DE2945419A1 - An arrangement in apparatus for mixing gases with and dissolving gases in liquids - Google Patents

Description

SaIa International AB 733 op SaIa / Schweden

Vorrichtung zum Zumischen von Gasen zu und zum Lösen dieser Gase in Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zumischen von Gasen zu und zum Lösen dieser Gase in Flüssigkeit, die mittels eines axial durchströmten Pumpenlaufrades durch eine im wesentlichen vertikal angeordnete Steigleitung nach oben gefördert wird, deren unteres Ende das Einlaßende für die Flüssigkeit und deren oberes Ende das Auslaßende für die durch die Steigleitung geförderte Flüssigkeit bildet, und der Leitflächen zugeordnet sind, um die Flüssigkeit radial von der Achse der Steigleitung umzulenken, wobei die Pumpenwelle für das Pumpenlaufrad koaxial durch die Steigleitung bis zu einer Antriebseinheit geführt ist, die im Betrieb der Vorrichtung oberhalb des Flüssigkeitspegels liegt.

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Vorrichtungen zur Förderung und Sauerstoffanreicherung oder Belüftung von Flüssigkeiten in beispielsweise Tanks, Teichen oder Wasserläufen sind bereits vorgeschlagen worden. Bei diesen Vorrichtungen wird die Flüssigkeit mittels einer axial durchströmten Pumpe gegen Anschlagflächen gefördert bzw. gepumpt, die über der Oberfläche der Flüssigkeit angeordnet sind. Beispiele einer derartigen Vorrichtung sind in der US-PS 2 186 376 beschrieben.

Bei anderen bekannten und für im wesentlichen die gleichen Zwecke konstruierten Vorrichtungen werden Rotoren verwendet, die die Form eines geschlossenen oder offenen Laufrades mit vertikaler Achse aufweisen, dessen Flüssigkeitsansaugöffnungen unterhalb der Oberfläche der Flüssigkeit liegen, wobei die Flüssigkeit von dem Rotor radial nach außen geschleudert wird, normalerweise in einer geringfügig nach oben gerichteten Richtung über die Oberfläche der Flüssigkeit. Im Fall von Belüftern dieser Art, bei denen die geförderte Flüssigkeit nach außen über die Oberfläche der Flüssigkeitsmasse geschleudert wird, ist das Ausmaß des Zumischens und Auflösens von Gas in der Flüssigkeit nicht zufriedenstellend, da das Gas nicht ausreichend lange mit der Flüssigkeit in Kontakt ist, und weil die dem Gas dargebotene effektive Flüssigkeitsoberfläche zu klein ist.

Einige bekannte Vorrichtungen dieser Art haben Einrichtungen in Form von geschlossenen Zentrifugallaufrädern, wobei die Saugseite des Laufrades und/oder Stellen zwischen der Saugleitung und der Peripherie mit der Atmosphäre in Verbindung stehen. Bei der Rotation des Laufrades wird Luft eingesaugt, so daß die Belüftung der Flüssigkeit innerhalb des Laufrades selbst beginnt. Die Effizienz derartiger Laufräder ist jedoch für die meisten ins Auge gefaßten Zwecke zu niedrig, so daß daher die der Flüssigkeit zuge-

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mischte und darin gelöste Luftmenge entsprechend niedrig ist, und zwar insbesondere bezogen auf die verbrauchte Energiemenge in kWh.

In der SE-PS 3 54 789 ist eine Vorrichtung mit einem axialdurchströmten Laufrad dargestellt und beschrieben, das um eine Vertikalachse rotiert und Flüssigkeit durch eine Leitung nach oben fördert bzw. pumpt. An der Innenseite der Leitung sind Leitflügel bzw. Leitflächen angeordnet, die oberhalb des Laufrades selbst liegen und zur Stabilisierung der Flüssigkeitsströmung dienen. Das Laufrad ist an einer Hohlwelle befestigt, die mit der Atmosphäre in Verbindung steht. In der Hohlwelle sind oberhalb des Niveaus der Leitflächen bzw. Leitflügel kleine Öffnungen angeordnet, durch die Gas in die Flüssigkeit eindringen kann. Gegenüber diesen kleinen Öffnungen sind zum Zwecke einer Gasdispersion Flächen bzw. Flügel angeordnet, die diese Öffnungen umgeben und vorzugsweise V-Form haben, wobei der Scheitel dieser V-Flächen den Öffnungen gegenüberliegen. Diese Flächen verringern den Durchströmungsquerschnitt innerhalb der Leitung und verschlechtern dadurch die Pumpenkapazität.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Zumischen von Gasen zu und zum Lösen dieser Gase in Flüssigkeiten zu schaffen, bei der das Zumischen und Lösen des Gases, bezogen auf die eingesetzte und in kWh berechnete Energiemenge wirkungsvoller als bisher erfolgt; das Laufrad soll dabei insbesondere eine höhere Effizienz haben, wobei eine höhere Flüssigkeitsgeschwindigkeit als bei bekannten Vorrichtungen erreicht werden und die axiale Flüssigkeitsströmung über den gesamten Strömungsquerschnitt möglichst gleichförmig sein soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle durch eine nicht umlaufende Zylinderhülse hindurchgeführt ist,, deren Innenwand zusammen mit der Pumpenwelle einen ringförmigen

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GasZuführungskanal begrenzt, dessen unteres Ende durch mindestens einen radial zur Zylinderhülsenachse gerichteten Auslaß mit der Steigleitung in Verbindung steht, während das obere Ende dieses Gaszuführungskanales an eine Gasquelle, beispielsweise die Ümgebungsatmosphäre, anschließt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine Antriebseinheit mit einer Abtriebs- bzw. Pumpenwelle für das Laufrad. Die Antriebseinheit ist an einem Verteilerkopf befestigt, der mit Leitflügeln versehen ist. Die Leitflügel können in beliebiger Anzahl vorhanden sein, vorzugsweise jedoch drei oder vier. Der Verteilerkopf ist an einer rohrförmigen Steigleitung angebracht, die unterhalb des Laufrades in einen sich nach unten erweiternden Saugstutzen bzw. Saugtrichter aus mündet. Der Verteilerkopf enthält eine rotationssymmetrische gekrümmte Leitfläche, durch die die Bewegungsrichtung der Flüssigkeit aus einer Vertikalrichtung in eine im wesentlichen horizontale Richtung umgelenkt wird. Die gekrümmte Leitfläche geht nach unten hin in eine nicht umlaufende Zylinderhülse über, die die Pumpenwelle umgibt und unmittelbar oberhalb des Laufrades endet und mit der Steigleitung in Verbindung steht. Die durch die Steigleitung strömende Flüssigkeit reißt durch Injektorwirkung das von der Gasquelle z-uströmende Gas mit sich, welches der Flüssigkeit zugemischt wird, so daß das Auflösen des Gases bereits in der Steigleitung vor dem Verteilerkopf beginnt.

Dafür ist es erforderlich, daß der Druckabfall in dem Verteilerkopf niedriger ist als 4 m Wassersäule. Die Geschwindigkeit des Wassers sollte mindestens etwa 5 m/sec. betragen, um einen ausreichenden Ejektoreffekt zu erhalten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der axialdurchströmten Pumpe, die in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird, haben die Pumpen-Laufrad-

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schaufeln gerade vordere und hintere Kanten, wobei die Steigung der Schaufeln mit anwachsendem Abstand von der Achse abnimmt. Das Laufrad ist vorzugsweise mit vier Laufradschaufeln ausgerüstet, die sich teilweise überdecken, obwohl auch eine geringere (mindestens zwei) oder eine größere Anzahl von Laufradschaufeln im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt. Die Laufradschaufeln haben vorzugsweise eine solche Form, daß in gleichen Radialabständen vom Rotationsmittelpunkt durch die Laufradschaufeln gelegte Querschnitte eine gerade Linie bilden, wenn diese Querschnitte in einer Ebene abgewickelt sind.

Es hat sich experimentell herausgestellt, daß ein Laufrad mit einer derartigen Konstruktion einen sehr hohen Wirkungsgrad hat, nämlich einen Wirkungsgrad von etwa 80%.

In Strömungsrichtung können hinter dem Laufrad vorzugsweise Leitflügel angeordnet sein, um einer Rotation der Flüssigkeitsströmung entgegenzuwirken und das Vermischen des Gases mit der Flüssigkeit zu verbessern. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Leitflügel in einem bestimmten Umfang eine Kavitation hervorrufen und so angeordnet ist, daß das eingesaugte Gas Zugang zur Rückseite der Flügel hat.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Antriebseinheit an einer gekrümmten Leitung, beispielsweise einem Rohrkrümmer, montiert, der mit einer Öffnung für die Pumpenwelle versehen ist. Die Pumpenwelle und die Antriebseinheit befinden sich dabei auf der Druckseite der Pumpe. Auch in diesem Fall verläuft der durch den Rohrkrümmer hindurchgeführte Teil der Pumpenwelle durch eine stationäre bzw. nicht umlaufende Zylinderhülse, die mit ihrem einen zur Atmosphäre oder einer anderen Gasquelle offenen Ende in den Rohrkrümmer eingesetzt ist, während das andere Ende dieser Zylinderhülse unmittelbar oberhalb des Laufrades aus mündet. Diese Zylinderhülse und

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die dadurch hindurchgeführte Pumpenwelle begrenzen den Gas Zuführungskanal, der vorzugsweise unmittelbar oberhalb des Laufrades eine Einschnürung bzw. Drosselstelle hat, die die Mündungs- oder Auslaßöffnung für den Ausströmschlitz bildet. Zwischen dem unteren Ende dieser Zylinderhülse und der Nabe des Laufrades befindet sich ein Ringspalt. Diese abgewandelte Ausführungsform der Erfindung entspricht hinsichtlich ihrer sonstigen Bauteile der zuerst behandelten Ausführungsform.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat folgende Vorteile:

- Hohe Pumpeffizienz mit einer im wesentlichen axialen Strömung und hohen Strömungsgeschwindigkeiten,

- bessere Dispersion der den Verteilerkopf verlassenden Flüssigkeit,

- Zumischen und Auflösen des Gases in der Flüssigkeit innerhalb der Vorrichtung zwischen dem Laufrad und dem Verteilerkopf,

- besseres Auflösen des Gases in der Flüssigkeit, und zwar bezogen auf die in kWh berechnete verbrauchte Energiemenge.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Erläuterung weiterer Merkmale werden im folgenden beispielhafte Ausführungsformen derselben unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Einen Axialschnitt einer mit der erfindungsgemäßen Anordnung versehenen Vorrichtung;

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Horizontalansicht eines Laufrades einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung von der Einlaßseite der Pumpe her, Fig. 3b bis e Querschnitte von Laufradschaufeln in verschiedenen Radialabständen von der Laufradachse, und Fig. 4 einen Axialschnitt einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

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Die Laufradschaufeln und die Leitflügel sind in der Zeichnung jeweils in ihrer größten Radialerstreckung dargestellt. Die Fig. 1 und 4 zeigen in den jeweiligen linken und rechten Figürhälften verschiedene Elemente.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält eine Antriebseinheit mit einem Träger bzw. Rahmen 1 für die Aufnahme von Lagern 2, 3 für eine Pumpenwelle 4. Das hintere bzw. obere Ende der Pumpenwelle ist mit einer Ausnehmung versehen, in die eine Buchse 5 mit Nut- bzw. Keilverzahnungselementen 21 für einen angeflanschten Standartmotor eingesetzt ist. Alternativ kann ein speziell konstruierter Motor mit einer langen Abtriebswelle verwendet werden.

Die Antriebseinheit ist an einen Verteilerkopf 6 angeflanscht, der eine rotationssymmetrische gekrümmte Leitfläche 7 enthält, die einen zumindest angenähert horizontalverlaufenden flachen Außenabschnitt 8 aufweist.

Der Verteilerkopf 6 ist außerdem mit feststehenden Leitschaufeln 9 versehen, deren untere Enden in einen Ringflansch 1o übergehen, der die untere Begrenzungsfläche 12 der Verteilerkopföffnung 11 bildet. An die Unterseite des Ringflansches 1o ist ein Zylinderrohr 13 angeflanscht, an das sich ein Saugstutzen 14 mit Saugtrichter 15 anschließt. An die gekrümmte Leitfläche 7 des Verteilerkopfes 6 schließt sich nach unten hin eine die Pumpenwelle 4 umgebende stationäre Zylinderhülse 16 an. Zwischen der Pumpenwelle 4 und der stationären.Zylinderhülse 16 befindet sich ein Gaszuführungskanal 17, dessen oberes Ende an eine Gasquelle angeschlossen oder zur Atmosphäre hin offen ist, während das untere bzw. innere Gaszuführungskanalende mit einer durch das Zylinderrohr 13 gebildeten Steigleitung 2o durch einen Schlitz 18, der zwischen dem unteren Endabschnitt der stationären Zylinderhülse 16 und der Pumpenwelle 4 verläuft,

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und einen Ringspalt 19 in Verbindung steht, der durch den unteren Rand der stationären Zylinderhülse 16 und die Nabe des Laufrades 22 begrenzt ist. Der eine Drosselstelle bildende Schlitz 18 kann alternativ auch entfallen.

Das axial durchströmte Laufrad 22 ist am unteren bzw. inneren Ende der Pumpenwelle 4 befestigt und hat mindestens zwei Laufradschaufeln 23.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann an einem (nicht dargestellten) Rahmen oder alternativ an einem (ebenfalls nicht dargestellten) Schwimmkörper befestigt sein, beispielsweise mittels der Schraubbolzen 24, mit denen der Ringflansch 1o an dem Zylinderrohr 13 befestigt ist, so daß sich der Flüssigkeitspegel innerhalb einer Zone 2 5 befindet, die einerseits durch die untere Begrenzungsfläche 12 der Verteilerkopföffnung 11 und andererseits durch die Oberkanten der Laufradschaufeln 23 begrenzt ist.

Im Betrieb pumpen die Laufradschaufeln 23 Flüssigkeit durch die Steigleitung 2o nach oben, und diese Flüssigkeit wird nach Verlassen der Steigleitung von der rotationssymmetrischen Leitfläche 7, 8 und den Leitschaufeln 9 umgelenkt und durch die Verteilerkopföffnung 11 ausgesprüht. Infolge der hohen Geschwindigkeit der Flüssigkeit kommt es zu einem Ejektoreffekt, derart, daß Luft durch den ringförmigen Gaszuführungskend 17, den Schlitz 18 und den Ringspalt 19 angesaugt wird, die in der Steigleitung 2o mit der Flüssigkeit vermischt wird. Das Gas bzw. die Luft wird innerhalb der Steigleitung 2o insbesondere im Bereich der eine hohe Turbulenz bewirkenden Leitfläche 7 gründlich vermischt.

Beim Anhalten des Laufrades 22 steigt die Flüssigkeit innerhalb des Gaszuführungskanales 17 nach oben, aus dem sie nach Wiederanlaufen des Laufrades 2o schnell nach unten abgesaugt wird. Innerhalb der Steigleitung 2o sind vorzugs-

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weise Leitflügel 26 angeordnet, um die Flüssigkeitsströmung zu stabilisieren und eine durch das Laufrad 22 bewirkte Rotations- bzw. Drehbewegung der Flüssigkeitsströmung abzubrensen. Die einzelnen Leitflügel 26 können vorzugsweise unmittelbar oberhalb des Laufrades 22 entweder an dem Zylinderrohr 13 oder der stationären Zylinderhülse befestigt sein.

In Fig. 1 ist auf der linken Seite ein Leitflügel 2 6 dargestellt. Die Befestigung der Leitflügel 26 an der nicht umlaufenden Zylinderhülse 16 bringt den Vorteil mit sich, daß die Antriebseinheit, der Verteilkopf 6 und das Laufrad 22 als ein gemeinsames Aggregat ausgebaut werden können, ohne daß es notwendig ist, das Zylinderrohr 13 und den Saugstutzen 14 von dem Gestell oder dem Schwimmkörper zu trennen, wodurch Reparatur- und Wartungsarbeiten beträchtlich vereinfacht und erleichtert werden.

Die Leitflügel 26 führen zu einem verbesserten Vermischen des Gases mit der Flüssigkeit, wenn die Flüssigkeitsströmung umgelenkt wird. Im Bereich eines Leitflügels, der dazu dient, die Bewegungsrichtung einer Flüssigkeitsströmung zu verändern, tritt im Bereich der in Strömungsrichtung gesehenen hinteren Kante des Leitflügels ein Unterdruck auf. Wenn die Strömungsrichtung stark abgelenkt wird, wird dieser Unterdruck so groß, daß an der Hinterseite der Leitflügel eine Kavitation auftritt. Wenn Luft in den Bereich dieser hinteren Seite der Leitflügel eingeführt wird, wird dieser Luft entlang des gesamten oberen sich anschließenden Bereiches der Leitflügel in der Flüssigkeit dispergiert und damit vermischt.

Ein verbesserter Effekt hinsichtlich des Vermischens von Gas mit Flüssigkeit und hinsichtlich des Auflösens von Gas in Flüssigkeit wird dann erreicht, wenn die Pumpenwelle in ihrem oberen Bereich mit einem Gebläserad 27 versehen

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- ve -

ist, welches Gas durch den GasZuführungskanal 17 nach unten drückt.

Das Zumischen von Gas zu Flüssigkeit kann außerdem weiter verbessert werden, wenn man die Zylinderhülse 16 und/oder das Zylinderrohr 13 mit eine Turbulenz erzeugenden Vorsprüngen bzw. Schikanen 28 versieht. Diese Vorsprünge können die Form von an dem Zylinderrohr 13 und/oder der Zylinderhülse 16 angebrachten Ringkörpern haben, obwohl auch andere für den gleichen Zweck geeignete Schikanen im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann an der Außenseite der Zylinderhülse 16 unmittelbar oberhalb des Laufrades 22 oder, falls vorhanden, der Leitflügel 26 ein Ringvorsprung mit einer scharfen Kante angeordnet sein.

Die Verwendung einer Vorrichtung, die einen Motorträger 1 und einen Motor mit Standardkonstruktion umfaßt, führt zu beträchtlichen Vorteilen hinsichtlich der Instandhaltung bzw. Wartung, da es im Falle eines Motorschadens nur nötwendig ist, den beschädigten Motor gegen einen anderen Motor auszutauschen, ohne daß speziell konstruierte Ersatzteile benötigt werden.

Fig. 2 ist eine von der Einlaßseite her betrachtete Horizontalansicht eines Laufrades 22, welches insbesondere für die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet ist. Das dargestellte Laufrad weist nur zwei Laufradschaufeln auf, von denen jede sich über einen Winkelbereich von 12o erstreckt. Die Laufradschaufeln haben eine zur Peripherie abnehmende Steigung, so daß der Flüssigkeit unabhängig von dem jeweiligen Axialabstand jeweils die gleiche Axialbewegung erteilt wird. Dieses wird dadurch erreicht, daß die Laufradschaufeln derart geformt sind, daß ein Schnitt durch die jeweiligen Laufradaschaufein in gleichen Radialabständen vom Zentrum

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- vt

gradlinig verläuft, wenn er in einer Ebene abgewickelt wird. Dieses ergibt sich deutlich aus den Fig. 3b bis e, die Schnittansichten durch eine Laufradschaufel gemäß den Linien b- b, c- c, d- d und e - e darstellen.

Wenn das Laufrad mit mehr als zwei Laufradschaufeln ausgerüstet wird, läßt sich die Effizienz des Laufrades weiter erhöhen, wobei insbessondere ein Laufrad mit vier Laufradschaufeln besonders vorteilhaft ist, die sich jeweils etwa über einen Bogen von 1oo erstrecken. Bei einer derartigen Konstruktion überlappen bzw. überdecken sich die einzelnen Laufradschaufeln in gewissem Umfang. Ein Laufrad mit vier Laufradschaufeln führt auch herstellungsmäßig zu gewissen Vorteilen.

Das Laufrad hat vorzugsweise eine sehr breite Nabe, so daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit selbst in den der Nabe benachbarten Bereichen sehr hoch ist. Das Verhältnis zwischen dem größten Laufraddurchmesser und dem Nabendurchmesser soll vorzugsweise .höchstens 3,ο betragen. Ein verbesserter Effekt wird erhalten, wenn dieses Verhältnis bei etwa 2,75 liegt, und noch bessere Ergebnisse lassen sich bei einem Verhältnis von 2,5 erhalten. Ein besonders starker Effekt wird dann erreicht, wenn dieses Verhältnis zwischen 2,25 bis 2,ο liegt, obwohl in einem solchen Fall die Kapazität des Laufrades abnimmt, da die Nabe dann einen sehr großen Teil des gesamten Laufradquerschnittes einnimmt.

Die Figuren zeigen deutlich, daß die Nabe des Laufrades 22 an ihrem inneren Ende einen Druchmesser hat, der wesentlich über dem Durchmesser der Zylinderhülse 16 liegt.

Eine konisch gestaltete Nabe führt weiterhin zu einem verbesserten Effekt, wobei dadurch auch die Geschwindigkeit erhöht wird, mit der sich die Flüssigkeit entlang der Nabe bewegt, da die Flüssigkeit an der Anströmseite der Nabe einem bestimmten Druck ausgesetzt ist und bei der Bewegung entlang der

konsKchen Nabenfläche eine Beschleunigung erfährt und durch die Laufradschaufeln nach außen gefördert wird, die sich über einen wesentlichen Längenabschnitt der konischen Nabehflachen erstrecken.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung innerhalb einer Leitung zur Förderung einer Flüssigkeit, der Gas zugemischt werden soll, das außerdem zumindest teilweise in der Flüssigkeit gelöst werden soll. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform haben diejenigen Bauteile, die der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist eine Antriebseinheit 1, 2, 3, 5, 21, die in der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Weise einen üblichen Motor und eine Abtriebs- bzw. Pumpenwelle 4 umfaßt, an bzw. in einem Rohrkrümmer 3o befestigt, und zwar mittels eines an den Rohrkrümmer angesetzten im wesentlichen zylindrischen Stutzens 31, der einen Verbxndungsflansch 32 aufweist. Der Rohrkrümmer 3o ist mit seiner Einlaßseite an ein Zylinderrohr 13 angeschlossen, während an den Außlaß des Rohrkrümmers 3o ein Anschlußrohr 33 angeflanscht ist. Die Pumpenwelle 4 ist durch eine nicht umlaufende bzw. stationäre Zylinderhülse 36 hindurchgeführt, die mit ihrem äußeren Ende in die Wand des Rohrkrümmers 3o eingesetzt ist..Zwischen der Pumpenwelle 4 und der Zylinderhülse 3 6 ist ein ringfcrr.iiger Gas zuf üh rungs kanal 37 freigelassen, dessen äußeres Ende zur Atmosphäre hin offen oder an eine sonstige Gasquelle angeschlossen ist, während das innere Ende dieses Gaszuführungskanales 37 durch den Schlitz 18 und den Ringspalt 19 mit der Steigleitung 2o in Verbindung steht und damit auch anschließend mit dem Innenraum des Rohrkrümmers 3o und des Anschlußrohres 33.

Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung wird derart montiert, daß der Flüssigkeitspegel im Ruhestand innerhalb einer

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Zone 3 5 liegt, deren unteres Ende durch die Oberkanten der Laufradschaufeln 23 und deren oberes Ende durch die Oberkante des Verbindungsflansches 32 bestimmt ist.

Wenn der Verbindungsflansch 32 an dem Rohrkrümmer 3o mittels eines öffnungen aufweisenden Rohrstutzens 31 od.dgl. befestigt ist, darf der Flüssigkeitspegel nicht oberhalb der an der Außenseite des Rohrkrümmers 3o liegenden Öffnung 34 des Gaszuführungskanales 37 bzw. der Zylinderhülse 3 6 liegen.

Es muß gewährleistet sein, daß das Flüssigkeitsniveau nicht zu nahe an die obere Grenze reicht, da ansonsten Flüssigkeit in den ringförmigen Gas Zuführungskanal 37 einfließen kann.

Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich insbesondere zur Sauerstoffanreicherung von Abwasser in biologischen Wasseraufbereitungsanlagen bzw. zur Sauerstoffanreicherung von Seen und sonstigen Wassermassen, die ein Sauerstoffdefizit haben; die erfindungsgemäße Anordnung kann jedoch auch in Verbindung mit anderen Flüssigkeiten angewandt werden, denen ein in der Flüssigkeit aufzulösendes Gas zugemischt werden soll.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern läßt sich im Rahmen der Ansprüche in vielfälltiger Weise abwandeln.

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Claims (11)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Zumischen von Gasen zu und zum Lösen dieser Gase in Flüssigkeit, mit einem axial durchströmten Pumpenlaufrad, das in einer im wesentlichen vertikal angeordneten, von unten nach oben durchströmten Steigleitung umläuft, der Leitflächen zugeordnet sind, um die Flüssigkeit radial von der Achse der Steigleitung umzulenken, wobei die Pumpenwelle für das Laufrad koaxial durch die Steigleitung bis zu einer Antriebs·^- einheit geführt ist, die im Betrieb der Vorrichtung oberhalb des Flüssigkeitspegels liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (4) durch eine nicht umlaufende Zylinderhülse (16 bzw. 36) hindurchgeführt ist, deren Innenwand zusammen mit der Pumpenwelle (4) einen ringförmigen Gaszuführungskanal (17 bzw. 37) begrenzt, dessen unteres Ende durch mindestens einen radial zur Zylinderhülsenachse gerichteten Auslaß mit der Steigleitung (2o) in Verbindung steht, während das obere Ende dieses Gaszuführungskanales (17 bzw. 37) an eine Gasquelle, beispielsweise die Umgebungsatmosphäre, anschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaszuführungskanal (17 bzw. 37) koaxial zur Pumpenwelle (4) am unteren Ende der Zylinderhülse (16 bzw. 36) endet, und daß in relativ geringem Abstand unterhalb des Auslasses des Gaszuführungskanals koaxial auf der Pumpenwelle (4) ein im wesentlichen rotationssymmetrischer Körper (22) befestigt ist, dessen dem Außlaß des Gas Zuführungskanals gegenüberliegendes Ende die Form einer Ringfläche hat, deren Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des gegenüberliegenden Endes der Zylinderhülse (16 bzw. 36).

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Endfläche der Zylinderhülse (16 bzw. 36) zusammen mit der Rinfläche des rotationssymmetrischen Körpers (22) einen Ringspalt (19) begrenzt, der den Gasauslaß bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rotationssymmetrische Körper durch die Laufradnabe (22) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Druckseite des Laufrades

(22) stationäre Leitflügel angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Leitflügel ein die Kavitation begünstigendes Querschnittsprofil haben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Leitflügel im Anschluß an die Auslaßöffnung des Ringspaltes (19) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Pumpenwelle (4) ein Gebläserad (27) befestigt ist, welches dazu dient, Gas durch den Gas Zuführungskanal (17 bzw. 37) zu fördern.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufradschaufeln (23) des Laufrades (22) eine solche Form haben, daß in gleichen Radialabständen vom Rotationsmittelpunkt durch die Laufradschaufeln gelegte Querschnitte eine gerade Linie bilden, wenn diese Querschnitte in einer Ebene abgewickelt sind, und daß die vorderen und hinteren

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Kanten der Laufradschaufeln im wesentlichen gerade und rechtwinklig zur Rotationsachse liegen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Laufradschaufeldurchmesser und dem Nabendurchmesser höchstens einen Wert von 3,o, vorzugsweise 2,5 bis 2,75, insbesondere 2,25 bis 2,5, insbesondere 2,ο bis 2,25 und am vorteilhaftesten von 2,ο hat.

11. Vorrichtung zum Zumischen von Gasen, zu und zum Lösen dieser Gase in Flüssigkeit, so wie sie in der Beschreibung beschrieben und den Figuren dargestellt ist.

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