УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ГАЗА В ЖИДКОСТЬ Российский патент 1999 года по МПК B01F3/04 C02F3/20 

Настоящее изобретение относится к устройству для ввода газа в жидкость в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.

Устройства такого типа преимущественно используют для ввода воздуха в сточные воды при их очистке для возможности осуществления аэробного процесса разложения отходов, присутствующих в сточных водах. Поскольку газ всегда легче жидкости, то его необходимо вводить в жидкость в направлении от дна резервуара или бассейна. Ввод необходимо осуществлять по возможно большей площади для того, чтобы пузырьки газа не проходили через жидкость нерастворившимися и не выходили на поверхность. В этом случае невозможно было бы достичь необходимого насыщения жидкости.

Известное из Европейского патента 0345207 B1 устройство для ввода газа в жидкость содержит один или несколько газоподающих распределителей, от которых ответвляется большое количество впускных элементов для того, чтобы распределять подводимый газ на большой площади. В известном устройстве для ввода газа в жидкость впускной элемент привинчивают к газоподающему распределителю с помощью крепежных штуцеров. Таким образом, для каждой стороны требуются специальные впускные элементы. Из-за большого количества привинчиваемых впускных элементов монтаж является трудоемким.

Прежде всего при использовании длинных впускных элементов на них могут возникать значительные нагрузки вследствие механических движений сточных вод при перемешивании, которые легко могут привести к механическим повреждениям.

Далее, из патента Германии 3636882 C1 известно устройство для ввода газа в жидкость, в котором на газоподающем распределителе закреплен цельновыполненный впускной элемент с отходящими от центрального корпуса несущими элементами. Крепеж осуществляется посредством зажимных элементов, которые охватывают вместе центральный корпус и боковые, имеющие форму желоба приемные элементы, прикрепленные к газоподающему устройству. Каждый несущий корпус окружен перфорированной выполненной в виде шланга мембраной, которая закреплена с помощью хомутов для рукава на обоих концах мембраны на несущем корпусе. При этом внутренние хомуты для рукава представляют собой одновременно зажимные элементы для крепления центрального корпуса к выполненному в виде желоба приемному элементу газоподающего распределителя. Центральный корпус соединен отверстием с газоподающим распределителем с возможностью прохождения потока и закрыт снаружи куполообразной насадкой, расположенной приблизительно посередине несущего корпуса. Отверстия для газа проходят из внутреннего пространства, расположенного между куполообразной насадкой, в область мембраны.

Чтобы достичь по возможности более равномерного распределения газа при его поступлении в жидкость также и через внешнюю область мембраны на несущем корпусе, внутреннее пространство впускного элемента должно максимально возможно выступать наружу. Однако вследствие большого объема газа во впускном элементе это приводит к нежелательному повышению выталкивающей силы.

Целью изобретения является разработка устройства для ввода газа в жидкость описанного в ограничительной части пункта 1 типа, которое позволяет осуществлять равномерное по длине мембраны поступление газа в газируемую жидкость при малой выталкивающей силе, действующей на впускной элемент, и при этом обеспечивается упрощение общего монтажа устройства для ввода газа в жидкость и менее нагруженное и тем самым более надежное крепление впускного элемента к газоподающему распределителю.

Эта задача в отношении устройства для ввода газа в жидкость в соответствии с ограничительной частью п. 1 решается с помощью приведенных в отличительной части признаков.

Благодаря предложенному в изобретении устройству достигается равномерное распределение поступающего газа по длине мембраны через отверстия для прохождения газа, которые представляют собой выполненные в виде продольных канавок газоподводящие каналы. Компоновка центрального канала и двух ответвляющихся от него каналов ограничивает объем газа во впускном элементе и за счет этого снижает выталкивающую силу. При закреплении впускного элемента на газоподающем распределителе оба подводящих газовых канала каждого впускного элемента автоматически подключаются к центральному каналу через отверстие в соединительной части газоподающего распределителя с возможностью прохождения потока.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения толщина стенок несущего корпуса уменьшается в направлении от центрального корпуса к свободным концам. Так как нагружение несущего корпуса изгибающим моментом вследствие механических движений жидкости, обусловленных работой мешалки, уменьшается при увеличении расстояния от газоподающего распределителя, то благодаря этому факту достигается экономия материала без увеличения опасности повреждения несущего корпуса.

На несущих корпусах в области центрального корпуса предпочтительно предусмотреть выходные отверстия, которые в рабочем положении расположены в верхней части. Через эти выходные отверстия жидкость, поступающая в направлении от свободных открытых концов, может протекать через внутреннее пространство несущего корпуса и снова вытекать. При этом исключено возможное в противном случае отложение неокисленного ила во внутреннем пространстве и происходящее вследствие этого образование ядовитых веществ.

Впускной элемент целесообразно закреплять на газоподающем распределителе болтом, который проходит по оси центрального канала и имеет контргайку, которая прижимает стенку газоподающего распределителя к фланцу центрального корпуса. Контргайка выполнена в виде узкой перемычки, ширина которой меньше, а длина больше, чем отверстие в газоподающем распределителе. Такой способ крепления позволяет осуществлять быстрый и простой монтаж впускного элемента на газоподающем распределителе, так как контргайка фиксируется автоматически.

При практическом осуществлении контргайка имеет центрирующий буртик, входящий в отверстие газоподающего распределителя. Этот центрирующий буртик может иметь коническую форму. С помощью центрирующего выступа впускной элемент при монтаже с помощью болта ориентируется таким образом, что центральный канал в центральном корпусе располагается точно на одной прямой с отверстием в газоподающем распределителе, образуя соединение для прохождения потока.

Особенно надежное, предохраняющее от саморазвинчивания крепление обеспечивается в том случае, когда контргайка снабжена зубцами, которые вдавливаются в материал газоподающего распределителя при затягивании болта.

Далее, между газоподающим распределителем и фланцем центрального корпуса может быть установлено уплотнение, предпочтительно в виде резинового кольца круглого сечения, а между головкой болта и внешней поверхностью впускного элемента может быть установлена уплотнительная шайба. Эти уплотнения препятствуют нежелательному выходу газа в зоне головки болта и фланца.

Фланец, выполненный на центральном корпусе, может иметь боковые центрирующие элементы. Это позволяет правильно позиционировать центральный корпус уже при его насаживании.

Еще одной возможностью принудительного центрирования впускного элемента на газоподающем распределителе является использование выступа с двумя аксиальными шлицами на впускном элементе. При вхождении контргайки в шлицы этот выступ может одновременно образовывать предохранение от саморазвинчивания контргайки.

В предпочтительном варианте выступ имеет скошенную форму. Благодаря этому облегчается монтаж при насаживании впускного элемента с перекосом на газоподающий распределитель с целью введения надетой на болт контргайки в отверстие газоподающего распределителя.

Другие модификации и предпочтительные варианты выполнения изобретения приведены в пунктах формулы изобретения, последующем описании и на чертежах, на которых представлены примеры выполнения изобретения. В частности, на чертежах изображено:
на фиг. 1 - продольное сечение впускного элемента, закрепленного на газоподающем распределителе;
на фиг. 2 - вид контргайки из плоскости AB по фиг. 1;
на фиг. 3 - поперечное сечение впускного элемента по линии CD;
на фиг. 4 - аналогичное фиг. 1 продольное сечение фланца крепления согласно альтернативному примеру выполнения;
на фиг. 5 - аналогичное фиг. 1 продольное сечение газоподающего распределителя, имеющего в поперечном сечении форму круга;
на фиг. 6 - поперечное сечение газоподающего распределителя, на который насаживается впускной элемент с выступом; и
на фиг. 7 - закрепленный на газоподающем распределителе впускной элемент с выступом.

Изображенное на фиг. 1 устройство для ввода газа в жидкость включает газоподающий распределитель 10, на котором закреплен впускной элемент 12. Впускной элемент 12 в свою очередь включает центральный корпус 24 с двумя боковыми несущими корпусами 46 и 48. Впускной элемент 12 с помощью расположенного в области центрального корпуса 24 фланца, имеющего боковые центрирующие элементы 42, соединен с газоподающим распределителем 10. Крепление осуществляется посредством болта 30 и контргайки 32, перекрывающей отверстие 34 газоподающего распределителя.

Газ от полого газоподающего распределителя 10 через отверстие 34 в газоподающем распределителе 10, через центральный канал 26 в центральном корпусе 24 подается к ответвляющимся каналам 28, которые также расположены в центральном корпусе. Ответвляющиеся каналы 28 переходят в имеющие форму продольных канавок газоподводящие каналы 16 несущих корпусов 46 и 48. Несущие корпуса 46 и 48 окружены перфорированными мембранами 14, которые полностью перекрывают газоподводящие каналы 16 и которые аксиально закреплены возле газоподводящих каналов 16 с помощью хомутов 40.

Для возможности перетекания газа из внутренней области газоподающего распределителя 10 в центральный канал 26 впускного элемента 12 контргайка 32 выполнена в виде плоской перемычки, ширина которой меньше, а длина больше диаметра центрального канала 26 и отверстия 34. За счет этого контргайка 32, с одной стороны, обеспечивает соответствующее крепление посредством выступающих в продольном направлении лапок, однако при этом по бокам узкой перемычки остаются щели, через которые газ может перетекать в центральный канал. Чтобы избежать нежелательной утечки газа в области болта 30, соотв. проникновения сточных вод в газоподводящие каналы, в зоне выполненного на центральном корпусе 24 фланца расположено уплотнение в виде резинового кольца 38 круглого сечения, а между головкой болта 36 и внешней поверхностью впускного элемента 12 предусмотрена уплотнительная шайба 36.

В то время как, центрирующие элементы 42 обеспечивают центрирование газоподающего распределителя 10 по отношению к фланцу центрального корпуса 24, центрирующий буртик 44 на контргайке 32 обеспечивает центрирование этой контргайки 32 по отношению к отверстию 34 в газоподающем распределителе 10. Центрирующий буртик 44 может быть выполнен коническим, так что одновременно обеспечивается предохранение от саморазвинчивания, когда контргайка 32 аксиально входит в отверстие 34 и заклинивается в нем. Альтернативно или дополнительно к этому выступающие лапки контргайки могут быть также выполнены в виде зубцов, которые вдавливаются во внешнюю поверхность газоподающего распределителя 10.

Чтобы воспрепятствовать всплыванию устройства для ввода газа в жидкость под действием выталкивающей силы, внутреннее пространство 18 несущих корпусов 46 и 48 впускного элемента 12 на свободных концах 20 сообщается со сточной водой. Сточная вода, таким образом, может проникать в это пространство.

Было установлено, что в известных устройствах для ввода газа в жидкость застаивающаяся во внутреннем пространстве 18 сточная вода в противоположность к остальным перемешиваемым сточным водам недостаточно снабжается кислородом. Вследствие этого в данной зоне может происходить образование неокисленных заиливающих продуктов. Этот неокисленный ил содержит ядовитые вещества, которые препятствуют размножению полезных бактерий, необходимых для разложения вредных веществ, содержащихся в сточных водах. Кроме того, из застаивающейся во внутреннем пространстве 18 сточной воды, которую в основном можно рассматривать как находящуюся в стационарном состоянии, в окружающее пространство всегда выделяется определенное количество ядовитых веществ, присутствующих в неокисленном иле, и тем самым значительно снижается эффективность очистного сооружения.

Чтобы избежать этих неблагоприятных влияний, впускной элемент 12 имеет выходные отверстия 22, которые в рабочем положении расположены сверху. Через эти выходные отверстия сточные воды, поступая со стороны свободные концов, могут протекать через внутреннее пространство 18 и вновь выходить через выходные отверстия 22. Протекание жидкости обусловлено тем, что выходящие из перфорированных мембран газы вызывают поступательное движение сточных вод, в которое вовлечены также прилегающие участки, и увлекает с собой через выходные отверстия 22 находящиеся во внутреннем пространстве 18 сточные воды.

Наличие выходных отверстий 22 обусловливает также протекание потока через внутреннее пространство 18, и тем самым эффективно препятствует образованию неокисленного ила.

На фиг. 3 изображено поперечное сечение впускного элемента 12 по линии CD по фиг. 1.

Монтаж впускного элемента 12 на газоподающем распределителе 10 осуществляется следующим образом: сначала выполняют отверстия в газоснабжающем распределителе, а затем впускной элемент 12 с навинченной на внешнем конце болта 30 контргайкой 32 под углом насаживают на газоподающий распределитель 10 таким образом, чтобы контргайка 32 могла наклонно входить в отверстие 34. После этого болт 30 поднимают, так что контргайка 32 своим центрирующим буртиком 44 входит в отверстие 34 и заклинивается в нем. В заключение затягивают болт 30. При замене впускного элемента 12 остающаяся в отверстии 34 контргайка 32 может быть использована снова, так как после ослабления болта 30 она остается зажатой в отверстии 34.

На фиг. 4 показан другой вариант представленного на фиг. 1 чертежа продольного сечения. В этом случае центральный корпус 24 снабжен центрирующим кольцом, которое входит в отверстие 34 и обеспечивает дополнительное центрирование. Контргайка 32 имеет Г-образно загнутые концы, которые прилегают к внешней поверхности газоподающего распределителя. В альтернативном варианте, изображенном на фиг. 5, вместо газоподающего распределителя 10 с прямоугольным поперечным сечением используют распределитель с круглым сечением.

На фиг. 6 представлен предпочтительный вариант выполнения изобретения. На этом чертеже изображено поперечное сечение газоподающего распределителя 10, на который насаживают впускной элемент 12 с выступом 50, а на фиг. 7 изображен впускной элемент 12 с выступом 50, закрепленный на газоподающем распределителе 10.

Выступ 50 имеет скошенную форму, чтобы облегчить насадку впускного элемента 12 с предварительно смонтированными на нем болтом 30 и контргайкой 32. Благодаря изображенному на чертеже наклону впускного элемента 12 по отношению к газоподающему распределителю 10 при введении выступа 50 с контргайкой 32 в отверстие 34 контргайка 32 несмотря на ее больший диаметр по сравнению с отверстием 34 проходит через него и при окончательной выверке впускного элемента 12 по отношению к газоподающему распределителю 10 может перекрывать отверстие 34. Благодаря такой скошенной форме выступа 50 обеспечивается то, что выступ 50 даже в наклонном положении впускного элемента 12 можно вставить в отверстие 34.

Изобретение предназначено для ввода газа в жидкость, в частности в сточные воды при их очистке. Устройство для ввода газа в жидкость содержит газоподающий распределитель и цельновыполненную конструкцию, состоящую из центрального корпуса и несущих корпусов, на которых расположены перфорированные трубчатые мембраны, через перфорацию которых выходят газы в жидкость. Газоподающий распределитель через отверстие в центральном корпусе сообщен с выполненным в центральном корпусе каналом, от которого отходят имеющие форму канавки продольные каналы, расположенные под мембраной. Предложенное устройство обеспечивает равномерное по длине мембраны поступление газа в жидкость и упрощение общего монтажа устройства. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для ввода газа в жидкость, в частности в обрабатываемые сточные воды, включающее по меньшей мере один газоподающий распределитель, множество несущих корпусов, которые соответственно открыты со стороны своих свободных концов, охватывающую соответственно каждый несущий корпус перфорированную выполненную в виде шланга мембрану, причем каждый несущий корпус имеет по меньшей мере одно оканчивающееся в области мембраны отверстие для прохождения газа, причем несущие корпуса отходят от подключенного к газоподающему распределителю центрального корпуса, который закреплен на газоподающем распределителе и сообщается с ним через отверстие с возможностью прохождения потока, причем центральный корпус выполнен как единое целое с несущими корпусами в виде впускного элемента, отличающееся тем, что отверстие для прохождения газа в каждом несущем корпусе выполнено в виде продольного имеющего форму канавки газоподводящего канала, что в центральном корпусе расположены центральный канал и два ответвляющихся от него канала, оканчивающихся в продольных имеющих форму канавки газоподводящих каналах, газоподающий распределитель через отверстие сообщается с центральным каналом с возможностью прохождения потока. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина стенок несущих корпусов уменьшается по направлению от центрального корпуса к свободным концам. 3. Устройство по любому из п.1 или 2, отличающееся тем, что несущие корпуса в области центрального корпуса снабжены выходными отверстиями, которые в рабочем положении расположены в верхней области. 4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что впускной элемент закреплен на газоподающем распределителе с помощью болта, который проходит аксиально центральному каналу и имеет контргайку, прижимающую стенку газоподающего распределителя к фланцу центрального корпуса, причем контргайка выполнена в виде узкой перемычки, ширина которой меньше, а длина больше, чем отверстие в газоподающем распределителе. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что контргайка имеет центрирующий буртик, входящий в отверстие газоподающего распределителя. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что центрирующий буртик имеет коническую форму. 7. Устройство по любому из п.5 или 6, отличающееся тем, что контргайка снабжена зубцами. 8. Устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что между газоподающим распределителем и фланцем центрального корпуса расположено уплотнение, преимущественно в виде кольца круглого сечения, между головкой болта и внешней поверхностью впускного элемента расположена уплотнительная шайба. 9. Устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что на фланце центрального корпуса предусмотрены боковые центрирующие элементы. 10. Устройство по любому из пп.1 - 9, отличающееся тем, что впускной элемент снабжен выступом с двумя аксиальными шлицами, который служит как для центрирования впускного элемента на газоподающем распределителе, так и для предохранения от саморазвинчивания контргайки за счет зацепления контргайки со шлицами. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что выступ имеет скошенную форму.

Приоритет по пунктам:
13.12.93 - по пп.1 - 9;
05.10.94 - по пп.10 и 11.