Результат интеллектуальной деятельности: АЭРАТОР (ВАРИАНТЫ)

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.