WO2011012995A2 - Vorrichtung und verfahren zum mischen und austauschen von fluiden - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum mischen und austauschen von fluiden Download PDF

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    • B01F23/231265—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element being tubes, tubular elements, cylindrical elements or set of tubes

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for mixing and exchanging fluids, in particular for gassing or degassing
  • Such a device is e.g. in document EP 0 226 788 B1.
  • This device contains a semi-permeable membrane in a wall between a gas flow and a liquid flow.
  • a semipermeable membrane is also mentioned for bubble-free gassing of the liquid, for which purpose the semipermeable membrane is permeable to a gaseous medium to be admixed.
  • the problem arises that by the
  • the invention is based on the object, the mass transfer to a
  • the invention according to a first aspect provides a device for mixing and exchanging fluids, comprising a first chamber and a second chamber adjacent to the first chamber, the first chamber having one of at least a first fluid and a second fluid in A mixing chamber through which a mixing fluid flow direction can flow is provided with static mixing elements, and the second chamber is one of the second fluid
  • a semipermeable membrane is arranged, which is impermeable to molecules or molecular agglomerates of the first fluid and molecules or molecule agglomerates of the permeable to the second fluid, characterized in that the membrane consists of a material or is coated with a material to which at least the molecules or molecular agglomerates of one of the two fluids have a low affinity.
  • the formation of a stationary boundary layer by one of the two fluids on the membrane is made more difficult.
  • the invention according to a second aspect provides a device for mixing and exchanging fluids, having a first chamber and a second chamber adjacent to the first chamber, the first chamber having one of at least a first fluid and a second fluid in one Mixed fluid flow direction permeable mixing chamber with static
  • Mixing elements and the second chamber is one of the second fluid
  • a semipermeable membrane is arranged, which is impermeable to molecules or molecular agglomerates of the first fluid and molecules or molecule agglomerates of the permeable to second fluid, characterized in that the semi-permeable membrane is an elastic membrane which is mounted on a provided with a plurality of holes supporting wall.
  • the second aspect it is also possible to make the formation of a stationary boundary layer by one of the two fluids on the membrane more difficult, by pulsating pressurization of one of the two Fluide a pulsating fluctuating pressure difference between the two sides of the membrane is generated.
  • the measures according to the first aspect and the second aspect are combined, i.
  • the membrane is made of a material or coated with a material to which at least the molecules or molecular agglomerates of one of the two fluids have a low affinity
  • the semipermeable membrane is an elastic membrane which faces onto a support wall provided with a plurality of holes is stretched.
  • the semi-permeable membrane can be a hydrophobic (water-repellent)
  • the semi-permeable membrane may also be an oleophobic (oil-repellent)
  • the semi-permeable membrane is an oleophobic and
  • hydrophobic (oil-repellent and water-repellent) membrane In this case, the wetting or wetting of the membrane by a non-polar
  • Liquid such as e.g. Oil and complicated by water.
  • the gas-permeable membrane of the device according to the invention is a polymer membrane permeable to gas molecules such as O 2 , N 2 , CO 2 , which
  • the effective pore size of the gas-permeable membrane is preferably in the range of 0.1 nm to 10 nm, while the carrier material can have a much larger effective pore size.
  • the material used for the gas-permeable membrane is preferably one of the following polymers: cellulose acetate (CA), cellulose nitrate (CN), cellulose ester (CE), polysulfone (PS), polyethersulfone (PES), polyacrylonitrile (PAN), Polyamide (PA), polyimide (PI), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC), polyurethane (PU).
  • CA cellulose acetate
  • CN cellulose nitrate
  • CE cellulose ester
  • PS polysulfone
  • PS polyethersulfone
  • PAN polyacrylonitrile
  • PA Polyamide
  • PA polyimide
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PVC polyvinyl chloride
  • PU poly
  • the thickness of the gas-permeable membrane is about 1 ⁇ m to 300 ⁇ m
  • the carrier material for stabilizing the gas-permeable membrane may be a nonwoven material, a textile material, for example of polyester, or another porous material whose effective pore size is many times greater than the effective pore size of the gas-permeable membrane.
  • the support wall may have circular holes and / or slot-shaped holes. Due to the hole diameter or slot widths on the one hand and by the tension of the elastic semi-permeable membrane stretched, a fluttering of the membrane sections stretched over the hole openings can be achieved by the said pulsation. As a result, the material throughput at the membrane can be increased and the membrane can be freed of deposits on the membrane. For this purpose, the low-frequency pulsation can be supported by high-frequency vibrations (ultrasound).
  • the first chamber within the device limits a continuous (contiguous) mixing chamber volume and the second chamber within the device by separate (separate from each other) sub-chambers with a respective sub-volume of the fluid supply chamber or
  • Fluid discharge chamber formed, wherein the sub-chambers upstream of the
  • the sub-chambers of the second chamber are transverse to the mixing fluid flow direction of the first chamber extending transverse channels whose channel walls provided with a plurality of holes retaining wall and one on the
  • Fumigation or its removal (e.g., degassing).
  • transverse channels are provided with a circular or polygonal channel cross-section, wherein the transverse channels
  • first plurality of transverse channels having a first channel cross-sectional area and a second plurality of transverse channels having a second channel cross-sectional area provided, wherein preferably the transverse channels of the first plurality of transverse channels and the second plurality of transverse channels are arranged uniformly distributed in the first chamber.
  • Ratio between a second channel cross-sectional area and a first channel cross-sectional area in the range of 1/10 to 5/10.
  • a pressure source is in fluid communication with the first chamber or with the second chamber, which can generate a variable pressure.
  • This pressure source allows pulsations, which in the area covered by the stretched elastic membrane holes leads to a "fluttering" of the elastic membrane, whereby the passage of the second fluid through the membrane is favored for its supply to the first fluid (eg fumigation) or Removal from the first fluid (eg degassing).
  • the transverse channels are secured to and extend through a first support (e.g., first wall plate) in the region of their respective first ends, the first support and transverse channels together forming a first assembly of the device. Furthermore, it is expedient if the
  • Transverse channels of the first assembly in the region of their respective second end extend through openings in a second carrier (e.g., second wall plate), the second carrier, together with further walls of the first chamber, forming a second assembly of the device.
  • a second carrier e.g., second wall plate
  • the transverse channels form the static mixing elements of the first
  • Chamber i. the device is a static mixer whose deflection elements are hollow and via the inventive (semipermeable) membrane with the
  • the invention also provides a method of mixing and exchanging fluids using the apparatus described above, wherein a first fluid and a second fluid are delivered through the first chamber (mixing chamber) and the second fluid is delivered through the second chamber ,
  • the method can be used to Begasen a liquid, wherein a liquid-gas mixture is passed through the first chamber and through the second Chamber gas is passed, the pressure of which is greater than the pressure of the liquid-gas mixture in the first chamber.
  • the method can also be used for degassing a liquid, wherein a liquid-gas mixture is passed through the first chamber and the gas is passed through the second chamber, the pressure of which is lower than the pressure of the liquid-gas mixture in the first Chamber.
  • the pressure in the first chamber or the pressure in the second chamber is pulsed. There are in the
  • spanned elastic semipermeable membrane is deflected by pulses or is avenged to fluttering.
  • the membrane is deflected perpendicular to the support wall only in the area of the holes of the support wall.
  • Support surfaces not only favors the gassing or degassing of the liquid in the first chamber, but also pulses are transmitted to the liquid flowing in the first chamber.
  • the second gas-carrying chamber can also be subdivided, so that a first part of the sub-chambers or the transverse channels
  • Chamber may be divided into several such parts.
  • the respective parts of the second chamber can then be pulsed to each other with a time delay, whereby the flow behavior of the liquid in the first chamber can be influenced.
  • Particularly advantageous in the method is the use of a device with hydrophobized membrane, wherein the liquid dissolved in water, emulsified in water or suspended in water substances. This can be eg
  • aqueous sweetener masses comprising sugar molecules dissolved in water, micro-aerated.
  • a device with oleophobic membrane wherein the liquid dissolved in fat or oil, emulsified in fat or oil or suspended in fat or oil substances.
  • This can be used e.g. fat-based / oil-based confectionery masses, the sugar particles suspended in fat or oil, and e.g. Contain cocoa particles, micro-aerate and micro-vent.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the inventive device as
  • Sectional view of a part of the device shows
  • Fig. 2 shows the first embodiment of the inventive device as
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the device according to the invention as a sectional drawing of the device
  • Fig. 4 shows an enlarged detail of the detail C of Fig. 3.
  • a first embodiment of the inventive device is shown as a sectional drawing of a part of the device.
  • Fig. 1 shows a section of the device for mixing and exchange of fluids, in particular for
  • the cutting plane (drawing plane) is parallel to the predominant or prevailing
  • Flow direction is indicated by the meandering thick lines with arrows P1. From the device only a section is shown. Transverse through the first chamber 2, part chambers or transverse channels 4 extend through
  • tubular walls 6 are bounded with holes (not shown). About the punched tubular walls 6, an elastic membrane 7 is stretched, which is permeable to the gas G and is impermeable to the liquid F.
  • the flow direction of the gas G in the case of the gasification of the liquid F is indicated by the respective twelve arrows P2 at each perforated tube 6.
  • the device shown here can also be used for degassing. In the case of degassing would be the
  • further sub-chambers or transverse channels 2 can be arranged along the flow direction P1 upstream and downstream of the illustrated section and transversely to the flow direction P1 left and right of the illustrated section.
  • the housing of the first chamber 2 and the tubes of the transverse channels 4 may be made of metal, in particular of stainless steel or anodized aluminum, or of a polymer, in particular of polyester, e.g. Polyethylene terephthalate, or from
  • the gas-permeable membrane (not shown separately) is a polymer membrane which is permeable to gas molecules such as O 2 , N 2 , CO 2 and which is supported on a porous membrane
  • Carrier material (not shown separately) is applied and connected to this.
  • Their effective pore size is in the range of 0.1 nm to 10 nm, while the carrier material has a much larger effective pore size.
  • the size of the "pores" of the carrier material is expediently a multiple of the effective pore size of the membrane and is preferably in the range of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m, thereby ensuring that large molecules, such as fat molecules or sugar molecules of food masses, or for agglomeration (clustering tending water molecules can not pass through the membrane, while the small, non-agglomerated gas molecules can easily pass through the membrane 7.
  • one of the following polymers may be used: cellulose acetate (CA), cellulose nitrate (CN), cellulose ester (CE), polysulfone (PS), polyethersulfone (PES), polyacrylonitrile (PAN), Polyamide (PA),
  • CA cellulose acetate
  • CN cellulose nitrate
  • CE cellulose ester
  • PS polysulfone
  • PS polyethersulfone
  • PAN polyacrylonitrile
  • PA Polyamide
  • PI Polyimide
  • PE Polyethylene
  • PP Polypropylene
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • PVDF Polyvinylidene fluoride
  • PVC Polyvinyl chloride
  • PU Polyurethane
  • PS repelent surface
  • PU high ductility
  • the thickness of the gas-permeable membrane is about 100 microns.
  • As a carrier material for stabilizing the gas-permeable membrane may be any carrier material for stabilizing the gas-permeable membrane.
  • Nonwoven material a textile material, e.g. made of polyester, or another porous, but elastically extensible material can be used, the effective pore size is much larger than the effective pore size of the gas-permeable membrane.
  • the elastic membrane 7 is a hose-like structure and can be mounted in a stretched state on the tubular walls 6 of the transverse channels 4.
  • the essential operating parameters for the gasification and degassing of the liquid F with gas G are: effective pore size of the membrane 7, pressure difference between the liquid-carrying first chamber 2 and the gas-conducting second chamber 4, flow rate of the liquid F, temperature / viscosity of the liquid F, cross-sectional shape of the Cross channels 4 (eg circular, lenticular, polygonal, in particular triangular or hexagonal), pressure difference amplitude and frequency of the pulsation of the gas G and / or the liquid F.
  • Fig. 2 the first embodiment of the inventive device is shown as a sectional drawing of the device.
  • Fig. 2 shows a parallel to
  • the device has an inlet 11 which opens into the first chamber 2.
  • the device has an outlet 12, which opens out of the first chamber 2 out.
  • This flow direction is indicated by the meandering thick lines with arrows P1.
  • Transverse through the first chamber 2 and transversely to the flow direction of the liquid F extend the sub-chambers or transverse channels 4, which are bounded by the tubular walls 6. These walls are shown schematically with alternating bright and dark areas, the bright areas representing the relatively large holes of the dark wall.
  • the elastic membrane 7 is stretched, which is permeable to the gas G and for the liquid F is impermeable.
  • the gas G flowing in the interior of the transverse channels 4 passes through the wall 6 and the membrane 7 stretched over it, thus entering the liquid F. flowing in the chamber 2.
  • a second embodiment of the inventive device is shown as a sectional drawing of the device.
  • Fig. 3 shows a parallel to
  • Fig. 3 the elements of Fig. 2 are identical or identical to those bear the same reference numerals as in Fig. 2, but are provided with a dash.
  • the cutting plane (drawing plane) runs parallel to the predominant or prevailing one
  • the device At the upstream end, the device has an inlet 11 ', which opens into the first chamber 2'. At the downstream end, the device has an outlet 12 'which opens out of the first chamber 2'. At the upstream end, the device has a first distributor 13, which opens into transverse chambers or secondary chambers 4 '. At the downstream end, the device has a second manifold 14 which opens out of the transverse chambers 4 '.
  • the flow direction of the liquid F is indicated by the arrows P1 '.
  • Transverse through the first chamber 2 'and transversely to the flow direction of the liquid F extend sub-chambers or transverse channels 4', which are bounded by zigzag walls 6 '. These walls are shown schematically with alternating bright and dark areas, the bright areas representing the relatively large holes of the dark wall. About the perforated zigzag walls 6 'is an elastic membrane
  • Transverse channels 4 'flowing gas G passes through the wall 6' and the diaphragm 7 'arranged above it and thus passes into the liquid F flowing in the chamber 2'.
  • Both the chamber 2 ', in which the liquid flows, and the transverse chambers 4 ', in which the gas flows G, have a zigzag geometry.
  • the second embodiment shown in Fig. 3 allows for a given flow direction of the liquid F in the first chamber 2 'a
  • Embodiment is possible, if one the first manifold 13 and the second manifold 14 left or right of the chamber 2 '(i.e., in FIG.
  • Fig. 4 is an enlarged detail of the detail C of Fig. 3 is shown.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Mischen und Austauschen von Fluiden, mit einer ersten Kammer (2) und einer an die erste Kammer angrenzenden zweiten Kammer (4), wobei die erste Kammer (2) eine von mindestens einem ersten Fluid (F) und einem zweiten Fluid (G) in einer Mischfluid- Strömungsrichtung durchströmbare Mischkammer mit statischen Mischelementen (6) ist und die zweite Kammer (4) eine von dem zweiten Fluid (G) durchströmbare Fluidzufuhrkammer oder Fluidabfuhrkammer ist, wobei zumindest in Teilen des Grenzbereichs zwischen dem Volumen der ersten Kammer (2) und dem Volumen der zweiten Kammer (4) eine semipermeable Membran (7) angeordnet ist, die für Moleküle oder Molekül-Agglomerate des ersten Fluids (F) undurchlässig ist und für Moleküle oder Molekül-Agglomerate des zweiten Fluids (G) durchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) aus einem Material besteht oder mit einem Material beschichtet ist, zu dem zumindest die Moleküle oder Molekül-Agglomerate eines der beiden Fluide (F) eine geringe Affinität aufweisen, und/oder dadurch gekennzeichnet, dass die semipermeable Membran (7) eine elastische Membran ist, die auf eine mit einer Vielzahl von Löchern versehene Stützwand (6) aufgespannt ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Mischen und Austauschen von Fluiden
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Mischen und Austauschen von Fluiden, insbesondere zum Begasen oder Entgasen von
Flüssigkeiten.
Für das Begasen oder Entgasen von Flüssigkeiten sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt. Bei diesen Vorrichtungen wird meist mit grossen Grenzflächen zwischen flüssiger und gasförmiger Phase gearbeitet, um in möglichst kurzer Zeit grosse Gasmengen in die Flüssigkeit hinein oder aus ihr heraus transportieren zu können.
Es sind auch Vorrichtungen zum Begasen oder Entgasen sowie zum Filtrieren von Flüssigkeiten bekannt, in denen zwischen einer gasförmigen Phase und einer flüssigen Phase eine Membran angeordnet ist, die für das Gas durchlässig und für die Flüssigkeit undurchlässig ist.
Eine derartige Vorrichtung ist z.B. in dem Dokument EP 0 226 788 B1 offenbart. Diese Vorrichtung enthält eine semipermeable Membran in einer Wandung zwischen einem Gasstrom und einem Flüssigkeitsstrom. Insbesondere wird auch eine semipermeable Membran erwähnt zum blasenfreien Begasen der Flüssigkeit, wofür die semipermeable Membran für ein zuzumischendes gasförmiges Medium durchlässig ist. Hierbei tritt jedoch das Problem auf, dass das durch die
semipermeable Membran in die Flüssigkeit eindringende Gas nur sehr unwirksam durch die Flüssigkeit abtransportiert wird, da sich an der Membranoberfläche eine Grenzschicht in der Flüssigkeit ausbildet. Diese Grenzschicht ist praktisch stationär an der Membranoberfläche. Durch Benetzen und Durchnetzen der Membran bzw. der Membranporen durch die Flüssigkeit wird die Ausbildung einer solchen stationären Grenzschicht begünstigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stoffaustausch an einer
semipermeablen Membran zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid zu verbessern.
l Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung gemäss einem ersten Aspekt eine Vorrichtung zum Mischen und Austauschen von Fluiden bereit, mit einer ersten Kammer und einer an die erste Kammer angrenzenden zweiten Kammer, wobei die erste Kammer eine von mindestens einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid in einer Mischfluid-Strömungsrichtung durchströmbare Mischkammer mit statischen Mischelementen ist und die zweite Kammer eine von dem zweiten Fluid
durchströmbare Fluidzufuhrkammer oder Fluidabfuhrkammer ist, wobei zumindest in Teilen des Grenzbereichs zwischen dem Volumen der ersten Kammer und dem Volumen der zweiten Kammer eine semipermeable Membran angeordnet ist, die für Moleküle oder Molekül-Agglomerate des ersten Fluids undurchlässig ist und für Moleküle oder Molekül-Agglomerate des zweiten Fluids durchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran aus einem Material besteht oder mit einem Material beschichtet ist, zu dem zumindest die Moleküle oder Molekül-Agglomerate eines der beiden Fluide eine geringe Affinität aufweisen.
Gemäss dem ersten Aspekt wird die Ausbildung einer stationären Grenzschicht durch eines der beiden Fluide an der Membran erschwert.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung gemäss einem zweiten Aspekt eine Vorrichtung zum Mischen und Austauschen von Fluiden, mit einer ersten Kammer und einer an die erste Kammer angrenzenden zweiten Kammer, wobei die erste Kammer eine von mindestens einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid in einer Mischfluid-Strömungsrichtung durchströmbare Mischkammer mit statischen
Mischelementen ist und die zweite Kammer eine von dem zweiten Fluid
durchströmbare Fluidzufuhrkammer oder Fluidabfuhrkammer ist, wobei zumindest in Teilen des Grenzbereichs zwischen dem Volumen der ersten Kammer und dem Volumen der zweiten Kammer eine semipermeable Membran angeordnet ist, die für Moleküle oder Molekül-Agglomerate des ersten Fluids undurchlässig ist und für Moleküle oder Molekül-Agglomerate des zweiten Fluids durchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die semipermeable Membran eine elastische Membran ist, die auf eine mit einer Vielzahl von Löchern versehene Stützwand aufgespannt ist.
Gemäss dem zweiten Aspekt wird ebenfalls ermöglicht, die Ausbildung einer stationären Grenzschicht durch eines der beiden Fluide an der Membran zu erschweren, indem durch eine pulsierende Druckbeaufschlagung eines der beiden Fluide eine pulsierend schwankende Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten der Membran erzeugt wird.
Vorzugsweise werden die Massnahmen gemäss dem erstem Aspekt und dem zweiten Aspekt kombiniert, d.h. die Membran besteht aus einem Material oder ist mit einem Material beschichtet, zu dem zumindest die Moleküle oder Molekül- Agglomerate eines der beiden Fluide eine geringe Affinität aufweisen, und die semipermeable Membran ist eine elastische Membran, die auf eine mit einer Vielzahl von Löchern versehene Stützwand aufgespannt ist.
Die semipermeable Membran kann eine hydrophobierte (wasserabweisende)
Membran sein. In diesem Fall wird die Benetzung oder Durchnetzung der Membran durch eine polare Flüssigkeit wie z.B. Wasser erschwert.
Die semipermeable Membran kann auch eine oleophobierte (ölabweisende)
Membran sein. In diesem Fall wird die Benetzung oder Durchnetzung der Membran durch eine nicht-polare Flüssigkeit wie z.B. Öl erschwert.
Vorzugsweise ist die semipermeable Membran eine oleophobierte und
hydrophobierte (ölabweisende und wasserabweisende) Membran. In diesem Fall wird die Benetzung oder Durchnetzung der Membran durch eine nicht-polare
Flüssigkeit wie z.B. Öl und durch Wasser erschwert.
Vorzugsweise ist die gasdurchlässige Membran der erfindungsgemässen Vorrichtung eine für Gasmoleküle wie O2, N2, CO2 durchlässige Polymermembran, die
vorzugsweise auf einem porösen Trägermaterial aufgetragen und mit diesem verbunden ist. Dabei liegt die effektive Porengrösse der gasdurchlässigen Membran vorzugsweise im Bereich von 0.1 nm bis 10 nm, während das Trägermaterial eine viel grossere effektive Porengrösse haben kann.
Als Material für die gasdurchlässige Membran wird vorzugsweise eines der folgenden Polymere verwendet: Cellulose-Acetat (CA), Cellulose-Nitrat (CN), Cellulose-Ester (CE), Polysulfon (PS), Polyethersulfon (PES), Polyacrylnitril (PAN), Polyamid (PA), Polyimid (PI), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylchlorid (PVC), Polyurethan (PU).
Die Dicke der gasdurchlässigen Membran beträgt etwa 1 μm bis 300 μm,
vorzugsweise 10 μm bis 200 μm. Das Trägermaterial zur Stabilisierung der gasdurchlässigen Membran kann ein Vliesmaterial, ein Textilmaterial, z.B. aus Polyester, oder ein anderes poröses Material sein, dessen effektive Porengrösse um ein Vielfaches grösser ist als die effektive Porengrösse der gasdurchlässigen Membran.
Die Stützwand kann kreisförmige Löcher und/oder schlitzförmige Löcher aufweisen. Durch die Lochdurchmesser bzw. Schlitzbreiten einerseits und durch die Spannung der aufgespannten elastischen semipermeablen Membran, kann durch das genannte Pulsieren ein Flattern der über die Lochöffnungen gespannten Membranabschnitte erzielt werden. Dadurch kann der Stoffdurchsatz an der Membran erhöht und die Membran von Ablagerungen an der Membran befreit werden. Hierzu kann das niederfrequente Pulsieren durch hochfrequente Schwingungen (Ultraschall) unterstützt werden.
Zweckmässigerweise begrenzt die erste Kammer innerhalb der Vorrichtung ein kontinuierliches (zusammenhängendes) Mischkammervolumen und ist die zweite Kammer innerhalb der Vorrichtung durch separate (voneinander gesonderte) Teilkammern mit einem jeweiligen Teilvolumen der Fluidzufuhrkammer oder
Fluidabfuhrkammer gebildet, wobei die Teilkammern stromaufseitig von der
Vorrichtung in eine Fluidzufuhr-Sammelleitung münden und stromabseitig von der Vorrichtung in eine Fluidabfuhr-Sammelleitung münden.
Vorzugsweise sind die Teilkammern der zweiten Kammer sich quer zur Mischfluid- Strömungsrichtung der ersten Kammer erstreckende Querkanäle, deren Kanalwände eine mit einer Vielzahl von Löchern versehene Stützwand sowie eine auf die
Stützwand aufgespannte elastische Membran als semipermeable Membran aufweisen. Diese Querkanäle sind sowohl Hindernisse/Schikanen der statischen Mischkammer als auch Verteiler für das zweite Fluid für dessen Zufuhr (z.B.
Begasung) oder dessen Abfuhr (z.B. Entgasung).
Vorzugsweise sind voneinander beabstandete Querkanäle mit kreisförmigem oder mit polygonförmigem Kanalquerschnitt vorgesehen, wobei die Querkanäle
vorzugsweise parallel zueinander verlaufen.
Um die Packungsdichte mit Querkanälen zu optimieren, ist vorzugsweise eine erste Vielzahl von Querkanälen mit einer ersten Kanal-Querschnittsfläche vorgesehen und eine zweite Vielzahl von Querkanälen mit einer zweiten Kanal-Querschnittsfläche vorgesehen, wobei vorzugsweise die Querkanäle der ersten Vielzahl von Querkanälen und der zweiten Vielzahl von Querkanälen in der ersten Kammer gleichmässig verteilt angeordnet sind. Hierbei verwendet man vorteilhaft ein
Verhältnis zwischen einer zweiten Kanal-Querschnittsfläche und einer ersten Kanal- Querschnittsfläche im Bereich von 1/10 bis 5/10.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung steht mit der ersten Kammer oder mit der zweiten Kammer eine Druckquelle in Fluidverbindung, die einen veränderlichen Druck erzeugen kann. Diese Druckquelle ermöglicht Pulsationen, was im Bereich der durch die gespannte elastische Membran bedeckten Löcher zu einem„Flattern" der elastischen Membran führt, wodurch der Durchtritt des zweiten Fluids durch die Membran begünstigt wird für dessen Zufuhr in das erste Fluid (z.B. Begasung) oder dessen Abfuhr aus dem ersten Fluid (z.B. Entgasung).
Zweckmässigerweise sind die Querkanäle im Bereich ihres jeweiligen ersten Endes an einem ersten Träger (z.B. erste Wandplatte) befestigt und erstrecken sich durch diesen hindurch, wobei der erste Träger und die Querkanäle zusammen eine erste Baugruppe der Vorrichtung bilden. Weiterhin ist es zweckmässig, wenn die
Querkanäle der ersten Baugruppe im Bereich ihres jeweiligen zweiten Endes sich durch Öffnungen in einem zweiten Träger (z.B. zweite Wandplatte) hindurch erstrecken, wobei der zweite Träger zusammen mit weiteren Wänden der ersten Kammer eine zweite Baugruppe der Vorrichtung bilden. Dies ermöglicht ein schnelles Auseinanderbauen und Zusammenbauen der Vorrichtung zu Wartungszwecken (Reinigung, Membranwechsel).
Vorzugsweise bilden die Querkanäle die statischen Mischelemente der ersten
Kammer, d.h. die Vorrichtung ist ein statischer Mischer, dessen Ablenkelemente hohl sind und über die erfindungsgemässe (semipermeable) Membran mit der
Mischkammer (partiell) kommunizieren.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren bereit zum Mischen und Austauschen von Fluiden unter Verwendung der weiter oben beschriebenen Vorrichtung, wobei ein erstes Fluid und ein zweites Fluid durch die erste Kammer (Mischkammer) hindurch gefördert wird und das zweite Fluid durch die zweite Kammer hindurch gefördert wird.
Das Verfahren lässt sich zum Begasen einer Flüssigkeit verwenden, wobei durch die erste Kammer ein Flüssigkeit-Gas-Gemisch geleitet wird und durch die zweite Kammer das Gas geleitet wird, dessen Druck grösser ist als der Druck des Flüssigkeit-Gas-Gemisches in der ersten Kammer.
Das Verfahren lässt sich auch zum Entgasen einer Flüssigkeit verwenden, wobei durch die erste Kammer ein Flüssigkeit-Gas-Gemisch geleitet wird und durch die zweite Kammer das Gas geleitet wird, dessen Druck kleiner ist als der Druck des Flüssigkeit-Gas-Gemisches in der ersten Kammer.
Vorzugsweise wird während des Begasens oder Entgasens der Druck in der ersten Kammer oder der Druck in der zweiten Kammer gepulst . Dabei gibt es im
wesentlichen zwei Betriebsarten, mit denen die auf die gelochte Stützwand
aufgespannte elastische semipermeable Membran durch Pulsen ausgelenkt wird bzw. zu Flattern beg rächt wird.
Gemäss einer ersten Variante des Begasenes wird die Membran nur im Bereich der Löcher der Stützwand senkrecht zur Stützwand ausgelenkt. Diese Art des
„lokalen" Flatterns/Vibrierens der Membran wird begünstigt durch hohe
Membranspannung und hohe Viskosität der Flüssigkeit, mit der die erste Kammer vollständig gefüllt ist.
Gemäss einer zweiten Variante des Begasenes wird die Membran über den
gesamten mit Löchern versehenen Bereich der Stützwand senkrecht zur Stützwand ausgelenkt. Diese Art des„globalen" Flatterns/Vibrierens der Membran wird
begünstigt durch geringe Membranspannung, geringe Viskosität der Flüssigkeit und wenn die erste Kammer nur teilweise gefüllt ist.
Durch die pulsartigen Membranbewegungen senkrecht zu den gelochten
Stützflächen wird nicht nur das Begasen oder Entgasen der Flüssigkeit in der ersten Kammer begünstigt, sondern es werden auch Impulse auf die in der ersten Kammer strömende Flüssigkeit übertragen. Die zweite gasführende Kammer kann auch unterteilt sein, so dass ein erster Teil der Teilkammern bzw. der Querkanäle
miteinander kommunizieren und ein anderer, vom ersten Teil hermetisch getrennter Teil der Teilkammern bzw. Querkanäle miteinander kommunizieren. Die zweite
Kammer kann in mehrere derartige Teile unterteilt sein. Die jeweiligen Teile der zweiten Kammer können dann zueinander zeitversetzt gepulst werden, wodurch sich das Strömungsverhalten der Flüssigkeit in der ersten Kammer beeinflussen lässt. Besonders vorteilhaft ist bei dem Verfahren die Verwendung einer Vorrichtung mit hydrophobierter Membran, wobei die Flüssigkeit in Wasser gelöste, in Wasser emulgierte oder in Wasser suspendierte Stoffe aufweist. Damit lassen sich z.B.
wässrige Süsswarenmassen, die in Wasser gelöste Zuckermoleküle aufweisen, mikrobelüften. Insbesondere sei hier das Mikrobelüften von Zuckerguss erwähnt.
Besonders vorteilhaft ist bei dem Verfahren auch die Verwendung einer Vorrichtung mit oleophobierter Membran, wobei die Flüssigkeit in Fett oder Öl gelöste, in Fett oder Öl emulgierte oder in Fett oder Öl suspendierte Stoffe aufweist. Damit lassen sich z.B. fettbasierte/ölbasierte Süsswarenmassen, die in Fett oder Öl suspendierte Zuckerpartikel und z.B. Kakaopartikel enthalten, mikrobelüften und mikroentlüften. Insbesondere sei hier das Mikrobelüften oder Mikroentlüften von Schokolade erwähnt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend aufzufassenden Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, wobei
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung als
Schnittzeichnung eines Teils der Vorrichtung zeigt;
Fig. 2 das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung als
Schnittzeichnung der Vorrichtung zeigt; und
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung als Schnittzeichnung der Vorrichtung zeigt; und
Fig. 4 einen vergrösserten Ausschnitt des Details C von Fig. 3 zeigt.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung als Schnittzeichnung eines Teils der Vorrichtung gezeigt. Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt der Vorrichtung zum Mischen und Austauschen von Fluiden, insbesondere zum
Begasen oder Entgasen einer Flüssigkeit F mit einem Gas G. Die Schnittebene (Zeichnungsebene) verläuft parallel zur vorwiegenden bzw. vorherrschenden
Strömungsrichtung der Flüssigkeit F in einer ersten Kammer 2. Diese
Strömungsrichtung ist durch die mäandrierenden dicken Linien mit Pfeilen P1 angedeutet. Von der Vorrichtung ist nur ein Ausschnitt gezeigt ist. Quer durch die erste Kammer 2 erstrecken sich Teilkammern bzw. Querkanäle 4, die durch
rohrförmige Wände 6 mit (nicht gezeigten) Löchern begrenzt sind. Über die gelochten rohrförmigen Wände 6 ist eine elastische Membran 7 gespannt, die für das Gas G durchlässig ist und für die Flüssigkeit F undurchlässig ist. Die Strömungsrichtung des Gases G für den Fall des Begasens der Flüssigkeit F ist durch die jeweiligen zwölf Pfeile P2 an jedem gelochten Rohr 6 angedeutet. Die hier gezeigte Vorrichtung kann auch zum Entgasen verwendet werden. Für den Fall des Entgasens wäre die
Richtung der Pfeile P2 umgekehrt.
In der Praxis können entlang der Strömungsrichtung P1 stromauf und stromab von dem dargestellten Ausschnitt sowie quer zur Strömungrichtung P1 links und rechts von dem dargestellten Ausschnitt noch weitere Teilkammern bzw. Querkanäle 2 angeordnet sein.
Das Gehäuse der ersten Kammer 2 sowie die Rohre der Querkanäle 4 können aus Metall, insbesondere aus Edelstahl oder eloxiertem Aluminium, oder aus einem Polymer, insbesondere aus Polyester, z.B. Polyethylenterephthalat, oder aus
Polycarbonat bestehen.
Die gasdurchlässige Membran (nicht gesondert dargestellt) ist eine für Gasmoleküle wie O2, N2, CO2 durchlässige Polymermembran, die auf einem porösen
Trägermaterial (nicht gesondert dargestellt) aufgetragen und mit diesem verbunden ist. Ihre effektive Porengrösse liegt im Bereich von 0.1 nm bis 10 nm, während das Trägermaterial eine viel grossere effektive Porengrösse hat. Die Grosse der „Poren" des Trägermaterials ist zweckmässigerweise ein Vielfaches der effektiven Porengrösse der Membran und liegt vorzugsweise im Bereich von 0.1 μm bis 10 μm. Dadurch wird gewährleistet, dass grosse Moleküle, wie z.B. Fettmoleküle oder Zuckermoleküle von Lebensmittelmassen, oder zur Agglomeration (Clusterbildung) neigende Wassermoleküle die Membran nicht passieren können, während die kleinen, nicht agglomerierten Gasmoleküle die Membran 7 leicht passieren können.
Als Material für die gasdurchlässige Membran kann eines der folgenden Polymere verwendet werden: Cellulose-Acetat (CA), Cellulose-Nitrat (CN), Cellulose-Ester (CE), Polysulfon (PS), Polyethersulfon (PES), Polyacrylnitril (PAN), Polyamid (PA),
Polyimid (PI), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylchlorid (PVC), Polyurethan (PU). Besonders bevorzugt als gasdurchlässiges Membranmaterial sind PS (abweisende Oberfläche) und PU (hohe Dehnbarkeit). Die Dicke der gasdurchlässigen Membran beträgt ca. 100 μm.
Als Trägermaterial zur Stabilisierung der gasdurchlässigen Membran kann ein
Vliesmaterial, ein Textilmaterial, z.B. aus Polyester, oder ein anderes poröses, aber elastisch dehnbares Material verwendet werden, dessen effektive Porengrösse viel grösser als die effektive Porengrösse der nur gasdurchlässigen Membran ist.
Die elastische Membran 7 ist ein schlauchartiges Gebilde und kann in gedehntem Zustand auf die rohrförmigen Wände 6 der Querkanäle 4 aufgezogen werden.
Die wesentlichen Betriebsparameter für die Begasung und Entgasung der Flüssigkeit F mit Gas G sind: effektive Porengrösse der Membran 7, Druckdifferenz zwischen der flüssigkeitsführenden ersten Kammer 2 und der gasführenden zweiten Kammer 4, Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit F, Temperatur/Viskosität der Flüssigkeit F, Querschnittsform der Querkanäle 4 (z.B. kreisförmig, linsenförmig, polygonförmig, insbesondere dreieckförmig oder sechseckförmig), Druckdifferenz-Amplitude und Frequenz der Pulsation des Gases G und/oder der Flüssigkeit F.
Bei der Begasung oder Entgasung von Flüssigkeiten, bei denen es sich um
Flüssigkeiten mit in Wasser gelösten, in Wasser emulgierten oder in Wasser suspendierten Partikeln handelt oder bei denen es sich um Flüssigkeiten mit in Fett oder Öl gelösten, in Fett oder Öl emulgierten oder in Fett oder Öl suspendierten Partikeln handelt, treten Betriebstemperaturen von ca. 10°C bis ca. 1000C auf. Bei diesen Temperaturen sind die weiter oben genannten Polymermaterialien stabil und eignen sich deshalb für die Begasung und/oder Entgasung in derartigen
Flüssigkeiten.
In Fig. 2 ist das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung als Schnittzeichnung der Vorrichtung gezeigt. Fig. 2 zeigt einen parallel zur
vorherrschenden Strömungsrichtung der Flüssigkeit F verlaufenden Schnitt der Vorrichtung zum Mischen und Austauschen von Fluiden, insbesondere zum Begasen oder Entgasen der Flüssigkeit F mit einem Gas G. Die Schnittebene
(Zeichnungsebene) verläuft parallel zur vorwiegenden bzw. vorherrschenden
Strömungsrichtung der Flüssigkeit F in der ersten Kammer 2. Am stromaufseitigen Ende hat die Vorrichtung einen Einlass 11 , der in die erste Kammer 2 mündet. Am stromabseitigen Ende hat die Vorrichtung einen Auslass 12, der aus der ersten Kammer 2 heraus mündet. Diese Strömungsrichtung ist durch die mäandrierenden dicken Linien mit Pfeilen P1 angedeutet. Quer durch die erste Kammer 2 und quer zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit F erstrecken sich die Teilkammern bzw. Querkanäle 4, die durch die rohrförmige Wände 6 begrenzt sind. Diese Wände sind mit abwechselnd hellen und dunklen Bereichen schematisch dargestellt, wobei die hellen Bereiche die relativ grossen Löcher der dunkel dargestellten Wand darstellen. Über die gelochten rohrförmigen Wände 6 ist die elastische Membran 7 gespannt, die für das Gas G durchlässig ist und für die Flüssigkeit F undurchlässig ist. Das im Innern der Querkanäle 4 strömende Gas G tritt durch die Wand 6 und die darüber gespannte Membran 7 hindurch und gelangt so in die in der Kammer 2 strömende Flüssigkeit F.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung als Schnittzeichnung der Vorrichtung gezeigt. Fig. 3 zeigt einen parallel zur
vorherrschenden Strömungsrichtung der Flüssigkeit F verlaufenden Schnitt der Vorrichtung zum Mischen und Austauschen von Fluiden, insbesondere zum Begasen oder Entgasen der Flüssigkeit F mit einem Gas G. Die Elemente der Fig. 3, die Elementen der Fig. 2 entsprechen oder zu diesen identisch sind, tragen dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 2, sind aber mit einem Strich versehen. Die Schnittebene (Zeichnungsebene) verläuft parallel zur vorwiegenden bzw. vorherrschenden
Strömungsrichtung der Flüssigkeit F in der ersten Kammer 2'.
Am stromaufseitigen Ende hat die Vorrichtung einen Einlass 11 ', der in die erste Kammer 2' mündet. Am stromabseitigen Ende hat die Vorrichtung einen Auslass 12', der aus der ersten Kammer 2' heraus mündet. Am stromaufseitigen Ende hat die Vorrichtung einen ersten Verteiler 13, der in Querkammern bzw. Nebenkammern 4' mündet. Am stromabseitigen Ende hat die Vorrichtung einen zweiten Verteiler 14, der aus den Querkammern 4' heraus mündet. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit F ist durch die Pfeile P1' angedeutet. Quer durch die erste Kammer 2' und quer zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit F erstrecken sich Teilkammern bzw. Querkanäle 4', die durch zickzackförmig verlaufende Wände 6' begrenzt sind. Diese Wände sind mit abwechselnd hellen und dunklen Bereichen schematisch dargestellt, wobei die hellen Bereiche die relativ grossen Löcher der dunkel dargestellten Wand darstellen. Über die gelochten zickzackförmigen Wände 6' ist eine elastische Membran
7' gespannt oder an vereinzelten Punkten der Wände 6' befestigt, die für das Gas G durchlässig ist und für die Flüssigkeit F undurchlässig ist. Das im Innern der
Querkanäle 4' strömende Gas G tritt durch die Wand 6' und die darüber angeordnete Membran 7' hindurch und gelangt so in die in der Kammer 2' strömende Flüssigkeit F. Sowohl die Kammer 2', in der die Flüssigkeit strömt, als auch die Querkammern 4', in denen das Gas G strömt, haben eine zickzackförmige Geometrie.
Das in Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel ermöglicht für eine gegebene Strömungsrichtung der Flüssigkeit F in der ersten Kammer 2' eine
Gegenstrombegasung oder eine Gleichstrombegasung mit dem Gas G.
Selbstverständlich ist auch hier eine Querbegasung wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel möglich, wenn man den ersten Verteiler 13 und den zweiten Verteiler 14 links bzw. rechts von der Kammer 2' (d.h. in Fig. 3 oberhalb bzw.
unterhalb der Schnitt/Zeichnungs-Ebene) anordnet.
In Fig. 4 ist ein vergrösserter Ausschnitt des Details C von Fig. 3 gezeigt.
Insbesondere erkennt man hier den Verteiler 13, der mit den Nebenkammern
4' kommuniziert.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Mischen und Austauschen von Fluiden, mit einer ersten Kammer (2) und einer an die erste Kammer angrenzenden zweiten Kammer (4), wobei die erste Kammer (2) eine von mindestens einem ersten Fluid (F) und einem zweiten Fluid (G) in einer Mischfluid-Strömungsrichtung durchströmbare Mischkammer mit statischen Mischelementen (6) ist und die zweite Kammer (4) eine von dem zweiten Fluid (G) durchströmbare Fluidzufuhrkammer oder Fluidabfuhrkammer ist, wobei zumindest in Teilen des Grenzbereichs zwischen dem Volumen der ersten Kammer (2) und dem Volumen der zweiten Kammer (4) eine semipermeable Membran (7) angeordnet ist, die für Moleküle oder Molekül-Agglomerate des ersten Fluids (F) undurchlässig ist und für Moleküle oder Molekül-Agglomerate des zweiten Fluids (G) durchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) aus einem Material besteht oder mit einem Material beschichtet ist, zu dem zumindest die Moleküle oder Molekül-Agglomerate eines der beiden Fluide (F) eine geringe Affinität aufweisen.
2. Vorrichtung zum Mischen und Austauschen von Fluiden, insbesondere gemäss Anspruch 1 , mit einer ersten Kammer (2) und einer an die erste Kammer
angrenzenden zweiten Kammer (4), wobei die erste Kammer eine von mindestens einem ersten Fluid (F) und einem zweiten Fluid (G) in einer Mischfluid- Strömungsrichtung durchströmbare Mischkammer mit statischen Mischelementen (6) ist und die zweite Kammer (4) eine von dem zweiten Fluid (G) durchströmbare Fluidzufuhrkammer oder Fluidabfuhrkammer ist, wobei zumindest in Teilen des Grenzbereichs zwischen dem Volumen der ersten Kammer (2) und dem Volumen der zweiten Kammer (4) eine semipermeable Membran (7) angeordnet ist, die für
Moleküle oder Molekül-Agglomerate des ersten Fluids (F) undurchlässig ist und für Moleküle oder Molekül-Agglomerate des zweiten Fluids (G) durchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die semipermeable Membran (7) eine elastische Membran ist, die auf eine mit einer Vielzahl von Löchern versehene Stützwand (6) aufgespannt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
semipermeable Membran eine hydrophobierte (wasserabweisende) Membran ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
semipermeable Membran eine oleophobierte (ölabweisende) Membran ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützwand kreisförmige Löcher aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützwand schlitzförmige Löcher aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer innerhalb der Vorrichtung ein kontinuierliches (zusammenhängendes) Mischkammervolumen begrenzt, und dass die zweite Kammer innerhalb der
Vorrichtung durch separate (voneinander gesonderte) Teilkammern mit einem jeweiligen Teilvolumen der Fluidzufuhrkammer oder Fluidabfuhrkammer gebildet ist, wobei die Teilkammern stromaufseitig von der Vorrichtung in eine Fluidzufuhr- Sammelleitung münden und stromabseitig von der Vorrichtung in eine Fluidabfuhr- Sammelleitung münden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkammern der zweiten Kammer sich quer zur Mischfluid-Strömungsrichtung der ersten Kammer erstreckende Querkanäle sind, deren Kanalwände eine mit einer Vielzahl von
Löchern versehene Stützwand sowie eine auf die Stützwand aufgespannte elastische Membran als semipermeable Membran aufweisen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie voneinander beabstandete Querkanäle mit kreisförmigem Kanalquerschnitt aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie voneinander beabstandete Querkanäle mit polygonförmigem Kanalquerschnitt aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Querkanäle parallel zueinander verlaufen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass sie eine erste Vielzahl von Querkanälen mit einer ersten Kanal-Querschnittsfläche aufweist und eine zweite Vielzahl von Querkanälen mit einer zweiten Kanal- Querschnittsfläche aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle der ersten Vielzahl von Querkanälen und der zweiten Vielzahl von Querkanälen in der ersten Kammer gleichmässig verteilt angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadaurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen einer zweiten Kanal-Querschnittsfläche und einer ersten Kanal- Querschnittsfläche im Bereich von 1/10 bis 5/10 liegt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mit der ersten Kammer oder mit der zweiten Kammer eine Druckquelle in
Fluidverbindung steht, die einen veränderlichen Druck erzeugen kann.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle im Bereich ihres jeweiligen ersten Endes an einem ersten Träger (z.B. erste Wandplatte) befestigt sind und sich durch diesen hindurch erstrecken, wobei der erste Träger und die Querkanäle zusammen eine erste Baugruppe der
Vorrichtung bilden.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle der ersten Baugruppe im Bereich ihres jeweiligen zweiten Endes sich durch
Öffnungen in einem zweiten Träger (z.B. zweite Wandplatte) hindurch erstrecken, wobei der zweite Träger zusammen mit weiteren Wänden der ersten Kammer eine zweite Baugruppe der Vorrichtung bilden.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkanäle die statischen Mischelemente der ersten Kammer bilden.
19. Verfahren zum Mischen und Austauschen von Fluiden unter Verwendung einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei ein erstes Fluid und ein zweites Fluid durch die erste Kammer (Mischkammer) hindurch gefördert wird und das zweite Fluid durch die zweite Kammer hindurch gefördert wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19 zum Begasen einer Flüssigkeit, dadurch
gekennzeichnet, dass durch die erste Kammer ein Flüssigkeit-Gas-Gemisch geleitet wird und durch die zweite Kammer das Gas geleitet wird, dessen Druck grösser ist als der Druck des Flüssigkeit-Gas-Gemisches in der ersten Kammer.
21. Verfahren nach Anspruch 19 zum Entgasen einer Flüssigkeit, dadurch
gekennzeichnet, dass durch die erste Kammer ein Flüssigkeit-Gas-Gemisch geleitet wird und durch die zweite Kammer das Gas geleitet wird, dessen Druck kleiner ist als der Druck des Flüssigkeit-Gas-Gemisches in der ersten Kammer.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass während des Begasens oder Entgasens der Druck in der ersten Kammer oder der Druck in der zweiten Kammer gepulst wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22 unter Verwendung einer
Vorrichtung gemäss Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in Wasser gelöste, in Wasser emulgierte oder in Wasser suspendierte Stoffe aufweist.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22 unter Verwendung einer
Vorrichtung gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in Fett oder Öl gelöste, in Fett oder Öl emulgierte oder in Fett oder Öl suspendierte Stoffe aufweist.
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