Устройство для аэрации жидкости

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО(4ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

0% (11):

3(Ю С 02 Г 3 16

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3408408/23-26 (22) 22.03.82 (46) 07.01.84. Бюл. М 1 (72) Н.A.Ïpèõoäüêî, Д.Д.Чупаха и С.Б.Осипенко (71) Институт гидромеханики АН Укра.инской .ССР (53) 628.356(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 430070, кл, С 02 С 1/10, 1972 2.. Авторское свидетельство СССР

Р 350757, кл..С 02 F 1/16, 1970 (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ АЭРАЦИИ

ЖИДКОСТИ, содержащее направляющую камеру, один конец которой соединен с источником сжатого воздуха, а другой — с камерой смешения водя с воздухом, заканчивающийся водовоздушными насадками, и перемешивающее гриспособление с валом, о т л и ч а ю щ е е c ..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 иэ диска с,турбинными лопатками, размещенными напротив соплового аппарата, прикрепленных к внешнему венцу лопаток лопастей осевого суперкавитирующего наСоса и расположенного над диском и приO крепленного к венцу турбинных лопаток обтекаемого перфорированного колпака.

1065353

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

Известно устройство для аэрации 5 жидкости, содержащее направляющую камеру, один конец которой соединен с воздухом, а другой — с камерой смешения воды с воздухом, закайчивающейся водовоздушными насадками, и 10 перемешивающее приспособление с валом (1) .

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 гозволяет 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 40 воды с воздухом, заканчивающейся водовоздушными насадками, и перекешивающее приспособление с валом (2) .

Однако известное устройство недостаточно эффективно и надежно в 45 работе из-за малой поверхности контакта воды с воздухом в камере смешения вследствие незначительного дробления газовой Фазы и раздельного 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 иэ-за большой консольности, особенно на больших глубинах. Устройство неработоспособно при.работе под углом в вертикали и неприменимо на передвижйых плавающих системах из-эа громозд- 60 кости и сложности вращающихся частей и др.

Цель изобретения — повышение эффективности аэрации и надежности работы устройства. 65

Для достижения этой цели устройство для аэрации жидкости, содержащее направляющую камеру, один конец которой соединен с источником сжатого воздуха, а другой — с камерой смешения воды с воздуХом, заканчивающейся водовоэдушными насадками, и перемешивающее приспособление с валом, 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, размещенными напротив соплового аппарата, прикрепленных к внешнему венцу лопаток лопастей осевого суперкавитирующего насоса и расположенного над диском и прикрепленного к венцу турбинных лопаток обтекаемого перфорированного колпака.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 — разрез Г-Г на фиг. 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 вращается 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 перфорированный. колпак 11. Узлы

5-11 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-воздушными 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

1065353.12

1 камере 1 на стойках 18. Насадки

15 к камере 14 смешения крепятся при помощи соединения 19. Все уст-, ройство 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 ь устройстве воздух всплывает в виде 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 переме. шивающее приспособление. При этом при вращении лопастей 10 насос засасывают воду через окйа 13 и под давлением подает ее .в камеру 14 смешения для смешения с отработанным после турбинных лопаток 8 и прошедшим через отверстия перфорированного колпака 11 воздухом. При этом образуется водо-воздушная смесЬ с пузырьковой структурой.

Вода после суперкавитирующего насоса является активированной в результате. разрушения каверны и схлопывания кавитацйониых. пузырьков, в связи. с чем кислород.иэ воздушных пузырьков интенсивно поступает в воду.

Этот процесс усиливается повышенным давлением в камере смешения и пониженной температурой воды вокруг .воздушных пузырьков из-за уменьше-. ния темйературы воздуха при истече- ний его через сопловой аппарат 4:, 1турбинные 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 водовоздушных насадках 15 в результате

30 дробления пузырьков на мельчайшие частички из-за разгона смеси и скольжения фаэ, а также вне устройства (в истекающей струе и при всплытии пузырьков). В истекающей струе пу 5 эырьки тормозятся и всплывают, а аэрированная и активированная вода продолжает дальнейшее горизонтальное движение и таким образом остается в нижнем обескислороженном слое( воды. Поэтому пузырьки воздуха ъсплыФвают в воде с низким содержанием кислорода, всвязи с чем диффузия кислорода иэ них в воду увеличивается.

Кроме того, в результате подъема факелом пузырьков воды нижнего слоя вверх происходит обмен водой между слоями и, соответственно, транспор. тирование кислорода из верхнего слоя в нижний. При этом граница стратификации опускается и расширяется в стороны (фиг, 7-9) °

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

1065353

17

Агпкастрерный ovule»

Щиг. 7 йрег

21

Составитель Л. Суханова

Редактор Н. Егорова Техред A. Бабинец Корректор И. Эрдейи

Заказ 10986/24 Тираж. 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент:", r. Ужгород, ул. Проектная, 4