DE2543681A1

DE2543681A1 - Vorrichtung zur begasung von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2543681A1
Application number: DE19752543681
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing Grad Rebhan
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1975-09-30
Filing date: 1975-09-30
Publication date: 1977-04-07

Description

Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten mit einer Gasversorgungseinrlchtung, einer Gasumwälzeinrichtung, einer auf der Flüssigkeit schwimmenden und mit der Gasumwalzeinrichtung in Verbindung stehenden Gasauffangeinrich tung,sowie mit einem, mit der Gasversorgungseinrichtung und der Gasauffangeinrichtung über Ventile in Verbindung stehenden Gas verteiler.
Durch die DT-PS 21 20 D62 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einblasen von Gas in eine Flüssigkeit bekannt, bei dem der sich in der Flüssigkeit nicht lösende und zur Flüssigkeitsoberfliche aufsteigende Teil des Gases in den umgebenden Raum freigesetzt oder in einer Uber den aufsteigenden Gasblasen schwimmenden Gasauffangeinrichtung zur weiteren Verwendung gesammelt wird. Die Gasauffangeinrichtung ist ein geschlossener Raum, der von einer von Schwimmkörpern getragenen Haube gebildet wird. Das sich unter der Haube sammelnde Gas kann Uber eine Gasunwälzeinrichtung, bestehend aus Pumpe, Absaugleitung und Absperrventilen, und einen Gasverteiler, der mit der Gasversorgungseinrichtung ~und der Gasauffangeinrichtung Uber Ventile in Verbindung steht, erneut in die Flüssigteit eingebracht werden.
Der Nachteil dieser Anlage besteht darin, daß das sich unter der Gasauffangeinrichtung sammelnde Gas entweder dauernd abgesaugt werden muß, oder daß die Pumpe der Gasumwälzeinrichtung, die das sich sammelnde Gas dem Gasverteiler wieder zuführt, oft zu- und abgeschaltet werden muß. Wird zudem das Gas Uber den Gasverteiler in eine FlUssigkeit eingeblasen, um diese von unerwUnschten Stoffen zu befreien, so ändert sich die Konzentration des aus der Flüssigkeit aufsteigenden und unter der Gasauffangeinrichtung sammelnden Gases. In diesem Fall muß das aus der Flüssigkeit freigesetzte Gas aus der Gasauffangeinrichtung abgelassen werden, da eine Wiederverwendung dieses mit Schadstoffen angereicherten Gases zur Belebung der FlUssigkeit kaum wirkungsvoll eingesetzt werden kann. Damit geht je nach Schadstoffkonzentration im Gas ein Teil des Frischgases verloren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Begasung von Fltlssigkeiten zu finden, bei der eine größtmögliche Ausnutzung des zur Begasung der FlUssigkeit zur Verf U-gung stehenden Frechgases in einfacher Weise erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gasauffangeinrichtung eine Schalteinrichtung aufweist, welche durch die Eintauchtiefe der Gasauffangeinrichtung gesteuert wird und welche mit den Ventilen und der Gasumwälzeinrichtung in funktioneller Verbindung steht.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Auftrieb der Gasauffangeinrichtung, der sich mit steigendem Gasdruck unter der Gasauffangeinrichtung bei zunehmender, in der Flüssigkeit ungelöster Gasmenge erhöht, zur einfachen Steuerung der GasumwMlzeinrichtung benutzt werden kann. Dabei regeln abgängig von der Eintauchtiefe der Gasauffangeinrichtung Schwimmschalter das Einschalten der Pumpe der Oasumwälzeinrichtung.
Während der Einschaltdauer der Pumpe wird gleichzeitig die Frischgaszufuhr aus einem Gasspeicher der Gasversorgungseinrichtung in den Gasverteller durch ein Magnetventil unterbrochen und das unter der Gasauffangeinrichtung abgesaugte Gas im Kreislauf wieder der Flllssigkeit Uber den Gasverteiler zugeführt und in ihr gelöst.
Ein Teil davon steigt wieder ungelöst zur Flllssigkeitsoberfläche auf und wird aus der Gasauffangeinrichtung abgesaugt. Dieser Iireislaur besteht solange, bis sich der Auftrieb der Gasauffangeinrichturig durch den kleiner werdenden Gasdruck in derselben bei mehr gelöstem Gas verringert. Die Gasauffangeinrichtung sinkt auf ihre Ausgangshöhe ab und betätig damit einen zweiten Schwimmschalter, der die Pumpe der Gasumwälzeineinrichtung abschaltet und das Magnetventil für die Frischgaszufuhr aus dem Gasspeicher öffnet. Damit beginnt der Kreislauf von neuem.
Der Gasverteiler wird dabei vorteilhafterweise den vorhandenen Strömungsbedingungen in der FlUssigkeit angepaßt.
Ist keine Strömung vorhanden, muß im Gasverteiler erst ein FlUssigkeitsstrom, z.B. Uber eine Pumpe, ein Düsensystem oder einen DUsenmotor, erzeugt werden, um eine Umwälzung der zu bei; i gasenden Flüssigkeit und eine Zerstäubung des Gases zu erreichen.
Besteht eine natUrliche oder eine durch die Fahrt eines Schiffes ii hervorgerufene Strömung, auf dem die Gasversorgungseinrichtung und die Gasumw#lzeinrichtung montiert und hinter dem der Gasverteiler und die Gasauffangeinrichtung in gleichbleibendem Abstand geschleppt werden, kann der Gasverteiler vorteilhaft ein poröser, z.B. stab- oder kugelförmiger Tauchkörper sein, durch den Gasin kleinen Blasen austritt, die durch die Strömung abgeschert werden. Damit werden möglichst kleine Gasblasen in die FlUssigkeit eingebracht und die Gaslöslichkeit erhöht. In Abhängigkeit von der relativen Geschwindigkeit des Gasverteilers zur Flüssigkeit, von der Tauchtiefe des Gasverteilers und von der Aufstiegsgeschwindigkeit der Gasblasen, kann durch Variation des Abstandes Gasverteiler-Gasauffangeinrichtung die aufgefangene Gasmenge optimiert werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß in der Leitung von der Gasauffangeinrichtung zur Pumpe der Gasumwälzeinrichtung eine Einrichtung zum Messen der Konzentration des aufgefangenen und durch die Umwälzeinrichtung abgesaugten Gases installiert ist, die ein Ablaßventil steuert, Uber das das Gas zu einer Gasreinigungseinrichtung gefUhrt werden kann.
Das hat den Vorteil, daß die Möglichkeit besteht, das Gas, falls es in eine von Schadstoffen angereicherte Flüssigkeit eingebracht wird, und dabei beim Austritt an der Flusaigkeitsoberfläche eine sohadstoffreiche Konzentration aufweist, erst Uber die Gasreinigungseinrichtung dem Gasverteiler wieder zuzufUhren und damit eine weitgehende verlustlose Lösung von Gas in der Flüssigkelt zu erreichen. Die zyklische Inkreisführung des Gases in die FlUssigkeit bleibt dabei wie vorstehend beschrieben erhalten, nur das Absinken der Gasauffangeinrichtung erfolgt schneller, da in der Gasreinigungseinrichtung ein Teil des Gases ausgeschieden werden muß.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in einer schematisch dargestellten AusfUhrungsbeispiels näher erläutert.
Aus einem Gasspeicher 1 wird bei geöffnetem Ventil 2 Uber eine Leitung 4 mittels einem Gasverteiler 5 das Gas in einer bestimmten Tiefe h in die FlUssigkeit eingebracht. Uber den sich nach der Strömungsgeschwindigkeit der Flüsslgkeit und der Einbringtiefe h des Gases richtenden Austrittsbereich der ungelösten, aufsteigenden Gasblasen wird eine Gasauffangeinrichtung 6 auf Pontons schwimmend so verankert, daß die aus der Flüssigkeit aufsteigenden Gasblasen unter der Gasauffangeinrichtung 6 aufgefangen werden. Mit zunehmender sich sammelnder Gasmenge steigt die Gasauffangeinrichtung 6 durch den größer werdenden Auftrieb.
Erreicht der aufsteigende Ponton der Gasauffangeinrichtung dic Stellung eines Sohwimmschalters 8, so wird Uber einen Impulsgeber 11 das Magnetventil 2 geschlossen und damit die Gaszufuhr aus dem Gasspeicher 1 unterbrochen, gleichzeitig öffnet Magnetventil 3 und eine Pumpe 9 saugt Uber Leitung 10 das Gas aus der Gasauffangeinrichtung 6 und rührt es im Kreislauf Uber die Leitung 4 und den Gasverteiler 5 der FlUssigkeit wieder zu. Dies geschieht solange, bis die Gasauffangeinrichtung auf eine Schwimratellung 7 abgesunken ist, wodurch Uber den Impuisgeber 11 die Pumpe 9 abgestellt, Magnetventil 3 geschlossen und Magnetventil wieder geöffnet wird Für den Fall der Gaseinbringung in FlUssigkeiten, um diese von unerwUnschten Stoffen zu befreien mißt eine Einrichtung zur Messung der Konzentration 12 in der Leitung 10 die Konzentration des abgesaugten Gases und regelt Uber einen Impuisgeber 13 die Magnetventile 14 und 15. Bei zu hoher Konzentration wird Ventil 14 geschlossen und Ventil 15 geöffnet und das mit Schadstoffen angereicherte Gas zuerst in eine Gasreinigungsanlage 16 geleitet, um dann in gereinigtem Zustand wieder Leitung 10 nach dem Ventil 14 zugeführt zu werden. Liegt die Gaskonzentration unter einem eingestellten Wert, bleibt Ventil 15 geschlossen und Ventil 14 geöffnet und der normale Kreislauf wie vorher beschrieben wird durchgefUhrt.

Claims

Patentansprüche Vorrichtung zur Begasung von FlUssigkeiten mit einer Gasversorgungseinric#tung, einer Gasumwälzeinrichtung, einer auf der Flüsslgkeit schwimmenden und mit der Gasumwälzeinrichtung in Verbindung stehenden Gasauffangeinrichtung, sowie mit einem, mit der Gasversorgungseinrichtung und der Gasauffangeinrichtung Uber Ventile in Verbindung stehenden Gasverteiler, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauffangeinrichtung (6) eine Schalteinrichtung (7,8) aufweist, welche durch die Eintauchtiefe tiefe der Gasauffangeinrichtung (6) gesteuert wird und welche mit den Ventilen (2,3) und der Gasumwälzeinrichtung (9,10) in tunktioneller Verbindung steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oasverteiler (5) ein Tauchkdrper ist, der in stehender FlUssigkeit einen Flüssigkeitsstrom erzeugt, in dem sich das Gas zumischt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder #, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (5) ein poröser, vorzugsweise kugelförmiger oder stabfdrmiger Tauchkörper ist, an dessen Oberfläche eine bestehende Flüssigkeitsströrmung die austretenden Gasblasen abschert,
4. Vorrichtung nach einem der Ansprühe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der relativen Geschwindigkeit des Gasverteilers (5) zur FlUssigkeit, von der Tauchtiefe des Gasverteilers (5) und von de r Au der Aufstiegsgeschwindigkeit der Gasblasen durch Variation des Abstandes Gasverteiler (5)-Gasauffangeinrichtung (5) die aufgefangene Gasmenge optimierbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Caaumwälzeinriohtung (9,10) eine Einrlchtung zur Messung der Konzentration (12) des aufgefangenen Gases aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung der Konzentration (12) ein Gasablaßventil (15) und ein Gasabsperrventil (14) in der Gasumwalzeinrichtung <9,10) steuert.
7. vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasablaßventfll (15) über eine Gasreinigungsseinrichtung (16) mit der Gasumwälzeinrichtung (9,1#) nach dem Ventil (14), verbunden ist.