DE60000698T2

DE60000698T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Ausschleudern einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE60000698T2
Application number: DE60000698T
Authority: DE
Inventors: Takaya Inoue; Hideo Noda; Hiroshi Yamaji
Original assignee: Kansai Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: Kansai Chemical Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2020-02-17
Also published as: CA2298879C; CA2298879A1; US6341889B1; PT1033164E; EP1033164A3; ES2181618T3; DK1033164T3; EP1033164A2; DE60000698D1; EP1033164B1; ATE227156T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung und ein Flüssigkeitsausstoßverfahren, bei dem die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung verwendet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung und ein Flüssigkeitsausstoßverfahren zum Ausstoßen von Flüssigkeit innerhalb eines Tanks in Richtung einer Umfangswand des Tanks und zum Verteilen der Flüssigkeit auf einer inneren Umfangsoberfläche der Umfangswand des Tanks und/oder in einem Raum über der Flüssigkeitsoberfläche innerhalb des Tanks.
Bei der Fermentierung und Kultivierung neigen sowohl die Fermentierflüssigkeiten als auch die Kultivierungsflüssigkeiten sehr stark zum Schäumen. Aufgrund des Rührens während des Verfahrens tritt ein beträchtliches Schäumen auf, so dass der Betrieb häufig beeinträchtigt wird. Um ein solches Schäumen zu verhindern und um den vorübergehend erzeugten Schaum zu dispergieren, werden Entschäumungsmittel wie z. B. Silikone sowohl den Fermentierflüssigkeiten als auch den Kultivierungsflüssigkeiten zugesetzt. Die Zugabe solcher Entschäumungsmittel führt jedoch nicht nur zu signifikanten Kosten, sondern stellt auch ein Risiko dahingehend dar, dass die Fermentierungs- und Kultivierungsverfahren negativ beeinflusst werden, da diese Entschäumer selbst fremde Substanzen für die Flüssigkeiten sind. Darüber hinaus werden die Entschäumungsmittel mit dem Produkt als Verunreinigungen gemischt, so dass sich die Qualität des Produkts verschlechtert. Daher muss das Entschäumungsmittel aus dem Produkt entfernt werden und diese Entfernung des Entschäumungsmittels erfordert Zeit. Ferner gelangen die Entschäumungsmittel, die sowohl den Fermentierflüssigkeiten als auch den Kultivierungsflüssigkeiten zugesetzt werden, in die Abfallflüssigkeit und behindern damit die Behandlung der Abfallflüssigkeit. Somit ist die Zugabe von Entschäumungsmitteln eine unerwünschte Maßnahme, die möglichst vermieden werden sollte.
Darüber hinaus wurden zur Dispergierung des Schaums Experimente zum Zerstören des Schaums mit Scherkräften unter Verwendung mechanischer Mittel durchgeführt, die das Drehen einer Scheibe innerhalb der Schaumschicht auf der Flüssigkeitsoberfläche, oder das Drehen eines hohlen zylindrischen Körpers mit einer Kegelstumpfform umfassen, wobei eine untere Öffnung des großen Durchmessers zur Flüssigkeitsoberfläche innerhalb des Tanks hin ausgerichtet ist. Solche Mittel erfordern jedoch nicht nur eine beträchtliche Energiemenge, sondern der Schaum wird häufig lediglich in feinen Schaum umgewandelt und nicht vollständig dispergiert.
Ein anderes Problem besteht darin, dass die innere Umfangsfläche der Umfangswand des Rührtanks, der sowohl als Fermentierungstank als auch als Kultivierungstank verwendet wird, durch Mikroorganismen oder feste Rohmaterialien oder Produkte kontaminiert wird, die darauf abgelagert sind. Dies führt häufig zu einer Abnahme der Reaktionsausbeute oder einer Verminderung des Wärmedurchgangskoeffizienten der Umfangswand des Rührtanks. In diesem Fall ist es praktisch unmöglich, die innere Umfangsfläche der Innenwand des Rührtanks zu waschen, um die Fremdmaterialien von der inneren Umfangsfläche des Rührtanks ohne Anhalten der Vorgänge im Rührtank zu entfernen.
Ein weiteres Problem entsteht bei Rührtanks, die als Kristallisationstanks oder dergleichen verwendet werden, wenn Vorrichtungen wie z. B. Mäntel und Schlangenrohre bzw. Mehrfachrohr-Heizeinheiten auf der äußeren Umfangsfläche der Umfangswand des Rührtanks bereitgestellt sind, und/oder in die Flüssigkeit innerhalb des Rührtanks eintauchen, wie z. B. Vorrichtungen zum Heizen oder Kühlen der Flüssigkeit innerhalb des Rührtanks, so dass die innere Umfangsfläche der Umfangswand und/oder die Oberfläche des Abschnitts der Heiz- oder Kühlvorrichtung, die in die Flüssigkeit eingetaucht ist, eine Wärmeübertragungsoberfläche wird. In diesem Fall entsteht häufig eine Situation, bei der das Volumen der Flüssigkeit innerhalb des Rührtanks z. B. aufgrund einer Verdampfung abnimmt, so dass mit der Zeit der Flüssigkeitspegel innerhalb des Rührtanks fällt, wodurch der Wärmeübertragungsbereich der Heiz- oder Kühlvorrichtung nicht effektiv genutzt werden kann.
Um den verminderten Wärmeübertragungsbereich zu vergrößern und diesen somit wiederherzustellen gibt es ein Verfahren, bei welchem dem Tank frische Flüssigkeit zugeführt wird, so dass die Flüssigkeitsoberfläche angehoben wird, oder ein Verfahren, bei dem die verbliebene Flüssigkeit innerhalb des Tanks mittels einer Pumpe, die außerhalb des Tanks bereitgestellt ist, umgewälzt wird, bis die Flüssigkeit auf der inneren Umfangsoberfläche der Umfangswand des Tanks verteilt worden ist. Das erstgenannte Verfahren, bei welchem dem Tank frische Flüssigkeit zugeführt wird, hat den Nachteil, dass eine abrupte Änderung der Zusammensetzung der Flüssigkeit innerhalb des Tanks vorliegt, was eine abrupte Änderung der Betriebsbedingungen erfordert, um die zu berücksichtigen, und dass sich auch die Qualität des Produkts ändert. Darüber hinaus hat das letztgenannte Verfahren den Nachteil, dass es eine Pumpe und eine Verrohrung zum Umwälzen der verbliebenen Flüssigkeit erfordert, so dass nach dem Betrieb die restliche Flüssigkeit in dem Tank sowie innerhalb der Verrohrung verbleibt. Folglich kann das erstgenannte Mittel nicht praktisch eingesetzt werden. Darüber hinaus erfordert das letztgenannte Mittel Verbesserungen, um praktisch verwendet werden zu können. Demgemäß müssen Mittel aufgefunden werden, die zur Lösung des Prob lems beitragen, dass der Wärmeübertragungsbereich nicht effektiv verwendet werden kann, noch gefunden werden.
Zum Verdampfen der Flüssigkeit innerhalb des Rührtanks werden, falls dies gewünscht ist, normalerweise Verfahren eingesetzt, die das Eintauchen einer Heizvorrichtung in die Flüssigkeit oder die Montage einer Heizvorrichtung auf der äußeren Umfangsfläche des Rührtanks umfassen. Die Flüssigkeit wird damit erhitzt, um eine Verdampfung von der Flüssigkeitsoberfläche entweder während des Rührens der Flüssigkeit oder ohne Rühren der Flüssigkeit zu bewirken. Die Verfahren werden manchmal unter vermindertem Druck oder unter Druck durchgeführt. Bei diesen Verfahren besteht ein Nachteil dahingehend, dass die Wärme in dem Raum über der Oberfläche der Flüssigkeit, die durch die Heizvorrichtung erwärmt wird, nur die Oberfläche der Flüssigkeit erwärmt und somit nicht effektiv verwendet werden kann, und dass das Erwärmen der Flüssigkeit innerhalb des Tanks auf die Kontaktfläche der Heizvorrichtung mit der Flüssigkeitsoberfläche beschränkt ist. Demgemäß kann die Wärme von der Heizvorrichtung nicht effektiv verwendet werden. Somit ist die Verdampfungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit niedrig.
Die EP 0 861 685 A2 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verteilung von Flüssigkeit in einem Tank, bei der/dem ein Rührblatt bereitgestellt ist, das einen Montagerahmen umfasst, der auf einer Rührerwelle montiert ist, wobei das Rührblatt ein oder mehrere Flüssigkeits-transportierende Mittel aufweist, die jeweils ein unteres Flüssigkeits-Ansaugende und ein oberes Flüssigkeits-Ausstoßende aufweisen, wobei das untere Flüssigkeits- Ansaugende unter dem Pegel der in dem Tank enthaltenen Flüssigkeit positioniert ist, und wobei das obere Flüssigkeits-Ausstoßende über dem Flüssigkeitspegel positioniert ist. Die Rührerwelle wird in einer Weise gedreht, dass die Flüssigkeit von dem unteren Flüssigkeits- Ansaugende angesaugt und von dem oberen Flüssigkeits-Ausstoßende ausgestoßen wird, und dass die ausgestoßene Flüssigkeit auf einer Innenwandfläche des Tanks verteilt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Flüssigkeitsausstoßverfahren und eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitzustellen.
Eine Lösung der ersten genannten Aufgabe, die das Verfahren betrifft, wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Unteransprüche 2 bis 11 betreffen weitere vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Eine Lösung für die Aufgabe der Erfindung, welche die Vorrichtung betrifft, wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 12 erreicht.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gefunden, dass zur Verteilung der Flüssigkeit innerhalb des Tanks über den größtmöglichen Bereich der inneren Umfangsfläche des Tanks mit diesen Vorrichtungen und Verfahren, die Flüssigkeit so stark wie möglich von dem Flüssigkeitstransportkörper ausgestoßen wird, um so hoch wie möglich die innere Umfangsfläche des Tanks zu erreichen. Wenn der Neigungswinkel des Flüssigkeitstransportkörpers gleich bleibt, kann daher die Drehzahl der Rührerwelle, auf welcher der Flüssigkeitstransportkörper montiert ist, gemäß dem Abfall des Flüssigkeitspegels erhöht werden, wenn die Flüssigkeitstiefe geringer wird. Auf diese Weise kann die Konstruktion vereinfacht werden. Die vorliegende Erfindung beruht auf dieser Erkenntnis.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Flüssigkeitsausstoßvorrichtung bereitgestellt, bei der ein Flüssigkeitstransportkörper mit einer unteren Öffnung und einer oberen Öffnung an dessen unterem bzw. oberem Endabschnitt mittels einer Befestigungsvorrichtung an einer Rührerwelle montiert ist, und bei welcher der Flüssigkeitstransportkörper um die Rührerwelle gedreht wird, wobei die untere Öffnung des Flüssigkeitstransportkörpers unterhalb einer Flüssigkeitsoberfläche in einem Tank eingetaucht ist und die obere Öffnung des Flüssigkeitstransportkörpers von der Flüssigkeitsoberfläche freiliegt. Die Drehzahl wird gemäß einer Änderung der Flüssigkeitstiefe im Tank geändert. Der Flüssigkeitstransportkörper lässt die Flüssigkeit in dem eingetauchten Abschnitt des Flüssigkeitstransportkörpers ansteigen und stößt die Flüssigkeit von der oberen Öffnung des Flüssigkeitstransportkörpers aus, bis die Flüssigkeit auf einer inneren Umfangsfläche eines Tanks und/oder in einem Raum über der Flüssigkeitsoberfläche in dem Tank verteilt ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ausstoßen einer Flüssigkeit bereitgestellt, bei dem der Flüssigkeitstransportkörper der Flüssigkeitsausstoßvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung um die Rührerwelle gedreht wird, wobei die untere Öffnung unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche eingetaucht ist und die obere Öffnung über der Flüssigkeitsoberfläche freiliegt, so dass der Flüssigkeitstransportkörper die Flüssigkeit in dem eingetauchten Abschnitt des Flüssigkeitstransportkörpers ansteigen lässt und die Flüssigkeit von der oberen Öffnung des Flüssigkeitstransportkörpers ausstößt, bis die Flüssigkeit auf der inneren Umfangsfläche des Tanks und/oder in dem Raum über der Flüssigkeitsoberfläche in dem Tank verteilt ist.
In der vorliegenden Erfindung sind die Begriffe "obere" bzw. "untere" als Position definiert, die von dem Boden der Flüssigkeit entfernt ist bzw. als Position, die nahe am Boden der Flüssigkeit liegt.
Die Befestigungsvorrichtung dient zur Montage des Flüssigkeitstransportkörpers auf der Rührerwelle. Die Befestigungsvorrichtung kann eine Stange, ein Vierkantstab, ein geformter Stahlkörper, eine Platte mit einer oder mehreren Öffnung(en) (die nachstehend als gelochte Platte bezeichnet wird) oder eine nicht gelochte Platte sein. Die nicht gelochte Platte und die gelochte Platte werden jeweils vorzugsweise horizontal an der Rührerwelle befestigt, so dass dann, wenn sie innerhalb einer Flüssigkeit gedreht werden, der Fluidwiderstand nicht übermäßig groß wird. Die Befestigungsvorrichtung oder ein Teil davon kann als Rührer für die Flüssigkeit verwendet werden, wenn die Befestigungsvorrichtung in die Flüssigkeit in dem Tank eingetaucht wird. Diese Platten werden normalerweise gewöhnlich jeweils auf einem Radius oder Durchmesser in der Drehebene positioniert. Darüber hinaus sind die horizontale gelochte Platte und die horizontale nicht gelochte Platte so positioniert, dass ihre Zentren etwa mit dem Zentrum der Drehebene übereinstimmen. Es kann eine Platte oder es können mehrere Platten verwendet werden. Wenn eine Mehrzahl von Platten verwendet wird, dann ist normalerweise jedes Element entweder auf der gleichen Drehebene oder auf Drehebenen positioniert, die voneinander verschieden sind. Normalerweise ist nur ein Flüssigkeitstransportkörper an einer Befestigungsvorrichtung auf einem Radius zwischen der Rührenwelle und der Umfangskante befestigt. Es ist jedoch nichts gegen die Bereitstellung einer Mehrzahl von Flüssigkeitstransportkörpern auf diesem Radius einzuwenden.
Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßvorrichtung wird die Drehzahl der Rührerwelle entsprechend der Änderung der Flüssigkeitstiefe in dem Tank geändert. Beispielsweise wird die Drehzahl der Rührerwelle erhöht, wenn die Flüssigkeitstiefe innerhalb des Tanks geringer wird, so dass die Drehzahl des Flüssigkeitstransportkörpers erhöht wird. Um dies zu erreichen, wird vorzugsweise die Flüssigkeitstiefe innerhalb des Tanks erfasst und die erfasste Flüssigkeitstiefe wird z. B. über eine Steuereinrichtung oder einen Computer zu einer Drehzahländerungsvorrichtung übertragen, wie z. B. zu einem Elektromotor, der in der Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Rührerwelle installiert ist, und die Drehzahl der Antriebsvorrichtung wird dann auf eine Drehzahl eingestellt, die der Flüssigkeitstiefe entspricht. Dabei sind die Rührerwelle und die Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Rührerwelle direkt oder indirekt über einen Riemen oder ein Getriebe oder dergleichen verbunden.
Die Last der Antriebsvorrichtungen wie z. B. der Elektromotoren, und das Drehmoment der Rührerwelle wird kleiner, wenn die Flüssigkeitstiefe geringer wird. Die Änderung der Last an dem Elektromotor und des Drehmoments an der Rührerwelle entsprechend der Änderung der Flüssigkeitstiefe kann anstelle des Erfassens der Flüssigkeitstiefe erfasst werden. Das heißt, die jeweiligen Werte des elektrischen Stroms werden im Vorhinein entsprechend der vorbestimmten Größen der Lasten an dem Elektromotor und der Drehmomente an der Rührerwelle eingestellt (die eingestellten Werte des elektrischen Stroms werden nachstehend als eingesteifte Stromwerte bezeichnet). Wenn die jeweiligen Größen der Last an dem Elektromotor und des Drehmoments an der Rührerwelle mit einem Absinken des Flüssigkeitspegels reduziert werden, bis der elektrische Strom, der dem Elektromotor zugeführt wird, abfällt, dann wird der dem Elektromotor zugeführte Strom zum Ausgleich einer Differenz zwischen dem eingestellten Stromwert und dem abgesunkenen Stromwert erhöht, wodurch die Drehzahl des Motors erhöht wird. Wenn der dem Elektromotor zugeführte Strom den eingestellten Stromwert erreicht, dann wird der Elektromotor auf die Drehzahl zurückgeführt, die dem eingestellten Stromwert entspricht. In diesem Fall sollte jedoch eine Obergrenze für die Drehzahl des Elektromotors im Vorhinein so eingestellt werden, dass die Drehzahl nicht in einem Maß erhöht wird, dass die Kapazität der Flüssigkeitsausstoßvorrichtung überschritten wird. Um die Drehzahl des Elektromotors entsprechend der Änderung der Flüssigkeitstiefe zu ändern, kann ein für diesen Zweck bekanntes Mittel eingesetzt werden.
Als Einrichtung zur Erfassung der Flüssigkeitstiefe innerhalb des Tanks können normalerweise Flüssigkeitspegelanzeigevorrichtungen zweckmäßig verwendet werden. Die Flüssigkeitspegelanzeigevorrichtung erfasst die Änderung der Höhe des Flüssigkeitspegels innerhalb des Tanks. Für diesen Typ von Gerät oder Vorrichtung gibt es keine spezielle Beschränkung, mit der Maßgabe dass das Gerät oder die Vorrichtung die erfasste Flüssigkeitstiefe übertragen kann. Ein geeignetes repräsentatives Beispiel ist ein Druckdifferenzwandler, wie z. B. eine Differentialsteuerung oder ein Schwimmüberträger wie z. B. eine Schwimmsteuerung. Als Flüssigkeitstiefenerfassungseinrichtung kann ein kommerzielles Produkt verwendet werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Flüssigkeitstiefe innerhalb des Tanks visuell zu erfassen und die Drehzahl des Elektromotors für den Antrieb der Rührerwelle entsprechend den Beobachtungen nicht automatisch einzustellen.
Normalerweise werden zur Erfassung des Drehmoments der Rührerwelle und der Last an dem Elektromotor ein Drehmomentmesser bzw. ein Dynamometer zweckmäßig verwendet. Als Drehmomentmesser bzw. Dynamometer können kommerzielle Produkte verwendet werden.
Ein repräsentatives Beispiel für eine geeignete Drehzahländerungsvorrichtung ist ein Elektromotor, der einen Inverter (nachstehend als Inverter-Geschwindigkeitsänderungs einrichtung bezeichnet), eine Beier-Variator-Geschwindigkeitsänderungseinrichtung (Handelsname), eine RINGCONE-Geschwindigkeitsänderungseinrichtung (Handelsname) und dergleichen umfasst. Die Inverter-Geschwindigkeitsänderungseinrichtung ist besonders bevorzugt. Ein Inverter umfasst ein System oder eine Vorrichtung zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom. Die Inverter-Geschwindigkeitsänderungseinrichtung ändert die Primärfrequenz eines Wechselstrom-Elektromotors unter Verwendung eines Inverters, um dadurch die Drehzahl des Elektromotors zu ändern. Der Inverter weist vorzugsweise eine die Motorblockierung verhindernde Funktion auf. Durch die die Motorblockierung verhindernde Funktion des Inverters kann die Änderung der Flüssigkeitstiefe und die Änderung der jeweiligen Größe der Last an dem Elektromotor und des Drehmoments an der Rührerwelle erfasst werden und die Drehzahl des Elektromotors wird dann so gesteuert, dass die jeweilige Größe der Last an dem Elektromotor und des Drehmoments an der Rührerwelle konstant werden. Somit kann eine Blockierung während des Betriebs der Flüssigkeitsausstoßvorrichtung verhindert werden. Als Drehzahländerungsvorrichtung kann ein kommerzielles Produkt verwendet werden.
Durch die Drehzahländerungsvorrichtung kann die jeweilige Größe der Last an dem Elektromotor und des Drehmoments an der Rührerwelle automatisch so gesteuert werden, dass sie konstant wird. Daher wird z. B. in dem Fall, bei dem die Drehzahländerungsvorrichtung eine Beier-Variator-Geschwindigkeitsänderungseinrichtung ist, eine elektrische automatische Fernsteuereinheit anstelle eines manuellen Geschwindigkeitsänderungsgriffs installiert. Ein Signal von dem Dynamometer oder dem Drehmomentmesser wird an eine Einstelleinrichtung in Form einer elektrischen automatischen Fernsteuereinheit gesendet. Wenn sich der elektrische Strom, welcher der jeweiligen Größe der Last an dem Elektromotor und des Drehmoments an der Rührerwelle entspricht, der durch dieses Signal gesendet wird, von einem vorher eingestellten Stromwert unterscheidet, wird ein Signal für diese Differenz an eine Geschwindigkeitseinstelleinrichtung gesendet und entsprechend diesem Signal wird ein elektrisches Signal von der Geschwindigkeitseinstelleinrichtung zu der elektrischen automatischen Fernsteuereinheit gesendet, um den Geschwindigkeitsänderungsgriff in die eine oder die andere Richtung zu drehen. Als Folge davon wird die Drehzahl der Beier-Variator- Geschwindigkeitsänderungseinrichtung erhöht oder vermindert, um dadurch die Drehzahl des Elektromotors zu erhöhen oder zu vermindern.
Wenn sich das Drehmoment an der Rührerwelle oder die Last an dem Elektromotor, die von dem Signal von dem Drehzahlmesser oder dem Dynamometer in der als Einstelleinrichtung eingesetzten elektrischen automatischen Fernsteuereinheit gesendet worden ist, nicht von dem vorher eingestellten Drehmoment oder der vorher eingestellten Last unterscheidet, dann ändert sich die Drehzahl der Beier-Variator-Geschwindigkeitsänderungseinrichtung, d. h. die Drehzahl des Elektromotors nicht und es liegt eine Drehung mit konstanter Geschwindigkeit vor. Darüber hinaus wird als Steuereinrichtung normalerweise eine digitale Steuereinrichtung verwendet. Es kann jedoch auch eine analoge Steuereinrichtung verwendet werden.
In diesem Zusammenhang wird eine Steuereinrichtung als auch Blindsteuerung bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine Steuervorrichtung, die eine Funktion zur automatischen Einstellung des Steuerungsausmaßes in der automatischen Steuervorrichtung ausübt. Sie umfasst einen Einstellabschnitt und einen Anpassungsabschnitt. Sie führt die Anpassung durch die Erzeugung eines Signals durch, so dass die Differenz zwischen einem Wert, der einem Signal (Steuerungsausmaß) entspricht, das von Außen zugeführt wird, beispielsweise die Größe des Drehmoments, und einem Wert, der vorher in dem Einstellabschnitt eingestellt worden ist, durch die gemeinsame Anwendung einer Proportionalregelung, einer Differentialregelung oder einer Integralregelung, oder einer Proportionalregelung, einer Differentialregelung und einer Integralregelung in dem Anpassungsabschnitt vermindert wird. Als Steuereinrichtung kann ein kommerzielles Produkt verwendet werden. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung mit einem Inverter verbunden werden. In diesem Fall kann dann, wenn keine Funktion des Inverters zur Verhinderung einer Blockierung vorhanden ist, die Frequenz durch das Signal von der Steuereinrichtung verändert werden, was bevorzugt ist.
Bei dem Flüssigkeitstransportkörper ist es ausreichend, wenn Flüssigkeit durch diesen hindurchtreten kann. Normalerweise handelt es sich dabei um einen röhrenförmigen Körper, einen Plattenkörper, einen Rinnenkörper (der röhrenförmige Körper, der Plattenkörper und der Rinnenkörper werden nachstehend generisch als schmale Flüssigkeitstransportkörper bezeichnet), eine offene runde Röhre ohne Boden (nachstehend als röhrenartiger Flüssigkeitstransportkörper bezeichnet), wobei eine longitudinale Achse dieser Röhre mit der Rührerwelle zusammenfällt, und ein invertierter offener Konuskörper ohne Boden (nachstehend als Flüssigkeitstransportkörper des invertierten offenen Konuskörpertyps bezeichnet) (der röhrenartige Flüssigkeitstransportkörper und der Flüssigkeitstransportkörper des invertierten offenen Konuskörpertyps werden nachstehend generisch als Flüssigkeitstransportkörper des massiven Typs bezeichnet). Bei dem Flüssigkeitstransportkörper des invertierten offenen Konuskörpertyps kann die Wand mit einer geringen Krümmung gegen die Innenseite gekrümmt sein. Ein bevorzugter Flüssigkeitstransportkörper ist ein in Form eines Rohres ausgebildeter offener Rinnenkörper, der die gleiche Form hat wie eine Rinne entlang der Kante des Dachvorsprungs eines Gebäudes zum Abführen von Regenwasser.
Als schmale Flüssigkeitstransportkörper können z. B. die Vorrichtungen verwendet werden, die in der JP 6-335627A verwendet werden.
Die Flüssigkeitstransportkörper sind jeweils mit einer unteren Öffnung und einer oberen Öffnung an deren unteren bzw. oberen Abschnitten ausgestattet. Die untere Öffnung bzw. die obere Öffnung sind unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche bzw. in den Raum oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche in dem Tank geöffnet, wodurch sie einen Einlass und einen Auslass für die Flüssigkeit innerhalb des Tanks bereitstellen.
Bei dem schmalen Flüssigkeitstransportkörper kann die Größe der oberen Öffnung und der unteren Öffnung gleich sein oder sie können voneinander verschiedene Größen aufweisen. Es ist am meisten bevorzugt, dass die untere Öffnung größer ist als die obere Öffnung. In diesem Fall kann das Verhältnis der Größe der unteren Öffnung und der oberen Öffnung auf der Basis der Größe des Neigungswinkels des Flüssigkeitstransportkörpers, der Drehzahl, die Anhebung der ausgestoßenen Flüssigkeit, der Ausstoßmenge und der Art der Flüssigkeit geeignet ausgewählt werden.
An einer Befestigungsvorrichtung kann ein schmaler Flüssigkeitstransportkörper oder eine Mehrzahl von schmalen Flüssigkeitstransportkörpern angeordnet werden. Wenn eine Mehrzahl von schmalen Flüssigkeitstransportkörpern an einer Befestigungsvorrichtung angeordnet ist, dann können das obere Öffnungspaar bzw. das untere Öffnungspaar der schmalen Flüssigkeitstransportkörper entweder im Wesentlichen zu der gleichen Drehebene zueinander oder zu verschiedenen Drehebenen zueinander geöffnet sein. Die erstgenannte Möglichkeit ist jedoch bevorzugt.
Es gibt keine spezielle Beschränkung hinsichtlich des Materials des Flüssigkeitstransportkörpers. Normalerweise ist der Flüssigkeitstransportkörper aus Metall, wie z. B. Stahl oder Edelstahl, aus einem transparenten oder lichtundurchlässigen Verbundharz, aus einem Metall mit guter Korrosionsbeständigkeit oder aus Kunststoff, oder aus einem korrosionsbeständigen Material, wie z. B. Glas und Keramik hergestellt.
Insbesondere dann, wenn es sich bei dem Flüssigkeitstransportkörper um den Plattenkörper, den Rinnenkörper bzw. den Flüssigkeitstransportkörper des massiven Typs (später diskutiert) handelt, sind diese vorzugsweise aus Metallen, wie z. B. Stahl oder Edelstahl, hergestellt und mindestens deren innere und äußere Umfangsflächen sind mit einer Substanz beschichtet oder ausgekleidet, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist, wie z. B. einem synthetischen Harz wie Polytetrafluorethylen oder mit Glas, Keramik oder dergleichen.
Der röhrenförmige Körper kann aus einem zylindrischen Körper mit konstantem Durchmesser, einem gewinkelten röhrenförmigen Körper mit konstanter Länge der Seiten oder konstanter Länge der diagonalen Linien und aus einem runden konischen oder einem gewinkelten konischen offenen röhrenförmigen Körper ohne Boden (nachstehend als konischer röhrenförmiger Körper bezeichnet) ausgewählt sein, bei dem sich der Durchmesser, usw., von einem Ende zum anderen sukzessive ändert (nachstehend werden die jeweiligen Durchmesser des röhrenförmigen Körpers und des runden konischen röhrenförmigen Körpers, und die jeweiligen Seiten oder der Diagonalen der gewinkelten röhrenförmigen Körper und der gewinkelten konischen röhrenförmigen Körper auch allgemein als "Durchmesser usw." bezeichnet). Der konische röhrenförmige Körper wird normalerweise als konischer röhrenförmiger Körper mit dem kleinen Durchmesser nach oben verwendet.
Der röhrenförmige Körper kann als ganzes ein gerades Rohr sein. Der obere Abschnitt und der mittlere Abschnitt können jedoch gerade und der untere Abschnitt kann gekrümmt sein. Darüber hinaus kann die Gesamtform, wenn sie von der Seite betrachtet wird, etwa eine S- Form aufweisen, in der Praxis ist es erwünscht, die Richtung des gekrümmten Abschnitts etwas von der vertikalen wegzuführen oder von der horizontalen nach unten. Ferner kann gegebenenfalls der obere Abschnitt des geraden Rohrabschnitts mit einer Neigung nach oben oder mit einer Neigung nach unten gebogen werden. Sie können auch durch Verbinden eines separaten Rohrs mit dem Spitzenende des geraden Rohrabschnitts des röhrenförmigen Körpers durch Schweißen oder durch eine Schraubverbindung oder dergleichen ausgebildet werden.
Der gebogene Abschnitt des röhrenförmigen Körpers ist so ausgebildet, dass an der Verbindung mit dem geraden Rohrabschnitt auf der Drehebene dieser Verbindung ein Winkel von im Wesentlichen 0º bis 90º bezüglich der radialen Richtung der Drehebene ausgebildet wird. Das heißt, der gebogene Abschnitt ist so ausgebildet, dass er entlang des Radius der Drehebene verläuft, oder entlang eines Umfangs mit einem Radius des Abstands von der Rührerwelle zu der Verbindung, oder entlang einer Richtung tangential zum Umfang. Darüber hinaus kann der gesamte röhrenförmige Körper entlang eines Kreisbogens mit einem Radius gekrümmt sein, der gleich dem Abstand von der Rührerwelle zu der Befestigungsposition des röhrenförmigen Körpers ist. Ferner kann der gesamte röhrenförmige Körper von oben oder von unterhalb der Drehebene her betrachtet eine gerade Röhrenform aufweisen, und er kann an der Befestigungsvorrichtung so befestigt sein, dass er im Wesentlichen 0º bis 90º bezüglich der radialen Richtung der Drehebene liegt, wie es vorstehend erwähnt worden ist. Wenn der Flüssigkeitstransportkörper entweder ein Rinnenkörper oder Plattenkörper ist, unterscheidet sich die Anordnung im Wesentlichen nicht von der Anordnung für den röhrenförmigen Körper.
Es gibt keine spezielle Beschränkung auf die jeweiligen Formen der oberen und unteren Öffnung des röhrenförmigen Körpers. Normalerweise weisen diese z. B. eine runde Form auf, wie z. B. eine Kreisform, ein flache Ovalform oder eine Ellipsenform, oder eine Polygonform, wie z. B. ein Dreieck, ein Quadrat, ein Rechteck, eine Raute, ein Sechseck oder ein Achteck. Die jeweiligen Formen der oberen und unteren Öffnung können im Wesentlichen gleich zueinander oder verschieden voneinander sein. Vorzugsweise ist die untere Öffnung größer als die obere Öffnung.
Die obere Öffnung des röhrenförmigen Körpers kann mit einer gelochten Platte bedeckt sein und es kann sich um einen Berieselungsplattentyp handeln, dessen oberer Öffnungsabschnitt als Trichter ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Gesamtfläche der Mehrzahl der Löcher die Fläche der oberen Öffnung. Der obere Öffnungsabschnitt des röhrenförmigen Körpers kann abgeschlossen (blind) sein. Dabei kann eine Mehrzahl von Löchern zum Öffnen eingebracht sein, so dass ein Sprühtyp bereitgestellt wird. In diesem Fall ist die Gesamtfläche der Mehrzahl von Löchern die Fläche der oberen Öffnung.
Der Plattenkörper, der als schmaler Flüssigkeitstransportkörper dient, kann in der Gesamtseitenansicht z. B. eine gerade Form oder eine längliche S-Form aufweisen, während die Gesamtform in der Draufsicht z. B. ein längliches Trapez oder Rechteck sein kann, oder eine Form, bei der diese Formen mit einer geringen Krümmung gekrümmt sind. Darüber hinaus kann der Plattenkörper derart verdreht sein, dass die Seite des unteren Abschnitts oder der unteren Kante, die in der Drehrichtung folgt, nach oben gerichtet ist.
Die jeweilige obere Kante und untere Kante des Plattenkörpers oder des Rinnenkörpers (die schmalen Flüssigkeitstransportkörper) entsprechen jeweils der oberen Öffnung und der unteren Öffnung der röhrenförmigen Körper (der schmalen Flüssigkeitstransportkörper). Die jeweilige obere Kante und untere Kante des Plattenkörpers oder des Rinnenkörpers (die schmalen Flüssigkeitstransportkörper) werden nachstehend auch als obere Öffnung und untere Öffnung bezeichnet.
Der Rinnenkörper, der als schmaler Flüssigkeitstransportkörper dient, entspricht einem röhrenförmigen Körper, bei dem eine obere Fläche zur Bildung einer länglichen Öffnung entfernt worden ist (diese Öffnung wird nachstehend als Oberseitenöffnung bezeichnet). Die Form des zentralen Querschnitts und die jeweiligen Formen der oberen Öffnung und der unteren Öffnung in dem oberen Endrand oder dem oberen Endabschnitt und dem unteren Öffnung in dem oberen Endrand oder dem oberen Endabschnitt und dem unteren Endrand oder dem unteren Endabschnitt unterliegen keiner speziellen Beschränkung. Es ist auch möglich, sie einer links/rechts-symmetrischen Form oder in einer links/rechtsunsymmetrischen Form auszubilden (nachstehend als symmetrische Form bzw. unsymmetrische Form bezeichnet). In der Praxis ist jedoch die erstgenannte Form bevorzugt.
Die nachstehend angegebenen Beispiele sind repräsentativ für die symmetrische Form: Ein Umfang, bei dem ein Teil eines Bogens fehlt (nachstehend als ausgeschnittener Umfang bezeichnet), ein Halbkreis, ein halbelliptischer Umfang, ein Halboval, eine U-Form, eine V- Form, Polygonformen, wie z. B. ein Trapez, ein Quadrat, ein Rechteck, eine modifizierte Fünfeckform, bei der eine Achteckform durch eine gerade Linie zweigeteilt worden ist, die einen ersten Punkt und einen fünften Punkt des Achtecks verbindet, und eine modifizierte Sechseckform, bei der eine Achteckform durch eine gerade Linie zweigeteilt worden ist, welche die zentralen Punkte der ersten und der fünften Seite des Achtecks verbindet, sowie Formen, bei denen die Kopfwinkel der Polygonformen abgerundet sind und/oder bei denen die Seiten mit einer geringen Krümmung nach außen gebogen sind (diese werden nachstehend als im Wesentlichen polygonförmig bezeichnet) und eine Seite entfernt ist.
Repräsentative Beispiele für die unsymmetrische Form sind beispielsweise Formen, bei denen eine(r) der Umfänge oder der Seiten an der Kante (nachstehend als Öffnungskante bezeichnet), die den zwei Umfangskanten der Öffnung der vorstehend genannten symmetrischen Formen entspricht, erweitert ist (diese symmetrischen Formen und unsymmetrischen Formen werden nachstehend als offene Formen bezeichnet).
Der Rinnenkörper kann als gleichseitiger V-förmiger Stahlkörper, als H-förmiger Stahlkörper oder als C-förmiger Stahlkörper ausgeführt sein, bei welchen der Querschnitt eine vierseitige oder quadratische oder rechteckige Form ist, bei der eine Seite fehlt oder rund ist. Der C- förmige Stahlkörper ist bevorzugt. Der gleichseitige V-förmige Stahlkörper ergibt einen Rinnenkörper mit einer rechteckigen L-förmigen Öffnung. Der H-förmige Stahlkörper ergibt einen Rinnenkörper mit jeweils einer quadratisch oder rechteckig geformten Öffnung, bei der eine Seite fehlt. Der C-förmige Stahlkörper, bei dem die Querschnittsform eine vierseitige Form ist, ergibt einen Rinnenkörper mit einer vierseitigen Form, wobei ein Abschnitt einer Seite fehlt, während der C-förmige Stahlkörper, bei dem die Querschnittsform eine runde Form ist, einen Rinnenkörper mit einer ausgeschnittenen Umfangsöffnung ergibt. Darüber hinaus werden dann bei der Beschichtung oder Auskleidung des Rinnenkörpers, die an sich bekannt ist, vor der Beschichtung oder Auskleidung die Kanten der Oberflächenöffnungen vorzugsweise abgerundet oder zu einer Säulenform vergrößert.
Bei dem Rinnenkörper sind die jeweiligen Öffnungsbereiche der oberen Öffnung und der unteren Öffnung als Bereiche definiert, die den Durchfluss von Flüssigkeit entlang der Konkavität (innere Umfangsfläche) des Rinnenkörpers erhalten.
Bei den jeweiligen Öffnungsbereichen der oberen Öffnung und der unteren Öffnung des Rinnenkörpers handelt es sich in dem Fall, bei dem die Formen der oberen Öffnung und der unteren Öffnung eine offene Form mit links-rechts-Symmetrie sind, um den Bereich, der von der Form und einer gerade Linie eingeschlossen wird, die die gegenüberliegenden Öffnungskanten verbindet. Wenn die Querschnittsform des oberen Endrands oder des oberen Endabschnitts und des unteren Endrands oder des unteren Endabschnitts der oberen Öffnung und der oberen Öffnung eine unsymmetrische offene Form ist, dann ist dieser Bereich von der Form und einer gerade Linie eingeschlossen, die den verlängerten Kantenabschnitt und die andere Öffnungskante verbindet, oder dieser Bereich ist von der Form und einer geraden Linie eingeschlossen, welche die gegenüberliegenden Endkanten verbindet, ausschließlich des verlängerten Abschnitts.
Hinsichtlich der Form der Seite des Rinnenkörpers (nachstehend als Seitenform bezeichnet) gibt es keine spezielle Beschränkung. Insgesamt handelt es sich dabei jedoch normalerweise um eine gerade Linie, eine Kurve, die mit einer kleinen Krümmung gebogen ist, so dass sie nach oben oder unten vorsteht, oder eine S-Form, bei der das obere Ende und/oder das untere Ende einer geraden Linie oder der vorstehend genannten Kurve weiter in der horizontalen Richtung oder von der horizontalen Richtung nach unten verlängert ist. Als Kurve ist eine Parabel bevorzugt. Unter anderem ist eine gerade Linie bevorzugt, da dies die Ausbildung des Rinnenkörpers erleichtert. Darüber hinaus ist eine Kurve bevorzugt, die so gebogen ist, dass sie nach unten vorsteht, da dies eine Zunahme des Flüssigkeitsausstoßabstands und/oder der Ausstoßmenge ermöglicht. Eine Parabel, die so gebogen ist, dass sie nach unten vorsteht, ist ganz besonders bevorzugt.
Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich der Form des von der Vorderseite her betrachteten Rinnenkörpers (nachstehend als Vorderseitenform bezeichnet). Normalerweise handelt sich dabei jedoch um eine gerade Linie, eine Kurve, die mit einer kleinen Krümmung in der Querrichtung gebogen ist (eine Richtung parallel zu der Drehebene des Rinnenkörpers, nachstehend entsprechend definiert), oder eine S-Form, wobei das obere Ende und/oder das untere Ende einer geraden Linie oder der vorstehend genannten Kurve weiter in der Querrichtung verlängert sind. Unter anderem ist jedoch eine gerade Linie bevorzugt.
Wie bei der vorstehend genannten Seitenform und der Vorderseitenform des Rinnenkörpers gibt es keine spezielle Beschränkung der Form von oben oder unten her gesehen (nachstehend als Draufsicht bezeichnet). Normalerweise handelt es sich dabei um eine gerade Linie, eine Kurve, die mit einer kleinen Krümmung in der Richtung der Drehung des Rinnenkörpers oder in der entgegengesetzten Richtung gebogen ist, oder eine S-Form, wobei das obere Ende und/oder das untere Ende einer geraden Linie oder die vorstehend genannte Kurve weiter in der Querrichtung verlängert sind. Unter diesen ist jedoch eine gerade Linie bevorzugt.
Hinsichtlich der Länge des Rinnenkörpers gibt es keine spezielle Beschränkung. Eine größere Länge ist jedoch besser und vorzugsweise ist der Rinnenkörper länger als es der Tiefe der Flüssigkeitsschicht entspricht, bei welcher der Flüssigkeitstransportkörper installiert ist. Darüber hinaus kann die Länge einer Mehrzahl von Rinnenkörpern, die an der Befestigungsvorrichtung befestigt sind, gleich oder verschieden sein.
Zwei oder mehr Rinnenkörper können Seite-an-Seite miteinander verbunden sein. Beispielsweise werden zwei Rinnenkörper parallel angeordnet, so dass eine der Kanten der Öffnung eines Rinnenkörpers entlang eines benachbart angeordneten Rinnenkörpers verbunden ist. Stattdessen kann eine Trennwand in einer axialen Richtung innerhalb des Rinnenkörpers zur Bildung von zwei getrennten Kanälen positioniert sein.
Um die Flüssigkeit aus der oberen Öffnung des Rinnenkörpers als Sprühnebel dispergierend auszustoßen, z. B. als kleine Tröpfchen oder als feinen Strom, kann die Gesamtheit der oberen Öffnung des Rinnenkörpers mit einer gelochten Platte, in die eine Mehrzahl von Löchern gebohrt worden ist, oder mit einem Netz bedeckt sein. Auch dies ist bevorzugt. Bezüglich der gelochten Platte kann die Mehrzahl von Löchern regelmäßig oder unregelmäßig eingebracht sein. Die Form und die Anzahl der Löcher unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Repräsentative Beispiele für die Form der Löcher sind eine kreisförmige Form, eine elliptische Form, eine quadratische Form oder eine rechteckige Form. Bei dem Rinnenkörper kann die obere Öffnung von einer Platte abgeschlossen sein, so dass eine Lücke entlang der inneren Umfangsfläche des Rinnenkörpers ausgebildet ist. Ferner kann die Oberseitenöffnung des Rinnenkörpers mit einer lichtundurchlässigen oder einer transparenten Abdeckung abgedeckt sein, die entfernbar ist. Darüber hinaus kann eine Ablenkplatte beabstandet von der oberen Öffnung des Rinnenkörpers bereitgestellt sein, um dadurch die Richtung der Flüssigkeit, die von dem Rinnenkörper ausgestoßen wird, abrupt zu ändern.
Ferner kann der Rinnenkörper in ausreichender Weise verdreht sein, so dass ein Aufsteigen der Flüssigkeit erhalten wird. Darüber hinaus kann der Rinnenkörper so gestaltet sein, dass er sich frei um dessen Längsachse drehen kann. In diesen Fällen wird der Winkel, um den der Rinnenkörper verdreht oder um sich selbst gedreht ist, in geeigneter Weise ausgewählt, z. B. abhängig von der Form der Öffnung und der Größe des Neigungswinkels des Rinnenkörpers, von der Viskosität der Flüssigkeit in dem Behälter und der Drehzahl des Rinnenkörpers. Im letztgenannten Fall kann der Rinnenkörper so an der Befestigungsvorrichtung montiert sein, dass er sich um sich selbst drehen kann. In diesem Fall kann der Rinnenkörper auch befestigt werden, nachdem er in einen optionalen Abweichungswinkel gedreht worden ist. Darüber hinaus kann sich der Rinnenkörper abhängig von der Drehzahl des Rinnenkörpers automatisch um sich selbst drehen. In diesem Fall ist der Rinnenkörper so an der Rührerwelle montiert, dass er sich frei um sich selbst drehen kann.
Ferner ist der Rinnenkörper über die Befestigungsvorrichtung so an der Rührerwelle befestigt, dass die Konkavität oder die Oberseitenöffnung des Rinnenkörpers ins Innere eines Drehkreises des Rinnenkörpers zeigt, vorzugsweise in Richtung der Rührerwelle oder der Drehrichtung. Das Ausmaß, mit dem die Konkavität oder die Oberseitenöffnung des Rinnenkörpers der Rührerwelle gegenüberliegt, wird durch den Abweichungswinkel angegeben. Der Abweichungswinkel ist so definiert, dass er mit dem Neigungswinkel identisch ist. Wenn A, B, und C optional in der Reihenfolge von einem vorhergehenden Bereich in Richtung des folgenden Bereichs gemäß einer Drehrichtung in dem horizontalen Querschnitt an den Öffnungen des Rinnenkörpers oder in der Drehebene des Rinnenkörpers ausgewählt werden, und D die Drehachse (das Zentrum der Rührerwelle, nachstehend entsprechend definiert) auf dem gleichen Querschnitt wie vorstehend ist, dann erfüllen diese Punkte A, B, C und D die folgenden Bedingungen:
(1) Der Abstand zwischen B und D ist größer oder gleich dem Abstand zwischen C und D;
(2) Der Winkel ABD zwischen dem Liniensegment AB und der Grundlinie BD, und der Winkel CBD zwischen dem Liniensegment BC und der Grundlinie BD werden mit θ&sub1; bzw. θ&sub2; bezeichnet.
A. Wenn der Rinnenkörper im Uhrzeigersinn oder nach rechts um die Achse D gedreht wird, dann wird θ&sub1; ein (+)-Zeichen zugewiesen, wenn er innerhalb des vorhergehenden Bereichs vor der Grundlinie BD liegt, während θ&sub1; ein (-)-Zeichen zugewiesen wird, wenn er innerhalb des folgenden Bereichs nach der Grundlinie BD liegt. Dagegen wird θ&sub2; ein (-)- Zeichen zugewiesen, wenn er innerhalb des folgenden Bereichs nach der Grundlinie BD liegt, während θ&sub2; ein (+)-Zeichen zugewiesen wird, wenn er innerhalb des vorhergehenden Bereichs vor der Grundlinie BD liegt.
B. Wenn der Rinnenkörper im Gegenuhrzeigersinn oder nach links gedreht wird, dann werden θ&sub1; und θ&sub2; die gleichen Zeichen wie vorstehend in A zugewiesen, d. h. θ&sub1; wird ein (+)- Zeichen zugewiesen, wenn sich θ&sub1; innerhalb des vorhergehenden Bereichs vor der Grundlinie BD befindet.
Ein bevorzugter Bereich für θ&sub1; und θ&sub2; liegt bei
-75º ≤ θ&sub1; ≤ 110º
-75º ≤ θ&sub2; ≤ 110º.
Darüber hinaus wird der Neigungswinkel mit (θ&sub1; + θ&sub2;)/2 angegeben. Dementsprechend ist der Neigungswinkel Null, wenn die jeweiligen absoluten Winkel von θ&sub1; und θ&sub2; gleich sind.
Der Neigungswinkel wird in dem vorstehend genannten Bereich geeignet ausgewählt, z. B. abhängig von der Form des Rinnenkörpers selbst und der Öffnungsform, dem Öffnungsbereichsverhältnis zwischen der oberen und der unteren Öffnung, und der Verwendung der ausgestoßenen Flüssigkeit.
Wenn der Rinnenkörper an der Befestigungsvorrichtung befestigt wird, dann muss die Anordnung derart sein, dass die Befestigungsvorrichtung den Anstieg der Flüssigkeit innerhalb der Konkavität des Rinnenkörpers nicht behindert.
Die Drehung um die Drehachse des Platten-Flüssigkeitstransportkörpers ist mit der Drehung des Rinnenkörper-Flüssigkeitstransportkörpers identisch.
Bei dem schmalen Flüssigkeitstransportkörper kann eines einer Mehrzahl von Löchern in dessen Wand eingebracht sein, was bevorzugt ist. Eine Platte kann beabstandet von der äußeren Seite des Durchgangslochs montiert sein (der Seite, die nahe an der Umfangswand des Tanks liegt, nachstehend entsprechend definiert). Durch diese Platte kann die Ausstoßrichtung der Ausstoßflüssigkeit, die von der oberen Öffnung ausgestoßen wird, geändert werden. Ferner können ein Rohr und eine Sprühdüse an dem schmalen Flüssigkeitstransportkörper befestigt sein, die von der Außenseite des Durchgangslochs radial vorstehen (die der Rührerwelle gegenüberliegende Seite, nachstehend entsprechend definiert). Die entlang des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers vorbeiströmende Flüssigkeit kann auch durch ein Durchgangsloch, das in die Wand des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers eingebracht ist, zur Außenseite ausgestoßen werden. Durch Auswahl der Größe dieses Durchgangslochs kann eine gewünschte Menge an Flüssigkeit, kann eine gewünschte Menge an Flüssigkeit, die entlang des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers vorbeiströmt, aus dem Durchgangsloch ausgestoßen werden. Der schmale Flüssigkeitstransportkörper kann biegbar und/oder teleskopartig bewegbar gestaltet sein. Um den schmalen Flüssigkeitstransportkörper biegbar zu machen, kann der Flüssigkeitstransportkörper aus einem flexiblen Material hergestellt sein, oder der schmale Flüssigkeitstransportkörper kann quer (im Wesentlichen senkrecht zur longitudinalen Achse) in eine Mehrzahl von Abschnitten aufgeteilt werden und diese Abschnitte können durch Verbindungselemente so verbunden werden, dass sie relativ zueinander schwenkbar sind. Um ein teleskopartiges Bewegen des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers zu ermöglichen, kann der Flüssigkeitstransportkörper beispielsweise quer in eine Mehrzahl von Abschnitten aufgeteilt werden und diese Abschnitte können so miteinander verbunden werden, dass sie der Länge nach relativ zueinander verschiebbar sind.
Wenn eine Mehrzahl der schmalen Flüssigkeitstransportkörper an der Befestigungsvorrichtung befestigt ist, dann können diese unabhängig von der Befestigungsvorrichtung angeordnet sein, oder sie können integral mit der Befestigungsvorrichtung ausgebildet sein. Ein repräsentatives Beispiel für die integrale Befestigung des Rinnenkörpers an der Befestigungsvorrichtung ist ein Rinnenkörper, der aus einem Plattenkörper ausgebildet ist, der die Befestigungsvorrichtung bildet, wobei der Rinnenkörper durch Biegen gegenüber der gesamten nicht-horizontalen Seitenabschnitte des Plattenkörpers entlang der Seite ausgebildet wird. Wenn der Plattenkörper die Befestigungsvorrichtung bildet, liegt der Plattenkörper normalerweise und idealerweise in der Form eines Dreiecks, eines invertierten Trapezes oder vierseitig als Rechteck oder Quadrat vor. Gegen Plattenkörper, die eine von den vorstehend angegebenen Formen verschiedene Form aufweisen ist jedoch nichts einzuwenden. Wenn der Rinnenkörper auf diese Weise ausgebildet ist, sind die jeweiligen Formen der oberen und unteren Öffnung nicht symmetrisch. Bei dem Plattenkörper, der die Befestigungsvorrichtung bildet, wirkt der flache ungebogene Abschnitt als Rührblatt. Um zu verhindern, dass der Fluidwiderstand des Plattenkörpers, der die Befestigungsvorrichtung aufbaut, übermäßig wird, können Öffnungen in dem flachen Abschnitt des Plattenkörpers ausgebildet werden, um den Fluidwiderstand an diesem Teil zu vermindern, was bevorzugt ist.
Der schmale Flüssigkeitstransportkörper ist parallel zu der Rührerwelle oder in einer strahlenförmigen Anordnung befestigt, wobei die untere Öffnung näher an der Rührerwelle liegt als die obere Öffnung. Im letztgenannten Fall ist der schmale Flüssigkeitstransportkörper vorzugsweise zum Mittelpunkt der Befestigungsvorrichtung hin ausgerichtet, wobei die longitudinale Achse mit der radialen Richtung in der Drehebene zusammenfällt, die der Befestigungsstelle der Befestigungsvorrichtung entspricht, da eine große Flüssigkeitsmenge von der oberen Öffnung ausgestoßen wird. Der Flüssigkeitstransportkörper kann exzentrisch in einer Richtung befestigt sein, die sich von der radialen Richtung unterscheidet. Wenn der schmale Flüssigkeitstransportkörper exzentrisch befestigt ist, dann kann die longitudinale Achse des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers parallel zu der radialen Richtung in der Drehebene sein, die der Befestigungsstelle der Befestigungsvorrichtung entspricht. Darüber hinaus kann der Flüssigkeitstransportkörper geneigt befestigt sein. Wenn der Flüssigkeitstransportkörper exzentrisch und geneigt befestigt ist, dann ist die Exzentrizität vorzugsweise derart, dass die untere Öffnung des Flüssigkeitstransportkörpers bei der Drehung vorausläuft.
Bei dem Flüssigkeitstransportkörper des massiven Typs ist die obere Basisöffnung und die untere Basisöffnung jeweils die obere Öffnung bzw. die untere Öffnung. Die Rührwelle tritt durch die Zentren der oberen Öffnung und der unteren Öffnung hindurch. Der Flüssigkeitstransportkörper des massiven Typs und die Rührerwelle sind durch die Befestigungsvorrichtung verbunden.
Der Flüssigkeitstransportkörper kann an der Befestigungsvorrichtung mit einem Neigungswinkel mit einem vorbestimmten Betrag oder so befestigt sein, dass der Betrag des Neigungswinkels gegebenenfalls eingestellt werden kann. Die letztgenannte Möglichkeit ist bevorzugt. Dabei ist der Neigungswinkel bei dem schmalen Flüssigkeitstransportkörper als Winkel zwischen der longitudinalen Achse und der Drehebene des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers definiert. Darüber hinaus ist der Neigungswinkel bei dem Flüssigkeitstransportkörper des massiven Typs als Winkel zwischen der Erzeugungslinie der Wand des röhrenförmigen Körpers und der Drehebene des Flüssigkeitstransportkörpers des massiven Typs definiert. Das Befestigungsverfahren kann ein Routineverfahren umfassen, wie z. B. Pressverbinden, Schweißen oder Klebefügen. Dabei ist die longitudinale Achse des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers als die Linie definiert, welche die jeweiligen Zentren oder zentralen Punkte der oberen Öffnung und der unteren Öffnung des Flüssigkeitstransportkörpers verbindet.
Ferner liegt der Neigungswinkel des Flüssigkeitstransportkörpers im Bereich von 0º bis 90º. Als Folge davon liegt bei dem schmalen Flüssigkeitstransportkörper dessen untere Öffnung näher an der Rührerwelle als die obere Öffnung, oder der Abstand der Rührerwelle zu der unteren Öffnung und der oberen Öffnung ist im Wesentlichen jeweils gleich. In der Praxis ist jedoch die erstgenannte Möglichkeit bevorzugt. Im letztgenannten Fall ist dann, wenn der schmale Flüssigkeitstransportkörper ein Rinnenkörper ist, die untere Öffnung vorzugsweise abgedeckt. Auch in diesem Fall wird die Flüssigkeit an dem eingetauchten Abschnitt des Rinnenkörpers in dem Rinnenkörper angehoben.
Der Neigungswinkel des Flüssigkeitstransportkörpers wird in geeigneter Weise gemäß der Form des Flüssigkeitstransportkörpers selbst, der Form der Öffnung, des Öffnungsbereichsverhältnisses zwischen der oberen und der unteren Öffnung, der Art der Flüssigkeit, der Drehzahl des Flüssigkeitstransportkörpers, des Anhebens der Ausstoßflüssigkeit (der Höhe, die von der Ausstoßflüssigkeit auf der inneren Umfangsfläche der Umfangswand des Tanks erreicht wird, die nachstehend entsprechend definiert ist), der Ausstoßdistanz und der Ausstoßmenge ausgewählt. Normalerweise ist ein Neigungswinkel von etwa 5º bis 85º geeignet.
Zur Montage des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers auf der Rührerwelle, so dass der Neigungswinkel eingestellt werden kann, kann der untere Endabschnitt des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers gelenkig an der Rührerwelle befestigt werden und die obere Öffnung des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers ist zur Mitte hin oder von der Mitte weg in der radialen Richtung der Drehebene mittels einer vertikalen Verschiebevorrichtung oder einer horizontalen Verschiebevorrichtung bewegbar. Dabei handelt es sich bei der vertikalen Verschiebevorrichtung bzw. der horizontalen Verschiebevorrichtung um eine Vorrichtung, bei welcher der obere Abschnitt (das freie Ende) des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers vertikal angehoben oder nach unten gedrückt wird, um dadurch den Neigungswinkel des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers einzustellen, bzw. um eine Vorrichtung, bei welcher der obere Abschnitt (das freie Ende) des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers horizontal hineingedrückt oder herausgezogen wird, um dadurch den Neigungswinkel des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers einzustellen. Dabei findet die Bewegung der oberen Öffnung des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers durch eine vertikale Verschiebevorrichtung oder eine horizontale Verschiebevorrichtung statt. Nachstehend werden diese als vertikales System bzw. als horizontales System bezeichnet.
Der schmale Flüssigkeitstransportkörper kann dadurch geneigt werden, dass die Länge des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers größer gemacht wird als der Radius in dessen Drehebene, dass das untere Ende des Transportkörpers gelenkig an der Rührerwelle befestigt wird, und dass dessen oberes Ende gleitend mit der inneren Umfangsfläche des Tanks in Kontakt gebracht wird. In diesem Fall kann der Neigungswinkel des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers durch Ändern der Länge des Flüssigkeitstransportkörpers eingestellt werden. Darüber hinaus kann dadurch, dass die Länge des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers größer gemacht wird als der Schlangendurchmesser des in dem Tank installierten Schlangenrohrs (der Abstand von der Mitte des Schlangenrohrs zu dem Umfang der Innen seite), und dass das untere Ende des Transportkörpers gelenkig mit der Rührerwelle verbunden wird, der schmale Flüssigkeitstransportkörper durch gleitendes Kontaktieren des unteren Endes des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers gegen die innere Umfangsfläche des oberen Endes des Schlangenrohrs geneigt werden. In diesem Fall kann durch Ändern der Befestigungsposition des unteren Endes des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers (des Abstands von der Tankbodenfläche) der Neigungswinkel des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers eingestellt werden.
Die Befestigungsvorrichtung mit dem daran befestigten Flüssigkeitstransportkörper wird an der Rührerwelle befestigt, wobei die untere Öffnung des Flüssigkeitstransportkörpers unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche eingetaucht ist und die obere Öffnung von der Flüssigkeitsoberfläche freiliegt. Durch Drehen der Rührerwelle und somit Drehen des Flüssigkeitstransportkörpers wird die Flüssigkeit an dem eingetauchten Abschnitt des Flüssigkeitstransportkörpers innerhalb des Flüssigkeitstransportkörpers gemäß dem Bernoullischen Theorem und aufgrund der Zentrifugalkraft angehoben und aus der oberen Öffnung ausgestoßen. Gleichzeitig wirkt der Abschnitt des Flüssigkeitstransportkörpers unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche als Rührerblatt und die Flüssigkeit wird durch diesen Abschnitt gerührt.
In dem Flüssigkeitstransportkörper des massiven Typs bilden die obere Basisöffnung bzw. die untere Basisöffnung die obere Öffnung bzw. die untere Öffnung und die innere Umfangsfläche des röhrenförmigen Körpers des Flüssigkeitstransportkörpers des massiven Typs bildet den Flüssigkeitsströmungsweg.
Bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßverfahren wird die Drehzahl des Flüssigkeitstransportkörpers in geeigneter Weise abhängig von der Flüssigkeitstiefe innerhalb des Tanks, dem Neigungswinkel des Flüssigkeitstransportkörpers, der Art des Flüssigkeitstransportkörpers, der Form und Größe (massiv oder schmal) des Flüssigkeitstransportkörpers und der Art der Flüssigkeit ausgewählt.
Durch die Bewegung des Flüssigkeitstransportkörpers steigt der Pegel der Flüssigkeit an der Umfangsfläche der Tankwand und fällt um die Rührerwelle nach unten unter Bildung einer Trichterform ab, bis der Flüssigkeitspegel niedriger ist als die untere Öffnung des Flüssigkeitstransportkörpers und kein Anstieg der Flüssigkeit beobachtet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Flüssigkeitspegel durch Drehen des Transportkörpers in einer umgekehrten Richtung zu dem gewöhnlichen Maß zurückgeführt. Die Drehzahl der Rührerwelle wird gemäß dem Absinken des Flüssigkeitspegels innerhalb des Tanks erhöht und entsprechend wird auch die Drehzahl des Flüssigkeitstransportkörpers erhöht.
Auf diese Weise wird die Flüssigkeit innerhalb des Tanks in den Raum oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche im Inneren des Tanks und/oder an eine Stelle bei einer gewünschten Höhe auf der inneren Umfangsfläche des Tanks verteilt.
Die aus der oberen Öffnung des Flüssigkeitstransportkörpers ausgestoßene Flüssigkeit wird für die folgenden Zwecke verwendet:
(a) zur Verteilung auf der Schaumschicht, die sich auf der Oberfläche der Flüssigkeit innerhalb des Tanks gebildet hat, zum Dispergieren des Schaums;
(b) zur Verteilung auf der inneren Umfangsfläche des Tanks zum Waschen der inneren Umfangsfläche des Tanks;
(c) zur Verteilung auf der Wärmeübertragungsfläche der innerhalb des Tanks installierten Heiz- und Kühlvorrichtungen zum Waschen der Wärmeübertragungsfläche;
(d) wenn der Flüssigkeitspegel in dem Tank fällt, zur Verteilung auf der inneren Umfangsfläche des Tanks, die als Wärmeübertragungsfläche dient, oder auf der Wärmeübertragungsfläche der Heiz- oder Kühlvorrichtungen, die innerhalb des Tanks installiert sind, zur Aufrechterhaltung der Wärmeübertragungsfläche; und/oder
(e) zur Verteilung in den Raum oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche innerhalb des Tanks zur Förderung der Verdampfung der Flüssigkeit innerhalb des Tanks.
Im vorstehenden Fall (e) kann der Tank unter vermindertem Druck oder unter Druck gehalten werden. Im erstgenannten Fall sieden die verteilten Flüssigkeitströpfchen sofort und verdampfen. Im Fall (c) bildet die Flüssigkeit einen Film auf der Wärmeübertragungsfläche und wird in kurzer Zeit erhitzt oder gekühlt. Die Zeit zum Heizen oder Kühlen der Flüssigkeit wird zur Verminderung von Energieverlusten verkürzt.
Es gibt keine spezielle Beschränkung hinsichtlich der Größe der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßvorrichtung und es kann sich um eine optionale Größe handeln. Wenn die Vorrichtung beispielsweise innerhalb eines großen Tanks in einer Herstellungsanlage einer Fabrik verwendet wird, dann ist eine Vorrichtung in großem Maßstab erwünscht, während es sich dann, wenn die Vorrichtung innerhalb eines kleinen Kolbens verwendet wird, um eine kleine Vorrichtung des Labortyps handeln kann.
Bei der Installation der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßvorrichtung in einem Kolben kann entweder der schmale Flüssigkeitstransportkörper oder der Flüssigkeitstransportkörper des massiven Typs verwendet werden. Wenn es sich bei dem Flüssigkeitstransportkörper um den schmalen Flüssigkeitstransportkörper handelt, dann wird dessen oberes Ende zuerst nahe an die Rührerwelle bewegt, so dass der Neigungswinkel des Flüssigkeitstransportkör pers 90º erreicht. Nachdem die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung auf diese Weise schmal gemacht worden ist, wird sie durch die Öffnung des Kolbens geführt und innerhalb des Kolbens installiert. Danach wird der Flüssigkeitstransportkörper geöffnet und bei dem gewünschten Neigungswinkel befestigt. Darüber hinaus kann das obere Ende des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers mit der Oberfläche des Kolbens zur Erzeugung eines vorbestimmten Neigungswinkels gleitend in Kontakt gebracht werden. Ferner kann der Neigungswinkel des schmalen Flüssigkeitstransportkörpers durch das vertikale System eingestellt werden, während er sich innerhalb des Kolbens befindet. Wenn es sich bei dem Flüssigkeitstransportkörper um den Flüssigkeitstransportkörper des massiven Typs handelt, dann ist der Kolben gewöhnlich ein trennbarer Kolben. Die Flüssigkeit kann eine viskose Flüssigkeit oder eine Suspension sein, die eine hohe Konzentration des dispergierten Stoffs aufweist.
Andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachstehende Beschreibung der Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, die in einem Tank installiert ist;
Fig. 2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, die in einem Tank installiert ist;
Fig. 3a zeigt eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, die in einem Tank installiert ist und Fig. 3b zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie IIIb-IIIb in Fig. 3a;
Fig. 4a zeigt eine Draufsicht auf eine detaillierte Ansicht eines Befestigungsteils für einen schmalen Flüssigkeitstransportkörper einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßvorrichtung und Fig. 4b zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie IVb-IVb in Fig. 4a;
Fig. 5a bis Fig. 5c zeigen eine Seitenansicht, eine Vorderansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines schmalen Rinnenkörper-Flüssigkeitstransportkörpers;
Fig. 6a und Fig. 6b zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht eines weiteren Beispiels eines schmalen Rinnenkörper-Flüssigkeitstransportkörpers;
Fig. 7a bis Fig. 71 zeigen jeweils symmetrische Formen für Querschnitte von Zentralabschnitten und für Öffnungen schmaler Rinnenkörper-Flüssigkeitstransportkörper;
Fig. 8a bis Fig. 8k zeigen jeweilige unsymmetrische Formen für Querschnitte von Zentralabschnitten und für Öffnungen schmaler Rinnenkörper-Flüssigkeitstransportkörper;
Fig. 9a und Fig. 9b zeigen Beispiele für obere Öffnungen von Rinnenkörpern, die durch halbrunde bzw. rechteckige gelochte Platten abgedeckt sind;
Fig. 10a und Fig. 10b zeigen obere Öffnungen von Rinnenkörpern, die teilweise durch halbrunde und rechteckige Platten derart abgedeckt sind, dass Lücken entlang innerer Umfangsflächen der oberen Öffnungen ausgebildet sind;
Fig. 11a bis Fig. 11c zeigen perspektivische Ansichten von drei Typen verbundener Rinnenkörper;
Fig. 12 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Neigungswinkels;
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Rinnenkörpers, der derart auf einer Rührerwelle montiert ist, dass er sich frei um sich selbst drehen kann;
Fig. 14a bis Fig. 14d zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht eines Befestigungsteils für den röhrenförmigen Körper, wobei die Größe eines Neigungswinkels eines schmalen röhrenförmigen Flüssigkeitstransportkörpers mittels eines vertikalen Systems einstellbar ist;
Fig. 15a bis Fig. 15d zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht, eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht eines Befestigungsteils für den röhrenförmigen Körper, wobei die Größe eines Neigungswinkels eines schmalen röhrenförmigen Flüssigkeitstransportkörpers mittels eines horizontalen Systems einstellbar ist;
Fig. 16a und Fig. 16b zeigen eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht von zwei integral ausgebildeten, gegenüberliegenden Rinnenkörpern in einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßvorrichtung;
Fig. 17a und Fig. 17b zeigen eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht von Rinnenkörpern, die exzentrisch in einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßvorrichtung befestigt sind, und Fig. 17c und Fig. 17d zeigen Vorderansichten modifizierter Rinnenkörper auf der Basis von Fig. 17a und 17b;
Fig. 18a und Fig. 18b zeigen eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht von Rinnenkörpern, die exzentrisch in einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßvorrichtung befestigt sind;
Fig. 19a und Fig. 19b zeigen eine Seitenansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines schmalen röhrenförmigen Flüssigkeitstransportkörpers des Berieselungstyps;
Fig. 20a und Fig. 20b zeigen eine Seitenansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines schmalen röhrenförmigen Flüssigkeitstransportkörpers des Sprühberieselungstyps;
Fig. 21a und Fig. 21b zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenansicht eines schmalen röhrenförmigen Flüssigkeitstransportkörpers des Sprühberieselungstyps;
Fig. 22a und Fig. 22b zeigen eine Seitenansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines schmalen röhrenförmigen (blinden) Flüssigkeitstransportkörpers des Sprühtyps;
Fig. 23a bis Fig. 23c zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Vorderansicht eines schmalen röhrenförmigen (blinden) Flüssigkeitstransportkörpers des Plattentyps;
Fig. 24a und Fig. 24b zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Vorderansicht eines anderen Aspekts des schmalen röhrenförmigen Flüssigkeitstransportkörpers des Plattentyps;
Fig. 25a und Fig. 25b zeigen eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht eines Rinnenkörpers mit einem in einer Wand eingebrachten Durchgangsloch;
Fig. 26 ist eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Flüssigkeitstransportkörpers des massiven Typs; und
Fig. 27 ist eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines anderen Flüssigkeitstransportkörpers des massiven Typs.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend genauer mittels Ausführungsformen beschrieben, die in den Zeichnungen gezeigt sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
Die Zeichnungen sind typische Zeichnungen zur Veranschaulichung der Theorie der vorliegenden Erfindung und die relative Größe, usw., ist nicht genau gezeigt. Darüber hinaus sind in den Figuren die Dicken der Materialien in den jeweiligen Querschnitten z. B. der Tankde ckelplatte, der Bodenplatte und der Umfangswände, des Mantels und dergleichen, weggelassen.
In den Fig. 1 bis 3 ist nur der Tank in einer longitudinalen Querschnittsansicht gezeigt.
Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung ist der Rinnenkörper 1 innerhalb eines Tanks T der Flüssigkeitstransportkörper. Ein Rinnenkörper 1 ist geneigt an der Spitze einer Befestigungsvorrichtung 2 in Form einer konischen Platte befestigt, wobei eine untere Öffnung 11 näher an einer Rührerwelle 3 liegt als eine obere Öffnung 12. Die untere Öffnung 11 des Rinnenkörpers 1 ist in Flüssigkeit eingetaucht, während die obere Öffnung 12 in dem Raum oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche Le geöffnet ist. Die Befestigungsvorrichtung 2 ist an der Rührerwelle 3 befestigt. Die Rührerwelle 3 ist an einem unteren Ende derselben durch ein Lager Be gehalten, das an einer Innenfläche einer Bodenplatte des Tanks T befestigt ist. Darüber hinaus ist das obere Ende mit einer Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Rührerwelle verbunden, die an einer Außenfläche einer Deckelplatte des Tanks T befestigt ist.
In Fig. 1 ist die Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Rührerwelle ein Elektromotor M. Ein Pegelmesser L, eine Einstelleinrichtung Ad und ein Inverter In, der als Drehzahländerungsvorrichtung dient, sind außerhalb des Tanks T bereitgestellt. Der Elektromotor M und der Pegelmesser L sind über die Einstelleinrichtung Ad und den Inverter in verbunden. Durch Drehen der Rührerwelle 3 werden dann die Rinnenkörper 1 um den Umfang der Rührerwelle 3 gedreht, so dass die Flüssigkeit an dem in die Flüssigkeit eingetauchten Abschnitt des Rinnenkörpers 1 innerhalb des Rinnenkörpers 1 angehoben und aus der oberen Öffnung 12 des Rinnenkörpers 1 ausgestoßen und dadurch verteilt wird.
Die Flüssigkeitstiefe, die sich jeden Moment innerhalb des Tanks T ändert, wird durch den Pegelmesser L erfasst und von dem Pegelmesser L wird ein Signal für die Flüssigkeitstiefe erzeugt. Dieses Signal wird nacheinander über die Einstelleinrichtung Ad und den Inverter In zu dem Elektromotor M übertragen, so dass der Elektromotor M mit einer Geschwindigkeit gedreht wird, die der Flüssigkeitstiefe innerhalb des Tanks entspricht.
In Fig. 2 wird anstelle des Elektromotors M als Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Rührerwelle in der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßvorrichtung ein Geschwindigkeitseinstell-Elektromotor SM, anstelle des Pegelmessers L ein Drehmomentmesser TM und anstelle des Inverters In, der die Drehzahländerungsvorrichtung bildet, eine Geschwindigkeitseinstellvorrichtung SS verwendet. Die Größe des Drehmoments an der Rührerwelle 3, die sich jeden Moment mit der Änderung der Flüssigkeitstiefe ändert, wird von dem Drehmomentmesser TM erfasst und ein Signal von dem Drehmomentmesser TM wird bezüglich der Größe des Drehmoments der Rührerwelle 3 erzeugt. Dieses Signal wird nacheinander über die Einstelleinrichtung Ad und die Geschwindigkeitseinstelleinrichtung SS an den Geschwindigkeitseinstell-Elektromotor SM übertragen. Davon abgesehen besteht im Wesentlichen kein Unterschied.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung ist ein Mantel J, der als Heiz- oder Kühlvorrichtung dient, an der Außenfläche des Tanks T bereitgestellt. Darüber hinaus sind zwei Gruppen von Rinnenkörpern 1 (zwei kurze Rinnenkörper und zwei lange Rinnenkörper) jeweils an den Befestigungsvorrichtungen 2 befestigt, die orthogonal zueinander angeordnet sind. Die Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Rührerwelle ist ein Invertermotor M, der die Drehgeschwindigkeit der Welle steuert.
Dabei sind die kurzen Flüssigkeitstransportkörper 1 an einer der orthogonal angeordneten Befestigungsvorrichtungen 2 befestigt und lange Flüssigkeitstransportkörper 1 sind an der anderen befestigt. Die unteren Öffnungen 11 der zwei langen und zwei kurzen Flüssigkeitstransportkörper sind etwa an der gleichen Drehebene an dem Bodenabschnitt des Tanks T geöffnet, während die oberen Öffnungen 12 der kurzen Flüssigkeitstransportkörper 1 in Richtung der inneren Umfangsfläche des zentralen Abschnitts der Umfangswand des Tanks T geöffnet sind, und die oberen Öffnungen 12 der langen Flüssigkeitstransportkörper 1 sind in Richtung des oberen Abschnitts der Umfangswand des Tanks T geöffnet.
Durch Drehen der Rührerwelle 3 werden dann die kurzen und die langen beiden Gruppen der Rinnenkörper 1 um die Rührerwelle 3 gedreht, so dass die Flüssigkeit an dem in die Flüssigkeit eingetauchten Abschnitt der jeweiligen Rinnenkörper 1 innerhalb der Rinnenkörper 1 angehoben wird und jeweils von den oberen Öffnungen 12 der kurzen Rinnenkörper 1 und den unteren Öffnungen 12 der langen Rinnenkörper 1 ausgestoßen und auf die inneren Umfangsflächen des oberen Abschnitts und des zentralen Abschnitts der Umfangswand des Tanks T verteilt, welche die Wärmeübertragungsfläche des Mantels J sind. Dabei werden die Rinnenkörper 1 auch als Rührerblätter verwendet.
Die Last an dem Invertermotor M, die sich jeden Moment mit der Änderung der Flüssigkeitstiefe in dem Tank T ändert, so dass das Drehmoment einen gegebenen Wert annimmt, wird durch den Inverter selbst erfasst, wobei die Berechnung durchgeführt wird, bis die Frequenz und dann die Drehzahl entsprechend geändert werden. In der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Vorrichtungen werden die Drehzahlen des Motors M und des Motors SM erhöht, wenn die Flüssigkeitstiefe in dem Tank T klein wird. Die Drehgeschwindigkeit der Rührerwelle 3 wird entsprechend erhöht.
Fig. 45 zeigt den Zustand, bei dem der Rinnenkörper als schmaler Flüssigkeitstransportkörper dient, der durch Befestigen an der Rührerwelle mittels der Befestigungsvorrichtung installiert wird. Bei dieser Flüssigkeitsausstoßvorrichtung sind die Rinnenkörper 1 feststehend geneigt an einer Rührerwelle 3 mittels einer Befestigungsvorrichtung 2 befestigt. Der Rinnenkörper 1 ist ein Zylinder, der longitudinal entlang einer Fläche aufgeschnitten worden ist, die das Zentrum der Basis umfasst (nachstehend als Halbschnitt bezeichnet). Diese abgeschnittene Fläche ist die obere Flächenöffnung. Die Formen des zentralen Abschnitts, der oberen Öffnung und der unteren Öffnung sind halbrund. Die Befestigungsvorrichtung 2 umfasst Platten 22, die an einem zentralen Ring 21 befestigt sind und die mit einem zentralen Winkel von 90º strahlenförmig nach außen stehen. Rückhalteeinrichtungen 23 zum Halten der Rinnenkörper 1 sind auf deren Spitzen bereitgestellt. Die Rührerwelle 3 wird durch den zentralen Ring 21 geführt und die Befestigungsvorrichtung 2 wird dann feststehend an der Rührerwelle 3 befestigt.
Die Platten 22 sind lange rechteckige flache Platten mit einer geneigten Spitze. Deren Oberflächen sind parallel mit der axialen Richtung der Rührerwelle ausgerichtet. Die Rückhalteeinrichtungen 23 sind Röhren mit Innenradien, die gleich den Außenradien der Rinnenkörper 1 sind. Die Rinnenkörper 1 werden durch die Rückhalteeinrichtungen 23 der Befestigungsvorrichtung 2 geführt und an den Rückhalteeinrichtungen 23 befestigt, wobei die unteren Öffnungen 11 des Rinnenkörpers näher an der Rührerwelle 3 angeordnet sind als die oberen Öffnungen 12. Ferner sind die Konkavitäten und die Öffnungen der oberen Flächen nach Innen in Richtung der Rührerwelle angeordnet, so dass die Rückhalteeinrichtungen 23 der Befestigungsvorrichtung 2 die in den Konkavitäten aufsteigende Flüssigkeit nicht behindern. Darüber hinaus werden die Neigungswinkel der Rinnenkörper 1 etwa auf 60º eingestellt.
Der in den Fig. 5a bis 5c gezeigte Rinnenkörper 1 ist in etwa ein länglicher halbgeschnittener hohler Konus ohne Boden. Die Querschnittsform des zentralen Abschnitts und die jeweiligen Formen der unteren Öffnung 11 und der oberen Öffnung 12 ist jeweils halbrund. Ferner ist die Seitenform eine insgesamt längliche S-Form, wobei der zentrale Abschnitt eine gerade Linie ist und wobei sich der untere Abschnitt und der obere Abschnitt etwa horizontal in Richtung des Zentrums bzw. in Richtung des Umfangs in der Drehebene erstrecken.
Der in den Fig. 6a und 6b gezeigte Rinnenkörper ist etwa ein längliches halbgeschnittenes rundes Rohr ohne Boden. Die Querschnittsform des zentralen Abschnitts und die jeweili gen Formen der unteren Öffnung 11 und der oberen Öffnung 12 sind jeweils halbrund. Ferner ist die Form der Seitenansicht eine Parabelform, die nach unten mit einer geringen Krümmung vorsteht.
In den Fig. 7a bis 7h ist Fig. 7a ein Halbkreis, Fig. 7b eine Halbellipse (die eine Ellipse ist, die entlang der longitudinalen Achse in zwei gleiche Teile geschnitten worden ist), Fig. 7c eine D-Form, Fig. 7d eine V-Form mit einem stumpfen Winkel, Fig. 7e ein invertiertes Trapez, bei dem der Boden fehlt (ein Trapez, bei dem die obere Basis (kurze Seite) bzw. die untere Basis (lange Seite) am Boden und an der Oberseite angeordnet ist; (nachstehend entsprechend definiert), Fig. 7f eine rechteckige Form, bei der eine lange Seite fehlt, Fig. 7g ein modifiziertes Fünfeck, bei dem eine Achteckform durch eine gerade Linie zweigeteilt worden ist, die einen ersten Punkt und einen fünften Punkt des Achtecks verbindet, und Fig. 7h eine modifizierte Sechseckform ist, bei der eine Achteckform durch eine gerade Linie zweigeteilt worden ist, welche die zentralen Punkte der jeweiligen ersten und fünften Seite des Achtecks verbindet.
Bei diesen Rinnenkörpern befindet sich eine Öffnungsgrenze 15 zwischen den Öffnungskanten 13 und 14. Darüber hinaus ist die Querschnittsfläche der Öffnung die Fläche der Form, die von der inneren Umfangsfläche des Rinnenkörpers und der Öffnungsgrenze 15 eingeschlossen wird in den Fig. 71 bis 71 sind jeweils die Querschnittsformen der zentralen Abschnitte des Rinnenkörpers, bei denen es sich um gleichseitige V-förmige Schnitte, einen C-Schnitt mit einem rechteckigen Querschnitt, einen C-Schnitt mit einem runden Querschnitt und einen H-Schnitt handelt, und die jeweiligen Formen der oberen Öffnung und der unteren Öffnung gezeigt.
Diese in den in den Fig. 8a bis 8k gezeigten unsymmetrischen Formen entsprechen im Wesentlichen den in den Fig. 7a bis 71 gezeigten symmetrischen Formen.
Bei diesen Rinnenkörpern befindet sich eine Öffnungsgrenze 17 zwischen der Öffnungskante 13 und der Kante des verlängerten Abschnitts 16. Darüber hinaus ist die Querschnittsfläche der Öffnung der Bereich, der von der symmetrischen Form der inneren Umfangsfläche des Rinnenkörpers und deren vorstehend genannten Öffnungsgrenze 15 eingeschlossen wird, oder die Fläche, die von der inneren Umfangsfläche der unsymmetrischen Form des Rinnenkörpers und der Öffnungsgrenze 17 eingeschlossen wird. Der Rinnenkörper mit einem Querschnitt und Öffnungen mit unsymmetrischer Form, wie es in den Fig. 8a bis 8k gezeigt ist, wird vorzugsweise mit der Öffnungskante 13 voraus und mit nachfolgendem verlängerten Kantenabschnitt 16 gedreht.
In Fig. 9a ist eine obere Öffnung 12 eines halbrunden Rinnenkörpers 1 von einer gelochten Platte mit einer Mehrzahl von kleinen runden Löchern 181 bedeckt, die statistisch in eine halbrunde Platte 18 gebohrt sind, die eine Form aufweist, die der oberen Öffnung 12 entspricht. Ferner ist eine in Fig. 9b gezeigte, im Wesentlichen rechteckige Form einer oberen Öffnung 12 eines Rinnenkörpers 1, die Ecken aufweist, die an zwei Stellen abgerundet sind, mit einer gelochten Platte abgedeckt, bei der es sich um eine Platte 18 handelt, die eine im Wesentlichen rechteckige Form mit abgerundeten Ecken aufweist, die der oberen Öffnung 12 entsprechen, und die eine Mehrzahl länglicher rechteckiger Öffnungen 182 aufweist, die regelmäßig darin ausgebildet sind, wobei deren longitudinalen Achsen parallel zueinander ausgebildet sind.
In Fig. 10a weist die obere Öffnung 12 des Rinnenkörpers 1 eine halbkreisförmige Form auf, während die Form der Platte 18 eine Halbellipse ist, bei der eine Längsachse eine Länge aufweist, die gleich dem Durchmesser des Halbkreises der oberen Öffnung 12 des Rinnenkörpers 1 ist. Es wird somit eine halbmondförmige Lücke 183 bereitgestellt. In Fig. 10b weist die obere Öffnung 12 des Rinnenkörpers 1 eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, wobei die Ecken an zwei Stellen abgerundet sind, während die Form der Platte 18 rechteckig ist, wobei die lange Seite gleich der Länge der langen Seite der im Wesentlichen rechteckigen oberen Öffnung 12 ist, und wobei die kurze Seite kürzer ist als die Länge der kurzen Seite der rechteckigen oberen Öffnung 12. Daher wird eine schmale, im Wesentlichen rechteckige Lücke 184 mit Ecken bereitgestellt, die an zwei Stellen abgerundet sind.
In Fig. 11a sind zwei Rinnen 41 mit halbkreisförmiger Querschnittsform, die parallel zueinander sind, z. B. durch Verschweißen Seite an Seite verbunden. Fig. 11b zeigt eine Trennwand 43, die longitudinal innerhalb der Rinne 42 bereitgestellt ist, um zwei Kanäle 44 zu erzeugen. Fig. 11c zeigt drei Rinnen 41, die wie in Fig. 11a Seite an Seite verbunden sind.
In Fig. 12 sind A, B und C drei Punkte, die gegebenenfalls in einer Reihenfolge von einer vorhergehenden Fläche in Richtung der folgenden Fläche entsprechend der Drehrichtung ausgewählt werden, und zwar in dem horizontalen Querschnitt an den Öffnungen des Rinnenkörpers oder in der Drehebene des Rinnenkörpers, und D ist die Drehachse auf dem gleichen Querschnitt, wie er vorstehend genannt worden ist. Diese Punkte A, B, C und D erfüllen die nachstehenden Bedingungen:
(1) Der Abstand zwischen B und D ist größer oder gleich dem Abstand zwischen C und D;
(2) Der Winkel ABD zwischen dem Liniensegment AB und der Grundlinie BD, und der Winkel CBD zwischen dem Liniensegment BC und der Grundlinie BD werden mit θ&sub1; bzw. θ&sub2; bezeichnet.
A. Wenn der Rinnenkörper im Uhrzeigersinn oder nach rechts um die Achse D gedreht wird, dann wird θ&sub1; ein (+)-Zeichen zugewiesen, wenn er innerhalb des vorhergehenden Bereichs vor der Grundlinie BD liegt, während θ&sub1; ein (-)-Zeichen zugewiesen wird, wenn er innerhalb des folgenden Bereichs nach der Grundlinie BD liegt. Dagegen wird θ&sub2; ein (-)- Zeichen zugewiesen, wenn er innerhalb des folgenden Bereichs nach der Grundlinie BD liegt, während θ&sub2; ein (+)-Zeichen zugewiesen wird, wenn er innerhalb des vorhergehenden Bereichs vor der Grundlinie BD liegt.
B. Wenn der Rinnenkörper im Gegenuhrzeigersinn oder nach links gedreht wird, dann werden θ&sub1; und θ&sub2; die gleichen Zeichen wie vorstehend in A zugewiesen, d. h. θ&sub1; wird ein (+)- Zeichen zugewiesen, wenn sich θ&sub1; innerhalb des vorhergehenden Bereichs vor der Grundlinie BD befindet.
Ein bevorzugter Bereich für θ&sub1; und θ&sub2; liegt bei
-75º ≤ θ&sub1; ≤ 110º
-75º ≤ θ&sub2; ≤ 110º.
Darüber hinaus wird der Abweichungswinkel mit ( θ&sub1; + θ&sub2;)/2 angegeben. Dementsprechend ist der Neigungswinkel Null, wenn die jeweiligen absoluten Winkel von θ&sub1; und θ&sub1; gleich sind. Dies trifft auch für die verbundenen Formen der Fig. 11a bis 11c zu.
In Fig. 13 ist ein rechteckiger stabförmiger unterer Träger 113 an einer unteren Öffnung 11 des Rinnenkörpers 1 bereitgestellt, der dessen Öffnungskanten 111 und 112 verbindet. Darüber hinaus ist ein rechteckiger stabförmiger unterer Träger 123 an einer oberen Öffnung 12 des Rinnenkörpers bereitgestellt, der dessen Öffnungskanten 121 und 122 verbindet. Zylindrische Stangen, die als untere Trägerstange 114 und als obere Trägerstange 124 dienen, sind jeweils ausgerichtet mit der longitudinalen Achse des Rinnenkörpers 1 auf den Zentren des unteren Trägers 113 und des oberen Trägers 123 bereitgestellt. Eine untere Befestigungsvorrichtung 221 und eine obere Befestigungsvorrichtung 222 sind radial an der Rührerwelle 3 befestigt. Die untere Befestigungsvorrichtung 221 und die obere Befestigungsvorrichtung 222 sind beide schmale rechteckförmige Platten, wobei die untere Befestigungsvorrichtung 221 kürzer ist als die obere Befestigungsvorrichtung 222. Der vertikale Abstand zwischen der unteren Befestigungsvorrichtung 221 und der oberen Befestigungsvorrichtung 222 ist etwas größer als die vertikale Höhe des geneigten Rinnenkörpers 1 (Länge des Rinnen körpers 1 · Sinus des Neigungswinkels). Die Öffnungen 2211 und 2221 sind jeweils im Spitzenabschnitt der unteren Befestigungsvorrichtung 221 und der oberen Befestigungsvorrichtung 222 gebohrt. Die untere Trägerstange 114 und die obere Trägerstange 124 des Rinnenkörpers 1 sind in die Öffnung 2211 der unteren Befestigungsvorrichtung 221 bzw. in die Öffnung 2221 der oberen Befestigungsvorrichtung 222 eingesetzt. Eine Flügelmutter 125 ist auf die obere Trägerstange 124 geschraubt, so dass sie mit der oberen Fläche der oberen Befestigungsvorrichtung 222 in Kontakt steht. Wenn der Rinnenkörper 1 um die Rührerwellenachse gedreht wird, wird er automatisch um die longitudinale Achse des Rinnenkörpers 1 (um sich selbst) gedreht, und zwar abhängig von der Drehzahl der Rührerwelle 1.
Darüber hinaus kann der Rinnenkörper 1 um einen gewünschten Abweichungswinkel gedreht werden, bevor er befestigt wird. Die Befestigung des Rinnenkörpers 1 wird durch Schrauben einer Mutter, die nicht gezeigt ist, auf die obere Trägerstange 124 und Festklemmen der oberen Befestigungsvorrichtung 222 zwischen der Mutter und der Flügelmutter 125 durchgeführt. Alternativ kann die Befestigung des Rinnenkörpers 1 durch Schrauben von zwei Muttern, die nicht gezeigt sind, auf die untere Trägerstange 114 und Festklemmen der unteren Befestigungsvorrichtung 221 zwischen diesen beiden Muttern durchgeführt werden. Der Rinnenkörper 1 kann durch den in Fig. 11 gezeigten verbundenen Rinnenkörper 4 ersetzt werden.
Bei der Flüssigkeitsausstoßvorrichtung der Fig. 14a bis 14d wird der röhrenförmige Körper 5 als schmaler Flüssigkeitstransportkörper verwendet. Jeder röhrenförmige Körper 5 hat ein unteres Ende, das gelenkig mittels einer Gelenkplatte 61 mit der Rührerwelle 3 verbunden ist, und ein oberes Ende, das mittels eines Verbindungsstücks 62 mit einem Gleitring 31 verbunden ist. Die Gelenkplatte 61 ist an der äußeren Umfangsfläche der Rührerwelle 3 befestigt. Der Gleitring 31 ist so montiert, dass er auf der Rührerwelle 3 verschiebbar ist. Ferner ist auf dem Gleitring 31 zum Befestigen des Gleitrings 31 an einer optionalen Position eine Flügelschraube 311 bereitgestellt. Das Verbindungsstück 62 und der Gleitring 31 bilden eine vertikale Verschiebungsvorrichtung. Durch Bewegen des Gleitrings 31 entlang der Rührerwelle 3 senkrecht zur Drehebene kann dann der Neigungswinkel der röhrenförmigen Körper 5 eingestellt werden. Sobald der Neigungswinkel der röhrenförmigen Körper 5 eine vorbestimmten Wert erreicht hat, wird der Gleitring 31 mittels der Flügelschraube 311 an der Rührerwelle 3 befestigt.
Die Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, bei der die röhrenförmigen Körper 5, bei denen der Neigungswinkel durch das in Fig. 14a gezeigte vertikale System eingestellt werden kann, schmale Flüssigkeitstransportkörper sind, wird innerhalb eines Tanks oder innerhalb eines Kolbens angeordnet. Wenn die röhrenförmigen Körper 5 (schmale Flüssigkeitstransportkörper) in einem gewünschten Neigungswinkel geneigt sind und innerhalb des Tanks oder Kolbens befestigt sind, kann auf der Rührerwelle 3 ein nicht gezeigter Anschlag bereitgestellt werden und durch Anschlagenlassen des Gleitrings 31 an dem Anschlag können dann die röhrenförmigen Körper 5 (schmale Flüssigkeitstransportkörper) in einem gewünschten Neigungswinkel geneigt werden. Folglich kann durch Ändern der Position des Anschlags der Neigungswinkel eingestellt werden. In diesem Fall kann die Flügelschraube 311 natürlich weggelassen werden. Darüber hinaus ist es in dem Fall, bei dem die röhrenförmigen Körper 5 (schmale Flüssigkeitstransportkörper) durch gleitendes Kontaktieren des oberen Endes der röhrenförmigen Körper 5 (schmale Flüssigkeitstransportkörper) gegen die innere Umfangsfläche des Tanks oder die innere Umfangsfläche des Kolbens geneigt sind, nicht erforderlich, den Anschlag an der Rührerwelle 3 bereitzustellen. Ferner ist es nicht erforderlich, sowohl den Gleitring 31 als auch das Verbindungsstück 62 bereitzustellen. In diesem Fall muss die Länge der röhrenförmigen Körper 5 (schmale Flüssigkeitstransportkörper) größer sein als der Radius des Tanks oder der Radius des Kolbens an dem unteren Ende der röhrenförmigen Körper 5. Darüber hinaus kann dann durch Ändern der Länge der röhrenförmigen Körper 5 der Neigungswinkel eingestellt werden.
In den Fig. 15a bis 15d wird der röhrenförmige Körper 5 als schmaler Flüssigkeitstransportkörper verwendet. Der röhrenförmige Körper 5 weist ein unteres Ende, das mittels einer Gelenkplatte 61 gelenkig an der Rührerwelle 3 befestigt ist, und ein oberes Ende auf, dass mittels einer Verbindungsstange 63 mit einer Schwenkhülse 32 verbunden ist. Die Gelenkplatte 61 ist an der äußeren Umfangsfläche der Rührerwelle 3 befestigt. Die Schwenkhülse 32 ist auf einer Schwenkwelle 321 so gehalten, dass sie sich in einer Ebene parallel zu der longitudinalen Achse der Rührerwelle 3 dreht. Ferner ist eine Bohrung 322 in die Mitte der Schwenkhülse 32 entlang ihrer longitudinalen Achse gebohrt. Eine Flügelschraube 323 zum Befestigen der Verbindungsstange 63 ist auf der Schwenkhülse 32 so bereitgestellt, dass sie in die Bohrung 322 reicht. Die Verbindungsstange 63 ist in die Bohrung 322 der Schwenkhülse 32 eingesetzt. Die Verbindungsstange 63 und die Schwenkhülse 32 bilden eine horizontale Verschiebungsvorrichtung. Durch Vor- und Zurückbewegen der Verbindungsstange 63, die in die Bohrung 322 der Schwenkhülse 32 eingesetzt ist, innerhalb der Bohrung 322, kann dann der Neigungswinkel des röhrenförmigen Körpers 5 eingestellt werden. Sobald der Neigungswinkel des röhrenförmigen Körpers 5 einen vorbestimmten Wert aufweist, wird die Verbindungsstange 63 über die Schwenkhülse 32 mittels der Flügelschraube 323 an der Rührerwelle 3 befestigt.
Bei der Flüssigkeitsausstoßvorrichtung, bei welcher der röhrenförmige Körper 5, bei dem der Wert des Neigungswinkels durch das vorstehend gezeigte horizontale System eingestellt werden kann, ein schmaler Flüssigkeitstransportkörper ist, kann durch Bereitstellen eines nicht gezeigten Anschlags anstelle der Flügelschraube 323 auf der freien Endseite der Stange 63 (das Ende, das nicht mit dem röhrenförmigen Körper 5 verbunden ist) der röhrenförmige Körper 5 (schmaler Flüssigkeitstransportkörper) dann in einem gewünschten Neigungswinkel geneigt werden. In diesem Fall kann durch Ändern der Position des Anschlags der Neigungswinkel eingestellt werden.
Darüber hinaus kann bei dieser Flüssigkeitsausstoßvorrichtung der röhrenförmige Körper 5 (schmaler Ffüssigkeitstransportkörper) durch gleitendes Kontaktieren des oberen Endes des röhrenförmigen Körpers 5 (schmaler Flüssigkeitstransportkörper) gegen die innere Umfangsfläche des Tanks in einem gewünschten Neigungswinkel geneigt werden. In diesem Fall muss die Länge des röhrenförmigen Körpers 5 (schmaler Flüssigkeitstransportkörper) größer sein als der Radius des Tanks an dem unteren Ende des röhrenförmigen Körpers 5. Darüber hinaus kann dann durch Ändern der Länge des röhrenförmigen Körpers 5 (schmaler Flüssigkeitstransportkörper) der Neigungswinkel eingestellt werden. Femer sind in diesem Fall die Schwenkhülse 32, die Flügelschraube 323 und die Verbindungsstange 63 nicht erforderlich.
In den Fig. 16a und 16b ist eine invertierte trapezförmige Platte 7 an der Rührerwelle 3 befestigt, wobei gegenüberliegende geneigte Seitenabschnitte der trapezförmigen Platte in zueinander entgegengesetzten Richtungen in der Drehebene gebogen sind, um dadurch zwei gegenüberliegende Rinnenkörper 71, 72 auszubilden. Die jeweiligen Formen der unteren Öffnungen 711, 721 und der oberen Öffnungen 712, 722 der Rinnenkörper 71, 72 sind beide unsymmetrische V-Formen, wobei eine Seite länger ist und abgerundete Scheitelpunkte aufweist. Darüber hinaus bilden die nicht gebogenen flachen Abschnitte 73 der invertierten trapezförmigen Platte 7 eine Befestigungsvorrichtung, die darüber hinaus als Rührerblatt wirkt. Sechs rechteckige Öffnungen 731 sind quer in den flachen Abschnitten 73 ausgebildet, um den Fluidwiderstand zu vermindern. Die Rinnenkörper 71, 72 werden so gedreht, dass die kurze Seite der unsymmetrischen V-Form vorausläuft (in der Figur im Uhrzeigersinn).
In den Fig. 17a und 17b sind Befestigungsvorrichtungen 24 in Form von Platten mit rechteckigen Öffnungen 241, die in schmalen rechteckigen Formen in zentralen Abschnitten ausgebildet sind, an der Rührerwelle 3 an dem gleichen Durchmesser befestigt, der durch die Mitte der Rührerwelle 3 verläuft. Gleichseitige V-förmige Elemente, die als Rinnenkörper 1 dienen, sind an den Befestigungsvorrichtungen 24 mit einer ihrer Seiten befestigt. Der Abweichungswinkel beträgt 45º. Die Rinnenkörper 1 sind an den Befestigungsvorrichtungen 24 mit einer Neigung befestigt, so dass sich ihre unteren Öffnungen 11 näher an der Rührerwelle 3 befinden als ihre oberen Öffnungen 12. Die Flächen auf den Befestigungsvorrichtungen 24 zur Befestigung der Rinnenkörper 1 liegen zueinander entgegengesetzt. Diese Rinnenkörper werden in der Figur von oben gesehen im Gegenuhrzeigersinn gedreht.
In Fig. 17c dient eine halbgeschnittene runde Röhre ohne Boden als Rinnenkörper 1. Abgesehen davon, dass der Rinnenkörper an dem Öffnungskantenrand der oberen Fläche 1211 so befestigt ist, dass er tangential zu der Befestigungsvorrichtung 24 liegt, besteht im Wesentlichen kein Unterschied zu dem Rinnenkörper in der in den Fig. 17a und 17b gezeigten erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßvorrichtung. Bei den in den Fig. 17a bis 17c gezeigten Rinnenkörpern 12 fallen deren longitudinalen Achsenrichtungen nicht mit dem Durchmesser in der Drehebene zusammen, sondern sind exzentrisch dazu ausgerichtet. In der Fig. 17d ist die Befestigungsvorrichtung 24 tangential so an der äußeren Umfangsfläche der Rührerwelle 3 befestigt, dass die jeweiligen longitudinalen Achsenrichtungen der Rinnenkörper 12 mit dem Durchmesser in der Drehebene zusammenfallen und nicht exzentrisch sind. Abgesehen davon besteht im Wesentlichen kein Unterschied zu den Rinnenkörpern in der in Fig. 17c gezeigten erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßvorrichtung. Der in Fig. 17d gezeigte Typ ist am meisten bevorzugt, da von der oberen Öffnung 11 ein großes Flüssigkeitsvolumen ausgestoßen wird.
In den Fig. 18a und 18b sind längliche rechteckige Plattenbefestigungsvorrichtungen 2 am Radius der Drehebene angeordnet und an der Rührerwelle 3 befestigt. Die Länge der Befestigungsvorrichtungen 2 ist im Wesentlichen gleich. Die Rinnenkörper 1 sind aus zwei C- förmigen Stäben hergestellt, die im Querschnitt eine rechteckige Form aufweisen. Die Flächen der oberen Öffnungen zeigen nach innen, wobei die jeweiligen oberen Abschnitte an den Spitzenenden der Befestigungsvorrichtungen 2 befestigt sind, und wobei die unteren Abschnitte tangential an der Umfangsfläche der Rührerwelle 3 befestigt sind, so dass die unteren Öffnungen 11 näher an der Rührerwelle 3 liegen als die oberen Öffnungen 12, wodurch die Rinnenkörper 1 bezüglich der Rührerwelle 3 geneigt sind. Die unteren Abschnitte der Rinnenkörper 1 sind an den Umfangsflächen an gegenüberliegenden Seiten der Rührerwelle 3 befestigt. Als Folge sind die jeweiligen longitudinalen Achsen der Rinnenkörper 1 exzentrisch. Ferner sind die Rinnenkörper 1 vorzugsweise gedreht, wobei die unteren Öffnungen 11 vorauslaufen und die oberen Öffnungen 12 folgen (in der Figur im Uhrzeigersinn).
In den Fig. 19a und 19b ist der Röhrenabschnitt 53 des röhrenförmigen Körpers 5 von der Seite gesehen mit einer geringen Krümmung nach oben gebogen und der zentrale Abschnitt steht nach unten vor. Von oben gesehen ist dieser mit einer geringen Krümmung ge bogen. Darüber hinaus weist das obere Ende des Röhrenabschnitts 53 einen trichterförmigen Trichterabschnitt 531 auf. Die Spitze des Trichterabschnitts 531 ist die obere Öffnung 52. Die Gestalt einer unteren Öffnung 51 ist rund und die obere Öffnung 52 ist mit einer rechteckigen gelochten Platte bedeckt. Darüber hinaus sind die jeweiligen Öffnungsrichtungen der unteren Öffnung 51 und der oberen Öffnung 52 horizontal und nach oben geneigt.
In den Fig. 20a und 20b weist der Röhrenabschnitt 53 des röhrenförmigen Körpers 5 von der Seite gesehen in Längsrichtung eine S-Form auf, wobei ein oberes Ende geneigt nach unten gebogen ist. Von unten betrachtet ist dieser mit einer geringen Krümmung gebogen. Das obere Ende des Röhrenabschnitts 53 weist einen trichterförmigen Trichterabschnitt 531 auf und dessen Spitze ist eine obere Öffnung 52. Die Form der unteren Öffnung 51 ist rund und die obere Öffnung 52 ist mit einer ovalen gelochten Platte bedeckt. Zusätzlich sind die jeweiligen Öffnungsrichtungen der unteren Öffnung 51 und der oberen Öffnung 52 horizontal und nach unten geneigt.
In den Fig. 21a und 21b weist der Röhrenabschnitt 53 des röhrenförmigen Körpers 5 von der Seite gesehen in Längsrichtung eine S-Form auf und der von unten betrachtete untere Abschnitt ist mit einer geringen Krümmung in Richtung der Rührerwelle 3 gebogen. Das obere Ende des Röhrenabschnitts 53 weist einen trichterförmigen Trichterabschnitt 531 auf und dessen Spitze ist eine obere Öffnung 52. Die Form der unteren Öffnung 51 ist rund und die obere Öffnung 52 ist mit einer ovalen gelochten Platte bedeckt. Zusätzlich sind die jeweiligen Öffnungsrichtungen der unteren Öffnung 51 und der oberen Öffnung 52 horizontal und nach unten geneigt.
In den Fig. 22a und 22b weist der Röhrenabschnitt 53 des röhrenförmigen Körpers 5 von der Seite gesehen eine abgeflachte S-Form auf und der von unten betrachtete untere Abschnitt ist mit einer geringen Krümmung gebogen. Die Richtung dieser Krümmung ist derart, dass dann, wenn der röhrenförmige Körper 5 an der Befestigungsvorrichtung befestigt ist, eine untere Öffnung 51 so ausgerichtet ist, dass sie an die Rührerwelle 3 angenähert ist. Darüber hinaus ist das obere Ende des Röhrenabschnitts 53 verschlossen (blind). Eine Mehrzahl von Löchern ist als obere Endöffnung 52 eingebracht, und zwar in einer unteren Fläche des oberen Endes des Röhrenabschnitts 53. Die Form der unteren Öffnung 51 ist rund. Ferner sind die jeweiligen Öffnungsrichtungen der unteren Öffnung 51 und der oberen Öffnung 52 horizontal und nach unten geneigt.
In den Fig. 23a bis 23c weist der gezeigte Plattenkörper 81 (schmaler Flüssigkeitstransportkörper) in der Gesamtseitenflächenansicht eine längliche S-Form und in der Gesamtform der oberen Flächenansicht eine längliche Trapezform auf. Ferner bilden bei dem Plattenkörper 81 die untere Kante bzw. die obere Kante eine untere Öffnung 811 und eine obere Öffnung 812.
In den Fig. 24a und 24b weist ein Plattenkörper 82 eine längliche trapezförmige Platte auf, bei der ein äußerer Umfangsabschnitt der Unterkante 8211 (der folgende Abschnitt, wenn sie nach rechts gedreht wird) nach oben gebogen ist. Bei dem Plattenkörper 82 bilden die untere Kante bzw. die obere Kante des Plattenkörpers 82 eine untere Öffnung 821 und eine obere Öffnung 822. Bei dem Plattenkörper 83 bilden die untere Kante bzw. die obere Kante des Plattenkörpers 83 eine untere Öffnung 831 und eine obere Öffnung 832.
Bei den Plattenkörpern (schmale Flüssigkeitstransportkörper), die in den Fig. 23a bis 24b gezeigt sind, ist der Öffnungsbereich der unteren Öffnung die Länge der geraden Linie oder der gekrümmten Linie der unteren Kante, und der Öffnungsbereich der oberen Endöffnung ist die Länge der geraden Linie der oberen Kante. Der Öffnungsbereich der unteren Öffnung ist größer gemacht als der Öffnungsbereich der oberen Öffnung.
In den Fig. 25a und 25b bildet ein gleichseitiges V-förmiges Element den Rinnenkörper 1, wobei eine Rinnenlinie 192, die der Verbindungsabschnitt der beiden Flächen 191 ist, als Flüssigkeitsströmungsweg dient. Eine Öffnung 1921 ist in die Rinnenlinie 192 eingebracht. Wenn die Flüssigkeit entlang des Wegs des Rinnenkörpers 1 nach oben fließt, dann wird ein Teil derselben aus der Öffnung 1921 ausgestoßen, während der Rest der Flüssigkeit von einer oberen Öffnung 12 ausgestoßen wird.
In Fig. 26 ist eine offene runde Röhre ein Flüssigkeitstransportkörper des runden Röhrentyps 9 (Flüssigkeitstransportkörper des massiven Typs). Dieser Flüssigkeitstransportkörper des runden Röhrentyps 9 ist an der Befestigungsvorrichtung 2 befestigt, die an der Umfangswand auf deren Durchmesser befestigt ist, und das Zentrum der Befestigungsvorrichtung 2 ist an der Rührerwelle 3 befestigt. Bei dem Flüssigkeitstransportkörper des runden Röhrentyps 9 bilden ein unteres Ende bzw. ein oberes Ende eine untere Öffnung 91 bzw. eine obere Öffnung 92. Darüber hinaus ist der Winkel zwischen der Umfangswand des Flüssigkeitstransportkörper des runden Röhrentyps 9 und der Drehebene der Neigungswinkel, der 90º beträgt. Durch Drehen der Rührerwelle 3 wird dann die Flüssigkeit an dem in die Flüssigkeit eingetauchten Abschnitt des Flüssigkeitstransportkörpers des runden Röhrentyps 9 in einer Neigung an der Innenfläche der Umfangswand angehoben und dann aus der oberen Öffnung 92 ausgestoßen.
Bei dem in Fig. 27 gezeigten Flüssigkeitstransportkörper des invertierten offenen Konustyps besteht abgesehen davon, dass es sich dabei anstelle einer offenen runden Röhre ohne Boden um einen invertierten offenen röhrenförmigen Konuskörper handelt, im Wesentlichen kein Unterschied zu dem Flüssigkeitstransportkörper des runden Röhrentyps 9, der in Fig. 26 gezeigt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsausstoßvorrichtung ist die Konstruktion einfach und der schmale Flüssigkeitstransportkörper oder der Flüssigkeitstransportkörper des massiven Typs wird lediglich durch Drehen der Rührerwelle um die Rührerwelle gedreht, bis ein großes Volumen der Flüssigkeit über eine große Ausstoßdistanz ausgestoßen werden kann. Darüber hinaus kann durch Ändern der Drehzahl der Rührerwelle entsprechend der Flüssigkeitstiefe eine große Ausstoßdistanz und eine ausreichende Menge der ausgestoßenen Flüssigkeit aufrechterhalten werden. Durch diese ausgestoßene Flüssigkeit wird das Waschen einer inneren Umfangsfläche eines Tanks, die Aufrechterhaltung eines Wärmeübertragungsbereichs und das Waschen einer Wärmeübertragungsfläche vereinfacht.
Ferner können Fermentationstanks, Reaktionstanks, Mischtanks, Verdampfungstanks, Kristallisationstanks oder Extraktionstanks, in welchen die vorliegende Vorrichtung bereitgestellt ist, einfach betrieben werden, sofern eine zu behandelnde Flüssigkeit beteiligt ist. Die erforderliche Energie kann stark vermindert werden. Kleinere Vorrichtungen sind ausreichend, da die Kapazität größer wird. Die Konstruktion ist so einfach, dass ein Scale-up leicht durchgeführt werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Verteilen einer Flüssigkeit, enthaltend:

Drehen eines Flüssigkeitstransportkörpers in einer Flüssigkeit in einem Tank um eine vertikale, in dem Tank angebrachte Drehwelle; und

Steuerung der Drehzahl der Drehwelle abhängig von der Flüssigkeitstiefe in dem Tank derart, dass die Drehzahl der Drehwelle vergrößert wird, wenn die Flüssigkeitstiefe im Tank abnimmt, welcher Flüssigkeitstransportkörper von der Welle längs derart getragen wird, dass ein Abstand zwischen der Welle zu dem obersten Ende des Transportkörpers gleich oder größer ist als ein Abstand zwischen der Welle zu dem unteren Ende des Transportkörpers, das obere Ende des Transportkörpers über der Flüssigkeit im Tank freiliegt, während das untere Ende des Transportkörpers in der Flüssigkeit in dem Tank gehalten wird, wodurch Flüssigkeit im Tank in dem Flüssigkeitstransportkörper nach oben befördert und von dem oberen Ende des Transportkörpers ausgestoßen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei

eine Drehzahl eines die Drehwelle drehenden Motors abhängig von der Flüssigkeitstiefe im Tank derart gesteuert wird, dass das Drehmoment der Drehwelle auf einen im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Flüssigkeit auf eine im Tank installierte Wärmeübertragungseinrichtung verteilt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Flüssigkeitstransportkörper ein rohrförmiger Körper ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Flüssigkeitstransportkörper ein in Form eines offenen Rohres ausgebildeter Rinnenkörper ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine erfaßte Flüssigkeitstiefe zu einer mit dem Motor verbundenen Drehzahländerungsvorrichtung übertragen wird, so dass die Drehzahl der Welle abhängig von der Flüssigkeitstiefe gesteuert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Flüssigkeitstransportkörper derart beweglich ist, dass er innerhalb eines Bereiches von 5º bis 85º zur Drehwelle geneigt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei, wenn der Flüssigkeitstransportkörper eine in Form eines offenen Rohres ausgebildete Rinne ist, dessen Innenfläche zur Drehwelle zeigt, und, wenn A, B und C Stellen auf der Rinne sind, wobei B zwischen A und C liegt, D eine Drehachse der Drehwelle ist, BD eine Basislinie ist, der Winkel θ&sub1;, der Winkel zwischen den Liniensegmenten AB und BD ist, der Winkel θ&sub2; der Winkel zwischen den Liniensegmenten BC und BD ist, θ&sub1; und θ&sub2; jeweils innerhalb des Bereiches von -75º bis 110º liegen.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn der Flüssigkeitstransportkörper eine in Form eines offenen Rohres ausgebildete Rinne ist, der Körper zwei oder mehr parallel verbundene Kanäle aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn der Flüssigkeitstransportkörper ein als Rahmen gearbeiteter Körper ist, ein Rand, der zu einer Wand des Tanks zeigt, gebogen ist, um eine in Form eines offenen Rohres ausgebildete Rinne zu bilden.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn der Flüssigkeitstransportkörper ein als Rahmen gearbeiteter Körper ist, eine in Form eines offenen Rohres ausgebildete Rinne in einer geneigten Richtung an dem Transportkörper befestigt ist.

12. Vorrichtung zum Verteilen von Flüssigkeit, enthaltend:

einen Tank (T), der eine Flüssigkeit aufnimmt, die eine Flüssigkeitsoberfläche (Le) definiert;

einen Flüssigkeitstransportkörper (1), der von einer vertikalen, in dem Tank angebrachten Drehwelle längs gehalten wird, wobei ein Abstand zwischen der Welle und einem oberen Ende (12) des Flüssigkeitstransportkörpers gleich oder größer als ein Abstand zwischen der Welle und einem unteren Ende (11) des Flüssigkeitstransportkörpers ist, das obere Ende des Transportkörpers über der Flüssigkeit im Tank freiliegt, während das untere Ende des Transportkörpers in der Flüssigkeit im Tank gehalten wird,

einen Motor (M) zum Drehen der Welle zusammen mit dem Flüssigkeitstransportkörper, wobei Flüssigkeit in dem Tank in dem Flüssigkeitstransportkörper nach oben befördert wird und von dem oberen Ende des Flüssigkeitstransportkörpers ausgestoßen wird, und

eine Steuereinrichtung (L, Ad, In) zum Steuern des Motors (M) derart, dass die Drehzahl der Drehwelle erhöht wird, wenn die Flüssigkeitstiefe im Tank abnimmt.