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Die Erfindung betrifft einen Oberflächenbelüfter zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten in einem
Becken, insbesondere für Abwasserreinigungsanlagen, mit einem in die Flüssigkeit eintauchenden, um eine vertikale Achse drehbaren Rotor, der mit einer Anzahl durch annähernd radial gerichtete Schaufeln und eine untere äussere ringförmige Leitwand sowie eine obere innere Leitwand begrenzte Leitkanäle zur Förderung und Umwälzung der Flüssigkeit im Becken versehen ist.
Bei einem derartigen Belüfter sind die Leitkanäle in vertikaler Ebene derart gekrümmt, dass die am unteren Ende des Rotors in vertikaler Richtung in die Leitkanäle eintretende Flüssigkeit nach auswärts umgelenkt und an der Peripherie des Rotors in radialer Richtung zu den Leitkanalauslassöffnungen austritt, die längs eines Kreisumfanges des Rotors von grösserem Durchmesser als derjenige der kreisförmig um die Rotorachse angeordneten Leitkanaleinlässe liegen.
Ein derartiger Oberflächenbelüfter eignet sich vorzüglich zur Behandlung kommunaler und industrieller Abwässer durch Einführung von Luftsauerstoff, z. B. bei Oxydationsbecken, ferner auch zur Durchlüftung von Fischteichen, Kühlteichen, Wasserspeicherbecken und fliessenden Gewässern zur Erhöhung der Sauerstoffkonzentration durch Beimengung von Luft.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen Oberflächenbelüfter der geschilderten Art derart auszubilden, dass der drei wesentliche Funktionen besser als bisher auszufüllen vermag : Er soll das Gemenge der Abwasserschlämme mit einer sich auf den ganzen Rauminhalt des Beckens erstreckenden Intensität durchmischen, hiebei durch Zumischung von Aussenluft den benötigten Sauerstoff zur Ernährung der die biologische Reinigung besorgenden Bakterien gewährleisten und den bei der Sedimentation des Gemisches ausscheidenden Lebendschlamm durch Erzeugung einer Saugwirkung in das Becken rückzirkulieren zu lassen.
Dies wird im wesentlichen dadurch bewirkt, dass in den Leitkanälen aus zwei an ihren Einlaufenden untereinander verbundenen Blättern bestehende Doppelschaufeln angeordnet sind, deren in Drehrichtung vorderes Blatt länger als das in Drehrichtung hintere Blatt ausgebildet ist und über den äusseren Rand der oberen Leitwand hinausragt. Hiebei können im hinteren Schaufelblatt bzw. in der oberen Leitwand Öffnungen vorgesehen sein, die das angesaugte gasartige Medium in den Raum zwischen den Schaufelblättern treten lassen.
Nachstehend wird an Hand der Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindunggegenstandes näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 einen Oberflächenbelüfter, teils im Schnitt, teils in Ansicht. Fig. 2 ein Detail des Rotors teils in Draufsicht, teils im Schnitt. Fig. 3 bis 5 einzelne Schaufelausführungen in schematischer Darstellung.
Zwischen zwei Scheiben--l und 2-ist eine Abdeckplatte oder obere Leitwand--3--eingespannt und die Scheiben --1, 2-- dienen auch zur Befestigung des Rotors an einer strichliert angedeuteten vertikalen Antriebswelle mittels der Schrauben--4--. Die obere Leitwand--3--hat die Gestalt eines umgekehrten Kegelstumpfes, dessen flachgeneigter Mantel mit der Horizontalebene den Winkel ei einschliesst. Der Durchmesser
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Ausgestaltung aus Fig. 2 zu ersehen ist. Hiebei bildet das Schaufelblatt--7--die eigentliche Schaufel, hinter der-bezogen auf die durch den Pfeil angezeigte Drehrichtung-ein zweites oder Hilfsschaufelblatt-8-- vorgesehen ist.
Die beiden Schaufelblätter verbinden den zwischen ihnen befindlichen Raum mit dem Gasraum oder Luftraum oberhalb des Rotors. Die Hilfsschaufelblätter --8-- sind mit Öffnungen --10-- versehen, wie dies aus dem Detail"A"eines Hilfsschaufelblattes--8--in Fig. 2 zu ersehen ist. An den oberen Enden der
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vertikale Ansatzbleche--11--angebracht.
Die Arbeitsweise des teilweise geschlossenen vertikalachsigen Oberflächenbelüfters oder Belüfterkreisels gemäss der Erfindung ist folgende :
Der Belüfter wird in die Flüssigkeit so eingesetzt, dass sich die Oberkanten der an den Schaufelblättern --7-- befestigten Ansatzbleche--11--gerade unter dem Flüssigkeitsspiegel befinden. Wird der Kreisel in Pfeilrichtung (Fig. 2) zum Rotieren gebracht, so strömt Flüssigkeit durch die untere Ansaugöffnung--D2--des Rotors in die Förderkanäle zwischen den Leitwänden--3, 5 bzw. 7, 8--ein. Hier erfolgt der grösste Teil der Energieaufnahme durch die Flüssigkeit, derzufolge die Flüssigkeit den Rotor entlang den Leitwänden des Rotors mit einer Geschwindigkeit verlässt, die der Umfangsgeschwindigkeit entspricht.
Der demnach mit grosser Geschwindigkeit austretende Wasserstrahl trifft dabei auf die äussere Wasserschicht und versprüht beim Anprall die Wassermasse in der Nähe des Laufradaussendurchmessers im Gasraum. Die Gas- oder Luftaufnahme der Flüssigkeit erfolgt teils bei dem durch den Anprall bewirkten Emporschleudern der Flüssigkeit. Die Menge der Gasaufnahme ist von der Stärke dieses Schleudereffektes, ferner vom Dispersionsgrad der hochgeworfenen Flüssigkeit abhängig. Die Geschwindigkeitsrichtung des aus dem Rotor ausströmenden Wasserstrahles schliesst mit der Horizontalebene den Winkel --al -- ein, so dass die Geschwindigkeit eine aufwärtsgerichtete Komponente hat. Hiedurch kommt bei dem anprallartigen Auftreffen ein starkes Schleudern und eine grosse Dispersion zustande, die sich günstig auf die Gasaufnahme auswirkt.
Ebenso wird die Grösse des Schleudereffektes in
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zustande. Zwischen den Schaufelblättern --7-- und den dahinter befindlichen Hilfsschaufelblättern --8-- steht der Raum --12-- über die Öffnungen --9-- in der oberen Leitwand--3--mit dem Gasraum in Verbindung. Aus diesem Raum gelangt Gas durch eine doppelte Wirkung in die Flüssigkeit. Wie bekannt, ist in einem von zwei gekrümmten Schaufelblättern begrenzten Kanal der Druck entlang der Krümmung verschieden
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im Raum--12--ein10-eine erhöhte Saugwirkung ausübt.
Bei dem Belüfter gemäss der Erfindung kommt infolge des entstandenen Unterdruckes über die Öffnungen
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Es ergibt sich somit, dass die Erfindung mehrere Lösungen verwirklicht, die im Vergleich zu den bisher bekannten Bauarten in Wirksamkeit der Gaszuführung beträchtlich erhöhen. Der unter einem Winkel austretende Wasserstrahl bewirkt ein günstigeres Zerteilen und Dispergieren der Flüssigkeit wie die bisher üblichen
Belüftungskreisel, bei denen die Leitplanke--3--an der Flüssigkeitsaustrittsstelle meist parallel zum
Flüssigkeitsspiegel verläuft. Ebenso wird auch das Wasserhochsprudeln und Dispergieren der Flüssigkeit durch den verkürzten Durchmesser der oberen Leitwand --3-- und durch die an den Schaufelenden angebrachten Ansatzbleche --11-- erhöht, die bei den üblichen Belüftungskreiseln nicht zu finden sind.
Auch die Wirksamkeit der sekundären Gasansaugung wird durch die hier beschriebene Einrichtung beträchtlich erhöht.
Bisher wurde nur die Abdeckplatte mit Öffnungen versehen, die jedoch das Zustandekommen eines grossen Ansaugquerschnittes nicht ermöglichen. Durch die Anordnung von Doppelschaufeln und die an den Hilfsschaufelblättem--8--vorgesehenen Öffnungen--10--wird die ganze hiezu geeignete Fläche zur Gasansaugung ausgenutzt.
Die doppelte Beschaufelung kann auf verschiedene Weise erzielt, z. B. aus zwei Schaufelblättern hergestellt werden, wobei die aneinanderstossenden Enden spitz (Fig. 3) oder stumpf (Fig. 4) miteinander verschweisst oder aus einem Stück (Fig. 5) durch Biegen hergestellt werden. Der ähnlich wie die Saugseite von Kreiselpumpen als Kreisbogen ausgebildete Übergang aus der zylindrischen Öffnung--Dz--der unteren Leitwand--5--sichert ein wirksames Ansaugen aus dem Reaktorraum und eine gute Strömung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Oberflächenbelüfter zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten in einem Becken, insbesondere für Abwasserreinigungsanlagen, mit einem in die Flüssigkeit eintauchenden, um eine vertikale Achse drehbaren Rotor, der mit einer Anzahl durch annähernd radial gerichtete Schaufeln und eine untere äussere ringförmige Leitwand sowie eine obere innere Leitwand begrenzter Leitkanäle zur Förderung und Umwälzung der Flüssigkeit im Becken versehen ist, welche Leitkanäle in vertikaler Ebene derart gekrümmt sind, dass die am unteren Ende des Rotors in vertikaler Richtung in die Leitkanäle eintretende Flüssigkeit nach auswärts umgelenkt und an der Peripherie des Rotors in radialer Richtung zu den Leitkanalauslassöffnungen austritt,
die längs eines Kreisumfanges des Rotors von grösserem Durchmesser als derjenige der kreisförmig um die Rotorachse
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ihren Einlaufenden untereinander verbundenen Blättern (7,8) bestehende Doppelschaufeln (6) angeordnet sind, deren in Drehrichtung vorderes Blatt (7) länger als das in Drehrichtung hintere Blatt (8) ausgebildet ist und über den äusseren Rand der oberen Leitwand (3) hinausragt.
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