АЭРАТОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК C02F3/22 

Изобретение относится к конструктивным элементам установок биологической очистки канализационных стоков (УБО), в частности аэраторам УБО для биологической очистки бытовых канализационных стоков отдельно стоящих домов и коттеджей.

Аэраторы являются конструктивными элементами УБО и предназначены для насыщения обрабатываемой жидкости кислородом. Обычно они содержат выполненный из антикоррозионного материала корпус в виде перфорированной каркасной трубы и расположенную наружной поверхности корпуса трубчатую оболочку из мелкопористого материала, см., например, SU №1174385, М. кл. С02F 3/02, 1984 г.; RU №2220112, М. кл. С02F 3/02, 2003 г.; RU №39328, С02F 3/06, 2004 г.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип изобретения, является аэратор, содержащий распределитель в виде перфорированного трубчатого корпуса с диспергирующим покрытием, закрепленный на несущем каркасе, см. RU №54585, МПК C02F 3/06, 2006 г.

Общим недостатком указанных аналогов, в том числе и прототипа, является отсутствие каких-либо приспособлений для увеличения времени контакта пузырьков воздуха с аэрируемой жидкостью, вследствие этого время контакта непродолжительно и определяется глубиной слоя жидкости.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание конструкции аэратора, обеспечивающего повышение времени контакта с аэрируемой жидкостью и повышение за счет этого эффективности аэрации. В варианте изобретения также решается задача по использованию энергии сжатого аэрационного воздуха для перемешивания обрабатываемой жидкости.

Решение указанной задачи обеспечено тем, что аэратор, содержащий распределитель, в виде перфорированного трубчатого корпуса с диспергирующим покрытием, закрепленный на несущем каркасе, согласно изобретению несущий каркас выполнен в виде полой штанги с каналом для подачи воздуха, подключенного к распределителю, при этом полая штанга снабжена соосной винтовой лопастью с отогнутой вниз отбортовкой.

Решение указанной задачи обеспечено также тем, что аэратор, содержащий распределитель воздуха, закрепленный на несущем каркасе, согласно изобретению несущий каркас выполнен в виде полой штанги с каналом для подачи воздуха, подключенного к подвижному распределителю, выполненному с возможностью вращения, при этом распределитель снабжен воздушными соплами и соосной винтовой лопастью.

В предпочтительных вариантах выполнения (обоих вариантов изобретения), лопасть может быть снабжена отогнутой вниз отбортовкой (во втором варианте); на нижней поверхности лопасти могут быть выполнены радиальные выступы, высота которых составляет 0,5-0,9 высоты отбортовки; шаг винтовой лопасти составляет 9-40 диаметра штанги; высота борта составляет 0,25-0,6 шага винтовой лопасти; шаг винтовой лопасти может быть выполнен регулярно уменьшающимся в направлении сверху вниз к распределителю; полая штанга и винтовая лопасть могут быть выполнены из полимерного материала; в качестве полимерного материала может быть использован полиэтилен, или винипласт, или другие подобные материалы.

Такое выполнение аэратора обеспечивает повышение эффективности насыщения кислородом обрабатываемой жидкости.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где:

На фиг.1, 2 - показана аксонометрия общего вида с продольным разрезом двух вариантов выполнения аэратора; на фиг.3 - вариант выполнения распределителя, показанного на фиг.1; на фиг.4 - вид А на фиг.3; на фиг.5 - вид Г на фиг.2; на фиг.6 - вид снизу на винтовую лопасть; на фиг.7 - сечение Б-Б фиг.6; на фиг.8 - вариант выполнения винтовой лопасти.

Аэратор содержит распределитель 1 выполненный в виде перфорированного трубчатого корпуса 2 с диспергирующим покрытием 3. Распределитель 1, закреплен на полой штанге 4 с каналом для подачи воздуха 5 и подключен к этом у каналу. Полая штанга 4 снабжена соосной винтовой лопастью 6 с отбортовкой 7, направленной вниз и расположенной по периметру лопасти 6. На нижней поверхности лопасти 6 выполнены радиальные выступы 8, высота которых составляет 0,5-0,9 высоты отбортовки 7, т.к. высота этих выступов, с одной стороны, не должна превышать высоту борта отбортовки, а с другой - не должна быть слишком малой для обеспечения эффективного перетекания воздуха по поверхности винтовой лопасти. Шаг винтовой лопасти составляет 9-40 диаметра штанги, т.к. при меньших или больших значениях этого параметра наклон винтовой лопасти или чрезмерно мал или чрезмерно велик, что снижает эффективность работы.

В первом варианте выполнения распределитель 1 жестко связан с винтовой лопастью 6, которая может быть выполнена отдельной от штанги 4 и затем закреплена на ней, или выполнена заодно со штангой 4. Штанга 4 представляет собой отрезок трубы подходящей длины и диаметра, выполненной из полимерного материала. Лопасть 6 также выполнена преимущественно из полимерного материала. В качестве полимерного материала могут быть использованы полиэтилен, или винипласт, или другие подобные материалы. Высота борта отбортовки составляет 0,25-0,6 шага винтовой лопасти, т.к. при меньшем или большем значении этого параметра высота борта или чрезмерно мала, или слишком велика, что в первом случае приводит к незначительной удерживающей способности, а во втором - к напрасному перерасходу материала. Для увеличения времени контакта шаг винтовой лопасти 6 может быть выполнен регулярно уменьшающимся в направлении сверху вниз к распределителю, как показано на фиг.8.

Во втором варианте изобретения распределитель 1 выполнен поворотным и подвижно закреплен на полой штанге 4. В этом варианте распределитель 1 жестко соединен с винтовой лопастью 6 с образованием сборной конструкции, установленной с возможностью вращения, на полой штанге 4. Винтовая лопасть 6 может представлять собой отдельную деталь (см. фиг.2), закрепленную на поворотной штанге (трубе) 9, а также может быть выполнена заодно со штангой 9. Для обеспечения вращения и необходимого уплотнения в кольцевом канале между штагами 4 и 9 установлены центраторы 10, одновременно являющиеся уплотнениями. В этом варианте выполнения распределитель 1 выполнен, например, в виде трубы 11, в которой установлены два ряда сопел 12. Ряды сопел 12 расположены на противоположных концевых участках трубы 11, при этом оба ряда расположены оппозитно в плоскости, перпендикулярной к оси штанги 4. В остальном этот вариант выполнения аналогичен первому варианту. Это касается шага винтовой лопасти, высоты отбортовки, материала и т.д.

Работа предложенных вариантов устройства осуществляется следующим образом.

В процессе аэрации воздух подается под давлением в аэратор, и после выхода воздушных пузырьков из отверстий распределителя они при подъеме вверх поступают под днище винтового желоба, образованного винтовой лопастью 6, отбортовкой 7 и боковой поверхностью штанги 4, где дробятся на более мелкие пузырьки, вследствие взаимодействия с поверхностью лопасти и выступами 8, что увеличивает время контакта и улучшает массообмен между воздухом и жидкостью. При движении под днищем винтового желоба, вследствие инерционных сил в криволинейно движущемся газожидкостном потоке возникают вторичные течения, интенсифицирующие перемешивание с подводом воздушных пузырьков каждый раз к новым порциям жидкости, при этом значительно увеличивается путь и время взаимодействия воздушных пузырьков с жидкостью, что в результате значительно улучшает процесс массообмена.

Работа второго варианта изобретения отличается от вышеописанной тем, что при продувке винтовая лопасть 6 и распределитель 11 приходят во вращательное движение. Это происходит под действием реактивной силы при истечении из сопел 12 воздушных струй, которые дробятся на пузырьки и поднимаются вверх, поступая под винтовую лопасть 6. Далее процесс массообмена аналогичен вышеописанному. Однако, в этом варианте выполнения процесс перемешивания жидкости, а значит, и массообмен значительно интенсифицированы, поскольку при вращении винтовая лопасть 6 захватывает жидкость и приводит ее в движение вдоль вертикальной оси. В обоих вариантах выполнения винтовая лопасть 6 с переменным шагом, уменьшающимся в вдоль винтовой лопасти в направлении к распределителю 1, 11, позволяет дополнительно увеличить время контакта пузырьков воздуха с жидкостью.

Использование предложенного изобретения позволит увеличить эффективность аэрации жидкости, не повышая энергозатрат.

Изобретение может быть использовано для биологической очистки бытовых канализационных стоков отдельно стоящих домов и коттеджей. Аэратор содержит распределитель 1 в виде перфорированного трубчатого корпуса с диспергирующим покрытием, закрепленный на несущем каркасе. Несущий каркас выполнен в виде полой штанги с каналом для подачи воздуха, который подключен к распределителю 1. Полая штанга снабжена соосной винтовой лопастью 6 с отогнутой вниз отбортовкой 7. По второму варианту изобретения распределитель 1 выполнен с возможностью вращения и снабжен воздушными соплами. Технический результат: увеличение времени контакта пузырьков воздуха с жидкостью и повышение эффективности аэрации жидкости, не повышая энергозатрат. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Аэратор, содержащий распределитель в виде перфорированного трубчатого корпуса с диспергирующим покрытием, закрепленный на несущем каркасе, отличающийся тем, что несущий каркас выполнен в виде полой штанги с каналом для подачи воздуха, подключенного к распределителю, при этом полая штанга снабжена соосной винтовой лопастью с отогнутой вниз отбортовкой.2. Аэратор по п.1, отличающийся тем, что на нижней поверхности лопасти выполнены радиальные выступы, высота которых составляет 0,5-0,9 высоты отбортовки.3. Аэратор по п.1, отличающийся тем, что шаг винтовой лопасти составляет 9-40 диаметра штанги.4. Аэратор по п.1, отличающийся тем, что высота борта составляет 0,25-0,6 шага винтовой лопасти.5. Аэратор по п.1, отличающийся тем, что шаг винтовой лопасти выполнен регулярно уменьшающимся в направлении сверху вниз к распределителю.6. Аэратор по п.1, отличающийся тем, что полая штанга и винтовая лопасть выполнены из полимерного материала.7. Аэратор по п.6, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала использован полиэтилен, или винипласт, или другие подобные материалы.8. Аэратор, содержащий распределитель воздуха, закрепленный на несущем каркасе, отличающийся тем, что несущий каркас выполнен в виде полой штанги с каналом для подачи воздуха, который подключен к распределителю, выполненному поворотным и снабженным винтовой лопастью с воздушными соплами.9. Аэратор по п.8, отличающийся тем, что по периметру лопасти расположена отогнутая вниз отбортовка.10. Аэратор по п.8, отличающийся тем, что на нижней поверхности лопасти выполнены радиальные выступы, высота которых составляет 0,5-0,9 высоты отбортовки.11. Аэратор по п.8, отличающийся тем, что шаг винтовой лопасти составляет 9-40 диаметра штанги.12. Аэратор по п.9, отличающийся тем, что высота борта отбортовки составляет 0,25-0,6 шага винтовой лопасти.13. Аэратор по п.8, отличающийся тем, что шаг винтовой лопасти выполнен регулярно уменьшающимся в направлении сверху вниз к распределителю.14. Аэратор по п.8, отличающийся тем, что полая штанга и винтовая лопасть выполнены из полимерного материала.15. Аэратор по п.14, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала использован полиэтилен, или винипласт, или другие подобные материалы.