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Patent Searching and Data


Title:
GASSING DEVICE FOR INTRODUCING A GAS INTO A LIQUID
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/127914
Kind Code:
A1
Abstract:
A description is given of a gassing device for introducing a gas into a liquid, in particular air into wastewater. The gassing device comprises at least one introducing element (10), which consists of a rigid supporting element (12) and, arranged on the supporting element, a membrane (14) with perforation holes (20) for introducing the gas into the liquid. The membrane (14) consists of a silicone material. Arranged between the membrane (14) and the supporting element (12) is a layer (22) of a silicone-free material, which has a combination of both shock-absorbing properties and elastomeric properties.

Inventors:
OTT FRIEDERIKE (DE)
Application Number:
PCT/DE2011/000447
Publication Date:
October 20, 2011
Filing Date:
April 14, 2011
Export Citation:
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Assignee:
OTT FRIEDERIKE (DE)
International Classes:
B01F3/04; C02F3/20
Foreign References:
DE19722781A11998-12-03
EP1724000A12006-11-22
DE4314766C11994-09-08
DE19722781A11998-12-03
Other References:
"Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau, 17. Auflage", 1 January 1990, BEITZ, KÜTTNER, XP002656840
Attorney, Agent or Firm:
KÖRNER, Peter et al. (DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Begasungseinrichtung zum Einbringen eines Gases in eine Flüssigkeit, ins- besondere Luft in Abwasser, mit wenigstens einem Einleitungskörper, der aus einem starren Trägerkörper und einer auf dem Trägerkörper angeordneten Membran mit Perforationslöchern zum Einleiten des Gases in die Flüssigkeit besteht, wobei die Membran aus einem Silikonwerkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Membran und dem Trägerkörper eine Schicht aus einem silikonfreien Werkstoff angeordnet ist, der in Kombination sowohl stoßdämpfende als auch elastomere Eigenschaften aufweist.

2. Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, die Schicht aus dem silikonfreien Werkstoff aus einem gummielastischen Werkstoff besteht.

3. Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus dem silikonfreien Werkstoff mit Perforationslöchern versehen ist.

4. Begasungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran aus dem Silikonwerkstoff und die Schicht aus dem silikonfreien Werkstoff separat oder miteinander verbunden sind.

Description:
Begasungseinrichtung zum Einbringen eines Gases in eine Flüssigkeit Die Erfindung betrifft eine Begasungseinrichtung zum Einbringen eines Gases in eine Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 197 22 781 A1 ist eine Begasungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen umfasst die Begasungseinrichtung wenigstens einen Einleitungskörper, bestehend aus einem Trägerkörper mit einer Membran, die eine Beschichtung aus einem Silikonwerkstoff trägt. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch hydrophobe Eigenschaften aus und verhindert so eine Ablagerung von im Abwasser enthaltenen Mikroorganismen und Feststoffen an der Oberfläche der Membran.

Es hat sich allerdings gezeigt, dass eine Silikon als Werkstoff enthaltende Membran trotz ihrer elastischer Eigenschaften empfindlich gegen Druck- und Schlagbelastungen ist. Solche Druck- und Schlagbelastungen können vorwiegend bei der Lagerung, beim Transport und beim Einbau des Einleitungskörpers auftreten, je- doch auch im Betrieb durch Feststoffe, die beim Begasen der Flüssigkeit bewegt werden. Als Folge dieser Druck- und Schlagbelastungen wird die Membran an den ehemaligen Druckstellen geschwächt und kann an diesen geschwächten Stellen während des bestimmungsgemäßen Begasungsbetriebs einreißen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Begasungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dahingehen zu verbessern, dass die Membran resistenter gegen Druckbelastungen wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Einleitungskörper nach dem Oberbegriff des An- spruchs 1 durch die Merkmale dieses Anspruchs gelöst.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Untersprüchen. Durch die Schicht mit sowohl stoßdämpfenden als auch elastomeren Eigenschaften zwischen dem Trägerkörper und der Membran werden mechanische Belastungen vermindert. Wenn impulsartig und punktuell Kräfte auf die Membran einwirken, kann die Membran an der Einwirkungsstelle zum Trägerkörper hin ausweichen, wodurch Verformungsenergie von der der Schicht aufgenommen und die Flankensteilheit des Kraftanstiegs der auf die Membran einwirkenden Kraft vermindert wird. Außerdem wird die einwirkende Kraft mit zunehmender Verformung auf eine größere Fläche der Membran und Schicht mit sowohl stoßdämpfenden als auch elastomeren Eigenschaften verteilt und so auch der absolute Kraftanstieg reduziert. Nach Abklingen der Kraft sorgt anschließend die elastomere Eigen- schaft der Schicht für eine Rückkehr der Membran in die Ausgangslage. Die

Membran kann im Falle einer erneuten Kraftein Wirkung auf die gleiche Stelle wieder in vorbeschriebener Weise ausweichen.

Hätte die Schicht zwischen der Membran und dem Einleitungskörper ausschließ- lieh stoßdämpfende Eigenschaften, würde die Membran nicht in Ausgangslage zurückkehren. Im Falle einer erneuten Krafteinwirkung auf die gleiche Stelle wäre dann keine Ausweichmöglichkeit vorhanden und ein Schaden an der Membran unvermeidbar. Hätte die Schicht zwischen der Membran und dem Einleitungskörper ausschließlich elastomere Eigenschaften, würde die Membran nach Wegfall der Krafteinwirkung schwingen. Dies würde den Alterungsprozess beschleunigen und die Membran verspröden lassen, was die Lebensdauer ebenso verringern würde. Nur durch die Kombination sowohl stoßdämpfender als auch elastomerer Eigenschaften der Schicht zwischen der Membran und dem Einleitungskörper wird ein wirksamer Schutz der Membran gegen die genannten Belastungen erreicht. Selbst für den Fall extremer Beanspruchungen wirkt sich die erfindungsgemäße Lösung vorteilhaft aus, da eine Schädigung der Membran zumindest reduziert. Sollte dennoch eine solche Schädigung eintreten, werden die Auswirkungen auf die Funktion der Begasungseinrichtung jedoch dadurch gemindert, dass der Schicht zwischen der Membran als Rückschlagventil wirkt und so ein Eindringen von Flüssigkeiten bzw. Abwasser in den Trägerkörper verhindert. An der Stelle der defekten Membran würde die freiliegende Schicht zwar schnell verkrusten und gasundurchlässig werden, ein Weiterbetrieb der Begasungseinrichtung bis zur nächsten routinemäßigen Wartung und Reparatur wäre aber möglich. Vorzugsweise besteht die elastische Schicht aus einem silikonfreien gummielastischen Werkstoff.

Ein solcher Werkstoff besitzt im Gegensatz zu einem Silikonwerkstoff schlagfeste Eigenschaften und wird somit durch punktuelle, mit hoher Flankensteilheit einwir- kende Kräfte nicht dauerhaft geschädigt. In Kombination mit der Membran aus einem Silikonwerkstoff übernimmt die Schicht aus dem silikonfreien gummielastischen Werkstoff überwiegend die Druck- und Schlageinwirkungen auf die Membran auf, entlastet die Membran so von Druck- und Schlagbelastungen und stellt die nach Abklingen der Druck- und Schlageinwirkungen wieder in die Ausgangsla- ge zurück. Letztlich erhält die Kombination aus der Membran und der silikonfreien, gummielastische Schicht daher ähnliche mechanische Eigenschaften, wie eine reine silikonfreie, gummielastische Schicht, jedoch unter Beibehaltung der vorteilhaften Eigenschaften des Silikonwerkstoffs, nämlich Ablagerungen und Verkrustungen auf der Oberfläche der Membran zu verhindern oder zu vermindern. Weiterhin kann die Schicht aus dem silikonfreien Werkstoff mit Perforationslöchern versehen sein.

Durch diese Maßnahme kann die Schicht aus dem silikonfreien Werkstoff weitge- hend die Eigenschaften der Membran übernehmen, nämlich Gas bzw. Luft in fein dosierter Form an die Flüssigkeit bzw. das Abwasser abzugeben und bei Begasungspausen als Rückschlagventil das Eindringen von Flüssigkeit bzw. Abwasser in den Trägerkörper zu verhindern, sofern an einer Stelle die eigentliche Membran geschädigt ist und einen offenen Bereich darbietet. An dieser Stelle ist dann zwar mit einer schnellen Verkrustung und Gasundurchlässigkeit zu rechnen. Dieser Nachteil kann aber hingenommen werden, wenn er sich nur auf einen geringen Teil der Begasungseinrichtung beschränkt. Demgegenüber würde ein Eindringen von Flüssigkeit in den Einleitungskörper und eine Verbreitung in weitere Einleitungskörper in Begasungspausen zu einem Totalausfall führen. f

Die Membran aus dem Silikonwerkstoff und die Schicht aus dem silikonfreien Werkstoff können separat oder miteinander verbunden ausgeführt sein.

Bei separater Ausführung kann jede einzelne Schicht kompromisslos gefertigt werden, so dass jede Schicht die für die für die jeweilige Aufgabe optimalen Eigenschaften erhält. Bei miteinander verbundener Ausführung bleibt im Falle einer Beschädigung der Membran die flächige Ausdehnung der Schadenstelle gering, da das übrige Membranmaterial von der Schicht aus dem silikonfreien Werkstoff an einem Weiterreißen gehindert wird.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch eine Begasungseinrichtung. ln der Zeichnung ist ein Einleitungskörper 10 der erfindungsgemäßen Begasungseinrichtung dargestellt. Der Einleitungskörper 10 ist hier pilsförmig dargestellt, er könnte jedoch auch rohrförmig ausgestaltet sein. Der Einleitungskörper 10 um- fasst einen Trägerkörper 12 aus einem hochschlagfesten Kunststoff oder aus Me- tall, auf dem eine Membran 14 angeordnet ist. In dem Trägerkörper 12 sind Nuten 16 vorhanden, die mit einem Gaszuführungskanal 18 strömungsverbunden sind. Die Membran 14 ist mit Perforationslöchern 20 versehen, jedoch befinden sich diese Perforationslöcher 20 nur außerhalb des Bereichs der Nuten 16. Damit Gas in die umgebende Flüssigkeit austreten kann, muss ein Überdruck aufgebaut Werden, der zunächst die Membran 14 etwas abhebt und dann einen Ringraum bildet, so dass Gas von denen Nuten 16 über den Ringraum zu den Perforationslöchern 20 gelangt und dort in die umgebende Flüssigkeit austreten kann. In Begasungspausen wird der Druck entlastet, woraufhin sich die Membran 14 wieder anlegt und nach Art eines Rückschlagventils einen Rückfluss in die Nuten 16 verhindert.

Zwischen der Membran 14 und dem Trägerkörper 12 befindet sich erfindungsgemäß eine Schicht aus einem silikonfreien Werkstoff, der in Kombination sowohl stoßdämpfende als auch elastomere Eigenschaften aufweist. Vorzugsweise handelt es sich um eine gummielastische Schicht 22. Diese Schicht 22 dämpft Aus- Wirkungen von punktuellen steil ansteigenden Kräften auf die Membran 14, indem sie die Impulsenergie verzehrt und die Krafteinwirkung auf eine größere Fläche verteilt. Nach Abklingen der Krafteinwirkung kehrt die Schicht 22 und mit dieser auch die Membran 14 in die Ausgangslage zurück. Solche Krafteinwirkungen können nach der Montage eines Einleitungskörpers 10 während der anschließenden Handhabung, also beim Versand und der Montage in einem Klärwerk auftreten. Aufgrund der elastischen Eigenschaften der Membran 14 waren bisher Schäden nicht ohne weiteres erkennbar und traten erst im Betrieb in Erscheinung. Durch die zusätzliche Schicht 22 mit stoßdämpfenden und elastischen Eigenschaften werden derartige Schäden vermieden. Weiterhin waren im Betrieb selbst auch Beschädigungen durch Feststoffe möglich, die beim Begasen der Flüssigkeit her- umgewirbelt werden. Auch derartige Schäden werden künftig zum großen Teil vollständig vermieden oder zumindest derart begrenzt, dass noch ein Weiterbetrieb ohne wesentliche Beeinträchtigung der gesamten Begasungseinrichtung zu erwarten ist.