DE2558898A1 - Liquid gasifier with completely submerged rotor - with preheating of gas to above liquid temp. - Google Patents

Liquid gasifier with completely submerged rotor - with preheating of gas to above liquid temp.

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Abstract

Liq. gasifier comprises a completely submerged rotor which draws in gas, pref. air, via an immersion pipe on the side facing the surface of the liq., and draws in liq. from the rotor environment on the other side. The rotor disperses both media at its outlet. The gas to be introduced into the liq. is at least slightly preheated, pref. to above liq. temp., by waste heat from a gas-cooled electric drive motor which is mounted in a tubular jacket of heat-insulating material which continues into the immersion pipe. A cooling fan may be mounted on the motor, and its current directed towards the rotor. Preheating of the gas improves its intake and transfer to the liq.

Description

Einrichtung zur Begasung von Flüssigkeit.Device for gassing liquids.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Begasung von Flüssigkeit, mit einem völlig in die Flüssigkeit eingetauchten, förderwirksamen Rotor, der auf der dem Flüssigkeitsspiegel zugekehrten Seite über ein Tauchrohr Gas, vorzugsweise Luft, und auf der gegenüberliegenden Rotorseite Flüssigkeit aus der Umgebung des Rotors ansaugt und beide Medien am Rotoraustritt dispergiert.The invention relates to a device for gassing liquid, with a fully immersed, pumping rotor that opens the side facing the liquid level via a dip tube gas, preferably Air, and on the opposite side of the rotor, liquid from the vicinity of the Sucks in the rotor and both media are dispersed at the rotor outlet.

Bei diesen, beispielsweise durch die DT - PS 1782483 bekannten Einrichtungen handelt es sich - im Gegensatz zu den in vielen Bauformen bekannten, im Bereich des Flüssigkeitsspiegels arbeitenden Oberflächenbelüftern - um Umwälzorgane, die unterhalb der Oberfläche des Flüssigkeitskörpers arbeiten, in diesen Gas eintragen und ihn ohne Hebung kräftig umwälzen.With these devices known for example from DT-PS 1782483 it is - in contrast to those known in many designs, in the area of the liquid level working surface aerators - around circulating organs that work below the surface of the body of liquid, enter into this gas and turn it around vigorously without lifting.

Durch die Eintauchtiefe kommt auch ein für den Gasübergang in die Flüssigkeit günstiger, feinblasiger Gaseintrag und eine wesentlich längere Kontaktzeit des Gases mit der Flüssigkeit zustande.Due to the immersion depth, there is also a gas transfer into the Liquid favorable, fine-bubble gas entry and a significantly longer contact time of the gas with the liquid.

Umwälzbelüfter sollen Wasser, Abwasser, Abwasserschlamm, Flüssigmist und Substrate mit großem Gehalt an organischen Stoffen, also flüssige Medien mit gelösten und suspendierten Stoffen unterschiedlichster Zusammensetzung umwälzen und mit Luft oder anderen Gasen anreichern, um in dem geförderten Flüssigkeitsstrom physikalische, chemische oder biochemische Reaktionen auszulösen und durchzuführen, z.B. Ausschäumen kolloidaler und suspendierter Stoffe, Neutralisation von Alkalien durch Begasung mit Rauchgas, Entkarbonisieren von sauren Wässern, Oxidierung und damit Abbau der in den flüssigen Medien vorhandenen organischen Stoffe durch exotherm verlaufende biochemische Reaktionen.Circulating aerators should water, sewage, sewage sludge, liquid manure and substrates with a high content of organic substances, i.e. with liquid media circulate dissolved and suspended substances of various compositions and enrich it with air or other gases in order to be present in the conveyed liquid flow initiate and carry out physical, chemical or biochemical reactions, E.g. foaming of colloidal and suspended substances, neutralization of alkalis by fumigation with flue gas, decarbonization of acidic water, oxidation and thus degradation of the organic substances present in the liquid media by exothermic means ongoing biochemical reactions.

Die bisher ausgeführten Umwälzbelüfter bestehen normalerweise aus einem in die Flüssigkeit eintauchenden, stumpf oder in einem horizontalen Flansch endigenden Ansaugerohr, unter dem sich bei geringem Spalt zum Ansaugerohr ende der Belüftungsrotor befindet. Dieser ist mit einem oberhalb des Ansaugerohres angebrachten Motor durch eine Welle verbunden und wird von ihm angetrieben. Der Rotor besteht normalerweise aus einer Platte, an der an der oberen (Luft-) und unteren (Wasser-) Seite radiale Förderschaufeln angeordnet sind. Diese sollen das flüssige Medium umwälzen und in dieses Gas unterschiedlichster Zusammensetzung und Luft eintragen. Bisher wurden die Umwälzbelüfter als Wasserstrahlpumpen mit ringförmigem Saugspalt aufgefasst.The circulating ventilators implemented so far usually consist of one immersed in the liquid, blunt or in a horizontal flange ending suction pipe, under which the end of the suction pipe with a small gap Ventilation rotor is located. This is attached with one above the suction pipe Motor connected by a shaft and is driven by it. The rotor is made usually from a plate on which on the upper (air) and lower (water) side radial conveyor blades are arranged. These are supposed to circulate liquid medium and in this gas of different composition and Bring in air. So far, the circulating aerators were used as water jet pumps with an annular Suction gap understood.

Der von dem sich drehenden Rotor radial nach aussen geförderte, tellerartige Wasserstrom erzeugt beim Vorbeifliessen an dem zwischen dem Saugrohrende und der Radscheibe des Rotors gebildeten Saugspalt einen Unterdruck und saugt dadurch das in dem Ansaugerohr befindliche Gas an und verteilt dieses in dem Flüssigkeitsstrom.The plate-like, which is conveyed radially outward by the rotating rotor Water flow generated when flowing past the one between the suction pipe end and the The wheel disk of the rotor creates a vacuum and thus sucks the suction gap located in the suction pipe gas and distributes this in the liquid flow.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ansaugung des Gases und seinen Übergang in die Flüssigkeit zu verbessern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das in die Flüssigkeit einzutragende Gas wenigstens geringfügig, vorzugsweise auf eine oberhalb der Flüssigkeitstemperatur liegende Temperatur vorgewärmt wird.The invention is based on the object of sucking in the gas and improve its transition into the liquid. This is according to the invention achieved in that the gas to be introduced into the liquid is at least slightly, preferably preheated to a temperature above the liquid temperature will.

Je wärmer das Gas beim Eintrag in die Flüssigkeit ist, um so mehr Gas geht in die Flüssigkeit in gelöster Form über. Auf die gelöste Gasmenge kommt es aber entscheidend an. Ein sich in der Flüssigkeit abkühlendes Gas löst sich wesentlich leichter in dieser als ein sich aufwermendes Gas.The warmer the gas is when it enters the liquid, the more Gas passes into the liquid in dissolved form. On the amount of dissolved gas comes but it is crucial. A gas that cools down in the liquid dissolves substantially easier in this than a warming gas.

Ein sich weniger stark an der Flüssigkeit aufwärmendes Gas löst sich ebenfalls leichter als ein sich stark an der Flüssigkeit erwärmendes Gas.A gas that warms up less strongly in the liquid dissolves also lighter than a gas that heats up strongly on the liquid.

Optimal wäre es, wenn das einzutragende Gas wesentlich wärmer als die Flüssigkeit sein könnte; aber auch schon Temperaturgleichheit oder eine Reduzierung des Temperaturunterschiedes stellen eine Verbesserung dar.It would be ideal if the gas to be introduced is much warmer than the liquid could be; but also temperature equality or a reduction of the temperature difference represent an improvement.

Bei Großanlagen, z. B. bei kommunalen Kläranlagen, stehen meist an irgendeiner Stelle Abwärmequellen zur Verfügung, die für die Gasvorerwärmung ausgenutzt werden könnten. Aber auch bei kleineren Einheiten steht eine, wenn auch kleine Abwärmequelle in Form des Antriebsmotors für den Rotor zur Verfügung. Wenn hier auch bei der nur geringen Temperaturerhöhung der Motor-Kühlluft ein kleiner Schritt in Richtung auf das Ziel der Erfindung gemacht wird, so ist er doch nicht zu vernachlässigen und kann in denkbar einfacher Weise genutzt werden, in dem das in die Flüssigkeit einzutragende Gas vor seinem Eintritt in den Rotor in wärmewirksamer Weise über Abwärme -abgebende Flächen des Antriebsmotors geleitet wird.For large systems, e.g. B. in municipal sewage treatment plants, are usually on Waste heat sources available at some point, which are used for gas preheating could become. But even with smaller units there is a source of waste heat, albeit a small one in the form of the drive motor for the rotor. Even if only here low temperature increase of the engine cooling air a small step towards the aim of the invention is made, so it is not to be neglected and can be used in a very simple way, in which the to be entered into the liquid Gas before its entry into the rotor in a heat-emitting manner via waste heat Surfaces of the drive motor is directed.

Hierzu wird zweckmäßig der Elektromotor in einer in das Tauchrohr übergehenden Rohrummantelung aus vorzugsweise wärmeisolierendem Werkstoff angeordnet. Die wärmeisolierende Eigenschaft der Motorummantelung ist angezeigt, um die in die Kühl- und Ansaugeluft abgegebene Wärme in dieser Luft auch festzuhalten und nicht etwa über die Ummantelung an die Umgebung abzugeben. Um die Druckhöhe des Kühigebläserades mit zu Belüftungszwecken ausnutzen zu können, zumindest aber, um Kühlgebläserad und Gasstrom des Umwälzbelüfters nicht gegeneinander arbeiten zu lassen, ist es vorteilhaft, wenn der Kühlgebläsestrom in Richtung auf den Rotor weisend ausgebildet ist.For this purpose, the electric motor is expediently inserted into the immersion tube transitional pipe sheathing arranged from preferably heat-insulating material. The heat insulating property of the engine shroud is indicated to be in the The heat given off by cooling and intake air can also be retained in this air and not to be released into the environment via the sheathing. About the pressure head of the cooling fan to be able to use for ventilation purposes, but at least to cooling fan wheel and not to let the gas flow of the circulation fan work against each other, it is advantageous if the cooling fan flow is designed to point in the direction of the rotor is.

Jede gewonnene Zentimeter Wassersäule an Förderhöhe der gesamten Einrichtung erlaubt bei gleicher Antriebsleistung ein entsprechend tieferes Eintauchen des Rotors in die Flüssigkeit, wodurch die Feinblasigkeit und die Kontaktzeit und somit der Gasübertrag gesteigert werden. Deshalb ist es auch günstig, wenn die Gasführung im Bereich der Rohrummantelung möglichst verlustarm ausgebildet ist Damit die in das angesaugte Gas eingetragene Wärme nicht über das Tauchrohr vorzeitig an die Flüssigkeit abgegeben und so das Gas abgekühlt wird, ist es zweckmäßig, wenn das Tauchrohr vorzugsweise auf dessen Innenseite thermisch isoliert ist Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachfolgend erläutert; dabei zeigt die Figur einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Umwälzbelüfter.Every centimeter of water gained at the head of the entire facility allows a correspondingly deeper immersion of the rotor with the same drive power into the liquid, whereby the fine bubbles and the contact time and thus the Gas transfer can be increased. Therefore it is also beneficial if the gas flow is designed with as little loss as possible in the area of the pipe casing the sucked in gas is not prematurely transferred to the heat via the immersion tube Liquid is released and so the gas is cooled, it is useful if the Dip tube is preferably thermally insulated on the inside. The invention is based on an embodiment shown in the drawing explained; the figure shows a longitudinal section through one according to the invention Circulation fan.

Die Belüftungseinrichtung 1 ist auf einer von Profilträgern gebildeten Brücke 2 in der Mitte eines nicht dargestellten runden oder quadratischen Behälters für zu begasende Flüssigkeit gehalten. Die Einrichtung selber besteht aus einem auf der Innenseite wärmeisolierend ausgekleideten (Isolierschicht 3a) Tauchrohr 3, mit einer konzentrisch darin angeordneten Welle 4, einem elektrischen, mit Kühlrippen 5a versehenen, luftgekühlten Antriebsmotor 5 und einem Rotor 6, Das Tauchrohr endigt mit geringem Spalt am Rotor.The ventilation device 1 is formed on one of profile supports Bridge 2 in the middle of a round or square container, not shown considered liquid to be fumigated. The facility itself consists of one Immersion tube lined with thermal insulation on the inside (insulating layer 3a) 3, with a concentrically arranged shaft 4, an electrical one, with cooling fins 5a provided, air-cooled drive motor 5 and a rotor 6, the dip tube ends with a small gap on the rotor.

Der Motor 5 ist als Flanschmotor ausgebildet und mit dem, dem Motor zugekehrten, mit einem Flansch versehenen Ende des Tauchrohres über eine käfigartige, konische Glocke 7 verbunden, die einen verlustarmen Luftdurchtritt ermöglicht. An dem freien Wellenende des Motors ist ein durch ein schüsselartiges Luftleitblech 8 verdecktes Kühlgebläserad 9 angeordnet, dessen Förderriditung von oben nach unten geht (Kühlluft-Strömungspfeile 10).The motor 5 is designed as a flange motor and with the, the motor facing, provided with a flange end of the dip tube over a cage-like, conical bell 7 connected, which allows a low-loss air passage. At the free shaft end of the motor is a bowl-like air baffle 8 concealed cooling fan wheel 9 arranged, the Förderriditung from top to bottom goes (cooling air flow arrows 10).

Die Kühlluft streicht an den Rippen 5a entlang und erwärmt sich dabei. Damit die erwärmte Luft sich nicht beliebig mit der Umgebungsluft sondern nur mit der vom Rotor 6 angesaugten Luft vermischt, ist der Motor mit einer strömung leitenden Ummantelung 16 aus wärmeisolierendem Material umgeben. Die Ummantelung 16 leitet die angesaugte Luft verlustarm durch die Öffnung der Glocke 7 in das wärmeisolierte Tauchrohr 3 (Pfeile 17).The cooling air sweeps along the ribs 5a and is heated in the process. So that the heated air does not mix with the ambient air at will, but only with mixed with the air sucked in by the rotor 6, the motor is conductive with a flow Sheath 16 surrounded by heat insulating material. The sheath 16 conducts the sucked in air with little loss through the opening of the bell 7 into the heat-insulated Immersion tube 3 (arrows 17).

Der Rotor 6 weist oberhalb und unterhalb einer im Radialschnitt strömungsgünstig gestalteten Radscheibe 11 Schaufeln auf, von denen die oberen (12) Luft und die unteren (13) Flüssigkeit fördern. Die Schaufeln 13 der Flüssigkeitsseite und die deckungsgleich mit ihnen angeordneten Schaufeln 8 der Gasseite erstrecken sich radial über die Aussenkontur der Radscheibe hinaus.The rotor 6 has above and below a flow-favorable in radial section designed wheel disk 11 blades, of which the upper (12) air and the lower (13) convey liquid. The blades 13 of the liquid side and the blades 8 of the gas side arranged congruently with them extend radially beyond the outer contour of the wheel disc.

Wenigstens in dem über die Radscheibe überstehenden Bereich sind die Flüssigkeitsschaufeln mit den Luftschaufeln deckungsgleich angeordnet und bilden gewissermaßen in diesem Bereich einheitliche Schaufeln.At least in the area protruding over the wheel disc are the Liquid scoops are arranged and form congruent with the air scoops to a certain extent uniform blades in this area.

Aufgrund der Drehung des Rotors wird an der unteren Beschaufelung 13 axial Flüssigkeit angesaugt (Pfeil 14), im Rotor beschleunigt und radial in einer Tellerströmung (Pfeile 15) aus dem Rotor ausgeworfen. Beim Vorbeistreichen der Flüssigkeit am äusseren Rand der Radscheibe 11 wird - unterstützt durch die Förderwirkung der Luftschaufel 12 und des Kühlgebläserades 9 - aus dem Tauchrohr 3 Luft durch Injektorwirkung angesaugt und mit der Flüssigkeit feinblasig dispergiert.As a result of the rotation of the rotor, the lower blading occurs 13 axially sucked in liquid (arrow 14), accelerated in the rotor and radially in one Plate flow (arrows 15) ejected from the rotor. When the liquid is swept by on the outer edge of the wheel disk 11 is - supported by the conveying effect of Air scoop 12 and the cooling fan wheel 9 - from the immersion tube 3 air by injector effect sucked in and dispersed with the liquid in fine bubbles.

Damit die dispergierten Luftblasen möglichst viel von ihrem Sauerstoff an die Flüssigkeit abgeben, ist die Luftvorerwärmung durch die Abwärme des Motors sowie ein möglichst verlustarmer Weitertransport der aufgenommenen Wärme bis zur Dispersionsstelle vorgesehen. Aufgrund des direkten Kontaktes der erwärmten Luft mit der Flüssigkeit kühlt die dispergierte Luft sich ab.So that the dispersed air bubbles get as much of their oxygen as possible to the liquid, the air is preheated by the waste heat from the engine as well as a further transport of the absorbed heat with as little loss as possible up to the Dispersion point provided. Due to the direct contact with the heated air the dispersed air cools down with the liquid.

Hierdurch sind besonders günstige Bedingungen für einen guten Sauerstoffübergang geschaffen. Um die angesaugte Luft nicht schon im Rotor 6 durch Berührung mit ihm abzukühlen, kann auch der Rotor wenigstens luftseitig aus einem wärmeisolierenden Werkstoff, z. B. aus Kunststoff oder Hartkeramik, hergestellt sein. Tunlichst sind auch sonst alle Kältebrücken zur Außenwelt bzw. zur Flüssigkeit zu vermeiden. Die Erwärmung im Wellenlager 18 wirkt einem Kälteeintrag über die Stege 19 seitens des Rotors über das Wellenende entgegen.This creates particularly favorable conditions for good oxygen transfer created. To avoid the sucked in air already in the rotor 6 contact to cool with it, the rotor can also be made of a heat-insulating material, at least on the air side Material, e.g. B. made of plastic or hard ceramic. Are as far as possible also to avoid all cold bridges to the outside world or to the liquid. the Heating in the shaft bearing 18 acts as a cold input via the webs 19 on the part of the Rotor against the shaft end.

Claims (6)

Patentansprüche Einrichtung zur Begasung von Flüssigkeit mit einem völlig in die Flüssigkeit eingetauchten. förderwirksamen Rotor, der auf der dem Flüssigkeitsspiegel zugekehrten Seite über ein Tauchrohr Gas, vorzug weise Luft, und auf der gegenüberliegenden Rotorseite Flüssigkeit aus der Umgebung des Rotors ansaugt und beide Medien am Rotor austritt dispergiert, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Flüssigkeit einzutragende Gas wenigstens geringfügig, vorzugsweise bis oberhalb der Flüssigkeitstemperatur vorgewärmt wird. Device for gassing liquid with a completely immersed in the liquid. promotional rotor that is on the Side facing the liquid level via a dip tube gas, preferably air, and on the opposite side of the rotor, liquid from the vicinity of the rotor sucks in and disperses both media at the rotor outlet, characterized in that that the gas to be introduced into the liquid is at least slightly, preferably until it is preheated above the liquid temperature. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einem - wenigstens mittelbar - gasgekühlten Antriebsmotor, vorzugsweise mit einem Elektromotor für den Antrieb des Rotors, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorerwärmung wenigstens teilweise durch die Abwärme des Antriebsmotors (5) erfolgt. 2. Device according to claim 1 with one - at least indirectly - gas-cooled drive motor, preferably with an electric motor for the drive of the rotor, characterized in that the preheating at least partially through the waste heat from the drive motor (5) takes place. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (5) in einer in das Tauchrohr (3) übergehenden Rohrummantelung (16) aus vorzugsweise wärmeisolierendem Werkstoff angeordnet ist. 3. Device according to claim 1 or 2 with an electric motor, characterized characterized in that the motor (5) is in a tube casing that merges into the immersion tube (3) (16) is arranged from preferably heat-insulating material. 4. Einrichtung nach Anspruch 3 mit einem Kühlgebläserad an dem Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlgebläsestrom (10) in Richtung auf den Rotor (6) weisend ausgebildet ist. 4. Device according to claim 3 with a cooling fan wheel on the electric motor, characterized in that the cooling fan flow (10) in the direction of the rotor (6) is designed pointing. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, -dadurch gekennzeichnet, dass die Gasführung im Bereich der Rohrummantelung (16) möglichst verlustarm ausgebildet ist. 5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that the gas guide in the area of the pipe casing (16) is designed with as little loss as possible is. 6. Einrichtung nach einem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchrohr (3) vorzugsweise auf dessen Innenseite thermisch isoliert ist (Isolierung 3a). 6. Device according to a preceding claim, characterized in that that the dip tube (3) is preferably thermally insulated on its inside (Insulation 3a).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2823515A1 (en) * 1978-05-30 1979-12-06 Stelzer Fa Erwin Gasifier or aerator for liquid tank - has vertical shaft with impeller at bottom and cone above impeller
US5996977A (en) * 1998-07-09 1999-12-07 Burgess; Harry L. Temperature adjusted water aerator and circulation system

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