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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Aerator/Belüfter
zur Behandlung von Strömungsmedien. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung einen Luft unterstützten Propeller-Aerator,
der effizient mischt und den gelösten
Sauerstoffgehalt eines Strömungsmediums
erhöht.
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Belüftungsverfahren werden bei
der Behandlung von Strömungsmedien
zum Mischen und zur Steigerung des gelösten Sauerstoff-(dissolved
oxygen)-(DO-)Gehalts des Strömungsmediums
angewendet. Bei Verwendung in einem Schmutzwasserbehandlungsverfahren
wird bei einer Reinigungsbearbeitung Bakterien und anderen Mikroorganismen, Sauerstoff
zum Abbau von organischem Material innerhalb des Schmutzwassers
zugeführt.
Gemäß weiteren
Anwendungen werden Belüftungsverfahren
bei der Behandlung von Wasser zur Einhaltung der Erfordernisse hinsichtlich
des gelösten
Sauerstoffs angewendet, damit Fische und andere im Wasser lebende
Organismen leben können.
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Herkömmliche Belüfter umfassen Oberflächenbelüfter, Diffusoren/Gebläse und Rotorbelüfter. Oberflächenbelüfter pumpen
Wasser aufwärts
und sprühen
das Wasser dann in die Luft. Oberflächenbelüftungssysteme erfordern eine
große
Leistung und verbrauchen große
Mengen an Energie beim Pumpen des Wassers gegen die Schwerkraft.
Bei Diffusor/Gebläse-Systemen wird Druckluft
durch Diffusoren am Boden eines Beckens eingeleitet. Eine noch größere Leistung
ist zur Überwindung
des Wasserkopfwiderstandes erforderlich. Sauerstoff steigt vertikal
auf und entweicht schnell bevor eine wirksame Lösung im Wasser erfolgen kann.
Rotorbelüfter
bestehen aus sich drehenden Belüftern,
die an der Oberfläche
des zu behandelden Wassers angeordnet sind. Rotorsysteme sind für eine kostenintensive Wartung
und für
einen hohen Energieverbrauch bekannt. Diese sprühen Wasser in die Luft und
erzeugen eine Aerosolumgebung, die einen unangenehmen Geruch in
die Luft freisetzt.
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Eine weiterere herkömmliche
Art von Belüftern
ist ein Sauglüfter
(Aspirator). Gemäß diesen
Vorrichtungen wird ein durch einen elektrischen Motor angetriebener
sich drehender Propeller verwendet, der unterhalb der Oberfläche des
zu behandelnden Mediums angeordnet ist. Der Propeller saugt von
einem Eingangsanschluss durch eine Luftzugröhre Atmosphärenluft ein und stoßt diese
in das Medium, beispielsweise in das zu behandelnde Schmutzwasser
oder in ein Lebewesen enthaltendes Wasser. Propeller-Aeratoren können im
Wesentlichen horizontal betrieben werden, wobei diese eher ein horizontales
als ein vertikales Strömungsmuster
innerhalb eines Behandlungsbeckens erzeugen.
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Die US-A-2 928 661 betrifft eine
Vorrichtung die mit Gas und einer Flüssigkeit in Verbindung steht, und
insbesondere das Mischen eines Belüfters zur Verwendung zur Behandlung
von Abwasser bei einer aktivierten Schlammberarbeitung. Diese weist
einen befestigten Motor mit einer Antriebswelle auf. Die Antriebswelle
weist zwei Propeller und zwei Sauglüfterröhren mit jeweils einer Auslassentlüfteröffnung auf. Die
beiden Propeller erzeugen einen Strömungsmediumstrom, der bewirkt,
dass die ausgestoßene
Luft in dem Strömungsmediumstrom
gebunden wird.
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Die US-A-3 400 918 offenbart einen
Abwasserbelüfter
einschließlich
einem Behandlungsbehälter
mit einer bedeckten Einfassung darauf. Ein versiegelter Kasten oder
ein versiegeltes Gehäuse
ist in der Einfassung befestigt und ein Elektromotor mit einem Stator
und einem Rotor ist in dem Kasten positioniert. Eine Motorwelle
ist drehbar auf Lagern in den oberen und unteren Endwänden des
Motorkastens gelagert, und weist eine untere Ausdehnung auf, die sich
jenseits der Abwasseroberfläche
in den Behälter erstreckt.
Ein sich axial erstrekkender Durchgang ist in der Welle und Ausdehnung
bereit gestellt, wobei Leitungseinrichtungen das obere Ende des
Durchgangs mit der Atmosphäre
verbinden. Sich in radialer Richtung erstreckende Sauglüfterröhren verbinden das
untere Durchgangsende mit dem Tankinneren und verursachen bei der
Drehung der Welle eine Aufsaugwirkung zum Leiten der Luft den Durchgang
hinunter und in den Behälter.
Schraubeneinrichtungen auf der Welle dienen zum Rühren des
Abwassers.
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Die US-A-3 465 706 offenbart einen
Zusatz für
eine Außenboarderantriebseinheit
der Art, die ein Standgestell in dem unteren Abschnitt aufweist,
von dem eine einen Propeller aufweisende horizontale Propellerwelle
herausgezogen wird, und die ebenso einen Unterwasser-Ausstoß-Auslass
aufweist, der in dem Propellerbereich aber dazu rückseitig
und bei einem seitlich von dem Zugang der Propellerdrehung angeordneten
Punkt angeordnet ist, wobei der Zusatz Einrichtungen aufweist, mit
denen Luft unter Atmosphärendruck
dem unmittelbar hinter dem Propeller und in Ausrichtung mit dem
Zugang der Drehung angeordneten Bereich zugeführt wird, und somit in das
Umgebungswasser eingeleitet werden kann.
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Die US-A-4 240 990 offenbart eine
Vorrichtung zum Mischen eines Gases und einer Flüssigkeit. Die Vorrichtung weist
ein hohles Außengehäuse und eine
hohle innere Röhre
zur Drehbewegung innerhalb des Außengehäuses auf. Ein Motor ist an
dem Außengehäuse angrenzend
an einem ersten Ende des Außengehäuses angehängt, und
ist antreibend an ein erstes Ende der inneren Röhre gekoppelt. Die innere Röhre weist
eine Trägerröhre auf,
die sich jenseits des zweiten Endes des Außengehäuses erstreckt. Propellerblätter sind
an die Trägenöhre zur Rotation
mit der Trägerröhre angehängt. Ein
Einlass ist in der inneren Röhre
zum Einleiten eines Gases in das hohle Innere der inneren Röhre ausgebildet.
Die Trägerröhre weist
einen Diffusionsabschnitt auf, der sich unterhalb der Propellerblätter erstreckt.
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Die US-A-4 774 031 offenbart einen
Belüfter, der
eine hohle äußere Röhre und
eine hohle innere Röhre
aufweist, die darin drehbar gelagert ist. Die innere Röhre ist
zum Antrieb mit einer Antriebswelle des Motors verbunden. Ein Befestigungsflansch
erstreckt sich von einem ersten Ende der äußeren Röhre, und eine Befestigungsklammer
ist zwischen dem Befestigungsflansch und dem Motor positioniert.
Die Befestigungsklammer und der Befestigungsflansch sind lösbar an
dem Motor angebracht. Ein Propeller ist an das zweite Ende der inneren
Röhre angehängt.
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Die US-A-4 844 816 offenbart einen
Belüfter mit
einer spiralförmigen
Röhre zur
Abfallbelüftung, der
eine drehbar durch einen Motor angetriebene eine Mischkammer tragende
Welle, einen sich entlang der Welle erstreckenden Luftkanal, eine Öffnung durch
zumindest einen Auslass des Mischerelements und ein Gebläse zum Liefern
von Luft durch den Luftkanal aufweist, wobei die Mischkammer im
Schmutzwasser zumindest bis zu einer Tiefe von 50 cm unterhalb der
Abwasseroberfläche
eingetaucht wird, und das Gebläse
einen Druck in einem Bereich von 0–35 mbar kleiner als den Druck
bereitstellt, der von dem Schmutzwasser am Auslass ausgeübt wird.
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Die US-A-5 300 261 offenbart eine
Vorrichtung zur Belüftung
eines Flüssigkeitbekkens,
mit einer hohlen, drehbaren Antriebswelle, die zur Drehung über einen
Zugang herausgezogen und an einem Ende an einen Antriebsmotor gekoppelt
wird. Ein Propeller ist an dem anderen Ende der Antriebswelle befestigt.
Der Propeller weist eine Vielzahl von in Verbindung mit einem internen
Strömungsmedium-Belüftungsdurchgang
in der Antriebswelle stehende hohle Blätter auf. Eine Vielzahl der
Lufteinlässe
ist in der Antriebswelle bereitgestellt, und zumindest ein Auslassanschluss
ist in jedem Blatt an der Nähe
des größten negativen
Drucks bereitgestellt, der sich aus der Drehung des Blattes in der
Flüssigkeit
ergibt. Die Welle ist andauernd zwischen dem Lager und der Versiegelung
gepresst, so dass der Austritt von Flüssigkeit durch die Versiegelung
verhindert wird, falls die Versiegelung abgenutzt sein sollte.
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Die JP-A-06-002889 offenbart einen
Kasten einer äußeren Einheit,
der aus einer einstückig
an einer vorderen Seite eines Produkts geformten vorderen Wand,
und einer Versiegelungsoberfläche
durch eine Metallplatte, einer Ventilatormotorbefestigungsplatte
in der Einheit zum Tragen einer Wand, und einem Harznetz an einer
linken Seitenoberfläche
und an einer hinteren Oberfläche
des Produkts gebildet ist. Die Wand wird an die Platte mit Schrauben
verbunden. Zudem wird ein in einem U-förmigen Abschnitt ausgebildetes
Stauungsstück
an einem oberen Ende der Platte bereitgestellt, und ein oberes Ende
einer Wärmequelle
ist mit einem Stück
eingeschlossen und an einem unteren Teil einer Platte des Produkts
mit vier Schrauben befestigt.
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Weitere herkömmliche Belüfter zeigen die US-A-4 280
911, US-A-4 741 825, US-A-4 806 251, US-A-4 844 843, US-A-4 741
870 und US-A-4 954 295.
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Die vorstehend genannten herkömmlichen Belüfter erfordern
Hochgeschwindigkeitspropeller zur Erzeugung eines Vakuums zum Aufsaugen
von Atmosphärenluft
von einem Einlassanschluss und Ausstoßen der Luft in die Substanz.
Entsprechend verbrauchen diese herkömmlichen Belüfter große Energiemengen
zur Erzeugung des Vakuums.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Belüftung/Mischung eines Strömungsmediums
bereitzustellen, wobei das Strömungsmedium
effizient gemischt, die Lösung
von Sauerstoff verbessert und der Sauerstoffgehalt in dem Strömungsmedium
vergrößert wird.
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Zur Erreichung dieser Aufgabe wird
die erfindungsgemäße Vorrichtung
wie in Anspruch 1 beansprucht aufgebaut, und das erfindungsgemäße Verfahren
gemäß Anspruch
12 durchgeführt.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind mit den Unteransprüchen beansprucht.
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Vorteile der vorliegenden Erfindung
sind leichter verständlich
mit Bezug auf die folgende ausführliche
Beschreibung, unter Berücksichtigung
der beigefügten
Figuren, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in allen
Figuren bezeichnen. Es zeigen:
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1 eine
Ansicht von oben auf die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung;
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2 eine
Seitenschnittansicht der in 1 dargestellten
Belüftungsvorrichtung;
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3 eine
perspektivische Teilansicht des Motors und des Wellenaufbaus der
Belüftungsvorrichtung
gemäß 1;
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4 eine
vergrößerte Seitenansicht
des Propellersystems gemäß der Belüftungsvorrichtung gemäß 1;
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5 eine
Seitenschnittansicht der in Betrieb befindlichen Belüftungsvorrichtung
gemäß 1.
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1 zeigt
im Wesentlichen ein Belüftungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit dem Bezugszeichen 10. Das Belüftungssystem 10 weist einen
Belüfter 12 auf,
der an eine Druckluitquelle 14 gekoppelt ist auf. Der Belüfter 12 und
die Druckluitquelle 14 sind gekoppelt an und getragen durch
eine Schwimmträgeranordnung 16.
Das Belüftungssystem 10 stellt
effizientes Mischen und/oder Belüften von
Wasser zur Verbesserung des gelösten
Sauerstoffgehalts des Wassers in einem Wasserbehandlungsystem bereit.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel,
weist die Schwimmträgeranordnung 16 ein
im allgemeinen U-förmiges
Schwimmbasisteil 24 mit einem offenen Ende 20 und
einem geschlossenen Ende 22 auf. Die speziell geformte
Trägeranordnung
erlaubt den Betrieb eines Belüfters 12,
während
eine Plattform für Personal
zu Wartungs- und Überprüfungsarbeiten des
Belüftungsystems
bereit gestellt ist.
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Das Schwimmbasisteil 24 besteht
aus einem metallischen oder nichtmetallischen Rahmen, der mit Schaum
gefüllt
ist. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ist der Rahmen metallisch. Das Schwimmbasisteil 24 kann
in Hälften
hergestellt werden, die als erste Hälfte 26 und zweite
Hälfte 28 dargestellt
sind. Die erste Hälfte 26 und
die zweite Hälfte 28 sind
im allgemeinen in Größe und Form
symmetrisch, und können miteinander
mit Schraubverbindungen 30 zur Ausbildung des allgemein
U-förmigen
Schwimmbasisteils 24 sicher befestigt werden.
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Das Schwimmbasisteil 24 weist
ein Deck 32 mit einem zum stabilen Tragen von Personal
bei Überprüfungs- oder
Wartungsarbeiten der Belüftungsausrüstung geeigneten
Bereich auf. Das Deck 32 ist durch eine relativ kleine
Kniewand 34 eingefasst, die sich von dem Deck 32 nach
oben erstreckt und entlang dem Außenumfang des Decks 32 angeordnet
ist. Die Form des Decks 32 entspricht der Form des Schwimmbasisteils 24,
so dass ein freier Zugang zu von der Schwimmträgeranordnung 16 getragener
Ausrüstung
ermöglicht
wird.
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Sicher befestigt an das Deck 32 ist
ein Befestigungsrahmen 36 zur Befestigung von Belüftungsausrüstung auf
der Schwimmträgeranordnung 16. Insbesondere
weist der Befestigungsrahmen 36 eine Befestigungsklammer 38,
eine Befestigungsklammer 40, eine Befestigungsklammer 42 und
eine Befestigungsklammer 44 auf, die an dem Deck 32 sicher
befestigt sind. Ein rohrförmiges
Trageelement 46 erstreckt sich zwischen Befestigungsklammer 38 und Befestigungsklammer 40 und
das Tragelement 46 ist an dessen Enden sicher an den Befestigungsklammern 38, 40 befestigt.
Ein röhrenförmiges Trägerelement 48 erstreckt
sich zwischen Befestigungsklammer 42 und Befestigungsklammer 44 und
das Tragelement 48 ist an dessen Enden sicher an den Befestigungsklammern 42, 44 befestigt.
Eine Stabilisierungsklammer 50 ist zwischen dem röhrenförmigen Trageelement 46 und
dem röhrenförmigen Trageelement 48 nahe
des offenen Endes 20 der Schwimmträgeranordnung 16 zur
Bereitstellung einer strukturellen Integrität zum Befestigungsrahmen 36 angeschlossen.
Eine Druckluftquellen-Befestigungsplatte 52 ist zwischen
dem röhrenförmigen Trageelement 46 und
dem röhrenförmigen Trageelement 48 nahe dem
geschlossenen Ende 22 der Schwimmträgeranordnung 16 angeschlossen.
Die Druckluftquellen-Befestigungsplatte 52 trägt die Druckluftquelle 14 und bewirkt
zudem eine Stabilisierung der Schwimmträgeranordnung 16.
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Sich nahe der Mitte des röhrenförmigen Trageelements 46 erstreckend
befindet sich eine Motorbefestigungsklammer 54, und sich
nahe der Mitte des röhrenförmigen Trageelements 48 erstreckend
befindet sich eine Motorbefestigungsklammer 56. Die Motorbefestigungsklammern 54 und 56 ermöglichen, dass
der Belüfter 12 beweglich über der
Uförmigen Öffnung in
dem Schwimmbasisteil 24 aufgehängt werden kann.
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Mit Bezug auf 2 ist eine Seitenschnittansicht des Belüftungssystems 10 im
Wesentlichen gezeigt. Der Belüfter 12 ist
drehbar an die Schwimmträgeranordnung 16 (unter
Verwendung der Befestigungsklammern 54 und 56)
gekoppelt. Gemäß diesem
Aufbau kann der Belüfter 12 beweglich/wahlweise
zwischen einer im Wesentlichen vertikalen Position A und einer im
Wesentlichen horizontalen (nicht dargestellten) Position befestigt
werden. Der Belüfter 12 ist
ebenso in einer dazwischen liegenden Position B gezeigt. Der Belüfter 12 kann
in eine im Wesentlichen horizontale Position oben gezogen (und von
der Stabilisierungsklammer 50 getragen) werden, so dass
Wartungsarbeiten an dem Belüfter 12 ausgeführt werden
können.
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Der Belüfter 12 weist im Wesentlichen
einen Motor 62 auf, der an ein Wellensystem 64 gekoppelt ist,
das sich während
des Betriebs unterhalb der Schwimmträgeranordnung 16 erstreckt.
An das Ende des Wellensystems 64 ist ein Propellersystem 16 gekoppelt.
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ist der Motor 62 als ein elektrischer Motor mit einem elektrischen
Kasten 68 für
eine mit dem Bezugszeichen 69 bezeichneten Verbindung mit
einer (nicht dargestellte) elektrischen Leistungsversorgungsquelle
bereitgestellt. Das Wellensystem 64 ist an die Druckluftquelle 14 unter
Verwendung eines flexiblen Luftschlauchs 70 gekoppelt.
Mit dieser flexiblen Verbindung kann der Belüfter 12 zwischen der
im Wesentlichen vertikalen Position A und der im Wesentlichen horizontalen
Position bewegt oder positioniert werden, während die Verbindung der Druckluftquelle 14 aufrecht
erhalten bleibt. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel,
ist die Druckluftquelle 14 als eine elektrisch betriebene
Druckluftquelle mit einem Motor 72 und einem sich oberhalb
des Motors 72 erstreckenden Luftsystem 74 bereitgestellt.
Der Luftdruckquellenmotor 72 ist an eine (nicht dargestellte)
elektrische Leistungsversorgungsquelle gekoppelt.
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Mit Bezug auf 3 ist eine perspektivische Ansicht des
Motors 62 und des entsprechenden Wellensystems 64 dargestellt.
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ist der Motor 62 als ein elektrischer Motor mit einem typischen
Leistungsbereich zwischen 1 und 100 PS bereitgestellt. Es wird darauf
hingewiesen, dass der Motor 62 auch eine sehr viel gößere Leistung
als 100 PS aufweisen kann. Der Motor 62 weist eine drehbare
Leistungsversorgungswelle 82 auf, die sich aus dem Motor
erstreckt.
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Das Wellensystem 64 weist
eine innerhalb eines Gehäuses 86 positionierte
Antriebswelle 84 auf. Das Gehäuse 86 weist eine
Druckluftöffnung 88 auf,
die im zusammengebauten Zustand in Verbindung mit der Druckluftquelle 14 über den
flexiblen Luftschlauch 70 steht. Die Antriebswelle 84 ist
drehbar innerhalb des Gehäuses 86 gelagert.
Die Antriebswelle 84 ist ein im Wesentlichen röhrenförmiges Element
und weist ein erstes Ende 90 und ein zweites Ende 92 auf.
An dem ersten Ende 90 ist ein universelles Verbindungsstück 93 angeordnet.
Sich erstreckend in das Innere der Welle 84 ist ein Lufteintrittsloch 94.
Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Lufteintrittsloch 94 nahe dem ersten Ende 90 der
Antriebswelle angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Welle 84 mehrere Lufteintrittslöcher aufweisen
kann. Das zweite Ende 92 der Antriebswelle weist Gewinde 96 zur
Verbindung mit dem Propellersystem 66 auf.
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Das Wellensystemgehäuse 86 weist
einen Flansch 98 auf, der an den Kasten des Motors 62 durch
eine Befestigungsplatte 100 hindurch angeschraubt ist.
Das erste Ende 90 der Antriebswelle 84 erstreckt
sich durch eine Öffnung 102 in
der Befestigungsplatte 100 hindurch, und ist an die drehbare Welle 82 des
Leistungsversorgungsmotors gekoppelt. Die Befestigungsplatte 100 weist
zudem eine Verlängerung 104 zur
drehbaren Verbindung mit der Motorbefestigungsklammer 54 und
eine Verlängerung 106 zur
drehbaren Verbindung mit der Motorbefestigungsklammer 56 auf.
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Beim Zusammenbau, ist das Lufteintrittsloch 94 der
Antriebswelle nach der Gehäusedruckluftöffnung 88 ausgerichtet.
Wird die Antriebswelle 84 um deren Längsachse gedreht, kann Druckluft
durch die Druckluftöffnung 88 passieren,
und in die hohle Welle der Antriebswelle 84 durch das Lufteintrittsloch 94 eintreten
und am zweiten Ende 92 der Antriebswelle austreten.
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Mit Bezug auf 4 ist eine vergrößerte Ansicht des Aufbaus des
Propellersystems 66 dargestellt. Das Propellersystem 66 weist
einen ersten Propeller 108, einen zweiten Propeller 110 und
eine Zerstäubervorrichtung 112 auf.
Der erste Propeller 108 weist erste Blätter 114 auf, die
sich von einer hohlen ersten Propellerwelle 116 nach außen erstrecken. Die
erste Pro pellerwelle 116 ist zum Passen über das zweite
Ende 92 der Antriebswelle dimensioniert. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ist der erste Propeller 108 einem Standardschiffspropeller ähnlich.
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Ähnlich
dem ersten Propeller 108 weist ein zweiter Propeller 110 zweite
Propellerblätter 118 auf, die
sich von der zweiten Propellerwelle 120 nach außen erstrecken.
Die zweiten Propellerblätter 118 sind relativ
zu den ersten Propellerblättern 114 klein.
Die Zerstäubervorrichtung 112 ist
nahe dem zweiten Propeller 110 angeordnet. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel,
weist die Zerstäubervorrichtung 112 eine Zerstäuberflosse 122,
eine Zerstäuberflosse 124, eine
Zerstäuberflosse 126,
eine (nicht dargestellte) Zerstäuberflosse 128 auf,
die sich in Längsrichtung von
einem Ende des zweiten Propellers 110 erstrecken und radial
um die Welle 120 angeordnet sind. Da die Zerstäuberflossen 122–128 sich
jenseits der Propellerwelle 120 erstrecken, erstrecken
sich die Zerstäuberflossen
nach innen in Richtung der mittleren Längsachse der Welle 120 zu
einem Ort, der weiter innen liegt, als die Innenöffnung der zweiten Propellerwelle 120.
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Beim Zusammenbau ist der erste Propeller 108 über dem
zweiten Ende 92 der Antriebswelle angeordnet, und ist an
die Antriebswelle 84 gekoppelt. Ein Abstandshalter 130 ist
teilweise über
dem zweiten Ende 92 der Antriebswelle angeordnet und ist
an der ersten Propellerwelle 116 festgezogen (befestigt).
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ist der Abstandshalter 130 fest auf dem zweiten Ende 92 der Antriebswelle
auf die erste Propellerwelle 116 geschraubt. Ähnlich der
Antriebswelle 84 ist der Abstandshalter 130 ein
röhrenförmiges Element
mit einem Innendurchmesser der annähernd dem Innendurchmesser
der Antriebswelle 84 entspricht und einen Außendurchmesser,
der annähernd
dem Außendurchmesser
der ersten Propellerwelle 116 entspricht. Mit einem gegenüberliegenden
Ende des Abstandshalters 130 ist der zweite Propeller 110 verbunden.
Die Länge
des Abstandshalters 130 entspricht dem gewünschten
Abstand zur Beabstandung des zweiten Propellers 110 von
dem ersten Propeller 108 zur Erreichung der erwünschten
Propellerleistungsfähigkeit.
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ist der zweite Propeller 110 an den Abstandshalter 130 durch
Befestigung der zweiten Propellerwelle 120 an das Ende
des Abstandshalters 130 gekoppelt.
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Die Zerstäubervorrichtung 112 ist
an einem gegenüber
liegenden Ende des zweiten Propellers 110 angeordnet. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel sind
die Zerstäuberflossen 122–128 der
Zerstäubervorrichtung 112 einstückig mit
dem zweiten Propeller 110 ausgebildet. Es wird darauf hingewiesen
dass die Zerstäubervorrichtung 112 ebenso
als eine abgetrennte Einheit ausgebildet und an das Ende der zweiten
Propellerwelle 120 sicher befestigt werden kann oder von
dem Ende der zweiten Propellerwelle 12D durch einen zusätzlichen
Abstandshalter abgetrennt werden kann, abhängig von der Größe des zweiten
Propellers 110 und den erwünschten Propellersystemleistungseigenschaften.
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Mit Bezug auf 5, wird das Belüftungssystem 10 entsprechend
der vorliegenden Erfindung im Betrieb dargestellt. Das Belüftungssystem 10 ist innerhalb
eines Wasserbeckens zur Behandlung von darin enthaltenem Wasser 132 angeordnet.
Die Schwimmträgeranordnung 16 schwimmt
auf der Oberfläche
des Wassers 132 und trägt
den Belüfter 12 und
die Druckluftquelle 14. Das Propellersystem 66 des
Belüfters 12 ist
im Wasser 132 unter einem erwünschten Winkel angeordnet.
In Betriebslage kann der Belüfter 12 in
ausgewählten
Betriebsarten zur Ausführung
einer erwünschten
Bearbeitung betrieben werden, wie beispielsweise als Mischer für eine Nitrifikations/Denitrifikations-Bearbeitung
oder als Luft unterstützter
Belüfter.
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Gemäß einer bevorzugten Betriebsart
wird das erfindungsgemäße Belüftungssystem 10 als
ein Luft unterstützter,
Propeller angetriebener Ansaug-Belüfter betrieben. Der Belüfter 12 arbeitet
mit der Druckluftquelle 14 für einen maximalen Belüftungs-
und Sauerstoffanlagerungswirkungsgrad. Der Belüfter 12 ist auf den
gewünschten
Betriebswinkel relativ zur Schwimmträgeranordnung 16 eingestellt. Der
Motor 62 wird mit Energie zur Drehung des ersten Propellers 108 (durch
die Antriebswelle 84) bei einer relativ kleinen Gewindigkeit
versorgt. Bei relativ kleinen Geschwindigkeiten wird der sich drehende Propeller 108 als
ein Mischer des Wassers 132 betrieben, wie es Strömungspfeile 136 anzeigen.
Die Druckluftquelle 14 stellt Luft über die Antriebswelle 84 für die Belüftungsbearbeitung
bereit. Die von der Druckluftquelle 14 empfangene Luftmenge
ist vollständig
einstellbar. Insbesondere stellt die Druckluftquelle Druckluft über den
flexiblen Luftschlauch 70 für den Belüfter 12 bereit. Luft
strömt
durch das Gehäuse 86 bei
der Öffnung 88.
Dreht sich die Antriebswelle 84, tritt Luft durch das Lufteintrittsloch 94 in
die hohle Antriebswelle 84 ein, und tritt am Luft-auslass 134 aus
dem Propellersystem 66 aus.
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Der zweite Propeller 110 wird
zur Diffusion der Hauptströmung
des Wassers 132 zu einer leicht gerichteten Strömung in
Richtung der Zerstäubervorrichtung 112,
wie es durch Strömungspfeile 138 angezeigt
ist, verwendet. Die Zerstäubervorrichtung 112 mischt
die gerichtete Strömung
mit der aus dem Luftauslass 134 austretenden Druckluft.
Die Zerstäubervorrichtung 112 formt
die aus dem Luftauslass 134 austretende Luft in feine zerstäubte Bläschen zur effizienten
Erhöhung
des gelösten
Sauerstoffgehalts in dem Wasser 132. Die feinen zerstäubten Bläschen, diese
sind durch eine Zerstäuberwolke 140 veranschaulicht,
verlängern die
Verweilzeit der Bläschen
im Wasser 132, so dass weniger Luft über die Oberfläche des
Wassers 132 entweicht und eine entsprechend größere Sauerstoffübertragungsrate
in das Wasser 132 ermöglicht
wird.
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Die Druckluftquelle 14,
Luftdruck und/oder Volumen, die Geschwindigkeit des Propellersystems 66 und
der Befestigungswinkel des Belüfters 12 sind zur
Erreichung eines. maximalen Wirkungsgrads und einer maximalen Sauerstoffanlagerungsleistungsfähigkeit
des Belüftungssystems 10 vollständig einstellbar.
Zudem kann der Ort der Zerstäubervorrichtung 112,
des zweiten Propellers 110 und des ersten Propellers 108 derart
eingestellt sein, dass er sich in einem vorbestimmten Abstand entlang
der Strömungslinie
zur maximalen Leistungsfähigkeit
des Propellersystems 66 und der entsprechenden Sauerstoffübertragungsrate
befindet.
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Die spezielle Anordnung des erfindungsgemäßen Belüftungssystems
stellt ein effizientes Mischen und/oder Übertragen von Sauerstoff zur
Verbesserung des gelösten
Sauerstoffgehalts von zu behandelndem Wasser bereit. Der erfindungsgemäße Belüfter weist
einen geringeren Energieverbrauch entsprechend einer erwünschten
Sauerstoffübertragungsrate
auf, da das Propellersystem nicht bei einer sehr hohen Geschwindigkeit
betrieben werden muss, die zur Erzeugung des Vakuums zum Saugen
der Luft durch die Belüfterwelle
gemäß herkömmlichen Belüftungssystemen
erforderlich war. Zudem kann das erfindungsgemäße Belüftungssystem 10 in
Verbindung mit einem Steuerungsystem zur Strömungsmediumbehandlung betrieben
werden, so dass die Leistungsfähigkeitseigenschaften
vollständig
automatisch durch automatische Einstellung des relativ zu der Schwimmträgeranordnung 16 in
einem Winkel angeordneten Belüfters 12,
Einstellung der durch die Druckluftquelle 14 zugeführten Luft
und durch Einstellung der Betriebsgeschwindigkeit des Propellersystems 66 fein
eingestellt werden kann.
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Die Geschwindigkeit des Propellersystems 66 kann
zur Erzeugung eines Vakuums nahe der Zerstäubervorrichtung 12 erhöht werden,
so dass der Belüfter 12 als
ein herkömmlicher
Sauglüfter
ohne Unterstützung
durch Druckluft verwendet werden kann. Es sei darauf hingewiesen,
dass der Druck der in der Antriebswelle 84 vorhandenen
Luft annähernd dem
am Luftauslass 134 vorhandenen Druck gleicht. Alternativ
kann der Druck von in der Antriebswelle 84 vorhandener
Luft größer oder
kleiner als der am Luft-auslass 134 vorhandene Druck sein,
wie es wahlweise für
eine spezielle Belüfterleistungsfähigkeit
erwünscht
ist.
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Gemäß einer weiteren Betriebsart
wird der Belüfter 12 lediglich
als ein Mischer in einer Nitrifikations/Denitrifikationsbearbeitung
ohne der Einleitung von Außenluft
oder Druckluft verwendet. Bei einer Versorgung des Motors 62 mit
Energie, dreht die Antriebswelle 84 den Propeller 108 mit
einer gewünschten
Geschwindigkeit und unter einem bestimmten Winkel zur Bereitstellung
des gewünschtes
Mischens und der gewünschten
Bewegung von Wasser 132 für die Nitrifikations/Denitrifikationsbearbeitung.
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Es wird darauf hingewiesen, das diese
Offenbarung in vieler Hinsicht, lediglich veranschaulichend ist.
Ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, können Abänderungen
an den Details, insbesondere bei Formgebung, Größe, Material und Anordnung
der Bestandteile vorgenommen werden. Entsprechend ist der Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung gemäß den dazugehörigen Ansprüchen bestimmt.