DE1044774B - Einrichtung zum Mischen von Fluessigkeiten und Gasen - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten und Gasen I)ie Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Mischen ozon Flüssigkeiten und Gasen, bestehend aus einem Element aus feinporigem Sintermaterial. Derartige Elemente können beispielsweise aus keramischen Stoffell. poröser Ixohle, gesintertem Glas oder Sintermetall bestehen.
• Ein Merkmal derartiger Stoffe ist es, daß es bei ihllen einen gewissen »kritischen Druck« gibt, bei deszen Unterschreitung Luft oder Gas den Stoff nicht durchdringt, wenig die Poren zuvor mit einer Flüssigliest gefüllt worden sind. Dieser kritische Druck hängt x-on der Porengröße oder Feinheit des Stoffes und von der Oberflächenspallnung der Flüssigkeit ab.
• Die Poren bzw. Durchgänge dieser Elemente sind von verschiedener Größe. von denen ein großer Teil einen gegenüber den größeren Poren nur verhältnismäßig kleinen Durchmesser hat. Es kommt nun aber häufig vor, daß der verfügl)are Gasdruck gerade ausreicht, den kritischen Druck der großen Poren zu überwilden. Die kleineren Poren bleiben dann auf Grund der Adhäsion mit Flüssigkeit gefüllt und sind damit unwirksam. da sie zum Durchgang des Gases nicht lieitragen. Es hat sich weiter gezeigt, daß bei der Verwendung derartiger poröser Elemente für die Durchleitung eines gasförmigen mediums in ein flüssiges Medium. in dem chemische oder biologische Reaktioneu stattfinden, die Poren de» Elementes im Lauf der Zeit blockiert werden. Man nimmt an, daß dieses Verstopfen auf Ablagerungen oder ein Wachstum innerhalb des ruhenden flüssigen Mediums in den kleineren Poren zurückzuführen ist und daß ein solches Wachstum bzw. derartige Ablagerungen später sich auch in die größeren Poren ausbreiten. Dadurch wird aber der Durchflußwiderstand, der dem durchwandernden Medim entgegenwirkt, langsam vergrößert, bis schließlich dasGasdurchtrittselement vollkommen unwirksam wird.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Mittel zu finden, die es ermöglichen, die gesamte zur Verfügung stehende Durchgangsfläche, d. h. also auch die kleinsten Poren für den Durchgang nutzbar zu machen und dadurch gleichzeitig zu verhindern, daß sich irgendwelche Teile innerhalb des porösen Elementes absetzen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Überzug aus einer Silikonverbindung auf der gesamten Oberfläche des von dem Behandlungsgas bzw. der Behandlungsflüssigkeit zu durchströmenden Elementes. Hierdurch wird die Adhäsion der in die Kanäle eindringenden Flüssigkeit so weit verringert, daß auch bei den feinsten Kanälen der Luftdurchgang nicht durch Adhäsionskräfte verhindert wird. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Verteilung des Gases auf den gesamten Durchgangsquerschnitt der Sinterplattenfläche erreicht.
• Als Mittel, um die Oberfläche des porösen Elementes durch die in Betracht kommende Flüssigkeit unbenetzbar zu machen, seien angeführt: organische Siliziunxerbindungen, iiisbcsondere die sogenannten Silikone, in denen organische Gruppen an Silizium durch Kohlenstoff-Silizium-Bindung gebunden sind, oder Siloxane, beispielsweise die Methylpolysiloxane, besonders solche, die im Molekül auch unmittelbar an Siliziumatome gebundene Wasserstoffatome enthalten.
• Die organischen Siliziumverbindungen werden in einem hinreichend flüssigen Zustand verwendet, so daß sie das poröse Element gründlich imprägnieren können. Zu diesem Zweck werden die organischen Siliziumverbindungen zuvor in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst.
• Nachdem das poröse Element mit der organischen Silizininverbindung getränkt ist, wird die überschüssige Flüssigkeit zum Abfluß gebracht und das Lösungsmittel verdampft. Der auf der Oberfläche in den Poren verbleibende Film wird danach durch Erhitzen fixiert.
• Man könnte auch andere filmbildende oder Überzugsubstanzen verwenden, beispielsweise Wachs; dies ist aber weniger wünschenswert, weil ein solcher Film so fixiert werden würde, daß er die Wirksamkeit des porösen Elementes beeinträchtigen würde.
• Die Erfindung ist im allgemeinen überall dort anwendbar, wo Gase in Flüssigkeiten, speziell in wässerige Flüssigkeiten, dispergieren; sie ist aber auch für die Dispersion einer Flüssigkeit in ein Gas annvendbar.
• Durch die Anwendung des erfindungsgemäß behandelten feinporigen Elementes sind verschiedene wichtige Wirkungen erreichbar: 1. Der kritische Druck verschwindet, und Gas geht selbst durch Poren größten Feinheitsgrades bei einem Druck hindurch, der den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit, in die das Gas geleitet wird gerade übertrifft. Dabei sind alle Poren des Elementes für den Gasdurchgang frei, wodurch der Widerstand des porösen Elementes gegen den Gas durchfluß sich verringert und dadurch eine beträchtliche Verminderung des Betriebsdrucks erreicht wird.
• 2. Die Flüssigkeit, in die das Gas dispergiert wird, dringt nicht in die Poren des Elementes ein, weder im Betriebszustand noch in Betriebspausen, sofern nur der Feinheitsgrad der Poren im Verhältnis zu dem hydrostatischen Druck der Flüssigkeit ausreicht.
• 3. Wenn der hydrostatische Druck groß genug ist, um in Betriebspausen Flüssigkeit in die Poren zu drücken, so dringt diese nur in die größeren Poren ein, aus denen sie schnell wieder vertrieben wird, sobald beim Wiederbeginn des Betriebes Gasdruck daraufgeleitet wird.
• 4. Der Fluß der Flüssigkeit durch das poröse Element kann auf die größeren Poren beschränkt und in engen Grenzen gesteuert werden, indem man den Druck einstellt, der am Anfang und im Verlauf des Vorgangs angewandt wird. o. Drosselwirkungen, die häufig von Flüssigkeiten herrühren, die in kleinen Poren sitzen oder durch solche hindurchfließen, sind auf ein kleinstes Maß herabgemindert.
• Die Zeichnung soll zur vergleichenden Erläuterung der Erscheinungen dienen, die bei der Einführung eines Mediums in ein anderes auftreten, wenn eines der Niedien eine Flüssigkeit und das andere ein Gas ist. beim Durchfluß durch ein poröses Element, das in dem einen Fall unbehandelt ist, so daß es von der Flüssigkeit benetzt werden kann, und in dem anderen Fall so behandelt ist, daß es von derselben Flüssigkeit nicht benetzt werden kann. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen, in denen die Poren des Materials übertrieben groß dargestellt sind. Die Fig. 1 und 2 zeigen die Einführung von Luft in Wasser; im ersten Fall ist das Material unbehandelt, im zweiten ist es erfindungsgemäß behandelt. Entsprechend zeigen die Fig. 3 und 4 den Durchtritt von Wasser in Luft, im ersten Fall durch ein unbehandeltes, im zweiten durch ein erfindungsgemäß behandeltes Material.
• In der Zeichnung ist das poröse Element allgemein mit 1 bezeichnet. Eine Wassermenge 2 ist in einem 13ehälter 3 untergebracht; das poröse Element 1 schließt den Behälter nach unten dicht ab. Darunter befindet sich Luft, wie bei 4 angedeutet ist.
• Die festen Bestandteile des porösen Elementes sind als isolierte feste Stückchen 5 angedeutet, ihre tatsächlichen Verbindungen sind zwecks Klarheit der Darstellung weggelassen. Zwischen den festen Teilen 5 des porösen Elementes finden sich Kanäle oder Poren verschiedener Größe.
• Nach der Fig. 1 steht die Luft 4 unter einem Druck (aus einer nicht dargestellten Quelle), der ausreicht, um den kritischen Druck für die Durchdringung des porösen Elementes und außerdem den hydrostatischen Gegendruck des Wassers 2 zu überwinden. Da das poröse Element durch Wasser benetzbar ist, so wird es ursprünglich mit Wasser gefüllt sein; daher muß der Druck der Luft den hydrostatischen Druck zuzüglich mindestens des kritischen Drucks überwinden, wie er zu den größeren Poren in dem porösen Element gehört. Die Pfeile erläutern den Weg der Luft durch das unbehandelte poröse Element, und wie man sieht, ist der Luftdurchgang auf die relativ größeren Poren beschränkt, während die kleineren mit Wasser gefüllt bleiben, wie an verschiedenen Stellen 6 gezeigt ist.
• In der Fig. 2 dagegen, wo das poröse Element behandelt worden ist, so daß es nun durch Wasser nicht mehr benetzt werden kann, sind die Poren in dem porösen Element nicht mit Wasser gefüllt. Daher braucht der Druck der Luft nur noch hinzureichen, um den hydrostatischen Druck des Wassers 2 zu überwinden. In diesem Falle zeigen die Pfeile, daß die Luft durch alle Poren des porösen Elementes ohne Behinderung hindurchgehen kann.
• In den Fig.3 und 4 geht das Wasser 2, wie die Pfeile andeuten, durch das poröse Element nach unten in die Luft 4 und nimmt dabei Teilchen fester Verunreinigungen mit, die bei 7 angedeutet sind. In der Fig. 3 ist das poröse Element unbehandelt durch Wasser benetzhar; daher fließt es willig durch alle Poren, gleichgültig ob sie groß oder klein sind. Manchmal sind aber die Teilchen 7 der Verunreinigungen für die kleinen Poren zu groß, so daß sie sich darin, wie angedeutet, festsetzen. Im Laufe der Zeit baut sich so ein Hindernis aus derartigen Teilchen auf, das sich bis in die größeren Poren fortsetzt und schließlich zur vollständigen Verstopfung führen kann.
• Wenn dagegen wie in der Fig. 4 das poröse Element mit einer Silikonverbindung behandelt worden ist, so daß es unbenetzbar geworden ist, so werden die kleineren Poren, wie bei 8 angedeutet ist, Luft eingeschlossen halten; damit wird der Wasserdurchgang auf die größeren Poren beschränkt, durch die die festen Teilchen 7 frei hindurchgehen können.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten und Gasen, bestehend aus einem Element aus feinporigem Sintermaterial, gekennzeichnet durch einen Überzug aus einer Silikonverbindung auf der gesamten Oberfläche dieses von dem Behandlungsgas bzw. der Behandlungsflässigkeit zu durchströmenden Elementes.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 187 984; französische Patentschrift Nr. 951 680.