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WO2003011774A1 - Belüfter für gewässer - Google Patents

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WO2003011774A1
WO2003011774A1 PCT/EP2002/007942 EP0207942W WO03011774A1 WO 2003011774 A1 WO2003011774 A1 WO 2003011774A1 EP 0207942 W EP0207942 W EP 0207942W WO 03011774 A1 WO03011774 A1 WO 03011774A1
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    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to an aerator for water with a motor-driven pump impeller.
  • a wide variety of aerators for water are known. Their construction is technically complicated and complex, so that they are not suitable, especially for private use in smaller waters and ponds. Furthermore, the mixing of the water with air is insufficient, so that a large part of the air in the form of air bubbles rises up to the water surface and does not remain in the water.
  • the object of the invention is to improve an aerator of the type mentioned in such a way that, with simple construction and handling, a high lingering mixing of the air into the water is produced.
  • the water-promoting impeller is an axial impeller or screw impeller that runs in a housing that is open at the bottom and located in the body of water, and that an air-guiding pipe ends in the lower region of the housing, from which the water flow sucks in air.
  • the air sucked in by the water is swirled so strongly in the water that tiny air bubbles form in the water, which dissolve in the water and thus produce a high degree of mixing of air into the water. Since the air flows in with negative pressure and these air bubbles do not expand against the water pressure, but vice versa, they are pressed together by the water pressure and cannot rise.
  • vanes are fastened to a hollow shaft driven by the motor, through the interior of which air is sucked in by the water flow directly or via an axial tube located in the interior. This leads to a particularly simple and low-vibration construction.
  • the hollow shaft is arranged perpendicular to the water surface and surrounded by the housing, which forms an annular space open at the bottom with the hollow shaft in which the pump blades run, which press the water downwards.
  • a particularly favorable and high water flow rate is achieved if the annular space tapers at its lower end.
  • the air-guiding hollow shaft or the air-guiding pipe ends in the lower region of the housing is preferably proposed.
  • a particularly advantageous alternative embodiment is created when an air-guiding pipe ends below the blades in the water flow of the ventilation housing and runs upwards over the water surface to the side of the impeller.
  • a simple and invisible construction is created when the upper end of the housing is below the water surface and an inlet opening forms, which is covered by a perforated surface, in particular by a perforated plate or a sieve.
  • the motor is arranged above the hollow shaft, in particular as an electric motor, and that the motor output shaft is connected to the hollow shaft directly or via a gear. It is also an advantage if the aerator floats on the water surface.
  • Environmentally friendly operation is achieved if solar cells or a wind turbine are / are connected to the electric motor.
  • a surface is arranged below the aerator, in particular attached obliquely to the downward flow, which the flow meets and is deflected to the side. It is preferably proposed if the direction of rotation of the electric motor and the impeller is briefly reversed in order to clean the water inlet openings.
  • Figure 1 shows a first embodiment with a driven air duct
  • FIG. 2 shows a driven hollow shaft with an impeller, which coaxially surrounds the stationary air-carrying tube
  • Figure 3 shows a third embodiment with a laterally inserted air tube
  • Figure 4 shows a fourth embodiment with a non-driven hollow shaft.
  • a cylindrical housing 1 is largely let into a body of water in such a way that only about a quarter of the housing projects beyond the water surface 2.
  • the axis of the housing 1 is vertical and within the housing an air tube 3 is arranged coaxially and on the drive shaft 4 of an electric motor 5, which is arranged above the housing.
  • the tube 3 thus forms a hollow shaft which projects above the water surface and has air inlets 6 at the top.
  • An annular space 1a exists between the tube 3 and the housing 1.
  • an impeller 7 is fastened coaxially, which is an axial impeller or a screw impeller, the wings of which are located with their outer ends near the inner wall of the housing 1, so that when the tube 3 and thus the impeller 7 rotate the engine 5 water is sucked in through the water inlets 8 and pressed down onto the lower end of the housing 1.
  • the water emerges vertically from the lower water outlet 9 of the housing 1. Instead, the water can also emerge at an angle at the bottom.
  • the housing 1 is arranged with its axis at an angle in the water and thus the water outlet 9 is also at an angle and / or below the outlet 9 a surface (baffle plate, baffle plates) is attached at an angle to the outflowing water, in order to avoid low water to prevent mud from churning.
  • the air-carrying pipe 3 also ends with its coaxial air outlet 10.
  • the water thus emerges from the annular water outlet 9, which surrounds the running outlet 10, as a result of which the water sucks air out of the pipe 10 and finely swirls and distributes it in the water ,
  • the exemplary embodiment according to FIG. 2 differs from the first in that the tube 3 stands still and is surrounded coaxially in the upper region by a hollow shaft 11 which is driven by the drive shaft 4 of the motor 5.
  • the impeller 7 is not fixed on the tube 3 but on the outside on the hollow shaft 11. Otherwise, the function is the same as in the exemplary embodiment according to FIG. 1.
  • the third exemplary embodiment according to FIG. 3 differs from the previous one in that the air-guiding tube 3 is not arranged coaxially in the upper area but laterally and is guided below the impeller into the interior of the housing below the impeller in order to again end in the middle in the water outlet 9 ,
  • the impeller 7 is attached directly to the drive shaft, in particular via a shaft extension.
  • the housing 1 is completely immersed and the motor output shaft 4 runs downward and the impeller 7 is fastened at its lower end.
  • the shaft 4 is coaxially surrounded by a tube 3, the inside diameter of which is larger than the diameter of the shaft 4, so that between the shaft and the tube there is an annular space 12 which forms an air inlet 6 above the water surface 2, in particular near the motor 5.
  • the lower end of the annular space 12 opens into the hub 13 of the impeller 7 and is connected to the air outlet 10 of the hub 13 via channels, in particular bores 14 in the hub.
  • the housing 1 forms with its upwardly conically widening upper end an annular inlet opening 1 b, which lies below the water surface 2 and is covered by a conical perforated plate 8 or sieve. So that the inlet openings 6, in particular of the perforated plate / sieve, are cleaned, the electric motor 5 is briefly driven in the opposite direction of rotation, as a result of which the impeller pumps water through the housing from the bottom to the top.
  • the electric motor is preferably connected to solar cells generating electricity or to a wind turbine generating electricity.
  • the aerator can be designed such that it floats in the water and part of the housing 1 projects above the water surface, so that the air inlet 6 is always above the water surface.
  • the container 1 can also be completely immersed in the water. If the motor is also submerged, it must be ensured that the motor 5 is constructed to be water-protected or has a water-protecting casing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Belüfter für Gewässer mit einem motorisch angetriebenen Pumpenlaufrad (7). Das Wasser fördernde Laufrad (7) ist ein Axiallaufrad oder Schraubenlaufrad, das in einem unten offenen im Gewässer befindlichen Gehäuse (1) läuft, und dass im unteren Bereich des Gehäuses ein Luft führendes Rohr (3) endet, aus dem die Wasserströmung Luft ansaugt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Belüfters. Die Drehrichtung des Elektromotors und des Laufrades wird kurzzeitig umgekehrt, um die Wassereinlassöffnungen zu reinigen.

Description

Belüfter für Gewässer
Die Erfindung betrifft einen Belüfter für Gewässer mit einem motorisch angetriebenen Pumpenlaufrad.
Es sind die unterschiedlichsten Belüfter für Gewässer bekannt. Deren Konstruktion ist technisch kompliziert und aufwendig, so dass sie sich, insbesondere für den privaten Gebrauch in kleineren Gewässern und Teichen nicht eignen. Ferner ist die Durchmischung des Wassers mit Luft nur unzureichend, so dass ein Großteil der Luft in Form von Luftblasen nach oben zur Wasseroberfläche steigt und nicht im Wasser verbleibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Belüfter der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass bei einfacher Konstruktion und Handhabung eine hohe verweilende Einmischung der Luft in das Wasser erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Wasser fördernde Laufrad ein Axiallaufrad oder Schraubenlaufrad ist, das in einem unten offenen, im Gewässer befindlichen Gehäuse läuft, und dass im unteren Bereich des Gehäuses ein Luft führendes Rohr endet, aus dem die Wasserströmung Luft ansaugt. Die von dem Wasser angesaugte Luft wird im Wasser so stark verwirbelt, dass kleinste Luftbläschen im Wasser entstehen, die sich im Wasser auflösen und damit eine hohe Einmischung von Luft in das Wasser erzeugt wird. Da die Luft mit Unterdruck einströmt und diese Luftbläschen sich nicht gegen den Wasserdruck ausdehnen, sondern umgekehrt, werden sie vom Wasserdruck zusammengepreßt und können nicht aufsteigen.
Es gibt Systeme, die Luftsauerstoff in Flüssigkeiten einleiten, die jedoch allesamt wider aufsteigen. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wird der Luftsauerstoff angesaugt, also nicht komprimiert, so dass er auch nicht aufsteigen kann.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Flügel auf einer vom Motor angetriebenen Hohlwelle befestigt sind, durch deren Innenraum direkt oder über ein im Innenraum liegendes axiales Rohr Luft durch die Wasserströmung angesaugt wird. Dies führt zu einer besonders einfachen und schwingungsarmen Konstruktion.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Hohlwelle lotrecht zur Wasseroberfläche angeordnet und von dem Gehäuse umgeben ist, das mit der Hohlwelle einen nach unten offenen Ringraum bildet, in dem die Pumpenflügel laufen, die das Wasser nach unten drücken.
Eine besonders günstige und hohe Wasserströmungsgeschwindigkeit wird erreicht, wenn der Ringraum sich an seinem unteren Ende verjüngt.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass im unteren Bereich des Gehäuses die Luft führende Hohlwelle oder das die Luft führende Rohr endet. Eine besonders vorteilhafte Alternative Ausführung wird geschaffen, wenn unterhalb der Flügel im Wasserstrom des Belüftungsgehäuses ein Luft führendes Rohr endet, das seitlich des Laufrades nach oben über die Wasseroberfläche läuft. Eine solche Konstruktion ist äußerst einfach und läßt auch einen besonders einfachen Pumpenaufbau zu.
Eine einfache und wenig sichtbare Konstruktion wird geschaffen, wenn das obere Ende des Gehäuses unterhalb der Wasseroberfläche liegt und eine Einlassöffnung bildet, die durch eine gelochte Fläche insbesondere durch ein Lochblech oder ein Sieb abgedeckt ist.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der Motor insbesondere als Elektromotor oberhalb der Hohlwelle angeordnet ist und die Motorenabtriebswelle direkt oder über ein Getriebe mit der Hohlwelle verbunden ist. Von Vorteil ist auch, wenn der Belüfter auf der Wasseroberfläche schwimmt.
Eine umweltfreundliche Betriebsweise wird erreicht, wenn an den Elektromotor Sonnenzellen oder eine Windkraftanlage angeschlossen ist/sind. Um ein Aufwühlen von Schlamm am Grund des Gewässers zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass unterhalb des Belüfters eine Fläche schräg zu der nach unten austretenden Strömung angeordnet insbesondere befestigt ist, auf die die Strömung trifft und ur Seite abgelenkt wird. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, wenn die Drehrichtung des Elektromotors und des Laufrades kurzzeitig umgekehrt wird, um die Wassereinlassöffnungen zu reinigen.
Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer angetriebenen luftführenden
Hohlwelle auf der außen das Laufrad befestigt ist;
Figur 2 eine angetriebene Hohlwelle mit Laufrad, die das still stehende luftführende Rohr koaxial umgibt,
Figur 3 eine dritte Ausführung mit seitlich eingeführtem Luftrohr und
Figur 4 eine vierte Ausführung mit einer nicht angetriebenen Hohlwelle.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist ein zylindrisches Gehäuse 1 zum großen Teil in ein Gewässer so eingelassen, dass nur etwa ein Viertel des Gehäuses über die Wasseroberfläche 2 hinaus steht. Hierbei steht die Achse des Gehäuses 1 senkrecht und innerhalb des Gehäuses ist ein Luftrohr 3 koaxial angeordnet und an der Antriebswelle 4 eines Elektromotors 5 befestigt, der oberhalb des Gehäuses angeordnet ist. Das Rohr 3 bildet damit eine Hohlwelle die über die Wasseroberfläche hinausragt und oben Lufteinlässe 6 besitzt. Zwischen dem Rohr 3 und dem Gehäuse 1 besteht ein Ringraum 1a.
An der Außenseite des luftführenden Rohres 3 ist koaxial ein Laufrad 7 befestigt, das ein Axiallaufrad oder ein Schraubenlaufrad ist, dessen Flügel mit ihrem äußeren Ende nahe der Innenwand des Gehäuses 1 liegen, so dass bei einem Drehen des Rohres 3 und damit des Laufrades 7 durch den Motor 5 Wasser über die Wassereinlässe 8 angesaugt und nach unten an das untere Ende des Gehäuses 1 gedrückt wird. Das Wasser tritt aus dem unteren Wasserauslaß 9 des Gehäuses 1 senkrecht aus. Stattdessen kann aber auch das Wasser unten schräg austreten. Dies geschieht entweder dadurch, dass das Gehäuse 1 mit seiner Achse schräg im Wasser angeordnet ist und damit auch der Wasserauslass 9 schräg ist und/oder unterhalb des Auslasses 9 ist eine Fläche (Ablenkscheibe, Prellscheiben) schräg zum ausströmenden Wasser befestigt, um bei niedrigen Gewässern ein Aufwühlen von Schlamm zu verhindern.
Im Bereich des Wasserauslaßes 9 endet auch das luftführende Rohr 3 mit seinem koaxialen Luftauslaß 10. Das Wasser tritt damit aus dem ringförmigen Wasserauslass 9 aus, der den Lauftauslaß 10 umgibt, wodurch das Wasser Luft aus dem Rohr 10 heraussaugt und im Wasser feinst verwirbelt und verteilt.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 unterscheidet sich von dem ersten dadurch, dass das Rohr 3 still steht und von einer Hohlwelle 11 koaxial im oberen Bereich umgeben ist, die von der Antriebswelle 4 des Motors 5 angetrieben wird. Das Laufrad 7 ist nicht auf dem Rohr 3 sondern außen auf der Hohlwelle 11 befestigt. Im übrigen ist die Funktion die gleiche, wie bei Ausführungsbeispiel nach Figur 1.
Das dritte Ausführungsbeispiel nach Figur 3 unterscheidet sich von den vorherigen dadurch, dass das luftführende Rohr 3 im oberen Bereich nicht koaxial, sondern seitlich angeordnet ist und unterhalb des Laufrades in das Innere des Gehäuses unterhalb des Laufrads geführt ist um wiederum mittig im Wasserauslaß 9 zu enden. Das Laufrad 7 ist direkt an der Antriebswelle insbesondere über eine Wellenverlängerung befestigt.
Beim vierten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist das Gehäuse 1 vollständig untergetaucht und die Motorenabtriebswelle 4 verläuft nach unten und an ihrem unteren Ende ist das Laufrad 7 befestigt. Die Welle 4 ist von einem Rohr 3 koaxial umgeben, dessen Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser der Welle 4, so dass zwischen Welle und Rohr ein Ringraum 12 besteht, der oben einen Lufteinlass 6 oberhalb der Wasseroberfläche 2 insbesondere nahe des Motors 5 bildet. Das untere Ende des Ringraums 12 mündet in der Nabe 13 des Laufrades 7 und ist mit dem Luftauslass 10 der Nabe 13 über Kanäle insbesondere Bohrungen 14 in der Nabe verbunden.
Das Gehäuse 1 bildet mit seinem sich nach oben konisch erweiternden oberen Ende eine ringförmige Einlassöffnung 1 b, die unterhalb der Wasseroberfläche 2 liegt und von einem konischen Lochblech 8 oder Sieb bedeckt ist. Damit die Einlassöffnungen 6 insbesondere des Lochblechs/Sieb gesäubert werden, wird der Elektromotor 5 kurzzeitig in umgekehrter Drehrichtung gefahren, wodurch das Laufrad Wasser von unten nach oben durch das Gehäuse pumpt.
Der Elektromotor ist vorzugsweise an elektrischen Strom erzeugenden Sonnenzellen oder an einer Strom erzeugenden Windkraftanlage angeschlossen.
In allen vier Ausführungen wird eine optimale Einbringung von Luft in das Wasser des Gewässers erreicht. In den drei Figuren sind der Übersicht halber alle Befestigungsteile weggelassen. So ist nicht dargestellt, wie der Motor 5 am Gehäuse 1 befestigt und das Rohr 3 bzw. die Hohlwelle 11 gelagert sind. Hierzu werden übliche Mittel verwendet.
In allen drei Ausführungsbeispielen kann der Belüfter so ausgeführt sein, dass er im Gewässer schwimmt und hierbei ein Teil des Gehäuses 1 über die Wasseroberfläche hinausragt, so dass der Lufteinlaß 6 stets oberhalb der Wasseroberfläche liegt. Der Behälter 1 kann auch im Wasser vollständig eingetaucht sein. Ist auch der Motor untergetaucht, so ist dafür zu sorgen, dass der Motor 5 wassergeschützt aufgebaut ist oder eine wasserschützende Hülle besitzt.

Claims

Ansprüche
1. Belüfter für Gewässer mit einem motorisch angetriebenen Pumpenlaufrad (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser fördernde Laufrad (7) ein Axiallaufrad oder Schraubenlaufrad ist, das in einem unten offenen im Gewässer befindlichen Gehäuse läuft, und dass im unteren Bereich des Gehäuses (1) ein Luft führendes Rohr (3) endet, aus dem die Wasserströmung Luft ansaugt.
2. Belüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (7) auf einer vom Motor (5) angetriebenen Hohlwelle (3) befestigt sind, durch deren Innenraum direkt oder über ein im Innenraum liegendes axiales Rohr Luft durch die Wasserströmung angesaugt wird.
3. Belüfter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (3) lotrecht oder schräg zur Wasseroberfläche (2) angeordnet und von dem Gehäuse (1) umgeben ist, das mit der Hohlwelle (3) einen nach unten offenen Ringraum (1a) bildet, in dem die Pumpenflügel laufen, die das Wasser nach unten drücken.
4. Belüfter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (1a) sich an seinem unteren Ende verjüngt.
5. Belüfter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich des Gehäuses (1 ) die Luft führende Hohlwelle oder das die Luft führende Rohr (3) endet.
6. Belüfter nach Anspruch 1 , 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Flügel (7) im Wasserstrom des Belüftungsgehäuses (1) ein Luft führendes Rohr (3) endet, das seitlich des Laufrades (7) nach oben über die Wasseroberfläche (2) läuft.
7. Belüfter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Gehäuses (1 ) unterhalb der Wasseroberfläche (2) liegt und eine Einlassöffnung (1b) bildet, die durch eine gelochte Fläche insbesondere durch ein Lochblech (8) oder ein Sieb abgedeckt ist.
8. Belüfter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (5) insbesondere als Elektromotor oberhalb der Hohlwelle (3) angeordnet ist und die Motorenabtriebswelle direkt oder über ein Getriebe mit der Hohlwelle verbunden ist.
9. Belüfter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüfter auf der Wasseroberfläche schwimmt.
10. Belüfter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Elektromotor (5) Sonnenzellen oder eine Windkraftanlage angeschlossen ist/sind.
11. Belüfter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Belüfters eine Fläche schräg zu der nach unten austretenden Strömung angeordnet insbesondere befestigt ist, auf die die Strömung trifft und zur Seite abgelenkt wird.
12. Verfahren zum Betrieb eines Belüfters nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung des Elektromotors (5) und des Laufrades kurzzeitig umgekehrt wird, um die Wassereinlassöffnungen zu reinigen.
PCT/EP2002/007942 2001-07-28 2002-07-17 Belüfter für gewässer Ceased WO2003011774A1 (de)

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DE10136930 2001-07-28
DE10136930.1 2001-07-28
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DE10154396.4 2001-11-06

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