-
Vorrichtung zur Feinstbelüftung von Flüssigkeiten, insbesondere Gärflüssigkeiten
Zur Belüftung von Flüssigkeiten hat man bereits vorgeschlagen feststehende oder
pendelnde Rohrsysteme, bei denen die Rohrwandungen gelocht oder geschlitzt sind,
und Einrichtungen, bei denen entweder der luftdurchlässige Teil aus Geweben, Holz
oder keramischem Stoff besteht oder aber die ganz aus letzterem hergestellt sind.
-
In der Erkenntnis; daß eine möglichst feine Verteilung der Luft die
Wirksamkeit des Belüftungsverfahrens erhöht, ging das Streben ])ei der Konstruktion
vorgenannter Belüftungsvorrichtungen dahin, möglichst feine Lochungen und möglichst
enge Poren zu erhalten bzw. herzustellen. NVährend die gelochten Rohre ursprünglich
Löcher mit z bis o,5 min -e' aufwiesen, ist man zur Zeit in der Lage, solche mit
nur 0,2 mm -e" herzustellen. Bei den Platten aus keramischem ;Material (Diaphraginen
) sind Porenweiten empfohlen worden, die sogar unter 1/looo inin -e' liegen.
-
Diese Verringerung der Loch- bzw. Porenweiten auf immer kleinere Ouerschnitte
beruht auf der Erkenntnis, daP die erzeugten Luftbläschen um so kleiner und der
erzielte Belüftungseffekt um so besser ist, je feiner die Luftdurchtrittsöffnungen
der Belüftungssystenie bemessen sind. Unter dem Beliiftungseffekt ist im vorliegenden
Falle auch eine Ersparnis an Luft bzw. an Energie zur Herstellung der Preßluft zu
verstehen. Diese Energieersparnis wird jedoch bei der Verwendung fein- bzw. feinstporiger
Gebilde, wie z. B. bei der Diaphragmen-Clärbottichbelüftung, ganz oder zum Teil
durch den höheren Widerstand wieder ausgeglichen, den diese Belüftungselemente dem
Durchtritt der Luft entgegensetzen.
-
Der Erfindung liegt ein von der bisherigen Erkenntnis abweichender
Gedanke zugrunde. Die erstrebte Feinheit der Luftbläschen wird hierbei nicht dadurch
erreicht, daß man mit der Porenfeinheit noch weiter heruntergeht als bisher, sondern
dadurch, daß man dem Luftkanal eine für die gewünschte Blasengröße vorteilhafte
Gestalt gibt. Dadurch erhält man mit relativ großem Kanalquerschnitt Luftbläschen
einer Größenordnung, die bisher nur mit feinporigeren bzw. viel feinporigeren Belüftungsvorrichtungen
erreicht werden konnten. Durch die angegebene Maßnahme wird nun nicht nur der gleiche
Belüftungseffekt erzielt, sondern ein weit höherer, denn es versteht sich von selbst,
daß großporigere Gebilde dem Luftdurchtritt einen geringeren Widerstand entgegensetzen
als feinporigere, und claß großporigere Beliiftungseleinente sich weniger leicht
verstopfen, bequemer und besser zu reinigen sind, noch dazu, wenn die Luftkanäle
geradlinig verlaufen und glatte Wandungen besitzen. Die Folge des geringeren Widerstandes
ist Energieersparnis.
Die leichtere Reinigung ermöglicht Arbeits-
und Kostenersparnisse und verringert die Infektionsgefahr- z. B. bei .der Backhefeherstellung.
-
Die vorgenannte Auswirkung der Kanalgestaltung auf die erzeugte Blasengröße
ist allgemein bei jeder Flüssigkeit zu beobachten, tritt aber besonders stark infolge
ihrer Zusammensetzung bei den Gärflüssigkeiten der Backhefefabriken in Erscheinung.
Bei der Gärbottichbelüftung kann inan mit Hilfe der Erfindung Feinstbelüftungen
durchführen, ohne daß man hierbei gezwungen ist, den Belüftungselementen so geringe
Porenweiten zu geben, wie sie für die Diaphragmen bei den bekannten Gärbottich-Feinstbelüftungsverfahren
vorgeschrieben sind.
-
Die Vorrichtung nach der Erfindung zur Feinstbelüftung von Flüssigkeiten,
insbesondere von Gärflüssigkeiten in Backhefefabriken, ist dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Belüftungskörper aus luftundurchlässigen Prismen, z. B. Drähten
beliebigen Querschnitts, bestehen, die parallel zueinander so in Bündeln angeordnet
sind, daß zwischen ihren sich berührenden Oberflächen Kanäle gebildet werden. Die
Kanäle können senkrecht oder geneigt zur Stirnfläche der Belüftungskörper verlaufen.
Die den Körper bildenden Einzeldrähte können zur besseren gegenseitigen Haltung
quer zu ihrer Längsachse profiliert werden. Die Belüftungskörper, bei denen die
Drahtbündel zweckmäßig durch aufgeschrumpfte oder sonstwie zweckentsprechend gestaltete
Spannringe zusammengeschlossen sind, können in den Boden oder in die Wandung des
Gärbehälters eingesetzt werden. Wenn man die Belüftungskörper in innerhalb des Behälters
befindliche, an sich bekannte Lufttaschen unter einem bestimmten oder in bestimmter
Weise einzustellenden Winkel anordnet, kann man eine Bewegung der Flüssigkeit im
Behälter in geeigneter 'Weise hervorrufen oder beeinflussen.
-
Auch kann man die die Lufttaschen bildenden Hohlkörper, die z. B.
Kasten- oder Schaufelform haben können und deren Wandung oder Wandungen mit den
beschriebenen Belüftungskörpern durchsetzt sind, in geeigneter Weise derart bewegen,
daß in der zu belüftenden Flüssigkeit Strömung, Wirbelbildung oder sonstige Bewegung
hervorgerufen oder vergrößert wird.
-
Die Belüftungskörper bestehen aus einem oder mehreren Bündeln von
Drähten, die aus einem für den jeweiligen Zweck geeigneten Stoff bestehen. In den
Bündeln liegen die Drähte, .die glsichen, aber auch verschieden starken Durchmesser
haben können, seitlich geschichtet nebeneinander. Die Drähte können - z..B. kreisförmigen
oder mehreckigen Querschnitt haben. Die Drähte werden in den meisten Fällen zweckmäßig
aus nichtrostendem Material, z. B. nichtrostendem Stahl, hergestellt. Der Querschnitt
der gebildeten Luftkanäle ist in erster Linie abhängig vom Durchmesser der Drähte,
aus denen das Bündel zusammengesetzt ist. So beträgt beispielsweise bei Verwendung
von Runddrähten gleichen Querschnitts die Kanalquerschnittsfläche theoretisch nur
1/2o des Drahtquerschnitts. In der Praxis -kann man jedoch durch Abplattung an den
Berührungsstellen der Drähte, wie sie z. B. durch festes Zusammenspannen der Drähte
in mehr oder weniger starker Ausbildung entsteht, noch eine Verkleinerung des Kanalquerschnitts
herbeiführen. Man ist also in der Lage, mit Runddrähten Öffnungen herzustellen,
die außerordentlich klein sind. Selbstverständlich kann man auch durch die entsprechende
Zusammensetzung von Rund- und Profildrähten gleicher Stärke oder auch von Drähten
verschiedener Stärke jede erforderliche Größe des Kanalquerschnitts herstellen und
sich so den Erfordernissen des jeweiligen Betriebes anpassen. _ Wenn man die schon
obenerwähnten Spannringe benutzt, die man .beispielsweise aufschrumpfen oder sonstwie
zweckentsprechend aufbringen kann, wird durch den Spannring eine den jeweiligen
Umständen entsprechende Pressung der Drähte erreicht, die man so stark wählt, daß
der nötige Zusammenhalt der Drahtstücke des Belüftungselements bei jedem in Frage
kommenden Druck und bei jeder Temperatur gewährleistet ist und daß etwa gewünschte
Abplattungen an den Berührungsstellen zwischen den Drähten bzw. zwischen Drähten
und Spannring erzeugt werden. Durch Riffelung der Drahtstücke quer zu ihrer Längsachse
oder andere *Maßnahmen zur Vergrößerung der gegenseitigen Reibung läßt sich
noch eine besondere Befestigung der Drahtabschnitte erreichen.
-
Zur Verbindung des Belüftungselements mit den Luftzuführungen kann
man beispielsweise den Spannring an seiner Außenfläche mit Gewinde versehen, in
den meisten Fällen wird jedoch schon Preßsitz genügen.
-
Die Handlichkeit der Belüftungselemente ermöglicht es,. dieselben
in jeder gewünschten Anordnung und Dichte in den Boden oder die Wandungen eines
Gefäßes unmittelbar einzusetzen, wodurch im Gefäß tote, nicht belüftete Räume vermieden
werden. Andererseits lassen sich die Belüftungselemente auch in Hohlkörper (Lufttaschen)
einbauen, die in die Gärbottiche eingesetzt werden und mit der Luftzuführung in
Verbindung stehen. Mit diesen Hohlkörpern, die zweckmäßig als
flache
Lufttaschen von meist rechteckigem Querschnitt ausgebildet werden, kann man entweder
den Boden des Behälters flach auslegen oder aber @die Lufttaschen werden in den
Behältern schräg geneigt zur Bodenfläche aufgestellt, um ein Absetzen von Schmutzteilchen
auf den Lufttaschen und eine Verunreinigung der Belüftungselemente zu verhindern
und um die Bläschendichte je Quadratmeter Flüssigkeitsquerschnitt zu erhöhen. Ist
es wünschenswert, im Behälter noch eine Flüssigkeitsbewegung z. B. in horizontaler
Richtung zu erzeugen, so lassen sich diese Lufttaschen auch schwenkbar anordnen.
Der Antriebsmechanismus für die Schwenkbewegung kann außerhalb des Behälters liegen.
Durch diese so erzeugte horizontale Flü.ss:igkeitsbewegung wird erreicht, daß die
aus den Belfiftungseleinenten austretenden Luftbläschen während des Aufsteigens
einen längeren Weg in der zu belüftenden Flüssigkeit nehinen und das Luftvolumen
besser ausgenutzt wird.
-
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
und schematisch erläutert.
-
In den Fig. i bis q. sind einige Belüftungskörper im senkrechten Schnitt
dargestellt. Fig. 5 zeigt einen Gärbottich von im wesentlichen rechteckiger Grundfläche
mit eingesetzten Belüftungskörpern.
-
Fig.6 zeigt einen runden Gärbottich mit den Belüftungskörpern.
-
Fig. 7 zeigt einen rechteckigen Gärbottich mit schwenkbaren Lufttaschen
im Längsschnitt, Fig. 8 -den gleichen Behälter im Querschnitt. Fig. 9 deutet schematisch
die Kanalbildung innerhalb eines Bündels von Runddrähten gleichen Durchmessers an.
-
Der Belüftungskörper gemäß Fig. i besteht aus einer Anzahl von Drähten
a, die in einen Spannring b zusammengefaßt sind, der aufgeschrumpft ist und an seiner
Außenfläche Gewinde zum Einsetzen in die Gefäßwandungen bzw. Lufttaschen zeigt.
-
111 Fig. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform der das Bündel
der Drähte a zusammenhaltenden Einrichtung dargestellt. Hier ist ein geschlitzter
Zusammenhaltering c vorgesehen, der außen. Schrägflächen zeigt, auf denen der eigentliche
geschlossene Spannring b1 von oben her aufgeschlagen oder aufgepreßt ist.
-
In Fig. 3 sind die Drähte a1, die durch den Spannring b zusammengehalten
sind, geneigt zur Stirnfläche des Belüftungskörpers eingesetzt.
-
In Fig. 4 ist ein Bündel von Drähten a von einem inneren Spann- (Schrumpf-)
Ring b umgeben. Andere senkrechte Drähte a° - sind außerhalb dieses inneren Spannringes
angeordnet und werden durch einen äußeren Spann-(Schrumpf-) Ring bl zusammengehalten.
-
In Fig. 5 ist d der Gärbottich, in dessen Boden e eine Anzahl
von Belüftungskörpern f
eingesetzt sind. Unterhalb des Behälterbodens e sind
geschlossene Luftkammern g angeordnet, denen die Luft durch Zuleitungen h hinzugeführt
wird. Die Bodenfläche des Behälterbodens e ist im vorliegenden Beispiel gleichzeitig
die obere Abschlußwand der Luftkammer g. In diese Abschlußwand sind die Belüftungskörper
feingesetzt.
-
Der runde Behälter von Fig.6 hat eine etwas anders .gestaltete untere
Luftkammer g1, in deren obere Abschlußwand wieder die Belüftungskörper feingesetzt
sind.
-
In Fig.7 sind eine Anzahl von schwenkbaren Lufttaschen durch die Linien
i bzw. il dargestellt. Jede einzelne Lufttasche besteht aus einem flachen kasten-
oder schaufelförmigen Hohlkörper, dessen obere Wand mit den Belüftungskörpern gemäß
der Erfindung durchsetzt - ist. Die einzelnen Lufttaschen i. sind jeweils um eine
hohle Drehachse k schwenkbar gelagert. Das andere Ende der Lufttaschen
i ist mit einer Stange in gelenkig verbunden. Die Stange m ist mit Stangen
7a, zal gelenkig verbunden, die durch eine geeignete Vorrichtung, beispielsweise
den dargestellten Kurbelschleifentrieb, derart bewegt werden, daß, wenn die Stange
n aufwärts geht, die Stange n1 abwärts geht. Dadurch werden die einzelnen Lufttaschen
i geschwenkt, und zwar wegen der Schräglage der Stange m derart, daß im Bottich
eine Wellenbewegung erzeugt wird.
-
In Fi.g. 8 sind die einzelnen schwenkbaren Lufttaschen i von unten
sichtbar. Die hohlen Schwenkachsen k dienen gleichzeitig als Luftzuführungsrohr,
um die Luft von den Hauptzuführungsrohren o den einzelnen Taschen i zuzuführen.
-
In Fig.8 ist der zweite Satz von Lufttaschen il dargestellt, die um
die Hohlachsen k'' schwenkbar angeordnet sind und von der Luftleitung o1 ihren Luftbedarf
durch die Hohlachsen hl zugeführt erhalten. Dieser zweite Satz Lufttaschen il ist
in Fig. 7 gestrichelt dargestellt. Die Lufttaschen il sind an einer zweiten Gelenkstange
ml angelenkt, die in ähnlicher Weise, aber gegenläufig wie ,die Stange m angetrieben
wird. Durch das gegenseitige Arbeiten .der beiden Lufttaschensysteme i und il wird
außer einer Wellenbewegung auch noch eine Umlaufbewegung der Flüssigkeit hervorgerufen.
Infolge der gegenläufigen Strömung entsteht in der Nähe der senkrechten Längsmittelebene
des Behälters, die in Fig. 8 durch die Mittellinie p dargestellt ist, eine besonders
energische Wirbelbewegung,
desgleichen an den Stirnwänden des Behälters.
Es findet mit Hilfe dieser Einrichtung eine starke Bewegung und damit eine gute
Durchmischung des Inhalts des Behälters statt. Wegen des verhältnismäßig leichten
Gewichts der Belüftungskörper ist die ganze Einrichtung leicht und trotzdem dauerhaft
zu bauen.