Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten, insbesondere Gewässer und Abwasser, in einem Becken
Zur Belüftung von Abwasser wird bekannterweise die sogenannte Oberflächenbelüftung angewendet, bei welcher durch mechanische Mittel der zu behandeln, den Flüssigkeit Luftsauerstoff zugeführt wird, der sich je nach dem Grad ihrer Sauerstoffaufnahmebereitschaft darin löst. Durch Vorrichtungen zum Umwälzen und Mischen der Flüssigkeit werden stets neue, sauerstoffarme Flüssigkeitsteile an die Belüftungsvorrichtung herangeführt und zugleich eine Bewegung in der Flüssigkeit erzeugt, die geeignet ist, zur Sedimentation neigende, in der Flüssigkeit jedoch erwünschte Partikeln, wie z. B. belebten Schlamm, in Suspension zu halten.
Es sind bereits Vorrichtungen zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten in einem Behälter bekannt, bei denen entweder die Luft durch Diffusoren in die Flüssigkeit : eingeblasen, oder durch eine Hohlwelle mit tief unter dem Flüssigkeitsspiegel liegenden, rotierenden Körpern in die Flüssigkeit verteilt wird, oder dass die Flüssigkeit durch Rotoren gegen oberhalb, des Flüssigkeitsspiegels angeordnete Prallkörper gefördert und verspritzt wird. Grundsätzlich wird von derartigen Vorrichtungen verlangt, dass der sogenannte Sauerstoffeintrag, sowie die Mischung und die Umwälzung mit einem minimalen Energieaufwand bewerkstelligt werden kann, und dass die Leistung in einem weiten Bereich regulierbar ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten, insbesondere zur Klärung von Abwasser, mit einem wenigstens teilweise in die Flüssigkeit eintauchenden Rotor, bei welchem zur Förderung der vermittels Fliehkraft an der Peripherie des Rotors bei seiner Rotation ausgeworfenen und durch Saugwirkung von unten nachströmenden Flüssigkeitsmengen eine möglichst kleine, geodätische Förderhöhe und eine möglichst kleine Verlusthöhe zu überwinden sein sollen, und bei welchem die von anderen Rotationsbelüftern be kanne, für den Sauerstoffeintrag an sich schon günstige Wirkung der Auflösung der Flüssigkeit in Strahlen dadurch gesteigert werden kann, dass diese im Rotationskörper mit Luft in Verbindung gebracht werden.
Diese Einrichtung ist gekennzeichnet durch einen wenigstens teilweise in die Flüssigkeit im Becken eintauchenden, um eine vertikale Achse drehbaren Rotor, der mit einer Anzahl zwischen radialen Schaufeln und einer unteren, äusseren Ringwand, sowie einer oberen, inneren Ringwand gebildeten, in vertikaler Ebene gekrümmten Leitkanälen für die Flüssigkeit versehen ist, derart, dass die am untern Ende des Rotors in vertikaler Richtung in die kreisringförmig um die Achse angeordneten Leitkanalöffnungen eintretende Flüssigkeit um 900 nach auswärts umgelenkt und am äusseren Umfang des Rotors in horizontaler Richtung zu den Leitkanalauslassöffnungen austritt, die längs eines Kreisumfanges des Rotors von grösserem Durchmesser als derjenige der kreisringförmig angeordneten Leitkanaleinlässe lie gen, und d dass die Schnittlinie der unteren,
äusseren Ringwand mit einer durch die Rotorachse gehenden Radialebene mindestens über einen Teil ihrer Länge wenigstens annähernd kreisförmig gekrümmt ist.
In der oberen, inneren Ringwand des Rotors ist zweckmässig eine mit der Aussenluft in Verbindung stehende Luftleitung vorgesehen, die im Bereich der Umlenkung zwischen Eintritts- und Austrittsende der Leitkanäle in diese mündet.
In den beiliegenden Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Anlage dargestellt.
Fig. 1 ist ein vertikaler Schnitt in leichter Perspektive durch ein Belüftungsbecken mit Vorrichtungen zum Umwälzen und Belüften der im Becken befindlichen Flüssigkeit;
Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung des Belüftungsbeckens während des Betriebes;
Fig. 3 zeigt im vertikalen Schnitt eine andere Ausführungsform des Belüftungsbeckens;
Fig. 4 zeigt im Aufriss und im vertikalen Schnitt den im Belüftungsbecken verwendeten Umwälz- und B elüftungsrotor;
Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5-5 der Fig. 4;
Fig. 6 zeigt eine einzelne Rotorschaufel im Aufriss, in derjenigen Lage, die sie im Rotor einnimmt;
Fig. 7 zeigt eine Variante der Schaufel nach Fig. 6;
Fig. 8 zeigt die Schaufel nach Fig. 6, von oben betrachtet;
Fig. 9 zeigt die Schaufel nach Fig. 6 von der Seite gesehen;
Fig. 10 und 11 zeigen eine Variante der Schaufel, in gleicher Darstellung wie die Fig. 8 und 9;
Fig. 12 und 13 zeigen eine weitere Variante der Schaufel, in gleicher Darstellung wie Fig. 8 und 9;
Fig. 14 und 15 zeigen eine dritte Variante der Schaufel;
Fig. 16 und 17 zeigen im vertikalen Schnitt Teilstücke von zwei Varianten des Belüftungsbeckens nach Fig. 1;
Fig. 18 und 19 zeigen im vertikalen Schnitt zwei Varianten eines Belüftungsbeckens nach Fig. 3;
Fig. 20 ist eine schaubildliche Ansicht eines zusätzlichen Schaufelkranzes, der dazu bestimmt ist, unten am Rotor der Fig. 4 angesetzt zu werden;
Fig. 21 zeigt im Aufriss ein Teilstück des Rotors nach Fig. 4 mit angesetztem Schaufelkranz nach Fig. 20, wobei die äusseren Umfangwände des Rotors und des zusätzlichen schaufelkranzes teilweise weggebrochen sind, um die Form der Schaufeln zu erkennen;
Fig. 22 ist eine Seitenansicht einer Schaufel des zusätzlichen Schaufelkranzes in grösserem Massstab;
Fig. 23 ist eine Draufsicht auf eine Schaufel des zusätzlichen Schaufelkranzes;
Fig. 24 zeigt ein Teilstück eines Schaufelkranzes nach Fig. 20, jedoch mit entgegengesetzt gekrümmten Schaufeln;
Fig. 25 ist ein achsialer Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Umwälz- und Belüftungsmotors;
Fig. 26 ist eine Teilansicht des Rotors im Aufriss, gesehen in Richtung des Pfeiles A in Fig. 25, bei weggenommener Aussenwand des Rotors, wobei nur eine einzige Schaufel gezeigt ist;
Fig. 27 und 28 zeigen zwei Varianten von Rotorschaufeln im Schnitt nach der Linie 27-27 der Fig. 25, von oben gesehen;
Fig. 29 und 30 veranschaulichen die Form des unteren gebogenen Teiles einer Rotorschaufel des Rotors nach Fig. 25, wobei Fig. 29 einen horizontalen Schnitt längs der Linie 29-29 der Fig. 25 in grösserem Massstab und Fig. 27 den unteren Endteil der Schaufel im Aufriss in Richtung des Pfeiles B in Fig. 29 darstellt;
Fig. 31 zeigt eine Ausführungsform eines kombinierten Belüftungs- und Nachklärbeckens in einer Baueinheit im achsialen Schnitt;
Fig. 32 ist eine Draufsicht. auf den in dieser Ausführungsform verwendeten Belüftungs- und Umwälzrotor;
Fig. 33 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Rotors im achsialen Schnitt und in Seitenansicht;
Fig. 34 ist eine Draufsicht auf diesen Rotor;
Fig. 35 zeigt eine Variante dieses Rotors im achsialen Schnitt;
Fig. 36 zeigt eine weitere Auführungsform eines Belüftungsbeckens im achsialen Schnitt;
Fig. 37 ist ein achsialer Schnitt durch den in diesem Becken verwendeten Belüftungsrotor;
Fig. 38 bis 41 sind achsiale Schnitte von je einer Variante des B ! elüftungsroltors.
Das in Fig. 1 dargestellte Belüftungsbecken besitzt eine kreiszylindrische Wandung 1 mit einem Boden 2 und einem Laufsteg 3. Zwischen dem Boden und der Seitenwand ist eine Abschrägung 4 vorgesehen. Auf dem Laufsteg 3 ist ein Elektromotor 5 mit senkrechter Welle gelagert, die durch den Steg hindurch in das Innere des Beckens dringt. Der untere Teil der Motorwelle trägt ein turbinenartiges Rad 6, das nachfolgend als Rotor bezeichnet wird. Auf dem Boden 2 des Beckens, im Zenttrum desselben, ist ein hohler Leitkegel 7 angeordnet, an dessen Spitze ein sich achsial erstreckendes Rohrstück 8 vorgesehen ist. Die Rohrachse fällt mit der Rotorachse zusammen. Aufrecht stehende, radiale Leitwände 9 erstrecken sich von der Oberfläche des Kegels 7 zum freien Ende des Rohrstückes 8.
Im gezeichneten Beispiel sind vier Leitwände vorgesehen; es können jedoch mehr oder weniger solcher Leitwände vorhanden sein. In der Seitenwand des Beckens ist ein Einlass 10 und ein Auslass s 11 vorgesehen. Das dargestellte Be- lüftungsbecken bildet beispielsweise einen Teil einer Kläranlage und kann zwischen der Vorklärung und der Nachklärung eingeschaltet sein. Der Einlass 10 bildet den Zulauf vom Abwasser aus der Vorklärung. Es ist jedoch auch möglich, Abwasser unmittelbar, ohne Vorklärung in das Belebungsbecken einzuleiten und zu behandeln. Durch den Ablauf 11 gelangt das belebte Wasser in die Nachklärung. Eine Rückleitung 12 führt vom unteren Teil des Nachklärbeckens in das darge- stellte Belebungsbecken und mündet im Innern des Hohlkegels 7.
Durch diese Leitung 12 wird der in der Nachldärung sich ansammelnde Schlamm in das Belebungsbecken zurückgeführt. An die Rückleitung 12 kann eine vom Boden des Belehungsbeckens ausgehende Entleerungsleitung 13 angeschlossen sein, die normalerweise mittels eines Schiebers 14 geschlossen ist, jedoch bei Betriebsunterbruch geöffnet werden kann, um den Inhalt des Beckens durch die Leitung 12 und eine nicht dargestellte Entleerungsöffnung ausfliessen zu lassen.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Be lüftungsbeckens, welches nicht kreisförmig, sondern rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt aufweist, im übrigen jedoch gleich ausgebildet t ist wie das Becken nach Fig. 1.
Eine weitere Variante eines Belüftungsbeckens ist in Fig. 3 dargestellt. Dieses Becken arbeitet ohne Rückführung von Schlamm aus der Nachklärung. Demzufolge ist auch der Leitkegel 15 in der Mitte des Bodens des Beckens nicht hohl, sondern mit einer spitz zulaufenden, zylindrischen Verlängerung 16 versehen. Radiale Leitwände 9 erstrecken sich von der Oberfläche des Kegels bis zur Spitze der Verlängerung. An die Seitenwandung des Beckens ist ein Zulauf 10 von Abwasser und ein Ablauf 11 für das im Becken behandelte Wasser zur Nachklärung vorgesehen. Der Rotor 6 mit Antriebsmotor 5 ist gleich angeordnet wie in Fig. 1.
Der Rotor und die Art seiner Aufhängung an der Antriebswelle sind in Fig. 4 und 5 in grösserem Massstab dargestellt. Das Motorgehäuse 17 ist auf einer Tragplatte 18 befestigt, welche am Steg 3 des Beckens festgeschraubt ist. Die Motorwelle 19 trägt über eine Flanschverbindung 20 die Rotorwelle 21. An der Tragplatte 18 ist ein zylindrisches Lagergehäuse 22 starr befestigt und mittels an der Tragplatte angeschweissten Stützblechen 23 gegen Seitendrücke verstrebt. Im Gehäuse 22 ist die Rotorwelle 21 mittels eines Rollen lagers 24 und eines Pondelfkugeliagers 25 geführt. An beiden Enden des Gehäuses 22 sind Dichtungen 26 zum Schutze der Wellenlager vorgesehen.
Der Rotor ist aus Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt. Vorzugsweise wird als Werkstoff eine verschleissfeste Polyestermischung verwendet. Er besitzt ein geringes Gewicht und ist korresionslbestänldig. Die Rotor konstruktion besitzt zwei Nabenteil 27 und 28, mittels denen der Rotor über die Welle 21 gesteckt ist. Im Nabenteil 28 ist eine Keilbahn vorgesehen, in welche ein Keil 29 der Welle 21 greift, um die Drehbewegung der Welle auf den Rotor zu übertragen.
Der Rotor ist längs der Welle achsial verstellbar, um ihn in die richtige Höhenlage in bezug auf den Flüssigkeitsspiegel im Belebungsbecken einstellen zu können.
Die Feststellung des Rotors auf der Welle erfolgt mittels einer zweiteiligen Bride 30, welche mit einer r inneren Umfangsnute 31 versehen ist, in welche e ein Ring- flansch 32 des Nabenstiickes 28 eingreift. Wenn die Schrauben 33, welche die beiden Bridenhälften zusammenkleben, gelöst werden, kann die Bride 30 mit dem Rotor längs des Keils 29 auf der Welle 21 verschoben und nach Einstellung in die gewünschte Höhenlage durch Festziehen der Schrauben 33 wieder an der Welle festgeklemmt werden. Die Nabenteile 27 und 28 sind mittels radialen Stegen 34 und 35 mit einem zylindrischein, sich koaxial erstreckenden Rotorteil 36 durch Schweissung starr verbunden. Wie in Fig. 4 und auch in Fig. 25 ersichtlich, ist am rohrförmigen Teil 36 eine obere kreisringförmige Deckplatte 37 des Rotors durch Schweissung befestigt.
An ihrem äusseren Rand ist die Platte 37 radial gerichtet und ist dann aufwärts gebogen, so dass der innere Ringrand einen achsial gerichteten Stutzen bildet, der mit der rohrförmigen Wand 36 verschweisst ist. Mit der Deckplatte 37 fest verbunden ist ein Schaufelkranz des Rotors, der aus einer oberen und inneren Ringwand 38 einer r unteren, äus- seren Ringwand 39, einer inneren Ringwand 40 und einer Anzahl zwischen den Ringwänden 38, 40 und 39 befindlichen, im allgemeinen radial gerichteten Schaufeln 41 besteht.
Die Schaufeln unterteilen den zwischen den Ringwänden 38, 40 und 39 gebildeten Ringraum in eine Anzahl Leitkanäle 42 für die Flüssigkeit, die am unteren Ende des Rotors in vertikaler Richtung in die kreisringförmig um die Achse angeordneten Leitkanäle eintritt, in den Kanälen um 900 nach auswärts umgelenkt wird, und am Aussenumfang des Rotors in horizontaler Richtung aus den Leitkanälen 42 austritt.
Zwei übereinander liegende, rechtwinklig zur Rotorachse gerichtete Ringwände 43 und 44 erstrecken sich zwischen der Wand des rohrförmigen Teiles 36 und den einander benachbarten Enden der Schaufelkranzwände 38 und 40 und begrenzen einen Ringraum 45, der den Raum 46 im Innern des Rohres 36 mit den Leitkanälen 42 des Schaufelkranzes verbindet. Am unteren Ende des mit der Tragplatte 18 verschweissten Gehäuses 22 ist unter Zwischenlagerung eines Distanz- und Abschlussringes 47 ein Zylinder 4, dessen Wand mit Perforationen 49 versehen ist, mittels Schrauben 50 befestigt.
Wenn der Rotor im Betrieb ist, gelangt durch die Perforationen 49 Aussenluft in das innere des Zylinders 48 und des olben offenen Rohres 36 und d bis zum Ring- raum 45, der beispielsweise durch vier Öffnungen 51 mit dem Innenraum 46 des Rohres 36 verbunden ist.
Es wurde schon erwähnt, dass der beschriebene Rotor 6 aus korrosionsfestem Kunststoff, beispielsweise Polyester besteht, also aus einem verhältnismässig leichten Baustoff. Wie aus Fig. 4 und 25 ersichtlich ist, besteht zwischen der Rotordeckwand 37, der Leitkanal wand 38, der r Querwand 43 und der Rohrwandung 36 ein vollkommen geschlossener Luftraum, der dem Rotorkörper einen Auftrieb erteilt, wenn dieser sich in Betriebsstellung im Belebungsbecken befindet. Infolge des geringen Gewichts des Rotors ist nur eine leichte Tragkonstruktion erforderlich, wie sie oben beschrieben wurde, und die Montage ist besonders einfach und erfolgt unter Ausnützung der Schwimmfähigkeit des Rotors.
Zur Montage wird zuerst die Tragplatte 18 mit dem daran befestigten Führungsgehäuse 22 und mit der Antriebseinheit, Motor 5, Motorgehäuse 17 und Antriebswelle 21 in ihrer Lage befestigt. Dabei wird vorerst der mit Perforationen versehene Zylinder 48 mittels der Schrauben 50 am oberen Teil des Gehäuses 22 provisorisch festgeklemmt. Alsdann wird Wasser in das Belebungsbecken eingefüllt und der Rotor auf den Wasserspiegel aufgesetzt, auf dem er schwimmt. Der Wasserspiegel darf nur so hoch sein, dass der obere Nabenteil 28 des schwimmenden Rotors nicht höher als das untere Ende der Antriebswelle 21 liegt.
Das obere Ende des Nabenteils 28 wird dann genau unterhalb die Antriebswelle gebracht und der Wasserspiegel im Becken durch weitere Zufuhr von Flüssigkeit ansteigen gelassen; der schwimmende Rotor wird in dieser Weise durch den steigenden Flüssigkeitsspiegel im Becken angehoben, wobei das untere Ende der Welle 21 sich in den Nabenteil 28 des Rotors einschiebt und der Rotor der Welle entlang ansteigt, wobei der Keil 29 mit der entsprechenden Keilnut im Nabenteil 28 in Eingriff gelangt und schliesslich das untere Ende der Welle 21 sich in den Nabenteil 27 einschiebt.
Wenn der Rotor die gewünschte Höhenlage erreicht hat, wird die zweiteilige Befestigungsbride 30 um den Ringflansch 32 des Nabenstückes herumgelegt und mittels der Schrauben 33 an der Welle 21 festgeklemmt. Jetzt wird noch der perforierte Zylinder 48 von seiner provisorischen Lage am obern Teil des Gehäuses 22 gelöst und in der in Fig. 4 gezeigten Betriebsstellung mit Hilfe der Schrauben 50 festgeklemmt.
Der Rotor 6 ist jetzt betriebsbereit.
In Fig. 6 bis 15 sind verschiedene Schaufelformen dargestellt, mit denen der in Fig. 14 dargestellte Rotor 6 versehen sein kann. Fig. 6 zeigt die Schaufelform im Aufriss. Die drei Schaufelkanten 38', 39' und 40' sind in diesem Beispiel kreisförmig gekrümmt, entsprechend den Krümmungsradien rl, r2, und r3 der Rotorwände 38, 39 und 40.
Die Absetzung 52 zwischen den inneren Schaufelkanten 38' und 40'entspricht der achsialen Höhe des Ringr. aumes 45 (Fig. 4 und 25), der die Leitkanäle 42 mit dem Inneren des Rohres 36 verbindet. Über die Länge der Kante 52 erfährt daher der Leitkanal 42 zwischen den inneren Rotorwänden 38, 40 und der äusseren Rotorwand 39, in Richtung des Krümmungsradius gemessen, eine sprungartige Erweiterung, deren Zweck später beschrieben wird. In der Variante nach Fig. 7 ist an der Kante 52. der Schaufel ein Wandstück 53 angeschweisst, welches in den Ringraum 45 eingreift; die Unterteilung des Rotorringraumes zwischen den Wänden 38, 40 und 39 durch die Schaufeln in einzelne Leitkanäle beginnt in diesem Falle schon im Ringraum 45.
Fig. 8 zeigt die Schaufel nach Fig. 6 im Grundriss und Fig. 9 von der linken Seite der Fig. 6 her betrachtet.
Von oben her betrachtet besitzt die Schaufel 41 eine leichte Krümmung im Umfangssinne des Rotors, und zwar ist ein äusserer Abschnitt, der sich von der Austrittskante 55 über die radiale Länge a erstreckt, leicht gekrümmt, ein mittlerer Abschnitt, der sich über die radiale Länge b erstreckt verläuft gerade in radialer Richtung, und ein innerer Abschnitt, der sich über die radiale Länge c bis zur Eintrittskante 54 erstreckt, ist wieder im gleichen Sinne wie der äussere Abschnitt a leicht gekrümmt. Die Schaufel nach Fig. 10 und 11 besitzt eine gleichmässige Krümmung über ihre ganze Länge vom äusseren bis zum inneren Ende. Die Schaufel nach Fig. 12 und 13 besitzt einen äusseren leicht gekrümmten Abschnitt d und einen inneren geraden und radial verlaufenden Abschnitt e. Die Schaufel nach Fig. 14 und 15 ist über ihre ganze Länge gerade und radial gerichtet.
Wenn die Anlage gemäss Fig. 1 oder 3 in Betrieb gesetzt werden soll, wird das Belüftungsbecken durch den Einlass 10 mit Abwasser gefüllt bis zum dargestellten Niveau 57, das ungafähr auf der Höhe der Unterkante 56 des Auslasses der Flüssigkeitskanäle im Rotor, oder einige Zentimeter höher gehalten wird. Der Motor 5 wird dann angelassen und der Rotor in Drehung versetzt mit einer Drehzahl von etwa 60-80 U/min. Die im Rotor in den Leitkanälen 42 befindliche Flüssigkeit ist der Wirkung der Fliehkraft unterworfen und wird oben am Umfang des Rotors zu den Leitkanalauslässen in radialer Richtung ausgestossen.
Es entsteht dadurch am Einlass 57 zu den Rotorleitkanälen ein Unterdruck, durch welchen entsprechend der oben am Umfang ausgestossenen Flüssigkeitsmenge ständig neue Flüssigkeit aus dem Raum unterhalb der Leitkanaleinlässe in die Kanäle angesaugt, durch die Fliehkraft gehoben und oben in horizontaler Richtung wieder ausgestossen wird.
Solange der Rotor dreht, entsteht daher ein ständiger Kreislauf oder eine Umwälzung der im Becken befindlichen Flüssigkeitsmenge. Durch die Drehung des in die Flüssigkeit im Becken eingetauchten Rotors wird allmählich der gesamte Inhalt des Beckens in eine mit dem Rotor gleichsinnige, aber viel langsamere Drehbewegung versetzt. Da an der Unterseite 57 des Rotors ständig Flüssigkeit nachgesogen wird, entsteht in der Mitte des Beckens entsprechend dem Durchmesser des ringförmigen Rotoreintritts eine achsial nach oben gerichtete Flüssigkeitsströmung 58.
Die vom Rotor unten angesaugte und oben nur wenig über dem Niveau 59 des Beckeninhaltes in horizontaler Richtung ausgestossenen Flüssigkeit breitet sich fächerartig und sozusagen schrittweise über die Oberfläche des Beckeninhaltes radial bis zur Seitenwand 1 aus und wird nach unten umgelenkt, und infolge des in langsame Drehung versetzten Beckeninhaltes wird jedes Flüssigkeitsteilchen eine schraubenlinienförmige Bewegung 60 in ab steigender Richtung ausführen. Durch die schrägen Wandteile 4 des Beckens wird die in der Nähe des Beckenrandes und des Bodens befindliche Flüssig keit gegen die Mitte des Beckens und d gegen den Leit- kegel 7 umgelenkt, wo sie in den Bereich der Saugwirkung der aufwärts zum Rotoreinlass führenden achsialen und wirbelförmigen Flüssigkeitssäule 58 gelangt.
Diese Flüssigkeitssäule wird durch den Leitkegel 7 und die Leitflügel 9 zentriert. Die Leitflügel 9. dienen ausserdem zur Bremsung der Umdrehgeschwindigkeit der im Bekken befindlichen Flüssigkeit, damit eine genügend grosse Differenzgeschwindigkeit zwischen Flüssigkeit und Rotor erhalten bleibt.
Die durch den Rotor angesaugte und mit grosser Geschwindigkeit unter dem Einfluss der Fliehkraft durch die Leitkanäle 42 zum Auslass strömende Flüssigkeit übt im Bereich der Schaufelkanten 52 (Fig. 4 und 25) eine Saugwirkung in Ringraum 45 aus, durch welche Luft von oberhalb des Flüssigkeitsniveaus im Becken durch die Perforationen 49 im Zylinder 48 und durch den Raum 46 in den Ringraum 45 angesaugt und aus diesem von der vorbeiströmenden Flüssigkeit nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe mitgerissen und am Austritt der Rotorkanäle mit der Flüssigkeit vermischt ausgeworfen wird.
Dadurch, dass im Bereich der Kante 52 der Schaufel, wo der Ringraum 45 in den Schaufelkanal mündet, eine sprungartige radiale Erweiterung s (Fig. 6) des Kanals zwischen den Schaufelkanten 40' und 38' vorgesehen ist, wird an dieser Stelle der im Schaufelkanal herrschende Unterdruck gefördert und durch Aussaugen von Luft von der Atmosphäre her durch den Ringraum 45 ausgeglichen.
Die Auflösung der vom Rotor geförderten Flüssigkeit in einzelne Flüssigkeitsstrahlen durch die Leitkanäle 42 des Rotors und das injektorartige Ansaugen von Luft im Innern der Kanäle ergibt einen intensiven Kontakt der Luft mit der Flüssigkeit. Wenn der Rotor dreht, beispielsweise im Sinne des Pfeiles f in Fig. 2, bildet die Austrittskante 55 jeder Schaufel auf der Oberfläche der Flüssigkeit im Becken eine stark mit Luft vermischte Stauwelle geringer Höhe, da die Unterkante 56 der Flüssigkeitskanäle nur wenig unter den Flüssigkeitsspiegel im Becken taucht. Wie Fig. 2 zeigt, setzen sich diese sich kräuselnden Stauwellen spiralförmig bis an den Rand des Beckens fort. Diese Stauwellen befinden sich in der obersten Flüssigkeitsschicht im Becken, auf welche fortlaufend die mit Luft vermischte Flüssigkeit aus den Rotorleitkanälen ausgeworfen wird.
Die Ober fläche wird d in dieser Weise aufgerauht und die Grenz- schichtfläche zwischen Luft und Wasser vergrössert, was die Diffusion von Luft, bzw. Sauerstoff in der Flüssigkeit begünstigt.
Wie schon gesagt, wird die zum Rotor ausgestossene Flüssigkeit am Rand des Beckens nach abwärts umgelenkt und die einzelnen Flüssigkeitsteilchen führen eine schraubenlinienförmige Bewegung bis zum Boden des Beckens aus, wo sie gegen den Leitkegel 7 in spiralförmiger Bahn umgelenkt und dann mit hoher Geschwindigkeit in achsial aufsteigender Richtung unter dem Einfluss der Saugwirkung. des Rotors dem Einlass desselben zugeführt werden.
In der Zone des Leitkegels 7 herrscht daher ein Unterdruck, welcher unter entsprechend angepassten technischen Bedingungen ausreicht, um eine aus dem Becken durch die Leitung 11 abfliessende Flüssigkeitsmenge im Kreislauf wieder zurückzuführen Fig. 1 zeigt beispielsweise die von einem Nachklärbekken zurückführende Leitung 12, die von unten durch den Hohlkegel hindurchführt und an das von der Kegelspitze nach oben gerichtete Rohrstück 8 angeschlossen ist. Durch die am Austritt des Rohrstückes 8 infolge der rasch steigenden Flüssigkeitssäule 58 wirksame Saugkraft wird der am Boden des Nachklärbeckens sich ansammelnde Schlamm zurückgeführt und gelangt von neuem in den Umwälzkreislauf des Belebungsbeckens.
In Fig. 16 ist eine Einrichtung dargestellt, die zur Rückführung von Flüssigkeit aus dem Nachklärbecken benützt werden kann, wenn die Saugwirkung des s Rotors nicht ausreicht. Die Antriebswelle 61 des Rotors 6 erstreckt sich hier bis an den Boden des Beckens durch einen als Rohrleitung ausgebildeten achsialen Hohlraum 62 in der Mitte des Leitkegels 63. Dieser Hohlraum steht in Verbindung mit der Zuleitung 12 für den Rück laufschlamm aus einem benachbarten Nachklärbecken.
Der achsial durch den Kegel hindurch dringende Teil der Antriebswelle 6 trägt einen Propeller oder ein Pumpenrad 64, welche den durch die Leitung 12 zu fliessenden Schlamm bis zum oberen Ende des Leitkegels anhebt, wo er in den Bereich der Saugwirkung des drehenden Rotors 6 gelangt und von der achsial aufsteigenden Flüssigkeitssäule 58 mitgenommen und durch die Rotorleitkanäle ausgeworfen wird, worauf er den normalen Umwälzkreislauf der Flüssigkeit im Bekken mitmacht.
In der Ausführung nach Fig. 17 ist eine Förderschnecke 64 nach Art einer archimedischen Schraube im achsialen Hohlraum 62. des Leitkegels 63 ohne Verbindung mit der Antriebswelle des Rotors 6 lose drehbar gelagert. Das aus der Spitze des Leitkegels hervorragende obere Ende der Schnecke 64'trägt eine Anzahl fest mit ihr verbundener Flügel 65, die unmittelbar ausserhalb des oberen Teiles der Kegelwandung in der durch diese Wandung nach aufwärts umgelenkten Flüssigkeitsströmung im Bereich der Saugwirkung des Rotors liegen.
Die Flügel 65 sind mit Bezug auf die Strömungsrichtung so gekrümmt, dass sie von der nach oben strömenden Flüssigkeit beaufschlagt in eine Drehung um die Kegelachse versetzt werden und die Förderschnecke 6' drehen, so dass der durch die Leitung 12 anfallende Rücklaufschlamm im Hohlraum 62 nach oben zu dessen Auslass an der Kegelspitze gefördert und der im Becken umwälzenden Flüssigkeit hinzugeführt wird.
In den Varianten des Belebungsbeckens nach Fig. 3, 18 und 19 ist keine Rückführung von Schlamm aus der Nachklärung vorgesehen. Demgemäss ist der Leitkegel 15 in Fig. 3 nicht hohl ausgebildet. Gemäss Fig. 18 ist der Leitkegel 66 ohne radiale Leitflügel ausgebildet. Im Beispiel nach Fig. 19 ist der Leitkegel 67 am Boden 2 des Beckens mit vom Boden an schraubenlinienförmig ansteigenden Leitflügeln 68 versehen, welche die am Boden des Beckens spiralförmig gegen den Leitkegel zuströmende Flüssigkeit allmählich nach oben umlenken und der rasch aufsteigenden, achsialen Flüssigkeitssäule 58 zuführen. Die achsial gerichteten, oberen Enden 69 der Leitflügel wirken als Flüssigkeitsbremsen für die Rotationsgeschwindigkeit der im Becken umdrehenden Flüssiekeitsmasse.
Im Betrieb der Einrichtung kann der Rotor im einen oder andern Drehsinn laufen, wie in Fig. 5 mit den Pfeilen g und h angedeutet ist. Normalerweise wind der Rotor im Sinne des Pfeiles g umlaufen und die Flüssigkeit wird die Leitkanäle 42 des Rotors im Sinne des Pfeiles i verlassen. Bei dieser Drehrichtung sind die Schaufeln 41 am Rotoraustritt entgegengesetzt zur Drehrichtung schwach nachschleppend gekrümmt.
Die Endkanten 55 der Schaufeln erzeugen nur eine geringe Turbulenz der zu den Kanälen 42 austretenden Flüssigkeit, die sich mit Luft vermischt ruhig über die Ober flachs des Beckens ausbreitet und ihren Kreislauf in einer schwach absteigenden schraubenlinienförmigen Bahn bis zum Boden des Beckens ausführt, wo sie vom zentralen Leitkebel umgelenkt und in rasch aufsteigender Flüssi, keitssäule 58 wieder dem Rotor zugeführt wird.
Wenn der Rotor in Richtung des Pfeiles h dreht, so sind die Schaufeln 41 in der Drehrichtung leicht gekrümmt und üben auf die austretende Flüssigkeit einen stärkeren Druck aus, d. h. sie wirken in verstärktem Masse stossend.
Die Turbulenz der austretenden Flüssigkeit wird durch ihr Abreissen an den Endkanten 55 der Schaufeln im Sinne des Pfeiles k vergrössert, was einen zusätzlichen Luft-, bzw. Sauerstoffeintrag in die ausgestossene Flüssigkeit zur Folge hat.
Es ist also möglich, durch Umkehrung der Drehrichtung des Rotors, die Leistung des Belüftungsbeckens zu verändern. Der Rotor läuft normalerweise im Sinne des Pfeiles g in Fig. 5 krümmten Schaufeln verwendet werden. Bei Verwendung eines zusätzlichen Schaufelrades gemäss Fig. 20 bis 24 wird infolge der besonderen Schnufeikrümmung mehr Flüssigkeit geschöpft als mit dem Rotor 6 allein, was eine bedeutende Leistungssteigerung des Belebungsbeckens ergibt, ohne dass ein erheblicher Mehraufwand an Energie erforderlich wird.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 25 bis 30 zeigt einen Belüftungsrotor ähnlich demjenigen gemäss Fig. 4, doch ist das untere Ende der Rotorschaufeln in der Drehrichtung des Rotors nach vorn gekrümmt, so dass die Schaufel 82 eine ähnliche Form besitzt, wie die aus zwei getrennten Teilen 41, 72 zusammengesetzte Schaufel nach Fig. 21. Der untere Teil der Schaufel 82 ist von der Eintrittskante 83 bis etwa auf die Höhe der Einmündung des Ringraumes 45 für die Zufuhr von Luft in die Schaufelkanäle 42 kreisförmig gekrümmt, der mittlere Schaufelteil verläuft geradlinig und gegen das Austrittsende der Schaufelkanäle ist die Schaufel 82 bis zur Austrittskante 84 in Drehrichtung leicht nach vorn gekrümmt, wie in Fig. 26 und 27 gezeigt ist. Die Drehrichtung des Rotors ist mit dem Pfeil 1 angedeutet.
Gemäss der Variante nach Fig. 28 ist das äussere Ende der Schaufel 85 bis zur Austrittskante 86 leicht nach hinten in bezug auf die Drehrichtung gekrümmt.
Wie schon mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben wurde ergibt die stossende Arbeitsweise der Schaufeln 82 gemäss Fig. 27 infolge verstärkter Turbulenz an der Austrittskante 84 einen höheren Sauerstoffeintrag in die Flüssigkeit im Belüftungsbecken als die schleppende Arbeitsweise der Schaufeln gemäss Fig. 28. Ensprechend der erforderlichen Leistung des Beckens kann daher ein Rotor mit Schaufeln gemäss Fig. 27 oder gemäss Fig. 28 gewählt werden.
Die Form der Krümmung des unteren Teiles der Rotorschaufeln 82 oder 85 ist aus den Fig. 29 und 30 ersichtlich. In Fig. 20 stellen die Kreisbogen rl, r2, rs, r4, r6, re, r7 und re die auf eine Horizontalebene projizierten Schnittlinien von zur Rotorachse konzentrischen Kreiszylinderflächen mit der Schaufelfläche dar. In Fig. 30 sind die gleichen Schnittlinien r1 bis re in der Seiten an sicht des Schaufelteiles auf eine Vertikalebene projiziert dargestellt.
Diese Linien bilden ebenfalls Teilstücke von Kreisen mit progressiv kleiner werdenden Radien Rl bis R8 und mit Zentren, die wenigstens annähernd in der Ebene der Ringfläche 44 des Rotors liegen. Es wurde durch Versuche festgestellt, dass diese Schaufelform eine strömungstechnisch günstige Krümmung der Flüssigkeitskanäle des Rotors ergibt, wodurch die Verlusthöhe im Rotor klein gehalten werden kann.
Die in Fig. 31 dargestellte Ausführungsform eines verhältnismässig tiefen Belebungsbeckens 82 kann beispielsweise mit Vorteil zur Behandlung von schwierigen und einseitig zusammengesetzten Abwässern verwendet werden. Der Rotor 83 ist nicht mehr auf der ungefähren Höhe des Flüssigkeitsspiegels Becken .angeordnet,son- dern er befindet sich auf etwa halber Höhe des Beckens im Innern der Flüssigkeit, deren Spiegel bei 84 angedeutet ist. Die den Rotor tragende Antriebswelle 85 erstreckt sich vom nicht dargestellten Motor, der vom Steg 3 getragen wird, senkrecht durch das ganze Becken nach unten und ist mit ihrem untern Ende im Leitkegel 86 geführt. Der Rotor 83 besitzt zwei in bezug auf eine horizontale Mittelebene symmetrische Schaufelkränze 87 und 88.
Jeder Schaufelkranz besitzt eine Anzahl radial gerichteter, im Grundriss betrachtet (Fig. 32) leicht gekrümmter Schaufeln 89, die zusammen mit den inne ren und äusseren Ringwänden 90 und 91 Leitkanäle für die Flüssigkeit bilden. Wenn der Rotor dreht, wird die in den Schaufelkanälen des Schaufelkranzes 87 befindliche Flüssigkeit unter dem Einfluss der Fliehkraft in horizontaler Richtung am Auslass 92 der beiden Schaufelkanäle ausgestossen, wobei am Einlass 93 der Schaufelkanäle ein Unterdruck gebildet wird, durch den die Flüssigkeit aus dem unteren Teil des Beckens 82 angesaugt, durch die Schaufelkanäle des Kranzes 87 angehoben, umgelenkt und in radialer Richtung wieder zum Rotor ausgestossen wird.
In gleicher Weise wird vom Schaufelkranz 88 bei Drehung des Rotors die in den Schaufelkanälen befindliche Flüssigkeit durch Einwirkung der Fliehkraft durch den Auslass 92 ausgestossen und durch Saugwirkung wird an der Eintrittskante 94 des Schaufelkranzes 88 entsprechend der ausgestossenen Flüssigkeitsmenge ständig neue Flüssigkeit angesaugt, durch die Schaufelkanäle umgelenkt und in radialer Richtung ausgestossen.
Infolge der Saugwirkung am untern Einlass 93 und am obern Einlass 94 des Rotors entstehen im Becken 82 zwei Flüssigkeitskreisläufe im Sinne der eingezeichneten Pfeile m. Die in horizontaler Richtung längs des ganzen Umfanges. des Rotors 83 ausgestossene Flüssigkeit strömt gegen die Wandung des Beckens, wo durch schräge Leitflächen 95 und 96, die auf der Höhe des zum Rotor austretenden Flüssigkeitsstromes liegen, der Strom in zwei Teile getrennt wird, von denen der eine der Behälterwand entlang nach abwärts und der andere nach aufwärts umgelenkt wird.
Da der Rotor mit einer Umlaufzaht von 70-80 T/min. dreht, wird auch der ausgestossenen Flüssigkeit ein Impuls im Sinne einer gleichgerichteten Drehung erteilt, so dass die Flüssigkeit im ganzen Becken sich langsam um die Vertikalachse des Beckens dreht, und zugleich im untern Beckenteil von der Mitte aus nach abwärts und im obern Beckenteil nach aufwärts strömt. Es resultiert daher eine schraubenlinienförmige Strömung der Flüssigkeit im Becken, und zwar im untern Teil desselben nach abwärts und im obern Teil nach aufwärts.
Im untern Teil des Beckens wird der abwärts gerichtete Flüssigkeitsstrom am Boden des Beckens radial nach einwärts umgelenkt, welche Umlenkung von der schrägen Wandfläche 97 unterstützt wird, während im obern Teil des Beckens der aufwärts gerichtete Flüssigkeitsstrom durch schräge Wandflächen 99 radial einwärts umgelenkt wird. Am Boden des Beckens wird die vom Rand gegen die Mitte des Beckens strömende Flüssigkeit durch den zentralen Leitkegels 86 nach aufwärts umgelenkt, wo sie in den Bereich der Saugwirkung. des Rotors 83 gelangt und in achsialer Richtung mit erhöhter Geschwindigkeit im zentralen Teil des Beckens gegen den Einlass 93 des Rotors strömt und von diesem durch den Schaufelkranz 87 angehoben, in radiale Richtung umgelenkt und wieder zum Auslass 92 ausgestossen wird.
Der Leitkegel 86 ist mit achsial gerichteten Flügeln 98 versehen, die zusammen mit dem Leitkegel den achsial aufsteigenden Flüssigkeitswirbel zentrieren und als Bremse gegenüber der Drehbewegung g der Flüssig- keit im Becken wirken, um eine genügende Differenzgeschwindigkeit zwischen der sich im Becken drehenden Flüssigkeit und dem Rotor aufrecht zu U erhalten.
In glei- cher Weise wird im obern Teil des Beckens der durch die schräge Wandfläche 99 radial einwärts umgelenkte Flüssigkeitsstrom durch einen zentralen Leitkegel 100 nach abwärts in den Bereich der Saugwirkung des Schaufelkranzes 88 des Rotors gebracht, so dass ein achsial abwärts gerichteter Flüssigkeitsstrom mit erhöhter Geschwindigkeit zum Einlass 94 des Schaufeikranzes 88 fliesst und von diesem in radiale Richtung umgelenkt zum Auslass 92 gefördert und wieder zum Rotor aus gestossen wird. Es entstehen also im dargestellten Be lüftungsblecken zwei getrennte, kontinuierliche Kreisläufe der zu belüftenden Flüssigkeit.
Der Rotor 83 von der Antriebswelle 85 mittels Nabenteilen 101 und 102 achsial verstellbar und feststellbar getragen. Die Welle 85 ist von einem Rohr 103 umgeben, das durch den Steg 3 hindurchgeführt und bei 104 an ein Gebläse angeschlossen ist, welches Luft in das Rohr 103 fördert. Das Rohr ist mit dem Rotor bei spielsweise durch Schweissung verbunden, und d an sei- nem untern Ende mündet das Rohr in einen ringförmi- gen Hohlraum 105, der nach abwärts durch den Nabenteil 101 abgeschlossen ist. Gegen den Schaufelkranz hin ist dieser Ringraum offen, was aus Fig. 31 ersichtlich ist, wo die Kanten 106 der Schaufeln 89 eingezeichnet sind.
Diese Schaufeln besitzen eine ähnliche Form wie die Schaufel 41 im Ausführunigslbeispiel nach Fig. 4, 5 und 6, in welchem der Schaufelkanal 42 an der Stelle der Schaufelkante 52 eine plötzliche Erweiterung um den Betrag s erfährt. Im Beispiel nach Fig. 31 erfährt der Schaufelkanal im Bereich des Schaufelkantenteils 106, wo der Ringraum in die Schaufelkanäle öffnet, ebenfalls eine plötzliche Erweiterung. Die Kanalweite am untern Ende des Schaufelkantenteils 106, wo dieser an den Nabenteil 101 anschliesst, ist geringer als die Kanalweite zwischen den Ringwänden 90 und d 91 am obern Ende des Schaufelkantenteils 106.
Durch die an der Mündung des Ringraumes 105 in die Schaufelkanäle des Schaufelkranzes 87 rasch vorbeiströmende Flüssigkeit wird, ähnlich wie bei einer Wasserstrahlpumpe, Luft durch das Rohr 103 nachgesogen. Die Förderung von Luft durch das Rohr 103 wird durch das oben am Rohr bei 104 angeschlossene Gebläse unterstützt. Da an der Mündung des Rohres 103 in die Schaufelkanäle des Schaufelkranzes 87 ein Unterdruck herrscht, erfordert das Gebläse zur Förderung von Luft in das Rohr nur einen geringen Energieaufwand.
Die in die Schaufelkanäle des Schaufelkranzes 87 geförderte Luft vermischt sich mit der durch diese Kanäle geförderten Flüssigkeit und das Flüssigkeit-Luftgemisch gelangt zu den Auslasskanten 92, wo es in den schaufellosen Ringraum 107 austritt und sich mit der durch die Schaufelkanäle des Schaufelkranzes 88 geförderten Flüssigkeit weiter vermischt und zwar zum Rotor ausgestossen wird. Die mit Luft durchmischte Flüssigkeit beginnt alsdann die beschriebenen Strömungskreisläufe nach unten und nach oben im Belüftungsbecken, während welchen der durch die Vermischung mit Luft erzielte hohe Sauerstoffeintrag die gewünschte Wirkung aul den Schlammgehait der Flüssigkeit ausübt und d der belebte Schlamm in Schwebe gehalten wird. Der Ablauf der geklärten Flüssigkeit erfolgt oben am Becken bei 108. Der Rotor 83 kann in beiden Richtungen drehen.
Wie mit Bezug auf Fig. 5 schon erläutert wurde, wird mit der dargestellten leichten Krümmung. der Schaufeln 89 in Fig. 32 ein höherer Sauerstoffeintrag in die Flüssigkeit erfolgen, wenn der Rotor in Richtung des Pfeiles h dreht, als wenn er r in Richtung des Pfeiles g dreht.
In den Fig. 33, 34 und 35 sind zwei weitere Varianten von mit der erfindungsgemässen Belüftungsvorrich tuRg verwendbaren Belüftungsrotoren gezeigt. Im Rotor nach Fig. 33 und 34 befindet sich der Lufteiniass 108 in die Schaufelkanäle des Rotors, im Gegensatz zur An ordnung nach Fig. 4, nicht im mittleren Teil der Krüm mung der Schaufelkanäle, sondern am oberen Ende der Krümmung, wo der untere, gekrümmte Kanalteil 109 in den äusseren horizontalen Kanalteil 110 übergeht.
Der Lufteinlass befindet sich zwischen zwei Roltorringwän- den 111 und 112, die bis oberhalb des Flüssigkeitsspie geis im Becken gelführt und am oberen Ende durch Stege 113 untereinander verbunden sind.
An der Mündung des ringförmigen Lufteiniasseis 108 in die Schaufelkanäle, im Bereich der sichtbaren Schaufelkanten 114, vergrössert sich die lichte Weite des Schaufelkanals, und durch die infolge Flielikraftwirkung rasch an der Mündung vorbeiströmende und zum Rotor ausge ! sto, slsene Flüssigkeit ent steht an der Mündung ein starker Unterdruck, durch den Luft durch den Einlass 108 angesogen wird, die sich mit der Flüssigkeit vermischt und zusammen mit ihr zum Rotor ausgestossen wird. Der Rotor dreht im Sinne des Pfeiles g.
Die im allgemeinen radial gerichteten Schaufeln 115 sind am Ein3, as, sende 116, in Drehrichtung betrachtet, leicht nach vorn gekrümmt, während gegen das Auslassende 117 hin die Schaufel leicht nach rückwärts gekrünint ist, derart, dass die Einlasskante 116 der Schaufel in Drehrichtung der Ausiasskante 117 vorauseilt.
Am Auslassende des horizontalen Leitkanalteils 110 sind zwischen den Schaufeln 115 eine oder zwei zusätzliche kurze Leitflügel 163 angeordnet, die sich in Strömungsrichtung und über die Höhe des Kanals 110 von der unteren Ringwand 39 zur oberen Ringwand 111 erstrecken. Diese Leitflügel besitzen im horizontalen Langschnitt ein stromlinienförmiges Profil und wirken als Flüssigkeitszerteiler am Austritt der zum Kanal 110 ausgestossenen Flüssigkeit. Die Austrittskanten 117 der Schaufeln 115 und die äusseren Endkanten 164 der Leitflügel 163 sind gezackt, wie in Fig. 33 ersichtlicht ist, oder können ein anderes, krumnlliniges, z. B. wellenförmiges Profil aufweisen.
Diese Ausbildung der Endkanten hat zur Folge, dass die ausströmende, mit Luft vermischte Flüssigkeit beim Abreissen von denEn dkanten in vermehrtem Masse in einzelne Schichten zerteilt wird, wobei sich die Turbulenz der Flüssigkeit am Austritt aus dem Rotor noch verstärkt, und ein vermehrter Sauerstoffeintrag in die sich dem Flüssigkeitsspiegel im Belüftungsbecken überlagernden Flüssigkeitsschichten erzielt wird.
Im Rotor nach Fig. 35 sind zwei getrennte Luftzuführungen zu den Schaufelkanälen vorgesehen. Eine obere ringförmige Luftzuführung 108 zwischen den Ringwänden 111 und 112 des Rotors ist zugleich ausgebildet wie die Luftzuführung 108 in Fig. 33 und mündet in den oberen Teil 110 des Schaufelkanals, wo der gekrümmte Kanalteil in den horizontal gerichteten Kanalteil übergeht. Eine weitere, untere Luftzuführung 118 führt durch ein die Rotorantriebswelle 119 umgebendes Rohr 120 und mündet in den untern, gekrümmten Teil
109 der Schaufelkanäle.
An den beiden Mündungsstellen der Luftzuführungen 108 und 118 erfährt der Schautelkanal 109, 110 eine sprunghafte Erweiterung o bzw. p, wodurch an diesen beiden Stellen ein Unterdruck gebildet wird und Luft durch die Zuführungen 118 und 108 angesaugt und von der rasch durch die Schaufel kanäle und d an den Mündungen der Luftzuführungen vorbeiströmenden Flüssigkeit mitgerissen und mit der Flüssigkeit vermischt wird.
In Fig. 36 ist ein Beispiel eines geschlossenen Belüftungsbeckens dargestellt. Ein solches Becken ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn man gezwungen ist, eine Kläranlage in einem besiedelten Gebiet zu errichten.
Das geschlossene Becken arbeitet völlig geruchlos und ist geräuscharm. Das runde oder rechteckige Becken besitzt Seitenwände 119, einen Boden 120 und eine geschlossene Decke 121. Der Antriebsmotor 5 des Rotors 122 wird von einem Steg 123 getragen, welcher mittels Tragfüssen 124 auf der Decke 121 des Beckens gelagert ist. Die Rotorantriebswelle 125 (Fig. 37) durchdringt eine mit Durchbrechungen versehene, oder aus liftdurchlässigem Material bestehende Deckplatte 126, welche eine Öffnung 127 in der Decke 121 des Beckens abschliesst.
Der Rotor 122 besitzt zwei Schaufelkränze 128 und
129. Er ist teilweise in die Flüssigkeit im Becken eingetaucht, normalerweise bis zu einer solchen Tiefe, dass die untere Austrittskante 130 wenige Centimeter unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 131 liegt. Der untere Schaufelkranz 128 ist zum Fördern von Flüssigkeit, der obere Schaufelkranz 129 zum Fördern von Luft in den Raum 144 zwischen dem Flüssigkeitsspieies s 131 und der Decke 121 des Beckens bestimmt. Die Schaufeln der beiden Schaufelkränze erstrecken sich von den Eintrittskanten 132 und 133 in ungefähr radialer Richtung bis zur Austrittskante 134. Am Punkt 135, an dem die inneren Ringwände 36 und 137 des Rotorkörpers zu sammentreffen, vereinigen sich die Schaufeln des oberen und unteren Schaufelkranzes zu einem gemeinsamen Endstück 138.
Die Rotorantriebswelle 125 erstreckt sich achsial durch ein konzentrisches Rohr 139, dessen oberes, zum Rotor hinaus ragendes Ende von einer achsial verschiebbaren und feststellbaren zylindrischen, perforierten Muffe 140 umgeben ist, welche die gleiche Aufgabe hat wie die mit Bezug auf Fig. 4 beschriebene, zylindrische Muffe 48. Das Rohr 139 endet an seinem unteren Ende in einen Ringraum 141 der nach unten durch das Nabenstück 142 des Rotors abgeschlossen ist. Der Ringraum 141 ist gegen die Schaufelkanäle des Schaufelkranzes hin offen, wie aus Fig. 37 ersichtlich ist, wo bei 143 die Schaufelkanten eingezeichnet sind.
Wenn der Rotor 122 dreht, wird die Flüssigkeit des Beckens, wie schon eingehend anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben wurde, am untern Ende des Schaufelkranzes 128 von unten her angesaugt, infolge der Flichkraftwir- kung, der die in den Schaufelkanälen mitdrehende Flüssigkeit ausgesetzt ist, angehoben, umgelenkt und in horizontaler Richtung am Umfang des Rotors ausgestossen.
An derjenigen Stelle, an der der Ringraum 141 in die Schaufelkanäle des Schaufelkranzes 128 öffnet, erfährt der Schaufelkanal eine sprunghafte Erweiterung o, so dass an dieser Stelle ein Unterdruck gebildet wird, durch den Luft, die durch die perforierte Muffe 140 in das Rohr 139 eintritt, nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe durch die vorbeiströmende Flüssigkeit angesogen wird und sich mit ihr vermischt.
Der Schaufelkranz 129 des Rotors besitzt entspre d ad gekrümmte Schaufeln, um als Ventilator oder Gebläse zu wirken. Luft wird durch diesen Schaufelkranz von aussen durch die mit Durchbrechungen versehene Platte 126 angesogen, tritt an der Eintrittskante 133 in die Schaufelkanäle und wird an der Austrittskante 134 ausgestossen. Ein Teil der geförderten Luft wird im gemeinsamen Schaufelraum zwischen den radial gerichteten gemeinsamen Schaufelendstücken 138 beider Schaufelkränze mit der durch den Schaufelkranz 128 geförderten Flüssigkeit vermischt und wird zusammen mit der Flüssigkeit aus dem Rotor ausgestossen. Ein grösserer Teil der geförderten Luft gelangt in den Raum 144 zwischen dem Flüssigkeitsspiegel 131 und der Decke 121 des Beckens und bildet dort ein Luftkissen.
Wie schon mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde, wird durch die zum drehenden Rotor 122 ausgestossene schon mit Luft durchmischte Flüssigkeit die Oberfläche der Flüssigkeit im Becken aufgerauht; es entsteht eine fächerförmig bis zum Rand des Beckens sich ausbreitende wellige Kräuselung der Oberfläche, welche die Grenzschichtfläche zwischen Flüssigkeitsniveau und Luftkissen im Raum 144 vergrössert, und da das Luftkissen infolge der Förderung von Luft durch den Schaufelkranz 129 einen geringen Überdruck aufweisen kann wird die Diffusion von Luft bzw. Sauerstoff bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 36 gegenüber einem oben offenen Becken noch vergrössert.
Die am Umfang des Rotors horizontal ausgestossene und unten bei der Eintrittskante 132 vertikal einströmende Flüssigkeit befindet sich im Becken in einer kontinuierlichen Kreislaufbewegung. Die oben radial gegen die Beckenwand strömende Flüssigkeit wird durch die schrägen Wandteile 144 nach abwärts umgelenkt. Gleichzeitig wird der Beckeninhalt infolge des sich drehenden Rotors in eine langsame Drehbewegung versetzt, so dass sich die Flüssigkeitsteilchen längs einer schraubenförmigen Bahn nach unten bewegen und durch die Schrägfläche 146 der Beckenwand nach einwärts gegen den zentralen Leitkegel 147 umgelenkt werden.
Dieser ist mit schraubenlinienförmigen Leitflügeln 148 versehen, welche zusammen mit dem Kegel die am Boden des Beckens radial einwärts strömende Flüssigkeit vertikal nach oben umlenken und in den Ans aug- bereich des Rotors bringen, wobei die Flüssigkeit in einem durch den. Leitkegel 147 zentrierten zylindrischen Wirbel 149 zum Rotoreinlass 132 aufsteigt.
Die Ausführungsbeispiele von Belüftungsrotoren gemäss Fig. 38 bis 41 zeigen in senkrechter Schnittansicht verschiedene Varianten der Zumischung von Luft zu der den Rotor durchströmenden Flüssigkeit. In Fig. 38 gelangt die Luft, ähnlich wie mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben wurde, durch ein zentrales Rohr 36 durch die Öffnungen 51 zu einem Ringraum 45, der gegen die Leitkanäle 42 hin offen ist. Im Bereich der Schaufelkante 52 an der Öffnung des Ringraumes 45 gegen die Leitkanäle 42 hin erweitert sich der Leitkanal 42, so dass an dieser Stelle ein Unterdruck im Leitkanal entsteht, durch den Luft aus dem Rohr 36 in den Leitkanal angesogen und mit der durch den Kanal strömenden Flüssigkeit vermischt wird.
Während im Beispiel nach Fig. 4 die den Leitkanal begrenzende Rotorwand 40 zwischen n dem Ringraum 45 und dem untern Ende des Rotors im Achsialschnitt eine kreisförmige Krümmung aufweist, ist die entsprechende Rotorwand in Fig. 38 als gerade Kegelfläche 150 ausgebildet. Die Endkante 117 der Rotorschaufeln besitzen ein Zickzackprofil.
Im Beispiel nach Fig. 39 sind an das zentrale, mit der Aussenluft in Verbindung stehende Rohr 36 eine Anzahl radial gerichtete Röhren 151, angeschlossen. Die Anzahl der Röhren 151 entspricht der Anzahl der durch wenigstens annähernd radial gerichteten Schaufeln 152 unterteilten Leitkanäle des Rotors. Die Röhren 151 durchdringen die Rotorringwand 38 und erstrecken sich in das Innere jedes Leitkanals 42. Wenn bei drehendem Rotor Idie Flüssigkeit unter Wirkung der Fliehkraft mit grosser Geschwindigkeit durch die Leitkanäle 2 strömt, wirkt die am Röhrenaustritt 153 vorbeiströmende Flüssigkeit im Sinne einer Wasserstrahlpumpe und saugt durch die Röhren 151 Luft aus dem Rohr 36 an, die mit der Flüssigkeit fortgerissen und mit dieser vermischt wird, so dass am Rotoraustritt 154 ein Wasser-Luftgemisch ausgestossen wird.
Bei dieser Rotorkonstruktion wird die angesaugte Luft bis ungefähr in die Mitte des Leitkanals 2 zwischen den Rotorringwänden 38 und 42 geführt. Die Röhren 151 können beliebigen Querschnitt, kreisförmig, oval oder rechteckig, besitzen.
In der Ausführungsform nach Fig. 40 wird die mit der Flüssigkeit zu vermischende Luft durch ein oben offenes Rohr 155 angesaugt, das durch die Rotorwände 27 und 38 hindurch in das Innere der Leitkanäle 42 geführt ist. Das in den Leitkanal dringende Rohrende ist in die Fliessrichtung der durch den Kanal strömenden Flüssigkeit abgebogen, so dass der Rohraustritt 156 gegen den Auslass 157 des Rotors gerichtet ist. Durch die mit grosser Geschwindigkeit durch den Schaufelkanal 42 strömende Flüssigkeit wird am Rohraustritt 156 Luft angesaugt, welche sich mit der Flüssigkeit mischt und zusammen mit ihr zum Rotor ausgestossen wird.
Das über die Rotorwand 37 nach aussen hervorragende Ende des Rohres 155 kann in die Drehrichtung des Rotors umgebogen sein, und das Eintrittsende des Rohres kann eine trichterförmige Erweiterung aufweisen, so dass bei Drehung des Rotors Luft zusätzlich zur Saugwirkung noch in das Rohr hineingedrückt wird.
Fig. 41 zeigt eine Variante, bei welcher wie in Fig. 4 und 38 Luft durch ein zentrales Rohr 36 zugeführt wird, welches unten über Öffnungen 51 mit dem gegen die Schaufelkanäle 42 hin offenen Ringraum 45 verbunden ist. Wie schon früher beschrieben, erweitert sich der Schaufelkanal 42 im Bereich der Schaufelkante 52 auf der Höhe des Ringraumes 45, so dass an dieser Stelle in der infolge Fliehkraftwirkung durch die Schaufelkanäle 42 gegen den Rotorauslass 158 geschleuderten Flüssigkeit ein Unterdruck gebildet wird, durch den Luft aus dem Rohr 36 angesaugt wird und sich mit dem Flüssigkeitsstrom vermischt. Die Schaufeln des Rotors sind in einen unteren Schaufelteil 159 und einen oberen Schaufelteil 160 unterteilt, und zwischen den beiden Schaufelteilen befindet sich in den Schaufelkanälen eine schaufelfreie Zwischenzone 161.
Der untere Schaufelteil 159 erstreckt sich bis auf die Höhe der Ringwand 43 des Ringraumes 45. Infolge der unmittelbar nach der Eintrittsstelle von Luft in die Schaufelkanäle gebildeten schaufelfreien Zone 161 entsteht an dieser Stelle eine Turbulenz in dem durch die Schaufelkanäle geführten Flüssigkeitsstrom, wodurch eine intensivere Vermischung der angesaugten Luft mit der Flüssigkeit erreicht wird. Die schaufelfreie Zone 161 kann sich um den ganzen Umfang des Rotors erstrecken, oder es können nur einzelne des im allgemeinen etwa 12 Schaufeln aufweisenden Schaufelkranzes aus zwei getrennten, durch eine schaufelfreie Zone unterbrochenen Schaufelteilen bestehen.
Device for circulating and aerating liquids, in particular bodies of water and waste water, in a basin
For aeration of wastewater, so-called surface aeration is known to be used, in which the liquid to be treated is supplied with atmospheric oxygen by mechanical means which dissolves in it depending on the degree of its readiness for oxygen absorption. By means of circulating and mixing the liquid, new, low-oxygen liquid parts are always brought to the ventilation device and at the same time a movement is generated in the liquid that is suitable for sedimentation-prone, but desirable particles in the liquid, such as. B. activated sludge to keep in suspension.
Devices for circulating and aerating liquids in a container are already known in which the air is either blown into the liquid through diffusers, or is distributed into the liquid through a hollow shaft with rotating bodies located deep below the liquid level, or that the Liquid is conveyed and sprayed by rotors against impact bodies arranged above the liquid level. In principle, it is required of such devices that the so-called oxygen input, as well as the mixing and circulation, can be accomplished with a minimum expenditure of energy, and that the output can be regulated over a wide range.
The present invention aims to provide a device for circulating and aerating liquids, in particular for the clarification of waste water, with a rotor which is at least partially immersed in the liquid, in which, to promote the centrifugal force at the periphery of the rotor, it is ejected during its rotation and by suction Liquid quantities flowing in from below should have the lowest possible geodetic head and the lowest possible loss height to be overcome, and at which the effect of dissolving the liquid in jets, which is already beneficial for the oxygen input, can be increased by other rotary aerators these are brought into contact with air in the body of revolution.
This device is characterized by a rotor that is at least partially immersed in the liquid in the basin, rotatable about a vertical axis and with a number of between radial blades and a lower, outer ring wall and an upper, inner ring wall, formed in a vertical plane curved guide channels for the liquid is provided in such a way that the liquid entering at the lower end of the rotor in the vertical direction into the guide channel openings arranged in a circular ring around the axis is deflected outwards by 900 and exits at the outer circumference of the rotor in the horizontal direction to the guide channel outlet openings which are along a circular circumference of the rotor of a larger diameter than that of the circular guide channel inlets, and d that the intersection of the lower,
outer ring wall is curved at least approximately circularly with a radial plane passing through the rotor axis at least over part of its length.
In the upper, inner annular wall of the rotor, an air line connected to the outside air is expediently provided, which opens into the guide channels in the area of the deflection between the inlet and outlet ends of the guide channels.
In the accompanying drawings, exemplary embodiments of the system according to the invention are shown.
1 is a vertical section in a slight perspective through an aeration basin with devices for circulating and aerating the liquid in the basin;
Figure 2 is a perspective view of the aeration basin during operation;
Fig. 3 shows in vertical section another embodiment of the aeration basin;
4 shows, in elevation and in vertical section, the circulation and ventilation rotor used in the aeration basin;
Figure 5 is a section taken on line 5-5-5 of Figure 4;
6 shows a single rotor blade in elevation, in the position it assumes in the rotor;
FIG. 7 shows a variant of the blade according to FIG. 6;
Figure 8 shows the blade of Figure 6 viewed from above;
Figure 9 shows the blade of Figure 6 seen from the side;
FIGS. 10 and 11 show a variant of the shovel, in the same representation as FIGS. 8 and 9;
FIGS. 12 and 13 show a further variant of the blade, in the same representation as FIGS. 8 and 9;
FIGS. 14 and 15 show a third variant of the blade;
16 and 17 show, in vertical section, parts of two variants of the aeration basin according to FIG. 1;
18 and 19 show, in vertical section, two variants of an aeration basin according to FIG. 3;
FIG. 20 is a perspective view of an additional blade ring which is intended to be attached to the bottom of the rotor of FIG. 4;
FIG. 21 shows in elevation a section of the rotor according to FIG. 4 with attached blade ring according to FIG. 20, the outer peripheral walls of the rotor and the additional blade ring being partially broken away in order to recognize the shape of the blades;
22 is a side view of a blade of the additional blade ring on a larger scale;
23 is a top plan view of a blade of the additional blade ring;
FIG. 24 shows a section of a blade ring according to FIG. 20, but with oppositely curved blades;
Fig. 25 is an axial section through a further embodiment of the circulation and ventilation motor;
FIG. 26 is a partial elevational view of the rotor, viewed in the direction of arrow A in FIG. 25, with the outer wall of the rotor removed, only a single blade being shown;
27 and 28 show two variants of rotor blades in section along line 27-27 in FIG. 25, seen from above;
29 and 30 illustrate the shape of the lower curved part of a rotor blade of the rotor according to FIG. 25, FIG. 29 being a horizontal section along the line 29-29 of FIG. 25 on a larger scale and FIG. 27 the lower end part of the blade in elevation in the direction of arrow B in Fig. 29;
31 shows an embodiment of a combined aeration and secondary clarification basin in one structural unit in an axial section;
Fig. 32 is a plan view. on the ventilation and circulation rotor used in this embodiment;
33 shows a further embodiment of a rotor in axial section and in side view;
Fig. 34 is a plan view of this rotor;
35 shows a variant of this rotor in axial section;
36 shows a further embodiment of an aeration basin in axial section;
Figure 37 is an axial section through the vent rotor used in this basin;
38 to 41 are axial sections of a variant of the B! ventilation blinds.
The aeration basin shown in Fig. 1 has a circular cylindrical wall 1 with a base 2 and a walkway 3. A bevel 4 is provided between the base and the side wall. An electric motor 5 with a vertical shaft is mounted on the catwalk 3 and penetrates through the web into the interior of the pool. The lower part of the motor shaft carries a turbine-like wheel 6, which is referred to below as the rotor. On the bottom 2 of the basin, in the center of the same, a hollow guide cone 7 is arranged, at the tip of which an axially extending pipe section 8 is provided. The tube axis coincides with the rotor axis. Upright radial guide walls 9 extend from the surface of the cone 7 to the free end of the pipe section 8.
In the example shown, four guide walls are provided; however, there may be more or less such baffles. An inlet 10 and an outlet 11 are provided in the side wall of the basin. The aeration basin shown, for example, forms part of a sewage treatment plant and can be switched on between the primary treatment and the secondary treatment. The inlet 10 forms the inflow of the wastewater from the primary treatment. However, it is also possible to discharge wastewater directly into the aeration tank and treat it without primary treatment. The revitalized water goes through the outlet 11 to the secondary treatment. A return line 12 leads from the lower part of the secondary clarifier into the activated sludge tank shown and opens inside the hollow cone 7.
The sludge that has accumulated in the secondary fermentation is returned to the aeration tank through this line 12. An emptying line 13 can be connected to the return line 12 from the bottom of the loading basin, which is normally closed by means of a slide 14, but can be opened in the event of a break in operation in order to allow the contents of the basin to flow out through the line 12 and an emptying opening (not shown).
Fig. 2 shows another embodiment of the ventilation basin, which is not circular, but rectangular, in particular a square cross-section, but is otherwise of the same design as the basin according to FIG. 1.
Another variant of an aeration basin is shown in FIG. 3. This basin works without recirculation of sludge from the secondary treatment. As a result, the guide cone 15 in the middle of the bottom of the basin is not hollow, but is provided with a tapered, cylindrical extension 16. Radial baffles 9 extend from the surface of the cone to the tip of the extension. On the side wall of the basin there is an inlet 10 for waste water and an outlet 11 for the water treated in the basin for secondary clarification. The rotor 6 with the drive motor 5 is arranged in the same way as in FIG. 1.
The rotor and the way it is suspended on the drive shaft are shown on a larger scale in FIGS. 4 and 5. The motor housing 17 is attached to a support plate 18 which is screwed to the web 3 of the basin. The motor shaft 19 carries the rotor shaft 21 via a flange connection 20. A cylindrical bearing housing 22 is rigidly attached to the support plate 18 and braced against side pressure by means of support plates 23 welded to the support plate. In the housing 22, the rotor shaft 21 is guided by means of a roller bearing 24 and a Pondelfkugellagers 25. Seals 26 are provided at both ends of the housing 22 to protect the shaft bearings.
The rotor is made of plastic using an injection molding process. A wear-resistant polyester mixture is preferably used as the material. It is light in weight and corrosion resistant. The rotor construction has two hub parts 27 and 28, by means of which the rotor is pushed over the shaft 21. In the hub part 28, a wedge track is provided, in which a wedge 29 of the shaft 21 engages in order to transmit the rotary movement of the shaft to the rotor.
The rotor can be axially adjusted along the shaft in order to be able to adjust it to the correct height in relation to the liquid level in the aeration tank.
The rotor is fixed on the shaft by means of a two-part clamp 30 which is provided with an inner circumferential groove 31 into which an annular flange 32 of the hub piece 28 engages. When the screws 33, which glue the two halves of the clamp together, are loosened, the clamp 30 with the rotor can be moved along the wedge 29 on the shaft 21 and, after having been adjusted to the desired height, can be clamped back to the shaft by tightening the screws 33. The hub parts 27 and 28 are rigidly connected by welding by means of radial webs 34 and 35 to a cylindrical, coaxially extending rotor part 36. As can be seen in FIG. 4 and also in FIG. 25, an upper annular cover plate 37 of the rotor is fastened to the tubular part 36 by welding.
At its outer edge, the plate 37 is directed radially and is then bent upwards so that the inner ring edge forms an axially directed connection piece which is welded to the tubular wall 36. Fixed to the cover plate 37 is a blade ring of the rotor, which consists of an upper and inner ring wall 38, a lower, outer ring wall 39, an inner ring wall 40 and a number between the ring walls 38, 40 and 39, generally radially directed blades 41 consists.
The blades subdivide the annular space formed between the annular walls 38, 40 and 39 into a number of guide channels 42 for the liquid, which enters the guide channels arranged in a circular ring around the axis at the lower end of the rotor in a vertical direction, deflected outwards in the channels by 900 and emerges from the guide channels 42 on the outer circumference of the rotor in the horizontal direction.
Two ring walls 43 and 44, one on top of the other, directed at right angles to the rotor axis, extend between the wall of the tubular part 36 and the adjacent ends of the blade ring walls 38 and 40 and delimit an annular space 45 which defines the space 46 in the interior of the tube 36 with the guide channels 42 of the blade ring connects. At the lower end of the housing 22 welded to the support plate 18, a cylinder 4, the wall of which is provided with perforations 49, is fastened by means of screws 50, with a spacer and closing ring 47 interposed.
When the rotor is in operation, outside air passes through the perforations 49 into the interior of the cylinder 48 and the piston-open tube 36 and up to the annular space 45, which is connected, for example, through four openings 51 to the interior 46 of the tube 36.
It has already been mentioned that the described rotor 6 consists of corrosion-resistant plastic, for example polyester, that is to say of a relatively light building material. As can be seen from Fig. 4 and 25, there is a completely closed air space between the rotor top wall 37, the guide channel wall 38, the r transverse wall 43 and the pipe wall 36, which gives the rotor body a lift when it is in the operating position in the aeration tank. As a result of the low weight of the rotor, only a light support structure, as described above, is required, and assembly is particularly simple and takes place using the buoyancy of the rotor.
For assembly, the support plate 18 with the guide housing 22 attached to it and with the drive unit, motor 5, motor housing 17 and drive shaft 21 is first attached in its position. First of all, the perforated cylinder 48 is temporarily clamped to the upper part of the housing 22 by means of the screws 50. Then water is poured into the aeration tank and the rotor is placed on the water level on which it floats. The water level may only be so high that the upper hub part 28 of the floating rotor is not higher than the lower end of the drive shaft 21.
The upper end of the hub part 28 is then brought exactly below the drive shaft and the water level in the basin is allowed to rise by further supply of liquid; the floating rotor is raised in this way by the rising liquid level in the basin, the lower end of the shaft 21 pushes into the hub part 28 of the rotor and the rotor rises along the shaft, the wedge 29 with the corresponding keyway in the hub part 28 in It engages and finally the lower end of the shaft 21 is pushed into the hub part 27.
When the rotor has reached the desired height, the two-part fastening clip 30 is placed around the annular flange 32 of the hub piece and clamped to the shaft 21 by means of the screws 33. Now the perforated cylinder 48 is released from its provisional position on the upper part of the housing 22 and clamped in the operating position shown in FIG. 4 with the aid of the screws 50.
The rotor 6 is now ready for operation.
In FIGS. 6 to 15 different blade shapes are shown with which the rotor 6 shown in FIG. 14 can be provided. Fig. 6 shows the blade shape in elevation. The three blade edges 38 ', 39' and 40 'are curved in a circular manner in this example, corresponding to the radii of curvature rl, r2, and r3 of the rotor walls 38, 39 and 40.
The offset 52 between the inner blade edges 38 'and 40' corresponds to the axial height of the ring. aumes 45 (FIGS. 4 and 25) which connects the guide channels 42 with the interior of the tube 36. Over the length of the edge 52, the guide channel 42 between the inner rotor walls 38, 40 and the outer rotor wall 39, measured in the direction of the radius of curvature, experiences an abrupt expansion, the purpose of which will be described later. In the variant according to FIG. 7, a wall piece 53 which engages in the annular space 45 is welded to the edge 52 of the blade; the division of the rotor annular space between the walls 38, 40 and 39 by the blades into individual guide channels begins in this case already in the annular space 45.
FIG. 8 shows the blade according to FIG. 6 in a plan view and FIG. 9 viewed from the left-hand side of FIG. 6.
Viewed from above, the blade 41 has a slight curvature in the circumferential direction of the rotor, namely an outer section, which extends from the trailing edge 55 over the radial length a, is slightly curved, and a central section, which extends over the radial length b extends straight in the radial direction, and an inner section, which extends over the radial length c to the leading edge 54, is again slightly curved in the same sense as the outer section a. The blade according to FIGS. 10 and 11 has a uniform curvature over its entire length from the outer to the inner end. The blade according to FIGS. 12 and 13 has an outer slightly curved section d and an inner straight and radially extending section e. The blade according to FIGS. 14 and 15 is directed straight and radially over its entire length.
When the system according to Fig. 1 or 3 is to be put into operation, the aeration basin is filled with sewage through the inlet 10 up to the level 57 shown, which is approximately at the level of the lower edge 56 of the outlet of the liquid channels in the rotor, or a few centimeters higher is held. The engine 5 is then started and the rotor is set in rotation at a speed of about 60-80 rpm. The liquid in the rotor in the guide channels 42 is subject to the effect of centrifugal force and is expelled at the top of the circumference of the rotor to the guide channel outlets in the radial direction.
This creates a negative pressure at the inlet 57 to the rotor guide channels, through which new liquid is constantly sucked into the channels from the space below the guide channel inlets, depending on the amount of liquid expelled at the top, is lifted by the centrifugal force and expelled again at the top in a horizontal direction.
As long as the rotor is turning, there is therefore a constant cycle or circulation of the amount of liquid in the basin. By turning the rotor immersed in the liquid in the basin, the entire contents of the basin are gradually set in a rotation that is in the same direction as the rotor, but much slower. Since liquid is constantly being sucked up on the underside 57 of the rotor, an axially upwardly directed liquid flow 58 arises in the center of the basin corresponding to the diameter of the annular rotor inlet.
The liquid sucked in by the rotor at the bottom and ejected at the top just a little above the level 59 of the basin contents in the horizontal direction spreads out in a fan-like manner and, so to speak, gradually over the surface of the basin contents radially to the side wall 1 and is deflected downwards and, as a result, is set in slow rotation Basin contents, each liquid particle will perform a helical movement 60 in a rising direction. Due to the inclined wall parts 4 of the basin, the liquid near the basin edge and the bottom is deflected towards the center of the basin and against the guide cone 7, where it moves into the area of suction of the axial and vortex-shaped ones leading up to the rotor inlet Liquid column 58 arrives.
This column of liquid is centered by the guide cone 7 and the guide vanes 9. The guide vanes 9 also serve to brake the speed of rotation of the liquid in the basin so that a sufficiently large differential speed between the liquid and the rotor is maintained.
The liquid sucked in by the rotor and flowing through the guide channels 42 to the outlet at high speed under the influence of centrifugal force exerts a suction effect in the area of the blade edges 52 (FIGS. 4 and 25) in the annular space 45, through which air from above the liquid level in the The basin is sucked through the perforations 49 in the cylinder 48 and through the space 46 into the annular space 45 and is carried along by the liquid flowing past according to the principle of a water jet pump and is ejected mixed with the liquid at the outlet of the rotor channels.
The fact that in the area of the edge 52 of the blade, where the annular space 45 opens into the blade channel, a sudden radial expansion s (FIG. 6) of the channel is provided between the blade edges 40 'and 38', is the one in the blade channel at this point The prevailing negative pressure is promoted and balanced through the annular space 45 by sucking out air from the atmosphere.
The dissolution of the fluid conveyed by the rotor into individual fluid jets through the guide channels 42 of the rotor and the injector-like suction of air inside the channels results in an intensive contact of the air with the fluid. When the rotor rotates, for example in the direction of arrow f in Fig. 2, the trailing edge 55 of each blade on the surface of the liquid in the basin forms a damming wave of low height that is strongly mixed with air, since the lower edge 56 of the liquid channels is only slightly below the liquid level in the Basin dives. As FIG. 2 shows, these rippling water waves continue in a spiral to the edge of the basin. These water waves are located in the uppermost liquid layer in the basin, onto which the liquid mixed with air is continuously ejected from the rotor ducts.
The surface is roughened in this way and the interface between air and water is enlarged, which favors the diffusion of air or oxygen in the liquid.
As already mentioned, the liquid ejected to the rotor is deflected downwards at the edge of the basin and the individual liquid particles carry out a helical movement to the bottom of the basin, where they are deflected against the guide cone 7 in a spiral path and then at high speed in an axially ascending direction Direction under the influence of suction. of the rotor are fed to the inlet of the same.
In the zone of the cone 7 there is therefore a negative pressure which, under appropriately adapted technical conditions, is sufficient to recirculate an amount of liquid flowing out of the basin through the line 11. FIG. 1 shows, for example, the line 12 returning from a secondary clarifier, which is from below passes through the hollow cone and is connected to the pipe section 8 directed upwards from the cone tip. As a result of the suction force acting at the outlet of the pipe section 8 as a result of the rapidly rising liquid column 58, the sludge that has collected at the bottom of the secondary clarifier is returned and re-enters the circulation system of the activated sludge tank.
16 shows a device which can be used to return liquid from the secondary clarifier if the suction effect of the rotor is not sufficient. The drive shaft 61 of the rotor 6 extends here to the bottom of the basin through an axial cavity 62 designed as a pipeline in the center of the guide cone 63. This cavity is connected to the feed line 12 for the return sludge from an adjacent secondary clarifier.
The axially penetrating part of the drive shaft 6 through the cone carries a propeller or a pump wheel 64, which lifts the sludge flowing through the line 12 to the upper end of the guide cone, where it comes into the area of the suction effect of the rotating rotor 6 and from the axially rising liquid column 58 is carried along and ejected through the rotor guide channels, whereupon it takes part in the normal circulation of the liquid in the pool.
In the embodiment according to FIG. 17, a screw conveyor 64 in the manner of an Archimedean screw is loosely rotatably mounted in the axial cavity 62 of the guide cone 63 without being connected to the drive shaft of the rotor 6. The upper end of the screw 64 ′ protruding from the tip of the guide cone carries a number of vanes 65 firmly connected to it, which lie directly outside the upper part of the cone wall in the fluid flow deflected upward by this wall in the area of the suction effect of the rotor.
The vanes 65 are curved with respect to the direction of flow in such a way that they are acted upon by the upwardly flowing liquid in a rotation about the cone axis and rotate the screw conveyor 6 'so that the return sludge in the cavity 62 through the line 12 upwards is conveyed to its outlet at the tip of the cone and added to the fluid circulating in the basin.
In the variants of the activated sludge tank according to FIGS. 3, 18 and 19, no recirculation of sludge from the secondary clarification is provided. Accordingly, the guide cone 15 in FIG. 3 is not hollow. According to FIG. 18, the guide cone 66 is designed without radial guide vanes. In the example according to FIG. 19, the guide cone 67 at the bottom 2 of the basin is provided with guide vanes 68 rising in a helical manner from the bottom, which gradually deflect the liquid flowing towards the guide cone at the bottom of the basin upwards and feed it to the rapidly rising, axial liquid column 58 . The axially directed, upper ends 69 of the guide vanes act as fluid brakes for the rotational speed of the fluid mass rotating in the basin.
When the device is in operation, the rotor can run in one or the other direction of rotation, as indicated in FIG. 5 by the arrows g and h. The rotor normally rotates in the direction of arrow g and the liquid will leave the guide channels 42 of the rotor in the direction of arrow i. In this direction of rotation, the blades 41 at the rotor outlet are curved slightly dragging opposite to the direction of rotation.
The end edges 55 of the blades produce only a slight turbulence of the exiting liquid to the channels 42, which, mixed with air, spreads quietly over the upper surface of the basin and circulates in a gently descending helical path to the bottom of the basin, where it is from central guide lever deflected and fed back to the rotor in rapidly rising liquid, keitssäule 58.
When the rotor rotates in the direction of arrow h, the blades 41 are slightly curved in the direction of rotation and exert a greater pressure on the exiting liquid, i. H. they have an increasingly impactful effect.
The turbulence of the exiting liquid is increased by being torn off at the end edges 55 of the blades in the direction of arrow k, which results in additional air or oxygen entering the ejected liquid.
It is therefore possible to change the performance of the aeration basin by reversing the direction of rotation of the rotor. The rotor normally runs in the direction of arrow g in Fig. 5 curved blades are used. When using an additional paddle wheel according to FIGS. 20 to 24, due to the special curvature of the sneaker, more liquid is scooped out than with the rotor 6 alone, which results in a significant increase in the performance of the aeration basin without a significant increase in energy being required.
The embodiment according to FIGS. 25 to 30 shows a ventilation rotor similar to that according to FIG. 4, but the lower end of the rotor blades is curved forward in the direction of rotation of the rotor, so that the blade 82 has a similar shape to that of two separate parts 41, 72 assembled vane according to Fig. 21. The lower part of the vane 82 is circularly curved from the leading edge 83 to approximately the level of the confluence of the annular space 45 for the supply of air into the vane channels 42, the middle part of the vane runs in a straight line and opposite the outlet end of the blade channels, the blade 82 is curved slightly forward in the direction of rotation up to the outlet edge 84, as shown in FIGS. 26 and 27. The direction of rotation of the rotor is indicated by arrow 1.
According to the variant according to FIG. 28, the outer end of the blade 85 is curved slightly backwards with respect to the direction of rotation up to the outlet edge 86.
As already described with reference to FIG. 5, the pushing mode of operation of the blades 82 according to FIG. 27 results in a higher oxygen input into the liquid in the aeration basin than the dragging mode of operation of the blades according to FIG. 28 due to the increased turbulence at the outlet edge 84 A rotor with blades according to FIG. 27 or according to FIG. 28 can therefore be selected for the capacity of the basin.
The shape of the curvature of the lower part of the rotor blades 82 or 85 can be seen from FIGS. 29 and 30. In FIG. 20, the circular arcs rl, r2, rs, r4, r6, re, r7 and re represent the intersection lines projected onto a horizontal plane of circular cylindrical surfaces concentric to the rotor axis with the blade surface. In FIG. 30, the same intersection lines r1 to re in the sides of the blade part shown projected onto a vertical plane.
These lines also form sections of circles with progressively smaller radii Rl to R8 and with centers which are at least approximately in the plane of the annular surface 44 of the rotor. It has been established through tests that this blade shape results in a flow-technically favorable curvature of the fluid channels of the rotor, whereby the amount of loss in the rotor can be kept small.
The embodiment of a relatively deep aeration basin 82 shown in FIG. 31 can, for example, be used to advantage for the treatment of difficult wastewater that is composed on one side. The rotor 83 is no longer arranged at the approximate height of the liquid level basin, but rather it is located at approximately half the height of the basin in the interior of the liquid, the level of which is indicated at 84. The drive shaft 85 carrying the rotor extends from the motor, not shown, which is carried by the web 3, vertically downwards through the entire basin and is guided with its lower end in the guide cone 86. The rotor 83 has two blade rings 87 and 88 which are symmetrical with respect to a horizontal center plane.
Each blade ring has a number of radially directed blades 89, viewed in plan (FIG. 32), slightly curved blades, which together with the inner and outer annular walls 90 and 91 form guide channels for the liquid. When the rotor rotates, the liquid in the blade channels of the blade ring 87 is ejected under the influence of centrifugal force in the horizontal direction at the outlet 92 of the two blade channels, whereby a negative pressure is formed at the inlet 93 of the blade channels, through which the liquid from the lower part of the basin 82 is sucked in, raised by the blade channels of the ring 87, deflected and ejected again in the radial direction towards the rotor.
In the same way, when the rotor rotates, the fluid in the vane channels is ejected from the vane ring 88 through the effect of centrifugal force through the outlet 92 and by suction, new liquid is constantly sucked in at the inlet edge 94 of the vane ring 88 according to the amount of fluid expelled, and is deflected through the vane channels and ejected in the radial direction.
As a result of the suction effect at the lower inlet 93 and at the upper inlet 94 of the rotor, two fluid circuits arise in the basin 82 in the sense of the arrows m shown. The one in the horizontal direction along the entire circumference. of the rotor 83 ejected liquid flows against the wall of the basin, where by inclined guide surfaces 95 and 96, which are at the level of the liquid flow exiting to the rotor, the flow is separated into two parts, one of which along the container wall downwards and the others are diverted upwards.
As the rotor rotates at 70-80 T / min. rotates, the ejected liquid is also given an impulse in the sense of a rectified rotation, so that the liquid in the entire basin slowly rotates around the vertical axis of the basin, and at the same time flows in the lower part of the pelvis downwards from the middle and upwards in the upper part of the pelvis . The result is a helical flow of the liquid in the basin, namely downwards in the lower part of the basin and upwards in the upper part.
In the lower part of the basin, the downward flowing liquid flow at the bottom of the basin is deflected radially inwards, which deflection is supported by the inclined wall surface 97, while in the upper part of the basin the upwardly directed liquid flow is deflected radially inward by inclined wall surfaces 99. At the bottom of the basin, the liquid flowing from the edge towards the center of the basin is deflected upwards by the central guide cone 86, where it enters the area of suction. of the rotor 83 arrives and flows in the axial direction at increased speed in the central part of the basin against the inlet 93 of the rotor and is lifted by this by the blade ring 87, deflected in the radial direction and ejected again to the outlet 92.
The guide cone 86 is provided with axially directed vanes 98 which, together with the guide cone, center the axially rising fluid vortex and act as a brake against the rotational movement g of the fluid in the basin to ensure a sufficient differential speed between the rotating fluid in the basin and the rotor upright to U maintain.
In the same way, in the upper part of the basin, the flow of liquid deflected radially inward by the inclined wall surface 99 is brought downwards by a central guide cone 100 into the area of the suction effect of the blade ring 88 of the rotor, so that an axially downward flow of liquid at increased speed flows to the inlet 94 of the blade ring 88 and is deflected by this in a radial direction, conveyed to the outlet 92 and pushed back out to the rotor. So there are two separate, continuous circuits of the liquid to be ventilated in the ventilation sheets shown.
The rotor 83 is carried axially adjustable and lockable by the drive shaft 85 by means of hub parts 101 and 102. The shaft 85 is surrounded by a tube 103 which is passed through the web 3 and is connected at 104 to a blower which conveys air into the tube 103. The tube is connected to the rotor, for example by welding, and at its lower end the tube opens into an annular cavity 105 which is closed off in the downward direction by the hub part 101. This annular space is open towards the blade ring, which can be seen from FIG. 31, where the edges 106 of the blades 89 are shown.
These blades have a similar shape to the blade 41 in the exemplary embodiment according to FIGS. 4, 5 and 6, in which the blade channel 42 undergoes a sudden expansion by the amount s at the location of the blade edge 52. In the example according to FIG. 31, the blade channel likewise experiences a sudden expansion in the area of the blade edge part 106 where the annular space opens into the blade channels. The channel width at the lower end of the blade edge part 106, where this connects to the hub part 101, is smaller than the channel width between the annular walls 90 and 91 at the upper end of the blade edge part 106.
As a result of the liquid rapidly flowing past the mouth of the annular space 105 into the blade channels of the blade ring 87, air is drawn in through the pipe 103, similar to a water jet pump. The conveyance of air through the pipe 103 is assisted by the fan connected to the top of the pipe at 104. Since there is a negative pressure at the mouth of the tube 103 in the blade channels of the blade ring 87, the fan only requires a small amount of energy to convey air into the tube.
The air conveyed into the blade channels of the blade ring 87 mixes with the liquid conveyed through these channels and the liquid-air mixture reaches the outlet edges 92, where it exits into the blade-less annular space 107 and continues with the liquid conveyed through the blade channels of the blade ring 88 mixed and that is ejected to the rotor. The liquid mixed with air then begins the described flow cycles downwards and upwards in the aeration basin, during which the high oxygen input achieved by mixing with air exerts the desired effect on the sludge content of the liquid and d the activated sludge is kept in suspension. The clarified liquid is drained off at the top of the basin at 108. The rotor 83 can rotate in either direction.
As has already been explained with reference to FIG. 5, the slight curvature shown. 32, when the rotor rotates in the direction of the arrow h than when it rotates r in the direction of the arrow g, a higher oxygen input into the liquid takes place.
In FIGS. 33, 34 and 35 two further variants of ventilation rotors which can be used with the ventilation device according to the invention are shown. In the rotor according to FIGS. 33 and 34, the air inlet 108 is located in the blade channels of the rotor, in contrast to the arrangement according to FIG. 4, not in the middle part of the curvature of the blade channels, but at the upper end of the curvature, where the lower, curved duct part 109 merges into the outer horizontal duct part 110.
The air inlet is located between two Roltor ring walls 111 and 112, which are led up to above the liquid level in the pool and are connected to one another at the upper end by webs 113.
At the mouth of the ring-shaped air inlet ice 108 into the blade channels, in the area of the visible blade edges 114, the clear width of the blade channel increases, and due to the flow rapidly past the mouth and out to the rotor due to the effect of the centrifugal force! Impact liquid creates a strong negative pressure at the mouth, through which air is sucked in through the inlet 108, which mixes with the liquid and is ejected together with it to the rotor. The rotor turns in the direction of arrow g.
The generally radially directed blades 115 are curved slightly forward at the inlet end 116, viewed in the direction of rotation, while the blade is slightly curved backwards towards the outlet end 117, such that the inlet edge 116 of the blade in the direction of rotation of the Ausiasskante 117 is running ahead.
At the outlet end of the horizontal guide channel part 110, one or two additional short guide vanes 163 are arranged between the blades 115, which extend in the flow direction and over the height of the channel 110 from the lower ring wall 39 to the upper ring wall 111. These guide vanes have a streamlined profile in a horizontal long section and act as liquid dividers at the outlet of the liquid expelled to the channel 110. The trailing edges 117 of the blades 115 and the outer end edges 164 of the guide vanes 163 are serrated, as can be seen in FIG. 33, or can be another curved line, e.g. B. have a wavy profile.
The result of this formation of the end edges is that the outflowing liquid, mixed with air, is increasingly divided into individual layers when it is torn away from the edges, whereby the turbulence of the liquid at the exit from the rotor increases even further, and an increased influx of oxygen into the the liquid level in the aeration basin superimposed liquid layers is achieved.
In the rotor according to FIG. 35, two separate air feeds are provided to the blade channels. An upper annular air supply 108 between the annular walls 111 and 112 of the rotor is formed at the same time as the air supply 108 in FIG. 33 and opens into the upper part 110 of the blade duct, where the curved duct part merges into the horizontally directed duct part. Another, lower air supply 118 leads through a tube 120 surrounding the rotor drive shaft 119 and opens into the lower, curved part
109 of the vane channels.
At the two mouths of the air inlets 108 and 118, the Schautelkanal 109, 110 experiences an abrupt expansion o and p, whereby a negative pressure is formed at these two points and air is sucked in through the inlets 118 and 108 and quickly through the vane channels and d is entrained flowing past the mouths of the air inlets and mixed with the liquid.
36 shows an example of a closed aeration basin. Such a basin is advantageous, for example, if you are forced to build a sewage treatment plant in a populated area.
The closed basin works completely odorless and is quiet. The round or rectangular basin has side walls 119, a floor 120 and a closed ceiling 121. The drive motor 5 of the rotor 122 is carried by a web 123 which is mounted on the ceiling 121 of the basin by means of support feet 124. The rotor drive shaft 125 (FIG. 37) penetrates a cover plate 126 which is provided with openings or consists of lift-permeable material and which closes an opening 127 in the ceiling 121 of the pool.
The rotor 122 has two blade rings 128 and
129. It is partially submerged in the liquid in the basin, usually to such a depth that the lower trailing edge 130 is a few centimeters below the liquid level 131. The lower blade ring 128 is intended for conveying liquid, the upper blade ring 129 for conveying air into the space 144 between the liquid spike 131 and the ceiling 121 of the basin. The blades of the two blade rings extend from the leading edges 132 and 133 in an approximately radial direction to the trailing edge 134. At point 135, at which the inner ring walls 36 and 137 of the rotor body meet, the blades of the upper and lower blade ring unite to form one common end piece 138.
The rotor drive shaft 125 extends axially through a concentric tube 139, the upper end of which protruding towards the rotor is surrounded by an axially displaceable and lockable cylindrical, perforated sleeve 140, which has the same function as the cylindrical described with reference to FIG Sleeve 48. The tube 139 ends at its lower end in an annular space 141 which is closed at the bottom by the hub piece 142 of the rotor. The annular space 141 is open towards the blade channels of the blade ring, as can be seen from FIG. 37, where the blade edges are drawn in at 143.
When the rotor 122 rotates, the liquid in the basin, as already described in detail with reference to FIGS. 1 to 4, is sucked in from below at the lower end of the blade ring 128, due to the effect of the force to which the liquid rotating in the blade channels is exposed is raised, deflected and ejected in the horizontal direction on the circumference of the rotor.
At the point at which the annular space 141 opens into the blade channels of the blade ring 128, the blade channel experiences a sudden expansion o, so that a negative pressure is formed at this point through which air enters the tube 139 through the perforated sleeve 140 , according to the principle of a water jet pump, is sucked through the flowing liquid and mixes with it.
The blade ring 129 of the rotor has correspondingly curved blades to act as a fan or blower. Air is sucked in by this blade ring from the outside through the plate 126 provided with perforations, enters the blade channels at the inlet edge 133 and is expelled at the outlet edge 134. A part of the conveyed air is mixed in the common vane space between the radially directed common vane end pieces 138 of both vane rings with the liquid conveyed by the vane ring 128 and is expelled from the rotor together with the liquid. A larger part of the conveyed air reaches the space 144 between the liquid level 131 and the ceiling 121 of the basin and forms an air cushion there.
As has already been described with reference to FIG. 2, the liquid which has already been mixed with air and which is expelled towards the rotating rotor 122 roughen the surface of the liquid in the basin; A wavy ripple develops on the surface that spreads fan-shaped to the edge of the basin, which increases the interface between the liquid level and the air cushion in space 144, and since the air cushion can have a slight excess pressure due to the conveyance of air through the blade ring 129, the diffusion of Air or oxygen in the exemplary embodiment of FIG. 36 is still enlarged compared to a basin that is open at the top.
The liquid ejected horizontally on the circumference of the rotor and flowing in vertically at the bottom at the inlet edge 132 is in a continuous circular motion in the basin. The liquid flowing radially against the pool wall at the top is deflected downward by the inclined wall parts 144. At the same time, as a result of the rotating rotor, the basin contents are set into a slow rotary motion, so that the liquid particles move downwards along a helical path and are deflected inward against the central guide cone 147 by the inclined surface 146 of the basin wall.
This is provided with helical guide vanes 148 which, together with the cone, deflect the liquid flowing radially inward at the bottom of the basin vertically upwards and bring it into the suction area of the rotor, the liquid being transported through the. Traffic cone 147 centered cylindrical vortex 149 to rotor inlet 132 ascends.
The exemplary embodiments of ventilation rotors according to FIGS. 38 to 41 show, in a vertical sectional view, different variants of the admixture of air to the liquid flowing through the rotor. In FIG. 38, in a manner similar to that described with reference to FIG. 4, the air passes through a central tube 36 through the openings 51 to an annular space 45 which is open towards the guide channels 42. In the area of the blade edge 52 at the opening of the annular space 45 towards the guide channels 42, the guide channel 42 widens, so that a negative pressure arises in the guide channel at this point, through which air is sucked from the pipe 36 into the guide channel and with that through the channel flowing liquid is mixed.
While in the example according to FIG. 4 the rotor wall 40 delimiting the guide channel between the annular space 45 and the lower end of the rotor has a circular curvature in axial section, the corresponding rotor wall in FIG. 38 is designed as a straight conical surface 150. The end edge 117 of the rotor blades have a zigzag profile.
In the example according to FIG. 39, a number of radially directed tubes 151 are connected to the central tube 36, which is in communication with the outside air. The number of tubes 151 corresponds to the number of guide channels of the rotor which are subdivided by at least approximately radially directed blades 152. The tubes 151 penetrate the rotor ring wall 38 and extend into the interior of each guide channel 42. If, with the rotor I rotating, the liquid flows through the guide channels 2 under the effect of centrifugal force, the liquid flowing past the tube outlet 153 acts as a water jet pump and sucks through it the tubes 151 air from the tube 36, which is torn away with the liquid and mixed with it, so that a water-air mixture is expelled at the rotor outlet 154.
With this rotor construction, the sucked in air is guided approximately into the middle of the guide channel 2 between the rotor ring walls 38 and 42. The tubes 151 can have any cross-section, circular, oval or rectangular.
In the embodiment according to FIG. 40, the air to be mixed with the liquid is sucked in through a tube 155 which is open at the top and which is guided through the rotor walls 27 and 38 into the interior of the guide channels 42. The tube end penetrating into the guide channel is bent in the direction of flow of the liquid flowing through the channel, so that the tube outlet 156 is directed towards the outlet 157 of the rotor. As a result of the liquid flowing through the blade channel 42 at high speed, air is sucked in at the pipe outlet 156, which mixes with the liquid and is ejected together with it to the rotor.
The end of the tube 155 protruding outward beyond the rotor wall 37 can be bent in the direction of rotation of the rotor, and the inlet end of the tube can have a funnel-shaped widening, so that when the rotor rotates, air is pressed into the tube in addition to the suction effect.
41 shows a variant in which, as in FIGS. 4 and 38, air is supplied through a central tube 36, which is connected at the bottom via openings 51 to the annular space 45 open towards the blade channels 42. As already described earlier, the blade channel 42 widens in the area of the blade edge 52 at the level of the annular space 45, so that at this point a negative pressure is formed in the fluid that is thrown against the rotor outlet 158 as a result of the centrifugal effect of the blade channels 42, through which air is generated the pipe 36 is sucked and mixed with the liquid flow. The blades of the rotor are divided into a lower blade part 159 and an upper blade part 160, and a blade-free intermediate zone 161 is located between the two blade parts in the blade channels.
The lower blade part 159 extends up to the level of the annular wall 43 of the annular space 45. As a result of the blade-free zone 161 formed immediately after the entry point of air into the blade channels, turbulence arises at this point in the liquid flow guided through the blade channels, which results in more intensive mixing the sucked in air is reached with the liquid. The blade-free zone 161 can extend around the entire circumference of the rotor, or only individual ones of the blade ring, which generally has about 12 blades, can consist of two separate blade parts interrupted by a blade-free zone.