CH456474A

CH456474A - Anlage zur Wasserbelüftung

Info

Publication number: CH456474A
Application number: CH513966A
Authority: CH
Inventors: Richard Kaelin Joseph
Original assignee: Kaelin J R
Priority date: 1966-04-07
Filing date: 1966-04-07
Publication date: 1968-07-31

Description

Anlage zur Wasserbelüftung
Es sind Anlagen zum Belüften von Wasser in einem Belüftungsbecken bekannt, beispielsweise bei Abwasserkläranlagen, welche einen in der Mitte des Flüssigkeitsbeckens in die Flüssigkeit eintauchenden Rotor aufweisen, der durch radiale Schaufeln gebildete Leitkanäle besitzt. Bei drehendem Rotor wird die im Belüftungsbecken befindliche Flüssigkeit auf der Unterseite des Rotors in die Leitkanäle angesaugt, infolge Fliehkraft angehoben und durch die Leitkanalauslässe in radialer Richtung über den Flüssigkeitsspiegel im Becken ausgeworfen. Durch das Ansaugen der Flüssigkeit von unten und das Ausschleudern derselben auf den Flüssigkeitsspiegel im Belüftungsbecken bildet sich ein ständiger Kreislauf der Flüssigkeit im Becken.

Die Aufteilung der vom Rotor durch die Leitkanäle desselben geförderten Flüssigkeit in einzelne Flüssigkeitsstrahlen, die auf der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in Becken ausgestossen werden, entsteht eine Turbulenz, die eine innige Berührung der zu den Leitkanälen ausgestossenen Flüssigkeit mit der Luft bewirkt und das Eintragen von Luftsauerstoff in die in ständigem Kreislauf befindliche Flüssigkeit bewirkt.

Dieses Eintragen von Luftsauerstoff in die zu reinigende Flüssigkeit kann dadurch erhöht werden, dass in die Leitkanäle des Rotors mit der Aussenluft oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Becken in Verbindung stehende Luftleitungen münden, durch welche die mit grosser Geschwindigkeit durch die Leitkanäle fliessende Flüssigkeit injektorartig, dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe entsprechend, Luft ansaugt, die sich mit der durch die Leitkanäle geförderten Flüssigkeit vermischt.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Anlage zur Wasserbelüftung, bzw. Reinigen von Gewässern im allgemeinen, wie Flüssle, Seen, Teiche usw. zu schaffen, unter Verwendung eines an sich bekannten, um eine vertikale Achse drehbaren, als Schaufelkörpr ausgebildeten Belüftungsrotors.

Die erfindungsgemässe Anlage zur Wasserbelüftung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor in einer für die Betriebsweise notwendigen Eintauchtiefe an einem über dem Wasserspiegel befindlichen, nicht rotierenden Traggestell aufgehängt ist, an welchem Stützstreben befestigt sind, die sich unter einem Winkel zur Rotorachse schräg nach unten und aussen in die Flüssigkeit erstrecken und an ihrem in die Flüssigkeit eintauchenden Teil mit Schwimmkörpern verbunden sind.

Bevorzugt können dabei die radialen Schaufeln des Schaufelkörpers in vertikaler Ebene gekrümmte Flüssigkeitsleitkanäle bilden, durch die von unten eintretende, um 900 nach auswärts umgelenkte und am äusseren Umfang des Rotors in horizontaler Richtung wieder austretende Flüssigkeit hindurchströmt und dabei aus im Bereich der Umlenkung mündenden Luftkanälen Aussenluft ansaugt, mit der sie sich vermischt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotor statisch bestimmt unterstützt durch Anordnung von drei umfangsmässig um 1200 versetzte Stützstreben, die am Traggestell des Rotors angelenkt und an ihren unter der Wasserlinie befindlichen Enden mit je einem Schwimmkörper flexibel verbunden sind.

Diese Verbindung kann vorteilhaft aus mehreren am Aussenmantel des Schwimmkörpers einerseits sowie am Stützstrebenende andererseits angelenkten Draht- oder Gummiseilen bestehen.

Die Schwimmkörper selbst können in bevorzugter Ausführungsform eine Kugelgestalt aufweisen und ihre Aussenhaut aus einem Kunststoff, wie Polyester, hergestellt sein, die aus zwei Halbkugelschalen gefertigt ist, in denen ein Schaumstoff erzeugt wird, der auch wasserabstossend ist und infolge geschlossener Kavernen den Schwimmkörper auch bei eventueller Beschädigung der Aussenhaut unsinkbar macht.

Zur Veränderung der Eintauchtiefe des Rotors ist der Winkel zwischen Rotorachse und Stützstrebe zu verändern, d. h. die Stützstreben sind mehr oder weniger geneigt zu fixieren. Zu diesem Zweck sind die Stützstreben vorteilhaft mit dem Rotortraggestell jeweils über ein Drehgelenk verbunden und in der Schwenkebene ist am Traggestell ferner ein Gewindestab angelenkt, durch den der Winkel zwischen Rotor achse und Stützstrebe durch Schraubverbindung mit dieser fest einstellbar ist.

Zur Verankerung der freischwimmenden Belüf- tungsanordnung können vorzugsweise an den Schwiminkörpern angelenkte Ankerseil vorgesehen sein.

Ein Ausführungsbeispiel dieser erfindungsgemässen Anordnung zum Belüften von Gewässern ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung der Anordnung im Betriebszustand;
Fig. 2 einen Teil der Anordnung in Seitenansicht ;
Fig. 3 eine Draufsicht zu Fig. 2;
Fig. 4 eine Schnittansicht des Rotors
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist,-besitzt die Anordnung einen Belüftungsrotor 1, welcher von einem Motor 2 über ein Getriebe 3 angetrieben wird.

Der Rotor 1 ist mit der senkrechten Antriebswelle 4 drehfest verbunden, jedoch axial verstellbar angeordnet.

Unterhalb des Getriebes 3 dringt die Rotorwelle 4 durch eine Tragkonsole 5 in Form eines gleichseitigen Dreiecks, an deren drei Ecken die Stützstreben -6-mit- tels je eines Drehgelenkes 7 angelenkt sind. Der Gelenkzapfen dieses Drehgelenkes ruht in zwei parallel zueinander und mit ihrer Schmalseite auf der Tragkonsole angeschweissten Laschen 8, die an ihrem dem Drehgelenk 7 gegenüberliegenden Ende einen weiteren Drehzapfen tragen, der in seiner in der Schwenkebene der Stützstrebe liegenden Mitte mit einem Gewindestab 9 verbunden ist.

Dieser Gewindestab ist durch eine Öffnung auf der Mittelachse der Stützstrebe hindurchgeführt und ermöglicht durch Veränderung zweier an der Stützstrebe beidseitig anliegender Kontermuttern 10 längs des Gewindestabes eine unterschiedliche Einstellung der Neigung der Stützstrebe gegenüber der Tragkonsole bzw. der Rotorachse und damit der Eintauchtiefe des Rotors. Die Kugelgestalt aufweisenden, aus Polyester bestehenden Schwimmkörper 12 sind mittels mehrerer an der Aussenhaut angelenkter Drahtoder Gummiseile 13 oder ähnlicher nicht starrer Verbindungselemente flexibel mit dem unteren, unter der Wasserlinie befindlichen Ende jeder Stützstrebe verbunden, und zwar derart, dass das Stützstrebenende auf der durch die Auftriebskraft des Schwimmkörpers gebildeten Senkrechten liegt.

Innerhalb der Schwinun- körper befindet sich ein Schaumstoff 14, der die Schwimmkörper unsinkbar macht.

Zur Verankerung der gesamten Belüftungsanord- nung mit dem Boden oder Ufer sind an den Schwinim- körpern angelenkte Ankerseile 15 vorgesehen. Die unter Wasser befindlichen Enden der Stütz streb en 6 können derart miteinander verbunden sein, dass die aus Seilen oder Stäben bestehende Verbindung 16 eine Dreiecklinie bildet. Über ein Kabel 17 wird der den Rotor treibende Motor mit Strom versorgt.

Die die Eintauchtiefe des Rotors verändernde mechanische Verstellvorrichtung an der Tragkonsole, durch die mittels Gewindestab und Drehzapfen die Neigung der Stützstreben gegenüber der Rotorachse verstellt wird, kann auch durch eine elektro-mechanisch oder hydraulisch betätigbare Vorrichtung ersetzt sein.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den am Traggestell 5 aufgehängten Rotor 1. Wie ersichtlich, ist der Zwischenraum zwischen den beiden Ringscheiben 17, 18 des Rotors durch etwa radiale Schaufeln 19 (Fig. 2) in gekrümmte Leitkanäle 20 aufgeteilt. Während des Betriebes des Rotors wird das Wasser von unten angesaugt, vom drehenden Rotor infolge Fliehkraftwirkung in den Kanälen 20 angehoben und am oberen, äusseren Ende 21 der Kanäle in radialer Richtung ungefähr auf der Höhe des Wasserspiegels ausgestossen. Eine Luftleitung 22, die oben am Rotor mit der Aussenluft in Verbindung steht, mündet in jeden Leitkanal 20. Da bei drehendem Rotor das Wasser mit hoher Geschwindigkeit durch die Leitkanäle fliesst, wird an den Mündungen der Luftleitung 22 in die Leitkanäle 20 vom vorbeiströmenden.

Wasser im Sinne einer Wasserstrahlpumpe Luft angesaugt und mit dem Wasser in den Leitkanälen vermischt. Eine weitere Vermischung mit Luft erfolgt infolge Turbulenz am Auslassende der Leitkanäle des Rotors, so dass mit dieser Anlage ein hoher Sauerstoffeintrag in das zu reinigende Wasser erhalten wird.

Die äussere Ringscheibe 17 des Rotors bildet im senkrechten-Schnitt ein Teilstück einer Ellipse, deren längere Achse ungefähr horizontal etwas oberhalb des Eintrittsendes 23 des Rotors verläuft, und deren kürzere Achse vom -Rotorauslass 21 etwa senkrecht nach unten gerichtet ist, so dass der engste Durchflussquerschnitt des Rotors auf der Höhe der grossen Achse dieser Ellipse, etwas oberhalb des Einlasses 23 des Rotors liegt. Eine derartige Form der äusseren Ringscheibe des Rotors ergibt einen äusserst günstigen Wirkungsgrad inbezug auf Förderleistung und Energieaufwand.

Claims

PATENTANSPRUCH Anlage zur Wasserbelüftung mittels eines um eine vertikale Achse drehbaren, als Schaufelkörper ausgebildeten Belüftungsrotors, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor in einer für die Betriebsweise notwendigen Eintauchtiefe an einem über dem Wasserspiegel befindlichen, nicht rotierenden Traggestell aufgehängt ist, an welchem Stützstreben befestigt sind, die sich unter einem Winkel zur Rotorachse schräg nach unten und aussen in die Flüssigkeit erstrecken und an ihrem in die Flüssigkeit eintauchenden Teil mit Schwimmkörpern verbunden sind.

UNTERANSPRÜCHE 1. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei umfangsmässig um 1200 versetzte Stützstreben am Traggestell des Rotors angelenkt und an ihrem unter der Wasserlinie befindlichen Ende mit je einem Schwimmkörper flexibel verbunden sind, wobei die Schräglage der Stützstreben in bezug auf die Rotorachse einstellbar und feststellbar ist, um die Eintauchtiefe des Rotors verändern zu können.

2. Anlage nach Unteranspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Verbindung zwischen Schwimmkörper und Stützstreben aus mehreren am Aussenmantel des Schwimmkörpers, sowie am Stützstrebenende angelenkten Draht- oder Gummiseilen besteht.

3. Anlage nach Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, -dass die Schwimmkörper Kugelgestalt aufweisen und eine vorzugsweise aus Polyester bestehende Aussenhaut und eine aus synthetischem Schaumstoff bestehende, wasserabstossende Füllung besitzen, die sie unsinkbar macht.

4. Anlage nach Unteranspruch 1, dadurch gekennp zeichnet, dass die Stützstreben (6) mit dem Rotortraggestell (5) je über ein Drehgelenk (7) verbunden sind, wodurch die Winkelgrösse zwischen Rotorachse und Stützstrebe veränderbar ist, und dass am Traggestell ein Gewindestab (9) in der senkrechten Ebene der Stützstrebe schwenkbar angelenkt ist, durch den mittels Schraubverbindung mit der Stützstrebe der Winkel zwischen Rotorachse und Stützstrebe fest einstellbar ist.

5. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie mittels vorzugsweise an den Schwimmkörpern angelenkter Mittel mit festem Boden verankert ist.

6. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Schaufeln des Schaufelkörpers in vertikaler Ebene gekrümmte Flüssigkeitsleitkanäle (20) bilden, durch die unten eintretende, um 90" nach auswärts umgelenkte und am äusseren Umfang des Rotors in horizontaler Richtung wieder austretende Flüssigkeit hindurchströmt und dabei aus im Bereich der Umlenkung mündenden Luftkanälen Aussenluft ansaugt, mit der sie sich vermischt.

7. Anlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Schaufeln des Schaufelkör pers in vertikaler Ebene e gekrümmte Flüssigkeitskanäle (20) bilden, durch die von unten in den Rotor eintretende Flüssigkeit nach auswärts umgelenkt und am äusseren Umfang des Rotors in radialer Richtung ausgestossen wird, wobei die Flüssigkeitskanäle (20) zwischen zwei Ringscheiben (17, 18) des Rotors gebildet sind, von denen die äussere Ringscheibe (17) im vertikalen Schnitt derart gekrümmt ist, dass der engste Durchflussquerschnitt des Rotors unmittelbar oberhalb des Einlasses (23) des Rotors liegt.