-
-
Vorrichtung zur Belüftung von Wasser und
-
zur biologischen Klärung von Abwasser Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur Belüftung von Wasser und zur biologischen Klärung von Abwasser,
bestehend aus mehreren hintereinander auf einer umlaufenden Achse angeordneten kreisförmigen
Scheiben, die zum Teil aus der Wasseroberfläche herausragen und an einer oder beiden
Seiten abwechselnd Luft und Wasser aufnehmende, von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung
sich ständig verjüngende Durchgänge tragen.
-
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 28 29 006 bekannt. Sie
zeigt um eine waagerechte Achse umlaufende, zwischen den Scheiben angeordnete, von
der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung sich ständig verjüngende, ringförmig gebogene
Trichter, die zu einem Teil aus der Wasseroberfläche ragen. Der äußere Umfang der
Trichter ist dabei kreisförmig und der innere Umfang spiralförmig gestaltet.
-
Die Austrittsöffnung und die Eintrittsöffnung der Trichter sind in
geringem Abstand voneinander angeordnet. In dem sich von der Eintrittsöffnung zur
Austrittsöffnung ständig verjüngenden Durchgang der Trichter wird sowohl das Wasser
als auch die Luft beschleunigt und verdichtet. Durch die Verdichtung wird erreicht,
daß die Menge an Sauerstoff, die das Wasser lösen und aus der Luft aufnehmen kann,
erhöht ist.
-
Mit der Vorrichtung kann zwar Luft unter die Wasseroberfläche befördert
werden, der Lufteintrag und somit der Sauerstoffeintrag ist jedoch gering. Die bekannte
Vorrichtung weist zudem den Nachteil auf, daß die Bewuchsfläche für den biologischen
Rasen klein ist. So kommt als Bewuchsfläche nur die Oberfläche der Trichter, die
Oberfläche der zwischen den Trichtern angeordneten Scheiben sowie die Innenfläche
des Behälters in Frage.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine. Vorrichtung der genannten Art
zu schaffen, bei der neben einem erhöhten Sauerstoffeintrag in das Wasser die Bewuchsfläche
für den biologischen Rasen vergrößert ist.
-
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen zwei Scheiben eine oder
mehrere spiralförmig vom Außenrand zur Achse sich erstreckenende Platten angeordnet
sind.
-
Die Vorrichtung läuft mit der Eintrittsöffnung nach vorne gerichtet
um. Befindet sich die Eintrittsöffnung oberhalb der Wasseroberfläche, so tritt bei
der Drehung Luft durch die Eintrittsöffnung. Befindet sich die Eintrittsöffnung
unterhalb der Wasseroberfläche, tritt das Wasser in diese ein, wobei sowohl die
Luft als auch das Wasser durch den immer enger werdenden Querschnitt strömen muß
und dabei erheblich beschleunigt und komprimiert wird. Die Luft und das Wasser streichen
an der Oberfläche der Platte entlang und bespülen die Bewuchsfläche des an der Platte
befindlichen biologischen Rasens. Im Bereich der Achse tritt die Luft und das Wasser
durch die Austrittsöffnung.
-
Die Bewuchsfläche des biologischen Rasens ist wesentlich vergrößert,
wenn zwischen zwei Scheiben mehrere spiralförmig vom Außenrand zur Achse sich erstreckende
Platten angeordnet sind. Durch eine derartige Anordnung mehrerer Platten läßt sich
der Wasser -und Lufteintrag um ein vielfaches erhöhen.
-
Vorteilhaft ist es, wenn die Breite der Platte größer ist als der
Abstand zwischen den beiden Scheiben und die Scheiben auf den einander zugewandten
Seiten spiralförmige Ausnehmungen zur Aufnahme der Platte aufweisen. Durch eine
derartige Ausbildung ist gewährleistet, daß die von dem Wasser bzw. der Luft auf
die Platte einwirkenden dynamischen Kräfte sicher in die die Platte aufnehmenden
Scheiben eingeleitet werden können. Die AusnehmungesDntabei zweckmäßig in die Scheiben
eingefräst. Die auf die Scheiben einwirkenden dynamischen Kräfte lassen sich verringern,
wenn zwischen zwei Scheiben mehrere Platten angeordnet sind. In diesem Fall sind
entsprechend der Anzahl der Platten spiralförmige Ausnehmungen in den Scheiben vorzusehen.
-
Es ist gleichfalls möglich, daß die Scheiben auf den einander zugewandten
Seiten senkrecht zu den Scheiben angeordnete spiralförmig verlaufende Stege aufweisen,
an denen die Platte befestigt ist. Eine derartige Ausführungsform hat den Vorteil,
daß das Anbringen der Stege an den Scheiben gegenüber dem Einbringen der Ausnehmungen
fertigungstechnisch einfacher ist. Im Gegensatz dazu ist bei der Ausführungsform
mit den spiralförmigen Ausnehmungen zur Aufnahme der Platte ein besserer Abschluß
der Durchgänge gegenüber den Scheiben zu verzeichnen.
-
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sollte der Umlaufwinkel
der Spirale um die Achse mindestens dem Winkel eines Volikreises entsprechen. Es
ist damit sicilergestellt, daß nach dem Eindringen der Eintrittsöffnung in die Wasseroberfläche
das durch die Durchgänge geförderte Wasser bzw. die Luft die Austrittsöffnung im
Bereich der Achse verläßt.
-
Um die auf die Achse wirkenden dynamischen Kräfte zu vergleichmäßigen
ist vorgesehen, daß die zwischen zwei Scheiben angeordnete Platte bzw. Platten gegenüber
der bzw.
-
den zwischen der angrenzenden weiteren Scheibe benachbarten
Platte
bzw. Platten um einen Teilkreiswinkel versetzt angeordnet ist.
-
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Achse
als Hohlwelle ausgebildet und weist einen oder mehrere Durchbrechungen auf, in die
die Austrittsöffnung mündet. Das durch die Durchgänge geförderte Wasser bzw.
-
die Luft gelangt infolgedessen durch die Austrittsöffnung und die
Durchbrechungen in die Hohlwelle. Das Wasser bzw.
-
die Luft Strömt innerhalb der Hohlwelle, bis es durch vorteilhaft
an einem oder beiden Wellenenden angeordnete Durchbrechungen die Welle wieder verlassen
kann. Durch den Druck des Wassers bzw. der Luft wird das im Behälter befindliche
Wasser innig durchmischt. Die im Wasser aufsteigende Luft bewirkt dabei eine zusätzliche
Durchmischung.
-
Es ist gleichfalls möglich, die an einem oder beiden Wellenenden angeordneten
Durchbrechungen über eine Leitung mit einer im Bereich des Bodens des Behälters
angeordneten öffnung zu verbinden. Am Boden des Behälters sollte sich ein mit Löchern
durchsetztes Rohr befinden, dem das in der Hohlwelle befindliche komprimierte Wasser
bzw. die komprimierte Luft zugeführt wird. In diesem Fall strömt das komprimierte
Wasse<durch die Öffnung des am Boden befindlichen Rohres.
-
Zweckmäßig sollten mehrere hintereinander angeordnete Scheiben zu
einem gemeinsamen Paket zusammengefaßt sein.
-
Gleichfalls können mehrere Pakete hintereinander angeordnet sein.
Bei einer derartigen Hintereinanderschaltung der Pakete sollten zwischen einzelnen
Paketen Durchbrechungen in der Hohlwelle angeordnet sein.
-
Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren
und in den Unteransprüchen dargestellt, wobei * bzw. die komprimierte Luft
bemerkt
wird, daß alle Einzelmerkmale und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungswesentlich
sind.
-
In den Figuren 1 bis 3 ist die Erfindung an einer Ausführungsform
beispielsweise dargestellt, ohne auf diese Ausführungsform beschränkt zu sein.
-
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit geschnittenem Behälter sowie teilweise geschnittenem Scheibenpaket, Figur 2
einen senkrechten Schnitt durch die zwischen zwei Scheiben befindlichen Platten
nach der Linie A-A in Fig. 1, Figur 3 eine Ansicht einer Scheibe mit entfernten
Platten.
-
Figur 1 zeigt einen Behälter 1,in dem mehrere zu Paketen 2 und 3 zusammengefaßte
Scheiben 4 angeordnet sind. Jedes der Pakete 2 und 3 besteht aus sechs Scheiben
4, die mit einer den Behälter 1 durchsetzenden Welle 5 drehfest verbunden sind.
Der in Figur 1 dargestellte rechte obere Rand des Behälters 1 weist einen Ansatz
9 auf, auf dem ein Motor 7 angeordnet ist. Auf der Abtriebswelle 10 des Motors 7
befindet sich ein Ritzel 8,das über eine Kette 11 mit einem auf der Welle 5 angeordneten
Zahnkranz 6 in Eingriff steht.
-
Bezüglich der nachfolgenden Beschreibung wird auf die Darstellung
des Pakets 3 der Figur 1 sowie auf die Darstellung der Figur 2 verwiesen: Das Paket
3 besteht aus einzelnen Scheiben 4. Zwischen zwei Scheiben 4a und 4b sind vier spiralförmig
vom Außen rand 12 zur Welle 5 sich erstreckende Platten 13 angeol.
-
Der Umlaufwinkel jeder Platte 13 um die Welle 5 entspricht dabei dem
Winkel eines Vollkreises. Eine Platte 13 ist zur nachfolgenden Platte 13 um einen
Drehwinkel von 900 verselazl.
-
Zwischen jeweils zwei benachbarten Platten ist somit ein Durchgang
14 für das Wasser gebildet, der sich von der Eintrittsöffnung 15 am Außenrand 12
der Scheiben zur Austrittsöffnung 16, die in die Welle 5 mündet, ständig verjüngt.
Die Welle 5 ist als Hohlwelle ausgebildet und weist zwischen jeweils zwei Scheiben
4 eine Vielzahl die Hohlwelle 5 durchsetzende Durchbrechungen 17 auf.
-
In Figur 3 ist eine Scheibe 4 ohne eingeschobene Platten 13 dargestellt.
Die Scheibe 4 weist sowohl auf der in Figur 3 sichtbaren Seite als auch auf der
nichtsichtbaren gegenüberliegenden Seite in die Scheibe 4 eingearbeitete spiralförmige
Ausnehmungen 18 zur Aufnahme der vier Platten 13 auf. Die Ausnehmungen 18 sind dabei
die Scheibe 4 eingefräste Nuten ausgeführt. Die Mitte der Scheibe 4 weist eine Bohrung
19 zur Aufnahme der Welle 5 auf.
-
Die Montage der Scheiben 4 und der Platten 13 erfolgt,indem jeweils
zwei Platten 13 in Abstand voneinander auf der Welle 5 angebracht werden. Der Abstand
zweier Scheiben 4 ist dabei so groß zu wählen, wie die Breite der zwischen die beiden
Scheiben 4 einzufügenden Platten 13 abzüglich der doppelten Tiefe der Ausnehmungen
18. Bei einem derart gewählten Abstand zweier Scheiben 4 können die Platten 13,
die zweckmäßig aus einem biegsamen Kunststoff bestehen, vom Außenrand 12 der Scheiben
4 in die spiralförmigen Aiisnehmungen 18 eingeführt werden und dann von außen in
den Ausnehmungen 18 bis zur Welle 5 vorgeschoben werden. Bei deu Drehung der Scheiben
4 während des Betriebs der Vorrichtung bewirken auf die Platten 13 wirkende Fijeikräfte,
daß die Platten 13 an den Außenrand der spiralförmigen Ausnehmungen 18 gedrückt
werden. Um sicherzustelle daß die Platte 13 in ihrer eingeführten Lage verbleibt
, kann zusätzlich vom Außenrand 12 in die Ausnehmung 18 ein nichtdargestellter Keil
eingeführt werden.
-
Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, bilden mehrere Scheiben 4
mit
zwischen den Scheiben 4 befindlichen Platten 13 Pakete 2 bzw. 3. Die Pakete 2 bzw.
3 sind von auf der Welle 5 angeordneten, an den Außenflächen der Pakete 2 bzw. 3
anliegenden Ringen 20 bzw. 21 verspannt. Die Kraftübertragung von der Welle 5 auf
die Ringe 20 bzw. 21 erfolgt mit einer üblichen, nichtdargestellten Nut- Feder-
Verbindung, die Übertragung der Momente von den Ringen 20 bzw. 21 auf die Pakete
2 bzw. 3 durch die Flächenpressung zwischen den Ringen 20 bzw. 21 und den zwischen
den Ringen angeordneten Scheiben 4 mit den Platten 13.
-
Wie insbesondere der Schnittdarstellung der Scheiben 4a, 4b, 4c zu
entnehmen ist, sind die zwischen den Scheiben 4a und 4b angeordneten Platten 13
gegenüber den zwischen den Scheiben 4b und 4c angeordneten Platten 13 versetzt angeordnet.
Der Versetzungswinkel beträgt dabei 450 Entsprechendes gilt für die sich an die
Scheibe 4c anschließende Scheibe 4 sowie die nachfolgenden Scheiben 4 der Pakete
3 sowie für die Scheiben 4 des Pakets 2.
-
Durch die versetzte Anordnung der Platten wird die Unwucht der Pakete
2 bzw. 3 wesentlich reduziert.
-
Zwischen den Paketen 2 bzw. 3 weist die Hohlwelle 5 Durchbrechungen
22 auf. Das dem Zahnkranz 6 abgewandte Ende der Hohlwelle 5 weist einen Anschluß
23 auf, der über einen Schlauch 24 mit einer am Boden des Behälters 1 verlaufenclsn
Rohrleitung 25 verbunden ist. Die Rohrleitung 25 ist mit einer Vielzahl von öffnungen
26 versehen. Der Anschluß 23 ist auf dem Ende der Welle 5 drehbar angeordnet. Bei
einer Drehung der Welle 5 verbleibt der Anschluß 23 mit dem Schlauch 24 demnach
in seiner Lage und dichtet das Ende der Welle 5 ab.
-
Bei einer Drehung der Pakete 2 bzw. 3 in der in Figur 2 durch einen
Pfeil angedeuteten Drehrichtung, nimmt eine Platte 13 beim Auftreffen auf die Wasseroberfläche
Luft
mit unter die Wasseroberfläche. Diese Luft mit dem in der
Luft befindlichen Sauerstoff wird von der Eintrittsöffnung 15 durch den sich ständig
verjüngenden Durchgang 14 zwischen zwei Platten 13 zur Austrittsöffnung 16 beschleunigt.
Während dieses Vorganges strömt die Luft an dem an den Platten 13 und den Scheiben
4 befindlichen biologischen Rasen vorbei. Zwischen dem Luftsauerstoff und dem biologischen
Rasen findet eine innige Belüftung statt.
-
Nach dem Durchtritt durch die Austrittsöffnung 16 gelangt die komprimierte
Luft durch die Durchbrechungen 17 in die Hohlwelle 5 und wird den zwischen zwei
Paketen 2 bzw. 3 befindlichen Durchbrechungen 22 sowie dem Anschluß 23 zugeleitet.
Ein Teil der komprimierten Luft entweicht durch die Durchbrechungen 22 und steigt
im Wasser nach oben auf.
-
Der größere Anteil der in der Welle 5 befindlichen Luft wird über
den Anschluß 23 und den Schlauch 24 der Rohrleitung 25 am Boden des Behälters 1
zugeführt. Die zugeführte Luft verläßt die Rohrleitung 25 durch die öffnungen 26
und bewirkt eine innige Belüftung des im Behälters 1 befindlichen Wassers vom Boden
her. Bei der Drehung der Scheiben 4 wird beim Auftauchen der Platte 13 Wasser mit
über die Wasseroberfläche genommen. Bei der weiteren Drehung wird das Wasser zusammen
mit Luft in das im Behälter befindliche Wasser wieder eingetragen. Auch hierdurch
findet eine Belüftung des Wassers statt.
-
- Leerseite -