DE102009021939A1

DE102009021939A1 - Vorrichtung zur Belüftung einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE102009021939A1
Application number: DE102009021939A
Authority: DE
Inventors: Franz Bieler
Original assignee: INTERKONZEPT GmbH
Current assignee: Gfw Gesellschaft Fuer Wasseraufbereitung Mbh De
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2029-05-20
Also published as: DE102009021939B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belüftung einer Flüssigkeit mit einem Luftzuführungselement 1, an dem beidseitig Belüftungshohlkörper 2 angeordnet sind, die an ihren Stirnseiten mit einem Dichtelement abgedichtet sind, wobei die Belüftungshohlkörper 2 mittels eines sich in Längsrichtung der Belüftungshohlkörper 2 erstreckenden Halteelements 4 an dem Luftzuführungselement 1 befestigt sind, wobei die Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Halteelement 4 außerhalb des Belüftungshohlkörpers 2 angeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Belüftung einer Flüssigkeit mit einem Luftzuführungselement und einem Luftverdichter, der mit dem Luftzuführungselement verbunden ist, wobei der Luftverdichter ein Radialventilator ist, was zu erheblichen Energieeinsparungen gegenüber bekannten Flachbelüftern führt. Die Erfindung lässt sich vorzugsweise auf dem Gebiet der Wasseraufbereitung und insbesondere der Entsäuerung von Wasser einsetzen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belüftung einer Flüssigkeit, vorzugsweise auf dem Gebiet der Wasseraufbereitung und insbesondere der Entsäuerung von Wasser.
Unter Entsäuerung von Wasser ist die Verminderung der Konzentration des in Wasser gelösten Kohlenstoffdioxids zu verstehen. Hierbei soll der pH-Wert des Wassers erhöht werden, um die korrosionschemischen Eigenschaften des Wassers gegenüber metallischen Werkstoffen, z. B. den Rohrleitungen in einem Trinkwassersystem, zu verbessern.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Entsäuerung des Wassers bekannt. Zum Beispiel können Verdüsungsverfahren, Kaskadenbelüftung oder Verfahren mit Flachbelüftern verwendet werden.
Bei bekannten Flachbelüftern wird Luft über einen Luftverdichter mit einem bestimmten Druck in ein System aus Rohren gegeben, die aus einem feinporigen Werkstoff, z. B. aus Sinterkeramikmaterial, bestehen und vom zu entsäuernden Wasser umspült werden.
Die für die Belüftung verwendeten Sinterkeramikrohre sind herstellerseitig nur in Ausführungen lieferbar, die beidseitig offen sind, was zu der Notwendigkeit führt, entsprechende Dichtelemente an den Stirnseiten der Rohre vorzusehen, die dem Luftverdichterdruck ausgesetzt sind.
Es kommt hinzu, dass die Sinterkeramikrohre herstellungsbedingte Längenabweichungen aufweisen und darüber hinaus die Stirnflächen der Sinterkeramikrohre nicht planar abschliessen und sogar gegenüber dem Rohrradialschnitt angeschrägt sein koennen. Diese herstellungsbedingten Toleranzen können eine funktionssichere Abdichtung der Sinterkeramikrohre an ihren Stirnflächen erschweren.
Um die gewünschten Entsäuerungswirkungsgrade zu erzielen, muss ein bestimmter Luftdurchsatz vorhanden sein. Um diesen zu erzielen, werden bei bekannten Entsäuerungsanlagen Seitenkanalverdichter verwendet. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie einen relativ geringen Wirkungsgrad und damit hohen Energieverbrauch aufweisen.
Der Luftdurchsatz wird bei bestehenden Flachbelüftern zudem dadurch beeinträchtigt, dass stangenförmige Halteelemente, die die Keramikrohre an den beiden Seiten eines vom Seitenkanalverdichter gespeisten zentralen Luftzuführungselements befestigen, innerhalb der Keramikrohre verlaufen, was einerseits den für den Luftdurchfluss zur Verfügung stehenden Querschnitt der Keramikrohre vermindert und andererseits zu einer Druckminderung durch Verwirbelungen führt. Ein weiteres Problem besteht dann, dass die bisherigen Abdichtungen an den Stirnseiten der Keramikrohre unzureichend sind. Hier kann es zu einem Druckabfall kommen, der durch eine entsprechend höhere Einspeisung durch den Luftverdichter kompensiert werden muss.
Ausgehend davon stellt sich die Erfindung die Aufgabe, den Energieverbrauch derartiger Flachbelüfter bei gleicher Entsäuerungsleistung wesentlich zu vermindern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt dann, den Luftdurchfluß des Flachbelüfters zu verbessern und die Abdichtung der Keramikrohre zu optimieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Belüftung einer Flüssigkeit mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10.
Ein Kern der Erfindung besteht dann, dass das Halteelement zur Befestigung der Belüftungshohlkörper an dem Luftzuführungselement außerhalb des Belüftungshohlkörpers angeordnet ist.
Hierdurch wird verhindert, dass der effektive Durchflussquerschnitt der Keramikrohre beeinträchtigt ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Trägerelement vorgesehen, das die Belüftungshohlkörper stirnseitig abschließt. Hierbei ist zwischen dem Trägerelement und der Stirnseite des Belüftungshohlkörpers ein Dichtring schwimmend gelagert, wobei darüber hinaus eine Manschette vorgesehen sein kann, die die Stirnseite, den schwimmenden Dichtring einschließend, übergreift.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Trägerelement und dem schwimmenden Dichtring eine verstellbare, in der Manschette geführte Stempelplatte angeordnet, die vorzugsweise über einen in dem Trägerelement angeordneten Gewindemechanismus verstellbar ist.
Diese erlaubt es, die Dichtwirkung des Dichtelements an jeder Stirnseite des Belüftungshohlkörpers in Abhängigkeit von den Herstellungstoleranzen der Sinterkeramikrohre und gegebenenfalls des in diesen herrschenden Luftdrucks funktionssicher einzustellen, so dass an den Stirnseiten kein Druckabfall auftritt.
Da einerseits die Belüftungshohlkörper sehr gut abgedichtet werden können und andererseits der effektive Durchflussquerschnitt der Belüftungshohlkörper nicht beeinträchtigt wird, ist der Einsatz eines Luftverdichters möglich, der unter Beibehaltung oder sogar Erhöhung des Entsäuerungswirkungsgrads einen im Vergleich zu Seitenkanalverdichtern reduzierten oder geringeren Luftdruck erzeugt.
Dieses ermöglicht den Einsatz eines Radialventilators, der preisgünstiger als ein Seitenkanalverdichter ist und überdies einen wesentlich geringeren Energieverbrauch als ein Seitenkanalverdichter aufweist. Dies führt z. B. bei den in der Trinkwasseraufbereitung üblichen Wasservolumina zu erheblichen Kosteneinsparungen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der in den beigefügten Zeichnungen und nachfolgenden Beschreibung dargestellten Ausführungsbeispiele.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Reihe von zur Belüftung verwendeten Sinterkeramikrohren mit einem Luftzuführungselement in Modulbauweise,
2 ein Trägerelement zur stirnseitigen Anordnung an den Sinterkeramikrohren und zur Lagerung der Dichtelemente,
3 einen Teilschnitt der Stirnseite eines Sinterkeramikrohres zusammen mit dem Trägerelement und dem Dichtelement,
4 exemplarisch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Flachbelüfter,
5 exemplarisch eine erfindungsgemäße Entsäuerungsanlage mit mehreren Flachbelüftermodulen.
In 1 ist exemplarisch ein Modul der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Belüftung einer Flüssigkeit dargestellt. Diese weist ein mittiges Luftzuführungselement 1 auf, an welchem beidseitig mehrere Belüftungshohlkörper in Form von Sinterkeramikrohren 2 in paralleler Anordnung befestigt sind. Die Sinterkeramikrohre bestehen bevorzugt aus feinporigem gesintertem Material, was bei Luftdurchtritt eine große Zahl feiner Luftblasen erzeugt.
Zu beiden Seiten sind die Sinterkeramikrohre 2 jeweils mit einem Trägerelement 3 verschlossen. Die Trägerelemente 3 sind jeweils über mehrere stangenförmige Halteelemente 4 mit dem Luftzuführungselement 1 starr verbunden, wobei die Halteelemente die Elemente 1 und 3 mit einer Zugkraft beaufschlagen. Das Luftzuführungselement 1 ist über ein Rohrleitungssystem mit dem Luftauslaß eines Radialventilators 6 verbunden.
Unter einem Radialventilator soll hier ein Ventilator zu verstehen sein, in dessen Laufrädern die Strömung durchweg oder wenigstens größtenteils radial verläuft.
In 2 ist das Trägerelement 3 separat dargestellt. Dieses weist mehrere Manschetten 7 auf, die sich, wie in 3 zu erkennen ist, in Richtung zu den Sinterkeramikrohren 2 hin erstrecken und diese koaxial umschließen.
Zwischen dem Trägerelement 3 und der Stirnseite der jeweiligen Sinterkeramikrohre 2 ist jeweils ein Dichtring 8 eingebettet.
Zwischen dem Trägerelement 3 und dem Dichtring 8 ist eine Stempelplatte 9 vorgesehen, die in Axialrichtung des Sinterkeramikrohres 2 verschiebbar ist. Mittels eines Gewindemechanismus 10, der von der Außenseite des Trägerelements 3 z. B. mit einem Drehmomentschlüssel betätigbar ist, kann die Stempelplatte 9 auf die Stirnseite des Sinterkeramikrohres 2 zu bewegt werden und dadurch den Dichtring 8 unter einem definierten Anpressdruck einspannen. Auf diese Art und Weise lässt sich eine individuelle Dichtwirkung realisieren.
Das so ausgebildete Modul lässt sich in ein Gehäuse 11 eines Flachbelüfters einsetzen, durch das das zu entsäuernde Wasser geleitet wird. Hierbei können mehrere Module hintereinander geschaltet werden, um die gewünschte Dimension der Entsäuerungsanlage zu erreichen.
Die Luftzuführungselemente 1 dieser Module werden über das entsprechende Rohrleitungssystem 5 aus dem Gehäuse 11 des Flachbelüfters heraus mit dem Radialventilator verbunden, wie dieses exemplarisch in 5 zu sehen ist. Zur Vereinfachung der Luftzuführung und zur Erhöhung des Luftdurchsatzes können zwei oder mehrere Module mittels einer Rohrverzweigung bzw. eines Hosenrohres 12 verbunden werden.
Idealerweise weisen die Trägerelemente 3 Griffe 13 auf, um die Module auf einfache Art und Weise in dem Gehäuse 11 des Flachbelüfters montieren zu können.

Claims

Vorrichtung zur Belüftung einer Flüssigkeit mit einem Luftzuführungselement (1), an dem beidseitig Belüftungshohlkörper (2) angeordnet sind, die an ihren Stirnseiten mit einem Dichtelement abgedichtet sind, wobei die Belüftungshohlkörper (2) mittels eines sich in Längsrichtung der Belüftungshohlkörper (2) erstreckenden Halteelements (4) an dem Luftzuführungselement (1) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (4) außerhalb des Belüftungshohlkörpers (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die darüber hinaus ein Trägerelement (3) aufweist, das die Belüftungshohlkörper (2) unter Einlagerung des Dichtelements abschließt, wobei das Halteelement (4) zwischen dem Trägerelement (3) und dem Luftzuführungselement (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher zwischen dem Trägerelement (3) und der Stirnseite des Belüftungshohlkörpers (2) ein Dichtring (8) schwimmend gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher das Trägerelement (3) eine auf den Belüftungshohlkörper (2) gerichtete Manschette (7) aufweist, die die Stirnseite, den schwimmenden Dichtring (8) einschließend, übergreift.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher zwischen dem Trägerelement (3) und dem schwimmenden Dichtring (8) eine verstellbare, in der Manschette (7) geführte Stempelplatte (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher die Stempelplatte (9) über einen in dem Trägerelement (3) angeordneten Gewindemechanismus (10) verstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, bei der die auf jeden Dichtring (8) von der jeweiligen Stempelplatte (9) ausgeübte Dichtkraft individuell eingestellt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Belüftungshohlkörper (2) rohrförmig ist und aus einem gesinterten keramischen feinporigen Material besteht.
Flachbelüfter zur Entsäuerung von Wasser, der eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
Vorrichtung zur Belüftung einer Flüssigkeit mit einem Luftzuführungselement, an dem Belüftungshohlkörper (2) angeordnet sind, und einem Luftverdichter, der mit dem Luftzuführungselement (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftverdichter ein Radialventilator (6) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Belüftungshohlkörper (2) beidseitig an dem Luftzuführungselement (1) angeordnet sind und an ihren beiden Stirnseiten mit jeweils einem Dichtelement (8) abgedichtet sind, wobei die Dichtwirkung jedes einzelnen Dichtelements individuell einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, die darüber hinaus ein Trägerelement (3) aufweist, das die Belüftungshohlkörper (2) unter Einlagerung des Dichtelements (8) abschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher zwischen dem Trägerelement (3) und der Stirnseite des Belüftungshohlkörpers (2) ein Dichtring (8) schwimmend gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher das Trägerelement (3) eine auf den Belüftungshohlkörper (2) gerichtete Manschette (7) aufweist, die die Stirnseite, den schwimmenden Dichtring (8) einschließend, übergreift.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher zwischen dem Trägerelement (3) und dem schwimmenden Dichtring (8) eine verstellbare, in der Manschette (7) geführte Stempelplatte (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die Stempelplatte (9) über einen in dem Trägerelement (3) angeordneten Gewindemechanismus (10) verstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, bei der die auf jeden Dichtring (8) von der jeweiligen Stempelplatte (9) ausgeübte Dichtkraft individuell eingestellt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei der der Belüftungshohlkörper (2) mittels eines sich in Längsrichtung der Belüftungshohlkörper erstreckenden Halteelements (4) an dem Luftzuführungselement (1) befestigt ist, wobei das Halteelement (4) außerhalb des Belüftungshohlkörpers angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der das Halteelement zwischen dem Trägerelement und dem Luftzuführungselement angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 19, bei der der Belüftungshohlkörper rohrförmig ist und aus einem gesinterten keramischen feinporigen Material besteht.
Flachbelüfter zur Entsäuerung von Wasser, der eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20 aufweist.
Wasseraufbereitungsanlage mit mindestens einem Flachbelüfter nach Anspruch 9 oder 21.