DE1952287A1

DE1952287A1 - Verfahren zur Belueftung einer Fluessigkeit sowie Vorrichtung zur Ausuebung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1952287A1
Application number: DE19691952287
Authority: DE
Inventors: Fries Hjalmar Elias
Original assignee: Stenberg Flygt AB
Current assignee: Xylem Water Solutions AB
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 1969-10-17
Publication date: 1970-06-11
Also published as: CH493263A; ES372861A1; BE740771A; FR2021562A1; NL6915708A; GB1268426A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Belüftung von Flüssigkeiten, beispielsweise Gewässern, Rohwasser, Abwasser, Schlamm o.dgl. durch Einleiten von Luft unter Ueberdruck in die Flüssigkeit, sowie auf eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.

Bei bekannten Verfahren für derartige Belüftung verwendet man Lüfter, Kompressoren oder Ventilatoren - im folgenden gemeinsam als Gebläse bezeichnet - die Luft durch Rohrleitungen nach unten durch Diffuseren oder andere Vorrichtungen, die der Verteilung der Luft in der Flüssigkeit dienen, in die Flüssigkeit pressen. Derartige Anordnungen sind indessen mit Nachteilen sowohl wirtschaftlicher als auch betriebstechnischer Art behaftet. Die Aggregate werden dabei gewöhnlich in Maschinen-

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räumen oder zumindest auf Unterbauten oder Gestellen aufgestellt und die Rohrleitungen für die Druckluft oft sehr lang. Ein anderer Nachteil bei diesen Aggregaten besteht darin, dass sie störende Lärmgeräusche an die Umgebung abgeben, die sowohl vom Gebläse als auch dessen Antriebsmotor sowie vom Transport der Luft durch die Rohrleitungen herrühren.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, diese Nachteile zu beseitigen und besteht hauptsächlich darin, dass die druckerhöhende Maschine (Gebläse) zumindest während des Betriebes hauptsächlich in die Flüssigkeit versenkt und dabei Luft über ein Einsaugrohr zugeführt wird, dessen Einsaugöff- , nung, beispielsweise auf an sich bekannte Art und Weise durch einen Schwimmer getragen, oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche mündet.

Die zur Durchführung des Verfahrens eingesetzte Anordnung besteht dabei aus einem Gebläse, das hauptsächlich in das zu belüftende Medium versenkt ist und am Auslauf des Gebläses einen Luftdruck ergibt, der den Druck des umgebenden, belüfteten Mediums im Ruhezustand übersteigt.

Durch die Erfindung vermeidet man einerseits die obengenannten Nachteile, andererseits gewinnt man darüber hinaus den Vorteil gegenüber bekannten Verfahren und Anordnungen, dass man Platz spart, da das gesamte Aggregat ja im Wasser versenkt ist, sowie dass der Antriebsmotor infolge der wirkungsvollen Kühlung durch das umgebende Wasser wesentlich höher belastet werden kann, als dies sonst möglich wäre. Ein weiterer Vorteil, den man ebenfalls erreicht, ist, dass die beim Verdichten der Luft erzeugte Wärme der umgebenden Flüssigkeit zugeführt werden kann, was in mehrfacher Hinsicht Bedeutung haben kann. Somit erhält man beispielsweise beim Belüften von Abwasser durch eine solche Erwärmung einen gründlicheren bakteriellen Abbau des Schlammes. In der Praxis hat nämlich der Schlamm sonst eine Temperatur, die oft die für den Prozess optimale weit unterschreitet. Im Winter kann auch eine verhaltnismässig geringe Temperaturerhöhung eine bessere Reinigung mitsichführen. Beim Belüften von Fischzuehtbassins erzielt man günstigere Zuwachsbedüagungea für die Fische während des Winterhalbjahres.

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. Durch die Erfindung umgeht man somit besondere Kühleinrichtungen am Gebläse und der Motor kann kleiner bemessen werden. Dies führt direkte wirtschaftliche Einsparungen bei der Herstellung mit sich, aber auch die Hantierbarkeit des Aggregates wird verbessert. ·

Da Gebläse oft gegen Vibrationen aufgrund grosser umlaufender Massen und hoher Drehzahlen empfindlich sind, hat der vibrationsdämpfende Effekt des Wassers auch die Wirkung, dass Lager und andere Maschinenteile geschont werden und eine längere Lebensdauer erhalten.

Es ist bereits bekannt, dass man Luft in eine zu belüftende Flüssigkeit einsaugen kann, indem man einen Unterdruck in der Flüssigkeit erzeugt. Dies erfolgt gewöhnlich mit versenkbaren propellerversehenen Strombildnern oder einer versenkbaren Pumpe, deren Auslaufstrahl eine Düse passiert. Aufgrund der hohen Flüssigkeitsgeschwindigkeit, die diese Maschinen hervorrufen, wird der Druck in der Flüssigkeit ausreichend gesenkt, um Luft einzusaugen. Die Funktion dieser Maschinen ist jedoch davon abhängig, dass die Flüssigkeit in hohe Geschwindigkeit versetzt wird, was grosse Leistungsverluste ergibt. Diese Verluste sind teils auf Strömungsverluste; in der Flüssigkeit zurückzuführen, teils darauf, dass die gerichtete Strömung rasch aufgrund der Einmischung der Luft mit niedrigem spezifischem Gewicht nach oben zur Flüssigkeitsoberfläche abgelenkt wird. Dadurch werden die Luftblasen sehr bald nach oben zur Flüssigkeitsoberfläche geführt und die Berührungszeit zwischen Luft und Flüssigkeit wird kürzer.

Dies vermeidet man durch die vorliegende Erfindung dadurch, dass die Luft durch das Gebläse auf einen Druck verdichtet wird, der den Druck der Flüssigkeit im Ruhezustand in der Tiefe übersteigt, in der die Luft eingeblasen wird.

Die Luft kann damit so in die Flüssigkeit eingeführt werden, dass sich die Flüssigkeitsmasse hauptsächlich im Ruhezustand verbMbt.

Ein äusserst vorteilhafter Nebeneffekt, den man durch die Erfindung erzielt, besteht darin, dass die Gebläse eine bedeutende Luftmenge fördern, die das Gebläse in versenktem Zustand umströmen kann und die schalltragenden Eigenschaften

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des Wassers radikal verändert. Das Wasser verhält sich somit wie ein poröses Medium und in der Grenzfläche- einer ^eaen Luftblase entsteht eine Schallreflexion. Dieser Effekt wurde .früher im Zusammenhang mit der Belüftung von Wasser nicht beachtet oder ausgenützt. Bei der erfindun£Sgemässen Vorrichtung verwendet man somit das Medium, das behandelt, d.h. belüftet wird, auch zur Aufnahme des Gebläses, zur Schalldämpfung von von diesem und dessen Antriebsmotor ausgehenden Geräuschen sowie zur Vibrationsdämpfung in Gebläse.

In natürlichen Gewässern ermöglicht die Erfindung eine Belüftung mit praktisch unmerklichem Eingriff in die Natur. Dies ist von gross em Wert, eta ja die Gewässer imner mehr verschmutzt werden, wobei ausserclem immer mehr Wasserfälle und Stromschnellen, die das Wasser, früher wirksam belüfteten, statt dessen für die Versorgung mit elektrischer Energie in Anspruch genommen werden.

Die -Erfindung sei nun näher im Anschluss an beiliegende Zeichnungen beschrieben, die verschiedene Ausführungsformen derselben darstellen. Dabei zeigen:

Fig. la als Beispiel ein auf den Boden eines Gewässers versenktes Gebläse, von der Seite gesehen, die gleiche Maschine von oben, ein Beispiel eines in einem Behälter an Schwimmern aufgehängten Gebläses, im Vertikalschnitt, ein Beispiel eines am Ausblasrohr aufgehängten Ge-" biases,

ein Gebläse von der Seite, auf Beinen auf dem Boden eines Behälters aufgestellt, ein Geblase mit waagrechter Antriebswelle, auf dem Boden eines Gewässers stehend.

Das in den Figuren la und Ib gezeigte Gebläse steht durch sein Eigengewicht auf dem Boden. Die Maschine wird durch einen Elektromotor angetrieben, der in Kugellagern 2 gelagert und wasserdicht gekapselt ist. Die Welle ist durch eine Dichtung abgedichtet und direkt oder über eine Wellenkupplung mit einem Gebläse 4 verbunden. Diesem wird Luft über ein Saugrohr oder einen Saugschlauch 5 zugeführt, der in Verbindung mit der Atmosphäre steht. Wenn ein Saugschlauch verwendet wird, kann dieser an einem Schwimmer 6 befestigt sein, um das Einsaugen

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Fig.	Ib
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4
Fig.	5

von Wasser zu verhindern. Der Schlauch kann wie eine Schnorchel geführt oder mit einem Deckel versehen sein, der als Spritzschutz ausgeführt ist, Der Spritzschutz kann auch ein Luftfil-* ter und eventuell einen Schalldämpfer enthalten. Auf dem Gebläse sind Anordnungen 7 zur Verteilung der Luft im Wasser befestigt, beispielsweise poröse Körper, durch die die Luft geblasen wird. Ein oder mehrere Ventile 8 sind so angeordnet, dass sie ein Eindringen von Wasser in das Gebläse verhindern, wenn letzteres nicht arbeitet.

Die Stromzufuhr zum Elektromotor erfolgt über ein Kabel Falls das Aggregat nicht direkt von Land aus mit einem Hebezeug zu erreichen ist, befindet sich ein aufblasbarer Ring 10 um den Motor. Der Ring kann über einen Luftschlauch 11 ausgeblasen werden und damit den erforderlichen Auftrieb erzeugen, damit das Aggregat an die Oberfläche steigt und sich an Land ziehen lässt. Selbstverständlich kann das Aggregat auch an Schwimmern im Wasser hängen.

Eine andere Ausführungsform der .Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei ist das Gebläse direkt an Schwimmern 12 befestigt. Die Einsaugöffnung ist nach oben direkt der Atmosphäre zugewandt. Das Gebläse treibt Luft durch ein Rohr oder einen Schlauch 15 zu den Ausblasvorrichtungen 14. Wenn man das Ausblasrohr einen TJ-förmigen Bogen über der Wasseroberfläche beschreiben lässt, kann man ein Eindringen von Wasser durch das Ausblasrohr in das Gebläse verhindern, wenn letzteres stillsteht.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung geht aus Fig. hervor. Das Aggregat ist hier über das Ausblasrohr 16 direkt an einem ortsfesten Rohr befestigt, das zu Ausblasanordnungen in der zu belüftenden Flüssigkeit führt. Die Befestigung 18 kann aus einer üblichen Flanschverbindung bestehen oder ein Schnellverschluss sein.

Noch eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig. Bas Gebläse einschliesslich Motor ist hier auf einem Gewässerboden auf Beinen 19 aufgestellt, die gleichzeitig die Zuleitung für die Luft zu den an den Beinen befestigten Ausblasyorrichtungen 20 darstellen.

Schi ie sei ich zeigt Fig. 5 noch eine Ausfiihrungsform der Erfindung, wobei das Gebläse aufgrund seines Eigengewichtes auf

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dem Gewässerboden steht. Das Gebläse saugt Luft durch eine Saugleitung 21 aus der Atmosphäre an. Die Luft wird durch eine auf dem Boden verlegte Druckleitung 22 geleitet und durch Zuleitungsschläuche 23 den Ausblasvorrichtungen oder anderen Anschlüssen 24 zugeführt. Die Ausblasvorrichtungen sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an Schwimmern 25 aufgehängt. Diese Ausführung gestattet, den Abstand der Ausblasvorrichtungen von der Wasseroberfläche vorzugeben und man kann dadurch die ausströmende Luftmenge für jede einzelne Ausblasvorrichtung überwachen.

Obgleich die Erfindung im Anschluss an einige Ausführungsbeispiele derselben beschrieben wurde, kann sie dennoch beliebig im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche abgewandelt

■ werden.

■'...-. Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche.

1. Verfahren zur Belüftung von Flüssigkeiten, beispielsweise Gewässern, Rohwasser, Abwasser, Schlamm o.dgl. durch Einleiten von Luft unter Ueberdruck in die Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die druckerhöhende Maschine (Gebläse) zumindest während des Betriebes hauptsächlich in die Flüssigkeit versenkt und dabei Luft über ein Einsaugrohr zugeführt wird, dessen Einsaugöffnung, beispielsweise auf an sich bekannte Art und Weise durch einen Schwimmer getragen, oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche mündet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft durch am Auslauf des Gebläses vorgesehene Verteilerorgane, wie Schaumstoffbelüfter o.dgl. fein verteilt wird.

3. Anordnung zur Belüftung einer Flüssigkeit, beispielsweise Rohwasser, Abwasser o.dgl., nach dem im Anspruch 1 und 2 genannten Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Gebläse (druckerhöhende Blasmaschine) besteht, das hauptsächlich in die zu belüftende Flüssigkeit versenkt und dazu vorgesehen ist, Luft durch ein Einsaugrohr anzusaugen, dessen Einsaugöffnung oberhalb der Oberfläche der zu belüftenden Flüssigkeit mündet und dass am Auslauf des Gebläses ein Luftdruck entsteht, der den Druck des umgebenden zu belüftenden Mediums im Ruhezustand übersteigt.

4. Gebläse nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem flüssigkeitsdicht verkapselten Motor zu einem ganz oder teilweise in die Flüssigkeit versenkbaren Aggregat zusammengebaut ist. .

5. Gebläse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennze ichnet, dass es mit Verteilerorganen versehen ist, die mit der Ausblasöffnung des Gebläses direkt oder über Rohre, Schläuche oder Druckkammern in Verbindung stehen und zur Aufgabe haben, die eingeblasene Luft in der Flüssigkeit zu verteilen.

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6. Gebläse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g ek e η η ze ic h-n-e t, dass es und die Verteilerorgane zu einer Einheit zusammengebaut sind.

7. Gebläse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass.es so ausgeführt ist, dass sich beim Versenken in eine Flüssigkeit der Motor nach unten wendet, sowie dass das Gebläsegehäuse mit Trägerorganen versehen ist, beispielsweise mit Beinen in Form von Rohren, die zur Aufstellung auf dem Gewässerboden dienen und an die Verteilerorgane angeschlossen werden können.

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