DE2836452C2

DE2836452C2 - Vorrichtung zum Begasen einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE2836452C2
Application number: DE2836452A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Ing.(grad.) 2055 Dassendorf Krampitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-08-21
Filing date: 1978-08-21
Publication date: 1984-11-15
Also published as: DE2836452A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung /um Begasen einer Flüssigkeit mit einer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten Durchlaßanordnung, die eine untere und eine obere öffnung aufweist, mit einer Gas/.ufuhrleitung, die an eine unter Druck stehende Gasquelle angeschlossen ist, und mit einem Gasauslaß am Ende der Gaszufuhrleitung, der in der unteren Öffnung angeordnet ist und sich im wesentlichen über ihre gesamte Dimension erstreckt.

Eine innige Durchmischung von Flüssigkeiten mit Gas, insbesondere Luft, ist vielfach vorteilhaft, um nicht nur Reinigungsvorgänge durchzuführen, sondern auch manche Gewässer am Leben zu erhalten, d. h. die Fischbeständc zu erhalten bzw. ihr Gedeihen zu fördern, to Wenn als Flüssigkeiten Suspensionen vorgesehen sind, können durch eine gute Begasung, die zu einer Vermischung zwischen der Suspension und darin enthaltenen auszufällenden Stoffen einerseits und einem zugegebenen Flockungsmittel andererseits führt, die Flockungsvorgänge gefördert werden. Hierbei besteht die Möglichkeit, durch wirksame Zuführung von molekularem Sauennoff bestimmte Flockungsvorgänge in der Suspension mittels 2wertiger Flockungshilfsmittel, wie Eisensulfat, so zu beeinflussen, daß eine Aufoxidierung und eine Übertragung in 3wertigc Form erfolgt. Andere Gase werden für besondere Zwecke einbezogen.

Wenn von Flüssigkeiten die Rede ist, handelt es sich um Wasser und Abwasser, wobei auch Industrieabwässer bzw. Kloaken einbezogen werden, die geklärt werden müssen. Die Gase bestehen im Sinne der Erfindung vorzugsweise aus Luft bzw. aus entsprechenden sauerstoffhaltigen Gasen, denen auch Zusätze beigegeben werden können, um besondere Vorgänge auszulösen.

Vorrichtungen der einleitend angegebenen Art sind jo aus der US-PS 38 52 384 und der AT-PS 2 86 892 bekannt. Bei diesen steigt unten mit Gas versehenes Wasser durch eine rohrförmigc Durchlaßanordnung von nahe über dem Grund eines Gewässers bis nahe an die Oberfläche des Gewässers nach dem Prinzip von Mammulpumpcn hoch. Die rohrförmigen parallelwandigen Kanäle werden dabei zur Verbesserung des Sauerstoff-Überganges mit Lcitclementen ausgestattet, die der Aufwärtsströ.Tiiung eine Verwirbelung, d. h. einen Drehimpuls erteilen und den Durchgang von Luftblasen durch die Rohre verlangsamen sollen. Unter diesem Gesichtspunkt besitzt der vertikale rohrartige Leitkörper nach der US-PS auch seitliche öffnungen.

Durch diese bekannten besonderen Ausstattungen der parallelwandigen Führungen wird jedoch insgesamt der Durchsatz vermindert, allenfalls der Kontakt mit den Luftblasen verlängert, aber nicht intensiviert.

Dabei ist es auch bekannt, die Durchlaßöffnung an einem Schwimmkörper aufzuhängen, der dann als Trageinrichtung dient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß eine intensivere wirksame Anreicherung der Flüssigkeit mit Gas, insbesondere Sauerstoff, erfolgt, wobei die Vorrichtung zugleich einerseits verhältnismäßig einfach ausgeführt ist und in einer zweckmäßigen Ausgestaltung auch anpaßbar sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Durchlaßanordnung von ihrer unteren öffnung bis zu ihrer oberen öffnung verjüngt,
bo Durch den Eintrag des Gases, insbesondere der Luft, in eine sich nach oben verjüngende Durchlaßanordnung, ergibt sich aufgrund des Gasaustrittes eine nach oben gerichtete Strömung, durch welche die Flüssigkeit mitgenommen wird, wobei die Kinschnürung durch die b^r> obere öffnung zu der guten Vermischung beiträgt, gleichzeitig aber auch Geschwindigkeitseinflüsse für die Aufwärtsströmung hervorruft. Oberhalb der öffnung kann sich dann die durchgetretene Flüssigkeit ausbrei-

ten und zusätzlich vermischen.

Wenn auch unter den vorstehenden Gesichtspunkten mannigfache Querschnitte von Durchlaßano^dnungen einbezogen werden, u. a. auch kreisförmige Querschnitte, bei denen aber die Durchlaßanordnung mit der oberen eingeschnürten öffnung endet, dann sieht eine bevorzugte und besonders effektvolle Ausführung eine langgestreckte Durchlaßanordnung und dachförmig einander zugeordnete Seitenwände vor, deren obere Ränder einen geringeren Abstand als die unteren Ränder haben. Hierdurch ist es möglich, unter geringem baulichen Aufwand eine wirkungsvolle Begasung auf einem großen Querschnitt durchzuführen, wobei die langgestreckte Ausbildung im übrigen einen eng benachbarten Einsatz mehrerer Durchlaßanordnungen ermöglicht

In iiner zweckmäßigen Ausgestaltung sind die unteren Ränder der Seitenwände auf einem Hohlrahmen der Trageinrichtung angeordnet, der zur Mitte gerichtete Gasauslaßöffnungen besitzt und an wenigstens einem Schmalrand mit einem Zuleitungsrohr versehen ist. Dadurch bildet die Trageinrichtung für die Durchlaßanordnung zugleich einen Teil der Gaszuleitung, und der Aufwand wird herabgesetzt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind dabei an beiden Enden im wesentlichen vertikal zu der von dem Hohlrahmen bestimmten Ebene gerichtete Zuleitungsrohre vorgesehen, welche durch Verlängerungsstücke auf eine beliebige Länge einstellbar sind. Hierdurch ist es möglich, durch Ausbildung von Teilen der Durchlaßanordnung eine Anpassung an für jeweilige Gewässer oder Flüssigkeiten zweckmäßige Tiefen zu erreichen. Dieses ist deshalb vorteilhaft, weil die Hauptteile gleich bleiben und somit an verschiedene Einsatzbedingungen anpaßbar sind. Besonders zweckmäßig ist dieses in einer Ausführung, bei welcher oben an den Zuleitungsrohren ein Schwimmkörper angeordnet ist, in welchem die Gaszuleitung mit einem in den unleren Teil des Schwimmkörpers angewinkelten Auslaßstutzen mündet. Dieser Sehwimmkörper ist dabei zugleich ein Teil der Gaszuleitung, und durch die erwähnten Verlängerungsstücke kann der Hohlrahmen in eine zweckmäßige Tiefe gebracht werden. Die Abwinkelung des Auslaßstutzens nach unten hat den Zweck, daß auch bei Abschaltung der Gaszufuhr gewährleistet ist, daß im Schwimmkörper oberhalb der Mündung des Auslaßstutzens eine tragende Gasblase verbleibt.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist an dem Hohlrahmen eine nach unten gerichtete kanalartige Verlängerung ansetzbar, deren Querschnitt im wesentlichen dem der unteren öffnung entspricht. Hierdurch ist es möglich, auch Tiefenwasser eines Gewässers wirkungsvoll zu belüften, ohne daß zu diesem Zweck ein besonders starker Kompressor eingesetzt werden muß Wenn die Durchlaßanordnung selbst in genügender Nähe des Wasserspiegels gehalten wird, genügt im allgemeinen ein Gebläse, das bei der zuletzt beschriebenen Ausführung dann auch für Tiefenwasser bis zu einer bestimmten Tiefe ausreicht.

Die Durchmischung wird maßgeblich durch die in der Durchlaßanordnung vorgesehene Einschnürung beeinflußt. Hier ist unter Umständen eine Anpassung an die Beschaffenheit der jeweiligen Flüssigkeit, bzw. an möglicherweise in ihr enthaltene Feststoffe, angezeigt. Vorteilhaft sind daher die Seitenwände in ihrer Neigung verstellbar angeordnet. Hierbei wird besonders bevorzugt, daß die Seitenwände insbesondere mit ihren oberen Rändern nachgiebig gehalten sind. Dadurch ist es möglich, daß beispielsweise Festkörper oder Feststoffe mit der Aufwärtsströmung mitgenommen werden und unter Spreizung der Seitenwände durch die engere obere öffnu.ig gelangen können. Insbesondere für Gewässer mit Fischbestand ist diese Ausführung günstig, wenn auch grundsätzlich einbezogen wird, daß die Seitenwände einen anderen als einen langgestreckten Querschnitt begrenzen können. So sieht die bevorzugte Ausführungsform in dieser vorteilhaften Lösung vor, daß die ίο Seitenwände mit ihren unteren Rändern verschwenkbar am Hohlrahmen gelagert und mit ihren oberen Rändern an einem die Breite der oberen öffnung bestimmenden Widerlager vermittels Federn gehalten sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbcispielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Durchlaßanordnung im Schnitt, Fig.2 eine Seitenansicht von Fig. 1, ebenfalls teilweise im Schnitt,

F i g. 3 eine Stirnansicht einer Durchlaßanordnung im wesentlichen nach F i g. 1 und 2, jedoch in einer weiteren Ausgestaltung,

Fig.4 eine Stirnansicht einer Durchlaßanordnung mit besonderen Betriebsmitteln,

F i g. 5 in schematischer Darstellung eine weitere Ausgestaltung einer Durchlaßanordnung,

F i g. b eine Stirnansicht einer Durchlaßanordnung in Teildarstellung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform.

Die Fig. 1 zeigt eine im ganzen mit 1 bezeichnete Durchlaßanordnung. Diese hat eine untere, weitere öffnung 2 und eine obere, engere oder schmalere öffnung 3 in einer Einschnürungsanordnung mit Seitenwänden 4, 5. Diese Seitenwände 4,5 sind unten an einem Hohlrahmcn 6 angeordnet, der praktisch aus zwei kurzen Stirnstücken 7,8 und langgestreckten Seitenrohren 9,10 besteht. Die Mitte der Stirnstücke 7, 8 ist von vertikalen Zuleitungsrohren 11,12 durchsetzt, auf denen Verlängerungsstücke 13,14 angeordnet sind, die mit Stutzen 15, 16 eines Schwimmkörpers 17 verbunden sind. Der Schwimmkörper hat in der bevorzugten gezeigten Ausführungsform eine dem Hohlrahmen 6 entsprechende langgestreckte Gestalt, wobei er an der Unterseite durch zwei sich schräg von unten innen nach außen erweiternde Leitflächen 18, 19 begrenzt ist. Diese Leitflächen zerteilen zusätzlich die Aufwärtsströmung, welche durch die engere oder schmalere obere öffnung 3 austritt, soweit sie sich nicht bereits unmittelbar über der von dieser öffnung gebildeten Einschnürung verbreitert.

Der Hohlrahmen 6 dient als Gaszuführung und insbesondere die Seitenrohre 9,10 haben aufeinanderzu, d. h. zur Mitte des Rahmens, gerichtete Gasauslaßöffnungen 20,21. Hierbei kann es sich um eine beliebige Öffnungsgröße mit zweckentsprechendem Querschnitt handeln.

Die Zuleitungsrohre 11,12 sind im gezeichneten Ausführungsbeispiel unten durch Böden 22,23 geschlossen. Sie bilden eine Gaszuführung aus dem Schwimmkörper bo 17. Dieser ist auch nach Fig.2 als Hohlkörper ausgeführt und eine Gaszuleitung 24 von einer Gadruckquelle ist in diesen Hohlkörper eingeführt und hat im Inneren des Hohlraumes des Schwimmkörpers 17 einen nach unten in den unteren Teil des Schwimmkörpers abgeb5 winkelten Auslaßstutzen. Dessen Austrittsmündung 26 liegt nahe der untersten Begrenzungswand 27 des Schwimmkörpers 17. Dadurch ist gewährleistet, daß selbst dann, wenn vom Hohlrahmen 6 aus nach einer

Unterbrechung der Gaszuführung Wasser durch die Gasauslaßöffnungen 20, 21 eindringen kann, dieses nur bis zur Höhe der Mündung 26, bzw. durch Druckeinwirkung etwas höher, eindringen kann, so daß im Schwimmkörper 17 eine Gasblase verbleibt, die die ^r> Funktion des Schwimmkörpers 17 gewährleistet.

Es ist erkennbar, daß hinsichtlich der Durchlaßanordnung 1 auch die Zuleitungsrohre 11, 12, die Verlängerungsstücke 13,14 und die Stutzen 15,16 als Rohrleitungen wirken, durch welche das Gas, bzw. auch Luft oder ι ο Druckluft, von beiden Enden in den Hohlrahmcn 6 eingeführt wird. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Ausgestaltung, weil Gas/.uführungsteilc gleichzeitig zur Stabilisierung und Einschnürung der Durchlaßanordnung dienen. I¹J

Wenn es auch bezüglich der Seitenwändc 4,5 möglich wäre, beispielsweise unmittelbar zwischen den Zuleitungsrohren II, 12 mittig innerhalb der unteren, weiteren öffnung 2, ein Rohr mit Ausströmungsöffnungcn anzuordnen, was einbezogen wird, dann bildet aber der Hohlrahmen 6 eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung deshalb, weil seine Seitenrohre 9, 10 als Abgrenzung für die untere, weitere öffnung 2 und als Träger für die unteren Ränder 28, 29 der Seitenwände 4, 5 dienen. Deren obere Ränder 30,31 sind in der einfachen dargestellten Ausführungsform an den Zuleitungsrohren 11,12 abgestützt, die insofern dann einen Abstandshalter zur Bestimmung der Breite der oberen Austrittsöffnung 3 bilden.

In Fig.3 sind die soweit beschriebenen Teile auch dargestellt, wobei gezeigt ist, daß der Schwimmkörper 17 auf einem Wasserspiegel 32 schwimmt. Wichtig für die Ausführung nach F i g. 3 ist, daß am Hohlrahmcn 6, insbesondere an seiner Außenseite, nach unten gerichtete Leitflächen 33, 34 an den Scitenrohren 9, 10 und an den Stirnstücken 7,8 angeordnet sind. Diese bilden eine kanalartige Verlängerung 35 mit einem Querschnitt, im wesentlichen entsprechend der unteren, erweiterten öffnung 2 der Durchlaßanordnung. Die Eintrittsöffnung ist mit 36 bezeichnet. Es ergibt sich der Vorteil, daß auch mit einer Gebläseleistung Flüssigkeit aus größerer Tiefe angesaugt werden kann.

Nach F i g. 4, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wird auf dem Schwimmkörper 17 oben eine Pumpe 37 mit einem Antrieb 38 angeordnet. Die Pumpe hat einen Saugstutzen 39 in die Umgebung und im gezeichneten Ausführungsbeispiel befindet sich auf dem Schwimmkörper ein Gerüst 40, das oben einen Drehkopf 41 aufweist, auf dem ein Windrad 42 angeordnet ist. Von diesem führt eine Funktionsvcrbin- 5η dung 43 in den Antrieb 38.

In diesem Zusammenhang wird bemerkt, daß der Antrieb 38 in einer anderen Ausgestaltung beispielsweise auch einen kleinen Otto- oder Dieselmotor in Verbindung mit einem Tank für Kraftstoff enthalten kann.

F i g. 5 zeigt, daß die Durchlaßanordnung 1 beispielsweise auf dem Grund 48 eines Flusses 49 unterhalb des Wasserspiegels 50 angeordnet sein kann. Dabei ist an den nach unten verlängerten Zulcitungsrohren 11, 12 ein Verankerungsklotz 51, beispielsweise aus Beton, vorgesehen. Dieser könnte auch durch einzelne Randstreben 52, 53 vom Hohlrahmen 6 aus durchlässig zur Abstützung verbunden sein. Diese Anordnung kann versenkt werden und hält sich aufgrund des Verankerungsklotzes, der auch Anker oder dergleichen Befestigungsmittel einbeziehen kann, auf dem Grund 48. In diesem Falle führt die Gaszuleitung 54 als Schlauchoder Rohrleitung entlang des Grundes 48 und des Ufers 55 zu einer Gasquelle 56 am Ufer.

Fig.6 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei welcher die Seitenwände 4, 5 mit ihren unteren Rändern 28, 29 mittels Gelenken 57, 58 verschwenkbar angelenkt sind. Diese Gelenke sind auf den Seitenrohren 9,10 des Hohlrahmcns 6 befestigt. Dadurch sind die Seitenwände 4,5 in ihrer Schrägneigung einstellbar. Wenn die Zuleitungsrohrc 11, 12 als Abstandshalter für die oberen, Enden 30, 31 dienen, sieht diese Ausführungsform vor, daß die oberen Enden durch Zugfedern 59 miteinander verbunden sind. Wenn Feststoffe oder größere Fische in die Aufwärtsslrömung eindringen, können sie dann nach Maßgabe der Stärke der Federn 59 die obere, engere öffnung 3 spreizen und nach oben heraustreten.

Es versteht sich, daß, wie in F i g. 6 angedeutet ist, an den Zuleitungen 11,12 nach außen gerichtete Stege 60, 61 angeordnet sind, an denen die oberen Abschnitte der Seitcnwiindc4,5 in verschiedenen Stellungen, beispielsweise durch Sliftverbindungen, fcstlegbar sind.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Begasen einer Flüssigkeit mit einer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten Durchlaßanordnung, die eine untere und eine obere öffnung aufweist, mit einer Gaszufuhrleitung, die an eine unter Druck stehende Gasquelle angeschlossen ist, und mit einem Gasauslaß am Ende der Gaszufuhrleitung, der in der unteren öffnung angeordnet ist und sich im wesentlichen über ihre gesamte Dimension erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Durchlaßanordnung (1) von ihrer unteren öffnung (2) bis zu ihrer oberen öffnung (3) verjüngt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine langgestreckte Durchlaßanordnung (1) und dachförmig einander zugeordneten Scitenwän- aen (4,5), deren obere Ränder (30,31) einen geringeren Abstand als die unteren Ränder (28,29) haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Ränder (28,29) der Seitenwände (4,5) auf einem Hohlrahmen (6) der Trageinrichtung angeordnet sind, der zur Mitte gerichtete Gasauslaßöffnungen (20, 21) besitzt und an wenigstens einem Schmalrand mit einem Zuleitungsrohr (11,12) versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden im wesentlichen vertikal zu der von dem Hohlrahmen (6) bestimmten Ebene gerichtete Zuleitungsrohre (11, 12) vorgesehen sind, we'che durch Verlängerungsstücke (13, 14) auf eine beliebige Länge einstellbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 mit einem Schwimmkörper als Trageinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszule'tung (24) mit einem abgewinkelten Auslaßstutzen (26) in den unteren Teil des Schwimmkörpers (17) mündet, der oben an den Zuleitungsrohren (U, 12) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hohlrahmen (6) eine nach unten gerichtete kanalartige Verlängerung (35) ansetzbar ist, deren Querschnitt im wesentlichen dem der unteren öffnung (2) entspricht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scitcnwände (4,5) in ihrer Neigung verstellbar angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (4, 5) insbesondere mit ihren oberen Rändern (30,31) nachgiebig gehalten sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (4,5) mit ihren unteren Rändern (28,29) verschwenkbar am Hohlrahmen (6) gelagert und mit ihren oberen Rändern (30,31) an einem die Breite der oberen öffnung bestimmenden Widerlager (11, 12) vermittels Federn (59) gehalten sind.