EP0225526A2 - Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten oder zur Mischung von Flüssigkeiten - Google Patents

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EP0225526A2 EP86116151A EP86116151A EP0225526A2 EP 0225526 A2 EP0225526 A2 EP 0225526A2 EP 86116151 A EP86116151 A EP 86116151A EP 86116151 A EP86116151 A EP 86116151A EP 0225526 A2 EP0225526 A2 EP 0225526A2
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    • 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 or mixing liquids with a distributor and a vibration device.
  • a gas outlet which is arranged movably and is connected to a vibration device located on the side.
  • the vibration device enables an oscillation movement in the lateral direction, that is to say parallel to the plane of the gas outlet openings which are formed in the porous surface area of the gas outlet.
  • the oscillating movement of the gas outflow in the lateral direction exploits shear forces which act on the gas bubbles emerging from the gas outlet openings and tear the latter away from the gas outflow.
  • a device of this type can be used to generate fine gas bubbles in a liquid.
  • the considerable expenditure of force of the vibration device that is required to move the gas outflow is disadvantageous.
  • a device for generating gas bubbles is also known from DE-PS 30 39 969 in which a gas outlet which has fine openings in a surface area, is immersed in a liquid and automatically vibrates with a continuous supply of gas and thereby generates fine gas bubbles in a pulsating manner .
  • the disadvantage here is that a uniform, continuous gas bubble delivery is not possible.
  • Numerous devices are also known for mixing liquids with one another. With these known Devices are 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 increase the temperature due to the friction that occurs.
  • the invention has for its object to develop a device that allows large amounts of gas or liquid in finely divided form to enter a liquid with little energy without having to be brought into turbulent movement and thereby heating up in an undesirable manner.
  • a distributor consisting of a perforated membrane is attached to a chamber, this chamber is supplied with a continuous gas or liquid supply and a vibrating device allows the gas or liquid in the chamber to pulsate so that the distributor releases fine gas or liquid bubbles into a surrounding liquid synchronously with the vibration frequency.
  • the oscillating compression of the gas or the liquid takes place through a membrane which, for example, represents the bottom of the chamber and is made to vibrate with the vibration device.
  • the membrane can also be perforated and itself represent the outflow, the outflow being connected directly to the vibration device and advantageously being arranged in the upper or side region of the chamber.
  • the vibrating device can also act on a membrane attached in the bottom area of the chamber, which is rigidly connected with a linkage to the outflow attached in the upper area of the chamber.
  • the outflow or the membrane are electromagnetic, for example, by the vibration device can be driven vibrator in the vertical direction to the plane of the gas or liquid outlet openings vibrated.
  • the outflow is expediently installed in a chamber with an upper opening and the distributor is fastened to the peripheral edge of the can opening, the gas or liquid supply line opening into the chamber.
  • the distributor is therefore part of a chamber and in any geometrical shape.
  • the distributor advantageously consists of a membrane with a large number of small openings.
  • the distributor can also consist of a rigid perforated plate which is, for example, elastically fastened at its edges.
  • the vibration device is now rigidly connected to the distributor in a manner known per se so that it is set in vibration.
  • the number and size of the emerging 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 vibrations of the vibration generator.
  • the fine bubbles emerge from the distributor whenever the vibrator exerts pressure on the distributor or the membrane and the gas or liquid overpressure on the distributor thus increases.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Begasung oder Mischung von Flüssigkeiten ist mit einem Verteiler (1) und einer Vibrationseinrichtung (5) versehen. Der Verteiler (1) weist in einer Ebene liegende Austrittsöffnungen und eine Kammer (2) auf, die mit Gas oder Flüssigkeit versorgt wird. Mit einer Vibrationseinrichtung (5) die auf eine Membran (10) wirkt, wird das in der Kammer (2) befindliche Gas oder die Flüssigkeit pulsierend komprimiert und durch den Verteiler (1) fein verteilt in eine Flüssigkeit abgegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begasung oder Mischung von Flüssigkeiten mit einem Verteiler und einer Vibrationseinrichtung.
  • Aus der DE-OS 25 14 197 ist ein Gasausströmer bekannt der beweglich angeordnet ist und mit einer seitlich gelegenen Vibrationseinrichtung verbunden ist. Die Vibrationseinrich­tung ermöglicht eine Oszillationsbewegung in seitlicher Rich­tung das heißt parallel zur Ebene der Gasaustrittsöffnungen die im porösen Oberflächenbereich des Gasausströmers ausge­bildet sind. Durch die Oszillationsbewegung des Gasausströmers in seitlicher Richtung werden Abscherkräfte ausgenutzt die auf die aus den Gasaustrittsöffnungen austretenden Gasblasen einwirken und letztere vom Gasausströmer losreißen. Zwar lassen sich mit einer Vorrichtung dieser Bauart feine Gas­blasen in einer Flüssigkeit erzeugen. Nachteilig ist jedoch der erhebliche Kraftaufwand der Vibrationseinrichtung der zur Bewegung des Gasausströmers benötigt wird.
  • Eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen ist ferner aus der DE-PS 30 39 969 bekannt bei der ein Gasausströmer der in einem Oberflächenbereich feine Öffnungen aufweist, in eine Flüssigkeit getaucht ist und mit kontinuierlicher Gaszufuhr selbsttätig in Schwingung gerät und dadurch feine Gasblasen in pulsierender Weise erzeugt. Nachteilig ist hier, daß eine gleichmäßige kontinuierliche Gasblasenabgabe nicht möglich ist.
  • 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. Ungewünscht ist auch oftmals die Temperaturerhöhung durch die dabei auftretende Reibung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln die es ermöglicht mit geringem Energieaufwand große Mengen an Gas oder Flüssigkeit in feinverteilter Form in eine Flüssigkeit einzutragen ohne daß diese in turbulente Bewegung gebracht werden müssen und sich dadurch in oft unerwünschter Weise aufheizen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Verteiler bestehend aus einer gelochten Membran auf einer Kammer befestigt ist, diese Kammer mit einer kontinuier­lichen Gas-oder Flüssigkeitszufuhr versorgt wird und eine Vibrationseinrichtung das in der Kammer befindliche Gas oder die Flüssigkeit pulsieren läßt so daß der Verteiler synchron zur Vibrationsfrequenz feine Gas- oder Flüssigkeitsblasen in eine umgebende Flüssigkeit abgibt.
  • Die oszillierende Komprimierung des Gases oder der Flüssig­keit geschieht durch eine Membran die zum Beispiel den Boden der Kammer darstellt und mit der Vibrationseinrichtung in Schwingung gebracht wird.
  • Die Membran kann aber auch gelocht sein und selbst den Aus­strömer darstellen, wobei der Ausströmer direkt mit der Vibrationseinrichtung verbunden ist und vorteilhafterweise im oberen oder seitlichen Bereich der Kammer angeordnet ist.
  • Die Vibrationseinrichtung kann auch auf eine im Bodenbereich der Kammer angebrachte Membran einwirken, die mit einem Ge­stänge starr mit dem im oberen Bereich der Kammer angebrachten Ausströmer verbunden ist.
  • Der Ausströmer bzw. die Membran werden durch die Vibrations­einrichtung welche zum Beispiel ein elektromagnetisch angetriebener Vibrator sein kann in vertikaler Richtung zur Ebene der Gas- oder Flüssigkeitsaustrittsöffnungen in Schwingung versetzt.
  • Der Ausströmer ist zweckmäßigerweise in eine Kammer mit einer oberen Öffnung eingebaut und es ist der Verteiler am Umfangsrand der Dosenöffnung befestigt, wobei die Gas- oder Flüssigkeitszufuhrleitung in die Kammer einmündet. Der Verteiler ist somit Teil einer Kammer und zwar in beliebigen geometrischen Gestalten.
  • Der Verteiler besteht vorteilhafterweise aus einer Membran mit einer Vielzahl von kleinen Öffnungen.
  • Der Verteiler kann auch aus einer starren gelochten Platte bestehen die zum Beispiel an ihren Rändern elastisch befestigt ist.
  • Die Vibrationseinrichtung ist nun in an sich bekannter Weise starr mit dem Verteiler verbunden so daß dieser in Schwingung versetzt wird.
  • 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 Schwingungen des Schwingungs­erzeugers eingestellt werden. Der Austritt der feinen Bläschen aus dem Verteiler erfolgt immer wenn der Schwingunserzeuger Druck auf den Verteiler bzw. die Membran ausübt und somit der Gas- oder Flüssigkeitsüberdruck am Verteiler zunimmt.
  • Anhand von 4 schematischen Zeichnungen sollen Ausführungs­beispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert werden.
    • Fig. 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.
    • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung mit einer gelochten Membran als Verteiler 1, der auf der Kammer 2 befestigt ist, eine Vibrationseinrichtung 5 aufweist die über ein starres Gestänge 4 auf den Verteiler 1 einwirkt.
    • Fig. 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, eine Vibrationseinrichtung 5 aufweist die über ein starres Gestänge 4 auf den Verteiler 1 einwirkt.
    • Fig. 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 oder Mischung von Flüssigkeiten mit einem Verteiler (1) und einer Vibrationseinrichtung (5) dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (1) in einer Ebene liegende Austrittsöffnungen aufweist, eine Kammer (2) die mit Gas oder Flüssigkeit versorgt wird abschließt, und daß die Vibrationseinrichtung (5) die auf eine Membran (10) wirkt das in der Kammer (2) befindliche Gas oder die Flüssigkeit pulsierend komprimiert und durch den Verteiler (1) fein verteilt in eine Flüssigkeit einbringt.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (1) und die Membran (10) mit einem Gestänge (7) starr verbunden sind.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran auf welche die Vibrationseinrichtung (5) ein­wirkt gelocht ist und in der Doppelfunktion auch als Verteiler (1) wirkt.
4) Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (1) aus einer starren gelochten Platte besteht und über eine elastische Zwischenlage (8) befestigt ist.
5) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung (5) aus einem elektromagnetischen Schwingungserzeuger besteht.
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