DE3905211A1 - Geraet zur begasung von fluessigkeiten - Google Patents

Description

Zur Durchführung und Beschleunigung von verfahrenstechni­ schen Prozessen chemischer und biologischer Natur ist viel­ fach der Eintrag von Gasen notwendig. Der wohl hier meist an­ gewandte Fall ist in der Abwassertechnologie der Eintrag von Luft in das Abwasser zur wirtschaftlichen Durchführung biolo­ gischer Abbauprozesse.

Zum Eintrag von Luft in z. B. Abwasserbecken bedient man sich sogenannter Tauchbelüfter, eine im Becken befindliche Kombi­ nation von Tauchpumpenmotor mit einem Läufer, der Abwasser und Luft ansaugt und das entstehende Gemisch durch Schlitze oder Rohre des Verteilungsapparates in das den Tauchbelüfter umgebende Abwasser drückt.

Die Verfahren der Begasung finden weiterhin Anwendung zur Be­ lüftung des Wassers in Fischteichen, Schwimmbecken und auch allgemein der Eintrag von Gasen in Flüssigkeiten zu deren Neu­ tralisation wie es bei Brauereiabwässern mit Begasung durch Kohlendioxid geschieht.

Bei den bekannten Einrichtungen ist der Apparat zur Begasung direkt mit einem Tauchpumpenmotor und speziell ausgebildeten Rotor kombiniert, enthält also bewegte Teile, und die in Ab­ wässern immer vorzufindenden Feststoffe als Schwebstoffe ver­ ursachen Verschleiß der Bauteile und führen häufig zu Unter­ brechungen des Betriebes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu schaffen, in dem zum Eintrag des Gases in eine Flüssigkeit keine bewegten Teile enthalten sind, dieses am Ende einer in ein becken führende Leitung mit darin strömender Flüssigkeit anzuordnen oder auch mit einer Tauchpumpe beliebiger Kon­ struktion als eine selbstständige Einheit in ein Becken ge­ setzt werden kann. Weiterhin umfaßt der Erfindungsgedanke die Ausbildung des Gerätes mit einfacher Reinigungsmöglichkeit ohne dieses aus dem Becken nehmen zu müssen und den Betrieb zu unterbrechen.

Die Aufgabe wird gelöst durch Anwendung des Injektorprinzips, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, die Form der die Strö­ mungskanäle bildenden Bauteile so veränderbar zu gestalten, daß die Gasmenge und der Wirkungskreis der Flüssigkeit/Gas- Strahlen den Aufgabenstellungen angepaßt werden können.

Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Fig. 1 bis Fig. 6 erläutert, die im einzelnen darstellen:

Fig. 1 Anordnung einer Tauchpumpe mit Begasungsgerät in einem Becken

Fig. 2 Tauchpumpe mit beispielsweise zwei Begasungsgeräten

Fig. 3 Begasungsgerät am Ende einer Fülleitung in einem Becken

Fig. 4 Begasungsgerät in kegelförmiger Ausführung

Fig. 5 Längsschnitt durch das Begasungsgerät

Fig. 6 Draufsicht gemäß der Schnittführung A-B in Fig. 5.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen das Begasungsgerät 1 als selbständige Einheit in unterschiedlichen Anordnungen und somit die viel­ fältigen Einsatzmöglichkeiten. In Fig. 1 ist es mit einer Tauchpumpe 2 verbunden und befindet sich in der Nähe des Beckengrundes. Fig. 2 zeigt zwei Begasungsgeräte 1, die von einer Tauchpumpe 2 mit dem Flüssigkeitsstrom versorgt werden, sodann ist in Fig. 3 die Anordnung so gewählt, daß die Förder­ einrichtung für die Flüssigkeit außerhalb des Beckens ange­ ordnet ist und der Flüssigkeitsstrom durch das Gerät 1 begast in das Becken gelangt.

Eine Abwandlung der Ausführung des Begasungsgerätes zeigt Fig. 4. Bei dieser ist der den Strahl Gas/Flüssigkeit führen­ de Teil des Gerätes kegelförmig ausgebildet, sodaß der Strahl wie skizziert schräg auf den Boden des Beckens gerichtet ist, die Luftbläschen in Turbulenz längs des Bodens strömen, zer­ teilt werden und in der Flüssigkeit aufsteigend den längsten Weg zum Flüssigkeitsspiegel haben.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Begasungsgerät 1 zeigt die Fig. 5 als Schweißkonstruktion im Halbschnitt und dieser zugeordnet ist Fig. 6 als Draufsicht nach der Schnittführung A-B in Fig. 5.

Der Verfahrensablauf, die Mischung von Gas mit Flüssigkeit ist am Beispiel eines Begasungsgerätes mit acht Kanälen wie folgt, wobei fortan als Gas Luft und als Flüssigkeit Wasser benannt werden:

Das Wasser tritt mit geeigneter Geschwindigkeit durch das Rohr 3 in den Apparat, wird durch den kegelförmigen Körper mit ge­ wölbten Flanken als Umlenkkegel 4 geführt, wobei die Strömung beschleunigt wird. Die Luft wird durch das Rohr 6 in die Luft­ kammer 7 angesaugt und tritt aus dieser durch Bohrungen 8 in die aus Düse und Mischkanal gebildeten Kanäle 5 und mischt sich mit dem Wasserstrom nach dem Injektorprinzip.

Diese Ströme mit den Bezeichnungen "Wasser" und "Luft" sind gestrichelt in dem geschnittenen Bereich der Fig. 5 eingetra­ gen.

Diese Kanäle 5 sind begrenzt durch die kreisrunde Grundplatte 9 als Träger mit den auf dieser befestigten noch näher zu be­ schreibenden Düsen mit anschließenden Mischkanälen und der Abdeckplatte 10.

Beide Baugruppen, Grundplatte 9 mit den die Kanäle bildenden Formstücken als Unterteil und Abdeckplatte 10 mit der Luft­ kammer 7 und Umlenkkegel 4 als Oberteil sind durch acht Schrauben 11 entsprechend der Anzahl der Kanäle zu einer Ein­ heit verbunden. Diese Bauweise erlaubt eine einfache und schnelle Öffnung des Apparates zum Zwecke der Reinigung.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, zur Anpassung an die jeweiligen Bedingungen der Begasungsaufgabe die Mischka­ näle starr oder einstellbar und austauschbar zu gestalten.

Eine Düse mit Mischkanal ist im Halbschnitt der Fig. 6 durch Schraffur an den Konturen hervorgehoben, wobei hier als Kur­ ven ausgebildete Flanken die Kanalerweiterung bilden.

Im Halbschnitt der Fig. 6 sind erfindungsgemäß vier unter­ schiedliche Ausführungsbeispiele der die Kanäle bildenden Bauteile Düse und Mischkanal dargestellt:

So zeigt Formteil 12 Düse und Mischkanal als ein Bauteil, in das für die Luftführung unter der Bohrung 8 in der Luft­ kammer eine Ausfräsung 13 und ein Schlitz 14 als Öffnung zum Strömungskanal zur Injektion der Luft in den Wasserstrahl angebracht sind.

Eine Abwandlung stellen Düse 15 und das den Mischkanal bil­ dende Formteil 16 als zwei Einzelteile dar, wobei das Form­ teil 16 zur Bildung des Mischkanals mit gewölbten oder gera­ den Flanken gestaltet sein kann.

Zur Anpassung des Öffnungswinkels des Mischkanals an die Auf­ gabenstellung wird weiterhin vorgeschlagen, den Mischkanal durch zwei sich entsprechende Formstücke 17 zu gestalten, die um die Befestigungsschraube 18 drehbar und damit ein­ stellbar sind.

Eine weitere Ausführung zur Gestaltung des Mischkanals zeigt das aus Blech hergestellte Bauteil 19, bei dem die beiden Blechstreifen 19 a und 19 b Mischkanalflanken bilden und deren Form durch Biegen dieser Blechstreifen bestimmt wird.

Zur Umlenkung des Wasserstromes vom Eintrittsrohr 3 in die Kanäle 5 ist der bereits erwähnte Umlenkkegel 4 angeordnet. Dieser ist mit Rippen 20 versehen, die den Wasserstrom zu den Kanälen aufteilen und führen. Die Rippen 20 sind so ge­ staltet, daß diese an ihrem größten Durchmesser dicht vor den die Düsen bildenden Formstücken 15 enden und die Höhe des Kanals haben. Der Umlenkkegel 4 ist in der Deckplatte 10 drehbar gelagert und durch den Halter 21 mit dem an der Deck­ platte befestigten Winkelring 22 formschlüssig verbunden. In dem Winkelring ist ein Stift 23 als Anschlag für den Halter 21 so angeordnet, daß die Rippen wie dargestellt mittig zu zu den die Düsen bildenden Formstücken 15 stehen.

Der Winkelring weist zwei gegenüberliegende Ausnehmungen 24 auf, durch die der Halter 21 des Umlenkspiegels 4 zu dessen Einsetzen und Herausnehmen geführt wird (Bajonettverschluß) . Mit dem Umlenkkegel ist eine koaxial durch das Luftansaug­ rohr geführte Stange 25 verbunden, die über das Rohrende hin­ ausragt und z. B. in einem Vierkant endet. Am Rohrende ist die Stange 25 wie beispielhaft in Fig. 5 gezeigt in einem Führungsring 26 drehbar gehalten, der in dem aus Rohr 6 her­ ausnehmbaren Winkelring 27 befestigt ist.

Wird im Betrieb des Gerätes eine Verringerung der Begasung festgestellt, die auf Verschmutzung an der Düsenseite, also vor den Mischkanälen zurückzuführen ist, dann bewirkt eine mehrmalige Drehung des Umlenkkegels durch die Stange 25 um fast 180° von Anschlag bis Anschlag das Abtragen der Ver­ schmutzung durch die Rippen 20 und der gelöste Schmutz ver­ läßt das Gerät durch die Kanäle. Dies kann ohne Betriebsun­ terbrechung geschehen.

Eine weitere Reinigungsmöglichkeit ist, ohne das Gerät aus dem Becken zu nehmen und ohne den Wasserstrom abzuschalten, wie folgt gegeben: Es ist hierfür der Kegel durch Drehen der Stange 25 bis der Halter 21 durch die Ausnehmungen 24 des Winkelringes 22 geführt werden kann herauszuheben und Kegel mit Stange und Winkelring 27 durch das Rohr 6 zu entfernen. Dadurch wird nun ein Teil des Wasserstromes durch das Luft­ ansaugrohr 6 entsprechend der Förderhöhe der Pumpe und der Strömungswiderstände in den Kanälen nach oben steigen und austreten. Mit einer konischen oder zylindrischen Reinigungs­ bürste kann dann der Raum des Umlenkkegels einschließlich der die Kanäle begrenzenden Formstücke 15 gereinigt werden, wobei die gelöste Verschmutzung durch das Luftansaugrohr 6 und die Kanäle 5 ausgetragen wird.

Ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen, können die Kanäle 5, die in Fig. 6 radial angeordnet sind, tangential vom Innen­ durchmesser der Grundplatte 9 zu deren Peripherie verlaufen, wodurch eine Verlängerung der Mischkanäle erreicht wird. Für diese Lösung ist der Verlauf der Rippen 20 auf dem Umlenkke­ gel 4 spiralförmig, sodaß der Strömung ein Drall aufgezwungen wird.

Claims (9)

1. Begasungsgerät für Flüssigkeiten, durch das Gas im engsten Querschnitt von Freistrahldüsen in die Strö­ mung nach dem Injektorprinzip eingetragen wird und in einem nachgeschalteten Mischkanal mit der Flüssig­ keit vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät am Ende einer von Flüssigkeit durchströmten Leitung angeordnet ist und der Öffnungswinkel der vorzugsweise radial angeordneten die Mischkanäle ge­ staltenden Formstücke (16; 17; 19) zur Beeinflussung des Gaseintrages und des Aktionsbereiches begaster Strahlen Gas/Flüssigkeit einstellbar sind.

2. Begasungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Flüssigkeitsstrom durch Rippen (20) an einem Umlenkkegel (4) zu den Düseneintritten aufge­ teilt und geführt wird und letzterer drehbar ange­ ordnet ist zum Zwecke der Reinigung der Düseneinläu­ fe.

3. Begasungsgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Umlenkkegel (4) zum Zwecke der Reinigung des Zentrums des Begasungsgerätes heraus­ nehmbar ist.

4. Begasungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die den Mischkanal bildenden Bauelemente (17) schwenkbar und damit einstellbar angeordnet sind.

5. Begasungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Flanken des Mischkanals aus Blechstrei­ fen (19 a und 19 b) bestehen und durch Biegen der gewünschte Öffnungswinkel hergestellt wird.

6. Begasungsgerät nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Mischkanal bildenden Formkörper (12; 16) mit kurvenförmig gewölbten Flanken ausgeführt sind.

7. Begasungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düse (15) und Mischkanal (12; 16; 17; 19) beinhaltenden Bauteile Grundplatte (9) und Deckplatte (10) kegelförmig ausgebildet sind.

8. Begasungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kanäle (5) tangential vom Innen- zum Außendurchmesser der Grundplatte (9) angeordnet sind.

9. Begasungsgerät nach Anspruch 1 und Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Rippen (20) auf dem Umlenkkegel (4) spiralförmig ist und so der Strömung ein Drall aufgezwungen wird.