DE1457118C

DE1457118C - Device for introducing gases into liquids

Info

Publication number: DE1457118C
Application number: DE19651457118
Authority: DE
Inventors: K Prof Dr Ing 7022 Lemfelden Haberhauer Dipl Ing 7012 Fellbach Petrikat
Original assignee: Passavant Werke Michelbacher Hütte, 6209 Aarbergen
Priority date: 1965-02-11
Filing date: 1965-02-11
Publication date: 1973-05-17

Description

5050

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zur Abwasserbelüftung oder z. B. zur Anwendung in der chemischen oder biologischen Verfahrenstechnik. Die Erfindung geht aus von einer derartigen Einrichtung mit einem um eine lotrechte Achse umlaufenden Läufer und mit in die Flüssigkeit tauchender, relativ zur vom Läufer erzeugten Strömung nach unten geneigter Prallfläche. Durch derartige Prallflächen können die vom Läufer in die Flüssigkeit gerissenen Gasbläschen zerkleinert und ihre Verweilzeit in der Flüssigkeit verlängert und dadurch die Wirksamkeit des Gaseintrags verbessert werden.The invention relates to a device for introducing gases into liquids, in particular for Sewage aeration or z. B. for use in chemical or biological process engineering. the The invention is based on such a device with a rotor rotating around a vertical axis and with one that is immersed in the liquid and is inclined downwards relative to the flow generated by the rotor Baffle. The gas bubbles torn into the liquid by the rotor can pass through such baffles crushed and their residence time in the liquid extended and thereby the effectiveness of the gas entry be improved.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art (deutsche Patentschrift 505 793) hat jedoch die Prallfläche die Form eines nach unten geöffneten, mit dem Läufer rotierenden Kegelmantels. Sie hat deshalb eine Neigung und nach unten ablenkende Wirkung nur in bezug auf die Radialkomponente der vom Läufer erzeugten Spiralströmung, läßt jedoch deren Tangentialkomponente im wesentlichen unbeeinflußt. Hierdurch wird einerseits die nach außen wegströmende, bereits mit Gas angereicherte Flüssigkeit immer wieder nach innen in Richtung auf die Läuferachse abgelenkt und daran gehindert, weiter außen liegende Beckenbereiche zu erreichen, und andererseits wird in unmittelbarer Umgebung des Läufers eine starke, durch das Mitrotieren der Prallfläche noch begünstigte Kreisströmung der mit Gas angereicherten Flüssigkeit erzeugt, die das Nachströmen neuer, noch unbegaster Flüssigkeitsschichten in den Läuferbereich verhindert. In known devices of this type (German Patent 505 793), however, the baffle has Shape of a cone shell that opens downwards and rotates with the rotor. She therefore has an inclination and downward deflecting effect only in relation to the radial component of the spiral flow generated by the rotor, however, their tangential component is essentially unaffected. This will on the one hand, the liquid, which is already enriched with gas, flowing outwards again and again inwards deflected in the direction of the runner's axis and prevented from reaching further outward pelvic areas to achieve, and on the other hand, in the immediate vicinity of the runner a strong, through the Rotation of the baffle creates a more favorable circular flow of the gas-enriched liquid, which prevents the flow of new, not yet fumigated layers of liquid into the rotor area.

Zur Zerkleinerung der vom Läufer eingetragenen Gasbläschen sind ferner unter der Flüssigkeitsoberfläche rotierende Rührwerke bekannt (USA.-Patentschrift 2 928 661, Zeitschrift »Wasserwirtschaft-Wassertechnik« 11. Jahrgang (1961), Heft7, S. 331 bis 335), die jedoch einen zusätzlichen baulichen und antriebsmäßigen Aufwand erfordern und die Verweilzeit der Gasblasen in der Flüssigkeit nicht entscheidend verlängern.To reduce the size of the gas bubbles introduced by the rotor are also located under the surface of the liquid rotating agitators known (USA.-Patent 2 928 661, magazine "Wasserwirtschaft-Wassertechnik" 11th year (1961), Heft7, p. 331 to 335), which, however, has an additional structural and Require drive effort and the residence time of the gas bubbles in the liquid is not critical extend.

Dies wird gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtung der genannten Art dadurch erreicht, daß um den Läufer herum verteilt mehrere ortsfeste Prallflächen angeordnet sind, von denen jede von ihrer Anströmkante ausgehend, die etwa querverlaufend zur Tangentialkomponente der Strömung angeordnet ist, zur Tangentialkomponente der Strömung geneigt angebracht ist. Durch diese Anordnung wird der Vorteil erreicht, daß die begaste Flüssigkeit wirksam nach unten abgelenkt wird, ohne daß ihr Abströmen vom Läufer wesentlich behindert wird. Die Reichweite der Belüftungswirkung des Läufers wird deshalb verbessert und das Nachstromen neuer zu begasender Flüssigkeitsmengen zum Läufer von unten her erleichtert.This is achieved according to the invention in a device of the type mentioned in that around the Runner distributed around several stationary baffles are arranged, each of which by its leading edge starting, which is arranged approximately transversely to the tangential component of the flow, for Tangential component of the flow is attached inclined. With this arrangement, the advantage achieves that the fumigated liquid is effectively deflected downward without its flowing off Runner is significantly hindered. The range of the runner's ventilation effect is therefore improved and facilitates the flow of new amounts of liquid to be gassed to the runner from below.

Um zu vermeiden, daß zwischen dem Läufer und den Prallflächen unerwünschte Wirbelbildungen auftreten, können die Prallflächen gemäß der Erfindung an ihrer dem Läufer zugekehrten Seite seinem Umfang angepaßt sein. Die entsprechenden Kanten der Prallflächen sind also kreisbogenförmig ausgebildet.In order to avoid that undesired eddy formations occur between the runner and the impact surfaces, can the impact surfaces according to the invention on its side facing the runner its circumference be adjusted. The corresponding edges of the baffle surfaces are thus formed in the shape of a circular arc.

Gemäß der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, die angeströmte Kante so anzuordnen, daß ihre Verlängerung etwa durch den Mittelpunkt des Läufers läuft, so daß sie auch in etwa senkrecht zu den auftretenden Tangentialströmungen angeordnet ist.According to the invention, it is also advantageous to arrange the edge against which the flow occurs so that its extension runs approximately through the center of the runner, so that it is also approximately perpendicular to the occurring Tangential flows is arranged.

Vorzugsweise werden dabei die Prallflächen so angeordnet, daß sie mit der Wasseroberfläche einen Winkel von 10 bis 40°, insbesondere 20°, bilden.The baffles are preferably arranged so that they one with the water surface Form angles of 10 to 40 °, in particular 20 °.

Ferner kann man gemäß der Erfindung die angeströmte Kante so breit ausbilden, daß die Tangentialströmung, die hinter der vorhergehenden Prallfläche entsteht, miterfaßt wird, so daß also die gesamte von dem Läufer bewirkte Strömung auf jeweils mindestens eine Prallfläche auftrifft.Furthermore, according to the invention, the edge facing the flow can be made so wide that the tangential flow, which arises behind the preceding impact surface is also included, so that the entire of the flow caused by the runner impinges on at least one impact surface.

Nach einem weiteren Merkmal kann die Erfindung dadurch gekennzeichnet sein, daß die Verlängerung der Kante an der Abströmseite der Prallfläche in etwa durch den Mittelpunkt des Läufers geht oder in anderer Weise gegenüber der angeströmten Kante geneigt angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine Abführung der durch die Prallfläche beeinflußten Strömung in der gewünschten Weise bewirkt werden, so daß das bereits belüftete Wasser das Ansaugen von unbelüftetem Wasser durch den Läufer nicht stört.According to a further feature, the invention can be characterized in that the extension the edge on the downstream side of the impact surface goes roughly through the center of the runner or in another Way is arranged inclined with respect to the flowed edge. In this way can be a discharge the flow influenced by the baffle can be effected in the desired manner, so that the already aerated water does not interfere with the suction of unaerated water by the runner.

Die Prallflächen können gemäß der Erfindung als ebene Flächen ausgebildet sein. Man kann jedoch auch die Prallflächen als gekrümmte Flächen ausbilden, wobei sowohl eine konkave als auch eine konvexe Krümmung vorgesehen sein kann, die beide Vorteile hinsichtlich der Abführung der Tangentialströmungen aufweisen können.According to the invention, the baffle surfaces can be designed as flat surfaces. However, one can also form the baffle surfaces as curved surfaces, both a concave and a convex Curvature can be provided, both of which have advantages in terms of removing the tangential flows can have.

In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung im Beispiel dargestellt. In the drawings, an embodiment of the device according to the invention is shown in the example.

F i g. 1 zeigt eine Belüftungseinrichtung gemäß der Erfindung in der Draufsicht;F i g. 1 shows a ventilation device according to the invention in plan view;

F i g. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Belüftungseinrichtung gemäß der Erfindung nach der Linie II-II der F i g. 1.F i g. FIG. 2 shows a schematic section through a ventilation device according to the invention according to FIG Line II-II of FIG. 1.

Der um eine Achswelle rotierende Läufer 2 einer Belüftungseinrichtung mit vertikaler Achse trägt an den Außenenden des Läufers zwei Verdrängungskörper 3,4, die in Form einfacher oder profilierter Platten ausgebildet sind. An Stelle der Platten können auch mit der Welle verbundene und geneigt dazu angeordnete Verdrängungskörper mit T-förmigem Querschnitt angeordnet sein.The rotor 2, rotating around an axle shaft, of a ventilation device with a vertical axis carries on the outer ends of the rotor two displacement bodies 3.4, which are in the form of simple or profiled plates are trained. Instead of the plates, they can also be connected to the shaft and arranged at an angle to it Displacement body can be arranged with a T-shaped cross section.

Am Umfang der Belüftungseinrichtung sind vier Prallflächen 5,6,7,8 geneigt angeordnet. Die Anströmkante jeder dieser Prallflächen liegt oberhalb der Wasseroberfläche und verläuft vorzugsweise horizontal und mit ihrer Verlängerung etwa durch den Rotationsmittelpunkt des Läufers, wobei diese Anströmkante bei dem gewählten Ausführungsbeispiel allerdings etwas in Strömungsrichtung parallel verschoben ist. Die Neigung der Prallflächen wird dadurch bestimmt, daß die Anströmkanten parallel zur Rotationsebene angeordnet sind. Die Prallflächen sind also der unmittelbar vor ihnen entsprechenden Tangentialströmung gegenüber gleichmäßig geneigt. Die Neigung der Rächen hängt ab von der Rotationsgeschwindigkeit sowie auch von den besonderen Eigenschaften der gewählten Belüftungseinrichtung. Sie beträgt insbesondere 15 bis 30°, wobei im allgemeinen eine Neigung von 20° am geeignetsten ist. Man kann aber auch mit Vorteil Neigungen von 10 bis 40° verwenden. Four baffle surfaces 5,6,7,8 are inclined on the circumference of the ventilation device. The leading edge each of these baffles lies above the water surface and preferably runs horizontally and with its extension approximately through the center of rotation of the rotor, this leading edge in the chosen embodiment, however, shifted somewhat parallel in the direction of flow is. The inclination of the baffles is determined by the fact that the leading edges are parallel to the Rotation plane are arranged. The baffles are therefore the tangential flow immediately in front of them opposite equally inclined. The inclination of the avenges depends on the speed of rotation as well as the special properties of the ventilation device chosen. It amounts to in particular 15 to 30 °, an inclination of 20 ° generally being the most suitable. One can however, it is also advantageous to use inclinations of 10 to 40 °.

An der dem Läufer zugewandten Seite sind die Prallflächen dem Umfang des Läufers angepaßt und mit entsprechenden kreisbogenförmigen Ausschnitten versehen, so daß also jeweils nur ein schmaler Spalt zwischen Rotor und Prallflächen vorhanden ist. Es wird dadurch eine unerwünschte Wirbelung vermieden. Die beiden übrigen Kanten der Prallflächen werden so ausgebildet, daß die durch die Prallflächen abgelenkte Strömung den Zufluß an nicht belüftetem Wasser nicht behindert. Im Ausführungsbeispiel verläuft die eigentliche Abströmkante mit ihrer Verlängerung etwa durch die Drehachse, während die dem Rotor abgewandte Kante in einem rechten Winkel zur Anströmkante verläuft. Falls erwünscht, können diese Kanten auch in anderen Winkeln verlaufen.On the side facing the runner, the impact surfaces are adapted to the circumference of the runner and provided with corresponding circular arc-shaped cutouts, so that only a narrow gap is present between the rotor and the baffles. This avoids unwanted turbulence. The other two edges of the baffles are designed so that the deflected by the baffles Current does not impede the flow of non-aerated water. In the exemplary embodiment runs the actual trailing edge with its extension roughly through the axis of rotation, while the dem Edge facing away from the rotor runs at a right angle to the leading edge. If desired, they can Edges also run at other angles.

Im allgemeinen wird man die Prallflächen als ebene Flächen ausbilden. Es können aber auch gekrümmte Flächen verwendet werden, die die Strömung in gewünschter Weise beeinflussen können. Auf alle Fälle wird dadurch, daß praktisch die gesamte durch Läufer erzeugte Strömung von den Prallflächen erfaßt wird, erreicht, daß die durch den Lufteintrag entstehenden großen Luftblasen an diesen Prallflächen zerkleinert werden, wodurch die vorher im einzelnen erörterten Vorteile erreicht werden.In general, the baffle surfaces will be designed as flat surfaces. But it can also be curved Areas are used that can influence the flow in the desired manner. In any case is due to the fact that practically the entire flow generated by the runners is covered by the baffles, achieves that the large air bubbles created by the entry of air are crushed on these baffles thereby achieving the advantages discussed in detail above.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for introducing gases into liquids, in particular for wastewater aeration, with a rotor rotating around a vertical axis and with one immersed in the liquid, downwardly inclined impact surface relative to the flow generated by the rotor, characterized in that that around the runner (2) distributed several stationary baffles (5,6,7,8) are arranged, each of which extends approximately transversely to the tangential component of the flow arranged leading edge inclined starting to the tangential component of the flow is appropriate.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the baffles on their side facing the runner (2) have a circumference thereof have adapted course.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the extension of the flowed against Edge of each baffle (5,6,7,8) runs approximately through the center of the runner.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the baffles with the water surface form an angle of 10 to 40 °, in particular 20 °.

5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that the flowed edge so is wide that the tangential flow, which arises behind the preceding impact surface, is covered will.

6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that the extension of the edge on the downstream side of the baffles goes roughly through the center of the runner or in another Way is arranged inclined with respect to the flowed edge.

7. Device according to claim 1 to 6, characterized in that the baffle surfaces are flat surfaces are.

8. Device according to claim 1 to 6, characterized in that the baffle surfaces are curved Surfaces are.