DE2263666C3 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Erzeugung oder Förderung der Turbulenzbewegung in einer Flüssigkeit oder in einem Flüssigkeits-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 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 begrenzte Turbulenzbewegung erzeugt werden kann. Bei den bekannten Ausführungen dieser Art wird die Luft 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 Gleichgewichtszustand 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.

Der vorliegenden Erfindung liegt 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

verbunden sein, wobei das obere Ende des Randes sich innerhalb des Steigrohres befindet.

Die umgestülpte Schale kann gemäß einer bevorzugten Ausfiihrungsform einen oberen Teii von kegelstumpfförmiger Gestalt aufweisen und mit dem unteren zylindrischen Teil verbunden sein.

Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß durch die Anordnung des Rohres im Innern der umgestülpten Schale eine weit bessere Steuerung bei der Bildung und dem Ausstoß der Gasblasen erzielt wird als bei den bekannten Vorrichtungen.

Erfindungsgemäß baut sich ein Gasdruck im Innern der umgestülpten Schalen auf, wodurch die Oberfläche der Flüssigkeit zunehmend nach unten abgedrückt wird, bis das untere Ende des Rohres frei wird. Hierdurch wird ein kippvorgangartiges Abschleudern der relativ großen Gasblasen erreicht, was zu einer erheblichen Turbulenz der Bewegung der Flüssigkeit und damit zu einem starken Rühreffekt führt. Außerdem bietet die Erfindung einen maximalen Schutz gegen Verstopfung der Austrittsöffnungen 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

Fig. 1 im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Einrichtung zum Ausstoßem von Gasblasen innerhalb des Behälters angeordnet ist,

F i g. 2 einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispieles von Vorrichtungen gemäß der Erfindung,

Fig.3 im Querschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel derartige·· Vorrichtungen,

F i g. 4 einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles von erfindungsgemäßen Vorrichtungen.

In Fig. 1 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 auf die Auflage 14a aufmontierte umgestülpte Schale 15 auf, welche ein oberes Teil 15,1 von im allgemeinen kegelstumpfförmiger Gestalt aufweist, das vollständig mit dem unteren Teil 15f> von zylindrischer Form verbunden ist. Weiterhin ist die obere Fläche dieser umgestülpten 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 i5ö der umgestülpten Schale 15 angeordnet. Zusätzlich ragt der genannte Rand 16 von der umgestülpten Schale aus auch nach ohen. so daß er sich oberhalb der öffnung erstreckt, die darin angeordnet ist. Zweckmäßigerweise besteht der Rand aus einem oder mehreren Rohrteilen.

Die Einrichtung 14 ist auch mit Mitteln zur Einfühlung 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 Teil 15a

ίο 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 kuppenförmige 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 F i g. 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 Fig.2 wirken die Blasen (die mit der Bezugszahl 26 versehen sind) nach der Art eines Kolbens, so daß jede Blase 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.

Fi 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 oberer 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 ausstoßende 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 Steigrohr 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung oder Fo ing der Turbulenzbewegung in einer Flüssigki oder in einem Flüssigkeits-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 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, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gaszufuhrrohr (17) mit der umgestülpten 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 (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 eine 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 Steigrohr (21) mit einem sich nach außen erweiternden unteren Ende (22) versehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die umgestülpte Schale (15) einen oberen Teil von kegelstumpfförmiger Gestalt aufweist und mit dem unteren zylindrischen Teil verbunden ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (16) im Bereich seiner unteren Kante mit einer inneren Verengung versehen ist.