DE2347982A1

DE2347982A1 - Verfahren und vorrichtung zur belueftung von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2347982A1
Application number: DE19732347982
Authority: DE
Inventors: Larry William Carlson
Original assignee: Envirotech Corp
Current assignee: Envirotech Corp
Priority date: 1972-09-25
Filing date: 1973-09-24
Publication date: 1974-04-04
Also published as: JPS49132851A; US3846516A; FR2200044A1; NL7312892A; ZA735730B; AU5952373A; BR7307311D0; BE805018A; FR2200044B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur mechanischen übertragung von Sauerstoff oder anderen Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zur Anwendung in Industriebetrieben und Gemeinden. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können beispielsweise zur biologischen Reinigung von Wasser in einer Kläranlage mittels Belüftung angewendet werden.

Zur Belüftung von Flüssigkeiten, beispielsweise Abwasser . in Industriebetrieben oder Gemeinden werden bisher drei Arten von Vorrichtungen verwendet, nämlich Luftdiffusionseinheiten mit einem porösen liedium, beispielsweise einem gesinterten Rohr, durch das die Luft in die verschmutzte Flüssigkeit entweicht, Oberflächenbelüftungseinheiten mit einer'an der Flüssigkeitsoberfläche rotierenden Bürste bzw. Flügelrad, durch die der Sauerstoff dadurch übertragen wird, daß an der Oberfläche eine starke Turbulenz erzeugt und die Flüssigkeit versprüht wird, und eintauchende Belüftungs-

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systeme, bei denen die Luft unterhalb rotierender Flügel .eines im wesentlichen eingetauchten Flügelrades freigegeben wird und das Flügelrad die aufsteigende Luft in kleinere Bläschen zertrennt und gleichzeitig das Flüssigkeitsgemisch und die enthaltene Luft über die gesamte Flüssigkeit verteilt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich prinzipiell weder um eine eingetauchte oder an der Oberfläche arbeitende Belüftungsvorrichtung, sie ähnelt jedoch der ersteren mehr als der letzteren.

Typische eingetauchte Belüftungsvorrichtungen pumpen die Flüssigkeit in Radialrichtung. Es wurde jedoch, beispielsweise in der US-PS 2 293 183 vorgeschlagen, die Flüssigkeit in eine axial nach unten gerichtete. Strömung zu versetzen. Sowohl bei der radialen als auch bei der axialen Strömung wird das Gemisch aus freigegebenen Luftblasen und verschmutzter Flüssigkeit gerührt. Bei eingetauchten Belüftungsvorrichtungen ist darauf zu achten, daß die Verweilzeit der Gasblasen in der Flüssigkeit ausreichend lang ist, damit sich das Gas in der Flüssigkeit lösen kann. Die Lösung von Sauerstoff in einer Flüssigkeit wird als Sauerstoffübertragung bezeichnet.

Es ist bekannt, daß die Geschwindigkeit der Sauerstoffübertragung direkt proportional der Oberfläche der in die Flüssigkeit gemischten Luftbläschen, d.h. der Übertragungs-Grenzfläche ist. Mit anderen Viorten, von einer gegebenen Luftmenge wird ein um so höherer Anteil in der Flüssigkeit gelöst, je kleiner die in die Flüssigkeit gemischten Luftblasen sind. Der YJirkungsgrad einer Belüftungsvorrichtung wird üblicherweise als Sauerstoffübertragungswirkungsgrad (z.B. Gewicht des Sauerstoffs pro Leistungseinheit) angegeben.

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•Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Belüftung von Flüssigkeiten anzugeben.

Gegenstand der Erfindung ist ein Flügelrad, das zur Oxigenierung einer Flüssigkeit so angetrieben wird, daß in hohem Maße Kavitation eintritt. Der Ausdruck "Belüftung" bezeichnet hier allgemein die Zugabe eines Gases in eine Flüssigkeit. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für andere Zwecke als die Zugabe von Luft zu Wasser verwendet werden können, beispielsweise zur Bleichung von Pulpe oder zur Flotation von Mineralien.

Ein fester oder schwimmender Aufbau trägt den Antrieb auf der Oberfläche einer Flüssigkeit. Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält unter anderem ein Axial-Flügelrad, das unter der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet ist und vorzugsweise vom Antrieb mit einer Drehzahl angetrieben wird, bei der am Flügelrad die sogenannte "Superkavitation" eintritt und bei der die Flüssigkeit durchwirbelt wird und Gasblasen angesaugt werden. Vorzugsweise ist die vom Flügelrad erzeugte Strömung nach unten gerichtet, sie kann jedoch in bestimmten Anwendungsfällen auch nach oben gerichtet sein. Die Flügel des Flügelrades sind hohl und, vorzugsweise an der ablaufenden Kante, mit einer Öffnung versehen. Es sind Einrichtungen vorgesehen, durch die die Luft von oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche angesaugt und in die hohlen Flügel eingeführt wird, von wo sie durch die Öffnung oder durch die offenen ablaufenden oder hinteren Kanten abgesaugt wird.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer als Venturieleirierit geformten Schürze bzw. einem Rand oder Mantel versehen, der von der Schwimm-

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•einrichtung herabhängt und das Flügelrad umgibt. Der Venturieinlaß befindet sich in einem Abstand unterhalb des Schwimmers>und der Boden des Schwimmers kann so ausgebildet sein, daß die Flüssigkeit glatt in den Venturieinlaß strömt. Der Venturihals befindet sich angrenzend an das Flügelrad. Der Venturiauslaß reicht so weit in die Flüssigkeit hinab, daß der vom Flügelrad erzeugte dynamische Fluiddruck wiedergewonnen werden und sich das Gas verhältnismäßig vollständig in der Flüssigkeit lösen kann, bevor es aus dem Bereich des Mantels heraustritt.

Die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung enthält also ein mit hohlen Flügeln versehenes Axial-Flügelrad, durch das unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche der Zustand der Superkavitation und eine nach unten gerichtete wirbelnde Strömung von Gas und Flüssigkeit erzeugt wird, Einrichtungen zur Zufuhr des Gases in und durch ein erstes Venturirohr und durch die Flügel des Propellers nach außen, die Flügel umgebende Wände, durch die zusammen hiermit angrenzend an die Flügel ein zweites Venturirohr gebildet wird und Einrichtungen, durch die verhindert wird, daß an den Flügeln vorbeigetretenes Gas wieder in den Flügelbereich eintritt, bevor es sich in der Flüssigkeit gelöst hat.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen: ■

Fig. 1 die zum Teil geschnittene Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Belüftungsvorrichtung;
Fig. 2 den vergrößerten Querschnitt 2-2 der Fig. 1 eines

Flügels des Flügelrads; und Fig. 3 die zum Teil geschnittene Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Belüftungsvorrichtung. ₍

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•Die Belüftungsvorrichtung 11 der Fig. 1 enthält einen Schwimmer 13, der die Vorrichtung auf der Oberfläche 15 einer Flüssigkeit 17 trägt. Der Schwimmer 13 besteht beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Mantel 19, der mit einem geschäumten Polymermaterial 21 mit niedriger Dichte gefüllt ist. Selbstverständlich kann auch ein anderes geeignetes Schwimmaterial bzw. eine andere Konstruktion oder eine herkömmlichere feste oder bewegliche Brücke vorgesehen sein, die die Vorrichtung oder mehrere Vorrichtungen auf der ,Flüssigkeitsoberfläche trägt. Die Größe des Schwimmers ist abhängig vom Gesamtgewicht und den Abmessungen der übrigen Bauteile.

Auf der oberen Oberfläche 23 des Schwimmers ist ein Motor 25 starr befestigt, der vorzugsweise aus einem Elektromotor besteht. Die Größe des Motors ist für die vorliegende Erfindung von besonderer Wichtigkeit. Eines der Hauptziele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,die Je aufgewandte Energiemenge gelöste Säuerstoffmenge auf das Maximum zu erhöhen. Die Einwirkung der erforderlichen Motorleistung auf die restlichen Bauteile der Vorrichtung wird im folgenden noch näher erläutert.

Der Motor 25 sitzt auf einer Basis 27, die ihrerseits starr an der oberen Oberfläche 23 des Schwimmers oder Trägers befestigt ist. Die Basis 27 dient weiter zur Halterung einer nach unten ragenden Kammer bzw. eines Gehäuses 29. Das Gehäuse 29 sitzt in einer öffnung 31 im Schwimmer angrenzend an d'ie Basis 27. Ein Rohr 28 führt aus der Atmosphäre in eine Luftkammer 30, die sich vertikal durch das Gehäuse erstreckt. Vom Motor hängt konzentrisch innerhalb der Luftkammer 30 eine hohle Flügelradwelle 35 nach unten, die mit dem Motor gekuppelt ist. Angrenzend an das obere Ende 39 und angrenzend an die obere Oberfläche 23 des Schwimmers

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sind in der Welle 35 mehrere Öffnungen 37 ausgebildet. Das untere Ende 41 der Welle 35 ist mit einer hohlen Flügelradnabe 43 verbunden, an der mehrere radial nach außen ragende hohle Flügel 45 befestigt sind. Auf diese Weise kann die Luft durch das Rohr 28 in die Füllkammer 30 eintreten und daauf durch die Öffnungen 37 in der hohlen Flügelradwelle strömen. Die Luft strömt dann abv/ärts in die Flügelradnabe 43.

Der Hohlraum in der Nabe ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Luft auf die hohlen Flügel 45. Die Flügel 45 sind, wie teilweise in Fig. 2 gezeigt, vorzugsweise so aufgebaut, daß sich ein Schlitz oder eine Öffnung 47 im wesentlichen über die gesamte Länge der ablaufenden Kanten derselben erstreckt, aus der die Luft aus der hohlen Nabe 43 aus den Flügeln austreten kann. Die Flügel 45 sind vorzugsweise so'geformt, daß sich eine gleichmäßige Verteilung der Luft über die Flügellänge ergibt,-d.h., die Flügel 45 sind an der Nabe breiter als an der Spitze. Alternativ können gewürischtenfalls in den Oberflächen der Flügel 45 eine oder mehrere einzelne Öffnungen vorgesehen sein, durch die die Luft hindurchtreten kann. Der Vorteil einer sich über die ablaufende oder hintere Kante des Flügels 45 erstreckenden Öffnung besteht gegenüber mehreren einzelnen Öffnungen darin, daß sich die Luft selbst gleichmäßig über den gesamten Strömungsbereich der Flüssigkeit verteilen kann, wodurch ein gutes Massengleichgewicht erreicht wird. Der Anstellwinkel der Flügel, der, wie in Fig. 1 gezeigt, über die gesamte Flügellänge von der Nabe bis zur Spitze gleich sein* kann, der Nabendurchmesser und andere Konstruktionsmerkmale werden so gewählt, daß in der nach unten gerichteten Flüssigkeitsströmung in hohem Maße" Kavitation .eintritt. Ferner sind die Konstruktionsdaten der Vorrichtung, insbesondere des Flügel- und Nabenbereichs, so zu wählen, daß die Flüssigkeit verwirbelt wird. Mit anderen

Worten, die Vorrichtung wird vorzugsweise so ausgelegt, daß in der Flüssigkeit eine Verwirbelung eintritt. Es ist festgestellt worden, daß durch die Verwirbelung der Flüssigkeit eine Trennung der Strömung zwischen dem Luft-Flüssigkeitsgemisch und dem nachstehend beschriebenen Diffusor 59 vermieden wird, so daß Druck- und Leistungsverluste verhindert werden. Mit anderen Worten, die Verwirbelung stabilisiert die Strömung durch den Strömungsbereich vom Flügelrad nach unten. Die Stärke der Verwirbelung durch das Flügelrad sollte so bemessen sein, daß die Trennung des Luft-Flüssigkeitsgemischs so stark verzögert wird, daß die Pump-Leistungsverluste annehmbar werden. Gegebenenfalls können einige Flügel hohl und andere Flügel massiv ausgebildet sein, die dann ausschließlich zum Pumpen der Flüssigkeit dienen.

An der unteren Oberfläche 51 des Schwimmers 13 sind mehrere einzelne, nach unten ragende Streben 49 befestigt, die ein längliches Venturielement 53 tragen. Das Venturielement 53 weist einen radial nach außen ragenden, gekrümmten Düsenansatz 55 auf, der angrenzend an die Haltestreben 49 am oberen Ende des Elements angeordnet is.t. Ausgehend von dem radial verlaufenden Düsenansatz 55 ist das Element 53 ähnlich wie ein Venturirohr aufgebaut. Sein Hals 57 ist im wesentlichen angrenzend an die Flügel 45 angeordnet. Mit anderen Worten, das Element 53 konvergiert zum engsten Halsteil 57 angrenzend an den Flügelbereich nach innen. Vom Flügelbereich divergiert das Element zum Venturi-Diffusor 59 nach außen, an dessen unterem Ende 61 vorzugsweise ein Gewicht 63 angebracht ist. Das Gewicht 63 besteht aus einem dichten Material wie Metall oder Beton und dient dazu,-- den Schwerpunkt der Vorrichtung zu ihrer Stabilisierung nach unten zu.verlagern. Ist die Vorrichtung an einer festen Brücke oder anderen festen Halterung angebracht, so ist das Gewicht 63 überflüssig.

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Das längliche Venturielement 53 hat vorzugsweise eine dünne Wandung. Es besteht vorzugsweise aus glasfaserverstärktem oder einem anderen geeigneten Material. Zur Versteifung können angrenzend an den Düsenhals 57 rings um den äußeren Umfang mehrere Versteifungsrippen 64 angeordnet sein.

Die Flüssigkeit tritt in das Venturielement 53 ein, indem es über den durch den Düsenansatz 55 gebildeten Übergangsabschnitt strömt. Dabei wird es von dem durch die Flügel 45 am Hals 57 erzeugten Unterdruck angesaugt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise unter sehr starker Kavitation bzw. Superkavitation betrieben. Dabei entsteht am hinteren Ende jedes Flügels ein Bereich mit niedrigem Druck bzw. geht aus vom hinteren Ende jedes Flügels seitlich zur Flüssigkeitsströmung. Mit anderen Worten, es entsteht ein einziger durchgehender Dampfraum am hinteren Ende jedes Flügels, der zu gleichen Teilen mit Luft und Wasserdampf gefüllt ist. Durch den niedrigen Druck wird die Luft durch die Flügel aus der Nabe angesaugt. Statt durch Superkavitation kann jedoch die Luftströmung aus den Flügeln auch auf andere Weise bewirkt werden. Die Flügel sind so aufgebaut und die Drehzahl ist so bemessen, daß die Luft zerteilt wird und Luftblasen mit einer Anfangsgröße von vorzugsweise etwa 0,25 bis 1,3 mm (0,01 bis 0,05 inch) Durchmesser erzeugt werden. Die Mehrzahl der Blasen wird durch die Scherwirkung zwischen den Luft- und Wasserströmungen und die Wirbelung des aus dem Flügelradbereich austretenden Flüssigkeits-Gasgemischs erzeugt. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß bei einer Blasengröße im vorstehend genannten Bereich die in der Flüssigkeit in Lösung gehende Gasmenge ihr Maximum erreicht. Die Blasengröße beeinflußt direkt die Lösungsgeschwindigkeit.

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Die Kontur des Diffusorabschnittes 59 des Venturielements vom Halsbereich 67 zum Ende 61 ist so gewählt, daß eine Strömungstrennung des Luft-Flüssigkeitsgemischs verhindert wird. Der Diffusor 59 hat vorzugsweise einen Divergenzwinkel von etwa 60°, während bei herkömmlichen Diffusoren der Divergenzwinkel bei nur etwa 7° liegt. Wie oben erwähnt, wird die Strömungstrennung -von der Wand des Diffusors dadurch verhindert, daß absichtlich eine Verwirbelung in der Flüssigkeit im Flügelbereich hervorgerufen wird. Die Kontur des Abschnittes 59 wird ferner in Zusammenhang mit seiner Gesamtlänge so gewählt, daß der größte Teil der im Flügelbereich entstehenden Leistungsverluste wiedergewonnen wird. Mit anderen Worten, das Element 53 ist vorzugsweise so gewählt, daß bis zu 85 % des Druckes am Ende 61 wiedergewonnen sind. Hierdurch wird die erforderliche Gesamtleistung beträchtlich abgesenkt bzw. die zugeführte Leistung maximal ausgenutzt. Ist beispielsweise der Diffusorabschnitt 59 zu kurz, so wird an seinem Ende.61 wesentlich weniger Staudruck bzw. Leistung wiedergewonnen. In diesem Fall würde zur Erzielung gleicher Ergebnisse eine höhere Leistung erforderlich, so daß der Wirkungsgrad der Sauerstoff Übertragung abgesenkt würde.

Zusätzlich kann die Länge des Diffusorabschnittes so bemessen werden, daß ein beträchtlicher Teil der Luft bis zu der Zeit in Lösung gegangen ist,wenn sie aus dem unteren Ende 61 austritt. Hierdurch wird verhindert, daß die Luft in Form von Blasen aufsteigt und über den Düsenansatz 55 zurück in den Einlaß des Venturirohrs 57 gelangt. Wenn daher der Diffusorabschnitt 59 zu kurz ist und ein beträchtlicher Teil der* Luft bis zum Austritt aus der Vorrichtung nicht in Lösung gegangen ist, so könnte sie leicht in das System zurückgelangen, so daß die Wirkung der Vorrichtung verschlechtert würde und, selbstverständlich, die Konstruktionsmerkmale ernstlich verändert würden, die darauf beruhen, daß aus-

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schließlich Wasser und aus der hohlen Welle 35 austretende Luft über den Düsenansatz 55 in den Venturiabschnitt gelangen. Andererseits sollte der Diffusor nicht so lang seih, daß die Luft zusammenströmt, bevor sie den Diffusor verläßt, d.h., die Austrittsgeschwindigkeit sollte die Aufstiegsgeschwindigkeit der Blasen übersteigen. Alternativ kann durch die Geschwindigkeit der Flügel 45 die Tiefe und Strömungsgeschwindigkeit der Blasen gesteuert werden. Dabei kann der Diffusorabschnitt 59 weggelassen werden.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Belüftungsvorrichtung, das nach dem gleichen Prinzip arbeitet wie das erste Ausführungsbeispiel. Die Belüftungsvorrichtung enthält einen ebenso wie iin vorigen Ausführungsbeispiel auf einem Schwimmer 75 angeordneten Motor 73. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch ein großer länglicher Gegenkörper 77 vorgesehen, der vom Schwimmer nach unten ragt. Der Gegenkörper ist in drei Abschnitte unterteilt. Ein erster Abschnitt 79 ist mit der unteren Oberfläche 81 des Schwimmers verbunden. Der Abschnitt 79 weist eine langgestreckte mittlere vertikale Öffnung 83 auf. Eine Gas-Einlaßleitung 85 mit einem darin ausgebildeten ersten Venturirohr 86 schneidet die Öffnung 83, die als Füllkammer dient. Vom Motor 73 ragt eine in der Öffnung 83 konzentrisch angeordnete hohle Antriebswelle 87 nach unten. Die Welle ist mit mehreren öffnungen 89 versehen, durch die das Gas aus der Füllkammer ebenso wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eintreten kann.

Unterhalb des ersten Abschnittes 79 befindet sich ein zweiter Abschnitt 91, der im wesentlichen aus der Nabe für die hohlen Rotorflügel 93 besteht. Die Nabe 91 ist hohl und dient als Füllkammer für das Gas, bevor es die Flügel

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verläßt. Die Flügel sind in der gleichen Weise aufgebaut wie die der Fig. 1 und 2, d.h., es verläuft eine Öffnung bzw. ein Schlitz längs der hinteren Kante der Flügel.Die Nabe und die Flügel werden über die Antriebswelle 87 angetrieben.

Vom Nabenabschnitt 91 verläuft ein dritter, stationärer Abschnitt 95 nach unten, dessen oberes, angrenzend an die Nabe 91 liegendes Ende aufgeweitet ist und der sich im wesentlichen konisch zu einem sehr schmalen unteren Ende 99 verjüngt. Mit anderen Worten, der Durchmesser des dritten Abschnittes nimmt vom oberen Ende 97 zum unteren Ende 99 hin ab.

Der Gegen-oder Mittelkörper 77 ist von einer Wand 101 umschlossen. Am oberen Ende der Wand ist ein radial nach außen verlaufender Ansatz 103 vorgesehen. Die Wand 101 ist an dem Ansatz 103 über mehrere Stützen 105 mit dem Schwimmer 75 verbunden. Zusätzlich ist die Wand über mehrere weitere Stützen oder Stege 107 mit dem dritten Abschnitt 95 des Körpers 77 verbunden. Somit ist die Wand am Schwimmer aufgehängt, während der getrennte, nicht umlaufende dritte Abschnitt 95 gegenüber dem gesamten Mittelkörper mit Hilfe der Wand gelagert ist.

Der Außendurchmesser der Wand 101 ist mit Ausnahme' eines schmaleren Teils mit geringerem Durchmesser konstant. An dieser Stelle, die auch die Nabe 91 bildet, hat der Mittelkörper seinen größten Durchmesser. Somit befindet sich angrenzend an die Flügel der verengte Halsteil eines Venturirohrs, so daß ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel eine Ventilanordnung vorliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch der Mittelkörper mit einer ähnlichen Kontur versehen wie die Diffusorwand beim ersten Ausführungsbeispiel. Zwischen dem Ansatz 103 der Wand 101 und dem ersten Abschnitt 75 be-

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Ak.

findet sich ein konvergierender Teil der Wand. Zwischen der Wand und dem dritten Abschnitt 95 des Mittelkörpers befindet sich ein divergierender äußerer Teil der Venturianordnung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Flüssigkeits-Gasgemisch nach innen zum Mittelkörper gelenkt, wenn es die Flügel verläßt, während es beim ersten Ausführungsbeispiel nach außen strömt.

Der Hauptvorteil des zweiten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß wesentlich kürzere Flügel verwendet werden können. Die Vorrichtung kann daher bei niedrigeren Rotordrehzahlen betrieben werden, wobei: trotzdem der Zustand der Superkavitation erreicht wird. Es entstehen daher weniger Reibungsverluste an den Flügeln und der Wirkungsgrad wird erhöht.

Patentansprüche

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Belüftungsvorrichtung, gekennzeichnet durch ein Axial-Flügelrad (45,43;93,91), das unterhalb der Oberfläche (15) einer Flüssigkeit (17) angeordnet ist, durch einen mit dem Flügelrad gekuppelten Antrieb (25}73), durch mehrere am Flügelrad angeordnete, radial verlaufende Flügel (45;93), von denen wenigstens einige hohl sind und mit wenigstens einer Öffnung ("47) versehen sind, durch die Gas aus dem Innern der hohlen Flügel in die Flüssigkeit eintreten kann, und durch Einrichtungen (28,30,41 j85,87,91), die die Atmosphäre oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche mii: dem Inneren der hohlen Flügel verbinden, so daß das Gas diesem zugeführt· wird und aus den öffnungen in den Flügeln ausströmt, wenn die Flügel rotieren, um die Flüssigkeit in Bewegung zu setzen.

2. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebseinrichtung (25;73) mit dem Flügelrad (45,43;93,91) gekuppelt ist und dieses mit einer Drehzahl antreibt, bei der an den Flügeln (45;93) der Zustand der Superkavi-

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tation eintritt, so daß das Gas aus 'den Öffnungen (47) in den flügeln angesaugt wird.

3. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß, die Flügel (45; 93) so angeordnet sind, daß an ihnen der Zustand der Superkavitation entsteht.

4. BeIUftungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichne, t durch eine vertikale Venturianordnung (53), die das Flügelrad (45,43;93,91) umgibt, wobei der Hals (57) der Venturianordnung angrenzend an die Flügel (45;93) liegt, und wobei die Flügel so angeordnet sind, daß die Flüssigkeit in den unteren, sich erweiternden Teil (59) der Venturianordnung strömt.

5. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der untere, sich erweiternde Teil (59) der Venturianordnung eine durchgehende, im Querschnitt kreisförmige Wand enthält, die sich vom schmalen Halsteil (57,109) angrenzend an die Flügel (45) zum Auslaßende (61) nach unten und außen erweitert.

6. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Einlaß der Venturianordnung (59) oberhalb der Flügel (45,93) ange-

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ordnet ist und einen radial nach außen ragenden Ansatz (55; 103) aufweist, der zu dem angrenzend an die Flügel (45;93) angeordneten Hals (57;109) nach innen und unten gekrümmt ist.

7. Beltiftungsvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Schwimmer (13;75)» an dem die Venturianordnung (53;101,77) aufgehängt ist und der einen glatt gekrümmten Boden (51;81) aufweist, der in einem Abstand oberhalb des Einlasses der Venturianordnung angeordnet ist und zusammen mit dem Ansatz (55 j103) eine glatte Führung für die Flüssigkeit in den Einlaß bildet.

8. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß zur Kupplung eine rohrförmige Welle (87) vorgesehen ist,- in deren Wand wenigstens eine Öffnung- (89) angeordnet ist, durch die die Luft in die hohlen Flügel (45;93) eintreten kann.

9. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine hohle Nabe (91.), von der die Flügel (93) radial nach außen ragen und aus der die vom Kanal in der Welle eintretende Luft in die hohlen Flügel strömt.

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10. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Länge des unteren, sich erweiternden Teils (59) der Venturianordnung (53) so bemessen ist, daß die Fluidgeschwindigkeit am Auslaßende größer als die Aufstiegsgeschwindigkeit der Blasen ist.

11. Belüftjungs vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch g e. kennzeichnet , daß die zweite Venturianordnung (53) einen unteren, sich erweiternden Teil (59) aufweist, dessen Divergenzwinkel etwa 60° "beträgt.

12. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Flügel (45;93) so proportioniert sind, daß die Luft gleichmäßig über die Länge derselben verteilt wird.

13. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der untere, sich erweiternde Teil (59;95) der Venturianordnung so weit nach unten ragt, daß das vom Flügelrad (45,43;93,91 ) erzeugte Druckgefälle wiedergewonnen wird.

14. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß der untere, sich erweiternde Teil (59;95) einen Divergenzwinkel in der Größenordnung von etwa 60° aufweist.

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15. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Flügelrad (45,43; 93»91) die Flüssigkeit verwirbelt, um im wesentlichen eine Strömungstrennung zwischen dem Luft-Wassergemisch und der Wand des unteren, sich erweiternden Teils (59; 95) der Venturianordnung zu verhindern.

16. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Welle (87) mit einer darin eingesetzten Verengung (86) zur Drosselung der Luftströmung versehen ist.

17. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Verengung die Form einer Venturidüse (86) aufweist.

18. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steigung der Flügel (45;93) so gewählt ist, daß die Flüssigkeit stromab vom Flügelrad verwirbelt wird .

'19. Belüftungsvorrichtung, gekennzeichnet durch ein unterhalb der Oberfläche (15) einer Flüssig-

keit (17) angeordnetes Flügelrad (93,91), durch Einrichtungen (47) zur Zufuhr einer Gasströmung in die vom Flügelrad in Bewegung versetzte Flüssigkeit, und durch Diffusoreinrichtungen (101,77) mit einem offenen

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Ende, das die Strömung vom Flügelrad aufnimmt, und mit einem Körper (77), der so ausgebildet ist, daß die Strömung zu einem Auslaßende diffundiert, wobei Länge und Form des Körpers so gewählt sind, daß die Flüssigkeitsströmung diffundiert und ein wesentlicher Teil der der Flüssigkeit durch das Flügelrad erteilten kinetischen Energie am Auslaßende als Druck wiedergewonnen wird.

20, Belüftung s vor richtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß der Diffusor eine im wesentlichen vertikale Wand (101) enthält, die die strömende Flüssigkeit von der umgebenden Flüssigkeit trennt, sowie einen in der Mitte angeordneten Körper (77)f der innerhalb der Trennwand angeordnet und von einem weiten oberen Ende (97) zu einem schmaleren unteren Ende (99) verjüngt ist, so daß sich zwischen dem Körper und der vertikalen Wand eine sich erweiternde Fläche für die Strömung vom Flügelrad ergibt.

21, Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß der Diffusor eine Wand.(101) enthält, die die in Bewegung versetzte Flüssigkeit von der umgebenden Flüssigkeit- trennt und vom Einlaß- zum Auslaßende divergiert.

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22. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß das Flügelrad (45,43;93,91) so angeordnet ist, daß die davon abströmende Flüssigkeit verwirbelt wird, um eine Trennung der Gas-Flüssigkeitsströmung längs der Wand des Diffusors zu verhindern.

23. Verfahren zur Belüftung einer Flüssigkeit,dadurch gekennzeichnet , daß hohle Flügel in der Flüssigkeit derart in Drehung versetzt v/erden, daß der Zustand der Superkavitation eintritt, und daß der Flüssigkeit durch die hohlen Flügel Gas zugeleitet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Gas durch eine Venturienordnung geleitet wird, bevor es der Flüssigkeit zugeführt wird. · ■

25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß die von den Flügeln berührte Flüssigkeit durch eine zweite Venturianordnung geleitet wird,

■v,

26. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß-die Flüssigkeit verwirbelt wird.

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ORIGINAL INSPECTED