DE1980685U

DE1980685U - Einrichtung zum umwaelzen und belueften von fluessigkeiten.

Info

Publication number: DE1980685U
Application number: DEK59491U
Authority: DE
Inventors: Joseph Richard Kaelin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-11-23
Filing date: 1967-11-22
Publication date: 1968-03-07
Also published as: DE1658081C3; CH489267A; DE1658082B1; DE1980684U; DE1658081B2; CH453233A; DE1658081A1

Description

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Joseph Richard K a e 1 i n, Buochs (Nidwaiden, Schweiz)

Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten

Die Neuerung betrifft eine Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten, insbesondere in Belebungsbecken von Kläranlagen mit um eine vertikale Achse drehbarem Belüftungsrotor, der durch Schaufeln mit ungefähr radial verlaufenden Eintrittskanten in eine Anzahl Flüssigkeitsförderkanäle unterteilt ist, in welche die Flüssigkeit unten am Rotor eintritt und infolge Fliehkraftwirkung am oberen, ausseren Umfang des Rotors ausgestössen wird.

Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt, bei denen der Belüftungsrotor im Zentrum des Belebungsbeckens im Bereich des Flüssigkeitsspiegels im Becken angeordnet ist, derart, dass das untere Ende des Rotors mit dem

17.11.67. 10 012 C

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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 Flüssigkeitskanäle angesaugt und infolge Fliehkraftwirkung auf der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in radialer Richtung ausgestossen. Es entsteht dadurch am Einlass der Flüssigkeitskanäle ein Unterdruck, durch welchen entsprechend der durch den Auslass ausgestossenen Flüssigkeitsmenge ständig neue Flüssigkeit aus dem Raum unterhalb der Kanaleinlässe in die Kanäle angesaugt, durch die Fliehkraftwirkung angehoben und in radialer Richtung wieder ausgestossen wird.

Bis heute wurden mit Oberflächenbelüftern ausgerüstete 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 Verunreinigungen vorgesehen wurde. Fehlt jedoch am Einlauf eine solche Zerkleinerungsvorrichtung, so besteht die Gefahr, dass die Belüftungsrotoren sich allmählich verstopfen. Es legen sich Fasern, Papier, Gewebestoffe usw. um die Eintrittskanten der Schaufeln und der Rotorwandung und verengen den Durchflussquerschnitt.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist gemäss dieser Neuerung unterhalb des Rotors ein feststehender

Körper mit einer oder mehreren sich in Richtung der Rotorachse erstreckenden und wenigstens annähernd radialen Planken angeordnet, deren obere Kanten bis unmittelbar an die Eintrittskanten der Schaufeln des Rotors heranreichen, wobei die oberen Plankenkanten und die Eintrittskanten der Schaufeln zusammenwirken, um eine Scherwirkung zur Zerkleinerung von anfallenden Verunreinigungen vor deren Eintritt in den Rotor zu erzielen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbexspiel einer Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten dargestellt.

Fig. 1 zeigt schematisch die in einem Belüftungsbecken angeordnete Einrichtung, teilweise im achsialen Schnitt.

Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1.

Fig. 3 und 4· zeigen schaubildlich Abwandlungen eines Teiles der Einrichtung.

In Fig. 1 ist ein Belüftungsrotor 1 dargestellt, der im Belebungsbecken einer Kläranlage im Bereich des Flüssxgkeitsspiegels 2 angeordnet ist. Der Rotor 1 wird von einem Elektromotor 3 angetrieben, der auf einem sich über das Becken erstreckenden Laufsteg 4 abgestütz! ist. Die Antriebswelle 5 des Rotors, auf deren unterem Ende der Rotor fliegend angeordnet ist, wird durch ein

Halslager 6 geführt, das vom Motorgestell 7 getragen wird. Der hier nur beispielsweise dargestellte Rotor

I ist grundsätzlich gleich gebaut wie der in der schweizerischen Patentschrift Nr. 439.139 näher beschriebene Belüftungsrotor. Er besteht vorteilhaft aus einem korrosionsfesten Leichtbaustoff, z.B. einem Polyesterkunststoff.

Der Rotor besitzt eine obere Ringscheibe 8, eine untere, äussere Ringscheibe 9 und eine innere Ringscheibe 10. Zwischen den Ringscheiben 9 und 10 sind radiale Schaufeln

II vorgesehen, welche den Raum zwischen diesen beiden Scheiben in eine Anzahl in vertikaler Ebene gekrümmten, nach unten und oben offenen Flüssigkeitsleitkanäle 12 unterteilen. Die ringförmigen Leitkanalwände 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 Leitkanäle 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 un-

tere oder Einlassende des Rotors in die Flüssigkeit eingetaucht ist, entsteht an dieser Stelle ein Unterdruck, durch welchen entsprechend der oben am äussern Umfang ausgestossenen Flüssigkeitsmenge ständig neue Flüssigkeit aus dem Raum unterhalb der Leitkanaleinlässe angesaugt, durch die Wirkung der Fliehkraft angehoben 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. We 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 inbezug auf das Flüssigkeitsniveau im Belebungsbecken angeordnet, dass sich die Unterkante 13 der Leitkanalauslässe ungefähr 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 vorsetzt. Die am Auslass der Leitkanäle 12 durch die Kanäle geförderte in radialer Richtung fächerförmig über die Oberfläche 2 der Flüssigkeit im Becken ausge-

stossene 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 ausgesetzt ist und in der Mitte des Beckens in axialer Richtung gegen die Einlassöffnungen der Leitkanäle 12 fliesst. Mit dieser Umwälzbewegung der Flüssigkeit im Becken wird die durch die Drehbewegung des Rotors erzeugte Umlaufbewegung der Flüssigkeit kombiniert, wobei sich eine resultierende Bewegung der Flüssigkeit im Becken ergibt; im äusseren Teil des Beckens wird jedes Flüssigkeitsteilchen längs einer schraubenlinienförmigen Bahn nach abwärts fliessen, während im zen-tralen Teil des Beckens infolge der Saugwirkung, die sich unterhalb des Rotors 1 im Becken bemerkbar macht, die Flüssigkeitsteilchen längs einer schraubenlinienförmigen Bahn wirbeiförmig nach oben strömen.

Unmittelbar unterhalb des Einlasses zu den Leitkanälen 12 des Rotors ist ein Körper 14 feststehend angeordnet und zu diesem Zweck mittels Drahtseilen 20 oder dergl. an der Beckenwand verankert. Der Körper 12 besitzt eine hohle Nabe 15, in welche eine Zert-trierwelle 16 eingreift, die mit dem Rotornabenteil 17 verkeilt ist. An der Nabe 15 sind eine Anzahl, im vorliegenden Beispiel sechs, radial gerichtete, in achsialen Ebenen sternförmig ange-

ordnete Leitplanken 18 für die Flüssigkeit befestigt. Die radiale Breite der Leitplanken 18 unmittelbar unterhalb 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 abwä^rts, 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. 2 2 aus Metall, z.B. Stahl, versehen. Wie dargestellt, sind die untereinander zusammenwirkenden Schneidflächen dieser Schneidstähle gezackt. Da die Schneidkanten 22 mit dem Plankenkörper 14 stillstehen, die Schneidkanten 21 an der Unterkante der Schaufeln 11 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 Durchfluss 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 Bremsvorrichtung oder durch ge-

eigpete Distanzringe zwischen der Nabe 15 und der Rotornabe 17 eingestellt werden.

Natürlich brauchen die Schneidkanten der zusammenwirkenden Messer 21 und 22 nicht gezackt zu sein; es können auch Messerkanten mit ebenen oder zueinander 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 Aufhebung der Rotationsbewegung der Flüssigkeit unmittelbar unterhalb des Rotors wird erreicht, dass die am Einlass zum Rotor gebildete Saugwirkung besser ausgenützt wird, und dass bei gleicher Leistung des Antriebsmotors mehr Flüssigkeit durch den Rotor gefördert wird. Bei Verwendung des dargestellten Leitplankenkörpers m wurde eine Erhöhung der Förderleistung des Rotors bis zu "+0% gemessen.

Wenn die beschriebene Einrichtung in einer Abwasserkläranlage 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 Belebungsbecken. Das Rohr 19

mündet im Belebungsbecken innerhalb der radialen Leitplanken und unterhalb der Einlasse zu den Rotorkanälen 12, so dass die Rohrmündung 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 15 befestigten Planken 2<4 sind von einem zylindrischen Mantel 25 umgeben. Dieser ist im gezeichneten Beispiel in axialer Richtung etwas kürzer als die Leitplanken. Er kann jedoch auch gleich lang oder langer als die Planken sein. Der Mantel 25 bildet in einem gewissen Sinne eine feststehende Verlängerung der Rotorringwand 9. Die oberen Kanten der Leitwände sind in diesem Beispiel mit geraden Schneidmessern 26 ausgerüstet.

Die axiale Länge der stern- oder kreuzförmig angeordneten 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. Beispieleweise können die Planken nur durch die Breite der Schneidmesser in axialer Richtung gebildet werden, wie in der Abwandlung nach Fig. 4 dargestellt ist. Der Plankenkörper

27 besitzt vier kreuzförmig angeordnete radiale Arme 28, die als Schneidmesser ausgebildet sind und deren obere Schneidkanten 29 bis unmittelbar an die Eintrittskanten der Rotorschaufeln heranreichen und mit diesen zwecks Zerkleinerung von anfallenden Verunreinigungen zusammenwirken. Der Plankörper 27 ist mittels Stangen oder Seilen 31 an der Wandung des Belebungsbeckens verankert.

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Claims

RA. 663 808*22.11.67 Schutzansprüche :

1. Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten in einem Belüftungsbecken, insbesondere in Belebungsbecken von Kläranlagen, mit um eine vertikale Achse drehbarem Belüftungsrotor, der durch Schaufeln mit ungefähr radial verlaufenden Eihtrittskanten in eine Anzahl Flüssigkeitsförderkanäle unterteilt ist, in welche die Flüssigkeit unten am Rotor eintritt und infolge Fliehkraftwirkung am obern Teil des Rotors längs dessen Peripherie ausgestossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Rotors (1) ein feststehender Körper (14) mit einer oder mehreren sich in Richtung der Rotorachse erstreckenden und wenigstens annähernd radialen Planken (18) angeordnet ist, deren obere Kanten bis unmittelbar unterhalb der Eintrittskanten der Schaufeln (11) des Rotors reichen, wobei die oberen Plankenkanten und die Eintrittskanten der Schaufeln zusammenwirken, um eine Scherwirkung zur Zerkleinerung von anfallenden Verunreinigungen vor deren Eintritt in den Rotor zu erzielen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenwirkenden oberen Kanten der Planken und die unteren Kanten der Rotorschaufeln als

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Schneidmesser (22,21) ausgebildet oderm.it Schneidmessern besetzt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidflächen der Schneidmesser (21, 22) zickzackförmig ausgebildet sind.

H. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Planken tragende Körper (14) im Belebungsbecken mittels einer achsialen Welle (16) inbezug auf den Rotor zentriert und am Belebungsbecken verankert ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unterhalb der Eintrittsöffnungen der Flüssigkeit in die Förderkanäle des Rotors angeordneten Planken (2Ό von einem zylindrischen Mantel (25) umgeben sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Mantel (25) sich koachsial zur Rotorachse erstreckt und in axialer Richtung kurzer oder langer als die Planken (2Ό ist, oder gleiche axiale Länge wie diese aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unterhalb des Rotors feststehend angeordneten Planken Leitflächen (18) für die Flüssigkeit im Belebungsbecken bilden, um die durch den drehenden Rotor verursachte Umlaufbewegung der Flüssigkeit im Belüftungsbecken unterhalb der Einlassöffnungen der Flüssigkeitskanäle abzubremsen und die Flüssigkeit in achsialer Richtung zu den Einlassöffnungen zu führen.