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Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Abwässern
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Die Erfi#ndung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus
Abwässern mit wenigstens einer Hauptkammer, die mit wenigstens einem Wärietauscheraggegrat,
vorzugsweise mit einer Wärmepumpe versehen ist und der eine Klärkammer mit einer
Speicherkammer vorgeschaltet ist, wobei zwischen der Hauptkammer und der Klärkammer
eine Wärmetauscherwandung und wenigstens eine mit einem Filter versehene im Bereich
des Kanerbodens angeordnete Durchtrittsöffnung angeordnet ist nach Patent Nr. .....
(Patentanmeldung P 27 42 161.0).
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Bei der Anordnung nach dem ffauptpatent werden die Abwässer in die
der Eauptkaler vorgeschaltete Klärkammer geleitet, um die gesamte Abwasserienge
und deren Wärmeinhalt ar Wärmerückgewinnungsprozeß teilnehmen zu lassen und nicht
den hochverschmutzten Teil der Abwässer vorher ausschalten zu müssen. Außerdem soll
mit der Anordnung nach dem Hauptpatent die jeweilige den Wärierückgevinnungsprozeß
zugrundeliegende Abwassermenge begrenzt werden und erst nach Abschluß des
Buckgewinnungsprozesses
neues Abwasser zugeführt werden. Zu diesem Zweck wird während des Wärmerückgewinnungsprozesses
weiter nachfließendes Abwasser in die Speicherkamser geleitet, die von der Klärkammer
durch eine wärmeisolierte Wandung getrennt ist.
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Nach Abschluß des Prozesses strömt das Wasser aus der Hauptks er über
den zwischen beiden Kammern angeordneten Filter in die Klärkammer zurück und zusammen
mit den dortigen Abwässern in die Kanalisation. Durch diese Rückströmung findet
eine Selbstreinigung des Filters zwischen den beiden Kammern statt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung nach dem
Hauptpatent so weiterzubilden, daß der Wärmetauschervorgang in der Hauptkammer ebenso
wie der Reinigungsvorgang des Filters verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Durchtrittsöffnung
hauptkammerseitig mit einer das Filter abdeckenden Verschlußanordnung versehen ist,
die im Bodenbereich der Hauptkammer den Flüssigkeitsdurchtritt gestattet und bei
sinkendem Flüssigkeitsspiegel in der Klärkammer in Offenstellung bringbar ist.
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Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß bei geschlossener Verschlußanordnung
aus der Klärkammer nachlaufendes Schmutzwasser nur im Bodenbereich in die Hauptkammer
eindringen kann, während das Filter selbst abgedeckt ist. Damit wird nunmehr die
Umwälzung
der Flüssigkeit in der Hauptkammer weder durch das Filter
selbst noch durch die durch das Filter eintretende Flüssigkeit aus der Slärksmmer
behindert, so daß gegenüber der Anordnung nach dem Hauptpatent die Wärinetauscherwirkung
verbessert wird. Wenn andererseits bei Beendigung des Wärmetauscherprozesses der
Flüssigkeits spiegel in der Klärkammer absinkt, wird die Verschlußanordnung geöffnet,
so daß nunmehr aufgrund des unterschiedlichen statischen Druckes zwischen Klärkammer
und Hauptkammer die Flüssigkeit aus der Hauptkammer durch das Filter in die Klärkammer
zurückströmt und damit eine vollständige Reinigung des Filters bewirkt.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß während des Wärmerückgevinnungsprozesses
die Umiaufströmung in der Hauptkammer sich nicht über das Filter turbulenzerzeugend
auf den Absetzvorgang in der Klärkammer auswirken kann. Es ist mithin mit der erfindungsgemäßen
Anordnung gewährleistet, daß in geschlossener Stellung der Verschlußanordnung sich
die Abscheidung grober Bestandteile in der Klärkammer ungestört vollziehen kann.
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Die Emwälzströmung in der Hauptkammer bei geschlossener Verschlußanordnung
wird weiter verbessert, wenn die Verschlußanordnung zu.
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Boden der Eauptksmmer vorzugsweise in einem Winkel von 300 bis 600
geneigt angeordnet ist.
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Eine baulich besonders einfache und robuste Konstruktion ergibt sich,
wenn die Verschlußanordnung durch Eigengewicht und/oder Federkraft
in
Schließlage gehalten ist und durch wenigstens einen in der Elärkammer angeordneten
Tauchschwimmer bei dessen Auftauchen aus der Flüssigkeit in der Klärkammer in Offenstellung
bringbar ist.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß bei der Entleerung der Klärkammer
bei Beendigung des Wärmetauscherprozesses, die gemäß der Anordnung nach dem Hauptpatent
durch Einschalten einer der Klärkammer zugeordneten Pumpe mittels eines in der Hauptkammer
angeordneten Temperaturfühlers od. dgl. geschieht, durch den nun in der Klärkammer
sinkenden Flüssigkeitsspiegel die Öffnung der Verschlußanordnung selbsttätig erfolgt,
so daß automatisch mit sinkendem Flüssigkeitsspiegel auch die Rückströmung von der
Hauptkammer in die Klärkammer und damit die Reinigung beginnt.
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Vorteilhaft ist es weiter, wenn die Verschlußanordnung aus mehreren
parallel angeordneten Schwenkklappen besteht, die durch ein gemeinsames Getriebe
betätigbar sind. Durch eine derartige jalousieartige Ausbildung der Verschlußanordnung
läßt sich auch ein relativ großes Filter abdecken, ohne daß beim Öffnen und Schließen
der Verschlußanordnung große Massen bewegt werden müssen. Außerdem lassen sich derartige
Schwenkklappen in einfacher Weise so anordnen, daß sie sich allein durch ihr Eigengewicht
in Schließlage bewegen.
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Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn das Getriebe
der Verschlußanordnung mit dem Tauchschwimmer durch einen Seilzug verbunden ist,
der über eine im oberen Bereich der Klärkammer angeordnete Rolle geführt ist. Vorteilhaft
ist es, wenn hierbei der
Tauchschwimmer ein dem spezifischen Gewicht
der Flüssigkeit in der Klärkammer entsprechendes spezifisches Gewicht hat, wobei
seine Zugkraft größer als die Schließkraft der Verschlußanordnung ist.
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Hierdurch wird erreicht, daß der Tauchschwimmer einerseits bei sinkendem
Flüssigkeitsspiegel diesem stets folgt und mithin die Verschlußanordnung in Offenstellung
bringt, während er andererseits bei geschlossener Verschlußanordnung und damit aufgehobener
Schließkraft in die Flüssigkeit eintaucht, so daß der Seilzug gespannt bleibt.
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Der Umwälzvorgang und damit der Wärmetauschervorgang in der Hauptkammer
wird weiter verbessert, wenn in der llauptkauimer wenigstens ein Rührwerk angeordnet
ist, das der Umwälzung des Abwassers durch den Wärmetauscher und der Strömung durch
das Filter dient. Zweckmäßigerweise ist dieses Rührwerk im Bereich der Verschlußanordnung
angeordnet, da dadurch die Rückströmung durch das Filter bei geöffneter Verschlußanordnung
verstärkt und mithin die Reinigung des Filters weiter verbessert wird.
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Um sicherzustellen, daß während des Entleerungsvorganges die Rückströmung
durch das Filter und damit dessen Reinigung aufrechterhalten bleibt, ist es vorteilhaft,
wenn die Entleerungsleitung der Klärkammer einen solchen Querschnitt aufweist und/oder
eine der Entleerungsleitung zugeordnete Pumpe eine solche Leistung aufweist, daß
die Strömungsmenge durch die Entleerungsleitung größer als die Rückströmungsmenge
durch das Filter ist. Auf diese Weise wird erreicht,
daß die Klärkammer
vollständig entleert wird, noch ehe die Hauptkammer entleert ist, so daß während
des Entleerungsvorganges die gleichmäßige Rückströmung durch das Filter nicht unterbrochen
wird.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles
in der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Fig. 2 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 1 bei geöffneter Verschlußanordnung.
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Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung eine Hauptkammer 5 auf, die mit
wenigstens einem Wärmetauscheraggegrat 13, vorzugsweise mit einer Wärmepumpe und
ggfls. auch einer Heizeinrichtung versehen ist.
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Der Hauptkammer 5 ist eine Klärkammer 2 mit einer Speicherkammer 8
vorgeschaltet, wobei zwischen der Hauptkammer 5 und der Klärkammer 2 eine Wärmetauscherwandung
4, beispielsweise aus wärmeleitendem Metall, angeordnet ist, die wenigstens eine
mit einem Filter 3 versehene Durchtrittsöffnung 3a aufweist, welche sich im Bereich
des Kammerbodens 5a befindet. Die Klärkammer 2 ist mit einer Zuflußleitung 1 für
die zu behandelnden Abwässer und mit einer Entleerungsleitung 12, welcher eine nicht
dargestellte Pumpe zugeordnet sein kann, versehen.
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Zwischen der Klärkammer 2 und der Speicherkammer 8 befindet sich eine
wärmeisolierte Wandung 7 mit einem im oberen Kammerbereich angeordneten Überlauf
6 sowie einem durch Schwimmerschalter 10 betätigbarem Zuflußventil 9, das im Bodenbereich
der Kammer angeordnet ist. Die Speicherkammer 8 weist ferner eine Heizeinrichtung
14 sowie einen weiteren Überlauf 11 auf, der höher als der Überlauf 6 angeordnet
ist. Der Boden 2a der Klärkammer 2 ist gegenüber den Böden der Hauptkammer 5 und
der Speicherkammer 8 nach unten versetzt angeordnet.
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Die Durchtrittsöffnung 3a ist hauptkammerseitig mit einer das Filter
3 abdeckenden Verschlußanordnung 15 versehen, die im Bodenbereich der Hauptkammer
5 mit einem Durchtrittsschlitz 19 versehen ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht die Verschlußanordnung 15 aus mehreren parallel angeordneten Schwenkklappen
15a, die durch ein gemeinsames Getriebe 20 gleichzeitig betätigbar sind. Die Drehpunkte
21 der Schwenkklappen 15a sind hierbei so angeordnet, daß die Schwenkklappen durch
ihr Eigengewicht in Schließlage gehalten werden. Gegebenenfalls können hierzu auch
Federn vorgesehen sein.
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Die Ebene der Drehachsen 21 und damit die gesamte Verschlußanordnung
15 ist so angeordnet, daß mit dem Boden der Hauptkammer ein Winkel BC von etwa 300
bis 600 eingeschlossen wird.
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Die Schwenkklappen 15a bzw. deren Getriebe 20 stehen mit einem Seilzug
22 in Verbindung, der über eine im oberen Bereich der Klärkaimer 2
angeordnete
Rolle 17 geführt ist und an dessen Ende ein Tauchschwimmer 16 angeordnet ist, dessen
spezifisches Gewicht vorzugsweise dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit in der
Klärkammer 2 entspricht.
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Die durch den Tauchschwimmer 16 im unbenetzten Zustand auf den Seilzug
22 aufgebrachte Zugkraft ist jedoch größer als die Schließkraft, die auf die Schwenkklappen
15a wirkt.
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Der Hauptkammer 5 ist außerdem noch ein Rührwerk 18 zugeordnet, dessen
Propeller 18a od. dgl. beim dargestellten Ausführungsbeispiel sich im Bereich der
Verschlußanordnung 15 befindet.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Zunächst
befinden sich alle Kammern in geleertem Zustand. Damit befinden sich die Schwenkklappen
15a aufgrund des Gewichtes des Tauchschwimmers 16 in Offenstellung. Durch Einfüllen
der Abwässer über die Zuflußleitung 1 in die Klärkammer 2 tritt ein Teil der Abwässer
durch das Filter 3 in die Hauptkammer 5 ein, während gleichzeitig grobe Schmutzbestandteile
in der Klärkammer 2 zurückgehalten werden. Wenn der Flüssigkeitsspiegel in der Klärkammer
2 den Tauchschwimmer 16 erreicht, wird der Seilzug 22 entlastet und die Schwenkklappen
15a werden geschlossen. Das Einströmen in die Hauptkammer setzt sich jedoch fort,
da der den Flüssigkeitsdurchtritt gestattende Schlitz 19 offen bleibt. Etwa überschüssiges
Abwasser wird nach Füllung der Kammern 5 und 2 über den Überlauf 6 in die Speicherkammer
8 geleitet und dort ggfls. durch das Heizaggregat 14 zusätzlich aufgeheizt.
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Nach Füllung der Kammern 5 und 2 oder auch schon während des Einfüllvorganges
beginnt der Wärmerückgewinnungsprozeß in der Hauptkammer 5, wobei das dort befindliche
Abwasser in Richtung der Pfeile 23 umgewälzt und durch das Wärmetauscheraggegrat
13 geleitet wird. Da sich die Schwenkklappen 15a, wie in Figur 1 dargestellt, in
Schließlage befinden, wird diese Strömung nicht durch das Filter 3 behindert, vielmehr
wird durch die Zuordnung von Wärmetauscheraggregat 13 und Verschlußanordnung 15
das Abwasser zum Wärmetauscher 13 hingeführt. Diese Strömung wird durch das Rührwerk
18 und ggfls. beim Einlaufvorgang zusätzlich dadurch gefördert, daß durch den Schlitz
19 strömendes Abwasser ebenfalls zum Wärmetauscheraggregat 13 hinströmt.
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Da aber andererseits die Verschlußanordnung 15 in ihrem Hauptbereich
geschlossen ist, kann sich die in der Hauptkammer 5 stattfindende Strömung nicht
auf die Flüssigkeit in der Klärkammer 2 auswirken, so daß diese Flüssigkeit dort
in Ruhe bleibt, so daß sich die Feststoffe nach unten in den Bodenbereich 2a absetzen
und die Schwimmstoffe nach oben steigen können.
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Wenn den Abwässern in der Hauptkammer 5 genügend Wärme entzogen ist,
wird durch einen Temperaturf#hler od. dgl. ein Ventil in der Entleerungs leitung
12 geöffnet und/oder die dieser Leitung zugeordnete Pumpe eingeschaltet, so daß
nunmehr die Entleerung der Klärkammer 2 beginnt. Hierbei weist die Entleerungsleitung
12 der Klärkammer 2 einen solchen Querschnitt auf und/oder die dort vorgesehene
Pumpe eine solche Leistung, daß die Strömungsmenge durch die Entleerungsleitung
12 größer als die Riiekströmungsmenge durch das Filter 3 ist. Auf diese Weise entleert
sich
die Klärkammer 2 sehr viel rascher als die Hauptkammer 5,
so daß nach öffnen der Entleerungsleitung 12 der Zustand nach Fig. 2 erreicht wird.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht, folgt der Tauchschwimmer 16 dem sinkenden
Flüssigkeitsspiegel 25 in der Klärkammer 2, sobald er aus der Flüssigkeit austaucht.
Dies hat zur Folge, daß über den Seilzug 22 die Schwenkklappen 15a, wie in Figur
2 dargestellt, geöffnet werden, so daß nunmehr die Rückströmung der Abwässer in
der Hauptkammer 5 in Richtung der Pfeile 24 durch das Filter 3 voll einsetzt, zumal
auch nunmehr in der Klärkammer 2 kein oder kein vollständiger statischer Gegendruck
mehr herrscht. Die Schwenkklappen 15a begünstigen aufgrund ihrer in Fig. 2 dargestellten
Anstellung das Hinführen der Strömung zu der Oberfläche des Filters 3, so daß dieses
während des Rückströmvorganges vollständig gereinigt wird. Die Strömung gegen das
Filter 3 wird außerdem durch Ingangsetzen des Rührwerkes 18 weiter verbessert.
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Wie bei der Anordnung nach dem Hauptpatent auch, wird durch Absinken
des Flüssigkeitsspiegels 25 bis zum Schwimmerschalter 10 das Ventil 9 geöffnet,
so daß nach der Entleerung der Klärkammer 2 nunmehr die ggfls. in der Speicherkammer
8 befindlichen Abwässer in die Klärkaner 2 einströmen und von dort in die Hauptkammer
5 gelangen können, um as nächsten Wärmerückgewinnungsprozeß teilzunehmen.