Vorrichtung zur Eintragung mindestens eines Gases in eine Flüssigkeit Die Erfindung beziät sich auf eine Vorrichtung zur Eintragung mindestens eines Gases in eine Flüs sigkeit, welche eine in Rotation versetzbare Well, e besitzt, auf der in Längsrichtung mindestens ein Kamm angeordnet ist, wobei der Kamm aus einer Anzahl von radial zur Welle verlaufenden Organen besteht.
Es ist ein Belüftungsrotor (Bürste) zur Abwas- serreinigang mittels Belüftung bekannt, der aus einer umlaufenden Achse besteht, auf der in der Ungs- richtung Kämme befestigt sind, wobei jeder Kamm in eine Anzahl von sägeförmig gezahnten Organen aufgeteilt ist.
Zweck der Erfindung ist u. a. einen Belüftungs rotor zu erhalten, der eine höhere Sauerstoffzufuhr- kapazität pro Längeneinhelt des Rotors hat als der bekannte Rotor, wodurch also für ein bestimmtes Sauerstoffeintragungsvermögen weniger bzw. kleinere Beläftungsrotoren als bisher erforderlich und somit die Anschaffungs-, Investierungs- und Betriebsko sten bedeutend niedriger sind.
Die Anmelderin hat erkannt, dass eine günstige Verteilung und Auflösung der Gase im Wasser er halten wird, wenn beim Bewegen solcher Belüftungs- organe durch das Wasser möglichst viel Turbulenz erzeugt wird und der Widerstand der Organe beim Bewegen durch das Wasser möglichst gering ist.
überraschenderweise zeigte sich, dass es mög lich ist,<B>je</B> verbrauchter Energiemenge eine viel grös- sere Sauerstoffmenge mit einem Belüftungsrotor ins Wasser einzutragen, wenn man genfäss der Erfin dung das Verhältnis zwischen der Kopfbreite und der Fussbreite der Organe zwischen den Werten<B>1 : 1</B> und<B>5 :3</B> wählt.
Es wird bemerkt, dass bei der bekannten Bürste das Verhältnis zwischen der Fläche des Spaltes zwi- schen zwei Organen und der Fläche der Organe das selbe ist.
Wenn bei einer Bürste Organe mit einer grossen Breite an dem Kopf verwendet werden, so soll dafür gesorgt werden, dass bei Rotation der Bürste das Wasser zwischen zwei Organen leicht passieren kann, und dazu soll der Flächenbereich jedes Spaltes zwi schen zwei Belüftungsorganen von etwa derselben Grösse wie die Fläche jedes einzelnen der Belüf tungsorgane sein.
Der günstige Effekt der Bürste kann noch ver stärkt werden, indem man die Organe in den aufein- anderfolgenden Kämmen, in der Richtung der Be wegung gesehen, abwechselnd gegeneinander versetzt auf der Welle anordnet.
Mit Vorteil<U>kann</U> eine Bürste als Belüftungsbürste verwendet werden in einem. mit Wasser gefüllten Be hälter, wobei sich Luft über dem Wasser befindet. Wird die Bürste gedreht, so wird Sauerstoff in das Wasser gebracht. Das Verhältnis zwischen dem ein gebrachten Sauerstoff und der erforderlichen Ener gie (O.C./kWh, wobei das Sauerstoffeintragungsver- mögen mit O.C. und die erforderliche Energie mit kWh, bezeichnet wird) hängt u. a. ab von der Form und den Abmessungen der Organe, der Grösse der Räume zwischen den Organen, der Tourenzahl und der Eintauchtiefe.
Bemerkenswert ist der Zusammenhang zwischen den erreichten O.C.-Werten und den Spalten zwi schen den Organen. Bei schmalen Organen<B>(3</B> cm) werden bei niedrigen Tourenzahlen um so höhere O.C.-Werte erreicht,<B>je</B> nachdem die Spalte schma ler sind<B>;</B> bei höheren Tourenzahlen hingegen bei den breiteren Spalten. Für die<B>5</B> cm breiten Organe gilt dies ebenso, was die niedrigen Tourenzahlen betrifft, für die höheren jedoch nicht mehr. Bei den Organen von<B>7</B> cm ist dieser Zusammenhang auch bei niedri gen Umlaufgeschwindigkeiten nicht mehr zu finden, und die O.C.-Werte sind dann für alle untersuchten Tourenzahlen einfach um so höher,<B>je</B> nachdem die Spalte enger werden.
Auch die Energieverhältnisse zeigen ein sonder bares Bild<B>;</B> bei zunehmender Breite der Organe wird der Energieverbrauch bei kleineren Tourenzahlen im Verhältnis höher<B>(3,5</B> und<B>7</B> cm Breite)<B>;</B> bei den hö heren Tourenzahlen verbrauchen jedoch z. B. die <B>7</B> cm breiten Organe weniger Energie als die von <B>5</B> cm und diese letzteren wiederum etwa ebensoviel wie die Organe mit einer Breite von<B>3</B> cm.
Aus Proben geht hervor, dass bei hohen Tou renzahlen relativ schmale Organe mit grösseren Spal ten verwendet werden sollen; bei niedrigen Touren zahlen jedoch breite Organe mit wenig Zwischen raum, um das Sauerstoffzufuhrvermögen optimal und ökonomisch zu halten. Für das Eintragungsvermögen spielt die Tourenzahl und die Eintauchtiefe eine grosse Rolle.
Die Bürsten, die bis jetzt bei verschiedenen Ein- tauchtiefen untersucht wurden, zeigten, dass die #Ökonomiewerte bei tieferem Eintauchen zuerst hö her wurden, dann wieder zurückgingen<B>;</B> die optima len Werte wurden bei<B>13</B> cm Eintauchtiefe gefunden, bei einer Bürste mit einem Durchmesser von<B>50</B> cm.
Als Bei-spiel diene, dass mit einer erfindungsge- mässen Vorrichtung und einer Belüftungsbürste mit einem Durchmesser von<B>50</B> cm, bei einer Touren zahl von<B>100</B> Umdrehungen pro Minute und einer Eintauchtiefe von<B>13</B> cm, wobei Belüftungsorgane mit einer Kopfbreite von<B>5</B> cm und einer Fussbreite von<B>3</B> cm vorgesehen sind, während der gegenseitige Abstand an dem Kopfende<B>3</B> cm beträgt und die Be lüftungsorgane pro Kamm abwechselnd gegenein ander versetzt angeordnet sind,
<B>2800</B> Gramm Sauer stoff<B>je</B> Meter Bürste<B>je</B> Stunde ins Wasser gebracht werden (bei einer Sauerstoffkonzentration von <B>0</B> mg/1 bei 1011 <B>C</B> und<B>760</B> mm Hg). Das Verhältnis zwischen dem eingebrachten Sauerstoff und der er forderlichen Energie (O.C./kWh) beträgt hierbei etwa <B>3700.</B>
Bei Organen mit einer Breite von<B>5</B> cm (Verhält nis Kopfbreite: Fussbreite ist<B>1 : 1)</B> wird bei demsel ben Bürstendurchmesser und Verhältnis zwischen der Breite und dem Spalt, der gleichen Eintauchtiefe und Tourenzahl dieselbe Sauerstoffmenge<B>je</B> Energie einheit, nämlich<B>3700</B> g/kWh. ins Wasser gebracht,
während die Menge des eingebrachten Sauerstoffs <B>3500 g je</B> in Bürste/Stunde beträgL Mit einer Belüftungsbürste der bekannten Art mit Organen mit spitzzulaufenden Enden und mit einem Durchmesser von<B>50</B> cm kann bei einer Tou renzahl von<B>100</B> Umdrehungen prcy Minute nur<B>1320</B> Gramm Sauerstoff pro Meter Bürste ins Wasser ge bracht werden bei derselben Eintauchtiefe der Bür ste, während das genannte Verhältnis O.C./kWh hier bei etwa<B>2800</B> beträgt.
Die Anwendung der erfindungsgemässen Vor richtung mit Bürste beschränkt sich nicht auf das Eintragen von Sauerstoff in Wasser. Sie kann auch mit Vorteil für das Lösen eines beliebigen Gases in eine Flüssigkeit benützt werden. Man kann die Vor richtung gleichfalls verwenden, um ein in eine Flüs sigkeit gelöstes Gas hieraus zu vertreiben, indem man ein anderes Gas durch diese Flüssigkeit ieitet.
In der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausfüh rungsform einer Belüftungsbürste einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt.
Hierin sind<B>.</B>
Fig. <B>1</B> eine Ansicht in Längsrichtung Fig. 2 ein Querschnitt nach der Linie 11-II in Fig. <B>1.</B>
In Fig. <B>1</B> ist mit dem Bezugszeichen<B>1</B> eine rotie rende Welle angedeutet, worauf in der Längsrichtung Kämme 2 radial zur Welle angeordnet sind. Diese Kämme 2 bestehen aus Belüftu#ngsorganen <B>3,</B> deren Kopf breiter als der Fuss ist.
Die Befestigung der Belüftungsorgane <B>3</B> kann z. B. geschehen mittels klemmender, im Durch schnitt trapezförmiger Streifen 4 (in der Fig. 2 an gegeben), die in Längsrichtung auf der Welle<B>1</B> mit Schraubenbolzen<B>5</B> befestigt sind. Das Verhältnis zwischen der Kopfbreite und der Fussbreite der Or- "ane a liegt zwischen den Werten <B>1 : 1</B> und <B>5 :</B> 3.
Device for introducing at least one gas into a liquid The invention relates to a device for introducing at least one gas into a liquid which has a shaft that can be rotated and on which at least one comb is arranged in the longitudinal direction, the comb from a number of organs extending radially to the shaft.
A ventilation rotor (brush) for wastewater cleaning by means of ventilation is known, which consists of a rotating axis on which combs are attached in the unidirectional direction, each comb being divided into a number of saw-shaped toothed organs.
The purpose of the invention is u. a. To obtain a ventilation rotor that has a higher oxygen supply capacity per length unit of the rotor than the known rotor, which means that fewer or smaller ventilation rotors than before are required for a certain oxygen transfer capacity and thus the purchase, investment and operating costs are significantly lower .
The applicant has recognized that a favorable distribution and dissolution of the gases in the water will be maintained if as much turbulence as possible is generated when such ventilation organs are moved through the water and the resistance of the organs when moving through the water is as low as possible.
Surprisingly, it turned out that it is possible <B> for </B> the amount of energy consumed to introduce a much larger amount of oxygen into the water with an aeration rotor if, according to the invention, the ratio between the head width and the foot width of the organs is between selects the values <B> 1: 1 </B> and <B> 5: 3 </B>.
It is noted that in the known brush the ratio between the area of the gap between two organs and the area of the organs is the same.
If organs with a large width on the head are used in a brush, it should be ensured that the water can easily pass between two organs when the brush is rotated, and for this purpose the surface area of each gap between two ventilation organs should be approximately the same size be like the area of each of the ventilation organs.
The beneficial effect of the brush can be further enhanced by arranging the organs in the successive combs, viewed in the direction of movement, alternately offset from one another on the shaft.
With advantage <U> </U> one brush can be used as a ventilation brush in one. container filled with water, with air above the water. When the brush is turned, oxygen is brought into the water. The ratio between the oxygen introduced and the energy required (O.C./kWh, where the oxygen input capacity is designated with O.C. and the required energy with kWh) depends, among other things. a. from the shape and dimensions of the organs, the size of the spaces between the organs, the number of revolutions and the immersion depth.
The relationship between the O.C. values achieved and the gaps between the organs is remarkable. In the case of narrow organs <B> (3 </B> cm), the higher the OC values, <B> depending </B> as the gaps are narrower, <B>; </B> with higher numbers of revolutions Tour numbers, however, in the wider columns. This also applies to the <B> 5 </B> cm wide organs with regard to the low number of revolutions, but no longer for the higher ones. In organs of <B> 7 </B> cm, this relationship can no longer be found even at low rotational speeds, and the OC values are then simply higher for all the number of revolutions examined, <B> each </B> after the crevices get narrower.
The energy ratios also show a strange picture <B>; </B> as the width of the organs increases, the energy consumption is proportionally higher <B> (3.5 </B> and <B> 7 </B>) with smaller numbers of trips cm width) <B>; </B> with the higher number of revolutions however, e.g. For example, the organs <B> 7 </B> cm wide have less energy than those <B> 5 </B> cm and the latter in turn about as much as the organs <B> 3 </B> cm wide .
Samples show that if there are high numbers of tourists, relatively narrow organs with larger gaps should be used; However, at low tours, wide organs with little space between them pay in order to keep the oxygen supply capacity optimal and economical. The number of revolutions and the depth of immersion play a major role in the registration capacity.
The brushes that have so far been investigated at different immersion depths showed that the # economic values first increased with deeper immersion, then decreased again <B>; </B> the optimal values were <B> 13 < / B> cm immersion depth found with a brush with a diameter of <B> 50 </B> cm.
Serve as an example that with a device according to the invention and a ventilation brush with a diameter of <B> 50 </B> cm, with a number of revolutions of <B> 100 </B> revolutions per minute and an immersion depth of <B> 13 </B> cm, with ventilation organs with a head width of <B> 5 </B> cm and a foot width of <B> 3 </B> cm being provided, while the mutual distance at the head end <B > 3 </B> cm and the ventilation organs per comb are alternately offset from one another,
<B> 2800 </B> grams of oxygen <B> per </B> meter of brush <B> per </B> hour are brought into the water (with an oxygen concentration of <B> 0 </B> mg / 1 at 1011 <B> C </B> and <B> 760 </B> mm Hg). The ratio between the oxygen introduced and the energy required (O.C./kWh) is around <B> 3700. </B>
For organs with a width of <B> 5 </B> cm (head width: foot width ratio is <B> 1: 1) </B> with the same brush diameter and ratio between the width and the gap, the same immersion depth and number of revolutions the same amount of oxygen <B> per </B> energy unit, namely <B> 3700 </B> g / kWh. brought into the water,
while the amount of oxygen introduced is <B> 3500 g each </B> in brush / hour. With an aeration brush of the known type with organs with pointed ends and a diameter of <B> 50 </B> cm, a tou At a rate of <B> 100 </B> revolutions per minute, only <B> 1320 </B> grams of oxygen per meter of brush are brought into the water with the same immersion depth of the brush, while the above-mentioned ratio OC / kWh here is around < B> 2800 </B>.
The use of the device according to the invention with a brush is not limited to the introduction of oxygen into water. It can also be used to advantage for dissolving any gas in a liquid. The device can also be used to expel a gas dissolved in a liquid therefrom by guiding another gas through this liquid.
In the drawing, for example, a Ausfüh approximately form of a ventilation brush of a device according to the invention is shown.
Here are <B>. </B>
FIG. 1 shows a view in the longitudinal direction, FIG. 2 shows a cross section along the line 11-II in FIG. 1
In Fig. 1, the reference symbol 1 indicates a rotating shaft, whereupon combs 2 are arranged radially to the shaft in the longitudinal direction. These combs 2 consist of ventilation organs <B> 3 </B> whose head is wider than the foot.
The fastening of the ventilation elements <B> 3 </B> can, for. B. done by means of clamping, in average trapezoidal strips 4 (given in Fig. 2), which are fastened in the longitudinal direction on the shaft <B> 1 </B> with screw bolts <B> 5 </B>. The ratio between the head width and the foot width of the pattern a lies between the values <B> 1: 1 </B> and <B> 5: </B> 3.