DE1928936C

DE1928936C - Vorrichtung zum Belüften einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE1928936C
Application number: DE19691928936
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Dr Ing 4200 Oberhausen Kalbskopf
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Filing date: 1969-06-07
Publication date: 1973-04-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Belüften einer Flüssigkeit in einen Behälter oder Bekken. mit einem um eine im allgemeinen lotrechte Achse umlaufend angetriebenen Rotor, der im Bereich deren Oberfläche in die Flüssigkeit eingetaucht ist und der mit Durchflußkanälen für die zu belüitende Flüssigkeit versehen ist.

Vorrichtungen der genannten Art sind in verschffedenen Konstruktionsformen bekannt. Eine davon ist beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 205 058 beschrieben. Derartige Vorrichtungen werden oft auch als Kreiselbelüfter bezeichnet und vorzugsweise zur Oberflächenbelüftung von Wasser und Abwasser sowie für die Sauerstoffversorgung des belebten Schlammes bei der biologischen Abwasserreinigung nach dem Belebtschlammverfahren verwendet. Die Hauptaufgabe der Belüftungsvorrichtung besteht dabei im Sauerstoffeintrag, der durch mechanische Einwirkung an der Wasseroberfläche und durch turbulente Durchmischung der eingeschlagenen Luftblasen mit dem Wasser bewirkt wird. Gleichzeitig werden bei der Belüftung jedoch auch turbulente Umwälzströmungen erzeugt, durch die das Wasser bzw. Abwasser mit gelösten und festen Inhaltsstoffen vermischt und gleichzeitig die Ablagerung sedimentierbarer Stoffe verhindert wird.

ü'<e vorstehend genannten Effekte des Sauerstoffeintrages und der Wasserumwälzung werden bei den bekannten Kreiselbelüftungstypen durch die Rotationsbewegung der am Rotor befestigten Rührblauer oder durch die Spritz- und Strahlwirkung des durch die Schaufeln oder Leitkanäle des Rotors geförderten Wassers bewirkt.

Bei allen Kreiselbe'üftern wird aus wirtschaftlichen Gründen angestrebt, bei geringem Energieau;-wand einen möglichst hohen Sauerstoffeintrag uru! ίο möglichst hohe Umwälzleistungen zu erreidv>-.. Neuere Entwicklungen von Kreiselbelüftern entsprechen daher oft bekannten Bauformen hydraulisch günstiger Laufräder von Kreiselpumpen mit niedrig. Drehzahlen.

Beim Betrieb eines Kreiselbelüfters bildet sich durch dessen Rotationsbewegung unter dem Kreivji belüfter ein senkrechter Wasserwirbel, aus dem d-Wasser durch die Rührblätter, Schaufeln oder Lenk näle aufgenommen, umgelenkt und vorwiegend rath. = ". verstrahlt wird. Auch wenn durch Leitkreuze r\k Leittafeln unter dem Kreiselbelüfter die Wirbelbettgung des Wassers gebremst wird, entstehen bei el· Aufnahme und Umlenkung des Wassers erheb!:.::.. Turbulenzverluste, die sich ungünstig auf eine oniimale Wasserförderung auswirken. Eine hohe Was^-r· förderleistung ist aber neben der Erzielung kräftiger Strahleffekte die Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Sauerstoffeintrag. Bekannte Kreiselbelüfter, nc denen versucht wird, diese Voraussetzungen durch hydraulisch günstige Bauformen zu erreichen, sind κ doch in ihrer Konstruktion zu aufwendig und zu teue-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elm Belüftungsvorrichtung zu schaffen, die die geschilderten Nachteile vermeidet und die trotz . infacher und preisgünstiger Konstruktion einer· hohen Sauerstoff eintrag und hohe Umwälzleistur.gen bei einem geringen Energieaufwand erreicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Rotor zwei oder mehr Tragarme aufweist, an welchen je mehrere Durchflußkanäle parallel zueinander und aneinanderliegend angebracht sind, daß die Durchflußkanäle einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, vergleichsweise kurz ausgeführt sind und im GrundriP gesehen derart zur Drehrichtung ausgestellt sind, daß die Auslaßöffnungen der Durchflußkanäle von der Drehachse weiter entfernt sind als die dazugehörigen Einlaßöffnungen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich gegenüber den bekannten Kreiselbelüftern mit Verwirbelungstafeln, Förderblättern oder Leitkanälen dadurch aus, daß das Wasser bzw. die Flüssigkeit bei Rotation der Vorrichtung durch die Durchflußkanäle ohne starke Umlenkung oder Förderung horizontal aus dem unter dem Kreisel sich bildenden Wasserwirbel aufgenommen, beschleunigt und radial verstrahlt wird.

Aus der USA.-Patentschrift 2 800 315 ist zwar eine Vorrichtung zur Verteilung von Gas in Flüssigkeiten bekannt, die an Tragarmen befestigte rohrförmige Durchflußkanäle aufweist. Es handelt sich hierbei jedoch im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Vorrichtung um keinen Oberflächenbelüfter. Die in der USA.-Patentschrift beschriebene Vorrichtung ist vieles mehr unter der Flüssigkeitsoberfläche am Boden des Flüssigkeitsbehälters angeordnet, wobei das Gas bzw. die Luft von außen unter Druckanwendung durch die Tragarme in die rohrförmigen Durchflußkanäle ge-

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preßt wird. Die letzteren sollen dabei der Vermischung der Flüssigkeit mit dem Gas dienen. Entsprechend ihrer völlig anderen Aufgabenstellung als Mischungsstrecke weisen sie eine im Verhältnis zum Durchmesser sehr große Länge auf. Zusätzlich können auch noch die Eintrittsöffnungen kleiner sein als der übrige Durchmesser der rohrförmigen Durchflußkanäle. Deshalb treten innerhalb derselben bei der Rotation relativ große Reibungsverluste auf, und es werden im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Vorrichtung nur verhältnismäßig k'eine Flüssigkeitsmengen beschleunigt.

Die in der USA -Patentschrift beschriebene Vorrichtung wäre deshalb auch dann nicht zur Lösung der fidß

mäße Vorrichtung. Man erkennt darauf uaß die Durchflußkanäle vergleichsweise kurz sind und daß sie derart zur Drehrichtung ausgestellt sind, daß die Auslaßöffnungen von der Drehachse weiter entfernt sind als die dazugehörigen Einlaßöffnungen. Dadurch entstehen beim Durchfluß des Wassers bzw. der F.üssiekeit durch die Durchflußkanale Unterdruckbereiche, in denen Luft in den Durchflußstrahl eingesaugt wird. .. ,

Fis 3 stellt schließlich die crfindungsgemai'.e Vorrichtung in einem mit Flüssigkeit gefüllten Behälter dar Wie die Pfeile in der Abbildung zeigen, Πκ·;ϋ bei der Rotation der Vorrichtung das Wasser aus el·. ^ Wirbel unter der Vorrichtung vorwiegend horizon;-; d Dhflßkanale D ·

erfindungsgemäßen Aufgabe geeignet, wenn sie im 15 in die Einlaßöffnungen der D"^⁸^- ^ - - - - ^{B B} wird es beschleunigt und durch die Auslaßoffnunt;;

flach verstrahlt. Hierbei ergibt sich im Benalter e

Bereich der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet wäre Die USA.-Patentschrift konnte daher keine Anregungen für das Zustandekommen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermitteln.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nachfolgend an Hand der Abbildung noch weiter erläutert werden.

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung.

Man erkennt den um die lotrechte Achse umlaufend v— — --- . , _A,,_rnu λ,

angetriebenen Rotor 6, an dem sich seitlich die Trag- a₅ verstrahlte Wassermenge und damit der durcn1 el. arme 5 befinden. Bei der abgebildecen Vorrichtung Strahlwirkung bedingte S-iuerstoffeintrag gestein sind es drei. Es können aber auch zwei oder mehr als
drei sein. An den Tragarmen sind die Durch^flußkanäle4 angebracht. In diesem Fall sind es jeweils drei

Wasserumwälzung, wie s..- von anderen Kreiselbeiitern bekannt ist.

Die verstrahlte Wassermenge wird im wesentlich. bestimmt durch die Größe der durchflossenen Que schnitte der Durchflußkanäle und die Rotationsgi schwindigkeit der Vorrichtung. Durch Veränderung ^Hor Eintauchtiefe und der Drehzahl kann somit Φ-.

werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sie dadurch aus, daß das Wasser bzw. die Flüssigky

Durchflußkanäle, die parallel zueinander und anein- 30 ohne erhebliche Umlenkung und Förderung und cn anderliegend angeordnet sind und so einen sogenann- mit mit geringem Energieaufwand^durch^diieuurcii ten Strahlerzeuger 1 bilden. Der Strahlerzeuger mit
den Durchflußkanälen wird dabei in diesem Falle in
einfacher Weise jeweils durch zwei übereinanderlie-

flußkanäle aus dem Wirbel unter der Vorrichtung au f genommen und beschleunigt und infolge der paralk·' ......C.W.W „w^ j^w« ^u.w, *.„w uuwwi.c.^w.iw- zueinander und aneinanderliegend angeordnete,

gendt Platten 2 gebildet, die durch eine der gewünsch- 35 Durchflußkanale in mehreren sich überlappender ten Zahl von Du.chflußkanälen angepaßten Anzahl Strahlen flach verspritzt wird.

von lotrechten Leitwänden3 miteinander verbunden Der !-onstruktive Vorteil der erfindungsgemauei,

sind. Natürlich können die Strahlerzeuger auch aus Vorrichtung besteht dann, daß die einzelnen ^anlervorgefertigten Rechteckprofilen, die die Durchflußka- zeuger mit einer unterschiedlichen Anzahl von üurchnäle bilden, zusammengesetzt werden. Die Streben 9 40 f lußkanälen bei beliebigen Abmessungen leicht zu ierdienen der Aufhängung der Strahlerzeuger bzw. tigen sind. Dieselben können leicht an den Tragarmen Durchflußkanäle an den Tragarmen. Wie die Abbil- der Vorrichtung befestigt werden, dung zeir.t, sind die Strahlerzeuger bzw. Durchflußka- Dadurch, daß — wie bereits erwähnt wurde —

näle um' ihre horizontale Achse leicht geneigt mon- einzelne Strahlerzeuger teilweise oder ganz über den tiert. Sie können ebenso um ihre vertikale Achseleicht 45 Wasserspiegel geklappt werden können, besitzt die ergeneigt montiert werden. Mit Hilfe der Gelenke 8 las- findungsgemäße Vorrichtung neben den bereits besen sich einzelne Strahlerzeuger ganz oder teilweise kannten Regelungsmöglichkeiten durch Veränderung über den Wasserspiegel klappen, wodurch die Lei- der Drehzahl und/oder der Eintauchtiefe noch eine stung der erfindungsgemäßen Vorrichtung variiert zusätzliche Regelungsmöglichkeit ihrer Leistung, werden kann. 50 Diese kann daher ohne Schwierigkeiten den jeweiligen

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsge- Verhältnissen angepaßt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Vorrichtung zum Belüften einer Flüssigkeit in einem Behälter, mit einem um eine im allgemeinen lotrechte Achse umlaufend angetriebenen Rotor, der im Bereich deren Oberfläche in die Flüssigkeit eingetaucht ist und der mit Durchflußkanälen für die zu belüftende Flüssigkeit versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (6) zwei oder mehr Tragarme (5) aufweist, an welchen je mehtcie Durchflußkanäle (4) parallel zueinander und aneinanderliegend angebracht sind, daß die Durchflußkanäle einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, vergleichsweise kurz ausgeführt sind und im Grundriß gesehen derart zur Drehrichtunp ausgestellt sind, daß die Auslaßöffnungen der Durchflußkanäle von der Drehachse weiter entfernt sind als die dazugehörigen Einlaßöffnungen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Tragarm (5) die Durchflußkanäle (4) durch zwei im Abstand übereinanderliegende Platten (2) und durch die entsprechende Anzahl von lotrechten Leitwänden (3) gebildet werden.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekeinzeichne*, daß die Durchflußkanäle (4) zur Horizontalebene ^!oicht geneigt angebracht sind.
4. Vorrichtung nach den An prüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils an einem Tragarm (5) befestigten Durchflußkanäle (4) mit Hilfe von Gelenken (8) teilweise oder ganz über den Flüssigkeitsspiege¹ hochschwenkbar sind.