专利名称：水平搅拌器和用于利用该水平搅拌器在沉积池中产生流动的方法
技术领域：
本发明涉及由权利要求1的前序部分限定的水平搅拌器。
背景技术：
水平搅拌器可以由DE 40 15 478 Cl已知。就这点而言，推进器连接至 驱动单元。该驱动单元包括潜水式马达，其通常经由齿轮单元驱动推进器。 就这点而言，潜水式马达轴向地设置到推进器，即，潜水式马达的驱动轴大 致平行于推进器的旋转轴线延伸。
另外，还已知一种水平搅拌器，尽管潜水式马达相对于推进器轴向地移 位，但是其并没有沿经过推进器旋转轴线的水平面设置，即，在这种情况下， 潜水式马达设置在经过推进器旋转轴线的水平面之上或之下。
常规水平搅拌器附连至一框架，该框架安装在沉积池的壁附近或桥接件 上。从潜水式马达或从框架到推进器方向的水平流动由推进器的动作产生。
已知水平搅拌器的效率并不是特别高。除了这点，常规搅拌器并不是特 别通用的。为了获得尽可能高的效率，根据现有技术，需要基于沉积池的尺 寸来选择适当的推进器，并以适于此目的的特定速度来操作该推进器。每个 水平搅拌器由此必须针对具体应用来设计。这是昂贵且费时的。
发明内容
本发明的目的是消除现有技术的缺点。特别地，将要说明一种水平搅拌 器，其能够在沉积池中以改善的效率产生水平流动。本发明的另一目的是提 供一种水平搅拌器，其尽可能的是通用的。
该目的通过权利要求1的特征而得以解决。有用的实施例可由权利要求 2至21的特征得到。
根据本发明的设置，沿至少 一个轴向平面延伸的板状导流元件设置在该 至少一个推进器的下游。术语"轴向平面"应理解为平行于推进器旋转轴线 延伸或包含该旋转轴线的平面。交织流动的形成通过设置板状导流元件而被消除。由于交织流动减小搅拌器的效率，因而交织流动是不期望有的。
导流元件有利地由片状金属或纤维增强塑料制成。它们沿竖直平面和/ 或水平平面延伸。导流元件附连至保持潜水式马达的框架，或还附连至沉积 池的底部。但是，导流元件还可附连至潜水式马达或包括潜水式马达的驱动 单元。该驱动单元除了潜水式马达之外还可例如包括齿轮单元。
潜水式马达或驱动单元可固定至设置在框架中的竖直运动单元。这使得 可以在沉积池中将水平搅拌器升起或放低。
根据进一步的实施例，其中，通过增加径向距离，导流元件的前缘具有 朝向主流动方向的倾斜部或弯曲部。这确保不会在倒流元件上聚集产生交织 物的杂质。相反，流动使它们沿倾斜或弯曲的前缘移动，直到它们被导流元 件冲刷掉。
根据一有利实施例，其中，由可弹性变形材料制成的叶片的弹性变形被 设定为使得，至少在径向外部部分的区域中，它们的翼型俯仰角以随着旋转 速度增加的特定方式而增加。术语"翼型俯仰角"被理解为是指叶片相对于 径向平面所设定或倾斜的角度，其中该径向平面垂直于推进器的旋转轴线延 伸。由于叶片的特定弹性变形的限定设置，可以实现的是，推进器不仅以一 定旋转速度运行且还可以以高效率地在一旋转速度范围内或一回转数范围 内运行。液体在叶片上的压力随着旋转速度增加而增加。由于它们的弹性以 限定的方式设定，所以叶片的翼型俯仰角在径向外区域中增加。由此，叶片 的翼型调整到特定条件，从而，可以在较宽的回转数范围内产生流动。这使 得可以在不同尺寸的沉积池中通用地操作所述水平搅拌器，而无需设置另一 推进器。这节省了制造成本。
推进器可以具有两个、三个、四个、五个或更多叶片。该推进器可以是 逆时针或顺时针旋转的推进器。有用的是，叶片由纤维增强复合材料制成。 复合材料的基体有利地由塑料制成。这可以是常规已知的适于制造复合材料 的树脂，例如环氧树脂等。作为纤维，复合材料可包含碳纤维和/或芳族聚酰 胺纤维和/或高拉伸聚乙烯纤维。叶片的弹性变形的设定可以通过纤维的选 择、数量和布置而实现。此外，弹性变形一一特別是俯仰角的弹性变形一一 可以通过翼型的厚度设定。为了设定叶片的期望的弹性变形，叶片表面可以 分为表面元件，且可以对每个表面元件指定弹性模量。在制造期间，具体的 弹性模量可以通过改变纤维的类型、数量和布置以及翼型的厚度来设定。推进器有利地具有从0.9至1.1g/cr^的密度范围。由此，该密度大体对 应于围绕推进器的液体介质的密度，特别是要被澄清的废水。推进器密度对 周围液体介质的所述适应性能防止由密度差异而导致的径向力施加在推进 器轴上。这增加了保持推进器轴的轴承的寿命。
根据进一步的有利实施例特征，叶片的径向外端部部分沿与由推进器产 生的轴向主流动方向相反的方向弯折。这防止在叶片端部的区域中产生不期 望有的与主流动方向相反的径向和轴向侧流。这样的侧流^使推进器的效率减 小。叶片端部的所述弯折特别地用于刚性叶片，其翼型俯仰角基本不随增加 的旋转速度变化。
术语"端部部分"应被理解为包含叶片末端的叶片径向外区域。"端部 部分"具有的径向长度通常比"径向外部部分"短。但是，还可以是，"径 向外部部分"具有的长度与"端部部分"相同。通过叶片的弹性变形与端部 部分的弯折相结合，叶片被设计为使得，即使是在存在叶片的最大弹性变形 时，端部部分的与轴向主流动方向相反的弯折也仍然存在。
根据进一步的实施例，弯折的端部部分具有弯曲形，该弯曲形与推进器 在径向平面中的旋转方向相反。这提供了一种简单的方式来防止所谓的"产 生交织物的杂质"被弯曲的端部部分勾住，这些杂质诸如线、绳、头发等。
已经证实有利的是，端部部分的最大长度是叶片半径的1/5。端部部分 的这样的长度已经被证实能足够有效地消除不期望有的侧流。
有利的是，潜水式马达轴向地附连至推进器，即，潜水式马达在推进器 的毂的区域中位于该推进器的下游。潜水式马达的驱动轴和推进器的旋转轴
线平行于或位于同一轴线上。
根据本发明的进一步实施例，其中，推进器和潜水式马达被构造为使得， 在潜水式马达操作期间，沿从推进器到潜水式马达的方向产生流动。由此， 非常易于明显改善水平搅拌器的效率。改善效率的原因主要在于，根据本发 明的内容，在推进器的抽吸侧没有流动阻碍，特别是没有潜水式马达以及用 于保持该潜水式马达的框架。因此，可在每单元时间内抽吸较大量的液体， 且这些液体可以沿水平方向加速。
根据进一步的实施例，其中，设置沿相反方向绕同一旋转轴线旋转的两 个推进器来产生朝向潜水式马达的流动。 一个推进器顺时针旋转，另一个推 进器逆时针旋转，以使得在本发明的意义上，这两个推进器产生朝向潜水式
6马达的流动。所述"双推进器结构"使得可以特别高效和简单地消除螺旋形 或所谓的"交织流动"的形成。
根据本发明的进一步设置，提供了一种用于澄清废水的装置，该装置具 有沉积池，且在该沉积池中容纳有根据本发明的至少一个水平搅拌器。
现将基于附图利用示例性实施例详细描述本发明
图l是第一水平搅拌器的前视图2是按照图1的侧视图3是按照图1的俯视图4是按照图1的第一水平搅拌器的透视图5是第二水平搅拌器的前视图6是按照图5的侧视图7是按照图5的俯视图8是按照图5的第二水平搅拌器的透3见图9是第三水平搅拌器的前视图IO是按照图9的侧一见图11是按照图9的俯^L图12是按照图9的第三水平搅拌器的透视图13是第四水平搅拌器的前视图14是按照图13的侧视图15是按照图13的俯;见图16是按照图13的第四水平搅拌器的透视图；和
图17是按照图16的详细视图。
具体实施例方式
对于图1至4示出了第一水平搅拌器，潜水式马达l以轴向设置方式连 接至推进器2作为驱动器。推进器2具有从毂3径向延伸的两个叶片4。潜 水式马达1安装在台架5上，该台架可以经由柱状框架6上的(在这里未示 出的)竖直运动单元竖直地移动。适当的竖直运动单元的一种可能的实施例 例如在DE40 15 478 C1中描述，其内容在此并入。如图3所示，叶片4相对于径向平面R的第一翼型俯仰角al和由箭头 Pl指示并由潜水式马达1导致的推进器2的旋转方向被选择为使得由第二 箭头P2示出的水平主流动方向通过推进器2沿潜水式马达1的方向产生。 由图l至4清晰地可见，在推进器2的抽吸侧上没有流动阻碍，从而以此方 式，液体可以沿按照第二箭头P2的水平方向高效地加速。
图5至8示出了第二水平搅拌器，叶片4的径向外端部部分7沿与由第 二箭头P2指示的主流动方向相反的方向弯折。前述水平主流动方向P2大体 平行于推进器2的也是水平延伸的旋转轴线延伸。如图6所示，弯折角卩在 此相对于径向平面R以约55。的角度定位。但是，弯折角卩还可以更大或更 小，并优选地在30至卯°的范围内。在图5中特别示出地，端部部分7具 有的长度与最大值为叶片4半径的五分之一相对应。在所示的示例性实施例 中，端部部分7仅延伸有叶片4的径向长度的十分之一。
此外，端部部分7具有弯曲部，该弯曲部与由箭头P1指示的转子2的 旋转方向相反。所示的弯曲部消除了对产生交织物的杂质的捕获。
图9至12示出了第三水平搅拌器，在该搅拌器上，如第二水平搅拌器 那样形成有推进器2。从而，推进器2具有弯折端部部分7。对于第三水平 搅拌器，沿经过推进器2旋转轴线的轴向平面延伸的板状导流元件8设置在 在推进器2的下游。如示例性实施例所示，导流元件8附连至柱状框架6。 自然地，还可以将导流元件8固定到潜水式马达1或固定到台架5。导流元 件8从潜水式马达1沿径向方向延伸到第一半径Rl,该半径R1大于或等于 推进器2的第二半径R2。第一半径R1可优选地为第二半径R2的1.0至1.3 倍。
特别地如图IO所示，前缘9相对于径向平面R倾斜地定位。倾斜角y 径向地敞开到外部，并优选地为5至25。。代替直且倾斜地前缘9，还可以 设置弯曲的前缘9，其曲面朝向主流动方向P2。
代替潜水式马达l,还可设置驱动单元，除了潜水式马达l之外其还包 括齿轮单元。
图13至17示出了第四水平搅拌器。就此而论，推进器2的叶片4由复 合材料制造，在该复合材料中，纤维包含在塑料基体中。叶片4的弹性通过 复合材料中的纤维的适当选择、组合和布置而设定，以使得特别地，外部部 分A通过液体的压力而弹性地变形。当使用适当的材料设计时，发生弹性变形，以使得随着液体压力增加与贯穿旋转轴线的垂直径向平面R相比，外部 部分A的翼型俯仰角增加。如图17所示，特别地，随着液体压力或速度增 加，叶片4的外部部分A扭转。第一俯仰角al表明叶片在低速时的形状。 第二俯仰角a2表明叶片在中速时的形状。且第三俯仰角a3表明叶片在高速 时的形状。随着速度或液体压力增加，相对于径向平面R，叶片4的俯仰角 增力口。
为了取决于液体压力的在叶片上的作用来设定叶片4的期望弹性变形， 不同纤维 一 一 例如碳纤维和/或芳族聚酰胺纤维和/或高拉伸聚乙烯纤维一 一 可彼此组合。此外，期望的弹性特性可被纤维层的数量和方向以及被翼型的 厚度影响。
根据特別有利的实施例，其中，整个推进器具有的重量与被其体积取代 的水量或废水量相对应，即，推进器非常沉重以使得当其浸没在废水中时无 法升浮。为此，复合材料可设置有例如由铅制成的金属颗粒或金属嵌入物。
附图标记说明 1潜水式马达 2推进器 3毂 4叶片 s 厶恕
D口木
6框架 7端部部分 8导流元件 9前缘
R 径向平面
Rl 第一半径
R2 第二半径
A 外部部分
Pl 推进器的旋转方向
P2 轴向主流动方向al 第一俯仰角
a2 第二俯仰角
a3 第三俯仰角
(3 弯折角
Y 前缘的倾斜角
权利要求
1、一种用于在沉积池中产生流动的水平搅拌器，其中，具有多个叶片(4)的推进器(2)连接至潜水式马达(1)，该马达轴向地放置至该推进器，其特征在于，沿至少一个轴向平面延伸的板状导流元件(8)设置在推进器(2)的下游。
2、 如权利要求1所述的水平搅拌器，其中，导流元件(8)由片状金属 或纤维增强塑料制成。
3、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，导流元件(8) 沿竖直平面和/或水平平面延伸。
4、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，导流元件(8) 附连至保持潜水式马达(1)的框架(6)。
5、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，导流元件(8) 附连至潜水式马达(1 )或附连至包括潜水式马达(1)的驱动单元。
6、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，潜水式马达(l) 或驱动单元固定至设置在框架(6)上的竖直运动单元(5)。
7、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，通过增加径向 距离，导流元件(8)的前缘(9)具有朝向主流动方向(P2)的倾斜部(B) 或弯曲部。
8、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，由可弹性变形 材料制成的叶片(4)的弹性变形被设定为使得，至少在径向外部分(A)的 区域中，它们的翼型俯仰角(al， a2， a3)以特定方式随旋转速度的增加而 增力口。
9、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，叶片(4)由用 纤维增强的复合材料制成。
10、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，复合材料的基 体由塑料制成。
11、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，复合材料包含 碳纤维和/或芳香聚酰胺纤维和/或高拉伸聚乙烯纤维作为纤维。
12、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，叶片(4)的弹性变形通过纤维的选择、数量和布置而设定。
13、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，弹性变形由翼 型的厚度设定。
14、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，推进器(2) 具有从0.9至1.1g/cn^的密度范围。
15、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，叶片(4)的 径向外端部部分(7)沿与由推进器产生的轴向主流动方向(P2)相反的方 向弯曲。
16、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，弯曲的端部部 分(7)具有弯曲部，该弯曲部与推进器(2)在径向平面(R)中的旋转方 向(Pl )相反。
17、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，端部部分(7) 的最大长度是叶片(4)的半径(R2)的1/5。
18、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，潜水式马达(1 ) 轴向地附连至推进器(2)。
19、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，推进器(2) 和潜水式马达(1)被构造使得，在潜水式马达(1)操作期间，沿从推进器(2)到潜水式马达(1)的方向产生流动(P2)。
20、 如前述权利要求中的一项所述的水平搅拌器，其中，沿相反方向绕 同一旋转轴线旋转的两个推进器(2)被设置为产生朝向潜水式马达(1 )的 流动(P2)。
21、 一种用于澄清废水的装置，该装置具有沉积池，且在该沉积池中容 纳有如前述权利要求中的一项所述的至少一个水平搅拌器。
全文摘要
本发明涉及一种用于在沉积池中产生流动的水平搅拌器，其中，具有多个叶片(4)的推进器(2)连接至潜水式马达(1)，该马达轴向地放置至该推进器。为了增加水平搅拌器的效率，根据本发明，沿至少一个轴向平面延伸的板状导流元件(8)设置在推进器(2)的下游。
文档编号B01F7/00GK101616729SQ200880005450
公开日2009年12月30日 申请日期2008年2月14日 优先权日2007年2月19日
发明者马库斯·霍夫肯 申请人:英文特环境及工艺股份公司