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Belüftungsvorrichtung für Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine
Verbesserung von Belüftungsvorrichtungen für Flüssigkeiten, bestehend aus einem
in die Flüssigkeit des Behälters eintauchenden, rotierenden, hohlen und außen mit
entgegengesetzt der Drehrichtung liegenden Öffnungen versehenen Flügelradkärper,
der mit einer hohlen Antriebswelle, durch welche die Luftansaugung erfolgt, verbunden
ist. Die Verbesserung besteht darin, daß den Öffnungen des Flügelradkörpers nach
außen geschlossene und gegen die Drehrichtung geneigte Hohlkörper im wesentlichen
U-förmigen Querschnittes vorgelagert sind, die mit um das Flügelrad gedachten Tangentialebenen
spitze Winkel einschließen, und daß zur Lenkung der am Umfang des Belüftungsrades
luftdurchmischten Flüssigkeit gegen die Behälterwand rund um das Flügelrad senkrecht
stehende Leitschaufeln angeordnet sind, die mit um das Flügelrad gedachten senkrechten
Tangentialebenen spitze Winkel einschließen und das Flügelrad in an sich bekannter
Art als Leitkranz umgeben.. Bei der Rotation dieses Belüftungsrades entsteht am
äußeren Umfang aller den Luftaustrittsöffnungen vorgelagerter Flächen ein Sog. Die
Sogwirkung der einzelnen Flächen summiert sich so, da$ der Umfang des Flügelrades
als geschlossene Kette von wirksamen Teilen von Strahlapparaten ständig Luft durch
die hohle Welle in das Flügelrad einsaugt. Am äußeren
Umfang des
Flügelrades wird die Luft in feine Bläschen zerteilt, tritt durch die entgegengesetzt
der Drehrichtung angeordneten Öffnungen aus und wird mit der Flüssigkeit gemischt.
Die geneigten Flächen, welche einerseits die Saugwirkung an ihren Außenkanten erzeugen,
fördern gleichzeitig durch Pumpwirkung die mit Luftbläschen beladene Flüssigkeit
nach außen. Wesentlich ist hierbei, daß bei Betrieb des Flügelrades keine Flüssigkeit
in dessen Hohlraum eintritt. Um das Zertrümmern der eingesaugten Luft und deren
feine gleichmäßige Verteilung in der Flüssigkeit intensiver zu gestalten und weiter
die Strömung nach außen gegen die Behälterwandung so abzulenken, daß eine Zuströmung
neuer Flüssigkeit im Zentrum des Belüfters gewährleistet ist, und das Mitströmen
der luftdurchmischten Flüssigkeit im Bereich des Umfanges des Belüftungsrades auf
ein Mindestmaß zu bringen, werden erfindungsgemäß rund um das Flügelrad senkrecht
stehende Leitschaufeln angeordnet, die mit um das Flügelrad gedachten Tangentialebenen
spitze Winkel einschließen und das Flügelrad in an sich bekannter Weise als Leitkranz
umgeben.
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Die Entwicklungsversuche haben zu dem Ergebnis geführt, daß Flügelräder,
wenn sie - wie in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher beschrieben-ausgeführt sind, in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Leitkranz
einen sehr guten Wirkungsgrad ergeben.
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In der Zeichnung zeigen Fig. i bis 3 Erläuterungsskizzen zur Erklärung
der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Belüftungsvorrichtung, Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel
eines Flügelrades samt Leitapparat im Schnitt, Fig. 5 den Querschnitt des aus zwei
Blechronden gemäß Fig. 6 hergestellten Flügelrades, Fig. 6 eine Blechronde in ebenem
Zuschnitt, Fig. 7 eine Draufsicht auf Flügelrad und Leitapparat gemäß Fig. 4 im
verkleinerten Maßstab, Fig. 8 im Schaubild die Ausführungsform eines Flügelrades
in Form eines Sperrzahnrades und Fig. g im Schaubild die Ausführungsform eines Flügelrades
in S-Form, wobei die Fig. io einen Querschnitt nach der Linie fl-B der Fig. g darstellt;
Fig. i i bis 13 zeigen andere Querschnittsformen für S-förmige Flügelräder.
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Nach der bekannten Wirkungsweise von Strahlapparaten entsteht, sobald
Flüssigkeiten oder Gase mit großem Druck bzw. mit großer Geschwindigkeit durch ein
Rohrstück strömen, welches, wie in Fig. i dargestellt, nach vorher stetiger Verjüngung
sich plötzlich erweitert, an dieser Stelle ein Vakuum, mit dessen Hilfe andere Flüssigkeiten
oder Gase durch Zuführungsleitungen, welche im erweiterten Raum münden, angesaugt
und mit dem strömenden, treibenden Medium innig vermischt werden können. Wirkungsgrad
und Leistung eines Strah.lapparates hängen unter anderem auch wesentlich von der
Schichtdicke des treibenden Mediums ab. Es tritt, wie aus Fig.2 ersichtlich, trotz
beliebiger Vergrößerung des Strahlröhrquerschnittes die erwünschte Förderwirkung
hauptsächlich am Rohrinnenumfang ein.
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Der gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Belüftungsvorrichtung liegt
nun die Erkenntnis zugrunde, daß das Kräftespiel an der richtig geformten Wand des
Strahlapparates zwischen dem vorbeiströmenden treibenden und dem -angesaugten Medium
ein relatives ist und ebenso eintritt, wenn das treibende Medium stillsteht, der
wirksame Teil des Strahlapparates aber, wie in Fig.3 gezeigt, mit entsprechender
Geschwindigkeit im Sinne des gebogenen Pfeiles bewegt wird.
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Mit i (Fig. 4) ist ein auf einer vertikalen Hohl--welle 2 sitzender,
als Flügelrad ausgebildeter Belüfter bezeichnet, der von einem Leitschaufelkranz
,15 umschlossen und im Bereich des Behälterbodens 3 angeordnet ist. Der Flügelkranz
des Belüfters bildet eine in sich geschlossene Kette der wirksamen Teile von Strahlapparaten,
die bei der raschen Rotation desselben durch die Flüssigkeit gezogen werden. Das
Belüftungsrad ist auf der Welle so befestigt, daß die Luft aus deren Hohlwelle 2
durch ihre Bohrungen 6 und Bohrungen 5 der Nabe 4 in den inneren Hohlraum des Belüftungsrades
gelangen kann.
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Der um das Belüftungsrad angeordnete Leitschaufelkranz, der die mit
Luftbläschen beladene Flüssigkeit nach außen leiten soll, besteht im wesentlichen
aus einer Anzahl senkrecht stehender Flächen 15. Sie sind zwischen einer oberen
und unteren Ringschraube 13 und 14 angeordnet. Die Ringschraube 14 ist mit Hilfe
von die Leitschaufeln 15 tragenden Distanzrohren 16 und Stehbolzen 17 gegen den
Ring 13 verspannt. Die Leitschaufeln schließen mit den durch die Bolzen 17 gelegten
Radialebenen einen Winkel von etwa 3ö0 ein (Fig. 7). Die Antriebswelle 2 ist durch
ein Schutzrohr 18 umschlossen, dessen unteres Ende gleichzeitig das Lager für die
Welle trägt. Der Leitapparat ist über Stehbleche ig mit dem Schutzrohr 18 verbunden.
Der Belüfter ist auf der Welle 2 nach oben durch die Laufbüchse 2i und nach unten
durch die Befestigungsmutter 2o axial fixiert. Die Hohlwelle 2 besteht vorzugsweise
aus einem oberen und unteren Zapfen, die durch das Rohr 2"" miteinander verbunden
sind. Zwischen den beiden Ringscheiben 13, 14 tritt die mit Luftbläschen beladene
Flüssigkeit nach außen. Dabei tritt die Flüssigkeit von oben und unten bei 22 zentral
an das Laufrad heran. Die Luft wird durch die Hohlwelle 2 angesaugt. Die Bildung
der Luftbläschen und deren Vermischung mit der Flüssigkeit erfolgt im Gegensatz
zu den meisten bisher bekannten Belüftungsvorrichtungen erst außerhalb des Belüftungsrades,
indem dieses während des Betriebes nur von Luft erfüllt ist.
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Bei der in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsform eines Belüftungsrades
dient als Nabe ein zylindrisches, an beiden Enden 4Q kurz abgesetztes Rohrstück
4 mit Querbohrungen 5, die sich mit entsprechenden Bohrungen 6 der Antriebshohlwelle
-- decken. Auf den Absetzungen 4" der Nabe 4
sind zwei Blechronden
12 aufgeschweißt, die, wie in Fig.6 in ebenem Zustand gezeigt, durch eine Anzahl
radialer Einschnitte 8 in ebenso viele Sektoren 7 geteilt sind. Die Einschnitte
8 enden in kleineren Bohrungen io, die ein Weiterreißen der Einschnitte gegen die
Mitte verhindern. Jeder Sektor 7, ist außen zu einem Viertelmantel i i eines
gogradigen Kegels zugeschnitten und wird gegengleich zum analogen Sektor der zweiten
Ronde eingerollt. Die Sektoren der Blechronden sind derart verschränkt, daß durch
Verschweißung ihrer äußersten Mantellinien 12 je zwei zugeordnete Viertelkegel einen
Halbkegel ergeben. Der Umfang des so gebildeten Flügelrades besteht aus einer Zahl
gerader Halbkegel, deren Basen in Radialebenen des Belüftungsrades liegen. Ober-
und Untersicht des Belüftungsrades ergeben ein sägeartiges Formbild, wobei die Neigung
der-einzelnen Flächen gegen die zur Drehachse des Rades senkrecht stehende Mittelebene
außen beim Kegelanschluß 45° beträgt und gegen die Mitte des Rades zu auf o° abnimmt.
Die den entgegengesetzt der Drehrichtung angeordneten LuftaustrittsÖffnungen vorgelagerten
Flächen schließen mit um das Flügelrad gedachten Tangentialebenen spitze Winkel
ein.
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Gemäß Fig. 8 und g besteht der Flügelradkörper aus zwei gleichen,
achsnormal am Nabenkörper 4 voneinander distanziert befestigten, ebenen Formteilen,
durch deren randseitige senkrechte Verbindungswand einerseits die umfangseitig entgegengesetzt
der Drehrichtung angeordneten Luftaustrittsöffnungen und andererseits die diesen
vorgelagerten, gegen die Drehrichtung geneigten Flächen gebildet werden. Nach Fig.8
bilden die voneinander distanzierten Formteile nach Art eines Sperrzahnrades verzahnte
Blechscheiben 23, wobei die radialen Zahnflanken 25 die entgegengesetzt der Drehrichtung
liegenden Austrittsöffnungen bilden, während die schrägen Zahnflanken 24 durch aufgeschweißte,
zur Antriebshohlwelle parallele, also senkrechte Verbindungsflächen 26 abgedeckt
sind. Letztere ergeben die den Luftaustrittsöffnungen vorgelagerten Flächen.
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Zur Kraftersparnis wird es als vorteilhaft angesehen, die den entgegengesetzt
der Drehrichtung liegenden Luftaustrittsöffnungen vorgelagerten, den Sog und die
Pumpwirkung erzeugenden Flächen entgegengesetzt der Drehrichtung zu krümmen, also
den von diesen Flächen mit um das Belüftungsrad gedachten Tangentialebenen eingeschlossenen
spitzen Winkel nach außen zu verkleinern. Eine solche Ausführungsform zeigt Fig.
g. Dieses Belüftungsrad besteht aus zwei Strahlapparaten. Zur Vermeidung unnötiger
Reibungsverluste ist dabei der am Nabenkörper 4 befestigte obere und untere ebene
Formteil S-förmig gekrümmt, und beide Teile sind an ihren in Drehrichtung liegenden
Rändern durch eine senkrechte Wand verbunden. Dadurch wird ein Belüftungsrad, bestehend
aus einem S-förmigen Hohlarm 27 mit U-förmigem Querschnittsprofil, gemäß Fig. i
i geschaffen, dessen Öffnung entgegengesetzt der Drehrichtung liegt. Der Hohlraum
des S-förmigen Belüftungsrades steht über Öffnungen des Nabenkörpers mit der Antriebshohlwelle
in Verbindung. Die Außenfläche der Rückwand der Hohlarme dient als Beaufschlagungsfläche
und die Innenfläche als Zentrifugalpumpenflügel.
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Die in den Fig. i i bis 13 gezeigten Querschnittsprofile ergeben ebenfalls
einen guten Wirkungsgrad für . Belüftungsräder gemäß Fig. g. Alle gezeigten Ausführungsformen
für die Belüftungsvorrichtung finden für die submerse Essiggärung eine vorteilhafte
Anwendung. Sie können jedoch selbstverständlich auch in allen Fällen vorteilhaft
verwendet werden, wo Flüssigkeiten begast werden müssen.