DE2263666B2 - Vorrichtung zur erzeugung oder foerderung der turbulenzbewegung in einer fluessigkeit oder in einem fluessigkeits- festkoerpergemisch - Google Patents
Vorrichtung zur erzeugung oder foerderung der turbulenzbewegung in einer fluessigkeit oder in einem fluessigkeits- festkoerpergemischInfo
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Description
ESe vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen
zur Erzeugung oder Förderung der Turbulenzteweguiig
in einer Flüssigkeit oder in einem Flussigkeits^es*orpergemiscn.
mit einer Gasblasen ausstoßenden Einrichtung, die aus einer umgestülpten Schale
besteht, welche an ihrer oberen Flache eine Öffnung
anweist, von der ein Rand herabhängt, der in das Innere
der umgestülpten Schale hineinragt wobei die untere Kante des Randes oberhalb der unteren Kante der
umgestülpten Schale angeordnet ist und Mittel vorgesehen sind, um ein unter Druck stehendes Gas in das
Innere der umgestülpten Schale einzuführen.
Bei Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung ergibt sich der Nachteil, daß keine oder nur eine sehr
begrenzt Turbulenzbewegung erzeugt werden kann. Bei oen bekannten Ausführungen dieser Art wird die
LuH an einer Stelle zugeführt die sich unterhalb der
umgestülpten Schalen befindet Hierbei bleibt es völlig
offen, ob die gesamte zugeführte Luft in die unterste
oder in eine der anderen umgestülpten Schalen eintritt Hinzu kommt daß beim Gegenstand der bekannten
Vorrichtungen ein Gleichgew.chtszustand erreicht wird,
bei dem der Flüssigkeitsspiegel in jeder der Schalen eine
bestimmte stationäre Höhe einnimmt In einem solchen Falle entwickelt sich ein fast stetiger Strom kleiner
Luftblasen, die durch die verschiedenen Schalen zu der Oberfläche des Bades aufsteigen. Diese Wirkungsweise
ist aber nicht geeignet eine nennenswerte Turbulenz hervorzurufen. »tu
Der vorliegenden Erfindung hegt die Aufgabe
zugrunde, eine starke Turbulenzbewegung in einer Flüssigkeit oder in einem Flüssigkeits-Festkörpergemisch
zu erzeugen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß ein Gaszufuhrrohr mit der
umgestülpten Schale an einer Stelle oberhalb der unteren Kante ihres Randes verbunden ist
Vorzugsweise ist die die Gasblasen ausstoßende Einrichtung in einer getrennten Kammer angeordnet,
die sich außerhalb des Behälters befindet und mit diesem über Leitungen verbunden ist
Das Steigrohr, welches oberhalb der öffnung in der
der Gasblasen ausstoßenden Einrichtung angeordnet ist und dabei so angebracht ist daß die mit Hilfe der
Einrichtung ausgestoßenen Gasblasen in das Innere des unteren Endes des Steigrohres eintreten, kann so
angeordnet sein, daß die Gasblasen durch dieses aufwärts steigen und dann aus diesem heraustreten.
Hierbei kann das Steigrohr mit einem Heizelement versehen sein.
Der Rand der die Gasblasen ausstoßenden Einrichtung kann sich aufwärts erstrecken und über die obere
Fläche der umgestülpten Schale vorspringen. Hierbei kann das obere Ende dieses Randes in einem gewissen
Abstand vom unteren Ende des Steigrohres angeordnet sein. Gemäß einer anderen Ausführung kann die obere
Seite der Schale mit dem unteren Ende des Steigrohres
I sein, wobei das obere Ende des Randes sich . >des Steigrohres befindet
; umgestülpte Schale kann gemäß einer bevorzuggsform einen oberen Tgü von kegel-
; umgestülpte Schale kann gemäß einer bevorzuggsform einen oberen Tgü von kegel-
• Gestalt aufweisen und mit dem unteren ι Teil verbunden sein.
Erfindung weist den Vorteil auf, daß durch die Inung des Rohres im Innera der umgestülpten
j eise weit bessere Steuerung bei der Bildung und Aussiäß der Gasblasen erzielt wird als bei den
ι Vorrichtungen.
baut sich ein Gasdruck im Innern Ilpten Schalen auf, wodurch die Oberfläche
t zunehmend nach unten abgedrückt wird, untere Ende des Rohres frei wird Hierdurch
i «in ldppvorgangartiges Abschleudern der relativ Gasblasen erreicht, was zu einer erheblichen
:nz der Bewegung der Flüssigkeit und damit zu starken Rühreffekt führt Außerdem bietet die
Erfindung einen maximalen Schutz gegen Verstopfung der Austiittsöffnungen des Gaszufuhrrohres, weil dieses
in einen Teil der umgestülpten Schale mündet, in welche praktisch niemals Flüssigkeit oder Schlamm hineingelangt
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben. Es
zeigt
F i g. 1 im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Hinrichtung
zum Ausstoßen! von Gasblasen innerhalb des Behälters angeordnet ist
F i g. 2 einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispieles von Vorrichtungen gemäß der Erfindung,
F i g. 3 im Querschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel derartiger Vorrichtungen,
F i g. 4 einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles von erfindungsgemäßen Vorrichtungen.
In Fig. t der Zeichnungen ist ein Behälter 10 dargestellt der eine Auslaßöffnung 11 und eine
Einfüllöffnung 12 aufweist und zur Aufbewahrung von Abwasserschlamm dienen kann. In diesem Behälter
könnte jedoch auch irgendeine andere Flüssigkeit oder ein Gemisch aus einer Flüssigkeit und Festkörpern
vorhanden sein, die miteinander vermischt werden sollen oder in welchen eine Turbulenzbewegung
gefördert werden soll, wie es oben bereits beschrieben ist. Die Flüssigkeit oder das Flüssigkeits-Festkörpergemisch
in dem Behälter ist mit der Bezugszahl 13 versehen. Es ist dort auch eine Einrichtung zum
Ausstoßen von Gasblasen vorgesehen, die allgemein die Bezugszahl 14 trägt und in dem Behälter 10 angeordnet
ist. und zwar in der Nähe des Behälterbodens. Diese Einrichtung ist auf irgendeine geeignete Auflage 14a
aufmontiert die am Unterteil des Behälters befestigt ist.
Die Einrichtung 14 weist eine aus die Auflage 14a aufmontierte umgestülpte Schale 15 auf, welche ein
oberes Teil 15a von im allgemeinen kegelstumpfförmiger Gestalt aufweist, das vollständig mit dem unteren
Teil 156 von zylindrischer Form verbunden ist. Weiterhin ist die obere Fläche dieser umgestülpten Co
Schale mit einer öffnung versehen, von der ein Rand 16 herabhängt welcher in das Innere der umgestülpten
Schale hineinragt Wie sich jedoch aus F i g. 1 ergibt, ist das untere Ende dieses Randes 16 oberhalb der unteren
Kante des zylindrischen Teiles 15b der umgestülpten Schale 15 angeordnet. Zusätzlich ragt der genannte
Rand 16 von der umgestülpten Schale aus auch nach . sn daß er sich oberhalb der öffnung erstreckt, die
darin angeordnet ist Zweckmäßigerweise besteht der Rand aus einem oder mehreren Rohrteflea
Die Einrichtung 14 ist auch mit Mitteln zur Einführung eines unter Druck stehenden Gases in das
Innere der umgestülpten Schale 15 versehen, und zwar an einer Stelle oberhalb der unteren Kante des Randes
16. Zweckmäßigerweise bestehen diese Mittel aus einem Rohr 17, welches an seinem inneren Ende mit
einem Durchlaß in dem kegelstumpfförmigen TeQ 15a der umgestülpten Schale 15 verbunden ist Das Rohr 17
ragt durch die Wand des Behälters hindurch und ist an seinem äußeren Ende mit Mitteln versehen, die die
Versorgung mit unter Druck stehendem Gas durchführen, (diese Mittel sind nicht dargestellt aber von
üblicher Form). Das unter Druck stehende Gas kann komprimierte Luft oder irgendein anderes Gas sein. Bei
Abwasserschlamm wird beispielsweise Methan verwendet welches vom Abwasserschlamm selbst abgegeben,
dann gesammelt und komprimiert wird. Welches Gas auch immer benutzt wird, so ist es doch leicht zu
verstehen, daß anfangs das Innere der umgestülpten Schale 15 ganz oder weitgehend mit der Flüssigkeit
oder dem Flüssigkeits-Festkörpergemisch 13 gefüllt wird. Wenn unter Druck stehendes Gas in das Innere
der umgestülpten Schale 15 aus dem Rohr 17 zugeführt wird, wird der Spiegel der Flüssigkeit oder des
Flüssigkeits-Festkörpergemisches im Innern der Schale heruntergedrückt um eine Tasche oder Blase zu bilden,
wie dieses in F i g. 1 mit der Bezugszahl 18 angedeutet ist. Wenn diese Tasche oder Blase bis auf die Höhe des
unteren Endes des Randes 16 heruntergedrückt ist, ergibt sich bei weiterem Herunterdrücken eine kuppen-Förmige
Ausbildung um die untere Kante des Randes. Eventuell bricht diese Kuppe unter der Einwirkung des
Druckes des Gases innerhalb der Schale zusammen, und das Gas entweicht dann in Form einer großen Blase 19
durch das Innere des genannten Randes, so daß die Blase dann vom oberen Ende des Randes durch die
Flüssigkeit oder das Flüssigkeits-Festkörpergemisch 13 nach oben aufsteigt wobei dieses dann gemischt oder
darin eine Turbulenzbewegung gefördert wird. Wenn einmal der Druck in der Tasche 18 durch das
Entweichen einer ersten Blase 19 abgebaut ist, steigt der Spiegel der Flüssigkeit oder des Flüssigkeits-Festkörpergemisches
in der Schale 15 so lange an, bis er wieder die untere Kante des Randes 16 bedeckt, so daß der
Zyklus sich wiederholt je mehr Druckgas, welches kontinuierlich durch das Rohr 17 strömt in das Innere
der Schale eintritt und eventuell wird dann eine zweite Blase 20 gebildet und freigelassen. Weitere Blasen
folgen dann in Intervallen.
F i g. 2 zeigt Mittel, ähnlich denen, die in F i g. 1 dargestellt sind, aber mit einem zusätzlichen Steigrohr
21, welches innerhalb des Behälters 10 angeordnet und darin mit Hilfe irgendwelcher vorteilhaften Auflagen
(nicht dargestellt) befestigt ist Dieses Steigrohr ist so angebracht daß sein unteres Ende oberhalb, aber mit
einem Abstand vom oberen Ende des Randes 16 angeordnet ist Weiterhin ist das untere Ende des
Steigrohres nach außen erweitert was mit 22 bezeichnet ist, um auf diese Weise sicherzustellen, daß Blasen, die
vom Rand 16 aufsteigen, in das Steigrohr eindringen. Außerdem kann das Steigrohr aus einer Doppelwandkonstruktion
bestehen oder mit einem Heizmantel 23 versehen sein, wie dies in Fig.2 veranschaulicht ist.
Dieser Mantel ist mit Rohren 24 und 25 verbunden, durch welche eine heiße Flüssigkeit hindurchströmen
kann, um das Steigohr 21 aufzuheizen und dadurch die
Wärme an die Flüssigkeit oder an das Flüssigkeits-Festkörpergemisch
in dem Steigohr weiterzuleiten. Mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß Darstellung in F i g. 2
wirken die Blasen (die mit der Bezugszahl 26 versehen sind) nach der Art eines Kolbens, so daß jede Blase s
einen Druck ausübt und hinter sich die Flüssigkeit oder das Flüssigkeits-Festkörpergemisch mitreißt, wodurch
die Zirkulationsbewegung durch das Steigrohr und ganz allgemein auch innerhalb des Behälters 10 selbst
gefördert wird.
F i g. 3 zeigt ebenfalls einen Behälter 10, welcher zur Aufnahme einer Flüssigkeit oder eines Flüssigkeits-Festkörpergemisches
13 dient, in welchem die Einrichtung 14 zum Ausstoßen der Blasen gemäß den obigen
Ausführungen befestigt ist Hier ist ebenfalls ein Steigrohr 21 vorgesehen, aber in diesem Falle ist das
untere Ende dieses Steigrohres mit der oberen Seite der umgestülpten Schale 15 verbunden, und das obere Ende
des Randes 16 ragt in das Steigrohr hinein, so daß es oberhalb des unteren Endes desselben angeordnet ist
Aus F i g. 3 ergibt sich ebenfalls, daß das untere Ende des Randes 16 vorzugsweise so angebracht ist, daß eine
Einengung oder ein reduzierter innerer Querschnittsbereich mit einem kleinen Abstand oberhalb des Bodens
des Randes angeordnet ist In Fig.3 wird dieses
dadurch erreicht daß man das untere Ende des Randes aus einem kurzen Rohrstück 27 herstellt, welches einen
inneren Durchmesser aufweist, der genau so groß ist wie der äußere Durchmesser eines Rohres, welches den
Rest des Randes bildet, so daß im Bereich des Bodens des Randes das Rohrstück mit dem kleineren Außendurchmesser
eine Schulter oder eine Einengung innerhalb der Länge des Rohres 27 bildet Eine derartige
Einengung innerhalb des Randes 16 ist deshalb vorgesehen, um die Ausbildung von großen intermittierenden
Blasen zu unterstützen.
Alle oben beschriebenen Beispiele zeigen Konstruktionen, bei welchen die Einrichtung zum Ausstoßen der
Gasblasen innerhalb des Behälters angeordnet ist. Demgegenüber ist in dem Beispiel gemäß Fig.4 die
Gasblasen ausstoßende Einrichtung 14 in einer getrennten Kammer 29 angebracht die sich außerhalb des
Behälters 10 befindet Dabei ist jedoch ebenfalls ein Steigrohr 21 vorhanden, welches sich vom oberen Teil
dieser Kammer 29 aufwärts erstreckt und welches mit einem Heizmantel 23 versehen ist An seinem oberen
Ende ist das Steigrohr 21 mit Leitungen in Form eines Durchlasses 30 versehen, der in das Innere des Behälters
10 führt, und zwar in dessen oberen Bereich, während ein weiteres Rohr 31 eine weitere Leitung bildet, die sich
zwischen dem unteren Teil des Innern des Behälters 10 und der Kammer 29 erstreckt Wenn die Anlage in
Betrieb ist, stößt die Gasblasen ausstoßende Einrichtung 14 diese Blasen in das Steigohr 21, die Flüssigkeit wird
aus dem Behälter 10 über das Rohr 31 mitgezogen und kehrt in den Behälter über das Rohr 30 zurück, wodurch
die Zirkulationsbewegung in dem Behälter gefördert wird. Wenn die Gasblasen ausstellende Einrichtung 14
in einer getrennten Kammer außerhalb des Behälters 10 angebracht ist wird das Bedienen oder Auswechseln der
Einrichtung leichter. Für das Abschalten der Einrichtung vom Behälter sind, wenn derartige Bedienungs- oder
Auswechselarbeiten durchgeführt werden, geeignete Regelventile angeordnet, die mit den Bezugszahlen 32
und 33 versehen sind.
Es ist selbstverständlich, daß — wie vorhergehend erwähnt — eine Gasblasen ausstoßende Einrichtung mit
oder ohne ein Steigrohr verwendet werden kann, wenn kein Behälter vorhanden ist Außerdem kann die
umgestülpte Schale auch andere Formen aufweisen, wenn dieses gewünscht wird. Z.B. kann eine im
allgemeinen horizontal sich erstreckende Platte angeordnet sein, die an ihrem Umfang mit nach unten
herabhängender Flanke oder einen äußeren Rand versehen ist wobei das Ganze dann wiederum eine
umgestülpte Schale bildet und die Platte mit einer öffnung versehen ist von welcher das Rohr 16 oder der
innere Rand herunterhängt und welches eine Gasaustrittsöffnung bildet durch welche die Blasen in
Intervallen hindurchtreten. Die Menge des Gasstromes in das Innere der umgestülpten Schale regelt die
Austrittsmenge der Gasblasen, und wenn ein oteigrohr
benutzt wird, kann eine konstant aufwärts fließende Flüssigkeitsmenge durch das Steigrohr erreicht werden,
indem eine Blase in das untere Ende des Steigrohres freigegeben wird, bevor die vorhergehende Blase das
obere Ende desselben erreicht hat Die Bewegung der Flüssigkeit durch das Steigrohr, die durch die große
Blase verursacht wird, übt außerdem einen Reinigungseffekt an der Innenwand des Rohres aus.
Claims (10)
- Patentansprüche:L Vorrichtung zur Erzeugung oder Förderung der Turbulenzbewegung in einer Flüssigkeit oder in einem Rüssigkeits-Festkörpergemisch, mit einer Gasblasen ausstoßenden Einrichtung, die aus einer umgestülpten Schale besteht, welche an ihrer oberen Fläche eine öffnung aufweist, von der ein Rand herabhängt, der in das Innere der umgestülpten Schale hineinragt, wobei die untere KaMe des Randes oberhalb der unteren Kante der umgestülpten Schale angeordnet ist und Mittel vorgesehen sind, um ein unter Druck stehendes Gas in das Innere der umgestülpten Schale einzuführen, dadurch >5 gekennzeichnet, daß ein Gaszufuhrrohr (17) mit der unigestülpten Schale (15) an einer Stelle oberhalb der unteren Kante ihres Randes verbunden ist
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Behälter (10) zum Aufbewahren einer Flüssigkeit (13) oder eines Flüssigkeits-Festkörpergemisches, welches miteinander vermischt oder in eine Turbulenzbewegung gebracht werden soll, die Gasblasen ausstoßende Einrichtung *5 (15,16,17) innerhalb des Behälters (10) angeordnet ist
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Behälter (10) zum Aufbewahren einer Flüssigkeit (13) oder eines Flüssigkeits-Festkörpergemisches, welches miteinander vermischt oder in welcher eino Turbulenzbewegung erzeugt werden soll, die Gasblasen ausstoßende Einrichtung (15,16,17) in einer getrennten Kammer (29) angeordnet ist, die sich außerhalb des Behälters (10) befindet und mit diesem über Leitungen (30,31) verbunden ist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steigrohr (21) vorgesehen ist, welches oberhalb der öffnung der Gasblasen ausstoßenden Einrichtung (15, 16, 17) angeordnet und dabei so angebracht ist, daß die mit Hilfe der Einrichtung ausgestoßenen Gasblasen in das Innere des unteren Endes des Steigrohres (21) eintreten, durch dieses aufwärts steigen und dann aus diesem heraustreten.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (21) mit einem Heizelement (23) versehen ist.
- 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (16) sich aufwärts erstreckt und über die obere Fläche der umgestülpten Schale (15) vorspringt.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, abhängig von Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Randes (16) in einem gewissen Abstand vom unteren Ende des Steigrohres (21) angeordnet ist.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, abhängig von Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Seite der Schale (15) mit dem unteren Ende des Steigrohres (21) verbunden ist, wobei das obere Ende des Randes (16) sich innerhalb des Steigrohres (21) befindet.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stiegrohr (21) mit einem sich nach außen erweiternden unteren Ende (22) versehen ist.
- 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehendenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet daß die uinge-3 Sehale <15| einen oberen Teü von fcegel-S1OMlI aufweist und nut dem nterWiiuWseaeBTeU verbunden et U. Voniohtuag nach emero der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (16) im Bereich seiner unteren Kante nut einer inneren Verengung versehen ist
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