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Einrichtung zum intermittierenden Eintragen von Gasen als möglichst filmartige Blasen in Flüssigkeiten
Das Stammpatent befasst sich mit einem Verfahren zum Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von Abwasser, vorzugsweise in Belebtschlammanlagen mit Hilfe von an eine Druckgasleitung angeschlossenen Tauchkörpern mit Gasaustrittsschlitzen. Um bei der Eintragung von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere bei der Belüftung von Abwasser, eine hohe Gasabsorption zu erreichen, wird nach dem Verfahren entsprechend dem Stammpatent das Druckgas als dünnschichtige, mög- lichst filmartige Blase intermittierend in die Flüssigkeit eingetragen.
Man erreicht dadurch eine möglichst grosse Kontaktfläche und Kontaktzeit zwischen dem gasförmigen und dem flüssigen Medium und damit eine hohe Gasabsorption, weil die gesamte Oberfläche kleinster Bläschen sich je Volumeneinheit
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schwindigkeit aufweisen, wodurch ebenfalls die Kontaktzeit grösser wird.
Zur Ausübung dieses Verfahrens befasst sich das Stammpatent weiter mit einer Einrichtung zum Ein- tragen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zur Belüftung von Abwasser, z. B. in Belebtschlamman- lagen, bestehend aus mindestens einem in der Flüssigkeit angeordneten, an einer Druckgasleitung angeschlossenen rohrartigen Tauchkörper mit einer oder mehreren spaltförmigen, durch elastisch gegeneinan- der bewegliche Wandungen begrenzte Gasaustrittsöffnungen, bei welchen die elastischen Wandungen jeder Gasaustrittsöffnung ein Schwingsystem bilden, welches vorzugsweise mit Tonfrequenz schwingt.
Zur Bildung der spaltartigen Austrittsöffnungen sind im Tauchkörper schlitzartige Ausnehmungen vorgesehen und vor den Ausnehmungen unter Vorspannung stehende gekrümmte, gegeneinander abgestützte, elastische und/oder unter Aussendruck stehende Lappen aus Gewebegummi, Kunststoff, Kunststoffolien, mit Schaumstoffauflagen od. dgl. angeordnet. Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Stammpatent lässt sich unter Beibehaltung der erreichbaren Vorteile weiter verbessern und im Aufbau vereinfachen, wenn nach der Erfindung im wesentlichen so vorgegangen wird, dass der Tauchkörper aus einem starren Trog od. dgl. besteht und seine offene Seite durch einen Körper abgedeckt ist, dessen ela- stische Ränder gegen die starren Ränder der offenen Trogseite liegen und mit diesen die Gasaustrittsschlitze bilden.
Man erhält auf diese Weise eine verhältnismässig einfache konstruktive Lösung für die bereits durch den Gegenstand des Stammpatentes angestrebte Wirkung, nämlich eines intermittierenden Eintragens des Druckgases als dünnschichtige, möglichst filmartige Blasen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist die offene Trogseite durch eine elastische Platte abgedeckt, deren mittlerer Bereich in den Trog hineingezogen ist und bei hängender Anordnung des Troges in der Flüssigkeit mit nach unten gerichteter offener Trogseite im Querschnitt die Form einer Tauchglocke hat, unter welcher sich ein Luftpolster ausbilden kann.
Neuartig und besonders günstig für die Wirkungsweise der Einrichtung ist, dass die spaltförmigen Austrittsöffnungen gegenüber dem Stammpatent nur noch durch eine flexible Gummilippe in jeder Austritts-
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öffnung und durch eine starre Blechlippe auf der Gegenseite gebildet sind. Dies ergibt den Vorteil einer genau definierbaren Luftaustrittskante und erleichtert den serienweisen Einbau der Einrichtungen nach der
Erfindung. Das in die Belüftungseinrichtung eingeleitete Druckgas bildet im Hohlraum des Troges zunächst einen Druckpolster.
Sobald der Druck innerhalb des Troges den Druck der Flüssigkeit im Belüftungsbehäl- i ter übersteigt, weichen die elastischen Lippen der spaltförmigen Austrittsöffnungen geringfügig aus, so dass ein hauchdünner Gasaustrittsspalt entsteht, durch den die Luft in einer hauchdünnen Schicht ent- weicht, die im folgenden als filmartig bezeichnet werden kann. Nach dem Öffnen des Gasaustrittsspaltes erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Gasdruck im Trog und der Flüssigkeit im Behälter, so dass die elastische Lippe sich wieder gegen die starre Lippe legt und den Gasaustritt unterbricht. Es entstehen so- I mit hauchdünne, filmartige Bläschen, weil dieser Vorgang sich laufend wiederholt.
Durch geeignete
Wahl der Elastizität der elastischen Lippe und Abstimmung der Druckverhältnisse in der Flüssigkeit und im Trog kann man erreichen, dass die Lippe infolge des ständigen Druckanstieges im Trog und des dar- auffolgenden Druckausgleiches bei leicht geöffneter Lippe mit Tonfrequenz schwingt und mit der glei- chen Tonfrequenz filmartige Blasen in die Flüssigkeit eintreten lässt, die dann mit einer geringen Ge- schwindigkeit aufsteigen und die Flüssigkeit mit Sauerstoff anreichern. Da die Aufstiegsgeschwindigkeit mit kleiner werdendem Blasendurchmesser sinkt, erhält man verhältnismässig grosse Kontaktzeiten zwi- schen der Flüssigkeit und den Gasblasen und damit eine gute Belüftungswirkung.
Wenn die offene Trogseite entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform durch eine elastische, im mittleren Bereich in den Trog hineingezogene Platte abgedeckt ist, sammelt sich ein Teil des aus den
Gasaustrittsöffnungen austretenden Druckgases in der dadurch gebildeten Glocke an und bildet somit einen
Luftpolster unterhalb der vibrierenden elastischen Lippen. Dadurch entsteht eine nur unbedeutende Dämp- fung der Schwingungsmasse, wogegen diese Dämpfung bedeutend grösser ist, wenn die Ausweichbewegung der Lippen gegen den Flüssigkeitsdruck und damit gegen die grössere Trägheit der Flüssigkeit erfolgen müsste.
Eine weitere wesentliche Verbesserung lässt sich erreichen, wenn die elastischen Lippen ohne Vor- spannung in der Querrichtung des Troges eingebaut werden, wodurch auch bei unterschiedlicher Qualität des elastischen Lippenmaterials das für den Aufbau der Schwingungen erforderliche Druckgefälle konstant bleibt. Schliesslich wirkt es sich ebenfalls für einen gleichmässigen Luftaustritt über die gesamte Trog- länge besonders günstig aus, wenn die elastischen Lippen mit einer geringen Längsvorspannung von z. B. etwa 5% eingebaut werden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Belüftungseinrichtung, wie sie beispielsweise in der zu be- lüftenden Flüssigkeit eines Behälters angeordnet ist, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Belüftungstrog nach der Erfindung, Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt mit teilweiser Seitenansicht der Ausführung nach
Fig. 2.
Die Belüftungseinrichtung ist, vollkommen in die Flüssigkeit eingetaucht, in einem nicht dargestell- ten Belüftungsbecken oder Belüftungsbehälter angeordnet. Das zur Behandlung der Flüssigkeit verwendete
Druckgas wird über eine Hauptleitung l zugeführt und dann gegebenenfalls über Zweigleitungen 2 einzel- nen Belüftungseinrichtungen 3 zugeleitet.
Nach der Erfindung besteht jede Belüftungseinrichtung aus einem starren Trog 3, der z. B. aus Blech,
Kunststoff, keramischen Massen od. dgl. geformt und mit der offenen Seite nach unten gerichtet ist. Die
Stirnseiten des Troges können durch Platten 3a abgeschlossen sein. Die offene Seite des Troges 3 ist im
Falle des Ausführungsbeispieles durch eine elastische Platte 4 aus Gummi, elastischem Kunststoff od. dgl. abgedeckt und im mittleren Bereich in den Trog hineingezogen, so dass unter der Belüftungseinrichtung ein Hohlraum entsteht, der im Querschnitt etwa die Form einer Tauchglocke 5 aufweist.
Die elastischen
Ränder der Platte 4 liegen gegen die seitlichen Ränder der offenen Trogseite, die vorteilhaft nach aussen abgebogen sind, damit ein flächenhaftes Aneinanderliegen der elastischen und der starren Lippen erreicht wird, die zusammen die Gasaustrittsschlitze bilden. Damit die elastischen Lippen ohne Vorspannung ge- gen die starren Lippen liegen, ist der mittlere Bereich der elastischen Platte zwischen prismenartig abge- kantten Halteleisten 6 eingefasst, wie es in der Zeichnung in fig. 2 zu erkennen ist. Diese Halteleisten 6 können z. B. durch Stehbolzen 7 mit dem starren Trogkörper verbunden sein. Zum Erreichen einer Mon- tage mit geringer Längsvorspannung der elastischen Platte von z.
B. 5% sind wenigstens an den Enden der elastischen Platte 4 Anschlagleisten 8 od. dgl. fest aufgebracht, die sich gegen die Endflächen wenigstens einer Halteleiste, 6 legen, wobei der Abstand der Anschlagleisten 8 um das für die gewünschte Längsvorspannung erforderliche Mass kleiner gewählt wird als die Länge der Halteleiste 6 ; gegebenenfalls kann man auch noch weitere Anschlagleisten zwischen den beiden äusseren vorsehen, die dann z. B. in Schlit- ze der Halteleisten 6 einfassen.
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Im Betrieb einer derartigen Belüftungseinrichtung sammelt sich zu Beginn das über die Hauptleitung 1 und die Zweigleitungen 2 jedem Trog zugeführte Druckgas in dessen Innenraum an, u. zw. so lange, bis der Innendruck des Troges dem äusseren Flüssigkeitsdruck in Höhe der spaltförmigen Gasaustrittsschlitze übersteigt. In diesem Augenblick wird die elastische Lippe zur Seite gedrückt, so dass zwischem dem Innenraum des Troges und seiner Umgebung ein Druckausgleich stattfindet. Nach dem Druckausgleich schliessen sich die Gasaustrittsöffnungen, wobei sich der Vorgang bei laufendem Betrieb ständig wiederholt und die weiter oben angegebenen Belüftungswirkungen erreicht werden.
Zu Beginn des Betriebes sammelt sich ein Teil des aus den Gasaustrittsöffnungen austretenden Gases im Raum 5 an und bildet einen Gaspolster, welcher den Vibrationsbewegungen der elastischen Lippen einen weit geringeren Widerstand entgegensetzt als die Flüssigkeit.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum intermittierenden Eintragen von Gasen als möglichst filmartige Blasen in Flüssigkeiten, bestehend aus mindestens einem in der Flüssigkeit angeordneten, an eine Druckgasleitung angeschlossenen Tauchkörper mit einem oder mehreren Gasaustrittsschlitzen nach Patent Nr. 220559, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkörper aus einem starren Trog od. dgl. besteht und seine offene Seite durch einen Körper abgedeckt ist, dessen elastische Ränder gegen die starren Ränder der offenen Trogseite anliegen und mit diesen Gasustrittsschlitze bilden.