Устройство для аэрации жидкости Советский патент 1984 года по МПК C02F3/16 C02F7/00 

Изобретение относится к ведени,ю водного и рыбного хозяйства в естественных и искусственных водоемах, а также к очистке бытовых и промышленных сточных вод.

Известно устройство для аэрации жидкости, содержащее направляющую камеру, один конец которой соединен с воздухом, а другой - с камерой сме шения воды с воздухом, заканчивающейся водовоздушными насадками, и перемешивающее приспособление с . валом ij .

Однако это устройство недостаточно эффективно и надежно в работе в связи с большими гидравлическими потерями внутри водо-воздушной смеси и в пограничном двухфазном слое при движении смеси перед насосом, в рабочих лопатках и длинной камере смешения. Кроме того нерациональна схема аэрирования: вместо нижних аэрируются верхние слои воды, достаточно насыщенные кислородом в результате атмосферной аэрации и биосинтеза. Неоптимальная конструкция водо-воздушных насадок не позволяет разбрасывать смесь на большие расстояния- из-за чего уменьшается площадь аэрируемой поверхности. Привод перемешивающего приспособления устройства выходит из строя в результате забрызгивания его водой и повышенной влажности у поверхности раздела вода -, воздух. Устройство повреждается судами из-за загромождения фарватера водоема и др,

.Известно также устройство для аэрации жидкости,.содержащее направляющую камеру, один конец которой соединен с источником сжатого воздуха, а другой - с камерой смешения воды с воздухом, заканчивающейся водовоздушными насадками, и перемешивающее приспособление с валом 2 .

Однако известное устройство недостаточно эффективно и надежно в работе Из-за малой поверхности контакта воды с воздухом в камере смешения вследствие незначительного дробления газовой фазы и раздельно- го движения смеси Кроме того, отсутствует кавитационная обработка воды, усиливающая процесс диффузии кислорода из воздуха в воду и активирующая воду. Перемешивающее приспособление с валом в неподвижной части заклинивается из-за большой консольности, особенно на больших глубинах. Устройство неработоспособно При.работе под углом в вертикали и неприменимо на передвижйых плавающих системах из-за громоздкости и сложности вращающихся часей и др.

Цель изобретения - повышение эфективности аэрации и надежности аботы устройства.

Для достижения этой цели устройство для аэрации жидкости, содержащее направляющую камеру, один конец которой соединен с источником сжатого воздуха, а другой - с камерой 5 смешения воды с возду сом, заканчивающейся водовоздушными насадками, и перемешивающее приспособление с валом, снабжено установленной на выходе направляющей камеры кольцевой

0 перегородкой .с сопловым аппаратом и стаканом с подшипниками, в котором установлен вал перемешивающего приспособления, при этом последнее выполнено из диска с турбинными

5 лопатками, размещенными напротив соплового аппарата, прикрепленных к внешнему венцу лопаток лопастей осевого суперкавитирующего насоса и расположенного над диском и приQ крепленного к венцу турбинных лопаток обтекаемого перфорированного колпака.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез;

5 на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. i; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. ;4 - разрез В-В на фиг. i; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фкг. 1/ на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 1; на

,. фиг. 7 - одна из схем применения устройства в непроточном стратифицированном по кислороду водоеме с использованием ветродвигателя, продольный разрез; на фиг. 8 - то же, в плане; на фиг. 9 - то же, поперечный разрез.

Устройство состоит из направляющей камеры 1, один конец которой.соединен с источником 2 сжатого вохдуха, а второй заканчивается кольцевой перегородкой 3, в которой по периферии размещен сопловой аппарат 4, а по центру - стакан с валом 5. Вал 5 врацается в подшипниках 6. На

свободном конце вала закреплен диск 7 с турбинными лопатками 8, размещенными напротив соплового аппарата 4, и внешним венцом 9, закрепленным поверх лопаток. К боковой поверхности венца прикреплены лопасти 10 осевого суперкавитирующего насоса, а к задней стороне - обтекаемый пе1рфорированный, колпак 11. Узлы b-il составляют перемешивающее приспособление (ротор), которое заключено в трубопровод 12. Передняя часть трубопровода 12 имеет окна 13 для входа воды, средняя образует камеру 14 смешения воды с воздухом, а задняя заканчивается водо--воз душными

насадками 15. Для предотвращения попадания воды в подшипники 6 предусмотрено уплотнение 16, а для крепления передней части стакана с валом 5 служат стойки 17. Трубопровод 12 крепится к направляющей

камере 1 на стойках 18. Насадки 15 к камере 14 смешения крепятся . при помощи соединения 19. Все устройство является съемным и крепится к источнику 2 при помощи соединения 20, Подача воздуха к источнику 2 осуществляется от расположенного, в воздушной среде компрессора 21 по трубопроводу 22. Отработанный Б устройстве воздух всплывает в вида факела 23.,

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух от источника 2 через направляющую камеру 1 поступает к сопловому аппарату 4, истекая через который, попадает на турбинные лопатки 8 и вращает перемешивающее приспособление. При этом при вращении лопастей 10 насос засасывают воду через окйа 13 и под давлением подает ее в камеру 14 .смешения для сметиенйя с отработанным после турбинных лопаток 8 и прошедийм через отверстия перфорированного колпака 11 . При этом образуется водо-воздушная . смесь с пузырьковой структурой. Вода после суперкавитирующего насос является активированной в результате, разрушения каверны и схлопывания...кавитацйонных. пузырьков, в свяаи с, чем.кислород, из воздушных пузырьков интенсивно поступает в воду Этот процесс усиливается повышенН лм давлением в КсМере смешения и пониженной температурой воды вокруг .воздушных пузырьков из-за уменьшения температуры воздуха при истечений его через сопловой аппарат 4, тур6инные лопатки 8 и отверстия

колпака 11. Однако в камере 14 смешения размеры пузырьков достаточно большие в .связи с большими отверстиями в колпаке 11. Это предусмотрено для предохранения отверстий от забивания различными примесями, содержащимися в сжатом воздухе. Дальнейшая диффузия кислорода.из воздуха в воду происходит в йодовоздушных насадках 15 в результате дроб ле ни я riy зыр ь ко в. на мел ьч айши е частички из-за разгона смеси и сколжения фаз, а также вне устройства (в истекающей струе и при всплытии пузь5 ьков). Б истекающей струе пузырьки тормозятся и всплывают, а. аэрированная и активированная вода продолжает дальнейшее Горизонтальное движение и таким образом остается в нижнем обескислороженном сло воды. Поэтому пузырьки воздуха вспл/вают в воде с низким содержанием кислорода, в связи с чем диффузия кислорода из них в воду увеличивается. kpiOMe того, в результате подъема факелом пузырьков воды нижнего слоя вверх происходит обмен водой между слоями и, соответственно, транспорт рование кислорода из верхнего сло в нижний. При этом граница стратификации опускается и расширяется в стороны (фиг. 7-9}.

Работоспособность устройства не зависит от глубины погружения, стационарности давления воздуха после компрессора, угла наклона оси, оно при1у1ёнимо на подвижных плавающих системах,, не загромождает фарватер, .его привод не забрызгивается водой, в связи с чем повышается надежность его работы..

фиг.5 Агпнасферньш

J. 1 i i i

0

V.

Хл /Щ/ ///////// //// //////// // /у / / / / / // / / У //У,

бе/гег

f777/f///fff

Фш.В

nf t/noSepJtMocm/fi /a c/iou

Придонный саой

(Put. 7

/ риб ежмая JOHH сjjacmefft/jtftu

f/ryiSoKofofff/aji vacm6 Soffoefta

П

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ АЭРАЦИИ ЖИДКОСТИ, содержащее направляющую камеру, один конец которой соединен с источником сжатого воздуха, а ppyrofi - с камерой смешения воды с воздухом, заканчивающийся водовоз nixttjjL-n--.-,-- душными насадками, и перемешивающее приспособление с валом, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения эффективности аэрации и надежности работы, устройства, оно снабжено установленной на выходе направляющей камеры кольцевой перегородкой с сопловым аппаратом и стаканом с подшипниками, в котором установлен вал перемешивающего приспособления, при этом последнее выполнено из диска с .турбинными, лопатками, размещенныминапротив соплового аппарата, прикрепленных к внешнему венцу лопаток лопастей осевого суперкавитирук цего набоса и расположенного над диском и прикрепленного к венцу турбинных лопаток обтекаемого перфорированного колпака. Ф СП оэ ел со ////////////////////// //////// /f f / Фиг. f