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DE3718191A1 - Belueftungseinrichtung fuer ruehrgeraete - Google Patents

Belueftungseinrichtung fuer ruehrgeraete

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DE3718191A1
DE3718191A1 DE19873718191 DE3718191A DE3718191A1 DE 3718191 A1 DE3718191 A1 DE 3718191A1 DE 19873718191 DE19873718191 DE 19873718191 DE 3718191 A DE3718191 A DE 3718191A DE 3718191 A1 DE3718191 A1 DE 3718191A1
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DE
Germany
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propeller
rotating
disc
ventilation device
stationary
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DE19873718191
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Eugen Dipl Ing Salomon
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Franz Eisele & Soehne & C GmbH
Original Assignee
Franz Eisele & Soehne & C GmbH
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Publication date
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    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/20—Activated sludge processes using diffusers
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Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungseinrichtung für Rührwerke, um Flüssigkeiten gleichzeitig mit dem Vermi­ schen auch zu belüften. In Strömungsrichtung hinter dem Propeller ist rotationssymmetrisch zur Propellerachse ein ähnlich einem aus der Strömungstechnik bekannten offenen Laufrades nachgebildetes Element angeordnet, das die Luft feinblasig in den Rührstrahl des Propellers einmischt.
Rührgeräte, die gleichzeitig mit dem Vermischen Luft in die Flüssigkeit einbringen, sind bekannt (z.B. DE-P 24 61 032). Dabei wird z.B. über den an der Saugseite des Propellers entstehenden Unterdruck über eine Zuleitung Luft aus der Atmosphäre angesaugt oder sogar bei größeren Tiefen mittels eines zusätzlichen Gebläses in die Flüs­ sigkeit gedrückt. Da nun der Strömungsimpuls vom Propeller auf ein Luft-Flüssigkeits-Gemisch übertragen wird, ist es erklärlich, daß bei größerer angesaugter Luftmenge die Rührwirkung stark abfällt. Dem versucht man entgegen­ zuwirken, indem man das Rührgerät mit der Nennleistung auf möglichst große Lufteinmischung auslegt. Nachteilig dabei ist aber, daß schon bei geringfügigen Störungen in der Luftzuleitung der Leistungsanstieg die zulässigen Werte bei weitem überschreitet und die wünschenswerte Dosierung der Luftmenge über eine Regelarmatur in der Luftzuleitung praktisch unmöglich wird.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Geräte ist die geringe erreichbare Tauchtiefe ohne Zusatzgebläse.
Demgegenüber hat die erfindungsgemäße Ausführung den Vorteil, daß durch das Einbringen der Luft auf der Druck­ seite des Propellers die Rührwirkung in keiner Weise verändert wird.
Parallel dazu ist auch nur eine geringfügige Leistungsän­ derung bei unterschiedlichem Lufteintrag, z.B. durch Verändern des Einlaßquerschnittes einer Regelarmatur in der Luftzuleitung, gegeben.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung ist der hohe Unterdruck beim Starten des Gerätes. Die Saugleitung und das einem offenen Laufrad ähnliche Element sind bei Stillstand völlig mit Flüssigkeit gefüllt. Bei Rotationsbeginn wird die Flüssigkeit durch Pumpwirkung mit hoher Geschwindigkeit aus der Luftzuleitung und aus dem Laufrad gesaugt und es wird damit ein Reinigungseffekt erzielt, der auch bei problematischen Medien, wie z.B. Gülle, ein Zuwachsen der Saugleitung zuverlässig verhin­ dert.
Eine wirtschaftliche Belüftung verlangt darüber hinaus viele kleine Luftbläschen mit einer insgesamt großen Phasengrenzfläche und Vermischung mit viel Flüssigkeit. Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß der tur­ bulent hinter dem Propeller austretende Rührstrahl vom Strömungskern durch die mitdrehende Scheibe, bzw. Haube radial nach außen beschleunigt wird und sich im Scheiben- Außenbereich an den Laufradkanten mit der durch Injektor­ wirkung angesaugten Luft vermischt.
Im Scherfeld zwischen dem turbulenten Rührstrahl und den die Luft vorzugsweise etwa rechtwinklig zu diesem Rührstrahl eintragenden, rotierenden Laufschaufeln werden größere Luftbläschen fein zerteilt, sowie durch den tur­ bulenten Impulsaustausch des schnellen Rührstrahles mit der langsameren Umgebung mit viel Flüssigkeit durchmischt und auf Abstand gehalten.
Im Nachfolgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert werden:
Fig. 1 Rührgerät mit erfindungsgemäßer Belüftungsein­ richtung, mit Antrieb außerhalb des Mediums, in der Seitenansicht und teilweise im Schnitt.
Fig. 2 bis 4 Darstellung von Einzelheiten der Erfindung, in vergrößertem Maßstab.
Fig. 6 Rührgerät mit erfindungsgemäßer Belüftungsein­ richtung, ausgeführt als Tauchaggregat, in der Seitenansicht.
In Fig. 1 ist eine grundsätzliche Aufbaumöglichkeit eines Rührgerätes mit erfindungsgemäßer Belüftungseinrichtung veranschaulicht. Über die Welle (16) wird motorisch der Propeller (1) mit der Flügelscheibe (2) angetrieben. Diese Flügelscheibe bildet mit der abstandseinstell­ baren stillstehenden Scheibe ein einem offenen Laufrad ähnliches Element. Die stillstehende Scheibe (4) ist mittels einer Halterung (27) am Lagergehäuse (6) der Propellerwelle (16) angebracht.
Das Zentrum der stillstehenden Scheibe ist dabei über eine Zuleitung (5) z.B. mit der Atmosphäre verbunden.
Bei Rotationsbeginn des Propellers mit der vorgesetzten Flügelscheibe steht die gesamte Saugleitung bis zum Spiegel unter Flüssigkeit. Durch Pumpwirkung der mit einstellbarem Spalt zur stillstehenden Scheibe rotierenden Flügelscheibe wird der Raum zwischen den Scheiben und die Saugleitung entleert. Die nachfolgend zuströmen­ de Luft wird in den turbulenten Rührstrahl eingetragen.
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung nach Fig. 2 sind die rotierende Flügelscheibe und die stillstehende Scheibe als kegelförmige Hauben ausgebildet. Durch eine strömungsgünstigere Formgebung auf der propellerzugewandten Seite bewirkt dies einen besseren Wirkungsgrad des Rühr­ werks.
Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung. Durch unterschiedliche Neigungswinkel der rotierenden Haube und der stillstehenden Haube werden die Schaufeln im Radialschnitt keilförmig. Die daraus resultierende große Differenz der Durchströmquerschnitte am Außen­ durchmesser und am Innendurchmesser erzeugt hohen Un­ terdruck.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform insbesondere nach Anspruch 9. Durch die strömungsgünstige kegelförmige Ausbildung der mitdrehenden Haube wird ein guter Wir­ kungsgrad beim Ableiten des Rührstrahles erzielt, durch die annähernd rechtwinklig zur Propellerachse stehende propellerabgewandte Begrenzungsfläche der mitdrehenden Haube wird bewirkt, daß die Luft vorzugsweise senkrecht zum Rührstrahl in diesen eingemischt wird. Damit werden größtmögliche hydraulische Scherkräfte und damit feine Bläschenverteilung in der Flüssigkeit erzielt.
Fig. 5 gibt eine Ausführungsform nach Anspruch 10 wieder. Die zweiteilig ausgeführte mitdrehende Haube besteht aus der propellerzugewandten kegelförmigen Haube (17), der formschlüssig z.B. über Nocken (18) mit dieser verbun­ denen Flügelscheibe (19) und einer Schraubenverbindung (20) beider Elemente.
Kegelförmige Haube und Flügelscheibe sind am Innen- und Außendurchmesser über Elastomerdichtungen (21) abgedichtet. Damit wird verhindert, daß Flüssigkeit in den Hohlraum (22) eindringen kann.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist das Rührwerk als Tauchrührwerk (23) ausgeführt.
Das Tauchrührwerk ist an einem Schlitten (24) befestigt, der über eine vertikal im Vorratsbehälter angebrachte Vierkantschiene (25) geführt mittels eines Hebezeuges auf- und abgesenkt werden kann. Die Saugleitung (5) zum Zentrum der stillstehenden Scheibe (8) ist im Rührwerks­ bereich am Drahtseil (26) und am Halter (27) befestigt. Der Halter (27) ist mit dem Rührwerk fest verbunden, der Abstand zwischen stillstehender und mitdrehender Scheibe kann bei Montage eingestellt werden. Das Tauch­ rührwerk kann um den Drehpunkt (28) geschwenkt werden, wenn der Bolzen von der unteren Halterung (29) auf die obere (30) umgesteckt wird. Das ermöglicht den Einsatz des Gerätes in einer Schräglage bis zu 45°. Damit kann bei stark schäumenden Flüssigkeiten das Rührwerk knapp unter dem Flüssigkeitsspiegel betrieben werden und der Schaum von der Oberfläche durch den Propeller in die Flüssigkeit gerissen und zerschlagen werden.
Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeich­ nung beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination zuein­ ander erfindungswesentlich sein.

Claims (10)

1. Belüftungseinrichtung für Rührgeräte zur zusätzlichen Belüftung von Flüssigkeiten mit einem unter dem Flüs­ sigkeitsspiegel motorisch angetriebenen Propeller (1), dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter dem Propeller rota­ tionssymmetrisch zur Propellerachse ein etwa die Form eines aus der Strömungstechnik bekannten, offenen Laufrades einnehmenden Elementes angeordnet ist, des­ sen radiale Schaufeln (3) auf der propellerabgewandten Seite einer mitdrehenden Scheibe (2) angebracht sind und im Zentrum dessen stillstehender Wandung (4) die Luftzufuhr (5) vorgesehen ist.
2. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stillstehende Scheibe (4) mit der Halterung (27) am Lagergehäuse (6) der Propellerachse angebracht ist.
3. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand A der stillstehenden Scheibe (4) zu den Schaufeln (2) der mitdrehenden Flügelscheibe (3) einstellbar ist.
4. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stillstehende Scheibe (4) und die mitdrehende Flügelscheibe (3) etwa mit dem gleichen Außendurchmesser ausgeführt sind.
5. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der mitdrehenden Flügelscheibe (3) und der stillstehenden Scheibe (4) mit etwa 2/3 des Außendurchmessers des Propellers (1) ausgeführt sind.
6. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mitdrehende und die stillstehende Scheibe als kegelförmige Hauben (7, 8) ausgeführt sind und die gedachten Kegelspitzen beider Hauben (9) etwa auf der Propellerachse (10) liegen und zum Propeller hingewandt sind.
7. Belüftungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α 1) der stillstehenden Haube (11) kleiner ist als der Neigungswinkel (α 2) der mitdrehen­ den Flügelhaube und somit die Schaufeln im Radial­ schnitt etwa keilförmig ausgebildet sind (13).
8. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Propeller und mit­ drehende Flügelscheibe mehrteilig ausgeführt sind, so daß es z.B. möglich ist, den Propeller wirtschaft­ lich als Schweißkonstruktion und die mitdrehende Haube als Gußkonstruktion zu fertigen.
9. Belüftungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die propellerzugewandte Begrenzungsfläche der Wandung (14) der mitdrehenden kegelförmigen Haube nicht parallel ist zur propellerabgewandten Begrenzungsfläche (15) und die Erzeugende der propellerzugewandten Fläche einen kleineren Winkel (β 1) zur Achse einschließt, als die Erzeugende der mit radialen Schaufeln bestückten propellerabgewandten Fläche.
10. Belüftungseinrichtung nach den Ansprüchen 1, 6 und 9 dadurch gekennzeichnet, daß die mitdrehende Haube zur Erzielung eines geringen Gewichtes und somit einer geringeren Drehmasse zweiteilig aus­ geführt ist.
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