DE2021731B2 - Vertikalachsiger Belüfterkreisel zum Belüften von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

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die spezifische Eintragsleistung und besonders die Kreisel ein sozusagen »geschupptes« Aussehen

Tiefenwirkung kaum mit jener der geschlossenen sitzen. cfinAinoseeoenstands

Kreisel vergleichbar ist Ausführungsbeispiele des Erfmdungsgegensiam»

Die Erfindung bezweckt einen Belüfterkreisel der smd nachstehend an Hand der Zeichnung naner uc

p;_na£n"S genannten Art zu schaffen, dessen Kenn- 5 schrieben. Es zeigt . _A_-__lcr.i,nitt

werte jene eines geschlossenen Belüfterkreiseb zum Fig. 1 einen Belüfterkreisel, teils im Axialsctmm,

mindesten erreichen, der aber bezüglich Vsrstop- teils in Seitenansicht, .

fungssefahr mit den offenen Kreiseln vergleichbar ist. Fig.2 den Belüfterkreisel der Μ_ο·ΐ

Zur Ersichung dieses Zwecks ist der Erfindung Saugseite her gesehen, . die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Belüfterkmsel io Fig. 3 und 4 je «nenhalben Axijscnnrtt το ^

derart auszugestalten, daß die vom Kreisel geförderte führungsvananten des Kreisels nacn_r ig.

Flüssigkeit während der Förderung möglichst inten- Fig.5 bis 7 schematische TeJ^S^^ufe-

siv und großflächig mit offener Luft in Berührung dener Schaufelformen und ^%'^ersc _t ^hl _R\^d _p ^e"f_hf/Sehen

bleibt, daß aber die Strömungswege im Sinne einer i-ongen von der peripheren ^Au™^_ü ⁿ _iterkreisel 1 Sohen Förderleistung ausgestaltet sind, wobei gleich- i₅ Der in Fig. 1 und 2 dargestelHe Bdutark«««

z-itig Ansatzpunkte für das Hängenbleiben faseriger weist einen Rotorkorper 2 auf de ^ eine το

Feststoffteile, die beim Betrieb die Verstopfung des unteren Saugseite 3 nach einer obere* gger

Kreisels begünstigen würden, auf ein Mindestmaß Ausstoßseite 4 divergierende Leitwand a oes.i

beschränkt sind mit einem Schaufelkranz 6 besetzt ist.

^beD?ese Au "abe wird bei ein,m Belüfterkreisel der » Der Rotorkörper 2 ist aus einem »MJrehjch

,-.",Ζ beschriebenen Gattuns dadurch «löst, daß koaxialen Tragrohr 8 aufgebaut, das obernends einen

abschaufeln auf wenigstens einem Teil ihrer Länge Befestigungsflansch 9 für e.ne nAnak, £. gestein

en T förmiges Profil aufweisen, dessen Ste₂ mit Antriebswelle trägt. Das untere EndeJ^{s Rohrs}°^

ner freien Längskante an dem Rotorkörper be- mit einem etwa kegelförmigen Stcg«,£)™%° .

festist ist und dessen Joch in der Breite von Null aus *₅ sen, der mit se.nem RancI 12'■ η das Rohr

bis zur Ausstoßseite hin stetig zunimmt. greift. An ^d". Außenflache des S^ opttn,

Hierdurch wird erreicht, daß der beschriebene Leitwand 5 befestigt, die d* ^™ ^, _{mit nach}

Kreisel in seiner Wirkung sehr nahe an ein Pumpen- nach oben divergierenden Rota lonsnacne

rad kommt, d. h. eine ausgeprägte Pumpwirkung hat außen konkaver Erzeugenden hau

und mithin eine größere Eintragsleistung gewährte.- 30 Am oberen Abschnitt des Roh« » » stet als ein herkömmlicher »offener« Kreisel. Gleich- stumpfform.g vom ^R°^hrJf ⁸^S" _einer Oberen

i Sik hd di 10 vorgesehen de zur B^f^J^

ein herkömmlicher »offener« Kreisel. Gleich stumpffg Jf ^S _einer Oberen zeitig sind aber keine Stirnkante« vorhanden, die ring 10 vorgesehen de zur B^f^J,^, _der quer zur Durchströmrichtung stehen und somit An- Abschlußwand 11 dient die s ch^s ζ _bimden saupunkte für Verstopfungskeime bilden könnten, Leitwand 5 erstreckt und dort mn ui denn allfällig an der Saugseite hängenbleibende fase- 35 ist. ,.!,wand 5 mit der Abschlußnee Feststoffe werden durch die Flüssigkeitsströmung Damit bildet die Lern,an 5, n»* _2eschlosse. selbst längs den fliehenden Kanten mitgenssen und wand Π e,m η μ™*™*™^ _Fali _mit einer wieder ausgestoßen ohne daß sie den Keim fur e.ne n« HöhJkorpcn der '^ _{mtem Kunststoff}, verVerstopfung bilden konnten. H llung li, ζ. β. β unversenkbaren

Außerdem ist die im Betrieb des Kreisels längs der 4° sehen ist und einen pram»

Schaufeln geförderte Flüssigkeit dank den Schlitzen Sch™korper bildet. ^ _{and u konncn}

stets in unmittelbarer Berührung mit der Außcnluf , _h^^e _oV_nTsch_w1eriekei aus gezooenem Blech, z. B.

womit Gewähr für eine gute Durchlüftung gegeben ist. °hne gro^ Sthwi^gtei^a g ^^ _MetaH.

Zweckmäßig ist der Querbalken des T-Profils m aus Aluminium^. herges _{f werden}.

Richtung der peripheren Druckseite zunehmend brei- 45 rohr 8 ™m Rotog« _{Falle jedoch} ^b _bevorzu_gt, die

_lcr. Ebenso vorteilhaft ist die Emtnttskante der g w.rdjm Norl.egenden ^^^^ ^ ^ _κ^_

Schaufeln als saugseitige Verlängerung des Stegs des Le twand 5 und me λ _{die ßauweise}

T-förmigen Profils ausgebildet, die in ihrer Hohe m stoß an/ufcrügt»■ ^^„,„^ _erwiesen, die

axialer Richtung stetig abnimmt und tangential in die ™ ^Si^^S^ ki_eVnJreS^tQckzalilen rationell herstel-

Fläche des Rotorkörpers übergeht. Falls der Kreisel so ich auch ™ ^neren ^ _{beSQnders ein}

ausschließlich außen beschaufelt ist, kann der Rotor- en ^t. AU^u" « _oder copolymer

körper als geschlossener, hohler Nabenkörper ausgc- m «tu sch^>«^> > _{Kunststoff au}{ PoIy-

bildet sein und somit als Schwimmkörper dienen, auf ode-ein m

den im Betrieb eine Auftriebskraft wirksam ist, die ^ure _D ^h!ⁿ _sX_{ufdkranz 6 bes}teht aus einzelnen Schau-

mindestens einen Teil der nach unten wirkenden 55 ^/^ ^™ _f _, _die, vgl. F i g. 2, etwa strah-

Kräfte kompensiert und somit eine erhebliche Ver- Mr 14 Jurr ζ , ₃ ^_{5 zur peripheren}

minderung der Lagerbelastung des Kre.sels mit sich ^J™8 .^⁰J «Jaufen. Die Schaufeln 14 besitzen

onders zweckmäßig sind die beiden über den ein «s Pr^ wöbe, ^ ψ

Stea des T-Profils vorstehenden Abschnitte des Quer- 60 das; Joch 1. ücs _n^_{m{c dcs einen} Teil der

balkens ungleich breit, wobei der unter-dem brc.teren ^ⁿ^ ^^™ S_{0n S}°tegs 16 befestigt ist. Die

Abschnitt des Querbalkens hegende Übergang vom schaufel 14 J ^ _ ^_{n der Au oß}_

Steg in den Rotorkörper e.nen größeren \crrun- Breite du.se J _ _{nem Höchstwert mit zu}-

d Üb i der ^^^ί 7 b

Steg in den Rotorkörper e.nen g _ _{nem Höchstwert m}

dungsradius aufweisen kann als der Übergang aui der ^^_Γ^ί_{εΓυηίί an} die Drehachse 7 ab, um

T-förmigen Profils kann auch etw;_; jach,^ J,SSS

^ss¹ a sr^ ^{die schaufel 14} -^die

von der Saugseite 3 her gesehen — zuerst mit einer mit dem Steg 16 fluchtenden Verlängerung 17, aus der sich bei zunehmender Entfernung von der Achse 7 das T-Profil immer ausgeprägter ausbildet.

Die Gesamtheit der Joche 15 bildet somit eine Art »äußerer Leitwand«, wie dies etwa bei Kreiselpumpenrädern üblich ist, doch ist diese äußere Leitwand zwischen den einzelnen Stegen 16 durchgehend, d. h. über die ganze Länge der Schaufeln 14 geschlitzt. Mit 18 ist in F i g. 2 ein solcher Schlitz bezeichnet.

Die Höhe der Verlängerung 17 des Stegs 16 nimmt von der Saugseite her gesehen von Null auf einen Höchstwert zu. An dieser Stelle beginnt sich der Querbalken oder das Joch 15 auszubilden, wobei zugleich die Höhe des Stegs 16 wieder abnimmt.

Es versteht sich, daß der dargestellte Kreisel grundsätzlich in beiden Drehrichtungen angetrieben werden kann. Wird der in Fig. 1 dargestellte Kreisel in Richtung des in F i g. 2 angegebenen Pfeils angetrieben, so ist dessen Förderleistung etwas kleiner, da die Schaufeln in ihrer Längsrichtung gekrümmt sind. Da jedoch die, in Drehrichtung gesehene, vorlaufende Längskante des Jochs 15 weiter über den Steg 16 vorsteht als die nachlaufende Kante des Jochs (vgl. Fig. 1), ist die Differenz der drehrichtungsabhängigen Förderleistungen, obwohl meßbar, nicht verhängnisvoll.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsvariante erkennt man die Leitwand 5, das Tragrohr 8 mit den Bestandteilen 9, 10 und 12 sowie die obere Abdeckwand 11. Der wesentliche Unterschied gegenüber der Ausführungsform nach F i g. 1 besteht darin, daß die geschäumte Kunststofffüllung 13 nicht den gesamten Hohlraum einnimmt, der von der Leitwand 5 und Abdeckwand 11 umschlossen ist. Die Füllung 13 nimmt nur den unteren Teil dieses Hohlraums ein. In der Abdeckwand 11 sind in gleichmäßigen Winkel abständen durchgehende Öffnungen 19 ausgebildet und in der Leitwand 5 entsprechende Öffnungen 20. Diese Öffnungen 19 und 20 bilden zusammen einen zusätzlichen Luftdurchlaß, durch den in Richtung des Pfeils L weitere Luft angesaugt wird, die von der von den Schaufeln 14 geförderten Flüssigkeit mitgerissen wird.

Ähnlich ist die in F i g. 4 dargestellte Ausführungsform ausgebildet Der Unterschied gegenüber der F i g. 3 besteht darin, daß die Abdeckwand 11 nicht mehr vorhanden ist. Die Füllung 13 ist hier lediglich durch eine Ringscheibe 21 abgedeckt, die nicht nur die Füllung 13 gegen außen abdichtet, sondern auch die Leitwand 5 in bezug auf das Rohr 8 zentriert und mechanisch verspannt, da die Ringscheibe 21 sowohl an ihrem inneren als auch an ihrem äußeren Umfang mit dem Rohr 8 bzw. der Leitwand 5 verbunden, z. B. verklebt, ist. In F i g. 4 sind in der Leitwand 5 wiederum öffnungen 20 vorgesehen, die der Zufuhr zusätzlicher Luft dienen.

An Hand der F i g. 5 bis 7 sollen noch einige Schaufelformen besprochen werden.

Die Schaufelform nach F i g. 5 besitzt gewissermaßen ein asymmetrisch auf den Steg 16 aufgesetztes Joch 15. Auf der Seite des Stegs 16, an der das

ίο Joch 15 weiter über den Steg 16 vorsteht, weist dessen Übergang in die Leitwand 5 einen ausgeprägten Krümmungsradius r_i auf, der wie sich erwiesen hat, beim Betrieb des Kreisels in Richtung des Pfeils (F i g. 5) einen besonders günstigen Einfluß auf die Förder- und Eintragscharakteristik des Kreisels hat. Die in F i g. 6 angegebene Schaufelform ist aus der F i g. 5 entstanden, indem das Joch 15 aus der rechtwinkligen Lage zum Steg 16 um einen Anstellwinkel 23 ausgebogen wurde, wobei dem Steg 16 selbst auf

ao dessen einer Seite ein kreisbogenförmiges Profil mit dem Krümmungsradius r, gegeben wurde, so daß von der Leitwand 5 bis zu der der Leitwand zugekehrten Seite des Stegs 15 ein stufenloser Übergang entsteht.

In F i g. 7 ist eine Ansicht eines Abschnitts der

a5 peripheren Druckseite eines Kreisels dargestellt, der sowohl innen als auch außen beschaufelt ist. Bei einem solchen Kreisel besteht die Leitwand 5 aus einem hohlen Kegelstumpf, dessen innere und äußere Mantelfläche beschaufelt ist. Diese Bauweise erfordert allerdings technisch einen gewissen Aufwand, speziell was die Ankopplung des Antriebs betrifft. Andererseits kann durch die doppelte Beschaufelung die Förderleistung ganz erheblich gesteigert oder bei gleichbleibender Eintragsleistung der Kreisel kleiner ausgebildet werden.

Man erkennt in F i g. 7 einen Teil der Leitwand 5, die man sich in diesem Falle als Mantel eines unten offenen Kegelstumpfes vorzustellen hat. Die äußere Mantelfläche trägt einen Kranz von Schaufeln 14, die ähnlich aufgebaut sind, wie die Schaufeln der Fig. 6. An der inneren Mantelfläche ist nochmals ein Kranz von Schaufeln 24 vorgesehen, die von der Druckseile her längs der inneren Mantelfläche bis etwa zur unteren öffnung des Kegelstumpfes der

Leitwand 5 verlaufen. Die Schaufeln 24 besitzen ein ähnliches Profil wie die Schaufeln 14 der F i g. 6 und 7, nämlich ein T-förmiges Profil mit einem Steg 26 und einem asymmetrisch unter einem Anstellwinkel aufgesetzten Joch 25.

Die obersten Kanten der Joche 25 können untereinander mit einem Ring (nicht dargestellt) verbunden sein, an dem ein Trägstem (nicht dargestellt) befestigt ist, an welchem seinerseits die Antriebswelle angreift.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Die vorliegende Erfindung betrifft einen vertikal- Patentanspriiche: achsigen Belüfterkreisel zum Belüften von Flüssig keiten, insbesondere von zu klärenden Abwässern,

1. Vertikalachsiger Belüfterkreisel zum Belüf- mit einem mindestens einen Schaufelkranz tragenden, ten von Flüssigkeiten, insbesondere von zu klä- 5 von einer unteren Saugseite nach einer oberen Ausrenden Abwässern, mit einem mindestens einen stoßseite divergierenden Rotorkörper.
Schaufelkranz tragenden, von einer unteren Saug- Die bekannten Belüfterkreisel können in zwei seite nach einer oberen Ausstoßseite divergieren- große Gruppen eingeteilt werden, nämlich in sogeden Rotorkörper, dadurch gekennzeich- nannte offene und sogenannte geschlossene Belüfternet, daß die Schaufeln (14) auf wenigstens io kreisel. Die offenen Belüfterkreisel sind mit einem einem Teil ihrer Länge ein T-förmige« Profil auf- Flügelrad eines Rührwerks vergleichbar, während weisen, dessen Steg (16) mit seiner freien Längs- die geschlossenen Belüfterkreisel mit einem axial saukante an dem Rotorkörper (5) befestigt ist und genden Radialpumpenrad vergleichbar sind. Charakdessen Joch (IS) in der Breite von Null aus bis teristisch für die Güte eines Belüfterkreisels ist seine zur Ausstoßseite (4) hin stetig zunimmt. ₁₅ spezifische Eintragsleistung, d. h. die Menge der in die

2. Belüfterkreisel nach Anspruch 1, dadurch Flüssigkeit eingetragenen Luft je für den Antrieb des gekennzeichnet, daß das T-förmige Profil asym- Kreisels geschluckten mechanischen Leistungseinheit. metrisch ist, wobei das Joch (15) einen breiteren Die bisher höchsten spezifischen Eintragsleistun- und einen schmäleren Abschnitt aufweist. „en wurden mit geschlossenen Kreiseln erreicht, was

3. Belüfterkreisel nach Anspruch 2, dadurch ₂₀ jedoch mit einigen Nachteilen erkauft werden mußte, gekennzeichnet, daß die Schaufeln (14) längsge- Zunächst bedarf ein geschlossener Kreisel eines hökrümmt sind, wobei der breitere Abschnitt des heren Aufwands zu seiner Herstellung und im Be-J(vhs die konkave Seite des Stegs (16) über- _iTiei _emeT genauen Abstimmung seiner Drehzahl auf spannt. _dj_e Zusammensetzung der zu belüftenden Flüssigkeit.

4. Belüfterkreisel nach Anspruch 1, dadurch ₂₅ Außerdem ist ein geschlossener Kreisel sehr anfällig gekennzeichnet, daß die Höhe des Stegs (16) des _auf Verstopfung durch in der zu belügenden Flüssig-T-förmigen Profils von der Saugseite (3) her ge- ^_n voiliandene Feststoffe, insbesondere faser se sehen von Null aus bis zu einem Höchstwert zu- Feststoffe.

nimmt, an welcher Stelle das Joch (15) des T-för- _{Aus diesem} Grunde vermochten die geschlossenen

migen Profils von Null nach der Ausstoßseite (4) _{3o Kreise] die o}ff_enen bisher nicht ganz zu verdräneen.

hin stetig zunimmt, wahrend die Höhe des Stegs obwohl der größte Nachteil in ihrer verhältnismäßig

(16) wieder stetig abnimmt. bescheidenen spezifischen Eir'ragsleistung besteht

5. Belutterkreisel nach Anspruch 1, dadurch während sie aber kaum auf Verstopfung anfällig sind, gekennzeichnet, daß der Rotorkörper (2) ein Von den bekannten offenen Belüfterkreiseln ist der Rotationskörper ist, dessen Erzeugende ein Bo- _{35 sogenannte} »Vortair«-Kreisel zu nennen, der im wegen einer Ellipse ist. deren längere Achse in einer _semiichen aus einem flachen, runden Scheibenkörper zur Drehachse (7) des Kreisels (1) rechtwinkligen _auf_gebaut ist, an dessen einer Seite eine lotrechte

^^ne„^v?^riau, . , , Antriebswelle befestigt ist. während die andere, der

6. Belufterkreisel nach Anspruch 1, dadurch Flüssigkeit zugekehrte und in dieser eingetauchte gekennzeichnet, daß der Rotorkörper (2) als _{40 Seite ejnen} Schaufelkranz trägt. Die Schaufeln des Schwimmkörper ausgebildet ist. Schautelkranzes verlaufen gerade radial oder gerade

7. Belufterkreisel nach Anspruch 1, dadurch _{und um einen winkd gege}nüber der radialen Richgekennzeichnet daß der Rotorkörper (2) al _t aneestellt oder aber auch leicht gekrümmt, wohohler Mantel (5) eines kegelstumpfartigen Rota- _{bd die} Flächen der Schaufeln rechtwinklig auf der tionskörpers ausgebildet ist, dessen innere und _{45 Flache des} Scheibenkörpers stehen. Dieser »Vortair«- äußere Mantelfläche je einen Schaufelkranz (14, _Kreise, _{hat eine ausge}sprochene Oberflächenwirkung,

ο ^r?i^ⁿr denn er vermag nur in sehr beschränktem Maße die

8. Belufterkreisel nach Anspruch 2, dadurch Flüssigkeit anzusaugen. Er kräuselt praktisch nur die gekennzeichnet, daß das Joch (15) des T-formigen Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels und dementspre-Profils unter einem Anstellwinkel (23) auf dem _{50 chend ist auch seine S}p_ezifische Eintragsleistung beSteg (16) sitzt, wobei die freie Seitenkante des scheiden

breiteren Abschnittes des Jochs (15) weiter ent- _{Um d}|_{esem M} , _{etwas abzuhe}lfen, sind die so-

fernt ist vom Rotorkorper (5) als die freie Seiten- _genannten »Simcar«-Kreisel bekanntgeworden, die

kante des schmaleren Abschnitts. j_m Gegensatz zu den genannten »Vortair«-Kreiseln

9. Belufterkreisel nach Anspruch 3 uadurch „ _einen kegeligen, von unten nach oben divergierenden gekennzeichnet, daß der Übergang des Stegs (16) _Rotorkörper besitzen, auf dessen äußerer Mantelin den Rotorkorper (5) auf der konkaven Seite _{fläche ein Sc}haufelkranz befestigt ist. Die Schaufeln der Schaufel (14) einen größeren Krummungs- _{sind dabd im} vergleich zu den Schaufeln des »Vorradius (r ) aufweist als der Übergang des Stegs _tair«-Kreisels erheblich länger; sie erstrecken sich bis (16) in den Rotorkorper (5) auf der konvexen _{6o in unmitte}i_{bare Nahe der} Drehachse und manchmal Seite der Schaufel (14). _{über die GrundfiUche des} kegeligen Rotorkörpers

10. Belufterkreisel nach Anspruch 8, dadurch _{hinauS; wobei sie etwa} -_{n Richtun8 der} Mantellinien gekennzeichnet, daß der Steg (16) an der dem _{des K ls vcrlaufen}. _{Damit er}n"_{ält der} »simca«- breitercn Abschnitt des Jochs (15) zugeordneten _{Kreise] eher die wirkung eines} Radialpumpenrades Seite ein kre.sbogenformiges Profil (r_s) aufweist. _{65 mit geringer Förderhöhe und großer} Förderleistung.

Seine spezifische Eintragsleistung ist gegenüber den

»Vortair«-Kreiseln erheblich größer, auch ist eine

gewisse Tiefenwirkung erreicht, wenngleich sowohl