DE3407834A1 - Einrichtung zum mischen eines fremdgases oder eines fremdgases und einer fremdfluessigkeit mit einer aufnahmefluessigkeit - Google Patents

Einrichtung zum mischen eines fremdgases oder eines fremdgases und einer fremdfluessigkeit mit einer aufnahmefluessigkeit

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DE3407834A1 DE19843407834 DE3407834A DE3407834A1 DE 3407834 A1 DE3407834 A1 DE 3407834A1 DE 19843407834 DE19843407834 DE 19843407834 DE 3407834 A DE3407834 A DE 3407834A DE 3407834 A1 DE3407834 A1 DE 3407834A1
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Description

  • Einrichtung zum Mischen eines Fremdgases oder eines
  • Fremdgases und einer Fremdflüssigkeit mit einer Aufnahmeflüssigkeit Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Einführen eines Fremdgases oder eines Fremdgases und einer Fremdflüssigkeit in eine Aufnahmeflüssigkeit, und zum intensiven Mischen des Fremdgases bzw. des Fremdgases und der Fremdflüssigkeit mit der Aufnahmeflüssigkeit.
  • Eine Einrichtung für den obigen Zweck ist in der HU-PS 180 647 dargestellt. Diese Einrichtung weist einen im Betriebszustand in der Flüssigkeit eingetauchten rotierenden Teil und einen mit diesem Teil gekoppelten Motor auf. Der rotierende Teil ist durch ein Laufrad - mit zweckmäßig vertikaler Wellenanordnung - und mit je einer unteren und oberen Flügelreihe ausgeführt. Die obere Flügelreihe verfügt über eine mit einem Gasansaugrohr verbundene axiale Ansaugöffnung und eine mit dieser Ansaugöffnung verbundene radiale Gasaustrittsöffnung. Im Bereich der unteren Flügelreihe sind je eine radiale Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung zwischen den benachbarten Flügeln angeordnet. Die obere und die untere Flügelreihe sind durch eine flüssigkeits- und gasdichte Trennwand voneinander abgesondert.
  • Diese Ausführungsform hat sich in der Praxis wohl bewährt, einige Mängel sind aber aufgetreten. Der wichtigste Mangel besteht darin, daß die Intensität der Vermischung der Fremdflüssigkeit bzw. des Fremdgases mit der Aufnahmeflüssigkeit bzw. miteinander das erreichbare Maximum nicht erreicht, da die Flüssigkeitsströme bzw. die Gasströme gesondert in die Aufnahmeflüssigkeit eintreten und ihre Energie schon vor der effektiven Mischung vermindert wird. Demzufolge ist auch der Wirkungsgrad der Einrichtung niedriger als erwünscht. Darüberhinaus hat die Einrichtung einen relativ komplizierten Aufbau und damit verbunden hohe Herstellungskosten bei großem Gewicht und schwerer Handhabung.
  • Hier soll die Erfindung Abhilfe schaffen.
  • Ein Ziel der Erfindung ist, eine einfache Einrichtung zum Einführen eines Fremdgases oder eines Fremdgases und einer Fremdflüssigkeit in eine Aufnahmeflüssigkeit und zum intensiven Mischen des Fremdgases bzw. des Fremdgases und der Fremdflüssigkeit mit der Aufnahmeflüssigkeit zu schaffen; im Falle der Zuführung sowohl einer Fremdflüssigkeit als auch eines Fremdgases sollen der Flüssigkeitsstrom und der Gasstrom zusammen in die Aufnahmeflüssigkeit eingeführt werden, so daß dadurch die Intensität der Mischung erhöht und der Energiebedarf der Einrichtung gesenkt werden.
  • Die gestellte Aufgabe, eine Einrichtung zum Einführen eines Fremdgases oder eines Fremdgases und einer Fremdflüssigkeit in eine Aufnahmeflüssigkeit und zum intensiven Mischen des Fremdgases bzw. des Fremdgases und der Fremdflüssigkeit mit der Aufnahmeflüssigkeit herzustellen, wird gemäß der Erfindung durch eine Einrichtung gelöst, die einen im Betriebszustand in der Aufnahmeflüssigkeit eingetauchten rotierenden Teil und einen mit diesem Teil gekoppelten Motor aufweist, wobei der rotierende Teil als Laufrad - mit vorzugsweise vertikaler Wellenanordnung - mit je einer bei vertikaler Welle unteren und oberen Flügelreihe ausgeführt ist. Das Laufrad verfügt weiter über eine mit einem Gasansaugrohr verbundene axiale Ansaugöffnung und eine mit dieser verbundene radiale Gasaustrittsöffnung, ferner über mindestens je eine radial innere bzw. äußere zwischen den benachbarten Flügeln der oberen und unteren Flügelreihe ausgestaltete weitere Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung und über einen axial zwischen der oberen und der unteren Flügelreihe ausgebildeten, von den Flügel reihen in axialer Richtung hermetisch getrennten und die axiale Ansaugöffnung zum Ansaugen des Gases mit der radialen Gasaustrittsöffnung verbindenden Gasraum.
  • Die im weiteren verwendeten Angaben "oben" und "unten" beziehen sich auf die bevorzugte Ausführungsform mit vertikaler Antriebswelle des Laufrades. Die Welle kann jedoch auch mehr oder weniger geneigt angeordnet sein oder in gewissen Fällen sogar auch horizontal verlaufen.
  • Für diese Fälle sind "oben" und "unten" entsprechend zu interpretieren.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der Gasraum durch eine untere Abschlußplatte und eine mit einer zentralen, die Ansaugöffnung ausbildenden Eintrittsöffnung versehene obere Abschlußplatte begrenzt.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel liegt der äußere Rand der unteren und/oder oberen Flügelreihe in radialer Richtung außerhalb der mit dem Gasraum verbundenen radialen Gasaustrittsöffnung.
  • Es ist weiter vorteilhaft, wenn die Flügel der unteren und/oder oberen Flügelreihe durch untere und obere U-Schenkel von zusammenhängenden U-förmigen Elementen gebildet sind.
  • Es ist ferner vorteilhaft, wenn ein Abschlußring unter der unteren Flügelreihe und/oder über der oberen Flügelreihe angeordnet ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Abschlußring aus voneinander durch axiale Spalte getrennten Segmenten aufgebaut. Vorteilhafterweise sind diese Segmente als sich von der Laufradachse ausgehend in mindestens einem Bereich verbreiternde Elemente ausgeführt.
  • Es ist auch vorteilhaft, wenn die Flügel der unteren und/oder oberen Flügelreihe als sich von der Laufradachse ausgehend in mindestens einem Bereich verbreiternde Elemente ausgeführt sind.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer oben angetriebenen Einrichtung, teilweise geschnitten, Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer unten angetriebenen Einrichtung, teilweise geschnitten, Fig. 3 einen Schnitt durch ein in der Einrichtung gemäß der Fig. 1 oder Fig. 2 verwendetes geschlossenes Laufrad, Fig. 4 eine Draufsicht auf das Laufrad gemäß der Fig.
  • 3, Fig. 5 einen Schnitt durch ein offenes Laufrad, Fig. 6 eine Draufsicht auf das Laufrad gemäß der Fig.
  • 5, Fig. 7 einen Schnitt durch ein halb geschlossenes Laufrad, und Fig. 8 eine Draufsicht auf das Laufrad gemäß der Fig.
  • 7.
  • Wie aus der Figur 1 ersichtlich, weist die dort gezeigte erfindungsgemäße Einrichtung einen Motor 1 auf, an dessen nach unten stehendem Wellenstumpf über eine Kupplung 2 eine vertikale Rohrwelle 3 angeschlossen ist.
  • Die Rohrwelle 3 ist in einem feststehenden Rohr 5 konzentrisch angeordnet und über zwei Lager 6 gelagert.
  • Das obere Ende des feststehenden Rohres 5 und der Motor 1 sind auf eine schematisch dargestellte Haltevorrichtung 7 montiert.
  • Das untere Ende des feststehenden Rohres 5 ist geschlossen und das obere Ende desselben ist seitwärts mit einer Gaszufuhr 8 versehen. Ein Teil des feststehenden Rohres 5 unterhalb der Gaszufuhr 8 ist unter der Oberfläche einer Aufnahmeflüssigkeit 14 angeordnet.
  • Die Aufnahmeflüssigkeit 14 kann z.B. zu klärendes Abwasser, und das über die Gaszufuhr 8 eingesaugte Gas kann z.B. Luft sein. Die Rohrwelle 3 verfügt über eine zusätzliche, schlitzförmige oeffnung 9 in dem Bereich innerhalb des feststehenden Rohres 5, vorzugsweise in der Nähe des tiefsten Punktes dieses Bereiches.
  • An dem aus dem geschlossenen unteren Ende des feststehenden Rohres 5 herausragenden unteren Ende der Rohrwelle 3 ist ein Laufrad 4 befestigt, das gemäß den Figuren 3-4, 5-6 oder 7-8 unterschiedlich ausgestaltet werden kann. Die Einrichtung gemäß der Figur 2 weicht von der gemäß Figur 1 ab, indem der Motor 1 am Boden eines die Aufnahmeflüssigkeit 14 enthaltenden und in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Behälters angeordnet ist und ein vertikal stehendes Saugrohr 11 statt der rotierenden Rohrwelle 3 aufweist, wobei das obere Ende des Saugrohres 11 über die Oberfläche der Aufnahmeflüssigkeit 14 hinausragt und das untere Ende des Saugrohres 11 zentral unmittelbar über dem auf den nach oben stehenden Wellenstumpf des Motors 1 aufgekeilten Laufrad 4 angeordnet ist. Das untere Ende des Saugrohres 11 ist durch einen am Gehäuse des Motors 1 befestigten Haltebock 12 gehalten. An dieses Motorgehäuse ist ein die Fremdflüssigkeit ansaugendes Rohr 13 angeschlossen, wobei die Fremdflüssigkeit z.B. auch Belebtschlamm (in Abwasserkläreinrichtungen) sein kann.
  • Das Laufrad 4 kann auch in diesem Fall gemäß den Figuren 3-4, 5-6 oder 7-8 frei ausgestaltet werden.
  • Während des Betriebs der Einrichtungen gemäß den Figuren 1 und 2 saugt das durch den Motor 1 angetriebene Laufrad 4 über das Saugrohr 11 bzw. über die Rohrwelle 3, das feststehende Rohr 5 und die Gaszufuhr 8 Luft, und über das Rohr 13 und über die nachfolgend dargestellten Eintrittsöffnungen Fremdflüssigkeit oder Aufnahmeflüssigkeit ein und spritzt diese zusammen in radialer Richtung bei intensiver Berührung und Mischung in die Aufnahmeflüssigkeit ein.
  • Das Laufrad 4 in den Figuren 3 und 4 weist einen durch eine obere Abschlußplatte 15 und eine dizu parallel angeordnete untere Abschlußplatte 17 begrenzten Gasraum 23 auf. Beide Abschlußplatten 15, 17 sind kreisscheibenförmige Elemente mit gleichem Durchmesser. Die obere Abschlußplatte 15 ist mit einem zentralen kreisförmigen Ausschnitt versehen, der eine axiale Ansaugöffnung 16 bildet und mit einem axialen Ansaugrohrstutzen 24 verbunden ist. Der Ansaugrohrstutzen 24 steht mit der Rohrwelle 3 oder mit dem Saugrohr 11 in kommunikativer Verbindung. Die untere Abschlußplatte 17 ist ein völlig geschlossenes kreisscheibenförmiges Element.
  • An den Abschlußplatten 15 und 17 sind Flügel 19 z.B.
  • durch Kleben oder Löten befestigt. Die Flügel 19 sind U-förmige Elemente, deren oberer Schenkel horizontal über der oberen Abschlußplatte 15, deren unterer Schenkel horizontal unter der unteren Abschlußplatte 17, und deren Steg in radialer Richtung außerhalb der Ränder der Abschlußplatten 15, 17 angebracht ist. Die unteren Teile der Flügel 19 bilden eine untere Flügel reihe 26 und die oberen Teile der Flügel 19 bilden eine obere Flügel reihe 27. Die Flügel 19 verlaufen in der in der in Fig. 4 durch den Pfeil A gezeigten Drehrichtung spiralig gekrümmt nach innen. Ein oberer Abschlußring 28 ist über der oberen Flügelreihe 27 an deren Flügelrändern angeordnet und ein unterer Abschlußring 18 ist unter der unteren Flügelreihe 26 an deren Flügelrändern angeordnet. Die Abschlußringe 18, 28 sind zu den Abschlußplatten 15, 17 parallele, vorzugsweise plattenförmige Elemente, deren Durchmesser den der Abschlußplatten 15, 17 übertrifft und die mit einer zentralen kreisförmigen öffnung 20 mit einem den Durchmesser der Ansaugöffnung 16 übertreffenden Durchmesser versehen sind.
  • Das Laufrad 4 gemäß den Fig. 3 und 4 saugt das Gas über die Ansaugöffnung 16, und die Fremdflüssigkeit und/oder die Aufnahmeflüssigkeit über die Uffnungen 20 ein. Die zwischen der unteren und oberen Flügelreihe 26 und 27 mit hoher Geschwindigkeit herausströmende Flüssigkeit nimmt das aus dem Gasraum 23 über die Gasaustrittsöffnung 25 aufgrund der Saugwirkung austretende Gas mit und tritt mit dem Gas zusammen in die Aufnahmeflüssigkeit 14 ein.
  • Die intensiv vermischten Teile aus dem Gas und der Flüssigkeit verlassen das Laufrad 4 durch die radialen Austrittsöffnungen zwischen den U Stegen der Flügel 19.
  • Das Laufrad 4 gemäß den Fig. 5 und 6 weicht von dem in den Fig. 3 und 4 insofern ab, als keine Abschlußringe 18 und 28 vorhanden sind und der radial innere Rand 22 der Flügel 19 in einem spitzen Winkel zu den Abschlußplatten 15, 17 angestellt radial nach innen verläuft.
  • Das Laufrad gemäß den Fig. 7 und 8 weicht von dem in den Fig. 3 und 4 insofern ab, als an den oberen und unteren Rändern der Flügel 19 keine ununterbrochenen Abschlußringe 18 und 28, sondern Segmente 29 angeschlossen sind.
  • Zu jedem Flügel 19 gehört je ein Segment 29 im oberen und unteren Bereich, zwischen denen axiale Spalte 30 ausgebildet sind. Die Segmente 29 sind als sich radial nach außen verbreiternde Elemente ausgestaltet, deren eine Seite der Linie des zugehörigen Flügels 19 folgt und deren andere Seite zu dem benachbarten Flügel 19 abstandsgleich verläuft.
  • Der schräg angestellte Abschnitt 22 der Flügel 18 bzw.
  • die radial nach außen sich verbreiternde Ausgestaltung der Segmente 29 verhindert das Hängenbleiben der in der Fremdflüssigkeit befindlichen Faserstoffe am Laufrad 4 und unterstützt deren Herausfliegen aus den Zwischenräumen zwischen den Flügeln 19.
  • Die Fremdflüssigkeit bzw. die Aufnahmeflüssigkeit kann ggf. eine Suspension sein. Unter radialer Richtung wird in dieser Beschreibung jede nicht vollkommen tangentiale bzw. axiale Richtung verstanden. Eine axiale Richtung bedeutet ebenso jede nicht vollkommen radiale bzw. tangentiale Richtung.
  • Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung werden Fremdflüssigkeiten und/oder Fremdgase unter besserem Wirkungsgrad in eine Aufnahmeflüssigkeit eingeführt. Die eingeführte Fremdflüssigkeit und/oder das Fremdgas werden in der Aufnahmeflüssigkeit sehr gunstig dispergiert, vermischt bzw. gelöst.
  • In der erfindungsgemäßen Einrichtung wird ein intensiver Unterdruck durch den mittels der Flügel reihen beschleunigten Flüssigkeitsstrom hervorgerufen, wobei der zwischen den beiden Flügelreihen ausgestaltete, aber von diesen getrennte Gasstrom kräftig angesaugt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf dem Gebiet der Wasserklärung und der Abwasserreinigung, zum Einmischen von Luft, Sauerstoff, Ozon, Chemikalien, Suspensionen oder für das Austreiben von Gasen, die Flotation, für die Trennung von festen und flüssigen Phasen, oder für die Fermentation günstig verwendet werden.
  • In homogenen reinen Flüssigkeiten ist die Anwendung geschlossener Laufräder, und in faserstoffhaltigen und feststoffhaltigen Flüssigkeiten die Anwendung offener oder halb geschlossener Laufräder empfehlenswert.

Claims (8)

  1. Einrichtung zum Mischen eines Fremdgases oder eines Fremdgases und einer Fremdflüssigkeit mit einer Aufnahmeflüssigkeit Patentansprüche Einrichtung zum Mischen eines Fremdgases oder eines Fremdgases und einer Fremdflüssigkeit mit einer Aufnahmeflüssigkeit, mit einem im Betriebszustand in der Aufnahmeflüssigkeit eingetauchten rotierenden Teil und einem mit diesem Teil gekoppelten Motor, wobei der rotierende Teil als Laufrad - mit vorzugsweise vertikaler Wellenanordnung - ausgeführt ist, welches an jeder Axialseite eine Flügelreihe aufweist, und mit einer mit einem Gasansaugrohr verbundenen axialen Ansaugöffnung und einer mit dieser Ansaugöffnung verbundenen radialen Gasaustrittsöffnung sowie ferner mit mindestens einer radial innen bzw. außen, zwischen den benachbarten Flügeln der Flügel reihen ausgebildeten Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der einen Flugelreihe (27) und der anderen Flügelreihe (26) ein von den Flügeireihen (26, 27) in axialer Richtung hermetisch getrennter und die axiale Ansaugöffnung (16) für das Gas mit der radialen Gasaustrittsöffnung (25) verbindender Gasraum (23) ausgebildet ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasraum (23) axial von einer Endplatte (17) an der einen Axialseite und einer an der anderen Axialseite angeordneten Abschlußplatte (15) begrenzt ist, in deren Zentrum die Ansaugöffnung (16) ausgebildet ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radial äußere Rand der einen und/ oder anderen Flügelreihe (26, 27) radial außerhalb der mit dem Gasraum (23) verbundenen radialen Gasaustrittsöffnung (25) liegt.
  4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (19) der einen und der anderen Flügelreihe (26, 27) durch die U-Schenkel von zusammenhängenden U-förmigen Elementen gebildet sind.
  5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der axial äußeren Seite der einen Flügelreihe (26) und/oder der anderen Flügelreihe (27) ein Abschlußring (18, 28) angeordnet ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußringe (18, 28) aus durch axiale Spalten (30) voneinander getrennten Segmenten (29) aufgebaut sind.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (29) als sich von der Laufradachse ausgehend in mindestens einem Bereich verbreiternde Elemente ausgeführt sind.
  8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (19) der einen und/ oder anderen Flügelreihe (26, 27) als sich von der Laufradachse ausgehend in mindestens einem Bereich verbreiternde Elemente ausgestaltet sind.
DE19843407834 1983-03-08 1984-03-02 Einrichtung zum mischen eines fremdgases oder eines fremdgases und einer fremdfluessigkeit mit einer aufnahmefluessigkeit Withdrawn DE3407834A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5160459A (en) * 1990-11-27 1992-11-03 Claudio Guarnaschelli Fluid mixer

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