DE29714917U1

DE29714917U1 - Wasserbelüfter

Info

Publication number: DE29714917U1
Application number: DE29714917U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2007-08-21

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Wasserbelüfter, mit dem Luft oder Sauerstoff unter Anwendung eines möglichst geringen Druckes rotierend im Wasser verteilt wird.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 195 39 121 ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einleiten eines Gases in eine Flüssigkeit bekannt, bei dem ein unter Atmosphärendruck stehendes Gas durch ein über die Flüssigkeitsoberfläche hinausragendes Gasrohr mittels einer unter der Flüssigkeitsoberfläche aufgestellten, luftfördernden Turbine angesaugt und unter Anwendung eines Druckes, der im Gleichgewicht mit oder nur geringfügig höher als der hydrostatische Druck an der Grenzfläche Gas/Flüssigkeit ist, durch die Turbine rotierend in der Flüssigkeit verteilt wird.

Dieses bekannte Verfahren benutzt die Erkenntnis, daß eine weitgehende Absorption von Luft oder Sauerstoff in einer Flüssigkeit wie Wasser nur dann zu erreichen ist, wenn den Gasbläschen ausreichend Zeit für einen innigen Kontakt mit der Flüssigkeit gegeben wird. Eine gute Belüftung von Wasser ist nur dann zu erreichen, wenn das Luftbläschen nicht zu schnell an die Wasseroberfläche steigt, sondern möglichst lange in der Flüssigkeit schwebt, damit genügend Gelegenheit für einen Stoffaustausch zwischen Gas- und Flüssigkeitsphase besteht. Eine ausreichende Verweilzeit des Gasbläschens ist nur dann möglich, wenn das frischgebildete Gasbläschen etwa den

19.08.97

_ 2 - KEIL&SCHAAFHAUSEX

PATENTANWÄLTE

gleichen Innendruck hat, wie der von außen auf dem Bläschen lastende hydrostatische Druck. Dann schwebt das Luftbläschen nämlich ohne Volumenvergrößerung und ohne Erhöhung seines Auftriebs so lange in der Flüssigkeit, bis die Sättigungskonzentration des Wassers für Luft oder Sauerstoff erreicht ist. Bei dem Verfahren der deutschen Offenlegungsschrift 195 39 121 wird deshalb die Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine so eingestellt, daß die angesaugte Luft oder der Sauerstoff unter einem Druck steht, der gerade ausreicht, um das Eindringen der Flüssigkeit von außen in die Turbine zu verhindern und eine Absorption des Gases in der Flüssigkeit zu ermöglichen. Die dabei von der Turbine an die Flüssigkeit abgegebenen Gasbläschen haben von Anfang an einen Innendruck, der gleich dem hydrostatischen Druck der sie umgebenden Flüssigkeit ist.

Deshalb schweben sie in der Flüssigkeit oder steigen allenfalls ganz langsam an die Flüssigkeitsoberfläche, wodurch genügend Zeit für eine Absorption des eingeleiteten Gases bis zur Sättigungskonzentratxon in der Flüssigkeit besteht.

Mit diesem Verfahren können sauerstoffarme Abwässer belüftet werden, so daß deren biologische Regeneration ermöglicht wird.

Es wurde nun gefunden, daß die aus der deutschen Offenlegungsschrift 195 39 121 bekannte Vorrichtung zum Einleiten eines Gases in eine Flüssigkeit erheblich verbessert werden kann, wenn das Saugrohr mit einer Vorrichtung zur Steuerung der angesaugten Luftmenge ausgerüstet ist. Ganz besonders vorteilhaft ist ein Wasserbelüfter, der eine Vorrichtung zur Steuerung der angesaugten Luftmenge enthält, die eine stufenlose Verminderung oder Erhöhung der angesaugten Luftmenge gestattet.

Die Steuerung der angesaugten Luftmenge kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Sie kann beispielsweise dadurch vorgenommen werden, daß das Saugrohr mit einer Vorrichtung

19.08.97

- 3 - KEIL&SCHAAFHAUSEX

PAT-ENTANWÄLTE

versehen wird, die eine Verengung oder Erweiterung des Durchmessers der oberen Einlaßöffnung des Saugrohres ermöglicht. Hierfür eignen sich eine Lochblende oder ein Drosselventil, die stufenlos einstellbar sind und damit die Menge der in das Saugrohr eintretenden Luft oder des Sauerstoffs regulieren können.

Es ist jedoch auch möglich, die Menge der angesaugten Luft durch eine Vorrichtung zu steuern, die eine Verengung oder Erweiterung des Durchmessers des Saugrohres ermöglicht. Hierfür ist es erforderlich, das Saugrohr aus einem flexiblen Schlauchmaterial herzustellen. Dann kann der von außen auf das Saugrohr einwirkende Druck den Durchmesser des Saugrohres vermindern. Der Außendruck kann entweder durch ein komprimiertes Gas oder durch eine Abklemmvorrichtung erzeugt werden.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wasserbelüfter, bei dem durch einen von außen einwirkenden Gasdruck der Durchmesser des Saugrohres stufenlos verringert werden kann.

Zu erkennen ist das Saugrohr 1, das entweder als Ganzes aus einem flexiblen Schlauchmaterial oder aus einem starren, durch ein flexibles Zwischenstück, zum Beispiel einen Druckschlauch 3 unterbrochenen Material besteht. Der zur Steuerung des Durchmessers des Saugrohres vorgesehene Abschnitt kann dabei von einem Druckgehäuse 2 umgeben sein, das mit einem Luftpolster 4 den Schlauch umgibt und durch das Ventil 5 eine Steuerung des Luftdruckes in dem Druckgehäuse gestattet. Das Saugrohr 1 ist über dem Laufrad der Turbine 6 angeordnet, welches von einem in einem Betonsockel 8 verankerten Tauchmotor 7 angetrieben wird. Ebenfalls angezeigt ist die Wasserlinie 9.

19.08.97

_ 4 _ KEIL&SCHAAFHAUSEN

PATENTANWÄLTE

Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der luftfördernden Turbine, wobei außer dem inneren Laufrad der Turbine 6 auch noch ein durch einen Zwischenraum abgetrenntes äußeres Laufrad der Turbine vorgesehen ist. Inneres und äußeres Laufrad sind lösbar miteinander verbunden, können also entweder mit gleicher Geschwindigkeit laufen, könen aber auch voneinander getrennt sein und dann mit unterschiedlichen Umlaufgeschwindigkeiten arbeiten.

Der besondere Vorteil der mit einem inneren Laufrad 6 und einem äußeren Laufrad 10 ausgestatteten Doppelturbine ist darin zu sehen, daß die aus dem inneren Laufrad 6 austretenden Luftbläschen zusammen mit der nach oben nachströmenden Flüssigkeit sofort vom äußeren Laufrad 10 angesaugt und ohne Druckanwendung in einem weiten Bereich im Wasser verteilt werden. Durch die Rotation des äußeren Laufrades 14 entsteht an der Grenzfläche Luft/Wasser eine erhebliche Sogwirkung, die den Übertritt der Luftbläschen in die Wasserphase erheblich erleichtert.

Der erfindungsgemäße Wasserbelüfter hat gegenüber den bereits bekannten Wasserbelüftern den Vorteil, daß bei einer Verminderung der in das Saugrohr eintretenden Luft- oder Sauerstoffmenge in Folge einer Verengung der Einlaßöffnung oder des Durchmessers des Saugrohres und gleichbleibender Rotationsgeschwindigkeit des Laufrades der Turbine im Saugrohr ein unter dem Atmosphärendruck liegender Gasdruck entsteht. Das hat zur Folge, daß die von dem Laufrad in das Wasser beförderten Luft- oder Sauerstoffbläschen von Anfang an einen geringeren Innendruck aufweisen als Luftbläschen, die aus einem unter Atmosphärendruck stehenden Gas erzeugt werden. Da die Absorption von Luft oder Sauerstoff im Wasser um so nachhaltiger ist, je länger die Gasbläschen im Wasser schweben, und diese Zeitdauer um so länger ist, je geringer der Innendruck der Luft- oder Sauerstoffbläschen ist, wird

19.08.97

_ 5 - Keil&Schaafmausen

PATENTANWÄLTE

durch die Steuerung der durch das Saugrohr angesaugten Luftmenge die Wirksamkeit des Wasserbelüfters erheblich erhöht.

Für eine gleichmäßige Belüftungsleistung des erfindungsgemäßen Wasserbelüfters ist es besonders vorteilhaft, den im Saugrohr herrschenden Luftdruck mittels einer automatischen Steuereinrichtung auf einen gleichbleibenden, unter dem Atmosphärendruck liegenden Druck einzustellen, weil dann auch der Innendruck der erzeugten Luftbläschen und damit die vom Wasser aufgenommene Luft- oder Sauerstoffmenge konstant bleibt. Die automatische Steuereinrichtung bewirkt, daß durch teilweises Öffnen oder Schließen der oberen Einlaßöffnung oder des Durchmessers des Saugrohres nur so viel Luft oder Sauerstoff aufgenommen wird, wie es zur Aufrechterhaltung eines optimalen Unterdrucks im Saugrohr erforderlich ist.

19.08.97

_ 6 - KEIL&SCHAAFHAUSEN

PATENTANWÄLTE

Bezugszeichenliste:

1 Saugrohr

2 Druckgehäuse

3 Druckschlauch

4 Luftpolster

5 Ventil

6 Laufrad der Turbine

7 Tauchmotor

8 Betonsockel

9 Wasserlinie

äußeres Laufrad der Turbine

19.08.97

Claims

_ 7 _ KEIL&SCHAAFHAUSEN

PATENTANWÄLTE

Schutzansprüche:

1. Wasserbelüfter bestehend aus mindestens einem über die Wasseroberfläche hinausragenden Saugrohr (1), das mit einer unter der Wasseroberfläche aufgestellten, die Verteilung der angesaugten Luft im Wasser dienenden Turbine (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr mit einer Vorrichtung zur Steuerung der angesaugten Luftmenge ausgerüstet ist.

2. Wasserbelüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Steuerung der angesaugten Luftmenge eine stufenlose Verminderung oder Erhöhung der angesaugten Luftmenge gestattet.

3. Wasserbelüfter nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der angesaugten Luftmenge durch eine Vorrichtung erfolgt, die eine Verengung oder Erweiterung des Durchmessers der oberen Einlaßöffnung des Saugrohres ermöglicht.

4. Wasserbelüfter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der oberen Einlaßöffnung des Saugrohres durch eine Lochblende oder ein Drosselventil stufenlos einstellbar ist.

5. Wasserbelüfter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der angesaugten Luftmenge durch eine Vorrichtung erfolgt, die eine Verengung oder Erweiterung des Durchmessers des Saugrohres ermöglicht.

6. Wasserbelüfter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des aus einem flexiblen Material bestehen-

19.08.97

PATENTANWÄLTE

den Saugrohres durch von außen auf das Saugrohr einwirkenden Druck vermindert werden kann.

7. Wasserbelüfter nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des flexiblen Saugrohres durch eine Abklemmvorrichtung vermindert werden kann.

8. Wasserbelüfter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer automatischen Steuereinrichtung im Saugrohr ein unter dem Atmosphärendruck liegender, gleichbleibender Luftdruck einstellbar ist.

19.08.97