CH502838A - Um eine lotrechte Achse angetriebener Kreisel zum Begasen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von zu klärenden Abwässern - Google Patents

Description

  
 



  Um eine lotrechte Achse angetriebener Kreisel zum Begasen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von zu klärenden Abwässern
Die bekannten vertikalachsigen Belüfterkreisel lassen sich von ihrem Aufbau her gesehen grob in  geschlossene  und  offene  Belüfterkreisel einteilen.



   Die  geschlossenen  Belüfterkreisel sind etwa einem axial saugenden   Zentrifugalpumpenrad    vergleichbar und zeichnen sich zumindest bei höheren Kreiseldurchmessern durch eine verhältnismässig grosse Menge eingetragenen Luftsauerstoffes pro aufgenommene Leistungseinheit aus. Dagegen zeigen die  geschlossenen  Belüfterkreisel eine starke Anfälligkeit gegen Verstopfung durch faserige Feststoffe, die in der zu belüftenden Flüssigkeit vorhanden sein können und besonders bei geringeren Durchmessern rapid zu Funktionsstörungen führen. Zu den bekanntesten  geschlossenen  Belüfterkreisein gehören die  Simplex-SL -Kreisel, der  Gyrox  Belüfter und der  BSK -Belüfterkreisel.



   Demgegenüber sind die  offenen  Belüfterkreisel im Prinzip etwa mit einem Schaufelrad oder mit einem Homogenisierkreisel vergleichbar. Sie sind verhältnismässig wenig anfällig auf Verstopfung, sind aber den  geschlossenen  Kreiseln in bezug auf Eintragsleistung deutlich unterlegen. Zu den bekannten  offenen  Belüfterkreiseln gehören die  Simcar -,  Vortair -,  Biorotor - und die  Inka -Belüfterkreisel.



   Die vorliegende Erfindung betrifft nun einen um eine lotrechte Achse angetriebenen Kreisel zum Begasen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von zu klärenden Abwässern, mit einer Anzahl von unten innen nach oben aussen sich erstreckender und etwa radial verlaufender Schaufeln. Der vorgeschlagene Belüfterkreisel gehört somit seinem Wesen nach zu den  offenen  Kreiseln.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kreisel der genannten Art derart auszugestalten, dass seine Eigenschaften bezüglich Eintragsleistung möglichst nahe an jene der  geschlosenen  Kreisel heransreichen, während die Vorteile der  offenen  Kreisel weitgehend erhalten bleiben sollen. Zur Lösung dieser Aufgabe wurde die Erkenntnis herangezogen, dass eine grosse Eintragsleistung meist mit einer grossen, eigentlichen Förderleistung verbunden ist, während die Eintragsleistung der bekannten  offenen  Kreisel meist nur in einer oberflächlichen Kräuselung des Oberflächenspiegels der zu belüftenden Flüssigkeit beruht. Dementsprechend galt es, den vorgeschlagenen Belüfterkreisel derart auszubilden, dass neben der von  offenen  Kreiseln erzielten Kräuselung des Oberflächenspiegels auch eine ausgesprochene Förderwirkung auftritt.



   Zur Lösung dieser Aufgabe ist der vorgeschlagene Kreisel erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln freitragend von einem zentralen Achskörper abstehend angeordnet sind und ein Profil aufweisen, das zumindest in dem peripheren Bereich der Schaufel neben einem zur Drehachse parallelen Abschnitt wenigstens einen quer zur Drehachse liegenden Abschnitt aufweist.



   Mit Vorteil wird das Schaufelprofil  C  oder doppel- T -förmig gewählt, je nachdem, ob der Kreisel für den Betrieb in einer oder zwei Drehrichtungen bestimmt ist, wobei zweckmässig die Breite der Schenkel bzw.



  Joche des Profils mit zunehmendem Abstand von der Drehachse des Kreisels zunehmend grösser ist, während diese Profil änderungen zweckmässig stetig, ohne plötzliche Übergänge verlaufen. Damit wird praktisch jede Verstopfungsmöglichkeit des Kreisels durch faserige Feststoffe in der geförderten Flüssigkeit verhütet, weil diese im Zuge des Durchganges durch den Kreisel keine quer zum Förderstrom stehenden Stege oder Kanten antreffen, über die die Fasern gewissermassen  rittlings  angedrückt werden und damit den Ansatzpunkt für das Festhalten weiterer faseriger Schlammpartikeln bilden könnten.



   Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:  
Fig. 1 einen Belüfterkreisel, links in Fig. 1 in Seitenansicht, rechts in Fig. 1 im Schnitt längs der Linie I-I der Fig. 2 und
Fig. 2 den Belüfterkreisel nach Fig. 1 in Draufsicht.



   In Fig. 1 ist ein zentraler Achskörper 1 zu erkennen, der einen rohrförmigen Schaft 10 aufweist, dessen oberes Ende seinerseits mit einem Ringflansch 2 abgeschlossen ist. Der Ringflansch 2 besitzt einen Kranz Bohrungen 3, die dazu bestimmt sind, den Kreisel in Antriebsverbindung an eine von oben nach unten reichende Antriebswelle (nicht dargestellt) aufzuhängen.



  Das untere Ende des Schaftes 10 ist mit einem Stopfen 4 dicht verschlossen. Der Stopfen 4, der aus Metall oder aus Kunststoff sein kann und der - wie dargestellt - als Voll- oder als Hohlkörper ausgebildet sein kann, kann durch Verschweissung, Vernietung oder Verklebung am Schaft 10 befestigt sein, und seine Aussenfläche 5 besitzt in bezug auf eine von unten nach oben gerichtete Strömung eine strömungsgünstige Stromlinienform.



   An der Mantelfläche des Schaftes 10 sind eine Anzahl Tragrippen 6 befestigt, die etwa radial von der Mantelfläche abstehen. Die Tragrippen 6 sind etwa dreieckförmig und liegen mit der einen ihrer Seiten an dem Schaft 10 an, wo sie z. B. mit diesem verschweisst sind, während die nach unten zugekehrte Seite eine Nute 7 trägt.



   In jeder dieser Nuten 7 ist ein gerippter Teil einer Förderschaufel 9 eingesetzt, wobei zu bemerken ist, dass danach jede Förderschaufel 9 aus einer Tragrippe 6 und einem profilierten Teil 8 besteht.



   Die Förderschaufel 9 besitzt im Bereich seiner Befestigung an der Tragrippe 6 ein flaches Hochkantprofil, das mit zunehmendem Abstand vom Schaft 10 in ein ausgeprägtes Doppel- T -Profil 11 übergeht, während zugleich die Profilhöhe (gemessen parallel zum Achskörper 1) mit zunehmendem Abstand von dem Schaft
10 stetig abnimmt.



   Wie aus Fig. 2 deutlich ersichtlich, weisen die Schaufeln 9 in ihrer Längsrichtung einen gekrümmten Verlauf auf, wobei die Krümmung im Falle einer Drehrichtung im Sinne des Pfeiles A als vorlaufend-konvex im Falle einer Drehrichtung im Sinne des Pfeiles B als vorlaufend-konkav bezeichnet werden kann.



   Es sei nun die Wirkungsweise des dargestellten Kreisels bei zwei verschiedenen Eintauchtiefen a, b (Fig. 1) in die zu belüftende Flüssigkeit kurz beschrieben.



   Bei einer geringen Eintauchtiefe kommt praktisch nur jener Teil der Schaufel, der ein flaches Profil aufweist, d. h. der achsnahe Teil der Förderschaufel 9, mit der Flüssigkeit in Berührung. Wird der Kreisel nun in Drehung versetzt, so wirkt er nun zunächst wie der Rotor eines Rührwerkes, d. h. kräuselt sehr stark die Oberfläche der zu belüftenden Flüssigkeit, während gleichzeitig ein Teil der von der Schaufel erfassten Flüssigkeit dieser entlang emporsteigt und damit in den profilierten Bereich der Förderschaufel gerät, der seinerseits im wesentlichen wie ein Pumpenrotor wirkt. Die in diesen Bereich geratende Flüssigkeit wird nun zentrifugal nach oben und aussen im Sinne der Pfeile E gefördert, wobei sie zugleich kräftig durchwirbelt werden, bei stets der Aussenluft ausgesetzter Strömung.



   Bei einer grösseren Eintauchtiefe b ist bereits ein Teil des profilierten Bereiches der Förderschaufel mit der Flüssigkeit in Berührung. Damit wird bei der Drehung des Kreisels auch der grösste Teil der erfassten Flüssigkeit richtiggehend emporgefördert, während der unmittelbar an den Kreisel anschliessende Flüssigkeitsspiegel eine verhältnismässig geringe Kräuselung erfährt.



   Bei der mit b bezeichneten Tauchtiefe wirkt daher der dargestellte Kreisel sozusagen wie ein  geschlossener  Kreisel.



   Selbstverständlich ist für die spezifische Lufteintragsleistung des Kreisels nicht nur dessen Tauchtiefe massgebend. Bei gegebenen Aussenabmessungen (Durchmesser, Schaufelzahl und Profilform) ist die Lufteintragsleistung ausserdem noch von der Drehzahl, von der Zähigkeit der zu belüftenden Flüssigkeit und - im vorliegenden Beispiel - von der Drehrichtung und von der Betriebsart des Kreisels (abwechselnde oder stets gleiche Drehrichtung) abhängig.



   Am dargestellten Kreisel wird jedoch ersichtlich, dass obwohl er  offener  Bauart ist, dessen Wirkungsweise den  geschlossenen  Kreiseln nahekommt. Au sserdem ist am dargestellten Kreisel praktisch keine quer zur Strömung liegende Kante vorhanden, die eine Verstopfung des Kreisels begünstigen könnte.



   Trotzdem ist der dargestellte Kreisel sehr einfach und rationell herstellbar. In der gzeigten Ausführungsform ist er als geschweisste oder als geklebte Konstruktion, sei es aus Kunststoff und/oder aus Metall hergestellt, bei der ausschliesslich Halbfabrikate Verwendung finden, die im Handel leicht erhältlich sind, die nur zugeschnitten, zum Teil gebogen und aneinandergeschweisst bzw. aneinandergeklebt zu werden brauchen. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Um eine lotrechte Achse angetriebener Kreisel zum Begasen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von zu klärenden Abwässern, mit einer Anzahl von unten innen nach oben aussen sich erstreckender und etwa radial verlaufender Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln freitragend von einem zentralen Achskörper abstehend angeordnet sind und ein Profil aufweisen, das zumindest in dem peripheren Bereich der Schaufel neben einem zur Drehachse parallelen Abschnitt wenigstens einen quer zur Drehachse liegenden Abschnitt aufweist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Kreisel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln in ihrem peripheren Bereich ein C - oder Doppel- T -Profil aufweisen, dessen Schenkel mit abnehmendem Abstand von der Drehachse zunehmend schmäler sind, wobei dieses Profil in dem an den Achskörper angrenzenden Bereich der Schaufeln in ein hochkant stehendes Flachprofil übergeht.

   2. Kreisel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel zur Drehachse gemessene Höhe der Schaufeln mit zunehmendem Abstand von der Drehachse abnehmend ist.

   3. Kreisel nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln in ihrer Längsrichtung gesehen einen gekrümmten Verlauf aufweisen.

   4. Kreisel nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass an dem zentralen Achskörper eine Anzahl etwa radial verlaufender Tragrippen befestigt sind, an denen seinerseits der profilierte Innenbereich der Schaufeln befestigt ist.

   5. Kreisel nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen den einander zunächst liegenden Kanten benachbarter Schaufeln unabhängig vom Abstand von der Drehachse mindestens näherungsweise ein konstantes Mass aufweist.

   6. Kreisel nach Unteranspruch 1 und Unteranspruch 3, mit Schaufeln, die in ihrem profilierten Bereich ein Doppel- T -Profil aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelbreite des Doppel- T -Profils auf der konvexen Seite der Schaufelkrümmung grösser als auf der konkaven Seite ist.

   7. Kreisel nach den Unteransprüchen 2, 4 und 6.