DE3028987A1

DE3028987A1 - Vorrichtung zum begasen einer fluessigkeit

Info

Publication number: DE3028987A1
Application number: DE19803028987
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Hess
Original assignee: Wiegand Karlsruhe GmbH
Current assignee: GEA Wiegand GmbH
Priority date: 1980-07-30
Filing date: 1980-07-30
Publication date: 1982-02-11

Description

Vorrichtung zum Begasen einer Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Begasen einer Flüssigkeit mit wenigstens einem Treibflüssigkeit führenden Rohr, mit wenigstens einem Gas führenden Rohr und mit Düsen, die mit Hilfe der Treibflüssigkeit das Gas in die Flüssigkeit injizieren.
In den letzten Jahren sind viele Publikationen erschienen, welche sich mit dem Eintrag von Caen in Flüssigkeiten befassen. Bei großen Becken spielt dabei die Wirtschaftlichkeit die ausschlaggebende Rolle. In jüngster Zeit werden häufig Zweistoff-Düsen (Injektoren) eingesetzt. (H. Fuhr, Th. Mann: "Abgedeckte Kläranlagen Chem. Ind. XXXI/Juli 1979, S. 478, Abb. 1 kleiner Bayer-Injektor, Abb. 2 Kurven, Abb. 5 Schlitzstrahler) (M. Zlokarnik: Die Leistungsfähigkeit optimierter jektoren... vt "Verfahrenstechnik" 13 (1979) Nr. 7/8, Abb. 2/3: Sorptionscharakteristiken) Dabei wird die kinetische Energie des Treibflüssigkeltsstrahles zur Zerteilung des Gases in feinste Bläschen benutzt. Dadurch wird es möglich, einen größeren Anteil des eingeleite-en Gases in der Flüssigkeit zu absorbieren; das Gas wrd dadurch besser ausgenützt als bei Verwendung von einfachen Gas-Duset, Lochblechen oder keramischen Fritten. 1 X Besonders bedeutsam ist dieser höhere Ausnutzungsgrad bei Anwendung teurer Gase, wie z. B. reinen Sauerstoffs oder wenn die nach oben aus der Flüssigkeit austretenden Restgase verbrannt oder anderweitig weiter behandelt werden müssen. Aber auch schon bei der Einleitung von Luft ergeben sic mit Zweistoffdüsen (Injektoren) eine Reihe von Vorteilen. So erzeugt der Treibstrahl bei horizontalem Einblasen in Klärbecken eine horizontale Grundströmung, durch die das Absitzen von Feststoff auf dem Boden des Beckens hintan gehalten werden kann.
Andererseits kann z. B. in Fischbecken eine Strömung wie in einem Bach oder in einem Fluß erzeugt werden, so daß z. B. für Forellen ein natürliches Umfeld für günstige Wachstu#sbedingungen bereitgestellt werden kann. Weil diese Vorrichtungen im Allgemeinen tief unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet sind, ergeben sich z. B. gegenüber Oberflåchenbeaasern eine Reihe weiterer Vorteile wie: keine Aerosolbildung mit evtl. Gesundheitsschädigung oder Geruchsbelästigung, keine Geräuschbelästigung, keine Einfriergefahr. Hinsichtlich der aufzuwendenden Energie sind Zweistoff-Düsen (Injektoren) vergleichsweise ebenfalls günstig und zwar z. B. in Wasserbecken bei Einblastiefen unterhalb 5 m bis max etwa 15 m. Sofern die Beckentiefe vorgegeben ist, sind Gas- und Flüssigkeitsstrom so aufeinander abstimmbar, daß der Energieverbrauch je absorbierter Gaseinheit minimal wird. Dazu müssen allerdings das Absorptionsverhalten und die vorgesehene Injektor-Baufo#m bekannt sein, was in der Regel durch Pilotversuche zu ermitteln ist.
Wenn große Becken zu begasen sind, werden viele Injektoren eingesetzt. Jeweils ein Gasverdichter und eine Flüssigkeitspumpe versorgen dabei ganze Gruppen von Injektoren. Dazu ist ein umfangreiches Rohrleitungssystem mit Verbindungselementen an jedem Treib- und Sauganschluß eines Injektors erforderlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese umfangreichen Leitungen mit Flanschen, Verschraubungen, Abzweigungen zu den Injektoren sowie diese selbst zu vereinfachen, enge Gehäuse mit toten und unzugänglichen Ecken zu vermeiden und dabei auch noch eine einfache Montage und Wartung zu erreichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das die Treibflüssigkeit führende Rohr und das das Gas führende Rohr in wenigstens einem Abschnitt parallel dicht nebeneinander verlaufen und daß sich innerhalb dieses Abschnitts in dem die Treibflüssigkeit führenden Rohr wenigstens eine in die das Gas führende Rohr ragende Treibdüse befindet und koaxilal zu dieser in an das Gas führende Rohr eine in die Flüssigkeit ragende Mischdüse angesetzt ist.
Irgendwelche auch noch so vereinfachte Injektorgehäuse werden erfindungsgemäß vermieden. An deren Stelle treten die Flüssigkeits- und die Gasleitungen selbst, welche vorzugsweise gerade und mit konstantem Durchmesser im Bereich der Injektoren ausgeführt sind.
Eine spezielle Ausführung ordnet jeder Flüssigkeitsleitung an ihrem Umfange mehrere parallele Gasleitungen zu, wobei diese auch unterschiedliche Gasarten führen können. Vorzugsweise werden jedoch zwei Gasleitungen diametral gegenüberliegend parallel zu einer Flüssigkeitsleitung angeordnet. Die einzelnen gleichmäßig über die Länge verteilten Injektoren werden dann zweckmäßigerweise jeweils genau gegenüberliegend angeordnet, wodurch die Montage und auch die Reinigung vereinfacht werden, z. B. indem jeweils beide einander gegenüberliegende Injektoren mit einer Stange geführt oder durchstoßen werden können. Außerdem heben sich insgesamt die Rückstöße der an einem Strang gegenüberliegenden Injektoren auf, wodurch etwaige Wanderungen auf dem Beckenboden vermieden werden. Zur festen Verbindung der Leitungen eines Stranges miteinander sind wegen der Einfädelung der Treibdüsen in den Gasrohren nur wenige zusätzliche Verbindungsmittel wie Metall- oder Kunststoffbänder nötig, keinesfalls aber Schrauben bzw. Gewinde. Zu Wartungsarbeiten lassen sich diese Verbindungsmittel leicht rasch entfernen und die Rohre auseinander legen. Deren lichter Innenquerschnitt ist bei einer vorzugsweisen Konstruktion völlig glatt und frei von Einbauten, d. h. die an den Rohren befestigten Düsen ragen nur nach außen. Daher können sich in ihrem Inneren Schmutzdepots nur schwer festsetzen. Bei der Inspektion sind diese auf alle Fälle leicht erkenn- und entfernbar.
Als Strömungsquerschnitte für die Düsen kommen alle denkbaren Formen in Frage: elliptische, quadratische, rechteckige, rinc-oder sternförmige u. v. a. m., wobei jede Form Vor- und Nachteile hat; vorzugsweise werden aber kreisförmige Querschnitte eingesetzt. Die seitlichen Begrenzungen der Düsenkanäle unterliegen von vornherein zunächst ebenfalls keinen Beschränkungen.
So kann die Treibdüse zwecks Erzielung einer gewissen Sprühwirkung z. B. nach dem engsten Querschnitt wieder etwas erweitert sein (ähnlich einer Lavadüse) oder auch in der Nähe des Austrittes Rillen aufweisen. Die Mischdüse weist im Allgemeinen, wie bei Injektoren üblich, einen Einlaufkonusr einen Hals und einen Auslaufkonus auf (DIN 24 921); der letzte Konus bann aber auch entfallen, wenn das Gas dem Injektor zugedrückt wird, d. h. wenn dieser nicht selbst ansaugen muß.
Die Erfindung wird im folgenden an zwei Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit einem Treibflüssigkeit führenden Rohr und einem Gas führenden Rohr im Querschnitt.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung mit einem Treibflüssigkeit führenden Rohr und zwei Gas führenden Rohren im Querschnitt.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 verlaufen ein Abschnitt eines Treibflüssigkeit führenden Rohrs 2 und ein Abschnitt eines Gas führenden Rohrs 4 parallel dicht nebeneinander. Die beiden Abschnitte sind durch lösbare Spannbänder 6 zusammengehalten.
An das Rohr 2 ist eine Düse 8 angeschweißt, die in das Rohr 4 ragt. Die Düse weist einen verhältnismäßig langen, sich verengenden Eintrittsquerschnitt 10 und einen verhältnismäßig kurzen, sich erweiternden Austrittsquerschnitt 12 auf. Am Außenumfang der Düse 8 bedindet sich ein Ringflansch 14, der den Abstand der Rohre 2, 4 voneinander festlegt. Die Düse 8 ist mit waagerechter Achse radial gerichtet. Koaxial zu der Düse 8 ist in das Rohr 4 eine Düse 16 eingeschweißt, die einen sich verengenden Eintrittsquerschnitt 18 und einen sich erweite nden Austrittsquerschnitt 20 aufweist. Die Abschnitte des Eintrittsquerschnitts 18 und des Austrittsquerschnitts 20 sind in diesem Fall etwa gleich lang.
Am Außenumfang der Düse 16 befindet sich eine Stufe 22, die die Einsatztiefe der Düse 16 in das Rohr 4 festlegt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 befinden sich beidseits eines Abschnitts eines Treibflüssigkeit führenden Rohrs 30 Abschnitte von Gas führenden Rohren 32, 34. Alle drei Rohre sind durch ein lösbares Spannband 36 zusammengehalten. An die Außenseiten des Treibflüssigkeit führenden Rohrs sind diametral mit waagerechter Achse Düsen 38, 40 angesetzt. Diese Düsen mindern somit nicht den wirksamen Querschnitt des Treibflüssigkeit führenden Rohrs 30.
Jede Düse 38, 40 weist, vom Treibflüssigkeit führenden Rohr 30 aus betrachtet, einen Abschnitt 42 konstanten Durchmessers auf, an den sich ein Abschnitt 44 verengenden Durchmessers anschließt. Austrittsseitig weist jede Düse 38, 40 einen Abschnitt 46 auf, dessen Durchmesser sich erweitert. Die Abschnitte 44 sind etwas länger als die Abschnitte 46.
Koaxial zu den Düsen 38, 40 sind an die Außenseiten der Gas führenden Rohre 32, 34 Düsen 48, So angesetzt, die jeweils einen Eintrittsabschnitt 52 mit sich verengendem Querschnitt und einen Austrittsabschnitt 54 mit sich erweiterndem Querschnitt aufweisen. Die Abschnitte 52 sind etwas länger als die Abschnitte 54.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Rohre 30, 32, 34 durch einen Bock 56 in Abstand vom Boden gehalten.

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Begasen einer Flüssigkeit mit wenigstens einem Treibflüssigkeit führenden Rohr, mit wenigstens einem Gas führenden Rohr und mit Düsen, die mit Hilfe der Treibflüssigkeit das Gas in die Flüssigkeit injizieren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das die Treibflüssigkeit führende Rohr (2,30) und das das Gas führende Rohr (4,32,34) in wenigstens einem Abschnitt parallel dicht nebeneinander verlaufen und daß sich innerhalb dieses Abschnitts in dem die Treibflüssigkeit führenden Rohr (2,30) wenigstens eine in das Gas führende Rohr (4, 32, 34) raede Treibdüse (8, 38, 40) befindet und koaxial zu dieser cine in die Flüssigkeit ragende Mischdüse (16, 48, 50) an das Gas führende Rohr (4, 32, 34) angesetzt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Düsen (8, 16, 38, 40, 48, 50) radial zu den Rohren (2, 4, 30, 32, 34) verlaufen.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Achsen der Düsen (8, 16, 38, 40, 48, 50) in der durch die Achsen der Rohre (2, 4, 30, 32, 34) definierten Ebene liegen.
4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß einem Treibflüssigkeit führenden Rohr (30) mehrere Gas führende Rohre (32, 40) jeweils mit einander koaxialen Paaren von Treib-und Mischdüsen (38,40,48,50) zugeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß zwei Gas führende Rohre (32, 40) diametral zu ###dem die Treibflüssigkeit führerden Rohr (30) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüch d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, na wenigstens eine Treibdüse (38,40) und/oder Mischdse (48, 50) an dem Umfang des ihr zugeordneten Rohrs (30, 32, 34) angesetzt ist und von diesem nur nach außen ragt.