DE2559235B2 - Begasungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Begasungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vergleichbare Vorrichtungen sind beispielsweise aus den DE-PS 17 82 485 und 9 08 968 bekannt. Sie besitzen Umwälzorgane, die unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit arbeiten, in diese Gas eintragen und beide Medien kräftig umwälzen. Man benutzt solche Umwälzbelüfter, um Wasser, Abwasser, Abwasserschlamm, Flüssigmist und Substrate mit großem Gehalt an organischen Stoffen umzuwälzen und mit Luft oder anderen Gasen anzureichern. Es werden also flüssige Medien mit gelösten und suspendierten Stoffen unterschiedlichster Zusammensetzung durch Eintrag von Gas in den geförderten Flüssigkeitsstrom behandelt, so daß physikalische, chemische und/oder biochemische Reaktionen ausgelöst und durchgeführt werden können, z.B. Ausschäumen kolloidaler und suspendierter Stoff, Neutralisieren von Alkalien durch Begasung mit Rauchgas, Kntkarbonisieren von sauren Wässern, Oxidierung und damit Abbau vorhandener organischer Sloffe durch exotherm verlaufende biochemische Reaktionen.

Übliche Umwälzbelüfter haben ein stumpf endigendes Tauchrohr, unter dein sich in g- 'ingem Abstand ein Belüftungsrotor befindet. Dieser wird von einem Motor angetrieben, der oberhalb des Tauch- bzw. Ansaugerohres sitzt. Die angetriebene Welle halten den Rotor, der eine Platte oder Scheibe aufweisen kann, die an beiden Seiten radiale Förderschaufeln trägt. Der von dem umlaufenden Rotor radial nach außen geförderte Flüssigkeitsstrom erzeugt an einem Spalt zwischen Tauchrohrende und Rotor-Scheibe einen .Unterdruck; dadurch wird über das Tauchrohr Gas angesaug. und im

ίο Flüssigkeitsstrom verteilt'

Die vom Rotor bewegte Flüssigkeit tritt an dessen Umfang mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit radial aus, wobei das angesaugte Gas aufperlt. Die zunächst tellerförmige radial Strömung wird dadurch

υ rasch schirm- oder schüsselartig nach oben abgedrängt, was die Kontaktzeit des Gases mit der Flüssigkeit verkürzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern, daß die Kontaktzeit des Gases mit der Flüssigkeit verlängert wird, <Jaß die Radialströrming in tiefer Lage flach verläuft, daß sie in ihrer Richtung stabilisiert und ihre Unterwasser-Wurfweite vergrößert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Durch die hier vorgesehenen Leilffc-chen wird die (bei herkömmlichen Umwälzbelüftern) aufsteigende Teilerströmung in die Horizontale umgelenkt und in dieser Richtung stabilisiert. Die sich beim Umlenkvorgang bildenden zusätzlichen Wirbel verkleinern die im Flüssigkeitsstrom angesaugten Gasblasen und geben ihnen damit eine für den weiteren Transport und den Gasübergang günstigere Größe. Dank der Verlängerung des gemeinsamen Fließweges von Flüssigkeit und Gasbläschen steigt die Kontaktzeit an. Die effektiv größere Oberfläche des eingetragenen Gasvolumens vergrößert die Reaktionsfläche, wodurch die Ausnutzung der wirksamen Bestandteile im Ansauggas erheblich verbessert wird.

*o Zwar ist es bei Oberflächcnbefüftern (CH-PS 4 78 719) bekannt, an einem torusförmigen Rotor, der nur auf der konvexen Oberseite beschaufelt ist, oben T-förmige, ebenfalls gekrümmte Querstege vorzusehen. Sie reichen mit zunehmender Breite von innen nach außen über die gesamte Radialerstreckung der flüssigkeitsfördernden Schaufeln, die aber — ebenso wie die Querstege — radial am Rotorkörper endigen. Sonst allseits geschlossene Schaufelkanäle erhalten durch die Querstege schlitzaruge Öffnungen, was dazu dienen soll, beim Einsatz in stark verschmutzten Flüssigkeiten die Verstopfungsgefahr des Oberflächenbelüfters zu vermeiden oder zu verringern. Diese Konstruktion kann aber keinen Beitrag zur Lösung der anmeldungsgemäßen Aufgabe leisten, zumal die Oberflächenbelüfter auf der Rotoroberseite Flüssigkeit möglichst weit nach oben auswerfen, was beim erfindungsgemäßen Umwälzbelüfter äußerst nachteilig wäre.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5. Die hier angegebenen Merkmale fördern den Strömungsaustritt gerade auch bei viskosen oder Dickstöffe enthaltenden Flüssigkeiten, z. B. Flüssigmist oder Abwasserschlamm. Die gebildeten .Schaufelkanäle sind in Längsrichtung bereichsweise offen, so daß auch grobe mechanische

^ft' Verunreinigungen mitgerissen werden und ein Festsetzen nicht stattfinden kann. Insbesondere gleiten die Verunreinigungen an in Rotordrehrichtung nach vorne verlaufende!!, vorzugsweise sichelförmig radial verlän-

gerten Leitflächen stets nach außen ab. Deren freie Kontur kann vorteilhaft zum Zentrumsstrahl jeweils einen spitzen Winkel einschließen. Insgesamt ergibt sich über dem mit Gasblasen angereicherten Grundstrom eine weitere, sehr dünne, obere Schirmströmung, die von den Gasblasen erst durchbrochen werden kann, wenn ihre Steigkraft die horizontale Förderkraft der Tellerströmung übersteigt. Die Kontaktzeit zwischen den beiden Medien wird mithin beachtlich verlängert.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine vertikale Schnittansicht eines Umwälzbelüfters und

F i g. 2 eine axiale gasseitige Ansicht auf einen Rotor.

Die Belüftungsvorrichtung t ist auf einer von Profilträgern gebildeten Brücke 2 in der Mitte eines (nicht dargestellten) runden oder quadratischen Behälters für die zu belüftende Flüssigkeit gehalten. Die Vorrichtung 1 besteht aus einem Tauchrohr 3 mit einer konzentrisch darin angeordneten Welle 4. einem Antriebsmotor 5 und einem Rotor 6. Das Tauchrohr 3 endigt frei in der Atmosphäre, so daß Luft ungehindert angesaugt werden kanu. Der Rotor 6 weist oberhalb und unterhalb eines strömtingsgünstig gestalteten Radscheibenkörpers 7 Schaufeln 8 und 9 auf, von denen die oberen Luft und die unteren Flüssigkeit fördern. Die Schaufeln 8, 9 erstrecken sich radial über die Außenkontur des Radi.cheibenkörpers 7 hinaus. Wenigstens in dem über die Radscheibe überstehenden Bereich sind die Schaufeln 9 mit den Schaufeln 8 deckungsgleich angeordnet und bilden in diesem Bereich gewissermaßen eine einheitliche Schaufel.

Beim Umlauf des Rotors 6 (Drehrichtungspfeil 16) wird axial an der Beschaufelung Flüssigkeit angesaugt (Pfeil 10), im Rotor beschleunigt und radial in einer Tellerströmung aus dem Rotor ausgeworfen. Beim Vorbeistreichen der Flüssigkeit am äußeren Rand der Radscheibe wird — unterstützt durch die Förderwirkung der Sc'iaufeln 8 — aus dem Rohr 3 Luft durch Injektorwirkung angesaugt und in der Flüssigkeil feinblasig dispergiert

In dem über die Radscheibe überstehenden Bertich der Schaufeln 8 sind kurze Leitflächen 11 (obere Hälfte in Fig,2 bzw- linke Hälfte in Fig, 1) oder längere Leitflächen Ua (Fig.2 unten bzw. Fig. 1 rechts) angeordnet. Sie erstrecken sich nur einseitig von den Schaufeln in Drehrichtung (Pfeil 16) nach vorn und reichen nicht bis zur benachbarten Schaufel. Vielmehr ist überall bewußt eine durchgehtnde öffnung (Abstand A) gelassen, um auch grobe mechanische Verunreinigungen durch den Schaufelkanal hindurchreißen zu können und ihn stets frei von Verunreinigungen zu halten. Die freie Kontur 12 der Leitflächen ist so gestaltet, daß der zu einem beliebigen Punkt 12' : .ontur gezogene Zentrumsstrahl 13 mit der Tangente 14 zu 12' einen spitzen Winkel α einschließt Dadurch ist die Kontur 12 für leicht anhängendes Material abweisend und bleibt stets frei.

Der Zweck der kurzen Leitflächen. 11 liegt darin, die von der flüssigen Rotorströmung mitgerissene Luft nicht durch Auftriebskräfte sofort wieder entweichen zu lassen, sondern den dispergierten Li'ftbläschen wenigstens für eine etwas längere Distanz Ue Strömungsrichtung der Radialströmung (Pfeil 15) aufzuzwingen. Hierdurch wird die Kontaktzeit der Gasbläschen mit der Flüssigkeit insbesondere im feinblasigen Zustand erhöht und bei gleicher Antriebsleistung ein besserer Übergang der wirksamen Bestandteile im angesaugten Gas erzielt, wie O₂ in der Luft, CO₂ im Rauchgas oder O₃ in der ozonisierten Luft. Außerdem wird die Radialströmung 15 nicht so stark nach oben abgedrängt; sie kann leichter in weniger oberflächennahe Schichten gelangen.

Die Kontaktzeit der gasförmigen und flüssigen Medien wird noch mehr verlängert, indem die horizontalen Leitflächen 11 sichelartig zu den Leitflächen Ha verlängert werden und dadurch der mit Gasb'asen angereicherte Strom 15 schirmartig durch einen dünnen, blasenfreien Strom 15a überdeckt wird. Sein großer Horizontalimpuls verhindert die Herauslösung der Gasblasen aus dem darunter sich bewegenden Flüssigkeitsstrom. Der sich mit großer Geschwindigkeit ausweitende Abdeckstrom kann erst von den Gasblasen durchbrochen werden, wenn ihre Steigkraft größer ist als der Horixontalimpuls des dünnen Tellerstromes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verrichtung zur Begasung von Flüssigkeit mit einem völlig in die Flüssigkeit eingetauchten, um eine senkrechte Drehachse angetriebenen, förderwirksamen Rotor, der nach Art eines doppelflutigen, radial durchströmten Pumpen- bzw. Gebläserades einen Radscheibenkörper mit auf beiden gegenüberliegenden Stirnseiten angeordneten Förderschaufeln aufweist, die sich radial über die Außenkontur des ⁿ idscheibenkörpers hinauserstrecken, und der auf der dem Flüssigkeitsspiegel zugekehrten Seite über ein Tauchrohr Gas, wie Luft, Rauchgas, ozonisierte Luft, und auf der gegenüberliegenden Rotorseite Flüssigkeit aus der Umgebung des Rotors ansaugt und beide Medien am Rotoraustritt dispergiert, dadurch gekennzeichnet, daß an den gasseitigen, dem Flüssigkeitsspiegel zugekehrten Stirnkante;« der Schaufeln (8) wenigstens in dem radial über den Rsdscheibenkörper (7) überstehenden Bereich achssenkrecht laufende Leitflächen (i 1) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (11) in Umfangsrichtung kürzer sind als der Abstand benachbarter Schaufeln (8).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (11) in Drehrichtung (16) des Rotors (6) sich nach vorne erstrecken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (U) sichelförmig radial nach außen übet die Schaufelspitzen hinaus verlängert sind (Leitilächenteile 11aJl

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Kontur (12) der Leitflächen (11,11 ajderart gestaltet ist, daß sie einen spitzen Winkel (α) mit einem zu dem jeweiligen Konturenpunkt (12') gezogenen Zentrumsstrahl (13) einschließt.