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Belüfterfritte zur Begasung einer Flüssigkeit
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Die Erfindung betrifft eine Belüfterfritte zur Begasung einer Flüssigkeit,
insbesondere zur Belüftung von Abwasser, mit einer im wesentlichen rohrförmigen
Belüfterkerze, die eine gasdurchlässige Wandung mit einem im Bereich einer mittleren
Vertikalebene der Belüfterkerze liegenden, der Flüssigkeitsoberfläche zuzurichtenden
Oberteil aufweist.
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Bei bekannten Belüfterfritten dieser Art besteht die gasdurchlässige
Wandung der Belüfterkerze meist aus keramischen Werkstoffen oder aus einem Quarzsand-Kunstharzgemisch.
Die rohrförmige Belüfterkerze ist dabei als Rundkreiszylinder ausgebildet, wobei
die Wandung eine gleichmäßige Stärke aufweist. Hierbei ist es nachteilig, daß das
im wesentlichen nach oben in Richtung zur Flüssigkeitsoberfläche ausströmende Gas
wie Luft oder auch Reinsauerstoff lediglich nur im Berich des der Flüssigkeitsoberfläche
zugewandten Oberteils der Wandung der Belüfterkerze austritt, so daß eine verhältnismäßig
hohe Flächenbelastung der Wandung in diesem Obertetlbereich, der etwa nur 1/4 der
Gesamtwandung umfaßt, auftritt. Durch diese hohe Flächenbelastung wird der Durchsatz
des Gases beeinträchtigt, da der Widerstand in den seitlichen und unteren Wandungsbereichen
der Belüfterkerze aufgrund der höheren Druckverluste größer ist als im Bereich des
Oberteils der Wandung.
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Demgemäß.besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Belüfterfritte
der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß ohne zusätzliche Mittel auf
einfache Art und Weise für das austretende Gas weitgehend
gleiche
Widerstandsverhältnisse im Bereich der Wandung der Belüfterkerze erzielt und ein
besser verteilter, größerer Gasdurchsatz erreicht wird sowie eine Materialeinsparung
im Bereich der Wandung möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß die Wandung
der Belüfterkerze im Bereich des Oberteils als Dickwandungsteil ausgebildet ist
und mindestens einen Dünnwandungsteil aufweist: Der erfindungsgemäße Gedanke liegt
somit darin, die Wandstärke der Belüfterkerze so zu wählen bzw. zu gestalten, daß
praktisch am gesamten Umfang der Belüfterkerze im wesentlichen gleiche Druckverhältnisse
herrschen, so daß das Gas an der Gesamtoberfläche der Belüfterkerze praktisch über
den gesamten Bereich mit gleicher Intensität in die Flüssigkeit einströmt. Es ist
somit möglich, die Begasung der Flüssigkeit nicht nur im Oberteilbereich der Belüfterkerze
durchzuführen, sondern auch in den Seitenbereichen und im Unterbereich. Es ist somit
aufgrund der Erfindung auch möglich, die Begasung auch im untersten Bereich der
Belüfterkerze vorzunehmen. Hierbei ist es möglich, je. nach den unterschiedlichen
spezifischen Widerständen aufgrund verschiedener Werkstoffarten der Belüfterkerzen,
die Wandstärkenverjüngung entsprechend unterschiedlich zu gestalten, so daß eine
optimale Anpassung an die Erfordernisse möglich ist. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß eine bedeutend intensivere Begasung der Flüssigkeit und somit eine erhebliche
Leistungssteigerung erzielt wird. Weiterhin ist es insbesondere bei größeren Begasungseinrichtungen
mit mehreren Belüfterfritten aufgrund der mit der Erfindung erzielten Leistungssteigerung
an jedem einzelnen Belüftertell möglich, die erforderliche Stückzahl an Belüfterfritten
zu reduzieren, wodurch zudem eine erhebliche Kosteneinsparung erreicht werden kann.
Außerdem wird aufgrund des gegenüber dem Dicltwandungsteil bedeutend verjüngten
Dünnwandungsteils eine spürbare Materialeinsparung bei der Herstellung der Belüfterfritte
erzielt9 so daß insgesamt mit der erfindungsgemäßen Belüfterfritte eine größere
Begasungsleistung und ein ausgesprochen wirtschaftlicher Belüftungsbetrieb bei extrem
niedrigen Herstellungskosten gegeben ist.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte
Ausführungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar: Fig. 1 eine Belüfterkerze
einer erfindun#gsgemäßen Belüfterfritte in isometrischer Darstellung, Fig. 2 eine
Querschnittansicht der Belüfterkerze gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Querschnittansicht
einer ovalen Belüfterkerze, Fig. 4 eine Querschnittansicht einer im wesentlichen
runden Belüfterkerze, Fig. 5 eine Querschnittansicht einer im Hochformat ovalen
Belüfterkerze und Fig. 6 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform
einer ovalen Belüfterkerze.
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Die in Fig. 1 und 2 dargestellte rohrförmige Belüfterkerze 1 einer
erfindungsgemäßen Belüfterfritte weist eine durch feine Poren gasdurchlässige Wandung
2 auf, die einen Gasraum 3 begrenzt und aus keramischen Werkstoffen oder aus einem
Quarzsand-Kunstharzgemisch hergestellt sein kann; Die Belüfterkerze 1 erstreckt
sich in Richtung ihrer Längsmittenachse 4, die im Kreuzungsbereich einer Vertikalebene
5 und einer Horizontalebene 6 liegt.
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Wie insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen ist, weist die Wandung 2
der Belüfterkerze 1 eine Kreisrundaußenfläche 7 und eine im Gasraum 3 zugewandte
Kreisrundinnenfläche 8 auf. Die tlreisrundinnenfläche 8 ist gegenüber der Kreisrundaußenfläche
7 nach unten versetzt, so daß die Mittenachse des Gasraums 3 in der Vertikalebene
5 parallel unter der Längsmittenachse 4 verläuft. Die Belüfterkerze 1 besitzt somit
am Oberteil der Wandung 2 im Bereich der Vertikalebene 5 einen Dickwandungsteil
9. Am gegenüberliegenden Unterteil der Belüfterkerze 1 weist die Wandung 2 einen
Dünnwandungsteil 10 auf. Die Wandung 2 der Belüfterkerze 1 ist so ausgebildet, daß
sie ausgehend vom Dickwandungsteil 9 in Richtung zum Dünnwandungsteil 10 nach beiden
Seiten abfallend bis zu ihrer geringsten Stärke im Unterbereich der Vertikalebene
5 am Dünnwandungsteil 10 kontinuierlich verjüngt verläuft.
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Dabei wird deutlich, daß die Stärke der Wandung der Belüfterkerze
1 unten im Bereich des Dünnwandungsteils 10 wesentlich kleiner ist als die halbe
Stärke des Dickwandungsteils 9. Das Wandstärkenverhältnis ist etwa 1:4. Die in der
Fig. 3 dargestellte Belüfterkerze 11 ist im Unterschied zum vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel
im Querschnitt ausgesprochen stark oval ausgebildet, wobei die Wandung 12 eine Ellipsenaußenfläche
13 besitzt und an #der den Gasraum 14 begrenzten Seite eine Ellipseninnenfläche
15 aufweist. Die Ellipseninnenfläche 15 ist gegenüber der Ellipsenaußenfläche 13
in der Vertikalebene 5 nach unten versetzt, angeordnet, so daß die tSngsachs@ des
GasraunIs In der Vertikalebene 5 parallel unter der Längsmittenachse 4 der Belüfterkerze
11 verläuft. Die Belüfterkerze 11 ist im Querschnitt so ausgeführt, daß der Durchmesser
der ellipsenförmigen Belüfterkerze 11 in der Hauptachse, die mit der Horizontalebene
6 deckungsgleich ist, etwa doppelt so groß ist wie in der Nebenachse, die mit der
Vertikalebene 5 deckungsgleich ist. Die Wandung 12 weist im oberen Bereich der Vertikalebene
5 ebenfalls einen Dickwandungsteil 9 auf. An der gegenüberliegenden Unterseite
besitzt
die Wandung 12 ihre dünnste, als Dünnwandungsteil 10 ausgebildete Stelle auf. Vom
Dickwandungsteil 9 verläuft die nach beiden Seiten abfallende Wandung 12 bis zum
Dünnwandungsteil 10 kontinuierlich verjüngt. Auch hierbei beträgt die Stärke des
Dünnwandun-gsteils 10 im unteren Bereich der Vertikalebene 5 etwa nur 1/4 der Stärke
des Dickwandungsteils 9 am Oberteil der Belüfterkerze 11.
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Mit den vorbeschriebenen, in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Belüfterkerzen
1 und 11 ist es möglich, die Begasung des Abwassers, in dem die Belüfterkerzen 1,11
im wesentlichen horizontal angeordnet werden, praktisch ausgehend von der Gesamtoberfläche
der Belüfterkerzen 1,11 vorzunehmen, da am Gesamtumfang weitgehend gleiche Druckverluste
beim Gasdurchtritt auftreten. Aufgrund der Ovalform der Belüfterkerze 11 wird zudem
noch eine größere Belüftungsleistung erzielt.
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Die in der Fig. 4 im Querschnitt dargestellte Belüfterkerze 16 ist
äußerlich wie die Belüfterkerze 1 der Fig. 2 ausgeführt und besitzt an ihrer Wandung
17 eine Kreisrundaußenfläche 7. Dagegen ist die dem Gasraum 18 zugewandte Fläche-der
Wandung 17 als Ellipseninnenfläche 19,ausgeführt. Hierbei ist die Hauptachse der
Ellipse deckungsgleich mit der Horizontalebene 6, während die Nebenachse der Ellipse
mit der Vertikalebene 5 deckungsgleich ist. Die Belüfterkerze 16 besitzt somit im
Bereich der Vertikalebene 5 oben einen Dickwandungsteil 9 und unten einen weiteren
Dickwandungsteil 9'. Von diesen Dickwandungsteilen 9,9 verjüngt sich die Wandung
17 seitwärts nach beiden Seiten in Richtung zur Horizontalebene 6, so daß hier Dünnwandungsteile
10,10' gebildet sind. Die Dünnwandungsteile 10,10' sind in Bezug zu den Dickwandungsteilen
9,9 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel so bemessen., daß die Stärke der Wandung
17 im Bereich der Dünnwandungsteile 10,10' in der Horizontalebene 6 etwa nur halb
so groß ist wie die Stärke der Dickwandungsteile 9,9 in der Vertikalebene 5.
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Die in der Fig. 5 im Querschnitt dargestellte Belüfterkerze 20 ist
etwa wie die zuvor beschriebene Belüfterkerze 16 der Fig. 4 aufgebaut und weist
eine Wandung 21 sowie einen Gasraum 22 auf. Die Wandung 21 der Belüfterkerze 20
besitzt ebenfalls im Bereich der Vertikalebene 5 Dickwandungsteile 9,9 und im Bereich
der Horizontalebene 6 Dünnwandungsteile 10,10. Auch hierbei ist die Stärke der Wandung
21 im Bereich der Dünnwandungsteile 10,10' nur ungefähr halb so groß wie die Stärke
der Wandung 21 im Bereich der Dickwandungsteile 9,9#. Ein wesentlicher Unterschied
zur vorbeschriebenen Belüfterkerze 16 besteht jedoch darin, daß die Wandung 21 der
Belüfterkerze 20 eine Ellipsenaußenfläche 23 -besitzt, während die dem Gasraum 22
zugewandte Fläche als Kreisrundinnenfläche 8 ausgeführt ist. Somit ist bei dieser
Ausführungsform die Hauptachse der Ellipse deckungsgleich mit der Vertikalebene
5, während die Nebenachse der Ellipse mit der Horizontalebene 6 deckungsgleich ist.
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Die in der Fig. 6 dargestellte Belüfterkerze 24 ist wiederum im Querschnitt
ausgesprochen stark oval ausgebildet, wobei die Wandung 25 eine Ellipsenaußenfläche
13 und eine Ellipseninnenfläche 15 besitzt.
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Die ellipsenförmige Belüfterkerze 24 ist im Querschnitt so ausgeführt,
daß ihr Durchmesser in der Hauptachse, die mit der Horizontalebene 6 deckungsgleich
ist, etwa doppelt so groß ist wie in der Nebenachse, die mit der Vertikalebene 5
deckungsgleich ist. Die Wandung 25 der Belüfterkerze 24 weist in der Vertikalebene
5 oben einen Dickwandungsteil 9 und unten einen Dickwandungsteil 9 auf, die nach
beiden Seiten verjüngt verlaufen, so daß die Belüfterkerze 24 an den Seiten im Bereich
der Horizontalebene 6 Dünnwandungsteile 10,10' besitzt. Auch hierbei ist die Stärke
der Wandung 25 im Bereich der Dickwandungsteile 9,9 etwa doppelt so groß wie im
Bereich der Dünnwandungsteile 10,10'
Bei sämtlichen zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispielen ist es zweckmäßig, die Wandungen 2,12,17,25 der Belüfterkerzen
1,11,16,20,24, so auszulegen, daß ein weitgehender Ausgleich von Druckverlusten
beim Durchtritt des Gases erzielt wird, so daß entsprechend den jeweiligen Erfordernissen
ein optimaler Begasungsbereich zur Verfügung steht.
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Um die Montage der Belüfterkerzen 1,1i,16,20,24 problemlos durchführen
zu können und sicherzustellen, daß jeweils die richtige Einbaulage gegeben ist,
kann es vorteilhaft sein, die Belüfterkerzen 1,11,16,20,24 mit einem Erkennungsmerkmal
zu versehen, dem zu entnehmen ist, welche Seite der Beiüfterkerze 1,11,16,20,24
nach oben gerichtet sein soll.
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Ein solches Erkennungsmerkmal kann auf einfache Art und Weise dadurch
erreicht werden, daß bei der Herstellung in der Form der Belüfterkerze 1,11,16,20,24
gleich eine entsprechende Markierung wie z. B. Nase od.
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dgl. angebracht wird.
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