DE202022100233U1 - Impeller for an aerator - Google Patents
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Abstract
Laufrad (1) umfassend:
ein rotations-symmetrisches Gehäuse (10) mit einem Einlauf (12) und einem Auslauf (14),
einem Dorn (20) der sich vom Auslauf (14) in Richtung Einlauf (12) axial und zentral in Bezug auf das Gehäuse (10) erstreckt, wobei der Dorn ferner einen Verbindungsbereich (52) aufweist, an dem eine rotierende Welle (50) an dem Dorn (20) verbindbar ist;
eine Vielzahl von Schaufeln (22a, 22b, 22c), die an den Dorn (20) und am Gehäuse (10) befestigt sind, wobei die Vielzahl der Schaufeln (22a, 22b, 22c) so ausgerichtet sind, dass jeweils zwei benachbarte Schaufeln (22a, 22b) der Vielzahl von Schaufeln (22a, 22b, 22c) zusammen mit dem Dorn (29) und dem Gehäuse (10) ein Kanal (32a, 32b, 32c) bilden,
wobei jeder Kanal (32a, 32b, 32c) dem Einlauf zugewandt eine Eintrittsöffnung aufweist und dem Auslauf zugewandt eine Austrittsöffnung (36a, 36b, 36c) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass
jeder Kanal sich in Richtung des Auslaufs (14) ausweitet, so dass die gesamte Austrittfläche aller Austrittsöffnungen (36a, 36b, 36c) größer ist als die Eintrittsfläche aller Eintrittsöffnungen.
Impeller (1) comprising:
a rotationally symmetrical housing (10) with an inlet (12) and an outlet (14),
a mandrel (20) extending from the outlet (14) towards the inlet (12) axially and centrally with respect to the housing (10), the mandrel further having a connection area (52) on which a rotating shaft (50) connectable to the mandrel (20);
a plurality of vanes (22a, 22b, 22c) attached to the mandrel (20) and to the casing (10), the plurality of vanes (22a, 22b, 22c) being aligned such that any two adjacent vanes ( 22a, 22b) of the plurality of blades (22a, 22b, 22c) together with the mandrel (29) and the housing (10) form a channel (32a, 32b, 32c),
each channel (32a, 32b, 32c) having an inlet opening facing the inlet and an outlet opening (36a, 36b, 36c) facing the outlet; characterized in that
each channel widens in the direction of the outlet (14), so that the total exit area of all exit openings (36a, 36b, 36c) is larger than the entry area of all entry openings.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laufrad für einen Aerator und insbesondere ein Laufrad zur Verwendung in einem Aerator für die Bewegung, Belüftung und Versorgung von flüssigen Medien mit Gasen, Flüssigkeiten oder Pulver.The present invention relates to an impeller for an aerator and in particular to an impeller for use in an aerator for the agitation, aeration and supply of liquid media with gases, liquids or powders.
Ein System, in welchem Gas in eine Flüssigkeit transferiert wird, wird generell als Belüftungssystem oder Aerator bezeichnet.A system in which gas is transferred into a liquid is generally referred to as an aeration system or aerator.
Dem Begasen oder Belüften von Flüssigkeiten kommt in der Chemie, Industrie und Biotechnologie, wie z.B. in der Fischzucht oder in Kläranlagen, eine besondere Bedeutung zu. Das Ziel ist hierbei eine möglichst homogene Vermischung von Gas und Flüssigkeit zu erreichen.The gassing or aeration of liquids is of particular importance in chemistry, industry and biotechnology, e.g. in fish farming or in sewage treatment plants. The aim here is to achieve the most homogeneous possible mixing of gas and liquid.
Bei der Fischzucht zum Beispiel wird die Zufuhr von Sauerstoff gegen die Bildung von Krankheiten eingesetzt. Das Belüften von Trinkwasser ist auch ein beispielhaftes Anwendungsgebiet, in dem ein erhöhtes Sauerstoffgehalt von Trinkwasser angestrebt wird.In fish farming, for example, the supply of oxygen is used to prevent the development of diseases. The aeration of drinking water is also an example of an application in which an increased oxygen content of drinking water is sought.
Die Belüftung selbst erfolgt meistens mittels in Rotation versetzten Rührsystemen, die je nach Anwendung, mit verschiedenen Rührorganen versehen werden und mittels eines Motors, insbesondere mittels eines Elektromotors, angetrieben werden.The aeration itself usually takes place by means of stirring systems which are set in rotation and which, depending on the application, are provided with different stirring elements and are driven by a motor, in particular by means of an electric motor.
Bei den Rührorganen handelt es sich zum Beispiel um Umwälzräder, Laufräder mit Scheiben-, groß- bzw. kleinblättrigen Rotorblättern und/oder Schrägblättern.The stirring elements are, for example, circulating wheels, impellers with disk, large or small-bladed rotor blades and/or inclined blades.
Solche Systeme basieren im Wesentlichen auf dem Verdrängungsprinzip, d.h. die Flüssigkeit wird im Wesentlichen verdrängt, um somit Turbulenzen zu verursachen und beispielsweise Sauerstoff in die Flüssigkeit zu mischen.Such systems are essentially based on the displacement principle, i.e. the liquid is essentially displaced in order to thus cause turbulence and, for example, mix oxygen into the liquid.
Alternativ wird Luft und/oder spezielle Gase außerhalb der Wasseroberfläche angesaugt und Unterwasser wieder freigesetzt. Hierbei kann eine Einbringung von Gasen mittels eines einfachen Luftansaugrohres erfolgen, dessen Einlass sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels und dessen Austritt sich unterhalb der Wasseroberfläche befindet.Alternatively, air and/or special gases are sucked in from outside the water surface and released again underwater. In this case, gases can be introduced by means of a simple air intake pipe, the inlet of which is above the liquid level and the outlet of which is below the water surface.
Solche Systeme weisen einen hohen Energieaufwand auf, denn Systeme basierend auf dem Verdrängungssystem benötigen zum Beispiel einen erhöhten Energieaufwand, um den Widerstand der Flüssigkeit zu überwinden. Dies wird insbesondere oft in Kläranlagen als Problem angesehen. Das Luftansaugprinzip benötigt hingegen Pumpen und Motoren, welche die Komplexität des Systems sowie dessen Energieverbrauch deutlich erhöhen.Such systems have a high expenditure of energy, because systems based on the displacement system require, for example, an increased expenditure of energy in order to overcome the resistance of the liquid. This is often seen as a problem in sewage treatment plants in particular. The air intake principle, on the other hand, requires pumps and motors, which significantly increase the complexity of the system and its energy consumption.
Ferner ist die Handhabung bei der Wartung der Systeme des Stands der Technik meist schwierig, da für den Antrieb der herkömmlichen Rührsysteme meist leistungsfähigere und damit schwere Elektromotoren notwendig sind.Furthermore, the maintenance of the systems of the prior art is usually difficult to handle, since more powerful and therefore heavy electric motors are usually required to drive the conventional stirring systems.
Die Stand der Technik Vorrichtungen weisen entsprechend viele Nachteile auf.The prior art devices accordingly have many disadvantages.
Es ist somit Ziel der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die Nachteile des Stands der Technik zumindest teilweise lösen. Ziel der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zu entwickeln, welche Gase effizient, d.h. mit geringem Energieverbrauch und CO2 Ausstoß in flüssige Medien (z.B. Wasser) einbringt, diese Medien bewegt und belüftet.It is therefore the aim of the present invention to provide a device which at least partially solves the disadvantages of the prior art. The aim of the present invention is also to develop a device which introduces gases into liquid media (e.g. water) efficiently, i.e. with low energy consumption and CO2 emissions, and moves and aerates these media.
Eine solche Vorrichtung wird mittels eines Laufrads und/oder eines Aerators, umfassend das Laufrad, gemäß den unabhängigen Ansprüchen, bereitgestellt. Ausführungsformen sind Teil der Unteransprüche.Such a device is provided by means of an impeller and/or an aerator comprising the impeller according to the independent claims. Embodiments are part of the dependent claims.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Laufrad bereitgestellt, welches folgendes umfasst:
- ein rotations-symmetrisches Gehäuse mit einem Einlauf und einem Auslauf; ein Dorn, der sich vom Auslauf in Richtung Einlauf axial und zentral in Bezug auf das Gehäuse erstreckt, wobei der Dorn ferner einen Verbindungsbereich aufweist, an dem eine rotierende Welle an den Dorn verbindbar ist.
- a rotationally symmetrical housing with an inlet and an outlet; a mandrel extending from the outlet toward the inlet axially and centrally of the housing, the mandrel further having a connection portion at which a rotating shaft is connectable to the mandrel.
Ferner umfasst das Laufrad eine Vielzahl von Schaufeln, die an dem Dorn und am Gehäuse befestigt sind, wobei die mehreren Schaufeln so ausgerichtet sind, dass jeweils zwei benachbarte Schaufeln der Vielzahl von Schaufeln zusammen mit dem Dorn und dem Gehäuse ein Kanal bilden. Jeder Kanal weist dabei dem Einlauf zugewandt eine Eintrittsöffnung und dem Auslauf zugewandt eine Austrittsöffnung auf.The impeller further includes a plurality of blades attached to the mandrel and the casing, the plurality of blades being aligned such that any two adjacent blades of the plurality of blades form a channel together with the mandrel and the casing. Each channel has an inlet opening facing the inlet and an outlet opening facing the outlet.
Das Laufrad ist dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder Kanal in Richtung des Auslaufs ausweitet, so dass die gesamte Austrittfläche aller Austrittsöffnungen größer ist als die Eintrittsfläche aller Eintrittsöffnungen.The impeller is characterized in that each channel widens towards the outlet such that the total exit area of all exit openings is larger than the entry area of all inlet openings.
Bei der Erfindung handelt es sich um ein Laufrad, d.h. ein rotierendes System, welches unter Wasser mittels einer Antriebskraft bewegt werden kann und einen Wirbeltrichter erzeugt. Für den Betrieb des Laufrads ist der Winkel zwischen Wasserspiegel und Achse des Laufrads variabel und das Laufrad funktioniert auch dann noch, wenn es schräg angeströmt wird.The invention is an impeller, i.e. a rotating system which can be moved under water by means of a driving force and creates a vortex funnel. For the operation of the impeller, the angle between the water level and the axis of the impeller is variable and the impeller still works when the flow is at an angle.
Das Laufrad befindet sich im Einsatz unter dem Flüssigkeitsspiegel. Der Abstand zur Oberfläche des Wasserspiegels muss derart gewählt werden, dass ein Wirbel entstehen kann.The impeller is below the liquid level when in use. The distance to the surface of the water level must be selected in such a way that a vortex can arise.
Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Laufrads ist rotations-symmetrisch und weist einen Einlauf und einen Auslauf auf. Das Laufrad weist ferner einen Dorn auf, der sich zentral in Bezug aufs Gehäuse vom Auslauf in Richtung Einlauf des Laufrads erstreckt.The housing of the impeller according to the invention is rotationally symmetrical and has an inlet and an outlet. The impeller also has a mandrel extending centrally with respect to the housing from the outlet towards the inlet of the impeller.
Der Dorn weist ferner einen Verbindungsbereich auf. An den Verbindungsbereich des Dorns kann eine rotierende Welle verbunden werden, welche mittels eines Antriebs das Laufrad in Rotation versetzt. DerVerbindungsbereich kann gemäß einer Ausführungsform entweder am Einlauf oder am Auslauf des Laufrads angeordnet sein.The mandrel also has a connection area. A rotating shaft can be connected to the connection area of the mandrel, which rotates the impeller by means of a drive. According to one embodiment, the connection area can be arranged either at the inlet or at the outlet of the impeller.
Die lösbare Verbindung des Laufrads an einer Welle im Verbindungsbereich ermöglicht das Einsetzen des Laufrads auf schon existierenden Wellen des Stands der Technik, wodurch alte ineffiziente Systeme durch das erfindungsgemäße vorteilhafte Laufrad ersetzt werden können.The detachable connection of the impeller to a shaft in the connection area enables the impeller to be used on existing prior art shafts, whereby old inefficient systems can be replaced by the advantageous impeller according to the invention.
Im Gehäuse sind eine Vielzahl von Schaufeln an den Dorn befestigt. Gemäß einer Ausführungsform sind die Schaufeln kranzförmig an dem Dorn befestigt.A plurality of vanes are attached to the mandrel in the housing. In one embodiment, the vanes are annularly attached to the mandrel.
Die Schaufeln sind auch am Gehäuse befestigt, so dass zwei benachbarte Schaufeln zusammen mit dem Dorn und dem Gehäuse einen Kanal bilden, durch den Flüssigkeit strömen kann. Jeder Kanal weist eine Eintrittsöffnung auf, welche dem Einlauf zugewandt ist. An der im Wesentlichen entgegengesetzten Seite, dem Auslauf zugewandt, weist jeder Kanal eine Austrittsöffnung auf.The vanes are also attached to the casing so that two adjacent vanes together with the mandrel and casing form a channel through which liquid can flow. Each channel has an entry opening facing the inlet. On the essentially opposite side, facing the outlet, each channel has an outlet opening.
Erfindungsgemäß weitet sich jeder Kanal in Richtung des Auslaufs aus. Die gesamte Austrittfläche aller Austrittsöffnungen ist somit größer als die Eintrittsfläche aller Eintrittsöffnungen. Jeder Kanal weitet sich in Strömungsrichtung aus (d.h. kleiner Einlass und großer Auslass).According to the invention, each channel widens in the direction of the outlet. The total exit area of all exit openings is therefore larger than the entry area of all entry openings. Each channel widens in the direction of flow (i.e. small inlet and large outlet).
Entsprechend ist die Anzahl der Kanäle in einem erfindungsgemäßen Laufrad, gleich mit der Anzahl der Schaufeln. Die Anzahl der Schaufeln kann entsprechend dem Einsatzgebiet des Laufrads variieren.Correspondingly, the number of channels in an impeller according to the invention is equal to the number of blades. The number of blades can vary according to the application of the impeller.
Somit wird beim Versetzen des Laufrads in eine Rotationsbewegung ein Unterdruck im Kanal und insbesondere im Einlass des Kanals erzeugt, wobei die Flüssigkeit durch den Einlass gesogen und aus dem Auslauf ausgeschieden wird.Thus, when the impeller is set in rotation, a negative pressure is created in the duct and in particular in the inlet of the duct, the liquid being drawn through the inlet and expelled from the outlet.
Insbesondere wird durch diese Beschleunigung ein Sog erzeugt und es entsteht eine Wirbeltrombe vergleichbar mit den turbulenten Wirbeln in der Natur. Dabei wird die Mischung von Gas und Flüssigkeit in axialer Richtung von der Oberfläche der Flüssigkeit nach unten angesaugt und, mit einem wesentlichen Unterschied zu den marktüblichen Geräten, in axialer Richtung nach unten ausgeblasen.In particular, a suction is generated by this acceleration and a vortex vortex is created, comparable to the turbulent vortices in nature. The mixture of gas and liquid is sucked in from the surface of the liquid downwards in the axial direction and blown out in the axial direction downwards, with a significant difference to the commercially available devices.
Beim Rotieren des Laufrads wird eine Wirbeltrombe mit einer stark turbulenten Grenzschicht zwischen Wirbel und Flüssigkeit erzeugt. In dem sich von oben nach unten hin immer schneller drehenden Wirbel entsteht (nach Bernoulli) dabei ein Sog nach unten.When the impeller rotates, a vortex vortex is created with a highly turbulent boundary layer between the vortex and the liquid. In the vortex turning faster and faster from top to bottom (according to Bernoulli) there is a downward suction.
An dieser turbulenten Grenzschicht entstehen, bedingt durch die Interaktion zwischen Luft- bzw. Gas und Flüssigkeit, jeweilige Strömungen, welche die Flüssigkeit an der Grenzschicht in einem Winkel von ca. 30 -35 Grad nach unten leiten.Due to the interaction between air or gas and liquid, currents arise at this turbulent boundary layer, which direct the liquid downwards at the boundary layer at an angle of approx. 30 -35 degrees.
Oberhalb des Laufrads vermischen sich in der Wirbeltrombe Luft bzw. Gase bereits mit der Flüssigkeit. In dem Laufrad selbst wird diese Vermischung intensiviert. Mittels der in großen Zahlen durch das und in dem Laufrad generierten feinen Luft- bzw. Gasbläschen wird die Vermischung zwischen Luft- bzw. Gas und Flüssigkeit noch stärker gesteigert. Im idealen Fall bis zu einem vollständigen Sättigungsgrad der Flüssigkeit.Above the impeller, air or gases mix with the liquid in the vortex vortex. This mixing is intensified in the impeller itself. The mixing of air or gas and liquid is increased even more by means of the fine air or gas bubbles generated in large numbers by and in the impeller. In the ideal case, up to a complete saturation level of the liquid.
Die Menge der eingesaugten Luft sowie die Größe des entstehenden Wirbels ist abhängig von der Größe des Laufrads, der Drehzahl, der Viskosität der Flüssigkeit usw. sowie der Position und dem Abstand zur Wasseroberfläche.The amount of air sucked in and the size of the resulting vortex depends on the size of the impeller, the speed, the viscosity of the liquid, etc., as well as the position and distance to the water surface.
Durch diese Verwirbelung mittels des in Rotation versetzten erfindungsgemäßen Laufrads ergibt sich somit eine große Belüftungsfähigkeit und homogene Einbringung von Gasen oder Pulvern. This turbulence by means of the impeller according to the invention, which is set in rotation, results in a high ventilation capability and homogeneous introduction of gases or powders.
Der Wirkungsgrad des Einlaufes des Laufrads wird durch die Größe der Fangfläche des Laufrads, die Größe der Halsfläche des Laufrads, die Größe der Gesamtfangfläche und/oder die Größe der Halsflächen zwischen den Schaufeln des Laufrads, bestimmt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Einlauf Einlauflippen auf. Die hydro-/aerodynamische Formgebung der Einlauflippe und des Gehäuses des Laufrads haben entsprechend auch einen Effekt auf den Wirkungsgrad des Einlaufs.The run-in efficiency of the impeller is determined by the size of the impeller's catch area, the size of the impeller's throat area, the size of the total catch area, and/or the size of the throat areas between the blades of the impeller. According to a further embodiment, the inlet has inlet lips. The hydro-/aerodynamic shape of the inlet lip and the impeller housing also have an effect on the efficiency of the inlet.
Dabei ist die Fangfläche, die Fläche des Einlaufes innerhalb der Staulinie der Einlauflippen des Laufrads. Die Halsfläche ist die Fläche mit der kleinsten Querschnittsfläche zwischen den Einlauflippen.The catch area is the area of the inlet within the damming line of the inlet lips of the impeller. The throat area is the area with the smallest cross-sectional area between the inlet lips.
Dabei kann es gemäß einer weiteren Ausführungsform vorteilhaft sein die Fangfläche des Laufrads kleiner als die Gesamtfangfläche zwischen den Schaufeln des Laufrads des Einlaufes zu gestalten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Halsfläche des Einlaufes des Laufrads kleiner oder gleich wie die Fangfläche des Laufrads.According to a further embodiment, it can be advantageous to design the catch surface of the impeller to be smaller than the total catch surface between the blades of the impeller of the inlet. According to a further embodiment, the throat area of the inlet of the impeller is smaller than or equal to the catch area of the impeller.
Gleichzeitig ist gemäß einer weiteren Ausführungsform die Halsfläche des Laufrads gleich oder kleiner als die Gesamteinlauffläche zwischen allen Schaufeln des Laufrads.At the same time, according to a further embodiment, the throat area of the impeller is equal to or smaller than the total inlet area between all blades of the impeller.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der gesamte Querschnittsverlauf vom Einlauf des Laufrads bis zur Austrittsfläche aller Schaufeln einen möglichst stetigen und glatten Verlauf auf.According to a further embodiment, the entire course of the cross section from the inlet of the impeller to the outlet surface of all blades has a course which is as constant and smooth as possible.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Winkel der Schaufeln bezüglich des Gehäuses fest oder verstellbar sein.According to an embodiment of the present invention, the angle of the vanes with respect to the casing can be fixed or adjustable.
Die doppelgekrümmte und glatte Oberfläche, Anordnung und Anstellwinkel der Schaufeln bewirken eine axiale Durchströmung des Laufrads mit einem geringen Widerstand. Die exakte hydro-/aerodynamische Formgebung der Einlauflippe und die Formgebung des Gehäuses ist abhängig von der Geometrie des Behälters sowie vom Medium und kann für die jeweilige Anwendung optimiert werden.The double-curved and smooth surface, arrangement and angle of attack of the blades result in an axial flow through the impeller with little resistance. The exact hydro/aerodynamic shape of the inlet lip and the shape of the housing depends on the geometry of the container and the medium and can be optimized for the respective application.
Die Schaufeln können unter einem bestimmten Winkel angeordnet sein. Ihre Anordnung muss jedoch in den verschiedenen Ausführungsformen die obengenannten Rahmenforderungen an den Fang- und Halsflächen erfüllen. Die Schaufeln können verstellbar sein.The blades can be arranged at a certain angle. However, in the various embodiments, their arrangement must meet the above-mentioned framework requirements for the muzzle and neck surfaces. The blades can be adjustable.
Das Laufrad in allen seinen Ausführungsformen weist eine Vielzahl an Vorteilen auf. Flüssigkeiten oder Gase werden beispielsweise mit hoher Geschwindigkeit einfach bewegt und verwirbelt, wobei die Gase primär selbstansaugend in die Flüssigkeit eingebracht werden.The impeller in all its embodiments has a large number of advantages. Liquids or gases, for example, are simply moved and swirled at high speed, with the gases being introduced into the liquid primarily in a self-aspirating manner.
Ferner kann über einen längeren Zeitraum belüftet werden, ohne dabei externe Behälter wie beispielsweise Gasbehälter austauschen zu müssen. Bereits vorhandene Becken können unter anderem somit auch einfach bestückt werden.Furthermore, ventilation can be carried out over a longer period of time without having to exchange external containers such as gas containers. Existing pools can also be easily equipped, among other things.
Die Verwirbelung der vorliegenden Vorrichtung weist ferner den Vorteil auf, dass z.B. in größeren Becken mehrere Geräte nebeneinander eingebaut werden können, ohne dass sie sich gegenseitig behindern, wodurch unter anderem eine gleichmäßige Belüftung gewährleistet wird.The turbulence of the present device also has the advantage that, e.g.
Experimente zeigen, dass mit den hyperbolischen Wirbeltrichtern höhere „Gas Transfer Rates“ erzielt werden konnten als vergleichsweise mit heute im Einsatz befindlichen konventionellen Belüftungssystemen.Experiments show that higher gas transfer rates could be achieved with the hyperbolic vortex funnels than with conventional ventilation systems in use today.
Als ideales, kostengünstiges Herstellungsverfahren für das Laufrad bietet sich der 3D Druck an, aber auch andere Fertigungsverfahren wie z.B. Gießen sind möglich.3D printing is an ideal, cost-effective manufacturing process for the impeller, but other manufacturing processes such as casting are also possible.
Das Laufrad kann sowohl in Metall als auch in Kunststoff - auch Lebensmittelecht - gefertigt werden. Somit ist eine Anwendung nicht nur in normalem Wasser, sondern auch in Salzwasser, giftigen Mitteln oder in Aquarien mit lebenden Fischen möglich.The impeller can be made of metal or plastic - also food-safe. This means that it can be used not only in normal water, but also in salt water, toxic substances or in aquariums with live fish.
Durch die Versilberung des Laufrads kann zusätzlich eine antibakterielle Wirkung erreicht werden.An antibacterial effect can also be achieved by silver-plating the impeller.
Die Konstruktion ist recht einfach zu realisieren. Die Größe des Laufrads und Anzahl Ausrichtung der Schaufeln können leicht an die geforderten Leistungen und Bedürfnisse der jeweiligen Anwendung angepasst werden. Das Laufrad ist somit skalierbar und deshalb für verschiedenste Anwendungszwecke einsetzbar.The construction is quite easy to implement. The size of the impeller and number of blade orientations can be easily adjusted to the required performance and needs of each application. The impeller is therefore scalable and can therefore be used for a wide variety of applications.
Die Form des Rührbehälters ist unkritisch; Versuche haben ergeben, dass sich die besten Leistungen in zylinder-, eiförmigen oder runden Behältern zeigen, da dort keine „toten“ Winkel entstehen. Diese eignen sich somit mit dem erzeugten Wirbel, die ebenfalls eine runde Form aufweisen.The shape of the stirred tank is not critical; Experiments have shown that the best performance is in cylindrical, egg-shaped or round containers, as there are no "dead" corners. These are therefore suitable with the generated vortices, which also have a round shape.
Um das Laufrad in Rotation zu versetzten ist der Einsatz einer rotierenden Welle vorteilhaft. Die rotierende Welle kann an den Verbindungsbereich des Dorns mit dem Laufrad verbunden werden. Die rotierende Welle und das Laufrad zusammen bilden somit im Wesentlichen einen Aerator.In order to set the impeller in rotation, the use of a rotating shaft is advantageous. The rotating shaft can be connected to the impeller at the connecting portion of the mandrel. The rotating shaft and impeller together essentially form an aerator.
Entsprechend wird in der vorliegenden Erfindung ein Aerator bereitgestellt, welches ein Laufrad gemäß einer Ausführungsformen der Erfindung umfasst. Der Aerator umfasst ferner eine Rotationswelle, welche mit dem Laufrad am Verbindungsbereich des Dorns verbunden ist, wobei die Welle sich axial aus dem Auslauf oder aus dem Einlauf austreckt und mit einem Antrieb verbunden ist.Accordingly, in the present invention there is provided an aerator comprising an impeller according to an embodiment of the invention. The aerator further includes a rotating shaft connected to the impeller at the connection area of the mandrel, the shaft extending axially from the outlet or the inlet and connected to a drive.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Rotationswelle mittels Befestigungsmittel am Verbindungsbereich des Dorns verbunden und insbesondere lösbar verbunden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Rotationswelle mit dem Dorn einstückig verbunden ist, d.h. sie bilden ein einzelnes Element.According to one embodiment, the rotary shaft is connected and in particular releasably connected to the connection area of the mandrel by means of fastening means. According to an alternative embodiment, the rotary shaft is integral with the mandrel, i.e. they form a single element.
Der Vorteil, wenn man die Welle lösbar verbindet, ist, dass das Laufrad bei Schäden oder Verstopfungen einzelner Kanäle leicht entfernt werden kann (dies ist insbesondere in Kläranlagen nützlich). Der Vorteil bei einer integralen Verbindung ist die verbesserte Stabilität des Aerators.The advantage of connecting the shaft in a detachable manner is that in the event of damage or deterioration, the impeller can be clogging of individual channels can be easily removed (this is especially useful in sewage treatment plants). The advantage of an integral connection is the improved stability of the aerator.
Die Länge der Welle ist wiederum abhängig von der Anwendung. Eine gute Eintauchtiefe des Laufrads im Behälter mit Flüssigkeit beträgt das 5 bis 10 fache des Durchmessers des Gehäuses, kann aber für die jeweilige Anwendung optimiert werden.The length of the shaft in turn depends on the application. A good immersion depth of the impeller in the tank with liquid is 5 to 10 times the diameter of the casing, but can be optimized for the specific application.
Über die Rotation der Rotationswelle wird das Laufrad samt seinen Schaufeln angetrieben und die oben beschriebenen Effekte des Sogs werden erzielt. Insbesondere werden durch die Rotation des Laufrads um die Welle die flüssigen oder gasförmigen Medien eingesaugt und in Achs-Richtung vom Einlauf in Richtung Auslauf beschleunigt. Diese Beschleunigung wird insbesondere durch die Geometrie der Schaufeln, wie beispielsweise deren Ausrichtung, bewirkt.By the rotation of the rotating shaft, the impeller together with its blades is driven and the suction effects described above are achieved. In particular, the liquid or gaseous media are sucked in by the rotation of the impeller around the shaft and accelerated in the axial direction from the inlet towards the outlet. This acceleration is caused in particular by the geometry of the blades, such as their orientation.
Durch die Versilberung des Aerators kann zusätzlich eine antibakterielle Wirkung erreicht werden.By silvering the aerator, an antibacterial effect can also be achieved.
Der Aerator kann durch sämtliche bekannte Methoden des Antriebs eines Rotationssystems um eine Achse angetrieben werden. Die Installation und Befestigung eines Antriebssystems sind von der gewünschten Anwendung abhängig.The aerator can be driven by any known method of driving a rotary system about an axis. The installation and mounting of a drive system depends on the desired application.
Durch den höheren Wirkungsgrad wird für ein beabsichtigtes Mischergebnisse ein kleinerer Antrieb benötigt, somit weniger Energie verbraucht und daher weniger CO2 ausgestoßen.Due to the higher efficiency, a smaller drive is required for an intended mixing result, which means that less energy is consumed and therefore less CO2 is emitted.
Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Aerators besteht auch die Möglichkeit eine Fremdbegasung einfach an den Aerator anzubringen.According to one embodiment of the present aerator, there is also the possibility of simply attaching external gassing to the aerator.
Eine Gasbeaufschlagung ebenso wie eine Pulver- bzw. Flüssigkeitszuführung ist auch möglich, indem:
- • Durch die Verwendung einer hohlen Antriebswelle bzw. rotierende Welle, die eine Perforation in dem Inneren des Laufrads aufweist, eine direkte Vermischung von einem eingeführten Gas oder Pulver erreicht werden kann.
- • die Atmosphäre oberhalb des Fluiden mit dem Gas beaufschlagt wird, welches dann durch den Unterdruck im Wirbel, wie die in die Flüssigkeit eingemischte Luft, ohne weitere Energiezufuhr mittels der Geometrie des erfindungsgemäßen Laufrads eingesaugt wird.
- • Direct mixing of an introduced gas or powder can be achieved by using a hollow drive shaft or rotating shaft that has a perforation in the interior of the impeller.
- • the atmosphere above the fluid is acted upon by the gas, which is then sucked in by the negative pressure in the eddy, like the air mixed into the liquid, without further supply of energy by means of the geometry of the impeller according to the invention.
Die Beaufschlagung durch kalte bzw. heiße Gase stellt eine wirksame Methode zur Kühlung/ Erhitzung von flüssigen Medien dar. Auch hierbei wird weniger Energie verbraucht und daher weniger CO2 ausgestoßen als bei konkurrierenden Kühl- oder Erwärmungsvorgängen.The application of cold or hot gases represents an effective method for cooling/heating liquid media. Here, too, less energy is used and therefore less CO2 is emitted than with competing cooling or heating processes.
Mögliche Anwendungen eines erfindungsgemäßen Aerators sind beispielsweise:
- Fischzucht oder Aquarien zur Belüftung, Umwälzung und Reinhaltung des Wassers, Kläranlagen, Viehzucht-Anlagen zur Gülle-Belüftung und bei der Umwälzung und Befreiung von übelriechenden Gasen, Wasserbelebung von Leitungswasser im Haushalt oder Restaurants. Im Allgemeinem ist ein erfindungsgemäßen Aerator überall, wo die Notwendigkeit oder der Wunsch besteht flüssige Medien mit Gasen oder Pulver anzureichern, in Bewegung zu halten oder zu kühlen und erhitzen, einsetzbar.
- Fish farming or aquariums for aerating, circulating and keeping the water clean, sewage treatment plants, animal husbandry systems for manure aeration and for circulating and freeing foul-smelling gases, water revitalization of tap water in households or restaurants. In general, an aerator according to the invention can be used wherever there is a need or a desire to enrich liquid media with gases or powder, to keep them in motion or to cool and heat them.
Beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Laufrads sowie Aerator werden in den Figuren näher dargestellt. Dabei zeigen:
-
1a und1b isometrische Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laufrads; -
2a bis2c Drauf-, Unter-, Seitenansichten einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laufrads; -
3 eine Schnittansicht des Laufrads aus den vorherigen Figuren. -
4 eine kranzförmige Anordnung der Schaufeln gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laufrads; -
5 isometrische Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aerators; -
6 eine schematische Darstellung des Betriebs einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aerators;
-
1a and1b isometric views of an exemplary embodiment of the impeller according to the invention; -
2a until2c Top, bottom, side views of an exemplary embodiment of an impeller according to the invention; -
3 a sectional view of the impeller from the previous figures. -
4 an annular arrangement of the blades according to an exemplary embodiment of an impeller according to the invention; -
5 isometric views of an exemplary embodiment of an aerator according to the invention; -
6 12 is a schematic representation of the operation of an exemplary embodiment of an aerator according to the invention;
Wie in den
Das Laufrad 1 weist ferner einen in
Das Laufrad 1 weist ferner einen Dorn 20 auf, welcher sich zentral in Bezug aufs Gehäuse 10 und vom Auslauf 14 in Richtung Einlauf 12 erstreckt. Schaufeln 22a, 22b, 22c sind zwischen Dorn 20 und Gehäuse 10 angeordnet und mit dem Dorn 20 und dem Gehäuse 10 verbunden.The
Wie in
Das Laufrad 1 weist ferner einen Verbindungsbereich 52 auf, durch welchen eine rotierende Welle angeschlossen werden kann, die das Laufrad 1 im Betrieb mit einer Rotation beaufschlagt.The
In
Die
In
Aus
In
Aus der Figur sind auch einzelne Kanäle 32a, 32b sichtbar, sowie die schaufeln 22a ,22b. Durch den Dorn 20 verläuft der Verbindungsbereich 52, an welcher eine Welle integral oder lösbar verbindbar ist. Diese setzt das Laufrad 1 in Rotation während des Betriebs.
Während der Rotation des Laufrads 1, wird ein Wirbel 70, insbesondere ein im Wesentlichen hyperbolischer Wirbel 70 zwischen Einlauf 12 und Wasserspiegel 72 des Behälters erzeugt. Dies geschieht durch die Geometrie des Laufrads 1 und den damit erzeugten Sog der Flüssigkeit.During the rotation of the
Die axiale Durchströmung der Flüssigkeit durch das Laufrad ist durch den gestrichelten Pfeil dargestellt. Bei dem Austritt der durchgeströmten Flüssigkeit am Auslauf 14 des Laufrads 1, bilden sich Luftblasen, wodurch die Flüssigkeit überdurchschnittlich belüftet und mit Luft bzw. Gas angereichert wird.The axial flow of liquid through the impeller is shown by the dashed arrow. When the liquid that has flowed through emerges at the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- LaufradWheel
- 1010
- Gehäusehousing
- 1212
- Einlaufenema
- 1414
- Auslaufoutlet
- 2020
- Dornmandrel
- 22a, 22b, 22c22a, 22b, 22c
- Schaufelnshovels
- 3030
- Einlauflippeinlet lip
- 32a, 32b, 32c32a, 32b, 32c
- Kanälechannels
- 36a, 36b, 36c36a, 36b, 36c
- Austrittsöffnungen exit openings
- 5050
- Wellewave
- 5252
- Verbindungsbereichconnection area
- 6060
- Boden eines Behältersbottom of a container
- 7070
- Wirbelwhirl
- 7272
- Wasserspiegelwater level
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202022100233.9U DE202022100233U1 (en) | 2022-01-17 | 2022-01-17 | Impeller for an aerator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202022100233.9U DE202022100233U1 (en) | 2022-01-17 | 2022-01-17 | Impeller for an aerator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202022100233U1 true DE202022100233U1 (en) | 2022-02-10 |
Family
ID=80474075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202022100233.9U Active DE202022100233U1 (en) | 2022-01-17 | 2022-01-17 | Impeller for an aerator |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202022100233U1 (en) |
-
2022
- 2022-01-17 DE DE202022100233.9U patent/DE202022100233U1/en active Active
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