УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРАЦИИ ВОДОЕМОВ Российский патент 2009 года по МПК C02F7/00 

Изобретение относится к области энергетики, в частности к двигателям, использующим нетрадиционные виды энергии, и может быть применено для аэрации прудов охлаждения атомных станций с целью улучшения экологической обстановки и увеличения в них рыбных запасов.

Известно устройство для насыщения воды кислородом путем продува через нее воздуха при помощи насосов. /Большая советская энциклопедия. Издание третье, с.961. Статья - Аквариум. М.: “Советская энциклопедия”, 1970./ Однако для работы устройства необходимо использование электричества из сети электроснабжения.

Наиболее близким по конструктивным признакам к предлагаемому изобретению является устройство, принимаемое за прототип /Моделист конструктор. 1986, в.1, с.40/. Устройство содержит двигатель, использующий даровую энергию, связанный с ним механической трансмиссией компрессор низкого давления /КНД/, понтонный двигатель /ПД/, состоящий из расположенного в воде неподвижного вала размещенной на нем с возможностью вращения ступицы, на внешней поверхности которой в плоскости, перпендикулярной ее оси, аксиально симметрично укреплены одним своим торцом спицы, второй торец каждой из них укреплен на днище герметичной камеры, связанной с окружающей жидкостью апертурой, выполненной в стенке камеры, противоположной днищу, шланг подачи воздуха от КНД к камерам /ШПВ/, снабженный узлом распределения воздуха по камерам /УРВНД/, размещенный под одной из сторон /справа или слева/ от вертикальной плоскости, проходящей через ось /ВППО/ вала ПД.

Устройство-прототип работает следующим образом. Двигатель, использующий даровую энергию, например энергию ветра, механическую энергию водяных волн, приводит в действие компрессор низкого давления, подающий воздух через узел распределения в часть камер понтонного двигателя. В этих камерах воздух вытесняет воду. Камеры под воздействием архимедовой силы всплывают. При этом под узлом распределения воздуха располагаются следующие камеры, и процесс продолжается. В результате двигатель вращается, использованный воздух из апертур камер движется к поверхности воды, производя аэрацию. Прототип обладает недостатком: при аэрации придонных слоев необходим компрессор высокого давления. Для обеспечения его работы требуются изменения в конструкции.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства для аэрации.

Техническая сущность изобретения состоит в том, что работа воздушного компрессора высокого давления обеспечивается понтонным двигателем.

Технический результат достигается тем, что вал ПД выполнен полым, связан посредством ШПВ с КНД, УРВНД выполнен в виде апертуры, размещенной в стенке вала ПД справа или слева от ВППО вала ПД, спицы изготовлены из труб и укреплены на ступице с возможностью сообщения полостей спиц с полостью вала посредством УРВНД; ПД дополнительно снабжен компрессором воздуха высокого давления /КВД ПД/, связанным трансмиссией со ступицей ПД, распределителем воздуха высокого давления /РВВД/, связанного шлангом с КВД ПД, дополнительно введен понтонный двигатель с гибкой передачей ПД ГП, состоящий из двух неподвижных валов, размещенных в вертикальной плоскости, нижний из которых расположен на глубине НI, двух шкивов, укрепленных на валах с возможностью вращения, гибкой передачи /ГП/, начало и конец которой объединены, укрепленных ГП посредством гибких лент камер, конструктивно аналогичных камерам ПД, компрессора высокого давления /КВД ПД ГП/, связанного трансмиссией со шкивом, укрепленным на верхнем валу ПД ГП, распределителем воздуха высокого давления /РВВД ПД ГП/, связанного шлангом с КВД ПД ГП и размещенным на глубине Н2>Н1, с одной из сторон ВППО валов ПД ГП, так, что корпус его конструктивно объединен с корпусом РВВД ПД, и оба корпуса снабжены перфорированными крышками с диаметром отверстий перфорации Д1, центры которых расположены на расстоянии друг от друга на ближе, чем Д2=Д1×Н2/Н1.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фигуре 1 представлена схема устройства для аэрации водоемов. На фигуре 2 изображено сечение понтонного двигателя плоскостью, перпендикулярной его оси, а на фигуре 3 сечение плоскостью, совпадающей с его осью и осью распределителя воздуха по камерам. На фигуре 4 представлена крышка узла распределения воздуха высокого давления.

Устройство для аэрации водоемов состоит из размещенного на дне водоема основания 1, связанной с ним посредством коррозионно-стойких элементов - 2 платформы - 3. На платформе укреплен двигатель, использующий для своей работы даровую энергию, например ветра, волн и других природных сил, - 4. Двигатель 4 механически связан с компрессором низкого давления /КНД/ - 5. / Например, посредством замкнутой ленты, между шкивами, укрепленными на валу двигателя и валу компрессора./ На платформе - 3 размещен понтонный двигатель /ПД/, состоящий из расположенного в воде неподвижного полого вала - 6, размещенной на нем с возможностью вращения ступицы - 7, на внешней поверхности которой в плоскости, перпендикулярной ее оси, аксиально-симметрично укреплены одним своим торцом изготовленные из труб спицы - 8, второй торец каждой из них укреплен на днище соответствующей герметичной камеры - 9, связанной с окружающей жидкостью апертурой - 10, выполненной в стенке камеры, противоположной днищу, шланг подачи воздуха от КНД к камерам /ШПВ/ - 11, снабженный узлом распределения воздуха по камерам /УРВНД/, выполненным в виде отверстия - 12 в стенке вала, размещенного с одной из сторон /справа или слева/ от вертикальной плоскости, проходящей через ось вала /ВППОВ/ понтонного двигателя, и связывающей полости вала - 6 и спиц - 8. Компрессор высокого давления КНД - 13 укреплен на платформе - 3. Шкив, укрепленный на валу КНД, связан гибкой лентой со шкивом, укрепленным на ступице - 7 ПД. На основании - 1 размещено основное оборудование понтонного двигателя с гибкой передачей /ПД ГП/: неподвижные валы - 14 и 15, снабженные шкивами, расположены в вертикальной плоскости.

Нижний из них размещен на глубине Н1. Валы снабжены шкивами 16 и 17 и связаны между собой гибкой передачей - 18, начало и концы ее объединены. На ГП укреплены герметичные камеры - 19, снабженные апертурами в противоположной днищам стенках. Конструктивно камеры 19 аналогичны камерам - 9 ПД, но присоединены к ГП при помощи гибких лент - 20. Шкив - 17 механически связан со шкивом компрессора высокого давления - 21. Распределитель воздуха высокого давления РВВД - 22 размещен на глубине Н2>Н1 с одной из сторон вала ПД ГП /на фиг.1 - справа/. РВВД состоит из двух изолированных объемов, один из которых связан с КВД - 13 шлангом - 23, а второй с КВД - 21 шлангом 24. Как РВВД ПД, так и РВВД ГП снабжены крышками - 25, перфорированными отверстиями - 26, с диаметром перфорации Д1. Центры отверстий расположены друг от друга на расстоянии не ближе, чем произведение: Д1, умноженное на отношение глубины размещения РВВД - Н2, к глубине - Н1, размещения вала - 15. Короче: Д2=Д1×Н2/Н1 (1).

Устройство для аэрации водоемов работает следующим образом. Двигатель - 4 приводит в действие компрессор низкого давления - 5, который через шланг - 11, распределитель воздуха низкого давления - апертуру в стенке полого вала - 12, через одну из спиц - 8 наполняет соответствующую камеру - 9, вытесняя из нее воздух. Камера всплывает, ее место занимает следующая, что вызывает вращение ступицы ПД, которое передается валу компрессора высокого давления - 13. От компрессора - 13 через шланг - 23 воздух поступает в распределитель 22 и через крышку - 25 выходит из отверстий перфорации 26, поднимается, аэрируя окружающую воду, и собирается в размещенной над распределителем нижней камере - 19, вытесняя из нее воду. Камера всплывает, на ее место поступает следующая за ней камера - 19. В результате шкивы 16 и 17 вращаются. Вращение шкива 17 передается шкиву компрессора высокого давления - 21. От него воздух по шлангу 24 поступает к распределителю 22. Процесс наполнения воздухом камер - 19 ускоряется, и увеличивается производительность компрессора 21. Таким образом, наличие второго понтонного двигателя с гибкой передачей позволяет аэрировать придонные слои почти с той же интенсивностью, с какой это удается устройству-прототипу в поверхностных слоях. Выполнение УРВНД в виде апертуры в стенке вала позволяет без потерь воздуха доставить его к камерам - 9 от компрессора - 5. Заполнение перфорационных отверстий согласно условию /1/ обеспечивает перемещение пузырьков воздуха с глубины Н2 до глубины Н1, где размещена нижняя из камер - 19 без слияния с соседними пузырьками при увеличении их объема при подъеме, тем самым не снижается эффективность процесса аэрации. При подъеме пузырьков воздуха происходит нагревание содержащегося в них воздуха и расширение его. Увеличение объема пузырьков воздуха приводит к соответствующему увеличению полученной механической работы с ПДГП. Полученное приращение обусловлено наличием разности температур между слоями воды, в которых размещена нижняя камера и верхняя камера, укрепленные на гибкой передаче - 18.

Изобретение может быть использовано для аэрации прудов охлаждения атомных станций. Устройство для аэрации водоемов содержит двигатель 4, использующий даровую энергию, связанный с ним механической трансмиссией компрессор низкого давления 5, понтонный двигатель, состоящий из расположенного в воде неподвижного полого вала 6, размещенной на нем с возможностью вращения ступицы 7, на внешней поверхности которой аксиально симметрично укреплены спицы 8 с укрепленными на них камерами 9. Ступица 7 понтонного двигателя связана трансмиссией с компрессором воздуха высокого давления 13, связанного в свою очередь с распределителем воздуха высокого давления 22 посредством шланга 23. Понтонный двигатель дополнительно снабжен еще двумя неподвижными валами 14 и 15 и гибкой передачей 18, размещенными в вертикальной плоскости. Нижний вал 15 расположен на глубине H1. Распределитель воздуха высокого давления 22 размещен на глубине Н2, большей, чем H1. Технический результат - обеспечение работы воздушного компрессора высокого давления понтонным двигателем, использующим даровую энергию. 4 ил.

Устройство для аэрации водоемов, содержащее двигатель, использующий даровую энергию, связанный с ним механической трансмиссией компрессор низкого давления, понтонный двигатель, состоящий из расположенного в воде неподвижного вала, размещенной на нем с возможностью вращения ступицы, на внешней поверхности которой в плоскости, перпендикулярной ее оси, аксиально симметрично укреплены одним своим торцом спицы, второй торец каждой из них укреплен на днище камеры, связанной с окружающей жидкостью апертурой, выполненной в стенке камеры, противоположной днищу, шланг подачи воздуха от компрессора низкого давления к камерам, снабженный узлом распределения воздуха по камерам, размещенным справа или слева от вертикальной плоскости, проходящей через ось вала понтонного двигателя, отличающееся тем, что вал понтонного двигателя выполнен полым и связан посредством шланга подачи воздуха с компрессором воздуха низкого давления, спицы изготовлены из труб с возможностью сообщения полостей спиц с полостью вала посредством узла распределения воздуха по камерам, выполненного в виде апертуры; ступица понтонного двигателя связана трансмиссией с компрессором воздуха высокого давления, связанного, в свою очередь, с распределителем воздуха высокого давления посредством шланга, понтонный двигатель дополнительно снабжен еще двумя неподвижными валами и гибкой передачей, размещенными в вертикальной плоскости, и нижний из них расположен на глубине H1, на валах укреплены два шкива с возможностью вращения, а начало и конец гибкой передачи объединены, и на ней посредством гибких лент укреплены дополнительные камеры, причем компрессор воздуха высокого давления также связан трансмиссией со шкивом, укрепленным на верхнем валу гибкой передачи понтонного двигателя, при этом распределитель воздуха высокого давления размещен на глубине Н2, большей, чем H1, причем распределитель воздуха высокого давления и гибкая передача распределителя воздуха высокого давления снабжены перфорированными крышками с диаметром отверстий перфорации Д1, центры которых расположены на расстоянии друг от друга не ближе, чем Д2=Д1×Н2/Н1.