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DE2557200A1 - Vorrichtung in einem behaelter zum belueften von zur schaumbildung neigenden fluessigkeiten - Google Patents

Vorrichtung in einem behaelter zum belueften von zur schaumbildung neigenden fluessigkeiten

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DE2557200A1
DE2557200A1 DE19752557200 DE2557200A DE2557200A1 DE 2557200 A1 DE2557200 A1 DE 2557200A1 DE 19752557200 DE19752557200 DE 19752557200 DE 2557200 A DE2557200 A DE 2557200A DE 2557200 A1 DE2557200 A1 DE 2557200A1
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DE
Germany
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liquid
line
air line
paddle wheel
foam
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DE19752557200
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Auf Nichtnennung Antrag
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Bucher Guyer AG
Original Assignee
Bucher Guyer AG
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Publication date
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Description

Patentanwälte
Dlpi.-Ing. Leinweber
Ρ i-lnn. 7isiiTsrinonB
D,*.-'..··-. v. " -rjarsj-y J c c
8iv,i:r. Ι.'.· ,wscntai? £0 0 /
Bucher-Guyer AG Maschinenfabrik Niederweningen
(Schweiz)
18. Dezember 1975
Vorrichtung in einem Behälter zum Belüften von zur Schaumbildung neigenden Flüssigkeiten
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung in einem Behälter zum Belüften von zur Schaumbildung neigenden Flüssigkeiten, insbesondere von mit organischen Stoffen belasteten Abwässern aus Tierhaltungen, mit einem in die Flüssigkeit eingetauchten Schaufelrad, dem von oben über eine zum Schaufelrad koaxiale Leitung Luft und von unten Flüssigkeit zugeführt wird.
Die Ausdrücke "Belüften" bzw. "Luft" sind hier stellvertretend für jedes gasförmige Medium verwendet, Weicheseiner im vorliegenden Zusammenhang in Frage kommenden Flüssigkeit beigemischt werden soll. Dementsprechend ist auch der Ausdruck "Luftleitung" im auf ein gasförmiges Medium übertragenen Sinne des Wortes zu verstehen. Die nachfolgenden Ausführungen beschäftigen sich also lediglich der Einfachheit halber, aber auch deshalb mit dem Fall des Belüftens, weil es sich dabei um eine häufige, wenn nicht die häufigste Anwendung der eingangs genannten Vorrichtung handelt. Ausschliesslich in der gleichen Ueberlegung wird nachfolgend im wesentlichen vom
8.12.1975 A 1865
709826/0846
Belüften von mit organischen Stoffen hochbelasteten Abwässern, insbesondere aus Tierhaltungen die Rede sein.
Beim Belüften (oder Begasen) von Abwässern zur biologischen (oder chemischen) Reinigung derselben kommt es bekanntlich zu einer starken Schaumbildung, die selbst mit einem erheblichen und kostspieligen Aufwand,wie u.a. Schaumabscheider, Schaumsperren, übergrosse Behälter usw.,nicht ohne weiteres beherrscht werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Belüftungsvorrichtung zu schaffen, die ohne zusätzliche Massnahmen d.h. aus sich heraus in der Lage ist, die Schaumbildung zu beherrschen und damit innerhalb der zulässigen Grenzen zu halten.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Vorrichtung erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung vorgesehen ist, um den Einlauf der Luftleitung stets in einem etwa der zulässigen Dicke der Schaumdecke entsprechenden Abstand über dem Flüssigkeitsniveau zu halten. Dank dieser Massnahme taucht der Einlauf der Luftleitung, wenn die Schaumdecke über ihre zulässige Dicke hinauswächst, nach und nach in den Schaum ein, so dass nicht mehr nur Luft, sondern teilweise, gegebenenfalls in erheblichen Mengen, im Extremfall sogar nur noch Schaum angesaugt bzw. dem Schaufelrad zugeführt wird. Da die Schaumbildung eine Funktion der Belüftung der Flüssigkeit ist, versteht es sich, dass eine solche Vorrichtung selbstregulierend wirkt.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen :
Figur 1 eine Belüftungsvorrichtung in teilweisem Axialschnitt,
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Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II
Figur 3 eine grundsätzlich dem Gegenstand der Fig.l entsprechende Vorrichtung, jedoch mit einer modifizierten Halterung und mit einer Hilfsluftleitung
, .. in der Darstellungsart der Figuren 1 und 2 und 5 . .. ■„ . , 3 eine weitere Variante.
Gemäss Figur 1 ist das doppelseitig mit einer Beschaufelung versehene Schaufelrad 1 auf der Welle 2 eines Tauchmotors 3 gelagert, welcher seinerseits innerhalb einer im Bereiche der Unterseite des Schaufelrades mündenden Flüssigkeitsleitung 4 angeordnet und damit bei 5 fest verbunden ist. Durch einen Steg 6 ist die Flüssigkeitsleitung 4 mit einer trichterförmigen Luftleitung 7 verbunden, deren unteres Ende im Bereiche der Oberseite des Schaufelrades ausmündet. Die Verbindung der Luftleitung 7 -im folgenden der Anschaulichkeit halber Lufttrichter genannt- mit der Flüssigkeitsleitung 4 ist durch eine im Querschnitt T-förmige, leicht abgewinkelte Stütze versteift, welche mit dem Lufttrichter bzw. der Flüssigkeitsleitung mittels Stege 9 verbunden ist. Die beiden unteren Stege dienen der Halterung des Motors 3. Auf diese Weise ergibt sich eine Baueinheit, welche in"erster Linie den Lufttrichter und die Lagerung des Schaufelrades (dabei natürlich auch den Antriebsmotor 3) umfasst und darüber hinaus noch die Flüssigkeitsleitung 4.
Am unteren Ende der,Flüssigkeitsleitung ist ein scheibenförmiger Fortsatz 10 vorgesehen, welcher an seiner Unterseite Stützen 11 trägt. Letztere sind dazu bestimmt, unter bestimmten Umständen, z.B. bei niedrigem Flüssigkeitsinhalt auf den Boden 12 des im übrigen nicht dargestellten Behälters aufzuruhen. Bei normalem Flüssigkeitsstand in dem Behälter -das Flüssigkeitsniveau ist bei 13 angedeutet- ist dies indessen nicht der Fall, vor allem deshalb, weil an dem Lufttrichter ein ringförmiger Schwimmkörper 14, d.h.
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ein Schwimmgurt angebracht ist. Dieser Schwimmgurt bildet natürlich ebenfalls einen Teil der Halterung der Vorrichtung. Letztere muss -wie es sich von selbst versteht- gegen Drehung verankert werden. Die Notwendigkeit diesbezüglicher Massnahmen ist in Form eines Auges 15 am Ende des Teiles 8 angedeutet. Die gleiche, nämlich lediglich andeutungsweise Bedeutung kommt den übrigen dargestellten bzw. erläuterten Teilen der Halterung zu, zumal «letztere in vielfacher Hinsicht modifiziert werden kann. Wesentlich dabei ist nur, dass sie die Aufgabe erfüllt, den Einlauf des Lufttrichters 7 stets in einem etwa der zulässigen Dicke der Schaumdecke entsprechenden Abstand über dem Flüssigkeitsniveau 13 zu halten. Dementsprechend kann die Halterung weitere Schwimmkörper aufweisen oder -wie in der Figur 3'dargestellt- zusätzlich (gegebenenfalls auch nur) eine gesamthaft mit 15 bezeichneten Aufhängung mit Gegengewicht besitzen. Es versteht sich, dass genauso gut eine oder mehrere Aufhängefedern verwendet werden könnten, d.h. generell eine Aufhängung mit einem Kraftspeicher mit nach oben gerichteter Speicherkraft. Die Schwimmkörper und/oder die Aufhängung dienen dazu, die Vorrichtung in der gewünschten Lage im Gleichgewicht zu halten. Dieses Gleichgewicht wird indessen gestört, wenn das Schaufelrad in Betrieb gesetzt wird, da durch das Ansaugen der Flüssigkeit eine nach unten gerichtete Kraftkomponente entsteht. Diese wird aber dadurch ausgeglichen, dass -im Gegensatz zum Stillstand- der Lufttrichter entleert wird und mithin selbst als ein Teil der Halterung, nämlich als Auftriebskörper zur Wirkung kommt. Allein schon aus diesem Grunde ist es vorteilhaft -wenn auch nicht unbedingt notwendig- die Luftleitung trichterförmig auszubilden.
Die Funktionsweise der Vorrichtung ergibt sich eigentlich auch schon aus dem vorher Gesagten, sie soll daher lediglich kurz re-
709828/0846
I».
kapituliert werden: Erreicht die Schaumdecke -in Figuren 1 und 3 mit 17 bezeichnet- ihre zulässige Dicke, nämlich den oberen Rand des Lufttrichters 7, so tritt durch dessen Einlauf Schaum ein, (vgl. 18) der zum Schaufelrad gelangt und erneut in die Flüssigkeit eingemischt wird. Diese Rückführung des Schaumes ist grundsätzlich wünschenswert. Im vorliegenden Falle ist jedoch damit auch eine Regelfunktion verbunden, indem nach Massgabe der zurückgeführten Schaummenge weniger Luft angesaugt werden kann. Dadurch wird die Schaumbildung gehemmt. Im Extremfall läuft der Lufttrichter 7 mit Schaum voll, so dass die Zufuhr von Frischluft zum Schaufelrad vollkommen unterbunden wird. Der Zustand dauert an bis die Schaumbildung zurückgeht bzw. die Schaumdecke 17 sich abbaut.
In gewissen Fällen -z.B. in geschlossenen Behältern (vgl. Fig.3)-kann es erforderlich sein, dem Schaufelrad einerseits auch dann noch eine verringerte Menge Luft zuzuführen, wenn der Lufttrichter mit Schaum gefüllt ist, bzw. andererseits dem Schaufelrad auf alle Fälle eine gewisse Menge Frischluft zuzuführen. Eine solche Notwendigkeit kann sich -wie gesagt- bei geschlossenem Behälter ergeben, und zwar dadurch, dass der Behälterraum über der Flüssigkeit zur Hauptsache durch aus der Flüssigkeit austretende Gase gefüllt ist. Unter diesen Gesichtspunkten sieht die Ausführung gemäss Figur 3 eine Hilfsluftleitung 19 vor, welche einerends im Bereiche der Luftansaugseite des Schaufelrades und anderenends in der Atmosphäre mündet. Wie bei 20 bzw. 21 angedeutet, kann die Hilfsluftleitung zugleich einen Teil einer vertikalen Führungsanordnung für die Vorrichtung bilden. Um eine unerwünschte Verschmutzung der Hilfsluftleitung zu verhindern, wird an ihrem unteren Ende vorteilhafterweise ein Ventil 22,23 angeordnet, welches verhindert, dass im Stillstand Flüssigkeit im Rohr hochsteigt.
. 709826/0846
-5-
Die dargestellten Ausführungen sind nicht nur vorteilhaft dank ihrer Fähigkeit der Selbstregulierung und damit indirekt der intensiven und unter den jeweils gegebenen Umständen optimalen Belüftung, sondern auch dank der Anordnung des Antriebsmotors des Schaufelrades in der Flüssigkeit, namentlich innerhalb der Flüssigkeitsleitung 4, welches um den Antriebsmotor herum einen ringförmigen Kanal bildet, durch welchen die Flüssigkeit dem Schaufelrad zugeführt wird. Der Wärmeübergang vom Antriebsmotor auf die Flüssigkeit ergibt dabei eine ganz wesentliche Erhöhung der Energieausnützung. Dies ist auch bei niedrigem Flüssigkeitsstand sichergestellt, da die an der Unterseite des scheibenförmigen Fortsatzes 10 angeordneten Stützen 11 den Einlauf der Flüssigkeitsleitung 4 auf alle Fälle freihalten und zugleich verhindern, dass der Fortsatz 10 sich bei niedrigem Flüssigkeitsstand am Boden festsaugt.
Schliesslich ist noch auf die insbesondere in der Figur 2 ersichtliche strömungstechnische Ausbildung des VerbindungsSteges 6 hinzuweisen. Abgesehen von dem mechanischen Aspekt besteht die Aufgabe dieses Steges darin, zu verhüten, dass Strohhalme und andere zum Wickeln neigende Fremdkörper sich an dem Teil 8 verfangen .
Auf die vielfältigen Abwandlungsmöglichkeiten ist bereits weiter oben hingewiesen worden.Es sei hier lediglich noch erwähnt, dass unter gegebenen Umständen der Lufttrichter 7 nicht bloss mit einem Schwimmgürtel versehen, sondern selbst als Schwimmkörper ausgebildet sein und z.B. aus Schaumstoff bestehen könnte.
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Der Einsatz des Tauchbelüfters in ringförmigen Behältern, z.B. "Oxydationsgraben" erfordert eine zusätzliche Förderwirkung. Diese kann erreicht werden, indem der austretende Strahl des Luft-Flüssigkeits-Gemisches durch ein Ablenkblech in eine bestimmte Richtung gelenkt wird.
Der Vermischungsgrad der Luft und der Flüssigkeit kann ferner wesentlich erhöht werden, wenn das dem Laufrad entströmende Gemenge in einem Turbulenzrohr 24 (vgl. Figuren 4 und 5) über eine gewisse Strecke geführt wird. Dieses Rohr lässt gleichzeitig eine definierte Strömungsrichtung entstehen. Das Rohr dient somit auch der Umwälzung des Mediums in einem z.B. länglichen Behälter oder zum Beispiel auch für den Transport des Mediums durch eine Wandung in einen benachbarten Behälter oder ins Freie. Vorzugsweise mündet das Turbulenzrohr im unteren Drittel des Behälters.
Es ist auch denkbar, dass die Förderung nur zeitweise, z.B. zum Entleeren des Behälters zugeschaltet wird.
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Claims (16)

  1. Patentansprü c'^R''"^.
    Vorrichtung in einem Behälter zum Belüften von zur Schaumbildung neigenden Flüssigkeiten, insbesondere von mit organischen Stoffen belasteten Abwässern aus Tierhaltungen, mit einem in die Flüssigkeit eingetauchten Schaufelrad, dem von oben über eine zum Schaufelrad koaxiale Leitung Luft und von unten Flüssigkeit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung (11-14-15) vorgesehen ist, um den Einlauf der Luftleitung (7) stets in einem etwa der zulässigen Dicke der Schaumdecke (17) entsprechenden Abstand über dem Flüssigkeitsniveau (13) zu halten.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitung (7) mit der Lagerung (2-3-5) des Schaufelrades (1) eine mit der Halterung (11-14-15) verbundene Baueinheit bildet.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad (1) zwischen der Luftleitung (7) und einer an seiner Unterseite mündenden zur Radachse koaxialen Flüssigkeitsleitung (4) angeordnet ist, welche einen Teil der Baueinheit bildet.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (3) des Schaufelrades (1) in der Flüssigkeitsleitung (4) angeordnet und damit verbunden ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (11-14-15) am unteren Ende der Flüssigkeitsleitung (4) angeordnete Stützen (11) aufweist.
    OBJGfNAL INSPECTED
    709826/0846
    ~* 9 —
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen (11) an der Unterseite eines scheibenförmigen Fortsatzes (10) der Flüssigkeitsleitung (4) angebracht sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (11-14-15) "mindestens einen Schwimmkörper (14) und/oder eine mit einem Kraftspeicher (16) ausgerüstete Aufhängung (15) aufweist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitung (7) als ein vom Schaufelrad (1) ausgehend sich trichterartig erweiternder Auftriebskörper ausgebildet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitung (7) mit einem Schwimmgurt (14) ausgerüstet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hilfsluftleitung (19) vorgesehen ist, welche die Lufteinlasseite des Schaufelrades (1) stets mit der Atmosphäre verbindet.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsluftleitung (19) einen Teil einer vertikalen Führungsanordnung (20-21) für die Vorrichtung bildet.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende der Hilfsluftleitung (19) eine Ventilanordnung (22-23) vorgesehen ist.
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  13. 13. Vorrichtung nach, einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schaufelrad (1) austrittsseitig ein Leitorgan nachgeschaltet ist.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schaufelrad (1) austrittsseitig ein Turbulenzrohr (24) nachgeschaltet ist.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbulenzrohr (24) im unteren Drittel des Behälters mündet.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbulenzrohr (24) in einen benachbarten Behälter mündet.
    709826/0846
DE19752557200 1975-12-18 1975-12-18 Vorrichtung in einem behaelter zum belueften von zur schaumbildung neigenden fluessigkeiten Withdrawn DE2557200A1 (de)

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DE19752557200 DE2557200A1 (de) 1975-12-18 1975-12-18 Vorrichtung in einem behaelter zum belueften von zur schaumbildung neigenden fluessigkeiten
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