Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-C-507 294 bekannt.

[0002] Man hat vorgeschlagen, bei einer derartigen Begasungseinrichtung größere Wirksamkeit, kostengünstigere Herstellung mit geringem Materialaufwand und einfachere Wartung dadurch zu erreichen, daß die Wandung als stützungsfreie, lediglich über einen Gaszufuhrstutzen gehaltene, bis auf eine Gaszufuhröffnung und die Gasaustrittsöffnungen geschlossene Blase ausgebildet ist. Der Gasverteiler besteht dabei im Prinzip lediglich aus der Blase und weist weder eine innere noch eine äußere Stützkonstruktion auf. Es hat sich jedoch auch hier herausgestellt, daß die Gasbläschen wie bei dem bekannten Horizontalrohrbelüfter nach dem Austritt aus der Blase verhältnismäßig schnell zum Flüssigkeitsspiegel aufsteigen und dementsprechend nur eine verringerte Begasung der Flüssigkeit bewirkt wird.

[0003] Bei einer aus der DE-OS 22 61 994 bekannten Belüftungseinrichtung ist ein aus elastischem Werkstoff bestehender, an einem Ende an eine Luftzuführungsleitung angeschlossener und am anderen Ende geschlossener Luftschlauch, mit ungelochter Unterseite und mit einer Vielzahl von Luftaustrittsöffnungen versehener Oberseite vorgesehen, wobei der Luftschlauch an seinen Längsrändern von einem Tragglied gehalten und in dem Luftschlauch eine unter der Spannung eines Luftkissens stehende Membran angeordnet ist, welche die untere Begrenzung eines an die LuftzufÜhrungsleitung angeschlossenen Luftkanals bildet. Die beiden Schlauchwände sind an den beiden Längsrändern durch eine Schweißnaht miteinander verbunden und bilden jeweils eine Schlaufe, die einen der beiden strangförmigen Tragglieder umschließt. Die unter der Spannung eines Luftkissens stehende Membran ist an ihren beiden Seitenrändern ebenfalls mit den beiden Schlauchwänden verschweißt. Der Luftschlauch ist ferner an seinen beiden Seitenrändern von einem Stahlblechprofil abgestützt, das die Schweißnähte abdeckt und deren Aufschälen verhindern soll. Durch das Stahlblechprofil soll die Steifigkeit und das Gewicht des Luftschlauchs erhöht werden; es kann auch an der Unterseite des Luftschlauchs vorgesehen werden, wobei das Gewicht zweckmäßig etwas größer als der Auftrieb des mit Luft gefüllten Schlauchs bemessen ist. Diese bekannte Belüftungseinrichtung ist konstruktiv aufwendig und daher teuer.

[0004] Bei einem aus der DE-PS 34 10 267 bekannten Begasungsgerät ist ein Grundkörper vorgesehen, der mindestens einen Einlaß für das Gas ausweist. Die Membrane deckt den Grundkörper ab und ist an diesem befestigt. An dem Grundkörper ist ferner eine Vorrichtung zur Begrenzung des Hubes der Membran befestigt. Der Einlaß für das Gas ist als Durchtrittsöffnung durch den Grundkörper hindurchgefÜhrt. Die Begrenzungsvorrichtung besteht aus einer Verbindung, die im Überdeckungsbereich der Durchtrittsöffnung mit ihrem einen Ende an der Membran befestigt ist und mit ihrem anderen Ende mit einem im Bereich der Durchtrittsöffnung angeordneten Gegenstück zusammenwirkt. Auch hier sind daher viele miteinander zu montierende Teile erforderlich, welche das Begasungsgerät hinsichtlich zeit- und Materialaufwand verteuern. Außerdem tritt auch bei diesem Begasungsgerät das Gas aus der im wesentlichen horizontal liegenden Membrane aus und steigt relativ schnell zum Flüssigkeitsspiegel auf.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der genannten Nachteile eine gattungsgemäße Begasungsvorrichtung zu schaffen mittels welcher bei einfacher Herstellung eine bessere BelÜftung der Flüssigkeit erreicht werden kann.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0007] Das Gas tritt somit über die gesamte zylindrische Außenfläche der membranartigen Wandung in horizontaler Richtung aus, so daß die Verweildauer der Gasbläschen in der Flüssigkeit erhöht und dadurch der Belüftungseffekt gegenüber Gasbläschen verbessert wird, die aus einer nach oben geneigten oder horizontal liegenden Oberfläche nach oben austreten. Durch den Grundkörper erhält der Gasverteiler die notwendige Stabilität, während durch den wenigstens einen Flüssigkeitskanal im Inneren des Grundkörpers ein verstärkter, nach unten gerichteter Flüssigkeitsstrom erreicht wird. Der Grund für dieses Phänomen scheint darin zu liegen, daß die Flüssigkeit um die membranartige zylindrische Wandung herum eine höhere Konzentration an Gasbläschen aufweist als die weiter innen befindliche Flüssigkeit im Bereich des Flüssigkeitskanals. Dadurch ist das spezifische Gewicht der Flüssigkeit um den Gasverteiler herum geringer als das der Flüssigkeit im Bereich des Flüssigkeitkanals, so daß die Flüssigkeit um den Gasverteiler herum aufsteigt, während im Flüssigkeitskanal des Gasverteilers eine Strömung nach unten entsteht. Dies führt zu erhöhter Flüssigkeitszirkulation und damit verbesserten BelÜftungseigenschaften des Gasverteilers. Es wurde auch festgestellt, daß sich der aufsteigende Bläschen strom nach oben hin erweitert, wenn das Gas Über den gesamten Umfang der Wandung ausströmt. Dies steht im Gegensatz zu Gasverteilern, in deren Zentrum kein Flüssigkeitskanal ausgebildet ist. Bei letztgenannten Gasverteilern verringert sich nämlich der Querschnitt des aufsteigenden Bläschenstroms nach oben. Auch aufgrund dieses Umstands wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung überraschend die Flüssigkeitsbegasung verbessert.

[0008] Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Gasaustrittsöffnungen im wesentlichen über die gesamte Oberfläche der Wandung, vorzugsweise gleichmäßig, verteilt, um eine gleichmäßige Gaszufuhr in die Flüssigkeit zu gewährleisten.

[0009] Eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung und Montage der erfundenen Begasungsvorrichtung wird dadurch erreicht, daß die Wandung aus einem flexiblen zylindrischen Schlauchstück besteht, welches an seinen beiden axialen Enden mit dem vorzugsweise ebenfalls zylindrisch ausgebildeten Grundkörper verbunden ist.

[0010] In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist der wenigstens eine Flüssigkeitskanal von einem durch die Kammer hindurchführendes, an dem Grundkörper befestigtes Schlauchelement begrenzt. Hierbei kann der Grundkörper eine sehr einfache Grundgestalt erhalten.

[0011] Zweckmäßigerweise weist das Schlauchelement eine geringere Flexibilität auf als die Wandung. Dadurch bläht sich die Wandung bei Druckbeaufschlagung nach außen auf, während das Schlauchelment im Innern des Gasverteilers steif bleibt und eine Querschnittsverringerung des Flüssigkeitskanals vermieden ist.

[0012] Es ist jedoch auch möglich, daß der wenigstens eine Flüssigkeitskanal einstückig, z.B. als Bohrung in dem Grundkörper ausgebildet ist.

[0013] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verläuft ein einziger Flüssigkeitskanal koaxial mit dem die Wandung bildenden Schlauchstück. Dadurch wird ein symmetrischer Strömungsverlauf des nach unten gerichteten Flüssigkeitsstroms mittig des Gasverteilers erreicht.

[0014] Es ist jedoch auch möglich, daß in dem Grundkörper mehrere Flüssigkeitskanäle ausgebildet sind.

[0015] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der wenigstens eine Flüssigkeitskanal nicht mittig durch den Grundkörper hindurchgeführt ist, ist der Gaszufuhrkanal koaxial dem Grundkörper angeordnet.

[0016] Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal weist der wirksame Öffnungsquerschnitt der Gasaustrittsöffnungen in Anpassung an den von dem durch die Gasaustrittsöffnungen austretenden Gas zu Überwindenden Flüssigkeitsdruck unterschiedliche Größe auf. Um bspw. einen gleichmäßigen Gasaustritt über die gesamte zylindrische Membranoberfläche zu erreichen, nimmt der Öffnungsquerschnitt der Gasaustrittsöffnungen in der Blasenwandung von unten nach oben in dem Maße ab, wie der Flüssigkeitsdruck in Abhängigkeit von der vertikalen Höhe der Blase von unten nach oben abnimmt.

[0017] Ein gleichmäßiger Gasaustritt kann auch dadurch gefördert werden, daß die Wandung in Anpassung an den von dem durch die Gasaustrittsöffnungen austretenden Gas zu überwindenden Flüssigkeitsdruck unterschiedliche Dicke aufweist. Hierzu hat bspw. die Wandung im unteren Bereich eine geringere Dicke als im oberen Bereich, so daß dem Gasdurchtritt durch die Gasaustrittsöffnungen im unteren Bereich der Wandung ein geringerer Strömungswiderstand entgegengesetzt wird, als im oberen Wandungsbereich, so daß der insgesamt von dem austretenden Gas zu überwindende Druck etwa gleich ist.

[0018] Die Wandung kann aus einem dehnbaren, bspw. gummielastischen Material bestehen, welches unter der für die Begasung erforderlichen Druckbeaufschlagung sich nach außen aufwölbt und dadurch die wirksame Fläche des Gasverteilers vergrößert.

[0019] Es ist aber auch möglich, daß die Wandung aus einem nicht dehnbaren, bspw. textilen Material besteht. In diesem Fall liegen oberhalb eines Mindestdruckes der Gasbeaufschlagung Größe und Form der Wandung druckunabhängig fest.

[0020] Andererseits ist es aber auch möglich, wenn das textile Material eine gewisse Dehnung zuläßt, die Eigenschaften eines dehnbaren mit denen eines nicht dehnbaren Materials zu kombinieren. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß die Wandung aus textilem Material besteht oder eine textile Verstärkungseinlage oder -auflage aufweist.

[0021] Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, wenn die Gasaustrittsöffnungen in die vorgespannte Wandung aus dehnbarem Material eingebracht sind. In diesem Falle sind die Gasaustrittsöffnungen ohne Druckbeaufschlagung der Kammer geschlossen, während sie sich erst öffnen, wenn das Begasungsgas mit einem Mindestdruck ansteht. Innerhalb eines gewissen Druckes ist der Öffnungsquerschnitt der Gasaustrittsöffnungen druckabhängig und kann entsprechend eingestellt werden.

[0022] Wünscht man einen druckunabhängigen Öffnungsquerschnitt der Gasaustrittsöffnung, so sind diese vorzugsweise in die nicht vorgespannte Wandung eingebracht. Sie haben dann vor und während der Gasbeaufschlagung unabhängig vom Druck im wesentlichen gleichen Öffnungsquerschnitt.

[0023] Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß die Gasaustrittsöffnungen einen von innen nach außen, d.h. radial zunehmenden Öffnungsquerschnitt aufweisen, d.h. konisch ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, daß beim Austreten des Gases aus der Wandung etwaige Schmutzablagerungen aus den Gasaustrittsöffnungen leicht mitgerissen werden und dadurch die Gefahr von Verstopfungen auch verhältnismäßig kleiner Gasaustrittsöffnungen verringert ist. Derartige Gasaustrittsöffnungen bringt man bspw. in Form von Perforation durch Nadelstiche von außen in die Wandung ein.

[0024] Der Gastransport vom Gaszufuhrkanal zu der Kammer mit der Wandung erfolgt erfindungsgemäß durch wenigstens einen in dem Grundkörper vorzugsweise radial verlaufenden Verbindungskanal, z.B. von dem mittigen Gaszufuhrkanal zur Außenfläche des Grundkörpers.

[0025] Eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung der gesamten Wandung wird dadurch sichergestellt, daß auf der Außenfläche des Grundkörpers eine ringförmige Nut ausgebildet ist, in welche der Verbindungskanal mündet und welche von der Wandung überdeckt ist.

[0026] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im oberen Bereich des Grundkörpers ein schlauchförmiges flexibles, membranartiges Wandelement vorgesehen, welches gegenüber der Wandung radial nach innen versetzt angeordnet ist und mit dieser die Kammer bildet.

[0027] Das Wandelement kann eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen aufweisen. Dadurch kann auch der im Inneren des Gasverteilers nach unten fließende Flüssigkeitsstrom belüftet werden.

[0028] Zur einfachen Befestigung des Gasverteilers an der Gaszufuhreinrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Gaszufuhrkanal ein Innengewinde aufweist, mit welchem der Gasverteiler auf einen mit einem entsprechenden Außengewinde versehenen Rohrstutzen der Gaszufuhreinrichtung aufschraubbar ist.

[0029] Der Gaszufuhrkanal ist bspw. in einem an dem Grundkörper vorgesehenen Gaszufuhrstutzen ausgebildet.

[0030] Es ist jedoch auch möglich, daß der Gasverteiler mittels des Gaszufuhrstutzens auf einen Rohrstutzen der Gaszufuhreinrichtung aufgestülpt ist. Ein solcher Gasverteiler läßt sich einfach bei Defekt wieder auswechseln. Zur Sicherheit kann der Gaszufuhrstutzen mittels einer Schelle an dem Rohrstutzen festgemacht sein, so daß auch größere Druckbeaufschlagungen bewältigt werden können.

[0031] Bei einer anderen Ausführungsform hat der Gasverteiler einen Gaszufuhrstutzen mit Wulst, welcher in eine Gasversorgungsöffnung der Gaszufuhreinrichtung einknüpfbar ist. Auch dies läßt eine verhältnismäßig leichte Montage und Demontage des Gasverteilers zu.

[0032] In dem Gaszufuhrkanal und/oder dem Rohrstutzen und/oder der Gasversorgungsöffnung kann ferner ein z.B. als Klappen- oder Kugelventil ausgebildetes Rückschlagventil angeordnet sein, welches verhindert, daß bei Druckabfall die Flüssigkeit in den Rohrstutzen bzw. das Rohrleitungssystem der Gaszufuhreinrichtung eindringt.

[0033] Um den Auftrieb der Begasungseinrichtung bei gefüllter Kammer entgegenzuwirken, wird mit der Erfindung ferner vorgeschlagen, daß in dem Grundkörper, insbesondere der Kammer, ein Ballastgewicht angeordnet ist. Das Ballastgewicht kann als Hohlkörper aus starrem oder flexiblem Material ausgebildet sein, dessen Innenraum mit der den Gasverteiler umgebenden Flüssigkeit in Strömungsverbindung steht und/oder mit einer Flüssigkeit wie Wasser, Beton, Blei oder dgl. als Ballastgewicht füllbar ist. Das Ballastgewicht kann jedoch auch außerhalb des Gasverteilers angeordnet sein. Ebenso kann der Grundkörper selbst als Ballastgewicht ausgebildet sein.

[0034] Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung.

[0035] Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Schnittdarstellung eines Gasverteilers gemäß einer ersten Ausführungsform der Er findung,

Fig. 2

eine Schnittdarstellung eines Gasverteilers nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3

eine Schnittdarstellung eines Gasverteilers nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung entlang der Linie III - III in Fig. 4,

Fig. 4

eine Draufsicht auf den Gasverteiler nach Fig. 3,

Fig. 5

eine geschnittene Darstellung eines Gasverteilers nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung gemäß der Linie V - V in Fig. 6,

Fig. 6

eine Draufsicht auf den Gasverteiler nach Fig. 5,

Fig. 7

eine Schnittdarstellung eines Gasverteilers nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung entlang der Linie VII - VII in Fig. 8,

Fig. 8

eine Draufsicht auf den Gasverteiler gemäß Fig. 7,

Fig. 9

eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Begasungsvorrichtung mit Darstellung der Befestigung an einer Gaszuführeinrichtung, und

Fig. 10

eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit anders gearteter Befestigung an der Gaszufuhreinrichtung.

[0036] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten besteht aus einem unter dem Flüssigkeitsspiegel anzuordnenden Gasverteiler 1, welcher an eine Gaszufuhreinrichtung 2 anschließbar ist.

[0037] Der in Fig. 1 dargestellte Gasverteiler 1 besteht aus einem Grundkörper 3, in welchem eine Kammer 4 und ein Gaszufuhrkanal 5 ausgebildet sind. In dem Gaszufuhrkanal 5 ist ein Innengewinde vorgesehen, so daß der Gasverteiler 1 auf einem mit einem Außengewinde versehenen Rohrstutzen der Gaszufuhreinrichtung 2 aufgeschraubt werden kann. Der Grundkörper 3 ist zylindrisch und trägt eine zylindrische Wandung 6 aus flexiblem, membranartigen Material, in der eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 7 ausgebildet sind (vgl. Fig. 9 und 10). Die Wandung 6 ist an ihren axialen Enden an der Außenseite des Grundkörpers 3 bspw. mit Klammern 8 befestigt. Wird durch den Gaszufuhrkanal 5 Luft in die Kammer 4 eingeführt so weitet sich die Wandung 6, wie durch die gestrichelte Darstellung verdeutlicht, auf. Durch den Grundkörper 3 erstreckt sich im wesentlichen vertikal ein Flüssigkeitskanal 9, welcher durch ein an seinem oberen und unteren Ende mit dem Grundkörper 3 verbundenes Schlauchelement 10 gebildet ist. Das Schlauchelement 10 kann aus festem oder flexiblem Material bestehen. Die Flexibilität des Schlauchelements 10 ist geringer als die Flexibilität der Wandung 6, so daß sich die Wandung 6 bei Druckbeaufschlagung nach außen aufbläht, während das Schlauchelement 10 steif bleibt. Bei Druckbeaufschlagung des Gasverteilers 1 entweicht Luft durch die Gasaustrittsöffnungen 7 in der Wandung 6 im wesentlichen in horizontaler Richtung. Dadurch wird eine relativ hohe Verweildauer der Gasbläschen in der Flüssigkeit erreicht. In dem Flüssigkeitskanal 9 entsteht bei Betrieb ein nach unten gerichteter Flüssigkeitsstrom F, wie durch den nach unten gerichteten Pfeil in Fig. 1 angedeutet. Der Flüssigkeitsstroms F scheint darauf zurückzuführen zu sein, daß die Flüssigkeit um die membranartige zylindrische Wandung 6 herum eine höhere Konzentration an Gasbläschen aufweist als die Flüssigkeit innerhalb des Flüssigkeitskanals 9. Dadurch ist das spezifische Gewicht der gasbeladenen Flüssigkeit um den Gasverteiler 1 herum in Mittel geringer als das der Flüssigkeit in dem inneren Flüssigkeitskanal 9. Dies führt zu einem Aufsteigen der Flüssigkeit um den Gasverteiler 1 herum, während die Flüssigkeit in der Mitte des Gasverteilers 1 von oben nach unten strömt. Dadurch wird eine erhöhte Zirkulation und demzufolge eine bessere Belüftung der Flüssigkeit erreicht. Es wurde auch festgestellt, daß der aufsteigende Bläschenstrom sich nach oben hin erweitert, wenn das Gas über den gesamten Umfang des Mantels 6 ausströmt. Dieses Phänomen steht im Gegensatz zu Gasverteilern, in deren Mitte kein Flüssigkeitskanal ausgebildet ist. Bei derartigen Gasverteilern verringert sich die Fläche der aufsteigenden Gasbläschen nach oben hin. Auch hierdurch wird also mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine bessere Flüssigkeitsbelüftung erreicht.

[0038] Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten im wesentlichen dadurch, daß mehrere Flüssigkeitskanäle 9 in dem Grundkörper 3 ausgebildet sind. Auch ist der Gaszufuhrkanal 5 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 koaxial des Grundkörpers 3 ausgebildet und führt direkt mittig in die Kammer 4. Ein nach unten gerichteter Flüssigkeitsstrom F wird in jedem der Flüssigkeitskanäle 9 hervorgerufen.

[0039] Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 liegt die Wandung 6 im wesentlichen direkt an der Außenseite des Grundkörpers 3 an, wenn der Gasverteiler 1 nicht mit Druck beaufschlagt ist. Das Kammervolumen ist dann praktisch null. Es kann jedoch auch bereits eine kleine Aussparung für die Kammer 4 vorgesehen sein. Wird die Wandung 6 bei Druckbeaufschlagung nach außen ausgedehnt, vergrößert sich die Kammer 4. Der Gaszufuhrkanal 5 ist koaxial des Grundkörpers 3 angeordnet und Über eine Vielzahl von radialen Verbindungskanälen 11 mit der Kammer 4 verbunden. Die Verbindungskanäle 11 sind in Rippen 12 des Grundkörpers 3 angeordnet, welche in einem unteren Abschnitt des Grundkörpers 3 eine Vielzahl von Flüssigkeitskanälen 9 bilden. Die Luft L tritt von unten in den Gaszufuhrkanal 5 ein, wie durch den Pfeil in Fig. 3 verdeutlicht, tritt dann radial durch die Verbindungskanäle 11 nach außen, wie die Pfeile in Fig. 4 zeigen, und gelangt dann in die Kammer 4, wo sich die Wandung 6 durch den Druck nach außen aufweitet und die Luft durch die Gasaustrittsöffnungen 7 austritt. Auch hier wird ein nach unten gerichteter Flüssigkeitsstrom F hervorgerufen der, wie durch den Pfeil in Fig. 3 dargestellt, durch die Vielzahl der Flüssigkeitskanäle 9 fließt.

[0040] Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Ausführungsform ähnelt der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4. Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 5 und 6 ist aber in dem Grundkörper 3 eine äußere umlaufende von der Wandung 6 überdeckte ringförmige Nut 13 ausgebildet, in welche die Verbindungskanäle 11 münden. Durch die Nut 13 wird sichergestellt, daß die Luft oder das Gas Über den ganzen Umfang des Körpers 3 in die Kammer 4 und zur Innenfläche der Wandung 6 geführt werden. Demgegenüber wird bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 die Luft oder das Gas, zumindestens am Anfang, an lediglich zwei Punkten, die den äußeren Enden der Verbindungskanäle 11 entsprechen, in die Kammer 4 eingeführt. Bei dieser Ausführungsform sollte daher die Wandung 6 in dem Bereich um die Mündungen der Verbindungskanäle 11 in die Kammer 4 keine Gasaustrittsöffnungen 7 aufweisen. Dadurch wird eine gute Gasverteilung in der Kammer 4 erreicht.

[0041] Während in den Fig. 3 bis 6 der obere Bereich 3' des Grundkörpers 3 aus steifem Material besteht, ist bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 7 und 8 dieser steife Abschnitt 3' des Grundkörpers 3 durch ein schlauchförmiges, flexibles, membranartiges Wandelement 14 ersetzt, welches eine Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen aufweist. Das untere Ende des Wandelements 14 ist dabei an dem Grundkörper 3 befestigt, während das obere Ende des Wandelements 14, bspw. über die Klemmen 8 an einem Klemmelement 15 gehalten wird. Das Klemmelement 15 kann dabei ein Abschnitt des Grundkörpers 3 sein oder mit diesem verbunden sein. Wird nun Gas über die Verbindungskanäle 11 in die Kammer 4 eingeleitet, so wird sich zunächst die Wandung 6 gemäß der gestrichelten Linie nach außen ausweiten. Danach wird sich das Wandelement 14, wie durch die strichpunktierte Linie verdeutlicht, nach innen ausweiten. Durch die Aufweitung des Wandelements 14 nach innen in den Flüssigkeitskanal 9 wird der abwärts gerichtete Flüssigkeitsstrom im Flüssigkeitskanal 9 zusätzlich verstärkt. Auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 kann die Nut 13 in dem Grundkörper 3 ausgebildet sein.

[0042] Die Ausführungsformen nach den Fig. 9 und 10 unterscheiden sich von den o.g. im wesentlichen durch eine anders geartete Befestigung des Gasverteilers 1 an der Gaszufuhreinrichtung 2. Die Gaszufuhreinrichtung 2 weist eine Rohrleitung 16 auf, von welcher einer oder mehrere Rohrstutzen 17 an einer Gasversorgungsöffnung 18 abzweigen.

[0043] Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 ist an dem Gasverteiler 1 ein Gaszufuhrstutzen 19 vorgesehen, in welchem der Gaszufuhrkanal 5 ausgebildet ist. Der Gaszufuhrstutzen 19 wird über den Rohrstutzen 17 gestülpt und mittels einer Schelle 20 festgelegt werden kann. Damit ist der Gasverteiler 1 sicher auf der Gaszufuhreinrichtung 2 befestigt. In dem Rohrstutzen 17 befindet sich vor der Öffnung des Gaszufuhrkanals 5 ein als Kugelventil ausgebildetes Rückschlagventil 21 , welches bei Beaufschlagung mit dem Gasdruck öffnet und bei Druckabfall schließt, so daß keine Flüssigkeit über die Gasaustrittsöffnungen 7 in den Gasverteiler 1 und die Gaszufuhreinrichtung 2 gelangen kann.

[0044] Die Ausführungsform gemäß Fig. 10 unterscheidet sich von der in Fig. 9 dargestellten im wesentlichen dadurch, daß der Gaszufuhrstutzen 19 als Wulst 22 ausgebildet ist, welcher in die Gasversorgungsöffnung 18 der Rohrleitung 16 einknöpfbar ist.

[0045] Auch in den Ausführungsformen gemäß den Fig. 9 und 10 ist die Richtung des Flüssigkeitsstroms F durch die nach unten gerichteten Pfeile deutlich gemacht.

Bezugszeichenliste:

[0046] 

1

Gasverteiler

2

Gaszufuhreinrichtung

3

Grundkörper

3'

oberer Abschnitt

4

Kammer

5

Gaszufuhrkanal

6

Wandung

7

Gasaustrittsöffnungen

8

Klammern

9

Flüssigkeitskanal

10

Schlauchelement

11

Verbindungskanäle

12

Rippen

13

Nut

14

Wandelement

15

Klemmelement

16

Rohrleitung

17

Rohrstutzen

18

Gasversorgungsöffnung

19

Gaszufuhrstutzen

20

Schelle

21

Rückschlagventil

22

Wulst

23

Innengewinde

F

Flüssigkeitsstrom

L

Luftstrom

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von Abwasser, mittels eines unter dem Flüssigkeitsspiegel anorden baren und an eine Gaszufuhreinrichtung (2) anschließbaren Gasverteilers (1), welcher wenigstens eine membranartige Wandung (6) aus flexiblem Material mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen (7) und einen Grundkörper (3) aufweist, um welchen die Wandung (6) im wesentlichen zylindrisch angeordnet ist und eine Kammer (4) in dem Grundkörper (3) begrenzt, welche mit wenigstens einem Gaszufuhrkanal (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (6) eine im wesentlichen vertikal verlaufende Mittelachse aufweist und die Kammer (4) wenigstens einen durch den Grundkörper (3) im wesentlichen vertikal hindurchführenden Flüssigkeitskanal (9) umschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die GasaustrittsÖffnungen (7) im wesentlichen über die gesamte Wandung (6) verteilt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (6) aus einem flexiblen zylindrischen Schlauchstück besteht, welches an seinen beiden axialen Enden mit dem vorzugsweise ebenfalls zylindrischen Grundkörper (3) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Flüssigkeitskanal (9) von einem durch die Kammer (4) hindurchführendes, an dem Grundkörper (3) befestigtes Schlauchelement (10) begrenzt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlauchelement (10) eine geringere Flexibilität aufweist als die Wandung (6).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Flüssigkeitskanal (9) einstückig, z.B. als Bohrung, in dem Grundkörper (3) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Flüssigkeitskanal (9) koaxial mit dem die Wandung (6) bildenden Schlauchstück verläuft.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Grundkörper (3) mehrere Flüssigkeitskanäle (9) ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher der wenigstens eine Flüssigkeitskanal (9) nicht mittig durch den Grundkörper (3) hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaszufuhrkanal (5) koaxial mit dem Grundkörper (3) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Öffnungsquerschnitt der Gasaustrittsöffnungen (7) in Anpassung an den von dem durch die Gasaustrittsöffnungen (7) austretenden Gas zu überwindenden Flüssigkeitsdruck unterschiedliche Größe aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (6) in Anpassung an den von den durch die Gasaustrittsöffnungen (7) austretenden Gas zu überwindenden Flüssigkeitsdruck unterschiedliche Dicke aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (6) aus einem dehnbaren, bspw. gummielastischen Material besteht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (6) aus einem nicht dehnbaren Material besteht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (6) aus einem textilen Material besteht oder eine textile Verstärkungseinlage oder -auflage aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsöffnungen (7) in die vorgespannte Wandung (6) aus dehnbarem Material eingebracht sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsöffnungen (7) in die nicht vorgespannte Wandung (6) eingebracht sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsöffnungen (7) einen von innen nach außen zunehmenden Öffnungsquerschnitt aufweisen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Grundkörper (3) wenigstens ein Verbindungskanal (11) ausgebildet ist, welcher den Gaszufuhrkanal (5) mit der Kammer (4) verbindet.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Verbindungskanal (11) radial in dem Grundkörper (3) verläuft, z.B. von dem mittigen Gaszufuhrkanal (5) zur Außenfläche des Grundkörpers (3).

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenfläche des Grundkörpers (3) eine ringförmige Nut (13) ausgebildet ist, in welche der wenigstens eine Verbindungskanal (11) mündet und welche von der Wandung (6) überdeckt ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des GrundkÖrpers (3) ein schlauchförmiges, flexibles, membranartiges Wandelement (14) vorgesehen ist, welches gegenüber der Wandung (6) radial nach innen versetzt angeordnet ist und mit dieser die Kammer (4) bildet.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wandelement (14) eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen ausgebildet ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaszufuhrkanal (5) ein Innengewinde (23) aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaszufuhrkanal (5) in einem an dem Grundkörper (3) vorgesehenen Gaszufuhrstutzen (19) ausgebildet ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (1) mittels des Gaszufuhrstutzens (19) auf einen Rohrstutzen (17) der Gaszufuhreinrichtung (2) aufgestülpt ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (1) einen Gaszufuhrstutzen (19) mit Wulst (22) aufweist, welcher in eine GasversorgungsÖffnung (18) der Gaszufuhreinrichtung (2) einknöpfbar ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gaszufuhrkanal (5) und/oder dem Rohrstutzen (17) und/oder der GasversorgungsÖffnung (18) oder deren Nachbarschaft ein RÜckschlagventil (21) angeordnet ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Grundkörper (3) ein Ballastgewicht angeordnet ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Ballastgewicht als Hohlkörper aus starrem oder flexiblem Material ausgebildet ist, dessen Innenraum mit der den Gasverteiler (1) umgebenden Flüssigkeit in Strömungsverbindung steht und/oder mit einer Flüssigkeit wie Wasser, Beton, Blei oder dgl. füllbar ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (3) als Ballastgewicht ausgebildet ist.

Claims

1. Device for gassing liquids, in particular for the aeration of waste water, by means of a gas distributor (1) which can be arranged below the surface of the liquid and can be connected to a gas-feed apparatus (2), which distributor has at least one membrane-type wall (6) made from flexible material with a plurality of gas-outlet openings (7) and a basic body (3) around which the wall (6) is arranged essentially cylindrically and defines a chamber (4) in the basic body (3) which is connected to at least one gas-feed duct (5), characterized in that the wall (6) has an essentially vertically running central axis and the chamber (4) encloses at least one liquid duct (9) passing essentially vertically through the basic body (3).

2. Device according to claim 1, characterized in that the gas-outlet openings (7) are essentially distributed over the whole wall (6).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the wall (6) consists of a flexible cylindrical hose section which is connected at its two axial ends to the preferably likewise cylindrical basic body (3).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one liquid duct (9) is defined by a hose element (10) passing through the chamber (4) and secured to the basic body (3).

5. Device according to claim 4, characterized in that the hose element (10) displays a lesser flexibility than the wall (6).

6. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one liquid duct (9) is formed in one piece, e.g. as a bore, in the basic body (3).

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that a single liquid duct (9) runs coaxially with the hose section forming the wall (6).

8. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that several liquid ducts (9) are formed in the basic body (3).

9. Device according to one of claims 1 to 6, in which the at least one liquid duct (9) is not guided centrally through the basic body (3), characterized in that the gas-feed duct (5) is arranged coaxial with the basic body (3).

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the effective opening cross-section of the gas-outlet openings (7) is of a size which varies to match the liquid pressure to be overcome by the gas emerging from the gas-outlet openings (7).

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the wall (6) is of a thickness which varies to match the liquid pressure to be overcome by the gas emerging from the gas-outlet openings (7).

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the wall (6) consists of a stretchable. e.g. rubber-elastic, material.

13. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the wall (6) consists of a non-stretchable material.

14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized int that the wall (6) consists of a textile material or has a textile reinforcing insert or covering.

15. Device according to one of claims 1 to 12 and 14, characterized in that the gas-outlet openings (7) are incorporated into the pre-stressed wall (6) made from stretchable material.

16. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the gas-outlet openings (7) are incorporated into the non-pre-stressed wall (6).

17. Device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the gas-outlet openings (7) have an opening cross-section which increases from the inside outwards.

18. Device according to one of claims 1 to 17, characterized in that at least one connection duct (11) which connects the gas-feed duct (5) to the chamber (4) is formed in the basic body (3).

19. Device according to claim 18, characterized in that the at least one connection duct (11) runs radially in the basic body (3), e.g. from the central gas-feed duct (5) to the outer surface of the basic body (3).

20. Device according to claim 18 or 19, characterized in that an annular groove (13), into which the at least one connection duct (11) opens and which is covered by the wall (6), is formed on the outer surface of the basic body (3).

21. Device according to one of claims 1 to 20, characterized in that a tubular, flexible, membrane-like wall element (14), which is arranged radially offset inwards relative to the wall (6) and forms the chamber (4) with the latter, is provided in the upper area of the basic body (3).

22. Device according to claim 21, characterized in that a plurality of gas-outlet openings is formed in the wall element (14).

23. Device according to one of claims 1 to 22, characterized in that the gas-feed duct (5) has an inner thread (23).

24. Device according to one of claims 1 to 23, characterized in that the gas-feed duct (5) is formed in a gas-feed nozzle (19) provided at the basic body (3).

25. Device according to one of claims 1 to 24, characterized in that the gas distributor (1) is fitted by means of the gas-feed connection (19) onto a pipe socket (17) of the gas-feed apparatus (2).

26. Device according to one of claims 1 to 24, characterized in that the gas distributor (1) has a gas-feed connection (19) with bead (22) which can be pushed into a gas-supply opening (18) of the gas-feed apparatus (2).

27. Device according to one of claims 1 to 26, characterized in that a non-return valve (21) is arranged in the gas-feed duct (5) and/or in the pipe nozzle (17) and/or in the gas-supply opening (18) or in the vicinity thereof.

28. Device according to one of claims 1 to 27, characterized in that a ballast weight is arranged in the basic body (3).

29. Device according to claim 28, characterized in that the ballast weight is developed as a hollow article made from rigid or flexible material, the inside of which is in flow connection with the liquid surrounding the gas distributor (1) and/or can be filled with a liquid such as water, concrete, lead or the like.

30. Device according to one of claims 1 to 29, characterized in that the basic body (3) is developed as a ballast weight.

Revendications

1. Dispositif pour injecter du gaz dans des liquides, en particulier pour injecter de l'air dans des eaux usées au moyen d'un distributeur de gaz (1) pouvant être disposé en dessous du niveau du liquide et raccordé à un dispositif d'amenée de gaz (2) présentant au moins une paroi (6) en forme de membrane en matériau flexible comportant un grand nombre d'orifices (7) de sortie de gaz et un corps de base (3) autour duquel la paroi (6) est disposée de manière essentiellement cylindrique et délimite dans le corps de base (3) une chambre (4) qui est reliée à au moins un canal d'amenée de gaz (5), caractérisé en ce que la paroi (6) présente un axe médian s'étendant essentiellement à la verticale, et en ce que la chambre (4) entoure au moins un canal à liquide (9) traversant le corps de base (3) essentiellement à la verticale.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices de sortie de gaz (7) sont distribués essentiellement sur la totalité de la paroi (6).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi (6) est constituée d'une pièce en manchon flexible cylindrique qui est reliée par ses deux extrémités axiales au corps de base (3), qui de préférence est également cylindrique.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le canal à liquide (9) au moins présent est délimité par un élément en manchon (10) traversant la chambre (4) et fixé au corps de base (3).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément en manchon (10) présente une flexibilité plus faible que la paroi (6).

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le canal à liquide (9) au moins présent est configuré d'un seul tenant, par exemple comme alésage, dans le corps de base (3).

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'un unique canal à liquide (9) s'étend coaxialement à la pièce en manchon formant la paroi (6).

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que plusieurs canaux à liquide (9) sont formés dans le corps de base (3).

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le canal à liquide (9) au moins présent ne traverse pas le corps de base (3) en son milieu, caractérisé en ce que le canal d'amenée de gaz (5) est disposé coaxialement au corps de base (3).

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les sections transversales efficaces des orifices de sortie de gaz (7) présentent différentes grandeurs pour s'adapter à la pression des liquides qui doit être surmontée par le gaz sortant des orifices de sortie de gaz (7).

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la paroi (6) présente différentes épaisseurs pour s'adapter à la pression de liquide à surmonter par le gaz sortant par les orifices de sortie de gaz (7).

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la paroi (6) est constituée d'un matériau extensible, par exemple en caoutchouc élastique.

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la paroi (6) est constituée d'un matériau non extensible.

14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la paroi (6) est constituée d'un matériau textile, ou présente une garniture textile de renfort interne ou externe.

15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 et 14, caractérisé en ce que les orifices de sortie de gaz (7) sont installés dans la paroi (6) précontrainte en matériau extensible.

16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les orifices de sortie de gaz (7) sont installés dans la paroi (6) non précontrainte.

17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les orifices de sortie de gaz (7) présentent une section transversale d'ouverture qui augmente de l'intérieur vers l'extérieur.

18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que dans le corps de base (3) est formé au moins un canal de liaison (11) qui relie le canal d'amenée de gaz (5) à la chambre (4).

19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que le canal de liaison (11) au moins présent s'étend radialement dans le corps de base (3), par exemple entre le canal médian d'amenée de gaz (5) et la surface externe du corps de base (3).

20. Dispositif selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que sur la surface externe du corps de base (3) est formée une rainure annulaire (13) dans laquelle débouche le canal de liaison (11) au moins présent et qui est recouverte par la paroi (6).

21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que dans la partie supérieure du corps de base (3) est prévu un élément de paroi (14) en forme de manchon, flexible et en forme de membrane, qui est disposé avec un décalage radial vers l'intérieur par rapport à la paroi (6) et qui forme la chambre (4) avec cette dernière.

22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que dans l'élément de paroi (14) sont formés un grand nombre d'orifices de sortie de gaz.

23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, caractérisé en ce que le canal d'amenée de gaz (5) présente un filet interne (23).

24. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que le canal d'amenée de gaz (5) est formé dans un raccord d'amenée de gaz (19) prévu sur le corps de base (3).

25. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que le distributeur de gaz (1) est embouti sur un raccord tubulaire (17) du dispositif d'amenée de gaz (2), par l'intermédiaire du raccord d'amenée de gaz (19).

26. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce que le distributeur de gaz (1) présente un raccord d'amenée de gaz (19) comportant un bourrelet (22) qui peut être engagé dans une ouverture d'alimentation en gaz (18) du dispositif d'amenée de gaz (2).

27. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, caractérisé en ce qu'un clapet anti-retour (21) est disposé dans le canal d'amenée de gaz (5) et/ou dans le raccord tubulaire (17) et/ou dans l'ouverture d'alimentation en gaz (18) ou à leur proximité.

28. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 27, caractérisé en ce qu'un poids de ballast est disposé dans le corps de base (3).

29. Dispositif selon la revendication 28, caractérisé en ce que le poids de ballast est configuré comme corps creux en matériau rigide ou flexible, dont l'espace interne est en communication d'écoulement avec le liquide entourant le distributeur de gaz (1) et/ou peut être rempli d'un liquide tel que de l'eau, du béton, du plomb ou similaires.

30. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 29, caractérisé en ce que le corps de base (3) est configuré comme poids de ballast.

Zeichnung