FI88262C

FI88262C - LUFTNINGSANORDNING FOER VAETSKOR

Info

Publication number: FI88262C
Application number: FI862145A
Authority: FI
Inventors: Heinrich Ebner
Original assignee: Frings & Co Heinrich
Priority date: 1985-06-05
Filing date: 1986-05-21
Publication date: 1993-04-26
Also published as: BR8602601A; JPH0313866B2; ATA169685A; EP0204688B2; FI862145A0; DE3616680C2; IN165315B; DE3616680A1; AT383108B; EP0204688A3; FI862145A; JPS6244167A; SU1625330A3; FI88262B; EP0204688A2; ES555750A0; CN86103733A; ES8703748A1; EP0204688B1

Description

8826288262

Ilmastuslaite nesteitä varten Luftningsanordning för vätskor 5 Tämä keksintö koskee ilmastuslaitetta nesteitä varten, joka käsittää ilmaa ja nestettä syöttävän roottorin, jossa on pystysuuntainen pyörimisakseli, ja roottoria ympäröivän staattorin, joka on varustettu suljetulla renkaalla, joka 10 muodostuu poikkileikkaukseltaan suorakulmaisista virtaus-kanavista, joissa kussakin on sisääntuloaukko neste-il-maseosta varten, jolloin virtauskanavat ovat säteensuuntaan nähden kallistetut roottorin pyörimissuunnassa.The present invention relates to an aeration device for liquids, comprising an air and liquid supply rotor having a vertical axis of rotation and a stator surrounding the rotor provided with a closed ring of 10 rectangular cross-sections in which the currents are rectangular in an inlet for the liquid-air mixture, wherein the flow channels are inclined with respect to the radial direction in the direction of rotation of the rotor.

15 Tämäntyyppisissä tunnetuissa ilmastuslaitteissa (AT-PS 269 038) syötetään keskellä olevan ilmajohdon kautta aksiaali-suunnassa imetty ilmastusilma yhdessä myös roottorin avulla aksiaalisuunnassa imetyn nesteen kanssa samalla, kun ne sekoittuvat perusteellisesti ja syötetään säteensuunnassa 20 ulospäin staattoriin, joka koostuu kahdesta aksiaaliväli-matkan päässä toisistaan olevasta pyörölevystä ja näiden pyörölevyjen väliin sijoitetuista pystysuuntaisista ohjaus-seinistä. Pystysuuntaisten ohjausseinien avulla rajoitetut, poikkileikkaukseltaan suorakulmaiset virtauskanavat suun-'·” 25 taavat neste-ilmaseoksen ilmastettavaan nesteeseen niin, että tietyllä alueella staattorin ympärillä voidaan saavuttaa tasainen nesteen ilmastus, ilmastus heikkenee kuitenkin etäisyyden kasvaessa staattorin ulkokehästä, koska neste-ilmaseoksen virtausnopeus pienenee. Tämä merkitsee, että 30 ilmastettavan nesteen sisältävän säiliön halkaisija ei saa ylittää tiettyä arvoa jotta voitaisiin varmistua siitä, että ennalta määrätyllä roottoriteholla aikaansaadaan nesteen tasainen ilmastus säiliössä kokonaisuudessaan.15 Known aeration devices of this type (AT-PS 269 038) supply axially sucked aeration air via a central air duct, together with a liquid sucked axially by means of a rotor, while thoroughly mixing and feeding radially outwards 20 to a stator consisting of two axially spaced distances apart. and vertical guide walls interposed between these circular plates. Restricted cross-sectional flow channels by means of vertical guide walls direct the liquid-air mixture into the liquid to be aerated so that uniform liquid aeration can be achieved in a certain area around the stator, however, the aeration decreases as the distance from the stator outer circumference decreases. This means that the diameter of the container 30 containing the liquid to be aerated must not exceed a certain value in order to ensure that a predetermined rotor power is obtained to achieve even aeration of the liquid in the container as a whole.

35 Keksinnön tehtävänä on siis parantaa esitetyn tyyppinen ilmastuslaite yksinkertaisin keinoin niin, että ennalta mää-rätyllä roottoriteholla voidaan saada aikaan tasainen ilmastus myös suuremmassa säiliössä.The object of the invention is therefore to improve an aeration device of the type shown by simple means, so that with a predetermined rotor power a uniform aeration can be achieved even in a larger tank.

2 882622 88262

Keksintö ratkaisee asetetun tehtävän siten, että virtaus-kanavat ovat erotetut toisistaan kiilanmuotoisilla välitiloilla joiden kärjet ovat välittömästi vierekkäin sijaitsevien sisääntuloaukkojen välissä, ja että kunkin virtaus-5 kanavan pystysuuntaiset rajoituspinnat ovat samansuuntaiset tai konvergoituvat tai divergoituvat toistensa suhteen enintään 7° olevan kulman verran.The invention solves the set problem in that the flow channels are separated by wedge-shaped intermediate spaces whose tips are immediately adjacent to the inlet openings, and that the vertical boundary surfaces of each flow channel 5 are parallel or converge or diverge with each other by an angle of up to 7 °.

Koska yksittäisten virtauskanavien pystysuuntaiset rajoi-10 tuspinnat näiden toimenpiteiden vuoksi kulkevat ainakin pääasiassa samansuuntaisesti, voidaan neste-ilmaseoksen lähtönopeutta virtauskanavista huomattavasti lisätä rootto-ritehoa nostamatta tavanomaisiin staattoreihin verrattuna, joissa on yksinkertaiset ohjausseinät. Neste-ilmaseoksen 15 suurempi lähtönopeus pidentää neste-ilmaseoksen kantamaa niin, että myös suurempien säiliöiden tasainen ilmastus on turvattu. Tällöin syntyy erityisen hyvät rakenneolosuhteet, koska roottorin koko ja muotoilu määrittää ilman ja nesteen ulossyöttötilavuuden ja siis halutun ilmastusasteen, kun 20 taas staattorin virtauskanavien muotoilu on vastuussa ulossyötetyn ilmanesteilmaseoksen kantamasta. Staattorista ulossyötetyn neste-ilmaseoksen lähtönopeuteen voidaan vaikuttaa virtauskanavien muotoilun avulla. Jos yksittäisten virtauskanavien pystysuuntaiset rajoituspinnat loit-25 tonevat staattorin ulkokehään päin, pienenee neste-il maseoksen lähtönopeus vastaavasti tulonopeuteen verrattuna staattorissa. Kun lähtönopeutta halutaan nostaa, on virtauskanavien virtauspoikkileikkauspinta pienennettävä menopäätä päin siten, että pystysuuntaiset rajoituspinnat 30 konvergoivat staattorin ulkokehään päin. Yksittäisten virtauskanavien pystysuuntaisten rajoituspintojen välinen kulma ei saa olla suurempi kuin 7°, jos halutaan välttyä lisääntyvästä turbulenssista. Tässä yhteydessä on nimittäin otettava huomioon, että turbulentit virtaukset huomat-35 tavasti rajoittavat ulossyötetyn neste-ilmaseoksen mahdol lista kantamaa.Since the vertical boundary surfaces of the individual flow channels run at least substantially parallel due to these measures, the outlet velocity of the liquid-air mixture from the flow channels can be significantly increased without increasing the rotor power compared to conventional stators with simple guide walls. The higher outlet speed of the liquid-air mixture 15 prolongs the range of the liquid-air mixture so that even aeration of the larger tanks is also ensured. This results in particularly good structural conditions, since the size and design of the rotor determine the air and liquid outlet volume and thus the desired degree of aeration, while the design of the stator flow channels is responsible for carrying the outlet air liquid mixture. The outlet velocity of the liquid-air mixture discharged from the stator can be influenced by the design of the flow channels. If the vertical boundary surfaces of the individual flow channels are loosened towards the outer circumference of the stator, the outlet velocity of the liquid-air mixture decreases correspondingly to the inlet velocity in the stator. When it is desired to increase the outlet velocity, the flow cross-sectional area of the flow channels must be reduced towards the outlet end so that the vertical restrictor surfaces 30 converge towards the outer circumference of the stator. The angle between the vertical baffles of the individual flow channels must not exceed 7 ° if increasing turbulence is to be avoided. In that regard, it must be borne in mind that turbulent currents considerably limit the possible range of the liquid-air mixture discharged.

3 38262 Säiliön halkaisijan kasvaessa on otettava huomioon se, että etäisyys kahden vierekkäisen virtauskanavan virtauksien välillä ei tule liian suureksi säiliön kehäseinämän läheisyydessä, jotta tasainen säiliönesteen ilmastus voitaisiin 5 turvata myös säiliön kehäseinämän läheisyydessä. Jotta sallittu maksimaalinen etäisyys vierekkäisten kanavien virtauksien välillä ei ylittyisi myös suuremmilla säiliöhal-kaisijoilla, on tämän seurauksena huolehdittava siitä, että virtauskanavien lukumäärä on riittävä.3 38262 As the diameter of the tank increases, it must be taken into account that the distance between the flows of two adjacent flow channels does not become too great in the vicinity of the tank circumferential wall so that even aeration of the tank liquid can be ensured. As a result, care must be taken to ensure that the number of flow channels is not exceeded, even if the maximum permissible distance between the flows of adjacent channels is not exceeded, even with larger tank diameters.

1010

Virtauskanavat voivat olla rakenteeltaan erilaisia. Täten on siis esimerkiksi mahdollista muodostaa virtauskanavat välilevyjen avulla, jotka sijoitetaan kahden aksiaaliväli-matkan päässä toisistaan olevan pyörölevyn väliin. Erittäin 15 edullinen rakenne saadaan kuitenkin aikaan, jos virtaus-kanavat on muodostettu pyörölevylle sijoitetuista U-proftileistä. Tämän rakenteen ansiosta valmistusedellytykset ovat edulliset ja ainekulutus on suhteellisen pieni, jonka lisäksi myös staattorin puhdistaminen on yksinkertainen 20 toimenpide koska yksittäisten, virtauskanavat muodostavien U-profiilien välisiin kiilanmuotoisiin tiloihin pääsee vapaasti käsiksi.The flow channels can be of different construction. Thus, for example, it is possible to form flow channels by means of spacers placed between two axially spaced circular plates. However, a very advantageous structure is obtained if the flow channels are formed by U-profiles placed on a circular plate. Thanks to this structure, the manufacturing conditions are advantageous and the material consumption is relatively low, in addition to which the cleaning of the stator is also a simple operation because the wedge-shaped spaces between the individual U-profiles forming the flow channels are freely accessible.

Keksinnön mukainen laite on piirustuksessa esitetty esimer-25 kin pohjalta, jossa:The device according to the invention is shown in the drawing on the basis of an example, in which:

Kuv. 1 esittää keksinnön mukaista ilmastuslaitetta nesteitä varten osittain leikattuna sivulta katsottuna, 30 Kuv. 2 esittää tämän ilmastuslaitteen staattoria osittain leikattuna päältä katsottuna, < Kuv. 3 esittää leikkausta virtauskanavasta kuvion 2 viivaa III-III pitkin suuremmassa mittakaavassa,Fig. 1 shows a venting device for liquids according to the invention, partly in section, seen from the side, Fig. 2 shows the stator of this venting device in section, seen from above, Fig. 3 shows a section of the flow channel along the line III-III in Fig. 2 on a larger scale,

Kuv. 4 esittää kuviota 3 vastaavasti erästä virtauskanavan rakennemuunnelmaa, 35 4 88262Fig. 4 shows a structural variant of the flow channel, corresponding to Fig. 3, 35 4 88262

Kuv. 5 esittää vaakaleikkausta staattorista, jossa on ulospäin loittonevat virtauskanavat, jaFig. 5 shows a horizontal section of a stator with outwardly extending flow channels, and

Kuv. 6 esittää kuviota 5 vastaavasti staattoria, jossa on 5 ulospäin suppeutuvat virtauskanavat.Fig. 6 shows a stator with Fig. 5 with outwardly tapering flow channels.

Kuvion 1 rakenne-esimerkin mukaan esitetty, välittömästi säiliöpohjan 1 yläpuolelle sijoitettu ilmastuslaite käsittää roottorin 2, jota käytetään moottorin 3 avulla, ja 10 roottoria 2 ympäröivän staattorin 4. Pystysuora roottoriak-seli 5 ulottuu tällöin säiliön pohjan 1 läpi, johon moottori 3 laippojen avulla on kiinnitetty. Säiliössä olevaan nesteeseen syötettävä ilma imetään ilmajohdon 6 kautta ja syötetään aksiaalisuunnassa roottoriin 2, joka samanaikai-15 sesti imee staattorin 4 rengasaukon 7 kautta nestettä säiliöstä ja syöttää sen yhdessä ilman kanssa staattoriin, kuten virtausnuolien avulla on osoitettu.The aeration device shown according to the structural example of Fig. 1, placed directly above the tank bottom 1, comprises a rotor 2 driven by a motor 3 and a stator 4 surrounding the rotor 2. The vertical rotor shaft 5 then extends through the tank bottom 1 into which the motor 3 is flanged. mortgaged. The air supplied to the liquid in the tank is sucked through the air line 6 and fed axially to the rotor 2, which simultaneously sucks liquid from the tank through the ring opening 7 of the stator 4 and supplies it together with the air to the stator, as indicated by the flow arrows.

Staattorissa 4 neste-ilmaseos virtaa virtauskanaviin 8, 20 jotka kuvioiden 1-3 mukaan on muodostettu pystysuorien väliseinien 9 avulla, jotka on sijoitettu kahden pyörölevyn 10 ja 11 väliin. Sijoitustapa on tällöin sellainen, että välittömästi vierekkäin sijoitettujen virtauskanavien 8 vierekkäiset väliseinät 9 loittonevat staattorin 4 ulkoke-25 hää päin niin, että virtauskanavien 8 pystysuorat rajoitus-pinnat ovat samansuuntaiset. Tämän rakenteen avulla on mahdollista aikaansaada virtauksen lähtönopeus virtaus-kanavista 8, joka lähes vastaa roottorin 2 avulla staattoriin 4 syötetyn neste-ilmaseoksen tulonopeutta niin, että 30 suhteellisen suuren lähtönopeuden vuoksi virtaus jatkuu pitkälle säiliöön. Tällä tavalla varmistetaan tasainen ilmastus myös halkaisijaltaan suuremmissa säiliöissä, kun tarpeellisen virtauskanavien lukumäärän avulla huolehditaan siitä, että vierekkäisten virtauskanavien virtaukset ennen 35 kaikkea säiliön kehäselnämän läheisyydessä eivät loittone liian voimakkaasti.In the stator 4, the liquid-air mixture flows into the flow channels 8, 20 which, according to Figures 1 to 3, are formed by vertical partitions 9 placed between two circular plates 10 and 11. The positioning method is then such that the adjacent partitions 9 of the immediately adjacent flow channels 8 extend away from the protrusion-25 of the stator 4 so that the vertical delimiting surfaces of the flow channels 8 are parallel. With this structure it is possible to provide a flow outlet velocity from the flow channels 8, which almost corresponds to the inlet velocity of the liquid-air mixture fed to the stator 4 by means of the rotor 2, so that due to the relatively high outlet velocity the flow continues far into the tank. In this way, even aeration is ensured even in larger diameter tanks, when the required number of flow channels ensures that the flows of the adjacent flow channels, in particular in the vicinity of the circumferential edge of the tank, do not diverge too strongly.

i 5 88262i 5 88262

Kuten kuviossa 4 on esitetty, voidaan erityisen yksinkertainen staattorirakenne saada aikaan siten, että virtaus-kanavat 8 muodostetaan U-muotoisten profiilien 12 avulla, jotka on kiinnitetty pyörölevylle 13. Tämä rakenne varmis-5 taa yksinkertaisen valmistuksen lisäksi myös etuja staatto-rin puhdistamisen osalta, koska kiilamaisiin tiloihin vierekkäisten virtauskanavien välissä pääsee hyvin käsiksi.As shown in Fig. 4, a particularly simple stator structure can be obtained in that the flow channels 8 are formed by means of U-shaped profiles 12 fixed to the circular plate 13. This structure provides not only simple manufacture but also advantages in stator cleaning, because wedge-like spaces between adjacent flow channels are well accessible.

Tarvittavan staattorista ulosvirtaavan neste-ilmaseoksen 10 lähtönopeuden määrittämiseksi annetulla roottoriteholla määrätyn halkaisijan omaavan nestesäiliön ilmastamiseksi voivat yksittäisten virtauskanavien 8 pystysuuntaiset rajoituspinnat poiketa samansuuntaisesta asennostaan. Kun yksittäisten virtauskanavien 8 väliseinät 9 esimerkiksi 15 loittonevat staattorin 4 ulkokehää päin, hidastuu virtaus nopeus virtauskanavissa 8. Pystysuuntaisten väliseinien 9 välinen kulma ei tällöin saa olla suurempi kuin 7°, koska muutoin seurauksena on lisääntynyt turbulenssi, mikä voimakkaasti lyhentää virtauskanavista 8 ulosvirtaavan 20 virtauksen kantamaa.In order to determine the required outlet velocity of the liquid-air mixture 10 flowing out of the stator, a vertical reservoir of individual flow passages 8 may deviate from its parallel position in order to aerate a liquid tank of a given diameter at a given rotor power. For example, when the partitions 9 of the individual flow channels 8 move away from the outer circumference of the stator 4, the flow velocity in the flow channels 8 slows down. The angle between the vertical partitions 9 must not exceed 7 °, otherwise increased turbulence will greatly shorten the flow .

Kun virtausnopeutta staattorin 4 ulkokehän läheisyydessä ·/· halutaan lisätä tulonopeuden suhteen voivat väliseinät 9 suppeutua ulospäin, kuten kuviossa 6 viitteellisesti on 25 osoitettu. Myöskin tässä tapauksessa on yksittäisten virtauskanavien pystysuuntaisten väliseinien 9 välinen kulma rajoitettava enintään 7e:een.When it is desired to increase the flow velocity in the vicinity of the outer circumference of the stator 4 with respect to the inlet velocity, the partitions 9 can taper outwards, as indicated by reference 25 in Fig. 6. Also in this case, the angle between the vertical partitions 9 of the individual flow channels must be limited to a maximum of 7e.

Esitetyn ilmastuslaitteen avulla on staattorin erikoisen 30 rakenteen vuoksi mahdollista ilmastaa nesteitä tasaisesti suuremmilta pinnoilta, jolloin tämä ilmastuslaite ennen kaikkea soveltuu käytettäväksi submerssisessä etikkakäymi-sessä, hiivanvalmistuksessa tai jätevesien puhdistuksessa.Due to the special structure of the stator 30, the aeration device shown makes it possible to aerate liquids evenly over larger surfaces, this aerating device being particularly suitable for use in submerged vinegar fermentation, yeast production or wastewater treatment.

35 Tämä keksintö ei tietenkään rajoitu esitettyyn ilmastus- laitteen rakenne-esimerkkiin. Voidaan siis esimerkiksi käyttää rakenteeltaan hyvin erilaisia roottoreita, jolloin 6 88262 esimerkiksi on mahdollista imeä nestettä, ei vain kuvion 1 esittämällä toispuolisella tavalla, vaan myös roottorin kummaltakin puolelta. Roottorin rakenne voi myös olla sellainen, että se imee ilmaa roottorin alapuolelta ja että 5 moottori on tunnetun tyyppinen uppomoottori, joka asennetaan säiliöön roottorin yläpuolelle. Luonnollisesti voidaan myös imeä mitä tahansa muuta kaasua kuin ilmaa ja se voidaan syöttää mihinkä tahansa nesteeseen. Tämän jälkeen on virtauskanavien 8 kallistuskulma määritettävä roottori-10 rakenteen mukaan säteissuunnan suhteen, jolloin virtaus-kanavien lukumäärä on valittava suhteessa virtauskanavien kallistuskulmaan ja säiliöhalkaisijaan. Tämän lisäksi voidaan välittömästi vierekkäin sijoitettujen virtaus-kanavien 8 vierekkäiset väliseinät 9 muodostaa yhteisen 15 välikappaleen avulla, joka päältä katsottuna on kiilanmuo-toinen, jotta kunkin virtauskanavan rajoituspinnat jälleen ovat ainakin pääasiassa samansuuntaiset.Of course, the present invention is not limited to the construction example of the aeration device shown. Thus, for example, rotors with very different structures can be used, whereby it is possible, for example, to suck liquid, not only in the unilateral manner shown in Fig. 1, but also on both sides of the rotor. The structure of the rotor can also be such that it sucks in air from below the rotor and that the motor is a submersible motor of a known type which is mounted in a tank above the rotor. Of course, any gas other than air can also be sucked in and can be fed into any liquid. Thereafter, the tilt angle of the flow channels 8 must be determined according to the structure of the rotor-10 with respect to the radial direction, whereby the number of flow channels must be selected in relation to the tilt angle of the flow channels and the tank diameter. In addition, the adjacent partitions 9 of the immediately adjacent flow channels 8 can be formed by means of a common spacer 15 which, when viewed from above, is wedge-shaped so that the delimiting surfaces of each flow channel are again at least substantially parallel.

Claims

An aeration device for liquids, which comprises an air and liquid feeding rotor (2) disposed in the vicinity of the bottom of a container with a vertical axis of rotation, and a stator (4) enclosing the rotor (2) provided with a closed ring, formed by the rectangular cross section of its tile. Flow channels (8), each of which has an inlet opening for the liquid-air mixture, the flow channels (8) being inclined relative to the radial direction. , the direction of rotation of the rotor (2), characterized in that the flow channels (8) are separated from each other at 35 wedge-shaped spaces, the tips of which lie between the immediately adjacent inlet openings, and that the vertical limiting surfaces for each flow channel (8) are (8). parallel or converge or diverge relative to each other at an angle of not more than 7 °.

Aeration device according to claim 1, characterized in that the flow channels (8) are formed by U-profiles (12) located on a ring plate (13).