АЭРАТОР
AERATOR

Изобретение относится к аэраторам для очистки природных и сточных вод, в частности к устройствам для подачи воздуха в очистные сооружения, в аэротенках.
Известен пневматический аэратор, содержащий цилиндрический перфорированный каркас, снабженный цилиндрической перфорированной обечайкой, установленной внутри каркаса с возможностью ее вращения, при этом часть отверстий каркаса и обечайки выполнены соосно, а другие отверстия смещены относительно друг друга по линии окружности (АС №1719319, C02F 3/20, БИ №10, 1992 г., СССР).
Известный аэратор неэффективен в связи с тем, что ограничен объем воды, охватываемый аэрацией.
Известно устройство для аэрации жидкости, содержащее корпус с отверстиями, выполненный в виде гофрированного сильфона с отверстиями во внутренних гофрах, перекрываемыми эластичными кольцами с поперечным сечением в виде трапеций (АС №1462714, C02F 3/20, 1987 г., СССР).
Известное устройство также неэффективно из-за локальной аэрации, т.е. только вокруг аэратора.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является аэратор, содержащий корпус с отверстиями и патрубок подачи воздуха, причем корпус выполнен в форме тора и снабжен шарами, помещенными внутри него с возможностью свободного перемещения, при этом отверстия расположены по периферии корпуса, а патрубок подачи воздуха установлен тангенциально к тору (АС №1057436, C02F 3/20, БИ №44, 1983 г., СССР).
Известный аэратор аэрирует ограниченный объем жидкости в емкости, в его конструкции не предусмотрено вращение корпуса-тора, что снижает его эффективность аэрации.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в обеспечении возможности вращения аэратора вокруг вертикальной оси и тем самым аэрирования большего объем жидкости, находящейся в емкости. Одновременно объем жидкости под вращающимся аэратором производится другим аэратором, невращающимся и также способствующим аэрировать дополнительный объем жидкости.
Указанный технический результат достигается тем, что аэратор содержит корпус в форме тора и снабжен шарами, помещенными внутри него с возможностью свободного перемещения, при этом отверстия расположены по периферии корпуса, а патрубок подачи воздуха установлен тангенциально к тору и дополнительно имеет устройство для аэрации жидкости, содержащее корпус, выполненный в виде гофрированного сильфона с отверстиями во внутренних гофрах, при этом между наружными и внутренними гофрами установлены эластичные кольцевые элементы. Согласно изобретению на воздушный вертикальный цилиндрический каркас с фланцем установлены жестко верхнее и нижнее кольца, на которые через, например, текстолитовые шайбы свободно надеты верхняя и нижняя втулки, жестко скрепленные скобой, причем к верхней втулке прикреплен через патрубок подачи воздуха корпус в форме тора, пневматически сообщенный с каркасом отверстиями, к нижней втулке корпус жестко присоединен стержнем, а в нижнюю часть каркаса вставлено устройство, выполненное в виде гофрированного сильфона с отверстиями во внутренних гофрах, закрытыми пружинными винтовыми кольцами, в донышке сильфона выполнено отверстие, пневматически через винтовую цилиндрическую пружину связано с жидкостью, при этом пружина установлена на полке П-образной стойки, жестко прикрепленной к пластинам подвижного кольца, фиксируемого с помощью болтов в нижней части каркаса, а внутри каркаса в верхней его части жестко установлено кольцо, на котором установлена съемная шайба с калиброванным отверстием. В корпусе сбоку с одной стороны по окружности выполнены отверстия, сообщающие пневматически его внутреннюю полость с жидкостью.
На фиг.1 представлен предлагаемый аэратор - общий вид; на фиг.2 - разрез А-А; на фиг.3 узел I на фиг.1 (процесс перекрывания отверстия для выхода воздуха шаром при его движении).
Аэратор содержит цилиндрический вертикальный каркас 1 с фланцем 2 и кольца 3 и 4, жестко прикрепленые к его верхней части. Верхняя втулка 5, надетая с зазором на каркас 1, имеет соосные отверстия 6 с каркасом и пневматически сообщена патрубком 7 с корпусом 8, выполненным в форме тора и имеющим шары 9. Отверстия 10 расположены по периферии корпуса 8, а также сбоку с одной стороны (фиг.3) отверстия 11 по его окружности. Втулка 5 через текстолитовую шайбу 12 установлена на кольце 3. Нижняя втулка 13, надетая с зазором на каркас 1, жестко связана с корпусом 8 стержнем 14, с противоположной стороны обе втулки 5 и 13 жестко связаны скобой 15. Втулка 13 через текстолитовую шайбу 16 установлена на кольце 4. В нижнюю часть каркаса 1 вставлен сильфон 17, имеющий наружные 18 и внутренние 19 гофры. Отверстия 20 выполнены во внутренних гофрах 19, закрыты винтовыми пружинными кольцами 21. В донышке 22 сильфона 17 выполнено отверстие 23, пневматически сообщенное через винтовую пружину 24 с жидкостью. Пружина 24 установлена в стакане 25, прикрепленном к донышку 22, и стакане 26, прикрепленном к горизонтальной пластине 27 П-образной стойки 28, жестко прикрепленной своими концами к пластинам 29 подвижного кольца 30. Пружина 24 уперта в диск 31, который контактирует с болтом 32, ввернутым в горизонтальную пластину 27. Кольцо 30 свободно надето на нижнюю часть каркаса 1 и фиксируется болтами (не показаны), ввернутыми в два отверстия 33 с обеих сторон. Внутри каркаса 1, в верхней его части, жестко закреплено кольцо 34, на которое установлена съемная шайба 35 с калиброванным отверстием 36.
Отверстий 6 должно быть не менее 8 штук на каркасе 1, чтобы не прерывать процесс подачи воздуха в корпус 8 через патрубок 7. Текстолитовые шайбы 12 и 16 способствуют снижению трения втулок 5 и 13 о кольца 3 и 4. Отверстие 36 калиброванной шайбы 35 выполняется из расчета поступления воздуха в корпус 8 примерно 2/3 и 1/3 в сильфон 17.
Аэратор работает следующим образом.
На стенде производят подготовку аэратора к работе. Устанавливают калиброванную шайбу 35 на кольцо 34. Снизу на каркас 1 надевают кольцо 30 и вставляют сильфон 17. Кольцо 30 поднимают до сжатия сильфона 17, 1) со сжатием, 2) с перекрывом всех отверстий 20 и стопорят болтами. Пружина 24 тоже будет сжата до состояния с расчетными зазорами между витками. В собранном виде аэратор опускают, например, в аэротенк и подсоединяют фланец 2 к системе подачи сжатого воздуха (не показана). Открывают вентиль (не показан), воздух устремляется по патрубку 7 в корпус 8 и также вниз по каркасу 1 через шайбу 35 в сильфон 7.
Воздух (примерно 2/3) в корпусе 8 толкает шары 9, которые приобретают центростремительное ускорение и, вращаясь, периодически перекрывают отверстия 10 и 11.
Режим пульсации воздуха, создаваемый взаимодействием шаров 9 с отверстиями 10 и 11 в корпусе 8, способствует образованию мелкопузырчатой фракции. Одновременно воздух, вырываясь из отверстий 11 сбоку корпуса 8, за счет реактивной силы будет вращать его, например, по часовой стрелке вокруг каркаса 1, если смотреть сверху аэратора.
Другая часть воздуха (примерно 1/3) через отверстие 36 шайбы 35 устремляется по каркасу 1 в сильфон 17, который удлинится и освободит отверстия 20 с очевидным сжатием пружины 24. Воздух из отверстий 20 через межвитковое расстояние пружинных колец 21, а также из отверстия 23 через межвитковое расстояние пружины 24 устремится в жидкость, в нижнюю часть аэротенка.
Режим пульсации воздуха в корпусе 8 будет воздействовать и на режим пульсации сильфона 17 и пружины 24 и тем самым также будет способствовать образованию мелкопузырчатой фракции в нижней части аэротенка. Режим вращения корпуса 8 вокруг каркаса 1 зависит от количества и сечения отверстий 11 в тороидальном корпусе 8. Пульсация сильфона 17 и качание пружины 24 будет зависеть от величины проходного сечения 36 в шайбе 35. Размеры воздушных пузырьков можно также регулировать скоростью подачи воздуха из системы.
При вращении шары очищают поверхность корпуса 8 от засорения. Сильфон 17 в любой момент может быть снят на прочистку и заменен уже прочищенным сильфоном.