WO2002085503A1 - System for vertically aerating and/or mixing liquids - Google Patents

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WO2002085503A1
WO2002085503A1 PCT/SK2002/000004 SK0200004W WO02085503A1 WO 2002085503 A1 WO2002085503 A1 WO 2002085503A1 SK 0200004 W SK0200004 W SK 0200004W WO 02085503 A1 WO02085503 A1 WO 02085503A1
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liquid
air
mixing
supporting body
blades
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PCT/SK2002/000004
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Inventor
Michal PIJÁK
Pavol Pijak
Original Assignee
Pijak Michal
Pavol Pijak
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Definitions

  • the invention relates to the system for vertical gassing and / or mixing of liquids, i.e. a plant for the purification and treatment of water in the field of environmental protection, the enrichment of standing water in pools, in fish ponds and dams with oxygen, and the dissolution of gases in liquids.
  • the current systems use a process based on their mechanical or pneumatic principle for the gassing of liquids.
  • the hollow shaft has openings with a grid in the upper part, which ensure the forced air or gas supply, and in the lower part on the blades of the spiral impeller, it has a reinforcement that increases tangentially in the direction of the blade outflow edge.
  • the air is distributed into the liquid in the form of bubbles as the blades rotate.
  • the impeller is inserted in a pipe diffuser that is mounted perpendicular to the axis on both sides and which, depending on the direction of rotation, enables the direction of flow of the liquid to be changed.
  • the motor is mounted in a watertight chamber, which functions as a float and at the same time as an aligner for the flow of the mixed liquid, the motor being the impeller immersed vertically or obliquely in the liquid drives.
  • the system can also be equipped with a compressed gas supply leading to the impeller, and the impeller can be located at the same time between diagonally widening plates which are attached to the watertight chamber, or also in guide plates opening above the surface.
  • the watertight chamber can be equipped with blades and can function as a large impeller.
  • Pneumatic systems that ensure liquid gassing mainly consist of a compressed air source, usually a blower, the gassing membranes that ensure the distribution of compressed air into small bubbles, and the compressed air transport lines from the compressed air source into the gassing membranes.
  • the disadvantage of the operation of pneumatic systems for the liquid gasification is that they require the use of noisy compressed air sources with a complex construction object, the construction of complicated compressed air transport pipelines and the emptying of the basin when the fumigation membranes are installed.
  • the technical complexity of such systems causes frequent disturbances of the gassing membranes due to the blockage of the small openings that distribute the transported air into small bubbles or the constant interruption of the air flow during operation. For these reasons, the systems mentioned require high investment costs.
  • the system has an electric motor installed above the liquid surface, which rotates an impeller with axial blades, which transports the liquid in a vertical direction from the pool floor via a suction nozzle, guide vanes and a transport channel into the mixing wheel, in which the liquid, with its dynamic effect, creates a vacuum in the Intake gaps are created, causing air to be drawn in through the intake pipe and mixed with the liquid.
  • the resulting mixture of liquid and air bubbles is then transported into the basin in the horizontal direction via directional blades, the curvature of the directional blades indicating the rotation of the mixing wheel.
  • the system is installed on a supporting float that floats on the surface of the liquid and holds the system at a constant depth in an interval of 0.1 m to 5.0 m below the surface of the liquid.
  • a disadvantage of the operation of this system is that the electric motor is installed above the surface, which increases the structural dimensions of the entire system, its weight and the requirements for the use of its rotating parts.
  • Another major disadvantage is the use of the combination of the vertical liquid flow and its diversion in the horizontal direction, which increases the hydraulic losses in this fumigation and / or mixing mode of liquids, since the horizontal direction of outflow of the mixture of liquid and air bubbles clearly exploits the dynamic energy of the liquid and air bubble mixture is reduced.
  • This invention which consists of the float, the submersible electric motor, the impeller with the axial blades, the outer casing with the guide blades, the air intake pipes, the mixing chambers for air and liquid, the bell-like body and the supporting body, the essence of which is that on the surface of the fumigated and / or mixed liquid is the supporting float, which is connected to the bell-shaped body opened from below, in which the supporting body of the system, the submersible electric motor and the shaft are inserted.
  • the impeller with the axial blades is located on the shaft.
  • the vertically flowed outer jacket with the guide vanes and at least one air intake pipeline with at least one mixing chamber for liquid and air in such a way that the supporting body of the system takes up the space behind the guide blades via the nozzle with the opening of the Air intake pipe and the opening of the mixing chamber for liquid and air. It is advantageous if the axis of the mixing chamber for liquid and air encloses an angle of 0 to 60 degrees with the vertical axis of the submersible electric motor, and / or if the nozzle is below the surface of the fumigated and / or mixed liquid from 0.1 to 5 m.
  • the greatest advantage of the system for vertical gassing and / or mixing of liquids according to the invention is that the low speed and the large flow rate of the liquid ensure better use of energy by the electric motor, which is delivered to the liquid via the impeller with the axial blades , which ensures that the required amount of air is drawn in.
  • Another advantage of this invention is that the increase in the performance of such systems is particularly dependent on the mass flow of the liquid, for which purpose the impeller with the axial blades requires minimal energy.
  • FIG. 1 An example of the system for vertical gassing and / or mixing of liquids is shown schematically in cross section on the attached Fig. 1, the system according to the invention being in a liquid pool.
  • the system for vertical gassing and / or mixing of liquids according to the invention shown in Fig. 1 consists of the float 8, the submersible electric motor 1, the impeller with the axial blades 2, the outer casing with the guide blades 3, the pair of air intake pipes 6, the pair Mixing chambers for air and liquid 5, the bell-like body 7 and the supporting body 9, the system shown being located in a basin 10.
  • the supporting float 8 On the surface of the fumigated and / or mixed liquid there is the supporting float 8 in the basin 10, which is connected to a bell-like body 7 which is open from below and in which the supporting body 9 of the system is mounted.
  • the submersible electric motor 1 In the supporting body 9 of the system, the submersible electric motor 1 is inserted, on the rotating shaft of which the impeller with the axial blades 2 is located.
  • the vertical body with the guide vanes 3, the pair of air intake pipes 6 and the pair of mixing chambers for liquid and air 5 are mounted in the supporting body 9 of the system in such a way that the supporting body 9 of the system takes up the space behind the guide vanes 3 via the nozzle 4 connects to the opening of the air intake pipe 6 and the mixing chamber for liquid and air 5.
  • the axis of the liquid and air mixing chamber 5 encloses an angle of 0 to 60 degrees from the vertical axis of the submersible electric motor 1.
  • the system for fumigation and / or mixing of liquids according to the invention shown in Fig. 1 is mounted on the surface of a liquid in a pool 10 to a supporting float 8 in such a way that its nozzle 4 mounted in the supporting body 9 of the system at a depth of 0.1 to 5 m below the surface of the fumigated and / or mixed liquid.
  • the impeller with the axial blades 2 is set in motion via the drive shaft, and the liquid inside the bell-shaped body 7 opened from below in the vertical direction to the axis of the submersible electric motor I via the vertically flowing outer jacket with the guide blades 3_ in the load-bearing body 9 the System transported to the nozzle 4.
  • a negative pressure is formed by the dynamic effect of the liquid flow, which automatically draws air from the environment through the air intake pipeline 6 through certain known hydraulic conditions, which is then mixed with the liquid in the mixing chambers for liquid and air 5.
  • the air-liquid mixture of this type flows at an angle of 0 to 60 degrees through the opening in the mixing chambers 5 into the liquid in the basin 10, where it gradually disperses in the liquid and the air continuously escapes from it into the environment.
  • the vertical system according to the invention only fulfills the function of the liquid mixture without air.
  • the vertical system according to the invention fulfills the function of gassing and / or, if necessary, without air access to the mixture of the liquid in a basin 10.
  • the system described and shown is not the only possible implementation of the method for vertical gassing and / or mixing of liquids according to the invention, since another implementation of the system can have one or more than two air intake pipes or one or more than two mixing chambers for air and Liquid whose axis can enclose any angle from 0 to 60 degrees with the vertical axis of the submersible motor, the number of air intake pipes can differ from the number of mixing chambers and the individual mixing chambers can have different angles to the axis of the submersible motor. Furthermore, the mixing chambers can rotate about the axis of the submersible motor during operation of the system. Likewise, the mixing of air with the liquid can be forced using operating elements (not shown).
  • the systems according to the invention can work in large pools, such as. in fish ponds, dams, etc., or in river beds.
  • the system for vertical gassing and / or mixing of liquids can also be used where the liquid is to be gassed and thus enriched and / or mixed with oxygen, for example in the cleaning of surface, ground and waste water, and in water treatment among others, especially in agriculture, in the food, chemical and other industries.

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Abstract

The system is designed for vertically aerating and/or mixing liquids in their treatment installations and, in particular, in sewage treatment plants. To this end, the inventive system has a float (8), which supports itself on the surface of the aerated and/or mixed fluid and which is connected to a bell-shaped body (7) that is open at the bottom. The supporting body (9) and the submersible electric motor (1) that comprises the shaft are placed inside the bell-shaped body (7). The impeller equipped with axial blades (2) is located on said shaft. Inside the supporting body (9) of the system are the outer casing, which is vertically flown through and which comprises the guide blades (3), and at least one air induction pipe (6), which comprises at least one mixing chamber for liquid and air (5). The outer casing and the air induction pipe are mounted inside the supporting body (9) in such a manner that the supporting body (9) of the system connects the space behind the guide blades (3) via the nozzle (4) to the opening of the air induction pipe (6) and to the opening of the mixing chamber for liquid and air (5).

Description

Anlage zur vertikalen Begasung und/oder Mischung von FlüssigkeitenSystem for vertical gassing and / or mixing of liquids
Bereich der TechnikArea of technology
Die Erfindung betrifft der Anlage zur vertikalen Begasung und/oder Mischung von Flüssigkeiten, d.h. eine Anlage zur Reinigung und Aufbereitung von Wasser auf dem Gebiet des Umweltschutzes, der Anreicherung stehender Gewässer in Becken, in Fischteichen und Talsperren mit Sauerstoff, sowie der Auflösung von Gasen in Flüssigkeiten.The invention relates to the system for vertical gassing and / or mixing of liquids, i.e. a plant for the purification and treatment of water in the field of environmental protection, the enrichment of standing water in pools, in fish ponds and dams with oxygen, and the dissolution of gases in liquids.
Bisheriger Stand der TechnikCurrent state of the art
Die gegenwärtigen Anlagen verwenden zur Begasung von Flüssigkeiten ein aus deren mechanischen oder pneumatischen Prinzip folgendes Verfahren.The current systems use a process based on their mechanical or pneumatic principle for the gassing of liquids.
Mechanische Anlagen gewährleisten die Begasung von Flüssigkeiten mit Hilfe einer durch ein Diagonal- oder Radialrad erzeugten Flüssigkeitsströmung, das teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht ist und das bei der Rotation die Flüssigkeit durch einen abgschlossenen diagonalen Kanal über den Flüssigkeitsspiegel transportiert, wo sie versprüht und dadurch mit der Luft vermischt wird.Mechanical systems ensure the gassing of liquids with the help of a liquid flow generated by a diagonal or radial wheel, which is partially immersed in the liquid and which, during rotation, transports the liquid through a closed diagonal channel over the liquid level, where it sprays and thereby with the Air is mixed.
Der Nachteil des Verfahrens derartiger Anlagen ist die Anwesenheit von Nebel und Aerosolen, die bei der Versprühung der Flüssigkeit in die Luft entstehen, was bei chemischen Stoffen oder bei verunreinigter Flüssigkeit hygienische Gesundheitsschädlichkeit in deren Umgebung bewirkt. Ebenso sind derartige Anlagen durch häufige Störungen und eine geringe Ausnutzung des Luftsauerstoffs gekennzeichnet. Weitere mechanische Anlagen gewährleisten die Begasung von Flüssigkeiten durch ein auf dem Boden des Behälters in der Flüssigkeit befindliches Radialrad, das bei der Rotation die Flüssigkeit in radialer Richtung transportiert. Die transportierte Flüssigkeit bildet dabei im Stator der Anlage eine Saugwirkung, mit der Luft über die über dem Flüssigkeitsspiegel mündenden Luftrohrleitungen herbeigeführt wird, die sich nachfolgend mit der Flüssigkeit vermischt und dann durch die im Statorkörper der Anlage installierten Kanäle in die Flüssigkeit gedrückt wird.The disadvantage of the method of such systems is the presence of mists and aerosols, which arise when the liquid is sprayed into the air, which, in the case of chemical substances or in the case of contaminated liquid, causes hygienic health hazards in their surroundings. Systems of this type are also characterized by frequent malfunctions and low utilization of atmospheric oxygen. Other mechanical systems ensure the gassing of liquids by means of a radial wheel located in the bottom of the container, which transports the liquid in the radial direction during rotation. The transported liquid forms a suction effect in the stator of the system, with which air is brought in via the air pipelines opening above the liquid level, which subsequently mixes with the liquid and is then pressed into the liquid through the channels installed in the stator body of the system.
Der Nachteil derartiger Anlagen ist die Notwendigkeit ihrer Installation auf dem Boden des Flüssigkeitsbehälters aufgrund der Gewährleistung einer wirksamen Mischung der Flüssigkeit. Das hat jedoch große energetische Ansprüche an die Gewährleistung des Luftansaugens und die Entstehung sogenannter durch den Abfluß des Gemischs von Flüssigkeit und Luft durch die starr im Stator installierten Radialkanäle gebildeten Strömungsschornsteine zur Folge.The disadvantage of such systems is the need to install them on the bottom of the liquid container due to ensuring an effective mixing of the liquid. However, this has great energy requirements for ensuring air intake and the formation of so-called flow chimneys formed by the outflow of the mixture of liquid and air through the radial channels rigidly installed in the stator.
Andere mechanische Anlagen gewährleisten die Begasung von Flüssigkeiten mittels Ejektor, in den die Flüssigkeit mit einer Radialpumpe transportiert wird und durch ihre Strömung im Ejektor einen Unterdruck erzeugt, der das Ansaugen der Luft über die über dem Flüssigkeitsspiegel mündenden Luftrohrleitungen gewährleistet.Other mechanical systems ensure the gassing of liquids by means of an ejector, into which the liquid is transported with a radial pump and, due to its flow in the ejector, creates a negative pressure which ensures that the air is sucked in via the air pipelines that open above the liquid level.
Nachteil des Verfahrens derartiger Anlagen ist die geforderte, das Ansaugen der Luft gewährleistende höhere Geschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung im Ejektor und deren geringer Wirkungsgrad infolge der Entstehung von Verlusten bei der strömenden Flüssigkeit im Ejektor und aufgrund der Bildung sogenannter Strömungsschornsteine, die durch den Abfluß des Gemisches aus Flüssigkeit und Luft aus dem Ejektor entstehen. Bekannt ist auch die mechanische Anlage entsprechend des Gebrauchsmusters CZ Nr. 10103 und CZ PV 1988-2787, bei dem die Begasung durch eine Propellerpumpe erfolgt, deren Laufrad am unteren Teil einer senkrechten Hohlwelle befestigt ist. Die Hohlwelle hat dabei Öffnungen mit einem Gitter im oberen Teil, die die erzwungene Luft- oder Gaszufuhr gewährleisten, und im unteren Teil an den Schaufeln des spiralförmigen Laufrads hat sie eine Verstärkung, die sich tangential in Richtung Schaufelausflußkante vergrößert. In diesem Teil der mit einem weiteren Gitter ausgestatteten Schaufeln wird die Luft bei Rotation der Schaufeln in Form von Blasen in die Flüssigkeit verteilt. Das Laufrad ist dabei in einen achsengleich montierten senkrechten beidseitig durchläufigen Rohrdiffusor eingesetzt, der je nach Drehrichtung die Änderung der Durchflußrichtung der Flüssigkeit ermöglicht. Bei ausgeschalteter Luftzufuhr arbeitet die Anlage als gewöhnlicher Flüssigkeitsdurchlaufmischer und bei eingeschalteter Luftzufuhr als ihr Begaser.Disadvantages of the method of such systems are the required, higher suction speed of the liquid flow in the ejector and its low efficiency due to the occurrence of losses in the flowing liquid in the ejector and due to the formation of so-called flow chimneys caused by the outflow of the mixture of liquid and air from the ejector. Also known is the mechanical system according to the utility model CZ No. 10103 and CZ PV 1988-2787, in which gassing is carried out by a propeller pump, the impeller of which is attached to the lower part of a vertical hollow shaft. The hollow shaft has openings with a grid in the upper part, which ensure the forced air or gas supply, and in the lower part on the blades of the spiral impeller, it has a reinforcement that increases tangentially in the direction of the blade outflow edge. In this part of the blades equipped with a further grid, the air is distributed into the liquid in the form of bubbles as the blades rotate. The impeller is inserted in a pipe diffuser that is mounted perpendicular to the axis on both sides and which, depending on the direction of rotation, enables the direction of flow of the liquid to be changed. When the air supply is switched off, the system works as an ordinary liquid flow mixer and when the air supply is switched on as its gasifier.
Nachteil einer derartigen Lösung ist der hohe Preis der Druckluftquelle, sowie der Druckluftverteilung, die Notwendigkeit der Nutzung eines leistungsfähigen, das Umpumpen eines großen Flüssigkeitsvolumens gewährleistenden Motors und die Überwindung der Watwiderstände der eingetauchten Anlagenteile.Disadvantages of such a solution are the high price of the compressed air source and the compressed air distribution, the need to use a powerful motor which ensures the pumping of a large volume of liquid and the overcoming of the wading resistance of the submerged system parts.
Auch bekannt ist die Lösung entsprechend WO 97/11772, bei der der Motor in einer wasserdichten Kammer montiert ist, die die Funktion eines Schwimmers und zugleich eines Ausrichters der Strömung der gemischten Flüssigkeit erfüllt, wobei der Motor das senkrecht oder schräg in die Flüssigkeit eingetauchte Laufrad antreibt. Die Anlage kann dabei auch mit einer am Laufrad mündenden Druckgaszufuhr ausgestattet sein und das Laufrad kann sich gleichzeitig zwischen sich schräg erweiternden Platten befinden, die an der wasserdichten Kammer befestigt sind, bzw. auch in über der Oberfläche mündenden Führungsplatten. Die wasserdichte Kammer kann mit Schaufeln ausgestattet sein und die Funktion eines großen Laufrades erfüllen. Bei ausgeschalteter Druckgaszufuhr erfüllt die Anlage die Funktion eines geläufigen Mischers von in Richtung ihres Bodens strömender Flüssigkeit und bei eingeschalteter Druckluftzufuhr die Funktion zur Begasung der in gleiche Richtung strömenden Flüssigkeit.Also known is the solution according to WO 97/11772, in which the motor is mounted in a watertight chamber, which functions as a float and at the same time as an aligner for the flow of the mixed liquid, the motor being the impeller immersed vertically or obliquely in the liquid drives. The system can also be equipped with a compressed gas supply leading to the impeller, and the impeller can be located at the same time between diagonally widening plates which are attached to the watertight chamber, or also in guide plates opening above the surface. The watertight chamber can be equipped with blades and can function as a large impeller. When the compressed gas supply is switched off, the system fulfills the function of a common mixer of liquid flowing in the direction of its base and, when the compressed air supply is switched on, the function of gassing the liquid flowing in the same direction.
Der Nachteil einer derartigen Lösung ist der hohe Preis der Druckluftquelle, der hohe Preis der Druckluftverteilung, die Überwindung eines großen Flüssigkeits-widerstands, der während der Rotation der Laufradschaufeln in der Flüssigkeit zwischen den sich erweiternden Platten der wasserdichten Kammer entsteht, die Nichtermöglichung einer feinen Luftverteilung bei der Flüssigkeitsbegasung, die Kompliziertheit der Konstruktion, der finanzielle und der hohe energetische Aufwand während des Betriebs. Eine andere Variante dieser Lösung verspritzt vermischte oder begaste Flüssigkeit über ihrer Oberfläche, wodurch Nebel und Aerosole entstehen, was bei chemischen Stoffen oder bei verunreinigter Flüssigkeit hygienische Gesundheitsschädlichkeit in deren Umgebung bewirkt.The disadvantages of such a solution are the high price of the compressed air source, the high price of the compressed air distribution, the overcoming of a large liquid resistance which arises during the rotation of the impeller blades in the liquid between the widening plates of the watertight chamber, the failure to enable a fine air distribution in the case of liquid gassing, the complexity of the construction, the financial and the high energy expenditure during operation. Another variant of this solution sprays mixed or fumigated liquid over its surface, which creates mists and aerosols, which, in the case of chemical substances or contaminated liquid, causes hygienic health hazards in their surroundings.
Ebenso bekannt ist die Lösung entsprechend dem Patent US Nr. 5,454,986, die aus dem Mischbecken mit einem halbringförmigen, tiefer als die Bodenmitte dieses Beckens gelegenen Boden. Über der erhöhten Bodenmitte des Beckens befindet sich das mit der Welle und dem Motor verbundene Laufrad. Der Motor befindet sich über der Oberfläche. Auf das Laufrad wird Druckluft geführt, die vom Flüssigkeitsstrom in Richtung halbringförmigen Boden mitgenommen wird. Den Flüssigkeitsstrom erzeugt das Laufrad. Nachteil dieser Lösung ist, daß sie ein Becken mit anspruchsvoller Formkonstruktion erfordert, und die Tatsache, daß diese Lösung für kleine Volumen von Becken bestimmt ist.Also known is the solution according to US Pat. No. 5,454,986, which consists of the mixing basin with a semi-ring-shaped bottom, which is lower than the bottom center of this basin. The impeller connected to the shaft and the motor is located above the raised center of the pool. The engine is above the surface. Compressed air is fed onto the impeller, which is carried along by the liquid flow in the direction of the semi-ring-shaped base. The impeller generates the liquid flow. Disadvantages of this solution are that it requires a basin with a sophisticated shape and the fact that this solution is intended for small volumes of basins.
Die Flüssigkeitsbegasung gewährleistende pneumatische Anlagen bestehen überwiegend aus einer Druckluftquelle, zumeist einem Gebläse, den die Druckluftverteilung in kleine Bläschen gewährleistenden Begasungsmembranen und den Drucklufttransportleitungen von der Druckluftquelle in die Begasungsmembranen. Nachteil der Tätigkeitsweise pneumatischer Anlagen zur Flüssigkeitsbegasung ist, daß sie die Verwendung lärmender Druckluftquellen mit einem aufwendigen Bauobjekt, den Bau komplizierter Drucklufttransportrohrleitungen und die Entleerung des Beckens bei Installation der Begasungsmembranen erfordern. Die technische Kompliziertheit derartiger Anlagen bewirkt häufige Störungen der Begasungsmembranen aufgrund der Verstopfung der die transportierte Luft in kleine Bläschen verteilenden bzw. die ständige Unterbrechung des Luftstroms während des Betriebs gewährleistenden kleinen Öffnungen. Aus diesen Gründen erfordern die angeführten Anlagen hohe Investitionskosten.Pneumatic systems that ensure liquid gassing mainly consist of a compressed air source, usually a blower, the gassing membranes that ensure the distribution of compressed air into small bubbles, and the compressed air transport lines from the compressed air source into the gassing membranes. The disadvantage of the operation of pneumatic systems for the liquid gasification is that they require the use of noisy compressed air sources with a complex construction object, the construction of complicated compressed air transport pipelines and the emptying of the basin when the fumigation membranes are installed. The technical complexity of such systems causes frequent disturbances of the gassing membranes due to the blockage of the small openings that distribute the transported air into small bubbles or the constant interruption of the air flow during operation. For these reasons, the systems mentioned require high investment costs.
Gemeinsamer Nachteil der vorher angeführten Tätigkeitsweisen und der auf ihrem Prinzip arbeitenden Anlagen ist, daß sie ohne Luft nicht für die Mischung von Flüssigkeiten verwendbar sind und daher ist es bei Notwendigkeit des Wechseins der Mischung von Flüssigkeiten ohne und mit Luftzufuhr erforderlich, zwei einem Zweck dienende Anlagen mit selbständigen Flüssigkeitskammern zu verwenden, die untereinander durch Rohrleitungen mit geeigneten Armaturen verbunden sind, wodurch sie technische kompliziert und ökonomisch aufwendig sind.A common disadvantage of the above-mentioned operations and the systems working on their principle is that they cannot be used for mixing liquids without air and therefore, when changing the mixture of liquids without and with air supply, it is necessary to use two systems to be used with independent liquid chambers which are connected to one another by pipes with suitable fittings, which makes them technically complicated and economically complex.
Bekannt ist auch eine Anlage zur Begasung und/oder Vermischung von Flüssigkeiten entsprechend dem Gebrauchsmuster SK Eintr.Nr. 2841 (PUV 0143-2000), wo die Begasungs - und/oder Mischungsweise der Flüssigkeiten direkt aus ihrer Tätigkeit folgt. Die Anlage hat einen über der Flüssigkeitsoberfläche installierten Elektromotor, der ein Laufrad mit Axialschaufeln dreht, das die Flüssigkeit in senkrechter Richtung vom Beckenboden über einen Saugstutzen, Leitschaufeln und einen Transportkanal in das Mischrad transportiert, in dem die Flüssigkeit mit ihrer dynamischen Wirkung einen Unterdruck in der Ansaugspalte erzeugt, wodurch Luft durch die Saugrohrleitung angesaugt und mit der Flüssigkeit vermischt wird. Die entstandene Mischung aus Flüssigkeit und Luftbläschen wird dann über Richtungsschaufeln in horizontaler Richtung in das Becken transportiert, wobei die Krümmung der Richtungsschaufeln die Rotation des Mischrades angibt. Die Anlage ist auf einem tragenden Schwimmer installiert, der auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmt und die Anlage in konstanter Tiefe im Intervall von 0,1 m bis 5,0 m unter der Flüssigkeitsoberfläche hält.A system for fumigation and / or mixing of liquids according to the utility model SK entry no. Is also known. 2841 (PUV 0143-2000), where the fumigation and / or mixing mode of the Liquids follow directly from their activity. The system has an electric motor installed above the liquid surface, which rotates an impeller with axial blades, which transports the liquid in a vertical direction from the pool floor via a suction nozzle, guide vanes and a transport channel into the mixing wheel, in which the liquid, with its dynamic effect, creates a vacuum in the Intake gaps are created, causing air to be drawn in through the intake pipe and mixed with the liquid. The resulting mixture of liquid and air bubbles is then transported into the basin in the horizontal direction via directional blades, the curvature of the directional blades indicating the rotation of the mixing wheel. The system is installed on a supporting float that floats on the surface of the liquid and holds the system at a constant depth in an interval of 0.1 m to 5.0 m below the surface of the liquid.
Nachteil der Tätigkeitsweise dieser Anlage ist, daß der Elektromotor über der Oberfläche installiert ist, was die Konstruktionsmaße der ganzen Anlage, ihr Gewicht und die Anforderungen an den Einsatz ihrer rotierenden Teile vergrößert. Ihr weiterer wesentlicher Nachteil ist die Verwendung der Kombination der senkrechten Flüssigkeitsströmung und ihrer Umleitung in die horizontale Richtung, was die hydraulischen Verluste bei dieser Begasungs - und/oder Mischungsweise von Flüssigkeiten erhöht, da die horizontale Ausflußrichtung des Gemischs aus Flüssigkeit und Luftbläschen deutlich die Ausnutzung der dynamischen Energie des Flüssigkeits - und Luftbläschengemischs verringert.A disadvantage of the operation of this system is that the electric motor is installed above the surface, which increases the structural dimensions of the entire system, its weight and the requirements for the use of its rotating parts. Another major disadvantage is the use of the combination of the vertical liquid flow and its diversion in the horizontal direction, which increases the hydraulic losses in this fumigation and / or mixing mode of liquids, since the horizontal direction of outflow of the mixture of liquid and air bubbles clearly exploits the dynamic energy of the liquid and air bubble mixture is reduced.
Wesen der ErfindungEssence of the invention
Die angeführten Mängel beseitigt in erheblichem Maße die Anlage zur senkrechten Begasungs - und/oder Mischungsweise entsprechend dieser Erfindung, die sich aus dem Schwimmer, dem Tauchelektromotor, dem Laufrad mit den Axialschaufeln, dem Außenmantel mit den Leitschaufeln, den Luftansaugrohrleitungen, den Mischkammern für Luft und Flüssigkeit, dem glockenartigen Körper und dem tragenden Körper besteht, deren Wesen es ist, daß sich auf der Oberfläche der begasten und/oder gemischten Flüssigkeit der tragende Schwimmer befindet, der mit dem von unten geöffneten glockenartigen Körper verbunden ist, in dem der tragende Körper der Anlage, der Tauchelektromotor und die Welle eingesetzt sind. Auf der Welle befindet sich das Laufrad mit den Axialschaufeln. Dabei befindet sich im tragenden Körper der Anlage auch der vertikal durchflossene Außenmantel mit den Leitschaufeln und wenigstens eine Luftansaugrohrleitung mit wenigstens einer Mischkammer für Flüssigkeit und Luft in der Weise, daß der tragende Körper der Anlage den Raum hinter den Leitschaufeln über die Düse mit der Öffnung der Luftansaugrohrleitung und der Öffnung der Mischkammer für Flüssigkeit und Luft. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Achse der Mischkammer für Flüssigkeit und Luft mit der vertikalen Achse des Tauchelektromotors einen Winkel von 0 bis 60 Grad umschließt, und/oder wenn sich die Düse unter der Oberfläche der begasten und/oder gemischten Flüssigkeit in einer Tiefe von 0, 1 bis 5 m befindet.The deficiencies mentioned are eliminated to a considerable extent by the system for vertical gassing and / or mixing This invention, which consists of the float, the submersible electric motor, the impeller with the axial blades, the outer casing with the guide blades, the air intake pipes, the mixing chambers for air and liquid, the bell-like body and the supporting body, the essence of which is that on the surface of the fumigated and / or mixed liquid is the supporting float, which is connected to the bell-shaped body opened from below, in which the supporting body of the system, the submersible electric motor and the shaft are inserted. The impeller with the axial blades is located on the shaft. There is also in the supporting body of the system the vertically flowed outer jacket with the guide vanes and at least one air intake pipeline with at least one mixing chamber for liquid and air in such a way that the supporting body of the system takes up the space behind the guide blades via the nozzle with the opening of the Air intake pipe and the opening of the mixing chamber for liquid and air. It is advantageous if the axis of the mixing chamber for liquid and air encloses an angle of 0 to 60 degrees with the vertical axis of the submersible electric motor, and / or if the nozzle is below the surface of the fumigated and / or mixed liquid from 0.1 to 5 m.
Der größte Vorteil der Anlage zur vertikalen Begasung und/oder Mischung von Flüssigkeiten entsprechend der Erfindung ist, daß durch die kleine Geschwindigkeit und die große Durchflußmenge der Flüssigkeit eine bessere Energienutzung des Elektromotors gewährleistet wird, die an die Flüssigkeit über das Laufrad mit den Axialschaufeln abgegeben wird, wodurch das Ansaugen der geforderten Luftmenge gesichert wird. Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist, daß die Erhöhung der Leistung derartiger Anlagen insbesondere vom Massedurchfluß der Flüssigkeit direkt abhängig ist, wozu das Laufrad mit den Axialschaufeln minimale Energie benötigt. Ebenso ist es ein Vorteil der vertikalen Begasung und/oder Mischung von Flüssigkeiten entsprechend der Erfindung, daß der aus den Mischkammern ausfließende Strom des Luft- und Flüssigkeitsgemischs in der Flüssigkeit durch die Mischkammern von der vertikalen Strömung der Flüssigkeit im Flüssigkeitsbecken in einem Winkel von 0 bis 60 Grad umgelenkt wird, was eine größere Nutzung der dynamischen Energie des Luft- und Flüssigkeitsgemischs und auch die allmähliche Auflösung des Luft- und Flüssigkeitsgemischs bei Minimalisierung der Bildung sogenannter Strömungsschornsteine ermöglicht, wodurch eine bis zu dreifache Ausnutzung des Luftsauerstoffs bzw. sein bis zu dreifacher Übergang in die begaste Flüssigkeit gegenüber dem gegenwärtigen Stand der Technik erreicht wird.The greatest advantage of the system for vertical gassing and / or mixing of liquids according to the invention is that the low speed and the large flow rate of the liquid ensure better use of energy by the electric motor, which is delivered to the liquid via the impeller with the axial blades , which ensures that the required amount of air is drawn in. Another advantage of this invention is that the increase in the performance of such systems is particularly dependent on the mass flow of the liquid, for which purpose the impeller with the axial blades requires minimal energy. It is also an advantage of the vertical gassing and / or mixing of liquids according to the invention that the flow of the air and liquid mixture in the liquid flowing out of the mixing chambers through the mixing chambers from the vertical flow of the liquid in the liquid pool at an angle of 0 to 60 degrees is diverted, which allows a greater use of the dynamic energy of the air and liquid mixture and also the gradual dissolution of the air and liquid mixture while minimizing the formation of so-called flow chimneys, whereby up to three times the use of atmospheric oxygen or its up to three times the transition in the fumigated liquid compared to the current state of the art.
Übersicht der Abbildungen auf der ZeichnungOverview of the illustrations on the drawing
Ein Beispiel der Anlage zur vertikalen Begasung und/oder Mischung von Flüssigkeiten ist auf der beigefügten Abb. 1 schematisch im Querschnitt dargestellt, wobei sich die Anlage entsprechend der Erfindung in einem Flüssigkeitsbecken befindet.An example of the system for vertical gassing and / or mixing of liquids is shown schematically in cross section on the attached Fig. 1, the system according to the invention being in a liquid pool.
Beispiele der Realisierung der ErfindungExamples of realizing the invention
Die in Abb. 1 dargestellte Anlage zur vertikalen Begasung und/oder Mischung von Flüssigkeiten entsprechend der Erfindung besteht aus dem Schwimmer 8, dem Tauchelektromotor 1, dem Laufrad mit den Axialschaufeln 2, dem Außenmantel mit den Leitschaufeln 3, dem Paar Luftansaugrohren 6, dem Paar Mischkammern für Luft und Flüssigkeit 5, dem glockenartigen Körper 7 und dem tragenden Körper 9, wobei sich die dargestellte Anlage in einem Becken 10 befindet.The system for vertical gassing and / or mixing of liquids according to the invention shown in Fig. 1 consists of the float 8, the submersible electric motor 1, the impeller with the axial blades 2, the outer casing with the guide blades 3, the pair of air intake pipes 6, the pair Mixing chambers for air and liquid 5, the bell-like body 7 and the supporting body 9, the system shown being located in a basin 10.
Auf der Oberfläche der begasten und/oder gemischten Flüssigkeit befindet sich im Becken 10 der tragende Schwimmer 8, der mit einem von unten geöffneten glockenartigen Körper 7 verbunden ist, in dem der tragende Körper 9 der Anlage montiert ist. Im tragenden Körper 9 der Anlage ist dabei der Tauchelektromotor 1 eingesetzt, auf dessen Rotationswelle sich das Laufrad mit den Axialschaufeln 2 befindet. Zugleich sind im tragenden Körper 9 der Anlage auch der vertikal durchflossene Außenmantel mit den Leitschaufeln 3, das Paar Luftansaugrohre 6 und das Paar Mischkammern für Flüssigkeit und Luft 5 so montiert, daß der tragende Körper 9 der Anlage den Raum hinter den Leitschaufeln 3 über die Düse 4 mit der Öffnung des Luftansaugrohres 6 und der Mischkammer für Flüssigkeit und Luft 5 verbindet. Die Achse der Flüssigkeit- und Luftmischkammer 5 umschließt dabei von der vertikalen Achse des Tauchelektromotors 1 einen Winkel von 0 bis 60 Grad.On the surface of the fumigated and / or mixed liquid there is the supporting float 8 in the basin 10, which is connected to a bell-like body 7 which is open from below and in which the supporting body 9 of the system is mounted. In the supporting body 9 of the system, the submersible electric motor 1 is inserted, on the rotating shaft of which the impeller with the axial blades 2 is located. At the same time, the vertical body with the guide vanes 3, the pair of air intake pipes 6 and the pair of mixing chambers for liquid and air 5 are mounted in the supporting body 9 of the system in such a way that the supporting body 9 of the system takes up the space behind the guide vanes 3 via the nozzle 4 connects to the opening of the air intake pipe 6 and the mixing chamber for liquid and air 5. The axis of the liquid and air mixing chamber 5 encloses an angle of 0 to 60 degrees from the vertical axis of the submersible electric motor 1.
Die in Abb. 1 dargestellte Anlage zur Begasung und/oder Mischung von Flüssigkeiten entsprechend der Erfindung ist auf der Oberfläche einer Flüssigkeit in einem Becken 10 an einen tragenden Schwimmer 8 in der Weise montiert, daß ihre im tragenden Körper 9 der Anlage montierte Düse 4 sich in einer Tiefe von 0,1 bis 5 m unter der Oberfläche der begasten und/oder gemischten Flüssigkeit befindet. Nach Inbetriebnahme des Tauchelektromotors 1 wird über die Antriebswelle das Laufrad mit den Axialschaufeln 2 in Bewegung gesetzt, das sofort Flüssigkeit im Inneren des von unten geöffneten glockenartigen Körpers 7 in vertikaler Richtung zur Achse des Tauchelektromotors I über den vertikal durchflossenen Außenmantel mit den Leitschaufeln 3_ in den tragenden Körper 9 der Anlage zur Düse 4 transportiert. Hinter der Düse 4 bildet sich durch die dynamische Wirkung der Flüssigkeitsströmung ein Unterdruck, der durch bestimmte geläufig bekannte hydraulische Bedingungen selbsttätig Luft über die Luftansaugrohrleitung 6 aus der Umwelt ansaugt, die anschließend in den Mischkammern für Flüssigkeit und Luft 5 mit der Flüssigkeit vermischt wird. Das derartige Luft-Flüssigkeitsgemisch strömt mit einem Winkel von 0 bis 60 Grad durch die Öffnung in den Mischkammern 5 in die Flüssigkeit im Becken 10, wo es sich allmählich in der Flüssigkeit verteilt und die Luft daraus fortlaufend in die Umwelt entweicht. Nach einem derartigen Absinken der Drehzahl des Tauchelektromotors 1, daß der Unterdruck hinter der Düse 4 durch die dynamische Wirkung der Flüssigkeitsströmung keine ausreichenden Bedingungen für das selbsttätige Luftansaugen über die Luftansaugrohrleitung 6 der Anlage aus der Umwelt bildet, d.h. bei einer Verringerung der Drehzahl von 99 bis 15 % vom Arbeitsregime zur Flüssigkeitsbegasung oder bei entgegengesetzten Umdrehungen des Tauchelektromotors 1, wie sie zur Flüssigkeitsbegasung geeignet sind, erfüllt die vertikale Anlage entsprechend der Erfindung nur die Funktion der Flüssigkeitsmischung ohne Lufteinbindung. Mit einer derartigen Bedienung der Drehzahlen des Tauchelektromotors 1 erfüllt die vertikale Anlage entsprechend der Erfindung die Funktion der Begasung und/oder im Bedarfsfall ohne Luftzutritt der Mischung der in einem Becken 10 befindlichen Flüssigkeit.The system for fumigation and / or mixing of liquids according to the invention shown in Fig. 1 is mounted on the surface of a liquid in a pool 10 to a supporting float 8 in such a way that its nozzle 4 mounted in the supporting body 9 of the system at a depth of 0.1 to 5 m below the surface of the fumigated and / or mixed liquid. After commissioning of the submersible electric motor 1, the impeller with the axial blades 2 is set in motion via the drive shaft, and the liquid inside the bell-shaped body 7 opened from below in the vertical direction to the axis of the submersible electric motor I via the vertically flowing outer jacket with the guide blades 3_ in the load-bearing body 9 the System transported to the nozzle 4. Behind the nozzle 4, a negative pressure is formed by the dynamic effect of the liquid flow, which automatically draws air from the environment through the air intake pipeline 6 through certain known hydraulic conditions, which is then mixed with the liquid in the mixing chambers for liquid and air 5. The air-liquid mixture of this type flows at an angle of 0 to 60 degrees through the opening in the mixing chambers 5 into the liquid in the basin 10, where it gradually disperses in the liquid and the air continuously escapes from it into the environment. After such a decrease in the speed of the submersible electric motor 1 that the negative pressure behind the nozzle 4 due to the dynamic effect of the liquid flow does not form sufficient conditions for the automatic air intake via the air intake pipe 6 of the system from the environment, ie with a reduction in the speed of 99 to 15% of the working regime for liquid gassing or in the case of opposite revolutions of the submersible electric motor 1, as are suitable for liquid gassing, the vertical system according to the invention only fulfills the function of the liquid mixture without air. With such operation of the speeds of the submersible electric motor 1, the vertical system according to the invention fulfills the function of gassing and / or, if necessary, without air access to the mixture of the liquid in a basin 10.
Die beschriebene und abgebildete Anlage ist dabei nicht die einzige mögliche Realisierung des Verfahrens zur vertikalen Begasung und/oder Mischung von Flüssigkeiten entsprechend der Erfindung, da eine andere Realisierung der Anlage eins oder mehr als zwei Luftansaugrohre haben kann, bzw. eine oder mehr als zwei Mischkammern für Luft und Flüssigkeit, deren Achse mit der vertikalen Achse des Tauchelektromotors einen beliebigen Winkel von 0 bis 60 Grad umschließen kann, wobei die Anzahl der Luftansaugrohre von der Anzahl der Mischkammern verschieden sein kann und die einzelnen Mischkammern können zur Achse des Tauchelektromotors verschiedene Winkel haben. Weiterhin können die Mischkammern während des Betriebs der Anlage um die Achse des Tauchelektromotors rotieren. Ebenso kann die Mischung von Luft mit der Flüssigkeit über nicht dargestellte Bedienungselemente erzwungen sein. Auf der Oberfläche der begasten und/oder gemischten Flüssigkeit kann sich im Becken ebenso ein tragender Schwimmer befinden, der mit dem von unten geöffneten glockenartigen Körper über die Luftansaugrohrleitung verbunden ist und der Einsatz des tragenden Körpers im glockenartigen Körper der Anlage kann auch in anderer alternativ bekannter Weise erfolgen. Ebenso können die Anlagen entsprechend der Erfindung in großen Becken arbeiten, wie z.Bsp. in Fischteichen, Talsperren u.a., bzw. in Flußbetten.The system described and shown is not the only possible implementation of the method for vertical gassing and / or mixing of liquids according to the invention, since another implementation of the system can have one or more than two air intake pipes or one or more than two mixing chambers for air and Liquid whose axis can enclose any angle from 0 to 60 degrees with the vertical axis of the submersible motor, the number of air intake pipes can differ from the number of mixing chambers and the individual mixing chambers can have different angles to the axis of the submersible motor. Furthermore, the mixing chambers can rotate about the axis of the submersible motor during operation of the system. Likewise, the mixing of air with the liquid can be forced using operating elements (not shown). On the surface of the fumigated and / or mixed liquid there can also be a supporting float in the basin, which is connected to the bell-shaped body opened from below via the air intake pipeline, and the use of the supporting body in the bell-like body of the system can also be known in other, alternatively known Way. Likewise, the systems according to the invention can work in large pools, such as. in fish ponds, dams, etc., or in river beds.
Industrielle VerwendbarkeitIndustrial applicability
Die Anlage zur vertikalen Begasung und/oder Mischung von Flüssigkeiten können auch dort verwendet werden, wo die Flüssigkeit zu begasen und damit mit Sauerstoff anzureichern und/oder zu vermischen ist, zum Beispiel bei der Reinigung Oberflächen-, Grund- und Abwasser, bei der Wasseraufbereitung u.a., insbesondere in der Landwirtschaft, in der Lebensmittel-, Chemie- und sonstigen Industrie. The system for vertical gassing and / or mixing of liquids can also be used where the liquid is to be gassed and thus enriched and / or mixed with oxygen, for example in the cleaning of surface, ground and waste water, and in water treatment among others, especially in agriculture, in the food, chemical and other industries.

Claims

1 -PATENTANSPRÜCHE 1 - PATENT CLAIMS
1. Die Anlage zur vertikalen Begasung und/oder Mischung von Flüssigkeiten bestehend aus dem Schwimmer, dem Tauchelektromotor, dem Laufrad mit den Axialschaufeln, dem Außenmantel mit den Leitschaufeln, den Luftansaugrohrleitungen, den Mischkammern für Luft und Flüssigkeit und dem glockenartigen und dem tragenden Körper ist dadurch geken nze ichnet, daß sich an der Oberfläche der begasten und/oder gemischten Flüssigkeit der tragende Schwimmer (8) befindet, der mit dem unten geöffneten glockenartigen Körper (7) verbunden ist, in dem der tragende Körper (9) der Anlage mit dem Tauchelektromotor (1) eingesetzt ist, auf dessen Rotationswelle sich das Laufrad mit den Axialschaufeln (2) befindet, wobei im tragenden Köφer (9) der Anlage auch der vertikal durchflossene Außenmantel mit den Leitschaufeln (3) und wenigstens eine Luftansaugrohrleitung (6) mit wenigstens einer Mischkammer (5) für Flüssigkeit und Luft in der Weise montiert sind, daß der tragende Körper (9) der Anlage den Raum hinter den Leitschaufeln (3) über die Düse (4) mit der Öffnung der Luftansaugrohrleitung (6) und der Mischkammer (5) für Flüssigkeit und Luft verbindet.1. The system for vertical gassing and / or mixing of liquids consisting of the float, the submersible electric motor, the impeller with the axial blades, the outer jacket with the guide vanes, the air intake piping, the mixing chambers for air and liquid and the bell-like and the supporting body characterized thereby that on the surface of the fumigated and / or mixed liquid is the supporting float (8), which is connected to the bell-shaped body (7) opened below, in which the supporting body (9) of the system with the Submersible electric motor (1) is used, on the rotation shaft of which the impeller with the axial blades (2) is located, the vertically flowing outer jacket with the guide blades (3) and at least one air intake pipe (6) with at least one in the load-bearing body (9) of the system a mixing chamber (5) for liquid and air are mounted in such a way that the supporting body (9) of the system connects the space behind the guide vanes (3) via the nozzle (4) with the opening of the air intake pipe (6) and the mixing chamber (5) for liquid and air.
2. Die Anlage gemäß Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Mischkammer (5) für Flüssigkeit und Luft mit der vertikalen Achse des Tauchelektromotors (1) einen Winkel von 0 bis 60 Grad umschließt.2. The system according to claim 1 is characterized in that the axis of the mixing chamber (5) for liquid and air with the vertical axis of the submersible motor (1) encloses an angle of 0 to 60 degrees.
3. Die Anlage gemäß Anspruch 1 oder 2 ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die Düse (4) der Anlage in einer Tiefe von 0,1 bis 5 m unter der Oberfläche der begasten und/oder gemischten Flüssigkeit befindet. 3. The system according to claim 1 or 2 is characterized in that the nozzle (4) of the system is located at a depth of 0.1 to 5 m below the surface of the fumigated and / or mixed liquid.
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