Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Umwäl zen und Belüften von Flüssigkeiten in einem Belüftungs becken, insbesondere in Belebungsbecken von Kläranla gen, mit um eine vertikale Achse drehbarem Belüftungs rotor, der durch Schaufeln mit ungefähr radial verlaufen den Eintrittskanten in eine Anzahl Flüssigkeitsförderka- näle unterteilt ist, in welche die Flüssigkeit unten am Rotor eintritt und infolge Fliehkraftwirkung am oberen Teil des Rotors ausgestossen wird.
Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt, bei denen der Belüftungsrotor im Zentrum des Belebungsbeckens im Bereich des Flüssigkeitsspiegels im Becken angeord net ist, derart, dass das untere Ende des Rotors mit dem Einlass der Flüssigkeitskanäle in die Flüssigkeit im Becken eintaucht und der etwa horizontal gerichtete Auslass der Kanäle im wesentlichen auf der Höhe des Flüssigkeitsspiegels liegt. Beim Betrieb des Rotors wird die Flüssigkeit im Becken von unten in die Flüssigkeits kanäle angesaugt und infolge Fliehkraftwirkung auf der Hiihe des Flüssigkeitsspiegels in radialer Richtung ausge stossen.
Es entsteht dadurch am Einlass der Flüssigkeits kanäle ein Unterdruck, durch welchen entsprechend der durch den Auslass ausgestossenen Flüssigkeitsmenge ständig neue Flüssigkeit aus dem Raum unterhalb der Kanaleinlässe in die Kanäle an_esaugt, durch die Flieh kraftwirkung angehoben und in radialer Richtung wieder ausgestossen wird.
Bis heute wurden mit Oberflächenbelüftern ausgerü stete Belebungsbecken, bei denen die zu behandelnde Flüssigkeit einen starken Anfall an Schmutz-, Grob- und Faserstoffen aufweist, so betrieben, dass am Einlauf zum Belebungsbecken ein Zerkleinerungswerk für die Verun reinigungen vorgesehen wurde. Fehlt jedoch am Einlauf eine solche Zerkleinerungsvorrichtung, so besteht die Gefahr, dass die Belüftungsrotoren sich allmählich ver stopfen. Es legen sich Fasern, Papier, Gewebestoffe usw.
um die Eintrittskanten der Schaufeln und der Rotorwan- dun2en und verengen den Durchflussyuerschnitt. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist erfindungsge- mäss unterhalb des Rotors ein feststehender Körper mit einer oder mehreren sich in Richtung der Rotorachse erstreckenden und wenigstens annähernd radialen Plan ken angeordnet, deren obere Kanten bis unmittelbar an die Eintrittskanten der Schaufeln des Rotors heranrei chen, wobei die oberen Plankenkanten und die Eintritts kanten der Schaufeln zusammenwirken,
um eine Schwer wirkung zur Zerkleinerung von anfallenden Verunreini gungen vor deren Eintritt in den Rotor zu erzielen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten dargestellt.
Fie. 1 zeiLt schematisch die in einem BelüftLinLs- becken angeordnete Einrichtung, teilweise im axialen Schnitt.
Fig. _' ist ein Querschnitt längs der Linie 11-11 der F12. 1.
Fig. 3 zeigt schaubildlich eine Variante eines Teile der Einrichtung.
In Fig. 1 ist ein Belüftungsrotor 1 dargestellt, der im Belebun;sbecken einer Kläranlage im Bereich des Flüs sigkeitsspiegels 2 angeordnet ist. Der Rotor I wird von einem Elektromotor 3 angetrieben, der auf einem sich über das Becken erstreckenden Laufsteg 4 abgestützt ist. Die Antriebswelle S des Rotors, auf deren unterem Ende der Rotor fliegend angeordnet ist, wird durch ein Halsla ger 6 geführt, das vom Motor#(Yestell 7 getragen wird.
Der hier nur beispielsweise dargestellte Rotor I ist grundsätzlich gleich gebaut wie der in der schweizeri schen Patentschrift Nr. 439.139 näher beschriebene Be lüftungsrotor. Er besteht vorteilhaft aus einem korro sionsfesten Leichtbaustoff, z.8. einem Polyesterkunst stoff. Der Rotor besitzt eine obere Ringscheibe 8, eine untere, äussere Ringscheibe 9 und eine innere Ringschei be 10.
Zwischen den Ringscheiben 9 und 10 sind radiale Schaufeln 11 vorgesehen, welche den Raum zwischen diesen beiden Scheiben in eine Anzahl in vertikaler Ebene g,2krümmten, nach unten und oben offenen Flüs- sigkeitsleitkanäle 12 unterteilen. Die ringförmigen Leitka- nalwände 9 und 10 besitzen im vertikalen Schnitt eine solche Form, dass die im Belebungsbecken befindliche Flüssigkeit unten am Rotor in ungefähr axialer Richtung in die Leitkanäle 12 eintreten kann,
worauf die Leitkanä- le nach auswärts gekrümmt sind und am äusseren Umfang des Rotors in annähernd horizontaler Richtung münden.
Wenn der Rotor 1 in Drehung versetzt wird, so wird die in den Leitkanälen 12 befindliche Flüssigkeit infolge Fliehkraftwirkung nach aussen gedrängt und durch die Auslässe der Kanäle am äussern Umfang des Rotors in annähernd horizontaler Richtung ausgestossen. Da das untere oder Einlassende des Rotors in die Flüssigkeit eingetaucht ist, entsteht an dieser Stelle ein Unterdruck, durch welchen entsprechend der oben am äussern Um fang ausgestossenen Flüssigkeitsmenge ständig neue Flüssigkeit aus dem Raum unterhalb der Leitkanaleinläs- se angesaugt,
durch die Wirkung der Fliehkraft angeho ben und in horizontaler Richtung durch die Auslässe ausgestossen wird. Solange der Rotor dreht, besteht daher ein ständiger Kreislauf oder eine Umwälzung der im Becken befindlichen Flüssigkeitsmenge. Wie in der genannten Patentschrift beschrieben ist, können Mittel vorgesehen sein, um die Flüssigkeit während ihres Durchlaufes durch die Leitkanäle 12 des Rotors mit Luft zu vermischen, so dass an den Auslässen der Leitkanäle ein Gemisch von Flüssigkeit und Luft ausgestossen wird.
Der Rotor 1 ist auf einer solchen Höhe in bezug auf das Flüssigkeitsniveau im Belebungsbecken angeordnet, dass sich die Unterkante 13 der Leitkanalauslässe unge fähr auf der Höhe des Flüssigkeitsspiegels 2 im Becken befindet.
Auch die Drehung des in die Flüssigkeit im Becken eintauchenden Rotors 1 wird der gesamte Inhalt des Beckens ebenfalls in eine mit dem Rotor gleichsinnige Drehbewegung versetzt. Die am Auslass der Leitkanäle 12 durch die Kanäle geförderte in radialer Richtung fächerförmig über die Oberfläche 2 der Flüssigkeit im Becken ausgestossene Flüssigkeit wird längs des Randes des Beckens nach unten umgelenkt. strömt gegen den Boden des Beckens und wird dort wieder nach einwärts gegen das Zentrum des Beckens umgelenkt,
wo sie unterhalb des Rotors der Saugwirkung desselben ausge setzt ist und in der Mitte des Beckens in axialer Richtung gegen die Einlassöffnungen der Leitkanäle 12 fliesst. Mit dieser CJmwälzbewegung der Flüssiekeit im Becken wird die durch die Drehbewegung des Rotors erzeugte Um- laufbeweL,uns der Flüssigkeit kombiniert, wobei sich eine resultierende<U>Bewegung</U> der Flüssigkeit im Becken ergibt;
im äusseren Teil des Beckens wird jedes Flüssigkeitsteil chen längs einer schraubenlinienförmigen Bahn nach abwärts fliessen, während im zentralen Teil des Beckens infolge der Saugwirkung, die sich unterhalb des Rotors 1 im Becken bemerkbar macht, die Flüssigkeitsteilchen längs einer schraubenlinienförmigen Bahn wirbelförmig nach oben strömen.
Unmittelbar unterhalb des Einlasses zu den Leitkanä len 12 des Rotors ist ein Körper 14 feststehend angeord net und zu diesem Zweck mittels Drahtseilen 20 oder dgl. an der Beckenwand verankert. Der Körper 12 be sitzt eine hohle Nabe 15, in welche ein Zentrierwelle 16 eingreift, die mit dem Rotornabenteil 17 verkeilt ist. An der Nabe 15 sind eine Anzahl, im vorliegenden Beispiel sechs, radial gerichtet, in achsialen Ebenen sternförmig angeordnete Leitplanken 18 für die Flüssigkeit befestigt.
Die radiale Breite der Leitplanken 18 unmittelbar unter halb des Rotors entspricht dem Radius des Rotors am Einlass zu den Leitkanälen 12. Von ihrer oberen Kante an erstrecken sich die Leitplanken 18 anfänglich mit gleichbleibender Breite abwärts, später nimmt die Breite ab und mit ihrem untern Ende legen sich die Innenkanten der Planken gegen ein in der Achse angeordnetes Rohr 19 an, dessen Zweck später erläutert wird.
Die oberen Kanten der radialen Leitplanken 18 sind mit Schneidkanten 21, bzw. 22 aus Metall, z.B. Stahl, versehen. Wie dargestellt, sind die untereinander zusam menwirkenden Schneidflächen dieser Schneidstähle ge zackt.
Da die Schneidkanten 22 mit dem Plankenkörper 14 stillstehen, die Schneidkanten 21 an der Unterkante der Schaufeln<B>11</B> aber mit dem Rotor drehen, ergibt sich eine Scherwirkung zwischen den Kanten, welche die anfallenden Schmutz-, Grob- und Faserstoffe fortlaufend zerkleinert, so dass keine Gefahr besteht, dass sie den Durchflugs durch die Flüssigkeitskanäle 12 hemmen oder sogar verstopfen können.
Das erforderliche geringe Spiel zwischen der Oberkante der Schneidmesser 22 an den Planken 18 und der Unterkante der Schneidmesser 21 an den Rotorschaufeln 11 kann durch ein Spurlager für die Zentrierwelle 16 in der hohlen Nabe 15 der Bremsvor richtung oder durch geeignete Distanzringe zwischen der Nabe 15 und der Rotornabe 17 eingestellt werden.
Natürlich brauchen die Schneidkanten der zusam menwirkenden Messer 21 und 22 nicht gezackt zu sein; es können auch Messerkanten mit ebenen oder zueinan der parallel gebogenen, glatten Schneidkanten verwendet werden.
Der Leitplankenkörper 14 ist in der Wirbelströmung angeordnet, die sich vom Boden des Belebungsbeckens gegen den Einlass des Rotors erstreckt. Sobald die aufwärtsströmende und kreisende Flüssigkeit in den Raum zwischen den Leitplanken 18 gelangt, wird ihre Drehbewegung abgebremst und die Flüssigkeit kann nur noch zwischen den Planken 18 in axialer Richtung bis zum Einlass des Rotors weiterfliessen. Durch die Aufhe bung der Rotationsbewegung der Flüssigkeit unmittelbar unterhalb des Rotors wird erreicht, dass die am Einlass zum Rotor gebildete Sati2wirkun- besser ausgenützt wird,
und dass bei gleicher Leistung des Antriebsmotors mehr Flüssigkeit durch den Rotor gefördert wird. Bei Verwendung des dargestellten Leitplankenkiirpers 14 wurde eine Erhöhung der Förderleistung des Rotors bis zu 4017, gemessen.
Wenn die beschriebene Einrichtung in einer Abwas serkläranlage verwendet wird, kann das Rohr 19 in bekannter Weise mit dem Nachklärbecken verbunden werden und dient dann zur Rückführung des sich im Nachklärbecken ansammelnden Schlammes in das Bele bungsbecken.
Das Rohr 19 mündet im Belebungsbecken innerhalb der radialen Leitplanken und unterhalb der Einlässe zu den Rotorkanälen 12, so dass die Rohrmün dung 23 sich im Saugbereich des Rotors befindet und der Schlamm vom Nachklärbecken durch die Saugwirkung des Rotors angesaugt und vom Rotor 1 in den Kreislauf der Flüssigkeit im Belebungsbecken zurückgeführt wird.
In Fig.3 ist eine Variante des Leitplankenkörpers dargestellt. Die radial und sternförmig angeordneten, am Nabenteil I S befestigten Planken 24 sind von einem zylindrischen Mantel 25 umgeben. Dieser ist im gezeich neten Beispiel in axialer Richtung etwas kürzer als die Leitplanken. Es kann jedoch auch gleich lang oder länger als die Planken sein. Der Mantel 25 bildet in einem gewissen Sinne eine feststehende Verlängerung der Ro- torrinbwand 9. Die oberen Kanten der Leitwände sind in diesem Beispiel mit geraden Schneidmessern 26 ausgerü stet.
Die axiale Länge der Stern- oder kreuzförmig ange ordneten Planken 18 und die Zahl derselben kann beliebig sein, sofern sie nur den Zweck erfüllen, durch Zusammenwirken mit den Einlasskanten der Schaufeln 11 die Zerkleinerung der anfallenden Verunreinigungen zu erzielen, um ein Verstopfen der Rotorkanäle zu verhindern. Beispielsweise können die Planken nur durch die Breite der Schneidmesser in axialer Richtung gebildet werden.