PL66004B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 28.XI.1968 Szwajcaria Opublikowano: 15.X.1972 66004 KI. 85c, 3/02 MKP C02c 1/06 CZYTELNIA \NlC folskiij feeciiMir ¦; t Twórca wynalazku wlasciciel patentu: Joseph Richard Kaelin, Buochs (Nidwalden) — (Szwajcaria) Urzadzenie wirowe o osi pionowej do napowietrzania cieczy, szczególnie do oczyszczania scieków Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie wirowe o osi pionowej do napowietrzania cieczy, a zwlasz¬ cza do oczyszczania scieków.Znane wirowe urzadzenia napowietrzajace do powierzchniowego napowietrzania cieczy stosowane w licznych urzadzeniach oczyszczalniczych posiada¬ ja lopatki umieszczone na stronie zewnetrznej kor¬ pusu. Jednakze ich wydajnosc rozpatrywana jako ilosc wprowadzonego powietrza przypadajacego na jednostke zuzytej energii, jest stosunkowo niska.Zaproponowano wiec, aby w wyzej wymienio¬ nych urzadzeniach wirowych do napowietrzania, zaslonic kanaly transportujace na przyklad przez obudowanie zwróconych do osi urzadzenia wirowe¬ go, bocznych krawedzi lopatek za pomoca scianki kierujacej, dla uzyskania zwiekszenia jednostko¬ wej wydajnosci napowietrzania. W ten sposób po¬ wstalo urzadzenie wirowe, które przykladowo mozna by porównac do promieniowego wirnika pompowe¬ go, który zasysa ciecz w kierunku osiowym. Wsku¬ tek tego wzrosla wydajnosc urzadzenia wirowego do napowietrzania, a tym samym wzrosla równiez znacznie ilosc powietrza wprowadzonego w jed¬ nostce czasu, przy czym, mimo zwiekszenia zapo¬ trzebowania energii, uzyskano korzystniejszy wspól¬ czynnik sprawnosci.Podane rozwiazanie urzadzenia wirowego do na¬ powietrzania, posiadalo wiele wad, które elimino¬ waly polepszenie wydajnosci doprowadzajacej urza¬ dzenia wirowego napowietrzajacego. Ta ujemna 10 15 20 30 cecha wystepowala przy napowietrzaniu oczyszcza¬ nych scieków, które najczesciej wymieszane sa z wlóknistymi cialami stalymi jak nici, wlosy i te¬ mu podobne. Wymieniona ujemna cecha polega na wyraznej sklonnosci do zatykania sie zamknietych kanalów transportujacych ciecz zanieczyszczeniami zawartymi w napowietrzonych cieczach. Tego ro¬ dzaju zanieczyszczenia zawisaja nad otworami wlo¬ towymi zamknietych kanalów transportujacych i po¬ woduja najpierw zwiekszenie oporów przeplywu w przyleglych kanalach, tworzac równoczesnie no¬ we miejsce dla zbierania sie zanieczyszczen tak, ze po krótkim czasie nastepuje w praktyce zatkanie w urzadzeniu wirowym odnosnych kanalów tran¬ sportujacych, które wskutek tego nie sa w ogóle w stanie wspóldzialac przy przemieszczaniu cieczy.Tendencje zatykania sie sa znacznie mniejsze w podanych na wstepie urzadzeniach wirowych z umieszczonymi wewnatrz .lopatkami, nie tych, które posiadaja lopatki na zewnatrz, albowiem nie ma w praktyce mozliwosci, aby wlókniste zanie¬ czyszczenia zawisly nad jednym z kanalów tran¬ sportujacych. Powodem tego jest fakt, ze kanaly transportujace maja przekrój w ksztalcie litery „U", to znaczy, ze na swej dlugosci otwarte sa do wnetrza wzglednie na zewnatrz. Niebezpieczenstwo zatyka¬ nia, które jeszcze istnieje przy urzadzeniach wiro¬ wych typu „3implex", nie tyle wplywa na obnizenie ich wydajnosci, ile raczej na zwiekszenie zapotrze¬ bowania mocy dla ich napedzania, albowiem przy 66 0043 66 004 4 stosowaniu tych urzadzen wirowych wystepuje za¬ czepianie sie wlóknistych zanieczyszczen na istnie¬ jacej, z koniecznosci konstrukcji nosnej, wskutek czego powstaje co najmniej martwy ciezar, któremu trzeba nadawac ruch wirowy i który w pewnych okolicznosciach stawia zwiekszony opór przyplywa¬ jacej cieczy.Tym niewielkim „mozliwosciom zatykania" moz¬ na przy wymienionych urzadzeniach wirowych „Sim- plex" wprawdzie nieco zapobiec przez to, ze wir¬ nik napedzany jest na przemian w jednym i bezpo¬ srednio po tym w drugim kierunku. Zabieg ten stosuje sie równiez niezaleznie od tego, aby zapo¬ biec obracaniu wraz z wirnikiem nagromadzonej z czasem calej ilosci cieczy.Celem wynalazku jest skonstruowanie urzadzenia wirowego, które pod wzgledem wydajnosci tran¬ sportowej i wydajnosci doprowadzania dorównuje w znacznym stopniu urzadzeniom wirowym z zam¬ knietymi kanalami transportowymi a które pod wzgledem sklonnosci do zatykania wykazywaloby korzystniejsze cechy niz znane urzadzenia wiro¬ we, które posiadaja lopatki rozmieszczone wewnatrz lub zewnatrz wirnika.W tym celu proponuje sie urzadzenie wirowe o takiej konstrukcji, ze co najmniej czesc lopatek posiada przynajmniej w obszarze koncowym kana¬ lów transportowych plaszczyzny podajace, które wy¬ staja poza stopy lopatek. To znaczy,, ze co najmniej czesc kanalów transportowych nalezy uwazac za zamkniete w pewnym sensie, przynajmniej w ich obszarze koncowym, wylaczajac szpare otwarta w kierunku wewnetrznej strony urzadzenia wiro¬ wego. Rozwiazanie takie zapewnia z jednej strony • wieksza wydajnosc transportowa, a z drugiej mniej¬ sze niebezpieczenstwo zatykania.Wobec tego, ze stosuje sie zwykle napedzanie urzadzenia wirowego na przemian w jednym i dru¬ gim kierunku, celowym jest nadawac lopatkom profil o ksztalcie litery T zwlaszcza, ze przy poda¬ nym sposobie eksploatacji staja sie obydwie strony lopatek przymusowo plaszczyznami transportuja- • cymi.Szczególnie znaczne niebezpieczenstwo1 zatykania wystepuje w uprzywilejowanej postaci wykonania urzadzenia wirowego, w którym to wykonaniu wy¬ sokosc lopatek wzrasta poczynajac od zera w po¬ czatkowym obszarze kanalów transportowych, do wielkosci maksymalnej, przy czym ta maksymalna wysokosc lopatek, w sposób celowy, znajduje sie miedzy obszarem poczatkowym i obszarem konco¬ wym kanalów transportowych.Profil lopatek majacy ksztalt litery T nalezy ce¬ lowo tak dobrac, aby szerokosc belki poprzecznej profilu o ksztalcie litery T zwiekszala sie w spo¬ sób ciagly od obszaru poczatkowego do obszaru koncowego kanalów transportowych, przy czym równoczesnie nastepuje umocowanie konstrukcji nosnej na wolnej górnej stronie belki poprzecznej lopatek, posiadajacych wymieniony profil.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 Brzedstawiarwidok perspektywiczny urzadzenia wi¬ rowego do napowietrzania wraz z jego konstrukcja nosna, umocowana do walu napedowego; fig. 2 — urzadzenie wirowe do napowietrzania wedlug fig. 1, w którym niektóre czesci przedstawiono jako odla- mane; fig. 3 — widok czesciowy w skali powiekszo¬ nej widziany od dolu skosnie ku górze przez dolny 5 otwór ssacy urzadzenia wirowego do napowietrza¬ nia wedlug fig. 1 i 2.Urzadzenie wirowe 1, posiada korpus wirniko¬ wy 2, który rozszerza sie ku górze poczynajac od umieszczonego na dole otworu ssacego 8 (fig. 2). 10 Korpus wirnikowy 2 posiada na swej scianie we¬ wnetrznej 6 szereg lopatek 3, które ograniczaja szereg kanalów transportowych 7, dla przewidzianej do napowietrzania cieczy, które prowadza od dolu ku górze. Kanaly transportowe 7 otwarte sa po 15 stronie wewnetrznej. Na stronie górnej lopatek oznaczonych przez 3a, 3b i 3c umocowana jest kon¬ strukcja nosna 5, która stanowi polaczenie z walem napedowym 4.Przedstawione urzadzenie wirowe do napowietrza- 20 nia przeznaczone jest do napedzania na przemian w jednym i drugim kierunku. Totez obydwie bocz¬ ne powierzchnie lopatek 3 uksztaltowano jako ka¬ naly transportujace 9, 10 (fig. 1) przy czym przy napedzaniu- w kierunku strzalki 11, dziala kazda 25 z powierzchni transportujacych 9, tak jak to po¬ kazano przez zakreskowanie 12 w fig. 1. Przy na¬ pedzaniu w kierunku odwrotnym czynne sa na¬ tomiast glównie powierzchnie transportujace 10.Lopatki 3 posiadaja przede wszystkim w obszarze 30 koncowym kanalów transportujacych 7, wyrazny profil 13 w ksztalcie litery T, z belka poprzeczna 14, której swobodne konce tworza równoczesnie wzdlu¬ zne krawedzie powierzchni kanalów transportuja¬ cych 9 wzglednie 10. 35 Z powyzszego wynika, ze powierzchnie transpor¬ tujace 9, wzglednie 10 lopatek 3 wyraznie wystaja poza stopy 15 lopatek.Przebieg profilu lopatek 3 widoczny jest szcze¬ gólnie wyraznie w fig. 2 i 3. Wysokosc czesci lo- 4o patek 3, umieszczonych w przyblizeniu prostopadle na scianie wewnetrznej 6 korpusu wirnikowego 2, wzrasta z jednej strony od wielkosci zero przy otwo¬ rze ssacym 8 do pewnej wielkosci maksymalnej, aby nastepnie zmniejszac sie nieco w strone konca 45 kanalów transportujacych 7, to znaczy w kierunku obwodu urzadzenia wirowego. Z drugiej strony zwieksza sie szerokosc belki poprzecznej 14 lopatki o profilu T 13 od wielkosci zero' przy otworze ssa¬ cym do maksymalnej szerokosci przy koncu kana- 50 lów transportujacych 7. Zmiany szerokosci belki poprzecznej 14 sa przy tym dobrane w ten sposób, ze odstep miedzy skierowanymi ku sobie wolnymi koncami sasiadujacych belek poprzecznych zacho¬ wuje praktycznie stala wielkosc, poczawszy od otwo- 55 ru wlotowego 8 az do konca kanalów transportu¬ jacych 7.Przejscie od powierzchni sciany wewnetrznej 6 do przyleglej czesci powierzchni lopatki u stopy tej lopatki 15, jest wyraznie zaokraglone (fig. 3). 6o Równiez przejscie od srodka profilu uksztaltowa¬ nego w postaci litery T do belki poprzecznej 14 jest zaokraglone.Zaokraglenia te moga byc wykonane w sposób jeszcze wyrazniejszy niz przedstawione, tak iz sro- 65 dek i belka poprzeczna profilu T tworza wspólnie66 004 5 luk przechodzacy w sposób ciagly w powierzchnie sciany wewnetrznej 6.Jak przedstawiono na fig. 1 i 2, konstrukcja nosna 5 sklada sie z trójramiennej gwiazdy nosnej, której ramiona 16 posiadaja profil plaski, ustawiony wyz¬ sza krawedzia pionowo i przechodza lukiem od ¦srodkowej piasty 17 do górnej strony belki po¬ przecznej lopatek 3a, 3b i 3c. Odstajace konce ra¬ mion 16 umocowane sa na przyklad przy pomocy spawania do odnosnych poprzecznych belek lopa¬ tek 3a, 3b, 3c, przy czym równiez i w tym przy¬ padku wszystkie przejscia sa wyraznie zaokraglone.To samo dotyczy wewnetrznych konców ramion 16, które przymocowane sa do piasty 17. Wal na¬ pedowy 4 przymocowany jest do piasty 17, na przy¬ klad przy pomocy kolnierza 18. i srub 19.Jak przedstawiono na fig. 2, wirnik posiada pro¬ fil sciany wewnetrznej 6 korpusu wirnikowego 2 o ksztalcie wypuklym w kierunku do wewnatrz.Sciana zewnetrzna 20 posiada z drugiej strony, ksztalt scietego stozka rozszerzajacego sie stozkowo od dolu ku górze, przy czym krzywe ograniczajace podstawy stozka nakrywaja sie z koncowymi kra¬ wedziami sciany wewnetrznej. W zwiazku z tym korpus wirnikowy posiada ksztalt porównywalny do torusa, którego tworzaca jest odcinek kola. Kor¬ pus wirnika 2 posiada zatem pusta przestrzen 21, o ksztalcie pierscieniowym, która moze byc prózna (fig. 2 z prawej strony), lub moze byc wypelniona materialem 22 lzejszym od wody, na przyklad pian¬ ka z tworzywa sztucznego.Powód takiego uksztaltowania korpusu wirnika zostanie ponizej krótko wyjasniony w oparciu o fig. 2 W technice dazy sie na ogól do osiagniecia mozliwie duzego wspólczynnika sprawnosci, to zna¬ czy do wystepowania minimalnej wielkosci strat.JDotyczy to równiez urzadzenia wirowego do na¬ powietrzania. Naped takiego urzadzenia wirowego musi dostarczyc nie tylko moc potrzebna do zassa¬ nia w kierunku strzalki 23 cieczy, która ma byc napowietrzona, podniesienia jej ponad poziom cie¬ czy 24, nadania cieczy przyspieszenia i odprowadze¬ nia jej w kierunku strzalki 25, lecz ponadto musi umozliwic wyrównanie strat energii, wystepuja¬ cych w mechanizmach i lozyskach, które pochla¬ niaja nie dajaca sie pominac czesc zapotrzebowa¬ nia mocy. Wobec tego, ze przedstawione urzadzenie wirowe jest swobodnie zawieszone, ulozyskowanie walu 4 musi przejac sily dzialajace w kierunku osiowym pochodzace od ciezaru wlasnego urzadze¬ nia wirowego i walu. Ponadto, dzialajace w tym samym kierunku sily reakcji, które powstaja wsku¬ tek podnoszenia cieczy na poziom 24. Lozysko osio¬ we musi wobec tego przejmowac znaczne sily osio¬ we, które sa tym wieksze im wieksza jest ilosc cie¬ czy przenoszona przez urzadzenie wirowe ku górze.Pusta przestrzen 21 wzglednie wypelniona materia¬ lem 22 lzejszym od wody korpusu wirnikowego po¬ woduje powstanie sil unoszacych, które przeciw¬ dzialaja podanym silom osiowym, powodujac przez to znaczne odciazenie sil osiowych w lozyskach.Materialami dla wykonania przedstawionego urza¬ dzenia wirowego1 sa obok odpornych na korozje sto¬ pów metali, szczególnie stopów metali lekkich, prze¬ de wszystkim tworzywa sztuczne, na przyklad wzmocnione wlóknem szklanym zywice poliestro- 6 we. Przy stosowaniu tych tworzyw mozna bez spe¬ cjalnej obróbki uzyskac gotowe lustrzane i gladkie powierzchnie. PL PL

Claims (9)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie wirowe o osi pionowej do napo¬ wietrzania cieczy, szczególnie do oczyszczania scie¬ ków, posiadajace korpus wirnikowy, rozszerzajacy sie od dolu ku górze, wyposazony po stronie we¬ wnetrznej w wieniec lopatkowy, oraz posiadajace konstrukcje nosna, która laczy urzadzenie wirowe z walem napedowym, przy czym wieniec lopatko¬ wy dzieli wewnetrzna strone korpusu wirnikowego na szereg kanalów transportowych, dla przewidzia¬ nej do napowietrzania cieczy, które przebiegaja od dolu ku górze i otwarte sa od strony wewnetrznej, znamienne tym, ze co najmniej czesc lopatek (3) po¬ siada przynajmniej w obszarze koncowym kanalów transportowych (7) przekrój w ksztalcie litery T tworzac ze sciana wewnetrzna (6) powierzchnie transportujace (9, 10).

2. Urzadzenie wedlug- zastrz. 1, znamienne tym, ze wysokosc lopatek (3) wzrasta w sposób ciagly od zera w obszarze poczatkowym kanalów transporto¬ wych, do wielkosci maksymalnej.

3. Odmiana urzadzenia wedlug zastrz. 1, znamien¬ na tym, ze maksymalna wysokosc lopatek, znajduje sie miedzy obszarem poczatkowym i obszarem kon¬ cowym kanalów transportowych (7).

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1—3, znamienne tym, ze szerokosc belki poprzecznej (14) profilu w ksztalcie litery T zwieksza sie w sposób ciagly od obszaru poczatkowego do obszaru koncowego kanalów transportowych.

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze konstrukcja nosna (5) umocowana jest na wol¬ nej górnej stronie belki poprzecznej lopatek (3a, 3b, 3c) o profilu w ksztalcie litery T.

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze wszystkie lopatki wienca lopatkowego uksztal¬ towane sa identycznie, przy czym szerokosc belki poprzecznej profilu w ksztalcie litery T jest tak do¬ brana, ze przestrzen miedzy swobodnymi koncami belki poprzecznej, sasiednich lopatek, jest co naj¬ mniej w przyblizeniu stala na przestrzeni od obsza¬ ru poczatkowego do obszaru koncowego kanalów transportowych (7)).

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze sciana zewnetrzna (20) i ulopatkowana sciana wewnetrzna (6) korpusu wirnikowego (2) otaczaja pusta przestrzen (21) uszczelniona od strony ze¬ wnetrznej.

8. Odmiana urzadzenia wedlug zastrz, 7, zna¬ mienna tym, ze sciana zewnetrzna korpusu wirniko¬ wego (20) posiada ksztalt stozkowy, a jego sciana wewnetrzna (6) posiada ksztalt profilowy, wypukly do wewnatrz, przy czym istniejaca miedzy nimi pusta przestrzen wypelniona jest materialem lzej¬ szym od wody a zwlaszcza pianka z tworzywa sztucznego (22).

9. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przejscia od stóp lopatek (15) do strony we¬ wnetrznej korpusu wirnikowego (6) oraz przejscia krawedzi bocznych lopatek do ich czesci wysta¬ jacych poza krawedzie (14), posiadaja zaokraglenia przebiegajace w sposób ciagly. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60KI. 85c, 3/02 66 004 MKP C02c 1/0S 15 9 12 Fig.2 16 17 ^4-------te" X~. 16 Fig.3 2036 -CgY^B^WlA 0 egz. Cena zl 10.— PL PL