PL164975B1 - Aerator do napowietrzania cieczy, zwłaszcza ścieków - Google Patents

Abstract

Aerator do napowietrzania cieczy, zwłaszcza ścieków, posiadającypionowywal, ułożyskowanydołem 57) i górą, na którym w jego dolnej części osadzona jest ' nierozłącznie komora napowetrzania z umieszczoną na niej współosiowo do wału pionowego tuleją do przepływu powietrza z atmosfery do komory napowietrzania, znamiennytym, że komora napowietrzania (1) posiada kształt mocno spłaszczonego stożka ściętego, której dno (2) w postaci okrągłej tarczy polączonejest nierozłącznie z górną pokrywą (3) pierścieniem nieciągłym (4) na obwodzie komory (1) i pionowymi przeponami usztywniającymi (5), zaś jej górna pokrywa (3) stanowiąca pobocznicę stożka ściętego posiada otwory (6) powstałe przez wykonanie nacięć (7) na jej powerzchni, biegnących promieniściedo osi walu (12) oraz przez odpowiednie wyprofilowanie przy tych nacięciach (7) po ich obu stronach wklęśnięć (8) i wypukłości (9) 7. Aerator do napowietrzania cieczy, zwłaszcza ścieków, posiadający pionowywal, ułożyskowanydołem i górą, na którym w jego dolnej części osadzona jest nierozłącznie komora napowietrzania z umieszczoną na niej współosiowo do walu pionowego tuleją do przepływu powietrza z atmosfery do komory napowietrzania, znamiennytym, że komora napowietrzania (19) posiada kształt zbliżony do mocno spłaszczonego stożka ściętego, której dno (2) w postaci okrągłej tarczy połączone jest nierozłącznie z górną pokrywą (20) pierścieniem nieciągłym (4) na obwodzie komory napowietrzania (19) i pionowymi przeponami usztywniającymi (5)

Description

Przedmiotem wynalazku jest aeaaOoa do napowietrzania cieczy, zwłaszcza ścieków.

Znanych jest wiele urządzeń do napowietrzania wody lub ścieków o różnorodnych konstrukcjach. Najwięcej cech wspólnych z rozwiązaniem według wynalazku posiada urządzenie doprowadzające gaz do cieczy, zwłaszcza do roztworów wodnych, przedstawione w polskim opisie patentowym nr 93 688 oraz pompa do podnoszenia i napowietrzania cieczy, przedstawiona w polskim opisie patentowym nr 147 212. Urządzenie przedstawione w polskim opisie patentowym nr 93 688, zbudowane z drążonej syi, zaopatrzonej w dolnej części w wirnik śrubowy, a w górnej części osadzonej w łożyskach p połączonej ze sztywną obudową silnika, oparte jest jako całość na przegubie Cardana, umożliwiającym kierunkowe ustawienie urządzenia. Powietrze zasysane jest przez otwór w górnej części drążonej osi p wprowadzane do cieczy w obrębie wirnika śrubowego, zanurzonego w cieczy. Przepływ mieszaniny cieczy z powietrzem wyrzucanej przez wirnik posiada kierunek zbieżny z kierunkiem ustawienia drążonej osi.

Ukierunkowany strumień wypływu mieszaniny wodno-powietrznej ogranicza zastosowanie urządzenia do zbiorników o niewielkich rozmiarach; w wielu wypadkach, zwłaszcza w zbiornikach o znacznych wymiarach p znacznej głębokości wymagane jest wykonanie przegród cyrkulacyjnych dla utrzymania dostatecznego stopnia napowietrzania całej objętości cieczy w zbiorniku. Utrzymanie jednego końca drążonej osi w sztywnej obudowie połączonej z silnikiem wymaga precyzyjnego i odpowiednio trwałego □łożyskowania.

Urządzenie przedstawione w polskim opisie patentowym nr 147 212 zbudowane z drążonej osi, zaopatrzonej w dolnej części w wirnik odśrodkowy, a w górnej części połączonej za pomocą przegubu Cardana z wałkiem napędowym silnika, posiada nawiercone na obwodzie otwory. Wirnik odśrodkowy połączony z dolnym końcem osi drążonej jest osadzony przy pomocy wystającej od dołu półośki, umieszczonej na pionowym wylocie rury dopływowej. Powietrze zasysane jest przez otwory nawiercone na obwodzie w górnej części drążonej osi i wprowadzane jest do cieczy w obrębie wirnika odśrodkowego, zanurzonego w cieczy. W przypadku gdy urządzenie to przeznaczone jest wyłącznie do napowietrzania cieczy, osadzony na dolnym końcu osi drążonej wirnik odśrodkowy nie posiada od dołu półośki; Jest osłonięty tarczą kołową, przesłaniającą wlot cieczy do pionowej osp drążonej.

164 975

Wadą urządzenia jest podobnie jak w przypadku rozwiązania znanego z polskiego opisu patentowego nr 93 688 miejscowe napowietrzanie cieczy w obrębie wirnika odśrodkowego, jedynie po jego obwodzie. Wadą urządzenia według polskiego opisu patentowego nr 147 212 jest takZe łączenie funkcji napowietrzania cieczy z funkcją jej pompowania, gdyŻ wymaga zainstalowania silnika duŻej mocy dla celów pompowania cieczy, która to moc nie będzie wykorzystana w procesie napowietrzania cieczy; czas trwania napowietrzania ścieków jest zwykle znacznie dłuższy od czasu ich przepompowywania.

Ponadto wadą opisanych wyżej urządzeń jest brak możliwości podgrzewania w okresach niskich temperatur powietrza zasysanego z atmosfery i tłoczonego do cieczy, a także brak możliwości regulacji ilości wtłaczanego do cieczy powietrza.

Aerator według wynalazku eliminuje opisane wyżej niedogodności.

Celem wynalazku było opracowanie takiej konstrukcji aeratora do napowietrzania cieczy, zwłaszcza ścieków, która umożliwia równomierne napowietrzanie określonych obszarów cieczy, na różnych głębokościach, zarówno w zbiornikach zamkniętych jak i w akwenach otwartych z możliwością regulacji ilości dostarczanego do cieczy powietrza, a także z możliwością jego podgrzewania w okresach zimowych przy znacznych spadkach temperatury. Celem wynalazku było również opracowanie prostej i energooszczędnej konstrukcji aeratora do napowietrzania cieczy, zwłaszcza ścieków.

Zostało to rozwiązane według wynalazku w ten sposób, że na pionowym wale aeratora, ułożyskowanym dołem i górą, osadzona jest nierozłącznie w jego dolnej części, komora napowietrzania, na której umieszczona jest tuleja do przepływu powietrza zasysanego z atmosfery do komory napowietrzania. Tuleja usytuowana współosiowo względem pionowego wału aeratora, połączona jest nierozłącznie dołem z komorą napowietrzania i pośrednio poprzez pionowe przepony usztywniające z wałem pionowym aeratora i górą z wałem pionowym aeratora za pośrednictwem tarczy usytuowanej poniżej górnej krawędzi tulei, zaopatrzonej w otwory i ruchome przesłony do regulacji ilości dostarczanego do cieczy powietrza. Kształt komory napowietrzania a szczególnie jej górna pokrywa została rozwiązana w dwóch odmianach. W odmianie pierwszej komora napowietrzania posiada kształt mocno spłaszczonego stożka ściętego, a jej górna pokrywa, mająca kształt pobocznicy stożka ściętego, posiada otwory powstałe przez wykonanie nacięć podłużnych na jej powierzchni, biegnących promieniście do osi wału aeratora oraz przez odpowiednie wyprofilowanie przy tych nacięciach wklęśnięć pokrywy, skierowanych do wewnątrz komory od strony przeciwnej do kierunku obrotu aeratora i wypukłości skierowanych na zewnątrz komory od strony zgodnej z kierunkiem obrotu aeratora. W odmianie długiej komora napowietrzania posiada kształt zbliżony do mocno spłaszczonego stożka ściętego, a jej górna pokrywa, mająca kształt zbliżony do pobocznicy stożka ściętego składa się z co najmniej dwóch segmentów, z których każdy stanowi wycinek koła. Poszczególne segmenty połączone są nierozłącznie ze sobą pionowymi przeponami ażurowymi, usytuowanymi promieniście do osi wału aeratora. Górne krawędzie przepon ażurowych połączone są z odcinkami pokrywy komory od strony zgodnej z kierunkiem obrotu aeratora, a ich dolne krawędzie połączone są z odcinkami pokrywy komory od strony przeciwnej do kierunku obrotu aeratora. Wysokość przepon ażurowych jest zmienna i wzrasta w kierunku od obwodu komory napowietrzania do osi obrotu aeratora.

W obu odmianach dno komory napowietrzania osadzone nierozłącznie na wale pionowym aeratora, w postaci okrągłej tarczy, zaopatrzone w pionowe przepony usztywniające, usytuowane promieniście w stosunku do osi wału, połączone jest nierozłącznie z pokrywą górną komory napowietrzania za pośrednictwem tych przepon usztywniających i za pośrednictwem pierścienia nieciągłego na obwodzie komory napowietrzania. Odcinki pierścienia nieciągłego, których promienie krzywizny przecinają się w punktach leżących poza osią obrotu aeratora zachodzą mijankowo na siebie, w pewnej odległości od siebie, tworząc na obwodzie komory napowietrzania szczeliny do wypływu cieczy z komory w czasie procesu napowietrzania. Odcinki pierścienia nieciągłego od strony zgodnej z kierunkiem obrotu aeratora korzystnie przechodzą krzywoliniowo w pionowe przepony usztywniające komory napowietrzania. Wewnątrz tulei powyżej tarczy z otworami i przesłonami może być umieszczona nagrzewnica, umożliwiająca podgrzewanie dostarczanego do cieczy powietrza w okresach zimowych przy znacznych spadkach temperatury. Nagrzewnica może być zabezpieczona przed opadami atmosferycznymi kapturem umieszczonym na wale pionowym aeratora powyżej górnej krawędzi tulei.

164 975

Zanurzenie komory napowietrzania aeratora w cieczy 1 wprawienie jej w ruch wirowy powoduje wypływ cieczy z komory napowietrzania przez szczeliny w jej pierścieniu na obwodzie i powstanie obszarów podciśnienia nad pokrywą górną komory napowietrzania. Zasysane powietrze po ewentualnym jego podgrzaniu przez nagrzewnicę i przejściu przez regulowane ruchomymi przesłonkami otwory w tarczy umieszczonej w górnej części pomiędzy tuleją, a wałem przedostaje się wzdłuZ tulei do komory napowietrzania aeratora i poprzez otwory w jej pokrywie w pierwszej odmianie lub poprzez otwory w pionowych przeponach ażurowych w drugiej odmianie aeratora przedostaje się do cieczy w postaci drobnych pęcherzyków.

Zaletą aeratora do napowietrzania cieczy, zwłaszcza ścieków według wynalazku jest możliwość uzyskania równomiernego napowietrzania określonych obszardw cieczy, na różnych głębokościach przy minimalnym zużyciu energii. Zaletą rozwiązania według wynalazku Jest ponadto możliwość podgrzewania dostarczanego do cieczy, zwłaszcza do ścieków powietrza w okresach zimowych, przy znacznych spadkach temperatury, z jednoczesną możliwością regulowania ruchomymi przesłonami ilości powietrza.

Przedmiot wynalazku Jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig.l przedstawia schematycznie aerator w przekroju podłużnym w odmianie pierwszej, fig.2 - aerator w przekroju poprzecznym w płaszczyźnie I-I na fig.1, fig.3 - aerator w przekroju poprzecznym przez komorę napowietrzania w płaszczyźnie II-II na fig.1, fig.4 przedstawia schematycznie aerator w przekroju podłużnym w odmianie drugiej, fig.5 - aerator w przekroju poprzecznym w płaszczyźnie III-III na fig.4, fig.6 - aerator w przekroju poprzecznym przez komorę napowietrzania w płaszczyźnie IV-IV na fig.4.

Na rysunku fig.1 uwidoczniony jest aerator w przekroju podłużnym, na którym komora napowietrzania 1 w kształcie mocno spłaszczonego stożka ściętego posiada dno 2 połączone nierozłącznie z górną pokrywą 3 za pośrednictwem pierścienia nieciągłego 4 na obwodzie komory napowietrzania 1 i za pomocą pionowych przepon usztywniających 5. Górna pokrywa 3 komory napowietrzania 1 w kształcie pobocznicy stożka ściętego posiada na swojej powierzchni otwory 6 powstałe przez wykonanie nacięć 7 pokrywy 3, przy których wyprofilowane są wklęśnięcia 8 od strony przeciwnej do kierunku obrotu aeratora i wypukłości 9 po stronie zgodnej z kierunkiem jego obrotu.

Poszczególne odcinki pierścienia nieciągłego 4, których promienie krzywizny przecinają się w punktach leżących poza osią obrotu aeratora, zachodząc na siebie w pewnej odległości, tworzą na obwodzie komory 1 szczeliny 10 do wypływu cieczy z komory 1 w czasie procesu napowietrzania. Na komorze napowietrzania 1 osadzona jest nierozłącznie, współosiowo do wału 12 tuleja 13, która w górnej części poniżej swej górnej krawędzi połączona jest nierozłącznie z wałem 12 za pośrednictwem tarczy 14 z otworami 15 i umieszczonymi na niej ruchomymi przesłonami 16. Pomiędzy tuleją 13, a wałem 12 powyżej przesłon 16 umieszczona jest nagrzewnica 17, umożliwiająca podgrzewanie dostarczanego do cieczy, zwłaszcza do ścieków powietrza w okresach zimowych przy znacznych spadkach temperatury. Nagrzewnica 17 osłonięta jest przed opadami atmosferycznymi kapturem 18 osadzonym na wale 12 powyżej górnej krawędzi tulei 13.

Figura 2 przedstawia w przekroju przez wał 12 i przez tuleję 13 widok z góry na górną pokrywę 3 z uwidocznionymi na niej promienistymi nacięciami 7 i otworami 6 powstałymi przez odpowiednie wyprofilowanie przy tych nacięciach 7 wklęśnięć 8 i wypukłości 9.

Figura 3 uwidacznia w przekroju przez komorę napowietrzania 1 przykładowy układ pionowych przepon usztywniających 5, połączonych nierozłącznie z wałem 12 i na obwodzie komory 1 z odcinkami pierścienia nieciągłego 4, za pośrednictwem łuków 11, tworzących szczeliny 10.

Na rysunku fig.4, fig.5 i fig.6 uwidoczniono odmianę drugą aeratora, gdzie pokazano komorę napowietrzania 19 w przekroju pionowym: pokrywę górną 20 w przekroju pionowym i w widoku z góry; poszczególne segmenty 21 pokrywy 20 oraz przykładowy układ przepon ażurowych 22 w widoku bocznym na przekroju fig.4 i w przekroju poziomym fig.6.

Aerator do napowietrzania cieczy, zwłaszcza ścieków w obu odmianach według wynalazku ma tę zaletę, że jest to urządzenie nieskomplikowane, energooszczędne, może mieć szerokie zastosowanie do napowietrzania ścieków w procesie ich biologicznego oczyszczania w oczyszczalniach o dowolnej wielkości, a także do natleniania jezior i innych akwenów wodnych np. stawów rybnych. Korzystny proces napowietrzania może przebiegać w różnych warunkach atmosferycznych, także w okresach zimowych przy znacznych spadkach temperatury.

164 975

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (12)

Zastrzeżenia patentowe

1. Aerator do napowietrzania cieczy, zwłaszcza ścieków, posiadający pionowy wał, ułożyskowany dołem i górą, na którym w jego dolnej części osadzona Jest nierozłącznie komora napowietrzania z umieszczoną na niej współosiowo do wału pionowego tuleją do przepływu powietrza z atmosfery do komory napowietrzania, znamienny tym, że komora napowietrzania (I) posiada kształt mocno spłaszczonego stożka ściętego, której dno (2) w postaci okrągłej tarczy połączone jest nierozłącznie z górną pokrywą (3) pierścieniem nieciągłym (4) na obwodzie komory (1) i pionowymi przeponami usztywniającymi (5), zaś jej górna pokrywa (3) stanowiąca pobocznicę stożka ściętego posiada otwory (6) powstałe przez wykonanie nacięć (7) na Jej powierzchni, biegnących promieniście do osi wału (12) oraz przez odpowiednie wyprofilowanie przy tych nacięciach (7) po ich obu stronach wklęśnięć (8) i wypukłości (9) pokrywy (3), przy czym wklęśnięcia (8) skierowane do wewnątrz komory napowietrzania (1) usytuowane są w stosunku do nacięć (7) pokrywy (3) od strony przeciwnej do kierunku obrotu aeratora, a wypukłości (9) skierowane na zewnątrz komory napowietrzania (1) usytuowane są w stosunku do nacięć (7) pokrywy (3) od strony zgodnej z kierunkiem obrotu aeratora, zaś pionowa tuleja (13) w górnej części, poniżej swej górnej krawędzi połączona jest nierozłącznie z wałem (12) za pośrednictwem tarczy (14) z otworami (15) do przepływu powietrza, na której umieszczone są ruchome przesłony (16), przy czym pionowa tuleja (13) może być zaopatrzona w nagrzewnicę (17) oraz osłaniający Ją od góry kaptur (18).

2. Aerator według zastrz. 1 , znamienny tym, że ooscczggólne occinki pierścienia nieciągłego (4), których peomienlż krzywizny przecinają się w punktach leżących poza osią obrotu wału (12) zachodząc na siebie w pewnej odległości tworzą na obwodzie komory napowietrzania (1), na przedłużeniu pionowych przepon usztywniających (5), szczeliny (10) do wypływu cieczy z komory napowietrzania (1) w czasie procesu napowietrzania.

3. Aeraro r według zaszri. i, znaiienn y tye, i e odcini i peeΓCeicn) a nieciągłego (4) od strony zgodnej z kierunkiem obrotu aeratora połączone są nierozłącznie łukami (II) z pionowymi przeponami usztywniającymi (5), usytuowanymi promieniście w stosunku do osi wału (12).

4. Aerator według zastrz. , , znamieeti t m ^m> żi tyskkrśe ckekotyce rzepom usztywniających (5), posiadających kształt trapezu, równa - przy obwodzie komory (1) - wysokości pierścienia nieciągłego (4), wzrasta w kierunku do osi wału (12).

5. Aerator według zzstrz. 1, znamienny tym , że wysokość wklęśnięć (8) i wypukłości (9) na powierzchni górnej pokrywy (D wzrasta od zera w kóeceeku n^eru k7 )i

6. Aerator według zastrz. , i znamieete tym, że eenwetre tuuee il!) i irrze strcnel pomiędzy tuleją (13), a wałem (12) powyżej tarczy (14) z otworami (15) i przesłonami (16) umieszczona jest nagrzewnica (17) osłonięta przed opadami atmosferycznymi kapturem (18) umieszczonym nierozłącznie na wale (12) powyżej górnej krawędzi tulei (13).

7. Aerator do napowietrzania cieczy, zwłaszcza ścieków, posiadający pionowy wał, ułożyskowany dołem i górą, na którym w jego dolnej części osadzona jest nierozłącznie komora napowietrzania z umieszczoną na niej współosiowo do wału pionowego tuleją do przepływu powietrza z atmosfery do komory napowietrzania, znamienny tym, że komora napowietrzania (19) posiada kształt zbliżony do mocno spłaszczonego stożka ściętego, której dno (2) w postaci okrągłej tarczy połączone jest nierozłącznie z górną pokrywą (20) pierścieniem nieciągłym (4) na obwodzie komory napowietrzania (19) i pionowymi przeponami usztywniającymi (5), zaś jej górna pokrywa (20) zbliżona swoim kształtem do pobocznicy stożka ściętego, składa się z co najmniej dwóch segmentów (21) połączonych nierozłącznie ze sobą pionowymi przeponami ażurowymi (22), usytuowanymi rromlenCrcle do osi wału (12), przy czym górne krawędzie przepon ażurowych (22) połączone są z segmentami (21) od strony zgodnej z kierunkiem obrotu aeratora, a ich dolne krawędzie połączone są z segmentami (21) od strony przeciwnej do kierunku obrotu azeaUoea,

164 975 zaś pionowa tuleja (13) w górnej części, poniżej swej górnej krawędzi połączona jest nierozłącznie z wałem (12) za pośrednictwem tarczy (14) z otworami (15) do przepływu powietrza, na której umieszczone są ruchome przesłony (16), przy czym w pionowej tulei (13) może być umieszczona nagrzewnica (17), a nad nią kaptur (18).

8. Aerator według zastrz. 7, znamienny tym, 2e poszczególne odcinki pierścienia nieciągłego (4), których promienie krzywizny przecinają się w punktach leżących poza osią obrotu wału (12) zachodząc na siebie w pewnej odległości tworzą na obwodzie komory napowietrzania (19), na przedłużeniu pionowych przepon usztywniających (5) szczeliny (10) do wypływu cieczy z komory napowietrzania (19) w czasie procesu napowietrzania.

9. Aerator według zastrz. 8, znamienny tym, że odcinki pierścienia nieciągłego (4) od strony zgodnej z kierunkiem obrotu aeratora połączone są nierozłącznie łukami (11) z pionowymi przeponami usztywniającymi (5), usytuowanymi promieniście w stosunku do osi wału (12).

10. AArator według zastrz. 7, znamlnnny tym, ie wyskkośó pinnwwyhh przepon usztywniających (5), mających kształt trapezu, równa - przy obwodzie komory (19) - wysokości pierścienia nieciągłego (4) wzrasta w kierunku do 09i wału (12).

11. Aeraato zastrz. 7. znaminnyy tym, ee nyooSoś e płowych e przepon ażurowych (22), mających kształt trapezu wzrasta w kierunku do osi wału (12).

12. Aerator eweług zastrz. 7, znamienny tt¹· że wewnątrz tulei (13) w przestrzeni pomiędzy tuleją (13), a wałem (12), powyżej tarczy (14) z otworami (15) i przesłonami (16) umieszczona jest nagrzewnica (17) osłonięta przed opadami atmosferycznymi kapturem (18) umieszczonym nierozłącznie na wale (12) powyżej górnej krawędzi tulei (13).