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DE2559235B2 - Gassing device - Google Patents

Gassing device

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DE2559235B2
DE2559235B2 DE2559235A DE2559235A DE2559235B2 DE 2559235 B2 DE2559235 B2 DE 2559235B2 DE 2559235 A DE2559235 A DE 2559235A DE 2559235 A DE2559235 A DE 2559235A DE 2559235 B2 DE2559235 B2 DE 2559235B2
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DE
Germany
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rotor
liquid
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gas
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DE2559235A
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German (de)
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DE2559235A1 (en
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Prof.-Dr. Ing.Habil. Franz 7000 Stuttgart Poepel
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FA ERWIN STELZER 3530 WARBURG DE
Original Assignee
FA ERWIN STELZER 3530 WARBURG DE
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Description

Die Erfindung betrifft eine Begasungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a gassing device according to the preamble of claim 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.Comparable devices are known from DE-PS 17 82 485 and 9 08 968, for example. You own Circulating organs, which work below the level of the liquid, enter this gas and both media stir vigorously. Such circulating aerators are used to circulate water, sewage, sewage sludge, liquid manure and to circulate substrates with a high content of organic matter and with air or other gases to enrich. So there are liquid media with dissolved and suspended substances of the most varied Composition treated by introducing gas into the liquid flow conveyed, so that physical, chemical and / or biochemical reactions can be triggered and carried out, e.g. Foaming of colloidal and suspended substances, neutralization of alkalis by fumigation with Flue gas, decarbonisation of acidic water, oxidation and thus degradation of existing organic Sloffe through exothermic biochemical reactions.

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 imConventional circulating aerators have a blunt-ended immersion tube, under which there is a g- 'ingem distance Ventilation rotor is located. This is driven by a motor located above the immersion or suction pipe sits. The driven shaft hold the rotor, which can have a plate or disk attached to both Side radial conveyor blades carries. The one conveyed radially outward by the rotating rotor The liquid flow creates a negative pressure at a gap between the end of the immersion tube and the rotor disk; as a result, gas is sucked in through the immersion tube. and in

ίο Flüssigkeitsstrom verteilt'ίο liquid flow distributed '

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 dadurchThe liquid moved by the rotor occurs at its circumference at a relatively high speed radially out, with the sucked gas bubbling up. The initially plate-shaped radial flow is thereby

υ rasch schirm- oder schüsselartig nach oben abgedrängt, was die Kontaktzeit des Gases mit der Flüssigkeit verkürzt.υ quickly pushed up like an umbrella or bowl, which shortens the contact time of the gas with the liquid.

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.The invention is based on the object of providing a device of the type mentioned at the outset in the manner to improve that the contact time of the gas with the liquid is extended, <Jaß the radial flow ring in deeper position runs flat so that it stabilizes in its direction and increases its underwater throwing distance will.

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.The characterizing features of claim 1 serve to solve this problem provided air flow (with conventional circulation ventilators) is the rising partial flow in the Horizontal deflected and stabilized in this direction. The additional eddies that form during the deflection process reduce the size of those in the liquid flow sucked in gas bubbles and thus give them one that is more favorable for further transport and gas transfer Size. Thanks to the extension of the common flow path of liquid and gas bubbles, the Contact time. The effectively larger surface of the introduced gas volume enlarges the reaction surface, whereby the utilization of the effective Components in the intake gas is significantly improved.

*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.* o In the case of surface ventilators (CH-PS 4 78 719) known, on a toroidal rotor, which is bladed only on the convex upper side, above T-shaped, also curved transverse webs are to be provided. With increasing width, they reach from the inside outside over the entire radial extent of the liquid-conveying blades, but - just like the Crossbars - end radially at the rotor body. Otherwise fully closed blade channels obtained by the Crossbars, slot-like openings, which should be used when used in heavily contaminated liquids Avoid or reduce the risk of clogging of the surface aerator. This construction can but make no contribution to the solution of the problem according to the application, especially since the surface aerators eject liquid as far up as possible from the top of the rotor, which is the case with the circulating aerator according to the invention would be extremely disadvantageous.

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 mechanischeDevelopments of the invention are the subject of Dependent claims 2 to 5. The features specified here also promote the flow outlet in the case of viscous liquids or liquids containing thick substances, z. B. liquid manure or sewage sludge. The formed .Schaufelkanäle are in the longitudinal direction in areas open, so that also rough mechanical

ft' Verunreinigungen mitgerissen werden und ein Festsetzen nicht stattfinden kann. Insbesondere gleiten die Verunreinigungen an in Rotordrehrichtung nach vorne verlaufende!!, vorzugsweise sichelförmig radial verlän- ft 'impurities are carried away and they cannot settle. In particular, the contaminants slide along the forward direction in the direction of rotation of the rotor!

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.deflected guide surfaces always to the outside. Their free ones The contour can advantageously include an acute angle to the central ray. Overall it results above the base flow enriched with gas bubbles another, very thin, upper shield flow, the can only be broken through by the gas bubbles when their climbing force exceeds the horizontal conveying force of the Plate flow exceeds. The contact time between the two media is therefore considerably extended.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Darin zeigtThe invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawing. In it shows

F i g. 1 eine vertikale Schnittansicht eines Umwälzbelüfters undF i g. 1 is a vertical sectional view of a circulation fan and

F i g. 2 eine axiale gasseitige Ansicht auf einen Rotor.F i g. 2 shows an axial gas-side view of a 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.The ventilation device t is on a bridge 2 formed by profile beams in the middle of a (not shown) round or square container kept for the liquid to be aerated. the Device 1 consists of a dip tube 3 with a shaft 4 arranged concentrically therein Drive motor 5 and a rotor 6. The immersion tube 3 ends freely in the atmosphere, so that air is unhindered to be sucked in canoe. The rotor 6 has above and below a wheel disk body which is designed in a flow-favorable manner 7 blades 8 and 9 on, the upper of which convey air and the lower liquid. the The blades 8, 9 extend radially beyond the outer contour of the Radi.cheibenkörpers 7. At least The blades 9 with the blades 8 are in the area protruding beyond the wheel disk arranged congruently and form, so to speak, a uniform blade in this area.

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 dispergiertAs the rotor 6 rotates (arrow 16 for the direction of rotation), liquid is sucked in axially at the blading (Arrow 10), accelerated in the rotor and ejected radially out of the rotor in a disk flow. At the The liquid sweeps past the outer edge of the wheel disc - supported by the conveying effect der Sc'iaufeln 8 - air sucked out of the pipe 3 by injector action and in the liquid wedge finely dispersed

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.Short guide surfaces 11 (upper half in FIG. 2 or the left half in FIG. 1) or longer guide surfaces Ua (FIG. 2 below or FIG. 1 right) are arranged in the section of the blades 8 protruding beyond the wheel disk. They extend forward only on one side from the blades in the direction of rotation (arrow 16) and do not extend to the neighboring blade. Rather, a continuous opening (distance A) is deliberately left everywhere in order to be able to tear even coarse mechanical impurities through the blade channel and to always keep it free of impurities. The free contour 12 of the guide surfaces is designed so that the center ray 13 drawn to any point 12 ': .contur forms an acute angle α with the tangent 14 to 12'. This means that the contour 12 is repellent for slightly attached material and always remains free .

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. The purpose of the short baffles. 11 is to not allow the air entrained by the liquid rotor flow to immediately escape again by means of buoyancy forces, but rather to force the dispersed air bubbles on at least for a somewhat longer distance Ue the direction of flow of the radial flow (arrow 15). This increases the contact time of the gas bubbles with the liquid, especially in the fine-bubble state, and with the same drive power, a better transfer of the active components in the sucked in gas is achieved, such as O 2 in the air, CO 2 in the flue gas or O 3 in the ozonated air. In addition, the radial flow 15 is not so strongly pushed upwards; it can more easily get into layers that are less close to the surface.

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.The contact time of the gaseous and liquid media is lengthened even more in that the horizontal guide surfaces 11 are lengthened like a sickle to the guide surfaces Ha and the flow 15 enriched with gas bases is covered like an umbrella by a thin, bubble-free flow 15a. Its large horizontal impulse prevents the gas bubbles from being released from the flowing liquid flow below. The covering current, which expands at great speed, can only be broken through by the gas bubbles when their climbing force is greater than the horizontal impulse of the thin plate current.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 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.1.Device for gassing liquid with a fully immersed in the liquid, driven about a vertical axis of rotation, effective conveying rotor, which has a wheel disk body with conveying blades arranged on both opposite end faces in the manner of a double-flow, radially flowed through pump or fan wheel, which is hinauserstrecken radially beyond the outer contour of the n idscheibenkörpers, and on the liquid surface side facing via a dip tube gas, such as air, flue gas, ozonized air, and draws on the opposite side of the rotor fluid from the environment of the rotor and both media dispersed on the rotor outlet, characterized characterized in that on the gas-side end edge of the blades (8) facing the liquid level, at least in the area protruding radially over the disk body (7), guide surfaces (i 1) running perpendicular to the axis are provided. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (11) in Umfangsrichtung kürzer sind als der Abstand benachbarter Schaufeln (8).2. Device according to claim 1, characterized in that that the guide surfaces (11) are shorter in the circumferential direction than the distance between adjacent ones Shovels (8). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (11) in Drehrichtung (16) des Rotors (6) sich nach vorne erstrecken.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the guide surfaces (11) in the direction of rotation (16) of the rotor (6) extend forward. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (U) sichelförmig radial nach außen übet die Schaufelspitzen hinaus verlängert sind (Leitilächenteile 11aJl4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the guide surfaces (U) are sickle-shaped The blade tips are extended radially outwards (guide surface parts 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.5. Device according to claims 2 to 4, characterized in that the free contour (12) of the Guide surfaces (11, 11 ajderart is designed that they have a acute angle (α) with a center ray (13) drawn to the respective contour point (12 ') includes.
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