СБОРНО-РАЗБОРНОЕ УСТРОЙСТВО БАРБОТИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ В ЕМКОСТИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК B01F3/04 B01F13/02 

Изобретение относится к устройствам смешивания газов с жидкостями, в частности к устройствам насыщения газом жидкостей в емкостях большого объема.

Существуют проблемы хранения и перевозки жидкостей в емкостях большого объема, которые требуют насыщения жидкости газами. Например, во время транспортировки питьевой воды в больших емкостях на значительные расстояния неизбежно происходит рост микроорганизмов в транспортируемой воде. При этом во время длительной транспортировки из-за размножения микроорганизмов и выделения продуктов их жизнедеятельности вода становится непригодной для питья. Поэтому возникает задача дезинфекции и очистки воды в процессе ее транспортировки и хранения в больших емкостях, например в танках судов, в частности при транспортировке в танкерах.

Известны технические решения для обработки воды озоном в процессе ее транспортировки в автоцистернах. В патенте US 6,200,473 предлагается осуществлять непрерывную циркуляцию воды через инжектор, с помощью которого в поток вводится воздушная смесь, содержащая озон. Описанная в патенте система включает: генератор озона, расположенный на транспортном средстве; рециркуляционный контур, вход которого присоединяется к резервуару с водой; насос, также расположенный на транспортном средстве для перекачки воды по рециркуляционному контуру; инжектор озона, размещенный в рециркуляционном контуре, для насыщения озоном воды. В процессе транспортировки вода из резервуара проходит по рециркуляционному контуру, где она насыщается озоном, а затем возвращается в резервуар через эдуктор, который смешивает воду, поступающую из рециркуляционного контура с водой, находящейся в резервуаре.

Известны другие системы для обработки воды озоном. В частности, патент US 4959142 описывает устройство для обработки воды, включающее насос циркуляционного типа для забора воды из бака с последующей обработкой воды озоном, фильтрацией воды, обработкой воды ультрафиолетом и возвращением обработанной воды обратно в бак.

Системы, в которых жидкость отбирается из емкости, пропускается через устройство обработки и обратно возвращается в емкость, обычно применимы к емкостям относительно небольшого объема, например в автоцистернах.

Применение таких решений в случае транспортировки воды в больших емкостях, более 100 тонн, приводит к очень высоким затратам энергии на циркуляцию воды в системе. Поэтому такие системы плохо применимы при транспортировке воды, например танкерами.

Известен также патент US 5545358, в котором описана система барботирования жидкости в танке очистных сооружений. Стационарная система содержит трубы для подвода воздуха от воздушного компрессора, которые разводятся на стационарные структуры, содержащие балки, установленные на дне танка и включающие трубы с отверстиями.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание конструктивно простого устройства, позволяющего сравнительно просто и быстро установить его в емкости большого объема, при этом эффективно обеспечивающего барботирование большого объема жидкости газом, в частности озоном. Кроме того, устройство можно перемещать и устанавливать в емкости различной формы.

В первом варианте сборно-разборное устройство барботирования жидкости в емкости включает трубопроводную систему с по меньшей мере одним подводящим шлангом и рядом отводных труб с отверстиями для выхода газа, подсоединенных к подводящему шлангу. При этом отводные трубы размещены преимущественно на дне емкости и снабжены элементами крепления в емкости, препятствующими их смещению при эксплуатации, упомянутый подводящий шланг подключен к устройству подачи газа, расположенному вне емкости, а элементы трубопроводной системы выполнены с возможностью монтажа и демонтажа внутри емкости.

Выполнение устройства барботирования в емкости большого диаметра благодаря его конструктивным особенностям позволяет обрабатывать большие объемы жидкости газом, при этом само устройство может быть смонтировано в емкости, и демонтировано, когда в емкости будет перевозиться жидкость, которую не нужно при хранении и/или транспортировке обрабатывать газом. Это позволяет транспортировать в танках танкеров, например, питьевую воду, в процессе транспортировки подвергая воду барботированию озонированным воздухом, чтобы сдерживать рост микроорганизмов и доставлять воду свежей. После перевозки воды можно через данную систему промыть танк(емкость) и демонтировать систему. Следует отметить, что данная система может эксплуатироваться в любых условиях, в том числе при качке емкости, например при волнении, потому что отводные трубы снабжены элементами крепления, препятствующими смещению труб при эксплуатации.

В частном случае один или несколько подводящих шлангов подключен к отдельной группе отводных труб, что обеспечивает, в частности, возможность подачи газа поочередно в группы отводных труб. Это позволяет обрабатывать большой объем воды компрессором меньшей производительности. Кроме того, возможность подачи газа в разные области объема емкости позволяет организовать перемешивание жидкости путем создания течений различной направленности, что обеспечивает дополнительное перемешивание. Такие возможности возникают также потому, что в устройстве подключение подводящего шланга к отводным трубам выполнено через устройство регулирования подачи газа, например клапан.

Отводные трубы могут быть подключены к подводящему шлангу, или подводящим шлангам через трубу-коллектор, позволяя создавать отдельные секции отводных труб с трубами-коллекторами, что делает конструкцию жестче.

Для того чтобы обеспечить надежную работу, связанную с угрозой забивания отверстий загрязнениями, возможными в жидкости, отводная труба включает внутреннюю трубу, имеющую ряд отверстий, и наружную оболочку, выполненную с множеством отверстий, например, в виде сетки. Такая конструкция обеспечивает более простое обслуживание системы при очистке отводных труб.

Элементы крепления отводных труб могут быть выполнены в виде вакуумных присосок или магнитов с возможностью крепления отводных труб преимущественно к металлическому дну емкости. Данные способы крепления обеспечивают быстрый монтаж-демонтаж системы барботирования без нарушения целостности баков.

Для крепления элементов системы при транспортировке, в частности при качке и вибрации емкости, подводящие шланги также могут быть снабжены магнитами для крепления к металлическим стенкам емкости.

Устройство для подачи газа может быть выполнено в виде устройства подачи обработанного атмосферного воздуха. Обработка атмосферного воздуха может заключаться в озонировании кислорода, содержащегося в воздухе, или выделения каких-либо газов, содержащихся в атмосферном воздухе, например азота.

Таким образом, устройство подачи обработанного атмосферного воздуха может включать устройство озонирования воздуха или получения озона из кислорода воздуха. В этом случае устройство применяется в основном для барботирования жидкости, например питьевой воды, озонированным газом, что позволяет дезинфицировать питьевую воду при транспортировке на длительные расстояния или длительном хранении в резервуарах.

Устройство подачи обработанного атмосферного воздуха может включать насос для забора воздуха, воздушный фильтр, осушитель воздуха и/или концентратор кислорода.

Шланги могут быть введены в емкость как через ее горловину, так и через технологические отверстия в дне, стенке или крышки бака.

Для того чтобы повысить безопасность применения устройства, оно может дополнительно включать канал для сброса избыточного давления подаваемого газа и деструктора избыточного озона.

Во втором варианте выполнения сборно-разборное устройство барботирования жидкости в емкости включает по меньшей мере один подводящий шланг и по меньшей мере одну мягкую оболочку, выполненную по меньшей мере из двух слоев с образованием между слоями системы каналов, и с рядом отверстий, выполненных в верхнем слое оболочки, для выхода газа из упомянутых каналов, и подсоединенную к подводящему шлангу. Мягкие оболочки размещены преимущественно на дне емкости, а упомянутый подводящий шланг подключен к устройству подачи газа, расположенному вне емкости. При этом мягкая оболочка выполнена с возможностью монтажа и демонтажа внутри емкости.

Применение сборно-разборной конструкции в виде мягкой оболочки существенно облегчает ее монтаж внутри емкости. Необходимо опустить оболочку, расправить ее, закрепить на дне емкости и подсоединить шланги.

Каждый из подводящих шлангов может быть подключен к отдельной мягкой оболочке. Поэтому подключение подводящего шланга к мягкой оболочке может быть выполнено через устройство регулирования подачи газа, например клапан.

Для предотвращения слипания слоев оболочки мягкая оболочка внутри может быть снабжена внутренними ребрами жесткости.

Мягкая оболочка может быть снабжена вставками или накладками для придания оболочке формы по форме внутренней поверхности емкости.

Мягкая оболочка может быть снабжена вакуумными присосками или магнитами для крепления преимущественно к металлическому дну емкости для фиксации оболочки, в частности во время вибрации качки транспортного средства, например судна, танкера. Как и в первом варианте, подводящие шланги могут быть снабжены вакуумными присосками или магнитами для крепления к металлическим стенкам емкости.

Устройство для подачи газа выполнено в виде устройства обработанного атмосферного воздуха, в частности может включать устройство озонирования воздуха.

Устройство подачи обработанного атмосферного воздуха может включать насос для забора воздуха, воздушный фильтр и осушитель воздуха.

Шланги устройства могут быть введены в емкость через ее горловину.

Устройство может дополнительно включать канал для сброса избыточного давления подаваемого газа и деструктор избыточного озона.

Для растяжения оболочки и закрепления ее внутри емкости устройство может дополнительно включать тросовую систему.

Изобретение поясняется чертежами.

На Фиг.1 приведена общая схема устройства по первому варианту.

На Фиг.2 показана схема работы устройства по первому варианту.

На Фиг.3 показано размещение устройства в емкости большого объема.

На Фиг.4 приведена общая схема устройства по второму варианту.

На Фиг.5 показана схема работы устройства по второму варианту.

На Фиг.6 показана схема размещения устройства по второму варианту в мягкой оболочке, установленной в танке судна.

На Фиг.7 приведен вид пластиковой трубы, по которой подается газ.

На Фиг.8 показан разрез пластиковой трубы.

Сборно-разборное устройство барботирования жидкости в емкости большого объема включает трубопроводную систему 100 с по меньшей мере одним подводящим шлангом 103 и рядом отводных труб с отверстиями для выхода газа, подсоединенных к подводящему шлангу 103. Трубопроводная система может включать трубы-коллекторы 102 и отводные трубы 101. Отводные трубы 101 крепятся к трубам-коллекторам 102 и вместе создают достаточно жесткую структуру. При этом отводные трубы 101 размещены преимущественно на дне емкости (на чертеже не показана), упомянутый подводящий шланг 103 подключен к устройству подачи газа, расположенному вне емкости (на чертеже не показан). Подводящие шланги 103 могут подсоединяться к трубам-коллекторам 102 или непосредственно отводным трубам 101 и отсоединяться от них. Трубы-коллекторы 102 и отводные трубы могут быть выполнены разъемными, из нескольких частей. В качестве разъемных устройств могут применяться известные разъемы, например резьбовые, байонетные. Несколько подводящих шлангов 103 или все могут быть подключены к отводным трубам 101 через устройство регулирования газа (на чертеже не показан). Это может быть клапан или другое известное устройство, регулирующее подачу газа. При этом устройство может быть установлено как вне емкости, на входе подводящего шланга 103, так и внутри нее, в месте соединения шланга 103 с трубой-коллектором 102, или отводной трубой 101.

Отводная труба 101 выполнена в виде трубы с отверстиями, или составной трубы, включающей внутреннюю трубу с рядом отверстий и наружную оболочку, выполненную из сетки Фиг.7 и 8. Труба может быть выполнена в виде пластиковой трубы 601 с отверстиями 602 в верхней части трубы и аэрационной мембраной 603. Форма монтируемой трубопроводной системы должна, в основном, повторять форму дна емкости. Если емкость цилиндрическая, то элементы системы могут быть криволинейными.

Подводящие шланги 103 могут вводиться через горловину емкости. Устройство может содержать канал для сброса избыточного давления.

Отводные трубы 101, трубы-коллекторы 102 содержат элементы крепления к дну и боковым стенкам. Эти элементы могут быть магнитными, в том числе магнитами, встроенными в тело трубы. Или могут применятся элементы, прикрепляемые клеями, замазками, которые могут быть отделены от емкости в процессе демонтажа.

Подводящие шланги могут также прикрепляться к стенкам емкости, например с помощью вакуумных присосок, или магнитов, в том числе встроенных в стенки шланга.

Устройство, содержащее несколько секций показано на Фиг.3. Емкость 300 содержит горловину 305. Устройство содержит подводящие шланги 303, проходящие через горловину 305, отводные трубы 301 и перемычки 304 между трубами-коллекторами 302.

Устройство для подачи газа зависит от применения устройства. В случае барботирования питьевой воды применяется устройство озонирования атмосферного воздуха. В других случаях могут применяться различные воздушные насосы или компрессоры. Устройство для подачи обработанного атмосферного воздуха может включать насос для забора воздуха, воздушный фильтр, устройство осушения и далее озонатор.

Устройство работает следующим образом (Фиг.2). Перед развертыванием устройства емкость очищается. Затем внутри емкости монтируется трубопроводная система. Вся система с помощью элементов крепления крепится к дну емкости. Далее подводящие шланги подключаются к устройству подачи газа (устройство для подачи обработанного атмосферного воздуха). Далее система подачи обработанного атмосферного воздуха, например, озонированного воздуха, подается в трубопроводную систему. Если это необходимо, подключаются все секции трубопроводной системы и барботируется весь объем жидкости. Могут подключаться отдельные секции, например, поочередно, тогда в жидкости возникают течения, которым можно придать необходимый характер.

Устройство по второму варианту показано на Фиг.4-6.

Сборно-разборное устройство барботирования жидкости в емкости включает подводящие шланги 404 и мягкую оболочку 401, выполненную по меньшей мере из двух слоев. Оболочка герметизирована по периметру и между слоями оболочки образованы каналы с рядом отверстий 403, выполненных в верхнем слое оболочки в районе выполнения каналов. Подводящие шланги 404 подключены через разъемные соединения к каналам оболочки. Другой конец подводящих шлангов подключен к устройству подачи газа, расположенному вне емкости. Между оболочками расположены жесткие вставки 402, придающие оболочке плоскую форму при накачивании ее воздухом. Для предотвращения слипания оболочка может снабжаться ребрами жесткости (на чертеже не показаны). Мягкие оболочки 401 могут быть выполнены в виде отдельных секций. Мягкая оболочка может снабжаться вакуумными присосками или магнитами для ее крепления. Крепления могут закрепляться на внутренней стороне оболочки, примыкающей к емкости. Подводящие шланги также могут крепиться к стенкам с помощью вакуумных присосок или магнитов.

Как и в первом варианте, комплектование устройства для подачи газа зависит от условий применения. В случае барботирования питьевой воды применяется устройство озонирования атмосферного воздуха. В других случаях могут применяться другие устройства газообразования, указанные в первом варианте. Устройство для подачи обработанного атмосферного воздуха также может включать насос для забора воздуха, воздушный фильтр, устройство осушения и далее озонатор.

Сборно-разборное устройство по второму варианту применяется следующим образом. Перед развертыванием устройства емкость очищается. В емкость (Фиг.6) опускается мягкая оболочка 401, расправляется на дне емкости и крепится к дну, например магнитами. Далее подводящие шланги подключаются к устройству подачи газа (устройство для подачи обработанного атмосферного воздуха). Далее система подачи обработанного атмосферного воздуха, например озонированного воздуха, подается в мягкую оболочку. Из отверстий оболочки выходит газ, который барботирует жидкость. Как и в первом варианте выполнения, если это необходимо, подключаются все секции мягкой оболочки и барботируется весь объем жидкости. Могут подключаться отдельные секции, например поочередно, тогда в жидкости возникают течения, которым можно придать необходимый характер.

Предложенное устройство может применяться и для хранения жидкостей в больших емкостях, прежде всего тех, которым, по каким-то причинам периодически требуется производить барботирование жидкости газом. Особенно актуально применение изобретения при транспортировке жидкостей, особенно в тех емкостях, в которых перевозятся разные жидкости. Примером применения устройства по изобретению может служить перевозка воды, особенно питьевой воды в баках нефтеналивных танкеров. Танкеры могут перевозить разные жидкости, в том числе и те, для которых данное устройство не нужно. При возникновении необходимости перевести питьевую воду, необходимо очистить емкости(танки), развернуть устройство и использовать его при перевозке. После окончания перевозки его легко демонтировать.

Изобретения могут быть использованы в любых областях, где требуются хранение и перевозка жидкостей с периодическим барботированием жидкости газом.

Изобретение относится к устройствам смешивания газов с жидкостями, в частности к устройствам насыщения газом жидкостей в емкостях большого объема. Устройство включает трубопроводную систему с по меньшей мере одним подводящим шлангом и рядом отводных труб с отверстиями для выхода газа, подсоединенных к подводящему шлангу. При этом отводные трубы размещены преимущественно на дне емкости и снабжены элементами крепления в емкости, препятствующими их смещению при эксплуатации, упомянутый подводящий шланг подключен к устройству подачи газа, расположенному вне емкости, а элементы трубопроводной системы выполнены с возможностью монтажа и демонтажа внутри емкости. Во втором варианте сборно-разборное устройство барботирования жидкости в емкости включает по меньшей мере один подводящий шланг и по меньшей мере одну мягкую оболочку, выполненную по меньшей мере из двух слоев с образованием между слоями системы каналов, и с рядом отверстий, выполненных в верхнем слое оболочки, для выхода газа из упомянутых канало, и подсоединенную к подводящему шлангу. Мягкие оболочки размещены преимущественно на дне емкости, а упомянутый подводящий шланг подключен к устройству подачи газа, расположенному вне емкости. При этом мягкая оболочка выполнена с возможностью монтажа и демонтажа внутри емкости. Техническим результатом изобретения является создание конструктивно простого устройства, позволяющего сравнительно просто и быстро установить его в емкости большого объема, при этом эффективно обеспечивающего барботирование большого объема жидкости газом, в частности озоном. Кроме того, устройство можно перемещать и устанавливать в емкости различной формы. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Сборно-разборное устройство барботирования жидкости в емкости, включающее трубопроводную систему с по меньшей мере одним подводящим шлангом и рядом отводных труб с отверстиями для выхода газа, подсоединенных к подводящему шлангу, при этом упомянутые отводные трубы размещены преимущественно на дне емкости и снабжены элементами крепления к емкости, препятствующими их смещению при эксплуатации, упомянутый подводящий шланг подключен к устройству подачи газа, расположенному вне емкости, а элементы трубопроводной системы выполнены с возможностью монтажа и демонтажа внутри емкости.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что один или несколько подводящих шлангов подключен к отдельной группе отводных труб.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отводные трубы подключены к подводящему шлангу или подводящим шлангам через трубу-коллектор.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что подключение подводящего шланга к отводным трубам выполнено через устройство регулирования подачи газа, например клапан.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отводная труба включает внутреннюю трубу, имеющую ряд отверстий и наружную оболочку, выполненную с множеством отверстий, например, в виде сетки.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элементы крепления отводных труб выполнены в виде вакуумных присосок или магнитов с возможностью крепления отводных труб преимущественно к металлическому дну емкости.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подводящие шланги снабжены магнитами для крепления к металлическим стенкам емкости.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство для подачи газа выполнено в виде устройства обработанного атмосферного воздуха.

9. Устройство по п.8 отличающееся тем, что устройство подачи обработанного атмосферного воздуха включает устройство озонирования воздуха.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что устройство подачи обработанного атмосферного воздуха включает насос для забора воздуха, воздушный фильтр и осушитель воздуха.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шланги введены в емкость через ее горловину.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно включает канал для сброса избыточного давления подаваемого газа.

13. Сборно-разборное устройство барботирования жидкости в емкости, включающее по меньшей мере один подводящий шланг и по меньшей мере одну мягкую оболочку, выполненную по меньшей мере из двух слоев с образованием между слоями системы каналов, и с рядом отверстий, выполненных в верхнем слое оболочки, для выхода газа из упомянутых каналов, и подсоединенную к подводящему шлангу, упомянутые мягкие оболочки размещены преимущественно на дне емкости, а упомянутый подводящий шланг подключен к устройству подачи газа, расположенному вне емкости, при этом мягкая оболочка выполнена с возможностью монтажа и демонтажа внутри емкости.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что каждый из подводящих шлангов подключен к отдельной мягкой оболочке.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что подключение подводящего шланга к мягкой оболочке выполнено через устройство регулирования подачи газа, например клапан.

16. Устройство по п.13, отличающееся тем, мягкая оболочка внутри снабжена ребрами жесткости для предотвращения слипания слоев оболочки.

17. Устройство по п.13, отличающееся тем, мягкая оболочка снабжена вставками или накладками для придания оболочке формы по форме внутренней поверхности емкости.

18. Устройство по п.13, отличающееся тем, что мягкая оболочка снабжена магнитами для крепления преимущественно к металлическому дну емкости.

19. Устройство по п.13, отличающееся тем, что подводящие шланги снабжены магнитами для крепления к металлическим стенкам емкости.

20. Устройство по п.13, отличающееся тем, что устройство для подачи газа выполнено в виде устройства обработанного атмосферного воздуха.

21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что устройство подачи обработанного атмосферного воздуха включает устройство озонирования воздуха.

22. Устройство по п.20, отличающееся тем, что устройство подачи обработанного атмосферного воздуха включает насос для забора воздуха, воздушный фильтр и осушитель воздуха.

23. Устройство по п.13, отличающееся тем, что шланги введены в емкость через ее горловину.

24. Устройство по п.13, отличающееся тем, что дополнительно включает канал для сброса избыточного давления подаваемого газа.

25. Устройство по п.13, отличающееся тем, что дополнительно включает тросовую систему, выполненную с возможностью растяжения оболочки и закрепления ее внутри емкости.