DE4315733C2

DE4315733C2 - Perforierter Begasungsschlauch

Info

Publication number: DE4315733C2
Application number: DE19934315733
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Guttenberger
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde Gas AG
Priority date: 1993-05-11
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 2000-03-16
Anticipated expiration: 2013-05-12
Also published as: DE4315733A1

Description

Die Erfindung betrifft einen perforierten Begasungsschlauch, bestehend aus einem gummielastischen Material und einem in das gummielastische Material eingearbeiteten Gewebe aus Gewebefäden, die links und/oder rechts um die Schlauchachse gewickelt sind, wobei die Gewebefäden so angeordnet sind, daß deren Projektion auf die Schlauchachse einen Winkel (alpha) mit der Schlauchachse einschließt.

Zur Begasung von Wasser, Abwasser und Boden sind verschiedene Gaseintragseinrichtungen gebräuchlich. Beispielsweise werden Keramik- oder Metallsinterkerzen zum Sauerstoffeintrag in Abwässer eingesetzt. Derartige Einrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß bei einer Unterbrechung der Gaszufuhr Wasser in die Gasöffnungen der Kerzen gedrückt wird. Hei einer erneuten Inbetriebnahme der Gaseintragsvorrichtungen kommt es infolge von Ablagerungen zu Verstopfungen der Gasöffnungen, was zu einem Druckanstieg und zu einer Verschlechterung des Eintragswirkungsgrads führt.

Daher werden auch perforierte Begasungsschläuche zum Gaseintrag verwendet, die aus einem gummielastischen Material hergestellt sind. Bei einer Unterbrechung der Gaszufuhr schließen sich die Poren des Begasungsschlauchs aufgrund der Elastizität des Materials von selbst, so daß kein Wasser in den Schlauch eindringen kann. Verstopfungen und die damit verbundenen Probleme bei der Wiederaufnahme des Gaseintrags können mit derartigen Gaseintragseinrichtungen verhindert werden.

Zur Vermeidung von Rißbildung bei mechanischer Beschädigung ist im Schlauch zwischen Schlauchseele und Schlauchdecke mittig ein Gewebe eingearbeitet. Das Gewebe besteht aus Gewebefäden, die links und/oder rechts um die Schlauchachse gewickelt sind.

Durch eine Lochung mit Spezialnadeln kann das Gas bei einer Druckbeaufschlagung mit einem Gas feinblasig austreten lassen.

Von Nachteil ist bei derartigen Begasungsschläuchen, daß aufgrund der Gewebeeinlage ein relativ hoher Öffnungsdruck notwendig ist, um das Gas aus den Poren ausströmen zu lassen. Unter dem Öffnungsdruck versteht man den Gleichgewichtsdruck, bei dem eine definierte Gasmenge pro Meter Begasungsschlauch austritt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Begasungsschlauch der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß der Öffnungsdruck gegenüber den bekannten Begasungsschläuchen verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gewebefäden so angeordnet sind, daß deren Projektion auf die Schlauchachse einen Winkel mit der Schlauchachse von weniger als 54,7° einschließt.

Der von der Projektion der Gewebefäden auf die Schlauchachse und der Schlauchachse gebildete Winkel wird als Einlagewinkel des Gewebes bezeichnet. Bei einem Einlagewinkel von 54,7° sind Achsialkräfte und Radialkräfte im Gleichgewicht ("Kesselformel"). Herkömmliche Begasungsschläuche weisen üblicherweise einen Einlagewinkel auf, der gleich oder größer als 54,7° ist. Bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen Einlagewinkel von weniger als 54,7° ist die Radialkraft kleiner als die Achsialkraft. Der Gleichgewichtszustand wird wieder hergestellt, wenn die Radialkraft größer wird, d. h. wenn sich der Begasungsschlauch etwas aufweitet. Bei einer Druckbeaufschlagung mit dem Gas findet eine Schlauchaufweitung um einige Zehntel Millimeter statt. Mit der Erfindung wird erreicht, daß das Gas bei einem geringen Öffnungsdruck in das zu begasende Wasser, Abwasser oder den Boden ausströmen kann.

Es wird ein für die verschiedensten Gaseintragsverfahren geeigneter Begasungsschlauch geschaffen, der einen mechanischen Festigkeitsträger, ein Gewebe, enthält und dennoch aufgrund der speziellen Wahl des Einlagewinkels trotz Alterung und Ablagerungen auf der Schlauchoberfläche den Öffnungsdruck nicht über 4-5 bar Überdruck ansteigen läßt. Dies ist insbesondere wichtig, wenn der Begasungsschlauch bei allen denkbaren Gasversorgungssystemen eingesetzt werden soll. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Begasungsschlauch von einem Flüssiggasspeicher (z. B. Flüssigsauerstofftank), einer Flüssiggaspipeline oder einer Druckwechseladsorptionsanlage mit Gas versorgt werden. Insbesondere eignet sich der erfindungsgemäße Begasungsschlauch für solche Gasversorgungssysteme, bei denen das Gas mit geringem Druck zur Verfügung gestellt wird. Herkömmliche Begasungsschläuche können mit solchen Gasversorgungssystemen nicht betrieben werden, da bei ihnen der erforderliche Öffnungsdruck zu groß ist.

Als besonders vorteilhaft ist ein Einlagewinkel von ca. 48 bis ca. 52° anzusehen. Derartige Begasungsschläuche weisen trotz einer großen mechanischen Stabilität einen genügend niedrigen Öffnungsdruck auf.

Vorzugsweise sind die Begasungsschläuche aus chemikalienresistentem Polymer, insbesondere EPDM, gefertigt. Als Gewebeeinlage ist bevorzugt ein Polyestergarn vorgesehen.

Die Fasern der Gewebeeinlage sind zweckmäßigerweise im Wechsel links und rechts um die Schlauchachse gewickelt, um Drillspannungen zu vermeiden.

Der Begasungsschlauch weist vorteilhafterweise einen Innendurchmesser von weniger als 30 mm und eine Wandstärke von größer als 3 mm auf.

Der erfindungsgemäße Begasungsschlauch eignet sich zur Begasung von Wasser und Abwasser, insbesondere zum feinblasigen Eintrag von sauerstoffangereicherter Luft oder von technisch reinem Sauerstoff in Abwasserbehandlungsbecken. Er kann aber auch zur Begasung von Regenerationsmieten bei der Bodensanierung verwendet werden. In diesem Fall sind die Begasungsschläuche in der Regenerationsmiete verlegt und liefern zum Beispiel den, für den Schadstoffabbau notwendigen Sauerstoff.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:

Es zeigen

Fig. 1 eine Darstellung eines perforierten Begasungsschlauchs mit zwei Querschnittansichten.

Fig. 2 eine Detailzeichnung einer Gewebeeinlage im Begasungsschlauch

Fig. 3 eine Darstellung der Kraftkomponenten bei Variation des Einlagewinkels

In Fig. 1 ist ein Begasungsschlauch mit Poren dargestellt. Den Schnittzeichnungen A-A und B-B ist zu entnehmen, daß die Poren von einer Lage zur nächsten um 30° gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Begasungsschlauch. Der Begasungsschlauch ist aus gummielastischem Material, insbesondere einem chemikalienresistenten Polymer, gefertigt und weist eine Innenwand 1 und eine Außenwand 2 auf. In dem gummielastischen Material ist ein Polyestergewebe eingearbeitet. Der Übersichtlichkeit wegen ist in der Figur nur ein einziger Gewebefaden 3 gezeigt. Selbstverständlich sind in der Praxis mehrere parallele Gewebefäden in das gummielastische Material eingezogen. Vorzugsweise sind zwei Lagen von jeweils parallelen Gewebefäden vorgesehen, die links und rechts um die Schlauchachse A gewickelt sind.

Die Projektion des Gewebefadens 3 auf die Schlauchachse A schließt mit der Schlauchachse A einen Einlagewinkel von weniger als 54,7°, im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Winkel von 52°, ein. Der Gewebedurchmesser d beträgt beim Ausführungsbeispiel 18 mm. In der Figur sind auch die auf den Schlauch wirkende Achsialkraft F_A und Radialkraft F_R dargestellt.

In der Fig. 3 ist die Kräfteverteilung in Abhängigkeit vom Einlagewinkel gezeigt. Bei einem Einlagewinkel Alpha von 54,7° (Tangens Alpha gleich Wurzel aus 2) wirkt auf den Gewebefaden, die aus der Achsialkraft F_A und der Radialkraft F_R resultierende Kraft K. Der Gewebefaden wird einer reinen Zugbeanspruchung ausgesetzt.

Falls der Einlagewinkel auf einen Wert unter 54,7°, z. B. auf 52°, verringert wird, so wird die Radialkraft F_R kleiner und die Achsialkraft F_A größer. Die resultierende Kraftkomponente ist in diesem Fall mit K' angegeben.

Der Gleichgewichtszustand kann wieder erreicht werden, wenn die Radialkraft F_R größer wird, wenn sich also der Begasungsschlauch etwas aufweiten kann.

Daraus folgt, daß bereits bei einem geringen Öffnungsdruck Gas aus den Poren ausströmen kann.

Claims

1. Perforierter Begasungsschlauch, bestehend aus einem gummielastischen Material und einem in das gummielastische Material eingearbeiteten Gewebe aus Gewebefäden, die links und/oder rechts um die Schlauchachse gewickelt sind, wobei die Gewebefäden (3) so angeordnet sind, daß deren Projektion auf die Schlauchachse (A) einen Winkel (alpha) mit der Schlauchachse einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (alpha) weniger als 54,7° beträgt.

2. Perforierter Beagsungsschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion des Gewebefadens (3) auf die Schlauchachse (A) einen Winkle (alpha) von 48 bis ca. 52° einschließt.

3. Perforierter Begasungsschlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gummielastische Material aus einem chemikalienresistenten Polymer besteht.

4. Perforierter Begasungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gewebe aus Polyesterfäden aufgebaut ist.

5. Perforierter Begasungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Begasungsschlauch einen Innendurchmesser von weniger als 30 mm und eine Wandstärke von mehr als 3 mm aufweist.