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Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung an Vorrich-
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tungen zum Begasen und Umwälzen für die Abwassertechnik, bei denen
in Verlängerung der Drehachse eines luftgekühlten Axtriebselektromotores eine vom
Motor getriebene, schräg in das Abwasser eintauchende Hohlwelle vorgesehen ist,
die am freien Ende mit propellerartigen Flügeln versehen ist und eine Luftaustrittsöffnung
aufweist, während das motorseitige Ende zur Bildung von Lufteinrittsöffnungen seitlich
durchbrochen ist.
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Vorrichtungen , auf die einleitend hingewiesen wird, dienen in der
Abwassertechnik.dazu, Luft in das Abwasser einzutragen, und zwar mit dem Ziel, die
eingetragene Luft möglichst feinstblasig im Wasser zu dispergieren und dabei einen
in Verlängerung der Hohlwelle und der propellerartigen Flügel verlaufenden scharfen
Flüssigkeitsstrahl zu erzeugen, der mittels seiner kinetischen Energie luftangereichertes
Wasser bis in weit entfernte Bereiche oder große Tiefen bewegt. Dadurch soll das
Entstehen unbewegter sowie un- oder schlechtbelüfteter Totzonen im Abwasser verhindert
werden. Das luftangereicherte Strahlwasser führt zu diesem Zwecke Luftsauerstoff
in die gefährdeten Bereiche, die kinetische Energie des Strahles führt zur Bewegung
und Umwälzung derart gefährdeter Zonen.
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Obwohl diese Vorrichtung ihre Aufgaben hinsichtlich eines optimalen
tuftsauerstoffeintrages für die aerob-biologischen
Abbauprozesse
und hinsichtlich der mechanischen Umwälzung des Abwassers erfüllt, bedarf sie jedoch
häufiger Kontrollen.
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Abwasser ist in der Praxis kein Substrat mit gleichbleibenden Eigenschaften;
es kann wechselnd Trübstoffe, faserartige Feststoffanteile enthalten, also mehr
oder weniger dickflüssig sein,und kurze Zeit darauf wiederum fest- und/ oder trübstoffarm
und vergleichsweise dünnflüssig sein, ohne daß sich dieser Wechsel der Beschaffenheit
vorhersehen ließe. Faserförmige Feststoffe können sich an der rotierenden Hohlwelle
verfangen, mitrotieren und ein Hochspritzen und Aufwirbeln von Abwasser verursachen.
Das ist unerwünscht, denn im Wasser enthaltene Bakterien, Luft und Gase werden dadurch
aufgewirbelt an die Umgebungsluft verteilt.
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Aber auch die Benetzung der Umgebung mit Spritzwasser hat Nachteile,
denn sie kann im Bereich der Behälter- oder Beckenränder Schmier- und Schmutz zonen
verursachen. Im Winter sind derartige Erscheinungen besonders lästig, weil sie auf
begehbaren Bereichen Glatteis erzeugen können und weil Spritzwasser, das die Hohlwelle
trifft, anfriert, nicht selten die am motorseitigen Ende befindlichen Lufteintrittsöffnungen
mit Eis verschließt oder gar einseitige Eisablagerungen an der Hohlwelle erzeugt,
die betriebsgefährdende Unwuchten hervorrufen.
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Bekanntlich werden die Vorrichtungen zum Begasen und Umwälzen im Bereich
des Antriebsmotors kardanisch aufgehängt, damit
sie sowohl in beliebigen
seitlichen Richtungen als auch in beliebige gewünschte Schräglagen verschwenkt werden
können. Wenn die Schräglage besonders flach gewählt wird, dann kann es aufgrund
der geschilderten Wechsel der Abwasserkonsistenz dazu kommen, daß eine zuvor einwandfrei
optimal arbeitende Vorrichtung plötzlich im Bereich ihres mit dem propellerartigen
Flügel versehenen Endes eine von der Abwasseroberfläche zum propellerartigen Flügel
ziehende Saugtrombe zieht. Abgesehen davon, daß solche Saugtromben lästig sind,
weil sie unangenehme Schlürfgeräusche erzeugen, beeinträchtigen sie auch noch den
Luftsauerstoff-Eintrag bzw. die exakte optimale feinstblasige Verteilung, denn der
vom propellerartigen Flügel erzeugte zentrale Sog, welcher die treibende Kraft für
die zentral angesaugte Luft ist, erhält beim Entstehen solcher Tromben einen Nebenschluß
zur Abwasseroberfläche, durch den vergleichsweise geringe Luftmengen in den Bereich
der Propellerartigen Flügel gesaugt werden, während in der Hohlwelle ein schlagender
bzw. stoßender Luftstrom entsteht.
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Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung an den eingangs erwähnten Vorrichtungen
zum Begasen und Umwälzen für die Abwassertechnik m schaffen, welche diese vor wechselnden
Einflüssen der Witterung und der Abwasserkonsistenz schützt und für dauerhaft optimierte
Arbeitsbedingungen sorgt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einem abtriebsseitigen
Halteflansch des Elektromotores über axial in Hohlwellenrichtung verlaufende Distanzbolzen
ein kreisrunder Winkelringflansch befestigt ist, dessen zylindrische Außenfläche
mit einem Kunststoff, vorzugsweise GFK-Gehäuse verbunden ist, welches die gesamte
Vorrichtung zum Begasen und Umwälzen einschließlich Elektromotor mit allseitigem
Abstand umgibt und aus einem, den Elektromotor bis über das hohlwellenferne Ende
hinaus umgebenden, zylindrischen Abschnitt großen Durchmessers, einem vom Winkelringflansch
bis über die seitlichen Lufteintrittsöffnungen der Hohlwelle hinaus verlaufenden
kegelstumpfförmigen zweiten Abschnitt sowie einem zylindrischen dritten Abschnitt
kleinen Durchmessers besteht, der die Hohlwelle bis in die Nähe der propellerartigen
Flügel umgibt und eine Endöffnung aufweist, deren der Abwasseroberfläche zugekehrte,
begrenzende.Gehäuseendkante näher an den propellerartigen Flügeln liegt aLs die
diametral gegenüberliegende Endkante des Gehäuses.
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Die genannte Schutzvorrichtung gewährleistet nahezu wartungsfreien
zuverlässigen optimierten Betrieb, denn das Gehäuse, welches Motor und Hohlwelle
mit Abstand umgibt, schützt die Hohlwelle vor Trüb- und Feststoffen. Es können sich
keine Faserstoffe um die Hohlwelle wickeln, mitrotieren und Spritzwasser erzeugen
und damit die Vorrichtung zum Begasen und Umwälzen und deren Umgebung nicht verschmutzen
als Anlagerungen, die die Lufteir#ittsöffnungen
der Hohlwelle
verschließen oder Unwuchten erzeugen könnten, können nicht entstehen, weil weder
Spritzwasser erzeugt wird noch Regenwasser evtl. bei Stillstand einseitig an der
Hohlwelle anfrieren kann. Der Bildung von Saugtromben wird entgegengewirkt, weil
die Endöffnung des Gehäuses bei den propellerartigen Flügeln am Ende der Hohlwelle
aufgrund der Schräglage eine in die Nähe der propellerartigen Flügel ragende dachartige
Abdeckung gegenüber der Abwasseroberfläche schafft, wodurch der im geringsten Abstand
von der Abwasseroberfläche liegende Anfangsbereich der propellerartigen Flügel gegen
dieAbwasseroberfläche abgeschirmt wird, während die nicht abgeschirmten Bereiche
einen größeren Abstand von der Abwasseroberfläche haben, so daß die Saugtromben-Bildung
zur Abwasseroberfläche hin zumindest erheblich erschwert wird.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Schutzvorrichtung hat darüber hinaus
auch noch technologische Vorteile, denn dadurch, daß der Elektromotor vom Gehäuse
mit umschlossen wird, streicht die vom oberen Ende des Gehäuses her eintretende
Luft am Motor vorbei und erwärmt sich, ehe sie über den kegelstumpfförmigen Teil
in die Lufteintrittsöffnungen der Hohlwelle strömt. Die biologischen Prozesse im
Abwasser werden durch erwärmte Luft gefördert. Außerdem aber tritt in kalten Jahreszeiten
auch eine Erwärmung der Hohlwelle ein, die das Anlagern von Eis, z. B. durch gefrierendes
Kondenswasser, weitgehend verhindert.
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Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Schutzvorrichtung ist es besonders
vorteilhaft, wenn das Gehäuse aus zwei zueinander symmetrischen Halbschalen besteht,
die in der Trennungsebene mittels nach außen vorspringender Flansche verbunden sind,
und wenn die Flansche in Lotrichtung verlaufen, denn dadurch läßt sich das Gehäuse
besonders einfach fertigen und montieren sowie zu Wartungszwecken wieder entfernen.
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Da Vorrichtungen zum Begasen und Umwälzen kardanisch auf gehängt werden
müssen, ist es zweckmäßig, wenn der Winkelringflansch zwei Aufnahmeaugen für nach
außen durch die Gehäuse-Halbschalen verlaufende Schwenkbolzen aufweist, deren Schwenkachse
waagerecht bzw. rechtwinklig zu den Flanschen der Gehäuse-Halbschalen durch die
Motordrehachse verläuft.
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Eine besonders wirksame Weiterbildung der Schutzvorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß eine aus zwei zueinander symmetrischen Winkelblechen bestehende,
einem Flugzeug-Höhenleitwerk nachgebildete, Abdeckeinrichtung an den oberen, der
Endöffnung des dritten Gehäuseabschnittes angrenzenden Gehäuseflanschen befestigt
ist und mit ihren Leitwerksflächen parallel zur Hohlwellendrehachse in einem Abstand
von den propellerartigen Flügeln verläuft, wobei die Endkanten dieser Leitwerksflächen
zumindest mit dem Vorderende. der propellerartigen Flügel fluchten oder ggfs. in
Achsrichtung über die propellerartigen Flügel hinausragen. Diese Weiterbildung gewährleistet
unter allen Umständen eine Vermeidung von Saugtromben, denn die Abdeckeinrichtung
verhindert mit ihren in der Ebene der Gehäuseflansche verlaufenden Stegen das Entstehen
von Drehströmungen im Abwasser; solche Drehströmungen sind aber Voraussetzung für
das Entstehen von Tromben. Darüber hinaus bewirken die Leitflächen der Abdeckeinrichtung
auch noch eine Sperre oder Abschirmung, die zwischen den propellerartigen Flügeln
und der Abwasseroberfläche liegt; Tromben müßten daher, um bis in
den
Bereich der propellerartigen Flügel zu gelangen, diese Leitwerksflächen seitlich
umgehen. Diese Umgehungsstrecke ist aber so lang, daß auch bei extrem flacher Einstellung
der Vorrichtung zum Begasen und Umwälzen und unter sonst ungünstigsten Bedingungen
ein sicherer Schutz vor Trombenbildung erzielt wird.
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Extrem kalte Witterung bspw. könnte zur Folge haben, daß die eingesaugte
Luft eine Kühlung des Abwassers verursacht und damit die biologischen aeroben Abbauprozesse
hemmt.
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Auch davor schützt die neue Vorrichtung, indem das hohlwellenferne
Ende des ersten Gehäuseabschnittes einen abnehmbaren, mit einem Luftanschlußstutzen
versehenen Deckel aufweist. Bei solchen Extrembedingungen braucht an das Gehäuse
lediglich der Deckel angesetzt und der Luftanschlußstutzen mittels entsprechender
Leitungen, bspw. mit Maschinenräumen o. dgl., verbunden zu werden, in denen temperierte
Luft enthalten ist. Es wird dann auch unter Ausnutzung der Abwärme des Elektromotores
in Zeiten extremer Kälte zuverlassig gearbeitet. Es ist aber auch möglich, besonders
ar bereitete oder zweckmäßig zusammengesetzte Luft einzuleiten.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung
stehen die Kühlluftkanäle bzw- räume des Elektromotores mit den Lufträumen der Gehäuseabschnitte
in Verbindung, wobei der Ubergang vom Luftraum des Gehäuseabschnittes und dem des
Gehäuseabschnittes über einen durch
die Distanzbolzen definierten
Luftraum zwischen Winkelringflansch und Halteflansch sowie dem Ringspalt gebildet
ist.
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Hierdurch wird ein durchgehender Luftraum geschaffen, der eine Luftströmung
vom Motor bis zu den Lufteinströmöffnungen der Hohlwelle in das Innere derselben
ermöglicht. Dadurch wird eine besonders gute Kühlung des Motors gewährleistet. Die
durch den Motor vorgewärmte Luft wird mit in die Hohlwelle eingesaugt und gelangt
über diese in die zu begasende Flüssigkeit.
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In vorteilhafter Weise ist zwischen Hohlwelle und kegelstumpf förmigem
Gehäuseabschnitt sowie zylindrischem Gehäuseabschnitt kleineren Druchmessers we-der
ein Lager, noch eine Dichtung, noch eine Distanzbüchse, angebracht, derart, daß
ein zusammenhängender, ununterbrochener Ringraum gebildet ist, der gegen den Zutritt
von Falschluft nur durch das Eintauchen der Endöffnung in die Flüssigkeit abgeschlossen
ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten Schutzvorrichtung
ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 - eine Vorrichtung
zum Begasen und Umwälzen mit erfindungsgemäß ausgebildeter Schutzvorrichtung mit
einseitig abgenommener Gehäusehalbschale, Fig. 2 - eine Draufsicht auf eine Weiterbildung
der Schutzvorrichtung in vollständigem Zustand, Fig. 3 - eine Seitenansicht einer
Einzelheit der Schutzvorrichtung, Fig. 4 - eine Teil-Schnittansicht der Einzelheit
gern.
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Fig. 3, Fig. 5 - eine Draufsicht auf die Abdeckeinrichtung, die ein
Teil der erfindungsgemäß ausgebildeten Schutzvorrichtung ist.
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Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine Vorrichtung zum Begasen und Umwälzen
1, die aus einem luftgekühlten Elektromotor 2, einer daran befestigten Hohlwelle
3 und an deren freiem Ende befestigten propellerartigen Flügeln 4 besteht - die
Flügelstruktur ist der Einfachheit halber nicht gezeichnet.
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Die Hohlwelle 3 weist am motorseitigen Ende Lufteintrittsöffnungen
5 auf.
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Am abtriebsseitigen Ende fräst der Antriebs-Elektromotor 2 einen Halteflansch
6, der über axial verlaufende Distanzbolzen 7 mit einem Winkelringflansch 8 verschraubt
ist. Der Winkelringflansch 8 weist in seiner Mitte eine kreisrunde öffnung auf,
durch die sich die Hohlwelle 3 hindurch erstreckt, derart, daß ein Ringspalt 9 gebildet
ist; infolge
der Distanzbolzen 7 hat der Winkelringflansch 8 auch
einen axialen Abstand vom Halteflansch 6.
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Der Winkelringflansch 8 weist eine zylindrische Außenfläche 10 auf,
an der ein Gehäuse 11 angeschraubt ist, das aus Kunststoff, vorzugsweise GFK, besteht.
Das Gehäuse setzt sich aus zwei zueinander symmetrischen Halbschalen 12 13 zusammen,
welche mittels Flanschen/verbunden sind, die bei Betriebslage der Vorrichtung 1
in einer Lotrichtung verlaufen.
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Das Gehäuse besteht aus drei Abschnitten, und zwar einem ersten zylindrischen
Abschnitt 14, welcher den Antriebs-Elektromotor 2 mit Spiel umgibt, derart, daß
ein Luftraum 30 gebildet ist. Am abtriebsfernen Ende des Motors ragt der Gehäuseabschnitt
14 über diesen hinaus und reicht am entgegengesetzten Ende bis zum Winkelringflansch
8. Der zweite Gehäuseabschnitt 15 ist kegelstumpfförmig ausgebildet und erstreckt
sich unter Verjüngung vom Winkelringflansch 8 bis über jenen Bereich der Hohlwelle
hinaus, in dem sicls die Luftantrittsöffnungen 5 befinden. Der Gehäuseabschnitt
15 umgibt den Luftraum 31.
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Der Ubergang vom Luftraum 30 des Gehäuseabschnittes 14 und dem Luftraum
31 des Gehäuseabschnittes 15 wird über einen durch Distanzbolzen 7 definierten Luftraum
32 zwischen dem Winkelringflansch 8 mit Ringspalt 9 und dem Halteflansch 6 gebildet.
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Der dritte Gehäuseabschnitt 16 ist wie der erste Gehäuseabschnitt
14, von den Flanschen 13 abgesehen, zylindrisch ausgebildet und erstreckt sich bis
in die Nähe der propellerartigen Flügel 4, wobei er die Hohlwelle 3 mit allseitigem
Abstand umgibt. Der dritte Gehäuseabschnitt 16 weist eine Endöffnung 17 auf, die
im Bereich des in Gebrauchslage oberen Flansches 13 von einer Endkante 18 begrenzt
wird, die sehr nahe an dem propellerartigen Flügel liegt, während die diametral
gegenüberliegende Endkante 19 einen größeren Abstand vom propellerartigen Flügel
aufweist.
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Am Ende des Gehäuseabschnittes 16 ist am obenliegenden Flansch 13
eine Abdeckeinrichtung 20 befestigt, die aus zwei zueinander symmetrischen Winkelblechen
besteht, welche miteinander so verbunden sind, daß sich ein Körper ergibt, der einem
Flugzeug-Höhenleitwerk nachgebildet ist.
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Die Abdeckeinrichtung 20 erstreckt sich von den obenliegenden Gehäuseflanschen
13 aus nach oben, wobei Vertikalstege 21 Wirbelströmungen des Wassers entgegenwirken,
während die Leitwerksflächen 22 die propellerartigen Flügel 4 gegenüber der Abwasseroberfläche
abdecken und abschirmen.
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Die Abdeckeinrichtung 20 kann nicht nur aus Blech, sondern auch aus
anderen Materialien gefertigt sein. Um eine optimale Abdeckung zu erzielen, hat
die Abdeckeinrichtung 20 eine Vorderkante 23 und eine Hinterkante 24, welche zumindest
mit der Vorderkante der propellerartigen Flügel 4 fluchtet oder in Achsrichtung
nach hinten über die propellerartigen Flügel hinausragen.
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Bei der Weiterbildung gemäß Fig. 2 ist der Gehäuseabschnitt 14 am
freien, also hohlwellenfernen Ende nicht offen wie in Fig. 1, sondern mit einem
abnehmbaren Deckel 25 versehen, in welchem sich ein Luftanschlußstutzen 26 befindet,
so daß ggfs. bedarfsgerecht aufbereitete oder zusammengesetzte Luft in das Gehäuse
.11 eingesaugt und in das Abwasser eingebracht werden kann.
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Die Vorrichtung 1 muß einschließlich ihrer Schutzvorrichtung kardanisch
aufgehängt werden können. Zu diesem Zweck trägt der in Fig. 3 in Seitenansicht wiedergegebene
Winkelringflansch 8 zwei einander diametral gegenüberliegende Halteaugen 27, in
denen Schwenkbolzen 28 aufgenommen sind, deren gemeinsame Schwenkachse rechtwinklig
zu den Gehäuseflanschen 13 und durch die Drehachse des Antriebsmotors 2 bzw. der
Hohlwelle 3 verläuft. (siehe auch Fig. 4). An diesen Schwenkbolzen 28 greifen gem.
Fig. 4 die Schenkel einer Aufhängegabel 29 an, die zur kardanischen Aufhängung dient.
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