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Bereich der Technik
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Die
technische Lösung
betrifft einen Gravitationsfilter für Abwasser, der eine Zufuhr
und Abfuhr des Abwassers aufweist, zwischen denen eine Filtrationsfläche fest
angeordnet ist, der eine Reinigungsanlage zugeordnet ist, die mit
mindestens einem Abstreichelement versehen ist.
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Stand der Technik
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Die
Gravitationsfilter für
Abwasser sind bekannte Vorrichtungen, in die das gefilterte Abwasser einfließt, das
durch eine Filtrationsfläche
hindurchströmt,
auf der die in der Flüssigkeit
enthaltenen Verunreinigungen gefangen werden. Die gefangenen Verunreinigungen
werden danach aus der Filtrationsfläche durch eine rotierende Reinigungsanlage
in einen Raum außerhalb
des Filters, z. B. in einen Behälter
usw., beseitigt. Die rotierende Reinigungsanlage weist Bürsten auf,
die sich auf einer Kreisbahn bewegen.
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Bei
den bekannten Gravitationsfiltern ist die Anwendung der Filtrationsfläche bekannt,
die durch ein Lochblech oder ein System der Kantenstäbe gebildet
wird, die gegenseitig durch Querstäbe in die Form eines Siebes
verbunden sind. Die genannten Filtrationsflächen sind in einen Bogen, bzw.
in die Oberfläche
eines Zylinders geformt und ihre Oberfläche wird in den geeigneten
Intervallen von den Bürsten
abgestrichen, die sich auf der Kreisbahn bewegen. Die Mitte der
Kreisbahn der Bürsten
stimmt mit der Mitte der Kreiskrümmung
der Filtrationsfläche überein.
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Der
Nachteil dieser Anordnung besteht in der Anwesenheit der Kanten
der Öffnungen
in der Filtrationsfläche,
die bei der Tätigkeit
der Bürsten
auf die Enden der Bürsten
als Schneidkanten wirken, wodurch die Lebensdauer der Bürsten erheblich
erniedrigt wird. Der weitere Nachteil des bisherigen Standes der
Technik besteht darin, dass in Bezug auf die Durchbiegung der Bürsten bei
ihrem Andrücken
zu der Filtrationsfläche
besonders bei kleinen Filtrationsöffnungen auch kleine Wirksamkeit
der Reinigung der Filtrationsfläche
auftritt. Der weitere Nachteil des bisherigen Standes der Technik
besteht darin, dass die Filtrationsöffnungen in der Filtrationsfläche durch keilförmige Verunreinigungen,
Sandkörner
usw. verstopft werden, die mittels der Reinigungsbürsten nicht
beseitigbar sind, die Reinigungsbürsten drücken im Gegensatz dazu oft
solche kleine Gegenstände
noch mehr in die Öffnungen,
wodurch sie sie ganz verstopfen, wodurch der Durchfluss der zu reinigenden
Flüssigkeit
durch den Filter mit allen negativen Folgen verringert wird, zu
denen die Zunahme des Spiegels vor dem Filter, Zunahme des Widerstandes
gegen die Strömung
der Flüssigkeit,
Rückgang
der Filtrationskapazität
usw. gehören,
wozu auch die Anwesenheit der scharfen Kanten der Filtrationsöffnungen,
die Änderung
der Richtung der Strömung
der zu filternden Flüssigkeit
um 90° und
große Kontraktion
der strömenden
Flüssigkeit
in den Filtrationsöffnungen
beitragen, insbesondere wenn die Filtrationsöffnungen kleine Abmessungen
aufweisen. Der weitere Nachteil des bisherigen Standes der Technik,
der vor allem bei der durch ein Stabsystem gebildeten Filtrationsfläche zum
Ausdruck kommt, besteht darin, dass sich an den Kanten der Filtrationsöffnungen
allmählich
Haare, Fasern und Textilien auffangen und ansammeln, die sich nur
sehr schwierig und in der Regel nur durch einen manuellen Eingriff
beseitigen lassen.
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Das
Ziel der technischen Lösung
besteht darin, die Nachteile des bisherigen Standes der Technik zu
beseitigen oder mindestens zu minimieren.
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Darlegung des Wesens der technischen
Lösung
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Das
Ziel der technischen Lösung
ist durch einen Gravitationsfilter erreicht, dessen Wesen darin besteht,
dass die Filtrationsfläche
durch ein System von nebeneinander angeordneten Stäben gebildet ist,
die mit ihrer Länge
in der Hauptrichtung der Abwasserströmung und in der Richtung der
Bewegung der drehbaren Reinigungsanlage orientiert sind, wobei die
Stäbe auf
ihren Enden an dem Wassereinfluss auf einem Rahmen des Filters gelagert
sind und auf ihrer übrigbleibenden
Länge frei
sind.
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Diese
Anordnung in der Kombination mit der übereinstimmenden Richtung der
Strömung
des gefilterten Wassers führt
zur Entstehung einer optimalen Form der Filtrationsfläche aus
der Sicht des hydrodynamischen Widerstandes. Das strömende Wasser
bei dem Durchfluss durch die Filtrationsfläche ändert nur wenig die Richtung
und die Filtrationsfläche
weist keine scharfen Kanten auf, die entweder die Kontraktion des
strömenden
Wassers, die mit der Entstehung der erheblichen Widerstände gegen
die Wasserströmung
verbunden ist, und/oder den großen
Verschleiß der
Bürsten
oder anderer Abstreichelemente verursachen würden, die sowohl auf der aufliegenden
Oberfläche
der Stäbe,
als auch zwischen den Stäben
in der Richtung ihrer Länge
zum freien Ende durchgehen. Das freie Ende der Stäbe der Filtrationsfläche verhindert
das allmähliche
Ansammeln der Haare, Fasern und Textilien und die Notwendigkeit
der manuellen Reinigung des Filters. Der weitere Vorteil dieser
Ausführung
besteht darin, dass die Lebensdauer der Abstreichelemente und der
Filtrationsfläche
ganz wesentlich erhöht
wird, wobei man die Filtrationsfläche während einer Drehung des Abstreichelementes
vollständig
reinigen kann, wobei infolge eines problemlosen Durchgangs des Abstreichelementes
auch durch den Raum zwischen den Filtrationsstäben alle Ansammlungen auf den
Seiten der jeweiligen Stäbe,
einschließlich
Fett und anderer Haftstoffe, sicher beseitigt werden. Dadurch wird
die maximale Filterdurchgängigkeit
während
der ganzen Lebensdauer aufrechterhalten. Der weitere Beitrag dieser
Anordnung besteht darin, dass die erforderliche Flächenausdehnung
der Filtrationsfläche
kleiner sein kann, weil die Filtrationsfläche durch das gefilterte Wasser
gut durchflussfähig
ist und ihre Durchflussfläche
sukzessive nicht verringert wird.
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Nach
den Ausführungsbeispielen
können
die Stäbe
direkt oder in einen Bogen, z. B. in einen Kreisbogen, gebogen sein,
wobei die den Stäben
zugeordnete Reinigungsanlage entweder durch eine Schubreinigungsanlage,
deren Abstreichelement sich in einer Ebene und in der Richtung der
Länge der
Stäbe bewegt,
oder durch eine drehbare Reinigungsanlage gebildet werden kann,
deren Abstreichelement sich auf einer Kreislinie bewegt, die das
System der Stäbe schneidet
und die freien Enden der Stäbe
innerhalb dieser Kreislinie liegen.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführung
sind die Stäbe
in der Länge
von 15 bis 40 mm von ihren Enden am Abwassereinfluss um den Winkel
von 60° bis 110° in der Richtung
nach außen
gebogen und sind mit diesen Enden in einem Querträger gelagert,
der auf dem Rahmen des Filters gelagert ist.
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Die
Stäbe weisen
entweder einen abgerundeten Querschnitt (d. h. z. B. kreisförmig oder
oval usw.) oder einen kantigen Querschnitt auf.
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Übersicht der Abbildungen auf
der Zeichnung
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Die
technische Lösung
ist schematisch auf der Zeichnung dargestellt, wo es zeigen:
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1 Seitenansicht
der Anordnung des Gravitationsfilters
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und 2 Querschnitt
des Systems der Filtrationsstäbe 1 aus 1.
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Ausführungsbeispiele der technischen
Lösung
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Die
technische Lösung
wird anhand des Ausführungsbeispieles
des Gravitationsfilters für
Abwasser mit der rotierenden Reinigungsanlage beschrieben.
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Der
Gravitationsfilter weist eine Verteilungskammer 20 auf,
in die die Zuleitung des verunreinigten Wassers zur Filtration mündet, und
zwar entweder als eine direkte Rohrleitung 18, oder als
eine strichpunktiert dargestellte Seitenrohrleitung 19.
An die Verteilungskammer 20 schließt eine Filtrationsfläche an,
die durch das System der nebeneinander in gegenseitigen Abständen angeordneten
Stäbe 1 gebildet
wird, die mit ihrer Länge
in der Hauptrichtung der Strömung
des gefilterten Wassers angeordnet sind, und die in der vorteilhaften
Ausführung
einen abgerundeten, z. B. kreisförmigen
oder ovalen Querschnitt aufweisen, wie es auf 2 dargestellt
ist. In der nicht dargestellten Ausführung weisen die Stäbe 1 eine
andere Form des Querschnittes, z. B. eine quadratförmige, rechteckige
und trapezförmige
Form usw., auf und das jedoch für
den Preis der Verschlechterung der Durchflusskapazität des Filters.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Stäbe 1 in
einen Kreisbogen gebogen und die Filtrationsfläche ist durchgebogen. In dem
nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Stäbe 1 direkt
und die Filtrationsfläche
ist eben. Das System der Stäbe 1 weist
in seinem Wesen eine Kammanordnung auf.
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Die
Stäbe 1 sind
mit ihrem Ende auf der Seite an der Verteilungskammer 20 auf
dem Rahmen 3 des Filters gelagert, z. B. sind sie in einem
Querträger 2 gelagert,
der auf dem Rahmen 3 des Filters unlösbar oder lösbar gelagert ist. Die Stäbe 1 sind
auf ihrer Restlänge
ganz frei, sie sind mitnichten an dem Rahmen des Filters befestigt,
sie sind untereinander mitnichten verkoppelt, also die anderen Enden
der Stäbe 1 sind
frei. Es ist vorteilhaft, wenn die freien Enden der Stäbe 1 in
der vertikalen Richtung über der
Ebene ihrer im Rahmen 3 gelagerten Enden situiert sind,
es ist jedoch nicht unerlässlich.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die Stäbe 1 zur
Lagerung im Rahmen 3 des Filters in der Richtung nach außen gebogen
und sind mit diesem gebogenen Teil in dem Rahmen gelagert. Die Länge des
gebogenen Teils ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 15 bis 40 mm
von den Enden der Stäbe 1 und
die Stäbe 1 sind
um den Winkel 60° bis
110° gebogen,
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind sie um den Winkel von ca. 90° gebogen.
Hinter der Stelle dieser Biegung in der Richtung zu den freien Enden
der Stäbe 1 sind
die Stäbe 1 auf
ihrer Länge
in die Form der Kreislinie zum Abstreichen mittels der weiter beschriebenen
rotierenden Reinigungsanlage durchgebogen. In dem nicht dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind die Stäbe 1 hinter
der Stelle ihrer Lagerung auf dem Rahmen 3 des Filters
ohne die Biegung vorgenommen und die Stäbe 1 sind so nur fließend in
der Form der Kreislinie durchgebogen.
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Neben
der Verteilungskammer 20 ist unter der Ebene der Stäbe 1 eine
Abfuhrkammer 21 des gefilterten Wassers angeordnet, aus
der die nicht dargestellte Abführungsleitung
des gefilterten Wassers mündet.
Der unteren Seite der freien Enden der Stäbe 1 des Systems der
Stäbe 1 liegt
flexibel ein elastisches Querelement 15 an, an das in der
Richtung nach unten ein Schlupf 16 der gefangenen Verunreinigungen
anschließt,
der mit seinem Ende über einem
Sammelbehälter 17 der
gefangenen Verunreinigungen, z. B. über einer Mülltonne oder über einem geeigneten
Förderer
usw., angeordnet ist. In dem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Filter ohne elastisches Querelement 15 ausgeführt.
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Über der
Filtrationsfläche
ist in dem Rahmen des Filters eine rotierende Reinigungsanlage gelagert,
die die Abstreichelemente 4, z. B. Bürsten oder elastische Blätter mit
der direkten oder verzahnten Stirnkante, aufweist, die auf der drehbaren
Welle 5 mit der Mitte 6 der Drehung gelagert ist.
Die Welle 5 ist mit dem nicht dargestellten Antrieb verkoppelt,
der entweder dauerhaft oder diskontinuierlich ist, oder auf geeignete
Weise (z. B. laut der Höhe
des Wassers in der Verteilungskammer) durch eine geeignete nicht
dargestellte Steuereinrichtung gesteuert wird. Die Abstreichelemente 4 bewegen
sich auf einer Kreisbahn und bei jedem Durchgang um die Stäbe 1 herum
streichen sie nicht nur den zugewandten Teil der Oberfläche der
Stäbe 1,
sondern auch die Oberflächen
der Stäbe 1 zwischen
den Stäben 1 ab.
Die Abstreichelemente 4 greifen vorteilhaft bis zum Raum
zwischen die Stäbe 1 ein
und durchgehen vorteilhaft über
die freien Enden der Stäbe 1,
was allerdings nicht eine unerlässliche
Bedingung ist, aber es verbessert den Prozess der Reinigung der
Filtrationsfläche
von den gefangenen Verunreinigungen.
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Auf 1 sind
zwei Varianten der Ausführung
der rotierenden Reinigungsanlage dargestellt. In der oberen Hälfte von 1 ist
solche Variante dargestellt, in der der Arm 7 sowohl mit
der Welle 5 als auch mit dem Abstreichelement 4 fest
verbunden ist. In der unteren Hälfte
von 1 ist solche Variante dargestellt, in der der
Arm mit dem Abstreichelement 4 durch zwei Teile 8 und 9 gebildet
wird, die gegenseitig durch ein Drehgelenk 10 verbunden
sind und durch eine Feder 11 an den Anschlag 12 angedrückt werden.
Die Ausführung
der rotierenden Reinigungsanlage mit den schwenkbaren abgefederten
Teilen 8, 9 ist in solchen Situationen vorteilhaft,
wenn es die Möglichkeit
gibt, dass vor allem am Anfang der Filtrationsfläche an der Verteilungskammer 20 ein
größerer zäher Gegenstand
aufgefangen wird, der die Filtrationsfläche oder andere Filterteile
beschädigen könnte. In
solchem Fall klappt sich der Teil 9 um das Gelenk 10 herum
und es kommt zu keiner Beschädigung
der Filtrationsvorrichtung. Es kommt jedoch dazu, dass die aufgefangene
Verunreinigung durch den Druck des zu reinigenden Wassers in der
Richtung zu den freien Enden der Stäbe 1 verschoben wird
und in den Sammelbehälter 17 fällt.
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Der
rotierenden Reinigungsanlage ist weiter ein Hilfsarm 13 zugeordnet,
der in dem Rahmen des Filters drehbar gelagert ist, wobei er mit
seinem Teil auf den Aufschlag 14 aufliegt und auf seinem
Ende das längliche
elastische Element aufweist, das die durchgehenden Abstreichelemente 4 von
den gefangenen Verunreinigungen reinigt und die Verunreinigungen
auf den Schlupf 16 und weiter in den Sammelbehälter 17 oder
Förderer
zusammenscharrt.
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In
dem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Reinigungsanlage durch eine Schubreinigungsanlage gebildet,
deren Abstreichelemente 4 beim Abstreichen der Stäbe 1 eine
im Grunde genommen geradlinige Bewegung ausüben, z. B. auf der zwischen
dem Paar der Kettenräder
gespannten Kettenbahn usw. In dem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Reinigungsanlage auf eine andere vorteilhafte Weise gebildet,
wobei die konkrete Konstruktion bei der Kenntnis der hier ausdrücklich beschriebenen
Lösungen
in der Ebene der bloßen
fachlichen Fertigkeit liegt.
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Der
Filter laut der technischen Lösung
arbeitet so, dass das verunreinigte Wasser durch die Rohrleitung 18 oder 19 in
die Verteilungskammer 20 und weiter auf die Stäbe 1 in
die Abfuhrkammer 21 und weiter entweder in die Abfuhrrohrleitung
oder in den Kanal hineinläuft.
Die im Wasser enthaltenen Verunreinigungen werden von der Filtrationsfläche aufgefangen
und durch den Wasserdruck in der Richtung des strömenden Wassers
und der Längsrichtung
der Stäbe 1 verschoben,
wodurch die Filterkapazität
erhöht,
der Reinigungsbedarf erniedrigt und weiter die Lebensdauer der Abstreichelemente 4 erhöht werden.
Nach einer gewissen Zeit, wenn es zum Auffangen einer größeren Menge
der Verunreinigungen auf den Stäben 1 kommt,
steigt der Spiegel des zufließenden
Wassers bis zur Ebene einer nicht dargestellten Spiegelsonde, die
die Drehung der Abstreichelemente 4 in dem angedeuteten
Sinne auf 1 betätigt.
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Die
Abstreichelemente 4 greifen am Anfang der Stäbe 1 der
Filtrationsfläche
an der Verteilungskammer 20 in die Spalten zwischen den
Stäben 1 ein und
bewegen sich in der Richtung zu den freien Enden der Stäbe 1,
wodurch sie fortlaufend alle Verunreinigungen von den Stäben 1 beseitigen,
worauf die Verunreinigungen mittels des Armes 13 in den
Sammelbehälter 17 oder
auf den Förderer
zusammengeschoben werden. Das elastische Querelement 15 verhindert
dabei einen zufälligen
Durchfall der nicht haftenden Verunreinigungen in die Abfuhrkammer 21.
Mittels des Durchfahrens der Abstreichelemente 4 bis zum
Ende der Stäbe 1 werden
die Filtrationsspalten zwischen den Stäben 1 gereinigt, der
Wasserspiegel in der Verteilungskammer 20 sinkt und die Spiegelsonde
stoppt die Tätigkeit
der rotierenden Reinigungsanlage am besten in der waagrechten Lage
so, damit das zufließende
Wasser durch die Filtrationsfläche
frei strömen
kann. Die rotierende Reinigungsanlage kann auch laut anderer Logik
gesteuert werden, sie kann beispielsweise im dauerhaften Betrieb
sein, sie kann in verschiedenen Zeitabständen der Tages- und Nachtzeit
geschaltet werden usw.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
Vorrichtung laut der technischen Lösung findet hauptsächlich als
das Rechen zur Abtrennung der Verunreinigungen in dem zufließenden Gemeindeabwasser
und in den nächsten
Gebieten Anwendung, wo die vorteilhaften Filtrationswirkungen der jeweiligen
Vorrichtung ausgenutzt werden.
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- 1
- Stab
- 2
- Querträger
- 3
- Filterrahmen
- 4
- Abstreichelement
- 5
- Drehwelle
- 6
- Mitte
der Drehung der Drehwelle
- 7
- Arm
- 8
- Teil
des Armes
- 9
- Teil
des Armes
- 10
- Drehgelenk
- 11
- Feder
- 12
- Anschlag
- 13
- Hilfsarm
- 14
- Anschlag
- 15
- flexibles
Querelement
- 16
- Schlupf
der aufgefangenen Verunreinigungen
- 17
- Sammelbehälter der
aufgefangenen Verunreinigungen
- 18
- direkte
Rohrleitung
- 19
- Seitenrohrleitung
- 20
- Verteilungskammer
- 21
- Abfuhrkammer
des gefilterten Wassers
- 22
- aufgefangene
Verunreinigungen