DE9013851U1 - Membrane aerator - Google Patents
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Description
&egr;ε Diplomingenieur &igr; ·"**.. · &Idigr; J * · · · DiplomingenieurGraduate engineer &igr; ·"**.. · &Idigr; J * · · · Graduate engineer
ENVICONENVICON
4220 Dinslaken F 2.1821 H0124220 Dinslaken F 2.1821 H012
Erfindung betrifft einen Membranbelüfter zum Einbringen eines 3asss in eine Flüssigkeit mit einem Grundkörper, der mindestens eine Gaszuführöffnung zum Anschluß an eine Gasleitung aufweist und einer, den Grundkörper am gasauslaßseitigen Ende abdeckenden, randseitig am Grundkörper befestigten, gasdurchlässigen Membran.The invention relates to a membrane aerator for introducing a gas into a liquid, having a base body which has at least one gas supply opening for connection to a gas line and a gas-permeable membrane which covers the base body at the gas outlet end and is attached to the edge of the base body.
Derartige Membranbelüfter oder allgemein Belüftungseinrichtungen dienen unter anderem zur Frischhaltebelüftung von Abwasser, zum Luft-/Sauerstoffeintrag in Belebungsbecken oder zur Schlammstabilisation, zur Belüftung von Flüssen, Seen und Fischteichen, aber auch zum Beispiel zur Neutralisation von Flüssigkeiten durch eine Begasung mit Kohlendioxid. Der Membranbelüfter gehört zur Gattung der Scheibenbelüfter.Such membrane aerators or aeration devices in general are used, among other things, for keeping wastewater fresh, for introducing air/oxygen into aeration tanks or for sludge stabilization, for aerating rivers, lakes and fish ponds, but also, for example, for neutralizing liquids by gassing them with carbon dioxide. The membrane aerator belongs to the class of disc aerators.
tise«hiillonslraf)o 2 ■ D 4030 Halmgut! I 1&ogr;&Kgr;!&idiagr;()&idiagr;;(&phgr;<?&Igr;{)?/8&rgr;088 + 84&phgr;2»&phgr; -&tgr;<&Iacgr;&igr;·· 17f1O23?'l Melei 2 102323-paib'ev Totelnu (0)21 02/83069tise«hiillonslraf)o 2 ■ D 4030 stalk material! I 1&ogr;&Kgr;!&idiagr;()&idiagr;;(&phgr;<?&Igr;{)?/8&rgr;088 + 84 &phgr; 2»φ -&tgr;<&Iacgr;&igr;·· 17f1O23?'l Melei 2 102323-paib'ev Totelnu (0)21 02/83069
Ein derartiger Membranbelüfter ist zum Beispiel aus der US-PS 4,842,779 bekannt. Der Grundkörper weist eine ebene Oberfläche auf, auf der die randseitig befestigte Membran aufliegt. Nach unten schließt sich an den Grundkörper f?i.n Stutzen &agr;&iacgr;\, der är< e_:i-' isleitung kuppelbar ist. Wird über die Gasleitung und über den Stutzen Gas zugeführt, wird die Membran durch den Gasdruck nach oben weggedrückt und es bildet sich ein Hohlraun aus, wobei das Gas durch die Öffnungen der Membran in die zu behandelnde Flüssigkeit eintritt. Um im Nicht-Begasungsfall ein HJcklaufen von Flüssigkeit in den Membranbelüfter und insbesondere in den Stutzen oder die Gaszuführleitung zu vermeiden, ist der Bereich oberhalb des Stutzens/der Gaszuführleitung bei der bekannten Ausführungsform verdickt und gasundurchlässig ausgebildet, so daß er sich im Nicht-Begasungsfall auf die Gaszuführöffnung des Stutzens legt und diesen abdichtet.Such a membrane aerator is known, for example, from US-PS 4,842,779. The base body has a flat surface on which the membrane rests, which is attached to the edge. At the bottom, the base body is connected to a nozzle α , which can be coupled to the gas line. If gas is supplied via the gas line and the nozzle, the membrane is pushed upwards by the gas pressure and a hollow space is formed, whereby the gas enters the liquid to be treated through the openings in the membrane. In order to prevent liquid from running back into the membrane aerator and in particular into the nozzle or the gas supply line when there is no gassing, the area above the nozzle/gas supply line in the known embodiment is thickened and designed to be gas-tight, so that when there is no gassing it lies on the gas supply opening of the nozzle and seals it.
In der Praxis hat sich jedech herausgestellt, daß diese Abdichtung nicht immer gewährleistet, ist, weil zum Seispiel beim Abschalten der Gaszufuhr zumindest für eine kurze Zeit Wasser durch die Membranöffnungen in den Bereich zwischen Membran und Oberfläcne des Grundkörpers eindringt und so dort ein Flüssigkeitspolster schafft, so daß die Membran insgesamt nicht mehr flächig auf der Oberfläche des Grundkörpers aufliegt und auch im weiteren Vorlauf Flüssigkeit durch die Membranoffnuvigen hindurch austreten und über den Stutzsn in die Gaszuführleitung eindringen kann.In practice, however, it has been found that this sealing is not always guaranteed because, for example, when the gas supply is switched off, water penetrates through the membrane openings into the area between the membrane and the surface of the base body, at least for a short time, and thus creates a liquid cushion there, so that the membrane as a whole no longer rests flat on the surface of the base body and liquid can also escape through the membrane openings in the further forward flow and penetrate into the gas supply line via the nozzle.
Der Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, einen Membranbelüfter der güttungsgemäßeii Art anzubieten, derThe invention is based on the object of offering a membrane aerator of the type in question which
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im Nicht-Begasungsfall eine sichere Abdichtung gegen eindringende Flüssigkeit gewährleistet.In the non-gassing case, a secure seal against the ingress of liquid is ensured.
Die Erfindung steht unter der Erkenntnis, daß es hierzu notwendig ist, die Gaszufuhroffnung zusätzlich abzudichten. Die Erfindung hat dabei erkannt, daß dies auf überraschend einfache Weise dadurch realisiert werden kann, daß die Membran in Bereich oberhalb der Gaszuführöffnuriy mit einem, in Richtung auf die Gas7uiuhröffnung vorspringenden, gasundurchlässigen Abschnitt ausgebildet ist, der im Nicht-Begasungsfall in die Gas/uführöffnung vorsteht und diese abdichtet .The invention is based on the recognition that it is necessary to additionally seal the gas supply opening. The invention has recognized that this can be achieved in a surprisingly simple manner by designing the membrane in the area above the gas supply opening with a gas-impermeable section that projects in the direction of the gas supply opening and that, when there is no gassing, projects into the gas supply opening and seals it.
Erfindungsgemäß wird der Membranbelüfter also mit einer Membran ausgebildet, die im Nicht-Begasungsfall eine zusätzliche Dichtfläche innerhalb der Gaszufuhroffnung zur Verfugung stellt.According to the invention, the membrane aerator is designed with a membrane which, in the non-gassing case, provides an additional sealing surface within the gas supply opening.
Üblicherweise erfolgt die Gaszuführung über einen rohrförmigen Stutzen. In diesem Fall wird der in Richtung auf die Gaszuführöffnung vorspringende, gasundurchlässige Abschnitt der Membran also zylinderförmig ausgebildet, und zwar mit einen Querschnitt, der gleich oder geringfügig kleiner als der Querschnitt der Gaszuführöffnung ist, so daß sich der vorspringende Abschnitt flächig gegen die Innenwand der Gaszuführöffnung anlegt und auf diese Weise eine zusätzliche Dichtfläche schafft. Dadurch, daß der vorspringende Abschnitt die Gaszuführöffnung nicht nur abdeckt, sondern in sie hineinragt und abdichtet, wird sicher vermieden, daß etwaig durch die Membranöffnungen eindringende Flüssigkeit in die Gaszufuhroffnung beziehungsweise den zugehörigen Gasanschlußstutzen eindringen kann .Usually, the gas is supplied via a tubular nozzle. In this case, the gas-impermeable section of the membrane that protrudes in the direction of the gas supply opening is cylindrical, with a cross-section that is the same as or slightly smaller than the cross-section of the gas supply opening, so that the protruding section lies flat against the inner wall of the gas supply opening and in this way creates an additional sealing surface. The fact that the protruding section not only covers the gas supply opening, but also extends into it and seals it, reliably prevents any liquid penetrating through the membrane openings from penetrating the gas supply opening or the associated gas connection nozzle.
Die Erfindung bietet darüber hinaus verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen zur Gestaltung der Caszuführöffnung/des Gaszuführstutzens und der Membran an.The invention also offers various advantageous embodiments for the design of the gas supply opening/gas supply nozzle and the membrane.
In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Gaszuführöffnung zumindest an ihrem, der Membran benachbarten Ende in Richtung auf den Rand des Grundkörpers sich erweiternd ausgebildet ist. wohsi riiesß Erwpi t.prunn vorzugsweise eine konische Form aufweisen sollte.In a first embodiment, it is provided that the gas supply opening is designed to widen at least at its end adjacent to the membrane in the direction of the edge of the base body. The widening opening should preferably have a conical shape.
Der in Richtung auf die Gaszuführöffnung vorspringende, gasundurchlässige Abschnitt der Membran kann in diesem Fall entweder eine korrespondierende, kegelstumpfförmige Form aufweisen, es genügt aber zum Zwecke der sicheren Abdichtung auch , wenn der vorspringende Abschnitt eine Querschniftsfläche aufweist, die der der Gaszuführöffnung im Bereich etwas unterhalb der der Membran zugewandten Oberfläche des Grundkörpers entspricht.In this case, the gas-impermeable section of the membrane that protrudes in the direction of the gas supply opening can either have a corresponding, frustoconical shape, but for the purpose of secure sealing it is also sufficient if the protruding section has a cross-sectional area that corresponds to that of the gas supply opening in the area slightly below the surface of the base body facing the membrane.
Im ersten Fall wird eine vollflächige Anlage der Unifangsfläche des vorspringenden Abschnitts gegen die Innenfläche der mit korrespondierender Konizität ausgebildeten Gaszuführöffnung erreicht. Im zweiten Fall wird zwar "nur" eine ringförmige Abdichtung zwischen dem unteren freien Randbereich des vorkragenden Abschnitts und der konischen Innenfläche der Gaszuführöffnung erreicht, diese reicht aber vollständig aus, um ein Eindringen von Flüssigkeit in die Gaszuführöffnung beziehungsweise den Gasanschlußstutzen sicher zu verhindern, zumal der Wasserdruck auf der Membran steht und damit den nach unten vorkragenden Abschnitt der Membran auf die zugehörige Fläche der Gaszuführöffnung drückt.In the first case, the entire peripheral surface of the projecting section is in contact with the inner surface of the gas supply opening, which is designed with a corresponding conicity. In the second case, "only" an annular seal is achieved between the lower free edge area of the projecting section and the conical inner surface of the gas supply opening, but this is completely sufficient to reliably prevent liquid from penetrating the gas supply opening or the gas connection piece, especially since the water pressure is on the membrane and thus presses the downwardly projecting section of the membrane onto the corresponding surface of the gas supply opening.
Die letztgenannte Ausführungsform ist sogar bevorzugt, weil bei ihr ausgeschlossen ist, daß sich zwischün dem vorkragenden Abschnitt der Membran und der Innenfläche der Gaszuführöffnung ein Flüssigkeitsfilm ausbildet, der gegebenenfalls Undichtigkeiten verursachen könnte.The latter embodiment is even preferred because it excludes the possibility of a liquid film forming between the projecting portion of the membrane and the inner surface of the gas supply opening, which could potentially cause leaks.
Um den Anpreßdruck zwischen vorspringenden Abschnitt der Membran und der Gas7uführöffnung noch zu vergrößern, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, den gasundurchlässig ausgebildeten Bereich der Membran zum Beispiel durch metallische Einlagen gewichtsmäßig zu verstärken oder mit einer weiteren, nach oben vorkragenden Verdickung auszubilden, die ebenfalls eine Verstärkung in diesem Bereich bewirkt.In order to further increase the contact pressure between the protruding section of the membrane and the gas supply opening, an advantageous embodiment of the invention provides for the gas-impermeable area of the membrane to be reinforced in terms of weight, for example by means of metallic inserts, or to be formed with a further, upwardly projecting thickening, which also provides reinforcement in this area.
Um in jedem Fall eine sichere und leicht konfektionierbaij Gaszuführung zu gewährleisten, schlägt eine weitere Ausführungsform der Erfindung vor, den Grundkörper an seinem, der Membran gegenüberliegenden Ende mit einem Gasanschlußstutzen auszubilden, an den sich nach oben die Gaszuführöfinung anschließt und an den im übrigen die Gasansrhlußleitung kuppelbar ist. Zu diesem Zweck kann der Gasanschlußstutzen vorzugsweise ein Innengewinde aufweisen, während die zugehörige Gasanschlußleitung ein korrespondierendes Außengewinde besitzt.In order to ensure a safe and easily assembled gas supply in every case, a further embodiment of the invention proposes to form the base body with a gas connection piece at its end opposite the membrane, to which the gas supply opening is connected at the top and to which the gas connection line can also be coupled. For this purpose, the gas connection piece can preferably have an internal thread, while the associated gas connection line has a corresponding external thread.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der beschriebene Membranbelüfter nicht nur eine Gaszuführöffnung aufweist, sondern zwei, drei oder mehrere, die dann auf gleiche Art und Weise ausgebildet werden wie vorstehend beschrieben. Dabei können die Gaszuführöffnungen beziehungsweise Gasanschlußstutzen dann über entsprechende Adapter gegebenenfalls an ein und dieselbe Gaszuführleitung angeschlossen werden.It is within the scope of the invention that the membrane aerator described has not just one gas supply opening, but two, three or more, which are then designed in the same way as described above. The gas supply openings or gas connection pieces can then be connected to one and the same gas supply line via appropriate adapters if necessary.
Der erfindungsgemäße Memtiranbolüff.er ist einfach aufgebaut. Der Grundkörper kann zum Heispiei al". Kunststoff-Spritzgußteil leicht hergestellt werden. Die randseitige Verbindung von Grundkorper und Membran mfolgt wie im Stand der Technik, also zum Beispiel über eine Klemmschiene, we sin in der US-PS 4,842,779 beschrieben ist.The membrane blower according to the invention is of simple construction. The base body can be easily manufactured, for example, as a plastic injection-molded part. The edge connection between the base body and the membrane is carried out as in the prior art, for example via a clamping rail, as described in US Pat. No. 4,842,779.
Die Membran b< .teht zum Beispiel aus einer Kautschuk-Qualität und ist mit Perforationen nußerhulb des gasundurchlässigen Abschnitts ausgebildet.The membrane is made of a rubber quality, for example, and is designed with perforations on the outside of the gas-impermeable section.
Weitere Merkmale der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteranspruchi sowie die sonstigen Anmeldungsunterlage·) beschrieben.Further features of the invention are described by the features of the subclaims and the other application documents.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben, wobei die einzige Figur in schematisierter Darstellung einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Membranbelüfter zeigt.The invention is described in more detail below using an embodiment, the only figure showing a schematic representation of a section through a membrane aerator according to the invention.
Mit dem Bezugsz°ichen 10 ist der Grundkorper des Membranbelüfters insgesamt gekennzeichnet. Er weist an seinem unteren Ende einen Gasanschlußstutzen 12 auf, der ein Innengewinde 14 besitzt. An den Gasanschlußstutzen 12 schließt sich ein im wesentlichen horizontal verlaufender tellerförmiger Abschnitt 16 an, der mit*·?'1 eine Gaszuführöffnung 18 aufweist. Die Gaszuführöffnung 18 besitzt im wesentlichen eine Kegelstumpfform beziehungsweise einen trapezförmigen Querschnitt. Sie verläuft von der Oberfläche 20 des tellerförmigen Abschnittes 16, konisch sich verjüngend, in den tellerförmigen Abschnitt 16 hinein und endet mit Abstand zur Oberfläche 20 or dem Gasanschlußstutzen 12.The base body of the membrane aerator is identified as a whole with the reference number 10. It has a gas connection piece 12 at its lower end, which has an internal thread 14. The gas connection piece 12 is followed by a plate-shaped section 16 which runs essentially horizontally and has a gas supply opening 18 at 1. The gas supply opening 18 has essentially a truncated cone shape or a trapezoidal cross-section. It runs from the surface 20 of the plate-shaped section 16, tapering conically, into the plate-shaped section 16 and ends at a distance from the surface 20 in front of the gas connection piece 12.
• · a ■ ·· a ■ ·
Die Mittenlängsachse M der Gaszuführöffnung 18 ist auch die Mittenlängsachse der Öffnung 22 des Stutzens Ii, so daß beide koaxial und übereinander angeordnet sind.The central longitudinal axis M of the gas supply opening 18 is also the central longitudinal axis of the opening 22 of the nozzle Ii, so that both are arranged coaxially and one above the other.
Der Verbindungsbereich zwischen Gaszuführöffnung 18 und öffnung 22 wird durch eine verjüngte zylinderförmige Durchbrechung 24 erreicht.The connection area between the gas supply opening 18 and the opening 22 is achieved by a tapered cylindrical opening 24.
Im Nicht-Begasungsfall liegt auf der Oberfläche 2G des tellerförmigen Abschnitts 16 eine Membran 26 auf, die randseitig (Dei 28) am tellerförmigen Abschnitt 16 über eine Klenmschiene 30 befestigt ist.In the non-gassing case, a membrane 26 rests on the surface 2G of the plate-shaped section 16, which is attached to the edge (part 28) of the plate-shaped section 16 via a clamping rail 30.
Oberhalb der Gaszuführöffnung 18 weist die Membran 26 einen in Richtung auf und in die Gaszuführöffnung 18 vorspringenden, gasundurchlässigen Abschnitt 26a auf, der zylinderförmig gestaltet ist. Der freie Randbereich 26b des Abschnitts 26aliegt - wie der Figur zu entnehmen ist -in Nicht-Begasungsfall gegen die Wand 18a der Gaszuführöffnung 18 an und schafft so eine Abdichtung gegenüber dem darunterliegenden Bereich des Grundkörpers 10. Die Dichtfunktion wird nachstehend noch näher beschrieben.Above the gas supply opening 18, the membrane 26 has a gas-impermeable section 26a that protrudes in the direction of and into the gas supply opening 18 and is cylindrical in shape. The free edge area 26b of the section 26a rests - as can be seen from the figure - against the wall 18a of the gas supply opening 18 when there is no gassing and thus creates a seal against the area of the base body 10 below. The sealing function is described in more detail below.
Oberhalb des Abschnittes 26a ist die Membran 26 mit einem entgegengesetzt vorspringenden weiteren gasundurchlässigen Abschnitt 26c ausgebildet, dessen Querschnittsfläche etwas größer eis die der Gaszuführöffnung 18 im Bereich der Oberfläche 20 ist.Above the section 26a, the membrane 26 is formed with a further gas-impermeable section 26c projecting in the opposite direction, the cross-sectional area of which is slightly larger than that of the gas supply opening 18 in the region of the surface 20.
Im übrigen ist die Membran 26 aber mittels (nicht dargestellter) Perforationen gasdurchlässig ausgebildet.Otherwise, the membrane 26 is designed to be gas-permeable by means of perforations (not shown).
Zum Begasen des Membranbelüfters wird eine (nicht dargestellte) Gaszuführleitung, die an ihrem freien Ende ein Außengewinde aufweist, auf das Gewinde 14 des Stutzens 12 qeschrs?,;bt, Nech ZuschaK.ung der Gaszufuhr strömt das G??i? durch die Durchbrechung 24 nach oben und drückt de-.&lgr; gasundurchlässigen Abschnitt26a aus der abdichtenden Poe tion nach oben weg, strömt dabei seitlich in die Bereicne zwischen Membran 26 und Oberfläche 20 und wö1bt auf diese We j. a aie nembräi. 28 gewölbeartig nach oben auf, wobei sich die Perforationer, öffnen, so daß das Gas durch die Perforationen hindurch in die darüber befindliche Flüssigkeit ei.üi-ingen und diese begasen kann.To gas the membrane aerator, a gas supply line (not shown) which has an external thread at its free end is screwed onto the thread 14 of the nozzle 12. After the gas supply is switched on, the gas flows upwards through the opening 24 and pushes the gas-impermeable section 26a upwards out of the sealing position , flows laterally into the areas between the membrane 26 and the surface 20 and in this way arches upwards into the membrane 28, whereby the perforations open so that the gas can pass through the perforations into the liquid above and gasse it.
Wird die Gaszufuhr abgeschaltet, sinkt der Gasdruck bis auf Null, die aufgewölbte Membran 26 senkt sich in die in der Figur dargestellte Position wieder ab, wobei der Abschnitt 26a in die Gaszuführöffnung 18 eindringt und sich mit seinem Randbereich 26b wieder an die Wandfläche 18a der Gaszuführöffnung 18 anlegt und eine Dichtfläche ausbildet.If the gas supply is switched off, the gas pressure drops to zero, the arched membrane 26 sinks back into the position shown in the figure, with the section 26a penetrating into the gas supply opening 18 and resting with its edge region 26b against the wall surface 18a of the gas supply opening 18 and forming a sealing surface.
Die Membran 26 liegt im übrigen entweder auf der Oberfläche 20 des Grundkörpers 10 auf oder verläuft zumindest in etwa parallel in geringem Abstand oberhalb der Oberfläche 20. Die Perforationen in der Membran 26 ainri jetzt zwar weitestgehend geschlossen, es ist aber nicht ausgeschlossen, daß im Einzelfall doch Flüssigkeit durch die Perforationen in den Bereich unterhalb der Membran 26 dringt oder dort zuvor eingedrungen ist. Diese Flüssigkeit wird nun aber aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung an einem Weitervordringen in den Bereich der Gasanschlußleitung über die beschriebene Dichtung im Randbereich 2fib lehindert.The membrane 26 rests either on the surface 20 of the base body 10 or at least runs approximately parallel at a short distance above the surface 20. The perforations in the membrane 26 are now largely closed, but it cannot be ruled out that in individual cases liquid penetrates through the perforations into the area below the membrane 26 or has previously penetrated there. However, due to the design according to the invention, this liquid is now prevented from penetrating further into the area of the gas connection line via the described seal in the edge area 2fib.
Insoweit wird auch eine weitere Flüssigkeitszufuhr durch die Perforationen unterbunden, und die Membran 26 liegt absolut dicht auf dem Grundkörper 10 auf.In this respect, further fluid supply through the perforations is prevented and the membrane 26 lies absolutely tightly on the base body 10.
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1990
- 1990-10-05 DE DE9013851U patent/DE9013851U1/en not_active Expired - Lifetime
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| DE202017002548U1 (en) | 2017-05-14 | 2017-07-06 | Martin Stachowske | Arrangement for the aeration of liquids with a tubular aerator |
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