АЭРАТОР

рб1П5488
МПК C02F 3/00
Изобретение относится к области биологической очистки сточных вод и может быть использовано для насыщения жидкостей газами, например, для насыщения кислородом иловой смеси в аэротенке.
Известен аэратор, содержащий перфорированный трубчатый каркас с диспергирующим покрытием снаружи (см. Мешенгиссер Ю.М., Галич Р.А., Марченко Ю.Г. Трубчатые пневматические аэраторы и аэрационные системы Экополимер // Водоснабжение и санитарная техника, 2000, №12, часть 2, с. 5-7).
Известный аэратор совмещает функции воздуховода и диспергатора воздуха. Характеризуется наличием каналов между каркасом и диспергирующим покрытием. Геометрическая форма этих каналов зависит от конструктивного исполнения каркаса и может иметь вид системы продольных углублений в каркасе аэратора типа АКВА-ПРО или кольцевого зазора в аэраторе типа АКВА-ЛАЙН. Аэраторы изготавливаются фирмой «Экополимер в виде отдельных элементов аэрационных систем. При монтаже аэрационных систем аэраторы соединяются между собой резьбовыми муфтами.
В вышеупомянутых типах аэраторов воздуховодом является лерфорированный трубчатый полиэтиленовый каркас, который является опорным для диспергирующего покрытия. Отводами воздуха из воздуховода к диспергирующему покрытию являются отверстия перфораций в трубчатом каркасе.
Трубчатый аэратор АКВА-ПРО содержит каркас, наружная поверхность которого выполнена в виде равномерно чередующихся продольных ребер и углублений. На наружную поверхность каркаса нанесено двухслойное диспертрующее покрытие. Для образования внутреннего слоя диспергирующего покрытия применяется безузловая сетка из полиэтилена высокого давления. Сетка, вытянутая в виде жгута, навивается на наружную поверхность каркаса без зазоров. Количество слоев навивки определяется исходя из требуемого сопротивления аэратора. Наружный слой диспергирующего покрытия представляет собой пористую оболочку из полимерного материала, имеющего хаотически уложенные волокна, сплавленные в точках взаимного пересечения. Этот слой выполняется путем пневмоэкструзии расплава полимера на наружную поверхность внутреннего слоя. Внутренний слой диспергирующего покрытия и наружная поверхность ребер и углублений каркаса образуют продольные каналы, в каждом из которых выполнены отверстия. Каркас на противоположных концах имеет наружную резьбу для соединения с муфтами с аналогичной резьбой и с помощью которых аэраторы монтируются в аэрационные системы.
АЭРАТОР
Авторы: Галич P.A., Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М.оНазвание изобретения: Аэратор
ренней резьбой. Диспергирующее покрытие жестко закреппено на наружной поверхности муфт. Внутренняя поверхность диспергирующего покрытия образует цилиндрический зазор с внешней поверхностью каркаса. Диспергирующее покрытие выполнено в виде цилиндрической оболочки из пористого полиэтилена. В каркасе имеются отверстия перфораций. Муфты содержат уплотнительные кольца двух типов. Уппотнительные кольца первого типа расположены снаружи муфт. Уплотнительные кольца второго типа расположены внутри муфт между каркасом и муфтами. Первый тип уплотнительных колец служит для устранения утечки воздуха по межрезьбовому зазору, а второй тип уплотнительных колец устраняет попадание воздуха и пыли из воздуховода в кольцевой зазор между диспергирующим покрытием и опорным каркасом со стороны муфт. Воздух из воздуховода поступает к диспергирующему покрытию только через калиброванные отверстия перфораций каркаса.
Зазор между каркасом и диспергирующим покрытием выполнен для перераспределения воздуха и выравнивания его расхода по длине аэратора. Зазор уменьшает потери напора при прохождении воздуха через аэратор, повышает пылеемкость аэратора, снижает темпы прироста потерь напора в процессе эксплуатации.
Диспергирующее покрытие пропускает воздух с переменной шириной полосы аэрации путем раскрытия пор разной геометрической величины при переменном расходе воздуха, благодаря чему трубчатый аэратор является «самонастраивающейся системой.
Недостатком известного аэратора является забивание воздушных полостей в диспергирующем покрытии, воздушных полостей между каркасом и диспергирующим покрытием и отверстий перфораций в каркасе пылью и продуктами коррозии и эрозии воздуховодов, что нарушает стабильную работу аэратора и в конечном итоге может привести к полной потере его работоспособности. Наличие вышеуказанных воздушных полостей и повышение таким путем пылеемкости аэратора не устраняет забивание его пылью.
Вышеупомянутые аэраторы работают в лолузатопленном режиме, то есть, в зависимости от расхода воздуха вода может то поступать в аэратор, то под действием давления воздуха может выходить из него обратно через те же поры диспергирующего покрытия. При работе на переменных режимах ранее попавшая с воздухом в полости и поры аэратора пыль частично смачивается водой при повышении уровня воды в полости аэратора и снова подсушивается воздухом при снижении уровня воды в полости аэратора (открытие и закрытие пор разной геомерической величины в диспергирующей поверхности), что постепенно приводит к полной кольматации пор на границе вода-воздух диспергирующего покрытия и постепенному сужению полосы аэрации до ее лолного или частичного исчезновения.
Кроме того аэратор не защищен от плдропневматических ударов водо-воздушной смеси при запуске аэратора или изменении режима его работы. В полости аэратора внутри вдоль опорной трубы образуется бегущая водяная волна, гонимая воздухом, который перемещается вдоль поверхности воды в полости каркаса. При этом в каркасе образуются жесткие удары по диспергиM e -M f
Авторы: Галич Р.А., Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М.оНазвание изобретения: Аэратор
рующей поверхности, способные нарушить и даже разорвать сцепление хаотически уложенных в нем волокон в местах их сплавления, что может привести к механическому поврехздению диспергирующего покрытия.
В основу изобретения поставлена ЗАДАЧА, аэратор, содержащий перфорированный трубчатый каркас с диспергирующим покрытием снаружи, ПОДЛЕЖАЩИЙ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ ТЕМ, ЧТО внутри каркаса помещен воздуховод в виде фильтрорукава, фильтрационные отверстия которого являются отводами воздуха.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ: в аэраторе достигается повышение пылеемкости и снижение темпов роста потерь напора в процессе эксплуатации за счет снижения или полного устранения попадания пыли и продуктов коррозии к диспергирующему покрытию и прилегающим к нему лолостям.
В аэраторе достигается перераспределение пылевых масс из зон кольматации и разрушения диспергирующего покрытия во внутреннюю зону фильтрорукава с малой нижней зоной цикла смачивание-сушка с наличием достаточно большой поверхности для постоянного сухого отвода воздуха к диспергирующему покрытию через фильтрационные отверстия, имеющиеся между сплетением волокон фильтроткани фильтрорукава или специально выполненные, например, в случае иглопробивного нетканого материала фильтрорукава, например, лавсана.
Фильтрорукав является воздуховодом, а фильтрационные отверстия выполняют функции
отводов воздуха. При этом в аэраторе появляется возможность периодически стряхивать пыль со стенок воздуховода на дно фильтрорукава и тем очищать фильтационные отверстия для отвода
воздуха. Стряхивание пыли происходит автоматически при манипуляции расходом воздуха с образованием бегущей водо-воздушной волны внутри фильтрорукава. При этом фильтрорукав ислытывает переменные по длине возмущения его поверхности, приводящие к гармоническим затухающим колебаниям поверхности воздуховода с эффектом самоочищения его фильтрационных отверстий между волокнами фильтроткани и сбросу пыли обратно в воздуховод, который теперь проходит по фильтрорукаву.
Встряска фильтрорукава происходит за счет эластичных свойств плетения волокон фильтроткани фильтрорукава. Фильтроткань фильтрорукава, изготовленная из волокон растительного, например, хлопок, или животного, например, шерсть, или синтетического, например, лавсан, капрон, полиэтилен происхождения, или стекловолокна, обладает достаточной гибкостью и прочностью для данных целей.
Кольцевой зазор необходим для поднятия нижней части фильтрорукава над уровнем жидкости у дна полости каркаса, а также для образования волновой встряски фильтроткани.
Концы фильтрорукава закреплены к жесткой трубе каркаса, а сам фильтрорукав установлен с некоторым напряжением его поверхности для удержания фильтроткани в периоды поступления воды в воздуховод из диспергирующей поверхности, а так же для .создания возможности поверхности фильтрорукава упруго колебаться в каркасе для эффею-ивного стряхивания пыли с
f
Авторы: Галич Р.А., Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М.дНазвание изобретения: Аэратор
его внутренних стенок. Фильтрационные отверстия фильтроткани фильтрорукава помимо функций отвода воздуха из фильтрорукава-воздуховода выполняют дополнительно функции дросселирующих отверстий способствующих гашению колебательной энергии бегущей волны, которая постепенно затухает при дросселировании воздуха через фильтрационные отверстия фильтроткани фильтрорукава.
Поперечное сечение фильтрационных отверстий меньше, чем поперечное сечение отверстий в каркасе и в отверстиях (порах) меяеду волокнами диспергирующего покрытия, что необходимо для задержания частиц пыли и продуктов коррозии соразмерных или больших, чем полеречное сечение отверстий в каркасе или отверстиях (порах) диспергирующего покрытия.
Другие цели, особенности, лреимущества и возможности использования изобретения видны из нижеприведенного описания примеров выполнения на основании рисунков. При этом все описанные и/или фафически представленные лризиаки сами ло себе или в любой разумной комбинации составляют предмет изобретения, независимо от общих требований или обратной связи.
Перечень фигур чертежей и иных материалов.
Фиг. 1. Аэратор. Исполнение типа АКВА-ПРО с наружной резьбойна концах опорной трубы. Вид сбоку. Половинный продольный разрез.
Фиг. 2. Аэратор. Исполнение типа АКВА-ЛАЙН с муфтами с наружной резьбой на концах опорного каркаса. Вид сбоку. Половинный продольный разрез.
Фиг. 3. Аэратор. Исполнение типа АКВА-ЛАЙН с муфтой с наружной резьбой на одном конце опорного каркаса и муфтой со внутренней резьбой на его другом конце.
Фиг. 4. Аэратор. Поперечный разрез А-А на фигуре 1.v
Фиг. 5. Аэратор. Поперечный разрез В-В на фигурах 2, 3.
Аэратор содержит перфорированный трубчатый полиэтиленовый или поливинилхлоридный каркас 1 (см фиг. 1 - 5) с диспергирующим покрытием 2 снаружи, воздуховод 3 с отводами воздуха. Внутри каркаса 1 помещен фильтрорукав 4 из волокнистой фильтроткани с фильтрационными отверстиями, которые образуются между волокнами материала фильтроткани или выполнены искусственно в случае изготовления фильтрорукава из нетканого иглопробивного материала . Фильтрорукав 4 зафеллен концами 5, 6 к концам 7, 8 каркаса 1. Фильтрорукав 4 установлен в каркасе 1 с образованием кольцевого зазора 9 между фильтрорукавом 4 и каркасом 1. Фильтрорукав 4 является воздуховодом 3, а фильтрационные отверстия фильтроткани фильтрорукава 4 являются отводами воздуха из воздуховода 3. Фильтроткань или сетка фильтрорукава, преимущественно тканая, выполнена из волокон растительного (хлолка) или животного (шерсти) лроисхождения, синтетических (химических) волокон (лавсана, калрона, лолиэтилена), медного металловолокна, стекловолокна или в комбинации из вышеупомянутых волокон, например, медного металловолокна и капрона. Фильтрорукав может быть выполнен из тех же видов материала, но нетканого, налример, иглолробивного.
Авторы: Галич P.A., Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М.сНазвание изобретения: Аэратор
Рассмотрим конструкию аэратора на примерах двух фирменных исполнений аэратора: например, типа АКВА-ПРО и типа АКВА-ЛАЙН. Оба типа аэратора хараетеризуется наличием каналов 10, 11 между каркасом 1 и диспергирующим покрытием 2. Геометрическая форма каналов 10 имеет вид системы продольных углублений в каркасе 1 аэратора типа АКВА-ПРО. Геометрическая форма каналов 11 имеет вид кольцевого зазора в аэраторе типа АКВА-ЛАЙН.
Трубчатый аэратор типа АКВА-ПРО содержит каркас 1 (см. от фиг. 1 и до фиг. 4). Наружная поверхность каркаса 1 выполнена в виде равномерно чередующихся продольных ребер 12 и углублений, образующих каналы 10. На наружную поверхность каркаса 1 нанесено двухслойное диспергирующее покрытие 2. Для образования внутреннего слоя 13 диспергирующего покрытия 2 применяется безузловая сетка из полиэтилена высокого давления. Сетка, вытянутая в виде жгута, навивается по вершинам ребер 12 на наружную поверхность каркаса 1 (трубы) без зазоров. Количество слоев навивки определяется исходя из требуемого сопротивления аэратора. Наружный слой 14 диспертрующего покрытия 2 представляет собой пористую оболочку из полимерного материала, имеющего хаотически уложенные волокна, сплавленные в точках взаимного пересечения. Этот слой 14 выполняется путем пневмоэкструзии расплава полимера (полиэтилена) на наружную поверхность внутреннего слоя 13. Внутренний слой 13 диспергирующего покрытия 2 и наружная поверхность ребер 12 и углублений каркаса 1 образуют продольные каналы 10, в каждом из которых выполнены отверстия 15 перфораций. Концы 7, 8 каркаса 1 имеют наружную резьбу 16. Между концами 7, 8 каркаса 1 и наружной резьбой 16 имеется проточка 17 для крепления концов 5 или 6 фильтрорукава 4. Концы 5, 6 фильтрорукава 4 привариваются по проточке 17 к каркасу 1. Аэратор поставляется как законченный элемент системы, состоящей из множества подобных аэраторов, которые соединяются меяеду собой отдельными резьбовыми муфтами (на чертежах не показаны) с внутренней резьбой на противоположных концах, с помощью которых аэраторы монтируются в систему.
Аэратор типа АКВА-ЛАЙН содержит перфорированный каркас 1 (см. фиг.2, 3, 5), противоположные концы 7, 8 которого снабжены резьбовыми муфтами 18с наружной резьбой 16 или резьбовыми муфтами 19 с внутренней резьбой 20. На наружной поверхности муфт 18, 19 жестко закреплено дисперплрующее пофытие 2, внутренняя поверхность которого образует цилиндрический кольцевой зазор 11с внешней поверхностью каркаса 1. Диспергирующее покрытие 2 выполнено в виде цилиндрической оболочки из пористого полиэтилена. В каркасе 1 имеются отверстия 15, а муфты 18,19 содержат уплотнительные кольца 21. Уплотнительные кольца 21 расположены снаружи муфт 18 или внутри муфт 19. Уплотнительные кольца 21 служат для устранения утечек воздуха по межрезьбовому зазору. Фильтрорукав 4 крепится к каркасу 1 аналогично вышеописан- . ному способу по проточкам на концах каркаса 1.
Проходное сечение фильтрационных отверстий фильтровальной ткани фильтрорукава 4 меньше проходного сечения цилиндрических отверстий 15 перфораций каркаса 1 и меньше проходного сечения пор или отверстий диспергирующего покрытия 2.
///:5 / r
Авторы: Галич Р.А., Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М.gНазвание изобретения: Аэратор
Диспергирующее покрытие 2 расположено снаружи каркаса 1. Фильтрорукав расположен внутри каркаса 1. Каркас 1 является опорным для диспрегирующего покрытия 2 и фильтрорукава 4. Между диспергирующим покрытием 2 и каркасом имеется кольцевой зазор 11 или продольные каналы 10, образующие вокруг наружного периметра сечения трубы каркаса 1 первую кольцевую воздушную полость или ряд автономных воздушных полостей в продольных каналах 10.
Между фильтрорукавом 4 и каркасом 1 имеется второй кольцевой зазор 9, образующий вокруг наружной ловерхносги фильтрорукава 4 вторую кольцевую воздушную полость. Наружный периметр поперечного сечения фильтрорукава 4 составляет от О, 98 до 0,9 внутреннего периметра поперечного сечения каркаса 1, что необходимо для обеспечения волнообразования поверхности фильтрорукава 4 и стряхивания пыли на дно внутренней полости фильтрорукава 4. Поверхность фильтроткани фильтрорукава 4 закреплена сваркой к концам каркаса 1 с предварительным напряжением ее волокон в продольном направлении вдоль каркаса 1.
Первая кольцевая воздушная полость или ряд автономных воздушных лолостей сообщены со второй кольцевой воздушной полостью через отверстия 15 лерфораций в каркасе 1.
Вышеупомянутые полости необходимы для распределения воздуха до и после отверстий 15 перфораций, а также как буферные полости для демпфирования гидропневматических ударов внутри аэратора, например, при первой подаче воздуха в затопленный водой аэратор или при изменении расхода воздуха через аэратор при его работе.
Фильтрорукав 4 необходим как для фильтрации через него воздуха и задержания твердой фазы, содержащейся в воздухе в виде частиц пыли, лродуктов коррозии, эрозии воздуховодов, так и для демлфирования гидропневматических ударов при запуске аэратора в работу путем дросселирования водо-воздушной смеси сквозь фильтрационные отверстия в фильтровальной ткани фильтрорукава 4 и гашения энергии бегущей теперь уже внутри фильтрорукава 4 водовоздушной волны.
Работает усовершенствование следующим образом. Движение водо-воздушной волны вдоль внутренней лолости фильтрорукава 4 при запуске аэратора осуществляется как бы с отсосом пограничных слоев в воздуховоде сквозь фильтрационные отверстия ткани или сетки фильтрорукава. При движении водо-воздушной волны происходит перераспределение энергии и массы воды и воздуха по длине фильтрорукава с продольного направления в радиально-поперечное. Перераспределение масс и энерп/1и происходит благодаря лодатливой к растяжению и сжатию плетеной структуре ткани или сетки фильтрорукава 4. Фильтрорукав 4 способен частично самораскрываться и самозахлопываться под воздействием бегущей по нему водо-воздушной волны, создавая тем условия для принудительного отсоса и дросселирования масс воды и воздуха через его фильтрационные отверстия с последующим сбросом через диспергирующее покрытие просочившихся из него в буферные полости масс воды и воздуха.
t /y/Cf-r Q
Авторы: Галич Р.А., Марченко Ю.Г., Мешенгиссер Ю.М.-7Название изобретения: Аэратор
Внутренняя зона фильтрорукава имеет малую нижнюю зону цикла смачивание-сушка при достаточно большой поверхности для постоянного сухого прохождения воздуха через фильтрационные отверстия фильтрорукава 4 через полости к диспергирующему покрытию 2. Происходит постоянное стряхивание пыли на дно фильтрорукава 4. Стряхивание пыли происходит автоматически при изменении или принудительной манипуляции расходом воздуха с образованием бегущей волны внутри фильтрорукава 4. Фильтрорукав 4 при этом испытывает переменные по длине возмущения его поверхности, приводящие к гармоническим затухающим колебаниям его фильтроткани с эффе1стом самоочищения его фильтрационных отверстий между волокнами фильтронкани, путем стряхивания лыли обратно в воздуховод, который проходит по фильтрорукаву 4. Фильтрорукав 4 является воздуховодом 3, а фильтрациолнные отверстия выполняют функции отводов воздуха. Встряска фильтрорукава 4 происходит за счет эластичных свойств плетения волокон фильтроткани фильтрорукава 4. Фильтроткань фильтрорукава 4, изготовленная из волокон растительного, например, хлолок, или животного происхождения, например, шерсть, или синтетического, например, лавсан, капрон, полиэтилен, или стекловолокна обладают достаточной гибкостью и прочностью для данных целей. Кольцевой зазор 9 необходим для поднятия нижней части фильтрорукава 4 над уровнем жидкости в полости каркаса 1, а также для образования волновой встряски фильтроткани фильтрорукава 4. Закрепление концов фильтрорукава к жесткой трубе каркаса 1 необходимо для удержания фильтроткани и создания возможности части поверхности фильтрорукава упруго колебаться в каркасе 1..Фильтрационные отверстия фильтроткани фильтрорукава 4 помимо функций отвода воздуха из воздуховода-фильтрорукава выполняют дополнительно функции дросселирующих отверстий способствующих гашению колебательной энергии бегущей волны, которая постепенно затухает при дросселировании воздуха через фильтрационные отверстия фильтроткани фильтрорукава 4.
Поперечное сечение фильтрационных отверстий меньше, чем поперечное сечение отверстий 15 в опорном каркасе 1 и отверстий (пор) между волокнами диспергирующего покрытия 2, что необходимо для задержания частиц пыли и продуетов коррозии соразмерных или большего размера, чем поперечное сечение отверстий 15 в каркасе 1 или отверстий (пор) диспергирующего покрытия 2.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ; достигается повышение пылеемкости аэратора и снижение темпов роста потерь напора в процессе его эксплуатации за счет снижения или полного устранения попадания пыли, продуктов коррозии к диспергирующему покрытию и прилегающим к нему полостям.
Заявитель: Научно-лроизводственн
с ограниченной ответственностьь
Д ////- сГ(7