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DE4213777A1 - Floating water aeration device for low energy aeration of fish ponds, etc. - has air inlet tube with lower end giving restricted inflow to impeller for mixing air and water - Google Patents

Floating water aeration device for low energy aeration of fish ponds, etc. - has air inlet tube with lower end giving restricted inflow to impeller for mixing air and water

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DE4213777A1
DE4213777A1 DE19924213777 DE4213777A DE4213777A1 DE 4213777 A1 DE4213777 A1 DE 4213777A1 DE 19924213777 DE19924213777 DE 19924213777 DE 4213777 A DE4213777 A DE 4213777A DE 4213777 A1 DE4213777 A1 DE 4213777A1
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Hans-Dieter Schmidt
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Deutsche Vortex GmbH and Co KG
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Deutsche Vortex GmbH and Co KG
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Abstract

Device for aeration of water, has a tube provided with a support and arranged with its upper end extending out of the water and its lower end arranged to give restricted inflow to a driven radial pump impeller when suction side is turned toward the inner end of the tube. A radial impeller driven by a submersible motor draws in water via an annular gap, between the impeller and the bottom flanged end of a vital tube, which limits the inflow of water and rejects water mixed with air from tube through the same annular gap. The unit is conveniently mounted on a circular float, to automatically keep the inlet gap at the correct height for optimum water intake (claimed). The units typically absorb less than 50 Watt. USE/ADVANTAGE - Cost effective aeration device e.g. for fish prods., etc. requiring low energy input and consequently causing reduced heating of the water.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Belüften von Wasser.The invention relates to a device for venting Water.

In warmen, niederschlagsarmen Zeiten kann es in stehenden oder langsam fließenden Gewässern zu einer Sauerstoffverarmung kom­ men, die für in dem Gewässer lebenden Lebewesen zu erheblichen Schäden führen kann. Um derartige Gewässer zu erhalten, werden verschiedene Maßnahmen angewandt, durch die das Gewässer wieder mit Sauerstoff angereichert werden soll. Beispielsweise werden Schleusen geöffnet, um Frischwasser zuzuführen. Es ist auch be­ kannt, daß Wasser mittels Pumpen, beispielsweise Pumpen von Feuerwehren, aus dem Gewässer abzusaugen und durch die Luft hindurch in das Gewässer zurückzuspritzen. Bei all diesen Maß­ nahmen ist ein erheblicher Energieaufwand notwendig, so daß in manchen Fällen ein Problem gelöst und ein neues erzeugt wird.In warm, low precipitation times it can be in standing or slowly flowing water to oxygen depletion men that are too significant for living things in the water Can cause damage. To maintain such waters, will various measures applied by which the water again should be enriched with oxygen. For example Locks opened to supply fresh water. It is also knows that water by means of pumps, for example pumps from Fire departments to suck out of the water and through the air splash back into the water. With all this measure a considerable amount of energy is necessary, so that in Sometimes a problem is solved and a new one is created.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Belüften von Wasser zu schaffen, die mit einem geringen Mate­ rialaufwand auskommt und die nur wenig Energie verbraucht und somit umweltfreundlich arbeitet. The invention has for its object a device for Aerate water to create that with a low mate rial effort and uses little energy and thus works in an environmentally friendly manner.  

Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch ein Rohr, das mit einer Stützeinrichtung versehen und mit seinem oberen Ende aus dem Wasser herausragend anzuordnen ist, und dessen unterem Ende unter Belassen eines begrenzten Zulaufs ein angetriebenes Radialpumpenrad zugeordnet ist, dessen Ansaugseite zu dem Rohr­ inneren weist.The device is characterized by a tube that with provided with a support device and with its upper end the water is to be arranged outstandingly, and its lower end a driven one while leaving a limited inflow Radial pump wheel is assigned, the suction side to the tube inner points.

Bei laufendem Pumpenrad wird das in dem Rohr befindliche Wasser abgesaugt, wobei über einen Spalt zwischen dem Radialpumpenrad und dem Rohr o. dgl. wieder Wasser in das Rohr zurückströmt. Da­ bei entsteht ein Gleichgewichtszustand mit einem in dem Rohr befindlichen Wasserstrudel oder -wirbel, dessen Spitze bis zu dem Radialpumpenrad reicht. Das Radialpumpenrad saugt somit Wasser und Luft an, wobei die Luft mit dem Wasser vermischt wird und in Form von feinen Blasen außerhalb des Rohres wieder zur Oberfläche hochsteigt. Das Rohr mit dem Radialpumpenrad kann bis in größere Tiefen reichen, d. h. in Tiefen von mehreren Metern, so daß das Wasser großvolumig mit Sauerstoff angereicht wird. Aufgrund der erzeugten Turbulenzen in dem Wasser erfolgt dabei ein ständiger, großvolumiger Wasseraustausch. Der dabei benötigte Energieaufwand kann klein gehalten werden, beispiels­ weise in einem Bereich von unter 50 Watt.When the pump wheel is running, the water in the pipe becomes aspirated, leaving a gap between the radial pump wheel and the pipe or the like. Water flows back into the pipe. There at creates an equilibrium state with one in the tube located whirlpool or vortex, the tip of which is up to the radial pump wheel is sufficient. The radial pump wheel thus sucks Water and air, whereby the air mixes with the water and in the form of fine bubbles outside the tube again climbs to the surface. The pipe with the radial pump wheel can reach deeper depths, d. H. at depths of several Meters, so that the water is rich in oxygen becomes. Due to the turbulence generated in the water thereby a constant, large volume water exchange. The one there required energy expenditure can be kept low, for example wise in a range of less than 50 watts.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als Stützeinrich­ tung ein Schwimmer vorgesehen. Damit ist die Vorrichtung uni­ versell und an beliebigen Plätzen einsetzbar. Zweckmäßiger Weise wird dabei weiter vorgesehen, daß das Rohr höhenverstell­ bar mittels der Stützeinrichtung gehalten ist. Dadurch ist es möglich, das Rohr und damit das Radialpumpenrad auf die ge­ wünschte Wassertiefe in einfacher Weise einzustellen.In a further embodiment of the invention is as a support device a swimmer is provided. So that the device is uni universal and can be used at any place. More appropriate Way is further provided that the tube height adjustment is held by means of the support bar. That’s it possible, the pipe and thus the radial pump impeller on the ge desired water depth in a simple manner.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das untere Ende des Rohres mit einem das Radialpumpenrad umge­ benden Kranz von Leitschaufeln umgeben ist. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Stützeinrichtung ein Schwimmer ist. Es erfolgt dann ein Kräfteausgleich, so daß die Vorrichtung nicht aufgrund der von dem Radialpumpenrad erzeug­ ten Kräfte um sich selbst rotiert.In a further embodiment of the invention it is provided that the lower end of the tube with the radial pump impeller is surrounded by guide vanes. This configuration is particularly advantageous if the support device is a Is swimmer. There is then a balance of forces so that the  Device not due to the radial pump impeller forces rotated around themselves.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als Schwimmer eine nach unten offene Kammer vorgesehen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Kammer mit einer Entlüftungseinrichtung versehen ist. Mit Hilfe der Entlüftungseinrichtung ist es möglich, die Schwimmtiefe der Vorrichtung dann in einfacher Weise zu vari­ ieren.In a further embodiment of the invention is a float chamber open at the bottom is provided. It is advantageous if the chamber is provided with a venting device. With the help of the ventilation device, it is possible Floating depth of the device is then easy to vary ieren.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsformen.Further features and advantages of the invention result from the following description of Darge in the drawings presented embodiments.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine im Einsatz befind­ liche erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 1 shows an axial section through a befind Liche deployed inventive device,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Vorrichtung nach Fig. 1, und Fig. 2 is a section along the line II-II of the device of FIG. 1, and

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 3 shows a further embodiment of a device according to the invention.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt ein Rohr (10), das von einem als nach unten offene Kammer ausgebildeten Schwimmer umgeben ist. Im Bereich des unteren Endes des Rohres (10) ist ein Radialpumpenrad (12) angeordnet, dessen Saugseite zu dem Rohrinneren gerichtet ist. Das Radialpumpenrad (12) sitzt auf der Welle eines in einem wasserdichten Gehäuse unter­ gebrachten Elektromotors (13), von dem es angetrieben wird.The device shown in Fig. 1 has a tube ( 10 ) which is surrounded by a float designed as a downwardly open chamber. A radial pump wheel ( 12 ) is arranged in the area of the lower end of the pipe ( 10 ), the suction side of which is directed towards the pipe interior. The radial pump wheel ( 12 ) sits on the shaft of an electric motor ( 13 ) housed in a watertight housing, by which it is driven.

Das untere Ende des Rohres (10) ist mit einem Ringflansch (14) eingefaßt, auf welchem Leitschaufeln (15) angeordnet sind, die das Radialgebläserad (12) umgeben. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind die Leitschaufeln (15) gleichsinnig zu den Schaufeln des Gebläserades (12) gekrümmt, so daß ein Kräfteausgleich er­ halten wird.The lower end of the tube ( 10 ) is surrounded by an annular flange ( 14 ) on which guide vanes ( 15 ) are arranged, which surround the radial impeller ( 12 ). As can be seen from Fig. 2, the guide blades ( 15 ) are curved in the same direction as the blades of the impeller ( 12 ), so that he will maintain a balance of forces.

Das Radialpumpenrad (12) und der Elektromotor (13) sind in der Art einer Tauchpumpe ausgebildet und von unten an dem Flansch (14) befestigt, beispielsweise über Bolzen o. dgl.The radial pump wheel ( 12 ) and the electric motor ( 13 ) are designed in the manner of a submersible pump and fastened to the flange ( 14 ) from below, for example by means of bolts or the like.

Der Außendurchmesser dem Radialpumpenrades (12) ist geringfügig größer als der Innendurchmesser des Rohres und der gleichgroße Innendurchmesser des Flansches (14). Zwischen dem Rohrende, d. h. tatsächlich der Innenbohrung des Flansches, und dem Radialpumpenrad (12) ist ein definierter Spalt belassen.The outside diameter of the radial pump wheel ( 12 ) is slightly larger than the inside diameter of the tube and the inside diameter of the flange ( 14 ) of the same size. A defined gap is left between the pipe end, ie actually the inner bore of the flange, and the radial pump wheel ( 12 ).

Wenn die Vorrichtung nach Fig. 1 von oben in das Wasser einge­ setzt wird, so stellt sich eine bestimmte Eintauchtiefe ein, die von dem Gewicht der gesamten Vorrichtung und dem Wasser­ volumen abhängig ist, das von der in dem Schwimmer (11) befind­ lichen komprimierten Luftvolumen verdrängt wird. Das obere Ende des Rohres (10) ragt nach oben aus dem Wasser heraus.If the device according to FIG. 1 is inserted into the water from above, a certain immersion depth is set, which is dependent on the weight of the entire device and the water volume, which is compressed from that in the float ( 11 ) Air volume is displaced. The upper end of the tube ( 10 ) protrudes out of the water.

Wenn der Motor (13) eingeschaltet wird und das Radialpumpenrad läuft, so wird das in dem Rohr (10) befindliche Wasser abge­ saugt. Gleichzeitig strömt jedoch über den Spalt zwischen dem Gebläserad (12) und dem Flansch (14) wieder Wasser in das Rohr zurück. Es stellt sich ein Gleichgewicht bezüglich der in dem Rohr verbleibenden Wassermenge ein, die sich in der Form eines im Querschnitt parabelförmigen Wirbels in dem Rohr verteilt, wobei die Spitze der Parabel bis zu der Saugseite des Radial­ pumpenrades (12) erstreckt. Das Radialpumpenrad (12) saugt so­ mit nicht nur Wasser, sondern auch Luft an, die in dem Radial­ pumpenrad (12) mit dem Wasser vermischt wird und die anschlie­ ßend in Form von feinen Bläschen wieder an die Oberfläche steigt.When the motor ( 13 ) is switched on and the radial pump wheel is running, the water in the tube ( 10 ) is sucked off. At the same time, however, water flows back into the pipe via the gap between the impeller ( 12 ) and the flange ( 14 ). An equilibrium is established with respect to the amount of water remaining in the tube, which is distributed in the form of a vortex with a parabolic cross section, the tip of the parabola extending to the suction side of the radial pump wheel ( 12 ). The radial pump wheel ( 12 ) thus sucks in not only water but also air, which is mixed with the water in the radial pump wheel ( 12 ) and which then rises to the surface in the form of fine bubbles.

Das Rohr (10), das in Fig. 1 relativ kurz erscheint, kann in der Praxis eine Länge von 2 m oder mehr aufweisen, so daß das Radialpumpenrad (12) relativ dicht über dem Boden des Gewässers angeordnet werden kann. Der Schwimmer (11), der als Koaxialrohr zu dem Rohr (10) ausgebildet ist, weist eine entsprechende Länge auf. Um bei dieser Vorrichtung eine Einstellung der Tiefe zu ermöglichen, in der sich das Radialpumpenrohr (12) unter der Wasseroberfläche befindet, ist der Schwimmer mit einer Entlüf­ tungseinrichtung (16) in Form eines Hahnen o. dgl. versehen. Da­ durch ist es möglich, das innerhalb des Schwimmers (11) vorhan­ dene Luftvolumen zu reduzieren und damit die gesamte Vorrich­ tung abzusenken.The tube ( 10 ), which appears relatively short in Fig. 1, can in practice have a length of 2 m or more, so that the radial pump wheel ( 12 ) can be arranged relatively close above the bottom of the water. The float ( 11 ), which is designed as a coaxial tube to the tube ( 10 ), has a corresponding length. In order to enable adjustment of the depth in this device, in which the radial pump tube ( 12 ) is located below the water surface, the float is provided with a venting device ( 16 ) in the form of a tap or the like. As a result, it is possible to reduce the air volume inside the float ( 11 ) and thus to lower the entire device.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 bezüglich der Ausbildung eines Schwimmers (17) und dessen Anbringung an dem Rohr (10), d. h. an dem Flansch (14), der mit dem Rohr (10) verbunden ist. Als Schwimmer (17) dient ein Ring, der das Rohr (10) mit Ab­ stand umgibt. Der Ring kann aus einem schwimmfähigen Werkstoff oder aber auch als Hohlkörper ausgebildet sein. Der Schwimmer (17) ist mittels Teleskopstangen (18) mit dem Flansch (14) ver­ bunden. Dabei sind in nicht näher dargestellter Weise an den Teleskopstangen (18) Fixiereinrichtungen angebracht, mit denen die beiden Teile wenigstens einer Teleskopstange (18) zueinan­ der fixierbar sind. Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird vorgesehen, daß der Spalt zwischen dem Radialpumpenrad (12) und dem ihm zugeordneten Ende des Rohres (10) oder dem Flansch (14) so eng gemacht wird, daß durch diesen Spalt nur sehr wenig Wasser zurückströmen kann. Um dennoch in diesem Fall eine genügende Wassermenge zum Innern des Rohres gelangen zu lassen, damit dort ein Wirbel der gewünschten Form erhalten bleibt, wird dann das Rohr mit einer oder mehreren Querbohrun­ gen versehen, die ein dosiertes Zuströmen von Wasser ermög­ lichen.The device shown in FIG. 3 differs from the device according to FIGS. 1 and 2 with regard to the formation of a float ( 17 ) and its attachment to the tube ( 10 ), ie to the flange ( 14 ) which is connected to the tube ( 10 ) connected is. As a float ( 17 ) is a ring that surrounds the tube ( 10 ) with stood from. The ring can be made from a floatable material or else as a hollow body. The float ( 17 ) is connected to the flange ( 14 ) by means of telescopic rods ( 18 ). In this case mounted in a manner not shown on the telescopic rods (18) fixing means, with which the two parts at least one telescopic rod (18) are fixable to the zueinan. In a modified embodiment it is provided that the gap between the radial pump wheel ( 12 ) and the associated end of the tube ( 10 ) or the flange ( 14 ) is made so narrow that only very little water can flow back through this gap. In order to allow a sufficient amount of water to reach the inside of the tube in this case, so that a vortex of the desired shape is retained, the tube is then provided with one or more transverse bores which enable a metered inflow of water.

Bei einer weiter abgewandelten Form wird vorgesehen, daß das Rohr (10) anstelle von Schwimmern eine andere Stützeinrichtung aufweist, mit der es sich beispielsweise auf dem Grund eines Gewässers abstützen kann. Eine derartige Stützeinrichtung kann die Form von drei Beinen aufweisen. Eine derartige Stützein­ richtung kann dann sinnvoll sein, wenn die Vorrichtung in einem Gewässer fest installiert bleiben soll.In a further modified form it is provided that the tube ( 10 ) instead of floats has another support device with which it can be supported, for example, on the bottom of a body of water. Such a support device can have the shape of three legs. Such a support device can be useful if the device is to remain permanently installed in a body of water.

Bei einer weiter abgewandelten Ausführungsform wird vorgesehen, daß der Motor, der das Radialpumpenrad (12) antreibt, außerhalb des Wassers angeordnet wird. In diesem Fall kann der Motor oberhalb des oberen Rohrendes angeordnet werden, wobei dann eine Welle durch das Rohr (10) hindurch bis zu dem Radialpum­ penrad führt.In a further modified embodiment, it is provided that the motor that drives the radial pump wheel ( 12 ) is arranged outside the water. In this case, the motor can be arranged above the upper end of the tube, with a shaft then leading through the tube ( 10 ) to the radial pump.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Belüften von Wasser, gekennzeichnet durch ein Rohr (10), das mit einer Stützeinrichtung (11, 17) versehen und mit seinem oberen Ende aus dem Wasser herausragend anzuordnen ist und dessen unterem Ende unter Belassen eines be­ grenzten Zulaufs ein angetriebenes Radialpumpenrad (12) zuge­ ordnet ist, dessen Ansaugseite zu dem Rohrinneren weist.1. A device for aerating water, characterized by a tube ( 10 ) which is provided with a support device ( 11 , 17 ) and is to be arranged with its upper end projecting out of the water and the lower end of which is a driven radial pump wheel while leaving a limited inlet ( 12 ) is assigned, the suction side of which faces the tube interior. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützeinrichtung ein Schwimmer (11, 17) vorgesehen ist.2. Device according to claim 1, characterized in that a float ( 11 , 17 ) is provided as the support device. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (11, 17) das Rohr (10) ringförmig umgibt.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the float ( 11 , 17 ) surrounds the tube ( 10 ) in a ring. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (10) höhenverstellbar mittels der Stützeinrichtung (11, 17) gehalten ist.4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the tube ( 10 ) is held height adjustable by means of the support device ( 11 , 17 ). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Rohres (10) mit einem das Radialpumpenrad (12) umgebenden Kranz von Leitschaufeln (15) umgeben ist.5. Device according to one of claims 1-4, characterized in that the lower end of the tube ( 10 ) with a radial pump wheel ( 12 ) surrounding the ring of guide vanes ( 15 ) is surrounded. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (15) an einem das Rohr (10) umgebenden Flansch (14) angebracht sind.6. The device according to claim 5, characterized in that the guide vanes ( 15 ) on a tube ( 10 ) surrounding the flange ( 14 ) are attached. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialpumpenrad (12) einschließlich eines Antriebsmo­ tors (13) an dem Flansch (14) gehalten sind. 7. The device according to claim 6, characterized in that the radial pump wheel ( 12 ) including a Antriebsmo tors ( 13 ) on the flange ( 14 ) are held. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Schwimmer (11) eine nach unten offene Kammer dient.8. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that a downwardly open chamber serves as a float ( 11 ). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (11) mit einer Entlüftungseinrichtung (16) ver­ sehen ist.9. The device according to claim 8, characterized in that the chamber ( 11 ) with a venting device ( 16 ) is seen ver.
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