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Kreiselbelüfter zum Sauerstoffeintrag in Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft einen Kreiselbelüfter zum Sauerstoffeintrag in Flüssigkeiten, insbesondere in Wasser und Abwasser.
Für die Belüftung von Wasser und Abwasser und für die Sauerstoffversorgung des belebten
Schlammes bei der biologischen Abwasserreinigung nach dem Belebtschlammverfahren sind verschiedene
Systeme von mechanischen Oberflächenbelüftern bekannt. Die Hauptaufgabe der mechanischen Oberflächenbelüfter besteht im Sauerstoffeintrag, der durch mechanische Einwirkung an der Wasseroberfläche und durch turbulente Durchmischung der eingeschlagenen Luftblasen mit dem Wasser bewirkt wird. Gleichzeitig werden durch die mechanischen Oberflächenbelüfter jedoch auch turbulente Umwälzströmungen erzeugt, durch die das Wasser mit gelösten und festen Inhaltstoffen vermischt und die Ablagerung sedimentierbarer Stoffe verhindert werden.
Ein häufig eingesetzter Typ der mechanischen Oberflächenbelüfter ist der Kreiselbelüfter, von dem verschiedene Konstruktionsarten bekannt sind. Die vorgenannten Effekte des Sauerstoffeintrages und der Wasserumwälzung werden bei den bekannten Typen entweder durch die Rotationsbewegung am Kreisel befestigter Rührblätter oder durch die Spritz-und Strahlwirkung des durch die Schaufel oder Leitkanäle des Kreisels geförderten Wassers bewirkt.
Bei allen Kreiselbelüftern wird aus wirtschaftlichen Gründen angestrebt, bei geringem Energieaufwand einen hohen Sauerstoffeintrag und hohe Umwälzleistungen zu erreichen. Neuere Entwicklungen von Kreiselbelüftern entsprechen daher oft bekannten Bauformen hydraulisch günstiger Laufräder von Kreiselpumpen mit niedrigen Drehzahlen.
Beim Betrieb eines Kreiselbelüfters bildet sich durch dessen Rotationsbewegung unter dem Kreiselbelüfter ein senkrechter Wasserwirbel, aus dem das Wasser durch die Rührblätter, Schaufeln oder Leitkanäle des Kreiselbelüfters aufgenommen, umgelenkt und vorwiegend radial verstrahlt wird. Auch wenn durch Leitkreuze oder Leittafeln unter dem Kreiselbelüfter die Wirbelbewegung des Wassers gebremst wird, entstehen bei der Aufnahme und Umlenkung des Wassers erhebliche Turbulenzverluste, die sich für eine optimale Wasserförderung bei den bekannten Kreiselbelüftern ungünstig auswirken. Eine hohe Wasserförderleistung ist aber neben der Erzielung kräftiger Strahleffekte die Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Sauerstoffeintrag.
Bekannte Kreiselbelüfter, bei denen versucht wird, diese Voraussetzungen durch hydraulisch günstige Bauformen zu erreichen, sind dann jedoch in ihrer Konstruktion aufwendig und teuer.
Der neue Kreiselbelüfter zeichnet sich gegenüber den bekannten Konstruktionen dadurch aus, dass das Wasser durch an den Verteilerarmen --5-- aufgehängte Strahlerzeuger --1-- ohne starke Umlenkung oder Förderung horizontal aus dem unter dem Kreisel sich bildenden Wasserwirbel aufgenommen, beschleunigt und radial verstrahlt wird. Wie auf der beigefügten Fig. 1 beispielhaft dargestellt, können diese Strahlerzeuger --1-- aus zwei übereinanderliegenden Platten-2-
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Die Durchflusskammern der einzelnen Strahlerzeuger können aber auch aus vorgefertigten rechteckigen, runden, ovalen oder vieleckigen Durchflussprofilen bestehen oder zusammengebaut
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werden. Dabei können innerhalb eines Kreiselbelüfters unter Umständen auch Durchflusskammern mit unterschiedlichen Durchflussprofilen zur Anwendung gelangen. Die vorgefertigten Durchflussprofile, aus denen die Durchflusskammern zusammengebaut werden, können auch Metall oder Kunststoff sein. Es kann sich dabei beispielsweise um Rohstücke mit entsprechendem Profil handeln.
Zwei, drei oder mehrere dieser Strahlerzeuger werden, wie die Fig. l zeigt, zu einem Kreisel zusammengesetzt, wobei die einzelnen Strahlerzeuger auch sowohl um ihre vertikale wie auch um-ihre horizontale Achse leicht geneigt an den Verteiler armen --5-- befestigt werden können. Die verstrahlte Wassermenge wird dabei im wesentlichen durch die Grösse der durchflossenen
Querschnittsöffnungen der Strahlerzeuger sowie die Rotationsgeschwindigkeit des Kreiselbelüfters bestimmt. Daher kann durch Veränderung der Eintauchtiefe sowie der Drehzahl die verstrahlte
Wassermenge und somit der durch die Strahlwirkung bedingte Sauerstoffeintrag gesteuert werden. Es ist deshalb zweckmässig, wenn die Antriebsachse--6--, durch die der Kreiselbelüfter mit dem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden ist, höhenverstellbar ausgebildet wird.
Die vertikalen Leittafeln --3-- des Strahlerzeugers können auch leicht zur Drehrichtung des
Kreisels geneigt eingebaut werden, wie das in der Fig. 2 in der Draufsicht dargestellt ist. Dadurch entstehen beim Durchfluss des Wassers durch die einzelnen Durchflusskammern Unterdruckbereiche, in denen Luft in den Durchflussstrahl eingesaugt wird. Die Pfeile in Fig. 2 markieren die Drehbewegung des Kreiselbelüfters und lassen die Neigung der Leittafeln --3-- klar erkennen.
Fig. 3 zeigt die Anordnung eines erfindungsgemässen Kreiselbelüfters innerhalb eines Beckens --7--. Die eingezeichneten Pfeile markieren dabei die Strömungen innerhalb des Beckens. Sie zeigen, dass bei Rotation des Kreiselbelüfters das Wasser aus dem Wirbel unter dem Kreiselbelüfter vorwiegend horizontal in die Eintrittsöffnungen der einzelnen Durchflusskammern der Strahlerzeuger einfliesst, dort beschleunigt und durch die Austrittsöffnungen flach verstrahlt wird. Hiebei ergibt sich im Becken eine Wasserumwälzung, wie sie von andern Kreiselbelüftern bekannt ist.
Der beschriebene neue Kreiselbelüfter zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass das Wasser ohne erhebliche Umlenkung und Förderung und damit mit geringem Energieaufwand durch die Strahlerzeuger aus dem Wirbel unter dem Kreisel aufgenommen und beschleunigt und infolge der parallel angeordneten Durchflusskammem der Strahlerzeuger in mehreren gestaffelten Strahlen flach verspritzt wird. Der konstruktive Vorteil dieses Kreiselbelüfters besteht darin, dass die einzelnen Strahlerzeuger mit unterschiedlicher Kammerzahl und Abmessung einfach zu fertigen sind und in erforderlicher Anzahl leicht an die Verteilerarme-5-des Kreisels montiert werden können.
Ein weiterer betrieblicher Vorteil ergibt sich, wenn einzelne Strahlerzeuger--l--mit Hilfe von Gelenken --8-- so an den Verteilerarmen --5-- befestigt werden, dass sie teilweise oder ganz über den Wasserspiegel geklappt werden können, wodurch die Leistung des Kreiselbelüfters weiter variiert werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
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dass derselbe aus zwei, drei oder mehreren an Verteilerarmen (5) aufgehängten Strahlerzeugern (1) besteht, wobei die Strahlerzeuger aus mehreren parallelen Durchflusskammern (4) zusammengesetzt sind.
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