АЭРАТОР Российский патент 1995 года по МПК C02F3/20 

Изобретение относится к техническим устройствам, созданным для улучшения среды обитания водных организмов в водоемах. Предназначается для повышения содержания растворенного в воде кислорода воздуха, а также может быть использовано и для транспортировки в нужную точку водоема удобрений, дезинфицирующих и лечебных средств. Применимо во всех типах рыбоводных хозяйств на прудах любого назначения, в рыборазводных инкубационных цехах, на артезианских скважинах, на озерах и реках для борьбы с заморными явлениями.

В настоящее время используются аэраторы кавитационного типа, выпускаемые заводами Микрыбхоза СССР (С16М-3Н, С16М1Н по ТУ 15-363-80, а также Ф17Н) [1] Они представляют собой механизмы, перемешивающие воздух с аэрируемой водой, воздействуя на нее лопастями и вспенивая ее. Устанавливаются в основном на проточных каналах.

Недостатками таких аэраторов является то, что насыщение воды кислородом воздуха происходит только в поверхностных слоях водоемов; относительно низкая эффективность обогащения воды кислородом при высоких затратах энергии. Они создают слабое перемещение воды в горизонтальном и в вертикальном направлениях, что в непроточной воде ограничивает зону аэрации и сохраняет температурную и газовую стратификацию, в связи с чем они и применяются на проточных каналах. Наличие индивидуального электропривода для каждого аэратора требует значительных затрат электроэнергии, большого количества точек электроснабжения, что сужает зону их применения и увеличивает опасность поражения электричеством на воде.

Для целей аэрации воды в крупных водохозяйственных водоемах (реки, крупные водохранилища и др.) известны аэраторы эжекционного типа серии "Циклон" [2] Аэраторы этого типа включают в себя сопло или группу сопел, конфузор, смеситель и диффузор со сбросной трубой. Вода, подаваемая из водоема насосом в сопло (или группу сопел), подсасывает воздух и мощной струей выбрасывает ее уже аэрированной в водоем.

Недостатками таких аэраторов является невозможность их использования в неглубоких водоемах, так как это вызывает взмучивание воды и размывает дно и донные отложения. В глубоких водоемах происходит аэрация только верхних слоев воды, что опять же обуславливает сохранение температурной и газовой стратификации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для аэрации воды [3] Устройство содержит трубу для подвода воды с коническим соплом, корпус с воздухозаборными окнами, смесительной камерой и диффузором и размещенным в корпусе дополнительным конфузором, как и в предложенном устройстве воздушный поток в известном устройстве разделяется на несколько струй, интенсифицируя процесс аэрирования.

Отличительными признаками от известного аэратора являются:
размещение конфузоров в корпусе, их соединение с корпусом (дополнительный конфузор закреплен на стенке корпуса посредством кронштейнов);
размещение воздухозаборных окон (воздухозаборные окна расположены в стенке корпуса по окружности и выполнены под углом к радиусу для закрутки всасываемого воздуха);
наличие отражателя-распределителя потока.

На фиг. 1 изображен комплект аэратора с частичным вырезом для показа внутреннего устройства; на фиг. 2 сечение корпуса через окна, подающие воздух внутрь аэратора; на фиг. 3 сечение через конфузор второго контура, кронштейны конфузора первого контура и сопло аэратора; на фиг. 4 схема, поясняющая работу аэратора.

Аэратор включает в себя корпус 1 с прорезанными в стенке окнами 2, сопло 3, фиксируемое контргайкой 4, патрубок 5, конфузор первого контура 6, поддерживаемый кронштейнами 7, конфузор второго контура 8, смеситель 9, выполненный как одно целое с диффузором 10, комплекс труб 11, отражатель-распределитель 12 с перегородками 13, прокладки 14, 15 и 16.

Окна 2 корпуса 1 равномерно расположены по его поверхности. Стенки окон выполнены тангенциальными, т.е. под углом к радиусу цилиндрического корпуса, обеспечивая тем самым закрутку потока поступающего воздуха. Конфузор первого контура 6 соединен с корпусом 1 и удерживается кронштейнами 7, имеющими скошенные плоскости в виде лопастей винта, как указано на фиг. 3, что также содействует закрутке воздуха, проходящего через окна, образуемые этими кронштейнами, к конфузору второго контура 8. Сопло 3 имеет коническую форму и служит для подачи в аэратор рабочего тела аэрируемой воды с заданной скоростью. Патрубок 5 служит для подключения аэратора к напорной водоподающей сети или к насосу, подающим аэрируемую воду. Прокладки 14, 15 и 16 служат для уплотнения соединений.

Аэрируемая вода под напором подводится к патрубку 5 аэратора и, попадая в сопло 3, выходит из него в виде струй с необходимой скоростью. Эта струя, проходя через конфузор первого контура 6, создает разрежение внутри корпуса 1, вызывающее всасывание воздуха через тангенциальные окна 2. Часть воздуха, закрученная внутри корпуса окнами 2, проходит через зазор между соплом 3 и конфузором первого контура 6, образуя с водой струю водовоздушной смеси, в которой начинается процесс растворения воздуха в воде. Эта водовоздушная струя также создает разрежение и в зазор между конфузорами первого и второго контуров 6 и 8 подсасывается дополнительное количество воздуха, образующее более богатую воздухом водовоздушную эмульсию, попадающую далее в смеситель 9. В смесителе воздух равномерно перемешивается с водой и растворяется в ней. Закрутка воздуха в корпусе благодаря стенкам окон 2 и скошенным кронштейнам 7 конфузора первого контура 6 содействует этому процессу. Пройдя смеситель 9, водовоздушная эмульсия попадает в диффузор 10, где скорость потока начинает уменьшаться и его кинетическая энергия переходит в потенциальную статического давления, которое возрастает. За счет повышения давления происходит сатурация воздуха в аэрируемую воду, на чем заканчивается процесс аэрации воды, проходящей через аэратор.

Далее аэрированная вода в виде водовоздушной эмульсии поступает по трубам 11 в отражатель-распределитель 12, устанавливаемый на заданной глубине. Аэрированная вода на этой глубине расходится, направляемая перегородками 13, горизонтальными потоками. Избыточный воздух мелкими пузырьками поднимается к поверхности воды, создавая слабые вертикальные токи, чем устраняет температурную и газовую стратификацию водоема, одновременно аэрируя толщу воды, как показано на фиг. 4.

Хозяйственное использование аэратора обеспечит значительное улучшение среды обитания водных организмов за счет насыщения воды кислородом воздуха до оптимальных величин во всей толщине водоема, устранение температурной и газовой стратификации, дает возможность подачи в нужные точки водоема растворов удобрений, дезинфицирующих и лечебных средств. Особенно эффективен при оборотном водоснабжении.

Все сказанное выше позволит значительно повысить плотности посадки выращиваемой рыбы или других водных организмов, тем самым увеличить выход товарной продукции, т.е. при сравнительно небольших затратах на одних и тех же эксплуатируемых площадях повысить их производительность, увеличить прибыль хозяйств при снижении себестоимости продукции.

Использование: для улучшения среды обитания водных организмов, повышения содержания растворенного в воде кислорода воздуха во всех типах рыбоводных хозяйств, на озерах и реках для борьбы с заморными явлениями. Особенно эффективно в системах оборотной воды, обедненной кислородом. Сущность: аэратор представляет собой двухконтурный струйный насос-эжектор, в котором вода, поступающая под напором в патрубок подается соплом к конфузору 1 контура, где подсасывается воздух в объеме, полностью растворяемом в подаваемой воде. Далее, пройдя в конфузор 2 контура, вода подсасывает дополнительное количество воздуха, образующего в смесителе водовоздушную эмульсию. При проходе через аэратор вода полностью насыщается кислородом воздуха до предела растворимости при данной температуре воды. Аэрированная вода с избытком воздуха в виде водовоздушной эмульсии поступает в толщу воды по трубам и через отражатель-распределитель. Улучшение растворимости засасываемого воздуха в воде содействует закрутка его при проходе через тангенциальные окна корпуса и наклонные кронштейны конфузора 1 контура. Дополнительный эффект аэрации толщи воды в водоеме достигается при барботажном подъеме избыточного воздуха водовоздушной эмульсии от уровня отражателя-распределителя до поверхности воды в водоеме. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. АЭРАТОР, содержащий корпус с воздухозабоными окнами, конфузор, смесительную камеру, диффузор, размещенный в корпусе дополнительный конфузор и патрубок для подвода аэрируемой воды, отличающийся тем, что дополнительный конфузор закреплен на стенке корпуса посредством кронштейнов, а воздухозаборные окна расположены в стенке корпуса по окружности и выполнены под углом к радиусу для закрутки всасываемого воздуха. 2. Аэратор по п.1, отличающийся тем, что кронштейны установлены в том же направлении, что и окна корпуса. 3. Аэратор по п.1, отличающийся тем, что он выполнен на конце с отражателем-распределителем потока с направляющими перегородками.