DE2243161C2 - Belüftungsvorrichtung für Flüssigkeiten - Google Patents

Description

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seitliche Herausführen der Luftansaugleitung gestat- Steine oder Stand, die nicht immer vorher ordnungstet, eine an mehreren, gleichzeitig als Stabilisierungs- gemäß abgeschieden werden. Es ist daher notwendig, flächen dienenden Distanzblechen befestigte Boden- das Flügelrad und den Stator gemäß einer Ausfühplatte besitzt, in der Distanzschrauben verstellbar rungsform der Erfindung vor Beschädigung durch angeordnet sind. S solche Feststoffteilchen zu schützen, falls solche in

Gemäß dem Hauptpatent wird durch Anordnung den engen Raum zwischen Flügelrad und Leitschaueines oberen und eines unteren am Flügelrad ange- fein gelangen. Dieses wird dadurch ermöglicht, daß brachten Ringes der spezifische Kraftbedarf so weit um die Distanzbolzen ein oberer Siebzylinder und gesenkt, daß die dort angegebenen Werte erreicht um die Distanzbleche ein unterer Siebzylinder angewerden. Im rauhen Betrieb der Abwasserbelüftung io ordnet werden.

verursachen diese Ringe ernste mechanische Schwie- Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird beispiels-

rigkeiten. Es mußte daher nach anderen Mitteln ge- weise an Hand der Zeichnungen näher erläutert,

sucht werden, den in dem Hauptpatent angegebenen A b b. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen

spezifischen Kraftbedarf wieder zu erreichen bzw. Betonbehälter mit angeordnetem Tauchbelüfter und

doch noch zu unterschreiten. Gemäß dem Haupt- 15 Abb. 2 einen horizontalen Schnitt durch den

patent beträgt der Außendurchmesser der Flachringe Tauchbelüfter.

des Stators den 1,5- bis 2,0fachen Wert des Außen- Der Tauchbelüfter ist in dem Betonbehälter 1 andurchmessers des Flügelrades. Bei der verwendeten geordnet. Die Welle 3 des Tauchmotors 2 trägt das Konstruktion wird durch richtige Dimensionierung Flügelrad 4, welches nach unten über die Labyrinthder Distanzbolzen zwischen Tauchmotor und Stator ao dichtung 6 mit der Luftleitung 7 verbunden ist. Diese der Flüssigkeitszulauf in das Flügelrad so weit ge- führt nach oben und trägt außerhalb des Betondrosselt, daß bereits etwa der gleiche spezifische behältern 1 einen Kreiselstrommesser 16. Die Luft-Kraftbedarf erreicht wird wie bei Verwendung von ansaugstelle ist so gelegen, daß ein Ansaugen von aus Ringen am Flügelrad. dem Behälter aufsteigender Abluft ausgeschlossen ist.

Darüber hinaus ist aber gemäß einer Ausführungs- 95 Am Flansch 5 des Tauchmotors ist der Stator form der Erfindung eine weitere wesentliche Herab- mittels Distanzbolzen 8 befestigt. Er besteht aus zwei Setzung des spezifischen Kraftbedarfs dadurch mög- waagerechten Flachringen 9, welche dazwischen vierlich, daß die beiden Flachringe des Stators einen zehn senkrechte Leitschaufeln 10 besitzen, die mit Außendurchmesser aufweisen, der dem zwei- bis den radialen Richtungen einen Winkel von 30° einfünffachen Wert des Außendurchmessers des Flügel- 30 schließen. Die Leitschaufeln enden beim l,6fachen rades entspricht, während die Leitschaufeln beim 1,5- Außendurchmesser des Flügelrades 4. Flachringe 9 bis 2,0fachen Wert des Außendurchmessers des und Leitschaufeln 10 halten innen nur eine die Ro-Flügelrades enden. tation des Flügelrades 4 gerade nicht behindernde

Die gesamte Vorrichtung, Tauchbelüfter genannt, Distanz zum Flügelrad. Nahe dem Umfang der Flachwird in den zu belüftenden Behälter versenkt. Sie 35 ringe 9 sind aus Stabilitätsgründen sieben Versteiruht auf den Distanzschrauben, mit deren Hilfe sie fungsbleche 15 in der Verlängerung jeder zweiten am Behälterboden senkrecht gestellt wird. Durch an Leitschaufel eingeschweißt.

der Bodenplatte angebrachte Laschen, die in im Be- An die Flachringe des Stators sind unten Distanzhälter angeordnete Bolzen greifen, wird ein Ver- bleche 11 angeschweißt, an denen die Bodenplatte 12 drehen des Belüfters in seiner Position ausgeschlos- 40 befestigt ist. In dieser befinden sich drei Distanzsen. Der Tauchmotor erhält Stromzuführung durch schrauben 13, mit denen der Tauchbelüfter senkrecht ein wasserdichtes Kabel. gestellt werden kann, was bei dem meist schrägen

Die Luftansaugleitung wird außerhalb der Flach- Boden des Betonbehälters notwendig ist. Der Außenringe des Stators nach oben geführt und endet außer- durchmesser der Flachringe beträgt das Dreifache des halb des Behälters. Vorteilhaft wird zur Ablesung 45 Außendurchmessers des Flügelrades. Das Flügelrad 4 der angesaugten Luftmenge vor der Ansaugstelle ein besitzt sechs Flügel, die umfangseitig, der Drehrich-Kreiselstrommesser eingebaut. tung entgegengesetzt, sechs Luftaustrittsöffnungen 14

Die Labyrinthdichtung zwischen dem Flügelrad aufweisen. An der Bodenplatte 12 sind Laschen 17

und der Luftleitung hat die Aufgabe, ein Einsaugen befestigt, die in die im Behälterboden einbetonierten

von Flüssigkeit in den Hohlkörper des Flügelrades 50 Bolzen 18 greifen und so ein Verdrehen des Tauch-

zu verhindern, da dieses den Kraftbedarf des Be- belüfters verhindern.

lüfters erhöht und die angesaugte Luftmenge ver- Um die Distanzbolzen 8 ist ein oberer Siebzylinder

ringert. 19 angeordnet und um die Distanzbleche 11 ein un-

Der Tauchbelüfter rotiert mit einer Drehzahl von terer Siebzylinder 20. Die Maschenweite dieser Sieb-1400 bis 1750UpM, saugt die Luft ohne Verwendung 55 zylinder wird kleiner gewählt als der Abstand der eines Kompressors frei an und verteilt sie in feinen Flügelradspitzen von den Innenkanten der Leitschau-Blasen in der zu belüftenden Flüssigkeit. fein 6. Beispielsweise beträgt der Abstand der Flügel-

Durch die Rotation des Flügelrades wird Flüssig- radspitzen von den Innenkanten der Leitschaufeln

keit aus dem Raum oberhalb und unterhalb des 1 mm und die Maschenweite 0,7 mm.

Flügelrades angesaugt. Oberhalb des oberen Flach- 60 Ein Tauchbelüfter gemäß vorstehender Erfindung

ringes des Stators tritt die Flüssigkeit zwischen den mit einem äußeren Flügelraddurchmesser von

Distanzbolzen und unterhalb des unteren Flachringes 200 mm und einer Flügelradhöhe von 24 mm

zwischen den Distanzblechen nach innen. In den ergibt beispielsweise bei einer Drehzahl von

Kammern des Flügelrades wird die Flüssigkeit mit . 1450 UpM und Statorflachringen mit 310 mm Au-

durch die Luftleitung angesaugter Luft vermischt und 65 ßendurchmesser bei einer Füllhöhe von 4 m Wasser

die Mischung feiner Luftblasen mit Flüssigkeit zwi- 74 mVStd. Luft bei einem Kraftbedarf von 6,7 kW.

sehen den Flachringen des Stators ausgeschleudert. Der spezifische Kraftbedarf beträgt also 0,90 kWh/

Abwasser enthält häufig kleine Feststoffteilchen, 10 m³. Wird der Durchmesser der beiden Statorflach-

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ringe auf 610 mm vergrößert, bei Konstanthaltung Stoffeintrag von 2,5 bis 5,0 kg Oj/kWh. Der Tauchaller anderen Parameter, so saugt die Vorrichtung belüfter eignet sich für die Belüftung von Abwasser, 89 mVh Luft an und benötigt dazu nur 6,4 kW. insbesondere von Abwasser mit hohem BSB₅-Gehalt Der spezifische Kraftbedarf wird dabei also auf (Biologischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen). Die Vor-0,72kWh/10 m⁸ gesenkt. 5 richtung arbeitet praktisch geräuschlos, da der Tauch-

Bei einer Füllhöhe von nur 3 m Wasser, die eben- belüfter zur Gänze im Wasser versenkt ist. Dieses

falls bereits eine Sauerstoffausnutzung gestattet, wird stellt einen besonderen Vorteil gegenüber Anlagen

der spezifische Kraftbedarf von 0,64 kWh/10 m³ bei dar, die stark lärmende Kompressoren zur Kompri-

310 mm Außendurchmesser der Flachringe auf mierung der Luft benötigen. Die Belüfter können ein-

0,52 kWh/10 m^s gesenkt, wenn der Außendurch- io fach zu- und abgeschaltet werden, was eine einfache

messer der Flachringe auf 610 mm vergrößert wird. Variation des Sauerstoffeintrages unter Beibehaltung

Die Beispiele zeigen, daß bei einer Füllhöhe von optimaler Auslastung möglich macht. Für Dauer-

3 m, die bei Abwasserbelüftung bevorzugt wird, durch betrieb ist die Vorrichtung hervorragend geeignet,

die ernndungsgemäße Konstruktion auch bereits bei Daß die gesamte Motorwärme vom Abwasser auf-

einem Flachringdurchmesser des Stators, der dem 15 genommen wird, ist insbesondere im Winter ein

l,55fachen Flügelraddurchmesser entspricht, eine er- großer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

hebliche Reduktion des spezifischen Kraftbedarfs Die Reaktionstemperatur des Abwassers sinkt da-

gegenüber dem Hauptpatent erzielt wird, wobei dieser durch nicht so tief ab, und die für die Mikroorganis-

Wert aber durch Verbreiterung der Flachringe auf men optimale Temperatur bleibt annähernd erhalten,

den 3,05fachen Flügelraddurchmesser noch weiter 20 Der Tauchbelüfter eignet sich auch vorzüglich zur

verbessert wird. Durchführung irgendwelcher chemischer Gas-Flüssig-

Infolge der feinen und gleichmäßigen Verteilung keitsreaktionen in einem geschlossenen Behälter, auch

der Luftblasen in der Flüssigkeit wird eine hohe untei Druck, wenn zu seiner Herstellung entspre-

Sauerstoff ausnutzung von bis zu 90 %> erzielt, und es chend korrosionsbeständiger Werkstoff verwendet

ergibt sich damit ein bisher nicht erreichbarer Sauer- 35 wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 stehenden Luftansaugleitung verbunden ist. Der AnPatentansprüchetriebsmotor befindet sich unterhalb des Behälters. Der Stator gemäß dem Hauptpatent besitzt wenigstens zwölf Leitschaufeln, deren Innenkanten vom

1. Belüftungsvorrichtung für Flüssigkeiten, be- 5 Flügelradumfang nur um ein die freie Rotation gestehend aus einem nahe am Boden eines Behälters rade noch ermöglichendes Maß abstehen und mit den angeordneten, um eine vertikale Achse rotieren- durch die Innenkanten gelegten Radialebenen einen den Hohlflügelrad mit vier bis acht Flügeln, die Winkel zwischen 25 und 35° einschließen. Das Flüumfangseitig, der Drehrichtung entgegengesetzt, gelrad trägt außen einen oberen und einen unteren Luftaustrittsöffnungen aufweisen und deren den io Ring und ist nach oben durch einen Hohlzylinder Luftaustrittsöffnungen vorgelagerte senkrechte verlängert, der gegen die Luftansaugleitung mit einer Flächen mit den durch die Flügelspitzen gelegten Labyrinthdichtung abgedichtet ist.
Radialebenen spitze Winkel einschließen, sowie Gemäß den in dem Hauptpatent angeführten Beiaus einem das Flügelrad umgebenden Stator mit spielen lassen sich bei einer Füllhöhe von 3,2 m ein wenigstens zwölf zwischen zwei Flachringen be- 15 spezifischer Kraftbedarf von 0,8 kWh/10 m^s Luft und festigten senkrechten, jeweils von der radialen bei einer Füllhöhe von 4,0 m ein solcher von Richtung unter einem spitzen Winkel abweichen- 0,85 kWh/10 m³ erreichen. Die Luftansaugleistung den Leitschaufeln, nach Patent 1 667 042, da- beträgt dabei 50 bzw. 200 mVh.

durch gekennzeichnet, daß das Flügel- In der deutschen Pat6ntschrift 961795 ist eine

rad (4) auf der nach unten gerichteten Welle (3) ao nach dem gleichen Prinzip arbeitende selbstansaueines Tauchmotors (2) befestigt und nach unten gende Belüftungsvorrichtung beschrieben, bei der der über eine Labyrinthdichtung (6) mit einer fest- Antrieb des Flügelrades durch eine nach oben gestehenden Luftansaugleitung (7) verbunden ist richtete hohle Welle erfolgt, welche gleichzeitig die und daß der Stator mittels Distanzbolzen (8) an Luftansaugleitung darstellt, wobei der Antriebsmotor dem Flansch (5) des Tauchmotors befestigt ist 35 oben außerhalb des Behälters liegt. Der mit dieser und unten, in einem Abstand, der das seitliche Belüftungsvorrichtung erzielbare spezifische Kraft-Herausführen der Lüftansaugleitung gestattet, bedarf liegt bei einer Füllhöhe von 3 m und einer eine an mehreren, gleichzeitig als Stabilisierungs- angesaugten Luftmenge von 40 m^s/h bei 1,20 kWh/ flächen dienenden Distanzblechen befestigte Bo- 10 m³ Luft.

denplatte (12) besitzt, in der Distanzschrauben 30 In der deutschen Auslegeschrift 1158 945 ist eine (13) verstellbar angeordnet sind. nicht selbstansaugende Belüftungsvorrichtung be-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- schrieben, der die Luft unter Druck zugeführt werden kennzeichnet, daß die Flachringe (9) des Stators muß, bei der ein von keinem Stator umgebenes Flüeinen Außendurchmesser aufweisen, der dem gelrad nahe einem Behälterboden umläuft, wobei zwei- bis fünffachen Wert des Außendurchmessers 35 dieses Flügelrad über eine kurze Welle direkt oder des Flügelrades entspricht, während die Leit- über ein Getriebe mit dem darüber befindlichen Anschaufeln (10) beim 1,5- bis 2fachen Wert des triebsmotor verbunden ist, und dieser Motor zum Außendurchmessers des Flügelrades enden. Schutz gegen Flüssigkeitszutritt mit einer Taucher-

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 glocke versehen ist. Die Luft wird dem Flügelrad und 2, dadurch gekennzeichnet, daß um die 40 über ein feststehendes Rohr von oben zugeführt und Distanzbolzen (8) ein oberer Siebzylinder (19) umstreicht dabei den Motor. Die gesamte Belüftungsund um die Distanzbleche (11) ein unterer Sieb- vorrichtung hängt an einer oben am Behälter angezylinder (20) angeordnet ist. ordneten Trägerkonstruktion.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

45 selbsansaugende Belüftungsvorrichtung zu schaffen,

die ebenfalls, wie die Vorrichtung gemäß der deut-

sehen Auslegeschrift 1158 945, in oben offene, von

unten nicht zugängliche Behälter eingesenkt werden kann. Es müssen sowohl eine lange Hohlwelle als

Das Hauptpatent 1667 042 betrifft eine Belüf tungs- 50 auch eine Durchführung durch den Boden vermieden vorrichtung für Flüssigkeiten, bestehend aus einem werden. Weiterhin soll die Konstruktion aber am nahe am Boden eines Behälters angeordneten, um Boden des Behälters ruhen, und als Antriebsmotor eine vertikale Achse rotierenden Hohlflügelrad mit soll unter Vermeidung einer Taucherglocke ein serienvier bis acht Flügeln, die umfangseitig, der Drehrich- mäßiger Tauchmotor Verwendung finden. Die Belüftung entgegengesetzt, Luftaustrittsöffnungen aufwei- 55 tungsvorrichtung muß außerdem robust, leicht ansen und deren den Luftaustrittsöffnungen vorgela- und abschaltbar, geräuscharm und für die Belüftung gerte, senkrechte Flächen mit den durch die Flügel- in Abwasseranlagen einsetzbar sein. Schließlich muß spitzen gelegten Radialebenen spitze Winkel ein- sie einen hohen Sauerstoffeintrag aufweisen, und ihr schließen sowie aus einem das Flügelrad umgebenden spezifischer Kraftbedarf muß noch unter den bisher Stator mit wenigstens zwölf zwischen zwei Flachrin- 60 gängigen Werten liegen.

gen befestigten senkrechten, jeweils von der radialen Diese Aufgabe wird bei einer Belüftungsvorrich-

Richtung unter einem spitzen Winkel abweichenden tung gemäß dem Hauptpatent dadurch gelöst, daß Leitschaufeln. das Flügelrad auf der nach unten gerichteten Welle

Als Ausführungsform ist in der deutschen Offen- eines Taudimotors befestigt und nach unten über legungsschrift 1667 042 eine solche Belüftungsvor- 65 eine Labyrinthdichtung mit einer feststehenden Luftrichtung beschrieben, bei der das Flügelrad an einer ansaugleitung verbunden ist und daß der Stator mitdurch den Behälterboden geführten Antriebswelle tels Distanzbolzen an dem Flansch des Tauchmotors befestigt und nach oben mit einer zentralen, fest- befestigt ist und unten, in einem Abstand, der das