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Dokumentenidentifikation DE3931676A1 04.04.1991
Titel Belüftungsvorrichtung
Anmelder IBO W. Grimmel Abwassertechnik GmbH & Co KG, 6352 Ober-Mörlen, DE
Erfinder Grimmel, Walter, 6352 Ober-Mörlen, DE
Vertreter Schlagwein, U., Dipl.-Ing., Pat.-Anw.; Ruppert, K., Rechtsanw., 6350 Bad Nauheim
DE-Anmeldedatum 22.09.1989
DE-Aktenzeichen 3931676
Offenlegungstag 04.04.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.04.1991
IPC-Hauptklasse C02F 3/20
IPC-Nebenklasse B01F 3/04   
Zusammenfassung Eine Belüftungseinrichtung hat eine Tragplatte (1) mit jeweils einem Umlenkteil (2, 3) an zwei gegenüberliegenden Seiten. Eine endlose Membran (9) mit feinen Durchtrittsöffnungen (11) verläuft über die Oberseite der Tragplatte (1), die Umlenkteile (2, 3) und den Zwischenraum zwischen den aufeinander gerichteten Enden der Umlenkteile (2, 3) unterhalb der Tragplatte (1). Durch diese Gestaltung kann bei Überdruck Luft zwischen den Umlenkteilen (2, 3) und der Membran (9) nach unten hin abströmen, so daß es nicht zu einer Überdehnung der Membran (9) kommt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Belüftungsvorrichtung für biologische Abwasserreinigungsanlagen, die einen dauerhaften, zeitweise abschaltbaren Lufteintrag erfordern, bestehend aus einer mit einer Luftzuführung und zumindest einer Zuströmöffnung versehenen Tragplatte, welche auf ihrer Oberseite von einer elastischen Membran abgedeckt ist, die an ihren Seiten dichtend mit der Tragplatte verbunden ist und eine Vielzahl feiner Durchtrittsöffnungen aufweist. Eine solche Belüftungsvorrichtung ist in der DE-OS 34 41 731 beschrieben.

Bei der bekannten Vorrichtung ist die Membran an ihren vier Seiten dichtend mit der Tragplatte verbunden. Die von der Luftzuführung über die Zuströmöffnung in den Raum zwischen der Membran und der Oberseite der Tragplatte einströmende Luft hebt die Membran ähnlich wie ein Luftkissen etwas von der Tragplatte ab und strömt dann aus den Durchtrittsöffnungen nach oben. Da die Durchtrittsöffnungen einen sehr geringen Querschnitt aufweisen, vermag die Membran die Zuströmöffnung wasserdicht abzusperren, so daß auch bei unterbrochener Druckluftzufuhr kein Wasser in die Luftzuführung strömen kann.

Plattenförmige Tragkörper haben gegenüber ebenfalls bekannten und gebräuchlichen röhrenförmigen Tragkörpern den Vorteil, daß sich ein gleichmäßigerer Luftaustritt erzielen läßt. Bei allen bekannten Membranbelüftern kommt es jedoch zu Schwierigkeiten, wenn diese mit einem zu hohen Luftdruck beaufschlagt werden. Das tritt immer dann ein, wenn aus wartungs-, betriebs- oder verfahrenstechnischen Gründen die Luftzufuhr zu mehreren Belüftungsvorrichtungen unterbrochen wird, ohne daß die Leistung der Luftdruckerzeugungsaggregate zuvor gedrosselt wurde, so daß die geförderte Luftmenge durch zahlenmäßig weniger Belüftungsvorrichtungen gepreßt werden muß. Da die Membranränder der herkömmlichen Belüftungsvorrichtungen gas- und wasserdicht mit dem Tragkörper verbunden sind, führt der mit einer erhöhten Luftbeaufschlagung verbundene Druckanstieg in dem geschlossenen Raum zwischen der Membran und dem Tragkörper zu einer Überdehnung der Membran oder im Extremfall zu einem Platzen der Membran. Eine derartige Überbeanspruchung hat zur Folge, daß nach Wiederherstellung des Normalbetriebs keine gleichen Druckwiderstände an den Belüftungsvorrichtungen mehr gegeben sind und die erforderliche Sauerstoffversorgung bzw. Bewegung des Abwassers in Teilen des Belüftungsbeckens unterbleibt. Um die Gleichförmigkeit der Abwasserbelüftung wieder zu erlangen, müssen die Belüftungsvorrichtungen aus dem Becken herausgenommen und die beschädigten Membranen ausgetauscht werden. In solchen Anlagen, wo die Belüftungsvorrichtungen fest am Boden installiert sind, ist das Becken für die Reparaturarbeiten zu entleeren, womit ein längerfristiger Ausfall der biologischen Abwasserreinigung verbunden ist.

Ein weiterer Nachteil der Belüftungsvorrichtung nach der DE-OS 34 41 731 liegt darin, daß die Membran unter dem anstehenden Druck ungleich hoch von dem Tragkörper abhebt. Da sie rundum an den Rändern befestigt ist, wird sie beim Arbeiten der Belüftungsvorrichtung immer in der Mitte am weitesten von der Tragplatte entfernt sein. Das ungleiche Auswölben hat zur Folge, daß an den höher ausgewölbten Stellen mehr Luft austritt und deshalb eine gleichmäßige Blasenverteilung über die gesamte Membranfläche nicht zu erreichen ist. Die Bereiche stärkerer Auswölbung unterliegen nach einiger Zeit einer nicht reversiblen Materialdehnung, die den Effekt der ungleichmäßigen Blasenverteilung sowie der Vergrößerung des Blasendurchmessers verstärken. Zur Erhaltung der erforderlichen Belüftungskapazität muß deshalb die Membran unerwünscht früh ausgetauscht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Belüftungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es auch bei einer übermäßigen Luftbeaufschlagung nicht zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Membran kommen kann, und die über einen möglichst großen Zeitraum hinweg einen möglichst gleichmäßigen Luftaustritt ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tragplatte an zwei gegenüberliegenden Seiten nach unten gerichtete Umlenkteile aufweist, daß die Membran ein endloses, über die Tragplatte und den Umlenkteilen mit geringer Vorspannung führendes Band ist und daß die Membran nur an den nicht die Umlenkteile aufweisenden Kopfseiten der Tragplatte mit der Tragplatte gas- und wasserdicht verbunden ist.

Dadurch, daß gemäß der Erfindung die Membran an den Umlenkteilen lediglich aufgrund ihrer Vorspannung anliegt, kann bei einem unzulässig hohen Luftdruck Luft zwischen der Membran und der Außenseite der jeweiligen Umlenkteile zur Unterseite der Tragplatte gelangen und von dort abströmen, da die Membran an der Unterseite der Tragplatte entweder frei verläuft oder aber bei einem nicht freien Verlauf zu den Kopfseiten hin nicht abgedichtet ist. Deshalb führt ein zu hoher Luftdruck nicht zu einer Überdehnung oder gar Zerstörung der Membran. Da die Membran unter geringer Zuspannung steht, beult sie gleichmäßiger aus als eine lediglich auf eine Tragplatte aufgelegte und dann an ihren Rändern befestigte Membran, so daß es zu einem gleichmäßigeren Luftaustritt kommt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Belüftungsvorrichtung liegt darin, daß man die als endloses Band ausgeführte Membran nach längerer Betriebszeit so verschieben kann, daß ihr zunächst nach unten weisender Bereich auf die Oberseite der Tragplatte gelangt. Das ist rascher durchzuführen als das Austauschen der Membran bei der bekannten Belüftungsvorrichtung, weil hierzu nur an den beiden Kopfseiten die Abdichtmittel gelöst werden müssen.

Konstruktiv besonders einfach ist die Belüftungsvorrichtung gestaltet, wenn die Tragplatte mittig auf einem die Luftzuführung bildenden Rohr befestigt ist und die Umlenkteile durch jeweils einen Bogen von 180 Grad bildenden Abrundungen an zwei gegenüberliegenden Enden der Tragplatte gebildet sind.

Die Membran liegt über ihre gesamte Fläche mit geringer Vorspannung auf der Oberseite der Tragplatte auf, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die Tragplatte nach oben hin leicht konvex ausgebildet ist.

Eine andere, besonders kostengünstig herstellbare Ausführungsform der Erfindung liegt darin, daß die Tragplatte aus einem nach unten hin offenen Rohrprofil gebildet ist.

Für besonders großflächige Belüftungsvorrichtungen ist es vorteilhaft, wenn das der Luftzuführung dienende Rohr von beiden Enden her mit Luft beaufschlagbar ist und mehrere, nach oben weisende Öffnungen hat, welche mit den Zuströmöffnungen der Tragplatte fluchten.

Zur weiteren Reduzierung der Herstellungskosten trägt es bei, wenn als Luftzuführung ein an der Unterseite der Tragplatte angeschweißtes u-förmiges oder v-förmiges Profil dient.

Abgebogene Ränder der Tragplatte zur Bildung der Umlenkteile sind unnötig, wenn gemäß einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Luftzuführung durch zugleich die Umlenkungen der Tragplatte bildende, an zwei gegenüberliegenden Rändern der Tragplatte parallel zueinander verlaufende Rohre gebildet ist.

Die Luftumlenkteile brauchen nicht notwendigerweise durch Rohre oder Halbkreise gebildet zu sein. Möglich ist es auch, daß die Umlenkteile jeweils durch zwei Viertelkreise mit einem dazwischenliegenden geraden Teilstück gebildet sind.

Eine andere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der unterhalb der Tragplatte verlaufende Teil der endlosen Membran durch eine Spannvorrichtung auf eine geringe Zugspannung gehalten ist. Hierdurch kann man die Membran so groß bemessen, daß sie sich locker auf die Tragplatte aufschieben läßt. Die erforderliche geringe Vorspannung kann dann von der Spannvorrichtung erzeugt werden. Deshalb kann die Membran auch aus einem nicht elastischen Werkstoff bestehen. Die Spannvorrichtung erleichtert auch das Verschieben der Membran, wenn nach längerer Betriebsdauer die unbenutzte, nach unten weisende Seite der Membran nach oben geschoben werden soll, indem hierzu die Spannvorrichtung gelöst wird, so daß die Membran nicht mehr unter Vorspannung steht.

Statt von unterhalb der Tragplatte kann man die Luft auch auf einfache Weise von den Seiten her zwischen die Oberseite der Tragplatte und der Membran einführen, wenn die Luftzuführung durch von den Kopfseiten her auf die Tragplatte aufgeschobene, unter die Membran greifende Klemmpaßstücke erfolgt, auf denen die Membran dichtend befestigt ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In ihr zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht der Belüftungsvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise Draufsicht auf die Belüftungsvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Belüftungsvorrichtung,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Belüftungsvorrichtung,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform der Belüftungsvorrichtung,

Fig. 6 einen senkrechten Schnitt durch einen Randbereich der Belüftungsvorrichtung,

Fig. 7 einen senkrechten Schnitt durch einen gegenüber Fig. 6 geänderten Randbereich der Belüftungsvorrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Belüftungsvorrichtung hat eine flache Tragplatte 1, von der zwei gegenüberliegende Enden nach unten hin um 180 Grad abgebogen sind, so daß dort jeweils ein Umlenkteil 2, 3 entsteht.

Unterhalb der Tragplatte 1 befindet sich als Luftzuführung ein symmetrisch zur Tragplatte 1 und den Umlenkteilen 2, 3 angeordnetes Rohr 6, welches auf seiner Oberseite eine Öffnung 7 hat, die mit einer Zuströmöffnung 8 in der Tragplatte 1 fluchtet. Eine als endloses Band ausgebildete Membran 9 mit feinen Durchtrittsöffnungen 11 verläuft über die Oberseite der Tragplatte 1 und über die beiden Umlenkteile 2, 3. Eine Spannvorrichtung 10, welche auf den unteren, freien Bereich der Membran 9 drückt, sorgt dafür, daß die Membran 9 unter einer geringen Vorspannung steht. Mit Dichtungsklammern 4, 5 wird kopfseitig die Membran 9 gas- und wasserdicht auf die Oberseite der Tragplatte 1 gepreßt.

Die Draufsicht gemäß Fig. 2 verdeutlicht zusätzlich die Gestaltung der Belüftungsvorrichtung. Dargestellt ist das der Luftzufuhr dienende Rohr 6 mit seiner Öffnung 7, aus der die Luft über die in Fig. 1 gezeigte Zuströmöffnung 8 zwischen die Membran 9 und die Tragplatte 1 gelangt. Die Fig. 2 zeigt weiterhin die beiden Umlenkteile 3, 4 und eine Kopfseite 12 der Tragplatte 1. An dieser Kopfseite 12 und der entsprechenden, nicht dargestellten, gegenüberliegenden Kopfseite ist die Membran 9 durch Dichtmittel gas- und wasserdicht mit der Tragplatte 1 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Dichtmitteln um die Dichtungsklammern 4, 5, die auch in Fig. 1 dargestellt wurden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist als Tragplatte 1 ein nach unten hin offenes, ovales Rohrprofil vorgesehen, über das wiederum die Membran 9 gespannt ist. An beiden nicht zu sehenden Kopfseiten ist über die Membran 9 ein nicht gezeigtes Spannband gespannt, so daß sie dort mit der Tragplatte 1 dichtend verbunden ist. Unterhalb der Tragplatte 1 ist ein v-förmiges Profil 13 geschweißt, welches der Luftzuführung dient. Die zugeführte Luft gelangt durch die Zuführöffnung 8 zwischen die Membran und die Außenseite der Tragplatte 1. Steigt der Luftdruck unzulässig an, dann kann die Membran 9 auch in den unteren Bereichen von der Tragplatte 1 abheben, so daß die Luft in das Innere des die Tragplatte 1 bildenden Rohrprofils und von dort durch den unteren, freien Bereich nach außen abströmen kann.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der als Umlenkung zwei Rohre 14, 15 vorgesehen sind, die zugleich der Luftzufuhr dienen. Zwischen den Rohren 14, 15 ist an der Oberseite der Rohre 14, 15 die bei diesem Ausführungsbeispiel nach oben hin leicht konvex verlaufende Tragplatte 1 geschweißt. Die Membran 9 umspannt wiederum die Gesamtanordnung.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 sind die Umlenkteile 2, 3 jeweils durch zwei Viertelkreisstücke 16, 17 und einem dazwischenliegenden geraden Teilstück 18 gebildet.

Die Fig. 6 zeigt beispielsweise, daß die Membran 9 an ihren Kopfseiten durch Druckstücke 19 dichtend auf der Tragplatte 1 gehalten sein kann. Durch diese Druckstücke 19 und die Traglatte 1 führen Schrauben 20 hindurch, so daß diese die erforderliche Anpreßkraft zwecks Erzielen einer guten Dichtheit zu erzeugen vermögen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 sind von der Seite her Klemmpaßstücke 21 auf die Tragplatte 1 unter die Membran 9 geschoben. Die Membran 9 ist durch ein Spannband 22 dichtend auf dem Klemmpaßstück 21 gehalten. Das Klemmpaßstück 21 hat eine horizontale durchgehende Bohrung 23, über die die Zufuhr der Luft zwischen der Membran 9 und der Tragplatte 1 erfolgt. Bei dieser Ausführungsform ist somit kein Rohr unterhalb der Tragplatte zur Luftzuführung erforderlich.

Auflistung der verwendeten Bezugszeichen

1 Tragplatte

2 Umlenkteil

3 Umlenkteil

4 Dichtungsklammer

5 Dichtungsklammer

6 Rohr

7 Öffnung

8 Zuströmöffnung

9 Membran

10 Spannvorrichtung

11 Durchtrittsöffnung

12 Kopfseite

13 Profil

14 Rohr

15 Rohr

16 Viertelkreisstück

17 Viertelkreisstück

18 Teilstück

19 Druckstück

20 Schraube

21 Klemmpaßstück

22 Spannband

23 Bohrung


Anspruch[de]
  1. 1. Belüftungsvorrichtung für biologische Abwasserreinigungsanlagen, die einen dauerhaften, zeitweilig abschaltbaren Lufteintrag erfordern, bestehend aus einer mit einer Luftzuführung und zumindest einer Zuströmöffnung versehenen Tragplatte, welche auf ihrer Oberseite von einer elastischen Membran abgedeckt ist, die an ihren Seiten dichtend mit der Tragplatte verbunden ist und eine Vielzahl feiner Durchtrittsöffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (1) an zwei gegenüberliegenden Seiten nach unten gerichtete Umlenkteile (2, 3) aufweist, daß die Membran (9) ein endloses, über die Tragplatte (1) und die Umlenkteile (2, 3) mit geringer Vorspannung führendes Band ist und daß die Membran (9) nur an den nicht die Umlenkteile (2, 3) aufweisenden Kopfseiten (12) der Tragplatte (1) mit der Tragplatte (1) gas- und wasserdicht verbunden ist.
  2. 2. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (1) mittig auf einem die Luftzuführung bildenden Rohr (6) befestigt ist und die Umlenkteile (2, 3) durch jeweils einen Bogen von 180 Grad bildende Abrundungen an zwei gegenüberliegenden Enden der Tragplatte (1) gebildet sind.
  3. 3. Belüftungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (1) nach oben hin leicht konvex ausgebildet ist.
  4. 4. Belüftungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (1) aus einem nach unten hin offenen Rohrprofil gebildet ist.
  5. 5. Belüftungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der Luftzuführung dienende Rohr (6) von beiden Enden her mit Luft beaufschlagbar ist und mehrere nach oben weisende Öffnungen (7) hat, welche mit den Zuströmöffnungen (8) der Tragplatte (1) fluchten.
  6. 6. Belüftungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Luftzuführung ein an der Unterseite der Tragplatte (1) angeschweißtes u-förmiges oder v-förmiges Profil (13) dient.
  7. 7. Belüftungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführung durch zugleich die Umlenkungen der Tragplatte (1) bildende, an zwei gegenüberliegenden Rändern der Tragplatte (1) parallel zueinander verlaufende Rohre (14, 15) gebildet ist.
  8. 8. Belüftungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkungen jeweils durch zwei Viertelkreisstücke (16, 17) mit einem dazwischenliegenden geraden Teilstück (18) gebildet sind.
  9. 9. Belüftungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der unterhalb der Tragplatte (1) verlaufende Teil der endlosen Membran (9) durch eine Spannvorrichtung (10) auf eine geringe Zugspannung gehalten ist.
  10. 10. Belüftungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführung durch von den Kopfseiten (12) her auf die Tragplatte (1) aufgeschobene, unter die Membran (9) greifende Klemmpaßstücke (21) erfolgt, auf denen die Membran (9) dichtend befestigt ist.






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