<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING GECOMBINEERDE MENGER-BELUCHTER
Deze uitvinding heeft betrekking op een toestel dat gebruikt wordt voor het beluchten en/of het mengen van water, in het bijzonder afvalwater.
Toestellen voor het beluchten van water bestaande uit een krachtbron die een as aandrijft waarop een roerorgaan bevestigd is zijn wel bekend, zoals bij voorbeeld blijkt uit het Belgisch octrooi 893. 687.
Het Europees octrooi 0. 366. 644 beschrijft dit type van beluchter in een vorm dat het ook als menger kan gebruikt worden, waarbij de krachtbron bevestigd is op een vlot dat bestaat uit twee boven elkaar gelegen vlotters en waarbij de onderste vlotter door inbrengen van ballast ondergedompeld kan worden.
De krachtbron drijft een schroefvormig stuworgaan aan dat in beide draairichtingen kan werken. Dit toestel kan als beluchter gebruikt worden wanneer het bovenste vlot boven het wateroppervlak ligt. Indien het toestel op het bovenste vlot drijft en de draairichting omgekeerd wordt, kan dit toestel als menger gebruikt worden.
<Desc/Clms Page number 2>
Door het dubbel vlot en de daaraan verbonden fabricageen gebruiks-kosten blijft er een dringende vraag naar een eenvoudiger toestel dat zowel als menger dan als beluchter kan gebruikt worden.
Nauwkeurig onderzoek naar een zo eenvoudig mogelijk toestel werd doorgevoerd, vertrekkend van een klassieke menger en van het toestel beschreven in het EP 0. 366. 644, waarbij alle onderdelen aan een grondige analyse onderworpen werden en waarbij alle mogelijke parameters van elk onderdeel tijdens het gebruik werden bestudeerd.
Verrassenderwijze werd gevonden dat zulk een toestel eenvoudig kan gebouwd worden indien volgende elementen correct gebruikt worden : 1. het is noodzakelijk dat de krachtbron een stuworgaan aandrijft dat in beide draairichtingen kan werken, om enerzijds efficiënt te mengen en anderzijds efficiënt te beluchten ; 2. het stuworgaan moet schroefvormig zijn ; 3. het stuworgaan moet zich volledig onder het wateroppervlak bevinden ; 4. het stuworgaan moet tenminste gedeeltelijk omgeven zijn door een pomphuis of volute, dat zich eveneens volledig onder het wateroppervlak bevind.
In de tekst die volgt wordt met "mengen" bedoeld dat water vanuit een hoger gelegen zone naar een dieper gelegen zone wordt verplaatst ; met"beluchten"wordt bedoeld dat water over het wateroppervlak verspreid wordt of dat een lucht-water mengsel vanaf het wateroppervlak naar een dieper gelegen zone verplaatst wordt.
De uitvinding omvat dus een toestel dat zowel als menger dan als beluchter kan gebruikt worden en dat een krachtbron omvat welke een as aandrijft waarop een schroefvormig stuworgaan bevestigd is, waarbij de krachtbron het stuworgaan in beide draairichtingen kan aandrijven, met het kenmerk dat het stuworgaan
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
tenminste gedeeltelijk omgeven is door een pomphuis, waarbij stuworgaan en pomphuis zich volledig onder het wateroppervlak ZD bevinden.
Het stuworgaan en het pomphuis dienen zich op een afstand onder het wateroppervlak te bevinden, zodanig dat in functie van de draaisnelheid en de dimensionering van het stuworgaan, de afstand tussen de bovenkant van het stuworgaan en het wateroppervlak enerzijds en de afstand tussen de bovenkant van het pomphuis en het wateroppervlak anderzijds voldoende groot zijn om te verhinderen dat lucht wordt aangezogen als het stuworgaan in de mengfunctie werkt maar wel toelaat dat het opgepompte water over het wateroppervlak verdeeld wordt of de aangezogen lucht in het water gedreven wordt als het stuworgaan in de beluchtingfunctie werkt.
De juiste plaats van het stuworgaan zal door de vakman bepaald worden waarbij hij dikwijls eveneens rekening zal willen houden met de samenstelling van het afvalwater, de diepte van het bekken en ook met de bijkomende onderdelen waarmede het toestel eventueel is uitgerust, waarvan enkele voorbeelden hierna beschreven.
De juiste plaats zal ook bepaald worden in functie van het gebruik van het toestel, indien men een toestel wenst dat bij voorkeur als menger zal gebruikt worden kan het aangewezen zijn het stuworgaan zo diep mogelijk in het water te plaatsen, waarbij toch nog voldoende kan belucht worden (in de beluchtingfunctie), anderzijds wanneer het toestel vooral als beluchter gebruikt wordt zal het stuworgaan zo dicht mogelijk bij het wateroppervlak geplaatst worden met dien verstande dat er nog voldoende kan gemengd worden (in de mengfunctie).
Volgens een voorkeur uitvoeringsvorm zal het pomphuis cilindervormig zijn met een cirkelvormige doorsnede, waarbij het voordelig kan zijn dat de bovenzijde en/of aan de onderzijde een uitwendig verbredende conusvormige of trompetvormige inlaat en/of
EMI3.2
uitlaat aangebracht is. c
<Desc/Clms Page number 4>
De bovenkant van het pomphuis, en ook van de verbredende inlaat of uitlaat indien aanwezig, moeten zieh wel volledig onder het wateroppervlak bevinden.
Alhoewel niet noodzakelijk, wordt het gunstigste effect bekomen wanneer de volute of pomphuis het stuworgaan over zijn volledige hoogte omringt.
Verder kan het pomphuis voorzien zijn van stabilisatieelementen, watergeleidings-elementen en andere gekende delen, waarbij deze elementen ook een rol kunnen spelen als structuurelement van het toestel.
Volgens een voordelige uitvoeringsvorm zal het toestel boven het stuworgaan maar tenminste gedeeltelijk onder het wateroppervlak met een bijkomend circulatie element uitgerust zijn.
Het kan bestaan uit een gewone plaat, eventueel gegolfd of op één of andere wijze geplooid. Dit circulatie element zal bij voorkeur meedraaiend op de as geplaatst zijn en schoepvormig zijn, waarbij de vorm van de schoepen een beweging aan het water geven, tegengesteld aan de beweging voortgebracht door het stuworgaan.
Het circulatie element laat toe de draaikolk boven het stuworgaan te breken ; deze draaikolk ontstaat als het stuworgaan in de mengrichting werkt en dus water neerwaarts stuwt. Daar het circulatie element eerst een kleine opwaartse beweging en dan een torusvormige beweging aan het water geeft wordt niet alleen de draaikolk gebroken maar wordt ook schuim en andere drijvende elementen-die meestal op het wateroppervlak aanwezig zijn - aangezogen en met de watercirculatie mede neerwaarts gestuurd.
Het circulatie element zal bij voorkeur dicht bij het wateroppervlak geplaatst worden, waardoor eveneens verhinderd wordt dat tijdens de mengbeweging lucht in het water zou aangezogen worden.
<Desc/Clms Page number 5>
Om de stroming van het water te verbeteren kan het voordelig zijn het toestel uit te rusten met een afbuig-lichaam dat bij voorkeur konusvormig zal zijn. Dit afbuig-lichaam zal bij voorkeur nabij of juist boven het wateroppervlak op het toestel bevestigd zijn.
Het kan aan de as bevestigd worden indien het meedraaiend mag zijn, maar het afbuig-lichaam kan ook vast aan een structuurelement bevestigd zijn.
De krachtbron kan zowel boven het wateroppervlak als onder water geplaatst zijn. Boven het wateroppervlak kan de krachtbron aan een structuur opgehangen worden of kan door vlotters gedragen worden. Indien de krachtbron door een of meer vlotters gedragen wordt, kan men best vermijden dat de vlotters de beweging van het water veroorzaakt door het stuworgaan beïnvloeden.
De uitvinding zal hierna meer in detail beschreven worden aan de hand van enkele niet beperkende uitvoeringsvormen onder verwijzing naar bijgaande schematische tekeningen, waarbij : - figuur la een dwarsdoorsnede van een basis uitvoeringsvorm van een menger/beluchter volgens de uitvinding toont ; - figuur 1 b een (verkleind) bovenaanzicht van de menger/beluchter volgens figuur la toont ; - figuur 2a een dwarsdoorsnede toont van een variante van de menger/beluchter beschreven in figuur l, met weergave van een bijkomend circulatie element ; - figuur 2b een (verkleind) bovenaanzicht van het toestel volgens figuur 2a toont ; - figuur 3 een dwarsdoorsnede van een variante volgens figuur 1 toont, voorzien van een meedraaiend afbuig-lichaam en naar boven en naar onder verlengd pomphuis ;
- figuur 4a en figuur 4b een schematische dwarsdoorsnede van een verdere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding tonen.
<Desc/Clms Page number 6>
Onder verwijzing naar de tekeningen toont figuur la schematisch een krachtbron 1, geplaatst op een steunplaat 2. De krachtbron 1 drijft een as 3 aan waarop een stuworgaan 5 bevestigd is.
De krachtbron 1 kan het stuworgaan 5 in beide draairichtingen laten werken. Het stuworgaan 5 bestaat uit een dubbelgangige schroef 6 met veranderlijke diameter tussen onderkant 7 en bovenkant 8. De afstand tussen het wateroppervlak 9 en de bovenkant 8 is zodanig bepaald dat bij opwaartse beweging van het water een voldoende verspreiding van water boven het wateroppervlak plaatsvindt en dat in de mengfunktie bij neerwaartse beweging geen lucht wordt mee gezogen in het water.
Rond het stuworgaan 5 en op de volledige hoogte van dit orgaan is een cilindervormig pomphuis 4 aangebracht. Steunplaat 2 van krachtbron 1 is door verbindingselementen 11 met drie vlotters 12 verbonden, die op onderlinge hoek van 120 (ten overstaan van hun middenpunt) van elkaar geplaatst zijn en het toestel drijvend houden.
Het pomphuis 4 is solidair met de verbindingsplaten 11, zodat het toestel een stevig geheel vormt. De verbinding tussen de steunplaat 2 en de vlotters 12 enerzijds en de vorm van de vlotters 12 anderzijds is zo uitgevoerd dat de stroming van het water teweeggebracht door het stuworgaan 5 niet beïnvloed wordt.
Het toestel omvat verder nog drie poten 14 waarmede het geheel, wanneer het uit het water gelicht wordt, kan neergezet worden zonder op het stuworgaan of vlotters te rusten.
Figuur 1 b toont in verkleinde weergave een bovenaanzicht van het toestel waarbij de vorm van de vlotters 12 zichtbaar wordt.
Figuren 2a en 2b tonen een variante van het toestel beschreven in figuur 1, waarbij dezelfde delen met dezelfde referentiecijfers zijn weergegeven.
<Desc/Clms Page number 7>
Men herkent de krachtbron 1 met steunplaat 2, het stuworgaan 5 met pomphuis 4, poten 14 en verbindingselementen 11 tussen steunplaat 2 en vlotters 12 solidair met het pomphuis 4. De vorm van schroeven 6 van het stuworgaan 5 is naar rechts gericht en
EMI7.1
geeft aan het water in functie van de draairichting een neerwaartse of Z opwaartse beweging. Boven het stuworgaan 5 is op as 3 een bijkomend circulatie element 28 met een schroefvorm geplaatst. Deze schroef 28 heeft slechts een enkele gedeeltelijke wikkeling. De
EMI7.2
beweging door schroef teweeggebracht is tegengesteld aan de ZD stroming teweeggebracht door schroeven 6.
ZD
Op figuur 2a wordt de mengfunctie getoond en wordt de neerwaartse beweging van het water met pijlen 25 aangegeven. Pijlen 27 tonen de torusvormige beweging voortgebracht door bijkomende schroef 28. Pijlen 27 illustreren ook de breking van de draaikolk die normaliter zou optreden rond de as 3 juist beneden het wateroppervlak. De aanwezigheid van schroef 28 verhindert ook dat lucht zou aangezogen worden in het water en helpt tevens de op het wateroppervlak drijvende onzuiverheden mede naar beneden te verplaatsen.
In de variante weergegeven op figuur 2a is het pomphuis 4 aan de bovenzijde verlengd met een naar buitengericht kegelvormig deel 20, hierdoor wordt de watercirculatie en in het bijzonder de opwaartse beweging van het water in de beluchtingfunctie verbeterd.
EMI7.3
Figuur 2b toont in verkleinde weergave een bovenaanzicht tD van figuur 2a.
Figuur 3 toont een toestel gelijkaardig aan het toestel beschreven in figuren 1 en 2, waarbij dezelfde elementen met dezelfde referentiecijfers zijn weergegeven.
Op as 3 van dit toestel is boven het circulatie element 28 en boven het wateroppervlak 9 een conusvormig afbuig-lichaam 34
EMI7.4
aangebracht, waardoor een afbuiging van de waterbeweging tD ZD ZD c
<Desc/Clms Page number 8>
veroorzaakt door het circulatie element 28 bekomen wordt en aldus de werking van het toestel op gunstige wijze beïnvloedt.
Het toestel volgens figuur 3 omvat het stuworgaan 35 met een dubbelgangige schroef met brede diameter aan de onderkant die geleidelijk tot nul uitloopt aan de boven kant. Het stuworgaan 35 is omgeven door een pomphuis 36 dat naar beneden verlengd is met een naar buiten gericht kegelvormig verlengstuk 37, waardoor eveneens de watercirculatie gunstig beïnvloed wordt.
Figuren 4a en 4b tonen een verdere uitvoeringsvorm van een toestel volgens de uitvinding.
De steunplaat 62 van een krachtbron 61 is aan de onderzijde conusvormig uitgevoerd, waardoor een groot afbuiglichaam 63 gevormd wordt. Het pomphuis 64 is aan de bovenzijde met een conusvormig stuk 65 verlengd, zodat een waterdoorgang 66 tussen afbuig-lichaam 63 en conusvormig stuk 65 bekomen wordt.
De draairichting van het stuworgaan 67 is schematisch door pijlen 68 weergegeven.
In figuur 4a werkt het toestel als beluchter en wordt de watercirculatie door pijlen 68 weergegeven en in figuur 4b werkt het toestel als menger.
Het is duidelijk dat de uitvinding niet beperkt is tot de uitvoeringsvormen hierboven beschreven, maar elke variant omvat die de noodzakelijke elementen gegeven in bijgaande conclusie 1 omvatten.
Zo kan de schroef van het stuworgaan en van het circulatie element alle mogelijke vormen hebben en kan enkelvoudig of meervoudig zijn.
<Desc/Clms Page number 9>
Zo kan eveneens de uitloop van de schroeven en ook van het bijkomend circulatie element een aangepaste vorm hebben om de circulatie van het water te bevorderen.
De krachtbron kan ook onder water geplaatst worden.
Het afbuiglichaam kan eveneens onder het wateroppervlak liggen en tussen het stuworgaan en het circulatie element geplaatst worden.
Het is de taak van de vakman om de verschillende delen van het toestel te kiezen in functie van het gebruik van het toestel.