DE1457186A1

DE1457186A1 - Umwaelzpropeller zur Gaseintragung in Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1457186A1
Application number: DE19651457186
Authority: DE
Inventors: Weinrich Dr-Ing Heinrich
Original assignee: Weinrich dr-Ing Heinrich
Current assignee: Weinrich dr-Ing Heinrich
Priority date: 1965-10-19
Filing date: 1965-10-19
Publication date: 1970-06-04

Description

UmwälzpropellerzurGaseiatraun zur Flüssigkeiten.
Die Eintragung von Gasen in Flüssigkeiten erfordert Leistung, die sich folgendermaßen zusammensetzt : 1 (Leistung aus der Energie zur Aufrechterhaltung der Flüssigkeitsumwälzung.
2) Verdichtungsleistung des zugeführten Gases.
3) Leistung aus dem Förderdruck zur Uberwindung des Auftriebes der mit Gas angbreicherten Flüssigkeitsteile.
Die Flüssigkeitsumwälzung ist eine unbedingte idiotwendigkeit, wenn man eine Gasanreicherung erzielen will ; denn die Gaszufuhr kann aus technischen GrUnden immer nur in einem begrenzten Bereich des zu begasenden Flüssigkeitsvolumens erfolgen.
Im Nachfolgenden sollen zur Umwälzung der FlUssigkeit nur Propellerlaufräder in Betracht gezogen werden.
Diese haben von allen denkbaren Strömungsmaschinen den günstigsten Wirkun sgrad, wennn es sich darum handelt möglichst große Flüssigkeitsströme umzuwälzen. Alle anderen in der Delüftungstechnik bisher fAr die Umwälzaufgabe benutzten Einrichtungen sind schlechter geeignet. Die Erzeugung der Umwilzung Mittels des eingeblasenen Gases beispielsweise hat erfahrungsgemä# einen schlechten Wirkungsgrad.
Ähnlich verhalten sich Rührwerke, welche die Luftblasen zerschlagen sollen. Auch die bekannten Oberflächenbelüfter haben hinsichtlich der Umwälzung einen nur geringen Wirkungsgrad, da ihre Laufradformen an sich für gro#e Förderhöhen geeignet sind, die jedoch bei der Umwälzung gar nicht vorliegen.
Es ist bekannt, da# die Gasausnutzung umso besser ist je feinblasigor es der Flüssigkeit zugeführt wird.
Man erreicht das mit feinporigen Filterkerzen oder rotierenden Gasverteilern. bei den letzteren ensteht die Feinblasigkeit dadurch, daß die aus den Öffnungen austretenden Gasblasen~infolge~der Geschwindigkeit des vorbeistreichender

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strahles

zerteilt werden.
Da im vorliegenden Fall für die Flüssigkeitsumwälzung Propellerlaufräder in Bctracht gezogen werden, soll erfindungsgemäß die Aufgabe der feinblasigen Gasverteilung von diesen mit übernommen werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die hohl ausgeführten Fropellerflügel an ihren spitz ausgeführten Abströmkanten Schlitze aufweisen, durch die das Gas unter Druck in die Flüssigkeit geblasen wird.
Das Gas wird durch ein Gebläse bereitgestellt, welches die Verdichtung mit gutem Wirkungsgrad vornimmt.
Durch die erfindungsgemä#e Anordnung werden alle wesentlichen Voraussetzungen zu einer hohen Gascintragung in Flüssigkeiten bei möglichst geringem Energieaufwand verwirklicht. l. Hoher Wirkungsgrad der Flüssigkeitsumwälzung durch Verwendung von Propellerflügeln, deren strömungstechnisch günstige Profile räumlich, d. h. in Bewegungsrichtung gesehen, vor dem in die Flüssigkeit eingeblasenen Gasschleier liegen.
Die Druck-und Geschwindigkeitsverteilung um das Profil, und damit der Wirkungsgrad, werden also durch das Gas nicht beeinflu#t.
2. licher Eintragungswirkungsgrad des

boa. c

eingetragenen

Gases infolge des mit großer Geschwindigkeit bewegten Gasverteilers.
3. Die Verdichtung des Gases wird mittels eines Gebläses vorgenommen. Nit einer solchen Haschine läßt sich der beste nur denkbare Verdichtungswirkungsgrad erzielen. Wenn man fUr die Einbringung des Gases in die Flüssigkeit die Strahlpumpenwirkung benutzt, wie es bei einisen uegasungsverfahren geschieht, so ist der werdichtungswirkungsgrad schlechter.
4. Es ist nur eine geringer Verdichtungsdruck des wases notwendig, weil aJ die Eintauchtiefe der Propellerflügel Gering gehalten wird und b) die Strömungswiderstände vom Gebläse bis zum rotierenden wasverteiler erfindungsgemäB dadurch sehr klein gemacht werden, da# das Gebläse von dem Antriebsmotir des Umwälzpropellers mit ancetrieben wird und das verdichtete Gas somit auf kErzestem Wege der Hohlwelle des Umwälzpropellers zugeführt werden kann.
Lie Eintauchtiefe der Propellerflügel kann gering gehalten werden, weil sich mit einen wenig unterhalb des flüssigkeitsspiegels liegenden Umwälzpropeller ohne weiteres eine einwandfreie Zirkulationsströmung erzielen läßt, gleichgültig, ob die FlUssigkeitsfbrderung von unten nach oben oder von oben nach unten, also entgegen der Auftriebsrichtung der Gasbla$en, erfolgt.
Die anfangs weiterhin erwähnte Leistung aus dern Förderdruck zur Uberwindung des Auftriebes tritt dann in Erscheinung, wenn der Gasgehalt der Flüssigkeit in einzelnen zonen stark unterschiedlich ist. Hier bewirkt die erfindungsgemä#e Ausführung der Belüftungseinrichtung eine verbesserung dadurch, da# durch die intensive Umwälzung mittels des-Propellers eine schnelle Homogenisierung g des Gasgehaltes erzielt wird.ieBeeinträchtigungderWirtschaftlichkeit durca den Auftrieb ist also nur kurzzeitig und au#erdem gering.
Bine beispielsweise Ausführung der Erfindung zeigt Fig. 1. Es handelt sich hierbei um einen Querschnitt durch einen Propellerflügel. Die äu#ere Kontur entsprioht einer hydraulisch günstigen Tragflügelforn. sa der PlUgel hohl @usgeführt werden mu#, ist vorzugsweise daran gedacht ihn aus blech herzustellen.
Er besteht also im Wesentlichen au einer geraden Wand 1 und einer gewölbten Wand 2. Die vordere Stoßattelle 3 beider Wände ist abgerundet, da der Tragflügel hier angeströmt wird. Man nennt sie die Anströmkante. Die hintere Sto#stelle 4 beider Wände ; ist im hydraulisch günstigen Fall scharf. Man nennt sie die Abströmkante. Bei der Grundausführung der Erfindung ist etwa in Richtung der Winkelhalbierenden des abstrdmseitigen FlUgelendes ein Schlitz 5 vorgesehen, durch den das Gas in die Flüssigkeit geblasen wird. Die Umströmung des Propellerflügels wird durch die Gaszufuhr nicht gestört, soda# die Umwälzung mit hohem Wirkungsgrad vorgenommen wird.
In den Figuren 2 bis 4 sind Einzelheiten des abströmseitigen SlUgelendeo dargestellt.
Erfindungsgemäß soll der Spalt 5 bei Stillstand den Umwälzpropellers geschlossen sein, damit die Flüssigkeit nicht in den HohlflUgel eindringen kann. Zu diesem Zweck ist gemä# Fig. 2 das abströseitige Stück 6 der gewölbten Wand durch ein elastisches Zwischenstück 7 mit dem Hauptteil der gewölbten Wand 2 verbunden. Das elastische Zwischenstück 7 besitzt e solche Vorspannung, daß der Spalt 5 im Stillstand der Umwälzpropellers geschlossen ist. Im Betrieb, wenn also der Propellerflügel eine bestimmte Geschwindigkeit hat, besteht an der Oberfläche des elastischen Zwischenstückes 7 und des abströnseitigen Stockes 6 der gewölbten Wand ein Unterdruck. Hierdurch entsteht eine Kraft, welche die Teile 6 und 7 anhebt, wodurch sich der Spalt 5 bildet. Da der Unterdruck an der gewölbten Wand eine Funktion der Umfangsgeschwindigkeit der Propellerflügel ist, wird der Spalt 5 also mit sunshmenden Flügelradius grö#er werden. Dies Ergebnis entspricht genau den Erfordernissen, da da benötigte Gasvolumen mit dem Flügelradius zunimmt, wenn eine gleichmä#ige Begasung erzielt werden soll.
InFig,3isteineAusführungsforNdesabstromseitigen Flügelendes gezeigt, welche eine Verbreiterung der Wirbelschleppe hinter dem Flügel verursacht. Zu diesem Zweck werden die Bleche, aus denen die gerade l und gewölbte Wand 2 hergestell sind, nicht zugeschärft, sondern stumpf gelassen eptsprechend ihrer normalen Schnittkante. Während das spitz auslaufende Flügelende nur eine dünne Trennfläohe zur Folge hat, ergibt sich durch die stumpfe Flügelhinterkante eine breitere Wirbelschleppe. Dadurch wird das aus dem Schlitz austretende Gas in feinste Blasen zerteilt und intensiver mit der Flüssigkeit durchmischt.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsform des abströmseitigen Flügelendes gezeigt, bei welcher der Effekt der Verwirbelung des aus dem Schlitz 5 austretenden Gases dadurch verstärkt wird, da# auf der Abströmkante der gewölbten Wand 2 eine Metalleiste 8 mit Viertelkreisprof befestigt ist, deren abgerundete Seite nach der ügelvorderkante gerichtet ist. Durch diese MaßnahmewirdzudemamSchlitz5eingesohwindigkeitsabhängiger Unterdruck erzeugt. Als Folge dieses Unterdruckes wird der zum Enblasen des Gases erforderlichq Druck geringer. Dadurch ist die Voraussetzung t dafügeschaffen,daßderLuf:bedarfjedeseinzelnen' Ümwälzpropellers durch ein eigenes Gebläse gedeckt werden kann. Wäre der Druck am Schlitzausttitt nicht so gering, so so lie#e sich kein Gebläse mit gutem Wirkungsgrad verwenden. Man mü#te dann wieder auf die teure zentrale Druckgasversorgung aller in einer Anlage eingebauten Belüftungspropeller übergehen.
Auger don hohen Kosten fUr die erforderlichen langen Rohrleitungen entstehen auoh noch Strömungsverluste : Fig. 5 zeigt eine Gesemtanordnung des Umwälzpropellera, wie sio sich auf Grund der erfindungsgemä#en Gestaltung ddr Propellerflügel ermöglichen lest. Die hohlen propellerflügel 9 befinden sich so wenig wie möglich unterhalb des Flüssigkeitsspiegels lo und sind ale Einzelflügel in die hohle Nabe 11 drohbar eingesetzt.
Je nach Bedarf kann die Anstellung so gewählt werden, daß eine StrUmung von unten nach oben oder auch von bbon nach unten, also entgegen der Auftriebsrichtung der Gasblasen, entsteht. vie hohle Antriebswelle 12 ist in den Lagern 13 und 14 geführt. Der Antrieb erfolgt durch einen Motor 15 beispielsweise über einen Keilriemen-oder Kettentrieb 16. Luroh den gleichen Motor wird auch das GoblEso 17 angetrieben. Das Gaw wird mittels der Druckleitung 18 in die Hohlwelle 12 geleitet. Zwischen beiden befindet sich die Abdichtung 19.

Claims

Patentansprüche : 1. Umwälzpropeller zur Gaseintragung in Flüssigkeiten, bei dem die Propellerflügel hohl sind Und das Gas durch die ebenfalls hohl ausgeführte Laufradscheibe und Antriebswelle unter Druck zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, da# die hohl 1 ausgeführten Propellerflügel an ihren spitz ausgeführten Abströmkanten 4 Schlitze 5 aufweisen, durch die das Gas unter Druck in die Flüssigkeit geblasen wird.
2. Umwälzpropeller nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, da# die gewölbte Wand 2 des Hohlflügels in einer gewissen Entfernung von der Abströmkante 4 ein elastisches Zwischenstück 7 besitzt oder das gesamte abströmseitige Teilstück dieser Wand aus elastischem haterial besteht, z.B. dünnem Blech oder Gummi.
3. Umwälzpropeller nach don Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnett daß die abstromseitigeL Kante der gewölbten Wand 2 des HohlflUgels allein oder auch zusätzlich diejenige der geraden Wand 1 stumpf ausgeführt werden.
4. UmwälzpropellernachdenAnsprüchenlbis 3 dadurch gekennzeichnet, daß auf dem abströmseitigen Ende der gewölbten Wand 2 eine Metallleiste 8/mit Viertelkreisprofil befestigt ist, deren abgerundete Seite nach der Flügelvorderkante gerichtet ist.
5. Umwälzpropeller nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daD die Eintauchtiefe der Propellerflügel 9 höchstens gleich dem Propellerradius ist.
6. Umwälzpropeller nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, da# der Antriebsmotor des Umwälzpropellers auch das Gasgebläse 17 antreibt.

L e e r s e i t e