DE1965771C - Vorrichtung zur Einfuhrung von Gas in Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einführung von Gas in Flüssigkeiten, mit einem Hohlläufer mit an dessen Umfang angebrachten Zähnen und Gasaustrittsöffnungen, der mit dem Antrieb mittels as einer Hohlwelle verbu den ist, wobei die in Drehrichtung vorn gelegenen Zahnflanken ein«" größere Länge aufweisen als die hinteren. Derartige Vorrichtungen werden insbesondere zur Oxidation, Reduktion, Entkeimung oder Modifizierung von Wasser oder ande- 3" ren Flüsigkeiten verwendet.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus den deutschen Patentschriften 343401 und 961795 und aus der deutschen Auslegeschrift 1032719 bekannt. Unbefriedigend an diesen Vorrichtungen ist, daß bei deren Verwendung die Menge des in der Flüssigkeit aufgenommenen oder gelösten Gases bezogen auf den Gasdurchsatz gering und der Verbrauch an Energie bezogen auf die gelöste Gasmenge hoch ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugründe, eine Vorrichtung zur Einführung von Gas in Flüssigkeiten zu schaffen, mit der die spezifische gelöste Gasmenge wesentlich erhöht und der spezifische Energieverbrauch beträchtlich verringert werden können.

Dies wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die längeren Zahnflanken rinnenförmig ausgebildet und die Gasaustrittsöffnungen in den Zahnlücken angeordnet sind.

Die positive Wirkung der rinnenförmig ausgebildeten Zahnflanken zeigt sich darin, daß eine große Gas menge, dit aus der Gasaustrittsöffnung austritt, in der Rinne bis zur Kante des Zahns strömt, wo es dem vom Kavitationszentrum ausgehenden Wasserschlag ausgesetzt wird. Infolge dieser Kavitation wird der Gasstrom in kleine Bläschen zerteilt, die so intensiven, hochfrequenten Pulsationen ausgesetzt werden. Dadurch werden die Voraussetzungen für eine hohe Löslichkeit des Gases geschaffen und gleichzeitig wird die Co Reibung erheblich verringert, da das den Läufer umgebende Medium ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch mit dem fünf- bis zehnfachen Gasgehalt ist und daher eine geringere Dichte hat. Die hydraulischen Bedingungen werden hierdurch vollkommen verändert, so daß man die Gesetze der elementaren Hydrodynamik nicht mehr anwenden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Einführung von Gas in Flüssigkeiten erhöht im Vergleich mit den bekannten Vorrichtungen den Ausnutzungsgrad des verblasenen Gases. So wird beispielsweise bei der Belüftung vor. Wasser mit hohem Sauerstoffdefizit ein Ausnutzungsgrad der verblasenen Luft an Sauerstoff von 70^e/. und mehr gewährleistet. Die Vorrichtung verbraucht bei optimaler Eintauchtiefe verhältnismäßig wenig Energie.

In Vergleichsversuchen wurden Läufer bekannter Art mit dem erfindungsgemäßen Läufer unter annähemü gleichen Bedingungen untersucht. Dabei ist festgestellt worden, daß sich mit dem letzteren gegenüber den bekannten Läuferformen die spezifische gelöste Gasmenge auf wenigstens 250% erhöhen und der spezifische Energieverbrauch auf wenigstens etwa 28 0 0 senken läßt.

Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei deren Anwendung für die Belüftung von Wasserbecken ist auch darin zu sehen, daß sie, da sie in beträchtlichen Tiefen eingesetzt werden kann und die Wassermasse nur in eine unbedeutende Bewegung versetzt, günstige Bedingungen für die Belüftung von unter Eis liegenden Wasserbecken schafft. Die Reste der austretenden Gase bilden eine isolierende Zwischenschicht, die das Tauen des Eises in einer geringen Entfernung von der Vorrichtung verzögert. Da. Wasserbecken wird auch bei starkem Frost keiner zu sätzlichen Kühlung ausgesetzt. Die Verwendung unter Eis verringert nicht die Wirksamkeit der Vorrichtung Dies trifft auch für den Fall zu, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in Reinigungsanlagen bei Vorhandensein einer Schaumschicht verwendet wird.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Läufers und

F i g. 3 eine perspektivische Teilansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Läufers.

Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung zur Einführung von Gas in Flüssigkeiten enthält einen Hohlläufer 1 (Fig. 1) mit einem Verbindungsflansch2 und eine Hohlwelle 3, die in einem rohrförmigen Halter 4 auf Lagern 5 montiert ist. Im oberen Teil der Hohlwelle 3, der sich während der Arbeit der Vorrichtung über dem Flüssigkeitsspiegel befindet, sind Schlitze 6 für den Durchtritt des Gases in den Ini:enraum des Läufers 1 vorgesehen.

Der Innenraum des rohrförmigen Halters 4 steht seinerseits mit der Quelle des in der Flüssigkeit zu verteilenden gasförmigen Mediums, beispielsweise mit der Atmosphäre über Spalte in einer Dichtung 7 und einer Montageplatte 8 in Verbindung. Die Hohlwelle 3 ist mit einem Elektromotor 9 verbunden.

Am Umfang des Läufers 1 sind Zähne 10 (F i g. 2) angeordnet. Die vorderen, bei der Rotation des Läufers 1 auf die Flüssigkeit auflaufenden Zahnflanken 11 der Zähne 1· sind langer als die hinteren Zahnflanken 12. Die Zahnflanken 11 der Zähne 10 sind rinnenförmig ausgebildet. In den Lücken zwischen den Zähnen 10 sind Schlitze 13 vorgesehen, die für den Gasdurchtritt aus dem Innenraum des Läufers 1 in die den Läufer 1 umgebende Flüssigkeit dienen.

Die vorderen Zahnflanken 11 der Zähne 10 können sowohl gerade Kanten 14 (F i g. 2) als auch gewölbte

Kanten 14' (F i g. 3) haben. Die Vorrichtung zur Einführung von Gas in Flüssigkeiten arbeitet auf folgende Weise:

Der Läufer 1 (F i g. 1) wird in die Flüssigkeit so eingebracht, daß sich die Schlitze 6 in der Hohlwelle 3 über dem Flüssigkeitsspiegel befinden.

Bei der Rotation des Läufers 1 entstehen in den Lücken zwischen den Zähnen 10 Unterdruckzonen, wodurch es zur Ansaugung des Gases oder des Gaspemischcs kommt.

Das Gasgemisch oder Gas wird an der Grundplatte des Motors durch die Spalte in der Dichtung 7 und der Montageplatte 8, durch den Innenraum des rohrförmigen Halters 4, die Schlitze 6, die Hohlwelle 3 und den Innenraum des Läufers 1 angesaugt. Aus dem Innenraum des Läufers 1 tritt das Gasgemisch oder Gas über die Schlitze 13 in die den Läufer 1 umgebende Flüssigkeit aus.

Bei genügender Drehzahl des Läufers 1 eicht der in den Lücken zwischen den Zähnen 10 entstehende Unterdruckaus, um den hydrostatischen Druck zu überwinden und Gas in einer Tiefe von mehreren Metern anzusaugen.

In den Bereichen der Ablösung der Strömung von den Kanten 14 der Zähne 10 bilden sich Kavitationsbedingungen aus, wodurch die Gasfäden, welche sich von den Schlitzen 13 zu den Kanten 15 an den Flächen 11 entlang verschieben, in kleine Bläschen zerkleinert werden. Die Rinnenform der Flächen 11 begünstigt eine gerichtete Verschiebung der Gasstrahlen und schließt deren Ablösung von den Zahnflanken Il seitlich zur Rinne aus. Die kleinen Abmessungen der Gasbläschen gewährleisten deren langsames Aufsteigen sowie günstige Bedingungen für ihre Auflösung.

Die in den Ablösungszonen der Strömung von den Kanten IS entstandenen Kavitaüonsbedingungen erteilen den Gasbläschen eine Pulsation von hoher Frequenz, was den Ausgleich der f^rtialdrücke des Gases in dem gasförmigen und dem flüssigen Medium, die

ao sich berühren, beschleunigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Einführung von Gas in Flüssigkeiten, mit einem Hohlläufer mit an dessen Umfang angebrachten Zähnen und Gasaustrittsöffi.ungen, der mit dem Antrieb mittels einer Hohlwelle verbunden ist, wobei die in Drehrichtung vorn gelegenen Zahnflanken eine größere Länge aufweisen als die hinleren, dadurch ge-io kennzeichnet, daß die längeren Zahnflanken (11) rinnenförmig ausgebildet und die Gasaustrittsöffnungen (J 3) in den Zahnlücken angenet sind.

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