CH489267A - Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

  Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von Flüssigkeiten    Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Umwäl  zen und Belüften von Flüssigkeiten in einem Belüftungs  becken, insbesondere in Belebungsbecken von Kläranla  gen, mit um eine vertikale Achse drehbarem Belüftungs  rotor, der durch Schaufeln mit ungefähr radial verlaufen  den Eintrittskanten in eine Anzahl     Flüssigkeitsförderka-          näle    unterteilt ist, in welche die Flüssigkeit unten am  Rotor eintritt und infolge     Fliehkraftwirkung    am oberen  Teil des Rotors     ausgestossen    wird.  



  Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt, bei denen  der Belüftungsrotor im Zentrum des Belebungsbeckens  im Bereich des Flüssigkeitsspiegels im Becken angeord  net ist, derart, dass das untere Ende des Rotors mit dem  Einlass der Flüssigkeitskanäle in die Flüssigkeit im  Becken eintaucht und der etwa horizontal gerichtete  Auslass der Kanäle im wesentlichen auf der Höhe des       Flüssigkeitsspiegels        liegt.    Beim Betrieb des Rotors wird  die     Flüssigkeit    im Becken von unten in die Flüssigkeits  kanäle     angesaugt    und infolge     Fliehkraftwirkung    auf der       Hiihe    des Flüssigkeitsspiegels in radialer Richtung ausge  stossen.

   Es entsteht dadurch am Einlass der Flüssigkeits  kanäle ein Unterdruck, durch welchen entsprechend der  durch den Auslass ausgestossenen Flüssigkeitsmenge       ständig    neue Flüssigkeit aus dem Raum unterhalb der  Kanaleinlässe in die Kanäle     an_esaugt,    durch die Flieh  kraftwirkung angehoben und in radialer Richtung wieder       ausgestossen    wird.  



  Bis heute wurden mit     Oberflächenbelüftern    ausgerü  stete     Belebungsbecken,    bei denen die zu behandelnde       Flüssigkeit    einen starken Anfall an Schmutz-, Grob- und  Faserstoffen aufweist, so betrieben, dass am Einlauf zum  Belebungsbecken ein Zerkleinerungswerk für die Verun  reinigungen vorgesehen wurde. Fehlt jedoch am Einlauf  eine solche     Zerkleinerungsvorrichtung,    so besteht die  Gefahr,     dass    die Belüftungsrotoren sich allmählich ver  stopfen. Es legen sich Fasern, Papier, Gewebestoffe usw.

    um die Eintrittskanten der Schaufeln und der     Rotorwan-          dun2en    und     verengen    den     Durchflussyuerschnitt.       Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist     erfindungsge-          mäss    unterhalb des Rotors ein feststehender Körper mit  einer oder mehreren sich in Richtung der     Rotorachse     erstreckenden und wenigstens     annähernd    radialen Plan  ken angeordnet, deren obere Kanten bis unmittelbar an  die Eintrittskanten der Schaufeln des Rotors heranrei  chen, wobei die     oberen        Plankenkanten    und die Eintritts  kanten der Schaufeln zusammenwirken,

   um eine Schwer  wirkung zur Zerkleinerung von anfallenden Verunreini  gungen vor deren Eintritt in den Rotor zu     erzielen.     



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer       erfindungsgemässen    Einrichtung zum Umwälzen und  Belüften von Flüssigkeiten dargestellt.  



       Fie.    1     zeiLt    schematisch die in einem     BelüftLinLs-          becken    angeordnete Einrichtung, teilweise im axialen  Schnitt.  



       Fig.        _'    ist ein Querschnitt längs der Linie 11-11 der       F12.    1.  



       Fig.    3 zeigt schaubildlich eine Variante eines Teile  der Einrichtung.  



  In     Fig.    1 ist ein Belüftungsrotor 1 dargestellt, der im       Belebun;sbecken    einer Kläranlage im Bereich des Flüs  sigkeitsspiegels 2 angeordnet ist. Der Rotor I wird     von     einem Elektromotor 3 angetrieben, der auf einem sich  über das Becken erstreckenden Laufsteg 4 abgestützt ist.  Die Antriebswelle     S    des Rotors, auf deren unterem Ende  der Rotor fliegend angeordnet ist, wird durch ein Halsla  ger 6 geführt, das vom     Motor#(Yestell    7 getragen wird.  



  Der hier nur beispielsweise dargestellte Rotor I ist  grundsätzlich gleich gebaut wie der in der schweizeri  schen Patentschrift Nr. 439.139 näher beschriebene Be  lüftungsrotor. Er besteht vorteilhaft aus einem korro  sionsfesten Leichtbaustoff,     z.8.    einem Polyesterkunst  stoff. Der Rotor besitzt eine obere Ringscheibe 8, eine  untere, äussere Ringscheibe 9 und eine innere Ringschei  be 10.

   Zwischen den Ringscheiben 9 und 10 sind radiale  Schaufeln 11 vorgesehen, welche den Raum zwischen  diesen beiden Scheiben in eine Anzahl in vertikaler  Ebene     g,2krümmten,    nach unten und oben offenen Flüs-           sigkeitsleitkanäle    12     unterteilen.    Die ringförmigen     Leitka-          nalwände    9 und 10 besitzen     im    vertikalen Schnitt eine  solche Form, dass die im Belebungsbecken befindliche  Flüssigkeit unten am Rotor in ungefähr axialer Richtung  in die Leitkanäle 12 eintreten kann,

   worauf die     Leitkanä-          le    nach auswärts gekrümmt sind und am äusseren  Umfang des Rotors in annähernd horizontaler Richtung  münden.  



  Wenn der Rotor 1 in Drehung versetzt wird, so wird  die in den Leitkanälen 12 befindliche Flüssigkeit infolge       Fliehkraftwirkung    nach aussen gedrängt und durch die  Auslässe der Kanäle am äussern Umfang des Rotors in  annähernd horizontaler Richtung     ausgestossen.    Da das  untere oder Einlassende des Rotors in die     Flüssigkeit     eingetaucht ist, entsteht an dieser Stelle ein Unterdruck,  durch welchen entsprechend der oben am äussern Um  fang     ausgestossenen    Flüssigkeitsmenge ständig neue  Flüssigkeit aus dem Raum unterhalb der     Leitkanaleinläs-          se    angesaugt,

   durch die Wirkung der Fliehkraft angeho  ben und in horizontaler Richtung durch die Auslässe  ausgestossen wird. Solange der Rotor dreht, besteht  daher ein ständiger Kreislauf oder eine Umwälzung der  im Becken befindlichen Flüssigkeitsmenge. Wie in der  genannten Patentschrift beschrieben ist, können Mittel  vorgesehen sein, um die Flüssigkeit während ihres       Durchlaufes    durch die Leitkanäle 12 des Rotors mit Luft  zu vermischen, so dass an den Auslässen der Leitkanäle  ein Gemisch von Flüssigkeit und Luft ausgestossen  wird.  



  Der Rotor 1 ist auf einer solchen Höhe in bezug auf  das Flüssigkeitsniveau im     Belebungsbecken    angeordnet,  dass sich die Unterkante 13 der     Leitkanalauslässe    unge  fähr auf der Höhe des Flüssigkeitsspiegels 2 im Becken  befindet.  



  Auch die Drehung des in die     Flüssigkeit    im Becken  eintauchenden Rotors 1 wird der gesamte Inhalt des  Beckens ebenfalls in eine mit dem Rotor gleichsinnige  Drehbewegung versetzt. Die am Auslass der Leitkanäle  12 durch die Kanäle geförderte in radialer Richtung  fächerförmig über die Oberfläche 2 der Flüssigkeit im       Becken    ausgestossene Flüssigkeit wird längs des Randes  des     Beckens        nach    unten     umgelenkt.    strömt gegen den  Boden des Beckens und wird dort wieder nach     einwärts          gegen    das Zentrum des Beckens umgelenkt,

   wo sie  unterhalb des Rotors der Saugwirkung desselben ausge  setzt ist und in der Mitte des     Beckens    in axialer Richtung       gegen    die     Einlassöffnungen    der Leitkanäle 12 fliesst. Mit  dieser     CJmwälzbewegung    der     Flüssiekeit    im Becken wird  die durch die Drehbewegung des Rotors erzeugte     Um-          laufbeweL,uns    der Flüssigkeit kombiniert, wobei sich eine  resultierende<U>Bewegung</U> der Flüssigkeit im Becken ergibt;

    im äusseren Teil des Beckens wird jedes Flüssigkeitsteil  chen längs einer schraubenlinienförmigen Bahn nach  abwärts fliessen, während im zentralen Teil des Beckens  infolge der Saugwirkung, die sich unterhalb des Rotors 1  im Becken     bemerkbar    macht, die Flüssigkeitsteilchen  längs einer     schraubenlinienförmigen    Bahn wirbelförmig  nach oben strömen.  



  Unmittelbar unterhalb des Einlasses zu den Leitkanä  len 12 des Rotors ist ein Körper 14 feststehend angeord  net und zu diesem Zweck mittels Drahtseilen 20 oder       dgl.    an der Beckenwand verankert. Der Körper 12 be  sitzt eine hohle Nabe 15, in welche ein     Zentrierwelle    16       eingreift,    die mit     dem        Rotornabenteil    17 verkeilt ist. An  der Nabe 15 sind eine Anzahl, im vorliegenden Beispiel  sechs, radial gerichtet, in     achsialen    Ebenen sternförmig       angeordnete    Leitplanken 18 für die Flüssigkeit befestigt.

      Die radiale Breite der Leitplanken 18 unmittelbar unter  halb des Rotors entspricht dem Radius des Rotors am  Einlass zu den Leitkanälen 12. Von ihrer oberen Kante  an erstrecken sich die Leitplanken 18 anfänglich mit  gleichbleibender Breite abwärts, später nimmt die Breite  ab und mit ihrem untern Ende legen sich die Innenkanten  der Planken gegen ein in der Achse angeordnetes Rohr  19 an, dessen Zweck später     erläutert    wird.  



  Die oberen Kanten der radialen Leitplanken 18 sind  mit     Schneidkanten    21, bzw. 22 aus Metall,     z.B.    Stahl,  versehen. Wie dargestellt, sind die untereinander zusam  menwirkenden     Schneidflächen    dieser     Schneidstähle    ge  zackt.

   Da die     Schneidkanten    22 mit dem     Plankenkörper     14 stillstehen, die     Schneidkanten    21 an der Unterkante  der Schaufeln<B>11</B> aber mit dem Rotor drehen, ergibt sich  eine     Scherwirkung    zwischen den Kanten, welche die  anfallenden Schmutz-, Grob- und Faserstoffe fortlaufend  zerkleinert, so dass keine Gefahr besteht,     dass    sie den  Durchflugs durch die Flüssigkeitskanäle 12 hemmen oder  sogar verstopfen können.

   Das erforderliche geringe Spiel  zwischen der Oberkante der     Schneidmesser    22 an den  Planken 18 und der Unterkante der     Schneidmesser    21 an  den     Rotorschaufeln    11 kann durch ein     Spurlager    für die       Zentrierwelle    16 in der hohlen Nabe 15 der Bremsvor  richtung oder durch geeignete Distanzringe zwischen der  Nabe 15 und der     Rotornabe    17 eingestellt werden.  



  Natürlich brauchen die     Schneidkanten    der zusam  menwirkenden Messer 21 und 22 nicht gezackt zu sein;  es können auch Messerkanten mit ebenen oder zueinan  der parallel     gebogenen,    glatten     Schneidkanten    verwendet  werden.  



  Der     Leitplankenkörper    14 ist in der Wirbelströmung  angeordnet, die sich vom Boden des Belebungsbeckens  gegen den Einlass des Rotors erstreckt. Sobald die       aufwärtsströmende    und kreisende Flüssigkeit in den  Raum zwischen den Leitplanken 18     gelangt,    wird ihre  Drehbewegung abgebremst und die Flüssigkeit kann nur  noch zwischen den Planken 18 in axialer Richtung bis  zum Einlass des Rotors     weiterfliessen.    Durch die Aufhe  bung der     Rotationsbewegung    der Flüssigkeit unmittelbar  unterhalb des Rotors wird erreicht, dass die am Einlass  zum Rotor gebildete     Sati2wirkun-    besser ausgenützt  wird,

   und     dass    bei gleicher Leistung des Antriebsmotors  mehr Flüssigkeit durch den Rotor     gefördert    wird. Bei  Verwendung des dargestellten     Leitplankenkiirpers    14  wurde eine Erhöhung der     Förderleistung    des Rotors bis  zu     4017,    gemessen.  



  Wenn die beschriebene Einrichtung in einer Abwas  serkläranlage     verwendet    wird, kann das Rohr 19 in  bekannter Weise mit dem     Nachklärbecken    verbunden  werden und dient dann zur Rückführung des sich im       Nachklärbecken    ansammelnden Schlammes in das Bele  bungsbecken.

   Das Rohr 19 mündet im     Belebungsbecken     innerhalb der radialen Leitplanken und unterhalb der  Einlässe zu den     Rotorkanälen    12, so dass die Rohrmün  dung 23 sich im Saugbereich des Rotors befindet und der  Schlamm vom     Nachklärbecken    durch die     Saugwirkung     des Rotors angesaugt und vom Rotor 1 in den Kreislauf  der Flüssigkeit im     Belebungsbecken    zurückgeführt  wird.  



  In     Fig.3    ist eine Variante des     Leitplankenkörpers     dargestellt. Die radial und sternförmig angeordneten, am       Nabenteil    I S     befestigten    Planken 24 sind von einem  zylindrischen Mantel 25 umgeben. Dieser ist im gezeich  neten Beispiel in axialer Richtung etwas kürzer als die  Leitplanken. Es kann jedoch auch gleich lang oder länger  als die Planken sein. Der Mantel 25 bildet in einem      gewissen Sinne eine feststehende Verlängerung der     Ro-          torrinbwand    9. Die oberen Kanten der Leitwände sind in  diesem Beispiel mit geraden     Schneidmessern    26 ausgerü  stet.  



  Die axiale Länge der Stern- oder kreuzförmig ange  ordneten Planken 18 und die Zahl derselben kann  beliebig sein, sofern sie nur den Zweck erfüllen, durch  Zusammenwirken mit den Einlasskanten der Schaufeln  11 die Zerkleinerung der anfallenden Verunreinigungen  zu erzielen, um ein Verstopfen der     Rotorkanäle    zu  verhindern. Beispielsweise können die Planken nur durch  die Breite der     Schneidmesser    in axialer Richtung gebildet  werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von Flüs sigkeiten in einem Belüftungsbecken, insbesondere in Belebungsbecken von Kläranlagen, mit um eine vertikale Achse drehbarem Belüftungsrotor, der durch Schaufeln mit un;

   efähr radial verlaufenden Eintrittskanten in eine Anzahl Flüssigkeitsfö rderkanäle unterteilt ist, in welche die Flüssigkeit unten am Rotor eintritt und infolge Fliehkraftwirkunb am obern Teil des Rotors längs dessen Peripherie ausgestossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Rotors ein feststehender Körper mit einer oder mehreren sich in Richtung der Rotorachse erstreckenden und wenigstens annähernd radialen Plan ken angeordnet ist, deren obere Kanten bis unmittelbar unterhalb der Eintrittskanten der Schaufeln des Rotors reichen,

   wobei die oberen Plankenkanten und die Ein trittskanten der Schaufeln zusammenwirken, um eine Scherwirkung zur Zerkleinerung von anfallenden Verun reinigungen vor deren Eintritt in den Rotor zu erzielen. UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die zusammenwirkenden oberen Kan ten der Planken und die unteren Kanten der Rotorschau- feln als Schneidmesser ausgebildet oder mit Schneidmes- sern besetzt sind. 2.

   Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schneidflächen der Schneidmesser zickzackförmig ausgebildet sind. 3. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der die Planken tragende Körper im Belüftungsbecken mittels einer axialen Welle inbezug auf den Rotor zentriert und am Belüftungsbecken verankert ist. 4. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die unterhalb der Eintrittsöffnungen für die Flüssigkeit in die Förderkanäle des Rotors angeordneten Planken von einem zylindrischen Mantel umgeben sind. 5.

   Einrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass der zylindrische Mantel sich koaxial zur Rotorachse erstreckt und in axialer Richtung kürzer oder länger als die Planken ist, oder gleiche axiale Länge wie diese aufweist.