DE20108400U1

DE20108400U1 - Begasungsvorrichtung

Info

Publication number: DE20108400U1
Application number: DE20108400U
Authority: DE
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2001-08-23
Anticipated expiration: 2011-05-19

Description

Begasungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Begasungsvorrichtung zum Einbringen eines Gases in eine Flüssigkeit, insbesondere von Luft in Wasser oder Abwasser, mit mindestens einem rohrförmigen Einleitungskörper, der an seinem ersten Ende offen und an seinem zweiten Ende verschlossen ist mit einer Befestigungsvorrichtung an dem zweiten Ende zum Befestigen des Einleitungskörpers an einer Gasversorgung, mit einer den Einleitungskörper an seinem Umfang umgebenden, perforierten Umhüllung, die mit Fixiervorrichtungen auf den Einleitungskörper befestigbar ist und mit einem im Bereich der Umhüllung ausmündenden Gaszuführungskanal.

Derartige Begasungsvorrichtungen werden vorzugsweise dazu verwendet, bei der Klärung von Abwässern Luft in das Abwasser einzuleiten, um aerobe Abbauprozesse der im Abwasser befindlichen Abfallstoffe zu ermöglichen. Da das Gas stets leichter als die Abwässer ist, muss es vom Grund des Behälters oder Beckens her in die Abwässer eingeleitet werden. Diese Einleitung muss möglichst flächendeckend erfolgen, damit die Blasen des Gases nicht ungelöst die Flüssigkeit des Abwassers durchwandern und an der Oberfläche austreten. In diesem Fall wäre nicht die erforderliche Sättigung der Flüssigkeit erreichbar.
Bei der Einbringung eines Gases besteht jedoch das Problem, das die mit dem Gas gefüllten Begasungseinrichtungen, wenn es sich um dünnwandige, vollständig mit dem einzuleitenden Gas gefüllte Rohre, die sog. Einleitungskörper, handelt, durch den Auftrieb nach oben treiben würden. Hier wäre eine Verankerung am Boden notwendig, um dies zu verhindern.

Aus der DE 34 18 548 ist eine gattungsgemäße Begasungsvorrichtung bekannt, bei der ein rohrförmiger Einleitungskörper an einem Ende offen und am anderen Ende geschlossen ist, wobei über den Einleitungskörper eine schlauchförmige Membran aufgezogen ist, die an ihren beiden Enden mit dem Einleitungskörper fixierend verbunden ist. Diese Begasungsvorrichtung wird in dem Behälter oder Becken am Grund installiert, so dass durch das freie Ende des Einleitungskörpers mit der zu begasenden Flüssigkeit geflutet ist und somit dem Auftrieb durch das einzulei$epd.e,Gas entgegenwirkt.

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In die den Einleitungskörper umgebende schlauchförmige Membran sind an ihrem Umfang verteilt Perforierungen eingebracht, durch die das einzuleitende Gas in die zu begasende Flüssigkeit gelangt. Zwischen dem Einleitungskörper und der schlauchförmigen Membran entsteht ein Ringspalt, der sich bei Einleiten des Gases noch weiter vergrößert, so dass das Gas über den gesamten Umfang und die gesamte Länge des Einleitungskörpers verteilt über die Perforation der schlauchförmigen Membran in die zu begasende Flüssigkeit gelangt.

Wird die Zufuhr des in die Flüssigkeit einzuleitenden Gases unterbrochen, reduziert sich der Ringspalt zwischen dem Einleitungskörper und der schlauchförmigen Membrane und bedingt durch den äußeren Druck der Wassersäule legt sich die schlauchförmige Membrane oben am Einleitungskörper an und bildet an den Seiten bzw. an der Unterseite des Einleitungskörpers Undefinierte Falten, welche aus der größeren Geometrie der schlauchförmigen Membran zum Einleitungskörper resultieren. Bei erneuter Zufuhr von Gas dehnt sich die schlauchförmige Membran wieder aus, wobei es zumindest im perforierten Bereich zu Materialschädigungen, bedingt durch die Kerbwirkung der Perforation kommen kann.

Weiterhin nachteilig wird gesehen, dass insbesondere bei einer intermittierenden Betriebsweise der Begasungsvorrichtung die Schädigung im perforierten Bereich der Membran zu einem größeren Riss und damit zur Beschädigung dieser führt. Durch den entstehenden Riss tritt nun die zu begasende Flüssigkeit über die Membran in den Einleitungskörper und in die Begasungsvorrichtung ein, was zu deren Beschädigung bzw. kompletten Ausfall führt.

Eine weitere gattungsgemäße Begasungsvorrichtung ist aus der DE 38 19 305 bekannt. Diese Begasungsvorrichtung weist einen Einleitungskörper auf, der vom Auslass des Gaszuführungskanals bis zu seinem freien Ende eine Längsnut aufweist. Über diesen Einleitungskörper mit seiner Längsnut wird die Membran mittels Schellen auf der Mantelfläche befestigt. Bei der Begasung soll durch den Überdruck die Membrane leicht abgehoben werden, so dass sich zwischen ihr und der Mantelfläche des Einleitungskörpers ein Ringraum bildet. In diesen Ringraum soll sich nun das über die Längsnut ausbreitende Gas um den Einleitungskörper herum verteilen und gleichmäßig durch die Perforation der Membrane in die Flüssigkeit übertreten.

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Bei Abschalten des Gasstroms soll sich die Membrane aufgrund ihrer Eigenelastizität und des Außendrucks der Flüssigkeit an die Mantelfläche des Einleitungskörpers anlegen.
Dabei ist eine Perforation in der Membrane nur außerhalb des Bereiches der Längsnut vorgesehen. Dadurch soll erreicht werden, dass sich beim Abschalten des Gasstroms unter dem Druck der Flüssigkeit die Membrane so an den Einleitungskörper anlegt, dass die Längsnut vollständig verschlossen ist und kein Rückstrom der Flüssigkeit in die Längsnut oder den Gaszuführungskanal gelangen kann.

Nachteilig bei dieser Begasungsvorrichtung wird jedoch gesehen, dass die Membran zur Gewährleistung ihrer beschriebenen Funktion immer genau lagerichtig montiert werden muss, so dass der unperforierte Bereich der Membran immer nach oben weisen muss. Dies gestaltet sich recht aufwändig, da zum einen die Perforation sehr klein und so mit dem bloßen Auge nicht immer sichtbar ist und zum anderen der Montageaufwand für eine derartige Begasungsvorrichtung ansteigt, da in den betriebenen Begasungsvorrichtungen bis zu 100 und mehr derartige Einleitungskörper mit Membranen eingebaut sind.
Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, dass trotz dieser Maßnahmen beim Abschalten des Gasstromes die Membran über ihre Länge von beispielsweise 2 m Undefinierte Falten bildet, die auch im perforierten Bereich der Membran entstehen, was somit zu einer Schädigung des Materials gerade in diesem Bereich führt.

Durch ständiges An- bzw Abschalten die Gasstromes bzw. auch bei der intermittierenden Betriebsweise führt dies auf Dauer zum Weiterreißen der Perforation, so dass die Flüssigkeit in die Begasungsvorrichtung eintreten kann und diese beginnend von einem Einleitungskörper oder auch beginnend von mehreren Einleitungskörpern komplett mit der zu begasenden Flüssigkeit ausgefüllt, so dass diese somit nicht mehr funktionsfähig ist.

Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu überwinden und eine Begasungsvorrichtung aufzuzeigen, die wirtschaftlich und kostengünstig herstellbar ist, bei der die zu montierende Umhüllung des Einleitungskörpers unabhängig von ihrer radialen Position ist und bei der eine Beschädigung dieser Umhüllung durch ungenaue und falsche Montage nahezu ausgeschlossen ist.

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Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, dass an der Umhüllung an ihrer dem Einleitungskörper zugewandten Seite wenigstens ein Steg ausgebildet ist.

Durch die erfindungsgemäße Begasungsvorrichtung kommt es somit beim Abschalten des Gasstromes immer zu einer definierten Faltenbildung der Umhüllung, welche unabhängig von der Einbaulage realisierbar ist.

Der in der erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung zum Einsatz kommende Einleitungskörper kann einfach und kostengünstig dimensioniert werden, wobei hier vorteilhafter Weise einfache Rohre eingesetzt werden können, was den Herstellungsaufwand erheblich reduziert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung ist der Steg vom Einleitungskörper beabstandet, so dass beim Abschalten des Gasstromes durch den Druck der die Umhüllung umgebenden Flüssigkeit an dem Steg eine Sollknickstelle entsteht, die eine kontrollierte Faltenbildung der Umhüllung erlaubt.

Weiterhin vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung wird gesehen, dass der Steg parallel zur Längsachse der Umhüllung ausgebildet ist, wobei in einer weiteren Ausgestaltungsform der Steg auch spiralförmig bzw. schraubenförmig zur Längsachse der Umhüllung ausgebildet sein kann. Durch die erfindungsgemäße Begasungsvorrichtung kann somit immer eine definierte Faltenbildung der Umhüllung gewährleistet werden.

Es wurde weiterhin vorteilhaft gefunden, dass der Steg in Abschnitte ausgebildet ist, die voneinander beabstandet sind, so dass neben der wirtschaftlichen Herstellung die definierte Faltenbildung der Umhüllung in partiellen Bereichen als ausreichend für eine definierte Funktion der findungsgemäßen Begasungsvorrichtung angesehen ist.

Mit der erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung ist es möglich, entsprechend den Anforderungen an die zu begasenden Flüssigkeiten und die auf eine derartige Begasungs-

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vorrichtung einwirkenden Drücke die Faltenbildung der Umhüllung vorteilhaft zu beeinflussen, indem die Höhe des Steges wenigstens 1/10 der Wandstärke der Umhüllung entspricht.

Durch diese Dimensionierung kann sowohl in Abhängigkeit vom Druck der umgebenden Flüssigkeit als auch vom Durchmesser der Umhüllung bzw. von ihrer Wandstärke eine spezifikationsgerechte Begasung der Flüssigkeiten jederzeit auch bei intermittierender Betriebsweise gewährleistet werden.

Es wurde überraschend gefunden, dass die optimalen Werte für die Begasung der Flüssigkeiten durch den Einsatz einer Umhüllung aus einem elastischen Material erreicht werden kann, vorzugsweise aus einem Silikonkautschuk.

Weiterhin vorteilhaft wurde gefunden, dass die Perforation in der Umhüllung nur außerhalb des Steges ausgebildet ist, wobei jedoch aufgrund der geringen Abmessungen des Steges die Umhüllung fast voll umfänglich mit einer Perforation versehen ist und somit der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung wesentlich erhöht werden kann. Es wurde weiterhin vorteilhaft gefunden, dass der Innendurchmesser der Umhüllung wenigstens um die Höhe des Steges größer ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Einleitungskörpers, was dem Konstrukteur derartiger Begasungsvorrichtungen mehr Freiräume in der Dimensionierung lässt.

Die Erfindung soll nun an einem dieser nicht beschränkten Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. Es zeigen:

Figur 1 Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Begasungsvorrichtung

Figur 2 Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Begasungsvorrichtung

In Figur 1 ist erfindungsgemäße Begasungsvorrichtung 1 dargestellt, welche aus einem an die Gasversorgung 3 fixierten Einleitungskörper 2 und einen diese umgebende Umhüllung

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5 besteht. Der Einleitungskörper 2 ist über die Befestigungsvorrichtung 6, welche vorzugsweise eine Verschraubung oder ein Gewindezuganker ist, flüssigkeitsdicht mit der Gasversorgung 3 verbunden.

An dem der Gasversorgung 3 gegenüberliegenden freien Ende 26 des Einleitungskörpers 2 ist dieser offen, so dass die die Begasungsvorrichtung 1 umgebende Flüssigkeit durch die Öffnung 21 in das Lumen 22 des Einleitungskörpers 2 eindringt, wodurch das einen Auftrieb bewirkende Gas verdrängt ist. Die Umhüllung 5 wird an den beiden Enden 25, 26 des Einleitungskörpers 2 durch die Fixiervorrichtung 41, 42 gasdicht mit diesem verbunden. Bei Anschalten des Gasstromes gelangt das Gas über die Gasversorgung 3 und das an ihr befestigte Ende 25 des Einleitungskörpers 2 über den Gaszuführungskanal 24 an die Umhüllung 5. Bedingt durch den Druck des Gases, welches sich vorteilhafter Weise zuerst unterhalb des Steges über die gesamte Länge des Einleitungskörpers 2 ausbreitet, entsteht bei zunehmendem Druck und zunehmender Gasmenge ein Ringspalt über den Umfang des Einleitungskörpers 2 sowie über seine komplette Länge. Durch die in der Umhüllung 5 eingebrachte Perforation 55 tritt das Gas nun an die zu begasende Flüssigkeit aus. Nach dem Abschalten des Gasstromes legt sich die Umhüllung 5 über die gesamte Länge und einen Teil des Umfangs an den Einleitungskörper 2 an, wobei im Bereich des auf der Innenseite der Umhüllung 5 eingebrachten Steges eine definierte Falte bildet, welche aufgrund des verwendeten elastischen Materials der Umhüllung 5 wie eine Feder wirkt.

In Figur 2 ist ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Begasungsvorrichtung 1 dargestellt, wobei in diesem Ausschnitt der Einleitungskörper 2 und diesen umgebend die Umhüllung 5 erkennbar ist. Die Umhüllung 5 weist an ihrer Innenseite einen Steg 52 auf. Der Steg 52 ist in diesem Ausführungsbeispiel vom Einleitungskörper 2 nicht beabstandet. Die Umhüllung 5 weist an ihrem an den Steg 52 angrenzenden Seiten eine Perforation 55 auf, die nur in diesem Bereich eingebracht ist.

- Schutzansprüche -

Claims

1. Begasungsvorrichtung zum Einbringen eines Gases in eine Flüssigkeit, insbesondere von Luft in Wasser oder Abwasser, mit mindestens einem rohrförmigen Einleitungskörper, der an seinem ersten Ende offen und an einem zweiten Ende verschlossen ist, mit einer Befestigungsvorrichtung an dem zweiten Ende zum Befestigen des Einleitungskörpers an einer Gasversorgung, mit einer den Einleitungskörper an seinem Umfang umgebenden, perforierten Umhüllung, die mit Fixiervorrichtungen auf dem Einleitungskörper befestigbar ist und mit einem im Bereich der Umhüllung ausmündenden Gaszuführungskanal, dadurch gekennzeichnet, dass an der Umhüllung (5) an ihrer dem Einleitungskörper (2) zugewandten Seite wenigstens ein Steg (52) ausgebildet ist.

2. Begasungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (52) vom Einleitungskörper (2) beabstandet ist.

3. Begasungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (52) parallel zur Längsachse der Umhüllung (5) ausgebildet ist.

4. Begasungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (52) spiralförmig zur Längsachse der Umhüllung (5) ausgebildet ist.

5. Begasungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Steg (52) in Abschnitten ausgebildet ist, die voneinander beabstandet sind.

6. Begasungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Steges (52) wenigstens 1/10 der Wandstärke der Umhüllung (5) entspricht.

7. Begasungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (5) aus einem elastischen Material, vorzugsweise aus Silikonkautschuk, besteht.

8. Begasungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforation (55) in der Umhüllung (5) nur außerhalb des Bereiches des Steges (52) ausgebildet ist.

9. Begasungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Umhüllung (5) wenigstens um die Höhe des Steges (52) größer ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Einleitungskörpers (2).