DE1759236A1 - Zerstaeubergeraet zur Erzeugung einer Gasauftriebssaeule mit feinverteilten Blasen in einer Fluessigkeit - Google Patents

Description

Patent arra

Chicago Bridge & Iren fiomnariv., QaX Bro ok

Zerstäubar^eräb ^^^jj^^

ii CjtiltBlaaeri

Die Erfindung betrifft ein Zerstäubergerät zur Braeugung einer Gasauftriebssäule mit feinverteilten Blasen in einer Flüssigkeit, mit Mitteln, welche einen Kanal bilden, einer'Zufuhröffnung, welche zu dem Kanal führt, Hauptöffnungen, die auf einem ersten Niveau von dem Kanal ausgehen und einer tlilfs-Öffnung auf einem tieferen Niveau, die auch von dew Kanal ausgeht.

Es kann sieh dabei ,um ein Gerät für die Durchlüftung von Abwässern handeln. Die Erfindung könnte jedoch auch andere Anwendung finden, beispielsweise bei der Freisetzung von CO₂ zum Neutralisieren von Wasser, welches durch ein Soda-Kalk-Verfahren weichgemacht worden ist.

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Bei gebräuchlichen Geräten dieser Art liegt die HilfsÖffnung wesentlich tiefer als die Hauptöffnungen. Die HilfsÖffnung wurde von einem nach unten ragenden Rohr gebildet, welches sich etwa 5o cw nach unten erstreckt. Bei normalem Betrieb des Gerätes tritt kein Gas (Luft) durch dieses Hilfsöffnung aus (Italienische Patentschrift 571.97o, USA-Patentschrift 3.24-2.o72).

Die USA-Patentschrift 3.153.682 gab der Fachwelt eine technische Lehre, wie man bei der Aufbereitung von Abwässern eine wirksame Durchlüftung erzielen konnte, selbst wenn die Luft durch Austrittsöffnungen freigesetzt wird, die groß genug sind, um eine Verstopfung bei der beabsichtigten Arbeitsweise im wesentlichen auszuschließen. Bis dahin verwendete man 1$blicherweise poröse Medien (aur feinblasigen Zerstäubung), obgleich man wußte, daß sie zu Verstopfung neigten und damit ein schwieriges Problem darstellten. Durch die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung werden die verstopfungsfreien Eigenschaften auf einen größeren Arbeitsbereich ausgedehnt, eine Luftstrom- und Absorptionswirksamkeit über einen größeren Bereich von Luftstromgeschwindigkeiten erzielt, und (bei Wahl von Doppelzerstäubern) eine Doppelreihe von Gruppen von Austrittsöffnungen bei nur'einem Sammelrohr ermöglicht.

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Das.Arbeiten in einem relativ großen Bereich von Luftströmungen führt jedoch zu gewiesen Problemen. Wenn dio Austrittsöffnungen so klein sind, daß sie bei geringen Luftströmungsgeschwindigkeiten ein

Einströmen von Flüssigkeit verhindern dann würde m

ätiv erzwungene Durchgang einer drei- bis viermal so'großen-Luftmenge durch diese kleinen Austritts-■ .öffnungen einen hohen Rückdruck hervorrufen. Das würde einen erhöhten Aufwand für die Konpression der Luft mit sich bringen. Bs könnten sogar auf-■wendigere. Kompressoren erfordex'lich werden, um die Luft bei dem hohen Rückdruck zu pumpen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zerstäubergerät der eingangs erwähnten Art so auszubllden, daß es ohne die geschilderten Schwierigkeiten in einem weiten Bereich von Luftströmungen arbeiten kann. <J

Srfinduiigsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Abstand zwischen den Niveaus bei Zufuhr von genügend Gas durch die Zufuhröffnung, ausreicht,.um in dem Gas an den Hauptöffnungen 'einen Druck auf« rechtzuiirhalten, welcher in der Lage ist, eine gleichmäßige Strömung dux'ch die'riau; Hoffnungen zu gewährleisten und einen Eintritt von'!Flüssigkeit in die .Hauptöffnungen μ verhindern,der aber nicht

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wesentlich größer ist als hierfür notwendig, während das Gas langsam durch die HilfsÖffnung herausperlt.

^ Zur Zeit des USA-Patentes 3.153.682 hielt man es für die günstigste Lösung, die durch dieses Patent offenbarten Zerstäuber im wesentlichen in einer einzigen Reihe anzuordnen. Dadurch läßt sich auch heute noch eine maximale Wirksamkeit erzielen. Seit kurzem sind jedoch die zahlreichen Arten der Aufbereitung von aktiviertem Schlamm in den Abwässern derart schweren Belastungen, ausgedrückt in biologischem Sauerstoffbedarf (BOD) unterworfen, daß eine größere Menge Luft benötigt wird als durch eine bei maximaler Lei-

" stung arbeitende einzelne Reihe von Zerstäubern freigesetzt werden kann. Kurz gesagt, es gibt immer mehr Anlagen, bei denen zwei Reihen von Zerstäubern statt einer zv.ecks größerer Wirksamkeit vorgesehen werden. Natürlich sollten die beiden Zerstäuberreihen entsprechend dicht beieinanderliegen, um die gleiche Gesamtumwäzbewegung des Tankinhaltes zu erzielen,

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die bislang von einer einzelnen Zerstäuberreihe bewirkt wurde» Andererseits dürfen die Zerstäuber nicht zn dicht angeordnet sein, um zu vermeiden, daß sie ihre Eigenschaften als isolierte Luftauftriebssäulen, verlieren, und dadurch einen Leistungs· verlust verursachen«

Brfindungsgemäß sind durch Verwendung einer Reihe von Güßeinheiten, die jeweils zwei Zerstäuber bilden, unter geringem Aufwand zwei Reihen von Zerstäubern vorgesehen. Darüber hinaus gibt der Zerstäuber an Jedem Ende der Einheit Luft in im wesentlichen dem gleichen _r bewährt wirksamen Muster der vorbekannten jSinzelzerstäuber frei, obwohl die Struktur eine garui andere ist. Dadurch, daß doppelt so viele Zerstäuber vorgesehen sind, vergrößert sieh das Problem, wiα man große Schwankungen des Luftvolumens Unterbringen kann, Wo die Abwässerbelastung noch so .gering war, daß nur-ein Miniraum-an-Luft erforderlich τ/ar, ergab sich als weiteres Problem, wie

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man schlamraführende. Flüssigkeit in den Rohren trocknen lassen könnte.

Ein weiteres Problem, das gelöst werden mußte, be- traf die Präge, wie man die Ablagerung von Schlamm in den doppelten Einheiten vermeiden konnte, die sich aus einer zwischenzeitlichen Abschaltung des Luftströmen ergibt. Wenn man solchen Schlamm an seiner Stelle beläßt, würde er durch die darüberstreichende heiße Druckluft festbacken. Nach bevorzugten Ausführungsbeispieleri der Erfindung werden beide Probleme dadurch gelöst, daß der Zerstäuber am Boden der Saamelrohre angebracht ist, und jeder Zerstäuber rait einem nach unten verlaufenden kurzen Rohr versehen ist, das als Abfluß und als Hilfe-Austrittsöffnung dient. Gleichzeitig werden die Leitung*;arme der Doppelzeretäuber so schräg angeordnet, daß der Schlamm herausgöspült werden kann, nachdem sich dl© Rohre bei einem Abschalten mit Flüssigkeit füllen konnten. Der Schlamm wird durch die Einheit gespült und durch dieses Rohr heraus-

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gespült, um auf $eden Fall au vermeiden, daß er durch die Heißluft festbäckt.

Ein AusführungsbeiBpiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und im folgenden beschrieben:

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Doppelzerstäubers der Erfindung; und ist angewandt gezeigt auf die Oberseite eines Sammel'-rohres, das im Querschnitt gezeigt ist, wobei ein nach unten verlaufendes Spülrohr weggebrochen dargestellt istj

Fig. 2 ist eine Ansicht ähnlich wie Fig. 1, zeigt aber den Doppelzerstäuber in bevorzugter Anordnung am Boden eines Sammelrohres, . und zwar iu abgebrochen gezeigtem Querschnitt, wobei vorzugsweise für diese Verwendung ZerstMuber~Hilfsrohre vorgesehen sind, die beide weggebrochen gezeigt sind.

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Pig. 3 ist eine Draufsicht des Doppelzerstäubers von Fig. 1.

Der Grundgedanke der beschriebenen Anordnung_vist zum Teil weitgehend aus dein Fatent 3.153.682 ersichtlich, bei welchem das mit dem gleichen Bezugszeichen hier versehene Sammelrohr 16 in Bodennähe eines Tanks, und zwar dicht an einerSeite eines Bereichs angeordnet gezeigt ist, der durchlüftet und in eine Umwälzbewegung versetzt werden soll. Beispielsweise kann eine Anzahl solcher ßamraelrohre in einer Reihe über die gesamte Länge eines Tanks verlaufen. Bei eine#*Reihe entsprechendfeetrennter, längs des oammelrohres "⁵IG angebrachter Zerstäuber wurde die gesamte, für die Aufbereitung des Abwassers im Tanlc erforderliche Luftzufuhrmenge auf die Zerstäuber verteilt. Jeder Zerstäuber teilte seine Luftzufuhr in vier dicht beieinanderliegende Ströme, so da3 sie zur Bildung einer konzentrierten Luftauftriebssäulö zusammenwirkten. Mittels Einwirken von die Säule mehr od^r weniger umgebendem benachbarten Wassers wurde eine #roße

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Verwirbelung erzeugt, die zu einem Aufteilen der Luftströme oder großer Blasen in ihnen zur Erzeugung einer Vielzähl feiner Blasen führte* Dieser Vorgang, zusammen mit einer optimalen Drehung des Flüssigkörpers bewirkte einen Grad wirksamer Burchlüfung, der bislang für gänzlich unmöglich gehalten wurde bei Freisetzung von Luft in großen Blasen, d. h. also durch Austri-ctsöffnungen, die groß genug sind, um durch in der Luft mitgeführte feilchen nicht zu verstopfen.

Durch das schnell Anwachsen der Städte in den letzten Jahren, mit dem die Weiterentwicklung der Kläranlagen nicht Schritt gehalten hat, sind die verschiedenen Belebtschlammkläranlagen immer schwereren Belastungen ausgesetzt worden, Techniker haben festgestellt, daß zumindest dort, wo die Iiuftfreisetsrttngseinriehtungen ausreichend sind, die anderthalb bis zweifache Henge des üblichen biologischen Sauerato ffbedarfes von 1£,89 kg/28.3168 m^ erfolgreich aufbereitet werden kann. Die Entwicklung

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tendierte dahin, zwei Reihen von Zerstäubern au ver langen» und dies brachte einen erheblichen Rohrleitungeaufwand «dt sich*

Wenn men bei neuen Anlage zwei Reihen von Zerstäubarn vorsieht, um dem zu erwartenden Bevölkerungsanstieg Rechnung zu tragen, so führt das dazu, daß in den Anfangsjähren, während die Belastung der Anlage noch gering ist, d.h. also, bevor die Bevölkerung anwächst, verhältnismäßig wenig Luft pro Zerstäuber verwendet wird. Dadurch erhöht sich die Gefahr des Auftretens einer Schwierigkeit, die man gelegentlich auch bei Einzelzerstäubern antraf, wenn sie bei ungenügenden Luftdrücken verwendet wurden. Dieses Problem besteht ia Abbröckeln von getrocknetem Schlamm in den Sammelrohren und sich daraus ergebender Verstopfung einiger Zersbäuberaustrittsöffnungen. Der unzureichende Luftdruck ist dabei u.U. nicht in der Lage, den ganzen Schlamm aus den Sammelrohren aussustoßen, selbst wenn Ablaßrqhre wie bei dem Patent 5.2*2.072 vorgesehen sind. Der restliche Schlamm kann dann durch

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die darü verstreichende Luft, getrocknet werden, die durch dies Kompression erhitzt wird. Wenn der getrocknete Schlamm vom Sammelrohr abbröckelt, kann er die Austrittsöffnungen verstopfen, die bei richtiger Verwendung im wesentlichen verstopfungsfrei sind.

Bei eines bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sini zwei Reihen von Zerstäubern vorgesehen, bei welciem die Gefahr von in den Sammelrohren zurückbleibendem Schlamm vermieden wird und verglichen mit Einzelreihen von Zerstäubern keine zusätzlichen Rohrleitungen erforderlich sindmmit Ausnahme der Leitungsabschnitte der Doppelzerstäubereinheiten seibat.

Wie Fig. 1 zeigt, kann ^ede Zerstäubereinheit 21 an der Oberseite des Sammelrohres 16 angebracht sein. Obwohl man im Falle eines Sammelrohres*, von dem bis-r lang daran angebrachte Einzelzerstäuber entfernt wurden, diese Anordnung als wünschenswert erachtete, zug;; man heutzutage weitgehend die Anordnung

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von Fig. 2. In beiden Fällen weist der Doppelsserstäuber 21 einen Befestigungssockel 22 und ein Paar zu Zerstäubern 24· führende Iröitungsarme 23 auf. Wie bei Einzelzerstäubern kann die Befestigung mittels einer Dichtungsmanschette 26 und Bügelbolzen 2? erfolgen.

Wie in Mg. 5 gezeigt ist, ist tier Befestigüngssokkel 22 für Doppelzeratäuber mit vier geschlitzten Durchbrüchen && versehen, so daß zwei Bügelbolzen erforderlich sind. Die längliche Ausbildung der Schlitze unterstützt die Verwendungsmöglichkeit von Bügelbolzen unterschiedlicher Spannweiten für verschiedene Saoiraelrohr-Durchmesser. Die Dichtungsmanschette 26 ist eine Dichtungsscheibe, welche eine verhältrisinäßig sichere Abdichtung auch bei wesentlichen fchwankuttgen des Hohrdurchmessers, bildet selbst bei Verwendung einer einzigen Form von Doppelzers^äubern und folglich einer einzelnen Krümmung det; satieiförffligen Befestigungssockeis 22.

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Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, weist jeder der Zerstäuber 24 vier rohrförmige Austrittsöffnungen 31 auf ("lange Bohre'* im Vergleich zu einer dünnen Wand), wie bei der bevorzugten Zerstäuberform, im Patent 3.153.682. In diesem Pail führen jedoch praktische HJrwägungen bei der Herstellung von Doppelzerstäubern zu einer erwünschten parallelen statt gekreuzten Anordnung der Austrittsöffnungen 31 zueinander. Trotzdem sind die Austrittsöffnungen so verteilt, daß selbst be;i dieser parallelen Anordnung ein zufriedenstellendes Luftverteilungs- > muster entsteht, das im wesentlichen das bislang so nützliche Auftriebspunktnuister ergiht. Wie zuvor werden.vier einzelne Luftstr$me mit hinreichender Trennung freigesetzt, um bestimmt getrennte · ' Ströme e-i bilden, die andererseits aber dicht genug beiöinänderliegen, um in der Erzeugung einer konzentrierten luftauftriebssimle zusammenzuwirken.

Zur Zeit beträft der bevorzugte Abstand der Austrittsöf r'nurigen von Bitte sw Mitte in Ii'ig;, 1 -

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82,55 nun bei einer Spannweite von asinlhernd 44,4-5 in Querrichtung. Eine so große Spannweite läßt sich billig durch angegossene Vorsprünge 32 erzielen, in denen ^evfeils eine der vier Austrittsöffnungen vorzugsweise durch Guß ausgebildet ist. Abgesehen von einem anderen Aspekt der Erfindung würde der Durchmesser der Austrittsöffnungen entsprechend der vom Techniker erwarteten freizusetzenden Luftmenge variieren. Wie bei EinzelZerstäubern könnten sie leicht ausgetauscht werden, wenn ein Techniker entscheidet, daß eine Luftmenge freigesetzt werden sollte, die erheblicli von der, für die die Austritt soff nung ausgebildet war, abweicht, Theoretisch könnte man natürlich die Austrittsöffnungen größer bohren. Dagegen spricht aber, daß eine sehr glatte Innenfläche der langzylindrischen Austrittsöffnungen erwünscht ist, weil sie wesentlich dazu beiträgt, ein Verstopfen zu verhindern.

Wenn die Zufuhr von Druckluft aus irgendeinem Grund abgeschaLteb wird, dringt die behandelte Flüssig-

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keit mit etwas Schlamm in die Zerstäuber und die LuftzuleJtun^srohre ein. Wenn kein anderer Zugang Vorhände:ι wäre, würde sie durch die Austrittsöffnungen 3'! eindringen.. Bei Wiederaufnahme der Luftzufuhr i st ein Ausspülen des gesamten Schlamms aus dem System äuBerst wünschenswert. Bei Binzelzers taubem gibt das US-Patent 5.242.ο72 eine technische Leb ce hierzu. Bei dsr früheren Konstruktion mit Einis3laerstäubern neigte der Schlamm dazu, sich aus der 2erstäubereinheit im Sammelrohr abzulagern, wenn das Abschalten der Luft so lang andauerte, daß ein Absetzen des Schlamms möglich war«' Dersich am Boden de 3 Sammelrohres 16 absetzende Schlamm kann bei Wiederaufnahme der Luftzufuhr mittels eines vorgesehene α Spülrohres 36 flach unten herausgespült werden, das mit dem Boden des Samnielrohres an seinen» vor» der uuftzuleitung entfernten Enden in Verbindung ist, und bislang so weit nach unten verlief, daß Luft normalerweise nicht durch das Spülrohr %6 nach unten entweichen konnte. Wenn jedoch die Luftzufuhr abgeschaltet ist _t und d§r Luftdruck sich verteilt .

hat, so daß sich das Leitungssystem bis zum Wasserstand in. Tank mit Wasser gefüllt hat, wird durch die Wiederaufnahme der Luftzufuhr ein starker Wasserstror; durcli das Spülrohr "$6 nach unten bewirkt, der den größten Teil des Schlamms, der sich am Boden des Sammelrohres 16 abgesetzt hatj mit sich führt.

Wenn dei DoppeTzerstäuber, wl.e in Fi^. 1 zu sehen ist, an der Oberseite angebracht ist7 pafrfc sich der-Luftdruck in den Armen 23 schnell annähernd dem Luftdruck im Sammelrohr 16 an, wenn die Luftaufuhr nach Abschalten wieder aufgenommen wird_t Das ist ψ darauf zurückzuführen, daß der Verbindungskanal 38 wenigstens die mehrfache Fläche der Summe der Flächen dei% Austrittsöffmmgen 31 aufweist, Bei solch annähernder Gleichheit des Luftdrucks strömt die gesamte Flüssigkeit in der Doppelzerstäubereinheit 21 in den Armen 23 nach unten und durch den Verbindungrkanal 38 in das 3ammelrohr 16. Die der Armo 23 sollte so gewählt sein, daß das Mit-

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führen des Schlamms in diesem Flüssigkeitsstrom gewährleistet 5_st. Die hier dargestellte Nein-ung der Arme soll dieses 33rgebnis mit Sicherheit erzielen. Gegenwärtig beträgt der Durchmesser .des Verbindungsdurchbruchs 38 im allgemeinen ungefähr 28,575 ^m t wobei die Seitenwände des Körpers 21 gegebenenfalls ausgebaucht sind, um diesen Durchmesser zu ermöglicheni

Abgesehen-üävon, wenn besondere Bedingungen einen Austausch von an der Oberseite von Sammelrohren angebrachten Zerstäubern recht f er tippen, ohne daß dabei die Saramelrohre umgedreht werden, wird die Anbrinming der Doppelzerstäubereinheiten an den Unterseiten der oammelrohre 16 doch wesentlich bevorzugt. Natürlich werden in einem solchen Fall Durchbrüche 59' in den Böden der Sammelrohre statt der Durchbrüche 39 in den Oberseiten der Sammelrohre vorgesehen. Diese Bodenbefestigung bildete zunächst für das Ausspülen des Schlamms ein schwieriges Problem, da der Schlamm nicht aus den Doppelzerstäubern in

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die Sammairohre abläuft. Mach der erfindungsgemäßen, zur Zeit weitgehend bevorzugten Ausführungsforro des Doppel Zerstäubers wird dieses Problem durch zvrei zusammenwirkende Maßnahmen gelöst. Die nun die Bodenwand darstellende Wand 41 der geneigten Arme 23 ist entsprechend der vorstehendbeschriebenen Neigung leicht εabgeschrägt. Fig. 2 zeigt also, daß_? wenn Flüssigkeit, die sich in den Armen 23 bei einez^ Abschaltung angesammelt hat, durch die Zerstäuber ausgestoßen wird, die Neigung der "flächen 41 dafür sorgt, daß der Schlamm mit dem Wasser mitgerissen wird. Verzugsweise wird diese Flüssigkeit ,iedoch zum gröff-ten Teil auf andere v/eise als durch die Austrittsöffnungen 31 ausgestoßen, und zwar durch Spülrohre 42, die von der untersten Stelle ,jedes Zerstäulers nach unten verlaufen.

Gegenwärtig sind Angüsse oder verdicke Abschnitte 43 an der entsprechenden Stelle jedes Zerstäubers zur Aufnahme dieser Rohre vorgesehen. l/enn der Zerstäuber, wie in Fig. 1 gezeigt isfc, angebracht ist,

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sind diese Angüsse nicht mit Kanälen versehen. Die Form kann auf einfache V/eise so abß-ewandelt werden, daß je nachdem, ob eine Anbringung· am Boden oder an der Oberseite beabsichtigt ist, Kanäle vorgesehen sind« Das Spülrohi* 4-2 ist leicht in einen Anguß 4-5 zu kitte..1, der gestuft sein kann, um einen Sitz für das Rohr 4-2 su bilden. ~---~^^

Im PaIle von an der Oberseite angebrachten Zerstäubern ist das übliche Spülrohr 36 vorzugsweise an jedem erruf ernten Ende des Samraeirolires 16 vorgesehen= In: FaIIe von am Boden angebrachten Zerstäubern, die jeweils ihr eigenes Rohr A'-2 haben_T wird ein einzelnes 2-usätsliches Ablaßrohr direkt unter dem Steigrohr .zur Aufnahme des größten Toils des Uassers und Sch] -amins in den Steigrohr-Sammelrohren bevo3?zugt. Dieses einzelne Ablaßrohr sollte den Innendurchmesser ies Steigrohres aufweisen' und lang genug sein, m während der Durchlüftung keine Luft entweichen #υ lassen.

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■ Vorzugsweise sind die Doppelzerstäuhereinheiten in Längsrichtung der Sammelrohre so weife voneinander getrennt, daß die konzentrierten Luftöuftr-iebssäulen entsprechend unabÄängig voneinander sind und folglich mit dem urcgebenden Wasser aur Erzeugung von Durcnwirbelung gut zusammenwirken. 'Zuj Zeit ist ein Abstand von Mitte au Mitte in IiHxifisriehtunej üfc&r einen Bereich von 30,4-8 cm bevorzugt. Bei dem gegenwärtigen Luftbedarf bedeutet das, daß ausgenommen geringer Belastung der Anlapre, eoviöl Luft durch jeden Zerstäuber (d.h.. jede Endzerstäubergruppe) ausströrnt, daß der als Optimum erachtete Bereich von o,2265 bis o_t4531 m*/Mtn. eingehalten wird. Bei ansteigenden Belastungen und folglich auch zunehmendem Luftbedarf können engere Abstände vorgesehen werden, und möglicherweise wird dabei festgestellt» daß sie die Wirksamkeit nicht ödei? nicht Übermäßig beeinträchtigen» . '

Wenn man in bevorzugter '-/eise die Zerstäuber aia Boden der Sainnelrohre anbringt, wird die vorstehend

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erwähnte Gefahr beseitigt; „ daß die ßamraelrohre nicht ausgespült werden, wenn der Luftstrom so gerinp ist, daß der Schlamm "bei . Anbringung· der Zerstäuber an der Oberseite nicht aus den Sammelrohren entfernt und A durch die durchströmende Luft getrocknet würde. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß ein ausreichender Luftdruck, der schon den kleinsten Luftstrom durch die Austrittsöffnungen 31 hervorruft, alle flüssigkeit aus dem Sammelrohr 16 ableitet, da sie vom Boden des Samraelrohrös nach unten fließen kann. Obwohl ein so geringer Luftstrom aus anderen Gründen unerwünscht wäre, ermöglicht die Gefahrenfreiheit doch eine völlig neue Festlegung wünschenswerter Strömungen.

Wenn also die bei prerinKern Strom bestehende Gefahr beseitigt ist und Ablaßrohre 42 von federn Zerstäuber nach unten verlaufen, wird eine neue Arbeitsplanung möglich, nämlich eine flexible Verwendung über einen weiten Bereich von Luftatrorageschwin- digkeiten. Wenn eine Kläranlage noch neu und ihre

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.Belastung gering ist, kann die Luftströmung ohne Verstopfungsgefahr ziemlich niedrig sein. Selbst ο,1133 π» Luft/Min, durch jede Gruppe Von Austrittsöffnungea (d.h. also durch jeden Einzelzerstäuber oder jedes Ende eines Doppelzerstäubers) ergeben für die Luft ein gutes Auftriebsmuster -und eine prut verwirbelte Luftauftriebssäule. Selbst bei geringerer Wirksamkeit der Sauerstoffabsorption als bei der doppelten Henere dieses Volumens wird, wenn ein geringeres Volumen eine ausreichende Sauerstoffabsorption gewährleistet, verglichen mit dem größeren Volumen Leistung eingespart. Wenn d.ie Austrittsöffnungen 31 jedoch so klein sind, daß sie bei der geringen Luftstromgeechwindigkeit ein Einströmen von Flüssigkeit verhindern, würde der erzwungene Durchgang der drei- bi^ viermal so großen Luftmenge durch diese kleinen Austrittsöffnungen 31 einen hohen Rückdruck hervorrufen, der vom Standpunkt des Kompressionsauf wände zu groß ist. Dadurch könnten sogar aufwendigere Kompressoren erforderlich werden, um die Luft bei dem hohen Rückdruck zu pumpen. Man

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hat-jedoch festgestellt, daß dies vermieden werden kann, wenn man die Rohre 42 erheblich kürzt verglichen mit dem bislang befolgten Verfahren bei unterschiedlich angeordneten Ablaßrohren, so daß bei höheren LuftgeschwincTigkeiten die -.zusätzliche Luft durch disse Rohre ohne wesentliche weitere Erhöhung des Rückdruckes entweicht

Ein Luftstrom durch einen Auslaß wie beispielsweise die große Bodenöffnung eines Rohres 42, war bißlang völlig unzureichend. Man hat nun festgestellt, daß die Anordnung direkt unter einer wirksamen konzentrierten Luftauftrietsssäule, die durch die in dem schon beschriebenen Muster freigesetzte Luft erzeugt wird, die Wirksamkeit nicht beeinträchtigt. Die Luft von dem Rohr 42 steigt in diese Säule, wird sofort durch ihre Verwirbelung aufgelöst und erhöht dann die Luftauftriebskraft und macht die Säule noch turbulenter.

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Der gegenwärtig vorgesehene vertikale Abstand zwischen den Austrittsöffnungen 31 und dem Auslaß des Kohres 42 beträgt 152 mm. Aber jeder Abstand, der bei erwarteten höheren Luftvoluraen einen wesentlichen Teil der Luft durch das Rohr 42 entweichen läßt, bedeutet eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik und ist unvereinbar mit vorbekannten Vorstellungen. Vorzugsweise werden die Rohre 42 jedoch so kurz ausgebildet, daß selbst bei den normalen minimalen Luftdurchflußmengen Luft in geringsten Mengen aus ihnen ausströmt, so daß gewährleistet ist, daß sich diese Rohre nicht wegen des Über lange Zeiträume in ihnen stehenden Schlamms verstopfen können. Wenn hohe Mengen nicht zu erwarten sind, können vorzugsweise Ιοί mm bis zu 2oJ mm bei _v einem größeren Biereich gewählt werden.

Zur Zeit wird die Auffassung vertreten, daß bei den kurzen Hilfsauelaßrohren 42 alle oder fast alle Zerstttuber mit normal bemessenen Auatrittsöffnungen ?1 versehen sein können. Die Abmessung von 4,7 n»

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stellt zur Zeit den normölen Durchmesser dar. Diese Abmessung ist'klein genus;, um das Wasser am Einströmen zu hindern^:> selbst wenn dex· Luftstrom nur

■ -.-■■■..'*-■ - . . ■■·-.■ 0,1153 πι ■ IiUft pro Gruppe von Austrittsöffnungen beträgt j unti groß genug, um von Verstopfung durch gefilterte Luft vollig frei zu sein. Sie ist ferner groß genug, um bei p:erini*em Rücfcdruck genügend Luft durchzulassen» um die charakteristische konssentrierfre Iiuftauftriebssäule zu schaffen, selbst wenn wenigstens eine gleiche zusätzliche Luftraenge sich mit dieser Säule bei Durchgang durch das Rohr A2 verbindet« Die obere Grenze für diese zusätzliche liuft, wenn Überhaui>t eine obere Grenze besteht, ist noch nicht festgestellt worden.

Die angegebene Ausbildung des Zerstäubers weist eine ungewöhnlich geringe Reibungsverlusthöhe auf, wenn eich die Luft den Austrittsöff nungen 31 nähert. Dieseträgt zu dem geringen maximalen Rtickdruck und der Gesamtverlusthöhö bei und führt dadurch zu einer wesentlichen Einsparung sowohl an Leistung

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wendung der lirfinchine' wird schön fast "eingespart", bei Welcher die Belastung und" d#i* infolgedessen erhöhte Luftbedarf schon «äst däö Pumpvörinögen wegen des begrenzten verfügbaren Drucks Überschreiten. Durch das Einsetzen der neuen Zer~ 3täuber vex'dön die alten lumpen in die Lage versetzt,' das erforderliche größere Luftvolumen abzugeben*

Dieses k-jrase Rohr am Boden einer Zerstäuber&ruppe hat sich bei DoppelZerstäubern als so nützlich erwiesen, daß es auch bei Einzelzerstäubern verwendet wird. Diese neuen ijinzelzerstäuber mit kurzen zusätzlichen Rohren werden daher jetzt am Böden der Samiaelrohre angebracht. Gegenwärtige Versuche zeigen* daß die Durchlüftungswirksäiakeit und Kräftleistung bei solchen Sinzelzerstäubern höher sind als bei früheren Zerstäubern, wie das auch auf Doppelzerstäuber zutrifft. Einzelzerstäuber sind mit eineifi sattelförmigen Peststellbügel wie bei 22 versehen (aber nur mit einem einzelnen Satz von Bügelblzen-

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löchern 2ό). Vorzugsweise sind der Bügel und die AustrittsÖffnungen 31 eines EinzelZerstäubers jeweils an der Oberseite und am Boden eines schalenförmigen Körpers vorgesehen, so daß der Abstand der Austrittsöffnungen 31 unter dem Sammelrohr bei Einzel- und DoppelZerstäubern gleich groß ausgebildet werden kenn. Dadurch können diese Teile in der gleichen Anlage (oder sogar an dem gleichen Sammelrohr) verwendet werden. Sie können ohne weiteres ausgewechselt werden, ohne daß sich dabei die bei unterschiedlichen Sintauchtiefen der AustxrLttsöffnungen auftretenden Schwierigkeiten ergeben.

Die Zerstäuberkörper sind vorzugsweise mit angegossenen Sockeln versehen» in die die Rohre 4-2 eingekittet werden. Der schalenförmige Körper der Einzelzerstäuber kann in einem Stück gegossen sein, der Doppelzerstäuberkörper in zwei identischen Hälften, wobei jede eine sattelförmige Hälfte des Bügele aufweist. Der sattelförmige Bügel der Einaelzeratäuber l.ann in die Schalen gekittet werden. Vor-

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zugsweise wird einer der glattflächigen achlagfesten Kunststoffe verwendet, wobei zur Zeit Acrylnitril*- Butadien-Styrolpolymer bevorzugt wird, das im Handel als "Cycolac" erhältlich ist, und sich besonders in der Qualität für diesen Zweck eignet.

Die beiden identischen Hälften für Doppelzerstäuber greifen an der zentralen vertikalen Längsebene ineinander. Bei diesen identischen Hälften kann leicht eine Feder- und Nutverbindung vorgesehen sein, wobei eine Feder 45 auf einer Seite von der Mitte der Lnn-

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ge längs der Verbindunpeskanten verläuft, und die Nuten auf der anderen Seite zur Aufnahme der Feder des identischen Eingriffsteils vorgesehen sind. Obwohl ein sicherer Dauerkleber verwendet wird, werden zur Zeit vorzugsweise zusätzlich Nieten vorgesehen, um jede mögliche Trennung selbst nach vielen Betriebsjähren auszuschließen. Die Nieten werden auf dem gesamten Umfang der Nahtstelle verteilt, und es sind zugehörige ösen zur Aufnahme der Nieten vorgesehen.

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Obwohl zahllose Abwandlungen möglich sind, sollen nur einige wahrscheinlichere erwähnt werden.

Die sattelförmige Bügelbefestigung kann durch ein Gewindeteil ersetzt werden, besonders wenn der Austausch aufschraubbarer Zerstäuber gewünscht ist.

Der Lochabstand kann erheblich verändert werden, sollte aber nicht wesentlich verändert werden, ohne Änderungen in der Wirksamkeit zu kompensieren oder die relative Wirksamkeit zu prüfen. Man nimmt an, daß Auslässe, die 44-,4-5 mm auf ihren gemeinsamen Achsen in Abstand liegen, wobei die Achsen 82,^5 mm voneinander in Abstand liegen, die gleiche hohe Wirksamkeit ergeben wie die vielfach verwendeten 76,2 mm Zerstäuber, wenn sie in gleicher Weise verwendet werden.

Zeretäuber mit der herkömmlichen Anordnung der Austritt soff nungen auf gekreuzten Achsen könnten verwendet v/erden, aber ein solcher in einem Stück ge-

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gossener oder wie vorstehend beschriebener Doppel-zerstäuber würde Gießprobleme aufwerfen. Die sicheren Abmessungen wären Öffnungaauslässe auf einem Kreis voi 76,2 mm oder dem Äquivalent (beispielsweise Herausführen der Luftströme aus Auslassen auf einem kleineren Kreis).

Die Breite der Arme 23 ist weitgehend eine Frage der Wahl, sofern der Schlamm nach Abschaltung hinreichend ausgespült wird. Zur Zeit ist eine innere Breite von 19·ο5 nun vorgesehen (breiter als der Maßstab der Zeichnungen zeigt,) die sich als ausreichend erwiesen hat. Dadurch verkürzen sich etwas die "Bohrungen" oder Rohre der gegossenen Austrittsöffnungen, aber sie bilden immer noch "lange Rohre" oder rohrförmige Teile verglichen mit der Wirkung einer nur kurjszylindrisehen Öffnung in einer Wand von beispielsweise 3·175 ram Stärke. Die Mündung der Austrittsöffnungen einheitlicher Querabmessung direkt in den großen Kanal 46 des Armes 23 ist vom Standpunkt einer auf ein Minimum reduzierten Ver-

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stopfung ideal.

öffnurigsdurchmesser von weniger als 3.1 mm sind wegen der erhöhten Verstopfungsgefahr nicht empfehlenswerte Je größer sie sind, umso mehr Luftdruck und Luftp;eschwindigkeit sind erforderlich, um bei Gefahr e;.ner anwachsenden Verstopfung Wasser am Einströmen au hindern. Man hat Durchmesser von 3*1 mn* biß 7-9'ram verwendet, aber Abmessungen von Ί·.7ΐωπ bis 6.3 mm berücksichtigen den Luftbedarf und die obigen Erwägungen besser. Bei der bevorzugten Ausftihrungsform der Erfindung ist eine Abmessung von 4.7 m« als Normaldurchmesser vorgesehen. Diese Abmessung ist klein genug, um das Einströmen von Wasser bei nur o,1133 nr/Min. Luft pro Gruppe zu vermeiden.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß die vorgesehenen Doppelzerstäubereinheiten dem Techniker die Schaffung von zwei Reihen unabhängig wirkender Zerstäuber erleichtern, bei denen die Lehren dee

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Walker Patentes 5· 15:5*682 angewandt sind, ohne daß zusätzliche Rohrleitungen erforderlich sind. Ja, die Doppelserstäubereinheifcen könnten sogar an den gleichen Sammelrohren, von denen die Kinzelz«rstäuber entfernt worden sind, ohne die geringste Veränderung in den Sammelrohren· angebracht werde». Wenn man die Sainraelrohre zwecks Bodenbefestigung der Zerstäuber umdreht, wird die Erfindung noch besser ausgenutzt. ,

Freiheit von Verstopfung in einem äußerst zuverlässigen Umfang wird bei Befolgung der in dem besagten Patent dargelegten Grundsätze zusammen mit den hier offenbarten Merkmalen erzielt.

Durch die' Anbringung der Doppel- oder EinaelKerstSuber am Boden der Saramelrbhre und Anordnung eines Ablaßrolires direkt unter jeder Gruppe von Austritte-Öffnungen sind geringe Luftströrae ohne die Gefahr trocknenden Schlamms in den Sammelrohren tragbar. Indem die Ablnßrohre kurz genug bemessen werden,

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um als 'zusätzliche Austrittsöffnungen zu dienen, kann der Luftstrom um ein Vielfaches ohne die Entstehung übermäßigen Rückdrucks erhöht werden, obwohl die Austrittsöffnungen so klein sind, daß Wasser bei den geringen Luftstrorageschwindigkeiten nicht einströmen kann. Das ermöglicht die Pestsetzung einer Normal-Austrittsöffnungsgröße oder von höchstens zwei Größen. Natürlich kann man leicht in Ausnahmefällen andere Größen vorsehen. Wenn man die Rohre 4£ so kurz ausbildet (1o cm bis 2o cm sind ausreichend), daß Wasser in ihnen während der Durchlüftung nicht stehenbleiben kann, wird ihr Verstopfen vermieden. Selbst bei normalen Luftströmen» die niedriger als das normale Minimum sind, kann ein Verstopfen der Rohre 42 durch tägliches Durchblasen der Rohre 42 vermieden werden. Das geschieht entweder durch kurze Erhöhung des Luftstromes oder durch kurzes Abschalten. Im letzteren Pail füllen sich die Rohre mit Wasser und bei Wiederaufnahme der Luftzufuhr gibt das anfänglich angestiegene ausstreuende Wasser die Rohre frei und ein Luftstoß folgt.

BADORtGfNAl

Einige Vorteils der Erfindung sind auch bei Freisetzung von Gas oder Luft in einem Ganraiftriebsrohr erzielbar. Während zuvor ein langes, normalerweise flüssigkoitsdichtes Ablaßrohr verge.?ahon war, das von eine.a Zerstäuber nach unten verlief, kann raan eine bessere Verstopfungsfreiheit dadurtch erzielen, daß Gas ständig entweicht oder in kleinsten Itengen ausströmt. Eine solche Vorrichtung eignet 3ich auch besser bji veränderlichen Gasaustrifctsgeschwindigkeiten, wenn solche veränderlichen Geschwindigkeiten erwünscht sind.

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Claims (1)

1. - 55 -

   Patentansprüche

   1.) Zerstäibergerät sür-Erzeugung einez? Gasauftriebssäule nit feinverteilten Blasen in einer Flüssigkeit, nit Mitteln, welche einen Kanal-bilden, einer Zufuhröffnung, welche zu dem Kanal führt, Haupt-■ öffnungen, die auf einem ersten Niveau von dem Kanal ausgehen und einer HilfsÖffnung auf einem tieferen Niveau, die auch von dem Kanal ausgeht,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß der Abstand zwischen den Niveaus bei Zufuhr von genügend Gas durch die Zufuhröffnung, ausreicht, um in dem Gas an den Hauptöffnungen (3Ό einen Druck aufrechtzuerhalten, welcher in der Lage 1st, eine gleichmäßige Strömung durch die 'Hauptcffnungen zu gewährleisten und einen Eintritt von Flüssigkeit in die Hauptöffnungen zu verhindem, der aber nicht wesentlich größer ist als

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   hierfür notwendig, während Gas langsam durch die Hilfscffnung (42) herausperlt.

   2.) Zersteubergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Hauptöffnungen (?1) so angeordnet sind, daß sie das Gas zu einer Gruppe von Aufstiegspunkten verteilen, die hinreichend getrennt sind, damit das Gas anfangs getrennt aufsteigt, und andererseits hinreichend dicht beieinander liegen, damit sie zur Bildung einer konzentrierten GasauitriebssSule zusammenwirken.

   3.) Zerstaubergerät nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Hilfs$Sffnungen (42) in der Nähe der Hauptöffnungön liegen, so daß, wenn ©ine merkliche

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   y? -

   Menge von Gas durch die Hilfsöffnungon (4-2) tritt, es in das Aufstiegsmuster aufsteigt, welches von den Haaptöffnungen (3Ό gebildet wird.

   %·) Zerstäubergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,

   daß die Hauptöffnungen (3*1) in verschiedenen, voneinander getrennten Gruppen angeordnet sind.

   5·) Zorstäubergerät nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet,

   daß Hitüel 2sum Zuführen von Druckluft durch die Zufuhröffnungen (38) zum Belüften der Flüssigkeit vorgesehen sind.

   6.) Zerstäubergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3»

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   358 -

   dadurch

   daß es auf der Unterseite ©ines befestigt ist, wobei die Zufutiröffmaig (3S) dem Verteilerrohr (16) in Verbirahmft· steht;.

   7.) Zersta lbGi'gerät nach einem der Ansprache

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Querschnittsfläche der HilfsÖffnung (42) wesentlich größer als die der zugehörigen Hauptöffnungen (31) ist.

   8.) Zerstäibergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und Anspruch 4-,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß jeder Gruppe von Hauptöffnungen (3Ό eine HilfsöCfnung (42) zugeordnet ist und die Querßchnitbsflochen der Hilfsöffimn^en wesentlich

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   größei sind als die der zugehörigen Haupböffnungen»

   9·) Zersfckubergerät .nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,

   daß die Hauptöffnungen (31) einen Durchmesser von ur.gefähr 3 mm besitzen, um im wesentlichen frei von Verstopfung durch Schwebeteilchen in gesiebtem'Gas-zu "Bein.-

   1o.) Zerstaubergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,

   daß d:> β Hauptöffnungen (31) in zwei getrennten, Gasauftriebssäulen erzeugenden Gruppen angeordnet sind, die mit dem gleichen Kanal (23) in Verbindung stehen und eine einzige Zufuhröffnung (358) besitzen.

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   11.) Zeratäubergerät nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet,

   daß dl? Zufuhröffnung (J8) in einer ?,ur Anbringung und Verbindung mit einem Verteilerrohr geeigneten und vorgesehenen Rauinform angeordnet ist.

   12.) Zerstäubergerät nach Anspruch 11,

   dadurch gekennzeichnet, >

   daß di<2 beiden Gruppen von Hauptöffnungen (31) zu beiden Seiten des Verteilerrohres (16) angeordnet sind, so daß eine MehrEahl solcher Zerstäubergerfite lings eines Verteilerrohres (16) montiert lijihen von solchen Gruppen ergibt.

   13·) Zerstäibergerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurci gekennzeichnet,

   BfD <

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   daß di 5 Wandungen des Gerätes von der Zufuhröffnung (j58) mi den Hilfsöffnungen nach unten geneigt sind, ίο daß Schlamm durch die letzteren (42) hin- - ausgespült wird.

   Zerstäabergerät nach Anspruch '15* ■' dadurch gekennzeichnet.,

   ■daß dia oberen Wandungen des Gerätes von der Zufuhröffnung (38) zu den Gruppen von Hauptöffnungen (3O nach unten geneigt sind, so daß bei Umkehrung zur Montage auf der Oberseite des Verteil lerrohces unter Weglassung der HilfsÖffnungen Schlanitt* in dem Kanal durch die Zufuhröffnung in das Verteilerrohr gespült wird.

   15·)· Zerstäubergerät nach einem der Ansprüche 1Ί bis

   dadurch gekennzeichnet,

   daß es aus Kunststoff hergestellt ist

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   16·) SeratSube^fs^lt w&efa 'M&a^w^k 15

   dadurc ι

   daß dec· gemeinsame Kanal und die Gruppe** von Hauptöftnuug©n aus zwei idsrifei^©^^ gußteilen besteht, die miteinander

   .) Zerstäubergeipät nach Anspruch 11, dadure 1 gekennzeichnet,

   daß die Hauptöffnungen (31) rohrförmig ausgebil- ^ döt siid, wobei zwei parallele Rohre jeder Gruppe

   in einer Richtung münden und zwei parallele Rohre jeder Gruppe in entgegengesetzter Richtung.

   18·) Zerstä lbergerät nach einem der Ansprfiche 1 his 1?_t dadure 1 gekennzeichnet,

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   (42) -ίο bis So cm un*e^ a«ie der fiaupftöffnungen liegen. ■

   19·) 2erstänbergerät nftäh eiiiea der Anspjpüche i bis dadurch gekennzeichnet,
   daß di« Hilfsötfnuiigen (*&} nach^ unten hin

   2o.) Verffih-^en zum Betreiben eines Zerstäuberger^tee nach fenefii der Ansprüche. *I bis 3,

   h gekennzeichnet

   daß da ; Zeratäubergerät unter Flüssigkeit angeoi'd

   itet uni öas d^rch ^i^ !^^%

   Oben pQSc^wiftdip^it ^u^i^rt idrd, daß infolge der iafcr^Ömung durcii die Hauptöffnungen genügend Ifäcfcdraoic entsteht, daß das Gas auch durch die HilfsöCfnung austritt.

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