Двухкамерный струйный аэратор

 

Изобретение относится к области смесительной техники и может быть использовано для очистки загрязненных стоков, получения газожидкостных смесей в различных областях техники, в частности при производстве битумов или рыбозащитных устройствах. Двухкамерный струйный аэратор содержит цилиндрический коллектор и воздушный канал с, по меньшей мере, одним впускным отверстием. Коллектор выполнен с отверстиями, равномерно расположенными вдоль образующей. Воздушный канал выполнен в виде П-образного профиля с выпускными отверстиями, равномерно расположенными вдоль основания, размещенного на поверхности коллектора. Отверстия коллектора размещены в полости воздушного канала. Технический результат: расширение сферы применения двухкамерного аэратора за счет создания потока газожидкостной смеси, протяженного в направлении, перпендикулярном оси коллектора, получение равномерных протяженных потоков газожидкостной смеси. 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области смесительной техники и может быть использовано для очистки загрязненных стоков, получения газожидкостных смесей в различных областях техники, в частности при производстве битумов или рыбозащитных устройствах.

Известен эжекторный аэратор, содержащий насос, выход которого подключен к выходному патрубку, выполненному с наружной конической осевой насадкой, образующей с выходным патрубком первый воздухозаборный патрубок (см. патент РФ №2142433 С1, кл. C 02 F 3/22, опубл. 10.19.99).

Недостатком данного устройства является низкая эффективность смешения (в первую очередь из-за того, что в жидкость попадают крупные пузырьки воздуха размером около 1-2 мм), а также невозможность регулировать расход воздуха в широких пределах, что обусловлено как подачей воздуха в патрубок, так и струйным способом подачи водовоздушной смеси в жидкую среду.

Известны аэраторы с несколькими камерами или камерой и диспергатором, в которых в камеру подается сжатый воздух (см. патент РФ №2189364, C 02 F 3/08, 7.3.2000 и патент РФ №2112753, C 02 F 3/20, 2.5.1998).

К недостаткам подобных устройств следует отнести низкую эффективность из-за малой кинетической энергии струй и возможности формировать только крупные пузырьки воздуха.

Наиболее близким к предложенному является двухкамерный струйный аэратор, содержащий коллектор в виде цилиндрического корпуса с патрубком для жидкости (первую камеру), воздушный канал в виде патрубка с впускным отверстием (вторую камеру) и выпускную насадку (см. патент РФ №2187381, C 02 F 3/18, 6.4.2001).

Недостатком данного устройства является невозможность создать поток, протяженный в направлении, перпендикулярном оси коллектора, а также управлять размером пузырьков и общим содержанием воздуха в водовоздушной смеси. Это ограничивает возможность использования известного аэратора для создания протяженных и равномерных потоков водовоздушной смеси с заданным содержанием воздуха и размером пузырьков, что крайне важно для применений в области очистки сточных вод и рыбозащитных устройствах.

Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является расширение сферы применения двухкамерного аэратора за счет создания потока газожидкостной смеси, протяженного в направлении, перпендикулярном оси коллектора, получение равномерных протяженных потоков газожидкостной смеси. Дополнительным результатом является управление размером пузырьков и общим содержанием воздуха в смеси.

Указанный результат достигается тем, что в известном двухкамерном струйном аэраторе, содержащем цилиндрический коллектор и воздушный канал с, по меньшей мере, одним впускным отверстием, коллектор выполнен, с отверстиями, равномерно расположенными вдоль образующей, а воздушный канал выполнен в виде П-образного профиля с выпускными отверстиями, равномерно расположенными вдоль основания, размещенного на поверхности коллектора, причем отверстия коллектора размещены в полости воздушного канала.

Кроме того, аэратор может быть снабжен входным источником водовоздушной пульпы.

Кроме того, коллектор может быть выполнен незамкнутым.

При этом впускные отверстия воздушного канала могут быть выполнены с регуляторами расхода.

Кроме того, отверстия воздушного канала могут быть расположены на оси отверстий коллектора.

При этом кромки отверстий воздушного канала могут быть расположены на прямых, проходящих через кромки отверстий коллектора и пересекающихся на оси симметрии коллектора в его полости.

В частности, отношение радиусов отверстий коллектора и воздушного канала может лежать в диапазоне от 2,8 до 1,9.

На фиг.1 показан поперечный разрез двухкамерного аэратора, на фиг.2 - общий вид аэратора с входным источником водовоздушной пульпы.

Двухкамерный струйный аэратор содержит перфорированный цилиндрический коллектор 1 с отверстиями 2 (фиг.1), воздушный канал 3 с выпускными отверстиями 4, выполненный в виде П-образного профиля. На впускном отверстии 5 воздушный канала 3 (фиг.2) установлен регулятор 6 расхода. Как показано на фиг.2 отверстия 2 и 4 соосны. На входе аэратора установлены входной источник 7 водовоздушной пульпы и насос 8. В рабочем состоянии полость коллектора 1 заполнена жидкостью или мелкодисперсной газожидкостной пульпой (эмульсией) 9, поступающей на вход аэратора. Струя 10 пульпы 9 окружена более крупнодисперсной газожидкостной смесью 11. Основание воздушного канала 3 обозначено позицией 12 (фиг.1).

Пунктиром на фиг.1 изображены прямые, пересекающиеся на оси симметрии коллектора 1 и проходящие через верхние кромки отверстий 2, 4. Отношение диаметра отверстий 4 к диаметру отверстий 2 лежит в диапазоне от 2,8 до 1,9.

В качестве входного источника 7 водовоздушной пульпы может быть использован любой аэратор, например известный по заявке №2000129745/12(031730) от 29.11.2000 или по патенту РФ №2187381, C 02 F 3/18, 6.4.2001.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии полость коллектора 1 (первая камера) и воздушного канала 3 (вторая камера) заполнены водой. При включении насоса 8 жидкость или водовозушная пульпа, формируемая входным источником 7 водовоздушной пульпы, поступает в полость корпуса 1 и продавливается через отверстия (сопла) 2, 4, увлекая жидкость, находящуюся в полости воздушного канала 3. При этом в полости воздушного канала 3 образуется разряжение и он заполняется воздухом через отверстие(я) 5, расположенные в нерабочей зоне коллектора 1.

Подсос воздуха при прохождении струи 10 через отверстие 4 приводит к образованию смеси 11 по периферии струи 10. При этом газонаполненный воздушный канал 3, будучи расположен над выходными отверстиями 2, обеспечивает высокую степень равномерности потоков из отверстий (сопел) 4 по периметру коллектора 1, а регулятор 6, выполненный, например, в виде диафрагмы, позволяет варьировать в широких пределах содержание воздуха в пульпе и размер пузырьков воздуха.

Указанный результат был подтвержден испытаниями, результаты которых представлены в таблице.

Таким образом, предложенный аэратор позволяет не только эффективно аэрировать жидкости, но также создавать равномерный и управляемый по таким существенным параметрам как выходная энергия струи, размер пузырьков газа и расход газа, поток газожидкостной смеси.

Формула изобретения

1. Двухкамерный струйный аэратор, содержащий цилиндрический коллектор и воздушный канал с, по меньшей мере, одним впускным отверстием, отличающийся тем, что коллектор выполнен с отверстиями, равномерно расположенными вдоль образующей, а воздушный канал выполнен в виде П-образного профиля с выпускными отверстиями, равномерно расположенными вдоль основания, размещенного на поверхности коллектора, причем отверстия коллектора размещены в полости воздушного канала.

2. Двухкамерный струйный аэратор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен входным источником водовоздушной пульпы.

3. Двухкамерный струйный аэратор по п.1, отличающийся тем, что коллектор выполнен незамкнутым.

4. Двухкамерный струйный аэратор по п.1, отличающийся тем, что впускные отверстия воздушного канала выполнены с регуляторами расхода.

5. Двухкамерный струйный аэратор по п.1, отличающийся тем, что отверстия воздушного канала расположены на оси отверстий коллектора.

6. Двухкамерный струйный аэратор по п.1, отличающийся тем, что кромки отверстий воздушного канала расположены на прямых, проходящих через кромки отверстий коллектора и пересекающихся на оси симметрии коллектора в его полости.

7. Двухкамерный струйный аэратор по п.1, отличающийся тем, что отношение радиусов отверстий коллектора и воздушного канала лежит в диапазоне 2,8-1,9.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2