert sind und daß die Vibrationseinrichtung (5) mit dem Verteiler (1), mit der dem Verteiler (1) gegenüberliegenden Wand (10) oder mit beiden verbunden ist und diese mit Schwingungen beaufschlagt, wobei das Volumen der Kammer (2) pulsierend komprimierbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (1) als Membran ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Verteiler (1) mit der Kammer (2) über eine elastische Zwischenlage (8) verbunden ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung (5) als elektromagnetischer Schwingungserzeuger ausgebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung (5) über ein starres Gestänge (4, 7) mit dem Verteiler (1) und/oder der diesem gegenüberliegenden Wand (10) verbunden ist.
EP86116151A 1985-12-05 1986-11-21 Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten oder zur Mischung von Flüssigkeiten Expired - Lifetime EP0225526B1 (de)

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DE3608970A DE3608970C1 (en) 1986-03-18 1986-03-18 Apparatus for mixing liquids

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EP0225526A3 EP0225526A3 (en) 1988-09-07
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US (1) US4793714A (de)
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