DE3616680C3 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3616680C3 DE3616680C3 DE3616680C3 DE 3616680 C3 DE3616680 C3 DE 3616680C3 DE 3616680 C3 DE3616680 C3 DE 3616680C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- flow channels
- rotor
- liquid
- container
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 5
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 4
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 3
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000000052 vinegar Substances 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Description
Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einer Begasungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer nach der DE-PS 16 67 042 bekannten Begasungsvorrichtung dieser Art wird über eine zentrale
Luftleitung axial angesaugte Luft mit vom Rotor axial angesaugter Flüssigkeit unter inniger Vermischung radial
auswärts in den Stator gefordert, der aus zwei mit axialem Abstand voneinander angeordneten Ringscheiben
und aus zwischen diesen Ringscheiben eingesetzten vertikalen Leitwänden besteht. Diese Leitwände
schließen untereinander Winkel zwischen 224 und 30°
ein. Die im Querschnitt rechtwinkeligen Strömungskanäle divergieren dadurch sehr stark nach außen,
wodurch das ausströmende Gas-Flüssigkeitsgemisch sehr turbulent wird und die Geschwindigkeit desselben
beim Verlassen des Stators schon stark reduziert wird. Dadurch kommt die Strömung in relativ geringer Entfernung
vom Stator zum Stillstand. Auf diesem Weg vom Stator bis zia&Stillstand gibt das Gas-Flüssigkeitsgemisch
das Gas in Form feiner Blasen ab, welche aufsteigen. Es wird also nur der Bereich zwischen Stator
und den äußersten Spitzen der Strömung gleichmäßig belüftet Da für bestimmte Fermentationen, beispielsweise
für die submerse Essiggärung, eine gleichmäßige Belüftung des gesamten Subtrats Voraussetzung ist,
bedeutet dies, daß der Durchmesser des die zu belüftende Flüssigkeit aufnehmenden Behälters ein bestimmtes
Maß nicht übersteigen dan", um bei einer vorgegebenen
Rotorleistung eine gleichmäßige Belüftung der Flüssigkeit über ^en gesamten Behälterquerschnitt
sicherzustellen.
Bei einer nach der FR-24 44 494 bekannten Vorrichtung zum Eintragen von Gas in Flüssigkeit wird durch
eine nahe am Boden eines Behälters iiiit senkrechter
Achse angeordnete Pumpe eine Zirkulation der Flüssigkeit von oben nach unten in Gang gebracht unter Zuhilfenahme
eines die schräg gestellten Pumpenflügel umgebenden, unten und oben offenen Hohlzylinders,
der unten schräge Auslaufbleche besitzt, die die Strömung unten horizontal umlenken. Der Hohlzylinder ist
doppelwandig mit porösen Austrittsflächen innen. Die Luft wird unter einem Druck, der höher als der statische
Flüssigkeitsdruck sein muß in den doppelwandigen Hohlzylinder eingeleitet und tritt durch die poröse
Innenfläche in die nach unten strömende Flüssigkeit aus, welche die Gasblasen mitnimmt. Die Luft-Flüssigkeitsmischung
tritt dann in ein am Boden des Behälters angeordnetes etwa quadratisches Verteilerprisma ein.
An jede der vier senkrechten Flächen des Verteilerprismas schließen jeweils zwei Verteilerkanäle mit etwa
quadratischem Querschnitt an, die die Luft-Flüssigkeitsmischung nach außen fördern. Diese Verteilerkanäle
schließen innen ans Verteilerprisma in Abständen voneinander an, die etwa ihrer l-2fachen Kantenlänge
entsprechen, und sind gegenüber Radialrichtung in Drehrichtung der Pumpe geneigt. Überdies knicken sie
auf halbem Weg nach außen nochmals um etwa 30° in gleicher Richtung weiter ab.
Die von der Pumpe erzeugte horizontal nach außen umgelenkte Luft-Flüssigkeitsströmung staut sich im
quadratischen Verteilerprisma bevorsie in die Verteilelkanäle eintreten kann, da die Eintrittsöffnungen soweit
voneinander entfernt sind, daß der Eintrittsquerschnitt nur etwa 2A und der Zwischenraum 75 des Gesamtquerschnitts
beträgt. Dies bedingt einen großen Druckverlust und damit unnützen Kraftaufwand. Diese Vorrichtung
wäre daher auch nicht geeignet mit Selbstansaugung des Gases zu arbeiten. Da die Verteilerkanäle
durch ihr nochmaliges Abknicken weitere Strömungsenergie vernichten, ist der Kraftbedarf dieser Vorrich-S
tung zur Belüftung eines größeren Behälterquerschnittes mit einer gegebenen Luftmenge relativ hoch.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Begasungsvorrichtung zu schaffen, die unter Verwendung
möglichst verlustarmer Strömung einen großen Behälterqüerschnitt mit geringem Kraftaufwand gleichmäßig
zu begasen gestattet
Die Erfindung tost die gestellte Aufgabe mit den im
Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln. Durch die Anordnung der Eintrittsöffnungen der
Strämungskanäle unmittelbar nebeneinander wird die durch den Rotor bereits horizontal zugeführte Gas-Flüssigkeitsmischung
praktisch verlustlos in die Strömungskanäle eingeleitet Da die Strömungskanäle durch keilförmige Zwischenräume voneinander getrennt
sind, deren Scheitel zwischen den unmittelbar benachbarten Eintrittsöffnungen liegen, verlaufen die
Sirömungskanälc gerade und ungeknickt, was weitere
Strömungsverluste vermeidet Da die im wesentlichen vertikal verlaufenden seitlichen Begrenzungsflächen
eines jeden Strömungskanals um höchstens 7° von der Parallelität abweichen, wird die Strömung laminar ausgerichtet,
wodurch die äußersten Spitzen dar Strömung
erst in wesentlich größerer Entfernung vom Stator zum Stillstand kommen, so daß dadurch eine gleichmäßige
Belüftung eines großen Behälterquerschnitts sicher bewerkstelligt werden kann.
Dabei ergeben sich besonders vorteilhafte Konstruktionsverhältnisse,
weil die Größe und Formgebung des Rotors das Auswurfvolumen von Luft und Flüssigkeit
und damit die gewünschte Belüftungsrate bestimmen, während die Ausbildung der Strömungskanäle des Stators
für die Reichweite des ausgestoßenen Luft-Flüssigkeitsgemisches verantwortlich ist. Divergieren die vertikalen
Begrenzungsflächen der Strömungskanäle gegen den Außenumfang des Sutors, so ivird die Austrittsgeschwindigkeit
des Luft-Flüssigkeitsgemisches gegenüber seiner Eintrittsgeschwindigkeit in den Stator
verringert. Diese Maßnahme wird bei nicht zu großen Behälterdurchmessern gewählt. Soll für sehr große
Behälterdurchmesser die Austrittsgeschwindigkeit aus den Strömungskanälen gesteigert werden, so wird eine
Konvergenz der seitlichen Begrenzungsflächen der Strömungskanäle gegen den Statoraußenumfang gewählt
Der Winkel zwischen den seitlichen Begrenzungsflächen der einzelnen Strömungskanäle darf dabei
allerdings 7° nicht übersteigen, damit laminare Strömungen sichergestellt und Wirbelbildungen mit Verlusten
weitgehend verhindert werden können.
Mit zunehmendem Behälterdurchmesser ist darauf zu achten, daß der Abstand zwischen den Strömungen zweier benachbarter Strömungskanäle im Bereich der Behälterumfangswand nicht zu groß wird, damit eine gleichmäßige Belüftung der Behälterflüssigkeit auch im Bereich der Umfangwand des Behälters gewährleistet werden kann. Um auch bei größeren Behälterdurchmessern einen zulässigen Maximalabstand zwischen den Strömungen benachbarter Kanäle nicht zu überschreiten, ist folglich für eine entsprechende Anzahl von Strömungskanälen zu sorgen.
Mit zunehmendem Behälterdurchmesser ist darauf zu achten, daß der Abstand zwischen den Strömungen zweier benachbarter Strömungskanäle im Bereich der Behälterumfangswand nicht zu groß wird, damit eine gleichmäßige Belüftung der Behälterflüssigkeit auch im Bereich der Umfangwand des Behälters gewährleistet werden kann. Um auch bei größeren Behälterdurchmessern einen zulässigen Maximalabstand zwischen den Strömungen benachbarter Kanäle nicht zu überschreiten, ist folglich für eine entsprechende Anzahl von Strömungskanälen zu sorgen.
Die Strömungskanäle können unterschiedlich ausgebildet sein. So ist es beispielsweise möglich, die Strömungskanäle
durch Stegbleche zu bilden, die zwischen zwei mit axialem Abstand voneinander angeordneten
Ringscheiben vorgesehen sind. Eine besonders vorteilhafte
Konstruktion ergibtsich allerdings, wenn die Strömungskaniüe aus auf einer Ringscheibe aufgesetzten
U-Profilen bestehen. Diese Ausbildung bietet nicht nur
vorteilhafte Herstellungsbedingungen mit einem vergleichsweise geringen Materialaufwand, sondern erlaubt
auch eine einfache Statorreinigung, weil die Zwikkelbereiche
zwischen den einzelnen die Strömungskanäle bildenden U-Profilen frei zugänglich sind.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt Es zeigt
Flg. 1 eine erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung für Flüssigkeiten in einer zum Teil aufgerissenen, schematischen
Seitenansicht
Fig. 2 den Stator dieser Belüftungsvorrichtung in einer zum Teil aufgerissenen Draufsicht,
Fig. 3 einen Schnitt durch einen Strömungskanal nach Linie III-III der Fig. 2 in einem größeren Maßstab,
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante eines Strömungskanals,
Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch einen Stator mit nach außen divergierenden Strömungskanälen und
Fig. ö eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung eines
Stators mit nach außen konvergierenden Strömungskanälen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. I besteh: die dargestellte, unmittelbar über einem Behälterboden
1 angeordnete Belüftungsvorrichtung im wesentlichen aus einem Rotor 2, der von einem Motor 3 herangetrieben
wird, und einem den Rotor 2 umgebenden Stator4. Die vertikale Rotorwelle 5 durchsetzt dabei den Behälterboden
1, an dem der Motor 3 angeflanscht ist. Die in die Flüssigkeit des Behälters einzutragende Luft wird
über eine Luftleitung 6 angesaugt und axial dem Rotor 2 zugeführt, der über eine Ringöffnung 7 des Stators 4
zugleich Flüssigkeit aus dem Behälter ansaugt und mit der Luft in den Stator fördert, wie dies durch die Strömungspfeile angedeutet ist
Im Stator4 wird das Flüssigkeit-Luft-Gemisch in Strömungskanälen 8 aufgenommen, die gemäß den Fig. 1
bis 3 durch vertikale Stege 9 gebildet werden, die zwischen zwei Ringscheiben 10 und 11 eingesetzt sind. Die
Anordnung ist dabei so getroffen, daß benachbarte Stege 9 unmittelbar nebeneinander angeordneter Strömungskanäle
8 gegen den Außenumfang des Stators 4 hin divergieren, so daß die vertikalen Begrenzungsflächen
der S:römungskanäle 8 zueinander parallel verlaufen.
Diese Ausbildung bewirkt eine annähernd der Eintrittsgeschwindigkeit des vom Rotor 2 in den Siator 4
geförderten Flüssigkeit-Luft-Gemisch entsprechende Austrittsgeschwindigkeu der Strömung aus den Strömungskanälen
8, so daß sich aufgrund der vergleichsweise hohen Austrittsgeschwindigkeit die Strömung
über einen großen Radius in den Behälter fortsetzt. Damit wird eine gleichmäßige Belüftung auch von
Behältern größerer Durchmesser sichergestellt, wenn durch eine entsprechende Anzahl an Strömungskanälen
dafür gesorgt wird, daß die Strömungen benachbarter Strömungskanäle vor allem gegen den Bereich der
Umfangswand des Behälters hin nicht zu stark divergieren.
Wie Fig. 4 zeigt, kann eine besonders einfache Statorkonstruktion dadurch erhalten werden, daß die Strömungskanäle
8 durch U-Profile 12 gebildet werden, die auf einer Ringscheibe 13 aufgesetzt sind. Diese Ausbildung
gewährleistet nicht nur eine einfache Herstellung, sondern bietet auch Vorteile hinsichtlich der Statorreinigung,
weil die Zwickeibereiche zwischen benachbarten Strömungskanälen ft ei zugänglich sind.
Um die für die Belüftung eines Flüssigkeitsbehälters
mit einem bestimmten Durchmesser erforderliche Austrittsgeschwindigkeit des Flüssigkeii-Luft-Gemischs
aus dem Stator bei einer gegebenen Rotorleistung festlegen zu können, können die vertikalen Begrenzungsflächen der einzelnen Strömungskanäle 8 von ihrem
parallelen Verlauf abweichen. Werden beispielsweise die Stege 9 der einzelnen Strömungskanäle 8 gegen den
Außenumfang des Stators 4 hin divergierend angeordnet, so ergibt sich eine Verlangsamung der Strömung
innerhalb der Strömungskanäle 8. Der Winkel α, zwischen den vertikalen Stegen 9 darf dabei 7° nicht übersteigen,
da sonst mit einer vermehrten Wirbelbildung zu rechnen ist, was die Reichweite der aus den Strömungskanälen 8 austretenden Strömung stark einengt
Soll die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Außenumfangs des Stators 4 gegenüber der Eintrittsgeschwindigkeit
gesteigert werden, so können die Stege 9 nach außen hin konvergieren, wie dies in Fig. 6 angedeutet
ist Auch in diesem Fall ist der Winkel α zwischen den vertikalen Stegen 8 derc-V-tzelnen Strömungskanäle auf höchstens 7° zu begrenzen
Mit Hilfe der dargestellten Belüftungsvorrichtung
gelingt es durch die besondere Ausbildung des Stators Flüssigkeit über größere Grundflächen gleichmäßig zu
belüften, wobei sich diese Belüftungsvorrichtung vor allem für den Einsatz bei der submersen Essiggärung,
bei der Hefeherstellung oder bei der Abwasserreinigung anbieten.
Es können beispielsweise sehr unterschiedlich aufgebaute
Rotoren eingesetzt werden, wobei es z. B. möglich ist, Flüssigkeit nicht nur entsprechend Fig. 1 einseitig,
sondern beidseitig des Rotors anzusaugen. Die Rotorkonstruktion kann auch so ausgeführt werden, daß
die Luft von unterhalb des Rotors angesaugt wird und der Motor in Form eines Tauchmotors bekannter Konstruktion
im Behälter über dem Rotor montiert wird. Natürlich kann auch jedes andere Gas als Luft angesaugt
und in irgend einer gegebenen Flüssigkeit verteilt werden. In Abhängigkeitt von der Rotorausbildung ist
dann die Neigung der Strömungskanäle 8 gegenüber der radialen Richtung festzulegen. Darüber hinaus können
benachbarte Stege 9 unmittelbar nebeneinander angeordneter Strömungskanäle 8 durch einen gemeinsamen
Zwischenkörper gebildet werden, der in seinem Grundriß keilförmige Gestalt aufweist, damit wiederum
die vertikalen Begrenzungsflächen jedes Strömungskanals zumindest im wesentlicher, parallel verlaufen.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Begasen einer Flüssigkeit mit einem eine im wesentlichen vertikale Drehachse
rufweisenden Rotor, der im Bereich des Behälterbodens angeordnet ist, mit einer Zuleitung für das
Gas zum Roto/, und einem den Rotor umgebenden
Stator, der mittig eine Öffnung aufweist, durch die der Rotor Flüssigkeit aus dem Behälter ansaugt
und der einen geschlossenen Kranz von Strömungskanäleii
aufweist, die Eintrittsöffnungen für das vori dem Rotor zugeführte Flüssigkeits-Gasgemisch
haben, wobei die Strömungskanälü gegenüber der Radialrichtung in Drehrichtung des
Rotors geneigt und durch Zwischenräume voneinander getrennt sind und eine solche Länge aufweisen,
daß auch eine Belüftung über einen größeren Behälterquerschnitt möglich ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnuneen der
Strömungskanäle unmittelbar nebeneinander liegen, daß die Strömungskanäle durch keilförmige
Zwischenräume voneinander getrennt sind, deren Scheitel zwischen den unmittelbar benachbarten
EintrittsöfTnungen liegen, und daß die im wesentli- s chen vertikal verlaufenden seitlichen Begrenzungsflächen eines jeden Strömungskanals einen
Winkel von höchstens 7° (konvergierend oder divergierend) einschließen. '<
2. Begasungsvorrichtung nach Anspruch 1, lo '
dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der \ Strömungskanäle (8) rechtwinkelig ist. W
3. Begasungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle
(8) durch auf eine Ringscheibe (13) aufgesetzte U- i>
Profile (12) gebildet sind.
Hierzu 2 Seite(n) Zeichnungen
20
25
40
50
55
60
65
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1813938A1 (de) | Oberflaechenbeluefter zum Umwaelzen und Belueften von Fluessigkeiten,insbesondere fuer Abwasserreinigungsanlagen | |
DE2347982A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur belueftung von fluessigkeiten | |
DE2307328A1 (de) | Belueftungsverfahren und -vorrichtung | |
EP0645177A1 (de) | Vorrichtung zur Gaseintragung in eine Flüssigkeit | |
DE3616680C2 (de) | ||
EP3685910A2 (de) | Rührorganvorrichtung | |
DE3001829C2 (de) | ||
DE3616680C3 (de) | ||
DE3808154A1 (de) | Injektor mit blasenzerteiler | |
DE2459710C3 (de) | Selbstansaugendes Belüften und Begasen von Flüssigkeiten | |
AT398046B (de) | Vorrichtung zur gaseintragung in flüssigkeiten | |
DE3101221C2 (de) | "Einrichtung zur Schaumflotation" | |
DE1963614A1 (de) | Einrichtung zur Begasung von Fluessigkeiten | |
DE1782485B2 (de) | Vorrichtung zum begasen von fluessigkeiten, insbesondere zum einmischen von luft in freie gewaesser oder in in grossbehaeltern befindliches wasser | |
CH619154A5 (en) | Device for admixing a liquid with gas. | |
DE2714308A1 (de) | Belueftungseinrichtung zum umwaelzen und belueften von fluessigkeiten | |
EP3978760B1 (de) | Tauchkreiselpumpe | |
DE2646517A1 (de) | Einrichtung zur begasung von fluessigkeit | |
DE2559235B2 (de) | Begasungsvorrichtung | |
DE102018109952B4 (de) | Vorrichtung zur Gasblasenerzeugung in Suspensionen zur Anreicherung von mineralischen und nicht mineralischen Rohstoffen und Verwendung einer solchen Vorrichtung | |
DE2359830C3 (de) | Fermenter mit Begasungseinrichtung für aerobe mikrobiologische Prozesse | |
DE3419863C2 (de) | Vorrichtung zur Belüftung von Gülle oder dergleichen | |
DE7527134U (de) | Belueftungsruehrwerk | |
DE2164359C3 (de) | Oberflächenbelüftungskreisel zur Eintragung von Luft oder einem anderen Sauerstoffgasgemisch in Abwässer oder ähnliche Flüssigkeiten | |
AT335954B (de) | Vorrichtung und verfahren zum begasen und fordern von flussigkeiten |