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DE2461032A1 - Vorrichtung zum begasen und umwaelzen von z.b. waessrigen fluessigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zum begasen und umwaelzen von z.b. waessrigen fluessigkeiten

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Publication number
DE2461032A1
DE2461032A1 DE19742461032 DE2461032A DE2461032A1 DE 2461032 A1 DE2461032 A1 DE 2461032A1 DE 19742461032 DE19742461032 DE 19742461032 DE 2461032 A DE2461032 A DE 2461032A DE 2461032 A1 DE2461032 A1 DE 2461032A1
Authority
DE
Germany
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hollow shaft
free end
shaft
helix
liquid
Prior art date
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Granted
Application number
DE19742461032
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English (en)
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DE2461032C3 (de
DE2461032B2 (de
Inventor
Hubert Fuchs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuchs Geb Ziewers Martha Katharina 5440 Mayen
Original Assignee
Alfa Laval AB
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Filing date
Publication date
Application filed by Alfa Laval AB filed Critical Alfa Laval AB
Publication of DE2461032A1 publication Critical patent/DE2461032A1/de
Publication of DE2461032B2 publication Critical patent/DE2461032B2/de
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Description

Alfa - Laval AB, S-147 oo Tu m b a (Schweden)
Vorrichtung zum Begasen und Umwälzen von z.B.
wäßrigen Flüssigkeiten
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Begasen und Umwälzen von z.B. wäßrigen Flüssigkeiten, vorzugsweise zwecks biologischer Reinigung, mit einer Hohlwelle zur Gaszufuhr zur Flüssigkeit, welche an ihren!freien, in der . Flüssigkeit eingetauchten Ende einen Propeller trägt. Eine
solche Vorrichtung ist durch die österreichische Patentschrift 276 262 an sich bekannt, und sie ist von praktischem Interesse für Belüftung von Abwässern, die organisch Substanzen enthalten. Solche Vorrichtungen können aber auch für andere Zwecke verwendet werden, z.B. zum Ausfällen von zwei-
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wertigem Eisen aus Wasser durch Oxydation zu dreiwertigem Eisen oder zum Austreiben von Kohlensäure aus Kesselwasser durch Belüftung.
Bei biologischer Reinigung von'Abwässern, die organische Feststoffe enthalten, werden oft Sedimente gebildet, die so fest sind, daß innerhalb derselben anaerobe Zonen entstehen, was zur Bildung übelriechender Substanzen führt.
Belüfter verschiedener Konstruktionen sind an sich bereits bekannt. Bei diesen bekannten Anlagen wird jedoch für die Umwälzung der Flüssigkeit eine große Energiemenge verbraucht, um die Bildung von Zonen von stillstehender Flüssigkeit und Sedimentation zu verhindern, verglichen mit der zur Einmischung von Luft oder Sauerstoff in die Flüssigkeit erforderlichen Energiemenge. .. ·
Durch die vorliegende Erfindung ist es nun möglich, unter Verwendung einer beträchtlich verminderten Energiemenge, die erforderliche Gaseinmischung und Flüssigkeitsumwälzung herbeizuführen. Durch den Umstand, daß die Vorrichtung einen gut zusammengehaltenen, axial gerichteten Flüssigkeitsstrahl erzeugt, kann man durch geeignete.Einstellung der Welle im Flüssigkeitsbehälter unerwünschte Sedimentation und Bildung von Zonen stillstehender Flüssigkeit vermeiden. Die gemäß der Erfindung neue Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller aus mindestens einer schraubenförmigen Wendel besteht, von der wenigstens
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. - 3 ■·
ein Teil ihrer Fläche mit der Längsachse der Hohlwelle, vom freien Ende der Welle gesehen, einen spitzen Winkel bildet und die längs wenigstens zwei Drittel des Umfanges der Hohlwelle läuft. Eine bevorzugte Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel.in Richtung nach dem freien Ende der Hohlwelle gewölbt ist. Durch die Länge der Wendel und die Neigung der Wendelfläche wird erreicht, daß der bei der Rotation der Welle von der Wendel erzeugte, zwischen naheliegenden Wendelflächenteilen laufende Flüssigkeitsstrom eine Schräubenbewegung erhält, die Luft ansaugt und sie mit der Flüssigkeit gut vermischt.
Durch Verwendung von wenigstens zwei, vorzugsweise drei, um den Umfang der Welle gleichmäßig verteilten Wendel erhält man mehrere Auslaßöffnungen für die Flüssigkeit aus dem Propeller und dadurch eine verbesserte dynamische Auswuchtung der Vorrichtung. Dies gibt einen ruhigen Lauf der Welle und somit kleine Lagerbeanspruchungen.
Nach einem zusätzlichen Merkmal der·Erfindung kann die Steigung der Wendel in axialer Richtung gegen das freie Ende der Hohlwelle abnehmen. Man erhält dadurch eine erwünschte Beschleunigung der Flüssigkeitsbewegung durch den'abnehmenden Querschnitt des Zwischenraumes zwischen naheliegenden Wendelflächen.
Infolge des Umstandes, daß der vom Propeller erzeugte Flüssigkeitsstrahl axial gerichtet ist, kann dieser Strahl
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gegen solche Stellen gerichtet werden, wo Totzonen oder Sedimenfbildungen leicht entstehen können. Zu diesem Zweck kann die Hohlwelle durch ein Kardangelenk getragen werden.
Das Anhaften von Feststoffen an der Einlaufkante der Wendel für die Flüssigkeit kann dadurch Verhindert werden, daß der Radius der Wendel gegen das freie Ende der Hohlwelle von Null an zunimmt. Durch diesen Umstand gleiten die Feststoffe nur an der Wendel vorbei.
Die Flüssigkeitsgeschwindigkeit des genannten Strahles kann auch dadurch vergrößert und damit die Luft besser angesaugt werden, wenn die Öffnung des freien Endes der Hohlwelle sich · trichterförmig erweitert.
Um zu verhindern, daß Feststoffe am freien Ende der Hohlwelle anhaften können, ist an diesem Wellenende eine Wendelfläche an ihrem Außenrand mit einer naheliegenden Wendelfäche so zusammengefügt, daß eine ausgerundete konkave Fläche gebildet wird, die auf der vom Hohlraum der Welle abgewandten Seite gelegen ist. Durch Anordnung dieser konkaven Fläche radial in einem Abstand außerhalb der Außenseite der Welle wird die Geschwindigkeit des axialen Flüssigkeitsstrahles beschleunigt.
Noch ein Merkmal der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Hohlwelle sich über das Ende der Wendel hinaus erstreckt. Der das Wendelende verlassende Flüssigkeits-
strahl hat die Form einer Schwingung mit erkennbaren Bäuchen und Knoten, und wenn die Lage der Ausströmöffnung der Hohlwelle derart abgestimmt wird, daß sie sich im größten Durchmesser des Strahlbauches befindet, wird der Unterdruck und damit die angesaugte Luftmenge vergrößert.
Der Unterdruck und damit die angesaugte Luftmenge wird auch dadurch vergrößert, daß die Wendel über das freie Ende der Hohlwelle flossenförmig vorsteht.
Noch ein Merkmal der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen naheliegenden Wendelflächen die Wand der Hohlwelle wenigstens eine Öffnung hat, über der ein Abdeckblech von der Außenseite der Hohlwelle in Fließrichtung der Flüssigkeit sich etwa tangetial erstreckt. Am Ende eines Abdeckbleches wird dann ein zwischen naheliegenden Wendelflächen fließender Flüssigkeitsstrom von einem größeren Radius wieder auf den Radius der Hohlwelle zurückspringen, wobei auch ein Unterdruck entsteht, der Luft aus der Hohl welle ansaugt.
Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels können an der Hohlwelle radial'gerichtete, aber spiralförmig gebogene Arme angebracht sein. Die spiralförmige Ausbildung dieser Arme, die zum Zerschlagen des gebildeten Schaums dienen sollen, verhindert das Anhaften von Feststoffen, wenn die Hohlwelle in der Arbeitsrichtung umläuft, denn dann gleiten die Feststoffe von ihnen ab.
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Wenn die Arme im Querschnitt so geschränkt sind, daß sie als Ventilatorflügel wirken, können sie in der Arbeitsrichtung der Hohlwelle Schaum ansaugen und ihn zerschlagen.'
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, wobei zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt einer als Beispiel gewählten Ausführung der vorliegenden Er-' ■ findung,.
Fig. 2 eine Stirnansicht des in Fig. 1 gezeigten Propellers 'gegen das freie Ende der Hohlwelle,
Fig. 3 bis 7 fünf"Ausführungsbeispiele des an der Hohlwelle angesetzten Propellers mit unterschiedlich ausgeformten Wendeln, deren Ganghöhe in axialer Richtung gegen das freie Ende der Hohlwelle abnimmt,
Fig. 8 Öffnungen in der Wand der Hohlwelle,
Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 8,
Fig. 1o eine Stirnansicht einer Variante des Propellers,
Fig. 11 eine Seitenansicht eines Propellers mit drei um den Umfang der Hohlwelle gleichmäßig ve-rteilten Wendeln,
Fig. 12 die Querschnittsfläche längs der Linie XII-XII in Fig. 11,
Fig. 13 die Querschnittsfläche längs der Linie XIII-XIII in Fig. 11,
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Fig. 14 eine Ansicht eines Schaumabstreifers, gesehen in . "
der axialen Richtung'der Hohlwelle, und Fig. 15 die Querschnittsfläche der Linie XV-XV in Fig. 14.
Fig. 1 zeigt ein Mischaggregat nach der Erfindung, die in - einem Behälter für die zu behandelnde Flüssigkeit F eintaucht. In der Figur "bezeichnet 1 einen ortsfesten Träger, 2 ein Kardangelenk, in weichem das eigentlich, als starre Einheit ausgebildete, rotierende Mischaggregat allerseits verschwenkbar gelagert und in jeder gewünschten Betriebslage feststellbar ist. Das Mischaggregat selbst besteht aus einem Antriebsmotor 3.mit Schwenkhebel 4 und einer mit diesem Motor 3 starr gekuppelten hohlen Antriebswelle 5, welche an ihrem in die Flüssigkeit F eingetauchten, unteren Ende einen an derselben fix angesetzten Propeller P trägt. Die Hohlwelle 5 ist an ihrem oberen, über dem Flüssigkeitsspiegel befindlichen Abschnitt mit Luftansaugöffnungen oder -schlitzen 6 sowie in ihrem freien, unteren . Ende mit einer axialen Ausströmöffnung-7 versehen. Weiters trägt die Hohlwelle 5 nahe über ihrer Eintauchstelle in die Flüssigkeit F einen Schaumabstreifer 8 mit radial, vorzugsweise spiralförmig, abstehenden Abstreiferarmen. An der Hohlwelle 5 kann außerdem unterhalb der Luftansaugöffnungen 6 zusätzlich eine nicht gezeigte Scheibe als Spritzschutz angebracht sein. Der am unteren Ende der Hohlwelle 5 - also .unmittelbar vor ihrer axialen Ausströmöffnung 7 - fix angesetzte Propeller besteht in diesem einfachsten Fall aus zwei diametra,l angeordneten, gleichförmigen Wendeln 9 von etwa einer vollen Ganghöhe. - .
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Fig. 2 zeigt beide diesen Propeller P bildenden Wendeln 9, die diametral gegenüber'einander angesetzt sind.
Die in Fig. 3 bis 6 gezeigten vier Varianten des Propellers stellen verschiedene geometrische Grundformen zweier an der Hohlwelle 5 um 180° gegeneinander versetzter Wendeln dar. Nach Fig. 3 haben die beiden Wendeln 1o konstanten Radius. Entlang ihres Außenrandes 11 sind sie aber leicht schaufeiförmig gebogen. Letzteres trifft auch für Fig. 4 zu, in welcher Ausführung wie auch in den Ausführungen nach Fig. 5 bis 7 beide Wendeln 1oa, 1ob, 1oc an ihrem oberen Ende praktisch mit dem Radius Null beginnen und über ihre Länge gegen die Öffnung 7, 7a in ihrer radialen Erstreckung stetig zunehmen. Während in den Ausführungen nach Fig. 3, 4 und 7 nur der Außenrand 11, 11a der Wendel derart gewölbt ist, daß dieser Außenrand mit der Längsachse der Hohlwelle, vom freien Ende der Welle gesehen, einen spitzen Winkel bildet, bildet in den Ausführungen nach Fig. 5 und 6 die ganze Wendelfläche 1ob, 1oc in derselben Weise einen spitzen Winkel. Nach Fig. 5 ist die Öffnung 7a des.unteren Endes der Hohlwelle trichterförmig erweitert und geht in die schaufeiförmig gebogenen Außenränder 11b der Wendeln 1ob über. Fig. 6 zeigt jene Variante des Propellers P, dessen Wendeln 1oc über die Ausströmöffnung 7 flossenförmig vorstehen, wie mit Iod angedeutet.
In Fig. 7 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Propellers P veranschaulicht, bei welchem der freie Endabschnitt der Hohlwelle 5 - auch hier mit trichterförmig er-
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weit.erter Ausströmöffnung 7a - über das untere Ende der . Wendeln 1oa us einen erheblichen Betrag vorsteht. Bei richtiger Ausbildung der Wendeln hat der vom Propeller P in axialer Richtung abströmende Wasserstrahl S etwa die Form eines verhältnismäßig eng gebündelten Wirbelzopfes mit nach Art eines Schwingungsbildes erkennbaren Bäuchen und Knoten. Wenn nun über das Ende der Wendeln 1oa das untere Ende der Hohlwelle 5 um etwa eine halbe sogenannte Wellenlänge dieses Wirbelstrahles S vorsteht - also bis über den ersten Schwingungsknoten hinaus und zu einer Stelle innerhalb des zweiten Schwingungsbauches -, wird ein optimaler Effekt erreicht, nämlich eine sehr intensive Durchwirbelung des Wasserstrahles S mit Luft in sehr kleinen Bläschen und somit lange Verweilzeit und entsprechend große Reichweite des mit Sauerstoff angereicherten Wasserstrahles S.
In Fig. 8 und 9 ist eine andere, zweckmäßige Ausgestaltung des Propellers P dargestellt, bei welcher in der Wand der Hohlwelle 5 an einer zwischen beiden Wendeln 12 liegenden Stelle eine zusätzliche LuftaustrittsÖffnung 13 angebracht ist, welche mit dem ausgescherten Wandteil 14 windhutzenartig abgeschirmt ist. Auch bei dieser Ausführungsform wird' - in ähnlicher Weise wie beim vorher beschriebenen Beispiel gemäß Fig. 7 - eine besonders intensive Durchwirbelung des Wasserstrahles S mit Luft erzielt.
Fig. 1o zeigt noch eine spezielle Ausgestaltung' der Ausströmöffnung der Hohlwelle, bei welcher die. erweiterte
S09830/0942
- 1ο -
Ausströmöffnung 7b mit zwei-spitzigem Profil mit etwa S-förmiger Längsmittellinie ausgeformt ist und teilweise in den Rand der Wendeln 9 übergeht.
Fig. 11 zeigt näher die Anordnung dreier Wendeln 15, 16 und 17, die um den Umfang .der Hohlwelle 5 gleichmäßig verteilt sind. Der Radius dieser Wendeln vergrößert sich am untersten Ende der Hohlwelle, und der Außenrand 18 jeder Wendel ist mit der Fläche einer naheliegenden Wendel derart zusammengefügt, daß eine ausgerundete,konkave Fläche 19 gebildet wird, die vom Hohlraum der Welle abgewandt und radial außerhalb der Außenseite der Welle gelegenjist, wodurch das Anhaften von Feststoffen am freien Ende der Hohlwelle verhindert und die' Geschwindigkeit des axialen Flüssigkeitsstrahles beschleunigt wird.
Fig. 12 und 13 zeigen die Ausgestaltung der Wendeln 15, 16 und 17 auf verschiedenen Höhen des Propellers, und aus Fig. 13 gehen die ausgerundeten, konkaven Flächen 19 klar hervor.
Fig. 14 zeigt die Ausgestaltung spiralförmig gebogener, auf der Hohlwelle 5 angeordneter Arme 2o. Ihre spiralförmige' Ausbildung verhindert das Anhaften von Feststoffen, wenn die Hohlwelle in der Arbeitsrichtung A umläuft.
Fig. 15 zeigt einen Querschnitt eines Armes 2o, und die Linie L veranschaulicht die Umlaufebene der Arme 2o. Diese Figur zeigt somit, wie die Arme 2o geschränkt sind, um als Ventila-
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türflügel wirken zu können. Wenn die Hohlwelle in der Arbeitsrichtung umläuft, saugen die Arme Schaum aus der Schaumschicht oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeit an sich und zerschlagen ihn.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1.) Vorrichtung zum Begasen und Umwälzen von z.B. wäßrigen Flüssigkeiten,vorzugsweise zwecks-, biologischer Reinigung, mit einer.Hohlwelle (5) zur Gaszufuhr zur Flüssigkeit, welche an ihrem freien, in der Flüssigkeit eingetauchten Ende einen Propeller (P) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller aus mindestens einer schraubenförmigen Wendel (9) besteht, von der wenigstens ein Teil ihrer Fläche mit der Längsachse der Hohlwelle, vom freien Ende der Welle gesehen, einen Spitzen Winkel bildet und' die längs wenigstens zwei Drittel des Umfanges der Hohlwelle läuft.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,· daß die Wendel (9) in Richtung nach dem freien Ende der Hohlwelle gewölbt ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens zwei, vorzugsweise drei, um den Umfang der Welle (5) gleichmäßig verteilte Wendeln (9).
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch'gekennzeichnet, daß die Steigung der Wendel (9) in axialer Richtung gegen das freie Ende der Hohlwelle (5) abnimmt.
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    5.. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.der Radius der Yiendel (9) gegen das freie Ende der Hohlwelle (5) von Null an zunimmt.
    6. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (7a) des freien Endes der Hohlwelle (5) sich trichterförmig erweitert.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der Hohlwelle (5) eine Wendelfläche an ihrem Außenrand (18) mit einer naheliegenden Wendelfläche derart zusammengefügt ist, daß eine ausgerundete, konkave Fläche (19) gebildet wird, die auf der vom Hohlraum der Welle (5) abgewandten Seite gelegen ist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die genannte konkave Fläche (19) radial außerhalb der Außenseite der Welle. (5) gelegen ist.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das-freie Ende der Hohlwelle (5) sich über das Ende der Wendel (1oa) hinaus erstreckt. ■ ,
    10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (ioc) über das freie Ende der Hohlwelle (5) flossenförmig (iod) vorsteht.. . .-.'""""
    11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
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    - Mr -
    zwischen naheliegenden Wendelflächen die Wand der Hohlwelle (5) wenigstens eine Öffnung (13)' hat, über der ein Abdeckblech (14) von der Außenseite der Hohlwelle in Fließrichtung der Flüssigkeit sich etwa tangential erstreckt.
    13. Vorrichtung nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hohlwelle (5) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels radial gerichtete, aber spiralförmig gebogene Arme (2o) angebracht sind.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (2o) im Querschnitt so geschränkt sind, daß sie als Ventilatorflügel· wirken.
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DE2461032A 1974-01-23 1974-12-23 Vorrichtung zum Begasen und Umwälzen von z.B. wäßrigen Flüssigkeiten Expired DE2461032C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT53674A AT335381B (de) 1974-01-23 1974-01-23 Misch-aggregat zum begasen und umwalzen von flussigkeiten - insbesondere zum einmischen von luft in freie gewasser bzw. in, in grossraumbehaltern befindliches wasser

Publications (3)

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