DE2603615A1

DE2603615A1 - Verfahren und vorrichtung zur buendelung von kunststoffgitter-roehren

Info

Publication number: DE2603615A1
Application number: DE19762603615
Authority: DE
Inventors: Masashi Kato
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-01-30
Filing date: 1976-01-30
Publication date: 1977-08-11
Also published as: DE2603615B2; DE2603615C3

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bündelung von
Kuntstoffgitt er-Röhren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bündelung einer Anzahl von Gitterröhren aus thermoplastischem Kunstharz zu einem zusammenhängenden Gitterwerk, wie sie insbesondere für biologische Abwasserreinigungssysteme Verwendung finden, in welchen die Fähigkeit aerober Mikroorganismen ausgenutzt wird, organische Stoffe in Verbindung mit Luft abzubauen. Derartige Gitterwerke lassen sich aber auch zur Wasserkühlung verwenden.
Mit Hilfe von haftenden Mikroorganismen läßt sich grundsätzlich eine sehr wirksame Abwasserreinigung erhalten. Zu den bekannten Systemen dieser Art gehören die Tropfkörperanlagen und die Tauchkörperanlagen. Beide Anlagesysteme haben einen großen Raumbedarf, aber einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad, sind mit hohen Konstruktions- und Wartungskosten verbunden und bringen unvermeidbare Umweltverschmutzungsprobleme mit sich.
Um diesen Problemen abzuhelfen, ist man dazu übergegangen, Kontaktbodenfilter aus Gitterröhrenverbänden aus Kunstharz zu verwenden, die in das Abwasser getaucht und wieder herausgezogen werden. Dadurch läßt sich das Gewicht der gesamten Installation verringern, und außerdem kann man auf diese Weise Kontaktbodenfilter mit beliebigem Durchmesser durch Bündelung einer entsprechenden Anzahl von Gitterröhren herstellen.
Außerdem haften die Mikroorganismen sehr gut an solchen Gittern, ohne von der Strömung des Abwassers weggerissen zu werden. Dadurch ergibt sich ein höherer Wirkungsgrad der Anlage.
Bei Drehung der Gitterröhren kann das durchtretende Licht auch selbst die innersten Teile der Gitterröhre erreichen, so daß auf diese Weise durch Photosynthese die Vermehrung der Mikroorganismen gefördert wird. Somit lassen sich durch derartige Röhrenbündel Abwasserreinigungsanlagen bauen, die für den Abbau von im Abwasser gelösten Nitriden und Phosphiden sorgen.
Bisher erfolgte jedoch die Herstellung derartiger Gitterwerke durch einfache Zusammenfassung der Gitterröhren zu einem Bündel und Verbindung mittels eines Klebemittels oder durch Verschweißung längs ihrer Tangenten oder an ihren Berührungspunkten.
Diese bisherigen Verfahren waren mit großem Arbeits- und Zeitaufwand und folglich hohen Lohnkosten verbunden, waren unergiebig und ermöglicHen nur die Herstellung von Röhrenbündeln, die in ihrer Gesamtheit unzureichende Festigkeit besaßen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirksames Bündlungsverfahren zu schaffen, mit welchem sich Gitterröhrenbündel hoher Biegefestigkeit erhalten lassen.
Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet 1durch Gegenüberstellung zweier Formteiles die auf ihren einander zugewandten Innenflächen mit ringförmigen, an ihren Tangentenpunkten ineinander übergehenden Nuten ausgebildet sind, durch Anordnung der erforderlichen Anzahl von Gitterröhren zwischen die Formteile, durch Einführung ihrer Enden in die Nuten in den Formteilen, durch Erwärmen der Formteile und anschließende Zueinanderbewegung der Formteile, so daß die in den Nuten der Formteile sitzenden Enden der Gitterröhren schmelzen, und durch Abkühlung der verschmolzenen Enden zum Aushärten, so daß sich an jedem Ende des erhaltenen Röhrenbündels ein einstückiger dicker Endwulst ergibt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, einer Bündlervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung; Fig. 2 eine Draufsicht auf das zugehörige Formteil; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines gemäß dem Verfahren nach der Erfindung erhältlichen Röhrenbündels; Fig. 4 eine Seitenansicht eines anderen, gemäß dem Verfahren nach der Erfindung erhältlichen Röhrenbündels; Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Teil einer gemäß dem Verfahren nach der Erfindung zu bündelnden Verbundröhre; Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht, zum Teil im Schnitt, eines gemäß dem Verfahren nach der Erfindung aus den Verbundröhren nach Fig. 5 erhältlichen Bündels; Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine andere Art einer zu bearbeitenden Verbundröhre.
Fig. 1 zeigt eine Bündlervorrichtung 11 mit zwei im Abstand einander gegenüberliegenden Formteilen 12, welche längs einer Anzahl von Führungen 13 hin- und herschiebbar sind.
Auf halbem Abstand zwischen den Formteilen 12 sind am Umfang der Vorrichtung Kontraktionselemente 14 verteilt, welche das eine Formteil um einen vorbestimmten Hub in Richtung des anderen Formteils ziehen und wieder zurückbewegen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform bestehen diese Kontraktionselemente 14 jeweils aus einem Zylinder 15, durch dessen Enden sich eine Kolbenstange 16 erstreckt, welche über einen Arbeitskolben 17 hin- und herbewegbar ist. Die Kolbenstangen 16 sind an ihren entgegengesetzten Enden an den Formteilen 12 befestigt. Statt der Zylinder lassen sich als Kontraktionselemente auch Spannschlösser oder dergleichen verwenden.
Die Formteile 12 sind an ihren einander zugewandten Innenflächen mit einer Anzahl von ringförmigen Nuten 18 ausgebildet, die kreisförmig angeordnet sind und zur Aufnahme der Enden der Gitterröhren A dienen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, gehen die ringförmigen Nuten 18 an ihren Tangenten ineinander über. Die Nutenweite übersteigt die Stärke der Gitterröhre A geringfügig.
Vorzugsweise haben die Gitterröhren A einen Durchmesser von 2 bis 7 cm, bei einer Faserstärke von 1 bis 3 mm und einer Maschenweite von 1 - 15 mm. Sie können auch vorteilhafterweise aus in nur einem Durchgang extrudiertem thermoplastischen Kunstharz hoher Festigkeit und Elastizität hergestellt sein.
Sobald die Enden der Gitterröhren A in den kreisförmigen Nuten 18 sitzen, werden sie im normteil 12 erhitzt und schmelzen darin, so daß sich ein dicker Endrand oder Wulst B ergibt, welcher mit dem Wulst der benachbarten Röhren verschmolzen ist.
Fig. 3 zeigt ein Röhrenbündel C, bestehend aus sechs Gitterröhren A, die achsparallel gebündelt sind, so daß sich ein Endgebilde mit sechsblättrigem Querschnitt ergibt.
Fig. 4 zeigt ein anderes Röhrenbündel, dessen Röhren A umfangsmäßig gegenüber der Achse des Bündels verdrallt sind. In diesem Fall müssen die Formteile 12 entsprechend der Form der aufzunehmenden Röhrenenden mit elliptischen Nuten 18 ausgebildet sein, die in dem einen Formteil gegenüber denen im anderen Formteil leicht versetzt angeordnet sind.
Obwohl die dargestellten Bündel stets aus sechs Röhren bestehen, lassen sich im Rahmen der Erfindung die Röhren auch in größerer oder kleinerer Zahl bündeln, je nach Verwendungszweck und zur Verfügung stehendem Raum.
Größere Röhrenbündel lassen sich auch herstellen, indem man z.B. sechs weiterer Röhrenbündel um ein Röhrenbündel nach Fig. 3 an ihren Berührungspunkten verschmilzt. Die Gitterröhren A lassen sich auch mit einer Röhre in der Mitte zusammenbündeln, so daß kein freier Zwischenraum wie bei der Darstellung in Fig. 3 verbleibt. Ebensogut können sie auch nebeneinander in einer geradlinigen Reihenfolge miteinander verbunden werden. Anordnungen dieser Art erfordern eine entsprechende änderung der Nuten in den Formteilen.
Die Bündlervorrichtung 11 läßt sich entweder seitlich verschieben oder umdrehen. Nahe dem einen Formteil 12 ist eine Heizvorrichtung 19 vorgesehen, während das andere Formteil mit einer (nicht dargestellten) Kühlvorricbtung zusammenwirkt.
Zur Durchführung des Verfahrens werden die Formteile 12 über die Kontraktionselemente 14 zunächst auf größten Abstand auseinandergescboben. Eine vorbexetnmmte Anzahl von Gitterröhren A wird auf eine dem Abstand zwischen den Formteilen 12 entsprechende Ikinge #urechtgeschnitten und in Kreisanordnung zwischen diese durch Einsetzen ihrer Enden in die Nuten 18 in den zwei gegenüberliegenden Formteilen 12 eingeführt Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird die Reizvorrichtung 19 angeschaltet, um das benachbarte Formteil 12 zu erwarmen.
Sobald dieses die Schmelztemperatur für die Gitterröhren erleicht hat, werden die Kontraktionselemente 14 betätigt, so daß die Xolbenstange 16 das mit ihnen verbundene, erwärmte Formteil 12 um einen bestimmten Betrag in Richtung des anderen Formteils ziehen.
Durch diese auf das erwärmte Formteil wirkende Zugkraft schmilzt das E nde jeder Gitterröhre A über eine der Bewegungsstrecke des Formteils entsprechende Länge, und die Schmelze läuft in die Nuten 18. Da jede Nut 18 mit den benachbarten Nuten in Verbindung steht, vermengt sich das gesobmolzene Rarz der einen Röhre mit dem der benachbarten Röhren, so daß sich ein einstückiger Endrand ergibt.
Die Bundlervorrichtung 11 wird nun umgedreht, so daß das andere Formteil durch die Heizvorrichtung erwarmt und das bereits erwärmte Formteil durch die Xühlvorrichtung abgekühlt werden kann. Das zweite Formteil wird nun auf die gleiche Weise erwärmt und wieder abgekühlt wie vorstehend beschrieben.
Die Formteile 12 werden dann über die Kontraktionselemente 14 auseinandergeschoben und damit von den Röhrenenden abgehoben, und man erhalt ein Rohrenbündel C mit einem einstückigen wulst B an jedem Ende.
Ein derartiges Röhrenbündel C wird leicht verdrallt auf eine Drehwelle montiert u# horizontal in ein Abwasserbecken derart eingebaut, daß die Gitterröhren mit ihren einem Ende in das Abwasser tauchen und mit ihrem anderen Ende wieder an die Luft kommen, so daß die an den Röhren haftenden Mikroorganismen die durch Eintauchen in das Abwasser adsorbierten Schmutzstoffe abbauen können.
Die Röhrenbündel C lassen sich nicht nur in solchen drehbaren Tauchkörperanlagen verwenden, sondern auch in einer feststehenden Tauchkörperanlage, in der sie ortsfest in ein mit einem z.B. über ein Rührwerk belüftetes Abwasserbecken tauchen und von dem Abwasser durchströmt werden. Bei dieser Anlage brauchen die Gitterröhren nicht in kreisförmiger Anordnung gebündelt zu sein, sondern können auch ein Vieleck entsprechend der Form des Abwasserbeckens bilden.
Röhrenbündel C lassen sich auch zur Wasserkühlung in der gleichen Anordnung wie bei der beweglichen Tauchkörperanlage verwenden. Sowie die Gitterröhren wieder aus dem Wasser an die Luft kommen, bilden sie Wassertunnel, da an ihren Maschen Wasser haften bleibt. Natürliche oder zwangsläufige, durch Gebläse erzeugte Strömung großer Luftvolumen durch diese Wassertunnel läßt einen Teil des in den Maschen haftenden Wassers verdunsten, wodurch dem übrigen Wasser Wärme entzogen wird.
Durch Wiederholung dieses Vorganges kühlt sich das Wasser allmählich ab.
Fig. 5 und 7 zeigen Verbundgitterröhren D.
Die Gitterröhre D besteht aus thermoplastischem Kunstharz, z.B. aus extrudiertem Polyäthylen hoher Festigkeit. Aus diesem Material hergestellte Gitterröhren sind aber selbst nach dem Aushärten noch zu nachgiebig und verformbar. Bei einer mehrstufigen Abwasserreinigungsanlage (in drei Stufen oder mehr) oder für Wasserkühlanlagen, welche eine sehr viel größere Kontaktoberfläche erfordern, müssen die Gitterröhren einen kleineren Durchmesser haben und aus dünneren Fasern bestehen.
Derartige Gitterröhren aus Kunstharz neigen jedoch leicht zu unerwünschter Verformung und Biegsamkeit. Dadurch sind der zu bündelnden Länge solcher Gitterröhren Grenzen gesetzt. Je kürzer jedoch die Röhren sind, desto mehr Röhren müssen gebündelt werden, um die erforderliche Kontaktoberfläche zu erhalten.
Folglich werden auch um so mehr Halterungen für die Gitterröhren benötigt. Ihre Bündelung ist folglich mit größerem Arbeitsaufwand und höheren Kosten verbunden. Die Verwendung dickerer Fasern würde zwar die Verformbarkeit der Gitterröhren verringern, aber nicht deren Biegsamkeit, es sei denn, der Durchmesser der Röhren würde vergrößert. Durch größeren Röhrendurchmesser ergeben sich nicht nur erhöhte Materialkosten, sondern verkleinert sich schließlich wieder die Kontaktoberfläche.
Um diese Nachteile auszuschalten, werden Verbundgitterröhren verwendet. Durch Verwendungderartiger Röhren lassen sich Röhrenbündel geringerer Verformbarkeit und Biegsamkeit aber sehr viel größerer Kontaktoberfläche aus dem gleichen Material herstellen, ohne daß der Faserdurchmesser oder der Röhrendurchmesser vergrößert zu werden braucht. Somit lassen sich auch Röhrenbündel großer Länge herstellen, was die Anzahl der erforderlichen Halter verringert und damit die Bündelungsarbeit vereinfacht, wobei eine größere Bündelfestigkeit gewährleistet ist.
In Fig. 5 bis 7 ist E eine kurze Röhre, die sich durch Schneiden einer Gitterröhre geringen Durchmessers in entsprechende Stücke ergibt, so daß sie nicht mehr so biegsam ist. Die Länge eines solchen Stückes hängt vom Durchmesser der jeweiligen Röhre ab. Vorzugsweise hat die kurze Röhre eine nicht mehr biegsame Länge.
Die kurze Röhre ist an ihren entgegengesetzten Enden E# leicht ausgestulpt. Diese Stulpung läßt sich durch Aufziehen des Röhrenendes über ein- konisches Reißformteil erreichen.
Mehrere solcher kurzer Röhren E werden in eine längere und breitere Gitterröhre F aus dem gleichen Material eingeführt, deren Innendurchmesser im wesentlichen dem Außendurcbmesser der kurzen Röhre an ihren ausgestulpten Enden entspricht oder geringfügig kleiner als dieser ist.
Die kurzen Röhren s werden in der langen Röhre F endweise aneinander gereiht, wie aus Fig. 5 ersichtlich. Die jeweils letzte kurze Röhre E an jedem Ende der langen Röhre F wird an ihrem äußeren Ende mit dieser verbunden, damit sie sich von dieser nicht lösen kann. Diese Verbindung erfolgt entweder durch Heißsiegeln der kurzen Röhren gegen die lange Röhre, wie in Fig. 5 gezeigt, oder aber durch Reißsiegeln eines ringförmigen Innenvorsprungs B' der langen Röhre F und des äußeren Endes der kurzen Röhre, wie in Fig. 7 gezeigt.
Diese Verbindung reicht aus, um alle Übrigen kurzen Röhren E innerhalb der langen Röhre B zu sichern, ohne dass die endweise aneinandergrenzenden kurzen Röhren an ihren ausgestup ten Enden miteinander verschweißt zu werden brauchen. Sie werden lediglich aufeinandergesetzt.
Fig. 6 zeigt ein Röhrenbündel C' aus sechs Verbundgitterröhren D, welche an ihren Enden mit der Bündlervorrichtung 11 zu einem einstückigen Endwulst B verschweißt wurden. Dank der kurzen Innenröhren ist die lange Außenröhre sehr viel weniger biegsam. Ein Gitterröhrenbündel geringer Verformbarkeit und sehr viel größerer Oberfläche läßt sich somit aus üblichen Gitterröhren aus Kunstharz herstellen, ohne daß zu diesem Zweck der Durchmesser oder die Faserstärke erhöht werden muß.
Diese erhöhte Biegefestigkeit läßt auch größere Längen eines solchen Röhrenbündels zu, mit dessen Hilfe sich eine kompakte, raumgedrängte Tauchkörperanlage bauen läßt. Die kurzen Röhren brauchen lediglich in die lange Röhre eingebracht zu werden, wobei sich im wesentlichen die gleiche Wirkung ergibt, als wenn sie an ihren Enden verbunden wären. Da dies nicht der Fall ist, bleiben die Maschen an ihren ausgestulpten Enden bestehen und lassen das Abwasser ungehindert durchströmen.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, läßt sich gemäß dem Verfahren nach der Erfindung eine Vielzahl von Gitterröhren auf einfache Weise zu einem Röhrenverbund durch wenige Verfahrensschritte zusammenfassen, wobei eine höhere Anzahl von zu bündelnden Gitterröhren die Wirksamkeit des Verfahrens nicht beeinträchtigt.
Das erhältliche Röhrenbündel besitzt große Festigkeit, da es an jedem Ende einen einstückigen dicken Wulst besitzt.

Claims

Patentansrrüche Verfahren zur Bündelung einer Anzahl von Gitterröhren aus thermoplastischem Kunstharz zu einem fest zusammenhängenden Gitterwerk9 gekennzeichnet durch Gegenüberstellung zweier Formteile (12), die auf ihren einander zugewandten Innenflächen mit ringförmigen, an ihren ##angentenpunkten ineinander übergehenden Nuten (18) ausgebildet sind, durch Anordnung der erforderlichen Anzahl von Gitterröhren (A) zwischen die Formteile (12), durch Einführen ihrer Enden in die Nuten (18) in den Formteilen (12), durch Erwärmung der Formteile und anschließende Zueinanderbewegung der Formteile (12), so daß die in den Nuten der Formteile (12) sitzenden Enden der Gitterröhren schmelzen, und durch Abkühlung der verschmolzenen Enden zum Aushärten, so daß sich an jedem Ende des erhaltenen Röhrenbündels ein einstückiger dicker Endwulst ergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bündelung von Gitterröhren mit einer gewissen Verdrallung um die Bündelachse die zwei Formteile derart angeordnet werden, daß die Nuten des einen Formteils gegenüber dem des anderen Formteils versetzt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verbundgitterröhren (D) gebündelt werden, welche aus langen äußeren Gitterröhren (F) bestehen, in welchen kürzere Gitterröhren (s) mit ausgestulpten Enden endweise aufeinander angeordnet sind, wobei die kürzeren Gitterröhren endseitig am Innenumfang der äußeren Gitterröhre befestigt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils letzten kursen Gitterröhren mit dem Innenumfang des äußeren Gitterrohres unter Einwirkung von Hitze verbunden werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander gegenüberliegende Formteile (12) in Führungen (13) gefu~hrt und über Eontraktionselemente (14) gegenläufig belegbar sind und daß die Formteile an ihren gegenüberliegenden Seiten Nuten (18) zur Aufnahme von Enden von Gitterröhren gL) aufweisen0
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontraktionselemente aus jeweils einer Kolben-Zylinder-Einheit (14, 16, 17) bestehen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formteil (12) mit einer Heizvorrichtung (19) und das andere Formteil (12) mit einer Kühlvorrichtung versehen ist.