DE3819305A1 - Begasungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Begasungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Begasungseinrichtungen werden vorzugsweise dazu ver­ wendet, bei der Klärung von Abwässern Luft in das Ab­ wasser einzuleiten, um aerobe Abbauprozesse der im Abwasser befindlichen Abfallstoffe zu ermöglichen. Da das Gas stets leichter als die Flüssigkeit ist, muß es vom Grund des Behälters oder Beckens her in die Flüssigkeit eingeleitet werden. Diese Einleitung muß möglichst flächendeckend erfolgen, damit die Gasblasen nicht ungelöst die Flüssigkeit durchwandern und an der Oberfläche austreten. In diesem Fall wäre nicht die er­ forderliche Sättigung der Flüssigkeit erreichbar.

Bei Einbringung eines Gases besteht jedoch das Problem, daß die mit dem Gas gefüllten Begasungseinrichtungen, wenn es sich hier um dünnwandige, vollständig mit dem einzuleitenden Gas gefüllte Rohre handelt, durch den Auftrieb nach oben treiben würden. In diesem Fall müßte eine Verankerung am Boden vorgenommen werden. Um eine Begasungseinrichtung jedoch ohne solche Verankerungen oder Gewichte im Becken eines Behälters betreiben zu können, wurden bereits konstruktive Maßnahmen getrof­ fen, um das von dem Gas ausgefüllte Volumen der Be­ gasungseinrichtung zu vermindern.

So ist aus der DE-OS 34 18 548 eine Begasungseinrich­ tung bekannt, bei der ein rohrförmiger Einleitungs­ körper an einem Ende offen und am anderen Ende ge­ schlossen ist und dadurch mit der zu begasenden Flüssig­ keit geflutet werden kann. Dieser Einleitungskörper trägt am geschlossenen Ende eine relativ dicke Wandung, durch die ein Gaszuführungskanal schräg hindurchge­ führt ist. Außerdem ist in der dicken Wandung ein Hohlraum vorhanden, in die eine Spindel mit einer Mutter zur Befestigung des Einleitungskörpers ein­ gelassen ist.

Der relativ komplizierte Aufbau des bekannten Ein­ leitungskörpers erfordert daher die getrennte Her­ stellung des rohrförmigen Einleitungskörpers und des Abschlußteils, welches die dicke Wandung bildet. Die Herstellung dieses als Massenartikel verwendeten Einleitungskörpers ist verhältnismäßig aufwendig, da neben der Herstellung der Einzelteile und dem Einbringen der Bohrung für den Gaszuführungskanal auch beide Teile zusammengesetzt und verbunden wer­ den müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Be­ gasungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß die Ausgestaltung des Gaszu­ führungskanals vereinfacht wird und somit die Voraus­ setzungen für eine rationelle und materialsparende Herstellung geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Begasungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dieser Ausgestaltung sind der Einleitungskörper sowie der Befestigungsstutzen durchgehend axial aus­ geführt, wobei sowohl der Einleitungskörper als auch der Befestigungsstutzen mit einer relativ dünnen Wand­ stärke auskommen. Dabei ist die Verlängerung des Be­ festigungsstutzens durch eine Stirnwand begrenzt, so daß der geflutete Raum des Einleitungskörpers von dem Gaszuführungskanal getrennt ist. Der Auslaß des Gas­ zuführungskanals befindet sich in der Wandung der innerhalb des Befestigungsstutzens und in Verlänge­ rung dessen gebildeten Sackbohrung. Da sowohl der Einleitungskörper als auch der Befestigungsstutzen einen sehr einfachen geometrischen Aufbau besitzen, ist eine einfache, praktisch in einem Arbeitsgang durchführbare Herstellung möglich, z.B. durch Strang­ pressen. Die Wandstärke kann nach dem für die Stabili­ tät gerade erforderlichen Maß beschaffen sein, ohne daß für eine schräge Führung eines Gaszuführungskanals eine unnötig dicke und daher zusätzliches Material be­ nötigende Wandung erforderlich wäre. Außerdem kann ein sehr großer Querschnitt erzielt werden, so daß bei der Einleitung des Gases nur geringe Strömungsverluste über­ wunden werden müssen, um die Einspeisung daher nur eine geringe Pumpleistung erfordert.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß sich vom Auslaß des Gaszuführungskanals bis vor das freie Ende des Einleitungskörpers eine Längsnut erstreckt.

Durch diese Längsnut kann das Gas auch bis zum freien Ende des Einleitungskörpers herangeführt werden und dann in die Flüssigkeit übertreten. Es ergibt sich damit ein über die axiale Länge des Einleitungskörpers gleichmäßiger Begasungsstrom.

In Weiterbildung dieser Ausführung ist die Perforation in der Membrane nur außerhalb des Bereichs der Längs­ nuten vorgesehen.

Dadurch kann das Gas zunächst in einem sich durch den Gasüberdruck zwischen der Mantelfläche des Einleitungs­ körpers und der Membrane gebildeten Ringraum ausdehnen und dann großflächig in die Flüssigkeit übertreten. Ein unmittelbarer Übertritt des Gases von der Längsnut in die Flüssigkeit, die dann auf einen sehr schmalen Bereich begrenzt wäre, wird dadurch vermieden. Außer­ dem legt sich bei Beendigung der Einleitung von Gas die Membrane so an die Mantelfläche des Einleitungs­ körpers an, daß ein Rückfluß in den Gaszuführungska­ nal nach Art eines Rückschlagventils verhindert wird. Bei erneuter Begasung braucht somit nicht die Flüssig­ keit aus dem Gaszuführungskanal verdrängt werden und das Gas kann bereits zu Beginn des Begasungsvorganges großflächig austreten.

Bei einer praktischen Ausführung weist der Befesti­ gungsstutzen ein gegenüber der Mantelfläche des Einleitungskörpers im Durchmesser reduziertes Gewin­ de auf und der Übergang vom Gewinde zur Mantelfläche ist als Anschlagfläche ausgebildet.

Diese Ausgestaltung des Befestigungsstutzens ermög­ licht es, ohne zusätzlich eingegossene Gewindebolzen, wie sie beim Stand der Technik erforderlich sind, den Einleitungskörper an einem zentralen Gasversor­ gungsverteiler zu befestigen. Dabei könnte im ein­ fachsten Fall der zentrale Gasversorgungsverteiler mit einem Innengewinde versehen sein, in das der Befestigungsstutzen hineingeschraubt wird. Eine Ab­ dichtung läßt sich dann über das Gewinde sowie die Anschlagflächen erzielen.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß die Mantelfläche im Bereich zwischen der Anschlagfläche und dem Aus­ laß als Schlüsselfläche ausgebildet ist.

Diese Schlüsselflächen bieten in unmittelbarer Nähe des Gewindes einen Angriffspunkt für ein Montage- oder Demontagewerkzeug, mit dem ein höheres Drehmo­ ment auf den Einleitungskörper beim Verschrauben oder Lösen ausgeübt werden kann, als bei Drehen mit der Hand, zumal in diesem Fall auch die Membrane ein unmittelbares Einleiten des von der Hand ausge­ übten Druckes und Drehmomentes auf den Einleitungs­ körper erschwert.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, daß der Einleitungskörper zusammen mit dem Befestigungsstutzen einstückig ausgeführt ist.

Durch diese Maßnahme wird die Herstellung außerordent­ lich vereinfacht und verbilligt, was sich bei dem hohen Bedarf an Einleitungsrohren bei einer Begasungseinrich­ tung z.B. für ein Belüftungsbecken einer Kläranlage sehr kostengünstig auswirkt. Auch können auf diese Weise Nahtstellen entfallen, die andernfalls Ursache für Undichtigkeiten oder Brüche sein könnten.

Vorzugsweise besteht der Einleitungskörper zusammen mit dem Befestigungsstutzen aus hoch schlagfestem Kunststoff, vorzugsweise aus Hochdruckpolyethylen (HDPE).

Dieser Werkstoff läßt sich beim Spritzgießen gut verarbeiten, ist chemisch gegen aggressive Flüssig­ keiten resistent und ist auch im rauhen Einsatz, z.B. bei der Einbringung in Belüftungsbecken, bei der Montage und Demontage sowie bei der Lagerung mecha­ nisch haltbar.

Bei einer praktischen Ausgestaltung ist der Einlei­ tungskörper mit einem zentralen Gasversorgungsvertei­ ler verschraubt.

Dadurch besteht die Möglichkeit, das er zu mehreren Einheiten zum Aufbau einer flächendeckenden Bega­ sungseinrichtung erweitert wird, wobei hier eine leichte Montage und Demontage möglich ist.

In weiterer Ausgestaltung weist der Gasversorgungs­ verteiler parallele Seitenwände auf, in die mehrere einander gegenüberliegende Bohrungen eingelassen sind. Dabei durchgreifen die Befestigungsstutzen zweier gegenüberliegender Einleitungskörper mit ih­ ren Gewinden die Bohrungen, wobei die Gewinde über eine gemeinsame Muffe verbunden sind. Die Anschlag­ flächen werden dabei gegen die Seitenwände des Gas­ versorgungsverteilers verspannt. Zur Gasversorgung ist in der Wand der Muffe eine Gasdurchtrittsöffnung vorgesehen.

Diese Weiterbildung ermöglicht es, eine Begasungsein­ richtung der erfindungsgemäßen Art mit mehreren Ein­ leitungsrohren sehr zügig zu montieren und demontie­ ren. Dabei dienen die einander gegenüberliegenden Einleitungsrohre jeweils zur Befestigung und Abdich­ tung des anderen am zentralen Gasversorgungsvertei­ ler.

Dessen Seitenwände benötigen nicht die für die Auf­ nahme eines Innengewindes erforderliche Dicke, viel­ mehr dienen Sie zur Abstützung der durch eine Muffe zusammengehaltenen und gegeneinander verschraubten Gewinde der Gewindestutzen der Einleitungskörper.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, die ein Ausführungs­ beispiel veranschaulicht.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Einleitungsrohr der er­ findungsgemäßen Begasungsein­ richtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Schnittlinie A-B gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil des in Fig. 1 dargestell­ ten Einleitungskörpers, und

Fig. 4 eine geschnittene Ansicht ei­ nes Gasversorgungsverteilers mit davon abgehenden Einlei­ tungskörpern.

In Fig. 1 ist ein rohrförmiger Einleitungskörper 10 dargestellt, wie er als Teil einer Begasungseinrich­ tung mit mehreren Einleitungskörpern z.B. auf den Grund eines Belüftungsbeckens einer Kläranlage abge­ senkt wird. Der Einleitungskörper 10 ist an seinem freien Ende 12 offen und am anderen Ende 14 geschlos­ sen. Dort trägt er einen Befestigungsstutzen 16, in dem im Inneren ein Gaszuführungskanal 20 angeordnet ist.

Der Gaszuführungskanal 20 durchgreift als axiale Sack­ bohrung 22 den Befestigungsstutzen 16 und ist durch eine Wand 52 vom Innenraum des rohrförmigen Einleitungs­ körpers 10 getrennt.

Von der Sackbohrung 22 führt ein Auslaß 24 in eine Längsnut 26, die sich bis vor das freie Ende 12 des Einleitungskörpers 10 erstreckt.

Eine Membrane 18 ist an ihren freien Enden mittels Schellen 54 auf der Mantelfläche 30 des Einleitungs­ körpers 10 befestigt. Sie sorgt einmal für eine Ver­ teilung des Gases um den Einleitungskörper herum, so daß der Übergang des Gases in die Flüssigkeit auf einer möglichst großen Fläche erfolgt.

Bei Abschalten des Gasstromes legt sich die Membrane 18 aufgrund ihrer Eigenelastizität und des Außen­ drucks der Flüssigkeit an die Mantelfläche 30 des Einleitungskörpers 10 an. Dabei ist eine Perforation 28 in der Membrane 18 nur außerhalb des Bereichs der Längsnut 26 vorgesehen. Bei der Begasung wird durch den Überdruck die Membrane 18 leicht abgehoben, so daß sich zwischen ihr und der Mantelfläche 30 des Einleitungskörpers 10 ein Ringraum bildet. In diesen Ringraum kann sich nun das über die Längsnut 26 aus­ breitende Gas um den Einleitungskörper 10 herum ver­ teilen und gleichmäßig durch die Perforation 28 der Membrane 18 in die Flüssigkeit übertreten.

Anhand des in Fig. 2 dargestellten Schnitts A-B ist der zwischen der Membrane 18 und der Mantelfläche 30 des Einleitungskörpers 10 gebildete Ringraum erkennbar, in dem sich das aus der Längsnut 26 austretende Gas ausbreiten kann. Dabei ist auch angedeutet, daß sich die Perforation 28 nur außerhalb des Bereichs der Längs­ nut 26 befindet.

Bei Abschalten des Gasstromes würde sich unter dem Druck der Flüssigkeit die Membrane 18 so an den Ein­ leitungskörper 10 anlegen, daß die Längsnut 26 voll­ ständig verschlossen ist und kein Rückstrom der Flüssig­ keit in die Längsnut oder den weiteren Gaszuführungs­ kanal 20 gelangen kann.

Zur weiteren Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Begasungseinrichtung zeigt Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil des in Fig. 1 dargestellten Einleitungskör­ pers. Dabei ist im linken Teil der Fig. 3 die Membrane 18 mit ihrer Perforation 28 sichtbar. Diese ist im Be­ reich der Längsnut 26 unterbrochen. Weiter rechts ist die Oberfläche des Einleitungskörpers 10 sichtbar. Hier erkennt man den radialen Auslaß 24, der in die axiale Sackbohrung hineinführt sowie die sich vom radialen Auslaß 24 zum hier nicht dargestellten freien Ende des Einleitungskörpers verlaufende Längsnut 26.

Am rechten Teil des Einleitungskörpers 10 ist, wie die Fig. 1 und 3 zeigen, ein Befestigungsstutzen 16 angebracht. Dieser weist ein gegenüber der Mantel­ fläche 30 des Einleitungskörpers 10 im Durchmesser reduziertes Gewinde 32 auf. Der Übergang vom Gewinde 32 zur Mantelfläche 30 ist als Anschlagfläche 34 ausgebildet. Mittels dieses Gewindes 32 kann der Einleitungskörper 10 abdichtend verschraubt werden.

Zur Erleichterung der Montage sind im Bereich zwischen der Anschlagfläche 34 und dem Auslaß Tei­ le der Mantelfläche 30 als Schlüsselfläche 36 ausge­ bildet. Mit einem an diesen Schlüsselflächen 36 an­ greifenden Montagewerkzeug kann das für die Montage und Demontage erforderliche Drehmoment aufgebracht werden, ohne daß eine Beschädigung der Membrane 18 zu erwarten ist.

Wie die konstruktive Ausgestaltung des Einleitungs­ körpers 10 erkennen läßt, kann dieser einstückig im Strangpreß- oder Spritzverfahren hergestellt wer­ den. Dies wird im wesentlichen dadurch ermöglicht, daß sich die meisten Wandungen in axialer Richtung erstrecken und nur wenige Wandungen radial vorste­ hen. In diesem Zusammenhang läßt sich auch die Wand­ stärke auf das Maß begrenzen, das für die mechanische Stabilität erforderlich ist. Material und Gewicht läßt sich auf diese Weise einsparen.

Die zur Verringerung der Auftriebskräfte am offenen Ende 12 eindringende Flüssigkeit trägt dazu bei, daß der Einleitungskörper 10 soweit geflutet werden kann, daß der verbleibende vom Gas eingenommene Raum dem­ gegenüber kaum noch einen bedeutenden Auftrieb be­ wirkt.

Fig. 4 zeigt schließlich eine Begasungseinrichtung, bei der mehrere Einleitungskörper 10 mit einem zen­ tralen Gasversorgungsverteiler 38 verbunden sind. Der Gasversorgungsverteiler 38 besitzt parallele Seitenwände 40 und 42, in die mehrere einander ge­ genüberliegende Bohrungen 44 und 46 eingelassen sind. Zur Montage wird zunächst eine Muffe 48 auf den Be­ festigungsstutzen 16 eines der Einleitungskörper 10 aufgeschraubt. Die Bohrungen 44 und 46 in den paralle­ len Seitenwänden 40 und 42 des zentralen Gasversor­ gungsverteilers 38 sind so groß, daß die Muffe 48 gerade durch die Bohrungen 44 und 46 hindurchgesteckt werden kann, während die Mantelfläche 30 des Einlei­ tungskörpers 10 einen größeren Durchmesser als die Bohrungen 44 und 46 besitzen, so daß die Anschlag­ fläche 34 des Einleitungskörpers 10 gegen eine der Seitenwände 40, 42 zur Anlage kommt.

Nun wird von der anderen Seite her ein Einleitungs­ körper 10 mit seinem Befestigungsstutzen 16 durch die Bohrung 44, 46 gesteckt und in die Muffe 48 ge­ schraubt. Im zusammengeschraubten Zustand werden die beiden Einleitungskörper 10 durch die Muffe 48 an ihrem Befestigungsstutzen 16 verbunden und gegen die Seitenwände 40 und 42 des Gasversorgungsverteilers 38 verspannt.

Zur Montage und Demontage können die Einleitungskör­ per 10 an ihren Schlüsselflächen 36 mit entsprechend ausgebildeten Montagewerkzeugen festgezogen oder auf­ gedreht werden. Die Gaszuführung zu den Gaszuführungs­ kanälen 20 im Einleitungskörper 10 erfolgt durch ei­ ne Gasdurchtrittsöffnung 50 in der Muffe 48.

Claims (9)

1. Begasungseinrichtung zur Einbringung eines Gases in eine Flüssigkeit, insbesondere in ein zu be­ handelndes Abwasser, wobei die Begasungseinrichtung wenigstens einen rohrförmigen Einleitungskörper (10) umfaßt, der an seinem freien Ende (12) offen und an dem anderen Ende (14) geschlossen ist und dort einen Befestigungsstutzen (16) trägt, sowie eine den Ein­ leitungskörper (10) umgebende perforierte, schlauch­ förmige Membrane (18) und einen im Bereich der Membrane ausmündenden Gaszuführungskanal (20), dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gaszuführungskanal (20) den Be­ festigungsstutzen (16) als axiale Sackbohrung (22) durchgreift und im Bereich der Membrane (18) wenig­ stens einen radialen Auslaß (24) besitzt.

2. Begasungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß sich vom Auslaß (24) des Gaszuführungskanals (20) bis vor das freie Ende (12) des Einleitungskörpers (10) eine Längsnut (26) er­ streckt.

3. Begasungseinrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Perforation (28) in der Membrane (18) nur außerhalb des Bereichs der Längs­ nut (26) vorgesehen ist.

4. Begasungseinrichtung nach einem oder mehre­ ren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsstutzen (16) ein gegenüber der Mantel­ fläche (30) des Einleitungskörpers (10) im Durchmesser reduziertes Gewinde (32) aufweist, und daß der Über­ gang vom Gewinde (32) zur Mantelfläche (30) als An­ schlagfläche (34) ausgebildet ist.

5. Begasungseinrichtung nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (30) im Bereich zwischen der Anschlagfläche (34) und dem Aus­ laß (24) als Schlüsselfläche (36) ausgebildet ist.

6. Begasungseinrichtung nach einem oder mehre­ ren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einleitungskörper (10) zusammen mit dem Befesti­ gungsstutzen (16) einstückig ausgeführt ist.

7. Begasungseinrichtung nach einem oder mehre­ ren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einleitungskörper (10) zusammen mit dem Befesti­ gungsstutzen (16) aus hoch schlagfestem Kunststoff, vorzugsweise aus Hochdruckpolyethylen (HDPE) besteht.

8. Begasungseinrichtung nach einem oder mehre­ ren der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einleitungskörper (10) mit einem zentralen Gas­ versorgungsverteiler (38) verschraubt ist.

9. Begasungseinrichtung nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gasversorgungsverteiler (38) parallele Seitenwände (40, 42) aufweist, in die mehrere einander gegenüberliegende Bohrungen (44, 46) eingelassen sind, daß die Befestigungsstutzen (16) zweier gegenüberliegender Einleitungskörper (10) mit ihren Gewinden (32) die Bohrungen (44, 46) durchgrei­ fen, wobei die Gewinde (32) über eine gemeinsame Muffe (48) verbunden und die Anschlagflächen (34) gegen die Seitenwände (40, 42) des Gasversorgungsverteilers (38) verspannt sind, und daß in der Wand der Muffe (48) eine Gasdurchtrittsöffnung (50) vorgesehen ist.