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    公开号:WO1986006001A1
    申请号:PCT/T1986/000028
    申请日:1986-04-09
    公开日:1986-10-23
    发明作者:Vilim Cvitas；Karl Faltejsek；Gottfried Klinar
    申请人:Voest-Alpine Aktiengesellschaft；
    IPC主号:B01D3-00
    专利说明:
    Einrichtung zum kontinuierlichen Ausdampfen bzw. Ausgasen von Flüssigkeiten, welche zur Schaumbildung neigen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum kontinuierlichen Ausdampfen bzw. Ausgasen von Flüssigkeiten, welche zur Schaumbildung neigen, insbesondere von Suspensionen oder in biologischer Umsetzung befindlichen Substraten. Aus der EP-PS 35 705 ist bereits ein mechanischer Schaumzerstörer bekanntgeworden, bei welchem ein sich drehender Ansaugstutzen für den Schaum mit mindestens drei Kanälen ausgebildet ist, die vom Ansaugstutzen ausgehend unter vorbestimmten Winkeln radial nach aussen abgehen. Es ist weiters bereits bekannt, neben der mechanischen Schaumzerstörung Verfahren anzuwenden, bei welchen der Schaum erhitzt wird. Hohe Temperaturen können aber insbesondere bei mikrobiologischen Verfahren nur mit äusserster Vorsicht angewandt werden, da die Gefahr besteht, dass die Produkte bzw. die Mikroorganismen Schaden erleiden. Im Zusammenhang mit der mechanischen Schaumzerstörung sind bereits Einrichtungen bekanntgeworden, welche den Schaum einer hohen Scherbeanspruchung und/oder einer Fliehkraft aussetzen. In diesem Zusammenhang sind Injektor- bzw. Ejektordüsen, die mit Dampf- oder Druckluft betrieben wurden, bekanntgeworden. Weiters sind Zentrifugen und Zyklone, welche den Schaum einer Fliehkraft aussetzen, bereits bekannt. Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen mechanischen Schaumzerstörer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die mechanische Belastung möglichst gering gehalten wird und beispielsweise eine Flockung ohne Zerstörung bzw. Einflussnahme auf die gebildeten Flocken und im Falle organischer Materialien bzw. Bakterien ohne Schädigung derselben eine einfache Verhinderung der Schaumbildung bzw. Entgasung möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, dass um eine im wesentlichen horizontale oder wenig geneigte Achse drehbar angeordnete Taumelscheiben in den Flüssigkeitsspiegel eintauchen, deren Neigung in Richtung der Drehachse in wenigstens einem Axialschnitt abwechselnd grösser und kleiner als 900 zur Drehachse ist. Dadurch, dass um eine im wesentlichen horizontale Achse drehbar angeordnete Taumel scheiben in den Flüssigkeitsspiegel eintauchen, wird erreicht, dass die Oberfläche der Taumelscheiben unterhalb des Flüssigkeitsspiegels einen gewissenen Schereffekt ausübt. Durch Wahl eines geeigneten Abstandes der Unterkante von der Bodenfläche kann auch eine Art peristaltischer Bewegung erzielt werden, bei welcher der Flüssigkeitsspiegel in Bereichen, in welchen benachbarte Taumelscheiben nach oben hin divergieren, ansteigt und in Bereichen, in welchen die benachbarten Taumelscheiben nach unten zu divergieren, absinkt. Da diese Bereiche auf Grund der Drehung der Taumel scheiben um die gemeinsame Achse räumlich nicht gleich bleiben, ergibt sich ein Ansteigen und Absinken des Flüssigkeitsspiegels, wodurch sich ein guter Mischeffekt ergibt und die Koagulation von Feststoffen und Gasen gefördert wird. Beim Entgasen ergibt sich hiebei eine vollständige Unterdrückung einer Schaumbildung, womit die erfindungsgemässe Einrichtung besonders vorteilhaft bei einer Faulung, Gärung, insbesondere einer Gärung unter Anwendung von Unterdruck, oder aber auch bei Flockungen eingesetzt werden kann. Die Flüssigkeit kann hiebei in einer Rinne oder einem Becken gefördert werden, wobei vorzugsweise die Flüssigkeit in Achsrichtung der Drehachse zu strömender Bewegung, inbesondere unter Verwendung einer Pumpe, antreibbar ist. Die Taumelscheiben selbst haben keine Förderwirkung in Achsrichtung ihrer Rotationsachse und es ist daher ein zusätzlicher Antrieb für die Strömung der Flüssigkeit erforderlich, wobei bei schräger Anordnung der Bodenfläche für den Transport des flüssigen Mediums die Schwerkraft ausgenutzt werden kann. In bevorzugter Weiterbildung der Einrichtung wird die Ausgestaltung so getroffen, dass an oder in einem Becken für die Aufnahme des flüssigen Mediums eine im wesentlichen horizontale Welle gelagert ist und dass in Achsrichtung der Welle abwechselnd entgegengesetzt zueinander geneigte Taumelscheiben angeordnet sind, deren Neigung in einer gemeinsamen Axialebene entgegengesetzt gleich ist. Die Massnahme, die Neigung der Taumelscheiben in einer gemeinsamen Axialebene entgegengesetzt gleich zu wählen, führt hiebei zu einer gleichmässigen mechanischen Belastung über die gesamte Länge der die Taumelscheiben tragenden Drehachse. Auf Grund der oben erwähnten quasiperistaltischen Bewegung erfolgt in Höhenrichtung des Flüssigkeitsspiegels durch Anheben und Absenken des Flüssigkeitsspiegels stets eine gegen die Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels gerichtete Strömung, wobei sich auf Grund der Schrägstellung und im Zuge der Umdrehung der Taumelscheiben um die gemeinsame Achse gleichzeitig eine starke Querströmung ergibt. Beide dieser Strömungen wechseln während der Umdrehung der Taumel scheiben stets ihre Richtung und durch Wahl einer entsprechenden Drehzahl lässt sich eine laminare Strömung erzielen. Um vorgegebene Aufenthaltszeiten in bestimmten Bereichen der Einrichtung sicherzustellen, ist es zweckmässig Einbauten vorzunehmen, welche die Strömung vorübergehend auf definierte enge Querschnitte begrenzt. Zu diesem Zweck ist die Ausführung vorzugsweise so getroffen, dass das Becken in Achsrichtung der Drehachse durch wenigstens eine Trennwand unterteilt ist, wobei die Ebene der Trennwände von der Drehachse durchsetzt ist, dass der Abstand benac-hbarter Trennwände grösser ist als der grösste Abstand der Normalprojektion benachbarter drehbarer Scheiben und dass die Trennwände unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, vorzugsweise nahe dem Grund des Beckens, Durchbrechungen, insbesondere Drosselquerschnitte, aufweisen. Um insbesondere für die Entgasung einen entsprechenden Unterdruck anwenden zu können oder aber gleichzeitig mit einer biologischen Behandlung bestimmte Gasatmosphären aufrecht zu erhalten, ist vorzugsweise das Becken als allseitig geschlossene vorzugsweise rohrförmige Kammer ausgebildet. Eine derartige Kammer erlaubt es in einfacher Weise die Behandlungszeit durch geregelte Zufuhr und Abfuhr des flüssigen Mediums einzustellen. Die Scheiben können hiebei im wesentlichen kreisförmigen und vorzugsweise elliptischen UmriB aufweisen, wobei vor allen Dingen bei Wahl eines elliptischen Umrisses sichergestellt wird, dass zwischen durch Scheiben getrennten Abschnittenstets ein im wesentlichen gleichbleibender Durchtrittsquerschnitt verbleibt. Für die Anwendung unterschiedlicher Druckbedingungen und unterschiedlicher Zusammensetzungen der Gasphase ist in vorteilhafter Weise die Kammer druckfest ausgebildet und über Schleusen, Ventile oder Drosseln mit dem Zulauf und dem Ablauf der flüssigen Phase verbunden. Dem gleichen Zweck dient die Massnahme, dass die Kammer oberhalb des Nennflüssigkeitsspiegels Anschlüsse für das Anlegen eines Unterdruckes bzw. zum Einleiten von Behandlungs- oder Schutzgas aufweist. Insbesondere bei einer Ausbildung, bei welcher durch Einbauten, wie beispielsweise Trennwände, Teilbereiche der Kammer abgetrennt wurden, ist es besonders vorteilhaft, die durch Trennwände abgeteilten Teilbereiche der Kammer mit gesonderten Anschlüssen für Gas- und/oder Flüssigkeitszufuhr und/oder -abfuhr auszustatten. Die Trennwände tauchen hiebei in den Flüssigkeitsspiegel ein und erlauben eine Trennung des Gasraumes benachbarter Kammern wodurch unterschiedliche Druckbedingungen und unterschiedliche Gas zusammensetzungen in axialer Richtung der Einrichtung gewählt werden können. Die Kammern können durch entsprechende Durchbrechungen in den Trennwänden kommunizierend ausgebildet werden, wobei eine Strömung der flüssigen Phase in axialer Richtung erzielt werden kann. Durch Wahl des axialen Abstandes der Durchbrechungen in den drehbaren Scheiben und/oder den Trennwänden lässt sich ein hydraulisches Gefälle für den Transport der flüssigen Phase vorgeben und durch Wahl der Verweilzeit in verschiedenen Kammern das Entgasungsverhalten verbessern. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig.l eine schematische Darstellung einer Kammer mit der erfindungsgemässen Einrichtung; Fig.2 eine abgewandelte Ausführung in analoger Darstellung wie Fig.1 mit Trennwänden zwischen einzelnen Teilbereichen der Kammer; Fig.3 eine Ansicht in Richtung der Achse einer in einer Rinne angeordneten Einrichtung; Fig.4 einen Schnitt nach der Linie IV - IV der Fig.3; Fig.5 eine perspektivische Ansicht von aufeinanderfolgenden Trennwänden entsprechend der Ausbildung nach Fig.2; Fig.6 eine Seitenansicht zur Verdeutlichung der Strömungsverhältnisse und Fig.7 eine Draufsicht auf die Ausbildung nach Fig.6 zur Erläuterung der Querströmung. In Fig.l ist eine geschlossene Kammer 1 ersichtlich, in welcher eine Welle 2 drehbar gelagert ist. Die Welle 2 trägt Taumelscheiben 3, welche zumindest teilweise in den Flüssigkeits spiegel 4 eines flüssigen Mediums 5 eintauchen. Der Zulauf der flüssigen Phase wird über ein Absperrventil 6 geregelt. Für den Ablauf ist ein Absperrventil 8 vorgesehen. Bei Umdrehung der Taumelscheiben 3 gemeinsam mit der Welle 2 ergeben sich benachbarte Bereiche, in welchen der Flüssigkeitsspiegel 4 eine unterschiedliche Höhe einnimmt. Die Taumelscheiben 3 sind in einem Abstand oberhalb des Bodens 7 der Kammer 1 angeordnet, welcher einen Drosselquerschnitt zwischen benachbarten Bereichen sicherstellt, so dass sich das Heben und Senken des Flüssigkeitsspiegels ausbilden kann und nicht unmittelbar ein hydrostatischer Ausgleich auftritt. Es ist weiters ein Ventil 9 vorgesehen, über welches Gas aus der druckfesten Kammer 1 abgezogen oder in diese eingebracht werden kann. In analoger Weise können über das Ventil 9 auch Reagenzien und flüssige Medien eingebracht werden, welche der Behandlung der flüssigen Phase 5 dienen. Bei der Ausbildung nach Fig.2 weist die Kammer 1 Trennwände 10 auf, welche an ihrer dem Boden 7 zugewandten Seite Durchbrechungen 11 aufweisen, um auf diese Weise einen Drosselquerschnitt zwischen einzelnen Teilbereichen der Kammer 1 sicherzustellen. Bei der Ausbildung nach Fig.3 sind die Taumelscheiben 3 in einer Förderrinne 12 enthalten, wobei die Rotationsachse der Taumelscheiben 3 mit 13 bezeichnet ist. Die Rinne kann hiebei geringfügig zur Horizontalen geneigt sein und parallel zum Boden 14 der Rinne 12 kann die Rotationsachse 13 der Taumelscheiben 3 verlaufen. In diesem Falle wird das flüssige Medium durch die Einwirkung der Schwerkraft in Richtung der Rotationsachse der Taumelscheiben 3 gefördert. Auch hier ergibt sich bei entsprechenden Abstand a zwischen der Unterkante der Taumelscheiben 3 und dem Grund 14 der Rinne ein Drosselquerschnitt zwischen benachbarten Bereichen, in welchen die Taumelscheiben zueinander entgegengesetzt, und wie aus Fig.4 ersichtlich in zumindest einer Axialebene entgegengesetzt gleich, geneigt sind wodurch sich eine peristaltische Bewegung des Flüssigkeitsspiegels 4 wie in Fig.4 dargestellt, ergibt. Die Trennwände 10, wie sie in Fig.2 vorgesehen sind, sind in Fig.5 perspektivisch dargestellt. Die Trennwände 10 können an ihrem Umfang Ausnehmungen 11 aufweisen, welche beispielsweise in Längsrichtung der Rotationsachse 13 bzw. der Welle 2 in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ können die in Fig.5 strichliert angedeuteten von Bohrungen gebildeten Durchbrechungen 15 in den Trennwänden 10 vorgesehen sein. Wie in Fig.6 und 7 veranschaulicht, ergibt sich durch die Drehung der Taumelscheiben 3 neben einem wechselnden Anheben und Absenken des Flüssigkeitsspiegels 4 in der Seitenansicht nach Fig.6 auch eine deutliche Querströmung entsprechend den Pfeilen 16 in Fig.7. Durch das Anheben und Absenken des Flüssigkeitsspiegels 4 in benachbarten Abschnitten ergibt sich jeweils eine zum Flüssigkeitsspiegel 4 gerichtete Strömung entsprechend den Pfeilen 17. Ebenso wie die aus Fig.7 ersichtliche Querströmung erfolgt bei Umdrehung der Taumelscheiben gemeinsam mit der Welle 2 eine kontinuierliche Bewegungsumkehr dieser Strömungsrichtungen in Höhenrichtung und quer zur Strömungsrichtung bzw. zur Längsachse 13 der Welle für die Taumelscheiben 3. Als Rotationsgeschwindigkeit für die Welle 2 haben sich Geschwindigkeiten im Bereich von 5 bis 200 mininsbesondere 60 bis 100 min-1, als besonders vorteilhaft erwiesen. Im Fall der Ausbildung als Kammer kann die Kammer vorzugsweise rohrförmig ausgebildet sein, wobei für die Durchführung einer Hefegärung unter Anwendung eines Vakuums Rohrdurchmesser in der Grössenordnung von 30 cm vorteilhaft sind. Ohne Anwendung eines Vakuums bei einer derartigen Hefegärung erfolgt hiebei eine Schaumzerstörung. Bei gleichzeitiger Anwendung eines Vakuums erfolgt ein rascher Abzug des Gärproduktes und eine Entgasung der flüssigen Phase, ohne dass es hiebei zu einer Schaumbildung kommt. Bei der Verwendung der Einrichtung im Zuge der Flockung von Feststoffen wird die mechanische Belastung so gering gehalten, dass eine Beeinträchtigung der Flockenbildung bzw. eine Zerstörung der Flocken nicht beobachtet werden kann. Insbesondere im Falle der Methangärung bzw. Faulung, bei welcher die biologisch ablaufenden Prozesse auf die Symbiose von jeweils zwei Bakterien zurückgeführt werden können, hat es sich gezeigt, dass nur geringste mechaniche Belastung zulässig ist, um diese Symbiose nicht zu stören. Mit der erfindungsgemässen Einrichtung lässt sich die Mischung bei der Faulung verbessern, ohne die Methanbildung zu beeinträchtigen. Bei höherer mechanischer Belastung wurde in der Vergangenheit immer wieder beobachtet, dass die Methanbildung nicht mehr zustande kommt, da die symbiotisch zusammenwirkenden Bakterien offensichtlich durch die übermässige mechanische Belastung nicht mehr zusammenwirken konnten und auseinander gerissen wurden. Im Fall der Ausbildung der erfindungsgemässen Einrichtung in einem geschlossenen Gehäuse kann dieses bei Durchführung einer Flockung als Reaktor, bei Durchführung einer Entgasung als Separator und bei Durchführung einer Faulung als Gärbehälter angesprochen werden. Durch die Beeinflussung und regelmässige Umkehr der Strömungsrichtung lässt sich die Entgasung wesentlich beschleunigen, da ein hoher Grenzflächenkontakt sichergestellt wird. Durch die druckfeste Ausbildung des Reaktors, Separators bzw. Gärbehälters lassen sich eine Reihe von üblicherweise nur unter Schaumbildung durchführbare Verfahren auf kleinstem Raum und- ohne Beeinträchtigung durchführen. Bei Unterteilung der Kammer in einzelne Bereiche durch Trennwände mit definiertem Strömungswiederstand lassen sich auch verschiedene Gaszusammensetzungen in verschiedenen Teilbereichen aufrechterhalten oder abziehen.
    权利要求:
    Claims
    Patentansprüche:
    1. Einrichtung zum kontinuierlichen Ausdampfen bzw. Ausgasen von Flüssigkeiten, welche zur Schaumbildung neigen, insbesondere von Suspensionen oder in biologischer Umsetzung befindlichen Substraten, dadurch gekennzeichnet, dass um eine im wesentlichen horizontale Achse drehbar angeordnete Taumelscheiben (3) in den Flüssigkeitsspiegel (4) eintauchen, deren Neigung in Richtung der Drehachse in wenigstens einem Axialschnitt abwechselnd grösser und kleiner als 900 zur Drehachse ist.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in einem Becken für die Aufnahme des flüssigen Mediums eine im wesentlichen horizontale Welle (2) gelagert ist und dass in Achsrichtung der Welle (2) abwechselnd entgegengesetzt zueinander geneigte Taumelscheiben (3) angeordnet sind, deren Neigung in einer gemeinsamen Axialebene entgegengesetzt gleich ist.
    3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit durch das Becken in Achsrichtung der Drehachse (2) zu strömender Bewegung, insbesondere unter Verwendung einer Pumpe, antreibbar ist.
    4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Becken in Achsrichtung der Drehachse (2) durch wenigstens eine Trennwand (10) unterteilt ist, wobei die Ebene der Trennwände (10) von der Drehachse (2) durchsetzt ist, dass der Abstand benachbarter Trennwände (10) grösser ist als der grösste Abstand der Normalprojektion benachbarter drehbarer Scheiben (3) und dass die Trennwände (10) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (4), vorzugsweise nahe dem Grund (7) des Beckens, Durchbrechungen (11), insbesondere Drosselquerschnitte, aufweisen.
    5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Becken als allseitig geschlossene, vorzugsweise rohrförmige Kammer (1) ausgebildet ist.
    6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (3) im wesentlichen kreisförmig und vorzugsweise elliptisch ausgebildet sind.
    7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (1) druckfest ausgebildet ist und über Schleusen, Ventile (6, 8) oder Drosseln mit dem Zulauf und dem Ablauf der flüssigen Phase verbunden ist.
    8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (1) oberhalb des Nennflüssigkeitsspiegels Anschlüsse (9) für das Anlegen eines Unterdruckes bzw. zum Einleiten von Behandlungs- oder Schutzgas aufweist.
    9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Trennwände (10) abgeteilten Teilbereiche der Kammer (1) gesonderte Anschlüsse für Gasund/oder Flüssigkeitszufuhr und/oder -abfuhr aufweisen.
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    DE3674310D1|1990-10-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-10-23| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BR JP US |
    1986-10-23| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1986-11-13| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1986902268 Country of ref document: EP |
    1987-04-08| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1986902268 Country of ref document: EP |
    1990-09-19| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1986902268 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    ATA1064/85||1985-04-09||
    AT0106485A|AT382088B|1985-04-09|1985-04-09|Einrichtung zum kontinuierlichen ausdampfen bzw. ausgasen von fluessigkeiten, welche zur schaumbildung neigen|BR8606547A| BR8606547A|1985-04-09|1986-04-09|Conjunto para a evaporacao ou a eliminacao de gases continua de liquidos com tendencia a formacao de espuma|
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