Результат интеллектуальной деятельности: ДВУХКАМЕРНЫЙ СТРУЙНЫЙ АЭРАТОР

Изобретение относится к области смесительной техники и может быть использовано для очистки загрязненных стоков, получения газожидкостных смесей в различных областях техники, в частности при производстве битумов или рыбозащитных устройствах.

Известен эжекторный аэратор, содержащий насос, выход которого подключен к выходному патрубку, выполненному с наружной конической осевой насадкой, образующей с выходным патрубком первый воздухозаборный патрубок (см. патент РФ №2142433 С1, кл. C 02 F 3/22, опубл. 10.19.99).

Недостатком данного устройства является низкая эффективность смешения (в первую очередь из-за того, что в жидкость попадают крупные пузырьки воздуха размером около 1-2 мм), а также невозможность регулировать расход воздуха в широких пределах, что обусловлено как подачей воздуха в патрубок, так и струйным способом подачи водовоздушной смеси в жидкую среду.

Известны аэраторы с несколькими камерами или камерой и диспергатором, в которых в камеру подается сжатый воздух (см. патент РФ №2189364, C 02 F 3/08, 7.3.2000 и патент РФ №2112753, C 02 F 3/20, 2.5.1998).

К недостаткам подобных устройств следует отнести низкую эффективность из-за малой кинетической энергии струй и возможности формировать только крупные пузырьки воздуха.

Наиболее близким к предложенному является двухкамерный струйный аэратор, содержащий коллектор в виде цилиндрического корпуса с патрубком для жидкости (первую камеру), воздушный канал в виде патрубка с впускным отверстием (вторую камеру) и выпускную насадку (см. патент РФ №2187381, C 02 F 3/18, 6.4.2001).

Недостатком данного устройства является невозможность создать поток, протяженный в направлении, перпендикулярном оси коллектора, а также управлять размером пузырьков и общим содержанием воздуха в водовоздушной смеси. Это ограничивает возможность использования известного аэратора для создания протяженных и равномерных потоков водовоздушной смеси с заданным содержанием воздуха и размером пузырьков, что крайне важно для применений в области очистки сточных вод и рыбозащитных устройствах.

Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является расширение сферы применения двухкамерного аэратора за счет создания потока газожидкостной смеси, протяженного в направлении, перпендикулярном оси коллектора, получение равномерных протяженных потоков газожидкостной смеси. Дополнительным результатом является управление размером пузырьков и общим содержанием воздуха в смеси.

Указанный результат достигается тем, что в известном двухкамерном струйном аэраторе, содержащем цилиндрический коллектор и воздушный канал с, по меньшей мере, одним впускным отверстием, коллектор выполнен, с отверстиями, равномерно расположенными вдоль образующей, а воздушный канал выполнен в виде П-образного профиля с выпускными отверстиями, равномерно расположенными вдоль основания, размещенного на поверхности коллектора, причем отверстия коллектора размещены в полости воздушного канала.

Кроме того, аэратор может быть снабжен входным источником водовоздушной пульпы.

Кроме того, коллектор может быть выполнен незамкнутым.

При этом впускные отверстия воздушного канала могут быть выполнены с регуляторами расхода.

Кроме того, отверстия воздушного канала могут быть расположены на оси отверстий коллектора.

При этом кромки отверстий воздушного канала могут быть расположены на прямых, проходящих через кромки отверстий коллектора и пересекающихся на оси симметрии коллектора в его полости.

В частности, отношение радиусов отверстий коллектора и воздушного канала может лежать в диапазоне от 2,8 до 1,9.

На фиг.1 показан поперечный разрез двухкамерного аэратора, на фиг.2 - общий вид аэратора с входным источником водовоздушной пульпы.

Двухкамерный струйный аэратор содержит перфорированный цилиндрический коллектор 1 с отверстиями 2 (фиг.1), воздушный канал 3 с выпускными отверстиями 4, выполненный в виде П-образного профиля. На впускном отверстии 5 воздушный канала 3 (фиг.2) установлен регулятор 6 расхода. Как показано на фиг.2 отверстия 2 и 4 соосны. На входе аэратора установлены входной источник 7 водовоздушной пульпы и насос 8. В рабочем состоянии полость коллектора 1 заполнена жидкостью или мелкодисперсной газожидкостной пульпой (эмульсией) 9, поступающей на вход аэратора. Струя 10 пульпы 9 окружена более крупнодисперсной газожидкостной смесью 11. Основание воздушного канала 3 обозначено позицией 12 (фиг.1).

Пунктиром на фиг.1 изображены прямые, пересекающиеся на оси симметрии коллектора 1 и проходящие через верхние кромки отверстий 2, 4. Отношение диаметра отверстий 4 к диаметру отверстий 2 лежит в диапазоне от 2,8 до 1,9.

В качестве входного источника 7 водовоздушной пульпы может быть использован любой аэратор, например известный по заявке №2000129745/12(031730) от 29.11.2000 или по патенту РФ №2187381, C 02 F 3/18, 6.4.2001.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии полость коллектора 1 (первая камера) и воздушного канала 3 (вторая камера) заполнены водой. При включении насоса 8 жидкость или водовозушная пульпа, формируемая входным источником 7 водовоздушной пульпы, поступает в полость корпуса 1 и продавливается через отверстия (сопла) 2, 4, увлекая жидкость, находящуюся в полости воздушного канала 3. При этом в полости воздушного канала 3 образуется разряжение и он заполняется воздухом через отверстие(я) 5, расположенные в нерабочей зоне коллектора 1.

Подсос воздуха при прохождении струи 10 через отверстие 4 приводит к образованию смеси 11 по периферии струи 10. При этом газонаполненный воздушный канал 3, будучи расположен над выходными отверстиями 2, обеспечивает высокую степень равномерности потоков из отверстий (сопел) 4 по периметру коллектора 1, а регулятор 6, выполненный, например, в виде диафрагмы, позволяет варьировать в широких пределах содержание воздуха в пульпе и размер пузырьков воздуха.

Указанный результат был подтвержден испытаниями, результаты которых представлены в таблице.

Таким образом, предложенный аэратор позволяет не только эффективно аэрировать жидкости, но также создавать равномерный и управляемый по таким существенным параметрам как выходная энергия струи, размер пузырьков газа и расход газа, поток газожидкостной смеси.