JP2010042411A - Surface aeration blade wheel - Google Patents

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John R Mcwhirter
ジョン アール マクホワイター
Prakash G Balan
プラカシュ ジー ベイラン
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Penn State Research Foundation
Mixing and Mass Transfer Technologies LLC
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    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02Stirrer or mobile mixing elements
    • C12M27/04Stirrer or mobile mixing elements with introduction of gas through the stirrer or mixing element
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface aeration blade wheel which generates oxygen transfer efficiency and synthetic liquid force-feed speed substantially higher than the conventional design and can be used for a liquid charge tank, in particular, useful for aeration of sewage and other waste water. <P>SOLUTION: The blade wheel which rotates freely around the shaft line vertical to the surface of static liquid. The blade wheel has a plurality of blades attached to the under side of a disk or a disk-like surface. Each blade has a polyhedral or a curved geometrical shape over the range from a vertical state on the attachment place to the disk to a partially inclined state of the bottom part. Respective blades are disposed while leaving an interval from each other in the circumferential direction around the shaft line and are disposed so as to form an acute angle with respect to radial line when viewed from the rotation shaft line of the blade wheel. The under side part of the blade which is inclined and is not vertical is located on a place of the static liquid surface or below the place. When the blade wheel is rotated, the under part force-feeds the liquid to the upper part of the vertical part of the blades and, thereon, the liquid is released to the above and in the direction of departing to the outside from the blade wheel in the state of a spray umbrella. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

関連出願
本願は、1998年9月28日出願された米国特許出願第09/162,088号(現在、米国特許第5,972,661号)の継続出願である1999年7月21日に出願された米国特許出願第09/358,502号(現在放棄)の継続出願である2001年7月2日に出願された同時係属米国特許出願第09/895,418号(現在米国特許第 号)の一部継続出願である。
発明の分野
本発明は一般に、回転羽根車に関する。特に、本発明は、タンク内の水の表面の近くの鉛直軸線を中心として回転して液体を液体の上方のガス中に噴霧し、ガスを液体表面に当たる液体スプレーにより、液体中に同伴させる表面曝気羽根車に関する。
Related Applications This application is filed on July 21, 1999, which is a continuation of US patent application Ser. No. 09 / 162,088 filed Sep. 28, 1998 (currently US Pat. No. 5,972,661). Co-pending US patent application Ser. No. 09 / 895,418, filed Jul. 2, 2001, which is a continuation of US patent application Ser. No. 09 / 358,502 (currently abandoned). No.).
The present invention relates generally to rotary impellers. In particular, the present invention provides a surface that rotates about a vertical axis near the surface of the water in the tank to spray the liquid into the gas above the liquid and entrain the gas in the liquid by a liquid spray that strikes the liquid surface. It relates to an aeration impeller.

多くの工業プロセスでは、液体へのガスの物質移動を促進することが望ましい。この必要性の多くは、好気性微生物を用いる生物化学酸化プロセスに起因している。好気性微生物は、原料を価値の高い物質に変換できるので用いられる。幾つかの例としては、フラグランス、フレーバー及び医薬成分を製造する好気発酵プロセスが挙げられる。恐らくは、更に重要なプロセスは、汚水その他の廃水の流れの曝気(エアレーション)である。好気性微生物を用いるこれらプロセスの全てが共通しているものは、微生物が原料を所望の結果に変換できるようにするために酸素を液体中へ溶解させる必要があるということである。微生物は液体中に適当なレベルの溶存酸素がある場合に最も効率的に働くが、典型的には、追加の量の酸素又は空気を液体中へ移動させることが望ましい。これは、多くの方法で達成できるが、2つの最も一般的な方法は、ガス散布及び表面曝気である。ガス散布法では、ガス(例えば、空気又は酸素)を液体中における溶存酸素の量を増加させるような仕方で液体中で泡立てる。これとは対照的に、表面曝気法は、液体の表面のところに設けられていて、液体をガス中へ攪拌し又は噴霧する羽根車を用いている。その後、スプレーは、液体表面に当たり、それによりガスを液体表面中へ同伴させる。   In many industrial processes, it is desirable to facilitate the mass transfer of gas to liquid. Much of this need stems from the biochemical oxidation process using aerobic microorganisms. Aerobic microorganisms are used because they can convert raw materials into highly valuable substances. Some examples include aerobic fermentation processes that produce fragrances, flavors and pharmaceutical ingredients. Perhaps a more important process is aeration of sewage and other wastewater streams. All of these processes using aerobic microorganisms are common in that oxygen needs to be dissolved in the liquid in order for the microorganisms to be able to convert the raw material to the desired result. Although microorganisms work most efficiently when there is an adequate level of dissolved oxygen in the liquid, it is typically desirable to move additional amounts of oxygen or air into the liquid. This can be achieved in many ways, but the two most common methods are gas sparging and surface aeration. In the gas sparging method, gas (eg, air or oxygen) is bubbled in the liquid in such a way as to increase the amount of dissolved oxygen in the liquid. In contrast, the surface aeration method uses an impeller that is provided at the surface of the liquid and stirs or sprays the liquid into the gas. The spray then strikes the liquid surface, thereby entraining the gas into the liquid surface.

汚水及び他の廃水流の処理のための基本的な手順のうちの1つは、70年以上も前に発見され又は案出された活性汚泥法と呼ばれている。これは、生物化学タイプの反応であり、水中への酸素の物質移動、次に水中に浮遊した好気性微生物の成長を支えるようその溶存酸素の移動及び使用を含む。バイオマスと呼ばれているこれら微生物は、種々の仕方で廃水中の有機物を酸化して廃水の生物化学的酸素要求量(BOD)を無くす。
当初の活性汚泥法では、曝気タンク又はベイスン(basin )の底部に設けられた多種多様な装置を介して空気をブロワから導入していた。これら装置は一般に、酸素移動効率が低く、固形物懸濁特性が貧弱である。40年以上前、活性汚泥法における曝気のための別な方式が採用された。この別な方式は、機械的表面曝気と呼ばれた。この技術は、液体表面のところで作動して、液体を空気中へ投入し又は噴霧し、液体表面中への空気の同伴を引き起こす機械式攪拌機を利用したが、この場合、圧縮機及び拡散機は用いられていなかった。爾来、酸素移動効率を増大させると共に二次的に、可能ならば、液体攪拌及び固形物懸濁具合を向上させるために表面曝気羽根車についてかなり多くの種々の設計が開発された。しかしながら、固形物懸濁の問題は、バイオマス固形物がタンク中のバルク液体を適度に攪拌しなければ沈澱する傾向のあるタンク底部から表面曝気羽根車が離れているので明かな欠点がある。
One of the basic procedures for the treatment of sewage and other wastewater streams is called the activated sludge process discovered or devised more than 70 years ago. This is a biochemical type reaction that involves the mass transfer of oxygen into water, and then the transfer and use of its dissolved oxygen to support the growth of aerobic microorganisms suspended in water. These microorganisms, called biomass, oxidize organic matter in wastewater in various ways to eliminate the wastewater biochemical oxygen demand (BOD).
In the original activated sludge process, air was introduced from the blower through a wide variety of devices located at the bottom of the aeration tank or basin. These devices generally have low oxygen transfer efficiency and poor solids suspension characteristics. More than 40 years ago, another method for aeration in the activated sludge process was adopted. This alternative method has been called mechanical surface aeration. This technique utilized a mechanical stirrer that worked at the liquid surface to inject or spray the liquid into the air, causing entrainment of air into the liquid surface, in which case the compressor and diffuser were It was not used. Since then, quite a number of different designs have been developed for surface aeration impellers to increase oxygen transfer efficiency and, secondarily, improve liquid agitation and solids suspension, if possible. However, the problem of solids suspension has obvious drawbacks because the surface aeration impeller is away from the bottom of the tank where the biomass solids tend to settle if the bulk liquid in the tank is not properly stirred.

曝気効率の標準的な尺度は、曝気システムを作動させるために用いられるエネルギの1馬力につき1時間当たりに液体中に移動する酸素のポンド数である。この尺度は、標準曝気効率(SAE)と呼ばれている。従来技術の表面曝気装置の現状に関するSAEは、大型エアレータサイズにおける1馬力につき1時間当たり約2.0〜約3.3ポンドの酸素の範囲にわたる。サイズが小さい場合、効率の値は、幾分高くなる場合がある。廃水処理プラントは、純粋にコストが中心事項であり(即ち、これらは製品を販売するわけではない)、電力はかかるプラントにおける主要な運転費のうちの1つなので、かかるエアレータの酸素移動効率性能は、特に大型プラントでは極めて重要である。この必要性により、酸素移動効率の高い設計の表面曝気羽根車を製造する多くの試みがなされた。   A standard measure of aeration efficiency is the number of pounds of oxygen transferred into the liquid per hour per horsepower of energy used to operate the aeration system. This measure is called standard aeration efficiency (SAE). SAEs related to the state of the art surface aeration apparatus range from about 2.0 to about 3.3 pounds of oxygen per hour per horsepower in large aerator sizes. If the size is small, the efficiency value may be somewhat higher. Wastewater treatment plants are purely cost-centric (ie, they do not sell products), and power is one of the major operating costs in such plants, so the oxygen transfer efficiency performance of such aerators Is extremely important, especially in large plants. Due to this need, many attempts have been made to produce surface aeration impellers designed with high oxygen transfer efficiency.

従来技術の表面曝気羽根車の技術現状の代表例は、チコッタに付与された特許文献1(以下、「チコッタ」という)、カエリンに付与された特許文献2及び特許文献3(以下、「カエリン」という)、ロバートソンに付与された特許文献4(以下、「ロバートソン」という)、レーキンに付与された特許文献5(以下、「レーキン」という)、バッド等に付与された特許文献6(以下、「バッド等」という)、オースチンに付与された特許文献7(以下、「オースチン」という)、コンノリー等に付与された特許文献8(以下、「コンノリー等」という)、ホーブに付与された特許文献9(以下、「ホーブ」という)及びマックウィータに付与された特許文献10(以下、「マックウィータ」という)に記載されているものである。これら特許文献の全ての記載内容全体を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。   Representative examples of the state of the art of conventional surface aeration impellers are Patent Document 1 (hereinafter referred to as “Chicotta”) assigned to Chicotta, Patent Document 2 and Patent Document 3 (hereinafter referred to as “Kaelin”) assigned to Caelin Patent Document 4 (hereinafter referred to as “Robertson”) granted to Robertson, Patent Document 5 granted to Lakin (hereinafter referred to as “Lakin”), Patent Document 6 granted to Bad et al. Patent Document 7 granted to Austin (hereinafter referred to as “Austin”), Patent Document 8 granted to Connolly et al. (Hereinafter referred to as “Connolly etc.”), Patent granted to Hove It is described in Document 9 (hereinafter referred to as “Hove”) and Patent Document 10 (hereinafter referred to as “MacWheat”) granted to MacWeater. The entire description of all of these patent documents is hereby incorporated by reference as forming part of this specification.

チコッタは、活性汚泥法に用いられる表面曝気羽根車を開示している。チコッタのエアレータは、円板の下面から垂下した複数の羽根車用羽根を有する平らで円形の羽根車円板を有する。羽根は、全体として平らであって放射状に配置され、その内縁部からその外縁部まで減少する高さを有している。この設計は主として、液体の噴霧に焦点を合わせており、タンク液体内容物の高い上方圧送作用(up-pumping action )又は攪拌をもたらさず、その結果、システムの効率は比較的低い。アンダーソン及びオースチンも又、円板の下面に設けられた多数の羽根を有する表面曝気羽根車を開示している。これらの羽根は、放射状又はほぼ放射状であり、全体として平らであるが、各羽根の下縁部に固定された水平板を有している。この場合も又、これら設計は主として、液体の噴霧に焦点を合わせており、タンク液体内容物の高い上方圧送作用又は攪拌をもたらさない。   Chicotta discloses a surface aeration impeller used in an activated sludge process. The Chicotta aerator has a flat circular impeller disk having a plurality of impeller blades depending from the lower surface of the disk. The vanes are generally flat and radially arranged and have a height that decreases from their inner edge to their outer edge. This design is primarily focused on liquid spraying and does not result in high up-pumping action or agitation of the tank liquid contents, resulting in relatively low system efficiency. Anderson and Austin also disclose a surface aeration impeller having a number of vanes provided on the underside of the disc. These vanes are radial or nearly radial and are generally flat, but have a horizontal plate fixed to the lower edge of each vane. Again, these designs focus primarily on the spraying of the liquid and do not provide high upward pumping action or agitation of the tank liquid contents.

チコッタ、ロバートソン及びオースチンとは異なり、レーキン及びコンノリーは、主として鉛直方向に湾曲した羽根を有する表面曝気羽根車の種々の形態を開示している。殆どのものは、ディスク状取付け部材に設けられた多数の羽根を有するように思われる。カエリン及びバッド等も又、表面エアレータ設計を教示している。バッド等の羽根は、放射状であり、カエリンは、技術の現状を表す他の設計を示している。バッド等の設計は、強い攪拌作用をもたらさず、カエリンはこれに加えて、製造が困難であるという欠点を持っている。   Unlike Chicotta, Robertson, and Austin, Leakin and Connolly have disclosed various forms of surface aeration impellers that have primarily vertically curved vanes. Most appear to have a large number of vanes provided on the disc-like mounting member. Caelin and Bud also teach surface aerator designs. Feathers such as bad are radial and Kaelin shows another design that represents the state of the art. Bad's design does not provide a strong stirring action, and in addition, kaelin has the disadvantage of being difficult to manufacture.

ホーブは、廃水を曝気する装置及び方法を教示している。この装置は、ディスク状取付け部材上に設けられた多数の羽根を有する。羽根は、全体として放射状であるように見える。ホーブの羽根は、ディスク状取付け部材の上下両方に配置されている点で上述の米国特許と比較して特徴的である。   Hobe teaches an apparatus and method for aeration of wastewater. This device has a number of vanes provided on a disc-like mounting member. The blades appear to be radial as a whole. The hove blades are characteristic in comparison to the above-mentioned US patent in that they are located both above and below the disc-like mounting member.

マックウィータは、勾配型羽根タービン又はエーロフォイル形羽根のいずれかを有するのがよい軸流羽根車である表面曝気羽根車を教示している。マックウィータ特許の羽根は、円板状取付け部材の下面には取り付けられていない。加うるに、マックウィータの羽根の上方部分は、厳密に放射状であるというわけではないが、下方部分は、放射状である(少なくとも1箇所において)。この羽根車は、或る程度の上方圧送及び攪拌作用をもたらすが、依然として液体圧送及び酸素移動効率の向上の余地がある。   McWeater teaches a surface aeration impeller, which is an axial flow impeller that may have either a gradient blade turbine or an airfoil blade. The blade of the McWee patent is not attached to the lower surface of the disc-like attachment member. In addition, the upper part of the McWeater wing is not strictly radial, but the lower part is radial (at least in one location). Although this impeller provides some upward pumping and stirring action, there is still room for improvement in liquid pumping and oxygen transfer efficiency.

上述したようなかかる表面曝気装置は、全体として満足のいく方法で機能するが、作動中における過度の跳ね欠け又はミスチング、不十分な液体圧送、攪拌及び循環、並びに羽根車の詰まりに関する問題が生じていた。したがって、曝気プロセスの効率を増大させると共に(或いは)これらの問題の幾つかを解決する改良設計が要望され続けている。特に、液体中への酸素移動効率を増大させ、それにより操業費を減少させる表面曝気羽根車設計及び動作特性が特に望ましい。   Although such surface aeration devices as described above function in a satisfactory manner as a whole, problems arise with excessive bounce or misting during operation, inadequate liquid pumping, agitation and circulation, and clogging of the impeller. It was. Accordingly, there continues to be a need for improved designs that increase the efficiency of the aeration process and / or solve some of these problems. In particular, surface aeration impeller designs and operating characteristics that increase the efficiency of oxygen transfer into the liquid and thereby reduce operating costs are particularly desirable.

従来技術設計の表面エアレータ羽根車と関連した欠点の多くは、表面曝気の基本的なメカニズム及び流体動力学の理解が不十分であることに起因している。表面エアレータ用についての現行の技術の現状形酸素物質移動分析は本質的に、清水中における酸素移動の測定に関するASCE標準規格で用いられている単純な理想化モデルに限定される。この単純化され過ぎていて、制約のあるモデルは、表面エアレータの酸素物質移動性能を特徴付けるために数十年間にわたって用いられている。より現実的で且つ厳格なモデルが、非特許文献1によって開発された。この機械的なモデルは、表面エアレータの実際の酸素移動メカニズムについての一層物理学的に現実的な説明を与え、酸素物質移動プロセスを2つの別々のゾーン、即ち、液体スプレー物質移動ゾーンと表面再曝気物質移動ゾーンに分離する。   Many of the drawbacks associated with prior art design surface aerator impellers are due to a poor understanding of the basic mechanism and fluid dynamics of surface aeration. Current state-of-the-art oxygen mass transfer analysis for surface aerators is essentially limited to the simple idealized model used in the ASCE standard for measuring oxygen transfer in fresh water. This oversimplified and constrained model has been used for decades to characterize oxygen mass transfer performance of surface aerators. A more realistic and rigorous model was developed by NPL1. This mechanical model gives a more physically realistic explanation of the actual oxygen transfer mechanism of the surface aerator, and the oxygen mass transfer process is divided into two separate zones: a liquid spray mass transfer zone and a surface re-transfer. Separate into aeration mass transfer zone.

これら2つの別個独立のメカニズム又はゾーンは、全て一般的なタイプの機械式表面エアレータによって作られる。液体スプレー物質移動ゾーン11は、液体が高速で周囲のガス中に放出される表面曝気羽根車の周囲を包囲するすぐ隣りのガス空間中に作られる。表面曝気物質移動ゾーン13は主として、スプレー傘の外部及び液体スプレー物質移動ゾーンの周囲に対して円周方向の領域中の表面近くのバルク液体中に存在する。2つのゾーンは、図4に示されている。液体スプレー物質移動ゾーンを液体が液体表面上の一定のガス組成物の事実上無限の連続ガス相の状態に分散する単一段ガス−液体接触ゾーンとして合理的に特徴付けられてモデル化できる。これとは対照的に、表面再曝気物質移動ゾーン中のメカニズムは主として、液体表面上のガス相からの同伴ガスを含む乱流度の高い液体表面への酸素移動によって特徴付けられる。液体スプレーゾーンがタンクの液体表面に当たると、表面中への相当多くの気泡の同伴が達成され、「白水(white-water )」効果が、タンク液体の表面に当たっている液体スプレーの周囲に生じる。表面再曝気物質移動ゾーンは、スプレー傘の下における乱流度の高い液体表面への酸素移動を含み、かくして、気泡同伴及び液体表面上における乱流度の高い液体表面とガスとの接触に起因する表面液体への全ての酸素の移動を含む。   These two separate independent mechanisms or zones are all created by a common type of mechanical surface aerator. A liquid spray mass transfer zone 11 is created in the immediately adjacent gas space that surrounds the periphery of the surface aeration impeller where liquid is released at high speed into the surrounding gas. The surface aeration mass transfer zone 13 is mainly present in the bulk liquid near the surface in a region circumferential to the outside of the spray umbrella and around the liquid spray mass transfer zone. Two zones are shown in FIG. The liquid spray mass transfer zone can be rationally characterized and modeled as a single stage gas-liquid contact zone where the liquid is dispersed into a virtually infinite continuous gas phase state of a certain gas composition on the liquid surface. In contrast, the mechanism in the surface re-aeration mass transfer zone is mainly characterized by oxygen transfer to a highly turbulent liquid surface containing entrained gas from the gas phase on the liquid surface. When the liquid spray zone hits the liquid surface of the tank, considerable entrainment of air bubbles into the surface is achieved and a “white-water” effect occurs around the liquid spray impinging on the surface of the tank liquid. The surface re-aeration mass transfer zone includes oxygen transfer to the highly turbulent liquid surface under the spray umbrella, thus resulting in bubble entrainment and gas contact with the highly turbulent liquid surface on the liquid surface Including the transfer of all oxygen into the surface liquid.

表面エアレータの主要酸素移動機構に関する一般に知られている従来の意見とは対照的に、本発明は、表面エアレータの酸素移動の約2/3が表面再曝気物質移動ゾーンで起こり、約1/3だけが液体スプレー物質移動ゾーンで起こることを定量的に示した。これの示唆するところは、表面再曝気ゾーン中の酸素移動を促進する(例えば、乱流を強めると共に体積流量を増大させることにより)羽根車設計がシステムの全酸素移動に対する総合的な効果が、主としてスプレーゾーン中における酸素移動の増大に焦点を合わせている羽根車設計の場合よりも大きい(例えば、高さ及び距離のようなスプレー特性を向上させることにより)。かくして、表面エアレータにおける酸素物質移動機構の理解が深まることにより、本発明者は、酸素移動プロセスをこれら2つの別個独立の物質移動ゾーン内で独立に分析し、それにより本願に開示されているような改良設計の表面エアレータ羽根車を得ることができた。これら新規の設計は、液体スプレー物質移動ゾーンを通り表面再曝気ゾーン中へ単位馬力入力当たり多量の液体を圧送し、それにより総合表面曝気システムの総合酸素物質移動効率を最大化する。   In contrast to the generally known conventional opinion regarding the primary oxygen transfer mechanism of the surface aerator, the present invention provides that approximately 2/3 of the oxygen transfer of the surface aerator occurs in the surface re-aeration mass transfer zone and approximately 1/3. It was quantitatively shown that only occurs in the liquid spray mass transfer zone. This suggests that the impeller design that promotes oxygen transfer in the surface re-aeration zone (eg, by increasing turbulence and increasing volumetric flow) has an overall effect on the total oxygen transfer of the system, Greater than for impeller designs that focus primarily on increased oxygen transfer in the spray zone (eg, by improving spray characteristics such as height and distance). Thus, with a better understanding of oxygen mass transfer mechanisms in surface aerators, the inventor independently analyzed the oxygen transfer process within these two separate and independent mass transfer zones, and as disclosed herein. A surface aerator impeller with an improved design was obtained. These new designs pump large volumes of liquid per unit horsepower input through the liquid spray mass transfer zone and into the surface re-aeration zone, thereby maximizing the total oxygen mass transfer efficiency of the total surface aeration system.

米国特許第3,479,017号明細書US Pat. No. 3,479,017 米国特許第3,576,316号明細書US Pat. No. 3,576,316 米国特許第3,610,590号明細書US Pat. No. 3,610,590 米国特許第3,741,682号明細書U.S. Pat. No. 3,741,682 米国特許第4,066,383号明細書US Pat. No. 4,066,383 米国特許第4,074,953号明細書US Pat. No. 4,074,953 米国特許第4,151,231号明細書US Pat. No. 4,151,231 米国特許第4,334,826号明細書U.S. Pat. No. 4,334,826 米国特許第5,522,989号明細書US Pat. No. 5,522,989 米国特許第5,988,604号明細書US Pat. No. 5,988,604

マックウィータ(McWhirter )他著,「オキシゲン・マス・トランスファー・ファンダメンタルズ・オブ・サーフェース・エアレータズ(Oxygen Mass Transfer Fundamentals of Surface Aerators )」,Ind. Eng. Chem. Res.,1995年,P2644−2654McWhirter et al., “Oxygen Mass Transfer Fundamentals of Surface Aerators”, Ind. Eng. Chem. Res., 1995, P 2644-2654.

したがって、以下は、本発明の種々の実施形態の選択された目的である。
本発明の目的は、特にシステムの表面再曝気物質移動ゾーンにおける液体中へのガス移動率が向上した改良型表面曝気羽根車を提供することにある。
本発明の目的は又、表面曝気システムの液体スプレーにより作られる液体表面のところでの乱流を促進すると共にガスの同伴を促進することにある。
本発明の目的は、トルクを減少させ、回転速度を増大させ、それにより羽根車を回転させるためのモータ及び歯車伝動装置の費用の減少をもたらす改良型表面曝気羽根車を提供することにある。
本発明の目的は又、液体圧送能力及び効率を向上させた改良型羽根車設計を提供することにある。
Accordingly, the following are selected objectives of various embodiments of the present invention.
It is an object of the present invention to provide an improved surface aeration impeller with improved gas transfer rate into the liquid, particularly in the surface re-aeration mass transfer zone of the system.
It is also an object of the present invention to promote turbulence at the liquid surface created by the liquid spray of the surface aeration system and to promote gas entrainment.
It is an object of the present invention to provide an improved surface aeration impeller that reduces torque and increases rotational speed, thereby reducing the cost of the motor and gear transmission for rotating the impeller.
It is also an object of the present invention to provide an improved impeller design with improved liquid pumping capacity and efficiency.

本発明は、自由液体表面及びタンク中の液体表面上の密閉又は開放ガス空間を有する液体充填タンクに用いられる改良型表面曝気羽根車である。羽根車は、静止液体表面に垂直な軸線回りに回転自在である。羽根車は、円板又は円板状表面の下側に取り付けられた複数枚の羽根を有する。各羽根は、円板への取付け箇所のところの鉛直状態から底部の部分傾斜状態までの範囲にわたる多面付き又は湾曲幾何学的形状を有する。羽根は、軸線回りに円周方向に間隔を置いて設けられていて、放射状に又は羽根車の回転軸線から見て半径方向線に対し鋭角をなして設けられている。上方部分よりも傾斜度が小さく又は鉛直度が小さい羽根の下方部分は、静止液体表面の下に位置決めされている。羽根車を回転させると、羽根車の羽根の下方部分は、液体を羽根の鉛直部分上に圧送し、ここで液体は、静止液体表面から上方に且つ回転羽根車から外方へ遠ざかる方向でスプレー傘の状態に放出される。   The present invention is an improved surface aeration impeller for use in a liquid-filled tank having a free liquid surface and a sealed or open gas space on the liquid surface in the tank. The impeller can rotate about an axis perpendicular to the surface of the stationary liquid. The impeller has a plurality of blades attached to the underside of a disk or disk-shaped surface. Each vane has a multi-faceted or curved geometry ranging from a vertical state at the point of attachment to the disc to a partially inclined state at the bottom. The blades are provided at circumferential intervals around the axis, and are provided radially or at an acute angle to the radial line as viewed from the rotational axis of the impeller. The lower part of the vane having a lower inclination or a lower vertical degree than the upper part is positioned below the stationary liquid surface. When the impeller is rotated, the lower portion of the impeller blades pumps liquid onto the vertical portion of the blade, where the liquid sprays in a direction away from the stationary liquid surface and away from the rotating impeller. Released in the state of an umbrella.

本発明の好ましい羽根車設計の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a preferred impeller design of the present invention. 本発明の羽根車の等角図である。1 is an isometric view of an impeller of the present invention. 後縁部にエンドキャップが設けられた単一の羽根のプロフィール図である。FIG. 6 is a profile view of a single blade with an end cap at the trailing edge. 本発明の一実施形態で用いられる湾曲した羽根のプロフィールを示す図である。FIG. 6 shows a profile of a curved blade used in one embodiment of the present invention. タンク内における稼働中の表面曝気羽根車を示す図である。It is a figure which shows the surface aeration impeller in operation in a tank.

上述のように、酸素曝気システム中での酸素移動の約2/3が表面再曝気物質移動ゾーン13で起こり、約1/3だけが、液体スプレー物質移動ゾーン11で起こる。さらに、表面曝気システムの最大効率は、多くの従来設計が前提としている液体スプレー物質移動ゾーン中における液体スプレーの放出速度又は移動距離を単に増やすことによっては最大化されない。この発見により本発明者は、両方の物質移動ゾーン、特に、表面再曝気物質移動ゾーンに充填を置いて総合酸素移動効率を最大化する表面曝気設計に関心を寄せるようになった。この関心は、大抵の従来設計とは著しく異なる動作原理の表面曝気設計に結実した。本発明では、表面曝気羽根車からのスプレーの放出速度は、大抵の技術の現状における表面曝気羽根車よりも非常に低い。この結果、現行の商用設計ほど高く又は遠くには移動しない液体スプレーが得られる。例えば、本発明の好ましい実施形態では、液体スプレーは、エアレータ羽根車の先端部から約8〜12フィート(2.438〜3.658m)しか移動せず、これに対し、現行の技術の現状における表面エアレータは、羽根車の先端部から約15〜18フィート以上(4.572〜5.486m以上)のスプレー距離で動作する。しかしながら、本発明のスプレーの移動距離は短いが、単位馬力入力当たり非常に多量の液体が液体スプレー物質移動ゾーンを通って圧送される。これは、羽根車の先端部からの液体スプレーの放出速度が低いことの結果である。液体流量の増加は又、多量の液体の流れをもたらすと共に表面再曝気物質移動ゾーン中に非常に強い乱流を生じさせ、かくして再曝気ゾーン中における酸素移動率を大幅に増大させる。表面再曝気ゾーン中におけるこの酸素移動率の増大は、液体スプレーゾーン内における酸素移動率の減少を補って余りある。したがって、本発明の表面曝気羽根車は、液体スプレー及び表面再曝気ゾーンを通る単位馬力入力当たりの液体流量を最大化するような仕方で設計されている。この結果は、表面曝気羽根車の上方圧送能力を劇的に高めることにより達成される。   As described above, about 2/3 of the oxygen transfer in the oxygen aeration system occurs in the surface re-aeration mass transfer zone 13 and only about 1/3 occurs in the liquid spray mass transfer zone 11. Furthermore, the maximum efficiency of a surface aeration system is not maximized by simply increasing the discharge rate or travel distance of the liquid spray in the liquid spray mass transfer zone that many conventional designs assume. This discovery has led the inventor to be interested in surface aeration designs that fill both mass transfer zones, particularly the surface re-aeration mass transfer zone, to maximize overall oxygen transfer efficiency. This interest has resulted in surface aeration designs with operating principles that are significantly different from most conventional designs. In the present invention, the spray rate from the surface aeration impeller is much lower than the surface aeration impeller in the state of the art. This results in a liquid spray that does not move as high or far as current commercial designs. For example, in a preferred embodiment of the present invention, the liquid spray travels only about 8-12 feet (2.438-3.658 m) from the tip of the aerator impeller, whereas in the current state of the art. The surface aerator operates at a spray distance of about 15-18 feet or more (4.572-5.486 meters or more) from the tip of the impeller. However, although the spray travel distance of the present invention is short, a very large amount of liquid per unit horsepower input is pumped through the liquid spray mass transfer zone. This is a result of the low discharge rate of the liquid spray from the tip of the impeller. Increasing the liquid flow rate also results in a large amount of liquid flow and very strong turbulence in the surface re-aeration mass transfer zone, thus greatly increasing the oxygen transfer rate in the re-aeration zone. This increase in oxygen transfer rate in the surface re-aeration zone more than compensates for the decrease in oxygen transfer rate in the liquid spray zone. Accordingly, the surface aeration impeller of the present invention is designed in such a way as to maximize the liquid flow rate per unit horsepower input through the liquid spray and surface re-aeration zones. This result is achieved by dramatically increasing the upward pumping capacity of the surface aeration impeller.

かくして、本発明の表面エアレータ設計は、先行技術と区別される少なくとも4つの顕著な利点を有している。これら4つの顕著な利点は次の通りである。
1.本発明は、一層高い液体圧送をもたらすと共に単位馬力入力当たり多量の液体の噴霧を可能にする。
2.本発明は、高い酸素移動エネルギ効率(SAE)をもたらす。
3.本発明は、バイオマス(生物量)固形分の懸濁の向上が得られるよう良好な総合的タンク攪拌及び高いタンクボトム速度をもたらす。
4.本発明は、設備費(減速歯車装置)を減少させると同時に上述の利点の全てをもたらす高い速度及び低いトルクで動作する。
Thus, the surface aerator design of the present invention has at least four significant advantages that distinguish it from the prior art. These four significant advantages are as follows.
1. The present invention provides higher liquid pumping and allows for the spraying of large amounts of liquid per unit horsepower input.
2. The present invention provides high oxygen transfer energy efficiency (SAE).
3. The present invention provides good overall tank agitation and high tank bottom speed so that an improved suspension of biomass (biomass) solids is obtained.
4). The present invention operates at high speeds and low torques that reduce equipment costs (reduction gears) while providing all of the above advantages.

図面を参照すると、図1には、本発明の改良型表面曝気羽根車の平面図が示されている。羽根車は、回転自在なディスク又はディスク状取付け部材1の下面に取り付けられた複数の鉛直方向に延びる羽根2を有している。図1に示す実施形態における各羽根は、羽根車の軸線3回りに連続した円周方向に間隔を置いた連続半径方向線に対し約30°〜38°の角度(α)をなしている。図1に示す例では、45°の間隔を置いて8つの羽根が設けられている。羽根2は、図2においてより明確に示されており、この図2は、羽根車の等角図である。これら羽根は、その上方部分のところに実質的に鉛直な部分6を有している。羽根2は、羽根車の回転方向において上方且つ外方に延びる非鉛直且つ非水平な下方部分7を更に有している。この下向きの方向は、図3Aに示す水平線と角度βをなす。羽根の下方部分7は、液体スプレー傘及び液体スプレー物質移動ゾーン11を生じさせる多量の液体流をタービン羽根の鉛直上方部分6に与える上方圧送勾配型(up-pumping pitched)羽根タービンとして働く。   Referring to the drawings, FIG. 1 shows a plan view of an improved surface aeration impeller of the present invention. The impeller has a plurality of vertically extending blades 2 attached to the lower surface of a rotatable disk or disk-shaped mounting member 1. Each blade in the embodiment shown in FIG. 1 is at an angle (α) of about 30 ° to 38 ° with respect to a continuous circumferentially spaced circumferential line about the impeller axis 3. In the example shown in FIG. 1, eight blades are provided at intervals of 45 °. The blade 2 is shown more clearly in FIG. 2, which is an isometric view of the impeller. These vanes have a substantially vertical part 6 at the upper part thereof. The blade 2 further includes a non-vertical and non-horizontal lower portion 7 that extends upward and outward in the rotational direction of the impeller. This downward direction forms an angle β with the horizontal line shown in FIG. 3A. The lower portion 7 of the vane serves as an up-pumping pitched vane turbine that provides a large amount of liquid flow to the vertical upper portion 6 of the turbine blade that produces a liquid spray umbrella and liquid spray mass transfer zone 11.

本発明の羽根2は、図2に示すように少なくとも2つの部分、即ち、(1)全体として鉛直方向の上方部分6及び(2)非鉛直であって傾斜している下方部分7から成る。図3では、第3の部分である頂部又は取付け部分8も又示されているが、このようにするかどうかは任意である。この頂部は全体として水平であり、取付け円板1に設けられた穴を通ってボルト止め(10)するための穴を有している。この部分を設けるかどうかは、羽根を円板に取り付ける他の手段が可能なので任意である。例えば、鉛直部分6を直接取付け円板1に溶接してもよく、或いは鉛直部分6を直接取付け円板に設けられた鉛直フランジに取り付けてもよい。このようなタイプの羽根は、形状が勾配型羽根タービン攪拌羽根車の羽根と類似している。   The blade 2 of the present invention comprises at least two parts, as shown in FIG. 2, namely (1) a generally vertical upper part 6 and (2) a non-vertical and inclined lower part 7. In FIG. 3, a third portion, the top or attachment portion 8, is also shown, but this is optional. This top is generally horizontal and has a hole for bolting (10) through a hole in the mounting disc 1. The provision of this part is optional since other means for attaching the blade to the disk are possible. For example, the vertical portion 6 may be directly welded to the mounting disk 1 or the vertical portion 6 may be directly mounted to a vertical flange provided on the mounting disk. This type of blade is similar in shape to the blades of a gradient blade turbine impeller.

製造及び取付けを容易にするため、本発明者は、これら部分の全てについて全体として矩形の形状が良好に働くことを発見した。ただし、他の形状も使用できることは間違いない。本発明の好ましい実施形態では、羽根は、2つの位置に折り目がつけられた単一矩形の金属片から作られる。1つの折り目は、90°の角度をなし、羽根の頂縁部の近くに設けられて、取付け円板1の下側への取付けを容易にするための水平頂部8及び実質的に鉛直な上方部分6を構成している。この実施形態の第2の折り目は、矩形金属片全体の長さの下までの距離の約2/3〜3/4のところに設けられる。この折り目は、羽根7の下方且つ外方(回転方向)に延びる下方部分を提供する。第2の折り目は、図3Aに示す角度βをなしている。角度βは、約20°〜65°、好ましくは約30°〜50°、最も好ましくは約35°〜45°である。   In order to facilitate manufacture and installation, the inventor has discovered that the overall rectangular shape works well for all of these parts. However, there is no doubt that other shapes can be used. In a preferred embodiment of the invention, the vanes are made from a single rectangular piece of metal that is creased at two locations. One fold is at an angle of 90 ° and is provided near the top edge of the vane, with a horizontal top 8 and a substantially vertical top to facilitate attachment to the underside of the mounting disc 1 Part 6 is formed. The second crease in this embodiment is provided at about 2/3 to 3/4 of the distance below the length of the entire rectangular metal piece. This fold provides a lower portion that extends below and outwardly (in the direction of rotation) of the vanes 7. The second fold has an angle β shown in FIG. 3A. The angle β is about 20 ° to 65 °, preferably about 30 ° to 50 °, and most preferably about 35 ° to 45 °.

本発明の好ましい実施形態では、羽根の上方部分が取付け部材と合致する箇所は、直線である(即ち、羽根の上方部分は、水平平面内において真っ直ぐである)。別の好ましい実施形態では、羽根の全ての部分は平らであり(例えば、矩形又は台形)であり、かくして、非湾曲状態になっている。また、上方部分の外縁部は代表的には、円板状取付け部材の外縁部と境を接している。本発明者は矩形の羽根が最も望ましいことを発見したが、他の形状も使用可能であり、これは本発明の精神から逸脱しない。羽根は、実質的に鉛直な部分を備えた頂部で始まり、少なくとも一部が静止液体表面の下に位置する外方に向いた(回転方向)非鉛直部分で終わることが重要である。この下方部分の勾配及び寸法は、羽根車を回転させると、相当多くの量の液体の上方圧送流れを鉛直部分上にもたらすのに十分なものである。これら要件は、上述の2部分羽根並びに図3Bに示すような多部分(3以上)羽根及び連続湾曲羽根で満足できる。かかる連続湾曲羽根は、米国特許第5,988,604号の特に図6に記載されているような「エーロフォイル」形と呼ぶことができる(かかる米国特許明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する)。本発明の羽根(湾曲羽根と非湾曲羽根の両方)は好ましくは、これらの長さ全体に沿ってほぼ一定の幅Wを有している。かかる羽根を単一矩形の材料片(例えば、ステンレス鋼)から比較的容易に作ることができる。   In a preferred embodiment of the invention, where the upper portion of the vane meets the mounting member is a straight line (ie, the upper portion of the vane is straight in a horizontal plane). In another preferred embodiment, all portions of the vane are flat (eg, rectangular or trapezoidal) and thus are non-curved. Moreover, the outer edge part of the upper part typically touches the outer edge part of the disk-shaped mounting member. The inventor has discovered that rectangular vanes are most desirable, but other shapes can be used and this does not depart from the spirit of the invention. It is important that the vane starts at the top with a substantially vertical portion and ends with an outwardly facing (rotational direction) non-vertical portion at least partially located below the surface of the stationary liquid. This slope and size of the lower portion is sufficient to cause a significant amount of liquid upward pumping flow over the vertical portion when the impeller is rotated. These requirements can be met with the two-part vanes described above as well as multi-part (three or more) vanes and continuously curved vanes as shown in FIG. 3B. Such a continuous curved vane can be referred to as an “airfoil” shape as described in US Pat. No. 5,988,604, particularly in FIG. 6 (the contents of such US patent specifications are herein incorporated by reference). Cited here as part of it). The vanes of the present invention (both curved and non-curved vanes) preferably have a substantially constant width W along their entire length. Such vanes can be made relatively easily from a single rectangular piece of material (eg, stainless steel).

本発明の表面曝気羽根車の羽根の枚数は一般に、約6〜12である。羽根の最適枚数は、特定の用途で決まるが、小径の羽根車は一般に、これよりも少ない数の羽根を有し、大径の羽根車は、典型的には、8枚以上の羽根を有する。好ましい実施形態では、羽根の枚数は、約6〜8であり、より好ましい実施形態では、正確に8枚の羽根が設けられる。
羽根の位置決めは、重要であるが、相当なばらつきのある場合がある。本発明者の発見によれば、羽根を円板状取付け部材の下に半径方向に位置決めすると、性能の面で全ての従来設計を凌ぐ表面曝気羽根車が得られる。しかしながら、本発明者の発見によれば又、羽根を非半径方向に位置決めすることにより、即ち、羽根が静止液体表面に垂直な軸線から半径方向外方に突き出ないようにすることにより、非常に高い液体圧送能力及び酸素移動効率を備えた表面曝気羽根車が得られる。この非半径方向形実施形態では、羽根の鉛直部分の内縁部は、ゼロではない角度(α)をなした状態で回転方向に前方に押され、ここで、αは、半径方向線(鉛直部分の外縁部を通る)と羽根の鉛直部分6の頂縁部のなす角度として定義される(図1参照)。この角度は代表的には、20°〜60°、好ましくは約25°〜50°、最も好ましくは約30°〜45°である。羽根の位置決めを特徴付ける別の方法は、羽根を「スイープバック(seep back )」させ又は「軸外れ(off-axis)」(即ち、非放射状又は非半径方向)にすることである。本発明の非半径方向バージョンでは任意の羽根部分の表面上に位置する想像上の半径方向線が無いことに注目するだけの価値がある。換言すると、任意の羽根部分の表面上に位置し、半径方向線でもある線は存在しない。
The number of blades of the surface aeration impeller of the present invention is generally about 6-12. The optimum number of blades depends on the particular application, but smaller diameter impellers typically have fewer blades and larger diameter impellers typically have more than eight blades. . In a preferred embodiment, the number of blades is about 6-8, and in a more preferred embodiment, exactly 8 blades are provided.
The positioning of the blades is important but can vary considerably. According to the discovery of the inventor, positioning the blades radially under the disc-like mounting member provides a surface aeration impeller that surpasses all conventional designs in terms of performance. However, according to the inventors' discovery, it is also possible to position the vane non-radially, i.e. by preventing the vane from projecting radially outward from an axis perpendicular to the stationary liquid surface. A surface aeration impeller with high liquid pumping capacity and oxygen transfer efficiency is obtained. In this non-radial embodiment, the inner edge of the vertical portion of the blade is pushed forward in the rotational direction at a non-zero angle (α), where α is the radial line (vertical portion And the top edge of the vertical portion 6 of the blade (see FIG. 1). This angle is typically 20 ° to 60 °, preferably about 25 ° to 50 °, and most preferably about 30 ° to 45 °. Another way to characterize vane positioning is to “sweep back” or “off-axis” (ie, non-radial or non-radial) the vanes. It is worth noting that in the non-radial version of the present invention there is no imaginary radial line located on the surface of any blade portion. In other words, there is no line that is located on the surface of any blade portion and is also a radial line.

羽根のサイズも又、相当なばらつきがある。図を参照すると、羽根の幅Wは、円板の直径dの約0.1〜約0.4倍である。好ましくは、Wは、1/3d未満であり、最も好ましくは、約0.2〜0.3dである。羽根の鉛直部分の高さHは、0.05〜0.25d、好ましくは0.1〜0.2dである。羽根の下方部分の長さLは、代表的には、鉛直部分の高さよりも小さい。長さLは、0.03〜0.2d、好ましくは0.1d未満、又は約0.05dであるのがよい。最後に、円板に任意的に取り付けられる頂部8の幅Tは、例えばボルトにより適切な取付けが可能である限り、重要ではない。
本発明の羽根は、エンドキャップと呼ばれている任意的な追加のセグメントを有する。エンドキャップ9は、図2及び図3Aに示されている。エンドキャップは、鉛直部分6に本質的に垂直に位置決めされた比較的平らな幾何学的形状の部品であり、鉛直部分6と下方部分7の両方の外縁部又は後縁部を互いに連結している。エンドキャップの正確な形状は非常にばらつきがあってよいが、エンドキャップの肝腎な特徴は、これにより液体が鉛直部分6の下で羽根の後縁部から流れ落ち又は「滑り落ち」ることがないようになり、それと同時に羽根車の持ち上げ又は上方圧送能力が高められるということである。本発明者の発見によれば、エンドキャップは、送られる電力を著しく増大させると同時に以下の実験例が示すように標準曝気効率を増大させることができる。
The blade size also varies considerably. Referring to the figure, the blade width W is about 0.1 to about 0.4 times the disc diameter d. Preferably W is less than 1 / 3d, most preferably about 0.2-0.3d. The height H of the vertical part of the blade is 0.05 to 0.25d, preferably 0.1 to 0.2d. The length L of the lower part of the blade is typically smaller than the height of the vertical part. The length L may be 0.03 to 0.2d, preferably less than 0.1d, or about 0.05d. Finally, the width T of the top 8 that is optionally attached to the disc is not critical as long as it can be properly attached, for example by bolts.
The vanes of the present invention have an optional additional segment called an end cap. The end cap 9 is shown in FIGS. 2 and 3A. The end cap is a relatively flat geometric part positioned essentially perpendicular to the vertical part 6, and connects the outer or rear edges of both the vertical part 6 and the lower part 7 to each other. Yes. The exact shape of the end cap can vary greatly, but the hepatorenal feature of the end cap does not allow liquid to flow or “slide” from the trailing edge of the vane under the vertical portion 6 At the same time, the lifting or upward pumping ability of the impeller is increased. According to the inventor's discovery, the end cap can significantly increase the power delivered and at the same time increase the standard aeration efficiency as the following experimental example shows.

本発明の羽根2は、軸方向回転をもたらすシャフト4に取付け可能な円板位置又は円板状取付け部材の下側に取り付けられている。円板は、羽根を半径方向に又は上述したように鋭角αをなして位置決めする都合のよい方法である。「円板状」という用語は、少なくとも頂面及び底面を有し、羽根の鉛直部分に半径方向に又は底面に角度αをなして取付け可能な任意の回転自在な取付け部材を含むものである。「円板状」という用語には、鋸刃状縁部及びスポークとリングタイプの構造体を備えた円板が含まれる。
羽根車全体(円板及び羽根)をシャフトに取り付ける手段は、厳密な意味では本発明の要部をなさない。というのは、かかる手段は、羽根車の当業者には周知だからである。好ましい実施形態では、取付け部材は、中央に穴のある実質的に円板であり、この穴は、回転自在なシャフト4を受け入れ、ボルト5により円板に取り付けられると共にピンでシャフトに取り付けられる取付け手段12を用いてこの回転自在なシャフト4に連結される。
本発明の羽根車の全体的直径は、特定の用途で決まることになる。汚水又は廃水の曝気の場合、代表的な直径は、約50〜100インチ(127cm〜254cm)であろう。他の用途では、直径は、特にタンクサイズが小さい場合、非常に小さくてもよい。羽根車のサイズは、主として、特定のプロセス要件(即ち、酸素移動率)を満たすのに必要な電力により決まるが、これが用いられるタンクのサイズ及び形態によっても影響を受ける場合がある。
The blade 2 of the present invention is attached to a disk position that can be attached to a shaft 4 that causes axial rotation or a lower side of a disk-like attachment member. The disc is a convenient way to position the vanes in the radial direction or at an acute angle α as described above. The term “disc shape” is intended to include any rotatable attachment member that has at least a top surface and a bottom surface and can be attached to the vertical portion of the vane radially or at an angle α to the bottom surface. The term “disc-like” includes discs with saw-toothed edges and spoke and ring type structures.
Means for attaching the entire impeller (disk and blade) to the shaft does not form the main part of the present invention in a strict sense. This is because such means are well known to those skilled in the art of impellers. In a preferred embodiment, the attachment member is a substantially disc with a hole in the center, which accepts a rotatable shaft 4 and is attached to the disc by bolts 5 and attached to the shaft with pins. It is connected to this rotatable shaft 4 by means 12.
The overall diameter of the impeller of the present invention will depend on the particular application. For sewage or wastewater aeration, a typical diameter would be about 50-100 inches (127 cm-254 cm). In other applications, the diameter may be very small, especially when the tank size is small. The size of the impeller is primarily determined by the power required to meet specific process requirements (ie, oxygen transfer rate), but may also be affected by the size and configuration of the tank in which it is used.

実験例
実質的に図1に示すような羽根車を製造し、約320,000ガロンの水に相当する約17フィートの静止液体を収容した40フィート×49フィートの正方形タンク内で試験した。試験では、羽根車を電源及び歯車減速手段に連結された鉛直シャフトに取り付けた。以下の実験例に用いた羽根車は全て、8本の羽根を有し、羽根車の全体直径は、76.25インチであった。加うるに、試験した全ての羽根の幅Wは、20.5インチであり、上方/鉛直部分の高さHは、12.5インチであった。実験例に用いた馬力は、約30〜85HPであった。主要な変数は、次の通り、即ち、(1)「軸外れ」角度α、(2)下方部分の傾斜角β、(3)液体没水度(没水度は、羽根の鉛直及び下方部分の交点よりも上のインチで表された静止液体レベルとして定義される)、(4)下方部分7の長さL、及び(5)エンドキャップ9のあるなしであった。
結果は主として、標準曝気効率(SAE)の計算によって決定された。ここで、SAEは、曝気システムを作動させるために用いられるエネルギの馬力に関して単位時間当たり液体中に移動される酸素のポンド数として定義される。20℃の液体温度及び1atm圧力においてSOTR(標準酸素移動率)を求めるためのASCE標準手順を用いることによりこれら試験及び計算を行った。2回以上のラン(実施)について示された結果が、全てのランについて平均SAEとして与えられている。
Experimental Example An impeller substantially as shown in FIG. 1 was manufactured and tested in a 40 ft × 49 ft square tank containing about 17 feet of stationary liquid equivalent to about 320,000 gallons of water. In the test, the impeller was attached to a vertical shaft connected to a power source and gear reduction means. All the impellers used in the following experimental examples had 8 blades, and the overall diameter of the impeller was 76.25 inches. In addition, the width W of all the blades tested was 20.5 inches and the height H of the upper / vertical portion was 12.5 inches. The horsepower used in the experimental example was about 30 to 85 HP. The main variables are as follows: (1) “off-axis” angle α, (2) tilt angle β of the lower part, (3) liquid submergence (submergence is the vertical and lower part of the blade (4) the length L of the lower portion 7 and (5) the presence or absence of the end cap 9.
The results were mainly determined by standard aeration efficiency (SAE) calculations. Here SAE is defined as the pounds of oxygen transferred into the liquid per unit time in terms of horsepower of energy used to operate the aeration system. These tests and calculations were performed using the ASCE standard procedure for determining SOTR (standard oxygen transfer rate) at a liquid temperature of 20 ° C. and 1 atm pressure. The results shown for two or more runs (runs) are given as the average SAE for all runs.

実験例1
この例は、図1の羽根車を有し、αが30°に等しく、βが30°に等しく、羽根の寸法h=12.5、w=20.5、l=12.0インチの本発明の一実施形態を示している。また、羽根は、エンドキャップを備えていない。これらの結果(SAEで表された結果)は、種々の没水レベルで羽根車を作動させた場合についての非常に良好な効率を或る程度の有効性をもって示している。
〔表1〕
α β l 没水度 エンドキャップ? ラン回数 SAE
30° 30° 12 in 1.0 in 無 2 2.43
30° 30° 12 in 3.0 in 無 1 2.74
30° 30° 12 in 5.0 in 無 2 2.92
(備考:inは、インチ)
Experimental example 1
This example has the impeller of FIG. 1, with α equal to 30 °, β equal to 30 °, blade size h = 12.5, w = 20.5, l = 12.0 inches. 1 illustrates one embodiment of the invention. Further, the blade does not have an end cap. These results (results expressed in SAE) show a very good efficiency with a certain degree of effectiveness when operating the impeller at various submersion levels.
[Table 1]
α β l Water immersion End cap? Number of runs SAE
30 ° 30 ° 12 in 1.0 in None 2 2.43
30 ° 30 ° 12 in 3.0 in None 1 2.74
30 ° 30 ° 12 in 5.0 in No 2 2.92
(Note: in is inches)

実験例2
この例は、エンドキャップを追加した状態の実験例1に示す同一の羽根車を用いている。エンドキャップの頂部は、羽根車の上方部分と下方部分の交点を定める折り目よりも約1インチ上に位置していた。結果(SAEで表された結果)は、種々の没水レベルでの羽根車のこの実施形態を作動の際において効果がほとんど無いことを示している。SAE結果は、エンドキャップを用いた場合に酸素移動効率の劇的な向上が可能であることを明確に示している。
〔表2〕
α β l 没水度 エンドキャップ? ラン回数 SAE
30° 30° 12 in 0.0 in 有 3 3.39
30° 30° 12 in 4.0 in 有 3 3.40
30° 30° 12 in 7.0 in 有 2 3.32
(備考:inは、インチ)
Experimental example 2
This example uses the same impeller shown in Experimental Example 1 with an end cap added. The top of the end cap was located approximately 1 inch above the crease that defined the intersection of the upper and lower portions of the impeller. The results (results expressed in SAE) show that there is little effect in operating this embodiment of the impeller at various submersion levels. The SAE results clearly show that oxygen transfer efficiency can be dramatically improved when using end caps.
[Table 2]
α β l Water immersion End cap? Number of runs SAE
30 ° 30 ° 12 in 0.0 in Yes 3 3.39
30 ° 30 ° 12 in 4.0 in Yes 3 3.40
30 ° 30 ° 12 in 7.0 in Yes 2 3.32
(Note: in is inches)

実験例3
この実験例は、下方部分の長さを12インチから8インチに減少させたことを除き、実験例2に示したのと同一の羽根車を使用している。結果(SAE)で表された結果は、SAEが最高約3.5であると現在宣伝されている従来設計と比べて効率の向上を示している。SAE結果は又、短い8インチの下方羽根部分の長さがこの形態についての12インチ部分よりも高い移動効率を与えている。
〔表3〕
α β l 没水度 エンドキャップ? ラン回数 SAE
30° 30° 8 in 0.0 in 有 3 3.56
30° 30° 8 in 2.5 in 有 1 3.78
30° 30° 8 in 5.5 in 有 3 3.79
30° 30° 8 in 7.8 in 有 1 4.11
(備考:inは、インチ)
Experimental example 3
This experimental example uses the same impeller as shown in Experimental example 2, except that the length of the lower part was reduced from 12 inches to 8 inches. The results expressed in Results (SAE) show an improvement in efficiency compared to conventional designs currently advertised with SAE up to about 3.5. The SAE results also give a shorter 8 inch lower vane section length which gives a higher transfer efficiency than the 12 inch section for this configuration.
[Table 3]
α β l Water immersion End cap? Number of runs SAE
30 ° 30 ° 8 in 0.0 in Yes 3 3.56
30 ° 30 ° 8 in 2.5 in Yes 1 3.78
30 ° 30 ° 8 in 5.5 in Yes 3 3.79
30 ° 30 ° 8 in 7.8 in Yes 1 4.11
(Note: in is inches)

実験例4
この実験例は、下方部分の傾斜角βを45°に増大させ、羽根の下方部分7の長さを7インチに減少させたことを除き、実験例1と同一である。結果(SAEで表された結果)は、実験例1と比べて著しく向上しており、これは、この形態では、大きなβ及び短い下方部分lが酸素移動効率の向上をもたらしていることを教示している。この場合も又、この実験例は、没水値の増大につれ酸素移動効率が増大するという一般的な傾向を示唆している。
〔表4〕
α β l 没水度 エンドキャップ? ラン回数 SAE
30° 45° 7 in 4.0 in 無 3 3.66
30° 45° 7 in 6.0 in 無 2 3.97
30° 45° 7 in 7.5 in 無 3 4.02
30° 45° 7 in 9.5 in 無 1 4.09
(備考:inは、インチ)
Experimental Example 4
This experimental example is the same as Experimental example 1, except that the lower part inclination angle β is increased to 45 ° and the length of the lower part 7 of the blade is reduced to 7 inches. The results (results expressed in SAE) are significantly improved compared to Experimental Example 1, which teaches that in this form a large β and a short lower portion l result in improved oxygen transfer efficiency. is doing. Again, this experimental example suggests a general trend that oxygen transfer efficiency increases with increasing submergence value.
[Table 4]
α β l Water immersion End cap? Number of runs SAE
30 ° 45 ° 7 in 4.0 in No 3 3.66
30 ° 45 ° 7 in 6.0 in No 2 3.97
30 ° 45 ° 7 in 7.5 in No 3 4.02
30 ° 45 ° 7 in 9.5 in None 1 4.09
(Note: in is inches)

実験例5
この実験例は、鉛直部分と下方部分が交わる折り目よりも頂縁部が1インチ上方に位置するエンドキャップを追加した場合の実験例4と同一である。この場合も又、結果は一般にSAEが4以上であって優秀である。エンドキャップの追加は、エンドキャップの無い対応の実験例と比較して、酸素移動効率が或る程度向上することを示している。
〔表5〕
α β l 没水度 エンドキャップ? ラン回数 SAE
30° 45° 7 in 7.5 in 有 1 3.46
30° 45° 7 in 7.9 in 有 1 4.20
30° 45° 7 in 8.6 in 有 1 4.28
30° 45° 7 in 9.0 in 有 2 4.35
(備考:inは、インチ)
Experimental Example 5
This experimental example is the same as the experimental example 4 in the case where an end cap whose top edge portion is located 1 inch above the fold line where the vertical portion and the lower portion intersect is added. Again, the results are generally excellent with an SAE of 4 or higher. The addition of the end cap indicates that the oxygen transfer efficiency is improved to some extent as compared to the corresponding experimental example without the end cap.
[Table 5]
α β l Water immersion End cap? Number of runs SAE
30 ° 45 ° 7 in 7.5 in Yes 1 3.46
30 ° 45 ° 7 in 7.9 in Yes 1 4.20
30 ° 45 ° 7 in 8.6 in Yes 1 4.28
30 ° 45 ° 7 in 9.0 in Yes 2 4.35
(Note: in is inches)

実験例6
この実験例は、下方羽根長さlを4インチに減少させたことを除き実験例5と同一である。この羽根車も又、種々の没水値について首尾一貫して4.0以上の優れた効率値を与えた。
〔表6〕
α β l 没水度 エンドキャップ? ラン回数 SAE
30° 45° 4 in 7.4 in 有 1 3.97
30° 45° 4 in 8.4 in 有 1 4.26
30° 45° 4 in 9.5 in 有 1 4.34
30° 45° 4 in 10.2in 有 1 4.20
(備考:inは、インチ)
Experimental Example 6
This experimental example is the same as the experimental example 5 except that the lower blade length l is reduced to 4 inches. This impeller also gave excellent efficiency values consistently above 4.0 for various submergence values.
[Table 6]
α β l Water immersion End cap? Number of runs SAE
30 ° 45 ° 4 in 7.4 in Yes 1 3.97
30 ° 45 ° 4 in 8.4 in Yes 1 4.26
30 ° 45 ° 4 in 9.5 in Yes 1 4.34
30 ° 45 ° 4 in 10.2in Yes 1 4.20
(Note: in is inches)

実験例7
この実験例で用いられた羽根車は、「軸外れ」角度αを30°ではなく38°に変更したことを除き実験例6に用いられた羽根車と同一である。この羽根車も又、大抵の没水レベルについて重要なこととして且つ首尾一貫して4.0以上である優れた効率値を与えた。
〔表7〕
α β l 没水度 エンドキャップ? ラン回数 SAE
38° 45° 4 in 7.0 in 有 2 4.00
38° 45° 4 in 8.5 in 有 1 4.10
38° 45° 4 in 9.0 in 有 1 4.21
38° 45° 4 in 10.8in 有 1 4.31
38° 45° 4 in 12.3in 有 1 4.23
(備考:inは、インチ)
Experimental Example 7
The impeller used in this experimental example is the same as the impeller used in experimental example 6 except that the “off-axis” angle α is changed to 38 ° instead of 30 °. This impeller also gave excellent efficiency values that were important for most submersion levels and consistently above 4.0.
[Table 7]
α β l Water immersion End cap? Number of runs SAE
38 ° 45 ° 4 in 7.0 in Yes 2 4.00
38 ° 45 ° 4 in 8.5 in Yes 1 4.10
38 ° 45 ° 4 in 9.0 in Yes 1 4.21
38 ° 45 ° 4 in 10.8in Yes 1 4.31
38 ° 45 ° 4 in 12.3in Yes 1 4.23
(Note: in is inches)

実験例8
この実験例に用いられた羽根車は、羽根が半径方向に位置決めされていることを除き実験例7の場合と同一であった。すなわち、上方鉛直部分の頂縁部を半径方向円板取付け部材の下側に半径方向に連結した。これら結果の示唆するところによれば、本発明の半径方向形実施形態は、SAEが約3.3の最善の技術の現状結果よりも良好なSAEをもたらすことができる。しかしながら、半径方向形実施形態は、上述の同等の非半径方向形羽根車実施形態と同じほど良好には働かない。
〔表8〕
α β l 没水度 エンドキャップ? ラン回数 SAE
0 ° 45° 4 in 2.5〜4.0 in 有 3 3.57
0 ° 45° 4 in 6.0〜6.5 in 有 2 3.80
0 ° 45° 4 in 9.0〜9.5 in 有 3 3.77
0 ° 45° 4 in 10.5〜11.5 in 有 3 3.33
(備考:inは、インチ)
Experimental Example 8
The impeller used in this experimental example was the same as in experimental example 7 except that the blades were positioned in the radial direction. That is, the top edge of the upper vertical portion was connected to the lower side of the radial disk mounting member in the radial direction. These results suggest that the radial embodiment of the present invention can provide a better SAE than the current state of the art of SAE of about 3.3. However, the radial embodiment does not work as well as the equivalent non-radial impeller embodiment described above.
[Table 8]
α β l Water immersion End cap? Number of runs SAE
0 ° 45 ° 4 in 2.5 to 4.0 in Yes 3 3.57
0 ° 45 ° 4 in 6.0 to 6.5 in Yes 2 3.80
0 ° 45 ° 4 in 9.0 to 9.5 in Yes 3 3.77
0 ° 45 ° 4 in 10.5 to 11.5 in Yes 3 3.33
(Note: in is inches)

これら実験例は、劇的にも、本発明の酸素移動効率の向上を立証している。技術の現状形の表面曝気羽根車設計は、本明細書で用いた同一の作動条件範囲と比べて約3.3の標準曝気効率を生じさせ、これに対し、本発明は、本発明の或る幾つかの非半径方向形実施形態について、約3.3よりも十分に高い標準曝気効率及び4.0よりも十分に高い標準曝気効率を首尾一貫して生じさせる。加うるに、本発明者は、従来の表面曝気羽根車設計と比較して、本発明の高い圧送能力性能を確認した。本発明の羽根車設計では、曝気タンク全体を通じる液体の流れ速度は、著しく増大する。これにより、全体的なバルク液体攪拌が向上し、或る用途においてはタンクの底部の近くに設けられる攪拌羽根車を不要にすることさえできる。   These experimental examples dramatically demonstrate the improved oxygen transfer efficiency of the present invention. The state-of-the-art surface aeration impeller design of the technology yields a standard aeration efficiency of about 3.3 compared to the same operating condition range used herein, whereas the present invention is For some non-radial embodiments consistently yields a standard aeration efficiency well above about 3.3 and a standard aeration efficiency well above 4.0. In addition, the present inventors have confirmed the high pumping capacity performance of the present invention compared to the conventional surface aeration impeller design. With the impeller design of the present invention, the liquid flow rate through the entire aeration tank is significantly increased. This improves overall bulk liquid agitation and can even eliminate the need for a stirring impeller provided near the bottom of the tank in certain applications.

本発明をその好ましい実施形態を参照して具体的に説明したが、当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱することなくこれら実施形態に関し形態及び細部における種々の変更を想到できることは理解できよう。特に、図示の本発明は本発明の羽根車の羽根について特定の位置、寸法及び形状を示しているが、これらパラメータは、本明細書において説明した本発明の範囲内で変えることができる。さらに、羽根を軸方向取付け可能な部材に取り付けて羽根車の軸方向回転を可能にする手段は、相当なばらつきがあり、本明細書において説明すると共に図面に記載した好ましい実施形態によっては限定されない。
加うるに、本願は一般に、廃水の処理における表面曝気羽根車の使用に取り組んでいるが、かかる羽根車の使用は、この用途には限定されない。本発明のものと同様な表面曝気羽根車を曝気の向上が望ましい種々の産業用途において利用できる。汚水処理に加えて特定の一例は、生物反応プロセスにおける曝気である。これらプロセスは、微生物成長用培地を含むスラリーを循環させることによる発酵を含む。本発明は、発酵プロセスを促進するようかかる液体の酸素化及び攪拌を向上させることができる。
Although the present invention has been specifically described with reference to preferred embodiments thereof, it will be appreciated by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made to these embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. I understand. In particular, although the illustrated invention shows specific positions, dimensions, and shapes for the impeller blades of the present invention, these parameters can be varied within the scope of the invention described herein. Further, the means for attaching the blades to the axially attachable member to allow the impeller to rotate axially varies considerably and is not limited by the preferred embodiments described herein and illustrated in the drawings. .
In addition, the present application generally addresses the use of surface aeration impellers in the treatment of wastewater, but the use of such impellers is not limited to this application. A surface aeration impeller similar to that of the present invention can be used in various industrial applications where improved aeration is desired. A specific example in addition to sewage treatment is aeration in biological reaction processes. These processes include fermentation by circulating a slurry containing a microbial growth medium. The present invention can improve oxygenation and agitation of such liquids to facilitate the fermentation process.

1 ディスク状取付け部材
2 羽根
6 羽根の鉛直上方部分
7 羽根の下方部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Disc-shaped attachment member 2 Blade | wing 6 Vertically upper part of blade | wing 7 Lower part of blade | wing

Claims (20)

静止液体表面に垂直な回転軸線回りに回転するように設計された表面曝気羽根車であって、全体として円板の形をした取付け部材の下面に取り付けられた複数の羽根を有し、前記取付け部材は、前記回転軸線を中心として回転可能なシャフトに取り付けられたときに、前記静止液体表面と平行である表面曝気羽根車において、前記羽根車の羽根は、全体として鉛直の上方部分を有し、前記鉛直の上方部分は、全体として矩形の表面を有し、該全体として矩形の表面の下縁には、傾斜した全体として矩形の下方部分が取り付けられており、該傾斜した全体として矩形の下方部分は、回転方向に下方且つ外方に延びており、且つ、前記羽根車が回転されると、前記鉛直の上方部分上に相当多くの量の液体の上向きの圧送流をもたらすのに十分な寸法を有していることを特徴とする表面曝気羽根車。   A surface aeration impeller designed to rotate about an axis of rotation perpendicular to the surface of the stationary liquid, the surface aeration impeller having a plurality of blades attached to the lower surface of a generally disk-shaped mounting member, said mounting In a surface aeration impeller that is parallel to the surface of the stationary liquid when the member is attached to a shaft that can rotate about the rotation axis, the blades of the impeller have a generally vertical upper portion. The vertical upper portion has a generally rectangular surface, and the lower edge of the generally rectangular surface has a generally rectangular lower portion attached to the lower edge of the generally rectangular surface. The lower portion extends downward and outward in the direction of rotation, and is sufficient to provide an upward pumping flow of a significant amount of liquid on the vertical upper portion when the impeller is rotated. Size Surface aeration impeller, characterized in that it has a. 前記羽根の前記上方部分は、平らであり、且つ、前記回転軸線に対して放射状に位置決めされていることを特徴とする請求項1に記載の表面曝気羽根車。   The surface aeration impeller according to claim 1, wherein the upper portion of the blade is flat and is positioned radially with respect to the rotation axis. 前記上方部分は、平らであり、且つ、前記回転軸線に対して非放射状に位置決めされていることを特徴とする請求項1に記載の表面曝気羽根車。   The surface aeration impeller according to claim 1, wherein the upper portion is flat and is positioned non-radially with respect to the rotation axis. 各羽根の前記傾斜した下方部分は、前記全体として円板の形をした取付け部材に対して角度βをなし、βは、20°〜60°であることを特徴とする請求項1に記載の表面曝気羽根車。   2. The inclined lower portion of each vane forms an angle [beta] with respect to the generally disc-shaped mounting member, [beta] being between 20 [deg.] And 60 [deg.]. Surface aeration impeller. 前記羽根の前記平らな全体として鉛直の上方部分は、前記回転軸線に対して非放射状に設けられ、角度αが、上方部分の外縁部を通る想像上の半径方向線と前記上方部分の頂縁部により形成される線との間に作られ、前記角度αは、20°〜60°であることを特徴とする請求項3に記載の表面曝気羽根車。   The flat, generally vertical upper portion of the vane is non-radial with respect to the axis of rotation, and the angle α is an imaginary radial line through the outer edge of the upper portion and the top edge of the upper portion. The surface aeration impeller according to claim 3, wherein the surface aeration impeller is formed between a line formed by a portion and the angle α is 20 ° to 60 °. α及びβは、30°〜50°であることを特徴とする請求項5に記載の表面曝気羽根車。   The surface aeration impeller according to claim 5, wherein α and β are 30 ° to 50 °. αは、30°〜45°であり、βは、35°〜50°であることを特徴とする請求項5に記載の表面曝気羽根車。   The surface aeration impeller according to claim 5, wherein α is 30 ° to 45 °, and β is 35 ° to 50 °. 6〜12枚の羽根を有する請求項1に記載の表面曝気羽根車。   The surface aeration impeller according to claim 1 having 6 to 12 blades. 8〜12枚の羽根を有する請求項8に記載の表面曝気羽根車。   The surface aeration impeller according to claim 8 having 8 to 12 blades. 羽根の上方部分及び下方部分は、平らであり、且つ、幅Wが0.1〜0.4dの矩形の形をしており、前記上方部分の高さHは、0.05〜0.25dであり、前記下方部分の長さLは、0.03〜0.2dであり、dは、円板の形をした取付け部材の直径であることを特徴とする請求項1に記載の表面曝気羽根車。   The upper and lower portions of the blade are flat and have a rectangular shape with a width W of 0.1 to 0.4d, and the height H of the upper portion is 0.05 to 0.25d. The surface aeration according to claim 1, characterized in that the length L of the lower part is 0.03 to 0.2d, and d is the diameter of the mounting member in the form of a disc. Impeller. 比L/Hは、0.32〜0.64であることを特徴とする請求項10に記載の表面曝気羽根車。   The surface aeration impeller according to claim 10, wherein the ratio L / H is 0.32 to 0.64. Wは、1/3d未満であり、Hは、0.1〜0.2dであり、Lは、0.1d未満であることを特徴とする請求項10に記載の表面曝気羽根車。   The surface aeration impeller according to claim 10, wherein W is less than 1 / 3d, H is 0.1 to 0.2d, and L is less than 0.1d. 前記羽根は、エンドキャップを更に有していることを特徴とする請求項1に記載の表面曝気羽根車。   The surface aeration impeller according to claim 1, wherein the blade further includes an end cap. 上方部分への取付け箇所のところにおけるエンドキャップの鉛直方向高さは、約1/4H以下であることを特徴とする請求項13に記載の表面曝気羽根車。   14. A surface aeration impeller according to claim 13, wherein the vertical height of the end cap at the location of attachment to the upper portion is about 1 / 4H or less. 静止液体表面に垂直な軸線回りに回転するように設計された表面曝気羽根車であって、全体として円板の形をした取付け部材の下面に取り付けられた複数の羽根を有し、前記取付け部材は、前記軸線を中心として回転可能なシャフトに取り付けられたときに、前記静止液体表面と平行である表面曝気羽根車において、
前記羽根は、回転方向において下方且つ外方に連続して湾曲しており、前記羽根は、頂部が実質的に鉛直の部分で始まり、少なくとも一部が液体表面の下に位置し、羽根車が回転されると、相当多くの量の液体の上向きの圧送流をもたらすのに十分な寸法形状の外方に向いた非鉛直部分で終端していることを特徴とする表面曝気羽根車。
A surface aeration impeller designed to rotate about an axis perpendicular to the surface of the stationary liquid, the mounting member having a plurality of blades attached to the lower surface of a mounting member that is generally disk-shaped In a surface aeration impeller that is parallel to the stationary liquid surface when mounted on a shaft that is rotatable about the axis,
The blades are continuously curved downward and outward in the direction of rotation, the blades starting at a portion where the top is substantially vertical, at least a portion located below the liquid surface, and the impeller A surface aeration impeller characterized by terminating in an outwardly directed non-vertical portion of sufficient size and shape to provide a significant amount of upward pumping flow of liquid when rotated.
前記羽根は、エンドキャップを更に有していることを特徴とする請求項15に記載の表面曝気羽根車。   The surface aeration impeller according to claim 15, wherein the blade further includes an end cap. 前記羽根の前記上方部分は、曲線上縁を有することを特徴とする請求項15に記載の表面曝気羽根車。   The surface aeration impeller according to claim 15, wherein the upper portion of the blade has a curved upper edge. 静止液体表面に垂直な軸線回りに回転するように設計された表面曝気羽根車であって、全体として円板の形をした取付け部材の下側に取り付けられた複数の羽根を有し、前記取付け部材は、前記軸線を中心として回転可能なシャフトに取り付けられたときに、前記静止液体表面と平行である表面曝気羽根車において、
前記羽根は、前記全体として円板の形をした取付け部材に連結された頂縁と、回転方向において下方且つ外方に延びる傾斜した下方部分に結合された底縁とを有する全体として鉛直の上方部分を有し、
前記全体として鉛直の上方部分の前記底縁は、前記円板の形をした取付け部材と平行であることを特徴とする表面曝気羽根車。
A surface aeration impeller designed to rotate about an axis perpendicular to the surface of the stationary liquid, comprising a plurality of blades attached to the underside of a generally disk-shaped mounting member, said mounting In a surface aeration impeller that is parallel to the stationary liquid surface when the member is attached to a shaft rotatable about the axis,
The blade is generally vertically upward having a top edge coupled to the generally disk-shaped mounting member and a bottom edge coupled to an inclined lower portion extending downward and outward in the rotational direction. Has a part,
A surface aeration impeller characterized in that the bottom edge of the generally vertical upper part is parallel to the disc-shaped mounting member.
静止液体表面に垂直な軸線回りに回転するように設計された表面曝気羽根車であって、全体として円板の形をした取付け部材の下側に取り付けられた複数の羽根を有し、前記取付け部材は、前記軸線を中心として回転可能なシャフトに取り付けられたときに、前記静止液体表面と平行である表面曝気羽根車において、
前記羽根は、全体として鉛直の上方部分と、回転方向において下方且つ外方に延びる傾斜した下方部分とを有し、前記羽根は、エンドキャップを有することを特徴とする表面曝気羽根車。
A surface aeration impeller designed to rotate about an axis perpendicular to the surface of the stationary liquid, comprising a plurality of blades attached to the underside of a generally disk-shaped mounting member, said mounting In a surface aeration impeller that is parallel to the stationary liquid surface when the member is attached to a shaft rotatable about the axis,
The blade has a generally vertical upper portion and an inclined lower portion extending downward and outward in the rotation direction, and the blade has an end cap.
前記上方部分は、H>0.1dである高さHを有し、比L/Hは、0.32〜0.64であることを特徴とする請求項10に記載の表面曝気羽根車。   11. The surface aeration impeller according to claim 10, wherein the upper portion has a height H where H> 0.1d, and the ratio L / H is 0.32-0.64.
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