-
Der
im PATENTANSPRUCH 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde,
dass für
die Sohlreinigung von Speicherräumen
für Flüssigkeiten, insbesondere
für Mischwasser,
wie z. B. RÜB,
Stauraumkanäle,
RRB usw., neben den schwallerzeugenden Einrichtungen, wie z. B.
Spülkippen,
Klappen- und Vakuumspülungen,
auch verwirbelnde Einrichtungen, wie z. B. Rührwerke und Strahlreiniger
eingesetzt werden (Reinigungseinrichtungen in Regenbecken, Wasser
Abwasser Praxis, 1999, Heft Nr. 2, Seiten 26–32). Der wesentliche abwassertechnische Unterschied
zwischen den Reinigungseinrichtungen besteht in der Feststoffbelastung,
die während
der Entleerung der Speicherräume
erzeugt wird. Die schwallerzeugenden Einrichtungen verursachen je nach
Beckentyp einen Spülstoß, der direkt
zur Kläranlage
geleitet wird. Die verwirbelnden Einrichtungen bewirken eine Vergleichmäßigung der
Feststoffbelastungen, die kontinuierlich während der Abwirtschaftung des
Speicherraums dem weiterführenden Ableitungssystem
zugegeben werden.
-
Unter
den verwirbelnden Einrichtungen können die Strahlreiniger je
nach Ausführung
in „feste" (0°), „schwenkende" (kleiner 360°) oder „rotierende" (360°) Typen unterteilt
werden (Handbuch für
die Ausrüstung
von Regenbecken, Oskar Vollmar GmbH, Stuttgart, Eigenverlag, 1992).
-
Strahlreiniger
mit einem festen Strahlrohr werden überwiegend in Rechteckbecken
oder in kleinen Rundbecken bis etwa 20 m Durchmesser zur Reinigung
eingesetzt. Eine Reinigung der Beckensohle mit Bauwerkseinbauten,
wie z. B. Betonstützen,
ist aufgrund des „Strömungsschattens" nur unzureichend
oder nicht möglich.
Bei größeren Bauwerken
erhöht
sich die Anzahl der zur Reinigung benötigten Strahlreiniger erheblich,
da sie bedingt durch den festen Strahlwinkel nur eine kleine Fläche abreinigen
können.
Dies führt
zu erheblichen Investitions- und Betriebskosten aufgrund des erheblichen
Energieverbrauchs dieser Systeme.
-
Schwenkstrahlreiniger
können
in allen Speicherraumgeometrien eingesetzt werden. Das Strahlrohr
wird durch einen separaten elektrischen Antrieb gedreht und überstreicht
etwa einen Bereich von 300°.
Durch die wechselnden Drehbewegungen des Strahlrohres können hier
im besonderen auch Speicherräume
gereinigt werden, die Einbauten, z. B. Tragsäulen für eine Bauwerksüberdeckung,
besitzen. Die schwenkende Bewegung bewirkt, dass die Ablagerungen
hinter den Einbauten weggespült
und im Wasserkörper
fast vollständig
resuspendiert werden. Zur Verbesserung der Reinigungs- und Resuspendierungswirkung
besitzen Schwenkstrahlreiniger eine Ejektordüse, durch die Umgebungsluft
angesaugt wird. Durch das Koaleszieren der Luftblasen und die temporäre Erniedrigung
der mittleren Dichte werden Mischzonen im Bereich des Strahlreinigers erzeugt,
die eine Resuspendierung der Grobstoffe nachhaltig verbessern.
-
Die
rotierenden Strahlreiniger werden überwiegend in Rundbecken eingesetzt,
die ohne Einbauten ausgeführt
werden sollten, da sich aufgrund der festen Drehrichtung „Strömungsschatten" ausbilden. In den
Strömungsschatten
kommt es zu Ablagerun gen, die mit diesem Reinigertyp nicht beseitigt
werden können.
Die Rotation der Strahlreiniger erfolgt überwiegend auf hydraulischem
Wege, indem durch einen Teilwasserstrom, der durch eine Injektionsdüse fließt, ein
Drehmoment erzeugt wird. Eine zusätzliche Lufteinmischung zur
Verbesserung der Reinigungswirkung ist bei diesem Strahlreinigertyp
nicht vorgesehen.
-
Für die hauptsächliche
Anwendung zur Sohl- und Wandreinigung von Speicherräumen ist
der Einsatz von Strahlreinigern aufgrund ihres Wirkungsprinzip und
der technischen Ausführungen
gegenüber
anderen Reinigungsvarianten vorzuziehen. Bei den Strahlreinigern
eignen sich im besonderen Maße die
Schwenkstrahlreiniger für
eine vollständige
Beckenreinigung, da sie unabhängig
von der Beckengeometrie einsetzbar sind. Die Schwenkstrahlreiniger bestehen
i. a. aus einem Trägergestell,
einem Stellantrieb, mindestens einem Strahlrohr und einer Tauchmotorpumpe,
die den Reinigungsstrahl erzeugt.
-
Für die Beckenreinigung
mittels Strahlreiniger werden überwiegend
die Varianten eingesetzt, die in den deutschen Schutzschriften
DE 341 87 10 A1 ,
DE 295 20 624.1 ,
DE 370 00 55 A1 ,
DE 199 55 424 C2 beschrieben
sind. Für
das Schwenken des Strahlrohres wird bei allen Varianten ein elektrischer Stellantrieb
eingesetzt. Der Stellantrieb benötigt
eine separate Steuerung und muss an Haltegestellen befestigt werden,
damit durch ein Verbindungsgestänge ein
Drehmoment auf das Strahlrohr übertragen
werden kann. Als technische Ausführung
sind die Drehgestänge
mit den Motoren entweder oberhalb des Wasserspiegels angeordnet
worden, welches bei Beckentiefen von mehreren Metern nur mit einem
hohen konstruktiven Aufwand möglich
ist, oder unterhalb des Wasserspiegels, wobei die sichere Funktionsweise
der elektrischen Grenzkontaktgeber im feststoffreichen Abwasser
bei aggressiver Umgebungsatmosphäre
problematisch ist.
-
Ein
weiterer Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die Schwenklager
durch das Gewicht des Strahlrohres einem dynamischen Kippmoment
ausgesetzt werden, welches aufgrund der geringen Auflagerfläche nach
einigen hundert Betriebsstunden zur Zerstörung des Lagers führt. Die
Temperatureinflüsse
führen
anschließend
zu einem Auslaufen des Schmiermittels und damit zum Verklemmen der
beiden Lagerschalen.
-
Um
die Schwenkung des Strahlrohres durchzuführen, sind alle Strahlreiniger
mit einem elektrischen Verstellmechanismus versehen. Im Bereich des
Abwassers stellt die Steuerung des Schwenkantriebes einen weiteren
wesentlichen Nachteil dar. Dieser wird entweder durch einen Drehwinkelgeber im
Gehäuse
der überflutbaren
Haube oder durch elektrische Sensoren im Bereich des Abwassers durchgeführt. Beide
Varianten führen
durch die Grobstoffe im Abwasser häufig zu Problemen beim Betrieb
der Reiniger.
-
Bei
dem Einsatz von rotierenden Strahlreinigern wurde der Rotationsantrieb
des
-
Strahlrohres
durch Düsen
realisiert, durch die ein Teüwasserstrom
geleitet und nach dem Rückstossprinzip
ein Drehmoment erzeugt wird (siehe
DE 42 21 374 A1 ). Bei dieser Anordnung besteht das
Strahlrohr aus zwei Teilabschnitten, wobei der eine Abschnitt für die Beckenreinigung
vorgesehen ist und der andere Teilabschnitt mit einem kleineren Rohrdurchmesser
die Drehachse verlängert
und schräg
nach außen
oder zur Beckensohle gerichtet ist. Am Ende des zweiten Teilabschnittes
wird das Rohr so weit verjüngt,
dass es eine Düse
bildet, aus der mit einer hohen Geschwindigkeit ein Wasserteilstrom
für die
Rotationsbewegung austritt. Eine Drehrichtungsumkehr ist bei dieser
Konstruktion nicht vorgesehen, so dass nur eine Rotations- und nicht
eine Schwenkbewegung erzielt werden kann.
-
Die
in PATENTANSPRUCH 1 dargestellte Lösung hat den Vorteil, dass
die Energie des Flüssigkeitsstrahls
in zweifacher Weise genutzt und zum einen für die Reinigung des Speicherbehälters eingesetzt
und zum anderen zum Schwenken der Einrichtung verwendet wird. Das
zum Schwenken erforderliche Drehmoment wird entweder durch die Anordnung
des Strahlrohres oder der Strahlrohre außerhalb der Drehachse oder
durch deren Ausführung
erzeugt, die zu einer Veränderung
der Impulskraft des Flüssigkeitsstrahls
während
des Durchströmens führt. Zur Änderung
der Schwenkrichtung ist die Einrichtung mit einer Umschaltvorrichtung
versehen, welche die periodische Ablenkung des Flüssigkeitsstrahls
um die Drehachse der Einrichtung entweder um einen Winkel α oder einem
Hebelarm bewirkt. Dadurch werden die Nachteile von zusätzlichen
elektrischen und / oder hydraulischen Antrieben zum Schwenken von
Strahlreinigern und die von rotierenden Strahlreinigern, die nur
in eine Richtung drehen können,
beseitigt.
-
Eine
vorteilhafte Ausführung
zur Erzeugung des Drehmoments ist in PATENTANSPRUCH 2 dargestellt,
bei dem die Enden der Strahlrohre in Strömungsrichtung mit einer exzentrischen
Verengung versehen sind. Durch die Exzentrizität der Verengung werden die
inneren Kräfte,
also die Impulskräfte,
des Flüssigkeitsstrahls
verändert
und dadurch am Ende des jeweils durchströmten Strahlrohres ein Drehmoment
erzeugt.
-
Im
PATENTANSPRUCH 3 wird das Drehmoment durch die Anordnung der Strahlrohre
hervorgerufen, indem sie in gleicher Richtung jeweils außerhalb
der Drehachse angeordnet sind. Beim Durchströmen eines der Strahlrohre wird
aufgrund des vorhandenen Hebelarms
um
die Schwenkachse ein Drehmoment an dessen Austrittsöffnung durch
den Flüssigkeitsstrom
erzeugt.
-
Im
Gegensatz zu rotierenden Strahlreinigern benötigen Schwenk-Strahlreiniger
eine Umschaltvorrichtung, um ihre Drehrichtung periodisch umkehren zu
können.
Eine solche vorteilhafte Umschaltvorrichtung im Form einer Lochblende
ist in PATENTANSPRUCH 4 dargestellt. Die Lochblende besteht aus einer
Platte mit einer Öffnung,
die nur jeweils eines der Strahlrohre zur Durchströmung freigibt.
Am Ende des eingestellten Schwenkbereiches, der von 0° bis 360° verlaufen
kann, wird die Lochblende durch die Drehbewegung gegen einen Anschlag
mit einer Nocke gefahren und die Blende soweit bewegt, bis dass das
andere Strahlrohr mit Wasser beauf schlagt werden kann. Dadurch erfolgt
die Drehung in die entgegengesetzte Richtung. Durch diesen Aufbau
sind keine Steuerung (elektrisch, hydraulisch) und auch keine Grenzkontakte
in einer feststoffbeladenen Flüssigkeit,
wie beispielsweise Abwasser, notwendig.
-
Die
Funktion der Umschalteinrichtung kann vorteilhafterweise auch durch
eine bewegliche Klappe, wie in PATENTANSPRUCH 5 dargelegt, erzielt werden.
Die Klappe ist innerhalb eines Gehäuses vor den Strahlrohren an
einer Drehachse befestigt und kann um diese Achse mit Hilfe eines
Stößels umgeschaltet
werden. Beim Erreichen der jeweiligen Endposition schaltet der Stößel die
Klappe in die jeweils entgegengesetzte Stellung um.
-
Im
PATENTANSPRUCH 6 wird die Drehachse der Einrichtung direkt durch
den Druckerzeuger, hier eine Pumpe, übernommen. Die Pumpe wird ohne
zusätzliche
Halterungen und Gehäuse
auf einem Drehkranz befestigt, der beispielsweise ein Lager aus
Rollen beinhaltet. Dadurch kann auf eine aufwendige Lagerung der
Strahlrohre für
die Drehbewegung verzichtet und die Lebensdauer der Dreheinrichtung
erhöht
werden. Die Lagerkräfte,
die durch die Einrichtung erzeugt werden, können über die Wahl des Durchmessers
des Drehkranzes vorteilhafterweise an die Belastbarkeit der verwendeten
Materialien angepasst werden.
-
Falls
der Druckerzeuger wegen baulicher Gegebenheiten des Speicherbehälters nicht
direkt an den Strahlrohren befestigt werden kann, so kann wie in
PATENTANSPRUCH 7 beschrieben, auch ein Standrohr zur Flüssigkeitsversorgung
und als Drehachse für
die Einrichtung verwendet werden. Der Drehkranz ist in diesem Fall
vorteilhafterweise so ausgeführt,
dass die Umlenkung der Flüssigkeit
von der horizontalen zur vertikalen Richtung innerhalb des Kranzes
beispielsweise durch ein am Unterteil des Drehkranzes befestigtes
Bogenstück
erfolgt. Das Bogenstück
kann beispielsweise ohne Dichtung zum Standrohr ausgeführt werden,
so dass durch den Spalt zwischen Bogenstück und Standrohr so lange Flüssigkeit
austritt, bis der Drehkranz vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist.
Diese Flüssigkeit übernimmt anschließend die
Funktion des Dichtelementes.
-
Ein
Schwenken des Strahlrohres ist ebenfalls möglich, wenn das Strahlrohr
mit einem Gelenk versehen ist, welches eine Ablenkung der austretenden
Flüssigkeit
gegenüber
der Strahlrohrachse bewirkt, wie dies in PATENTANSPRUCH 8 dargestellt ist.
Zur Erhöhung
des Drehmoments und zur Verringerung der benötigten Umschaltkräfte kann
das Gelenk mit einer Verlängerung
versehen sein. Das bewegliche Verlängerungsstück kann beispielsweise ein
Kugelgelenk besitzen, welches mit dem Strahlrohr und der Umschaltvorrichtung über ein
Gestänge verbunden
ist. Die Drehachse des Gestänges
befindet sich am Strahlrohr. Die beiden anderen Verbindungspunkte
sind jeweils entgegengesetzt zur Drehachse des Gestänges an
der Umschaltvorrichtung sowie an der Verlängerung des Kugelgelenkes angeordnet
und in einer Nut des Gestänges
geführt.
Wird die Umschaltvorrichtung betätigt,
so schwenkt die bewegliche Strahlrohr-Verlängerung um die Drehachse am
Strahlrohr in die entgegengesetzte Position und dreht dadurch die
Schwenkrichtung um.
-
In
den bisherigen Ausführungen
wurde keine Trennung des Flüssigkeitsvolumenstromes
für die Reinigung
und das Schwenken der Einrichtung durchgeführt. In PATENTANSPRUCH 9 wird
für das Schwenken
der Einrichtung ein Teilvolumenstrom der Flüssigkeit abgezweigt. Dieser
Abzweig des Teilvolumenstromes ist bei kleinen Strahlrohrdurchmessern (d < 50 mm) und kleinen
Speicherbehältergeometrien (Sohloberfläche < 100 m2)
sinnvoll, da das Drehmoment durch die exzentrische Verengung der
Strahlrohre immer weiter abnimmt und bei abgewinkelten Strahlrohren
ein Teil der Beckensohle durch die kleineren Strömungswirbel im Behälter unvollständig gereinigt
wird. Deshalb ist es vorteilhafter, unter diesen Randbedingungen
einen Teil des Flüssigkeitsvolumenstromes
ausschließlich
für den
Schwenkvorgang zu nutzen. Die Strahlrohre zum Schwenken der Einrichtung
werden an ihren Ende so weit verjüngt, dass sie durch die Erhöhung des
dynamischen Druckanteils die gleiche Wirkungsweise wie Hochdruckdüsen besitzen
und mindestens unter 90 ° abgewinkelt,
so dass der volle Impuls des Teilvolumenstroms für den Schwenkvorgang genutzt
werden kann. Der Wechsel zwischen den beiden Drehrichtungen kann
wiederum mittels der beschriebenen Umschalteinrichtungen erfolgen.
-
Um
die Druckverluste des Druckerzeugers und damit die zur Reinigung
der Speicherbehälter
benötigte
Energie zu minimieren, können
die Strahlrohre im Bereich des Flüssigkeitsaustritts unter einem Winkel α von ihrer
Zentrumsachse, wie in PATENTANSPRUCH 10 dargelegt, abgewinkelt werden. Durch
die Abwinkelung wird der Hebelarm für das Drehmoment zum Schwenken
der Einrichtung gegenüber
deren Drehachse vergrößert.
-
In
PATENTANSPRUCH 11 wird die Lage des Strahlrohres zur Drehachse der
Einrichtung durch die Umschalteinrichtung verändert. Diese vorteilhafte Ausführung ermöglicht es,
mit nur einem Strahlrohr den Hebelarm für das Drehmoment zum Schwenken der
Einrichtung in bezug auf deren Drehachse umzukehren. Während des
Umschaltvorganges werden die Anschluss-Stücke des Gehäuses für die Flüssigkeitszufuhr des Strahlrohres
selbsttätig
gereinigt und dadurch die Betriebssicherheit der Einrichtung erhöht. Die
Umschaltvorrichtung ist mit zwei Abdeckplatten versehen, welche
die jeweils nicht mit dem Strahlrohr verbundene Anschlussöffnung verschließen, so
dass der vollständige
Flüssigkeitsvolumenstrom
durch das Strahlrohr zur Beckenreinigung genutzt werden kann.
-
Der
PATENTANSPRUCH 12 beinhaltet ein Strahlrohr, welches über ein
Lager mit der Flüssigkeitszufuhrseite
verbunden ist. Durch die Lagerverbindung ist es möglich, das
Strahlrohr um seine Längsachse
zu drehen. Dadurch können
mit einer exzentrischen Verengung am Strömungsausgang des Strahlrohres
die Impulskräfte
so verändert
werden, dass sie einmal ein rechts- und ein anderes mal ein linksdrehendes
Moment zum Schwenken der Einrichtung erzeugen. Da keine beweg lichen
Teile bei der Umschaltung des Strahlrohres im Flüssigkeitsvolumenstrom vorhanden
sind, stellt diese vorteilhafte Ausführung eine hohe Sicherheit
gegen Ablagerungen von Feststoffen oder Grobstoffen innerhalb der Einrichtung
dar.
-
Die
Umschaltvorrichtung benötigt
jeweils am Ende eines Schwenkbereiches einen Impuls, um eine Umlenkung
des Flüssigkeitsvolumenstroms oder
des Strahlrohres oder der Strahlrohre zu ermöglichen. Dies kann nach PATENTANSPRUCH
13 auf mechanischem Wege, beispielsweise durch einen Anschlag mit
einer Schaltnocke, oder auf elektrischem Wege, beispielsweise durch
einen Hubmagneten, oder auf hydraulischem Wege, beispielsweise durch
einen Hydraulikstempel, oder durch deren Kombination geschehen.
Die Auswahl der einzusetzenden Umschaltvorrichtung hängt zum
einem von der Schwenkgeschwindigkeit der gesamten Einrichtung und
von der Feststoffbeladung der umgebenden Flüssigkeit ab. Bei kleinen Schwenkgeschwindigkeiten
und hohen Feststoffbeladungen stellt der mechanische Weg die betriebssicherste
Lösung
dar. In allen anderen Fällen
können
durch die elektrischen und hydraulischen Umschalteinrichtungen kürzere Schaltzyklen
und damit kleinere Schaltzeiten verwirklicht werden. Diese führen zu
einem schnelleren Umschalten zwischen den beiden Schwenkrichtungen.
-
In
PATENTANSPRUCH 14 wird die Umschalteinrichtung durch Ventile realisiert.
Der Vorteil dieser Ausführung
besteht darin, dass keine Anschläge
mehr für
die Umschaltung der Drehrichtung notwendig sind, sondern beispielsweise über eine Zeitsteuerung
die Ventile umgeschaltet werden können. Die Zeitsteuerung kann
variabel gestaltet und über
eine fernwirktechnische Anbindung von einer zentralen Stelle verändert werden.
Dadurch ist es möglich,
den Schwenkbereich der Einrichtung frei von etwa 0 bis 360° zu wählen.
-
Mit
dem in PATENTANSPRUCH 15 angegebenen Schwenkbereich von 0 bis 360 ° kann der Strahlreiniger
unabhängig
von der Speicherbehältergeometrie
eingesetzt werden. Für
Rundbecken ist ein Schwenkbereich von 360 ° erforderlich, um eine vollständige Reinigung
des Beckenbodens zu erzielen. Bei kleinen Rundbecken bis etwa 15
m Durchmesser und tangetialem Einlauf sowie bei Stauraumkanälen liegt
der erforderliche Schwenkbereich zwischen 0 bis 5 ° zur vollständigen Reinigung.
Werden die Strahlreiniger bei der Reinigung von Speicherbehältern für die Lebensmittelindustrie
eingesetzt, hier im besonderen für
die Fruchtsaftherstellung, haben diese Flüssigkeiten einen hohen Säure-, Phosphat- und
Nitrat-Gehalt. Diese Inhaltsstoffe haben eine hohe korrosive Wirkung
gegenüber
metallischen Werkstoffen, aus diesem Grund sollten alle flüssigkeitsberührenden
Teile der Reinigungs-Einrichtung, wie in PATENANSPRUCH 16 dargelegt,
aus Kunststoff gefertigt sein.
-
Werden
Schwenk-Strahlreiniger bei der Reinigung von Speicherbehältern für die kommunale
Abwasserreinigung eingesetzt, so ist wie in PATENTANSPRUCH 17 beschrieben,
eine Herstellung aller flüssigkeitsberührenden
Teile aus Edelstahl sinnvoll. Edelstahl hat gegenüber anderen
niedriglegierten Stählen
den Vorteil, dass die Materialstärken
bei gleicher Korrosionsfestigkeit geringer ausgeführt werden können und
dadurch ein niedrigeres Gewicht der Einrichtung erzielt wird. Aufgrund
dieser Kausalität
sind kleinere Drehmomente zum Schwenken notwendig und der apparative
Aufwand wird geringer, dadurch kann die Einrichtung kostengünstiger
hergestellt werden.
-
In
PATENTANSPRUCH 18 ist die Einrichtung zusätzlich mit einer Gaseintragsvorrichtung
versehen. Diese Kombination aus Gaseintrag und Reinigungs-Einrichtung
hat die Vorteile, dass durch die Verjüngung des inneren Hüllrohres
der statische Druckanteil verringert wird und dadurch eine selbsttätige Ansaugung
des Umgebungsgases erfolgt sowie durch den Gaseintrag die mittlere
Dichte des Flüssigkeitsmediums
verringert wird und so die Turbulenzfelder in den Speicherbehälter intensiviert
werden, welches zu einer besseren Resuspendierung der Feststoffe
und dadurch zu einer verbesserten Reinigung des Speicherbehälterbodens
führt.
Durch die einteilige Ausführung
des inneren Hüllrohres kann,
im Gegensatz zu zweiteiligen Hüllrohren,
durch die Geometrie der Durchbrechungen die Größe der Gasblasen beeinflusst
werden. Bei kleineren Gasblasen erhöht sich die Aufenthaltszeit
im Speicherbehälter
aufgrund der längeren
Koaleszenzzeit, so dass nicht nur die Turbulenzfelder vergrößert, sondern auch
eine größere Gaslöslichkeit
in der Flüssigkeit erzielt
wird. Diese verbesserte Gaslöslichkeit
kann bei Speicherbehältern
für kommunales
Abwasser beispielsweise für
die Belüftung
und damit für
den Abbau von organischen Substanzen im Abwasser genutzt werden.
Ein weiterer Vorteil des einteiligen inneren Hüllrohres besteht darin, dass
die selbsttätige
Gasansaugung über
den gesamten radialen Flüssigkeitsstrahl
erfolgt und dadurch die Dispergierung innerhalb des Flüssigkeitsvolumenstromes
verbessert wird. Durch diesen Effekt wird die Koaleszenz der Gasblasen
zusätzlich
behindert, welches im Gegensatz zu einem zweiteiligen Hüllrohr zu
zusätzlich verlängerten
Koaleszenzzeiten führt.
-
In
PATENTANSPRUCH 19 ist die Gaseintrageinrichtung in Kombination mit
der Reinigungs-Einrichtung vorteilhafterweise so ausgeführt worden, dass
unabhängig
von der Anzahl der Strahlrohre nur ein Gaseintragrohr benötigt wird.
Durch die vor den Strahlrohren angeordnete Umschalteinrichtung und die
Verschlussklappen der Strahlrohre werden die nicht durchströmten Strahlrohre
von der umgebenden Flüssigkeit
im Speicherbehälter
abgeschlossen. Dadurch kann kein Druckausgleich zwischen den nicht-durchströmten und
dem durchströmten
Gasrohr im Bereich des inneren Hüllrohres
stattfinden und die selbsttätige
Gasansaugung im Bereich des durchströmten Strahlrohres bleibt erhalten.
-
Im
folgenden wird die Erfindung anhand von zeichnerischen Darstellungen
erläutert.
Es zeigen:
-
1 Prinzipdarstellung der
Einrichtung, im weiteren als fremdenergiefreier Schwenk-Strahlreiniger
bezeichnet, mit Schwenkbereich und Anschlägen (Draufsicht /Schnitt)
-
2 Prinzipdarstellung eines
fremdenergiefreien Schwenk-Strahlreinigers angeflanscht an eine
Pumpe (Draufsicht / Seitenansicht)
-
3 Prinzipdarstellung eines
fremdenergiefreien Schwenk-Strahlreinigers angeflanscht an ein Standrohr
(Draufsicht / Seitenansicht)
-
4 Prinzipdarstellung eines
fremdenergiefreien Schwenk-Strahlreinigers in der Draufsicht mit
mechanischem Umschaltgestänge
-
5 Prinzipdarstellung eines
fremdenergiefreien Schwenk-Strahlreinigers mit zusätzlichen hydraulischen
Schwenkdüsen
(Draufsicht, Schnitte)
-
6 Prinzipdarstellung eines
fremdenergiefreien Schwenk-Strahlreinigers in der Draufsicht mit
abgewinkelter Strahlrohrverlängerung
-
7 Prinzipdarstellung eines
fremdenergiefreien Schwenk-Strahlreinigers mit einem kippenden Strahlrohr
(Draufsicht, Vorderansicht)
-
8 Prinzipdarstellung eines
fremdenergiefreien Schwenk-Strahlreinigers mit einem rotierenden
Strahlrohr (Draufsicht, Vorderansicht)
-
9 Prinzipdarstellung der
Steuerung der Umschalteinrichtung, hier als Lochblende ausgeführt, zur
Umschaltung der Schwenkrichtung (Teilschnitte)
-
10 Prinzipdarstellung eines
fremdenergiefreien Schwenk-Strahlreinigers in der Draufsicht mit
einer Umschaltvorrichtung, die aus zwei Ventilen zur Umschaltung
der Schwenkrichtung besteht
-
11 Prinzipdarstellung der
Umschaltvorrichtung, die als bewegliches Element eine Klappe zur
Umschaltung der Schwenkrichtung hat (Drauf- und Seitenansicht)
-
12 Prinzipdarstellung eines
fremdenergiefreien Schwenk-Strahlreinigers in der Draufsicht mit
Gaseintragsrohr für
jedes Strahlrohr
-
13 Prinzipdarstellung eines
fremdenergiefreien Schwenk-Strahlreinigers in der Draufsicht mit
einem gemeinsamen Gaseintragsrohr
-
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel
für die
in den Patentansprüchen
genannte Einrichtung, welche nachfolgend als fremdenergiefreier
Schwenk-Strahlreiniger bezeichnet wird. Die Flüssigkeitszufuhr 5 erfolgt
zentral z. B. über
ein Standrohr. Die Flüssigkeit wird
mit einer Pumpe durch das Gehäuse 4 der
Umschaltvorrichtung, hier eine Lochblende 3, auf das Strahlrohr 1 gedrückt. Das
zweite Strahlrohr 2 wird nicht mit der Flüssigkeit
durchströmt.
Der Schnitt zeigt deutlich die exzentrische Anordnung der Austrittsöffnung des
Strahlrohres, welches durch die Veränderung der Impulskräfte des
Wasserstrahls zu einem Drehmoment führt.
-
Die 2 zeigt die Anflanschung
der Strahlrohre 1 und 2 mit der Umschalteinrichtung,
hier eine Lochblende 3, an eine Pumpe 10, die
auf einem Drehkranz 11 befestigt ist. Durch die direkte
Anordnung der Pumpe auf dem Drehkranz entfallen zusätzliche
Halterungen und Gehäuse.
Der Drehkranz nimmt alle statischen und dynamischen Kräfte auf. Über seinen
Durchmesser, der bis zu den Strahlrohrenden ausgeführt werden
kann, können
die Kräfte auf
die eigentlichen Lagerteile minimiert werden.
-
Die 3 zeigt eine ähnliche
Anordnung wie 2, jedoch
mit einem Standrohr 12 als Halterung für die Schwenkeinheit. Der Drehkranz
ist mit seiner Ausführung
an die Aufnahme der Flüssigkeitszuleitung 14 und
die Flüssigkeitsumlenkung 13 angepasst.
In den höheren
unteren Kranzteil kann ein 90° Umlenkbogen
eingesetzt werden, dessen vertikale Achse zentrisch mit der Achse
des Standrohres ist. Eine Abdichtung zwischen dem Bogen und dem Standrohr
erfolgt nicht, so dass der untere Drehkranz sich mit Flüssigkeit
füllt und
so die Stabilität
erhöht sowie
die abrasivfreie Umlenkung des Flüssigkeitsstromes ermöglicht.
-
4 zeigt die Erfindung mit
nur einem Strahlrohr 18 und einem Umschaltgestänge 20,
welches über
Bolzen 22 mit der Lochblende 19, dem Strahlrohr 18 und
der Strahlrohrverlängerung 15 verbunden
ist. Für
die Umschaltung zwischen Lochblende und Strahlrohr-Verlängerung
sind Aussparungen 17 in dem Umschaltgestänge 20 vorgesehen.
Die Lochblende verschiebt, wenn sie auf einem Anschlag stößt, das
Gestänge über den
mittigen Bolzen 22, so dass die Strahlrohrverlängerung
die Position 16 einnimmt und dadurch die Drehrichtung umgekehrt
wurde.
-
Die 5 zeigt eine ähnliche
Anordnung wie die 4,
jedoch erfolgt die Umschaltung des Strahlrohres 23 durch
zwei Hilfsdüsen 26,
von denen nur jeweils eine durch die Lochblende 24 mit
Flüssigkeit durchströmt wird.
Aufgrund der geometrischen Abmessungen kann diese Anordnung bei
Flüssigkeiten mit
geringem Grobstoffgehalt eingesetzt werden.
-
Bei
kleinen Behältervolumina
und kurzen Strahlrohren kann das Drehmoment für den Schwenk-Strahlreiniger
durch eine abgewinkelte Strahlrohr-Ausführung wie in 6 gezeigt erhöht werden. Im Sinne einer kompakten
Bauweise sollten die Strahlrohre 28 und 29 vertikal
angeordnet werden, so dass die Abwinkelung nach den jeweiligen Erfordernissen
ausgeführt
werden kann.
-
In 7 hat das Flüssigkeitsverteilungsgehäuse 61 zwei
Strahlrohrabgänge.
Jedoch besitzt die Einrichtung nur ein Strahlrohr 60, das
zwischen den beiden Abgängen
durch einen Kippmechanismus 59 mit einer Kippachse 58 gewechselt
wird. Der Kippmechanismus ist mit zwei Platten 56 versehen,
die den Abgang des Gehäuses,
der nicht mit dem Strahlrohr verbunden ist, abschließen.
-
In 8 ist die Flüssigkeitszufuhr 69 mit
den Strahlrohr 67 über
ein Lager 63 verbunden. Die Seite der Flüssigkeitszufuhr
ist mit einem festen Anschlag 64 verbunden, der über das
Lager bis zum oberen Anschlag 65 am Strahlrohr reicht.
Das Strahlrohr weist eine exzentrische Verengung auf, die mit dem Strahlrohr
durch die Umschalthebel 66 um 180° gedreht werden kann. Der Drehvorgang
wird durch den unteren Anschlag 68 begrenzt, wobei nach
der Drehung das Strahlrohr die Position 62 erreicht hat.
-
Die 9 zeigt in der oberen Darstellung eine
mögliche
elektrische Steuerung 31 der Umschalteinrichtung bei Verwendung
einer Lochblende. Zu diesem Zweck sollte die Lochblende 32 beispielsweise
aus einem magnetischen Werkstoff ausgeführt werden, die durch die Elektromagneten 35 umgeschaltet
werden kann. 9 zeigt
in der mittleren Darstellung eine hydraulische Steuerung 37,
mit der über
Hydraulikleitungen 39 die beiden Kolben 39 zur Umschaltung
der Lochblende angesteuert werden. Die untere Darstellung in 9 zeigt eine mechanische
Steuerung, die aus zwei Anschlagpfosten 40 und jeweils
einer Anschlagnocke 41 mit Feder besteht. Während des
Schwenkvorgangs wird einer der beiden Anschlagnocken durch die Lochblende 32 berührt und
aufgrund der Trägheit
die Lochblende im Gehäuse 33 so
bewegt, dass das andere Strahlrohr mit Wasser durchströmt wird.
-
In 10 ist die Umschalteinrichtung
mit zwei Ventilen 42 dargestellt, die durch eine Steuerung 44 über einen
Zugmagneten 43 von links- auf rechts-schwenkend und umgekehrt
umgeschaltet werden.
-
In 11 besteht die Umschaltvorrichtung aus
einer vertikal beweglichen Klappe 54, die über die
Drehachse 51 mit einem außenliegenden Stößel 54 umgeschaltet
wird. Der Stößel wird
außen über die
Halterungen 55 geführt
und in seiner horizontalen Bewegungsrichtung fixiert. Der Stößel ist
mit zwei Leisten 53 verbunden, zwischen denen die Klappe geführt und
gleichzeitig der Verschiebeweg innerhalb der Klappe abgedichtet
wird.
-
Zur
Verbesserung der Resuspendierung zeigt die 12 eine mögliche Variante für einen selbsttätigen Gaseintrag
in den Flüssigkeitsstrom. Die
Variante besteht aus einem inneren Flüssigkeits-Hüllrohr 48, das mit
Durchbrechungen versehen ist. Das äußere Hüllrohr 46 ist direkt
mit dem Gasrohr 47 und dieses mit der Umgebungsatmosphäre verbunden.
Durch die statische Druckabsenkung im verjüngten Teil des inneren Hüllrohres 48 kann
durch das Gasrohr und das umgebende äußere Hüllrohr Gas in die Flüssigkeit
gedrückt
werden. Das innere Hüllrohr
wird, im Gegensatz zu dem Stand der Technik bei Schwenk-Strahlreinigern,
einteilig ausgeführt.
Diese Ausführung
und die Form der Durchbrechungen können dazu eingesetzt werden,
dass viele kleine Gasblasen in der Flüssigkeit dispergiert werden.
Dies ist besonders vorteilhaft, wenn nicht nur eine Reinigung eines
Behälters,
sondern auch bei längerem
Einstau des Behälters
eine Belüftung
der Flüssigkeit
erfolgen soll.
-
In 13 ist eine ähnliche
Ausführung
wie in 12 dargestellt,
jedoch wurden die Strahlrohre 48 zusätzlich mit Dichtungsklappen 49 versehen,
die über
einem Bolzen 50 drehbar gelagert sind. Beim Durchströmen eines
Strahlrohres öffnet
diese Klappe und durch das Gasrohr 47 kann Gas in die Flüssigkeit gepresst
werden. Das nicht durchströmte
Strahlrohr ist durch die Dichtungsklappe 49 und die Lochblende 3 von
der umgebenden Flüssigkeit
abgeschlossen. Dadurch kann kein Druckausgleich zwischen den beiden
Strahlrohren und dem Gasrohr stattfinden, so dass nur mit einem
Gasrohr eine Flüssigkeitseinpressung
in das durchströmte
Strahlrohr möglich
ist.
