Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eintragen von Luft in eine Flüssigkeit, insbesondere für Kläranlagen.
Zum Eintragen von Sauerstoff, insbesondere in Form von Luft oder von mit Sauerstoff angereicherter Luft, werden in Kläranlagen oberflächlich wirkende Kreisel verwendet, die nur eine sehr geringe Eintragtiefe aufweisen. Zur Erzielung grösserer Eintragtiefen ist es schon vorgeschlagen worden, Umwälzpumpen in der Flüssigkeit anzuordnen, wobei durch zusätzliche Leitungen Luft in den Ansaugteil der Pumpen gefördert wird. Ferner ist es bekannt, mittels Kompressoren Luft bei relativ hohem Druck in die Flüssigkeit einzuführen und darin zu verteilen. Die geschilderten Systeme haben den Nachteil, dass ein relativ grosser Energieaufwand für das Eintragen der Luft erforderlich ist, und dass für die entsprechenden mechanischen Pumpen, Kreisel, Kompressoren, Leitungen und dergleichen, nicht nur ein hoher Investitionsaufwand, sondern auch ein hoher Wartungsaufwand betrieben werden muss.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, mit geringem Energiebedarf Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft beispielsweise in Kläranlagen einzutragen, welche Vorrichtung möglichst einfach in Konstruktion und Unterhalt sein soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass sie ein motorisch antreibbares Gebläse und eine an den Gebläseausgang luftleitend angeschlossene, im wesentlichen vertikale, motorisch antreibbare hohle Welle aufweist, und auf dieser hohlen Welle mindestens ein mit ihr umlaufendes Schleuderrad vorgesehen ist, dessen Luftaustrittöffnungen luftleitend mit der hohlen Welle verbunden sind.
Versuche haben gezeigt, dass eine solche Vorrichtung im Verhältnis zu den Kompressoren und zu den Oberflächenkrei seln mit relativ bescheidenem Energieverbrauch relativ hohe Luftmengen in verhältnismässig tiefe Becken einzutragen vermag. Dabei wird die Flüssigkeit praktisch nicht mechanisch umgewälzt, so dass der Antriebsmotor lediglich die Reibungskräfte zu überwinden hat, welche vom Niederdruckgebläse beansprucht werden. Dadurch ist auch gegenüber jenen Vorrichtungen, welche die Flüssigkeit umwälzen, wobei zusätzlich Gas der Flüssigkeit beigemengt wird, eine erhebliche Energieersparnis möglich. Die relativ tief in die Flüssigkeit eingetragene Luft vermag bei einer erfindungsgemässen Vorrichtung eine für die Zwecke ausreichende Umwälzung der Flüssigkeit zu bewirken. Die Wirkung ist jener der mit Kompressoren eingeführten Luft vergleichbar.
Während man beispielsweise mit Oberflächen-Lüftungskreisel in 24 Stunden 3000 kg Sauerstoff mit 240 PS in eine Tiefe von 25 cm fördern kann, was einer Leistung von 12,5 kg pro PS in 24 Stunden entspricht, kann man mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung der noch näher zu besprechenden Art 35 kg Sauer.
stoff pro PS in 24 Stunden 120 cm tief einführen. Diese enorme Energieersparnis ist um so überraschender, als ein Niederdruckgebläse dazu verwendet wird, die Luft zu bewegen, wobei relativ grosse Eintragtiefen erreichbar sind. Letzteres dürfte darauf zurückzuführen sein, dass die anfänglich im System befindliche Flüssigkeit durch die Schleuderwirkung mindestens eines Schleuderrades seitlich ausgestossen wird, wodurch sich das System entleert, während durch das Niederdruckgebläse das System mit Luft nachgefüllt wird, und wobei nach dieser Entleerungsphase, welche sich auf den Anfang beschränkt, die Flüssigkeit praktisch nicht mehr bewegt wird. Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher besprochen werden.
Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweifach gebrochene Vorrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie Il-II in Fig. 1, und
Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III durch eine Kupplung in Fig. 1.
Man erkennt in Fig. 1 einen vollständig gekapselten Elektromotor 1 innerhalb eines Kühlgehäuses 2, wobei auf der Motorwelle 3 oben ein Kühlgebläse 4 angebracht ist, welches durch den perforierten Teil 5 des Gehäuses 2 Luft ansaugt und um den Motor 1 herum nach unten drückt. Auf dem unteren Ende der Motorwelle 3 ist ein Ventilatorrad 6 aufgekeilt. Die Nabe 66 des Ventilatorrades 6 dient gleichzeitig als Verbindungsstück zu dem in Fig. 2 besser ersichtlichen sternförmigen Kupplungsteil 7, dessen Wellenteil 77 in der Nabe 66 eingekeilt ist. Die vier Flügel des Kupplungsteiles 7 sind mittels nicht näher bezeichneter Schrauben mit der Kupplungshülse 8 verbunden. Im unteren Ende dieser Kupplungshülse 8 ist ein Rohr 9 befestigt und mittels Schrauben gesichert. Auf diesem Rohr 9 sind hohle Schleuderräder 10 und 10' aufgesteckt und mittels Schrauben gesichert.
Das untere Ende des Gehäuses 2 umschliesst das Ventilatorrad 6 und weist dann einen verjüngten Teil 22 auf, welcher über eine Dichtung 23 luftleitend an die Hülse 8 angeschlossen ist.
Die vom Gebläse 4 im Gehäuse 2 um den Motor 1 herum nach unten gedrückte Luft kann also vom Ventilatorrad 6 durch den Trichter 22 und die Zwischenräume 88 (vergleiche Fig. 2) zwischen Hülse 8 und Kupplungsteil 7 nach unten in das Rohr 9 eingeführt werden, von wo sie über Öffnungen 11 in das Schleuderrad 10 bzw. durch das Zentrum des Schleuderrades 10' in diese hineingelangt, und durch periphere Öffnungen 12 der Schleuderräder 10 und 10' nach aussen in die nicht gezeichnete Flüssigkeit gelangt. Die Vorrichtung kann dabei zweckmässig bis etwa zur Hülse 8 eingetaucht werden. Die Vorrichtung kann dabei durch eine bei H angedeutete Halterung einfach und für die Wartung leicht entfernbar aufgehängt sein.
Will man beispielsweise an den Grund eines Klärbeckens Luft einführen, so kann man die Länge der hohlen Welle 9 so bemessen, dass das Schleuderrad 10' sich knapp über dem Grund des Beckens befindet. Soll gleichzeitig auch weiter oben Luft eingeführt werden, so kann man auf der Welle 9 mindestens ein weiteres Schleuderrad 10 vorsehen. Durch entsprechende Bemessung der Dimensionen der Schleuderrä der und der Luftzufuhröffnungen 11 lässt sich die Luftverteilung regeln.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung soll nun vom Stillstand her beschrieben werden. Es sei angenommen, dass die Vorrichtung bis zum unteren Rand der Hülse 8 so in einem Klärbecken eintaucht, dass sich das Schleuderrad 10' etwa 120 cm unter der Oberfläche befindet. Im Stillstand reicht das Wasser dann nicht nur aussen, sondern auch im Inneren der Welle 9 bis an die Hülse 8. Wird nun der Motor 1 in Bewegung gesetzt, so treibt er die auf seiner Welle 3 befindlichen Gebläseräder 4 und 6 und über die Kupplungsteile 7 und 8 auch die hohle Welle 9 und damit die Schleuderräder 10 und 10' an.
Das in den Schleuderrädern 10 und 10' befindli che Wasser wird durch die Öffnungen 12 nach aussen abgeschleudert, wodurch der Wasserstand im Inneren der Welle 9 absinkt und schliesslich ein vollständiges Entleeren der Welle 9 und der Schleuderräder 10 und 10' vom Wasser unter gleichzeitiger Füllung mit Luft erreicht wird. Da somit die Gebläse 4 und 6 nicht die Kraft aufbringen müssen, um der Wassersäule entgegenzuwirken, erreichen sie eine sehr hohe Förderleistung, die durch die Pumpwirkung der Schleuderräder 10 und 10' unterstützt wird. Dabei treten nur minimale Reibkräfte am Wasser auf, insbesondere wenn die Vorrichtung mit glatten äusseren Flächen gebaut ist.
Wünscht man aber eine stärkere Verwirbelung des Wassers oder eine stärkere Pumpwirkung auf das Wasser, als die die Luft erzielt, so kann man insbesondere die Aussenfläche der Schleuderräder entsprechend gestalten.
Je nach der gewünschten Leistung kann man auch entweder auf das Ventilatorrad 6 oder auf das Lüfterrad 4 verzichten bzw. weitere Lüftermittel vorsehen. Insbesondere kann man auch den Kupplungsteil 7 durch Schrägstellen seiner Flügel zur Förderung der Luft verwenden. Da eine solche erfindungsgemässe Vorrichtung zudem sehr leicht ausgeführt werden kann und ausser einem entsprechenden elektrischen Anschluss nur sehr einfache Mittel zur ihrer Aufhängung im Becken benötigt, lassen sich Vorrichtungen dieser Art leicht aus einem Becken in ein anderes transportieren, was es ermöglicht, bei wechselweise betriebenen Becken erhebliche Einsparungen an Belüftungsmitteln zu erzielen. Die Vorrichtung lässt sich auch leicht zur Wartung aus einem Becken entnehmen und weist kaum dem Verschleiss unterliegende Teile auf.
The invention relates to a device for introducing air into a liquid, in particular for sewage treatment plants.
For the introduction of oxygen, in particular in the form of air or air enriched with oxygen, superficially acting gyroscopes are used in sewage treatment plants, which have only a very shallow entry depth. To achieve greater entry depths, it has already been proposed to arrange circulating pumps in the liquid, with air being conveyed into the suction part of the pumps through additional lines. It is also known to introduce air at relatively high pressure into the liquid by means of compressors and to distribute it therein. The systems outlined have the disadvantage that a relatively large amount of energy is required to bring in the air, and that the corresponding mechanical pumps, gyroscopes, compressors, lines and the like require not only a high investment but also a high level of maintenance .
The invention is based on the object of creating a device of the type mentioned above, which makes it possible to introduce air or oxygen-enriched air into sewage treatment plants, for example, with low energy requirements, which device should be as simple as possible in construction and maintenance.
To solve this problem, a device of the type mentioned is characterized according to the invention in that it has a motor-driven blower and an essentially vertical, motor-driven hollow shaft connected to the blower outlet in an air-conducting manner, and on this hollow shaft at least one centrifugal wheel rotating with it is provided, the air outlet openings are air-conducting connected to the hollow shaft.
Tests have shown that such a device, in relation to the compressors and the surface circles, is able to bring in relatively large amounts of air into relatively deep basins with a relatively modest energy consumption. The liquid is practically not circulated mechanically, so that the drive motor only has to overcome the frictional forces that are stressed by the low-pressure fan. As a result, considerable energy savings are also possible compared with those devices which circulate the liquid, gas being additionally added to the liquid. In a device according to the invention, the air introduced relatively deep into the liquid is able to bring about a circulation of the liquid which is sufficient for the purposes. The effect is comparable to that of the air introduced by compressors.
For example, while surface ventilation gyroscopes can deliver 3000 kg of oxygen with 240 hp to a depth of 25 cm in 24 hours, which corresponds to an output of 12.5 kg per hp in 24 hours, a device according to the invention can be used even closer to this discussing kind 35 kg sour.
Insert the fabric 120 cm deep per PS in 24 hours. This enormous energy saving is all the more surprising as a low-pressure fan is used to move the air, with relatively large entry depths being achievable. The latter is likely due to the fact that the liquid initially in the system is ejected to the side by the centrifugal effect of at least one centrifugal wheel, whereby the system is emptied while the system is refilled with air by the low-pressure fan, and after this emptying phase, which is on the Limited at the beginning, the liquid is practically no longer moved. The invention will be discussed in more detail below with reference to the drawing, for example.
Show it:
1 shows a schematic longitudinal section through a device broken twice,
Fig. 2 is a section along line II-II in Fig. 1, and
FIG. 3 shows a section along line III-III through a coupling in FIG. 1.
1 shows a completely encapsulated electric motor 1 within a cooling housing 2, a cooling fan 4 being attached to the top of the motor shaft 3, which sucks in air through the perforated part 5 of the housing 2 and presses it down around the motor 1. A fan wheel 6 is keyed on the lower end of the motor shaft 3. The hub 66 of the fan wheel 6 simultaneously serves as a connecting piece to the star-shaped coupling part 7, which is better shown in FIG. 2, the shaft part 77 of which is wedged in the hub 66. The four wings of the coupling part 7 are connected to the coupling sleeve 8 by unspecified screws. In the lower end of this coupling sleeve 8, a tube 9 is attached and secured by means of screws. On this tube 9 hollow centrifugal wheels 10 and 10 'are attached and secured by means of screws.
The lower end of the housing 2 encloses the fan wheel 6 and then has a tapered part 22 which is connected to the sleeve 8 in an air-conducting manner via a seal 23.
The air that is pressed down around the motor 1 by the fan 4 in the housing 2 can thus be introduced down into the pipe 9 by the fan wheel 6 through the funnel 22 and the spaces 88 (see FIG. 2) between the sleeve 8 and the coupling part 7, from where it passes through openings 11 into the centrifugal wheel 10 or through the center of the centrifugal wheel 10 ', and through peripheral openings 12 of the centrifugal wheels 10 and 10' to the outside into the liquid, not shown. The device can expediently be immersed up to approximately the sleeve 8. The device can be simply suspended by a bracket indicated at H and can be easily removed for maintenance.
For example, if you want to introduce air to the bottom of a clarifier, you can measure the length of the hollow shaft 9 so that the centrifugal wheel 10 'is just above the bottom of the tank. If air is to be introduced further up at the same time, at least one further centrifugal wheel 10 can be provided on the shaft 9. By appropriately dimensioning the dimensions of the Schleuderrä the and the air supply openings 11, the air distribution can be regulated.
The operation of the device will now be described from the standstill. It is assumed that the device is immersed in a clarifier up to the lower edge of the sleeve 8 in such a way that the centrifugal wheel 10 'is approximately 120 cm below the surface. At a standstill, the water not only reaches the outside but also inside the shaft 9 up to the sleeve 8. If the motor 1 is now set in motion, it drives the fan wheels 4 and 6 on its shaft 3 and via the coupling parts 7 and 8 also the hollow shaft 9 and thus the centrifugal wheels 10 and 10 '.
The water in the centrifugal wheels 10 and 10 'is thrown out through the openings 12, causing the water level inside the shaft 9 to drop and finally a complete emptying of the shaft 9 and the centrifugal wheels 10 and 10' of the water while filling it with Air is reached. Since the fans 4 and 6 therefore do not have to generate the force to counteract the water column, they achieve a very high delivery rate, which is supported by the pumping action of the centrifugal wheels 10 and 10 '. Only minimal frictional forces occur on the water, especially if the device is built with smooth outer surfaces.
However, if you want a stronger swirling of the water or a stronger pumping action on the water than that achieved by the air, you can in particular design the outer surface of the centrifugal wheels accordingly.
Depending on the desired output, either the fan wheel 6 or the fan wheel 4 can be dispensed with, or further fan means can be provided. In particular, you can also use the coupling part 7 by tilting its wings to promote the air. Since such a device according to the invention can also be made very easily and, apart from a corresponding electrical connection, only requires very simple means to suspend it in the pool, devices of this type can easily be transported from one pool to another, which makes it possible for pools that are operated alternately to achieve significant savings in ventilation equipment. The device can also be easily removed from a basin for maintenance and has hardly any parts subject to wear.