DE2636053A1

DE2636053A1 - Oberflaechenbeluefter

Info

Publication number: DE2636053A1
Application number: DE19762636053
Authority: DE
Inventors: Antonius Wilhelmus Herma Budde; Johannes Bernardus Mar Wiggers
Original assignee: DWARS ING BUREAU
Current assignee: DWARS ING BUREAU
Priority date: 1976-05-31
Filing date: 1976-08-11
Publication date: 1977-12-15
Also published as: BR7607256A; NL7605875A; BE845939A; IN148354B; NL169165B; US4074953A; NL169165C; GB1511760A

Description

2636053 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch

Anwaltsakte: 48 456/FlTl-th 43 Essen 1, Theaterplati 3, Postf. 789

10. August I976

Patent- und

Gebrauchsraus terhilfsanmeldung

Ingenieursbureau Dwars,
Heederik en Verhey B.V.

Laan 1914 No. 35
Amersfoort, Holland

Oberflächenbelüfter.

Die Erfindung betrifft einen Oberflächenbelüfter, bestehend aus einer mit einem Antriebsorgan kuppelbaren senkrechten Lüfterwelle mit an deren unterem Ende angebrachten im wesentlichen senkrecht verlaufenden Schaufeln.

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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen

Derartige Oberflächenbelüfter werden an der Oberfläche einer Flüssigkeit in Drehung versetzt, um einmal diese Flüssigkeit umzurühren und durch Ausbildung einer großen Grenzfläche zwischen Luft und Flüssigkeit letztere zu belüften. Derartige Oberflächenbelüfter werden vielfach in einem Belüftungsbecken einer Belebtschlammanlage eingesetzt, wobei dieses Belüftungsbecken sowohl als rechteckiger Behälter wie als geschlossener Kreislauf ausgebildet sein kann.

Derartige Oberflächenbelüfter müssen, wenn sie optimal arbeiten sollen, eine Reihe von wichtigen Ansprüchen erfüllen. Dabei muß in erster Linie ihr Wirkungsgrad bezüglich des Einbringens von Sauerstoff in die Flüssigkeit bezw. den Schlamm sehr hoch sein, wobei unter diesem wirkungsgrad die Sauerstoffmenge in kg pro verbrauchte elektrische Leistung in KWh zu verstehen ist. Außerdem muß dieser Wirkungsgrad bezüglich des Einbringens von Sauerstoff so weit wie möglich über die zum Regeln der Leistung benötigte Tauchtiefe bezw. den Drehzahlbereich konstant sein. Außerdem müssen schließlich derartige Oberflächerbelüfter eine unter Betriebsbedingungen möglichst stabile Leistungsabgabe und eine ausreichend große Umwälzleistung besitzen.

Die bisher bekannten Oberflächenbelüfter der eingangs genannten Art erfüllen die vorgenannten Ansprüche nicht in ausreichendem Maße und besitzen insbesondere keinen hohen Wirkungsgrad bezüglich des Einbringens von Sauerstoff.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen Oberflächenbelüfter der eingangs genannten Art in der Weise auszu-

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bilden, daß er alle vorgenannten Ansprüche erfüllt und insbesondere einen hohen Wirkungsgrad bezüglich des Einbringens von Sauerstoff besitzt.

Gekennzeichnet ist ein erfindungsgemäßer Oberflächenbelüfter im wesentlichen dadurch, daß am unteren Ende der Lüfterwelle ein mit ihr koaxialer, sich nach oben erweiternder glatter Konus befestigt ist, dessen größter Durchmesser wesentlich größer ist als der Durchmesser der Lüfterwelle, jedoch wesentlich kleiner ist als der durch die Außenkanten der Schaufeln bestimmte Außendurchmesser des Belüfters, daß von der Oberkante dieses Konus eine zylindrische Wandung senkrecht nach oben verläuft und daß zwischen jeweils zwei Schaufeln schräg nach oben verlaufende, im wesentlichen ebene Verbindungsbleche befestigt sind, welche im oberen Bereich über den Konus hinausragen.

Wenn der erfindungsgemäße Oberflächenbelüfter um die senkrechte Achse in Drehung versetzt wird, strömt die Flüssigkeit längs des Konus und längs der senkrechten Schaufeln nach außen und wird durch die außenliegenden Schaufelteile an der Oberfläche stark durcheinandergewirbelt, wodurch gleichzeitig an der Oberfläche der Flüssigkeit über ein sehr weites Gebiet eine starke Durchwirbelung erfolgt. Infolgedessen bildet sich eine sehr große Grenzfläche zwischen der Luft und der Flüssigkeit aus, wodurch Sauerstoff in doe Flüssigkeit eingebracht wird.

Da bei dem erfindungsgemäßen Oberflächenbelüfter die Flüssigkeit über ein sehr weites Gebiet von unten her senkrecht heranströmen kann und anschließend allmählich mehr oder weniger wagerecht ab-

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gelenkt wird, bleiben die Anströmverluste auf ein Mindestmaß beschränkt. Außerdem sind die Schaufeln im Mittelteil des erfindungsgemäßen Oberflächenbelüfters durch den Konus unwirksam gemacht, was besonders vorteilhaft ist, da eine durch diese Schaufelteile verursachte Turbulenz durch Unterbrechung eines Kontaktes mit der Außenluft für die Belüftung ohne Bedeutung ist, jedoch zusätzliche Leistung kostet. Auf diese Weise wird ein besonders günstiger Wirkungsgrad bezüglich des Einbringens von Sauerstoff in die Flüssigkeit erreicht.

Dadurch, daß im Anschluß an die Oberkante des Konus eine zylindrische Wandung senkrecht nach oben vorgesehen ist, sowie durch die ebenen Verbindungsbleche, welche im oberen Bereich über den Konus hinausragen, erhält man eine Schaufelform, durch welche der Wirkungsgrad bezüglich des Einbringens von Sauerstoff über die zum Regeln der Leistung benötigte Tauchtiefe bezw. den Bereich der Drehzahl praktisch konstant ist, während hierdurch außerdem eine sehr stabile Leistungsabgabe erzielt wird.

Wenn auch durch die Anbringung des Konus am unteren Ende der Lüfterwelle die effektive Schaufeloberfläche im Mittelteil des erfindungsgemäßen Oberflächenbelüfters zwangsläufig verkleinert wird, wird dennoch erfindungsgemäß eine besonders große effektive Schaufeloberfläche erzielt, wodurch eine sehr gute Rührwirkung und eine ausgezeichnete Umwälzleistung des erfindungsgemäßen Oberflächenbelüfters gewährleistet sind.

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Vorzugsweise sind die Schaufeln mit ihrer Innenkante an der Lüfterwelle befestigt, während die Unterkante ihres über den Konus überstehenden Teiles an dessen Oberkante anschließt.

Hierbei können die Verbindungsbleche sich von der zylindrischen Wandung einwärts und nach außen erstrecken und auf der Oberkante dieser zylindrischen Wandung befestigt sein. Unter Umständen kann es erforderlich werden, in der zylindrischen Wandung in Drehrichtung gesehen hinter wenigstens einigen der Schaufeln jeweils eine öffnung auszubilden, um zu erreichen, daß der Wirkungsgrad bezüglich des Einbringens von Sauerstoff am Übergang von der mittleren Tauchtiefe zu einer sehr geringen Tauchtiefe zunimmt, was unter Umständen günstig sein kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert; es zeigt

Fig.l eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Oberflächenbelüfter;

Fig.2 einen senkrechten Schnitt durch Fig.l längs der Linie II-II; und

Fig.3 eine Seitenansicht des Oberflächenbelüfter gemäß Fig.l.'

Der in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Oberflächenbelüfter besitzt, eine zentrale senkrechte Welle 1, welche auf an

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sich bekannte Weise mit einem nicht dargestellten Antriebsorgan kuppelbar ist. Am unteren Ende dieser Welle 1 sind eine Anzahl von über den Umfang verteilten senkrechten Schaufeln 2 befestigt, welche beim Ausführungsbeispiel radial verlaufen, alternativ jedoch ebensogut tangential zur Welle 1 verlaufen können.

Unter dieser Welle ist ein koaxial mit ihr verlaufender, sich nach oben erweiternder glatter Konus 3 befestigt. Der größte Durchmesser dieses Konus 3 ist wesentlich größer als der Durchmesser der Lüfterwelle, jedoch wesentlich kleiner als der durch die Außenkanten 4 der Schaufeln 2 bestimmte Außendurchmesser des Belüfters. An die Oberkante des Konus 3 schließt sich eine senkrecht nach oben verlaufende Zylinderwandung 5 an. Zwischen jeweils zwei Schaufeln ist eine schräg nach außen und oben verlaufende ebene Verbindungsplatte 6 befestigt, welche im oberen Bereich über den Konus 3 hinausragt.

Wie Figur 2 zeigt, ist jede Schaufel 2 mit ihrer Innenkante J an der Lüfterwelle 1 angeschweißt, während die Unterkante 8 ihres außerhalb des Konus 3 liegenden Teiles sich an dessen Oberkante anschließt. Die erwähnten Verbindungsplatten oder -bleche 6 erstrecken sich sowohl einwärts als nach außen von der senkrechten zylindrischen Wandung und sind mit der Oberkante dieser zylindrischen Wandung 5 verbunden.

Die Verbindungsbleche 6 enden in reichlichem Abstand vor der Außenkante 4 der Schaufeln 2, wodurch erreicht wird, daß die Flüssigkeit, welche unter diesen Verbindungsblechen 6 nach außen strömt, ungehindert hochströmen kann und besser über die Wasser-

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oberfläche verteilt wird, was für das Einbringen von Sauerstoff in die Flüssigkeit günstig ist. Gleichzeitig wird hierdurch die Rührwirkung des Oberflächenbelufters verbessert, da an einer effektiven Stelle eine große Schaufeloberfläche zur Wirkung kommt.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß optimale Resultate bei einem Oberflächenbelüfter erreicht werden, bei welchem der größte Radius des Konus 3 wenigstens ungefähr 43$ der Länge des größten Radius des Belüfters bis zu den Außenkanten 4 der Schaufeln 2 beträgt. Bei diesem Oberflächenbelüfter bildet außerdem die Erzeugende der Mantelfläche des Konus 3 einen Winkel von ungefähr 30° mit der Horizontalen. Durch diesen in Fig.2 mit dem Bezugszeichen 9 angegebenen Winkel wird die Flüssigkeit aus der senkrechten Anströmrichtung in die im wesentlichen horizontale Richtung sehr allmählich abgelenkt.

Außerdem bilden vorzugsweise die Verbindungsbleche β einen Winkel 10 von ungefähr 25° mit der Horizontalen, d.h. also einen kleineren Winkel als der Winkel 9* wodurch die allmähliche Ablenkung der Flüssigkeit weiterhin begünstigt wird. Der Winkel 11, welchen die Unterkanten 8 der Schaufeln 2 mit der Horizontalen bilden, ist wiederum wesentlich kleiner als der Winkel 10, welchen die Verbindungsbleche 6 der Horizontalen bilden, und kann vorzugsweise wenigstens ungefähr 15° betragen. Hierdurch divergieren die Unterkanten 8 der Schaufeln 2 gegenüber den Verbindungsblechen 6 nach außen, was besonders günstig ist, da hierdurch eine bessere Führung der Flüssigkeit erzielt wird.

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In Drehrichtung gesehen kann hinter einer Anzahl der Schaufeln 2, vorzugsweise hinter allen Schaufeln 2, eine Öffnung 12 in der senkrechten Zylinderwandung 5 ausgebildet sein. Durch diese Öffnungen 12 wird erreicht, daß der Wirkungsgrad bezüglich des Einbringens von Sauerstoff bei einem Übergang von einer mittleren Tauchtiefe zu einer minimalen Tauchtiefe zunimmt, was unter Umständen sehr günstig sein kann. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Oberflächenbelüfters der vorbeschriebenen Art wird erreicht, daß ein besonders hoher Wirkungsgrad bezüglich des Einbringens von Sauerstoff erreicht wird, welcher außerdem über die zum Einstellen der Leistung benötigte Tauchtiefe bezw. den Drehzahlbereich sehr konstant ist.

Außerdem besitzt der erfindungsgemäße Oberflächenbelüfter eine sehr stabile Leistungsabgabe und eine hohe Umwälzleistung.

Eine weitere Besonderheit des erfindungsgemäßen Oberflächenbelüfters ergibt sich aus seiner Formgebung, da hierdurch jegliche Gefahr einer Verstopfung oder Verschmutzung beseitigt wird, während der Aufbau sehr robust ist, sodaß eine besonders lange Lebensdauer des Oberflächenbelüfters gewährleistet ist.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche:

Oberflächenbelüfter, bestehend aus einer mit einem Antriebsorgan kuppelbaren senkrechten Lüfterwelle mit an deren unterem Teil angebrachten im wesentlichen senkrecht verlaufenden Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Lüfterwelle (1) ein mit ihr koaxialer, sichnach oben erweiternder glatter Konus (5) befestigt ist, dessen größter Durchmesser wesentlich größer ist als der Durchmesser der Lüfterwelle, jedoch wesentlich kleiner ist als der durch die Außenkanten (4) der Schaufeln (2) bestimmte Außendurchmesser des Belüfters, daß von der Oberkante des Konus eine zylindrische Wandung (5) senkrecht nach oben verläuft und daß zwischen jeweils zwei Schaufeln schräg nach oben verlaufende, im wesentlichen ebene Verbindungsbleehe (6) befestigt sind, welche im oberen Bereich über den Konus hinausragen.
2.· Oberflächenbelüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (2) mit ihrer Innenkante (7) an der Lüfterwelle (1) befestigt sind und mit der Unterkante (8) ihres über den Konus (3>) überstehenden Teiles an die Oberkante des Konus anschließen.
3. Oberflächenbelüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbleche (6) sich von der zylindrischen Wandung (5) einwärts und nach außen erstrecken und auf der Oberkante dieser zylindrischen Wandung befestigt sind.

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4-. Oberflächenbelüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zylindrischen Wandung: (5) in Drehriohtung gesehen hinter wenigstens einigen der Schaufeln (2) jeweils eine öffnung (12) ausgebildet ist.
5· Oberflächenbelüfter nach einem der Ansprüche 1 bis K, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Radius des Konus (3) wenigstens ungefähr Kjfc der Länge des größten Radius des Belüfters bis zu den Außenkanten (4) der Schaufeln (2) beträgt.
6. Oberflächenbelüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch-, gekennzeichnet, daß die Erzeugende der Mantelfläche des Konus (3) einen Winkel von ungefähr 30° mit der Horizontalen bildet.
7· Oberflächenbelüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbleche (6) in einem spitzeren Winkel zur Horizontalen verlaufen als die Erzeugende des Konusmantels .
8. Oberflächenbelüfter nach Anspruch J₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbleche (6) einen Winkel von ungefähr 25° mit der Horizontalen bilden.
9. Oberflächenbelüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkanten (8) der Schaufeln (2) einen kleineren Winkel mit der Horizontalen bilden als die Winkelbleche (6). .

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10. Oberflächenbelüfter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkanten (8) der Schaufeln (2) einen Winkel von 15 rait der Horizontalen bilden.

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