DE2226363C3 - Vorrichtung zum Lösen eines Gases in Wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lösen eines Gases in Wasser gemäß dem Oberbegriff des vorstehenden Patentanspruchs 1.

Vorrichtungen zum Lösen von Gas in Wasser finden beispielsweise bei der Abwasseraufbereitung Anwendung, um dem Wasser Sauerstoff für den aeroben Stoffwechsel von Mikroorganismen zuzuführen.

Bei einer aus der US-PS 27 50 328 bereits bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art besteht das Flügelrad aus einer ebenen Radscheibe und ani deren Oberseite angeordneten, im wesentlichen radial verlaufenden und weit über den Außenrand der Radscheibe hinausragenden Flügeln. Das Flügelrad ist nahe dem Behälterboden angeordnet, und das Gas wird mittig unter dem Flügelrad durch einen Einlaß im Behiilterboden eingeleitet.

Bei der bekannten Vorrichtung gelangt also das unter der Radscheibe aufsteigende Gas zunächst in die Zwischenräume zwischen den über den Radscheiben umfang hinausragenden Flügeln. Es hat jedoch gezeigt, daß entgegen der üblichen Ansicht bei derartigen Anordnungen das Gas nicht in diesen Zwischenräumen fein verteilt wird, sondern vielmehr das Bestreben zeigt, an den Flügelrückseiten einen Film zu bilden und entlang dieser Flügelrückseiten nach außen zu strömen. Das Gas erreicht daher nur einen relativ kleinen Teil des radial nach außen strömenden Wasservolumens. Die allgemein bei solchen Vorrichtungen angestrebte Wirkung, die Auflösung eines möglichst hohen Anteils des in das Wasser eingeleiteten Gases zu erzielen, kann deshalb nur unvollkommen erreicht werden.

Um die Vielfalt der bisher gemachten Versuche zur Erzielung einer möglichst vollkommenen Auflösung des eingeleiteten Gases im Wasser aufzuzeigen, werden nachstehend einige weitere bekannte Bauarten von Begasungsvorrichtungen erwähnt.

Bei einer aus der US-PS 23 84 952 bekannten Vorrichtung ist ein Flügelrad mit einer ebenen Radscheibe und sowohl an dessen Oberseite als auch an dessen Unterseite angeordneten, radial über den Radscheibenrand beträchtlich überstehenden Flügeln vorgesehen. Das Gas wird wiederum direkt unterhalb der Radscheibe eingeleitet.

Bei einer anderen, aus der FR-PS 20 36 474 bekamnten Vorrichtung ist eine feststehende, suppentellcrfcrmige Leitscheibe mit einer großen mittigen Bohrung und einer Vielzahl von Leitblechen vorgesehen, und in der von der konischen Leitscheibe gebildeten Mulde ist ein Propeller angeordnet, der eine allseitige Radialströmung erzeugt, in welche von unterhalb des Propellers Gas eingeleitet wird.

Eine noch weitere, aus der BE-PS 5 41 188 bekannte Vorrichtung weist eine Radialdüsenanordnung auf, in welcher mit Hilfe eines Rotors von oben eingeleitetes Gas mit von unten zuströmender Flüssigkeit vermischt und durch die Radialdüsenanordnung wieder in das Flüssigkeitsvolumen zurückgeführt wird.

Trotz der Verschiedenheit ihrer Bauarten weisen alle oben beschriebenen bekannten Vorrichtungen hinsichtlich ihrer Arbeitsweise die Gemeinsamkeit auf, daß Gas und Flüssigkeit sofort miteinander vermischt werden und sodann diese Mischung radial/tangential nach außen geschleudert wird. Das hat zur Folge, daß sich Flüssigkeit und Gäsblasen mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit innerhalb der Radial/TangentiaJslrömung bewegen, was eine entsprechend kurze Verweilzeit der Gasblasen in der Flüssigkeit zur Folge hat. Die bekannten Anordnungen können daher trotz des teilweise erheblichen technischen Aufwandes keinen vollkommenen Auflösungserfolg bringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art im Sinne einer erfolgreicheren Auflösung des Gases im Wasser zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des vorstehenden Anspruchs 1 angegebene Maßnahme gelöst.

Der erfindungsgemäße radiale Überstand der Radscheibe über die Flügel des Flügelrads hat zur Folge, daß die an der Flügelradoberseite durch die Flügel erzeugte Wasserströmung verhältnismäßig gleichmäßig, relativ scharf begrenzt über den Radscheibenrand nach außen strömt und daher ein starkes und steiles Geschwindigkeitsgefälle zwischen dieser Strömung und dem darunter befindlichen angrenzenden Wasser vorhanden ist. Dies hat zur Folge, daß das zur Flügelradunterseite hin eingeleitete Gas, welches sich in Form von Blasen relativ langsam radial zur Flügelradaußenkante hin bewegt, dort beim Aufsteigen in den Grenzbereich der schnellen, horizontalen Strömung gelangt, wobei die Gasblasen aufgrund der Scherwirkung in feine Blasen zerrissen werden. Aus der anfänglich sehr großen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Gasblasen und dem Wasserstrom und aufgrund der durch die Feinheit der Blasen bedingten geringen Steiggeschwindigkeit ergibt sich eine relativ große Verweilzeit der feinen Gasblasen im V/asser und eine gegenüber bekannten Anordnungen beträchtlich gesteigerte Berührungsintensität des Gases mit dem Wasser, was zu einer merklichen Verbesserung der Gasauflösung in Wasser führt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen schemaüschen Schnitt durch die Vorrichtung,

F i g. 2 eine die Vorrichtung mehr im einzelnen zeigende Ansicht,

Fig.3 eine Draufsicht auf das Flügelrad der Vorrichtung, und

F i g. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Flügels des Flügelrads.

Gemäß Fig. I ist in einem Wasser- oder Abwasser-

aufbereitungsbehälter 10 ein Flügelrad 12 mit vertikaler Welle 14 angeordnet. Durch ein Zuleitungsrohr 18 und einen unterhalb des Flügelrads 12 angeordneten Düsenring 16 wird Luft in den wassergefüllten Behälter eingeleitet.

Wie insbesondere aus den F i g. 2 >ind 3 ersichtlich ist, weist das Flügelrad 12 eine kreisrunde Radscheibe 22 und an deren Oberseite Flügel 20 auf. Die Außenkanten 26 der Flügel 20 sind um ein beträchtliches Stück mit Bezug auf die Außenkante 24 der Radscheibe 22 radial zurückgesetzt. An ihrer Unterseite ist die Radscheibe 22 mit einer konischen Verkleidung 25 versehen.

Das Flügelrad 12 wird durch einen Motor 30 über ein Getriebe 32 und die vertikale Welle 14 angetrieben, welch letztere mittels einer Kupplung 36, 38 mit dem Flügelrad verbunden ist. Das umlaufende Flügelrad 12 erzeugt an seiner Oberseite eine nach außen gerichtete Wasserströmung, in welche die aus dem Düsenring 16 aufsteigenden und sich an der Unterseite der Radscheibe radial nach außen bewegenden Luftblasen an der Radscheibenaußenkante 24 hineingelangen. Die Luftblasen werden beim Eintritt in der Wasserströmung fein verteilt und die so hergestellten feinen Luftblasen werden vom Wasserstrom mit nach außen transportiert. Aufgrund des relativ großen Geschwindigkeitsunterschiedes zwischen der Wasserströmung und den eintretenden Luftblasen und dem sich ergebenden langen Weg der fein zerteilten Luftblasen durch das Wasser bis zum Erreichen der Wasseroberfläche ergibt sich eine lange Verweilzeit der Luftblasen im Wasser und eine starke Berührungsintensität zwischen der Luft und dem Wasser, wodurch eine gute Sauerstoffdurchsetzung des Wassers im Behälter erzielt wird.

F i g. 1 zeigt schemaiisch den typischen Weg der

ίο Luftblasen und der sich einstellenden Wasserströmungen. Der Wasserstrom teilt sich außen in eine oberen ringförmigen Strudel 19, der etwa zur Mitte des Flügelrads 12 zurückströmt, und in einen unteren äußeren Ringstrom 21, der entlang des Behälterrandes abwärts verläuft.

Gemäß den Fig.3 und 4 stehen die Flügel 20 radial und sind durch Streben 39 abgestützt, die jeweils an den Flügeln und an der Radscheibe 22 angeschweißt sind. Die Flügel 20 können jedoch auch unter einem Winkel zur Radialrichtung verlaufen.

Gemäß Fig. 2 beträgt der Radialabstand der Flügelaußenkante 26 vom Radscheibenrand 24 beim dargestellten Ausführungsbeispiel etwa die Hälfte sowohl der Höhe als auch des gegenseitigen Abstandes der Flügel 20.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Lösen eines Gases in Wasser, mit einem in das Wasser eingetauchten, um eine vertikale Achse umlaufenden Flügelrad, welches eine kreisrunde Radscheibe und an deren Oberseite eine Vielzahl von Flügeln aufweist, und mit einer das Gas unmittelbar unter dem Flügelrad einleitenden Gaszuleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheibe (2) radial über die Flügel (20) hinausragt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheibe (22) an ihrer Unterseite mit einer konischen Verkleidung (25) versthein ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuleitung als unterhalb der konischen Verkleidung (25) und konzentrisch zu dieser angeordneter Düsenring(16)ausgebildet ist.

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