DE2518315A1 - Belueftungsturbine fuer gas-fluessigkeitsreaktoren - Google Patents

Description

Belüftungsturbine für Gas-Flüssigkeitsreaktoren

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsturbine für Gas-Flüssigkeitsreaktoren, insbesondere Fermentationsbehälter, oder chemische Reaktionsbehälter mit Vordispergierung.

Eine intensive Belüftung spielt eine bedeutsame Rolle unter anderem in Bioreaktoren oder Fermentationsbehältern, in denen eine gute Durchmischung von Gas und Flüssigkeit von ausschlaggebender Bedeutung ist. Da die zur Flüssigkeit einzumischenden Gasmengen sehr groß sein können und vielfach das 2- bis 3-fache Volumen der im Reaktor vorhandenen Flüssigkeitsmenge pro Minute betragen, stellt die gute Durchmischung und die Umwälzung im Reaktor ein schwieriges Problem dar.

Es hat sich bei kleinen Anlagen gezeigt, daß die eingesetzten Umwälzturbinen nur dann einwandfrei arbeiten, wenn das Gas-Flüssigkeitsgemisch in Form einer möglichst feinen Dispersion in das Turbinenlaufrad eintritt. Eine solche Dispersion wird nicht nur besser umgewälzt, sondern garantiert gleichzeitig-einen guten Wärme- und Stoffaustausch vom Gas zur Flüssigkeit.

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Aufgabe der Erfindung ist die Ausgestaltung der eingangs genannten Belüftungsturbine dahingehend, daß eine möglichst" feine Vordispersion von Gas und Flüssigkeit erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Belüftungsturbine für Gas-Flüssigkeitsreaktionen mit Voremulgierung dadurch gelöst, daß vor dem Einlauf des Turbinenlaufrads eine durch einen feststehenden Einlauftrichter und einem mitrotierenden Dispergierkörper auf der Nabe des Laufrads, gebildete Turbinenansaugkammer ausgebildet ist, in der Dispergiermittel zur Vordispersion des eintretenden Gas-Flüssigkeitsgemisches vorgesehen sind. Vorzugsweise sind am Dispergierkörper mitrotierende Dispergiermittel und am feststehenden Einlauftrichter damit zusammenwirkende feststehende Dispergiermittel zur Erhöhung der Turbulenz vorgesehen. Die mitrotierenden und die feststehenden Dispergiermittel bestehen vorzugsweise aus einer Anzahl konzentrisch angeordneter, ineinandergreifender abstehender Stifte. Stattdessen können als mitrotierende Dispergiermittel auch schraubenförmig angeordnete Schaufeln oder gelochte Bleche verwendet werden.

Auf diese Weise tritt in das Turbinenlaufrad selbst eine gleichmäßige Mischung von Gas und Flüssigkeit ein. Als Dispergiermittel können allgemein Rührarme, Schaufeln, Stifte etc. vorgesehen sein, wobei eine Verbesserung der Vermischung immer dann erreicht ist, wenn an dem nicht rotierenden Einlauftrichter Gegendispergiermittel angebracht sind, welche die Flüssigkeit und das Gas zu erhöhter Verwirbelung zwingen.

ist Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung eines

Vertikalschnitts näher erläutert.

In einem Fermentationsbehälter 1 befindet sich am Boden eine ümwäIzturbine, deren Laufrad 2 über ein Winkelgetriebe von einem Elektromotor angetrieben wird und die bekannte Aufgabe hat, die . Flüssigkeit zusammen mit dem zugesetzten Reaktionsgas von oben nach unten anzusaugen, innig zu vermischen und im Reaktor umzuwälzen. Das Gas-Flüssigkeitsgemisch strömt von oben nach unten durch einen

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zentralen Rohrbündelwärmeaustauscher und tritt zunächst in eine Turbinen an saug- bzw. Vorkammer 3 ein. Diese wird von einem ansaug-i seitig des Turbinenlaufrads 2 auf dessen Nabe vorgesehenen mitrotierenden Dispergierkörper 4 und einem diesen umgebenden fest-" stehenden Einlauftrichter gebildet. Der Dispergierkörper 4 ist auf seiner Außenseite mit einer Reihe radial in den Spalt 6 zwischen ihm und dem Trichter abstehender Stifte 5 und der Trichter auf seiner Innenseite mit je einer ober- und unterhalb der Stifte 5 vorgesehenen Reihe abstehender Stifte 7 versehen. Das G®-Flüssigkeitsgemisch, welches in die Vorkammer 3 einströmt/ hat oft relativ große Gasblasen, welche eine Kavitation im Turbinenlaufrad hervorrufen können. Das in den Einlauf 8 des Turbinenlaufrads 2 einströmende Gemisch wird durch die einer Stiftmühle ähnliche Vordispergiereinrichtung in der Kammer 3 vordispergiert, so daß vor den Schaufeln des Turbinenlaufrads 2 eine bereits recht fein· dispergierte Gas-Flüssigkeitsmischung vorhanden ist, welche einer Flüssigkeit mit niedrigem spezifischen Gewicht gleicht. Kavitation in der Turbine oder ein "Abreißen" tritt niht auf, vielmehr findet eine gleichmäßige Umwälzung statt. Im Raum 9 seitlich des Turbinenlaufrads strömt eine feine Gas-Flüssigkeitsdispersion aus, welche im Reaktor in üblicher Weise seitlich im Ringraum 10 zwischen der Behälterinnenwand undldem zentralen Rohrwärmetauscher nach oben strömt.

Ansprüche

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Claims (5)

1. ANSPRÜCHE

   Belüftungsturbine für Gas-Flüssigkeitsreaktoren,

   ^-"insbesondere Fermentationsbehälter oder chemische Reaktionsbehälter mit Vordispergierung, dadurch gekennzeichne t , daß vor dem Einlauf (8) des Turbinenlaufrads (2) eine durch einen fesrstehenden Einlauftrichter und einem mitrotierenden· Dispergierkörper (4) auf der Nabe des Laufrads gebildete Turbinenansaugkammer (3) ausgebildet ist, in der Dispergiermittel zur Vordispersion des eintretenden Gas-Flüssigkeitsgemisches vorgesehen sind.
2. 2. Belüftungsturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß am Dispergierkörper (4) mitrotierende Dispergiermittel und am feststehenden Einlauftrichter damit zusammenwirkende feststehende Dispergiermittel zur Erhöhung der Turbulenz vorgesehen sind.
3. 3.

   Belüftungsturbine nach Anspruch 2, dadurch gekenn

   zeichnet

   daß die mitrotierenden und die feststehenden

   Dispergiermittel aus einer Anzahl konzentrisch angeordneter, in-.einandergreifender abstehender Stifte (5,7) bestehen.
4. 4. Belüftungsturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß als mitrotierende Dispergiermittel schraubenförmig angeordnete Schaufeln vorgesehen sind.
5. 5. Belüftungsturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß als mitrotierende Dispergiermittel gelochte Bleche vorgesehen sind.

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   509850/0667 original inspected