Rohrförmiger Belüfter

Abstract

 Zum Eintrag von Gasen in Flüssigkeiten werden sog. Rohrbelüfter verwendet, die in die Flüssigkeit eingebracht werden. Die Rohrbelüfter sind entweder in sich porös sind so perforiert, daß unter Druck eingebrachtes Gas fein verteilt von der Rohroberfläche and die Flüssigkeit abgegeben wird.
Der rohrförmige Belüfter gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem starren Trägerrohr (2) mit radialen Bohrungen (3), über das ein mit feinsten Poren versehener folienartiger Schlauch (4) gezogen ist. Das Rohr (2) mit Schlauch (4) ist an den Enden durch scheibenförmige Deckel (5) verschlossen. Diese haben Mittelbohrungen (7), an die minde­stens einseitig eine Leitung (12) angeschlossen ist, durch die unter Druck stehendes Gas in das Trägerrohr (2) eingebracht wird. Dieses tritt durch die Bohrungen (3) und verteilt sich zwischen Trägerrohr (2) und Schlauch (4) über den gesamten Umfang und tritt über die Poren des Schlauches (4) feinstverteilt aus.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung geht aus von einem rohrförmigen Belüfter zum Eintrag von Gasen in Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

[0002] Belüfter der vorgenannten Art sind bekannt. Eine durch die Firma Schu­macher'sche Fabrik GmbH & Co. KH, Bietigheim/Württemberg hergestellte Ausführung verwendet porös-keramische Rohrbelüfter, die zu mehreren zu Belüftungsgittern zusammengefaßt sind. Sie sind für eine Verwendung in Klärbecken oder dergleichen vorgesehen. Die Belüftungsgitter sind über Falleitungen schwenkbar am Beckenrand befestigt. Zum Reinigen können die im Betriebszustand in das Becken hängenden Belüftungsgitter durch ein besonderes Hebegerät über den Beckenrand hochgeschwenkt werden. Dieses Belüftungssystem eignet sich jedoch nur für den bestimmungsgemäßen Be­trieb.

[0003] Es gibt jedoch eine ganze Reihe von Fällen, wo ein Eintrag von Gasen, vorzugsweise Luft oder Sauerstoff, in Flüssigkeiten erwünscht ist, bei denen jedoch eine feste Montage einer Belüftungseinrichtung nicht mög­lich ist.

[0004] In diesen Fällen ist es üblich, mit relativ großen Löchern versehene Rohre fest auf dem Grund der Gewässer zu verlegen oder schwebend auf dem Grund zu verankern.

[0005] Es gibt jedoch weitere Anwendungsfälle eines Gaseintrags in Flüssigkeiten, bei denen eine feste Verlegung einer Belüftungseinrichtung nur sehr schwer möglich und daher teuer oder unmöglich ist, wie z.B. in tiefen Gewässern oder in Meeresbuchten oder auf hoher See. Eine feste Verlegung hat zudem den Nachteil, daß die Wartung und Reinigung sehr erschwert ist.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen rohrförmigen Belüfter end­licher Länge zu schaffen, der frei verlegbar ist und durch eine feinstpo­rige Oberfläche einen optimalen Gaseintrag in eine Flüssigkeit gewährleistet.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstan­des auf.

[0008] Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Trägerrohr stabil und damit relativ schwer sein kann und groß dimensionierte radiale Bohrungen hat, daß der das Rohr umgebende folien­artige Schlauch relativ dünn sein kann und daher die Möglichkeit einer Feinstperforierung gegeben ist, daß bei einer Beschädigung und/oder Ver­stopfung der Poren kostengünstig nur der poröse Schlauch ersetzt zu wer­den braucht, daß in Weiterbildung der Erfindung das Fluten des Trägerrohrs ein Absinken auf den Grund des Gewässers bewirkt und daß durch einen von außen steuerbaren Gasdruck das Volumen der Flutkammern so einstellbar ist, daß der rohrförmige Belüfter eine vorbestimmte Wassertiefenposition ein­nimmt und beibehält oder zum Aufschwimmen gebracht werden kann. Weiterhin besteht die Möglichkeit die Belüftung auf gewisse Tiefenwasserbereiche zu beschränken.

[0009] Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in unmaßstäblicher Darstellung eine erste Ausführung eines rohrförmigen Belüfters gemäß der Erfindung im Schnitt.

Fig. 2 den Belüfter gemäß Fig. 1 Frontansicht.

Fig. 3 in unmaßstäblicher Darstellung eine zweite Ausführung eines rohrförmigen Belüfters gemäß der Erfindung im Schnitt.

Fig. 4 den Belüfter gemäß Fig. 3 Frontansicht.

Fig. 5 in unmaßstäblicher Darstellung eine dritte Ausführung eines rohrförmigen Belüfters gemäß der Erfindung in Teildarstellung und im Schnitt.

Fig. 6 in schematischer Darstellung eine vierte Ausführung eines rohrförmigen Belüfters gemäß der Erfindung in Teildarstellung und im Schnitt.

Fig. 7 ein Logik-Diagram zur Tiefeneinstellung des rohrförmigen Belüfters gemäß Fig. 6.

Fig. 8 in schematischer Darstellung einen rohrförmigen Belüfter ge­mäß der Erfindung mit einer Einrichtung zur Tiefenwasserbelüftung.

[0010] Fig. 1 und 2 zeigen in unmaßstäblicher, vereinfachter Darstellung eine erste Ausführung eines rohrförmigen Belüfters 1 im Schnitt. Er besteht im wesentlichen aus einem starren Trägerrohr 2 endlicher Länge, über das ein mit feinsten Poren versehener folienartiger Schlauch 4 gezogen ist. Der Schlauch 4 ist an den Rohrenden nach innen umgeschlagen. Verschluß­deckel 5 verschließen endseitig das so präparierte Trägerrohr 2, das in Ringnuten 6 der Deckel 5 greift, die nicht dargestellte Dichtungsringe enthalten, die das Trägerrohr 2 mit übergezogenem Schlauch 4 druckdicht verschließen. Das Trägerrohr 2 hat beispielsweise in der Mitte rundum radiale Bohrungen 3. Das Material des Schlauches 4 kann z. B. nach dem Verfahren gemäß der älteren deutschen Patentanmeldung P 33 16 118.6 mit feinsten Poren versehen sein. Die Deckel 5 haben jeweils eine Mittelboh­rung 7, in der eine Flanschbuchse 8 mit Außengewinde druckdicht angeord­net ist und durch eine Mutter 9 gehalten wird. Der herausragende Teil der Gewindebuchsen 8 dient zum Anschluß einer Druckleitung 12 und bei einem endseitigen Belüfter 1 zur Aufnahme einer Verschlußkappe 10.

[0011] Wird dem vorbeschriebenen Belüfter 1 über die Leitung 12 unter Druck ein Gas zugeführt, so tritt dieses durch die radialen Bohrungen 3 im Träger­rohr 2 aus und verteilt sich aufgrund des Druckes am gesamten Umfang unter dem Schlauch 4. Bei ausreichendem Druck tritt das Gas in feinster Vertei­lung durch die Poren aus. Ein derartiger Belüfter 1 ist aufgrund seines großen Hohlraumes schwimmfähig. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, daß er auf dem Boden eines Behälters mit der zu belüftenden Flüssigkeit oder auf dem Grund eines Gewässers verankert werden muß.

[0012] Fig. 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführung eines rohrförmigen Belüfters 1, der nach dem gleichen Prinzip aufgebaut ist, aber durch Fluten des größten Teiles des Hohlraumes des Trägerrohres 2 in einer Flüssigkeit absinkt. Hierbei wird unterstellt, daß das für das Trägerrohr und die Deckel verwen­dete Material schwerer als die Flüssigkeit ist. Vorzugsweise ist dieses PVC-hart, das die Eigenschaft hat, nicht mit Wasser zu reagieren.

[0013] Gegenüber der vorbeschriebenen Ausführung ist das Trägerrohr 2 durch zwei voneinander beabstandete Trennwände 13 in zwei Hälften unterteilt. Die Rohrenden sind durch scheibenförmige Deckel 15 verschlossen, die eben­falls eine Mittelbohrung 7 haben. Durch diese ragt jeweils eine Rohrlei­tung 14, die mit ihrem anderen Ende durch die jeweilige Trennwand 14 hin­durchgeführt und druck- und zugfest mit dieser verbunden ist. Das jeweils freie Ende der Rohrleitungen 14 ist mit einem Gewinde versehen. Muttern 9 sichern den druckfesten Sitz der Deckel 15 und die Abdichtung der Rohrlei­tungsdurchführung. Die herausragenden Gewindeenden dienen, wie vorbeschrie­ben, zum Anschluß der Druckleitung 12 oder zur Aufnahme einer Verschluß­kappe 10.Die Deckel 15 sind im Bereich des Trägerrohres 2 mit im Kreis angeordneten Löchern 16 versehen, wie Fig. 4 gut erkennen läßt. Durch diese sind die durch die Trennwände 13 gebildeten Kammern 17 von außen zugänglich. Die radialen Bohrungen 3 im Trägerrohr 2 münden in den Zwi­schenraum zwischen den beiden Trennwänden 13. Die scheibenförmigen Dek­kel 15 haben einen Durchmesser, der ein Mehrfaches des Trägerrohrdurch­messers beträgt. Dieses hat den Zweck, daß das Trägerrohr 2 bzw. der die Gasbläschen abgebende Schlauch 4 beim Aufsitzen des Belüfters 1 auf dem Grund keine Bodenberührung hat. Wird ein Belüfter 1 der vorbeschriebenen Art in eine Flüssigkeit eingesetzt, so werden durch die Löcher 16 die Kam­mern 17 geflutet und der Belüfter 1 sinkt allmählich auf den Grund. Das unter Druck über die Leitung 12 zugeführte Gas wird über die Rohrleitun­gen 14 in den Raum zwischen die Trennwände 13 geleitet, von wo es durch die radialen Bohrungen 3 nach außen zum Schlauch 4 gelangt und durch des­sen Poren austritt. Der einmal abgesenkte Belüfter 1 kann nicht ohne weiteres geborgen werden.

[0014] Dieses ermöglicht die dritte Ausführung, die Fig. 5 zeigt. Da der Prin­zipaufbau dem der Fig. 3 und 4 entspricht, ist in Fig, 5 im wesentlichen nur die rechte Hälfte des Belüfters 1 im Schnitt dargestellt, da die lin­ke Hälfte spiegelbildlich gleich ist. Die nachfolgende Beschreibung gilt daher entsprechend.

[0015] Der Unterscheid zur vorbeschriebenen Ausführung besteht darin, daß die Trennwände 13 Bohrungen 18 haben, in denen einstellbare Auslaßventile 19 angeordnet sind. In den Kammern 17 sind gegenüber der Trägerrohrinnenwand und den Rohrleitungen 14 je eine Kolbenscheibe 20 druckdicht verschiebbar angeordnet. Zwischen dem jeweiligen Deckel 15 und der betreffenden Kolben­scheibe 20 ist eine Druckfeder 21 angordnet. Diese hat die Kraft und Tendenz die Kolbenscheibe 20 zur Trennwand 13 zu drängen. Ohne Gegenwir­kung wird die Kolbenscheibe 20 bis zur Anlage an der Trennwand 13 ver­schoben. Damit können sich beim Einsetzen des Belüfters 1 in die Flüssig­keit die Kammern 17 füllen und der Belüfter 1 sinkt auf den Grund.

[0016] Die Ventile 19 sind so eingestellt, daß sie bei normalem Belüftungsgas­druck nicht öffnen. Dadurch ist gewährleistet, daß während des Belüftungs­betriebs der Belüfter 1 nicht aufschwimmen kann. Wird jedoch der Gasdruck erhöht, so öffnen die Ventile 19 und durch Gasdruck werden die Kolben­scheiben 20 gegen die Kraft der Federn 21 und des Drucks der Flüssigkeit zum Deckel 15 hin verschoben. Die Flüssigkeit wird durch die Löcher 16 herausgedrückt, der Hohlraum in dem Kammern 17 nimmt stetig zu, bis der Auftrieb groß genug ist, den Belüfter 1 aufschwimmen zu lassen. Hier kann er leicht gereinigt oder zur Reparatur einfach herausgehoben werden. Zum erneuten Absenken ist ein nicht dargestelltes Handventil vorhanden, durch das das Gas in dem Kammern 17 abgelassen werden kann.

[0017] Fig. 6 und 7 zeigen in schematischer Darstellung eine vierte Ausführung eines rohrförmigen Belüfters 1 im Schnitt. Auch hier ist aus den genann­ten Gründen im wesentlichen nur die rechte Hälfte des Belüfters 1 gezeigt. Diese Ausführung ermöglicht ein Einstellen des Belüfters 1 auf eine vor­bestimmte Wassertiefe. Da in diesem Fall keine Bodenberührung auftritt, haben die scheibenförmigen Deckel 22 einen Durchmesser, der nicht viel größer als der des Trägerrohres 2 ist. Auch in diesem Fall hat der Deckel Löcher 16 zum Fluten der Kammern 17. Weiterhin ist in jeden Deckel 22 ein Feindruck-Differenzdruckschalter 23 integriert. Schalter dieser Art werden z. B. von der Firma Herion-Werke KG, Fellbach/Württemberg herge­stellt. Der Differenzdruckschalter 23 steht über einen Druckmeßkanal 25 mit der den Belüfter 1 umgebenden Flüssigkeit in Verbindung. Über ein nach außen geführtes Stellglied 24 wird der Schalter 23 eingestellt. Die Kolbenscheiben 20 haben je zwei Bohrungen 27, in denen ein steuerbares Einlaßventil 28 bzw. ein steuerbares Auslaßventil 29 angeordnet sind. An die Bohrung 27 des Einlaßventils 28 ist je ein flexibler Druckschlauch 26 angeschlossen, die von außen druckfest durch den jeweiligen Deckel 22 in die Kammern 17 geführt sind. In den flexiblen Druckschläuchen 27 sind in an sich bekannter Weise die Stromversorgungs- und Steuerleitungen zu den Schaltern 23 und den Ventilen 28 und 29 verlagt (nicht näher darge­stellt).

[0018] Der auf eine vorgegebene Wassertiefe eingestellte Differenzdruckschalter 23 steuert in Abhängigkeit vom Druck der den Belüfter 1 ungebenden Flüs­sigkeit in Form eines Regelkreises gemäß dem Diagramm Fig. 7 derart, daß die Kolbenscheibe 20 genau in die Stellung gebracht wird, in der der Be­lüfter 1 in der vorgegebenen Wassertiefe schwebend verbleibt, wobei der zur Verstellung erforderliche Gasdruck über den Schlauch 26 von außen zugeführt wird.

[0019] Fig. 8 zeigt in schematischer Darstellung einen rohrförmigen Belüfter 1 mit einer Vorrichtung zur Tiefenwasserbelüftung. Durch diese kann ver­hindert werden, daß z. B. die gesamten Flüssigkeitsschichten vermischt werden. Wie Fig. 8 erkennen läßt, befindet sich der rohrförmige Belüfter 1 in der Wassertiefe T₂ im Schwebezustand. An den Außenflächen der Deckel 22 sind Halteseile 31 befestigt, die an den Außenkanten eines gasdurchlässigen, zeltartigen Fängers 30 eingehängt sind. Die Unterkante des Fängers 30 be­findet sich in der Wassertiefe T₁. Am First des Fängers 30 ist ein einstell­bares Ventil 32 angeordnet, an das eine Rückführleitung 33 angeschlossen ist. In die Druckleitung 12 für die Gaszufuhr ist eine Y-Rohrverbindung 34 gemäß der Darstellung eingefügt, an deren freiem Y-Rohr die Rückführlei­tung 33 angleschlossen ist.

[0020] Das aus dem Belüfter 1 in feinster Verteilung ausströmende Gas durchsetzt die Flüssigkeit des Tiefenbereichs T₂ - T₁. Die in der Flüssigkeit unge­lösten Gase werden durch den zeltförmigen Fänger 30 aufgefangen und über das Ventil 32 und die Leitung 33 der Druckleitung 12 wieder zugeführt und von dieser nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren bei strömenden Medien trotz der bestehenden Druckdifferenz zwischen den beiden Leitungen einer neuerlichen Verwertung zugeführt. Das Ventil 32 ist dabei so einge­stellt, daß einerseits keine Flüssigkeit in die Rückleitung gerärt, anderer­seits zuverlässig unterbunden wird, daß das aufsteigende Gas an die Flüssig­keitsoberfläche gelangt.

Ansprüche

1. Rohrförmiger Belüfter zum Eintrag von Gasen in Flüssigkeiten, bei dem das unter Druck in den rohrförmigen Belüfter eingebrachte Gas durch über die gesamte Oberfläche verteilte feine Poren in fein­blasiger Form austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmi­ge Belüfter ein mit feinsten Poren versehener folienartiger Schlauch (4) endlicher Länge ist, der ein starres Trägerrohr (2) endlicher Länge umgibt, daß das Trägerrohr (2) rundum radiale Bohrungen (3) hat und daß der Schlauch (4) und das Trägerrohr (2) endseitig durch Verschlüsse druckdicht abgeschlossen sind, die eine Mittelbohrung (7) haben, durch die ein- oder beidseitig das unter Druck stehende Gas über eine angeschlossene Leitung (12) zugeführt wird.

2. Belüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerrohr (2) durch zwei beabstandete Trennwände (13) in zwei Hälften unter­teilt ist, daß in beiden Rohrhälften Rohrleitungen (14) angeordnet sind, die jeweils durch eine der Trennwände (13) druckdicht hindurch­geführt sind und mit ihren anderen Enden in der Mittelbohrung (7) der Verschlüsse druckdicht geführt sind, daß die radialen Bohrungen (3) im Trägerrohr (2) im Bereich zwischen den beiden Trennwänden (13) angeordnet sind, daß die Verschlüsse scheibenförmige Deckel (15,22) sind und daß die Deckel im Bereich des Trägerrohrs (2) Löcher (16) haben.

3. Belüfter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durch­messer der Deckel (15) um ein Mehrfaches größer als der des Träger­rohres (2) ist.

4. Belüfter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Trägerrohrhälften Kolbenscheiben (20) druckdicht verschiebbar sind, daß zwischen den Deckeln (15) und den Kolbenscheiben (20) Druckfe­dern (21) angeordnet sind und daß sich in den Trennwänden (13) ein­stellbare Auslaßventile (19) befinden.

5. Belüfter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Trägerrohrhälften Kolbenscheiben (20) druckdicht verschiebbar ange­ordnet sind, daß die Kolbenscheiben mindestens je ein steuerbares Einlaßventil (28) und ein steuerbares Auslaßventil (29) haben, daß zur Steuerung der Ventile (28, 29) beidseitig je ein Differenzdruck­schalter (23) vorhanden ist, die so am oder im Trägerrohr (2) ange­ordnet sind, daß auf sie der äußere Flüssigkeitsdruck einwirkt und daß an das jeweilige Einlaßventil (28) ein von außen druckfest durch den zugehörigen Deckel (22) zugeführter, flexibler Druckschlauch (26) angeschlossen ist.

6. Belüfter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Differenz­druckschalter (23) in die Deckel (22) eingelassen sind.

7. Belüfter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromver­sorgungs- und Steuerleitungen zu den Differenzdruckschaltern (23) und zu den Ventilen (28, 29) im Innern der flexiblen Druckschläuche (26) verlagt sind.

8. Belüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­zeichnet, daß in einem vorgegebenen Abstand über dem rohrförmigen Belüfter (1) ein gasundurchlässiger, zeltartiger Fänger (30) ange­ordnet ist, an dessen First eine Rückführleitung (33) angeschlossen ist, die über eine Y-Rohrverbindung (34) an die Druckleitung (12) angeschlossen ist.

9. Belüfter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem First­anschluß der Rückführleitung (33) ein Differenzdruckventil (33) angeordnet ist.

10. Belüfter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Fänger (30) über Halteseile (31) an den Verschlußdeckeln des rohrförmigen Belüfters (1) befestigt ist.

Zeichnung