水平攪拌器和用於利用該水平攪拌器在沉積池中產生流動的方法
2023-05-30 21:11:21
專利名稱：水平攪拌器和用於利用該水平攪拌器在沉積池中產生流動的方法
技術領域：
本發明涉及由權利要求1的前序部分限定的水平攪拌器。
背景技術：
水平攪拌器可以由DE 40 15 478 Cl已知。就這點而言，推進器連接至 驅動單元。該驅動單元包括潛水式馬達，其通常經由齒輪單元驅動推進器。 就這點而言，潛水式馬達軸向地設置到推進器，即，潛水式馬達的驅動軸大 致平行於推進器的旋轉軸線延伸。
另外，還已知一種水平攪拌器，儘管潛水式馬達相對於推進器軸向地移 位，但是其並沒有沿經過推進器旋轉軸線的水平面設置，即，在這種情況下， 潛水式馬達設置在經過推進器旋轉軸線的水平面之上或之下。
常規水平攪拌器附連至一框架，該框架安裝在沉積池的壁附近或橋接件 上。從潛水式馬達或從框架到推進器方向的水平流動由推進器的動作產生。
已知水平攪拌器的效率並不是特別高。除了這點，常規攪拌器並不是特 別通用的。為了獲得儘可能高的效率，根據現有技術，需要基於沉積池的尺 寸來選擇適當的推進器，並以適於此目的的特定速度來操作該推進器。每個 水平攪拌器由此必須針對具體應用來設計。這是昂貴且費時的。
發明內容
本發明的目的是消除現有技術的缺點。特別地，將要說明一種水平攪拌 器，其能夠在沉積池中以改善的效率產生水平流動。本發明的另一目的是提 供一種水平攪拌器，其儘可能的是通用的。
該目的通過權利要求1的特徵而得以解決。有用的實施例可由權利要求 2至21的特徵得到。
根據本發明的設置，沿至少 一個軸向平面延伸的板狀導流元件設置在該 至少一個推進器的下遊。術語"軸向平面"應理解為平行於推進器旋轉軸線 延伸或包含該旋轉軸線的平面。交織流動的形成通過設置板狀導流元件而被消除。由於交織流動減小攪拌器的效率，因而交織流動是不期望有的。
導流元件有利地由片狀金屬或纖維增強塑料製成。它們沿豎直平面和/ 或水平平面延伸。導流元件附連至保持潛水式馬達的框架，或還附連至沉積 池的底部。但是，導流元件還可附連至潛水式馬達或包括潛水式馬達的驅動 單元。該驅動單元除了潛水式馬達之外還可例如包括齒輪單元。
潛水式馬達或驅動單元可固定至設置在框架中的豎直運動單元。這使得 可以在沉積池中將水平攪拌器升起或放低。
根據進一步的實施例，其中，通過增加徑向距離，導流元件的前緣具有 朝向主流動方向的傾斜部或彎曲部。這確保不會在倒流元件上聚集產生交織 物的雜質。相反，流動使它們沿傾斜或彎曲的前緣移動，直到它們被導流元 件衝刷掉。
根據一有利實施例，其中，由可彈性變形材料製成的葉片的彈性變形被 設定為使得，至少在徑向外部部分的區域中，它們的翼型俯仰角以隨著旋轉 速度增加的特定方式而增加。術語"翼型俯仰角"被理解為是指葉片相對於 徑向平面所設定或傾斜的角度，其中該徑向平面垂直於推進器的旋轉軸線延 伸。由於葉片的特定彈性變形的限定設置，可以實現的是，推進器不僅以一 定旋轉速度運行且還可以以高效率地在一旋轉速度範圍內或一迴轉數範圍 內運行。液體在葉片上的壓力隨著旋轉速度增加而增加。由於它們的彈性以 限定的方式設定，所以葉片的翼型俯仰角在徑向外區域中增加。由此，葉片 的翼型調整到特定條件，從而，可以在較寬的迴轉數範圍內產生流動。這使 得可以在不同尺寸的沉積池中通用地操作所述水平攪拌器，而無需設置另一 推進器。這節省了製造成本。
推進器可以具有兩個、三個、四個、五個或更多葉片。該推進器可以是 逆時針或順時針旋轉的推進器。有用的是，葉片由纖維增強複合材料製成。 複合材料的基體有利地由塑料製成。這可以是常規已知的適於製造複合材料 的樹脂，例如環氧樹脂等。作為纖維，複合材料可包含碳纖維和/或芳族聚醯 胺纖維和/或高拉伸聚乙烯纖維。葉片的彈性變形的設定可以通過纖維的選 擇、數量和布置而實現。此外，彈性變形一一特別是俯仰角的彈性變形一一 可以通過翼型的厚度設定。為了設定葉片的期望的彈性變形，葉片表面可以 分為表面元件，且可以對每個表面元件指定彈性模量。在製造期間，具體的 彈性模量可以通過改變纖維的類型、數量和布置以及翼型的厚度來設定。推進器有利地具有從0.9至1.1g/cr^的密度範圍。由此，該密度大體對 應於圍繞推進器的液體介質的密度，特別是要被澄清的廢水。推進器密度對 周圍液體介質的所述適應性能防止由密度差異而導致的徑向力施加在推進 器軸上。這增加了保持推進器軸的軸承的壽命。
根據進一步的有利實施例特徵，葉片的徑向外端部部分沿與由推進器產 生的軸向主流動方向相反的方向彎折。這防止在葉片端部的區域中產生不期 望有的與主流動方向相反的徑向和軸向側流。這樣的側流^使推進器的效率減 小。葉片端部的所述彎折特別地用於剛性葉片，其翼型俯仰角基本不隨增加 的旋轉速度變化。
術語"端部部分"應被理解為包含葉片末端的葉片徑向外區域。"端部 部分"具有的徑向長度通常比"徑向外部部分"短。但是，還可以是，"徑 向外部部分"具有的長度與"端部部分"相同。通過葉片的彈性變形與端部 部分的彎折相結合，葉片被設計為使得，即使是在存在葉片的最大彈性變形 時，端部部分的與軸向主流動方向相反的彎折也仍然存在。
根據進一步的實施例，彎折的端部部分具有彎曲形，該彎曲形與推進器 在徑向平面中的旋轉方向相反。這提供了一種簡單的方式來防止所謂的"產 生交織物的雜質"被彎曲的端部部分勾住，這些雜質諸如線、繩、頭髮等。
已經證實有利的是，端部部分的最大長度是葉片半徑的1/5。端部部分 的這樣的長度已經被證實能足夠有效地消除不期望有的側流。
有利的是，潛水式馬達軸向地附連至推進器，即，潛水式馬達在推進器 的轂的區域中位於該推進器的下遊。潛水式馬達的驅動軸和推進器的旋轉軸
線平行於或位於同一軸線上。
根據本發明的進一步實施例，其中，推進器和潛水式馬達被構造為使得， 在潛水式馬達操作期間，沿從推進器到潛水式馬達的方向產生流動。由此， 非常易於明顯改善水平攪拌器的效率。改善效率的原因主要在於，根據本發 明的內容，在推進器的抽吸側沒有流動阻礙，特別是沒有潛水式馬達以及用 於保持該潛水式馬達的框架。因此，可在每單元時間內抽吸較大量的液體， 且這些液體可以沿水平方向加速。
根據進一步的實施例，其中，設置沿相反方向繞同一旋轉軸線旋轉的兩 個推進器來產生朝向潛水式馬達的流動。 一個推進器順時針旋轉，另一個推 進器逆時針旋轉，以使得在本發明的意義上，這兩個推進器產生朝向潛水式
6馬達的流動。所述"雙推進器結構"使得可以特別高效和簡單地消除螺旋形 或所謂的"交織流動"的形成。
根據本發明的進一步設置，提供了一種用于澄清廢水的裝置，該裝置具 有沉積池，且在該沉積池中容納有根據本發明的至少一個水平攪拌器。
現將基於附圖利用示例性實施例詳細描述本發明
圖l是第一水平攪拌器的前視圖2是按照圖1的側視圖3是按照圖1的俯視圖4是按照圖1的第一水平攪拌器的透視圖5是第二水平攪拌器的前視圖6是按照圖5的側視圖7是按照圖5的俯視圖8是按照圖5的第二水平攪拌器的透3見圖9是第三水平攪拌器的前視圖IO是按照圖9的側一見圖11是按照圖9的俯^L圖12是按照圖9的第三水平攪拌器的透視圖13是第四水平攪拌器的前視圖14是按照圖13的側視圖15是按照圖13的俯;見圖16是按照圖13的第四水平攪拌器的透視圖；和
圖17是按照圖16的詳細視圖。
具體實施例方式
對於圖1至4示出了第一水平攪拌器，潛水式馬達l以軸向設置方式連 接至推進器2作為驅動器。推進器2具有從轂3徑向延伸的兩個葉片4。潛 水式馬達1安裝在臺架5上，該臺架可以經由柱狀框架6上的(在這裡未示 出的)豎直運動單元豎直地移動。適當的豎直運動單元的一種可能的實施例 例如在DE40 15 478 C1中描述，其內容在此併入。如圖3所示，葉片4相對於徑向平面R的第一翼型俯仰角al和由箭頭 Pl指示並由潛水式馬達1導致的推進器2的旋轉方向被選擇為使得由第二 箭頭P2示出的水平主流動方向通過推進器2沿潛水式馬達1的方向產生。 由圖l至4清晰地可見，在推進器2的抽吸側上沒有流動阻礙，從而以此方 式，液體可以沿按照第二箭頭P2的水平方向高效地加速。
圖5至8示出了第二水平攪拌器，葉片4的徑向外端部部分7沿與由第 二箭頭P2指示的主流動方向相反的方向彎折。前述水平主流動方向P2大體 平行於推進器2的也是水平延伸的旋轉軸線延伸。如圖6所示，彎折角卩在 此相對於徑向平面R以約55。的角度定位。但是，彎折角卩還可以更大或更 小，並優選地在30至卯°的範圍內。在圖5中特別示出地，端部部分7具 有的長度與最大值為葉片4半徑的五分之一相對應。在所示的示例性實施例 中，端部部分7僅延伸有葉片4的徑向長度的十分之一。
此外，端部部分7具有彎曲部，該彎曲部與由箭頭P1指示的轉子2的 旋轉方向相反。所示的彎曲部消除了對產生交織物的雜質的捕獲。
圖9至12示出了第三水平攪拌器，在該攪拌器上，如第二水平攪拌器 那樣形成有推進器2。從而，推進器2具有彎折端部部分7。對於第三水平 攪拌器，沿經過推進器2旋轉軸線的軸向平面延伸的板狀導流元件8設置在 在推進器2的下遊。如示例性實施例所示，導流元件8附連至柱狀框架6。 自然地，還可以將導流元件8固定到潛水式馬達1或固定到臺架5。導流元 件8從潛水式馬達1沿徑向方向延伸到第一半徑Rl,該半徑R1大於或等於 推進器2的第二半徑R2。第一半徑R1可優選地為第二半徑R2的1.0至1.3 倍。
特別地如圖IO所示，前緣9相對於徑向平面R傾斜地定位。傾斜角y 徑向地敞開到外部，並優選地為5至25。。代替直且傾斜地前緣9，還可以 設置彎曲的前緣9，其曲面朝向主流動方向P2。
代替潛水式馬達l,還可設置驅動單元，除了潛水式馬達l之外其還包 括齒輪單元。
圖13至17示出了第四水平攪拌器。就此而論，推進器2的葉片4由復 合材料製造，在該複合材料中，纖維包含在塑料基體中。葉片4的彈性通過 複合材料中的纖維的適當選擇、組合和布置而設定，以使得特別地，外部部 分A通過液體的壓力而彈性地變形。當使用適當的材料設計時，發生彈性變形，以使得隨著液體壓力增加與貫穿旋轉軸線的垂直徑向平面R相比，外部 部分A的翼型俯仰角增加。如圖17所示，特別地，隨著液體壓力或速度增 加，葉片4的外部部分A扭轉。第一俯仰角al表明葉片在低速時的形狀。 第二俯仰角a2表明葉片在中速時的形狀。且第三俯仰角a3表明葉片在高速 時的形狀。隨著速度或液體壓力增加，相對於徑向平面R，葉片4的俯仰角 增力口。
為了取決於液體壓力的在葉片上的作用來設定葉片4的期望彈性變形， 不同纖維 一 一 例如碳纖維和/或芳族聚醯胺纖維和/或高拉伸聚乙烯纖維一 一 可彼此組合。此外，期望的彈性特性可被纖維層的數量和方向以及被翼型的 厚度影響。
根據特別有利的實施例，其中，整個推進器具有的重量與被其體積取代 的水量或廢水量相對應，即，推進器非常沉重以使得當其浸沒在廢水中時無 法升浮。為此，複合材料可設置有例如由鉛製成的金屬顆粒或金屬嵌入物。
附圖標記說明 1潛水式馬達 2推進器 3轂 4葉片 s 厶恕
D口木
6框架 7端部部分 8導流元件 9前緣
R 徑向平面
Rl 第一半徑
R2 第二半徑
A 外部部分
Pl 推進器的旋轉方向
P2 軸向主流動方向al 第一俯仰角
a2 第二俯仰角
a3 第三俯仰角
(3 彎折角
Y 前緣的傾斜角
權利要求
1、一種用於在沉積池中產生流動的水平攪拌器，其中，具有多個葉片(4)的推進器(2)連接至潛水式馬達(1)，該馬達軸向地放置至該推進器，其特徵在於，沿至少一個軸向平面延伸的板狀導流元件(8)設置在推進器(2)的下遊。
2、 如權利要求1所述的水平攪拌器，其中，導流元件(8)由片狀金屬 或纖維增強塑料製成。
3、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，導流元件(8) 沿豎直平面和/或水平平面延伸。
4、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，導流元件(8) 附連至保持潛水式馬達(1)的框架(6)。
5、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，導流元件(8) 附連至潛水式馬達(1 )或附連至包括潛水式馬達(1)的驅動單元。
6、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，潛水式馬達(l) 或驅動單元固定至設置在框架(6)上的豎直運動單元(5)。
7、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，通過增加徑向 距離，導流元件(8)的前緣(9)具有朝向主流動方向(P2)的傾斜部(B) 或彎曲部。
8、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，由可彈性變形 材料製成的葉片(4)的彈性變形被設定為使得，至少在徑向外部分(A)的 區域中，它們的翼型俯仰角(al， a2， a3)以特定方式隨旋轉速度的增加而 增力口。
9、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，葉片(4)由用 纖維增強的複合材料製成。
10、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，複合材料的基 體由塑料製成。
11、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，複合材料包含 碳纖維和/或芳香聚醯胺纖維和/或高拉伸聚乙烯纖維作為纖維。
12、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，葉片(4)的彈性變形通過纖維的選擇、數量和布置而設定。
13、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，彈性變形由翼 型的厚度設定。
14、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，推進器(2) 具有從0.9至1.1g/cn^的密度範圍。
15、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，葉片(4)的 徑向外端部部分(7)沿與由推進器產生的軸向主流動方向(P2)相反的方 向彎曲。
16、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，彎曲的端部部 分(7)具有彎曲部，該彎曲部與推進器(2)在徑向平面(R)中的旋轉方 向(Pl )相反。
17、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，端部部分(7) 的最大長度是葉片(4)的半徑(R2)的1/5。
18、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，潛水式馬達(1 ) 軸向地附連至推進器(2)。
19、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，推進器(2) 和潛水式馬達(1)被構造使得，在潛水式馬達(1)操作期間，沿從推進器(2)到潛水式馬達(1)的方向產生流動(P2)。
20、 如前述權利要求中的一項所述的水平攪拌器，其中，沿相反方向繞 同一旋轉軸線旋轉的兩個推進器(2)被設置為產生朝向潛水式馬達(1 )的 流動(P2)。
21、 一種用于澄清廢水的裝置，該裝置具有沉積池，且在該沉積池中容 納有如前述權利要求中的一項所述的至少一個水平攪拌器。
全文摘要
本發明涉及一種用於在沉積池中產生流動的水平攪拌器，其中，具有多個葉片(4)的推進器(2)連接至潛水式馬達(1)，該馬達軸向地放置至該推進器。為了增加水平攪拌器的效率，根據本發明，沿至少一個軸向平面延伸的板狀導流元件(8)設置在推進器(2)的下遊。
文檔編號B01F7/00GK101616729SQ200880005450
公開日2009年12月30日 申請日期2008年2月14日 優先權日2007年2月19日
發明者馬庫斯·霍夫肯 申請人:英文特環境及工藝股份公司