FI92579B

FI92579B - Aeration device

Info

Publication number: FI92579B
Application number: FI915554A
Authority: FI
Inventors: Matti Olavi Leiponen
Original assignee: Outokumpu Mintec Oy
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1994-08-31
Also published as: FI92579C; FI915554A0; FI915554A

Description

9257992579

ILMASTUSLAITEthe aeration device

Tämä keksintö kohdistuu ilmastuslaitteeseen, erityisesti ilmastuslaitteen staattorirakenteeseen, kun staattori on asennettu samakeskisesti roottorin kanssa ja staattorissa on useita, samalta ympyränkehältä loittonevia virtauskanavia.This invention relates to an aeration device, and more particularly to a stator structure for an aeration device when the stator is mounted concentrically with the rotor and the stator has a plurality of flow channels moving away from the same circumference.

JP-hyödyllisyysmallijulkaisusta 23036/1983 tunnetaan veden-käsittelyyn liittyvä, pienen vaahtokuplakoon aikaansaava pumppu, jonka juoksupyörään nähden samakeskiseen staattoriin on muodostettu suorakulmaisia virtauskanavia vastakkaisille pinnoille kiinnitettyjen levyjen avulla. Virtauskanavien sisäänmenoaukot on julkaisun piirustusten mukaan niin muotoiltu, että sisäänmenoaukot muodostavat suljetun kehän juoksupyörän ympärille.JP Utility Model Publication 23036/1983 discloses a water-treatment pump providing a small foam bubble, in which rectangular flow channels are formed in the stator concentric with the impeller by means of plates attached to opposite surfaces. According to the drawings of the publication, the inlet openings of the flow channels are shaped so that the inlet openings form a closed circumference around the impeller.

EP-patenttijulkaisusta 204688 tunnetaan nesteiden ilmastus-laite, jonka staattoriin on muodostettu suorakulmaisia virtauskanavia, jotka muodostavat suljetun kehän roottorin ympärille. Virtauskanavat erotetaan toisistaan alkupäästään kiilamaisilla välitiloilla, joiden kärki on välittömästi vierekkäisten suuaukkojen välissä. Virtauskanavat on lisäksi niin muotoiltu, että virtauskanavien pystysuorat rajapinnat ovat joko yhdensuuntaisia tai supistuvat tai loittonevat ί toisistaan korkeintaan kulmassa, jonka suuruus on 7 astetta.EP 204688 discloses a liquid aeration device in which rectangular flow channels are formed in the stator, which form a closed circumference around the rotor. The flow channels are separated from each other at their initial ends by wedge-shaped intermediate spaces, the tip of which is immediately between adjacent orifices. In addition, the flow channels are designed in such a way that the vertical interfaces of the flow channels are either parallel or shrink or move away from each other at an angle of at most 7 degrees.

FI-patentista 81077 tunnetaan teollisuus- ja asumajätevesien ilmastuslaite, jossa roottorin kanssa samakeskinen staattori muodostuu staattorin kotelorakenteesta, kotelorakenteen ulkoreunasta ulospäin suunnatuista putkista, staattori-kotelosta alaspäin suunnatuista staattorin jaloista sekä jalkoihin kiinnitetyistä siipiosista. Ilmastuslaitteen staattoriputket ovat roottoriin nähden joko radiaalisesti tai tangentiaalisesti suunnattuja.FI patent 81077 discloses an industrial and residential wastewater aeration device in which a stator concentric with the rotor consists of a stator housing structure, tubes directed outwards from the outer edge of the housing structure, stator legs directed downwards from the stator housing and wings attached to the legs. The stator tubes of the aerator are oriented either radially or tangentially to the rotor.

Kaikissa edellä kuvatuissa julkaisuissa kysymyksessä on lähelle ilmastusreaktorin pohjaa asennettava ilmastuslaite, joko pumppaava tai dispergoiva. Näiden ilmastuslaitteiden 2 92579 toimintaa tehostetaan staattoriputkilla, joiden pystysuuntaiset seinämät ovat erityisesti sekoituselintä lähinnä olevasta päästään olennaisesti yhtä etäällä toisistaan. US-patentista 3820759 on sen sijaan tunnettu ratkaisu, jossa staattorikehältä laitteen pyörimissuuntaan nähden ensimmäinen seinämä on alkuosaltaan muotoilu kaarevaksi. Kuvatut laitteet ovat sinänsä toimivia, mutta nyt on yllättävästi havaittu, että edellä kuvatuista laitteista sinänsä tunnettuja staattoriputkia uudella tavalla muotoiltaessa on päästy entistä parempiin ilmastusteknisiin tuloksiin.All of the publications described above involve aeration device, either pumping or dispersing, to be installed close to the bottom of the aeration reactor. The operation of these aeration devices 2 92579 is enhanced by stator tubes, the vertical walls of which are, in particular, substantially equidistant from each other at the end closest to the mixing element. U.S. Pat. No. 3,820,759, on the other hand, discloses a solution in which the first wall from the stator circumference is initially curved with respect to the direction of rotation of the device. The devices described are in themselves functional, but it has now surprisingly been found that the aforementioned devices have been obtained by redesigning the stator tubes known per se from the devices described above.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin aikaansaada entistä parempi ilmastuslaite, joka soveltuu erilaisten jätevesien käsittelyyn ja jossa staattoriputkien uudella muotoilulla edullisesti hyödynnetään keskipakoisvoimaa. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit selviävät oheisista patenttivaatimuksista.The object of the present invention is therefore to provide an even better aeration device which is suitable for the treatment of various wastewaters and in which centrifugal force is advantageously utilized by the new design of the stator tubes. The essential features of the invention will become apparent from the appended claims.

Keksinnön mukaisessa laitteessa staattori on asennettu sekoitus- ja dispergointielimen ympärille samakeskisesti. Staattoriin on muodostettu virtauskanavia tasaisin välimatkoin. Virtauskanavat ovat poikkileikkaukseltaan putkimaisia, suorakulmaisia tai näiden yhdistelmiä. Keksinnön mukaisesti virtauskanavan sekoitus- ja dispergointielimen pyörimissuuntaan nähden ensin virtauskanavien suuaukkojen muodostamalta staattorikehältä erkaneva seinämä loittonee virtauskanavien suuaukkojen muodostamalta staattorikehältä olennaisesti tasaisen kaaren muotoisena, kunnes virtaus-kanavan seinämä saavuttaa radiaalisesti ainakin puolet staattorikehällä olevien kahden jakopisteen välisestä . etäisyydestä. Tämän jälkeen virtauskanavan seinämät konver- goivat toisiinsa nähden kulmassa, jonka suuruus on välillä 0-15 astetta. Tällöin myös sekoitus- ja dispergointielimen pyörimissuuntaan nähden toinen seinämä voi olla joko suoraviivainen tai kaareva. Vaikka staattoriputkien seinämät konvergoivat toisiinsa nähden, voidaan kuitenkin staattoriputkien poikkipinta-ala pitää olennaisesti samana kasvattamalla staattoriputkien korkeutta. Näin staattoriputkissa 3 92579 virtaavan materiaalin nopeus voidaan myös pitää samana. Edelleen keksinnön mukaisesti kahden vierekkäisen virtaus-kanavan seinämät voivat muodostaa keskenään välitilan, jonka sekoitus- ja dispergointielimeltä ulospäin suuntautuvan aukeaman suuruus on enintään 10 astetta, kohdassa, missä seinämät erkanevat virtauskanavien suuaukkojen muodostamalta staattorikehältä.In the device according to the invention, the stator is mounted concentrically around the mixing and dispersing element. Flow channels are formed in the stator at regular intervals. The flow channels are tubular, rectangular in cross-section, or combinations thereof. According to the invention, with respect to the direction of rotation of the flow channel mixing and dispersing member, the first wall diverging from the stator circumference formed by the flow channel orifices differs from the stator circumference formed by the flow channel orifices in a substantially flat arc until at least half of the stator the distance. The walls of the flow channel then converge with respect to each other at an angle of between 0 and 15 degrees. In this case, the second wall can also be either rectilinear or curved with respect to the direction of rotation of the mixing and dispersing element. Although the walls of the stator tubes converge with respect to each other, the cross-sectional area of the stator tubes can be kept substantially the same by increasing the height of the stator tubes. Thus, the velocity of the material flowing in the stator tubes 3 92579 can also be kept the same. Furthermore, according to the invention, the walls of two adjacent flow channels can form an intermediate space with an opening of up to 10 degrees outwards from the mixing and dispersing member at a point where the walls separate from the stator circumference formed by the mouth openings.

Keksinnön mukaista ilmastuslaitetta käyttämällä voidaan ilmastuslaitteen hapensiirtoa parantaa valitsemalla staatto-rissa olevien virtauskanavien lukumäärä ja virtauskanaan poikkipinta-ala ilmastusreaktorin muiden mittojen perusteella. Virtauskanavien lukumäärä voi edullisesti vaihdella välillä 3 - 12.By using the aeration device according to the invention, the oxygen transfer of the aeration device can be improved by selecting the number of flow channels in the stator and the cross-sectional area of the flow channel on the basis of other dimensions of the aeration reactor. The number of flow channels can preferably vary between 3 and 12.

Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää erästä keksinnön edullista sovellutusmuotoa ylhäältäpäin katsottuna, jolloin staattoriputkien seinämät ovat yhdensuuntaiset toistensa kanssa.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a preferred embodiment of the invention seen from above, the walls of the stator tubes being parallel to each other.

kuvio 2 esittää ylhäältäpäin katsottuna kuvion 1 mukaista sovellutusmuotoa, jossa staattoriputken seinämät suora- • viivaisesti konvergoivat toisiinsa nähden, « kuvio 3 esittää erästä toista keksinnön edullista sovellutusmuotoa ylhäältäpäin katsottuna, kuvio 4 esittää vielä erästä keksinnön edullista sovellutusmuotoa ylhäältäpäin katsottuna.Fig. 2 shows a top view of the embodiment of Fig. 1, in which the walls of the stator tube converge linearly with one another, Fig. 3 shows another preferred embodiment of the invention seen from above, Fig. 4 shows a further preferred embodiment of the invention seen from above.

Kuvion 1 mukaisesti sekoitus- ja dispergointielimen 1 pyörimissuuntaa kuvataan nuolella 2. Sekoitus- ja dispergointielimen 1 ympärille on edelleen asennettu staattori 3, johon on muodostettu virtauskanavia 4. Virtauskanavat 4 on erotettu toisistaan jakopisteissä 5, jotka sijaitsevat sekoitus- ja dispergointielimen 1 muodostamalla staattori- 4 92579 kehällä 6. Jakopisteestä 5 sekoitus- ja dispergointielimen pyörimissuunnassa 2 ensin staattorikehältä 6 erkaneva virtauskanavan seinämä 7 loittonee staattorikehältä 6 kaarenmuotoisena olennaisen tasaisesti, kunnes seinämä 7 saavuttaa radiaalisesti ainakin puolet staattorikehällä 6 olevien kahden jakopisteen 5 välisestä etäisyydestä 8. Seuraavassa jakopisteessä 5 erkaneva virtauskanavan seinämä 9 on olennaisesti yhdensuuntainen seinämän 7 kanssa. Tällöin seinämien välinen konvergointikulma on olennaisesti 0 astetta.According to Fig. 1, the direction of rotation of the mixing and dispersing member 1 is illustrated by an arrow 2. A stator 3 is further mounted around the mixing and dispersing member 1, in which flow channels 4 are formed. The flow channels 4 are separated by dividing points 5 formed by the mixing and dispersing member 1. 92579 on the circumference 6. In the direction of rotation 2 of the mixing and dispersing member 2 from the dividing point 5, the flow channel wall 7 diverging from the stator circumference 6 is substantially parallel to the wall 7. In this case, the convergence angle between the walls is substantially 0 degrees.

Kuvion 2 mukaisesti sekoitus- ja dispergointielimen pyörimissuunnassa 2 ensiksi staattorikehältä 6 erkanevan staattoriputken seinämän 7 saavuttaessa ainakin puolet kahden jakopisteen 5 välisestä etäisyydestä 8 myös toinen staattoriputken seinämistä 10 erkanee staattorikehältä 6 siten, että seinämät 7 ja 10 konvergoivat keskenään kulmassa, jonka suuruus on 1-15 astetta.According to Fig. 2, in the direction of rotation 2 of the mixing and dispersing member, first when the stator tube wall 7 diverging from the stator ring 6 reaches at least half of the distance 8 between the two dividing points 5, one of the stator tube walls 10 also diverges degrees.

Kuviossa 3 suuntaan 11 pyörimään saatettavan sekoitus- ja dispergointielimen 12 ympärille on asennettu samakeskisesti staattori 13 niin, että sekoitus- ja dispergointielin 12 muodostaa ympärilleen staattorikehän 14. Staattoriin 13 on muodostettu virtauskanavia 15, jotka on erotettu toisistaan välitilalla, jonka huipun muodostaa staattorikehällä 14 sijaitseva jakopiste 16. Virtauskanavat 15 on muotoiltu toisiinsa nähden siten, että vierekkäisten virtauskanavien 15 seinämät 17 ja 18 muodostavat jakopisteessä 16 staattorikehältä ulospäin suuntautuvan aukeaman, jonka suuruus on korkeintaan 10 astetta. Lisäksi sekoitus- ja ‘ dispergointielimen pyörimissuuntaan 11 nähden toinen virtauskanavan seinämä 18 on alkuosaltaan kaareva.In Fig. 3, a stator 13 is mounted concentrically around the mixing and dispersing member 12 rotatable in the direction 11 so that the mixing and dispersing member 12 forms a stator ring 14 around it. The stator 13 is formed with flow channels 15 separated by an intermediate space at the stator frame 14 16. The flow channels 15 are shaped relative to each other so that the walls 17 and 18 of the adjacent flow channels 15 form an opening of at most 10 degrees at the distribution point 16 extending outwards from the stator circumference. In addition, with respect to the direction of rotation 11 of the mixing and dispersing member, the second wall 18 of the flow channel is initially curved.

Kuviossa 4 staattoriin 21 on muodostettu kuusi kappaletta virtauskanavia 22, jotka erkanevat staattorikehältä 23 vastaavalla tavalla kuin kuvion 1 selityksessä on esitetty.In Fig. 4, six flow channels 22 are formed in the stator 21, which differ from the stator circumference 23 in a manner similar to that shown in the description of Fig. 1.

Claims

An aeration device for treating wastewater, which aeration device is intended to be mounted substantially close to the bottom of an aeration reactor and which aeration device comprises a concentrically mounted stator (3,13,21) around a mixing and dispersing means (1,11) and in the stator (3,13,21) has been formed from the same stator circumference (6,14,23) divergent flow channels (4,15,22) in which, in relation to the first wall of the mixing and dispersing means (1,11), the baffle is formed in its former part, characterized in that the wall (7,17) of the flow channel (4,15) which in the direction of rotation (2,11) of the mixing and dispersing means (1,11) first projects from the stator circumference (6,14,23 ) formed by the orifices of the flow channels diverge from the stator perimeter (6,14) formed by the orifices of the flow channels in the form of a substantially uniform bend until the wall of the flow channel (7,17) reaches at least half the direction n of the spacing (8) between the orifices of the flow channels separating dividing points (5.16) on the stator (3.13, 21), followed by the walls of the flow channels (7.17; 9,18) converge rectilinear or beak-shaped relative to each other, so that centrifugal force can advantageously be utilized in the flow channel (4,15,22).

Aeration device according to claim 1, characterized in that the walls of the flow channels (7,17; 9,18) in their common from the stator circumference (6,14,23) diverge relative to each other at an angle within the range 0-15 degrees.

Aeration device according to Claim 1 or 2, characterized in that the second wall (9,18) of the flow duct in relation to the second wall (9,18) of the mixing and dispersing means (1,11) is in its anterior part.

Ventilation device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the walls in two adjacent flow channels (5,15,22) form between them a space whose open opening has a large openings 8 (6,14,23) from the stator circumference. maximum of 10 degrees at the point where the walls (7,17; 9,18) diverge from the stator periphery (6,14,23) formed by the orifices of the flow channels.

Aeration device according to any of the preceding claims, characterized in that the number of flow channels (5,15,22) is in the range 3-12. IN!