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Title:
DEVICE FOR DECANTING A SUPERNATANT RECEIVED IN A CLARIFIER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/160030
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for decanting a supernatant received in a clarifier (1), comprising: a decanter (2) which is pivotally attached to a clarifier (1) and which comprises a decanter head (5) that has a water inlet opening (6); a pivoting device (7) which is connected to the decanter (2) via an actuator (8) with an adjustable length for raising or lowering the water inlet opening (6) relative to a floor (B) of the clarifier (1); a first measuring device (9) for measuring a fill level (H1) of the wastewater (Ab) received in the clarifier (1); a device for determining a length (L) of the actuator (8); an evaluating device with which a distance (H2) from the water inlet opening (6) of the decanter (2) to the floor (B) of the clarifier (1) can be determined from the length (L) of the actuator (8); and a controller (S) for controlling the pivoting device (7) such that a water inlet opening (6) immersion depth (E), which results from the difference between the fill level (H1) and the distance (H2), is kept in a specified range.

Inventors:
HOEFKEN MARCUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/055835
Publication Date:
October 31, 2013
Filing Date:
March 20, 2013
Export Citation:
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Assignee:
INVENT UMWELT & VERFAHRENSTECH (DE)
International Classes:
B01D21/24; B01D21/34; C02F1/00
Domestic Patent References:
WO1995023638A11995-09-08
WO2008014856A12008-02-07
Foreign References:
EP0128122A11984-12-12
US4154678A1979-05-15
EP0979668A22000-02-16
DE102006036591A12008-02-07
Attorney, Agent or Firm:
GASSNER, Wolfgang et al. (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Dekantieren eines in einem Klärbecken (1) aufgenommenen Überstands, umfassend: einen an einem Klärbecken (1) schwenkbar angebrachten Dekan- ter (2) mit einem eine Wassereintrittsöffnung (6) aufweisenden Dekanterkopf (5) , eine über ein längenveränderbares Stellglied (8) mit dem De- kanter (2) verbundene Schwenkvorrichtung (7) zum Anheben und Absenken der Wassereintrittsöffnung (6) bezüglich eines Bodens (B) des Klärbeckens (1), gekennzeichnet durch eine erste Messeinrichtung (9) zur Messung einer Füllhöhe (Hl) des im Klärbecken (1) aufgenommenen Abwassers (Ab), eine Einrichtung zur Bestimmung einer Länge (L) des Stellglieds ( 8 ) , eine Auswerteeinrichtung mit der aus der Länge (L) des Stellglieds (8) ein Abstand (H2) der Wassereintrittsöffnung (6) des Dekanters (2) zum Boden (B) des Klärbeckens (1) bestimm¬ bar ist und eine Steuerung (S) zum Steuern der Schwenkvorrichtung (7) derart, dass eine sich aus der Differenz zwischen der Füllhö- he (Hl) und dem Abstand (H2) ergebende Eintauchtiefe (E) der Wassereintrittsöffnung (6) in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Stellglied (8) aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Seil, Gurt, Kette, und wobei die Schwenkvorrichtung eine Winde (7) zur Aufnahme eines solchen Stellglieds (8) umfasst.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Antrieb der Winde (7) ein Elektromotor (M) oder ein Hydraulikmotor vorgesehen ist. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Verwendung eines Gurts eine erste Breite der Winde (7) etwa einer zweiten Breite des Gurts entspricht, so dass der Gurt im Wesentlichen deckungsgleich auf der Winde (7) aufgenommen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zur Bestimmung der Länge (L) des Stellglieds (8) eine zweite Messeinrichtung (10) zur Messung eines Drehwinkels der Winde (7) umfasst.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung eine Regelstufe umfasst, mit der die Eintauchtiefe (E) regelbar ist. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (S) eine erste Schaltfunktion umfasst, mit der ein Betrieb der Schwenkvorrichtung (7) bei Erreichen einer vorgegebenen oberen Position des Dekanterkopfs (5) unterbrochen wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (S) eine zweite Schaltfunktion umfasst, mit der ein Betrieb der Schwenkvorrichtung (7) bei Erreichen ei- ner vorgegebenen unteren Position des Dekanterkopfs (5) unterbrochen wird.

Description:
Vorrichtung zum Dekantieren eines in einem Klärbecken aufgenommenen Überstands

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dekantieren eines in einem Klärbecken aufgenommenen Überstands nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der WO

2008/014856 bekannt.

Nach dem Stand der Technik ist es weiterhin allgemein bekannt, am Dekanterkopf einen hydrostatischen Sensor anzubringen. Der hydrostatische Sensor ist über ein Kabel mit einer außerhalb des Klärbeckens vorgesehenen Steuerung verbunden.

Mit der Steuerung wird ein Motor zum Antrieb der Seilwinde in Abhängigkeit der vom hydrostatischen Sensor gelieferten Signale so gesteuert, dass eine Eintauchtiefe einer am Dekanter ¬ kopf vorgesehenen Wassereintrittsöffnung in einem vorgegebe- nen Bereich gehalten wird.

In der Praxis kommt es mitunter vor, dass der hydrostatische Sensor ausfällt oder das zwischen dem hydrostatischen Sensor und der Steuerung vorgesehene Kabel beschädigt wird. Im Falle der Beschädigung des Kabels kann es überdies zu einer Beschä ¬ digung der Steuerung kommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Vorrich- tung zum Dekantieren eines in einem Klärbecken aufgenommenen Überstands angegeben werden, welche störunanfällig und robust ist. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll die Vorrich- tung mit einem vereinfachten Herstellungsaufwand herstellbar sein .

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 8.

Nach Maßgabe der Erfindung umfasst die gattungsgemäße Vor ¬ richtung zum Dekantieren eines in einem Klärbecken aufgenom- menen Überstands folgende Merkmale: eine erste Messeinrichtung zur Messung einer Füllhöhe des im Klärbecken aufgenommenen Abwassers, eine Einrichtung zur Bestimmung einer Länge des Stellglieds, eine Auswerteeinrichtung mit der aus der Länge des Stellglieds ein Abstand der Wassereintrittsöffnung des Dekanters zum Boden des Klärbeckens bestimmbar ist und eine Steuerung zum Steuern der Schwenkvorrichtung derart, dass eine sich aus der Differenz zwischen der Füllhöhe und dem Abstand ergebende Eintauchtiefe der Wassereintrittsöff ¬ nung in einem vorgegebenen Bereich gehalten wird.

In Abkehr vom Stand der Technik kann bei der vorgeschlagenen Vorrichtung auf das Vorsehen eines hydrostatischen Sensors am Dekanterkopf verzichtet werden. Infolgedessen kann eine da ¬ durch bedingte Stör- oder Reparaturanfälligkeit herkömmlicher Vorrichtungen vermieden werden. Die vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach aufgebaut, robust und störunanfällig . Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können sämtliche zur Ermittlung der Eintauchtiefe erforderlichen Pa- rameter mittels Messeinrichtungen erfasst werden, welche außerhalb des im Klärbecken aufgenommenen Abwassers angebracht sind. Es entfällt die Notwendigkeit einer unerwünschten Ver ¬ legung von Kabeln durch das im Klärbecken aufgenommene Abwas- ser. Die vorgeschlagene Vorrichtung zeichnet sich durch einen geringeren Herstellungs- und Montageaufwand aus.

Bei dem längenveränderbaren Stellglied kann es sich um ein hydraulisch verstellbares Rohr, ein beispielsweise mittels eines Spindelantriebs oder dgl . verstellbares Stellglied usw. handeln. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Stellglied aus der folgenden Gruppe ausgewählt: Seil, Gurt, Kette. In diesem Fall umfasst die Schwenkvorrichtung eine Winde zur Aufnahme eines solchen Stellglieds. Zum An- trieb der Winde kann ein Elektromotor oder ein Hydraulikmotor vorgesehen sein. Das vorgeschlagene Stellglied sowie die vor ¬ geschlagene Schwenkvorrichtung sind robust und störunanfällig und überdies relativ kostengünstig verfügbar. Insbesondere bei Verwendung eines Gurts kann eine erste Brei ¬ te der Winde etwa einer zweiten Breite des Gurts entsprechen, so dass der Gurt im Wesentlichen deckungsgleich auf der Winde aufgenommen ist. Die Verwendung eines Gurts und einer dazu korrespondierenden Winde ermöglicht ein reproduzierbares Auf- und Abwickeln. Damit kann die Eintauchtiefe der Wassereintrittsöffnung besonders genau gesteuert werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Einrichtung zur Bestimmung der Länge des Stellglieds eine zweite Messeinrich- tung zur Messung eines Drehwinkels der Winde. Eine solche Messeinrichtung ist herkömmlich verfügbar. Sie kann beispielsweise an einem Motor, einem ggf. dem Motor nachgeordne ¬ ten Getriebe oder an der Winde selbst vorgesehen sein. Die zweite Messeinrichtung umfasst beispielsweise eine Loch- oder Schlitzscheibe und einen optischen Detektor, mit dem im Falle einer Rotation der Loch- oder Schlitzscheibe aus der ermittelten Anzahl der Löcher oder Schlitze ein Drehwinkel be- stimmt werden kann. Andere geeignete Messeinrichtungen umfas ¬ sen beispielsweise eine Scheibe mit magnetischen Markierungen und einen dazu korrespondierenden Detektor oder dgl . Auch die Verwendung von Bewegungssensoren, beispielsweise Gyrosensoren oder dgl., ist denkbar.

Aus der Messung des Drehwinkels kann auf die jeweilige Länge des Stellglieds geschlossen werden. Der Drehwinkel und die sich daraus ergebende Länge des Stellglieds wiederum korres ¬ pondieren zum Abstand. Im Falle der Verwendung, beispielswei- se eines Gurts und einer Winde besteht zwischen dem Drehwin ¬ kel und der Länge des Stellglieds bzw. dem Abstand keine li ¬ neare Beziehung. In diesem Fall ist in der Auswerteeinrichtung eine entsprechende Korrekturfunktion hinterlegt, mit der aus dem gemessenen Drehwinkel auf den jeweiligen Abstand ge- schlössen werden kann. Eine solche Korrekturfunktion kann fest vorgegeben sein. Sie kann aber auch vor Ort durch Erfassung einer maximalen und einer minimalen Schwenkposition des Dekanters errechnet und in der Auswerteeinrichtung gespei ¬ chert werden. Damit ist es besonders einfach möglich, die Steuerung an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassen. - Die Auswerteeinrichtung kann eine Regelstufe umfassen, mit der die Eintauchtiefe regelbar ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Steuerung eine erste Schaltfunktion, mit der ein Betrieb der Schwenkvorrichtung bei Erreichen einer vorgegebenen oberen Position des De- kanterkopfs unterbrochen wird. Ferner kann die Steuerung eine zweite Schaltfunktion umfassen, mit der ein Betrieb der Schwenkvorrichtung bei Erreichen einer vorgegebenen unteren Position des Dekanterkopfs unterbrochen wird. Die Schaltfunktionen können beispielsweise programmierbar sein. Es können aber auch geeignete Schaltelemente zur Erfassung der oberen und der unteren Position des Dekanterkopfs vorgesehen sein. Mit den vorgeschlagenen Schaltfunktionen wird ein Schwenkbetrieb außerhalb eines vorgegebenen Schwenkbereichs des Dekan- ters sicher und zuverlässig vermieden. Das trägt weiter zur Störunanfälligkeit der Vorrichtung bei.

Nachfolgend wird eine Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrich ¬ tung,

Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A in

Fig. 1, Fig. 3 schematisch ein Blockschaltbild einer Steuerung,

Fig. 4 schematisch die Länge des Stellglieds über der Anzahl der Umdrehungen der Winde und Fig. 5 schematisch den Abstand über der Anzahl der Umdrehungen der Winde.

In den Fig. 1 und 2 ist in einem Klärbecken 1 ein Dekanter 2 mit seinem einen Ende schwenkbar an einem Schwenklager 3 ge- halten. Der Dekanter 2 weist ein sich vom Schwenklager 3 erstreckendes Rohr 4 und einen am zweiten Ende des Rohrs 4 sich senkrecht dazu erstreckenden Dekanterkopf 5 auf. Der Dekan ¬ terkopf 5 weist an seiner einem Boden B des Klärbeckens 1 zu- gewandten Unterseite eine schlitzförmige Wassereintrittsöff ¬ nung 6 auf. Mit dem Bezugszeichen 7 ist eine Winde bezeichnet, auf welcher ein mit dem Dekanterkopf 5 verbundenes Seil 8 aufgenommen ist. Mit dem Bezugszeichen L ist eine Länge des Stellglieds bzw. des Seils 8 bezeichnet. Die Länge L be ¬ schreibt den jeweiligen Abstand zwischen dem Dekanterkopf 5 und der Schwenkvorrichtung bzw. der Winde 7.

Mit dem Bezugszeichen 9 ist eine erste Messeinrichtung zur Messung der Füllhöhe Hl von im Klärbecken 1 aufgenommenem Abwasser Ab bezeichnet. Bei der ersten Messereinrichtung 9 kann es sich um eine Ultraschall- oder Radarmesseinrichtung handeln. Ein Abstand der Wassereintrittsöffnung 6 zum Boden B ist mit dem Bezugszeichen H2 bezeichnet. Aus der Differenz der Füllhöhe Hl und dem Abstand H2 ergibt sich die mit dem Bezugszeichen E bezeichnete Eintauchtiefe E der Wassereintrittsöffnung 6. Die Eintauchtiefe wird in der Praxis zweck ¬ mäßigerweise in einem Bereich von 30 bis 80 cm, vorzugsweise von 40 bis 70 cm, gehalten.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Blockschaltbild einer Steuerung S. Bei der Steuerung S kann es sich um eine herkömmliche Pro ¬ zessrechnersteuerung handeln. Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine zweite Messeinrichtung bezeichnet, mit der ein Drehwin- kel der Winde 7 erfasst und an die Steuerung S übermittelt wird. Mit der ersten Messeinrichtung 9 wird die Füllhöhe Hl gemessen und ein entsprechendes Signal ebenfalls an die Steu ¬ erung S übermittelt. Mittels der Steuerung S wird aus dem von der zweiten Messeinrichtung 10 gemessenen Drehwinkel der Abstand H2 ermittelt. Ferner wird mit der Steuerung S eine Differenz zwischen der Füllhöhe Hl und dem Abstand H2 berechnet. Eine daraus sich ergebende Eintauchtiefe E wird mit einem vorgegebenen Wert der Eintauchtiefe E verglichen. In Abhängigkeit des beim Ver ¬ gleich erzielten Ergebnisses wird der zum Antrieb der Winde 7 vorgesehene Motor M so angesteuert, dass die Eintauchtiefe E auf den vorgegebenen Wert der Eintauchtiefe E eingestellt wird .

Fig. 4 zeigt schematisch die abgewickelte Länge L des Seils 8 bzw. des Stellglieds über der Anzahl der Umdrehungen U der Winde 7. Mit abnehmender Anzahl der Umdrehungen U der Winde 7 nimmt deren Durchmesser wegen des darauf aufgewickelten Seils 8 zu. Die Länge L des Seils 8 nimmt pro Umdrehung U der Winde 7 mit zunehmender Anzahl der Umdrehungen U ab. Fig. 5 zeigt schematisch den Abstand H2 über der Länge L des Stellglieds 8. Der Abstand H2 und die Länge L des Stellglieds stehen über trigonometrische Zusammenhänge miteinander in Be ¬ ziehung . Unter Verwendung der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Funktionen kann aus dem jeweiligen Drehwinkel der Winde 7 auf den Ab ¬ stand H2 geschlossen werden. In den Fig. 4 und 5 ergibt sich der jeweilige Drehwinkel durch Multiplikation der Anzahl der Umdrehungen der Winde 7 mit 360°.

Bezugs zeichenliste

1 Klärbecken

2 Dekanter

3 Schwenklager

4 Rohr

5 Dekanterkopf

6 Wassereintrittsöffnung

7 Winde

8 Seil

9 erste Messeinrichtung

10 zweite Messeinrichtung

Ab Abwasser

B Boden

E Eintauchtiefe

Hl Füllhöhe

H2 Abstand

L Lange

M Motor

S Steuerung