Кавитационный аэратор

 

Изобретение касается очистки воды путем аэрации. Целью изобретения является стабилизация режима обработки сточных вод и снижение удельных энергозатрат. Аэратор содержит рабочую камеру 1 цилиндрической формы, трубопровод 5, расположенный коаксиально рабочей камере 1, гайку б с полостью для пружины 7, ступицу 8 с интерцепторами 9, крыльчатку 10. В крыльчатке 10 закреплен установочный винт 11с проточенным на конце цилиндрическим участком, который свободно входит в винтовой паз 12. Обрабатываемая жидкость подается в рабочую камеру 1. что приводит к созданию кавитации на крыльчатке 10. В образующиеся каверны по трубопроводу 5 через отверстия в гайке 6 подается окислитель. В кавернах и в зоне схлопывания пузырьков окислитель вступает во взаимодействие с органическими включениями сточных вод. При уменьшении расхода воды снижается динамическое давление на лопасти крыльчатки 10 и под действием пружины 7 интерцепторы 9 давят на крыльчатку 10, которая поворачивается по винтовой линии на определенный угол. При увеличении расхода воды под действием динамического напора крыльчатка 10 устанавливается в нейтральное положение относительно интерцепторов 9, увеличивая проходное сечение камеры 1. Изобретение позволяет повысить эффективность аэрации. 2 з. п. ф-лы, 2 ил. (Л с

- СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 02 F 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4770699/26 (22) 04.11.89 (46) 23.12,91. Бюл. I4 47 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А. С. Мачинский, Н. А. Яхова, О. А. Балалаев, Н. Н. марутовская и О. Ю. Якова (53) 628.356(088.8) (56) Заявка ФРГ М 3610744, кл. С 02 F 3/02, 1987. (54) КАВИТАЦИОННЫЙ АЭРАТОР (57) Изобретение касается очистки воды путем аэрации. Целью изобретения является стабилизация режима обработки сточных вод и снижение удельных энергозатрат.

Аэратор содержит рабочую камеру 1 цилиндрической формы, трубопровод 5, расположенный коаксиально рабочей камере 1, гайку 6 с полостью для пружины 7, ступицу

8 с интерцепторами 9, крыльчатку 10. В крыльчатке 10 закреплен установочный винт 11 с проточенным на конце цилиндри Ы 1699960 А1 ческим участком, который свободно входит в винтовой паз 12. Обрабатываемая жидкость подается в рабочую камеру 1, что приводит к созданию кавитации на крыльчатке

10. В образующиеся каверны по трубопроводу 5 через отверстия в гайке 6 подается окислитель. В кавернах и в зоне схлопывания пузырьков окислитель вступает во взаимодействие с органическими включениями сточных вод. При уменьшении расхода воды снижается динамическое давление на попасти крыльчатки 10 и под действием пружины

7 интерцепторы 9 давят на крыльчатку 10, которая поворачивается по винтовой линии на определенный угол. При увеличении расхода воды под действием динамического напора крыльчатка 10 устанавливается в нейтральное положение относительно интерцепторов 9, увеличивая проходное сечение камеры 1. Изобретение позволяет повысить эффективность аэрации. 2 з. и. ф-лы, 2 ил, 1699960

Изобретение относится к очистке воды путем аэрации и предназначено преимущественно для окисления органических веществ в сточных водах предприятий химической, нефтехимической и пищевой промышленности, а также в сельском хозяйстве.

Известно устройство для непрерывной аэрации сточных вод, содержащее рабочую камеру и полый вал с крыльчаткой, на всасывающей поверхности лопастей крыльчатки выполнены отверстия для подачи воздуха в каверну через полый вал из атмосферы. Вал с крыльчаткой приводится во вращение с помощью двигателя, скорость вращения которого обеспечивает образование каверн за лопастями крыльчатки. Так как в каверне давление ниже атмосферного, то в ее полость воздух поступает самотеком . по воздушному каналу и вступает в химическое взаимодействие с органическими веществами, растворенными в сточных водах.

Работа известного устройства эффективна в узком диапазоне расхода жидкости, так как число оборотов двигателя постоянно и не меняется в соответствии с колебаниями расхода сточных вод. При отклонении режима аэрации от расчетного значения эффективность обработки уменьшается в связи с нарушением всего комплекса строгих физических взаимосвязей между интенсивностью кавитации, расходом жидкости и расходом окислителя. Кроме того, недостатками известного устройства являются относительная сложность в изготовлении и сравнительно высокие удельные энергозатраты, так как это устройство динамического типа.

Целью изобретения является стабилизация режима обработки сточных вод и снижение удельных энергозатрат путем стабилизации интенсивности кавитации и сокращения потерь энергии при изменении расхода обрабаты ваемой среды.

В предлагаемом аэраторе, содержащем рабочую камеру с коаксиально расположенным трубопроводом для подачи окислителя, на котором установлена крыльчатка, последняя установлена на трубопроводе с возможностью поворота вокруг оси трубопровода на угол, величина которого определена шириной интерцепторов, а сами интерцепторы жестко укреплены на отдельной ступице, которая размещена между крыльчаткой и пружиной, при этом ступица выполнена с возможностью продольного перемещения в соответствии с величиной хода крыльчатки по винтовому соединению на трубопроводе.

Кроме того, с целью предотвращения заклинивания механизма крыльчатка сопряжена с трубопроводом винтом, который закреплен в ступице и своим концом свободно входит в винтовой паз трубопровода

При этом, ступица с интерцепторами сопряжена лысками с соответствующими лысками на трубопроводе и подпружинена со стороны упорной гайки, которая размещена на конце трубопровода, На фиг. 1 изображен аэратор, разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

Аэратор выполнен следующим образом.

Рабочая камера 1 имеет цилиндрическую форму и присоединяется к технологической линии очистки с помощью фланцев 2

Конфузор 3 и диффузор 4 позволяют обеспечить необходимые скорости течения и давления жидкости до и после рабочего участка. К рабочей камере 1 коаксиально приварен трубопровод 5, по которому подается окислитель через отверстия в гайке 6.

Гайка 6 накручивается по резьбе трубопровода 5 и имеет полость для пружины 7, которая прижимает скользящую по лыскам на трубопроводе 5 ступицу 8 с жестко укрепленными интерцепторами 9 к полуподвижной крыльчатке 10, Через ступицу крыльчатки 10 вкручивается установочный винт 11 с проточенным на конце цилиндрическим участком, который свободно входит в винтовой паз 12 трубопровода 5, чем обеспечивается возможность ограниченного поворота на угол, величина которого определена шириной интерцепторов. Под действием динамического напора воды и противодействующего давления пружины 7 крыльчатка 10 устанавливается в определенном положении относительно интерцепторов 9 в соответствии с режимом течения.

Для повышения срока службы и снижения гидравлического сопротивления крыльчатки ее лопасти имеют суперкавитирующий профиль.

Азратор работает следующим образом.

В рабочую камеру 1 подается обрабатываемая жидкость под действием насоса или самотеком со скоростью приблизительно 510 м/с, что обеспечивает кавитацию на крыльчатке 10. В образующиеся за лопастями каверны подается окислитель по трубопроводу 3 через отверстия в гайке 6. В каверне и зоне схлопывания пузырьков окислитель вступает во взаимодействие с органическими включениями сточных вод.

Интенсификация процесса аэрации объясняется тем, что от образующегося высокого давления в зоне схлопывания кавитационных пузырьков молекулы воды расщепляются на радикалы Н и ОН, а в присутствии кислорода образуются соеди1699960 6 нения НОг и ОН, которые переходят в сточную воду. и активно реагируют с растворенными s ней веществами.

При отклонении расхода, например, в меньшую сторону от расчетного значения 5 уменьшается интенсивность образования кавитационных пузырьков и возможно исчезновение кавитационного режима, что .ухудшает режим аэрации. При уменьшении расхода воды уменьшается динамическое 1Î давление потока на лопасти крыльчатки 10 и под действием нескомпенсированной силы пружины. 7 ступица 8 с интерцепторами

9 совместно с крыльчаткой 10 перемещается соответственно по лыскам и винтовому 15 пазу трубопровода 5. При этом крыльчатка

10 проворачивается на определенный угол относительно интерцепторов 9. Выдвижение интерцепторов уменьшает проходное сечение рабочего участка, что увеличивает 20 скорость течения у кромок лопастей, а следовательно, восстанавливается интенсивность образования кавитационных пузырьков, в результате чего нормализуется процесс аэрации. 25

При увеличении расхода сточных под выше расчетного значения интенсивность кавитации за лопастями крыльчатки растет и под действием большого динамического напора крыльчатка устанавливается в нейт- 30, ральное положение относительно интерцепторов. В этом случае проходное сечение рабочего участка увеличивается, следовательно, скорость течения воды падает, а интенсивность кавитации несколько. 35 уменьшается, что нормализует процесс аэрации для больших расходов воды и позволяет сократить непроизводительные расходы энергии.

Важнейшим технологическим парамет- 40 ром оценки работы аэраторов является отношение окислительной способности к.потребляемой мощности, которое называют эффективностью аэрации. Эффективность аэрации предлагаемого изобретения составляет 7,5 кг Ор/кВт ° ч, что превышает аналогичный показатель для известных промышленных аэраторов на 25 30 . Такое конструктивное выполнение аэратора отличается новизной, позволяет стабилизировать режим аэрации и снизить удельные энергозатраты. Кроме того, аэратор отличается простотой изготовления и эксплуатации.

Формула изобретения

1. Кавитационный аэратор, содержащий рабочую камеру с коаксиально расположенным в ней трубопроводом для подачи окислителя, на котором установлена крыльчатка, отличающийся тем, что, с целью стабилизации режима обработки сточных вод и снижения удельных энергозатрат, он снабжен интерцепторами, а также ступицей, пружиной и упором, расположенными на трубопроводе, при этом упор размещен, вблизи конца трубопровода, пружина совмещена с упором, интерцепторы закреплены на ступице, ступица установлена между пружиной и крыльчаткой с возможностью ее перемещения только в осевом направлении, а крыльчатка установлена с возможностью ее поворота вокруг своей оси по винтовой линии относительно трубопровода.

2. Аэратор по и. 1, отличающийся тем, что он снабжен винтом, а на внешней поверхности трубопровода выполнен винтовой паз, при этом винт закреплен в крыльчатке с возможностью совмещения его c винтовым пазом.

3. Аэратор по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что упор выполнен в виде упорной гайки, размещенной на конце трубопровода.

1699960

А-А

Составитель В,Кулемин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

Редактор И.Дербак

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 301

Заказ 4439 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., 4/5