DE1205058B

DE1205058B - Vorrichtung zum Umwaelzen und Belueften einer Fluessigkeit in einem Behaelter

Info

Publication number: DE1205058B
Application number: DEA29189A
Authority: DE
Inventors: James Frankland Bolton
Original assignee: Ames Crosta Mills and Co Ltd
Current assignee: Ames Crosta Mills and Co Ltd
Priority date: 1957-04-05
Filing date: 1958-04-03
Publication date: 1965-11-18
Also published as: FR1205301A; BE566405A; GB862761A

Description

Vorrichtung zum Umwälzen und Belüften einer Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung Flüssigkeit in einem Behälter zum Umwälzen und Belüften einer Flüssigkeit in einem Behälter, bestehend aus einem in dem Behälter befindlichen Steigrohr mit trichterfönnigem Oberteil mit über dem Flüssigkeitsspiegel hervorstehenden freien Rand und in diesem Oberteil befindlichen, um eine senkrechte Achse umlaufenden, teilweise über den Flüssigkeitsspiegel hervorragenden Flügelrad zum Umwälzen der Flüssigkeit aus dem Steigrohr über den Rand des trichterförmigen Oberteils.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art, die allgemein zur Mischung von Flüssigkeiten (USA.-Patentschrift 1786 009) und insbesondere in Anlagen zur Belebtschlammbehandlung von Abwasser (USA.-Patentschrift 2 054 394) Verwendung finden, wird der vom Rand des trichterförinigen Oberteils auf die Flüssigkeitsoberfläche abgeschleuderte Flüssigkeitsschwall in einfacher, schirmartiger Gestalt belassen oder zur Vergrößerung der luftberührten Oberflächen von den Leitflächen des Flügelrades in einzelne Strahlen aufgetrennt, die auf der Flüssigkeitsoberfläche in unterschiedlichem Abstand vom Rand des trichterförinigen Oberteils auftreffen. Der mit Vorrichtungen der ersteren Art (dazu gehört auch USA.-Patentschrift 2 346 366) erzeugte Flüssigkeitsschleier erzeugt in der Flüssigkeitsoberfläche keine starke, die Belüftung begünstigende Bewegung, während die mit der zweitgenannten Vorrichtung erzeugten Strahlen zwar eine stärkere Oberflächenbewegung hervorrufen, aber in sich verhältnismäßig kompakt bleiben und daher insgesamt keine wesentliche Verbesserung des Belüftungseffekts erbringen. BeideVorrichtungen benötigen überdies einen besonderen Hubpropeller für die Flüssigkeit im Steigrohr.
Eine ähnliche Vorrichtung ist für die Behandlung von Schokoladenmasse bekanntgeworden. Dabei wird die Masse von einem Hubpropeller stark angehoben, in einem Schleuderschaufelkranz mit Luft gemischt und gegen die Behälterwandungen abgeschleudert. Der Energiebedarf dieser Vorrichtung ist hoch.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung vermeidet die Nachteile der bekannten Vorrichtungen bei einfachem Aufbau dadurch, daß die Flügel des Flügelrades in bezug auf die überlaufkante des trichterfönnigen Oberteils sich nach oben und außen erstreckende Ansätze aufweisen, die dem durch jeden Flügel geführten Flüssigkeitsstrom im oberen Bereich eine größere radiale Geschwindigkeit und Wurfweite verleihen als im unteren Bereich.
Durch die unterschiedliche Geschwindigkeit der Flüssigkeitspartikeln in einem und demselben Flüssigkeitsstrom wird dieser fächerartig auseinandergezogen, wodurch seine Oberfläche im Verhältnis zum Querschnitt stark zunimmt. Die Luftberührung des Stroms selbst wird wesentlich verstärkt, und größere Bereiche der Flüssigkeitsoberfläche werden von seiner aufrührenden Wirkung erfaßt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Ränder der Ansätze abgestuft oder gezahnt, wodurch der Flüssigkeitsstrom auf einfache Weise in eine Vielzahl von kleinen Strömen mit fortschreitend größerer Wurfweite unterteilt wird.
Der umlaufende, die Flügel tragende trichterförmige Oberteil ist zweckmäßig mit einem zylindrischeu Hals und/oder einem sich nach außen erweiternden Unterteil versehen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen F i g. 1 bis 3 teilweise geschnittene Seitenansichten und F i g. 4 eine Draufsicht auf die teilweise aufgebrochene Ausführungsforin der F i g. 3.
Bei allen dargestellten Ausführungsfonnen ist in dem trichterförinigen Oberteil 10 (F i g. 1, 3 und 4) bzw. 30 (F i g. 2), dessen überlaufkante ein wenig oberhalb des normalen Flüssigkeitsstandes 12 im Ab- wasserbehälter 13 liegt, das Flügelrad mit den Flügeln 11 angeordnet. Die Flügel werden über geeignete Einrichtungen, die im einzelnen weiter unten beschrieben werden, von der Antriebswelle21 getragen, die sich von dem wetterfest gekapselten Getriebe 19 nach unten erstreckt, das seinerseits auf einem Träger oder einer Platte 18 sitzt.
Weiterhin ist allen Ausführungsformen als besonderes Merkmal der Erfindung gemeinsam, daß die Flügel nach oben und außen über die überlaufkante hinausragen. Ihre die Flüssigkeit abschleudemde Kante besitzt daher oben einen größeren Radius und eine entsprechend größere Umfangsgeschwindigkeit als unmittelbar über der überlaufkante des trichterförinigen Oberteils. Der von jedem Flügel abgeschleuderte Flüssigkeitsstrom erhält dadurch oben eine größere Radialgeschwindigkeit und Wurfweite als unten und zieht sich dadurch schleierförmig auseinander, wodurch der besonders durch die Erfindung angestrebte Effekt erreicht wird. Die Zahnung der Flügelkante verbessert den Effekt.
Bei der Ausführungsforin gemäß F i g. 1 schließt der trichterförinige Oberteil unmittelbar an das sich nach unten trichterförmig erweiternde Steigrohr 39 an. Es kann ein zylindrischer Hals 38 zwischengeschaltet sein. Oberteil und Steigrohr sind mit den Flügeln 11 fest verbunden und laufen mit ihnen um. Demgegenüber sind Oberteil 30 und Steigrohr 31 in F i g. 2, die in ihrer Form denen der F i g. 1 entsprechen, ortsfest an Stützen 32 angeordnet. Die Wirkung bleibt im Prinzip gleich. Selbstverständlich kann das Steigrohr auch die bekannte zylindrische Form haben; die sich nach unten erweiternde Form ist jedoch günstig hinsichtlich Energiebedarf und gleichmäßiger Umwälzung. Bei der Ausführungsform der F i g. 3 ist das Steigrohr 31 mit den Stützen 32 ortsfest, jedoch läuft der Oberteil 10 mit dem Flügelrad um. Der Kragen 47, der vorzugsweise kegelstumpfförmig ist, erlaubt eine gewisse Abdichtung zwischen Oberteil und Steigrohr.
Die Wandung des trichterförmigen Oberteils hat in allen Fällen vorteilhaft einen solchen Steigungswinkel, daß der Flüssigkeitsstrom von der überlaufkante in einer kurzen, steilen Bahn weggeschleudert wird; es stellt sich dadurch starke Wellenbildung auf der Flüssigkeitsoberfläche im Behälter ein. Der Öffnungswinkel des Oberteils liegt insbesondere im Bereich von 901.
Die Flügel 10 bzw. 43 ragen in dem Oberteil so weit unter die Flüssigkeitsoberfläche 12 hinab, daß sie die Förderwirkung ohne weitere Hubpropeller erzielen können. Bei der Ausführungsforin gemäß F i g. 1 sind die Flügel 11 über eine Tragplatte an dem auf der Welle 21 sitzenden Tragkreuz 22 angebracht. Ihre über die überlaufkante des Oberteils 10 hinausragenden Ansätze 40, deren Länge nur durch den unterhalb des Brückenaufbaus 18 erforderlichen Spielraum begrenzt ist, können in ihrer allgemeinen Form mit der der eigentlichen Flügel 11 übereinstimmen oder nicht.
Die äußere Kante 41 jedes Flügelansatzes 40 ist abgestuft oder gezahnt. Es ist eine Vielzahl von Stufen gebildet, die parallel zu, aber mit fortschreitend wachsendem Abstand von der Drehachse des Kegels 10 liegen.
Die Flüssigkeit strömt zwischen jedem Paar von Flügeln 11 nicht in einem dicken Strahl ab, der über seine ganze Breite gleich ist, sondern die Flügelansätze 40 führen wenigstens die Hauptmenge des Stromes nach oben und außen, bis sie über ihre gestuften Ränder 41 in einer Vielzahl von verhältnismäßig kleinen Strömen fließt, deren Geschwindigkeiten und Bahnen durch die Radien der verschiedenen Stufen bestimmt werden, mit dem allgemeinen Ergebnis, daß ein dünner, breiter Flüssigkeitsfächer von jedem Flügel 11 weggeschleudert wird.
Die oberen Enden der verschiedenen Flügelansätze 40 sind horizontal abgebogen oder mit einer konzentrischen ringförmigen Leitfläche oder Ab- deckung 42 verbunden, wodurch Flüssigkeit aus der unmittelbaren Umgebung der Antriebswelle 21 des Kegels und dem damit verbundenen Zahnkopf 19 abgelenkt wird.
Im Falle der F i g. 2 sind Flügel 43 von dreieckigem Profil an einer Ringplatte 44 aufgehängt, die an dem Treibring oder Drehkranz 22 befestigt ist. Die unteren Flügelränder haben einen kleinen radialen Spielraum gegenüber dem Oberteil 30. Wie in F i g. 1 liegen diese Flügel teilweise frei oberhalb der überlaufkante des Kecrels 30, und die Ränder ihrer oberen Teil- sind gestuft oder gezahnt, wie bei 45 dargestellt ist.
Die abgeänderte, in F i g. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform ist besonders dazu bestimmt, einen verstärkten Flüssigkeitsstrom über oder durch die Belüftungszone der Vorrichtung bei einem gegebenen Energieaufwand zu erzeugen oder umgekehrt den Energieverbrauch bei einer gegebenen Geschwindigkeit der Abwasserbehandlung zu verringern.
Die Flügel 43 sind zwischen der inneren Fläche des Oberteils 10 und der äußeren einer konzentrisehen Kegelfläche 34 befestigt und verbinden diese, wobei die Spitze der letzteren in einer Ebene mit der unteren öffnungskante des Oberteils 10, 47 liegt und ihre flache Leitfläche 35 etwas über dem äußeren Umfang des Oberteils liegt.
Innerhalb der Leitfläche 34 ist eine Ringleiste 48 an dem Treibring oder Drehkreuz 22 befestigt.
Die Flügel 43 (beispielsweise 12 an der Zahl) sind mit gleichen Winkelabständen angeordnet. Ihre unteren Ränder steigen von dem Rand des kegelstumpfförmigen Halses 47 nach innen zu an, wo sie mit der Ummantelung 34 etwas oberhalb von deren Spitze zusammentreffen.
Wenigstens der untere Teil jedes Flügels ist in bezug auf die Drehrichtung zurückgekrümmt (mit einem Durchschnittswinkel von beispielsweise 451), während der obere Teil des Flügels gegenüber dem Trichter radial verläuft. Der über die überlaufkante des trichterförmigen Oberteils hinausragende Ansatz 49 ist bei 50 in derselben Weise gestuft oder gezahnt wie die Flügelansätze in F i g. 1 und 2.
In Draufsicht haben zwar die Flügel 43, aber nicht notwendigerweise ihre Ansätze 49 in bezug auf die Drehrichtung eine rückwärtige Krümmung (s. F i g. 4). Ihre unteren oder Führungsränder üben eine wirksame Schöpfwirkung auf die in die öffnung des Trichters 10 eintretende Flüssigkeit aus. Diese Flüssigkeit wird infolgedessen mit hoher Geschwindigkeit angehoben und durch die zwischen den Flügeln 44 liegenden Durchgänge nach außen beschleunigt und fließt über die Flächen der einzelnen Ansätze 49 ab, deren Randausbildungen 50 den Strom in eine Vielzahl von kleinen Strömen mit abgestuften Geschwindigkeiten und Bahnen aufteilen. Es wird hervorgehoben, daß die Funktion der Vorrichtung unabhängig davon ist, ob die Flügel an einem oberen oder unteren Tragorgan oder beiden befestigt sind. Beispielsweise kann ein feststehender, mit einem Steigrohrstück31 vereinigter trichterförmiger Oberteil 30 gemäß F i g. 2 in Verbindung mit einer mit Flügeln versehenen Leitfläche 34 (F i g. 3) verwendet werden. Die am Umfang des Obeigeils abströmende Flüssigkeit kann auch dazu veranlaßt werden, auf einen Ring von sie aufteilenden Zähnen oder Flügeln od. dgl. aufzutreffen, die entweder feststehen oder sich mit dem Kegel drehen.
Obgleich die Vorrichtung zur Oberflächenbelüftung nach der Erfindung hier besonders unter Bezugnahme auf die Behandlung von Abwasser beschrieben wurde, versteht es sich, daß sie in gleicher Weise bei der Reinigung von Industrieabflüssen und bei der sonstigen Belüftung von Wasser verwendet werden kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Umwälzen und Belüften einer Flüssigkeit in einem Behälter, bestehend aus einem in dem Behälter befindlichen Steigrohr mit trichterförmigem Oberteil mit über dem Flüssigkeitsspiegel hervorstehenden freien Rand und in diesem Oberteil befindlichen, um eine senkrechte Achse umlaufenden, teilweise über den Flüssigkeitsspiegel hervorragenden Flügelrad zum Umwälzen der Flüssigkeit aus dem Steigrohr über den Rand des trichterförmigen Oberteils, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Flügel (11) des Flügelrades in bezug auf die überlaufkante des trichterförinigen Oberteils (10) sich nach oben und außen erstreckende Ansätze (40) aufweisen, die dem durch jeden Flügel (11) geführten Flüssigkeitsstrom im oberen Bereich eine größere radiale Geschwindigkeit und Wurfweite verleihen als im unteren Bereich.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (40) abgestufte oder gezahnte Ränder (41) aufweisen, so daß der Flüssigkeitsstrom in eine Vielzahl von kleinen Strömen mit fortschreitend größerer Wurfweite unter-teilt wird. 3. Vorrichtung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende, die Flügel tragende trichterförnlige Oberteil (10) mit einem zylindrischen Hals (38) und/oder einem sich nach außen erweiternden Unterteil (39) versehen ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der trichterfönnige Oberteil (30) feststeht und die Flügel (43) an einer umlaufenden ringförinigen Platte (44) sitzen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 939 608; schweizerische Patentschrift Nr. 285473; USA.-Patentschriften Nr. 1786 009, 2 054 395, 2346366.