ПЛАВАЮЩАЯ АЭРАЦИОННАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК C02F7/00 C02F1/74 C02F3/14 B01F3/04 

Группа изобретений относятся к области обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, в частности, к устройствам аэрации водных пространств и могут быть использованы при очистке воды или других жидкостей от растворенных газов, преимущественно от радона в резервуарах (преимущественно в водонапорных башнях).

Из уровня техники общеизвестны устройства и специальные способы подготовки воды изложенные в учебных пособиях для вузов (например, Коммунальная гигиена / Под ред. авторов В.Т. Мазаева. 2-е изд. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005. 304 с. параграф 5.4). В основе известных методов растворенные газы, в том числе радон, удаляют безреагентными, аэрационными методами (продувание воздухом) в водонапорных башнях. При продувке подача воздуха осуществляется через специальные устройства (аэраторы), расположенные на забое (в основании) водонапорной башни.

Недостатком общепринятого известного решения является необходимость создания высокого избыточного давления на компрессоре (компрессорах) для обеспечения требуемой аэрации.

Из уровня техники известны устройства (например, RU 2056372, 20.03.1996 и RU 2016103675, 04.02.2016) содержащие плавающую платформу с закрепленным по меньшей мере одним аэратором, при этом подвод и отвод воздуха осуществляется у поверхности резервуара.

Поскольку системы подвода/отвода воздуха и специальных систем устанавливаются на фундаменте вблизи резервуара / водонапорной башни, следовательно, недостатком известных устройств является применение чрезмерно длинных воздуховодов, что приводит к повышению затрат, загромождению пространства и создает условия повышенной вандалоопасности.

Техническим результатом заявленной группы изобретений является:

- сокращение затрат и продолжительности процесса обработки жидкости, за счет аэрации верхних слов воды или жидкости в диапазоне 1-2 м;

- повышение плавучести, посредством применения новой конструкции плавающей аэрационной системы с герметичным боксом;

- обеспечение компактности, при помощи внедрения мембранного шарового компрессора;

- устранение вандалоопасных зон и обеспечение безопасных условий эксплуатации системы, за счет отсутствия длинных воздуховодов.

Группа изобретений поясняется следующими чертежами.

на Фиг. 1 представлена общая схема плавающей аэрационной системы с герметичным боксом (Вариант 1);

на Фиг. 2 - иллюстрация принципа работы плавающей аэрационной системы с герметичным боксом в резервуаре / водонапорной башне (Вариант 1).

на Фиг. 3 представлена общая схема плавающей аэрационной системы с мембранным шаровым компрессором (Вариант 2);

на Фиг. 4 - иллюстрация принципа работы плавающей аэрационной системы с мембранным шаровым компрессором в резервуаре / водонапорной башне (Вариант 2).

Плавающая аэрационная система с герметичным боксом (по Варианту 1) состоит из герметичного бокса (1), по меньшей мере одной консоли (2) и по меньшей мере одного аэратора (3), см. Фиг. 1.

Герметичный бокс (1) состоит из корпуса (1.1) и крышки (1.2) с устройством закрывания (на фиг 1 не показано). За счет формы и размеров конструкции, полого герметичного бокса (1) делает возможным размещение в ней компрессора (4), а также удержание плавающей аэрационной системы на поверхности воды в резервуаре.

Консоль (2) крепится в нижней части герметичного бокса (1) и выполнена полой для подачи воздуха и/или газа от компрессора (4) к, по меньшей мере, одному аэратору (3).

Длина консоли (2) обеспечивает аэрацию верхних слоев жидкости глубиной 1-2 м.

Герметичный бокс (1), консоль (2) и аэратор (3) выполнены из материала, не загрязняющего питьевую воду, например, герметичный бокс и консоль - из полиэтилена, аэратор - из титанового порошка.

Для повышения эффективности дегазации аэратор (3) может быть представлен дисковым (например, микропузырчатым из спеченного порошка титана, с размером пор 15-150 мкм).

Силовой кабель с антенной (5) подводится к компрессору (4) извне.

Забор воздуха и/или газа компрессором (4) осуществляется с помощью шланга, например, выполненного в виде кабель-канала, совмещающего силовой, слаботочный и/или коаксиальный кабель и гибкий шланг для подачи воздуха и/или газа.

Плавающая аэрационная система с герметичным боксом (по Варианту 1) работает следующим образом, см. Фиг. 2.

В резервуаре, например, в водонапорной башне (6), заявленное устройство удерживается на поверхности воды за счет полой конструкции герметичного бокса (1). Забор воздуха и/или газа происходит компрессором (4), размещенный в герметичном блоке (1), и подается, по меньшей мере, через одну полую консоль (2), по меньшей мере, на один аэратор (3). При этом, по меньшей мере, один аэратор (3) создает воздушный поток, вместе с которым уходит растворенный газ, например, радон.

Плавающая аэрационная система с мембранным шаровым компрессором (по Варианту 2) состоит из основания (1) к которому по периметру герметично закреплена эластичная мембрана-шар (2) и по меньшей мере одного аэратора (3), см. Фиг. 3.

На основании (1) внутри эластичной мембраны-шара (2) размешается якорь соленоида с подвижным штоком (4). С внешней стороны к основанию (1) подводятся по меньшей мере следующие коммуникации: силовой кабель (5), подводящий патрубок (6) через впускной клапан (7), отводящий патрубок (8) через выпускной клапан (9).

Эластичная мембрана-шар (2) выполняет функцию рабочего органа (мембранный компрессор), а также является частью корпуса заявленной плавающей аэрационной системы.

Эластичная мембрана-шар (2) может быть выполнена, например, из этилен-пропиленовых каучуков.

Форма, размер, материал и герметичность эластичной мембраны-шара (2) обеспечивает плавучесть и компактность конструкции заявленного изобретения.

Плавающая аэрационная система с мембранным шаровым компрессором (по Варианту 2), см. Фиг. 4 работает следующим образом:

В резервуаре, например, в водонапорной башне (10), заявленная плавающая аэрационная система удерживается на поверхности воды за счет положительной плавучести шарового мембранного компрессора (герметичной эластичной мембрана-шара с основанием) (11).

Забор воздуха и/или газа происходит мембранным шаровым компрессором (11) за счет движений подвижного штока соленоида (при ходе вниз - всасывание; при ходе вверх - стравливание) и далее нагнетания воздуха в толщу жидкости в водонапорной башне по меньшей мере через один аэратор (3).

При этом, по меньшей мере, один аэратор (3) создает воздушный поток, вместе с которым уходит растворенный газ, например, радон.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной группы изобретений следующей совокупности условий:

- объекты (по Варианту 1 и Варианту 2), воплощающие заявленную группу технических решений, при их осуществлении относится к области обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, в частности, к устройствам аэрации водных пространств и могут быть использованы при очистке воды или других жидкостей от растворенных газов, преимущественно от радона в резервуарах (преимущественно в водонапорных башнях).

- для заявленных объектов (по Варианту 1 и Варианту 2), в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность их осуществления с помощью вышеописанных в заявке известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объекты (по Варианту 1 и Варианту 2), воплощающие заявленные техническиее решения, при их осуществлении способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленные объекты (по Варианту 1 и Варианту 2) соответствуют условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Группа изобретений может быть использована для аэрации промышленных и бытовых сточных вод, водных пространств или для очистки жидкостей от растворенных газов. Плавающая аэрационная система содержит компрессор, по меньшей мере один аэратор, герметичный бокс, по меньшей мере одну консоль и кабель. Герметичный бокс состоит из корпуса и крышки с устройством закрывания. Форма и размер герметичного бокса выполнены с возможностью размещения компрессора и удержания плавающей аэрационной системы на поверхности воды в резервуаре. Консоль закреплена в нижней части герметичного бокса и выполнена полой с возможностью подачи воздуха и/или газа от компрессора к по меньшей мере одному аэратору, а также с возможностью аэрации верхних слоев воды глубиной 1-2 м. Кабель подведен к компрессору извне. По другому варианту плавающая аэрационная система содержит основание 1, по меньшей мере один аэратор 3, эластичную мембрану-шар 2, герметично закрепленную по периметру основания 1 и выполненную с возможностью обеспечения функции мембранного компрессора. Внутри эластичной мембраны-шара 2 размещен якорь соленоида с подвижным штоком 4. С внешней стороны к основанию 1 подведены по меньшей мере силовой кабель 5, подводящий патрубок 6 через впускной клапан 7 и отводящий патрубок 8 через выпускной клапан 9. Форма, размер, материал и герметичность эластичной мембраны-шара 2 выполнены с возможностью обеспечения плавучести и компактности конструкции плавающей аэрационной системы. Группа изобретений позволяет сократить продолжительность процесса обработки жидкости, повысить плавучесть систем, обеспечить их компактность, устранить вандалоопасные зоны и обеспечить безопасные условия эксплуатации системы. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Плавающая аэрационная система, содержащая компрессор и по меньшей мере один аэратор, отличающаяся тем, что дополнительно содержит герметичный бокс, по меньшей мере одну консоль и кабель, причем герметичный бокс состоит из корпуса и крышки с устройством закрывания, форма и размер герметичного бокса выполнены с возможностью размещения компрессора и удержания плавающей аэрационной системы на поверхности воды в резервуаре, консоль закреплена в нижней части герметичного бокса и выполнена полой с возможностью подачи воздуха и/или газа от компрессора к по меньшей мере одному аэратору, а также с возможностью аэрации верхних слоев воды глубиной 1-2 м, кабель подведен к компрессору извне.

2. Плавающая аэрационная система по п. 1, отличающаяся тем, что герметичный бокс, консоль и по меньшей мере один аэратор выполнены из материала, не загрязняющего питьевую воду.

3. Плавающая аэрационная система по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один аэратор может быть выполнен дисковым.

4. Плавающая аэрационная система по п. 1, отличающаяся тем, что компрессор выполнен с возможностью забора воздуха с помощью гибкого шланга.

5. Плавающая аэрационная система по п. 4, отличающаяся тем, что шланг для забора воздуха выполнен в виде кабель-канала, совмещающего силовой, слаботочный или коаксиальный кабель и гибкий шланг для подачи воздуха и/или газа.

6. Плавающая аэрационная система, содержащая основание и по меньшей мере один аэратор, отличающаяся тем, что по периметру основания герметично закреплена эластичная мембрана-шар, выполненная с возможностью обеспечения функции мембранного компрессора, внутри эластичной мембраны-шара размещен якорь соленоида с подвижным штоком, с внешней стороны к основанию подведены по меньшей мере силовой кабель, подводящий патрубок через впускной клапан и отводящий патрубок через выпускной клапан, форма, размер, материал и герметичность эластичной мембраны-шара выполнены с возможностью обеспечения плавучести и компактности конструкции плавающей аэрационной системы.

7. Плавающая аэрационная система по п. 6, отличающаяся тем, что эластичная мембрана-шар является частью корпуса.

8. Плавающая аэрационная система по п. 6, отличающаяся тем, что может быть выполнена из этилен-пропиленовых каучуков.