ТРУБЧАТЫЙ АЭРАТОР

Полезная модель относится к технике аэрации жидкостей и может быть использована в сооружениях очистки сточных вод, в водоемах рыбного и сельского хозяйства, а также в любых устройствах для насыщения жидкостей газами.
Известны трубчатые аэраторы, содержащие опорную трубу с радиальными отверстиями, продольными ребрами на наружной поверхности и диспергирующее покрытие из материала с объемной пористостью (см., например, патент РФ №2112753). Газ движется по трубе, радиальным отверстиям и продольным каналам (ограниченным продольными ребрами, наружной поверхностью трубы и внутренней поверхностью диспергирующего покрытия), порам покрытия и поступает в жидкость. Недостатками таких аэраторов являются большое гидродинамическое сопротивление и заращивание пор диспергирующего покрытия (с внутренней стороны - пылью, окалиной и ржавчиной, находящимися в подаваемом газе, с наружной - бактериальной пленкой).
Известен трубчатый аэратор, содержащий опорную трубу с радиальными отверстиями и, в качестве диспергирующего покрытия, перфорированную эластичную мембрану цилиндрической формы (см. US Patent №7044453, bit. cl. B01F 3/04). Края мембраны скрепляются с трубой. При подаче газа стенка мембраны растягивается, микропоры раскрываются, диаметр мембраны увеличивается, загрязнения стряхиваются. После отключения подачи газа мембрана сжимается и поры закрываются. Недостатком аэратора является неравномерность выхода газа по поверхности мембраны, а также большое гидродинамическое сопротивление (хотя оно ниже сопротивления аэратора с покрытием из материала с объемной пористостью). Неравномерность выхода газа обусловлена тем, что:
- газ, выходя из радиальных отверстий опорной трубы, устремляется вверх, в результате чего верхний участок мембраны растягивается больше и микропоры открываются больше микропор нижнего участка;
- вблизи мест крепления к трубе мембрана растягивается меньше, на удалении от них - больше.
В патенте РФ №2485057, выбранном в качестве прототипа, предусмотрены следующие меры, направленные на предотвращение избыточного растяжения стенки мембраны и обеспечение равномерности поступления газа по ее поверхности:
- опорная труба снаружи имеет продольные и кольцевые каналы, в которые поступает газ из радиальных отверстий;
- мембрана имеет кольцевые выступы и (или) неперфорированные участки.
Наличие продольных и кольцевых каналов приводит лишь к снижению, но не исключению неравномерности выхода газа в поперечном направлении. Кольцевые выступы и неперфорированные участки позволяют снизить неравномерность выхода газа в поперечном направлении, но приводят к увеличению неравномерности вдоль трубы. Кроме того, наличие кольцевых выступов и неперфорированных участков приводит к сокращению используемой для аэрации площади и увеличению гидравлического сопротивления аэратора.
Задачей технического решения является повышение эффективности использования аэратора. Поставленная цель достигается благодаря тому, что в трубчатом аэраторе предусмотрены следующие отличия: в качестве диспергирующего покрытия используется цилиндрическая винтовая пружина, выполненная из проволоки круглого поперечного сечения. Кроме того, предложенный аэратор отличается тем, что используемая пружина является пружиной растяжения, один конец которой скреплен с опорной трубой, а другой имеет возможность перемещаться вдоль трубы и с торца закрыт заглушкой.
На фиг. 1 представлен пример конструкции предлагаемого аэратора, на фиг. 2 - сечение опорной трубы в месте расположения пружины.
Аэратор содержит опорную трубу 1 с продольными ребрами 2, образующими продольные каналы 3, и радиальными отверстиями 4, а также цилиндрическую винтовую пружину растяжения 5, выполненную из круглой проволоки. Проволока может быть из стали, стали в пластмассовой оболочке или пластмассы. Труба 1 крепится к коллектору, из которого в нее поступает газ, с помощью свободного фланца 6. Гайка 7 и резьбовая заглушка 8 навинчиваются на концы пружины 5 и служат ее зацепами. Один конец пружины 5 скреплен с трубой 1 с помощью свободного фланца 9, гайки 7 и винтов 10, а другой с торца закрыт резьбовой заглушкой 8 и имеет возможность перемещаться вдоль трубы 1. Труба 1 и заглушка 8 изготовлены с помощью сварки. Радиальные отверстия 4 равномерно распределены по поверхности трубы 1 на участке между гайкой 7 и заглушкой 8.
При поступлении из коллектора газ заполняет трубу 1 и полость заглушки 8. Под воздействием давления на заглушку 8 пружина 5 растягивается. Газ движется по трубе 1, ее радиальным отверстиям 4, продольным каналам 3 и через зазоры между витками пружины 5 выходит в жидкость, окружающую аэратор. После прекращения подачи газа пружина 5 сжимается, зазоры и возможность прохождения через них газа устраняются. Благодаря тому, что при изменении подачи газа витки пружины 5 сдвигаются и раздвигаются, заращивание зазоров между ними исключено. Т.к. при работе аэратора ширина зазоров в поперечном направлении, как и в продольном, одинакова, обеспечивается равномерный по поверхности пружины 5 выход газа в окружающую жидкость.
Коэффициент сопротивления плоской решетки из круглой проволоки (аналога цилиндрической винтовой пружины 5, которую можно рассматривать как решетку, через которую проходит газ) при величине ее относительной «живой» площади 0,02 равен 3611 [см. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1992, диаграмма 8-9]. Коэффициент сопротивления плоской решетки с отверстиями, имеющими острые кромки (аналога прототипа), при той же величине относительной «живой» площади 0,02 равен 7083 [там же, диаграмма 8-1]. Это означает, что гидродинамическое сопротивление предлагаемого аэратора примерно в два раза меньше сопротивления аэратора - прототипа.