(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の搬送チューブ内に駆動自在な軸線上に配置されたプロペラ状、羽根状もしくはスクリュー状の搬送部材を備え、搬送部材が、搬送部材の圧力側への方向に指向しかつ高さが搬送チューブの直径に対し0．025〜0．25である壁部掃除用エッジを有することを特徴とする、気体／液体−分散物を給送するためのアクシャルコンベア。
【請求項２】
コンベアのシャフトに対し圧力側に追加搬送機構を設け、追加搬送機構が搬送チューブの断面の1部に対してのみ作用する請求項１に記載のアクシャルコンベア。
【請求項３】
前記追加搬送機構の給送断面積はチューブセクション断面積の1／3〜2／3であり、かつアクシャルコンベアの出口端部からの追加搬送機構の間隔はチューブセクション直径の1．5〜3倍である、請求項２に記載のアクシャルコンベア。
【請求項４】
追加搬送機構がガス吹込み攪拌機として形成された請求項２又は３に記載のアクシャルコンベア。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載のアクシャルコンベアを用いることを特徴とする気体／液体−分散物の給送方法。
【請求項６】
中心回転機構として請求項１から４までのいずれか一項に記載のアクシャルコンベアを備えるループ反応器。
【請求項７】
気体を液体中で必要に応じ微細な固形物質の存在下に直接反応させる化学反応を行うための方法において、請求項６に記載のループ反応器を用いることを特徴とする化学反応を行う方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は好ましくは自己吸入性ガス吹込み撹拌機を備える特に液体／気体−分散物の給送に適するアクシャルコンベアに関し、さらにこれを内蔵するループ反応器とを備える。
【０００２】
【従来の技術】
アクシャルコンベアは、一般にチューブセクション状搬送チャンネルの内部に駆動自在なシャフトを備えると共に傾斜装着された壁部掃除用搬送羽根もしくはスクリューを備える。アクシャルコンベアによる給送の場合、給送方向にて羽根もしくはスクリューの下に圧力帯域が形成されると共に上方には吸引帯域が形成される。これにより形成された搬送チューブ（ハウジング）と羽根もしくはスクリューとの間の間隙部における圧力勾配は給送すべき媒体の逆流をもたらす。液体／気体−分散物を給送する場合、間隙部を介するガス気泡の分離、したがって給送能力の低下が生ずる。この作用はさらに、スクリューもしくは羽根の回転により液体に加わる回転衝撃が壁部摩擦によって阻害され、したがって気泡が壁部近傍で壁部方向に集合して壁部で凝集することにより増大される。より高い気体含有量の場合、これは給送能力の喪失をもたらす。
したがってアクシャルコンベアは、５容量％までの気体含有量を有する液体／気体−分散物の給送についてのみ適していた。
【０００３】
今回、アクシャルコンベアの搬送部材が圧力側に壁部掃除用エッジを備えれば、アクシャルコンベアは液体／気体−分散物の給送に極めて適することが判明した。このエッジは、一方ではハウジング間隙部における圧力差を低下させ、さらに圧力低下が軸線方向におけるエッジの範囲にわたって生じ、また圧力勾配が低下し、圧力側にて半径方向外方に指向した流れ成分がハウジング間隙部に達する前に給送方向にて下降し、したがって間隙部を介する気泡分離が困難となり、さらにエッジの内側に対する液体の回転衝撃が最大となって気泡が液体に対し力を壁部から離反させるという作用を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アクシャルコンベアの搬送部材が圧力側に壁部掃除用エッジを有するような液体／気体−分散物を給送するのに極めて適するアクシャルコンベアを得ることを課題とする。
【０００５】
【課題が解決するための手段】
したがって本発明は特に液体／気体−懸濁物を給送するためのアクシャルコンベアポンプを提供し、このアクシャルコンベアポンプは駆動自在なシャフト上に配置されたプロペラ状、羽根状もしくはスクリュー状の搬送部材をチューブセクション状ハウジング内に備え、搬送部材は圧力側にエッジを有することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
エッジの相対的高さは、搬送機構の直径に対し少なくとも０．０２５、好ましくは０．０５、特に好ましくは０．０７５とすべきである。エッジの相対的高さは搬送機構の直径に対し０．２５を越えてはならない。好ましくは、相対的高さは０．２以下、特に好ましくは０．１５以下である。
搬送部材としてプロペラもしくはカプランプロペラを使用する場合、２〜５枚の羽根数が好適である。プロペラもしくはカプランプロペラの装着角度は５〜４０°とすることができる。
好ましくはプロペラは全体で、その外径により規定される円面積の少なくとも６０％、特に好ましくは８０％を占める。
搬送部材としてのスクリューは好ましくは１〜４段式に形成される。
スクリューの傾斜、すなわち相対的揚程は直径に対し好ましくは０．２〜０．９である。
【０００７】
本発明によるアクシャルコンベアの満足しうる回転依存性の給送能力は、搬送部材の装着角度および給送断面に対するエッジの高さ、給送すべき媒体の粘度および気泡含有量が調和した場合に達成される。
給送すべき媒体の準弾力性（分散気体による）に基づき、アクシャルコンベアは上記パラメータに関する所定範囲外にて特に給送方向に対し横方向における流動の不安定化をもたらす傾向を有し、これは非凝集性の物質系においても給送能力に対し逆作用を持ってシャフト近傍に気泡の凝集をもたらしうる。
【０００８】
今回さらに、この不安定性はアクシャルコンベアの圧力側にチューブセクションのシャフト近傍にて吸引作用が得られれば回避しうることを突き止めた。これはアクシャルコンベアの圧力側に配置された追加搬送機構によって得られ、その給送断面積はチューブセクション断面積の１／３〜２／３、好ましくは約半分の寸法である。追加搬送機構に特に何らの要件も必要としない。たとえば、これは簡単な棒撹拌機とすることができ、これはアクシャルコンベアの長形シャフトに配置されると共にその半径はチューブセクション半径の０．５５〜０．８２倍、好ましくは約０．７倍である。追加搬送機構の装着角度はアクシャルコンベアにおける搬送部材の装着角度の好ましくは１．５〜２．５倍であるが、７５°以下である。
アクシャルコンベアからの追加搬送機構の距離は好ましくは、追加搬送機構により生ずるチューブセクションにおける軸方向の前進流および外周の逆流を伴う渦流が回避されるような寸法とする。好ましくは、アクシャルコンベアの出口端部からの追加搬送機構の間隔は少なくともチューブセクションの直径に相当し、特に好ましくはチューブセクション直径の１．５〜３倍である。
【０００９】
さらに本発明の他の実施形態によれば、追加搬送機構はガス吹込み撹拌機として形成される。その際、アクシャルコンベアと追加搬送機構との共通シャフトは軸方向穴部を備え、この穴部は追加搬送機構の必要に応じ穴形成された搬送部材に開口する。
ガス吹込用の気体は自体公知の方法（好ましくは吸入清浄性（ｓｅｌｂｓｔ−ａｎｓａｕｇｅｎｄｅｎ））にて適する導入機構を介しシャフト中へ導入されると共に、追加搬送機構の外周に設けられた導出開口部を介し液体／気体−分散物に分配される。
本発明によるアクシャルコンベアは特に、気体に対する或いは気体を遊離させながら液相反応（たとえば発酵）を行い或いは酸素、水素、塩素など液体媒体中に完全には溶解しないガスとの必要に応じ固体物質（たとえば微細な触媒）の存在下における直接的反応（スラリー層反応）を行うループ反応器における搬送機構として適している。
【００１０】
【実施例】
以下、添付図面の図１〜５を参照して本発明を詳細に説明する。
図１は従来技術によるスクリューコンベアを示す。これは、内部配置された回転駆動しうるシャフト２を備えて、スクリュー３をそこに配置した円筒状ハウジング１で構成される。液体／気体−分散物は下方向に給送され、その際スクリューの下側には圧力帯域Ｐおよびスクリューの上側には吸引帯域Ｓが形成される。軸線方向における給送はシャフトを中心とする回転により行われる。さらに、この螺旋状の給送運動は矢印を設けた円により示される回転運動を伴い、これは圧力帯域Ｐにて給送媒体を外方向にかつ吸引帯域にて給送媒体をシャフト方向へ搬送する。スクリュー３とハウジング１との間の間隙部には、圧力側と吸引側との間に支配する圧力勾配に基づき分散気泡の分離をもたらす。さらに、定性的には液体に対し回転に基づいて作用する遠心力Ｚが半径Ｒに依存して示される。
【００１１】
図２は、スクリュー３が圧力側に回転エッジ４を備える本発明のアクシャルコンベアを示す。図示した１段式スクリューはＨ／ｄ＝０．４８５の上昇傾斜とＬ／ｄ＝０．７５の相対的長さとを有する。エッジ４の相対的高さはｂ／ｄ＝０．１である。矢印５により示されるように、圧力側にて半径方向外方に指向した流れ成分はエッジ４により給送方向に変向し、したがって含有される気泡はもはやエッジ４により低下したスクリュー３の上側と下側との間の圧力勾配により分離されない。
【００１２】
図３は、α３０°の装着角度を有する４枚の羽根３を備えた本発明によるカプランプロペラを示す。羽根３は搬送チューブ１の全断面積を占める（ハウジングに対する間隙部を除く）。
図４は、エッジ４が羽根３を包囲する円筒状外套の形態で形成されたアクシャルコンベアの実施例を示す。
【００１３】
図５は、本発明によるアクシャルコンベア１２が存在する中心流れチューブ１１を備えたループ反応器１０を示す。このループ反応器において、気体／液体−分散物は図示した矢印にしたがってポンプ輸送される。中心導管１１は半径方向案内板１３により保持され、案内板は同時にコンベア１２により受ける回転流動を防止する。このアクシャルコンベア１２は、シャフト１４上にこれと堅固に接続した追加搬送機構１５を備え、その半径は導管１１の断面積の１部のみを占める。
【００１４】
図６は、追加搬送機構１５を自己吸入性ガス吹込み撹拌器として形成したループ反応器１０を示す。ガス吹込剤は、液面１９の上方におけるガス室１９から搬送機構における中空形成されたシャフト１４の対応吸入開口部１７を介して吸入されると共に、中空形成されかつ吸入開口部１７に連通する撹拌アーム１５により液体中に微分配される。さらに気体／液体−分散物の逆流が、チューブベース２１および２２により保持される熱交換チューブ２０を通して生ずる。
導管１１の内部には流れ変向構造（図示せず）を設けることもでき、これにより気体／液体−分散物の回転を防止する。
この実施例において熱交換は熱交換液によって行われ、この熱交換液はポンプ２３によりセパレータ２６のスンプ２４から熱交換チューブ２０間の中間室２５まで給送されて、そこで気化する。蒸気／液体−混合物は接続管２７を介しセパレータ２６に達し、ここで蒸気が液体から分離されると共に導管２８を介して抜取ることができる。気化冷却と共に極めて良好な熱量の導出が可能となる。
【００１５】
以下、本発明の実施態様を要約すれば次の通りである：
１．  実質的に円筒状の搬送チューブ内に駆動自在な軸線上に配置されたプロペラ状、羽根状もしくはスクリュー状の搬送部材を備え、搬送部材が壁部掃除用エッジを有することを特徴とする、特に気体／液体−分散物を給送するためのアクシャルコンベア。
２．  エッジが搬送部材の圧力側への方向に指向する上記第１項に記載のアクシャルコンベア。
３．  エッジの高さが搬送チューブの直径に対し０．０２５〜０．２５である上記第１項または第２項に記載のアクシャルコンベア。
４．  コンベアのシャフトに対し圧力側に追加搬送機構を設け、追加搬送機構が搬送チューブの断面の１部に対してのみ作用する上記第１〜３項のいずれか一項に記載のアクシャルコンベア。
５．  追加搬送機構がガス吹込み撹拌機として形成された上記第４項に記載のアクシャルコンベア。
【００１６】
６．  上記第１〜５項のいずれか一項に記載のアクシャルコンベアを用いることを特徴とする気体／液体−分散物の給送方法。
７．  中心回転機構として上記第１〜５項のいずれか一項に記載のアクシャルコンベアを備えるループ反応器。
８．  気体を液体中で必要に応じ微細な固形物質の存在下に直接反応させる化学反応を行うための方法において、上記第７項に記載のループ反応器を用いることを特徴とする化学反応を行う方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来技術によるスクリューコンベアの略図。
【図２】  圧力側にスクリューが回転エッジを備える本発明によるアクシャルコンベアの略図。
【図３】  ４枚の羽根を備えた本発明によるカプランプロペラの略図。
【図４】  エッジが羽根を包囲する円筒状外套面の形態である本発明によるアクシャルコンベアの略図。
【図５】  中心流れチューブを備えたループ反応器の略図。
【図６】  追加搬送機構を自己吸入性ガス吹込み撹拌機として形成されたループ反応器の略図。
【符号の説明】
１    円筒状ハウジング
２    シャフト
３    スクリュー
４    エッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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