DE29513922U1 - Plattenbelüfter - Google Patents

Description

Dr.-Ing. Reimar König.. ■ Dip.Ung.Kl.aus Bergen

Wilhelm-Tell-Str. 1 -4 4OS1 S Düaeeidenf !fell c52*l <l -&3&Idigr;32*2&Ogr; Patentanwälte

29. August 1995 40 969 K

Gesellschaft für Verfahren der Äbwassertechnik mbh

Dieselstraße 6, 42489 Wulfrath

"Plattenbelüfter"

Die Erfindung betrifft einen Plattenbelüfter zum Begasen von Flüssigkeiten mit einem Stützkörper mit mindestens einem Gaseinlaß und einer auf der Fläche des Stützkörpers aufliegenden porösen Membrane. Beim Einleiten eines Gases hebt sich die Membrane vom Stützkörper ab. Es entsteht so ein Gasraum zwischen Membrane und Stützkörper, aufgrund dessen Überdruck-Gas durch die poröse Membrane in die Flüssigkeit gelangt.

A\ Bei bekannten Belüftern geht das Bestreben dahin, Auftriebskräfte zu vermeiden und einen über die Fläche gleichmäßigen Gasaustritt zu erreichen. So beschreibt die deutsche Patentschrift 34 10 267 einen Belüfter mit einer nach oben gerichteten Begasungsfläche in Gestalt einer

&ogr;

Membrane, die einen gleichmäßigen, koaleszenzfreien Austritt der Gasblasen bewirkt. Vermieden wird durch die nur nach oben gerichtete Begasungsfläche das Vereinigen der Luftblasen an der Unterseite, wie es sich bei einem Belüfter mit nach unten weisender Begasungsfläche nicht vermeiden läßt.

Beim Einleiten des Gases in den Belüfter entsteht zwischen Membrane und Stützkörper jedoch ein schalenförmiger Gasraum, da sich die Oberfläche der Membrane bei ihrer Ausdehnung vorwölbt, während der Stützkörper eben ist. Diesem Gasraum ist aufgrund seines verhältnismäßig großen Volumens ein starker Auftrieb zueigen.

Da ein Befestigen der Begasungsvorrichtung am Beckenboden aus Gründen eines Herausnehmens bei der Wartung vermieden werden sollte, beschreibt die deutsche Patentschrift 33 19 161 einen Belüfter, bei dem ein wesentlicher Teil der Stützkonstruktion beim Eintauchen ins Wasser geflutet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß der Stützkörper einen Flutungsraum besitzt, der am Ende des Stützkörpers über den vollen Querschnitt offen ist, so daß das Wasser ungehindert einfließen kann. Der Belüfter besitzt einen rohrförmigen Stützkörper mit einem kreisrunden Quer-

schnitt. Dies führt zu einem ringförmigen Begasungsraum gleichbleibender Höhe und damit zu einem geringeren Gasraumvolumen. Demzufolge sind die Auftriebskräfte zwar geringer, aber die sich über den gesamten Umfang des Rohres erstreckende Austrittsfläche führt zu einem ungleichmäßigen Gasaustritt, der zum einen auf die extreme Krümmung der Membranoberfläche und des damit verbundenen Höhengradienten und zum anderen auf das Vereinigen von Gasblasen an der Rohrunterseite zurückzuführen ist. Somit erfüllt der Membrananteil, der sich auf der Unterseite des Stützkörpers befindet, die Funktion eines gleichmäßigen Verteilens der Gasblasen nicht und ist für die Begasung im wesentlichen verloren.

Bekannt sind darüber hinaus Plattenbelüfter mit einem bezüglich der Belüftungsfläche konvexen Stützkörper. Diese sind entweder in ihren Abmessungen begrenzt oder besitzen aufwendige Verstärkungskonstruktionen, um die auf den Stützkörper wirkenden Kräfte abzuleiten. Bekannt sind auch Räume ausbildende Stützkörper, die entweder ein hohes Gewicht besitzen müssen oder bei auftriebsarmen Belüftern als Flutungsräume ausgestaltet sind. Diese Flutungsräume müssen Öffnungen besitzen, was bei der Her-

Stellung insbesondere als Formartikel Schwierigkeiten bereitet.

Ein besonderes Problem besteht bei bekannten Belüftern darin, daß sich insbesondere bei Belüftern mit Flutungsräumen, aber auch bei Belüftern mit einfachen Verstrebungen Gase im Flutungsraum sammeln und einen zusätzlichen Auftrieb bewirken. Die Gase entstehen durch Übersättigung des Wassers mit Sauerstoff oder durch Wirbel, die beim Begasen des Wassers kleine Luftblasen in die Flutungsräume befördern. Dieser zusätzliche Auftrieb kann dazu führen, daß die Fixierung des Belüfters an der Luftzufuhrleitung oder die Gesamtkonstruktion überlastet wird und dem Auftrieb nachgibt.

JL· Der Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, einen Plattenbelüfter zu schaffen, der geringe Auftriebskräfte und einen gleichmäßigen Gasaustritt gewährleistet, dabei aber die für einen Plattenbelüfter notwendige Stabilität besitzt, eine Gasansammlung in den Flutungsräumen vermeidet und sich kostengünstig als Spritzgußartikel herstellen läßt.

Die Lösung des Problems basiert auf dem Gedanken, den Gasraum zwischen Membrane und Stützvorrichtung zu minimieren, sich aber dennoch der Vorteile des gleichmäßigen Gasaustritts einer obenliegenden Gasaustrittsfläche durch einen konvexen Grundkörper zu bedienen und den Grundkörper mittels unterbrochener versetzter Querrippen zu stabilisieren.

Im einzelnen löst die Erfindung das Problem durch einen konvexen Grundkörper mit Querrippen, die als wechselseitig von jeder Längsseite des Grundkörpers über die Mittelachse hinausragende Halbrippen ausgebildet sind.

Durch die Wölbung des Belüfters reduziert sich der Gasraum zu einem schalenförmig gekrümmten Raum mit im wesentlichen gleichbleibender Höhe über der Stützkörperfläche. Da die Stützkörperfläche die Krümmung der Membrane bei der Begasung bereits vorzeichnet, ergibt sich beim Abheben der Membrane infolge des geringeren Rauminhalts eine erhebliche Reduzierung des Gasraumvolumens.

Für eine weitere Verringerung des Auftriebs sorgt die Querrippenkonstruktion. Gase, die sich beim Betrieb

unterhalb des Grundkörpers sammeln, können ungehindert entweichen, da infolge der Querrippen keine geschlossenen Räume gebildet werden, sondern ein freier Gas- bzw. Wasseraustausch aufgrund der Ausbildung als Halbrippen gewährleistet ist. Ein zusätzlicher Auftrieb wird hierdurch ausgeschlossen.

Die Erfindung erlaubt somit Belüftungssysteme, deren Belüfter beispielsweise aus Gründen der Wartung nicht ortsfest angeordnet sind. Der geringe Auftrieb wird bei der erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung auch nicht durch Koaleszenz der Gasblasen oder einen Verlust an wirksamer Membranfläche erkauft. Wegen des im Vergleich zu einem Rohrbelüfter geringen Krümmungsgrades bleibt der Höhengradient relativ gering. Infolge des über der Stützkörperoberfläche gleichbleibenden Gasraums und der demzufolge gleichmäßig gekrümmten Membrane wird deren gesamte Begasungsfläche ausgenutzt und gleichmäßig mit Gas beaufschlagt. Ein Vereinigen der Gasblasen an der Belüfterunterseite tritt nicht auf. Dennoch wird die Rohrbelüftern eigene hohe Stabilität durch die Halbrippen erreicht, ohne daß die Gefahr von Gasansainmlungen in Kauf genommen werden muß. Der rippenfreie Abschnitt des Stützkörpers ermöglicht eine effektive Entgasung. Im Betrieb

entstehende Gaseinschlüsse suchen sich ihren Weg entlang den Halbrippen, bis sie am Rand des Stützkörpers entweichen.

Die Halbrippen können sich zur besseren Krafteinleitung über die Mittellinie des Stützkörpers hinaus erstrecken. Dabei kann der Stützkörper zur weiteren Verbesserung der Entgasung im Bereich der Überlappung eine Fläche ohne Krümmung ausbilden. So können Gasblasen, die zur Mittellinie des Stützkörpers gewandert sind, diesen problemlos umströmen, ohne daß sie sich entgegen ihrer Auftriebsrichtung bewegen, bzw. erst ein hohes Volumen erreichen müssen, durch das sie an der Rippe vorbeigedrückt werden.

Darüber hinaus erlaubt die wölbungsbedingte festere Vorspannung der Belüftungsmembrane die Verwendung einer frei aufliegenden Rückschlagklappe, die bei Stillstand des Gasflusses ein Eindringen der Flüssigkeit in die Luftkanäle verhindert.

Der Belüfter kann ein von der Membrane unabhängiges Rückschlagventil besitzen. Dieses verhindert ein Eindringen von Wasser in den Belüfter.

Bei einer anderen Ausführung besitzt der Stützkörper eine vorzugsweise mittig angeordnete Längsrippe, die auf der Membrane liegt. Durch die Längsrippe wird die Membrane stabilisiert und der Gasraum weiter verkleinert. Dadurch verringert sich zusätzlich der Auftrieb. Die Längsrippe ist vorteilhafterweise mit einem Befestigungsrahmen verbunden, der die Membrane in ihrer Position hält. Die Membrane läßt sich vorteilhafterweise als Formartikel durch Spritzgießen herstellen.

Der erfindungsgemäße Belüfter erlaubt wegen seines Aufbaus eine kostengünstige Herstellung durch Spritzgießen ohne die Verwendung eines Schiebers für die Längsrippen. Beim Spritzgießen mit zwei Formhälften lassen sich bestimmte Formen wie beispielsweise freiliegende Öffnungen nur mittels eines die Herstellung verteuernden und verlangsamenden Schiebers erreichen. Bei bekannten Belüftern mit Flutungsräumen stellen die Öffnungen bzw. Löcher in den Flutungsräumen derartige Formen dar, die sich als Spritzgußartikel nicht ohne Schieber herstellen lassen. Gleiches gilt für Belüfter mit durchgehenden Querrippen, die um Gasansammlungen zu vermeiden, Öffnungen besitzen müssen.

Die Verwendung von Halbrippen gewährleistet einen Raum bzw. eine Fläche an der Unterseite des Belüfters, die frei von Gaseinschlüssen arbeitet, ausreichend stabilisiert ist und ein Spritzgießen erlaubt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Belüfter und

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Belüfter der Figur 1.

Der Belüfter besteht aus einem Stützkörper 1 und einer aufliegenden Membrane 2. Die Membrane 2 ist seitlich mittels Leisten 3 durch Verschrauben an dem Stützkörper 1 befestigt.

Die Leisten verlaufen über die Mittellinie des Stützkörpers und verringern dadurch zusätzlich den Auftrieb, indem der Begasungsraum in zwei Teilräume geteilt wird.

- 10 -

Der Stützkörper 1 besitzt eine leicht konvexe Krümmung. Die auf dem Stützkörper aufliegende Membrane 2 ist daher ebenfalls konvex gekrümmt. An der Unterseite des Stützkörpers befinden sich Halbrippen 4, die sich bis über die Mittellinie des Stützkörpers erstrecken und der Stabilisierung des Stützkörpers 1 dienen. In diesem Bereich ist der Stützkörper 1 nicht konvex, sondern flach, was die Entgasung verbessert. Die Halbrippen 4 sind wechselseitig versetzt und greifen quasi kammartig ineinander, wodurch jeweils ein jeder Halbrippe gegenüberliegender Durchbruch 5 entsteht, durch den Gasansammlungen entweichen können.

Der Stützkörper 1 ist mit einem Luftstutzen 6 verbunden, der Luftkanäle 7 für das Zuführen eines Gases besitzt. Zwischen dem Zuluftstutzen 6 und der Membrane 2 befindet sich eine Rückschlagklappe 8 aus elastischem Material, welche die Luftkanäle gegen rückströmende Flüssigkeit abdichtet. Die Bauteile genügen als Formartikel besonderen qualitativen Anforderungen.

Claims (8)

Schutzansprüche:

1. Belüfter zum Begasen von Flüssigkeiten mit

- einer gasdurchlässigen elastischen Membrane (2),

- einem konvexen Stützkörper (1) mit

- wechselseitigen Halbrippen (4).

2. Belüfter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch über die Mittellinie hinausragende und sich in diesem Bereich überlappende Halbrippen (4).

3. Belüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (1) im Bereich der Mittellinie in einer Ebene verläuft.

4. Belüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Mittelleiste (3), die im wesentlichen entlang der Mittellinie des Stützkörpers (1) über die Membrane (2) verläuft.

5. Belüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelleiste (3) und die Befestigungsleiste (3) einstückig ausgebildet sind.

- 12 -

6. Belüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens einen Zuluftstutzen (6) mit einem Rückschlagventil (8),

7. Belüfter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Rückschlagventil (8) aus einem elastischen Material besteht.

8. Belüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Spritzguß-Stützkörper (1).