DE10203780A1

DE10203780A1 - Vorrichtung zum Belüften von Wasser

Info

Publication number: DE10203780A1
Application number: DE2002103780
Authority: DE
Original assignee: Jaeger Gummi GmbH and Co KG
Current assignee: Jaeger Gummi GmbH and Co KG
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2003-09-04

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von Abwasser, mit einem langgestreckten Belüftungselement, das in der zu begasenden Flüssigkeit angeordnet werden kann und das einen Schlauch aus Gummi oder einem gummiähnlichen Werkstoff aufweist, dessen Wandung zumindest bereichsweise perforiert ist, wobei der Schlauch mit vorgespannter Luft bzw. Gas beschickt werden kann, die bzw. das über die perforierten Bereiche in die umgebende Flüssigkeit austreten kann. Um bei einer derartigen Vorrichtung einen Transport großer Luftmengen zu ermöglichen und ein Aufschwimmen des luftgefüllten Schlauches in der umgebenden Flüssigkeit wirkungsvoll zu verhindern, und um die Bauweise deutlich zu vereinfachen, wird aufgrund der Erfindung vorgeschlagen, dass parallel zur Längsachse des Schlauches (1) ein versteifendes Element (6) angeordnet ist, wobei bei einer Anordnung des Elementes innerhalb des Schlauches (1), im Querschnitt gesehen, der Umfang des Schlauches (1), gemessen auf seiner Innenseite, wesentlich größer ist als der Umfang des versteifenden Elementes (6) und das Gewicht des versteifenden Elementes größer als der Auftrieb des luftführenden perforierten Schlauches ist.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten, insb. zum Belüften von Abwasser, mit einem langgestreckten Belüftungselement, das in der zu begasenden Flüssigkeit angeordnet werden kann und das einen Schlauch aus Gummi oder einem gummiähnlichen Werkstoff aufweist, dessen Wandung zumindest bereichsweise perforiert ist, wobei der Schlauch mit vorgespannter Luft bzw. Gas beschickt werden kann, die bzw. das über die perforierten Bereiche in die umgebende Flüssigkeit austreten kann.
Derartige Vorrichtungen werden vor allem zur Belüftung von Klärbecken bei der Wasseraufbereitung verwendet.
Ein mit Luft gefüllter Schlauch schwimmt im Wasser auf. Er wird zwischen seinen Befestigungsstellen nach oben getrieben, was zu Verwerfungen und Faltenbildungen und damit schließlich dazu führen wird, dass die Luft an einigen Stellen des Schlauches verstärkt und in großen Blasen abgegeben wird, wobei die großen Luftblasen zu schnell aufsteigen, um einen optimalen Beitrag zur Belüftung des Wassers zu liefern, während die Luftabgabe an anderen Stellen behindert oder sogar ganz unterbunden wird. Allein um diese ungleichmäßige Belüftung zu unterbinden, ist es sinnvoll, den schlauchartigen Belüftungskörper mit versteifenden Elementen zu versehen.
Bei einer häufig anzutreffenden Bauform weist der Wasserbelüfter ein steifes Stützrohr auf, das von einem perforierten Mantel aus einem elastischen Werkstoff eng umschlossen ist (z. B. DE 37 00 038 C2). Die Befestigung des Mantels auf dem Stützrohr erfolgt durch Schellen an den Enden des Belüftungselementes. Der Innendurchmesser des Mantels und der Außendurchmesser des Stützrohres haben in etwa die gleiche Größe. Im entspannten, nicht durch Druckluft aufgeblähten Zustand liegt der Mantel auf dem gesamten Umfang des Stützrohres auf, um das Eindringen von Fremdstoffen aus der zu begasenden Flüssigkeit in die Belüftungsanlage zu verhindern. Während des Belüftungsvorganges wird die Luft zwischen Stützrohr und Mantel geführt. Sie tritt über die Perforation in die Umgebung aus. Für die Luftströmung innerhalb des Belüftungselementes steht nur der relativ schmale Raum zwischen Stützrohr und Mantel zur Verfügung, der zudem durch Aufblähen des Mantels durch die Druckluft selbst aktiv geschaffen werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die einen Transport großer Luftmengen ermöglicht, bei der zugleich das oben erwähnte Aufschwimmen wirkungsvoll verhindert wird und die gegenüber Vorrichtungen bekannter Bauweise deutlich vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein versteifendes Element mit dem Schlauch verbunden und parallel zur Längsachse des Schlauches angeordnet ist, wobei bei einer Anordnung des Elementes innerhalb des Schlauches, im Querschnitt gesehen, der Umfang des Schlauches, gemessen auf seiner Innenseite, wesentlich größer ist als der Umfang des versteifenden Elementes.
Das versteifende Element wird somit entweder mit einem deutlichen Spiel vom Schlauch umhüllt, oder es ist außerhalb des Schlauches angebracht, so dass für die Strömung der Luft innerhalb des Belüftungselementes ein größerer Querschnitt zur Verfügung steht als bei den bekannten Belüftungselementen. Liegt kein Luftdruck an, so wird das Belüftungselement durch den Druck des umgebenden Wassers zusammen gedrückt. Es ist somit abgeschlossen, und ein Eindringen von Fremdstoffen kann verhindert werden. Die Vorrichtung kann aus sehr einfachen Elementen aufgebaut sein, die einfach zusammengesteckt werden können, wobei jede Notwendigkeit, enge Toleranzen einzuhalten, entfallen kann.
Das versteifende Element kann ein Stab aus einem festen Werkstoff, z. B. aus Stahl, sein. Dieser Stab kann einfach in den Schlauch eingeschoben sein, oder er kann außen am Schlauch befestigt sein, z. B. durch mit dem Schlauch verbundenen Schlaufen oder einen zu dem Belüfterschlauch parallelen zweiten Schlauch. Ein Stab aus Stahl hat zudem den Vorteil, das Belüftungselement durch sein Gewicht unten zu halten.
Das versteifende Element kann nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ein mit Sand oder einem ähnlichen körnigen, schweren Stoff gefülltes Rohr sein. Auch ein biegsamer, mit Sand gefüllter Schlauch ist noch steif genug, um die eingangs beschriebenen unerwünschten Verwerfungen des Belüfterschlauches zu verhindern; zudem ist hier sein hohes Gewicht von Vorteil.
Vorzugsweise ist das versteifende Element unten am Belüftungselement befestigt, das sich dann, wenn es mit Luft gefüllt ist, frei nach oben entfalten kann. Vorzugsweise ist das Belüftungselement an seinen seitlichen Wänden mit einer Perforation versehen, während die dem versteifenden Element benachbarten und gegenüberliegenden Bereiche keine Perforation aufweisen. Vorteilhaft kann auch die Perforation im oberen Bereich, etwa im oberen Halbmesser des Belüftungselementes, insbesondere dann sein, wenn sich das versteifende Element nur im unteren Bereich befindet.
Das versteifende Element kann zudem dazu genutzt werden, das Belüftungselement am Boden des Behälters, der die zu begasende Flüssigkeit enthält, oder an in die Flüssigkeit absenkbaren Haltern, Gestellen oder dgl., zu befestigen. Hierfür sind in erster Linie solche versteifende Elemente geeignet, die außen am Schlauch angeordnet sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das versteifende Element nicht getrennt vom Schlauch hergestellt, sondern selbst ein Teil des Schlauches, z. B. eine Verdickung bzw. ein Wulst. Diese Ausbildung der Erfindung hat den Vorteil, dass das Belüftungselement komplett in einem Stück herstellbar ist. Zudem kann nach einer Weiterbildung dieser Ausführungsform der Wulst zur Befestigung des Belüftungselementes am Boden des die zu begasende Flüssigkeit aufnehmenden Behälters dienen. Der Rand kann dazu eine Verdickung aufweisen, die von einer entsprechend geformten Nut am Befestigungselement aufgenommen werden kann.
Vorteilhaft kann auch sein, wenn das Befestigungselement mehrfach, etwa in gleichen Abständen, mit der Nut verschraubt wird, um so eine zusätzliche Sicherung gegen das Ablösen des Belüftungselementes zu bieten.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt;
Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 im drucklosen Zustand im Querschnitt und die
Fig. 3 bis 10 jeweils andere Ausführungsformen der Erfindung im Querschnitt.
Die Vorrichtung weist gemäß Fig. 1 einen Schlauch 1 auf, der aus Gummi oder einem gummiähnlichen Werkstoff besteht. Der Schlauch 1 kann in einem Behälter mit der zu begasenden Flüssigkeit angeordnet sein und sich über eine große Länge erstrecken. Die Seitenwände 2 bzw. der obere Halbmesser des Schlauches 1 sind perforiert, z. B. durch eine Vielzahl feiner Schlitze. Der in der Zeichnung jeweils schwarz dargestellte obere und unteren Abschnitt 3 bzw. 4 der Wandung ist von der Perforierung frei.
Dem Schlauch 1 umschließt einen Hohlraum 5. Ihm kann von einem Ende her Luft oder ein anderes Gas zugeführt werden, während das andere Ende des Schlauches 1 verschlossen ist. Die Luft tritt dann über die perforierten Seitenwände 2 in die Umgebung aus. Dadurch, dass der obere Abschnitt 3 des Schlauches 1 nicht geschlitzt ist, wird verhindert, dass die Luft vorwiegend am oberen Abschnitt des Schlauches austritt. Dadurch, dass der untere Abschnitt 4 des Schlauches 1 keine Perforierung aufweist, soll u. a. verhindert werden, dass unten austretende Luftblasen sich mit weiter oben austretenden vereinigen und so unerwünscht große Blasen entstehen.
Wichtig ist nun, dass dem Belüftungselement ein versteifendes Element zugeordnet ist. Dieses versteifende Element ist ein Stab 6 aus einem steifen Werkstoff, z. B. Stahl, der im Hohlraum 5 im Schlauch 1 angeordnet ist und sich praktisch über die gesamte Länge des Schlauches 1 erstreckt. Der mit Luft gefüllte Schlauch treibt im Wasser nach oben. Er stützt sich mit dem unteren Abschnitt 4 seiner Wandung gegen den Stahlstab 6 und kann sich nach oben hin frei entfalten und etwaigen Strömungsbewegungen des umgebenden Wassers folgen, ohne dass es dabei zu unerwünschten, für die Luftabgabe nachteiligen Verwerfungen kommt.
Auch im nicht durch Druckluft aufgeblähten Zustand ist der Umfang des Schlauches 1 um ein mehrfaches größer als der Umfang des Stahlstabes 6. Fast der gesamte bzw. der größere Anteil des Hohlraumes 5 ist daher für die Luftströmung nutzbar.
Wird die Druckluft abgestellt, so wird der Schlauch 1 durch den Druck des umgebenden Wassers zusammengepresst und nimmt eine Form an, wie sie z. B. in Fig. 2 dargestellt ist. Die Wandung des Schlauches 1 liegt am Umfang des Stahlstabes 6 an. Ihr Umfang ist jedoch erheblich länger als der des Stahlstabes 6, so dass ein breiter Streifen gebildet wird, in dem die Wandungsteile direkt aufeinander liegen. Dieser Streifen ist in Fig. 2 mit 7 bezeichnet, wobei er der Einfachheit halber exakt senkrecht nach oben stehend dargestellt ist, obwohl er das in der Praxis wahrscheinlich nicht tun wird.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung ähnlich der aus Fig. 1, nur ist hier das versteifende Element 6, das ebenfalls ein Stahlstab sein kann, außen am Belüftungsschlauch 1 angeordnet. Der Hohlraum 5 im Schlauch 1 ist somit vollkommen frei. Zur Befestigung des versteifenden Elementes dienen ein oder mehrere Taschen 8. Eine derartige Tasche 8 kann durch einen zweiten Schlauch gebildet sein, der zu dem Belüftungsschlauch 1 parallel verläuft und der zur Aufnahme des versteifenden Elementes 6 dient. Es können aber auch mehrere Taschen 8 in Form kurzer Schlauchabschnitte oder Schlaufen vorgesehen sein, die im Abstand zueinander und in Richtung der Längsachse des Schlauches 1 hintereinander angeordnet sind.
Statt eines einzigen versteifenden Elementes können auch mehrere derartige Elemente vorgesehen sein. In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die zwei versteifende Elemente 46, 46' aufweist bei einem prinzipiell ähnlichen wie das Belüftungselement gemäß Fig. 1. Die versteifenden Elemente sind in zwei Kammern 45 und 45' untergebracht, die durch eine Wand 49 voneinander getrennt sind und auch zur Führung der Luft dienen.
Das Belüftungselement nach Fig. 5 unterscheidet sich von dem in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen dadurch, dass als versteifendes Element ein Schlauch 56 oder ein Rohr vorgesehen, der bzw. das mit Sand gefüllt ist, wie es bei 50 angedeutet ist. Diese Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, dass die Vorrichtung aus äußerst einfachen, kostengünstigen Elementen hergestellt werden kann. Ein an sich biegeweicher Schlauch 56, der ausreichend mit Sand gefüllt ist, verhindert zum einen durch sein Gewicht, dass der Belüfterschlauch 51 zwischen seinen Befestigungsstellen aufschwimmt, zum anderen ist er steifer als ein leerer oder luftgefüllter Schlauch. Er verhindert daher ein scharfes Abknicken des Belüfterschlauches, das zu den eingangs beschriebenen unerwünschten Verwerfungen führt. Er ermöglicht jedoch einen Verformung in flachen Kurven mit großen Radien, was im Betrieb der Vorrichtung durchaus wünschenswert sein kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 wird in gleicher Weise wie bei Fig. 1 eine Sandfüllung verwendet, jedoch dient hier eine Kammer 60 im Belüfterschlauch 61 zur Aufnahme des Sandes, so dass ein eigenes Behältnis dafür entfallen kann. Die Kammer 60 ist durch eine Wand 69 von der zur Führung der Luft dienenden Kammer 65 abgetrennt. Das versteifende Element ist somit bereits Teil des Schlauches, der auch der Belüftung dient.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist das versteifende Element ein Wulst 76, der am Belüfterschlauch 71 ausgebildet ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Vorrichtung, bestehend aus Belüfterschlauch und versteifendem Element, in einem Stück durch Extrusion hergestellt werden kann. Der Wulst 76 kann auch steife Einlagen, z. B. einen Stahlstab, aufweisen, die oder der bei der Herstellung des Belüftungselement von dem Gummi umschlossen werden.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 weist ebenfalls einen einstückig mit dem Belüfterschlauch 81 verbundenen Wulst 80 auf, der jedoch nicht außen, sondern innen am Belüfterschlauch 81 angeordnet ist. Er dient zur Befestigung eines Profils 86, das hier das eigentliche versteifende Element ist.
Fig. 9 zeigt da gleiche Belüftungselement wie Fig. 7, wobei hier der Wulst 76 zudem zur Befestigung des Belüftungselementes genutzt wird. Der Wulst 76 ist dazu an seinem freien Ende breiter ausgebildet als an dem darüber liegenden, zum Schlauch 71 weisenden Abschnitt. Mit dieser Verdickung 79 ist der Wulst 76 in eine entsprechend geformte Nut in einem Befestigungselement 90 eingesetzt. Das Befestigungselement 90 kann mittels Schrauben 91 am Untergrund 92 des die zu belüftende Flüssigkeit aufweisenden Beckens oder an einem in dieses Becken eingebrachten Träger befestigt sein.
Das Befestigungselement 90 kann ein langes Profilstück sein, insb. dann, wenn trotz des versteifenden Wulstes 76 eine Unterstützung des Belüftungselementes über eine längere Strecke hinweg als sinnvoll erscheint. Es können aber auch mehrere kurze Befestigungselemente 90 vorgesehen sein, die im Abstand zueinander angeordnet sind. Das Befestigungselement 90 kann teilbar sein, um den Wulst 76 mit seiner Verdickung 79 aufnehmen zu können. Es kann jedoch auch als Clipsprofil ausgebildet sein, wobei das Einbringen des Wulstes durch elastische Verformung der Teile erfolgt und wobei man sich zunutze macht, dass der Wulst 76 bereits aus einem verformbaren Werkstoff besteht. Eine weitere Sicherung gegen Aufschwimmen des Belüftungselementes kann z. B. durch Verschrauben des Wulstes 76 mit dem Befestigungselement 90 in Fig. 9 erreicht werden.
In Fig. 10 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der ein flaches, plattenförmiges Element 106 innerhalb des zur Führung der Luft dienenden Schlauches 101 im angeordnet ist, das aus einem steiferen Werkstoff als der Schlauch, z. B. aus Kunststoff, besteht und das sich praktisch über die gesamte aktive Länge des Schlauches erstreckt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das plattenförmige Element 106 einerseits unerwünschte Verwerfungen des Schlauches verhindert, andererseits jedoch ermöglicht, dass sich das Belüftungselement in flachen Kurven verformen kann.
Im Betrieb von Belüftungsanlagen werden häufig in der zu belüftenden Flüssigkeit künstlich Strömungen erzeugt, die waagerecht verlaufen und eine noch bessere Durchmischung bewirken sollen. Das Belüftungselement gemäß Fig. 10 kann derartigen Strömungsbewegungen folgen.
Um das versteifende Element 106 in seiner gewünschten Position zu halten, ist es mit seinem unteren Rand zusammen mit dem Schlauch 101 in einer Nut 100 eines Profils 110 eingesetzt. Zur Befestigung kann ein Bolzen oder eine Schraube dienen, wie es bei 111 angedeutet ist. Dieser Bolzen 111 kann die Wandungen der Nut 100 sowie den Schlauch 101 und das Element 106 durchsetzen. Statt dessen kann jedoch auch eine Schraube, z. B. eine Madenschraube vorgesehen sein, die lediglich eine Wandung der Nut 100 durchsetzt und das Element 106 mit dem Schlauch 101 durch Klemmung hält, oder eine selbstschneidende Schraube, die eine Wandung der Nut 100 durchsetzt und teilweise in das Element 106 eindringt.
Das Profil 110 kann zudem zur Befestigung des Belüftungselementes an einem Träger oder am Behälterboden z. B. mittels Schrauben 112 dienen. Es können mehrere kurze, im Abstand zueinander angeordnete Profile 110 vorgesehen sein, zwischen denen das Belüftungselement in seitlicher Richtung frei schwingen kann. Das Profil 110 kann aber auch eine große Länge aufweisen, um das Belüftungselement über eine größere Distanz hin zu stützen.
Mit der Verbindung des Elementes 106 mit dem Element 110 wird, insbesondere wenn zur Verbindung Bolzen oder Schrauben wie mit 111 angedeutet, ein T-Profil der Elemente geschaffen, welches wirksam auftretenden Biegekräften entgegenwirkt, wie sich aus Fig. 10 ersehen lässt.

Claims

1. Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten, insb. zum Belüften von Abwasser, mit einem langgestreckten Belüftungselement, das in der zu begasenden Flüssigkeit angeordnet werden kann und das einen Schlauch aus Gummi oder einem gummiähnlichen Werkstoff aufweist, dessen Wandung zumindest bereichsweise perforiert ist, wobei der Schlauch mit vorgespannter Luft bzw. Gas beschickt werden kann, die bzw. das über die perforierten Bereiche in die umgebende Flüssigkeit austreten kann, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Längsachse des Schlauches (1; 41; 51; 61; 71; 81; 101) ein versteifendes Element (6; 46; 46'; 56; 86; 106; 110) angeordnet ist, wobei bei einer Anordnung des Elementes innerhalb des Schlauches (1; 41; 51; 61; 81; 101), im Querschnitt gesehen, der Umfang des Schlauches (1; 41; 51; 61; 81; 101), gemessen auf seiner Innenseite, wesentlich größer ist als der Umfang des versteifenden Elementes (6; 46; 46'; 56; 86; 106).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das versteifende Element (6) außerhalb und unterhalb des Schlauches (1, 71) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das versteifende Element ein Stab (6) aus Stahl ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das versteifende Element ein mit Sand oder einem ähnlichen Material gefüllter Schlauch oder Rohr ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Belüftungselement einen zweiten Schlauch (8) aufweist, der zu dem zum Transport der Luft bzw. des Gases dienenden Schlauch (1) parallel verläuft und mit diesem verbunden ist, wobei das versteifende Element (6) innerhalb des zweiten Schlauches (8) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das versteifende Element ein Wulst (76) am Belüftungselement ist, der einstückig in den Schlauch (71) übergeht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wulst (76) an den Schlauch (71) geklebt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wulst (76) mit einem Profil (90) oder mehreren Profilabschnitten aus einem steifen Werkstoff vorzugsweise formschlüssig verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Belüftungselement an seinem unteren Rand mit einem oder mehreren Befestigungselementen (90, 110) zur Befestigung am Boden (92) des die Flüssigkeit aufnehmenden Behälters oder an einem Gestell, an Trägern od. dgl. verbunden werden kann.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das versteifenden Element (106) flach und plattenförmig ausgebildet und innerhalb des Schlauches (101) angeordnet ist, wobei ein Rand des versteifenden Elementes (106) zusammen mit dem Schlauch (101) in eine Nut (100) eines Profils (110) eingesetzt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Bolzen (111) oder eine Schraube, die mindestens eine der Wandungen der Nut (100) durchsetzt und der oder die entweder gegen den Schlauch (101) und das versteifenden Elementes (106) gepresst ist oder teilweise in diese eindringt oder diese durchsetzt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das versteifenden Element (106) mit dem Profil (110) ein T- Profil bildet.