PL220267B1 - Aerator destratyfikacyjny do napowietrzania zbiorników wodnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest aerator destratyfikacyjny do napowietrzania zbiorników wodnych, przeznaczony zwłaszcza do napowietrzania i natleniania mas wodnych jezior.

Jednym z prostszych sposobów rekultywacji zbiorników wodnych jest technologia napowietrzania wód. Do tego celu wykorzystywane są aeratory. Z opisu patentowego PL 167 759 znany jest aerator przeznaczony zwłaszcza do napowietrzania ścieków w biologicznych oczyszczalniach, który składa się z ramy, do której w górnej części przytwierdzony jest reduktor obrotów oraz silnik elektryczny. Wał wyjściowy reduktora połączony jest przez rurę lub wał napędowy z wirnikiem. Wirnik posiada kształt cylindra w górnej części rozchylonego, zaś nad rozchyleniem utworzona jest przestrzeń zamknięta poziomą płytą. W wolnej przestrzeni rozmieszczone są łopatki. Pod płytą przytwierdzona jest kierownica, a do niej przymocowany jest płaski pierścień tworzący szczelinę do zasysania powietrza. Z opisu patentowego PL 183 806 znany jest aerator ciśnieniowy do napowietrzania wody w procesie jej uzdatniania. Aerator ciśnieniowy ma zbiornik ciśnieniowy, wewnątrz którego umieszczona jest pionowa rura zmieszania strumieniowego, której wylot usytuowany jest w pobliżu dna zbiornika ciśnieniowego, a jej wlot, znajdujący się ponad zbiornikiem, ma kształt kolana o małym promieniu, a w obszarze najkrótszej tworzącej tego kolana znajduje się wlot powietrza, połączony przewodem z poduszką powietrzną, utworzoną wewnątrz zbiornika. Z polskiego zgłoszenia patentowego P. 286543 znane jest urządzenie do rekultywacji jezior i zbiorników wodnych. Urządzenie stanowi komorę rozdziału z rękawami elastycznymi, zamkniętą od góry pokrywą, w której usytuowane są syfony, a od dołu połączoną z rurą wznoszącą i deflektorem, wewnątrz którego znajduje się dysza napowietrzająca, do której podłączony jest przewód doprowadzający chemikalia. Urządzenie usytuowane jest w wodzie za pomocą odciągów stabilizujących zakończonych kotwicami oraz liny kotwiczącej przymocowanej do elementu mocującego. Znane jest także z polskiego zgłoszenia patentowego P. 386530 urządzenie do napowietrzania zbiorników wodnych, napędzane siłą wiatru, posiadające ramę, zainstalowaną na pływakach, na której umieszczona jest taca z rurą wgłębną, półką napowietrzającą i łukiem obudowy, zaś nad tacą usytuowane jest pionowo koło, wyposażone na obwodzie w łopatki, a wewnątrz posiadające śmigła. Rama w górnej części posiada ster kierunkowy. Stopień zanurzenia koła w wodzie, wypełniającej tacę, określony jest stosunkiem zanurzonego łuku koła do promienia koła, przedłużonego o wysokość łopatki. Stosunek ten mieści się w granicach od 1:100 do 1:1, a stosunek promienia koła przedłużonego o wysokość łopatki, do promienia łuku obudowy mieści się w granicach od 0,997:1 do 0,8:1. Z opisu patentowego PL 182 023 znane jest urządzenie do oczyszczania i napowietrzania akwenów wodnych składające się z otwartego od góry zbiornika i zamocowanego w nim obrotowo koła łopatkowego, napędzanego siłownią wiatrową. Koło dzieli zbiornik na część ssawną i część tłoczną, z których każda zaopatrzona jest, w co najmniej jeden króciec, który jest połączony z perforowaną na odcinku końcowym rurą.

Aerator destratyfikacyjny według wynalazku, zawierający turbinę, obudowę, charakteryzuje się tym, że ma wielokanałowy element tłocząco-napowietrzający, w osi którego mieści się obrotowy wał z przelotowym kanałem napowietrzającym. Na końcu obrotowego wału, w dolnej części znajduje się turbina napowietrzająca, zaś w górnej części na obrotowym wale, nad wielokanałowym rękawem tłocząco-napowietrzającym znajduje się turbina pulweryzacyjna. Umieszczona jest ona w osłonie, która w dolnej części połączona jest z rękawem spustowym. Rękaw spustowy może być stały lub teleskopowy. Teleskopowa budowa rękawa spustowego umożliwia rozpraszanie wody na dowolnej głębokości. Korzystnie w górnej części na obrotowym wale, nad turbiną pulweryzacyjną znajduje się turbina chwytna, za pomocą której powietrze jest wtłaczane przelotowym kanałem napowietrzającym w obrotowym wale. Wielokanałowy element tłocząco-napowietrzający połączony jest w dolnej części z kielichem dolnym, a w górnej części z kielichem górnym. Kielich dolny wyposażony jest w siatkę zabezpieczającą. Dolny kielich przechwytuje pęcherzyki powietrza i kieruje je do wielokanałowego elementu tłocząco-napowietrzającego, który wykorzystuje potencjał pęcherzyków powietrza działających jak tłoki w cylindrach. Uwięzione między wznoszącymi się pęcherzykami powietrza masy wody kierowane są przez kielich górny pod obracającą się turbinę pulweryzacyjną. Do osłony na wysokości turbiny pulweryzacyjnej przymocowana jest wzmocniona stelażem siatka, która potęguje efekt napowietrzania cieczy. Napowietrzona woda za pomocą teleskopowego rękawa spustowego rozpraszana jest na dowolnej głębokości nad kielichem dolnym aeratora. Turbina chwytna oddzielona jest od turbiny pulweryzacyjnej pierścieniem dystansowym. Kanały wielokanałowego elementu tłocząco-napowietrzającego mają rozmiar dopasowany do wielkości rozpraszanych pęcherzyków powietrza przez turbinę napowiePL 220 267 B1 trzającą, zaś ich przekrój może mieć dowolny kształt. Korzystnie mają przekrój kołowy lub wielokąta lub wielokanałowy element tłocząco-napowietrzający ma przekrój plastra miodu. Wielokanałowy element tłocząco-napowietrzający może składać się z wielu połączonych ze sobą segmentów.

Aerator według wynalazku ma zdecydowanie większą efektywność aeracyjną niż znane ze stanu techniki tego typu urządzenia. Dzięki zastosowaniu wielokanałowego elementu tłocząco-napowietrzającego, deflektorowego systemu napowietrzania, siatki ze stelażem potęgującej efekt napowietrzania wód, teleskopowego rękawa spustowego pozwala intensywnie napowietrzać i zarazem natleniać wody zbiorników wodnych, z jednoczesnym wymuszeniem przemieszania dolnych, stagnujących warstw wody z wodami wyższych, cieplejszych i bardziej natlenionych warstw jeziora. Urządzenie według wynalazku lepiej wykorzystuje potencjał wtłaczanych mas powietrza, jako czynnika transportującego wodę, z niżej położonych warstw (hypolimnionu) ku powierzchni. Dzięki zastosowaniu obrotowego systemu napowietrzania, którego praca opiera się na deflektorowym działaniu turbiny, zasysanie powietrza możliwe jest poprzez nadanie tejże turbinie odpowiedniej prędkości obrotowej. Aerator napowietrza i natleniania stagnujące, słabo natlenione warstwy hypolimnionu z jednoczesnym wymieszaniem mas wodnych jezior przez zlikwidowanie termokliny rozdzielającej ciepłe wody epilimnionu od zimnych wód hypolimnionu. Proponowane urządzenie pozwala na intensywniejsze, niż umożliwiają to dotychczasowe rozwiązania, napowietrzanie wód, a przez to szybkie polepszenie bilansu tlenowego wód jezior, z jednoczesną destratyfikacją termiczną.

Aerator według wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podłużny aeratora bez turbiny chwytnej i ze stałym rękawem spustowym, fig. 2 przedstawia półwidok z góry aeratora, fig. 3 przedstawia półwidok z dołu aeratora, fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny aeratora, fig. 5 przedstawia sposób łączenia kanałów elementu tłocząco-napowietrzającego w przypadku, gdy składa się on z wielu segmentów, fig. 6 przedstawia przekrój podłużny aeratora z turbiną chwytną i z teleskopowym rękawem spustowym, fig. 7 przedstawia półwidok z góry tego aeratora, fig. 8 przedstawia przekrój poprzeczny aeratora z teleskopowym rękawem spustowym.

P r z y k ł a d 1

Aerator ma wielokanałowy element tłocząco-napowietrzający 1, w osi którego mieści się obrotowy wał 2 z kanałem napowietrzającym 3, wyposażony w górnej części w otwór tłoczny 4 i zakończony w dolnej części zamontowaną na nim osiowo turbiną napowietrzającą 5. W górnej części wału 2 znajduje się turbina pulweryzacyjna 6. Element tłocząco-napowietrzający 1 w dolnej części połączony jest z kielichem dolnym 10, a w górnej części z kielichem górnym 11. Górna część walu 2 wraz z turbiną pulweryzacyjną 6 i kielichem górnym 11 umieszczona jest w osłonie 7, która w dolnej części przechodzi w stały rękaw spustowy 8. Do osłony 7 przymocowana jest siatka górna 13 wzmocniona stelażem 14. Element tłocząco-napowietrzający 1 wraz z kielichem górnym 11 jest nieruchomo, osiowo przymocowany do górnej części osłony 7. Siatka górna 13 potęguje efekt napowietrzania cieczy, gdyż wydostająca się z kielicha górnego 11 ciecz dodatkowo rozbryzguje się na siatce górnej 13. Zainstalowany w miejscu napowietrzania aerator, w wyniku ruchu obrotowego wału obrotowego 2 z kanałem napowietrzającym 3, wtłacza powietrze przez otwór tłoczny 4. W dalszej części powietrze jest zasysane i rozpraszane w wodzie przez obrotowy ruch turbiny napowietrzającej 5, zainstalowanej osiowo na wale obrotowym 2. Kielich dolny 10 zabezpieczony siatką 12 przechwytuje pęcherzyki powietrza i kieruje je do wielokanałowego elementu tłocząco-napowietrzającego 1, w którym to wykorzystuje się potencjał pęcherzyków powietrza działających jak tłoki w cylindrach. Uwięzione między wznoszącymi się pęcherzykami powietrza masy wody kierowane są przez kielich górny 11 pod obracającą się turbinę pulweryzacyjną 6. Zamocowana na osłonie 7 turbiny pulweryzacyjnej siatka górna 13 potęguje efekt napowietrzania cieczy. Napowietrzona woda za pomocą rękawa spustowego 8 rozpraszana jest nad kielichem dolnym 10 aeratora.

P r z y k ł a d 2

Aerator jak w przykładzie pierwszym, z tym, że w górnej części wału obrotowego 2 nad turbiną pulweryzacyjną 6 znajduje się turbina chwytna 9, która spoczywa na pierścieniu dystansowym 15 oddzielającym ją od turbiny pulweryzacyjnej 6, a rękaw spustowy 8 jest teleskopowy, co umożliwia rozpraszanie wody na różnych, regulowanych głębokościach. Zainstalowany w miejscu napowietrzania aerator, w wyniku ruchu obrotowego wału obrotowego 2 z kanałem napowietrzającym 3, wtłacza powietrze za pomocą turbiny chwytnej 9 przez otwór tłoczny 4, co znacznie poprawia działanie aeratora.

PL 220 267 B1

Wykaz oznaczeń

1. Wielokanałowy element tłocząco-napowietrzający

2. Wal obrotowy

3. Kanał napowietrzający

4. Otwór tłoczny

5. Turbina napowietrzająca

6. Turbina pulweryzacyjna

7. Osłona turbiny pulweryzacyjnej

8. Rękaw spustowy

9. Turbina chwytna

10. Kielich dolny

11. Kielich górny

12. Siatka zabezpieczająca

13. Siatka górna

14. Stelaż

15. Pierścień dystansowy

Claims (10)

1. Aerator destratyfikacyjny do napowietrzania zbiorników wodnych zawierający turbinę, obudowę, znamienny tym, że ma wielokanałowy element tłocząco-napowietrzający (1), w osi, którego mieści się obrotowy wał (2) z przelotowym kanałem napowietrzającym (3), zakończony w dolnej części turbiną napowietrzającą (5), zaś w górnej części wał (2) wyposażony jest w otwór tłoczny (4) i turbinę pulweryzacyjną (6) zamontowaną na obrotowym wale (2), nad wielokanałowym rękawem tłocząco-napowietrzającym (1) i umieszczoną w osłonie (7), która w dolnej części połączona jest z rękawem spustowym (8).

2. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że w górnej części na obrotowym wale 2, nad turbiną pulweryzacyjną (6) znajduje się turbina chwytna (9).

3. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że rękaw spustowy (8) jest teleskopowy.

4. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że wielokanałowy element tłocząco-napowietrzający (1) połączony jest w dolnej części z kielichem dolnym (10), a w górnej części z kielichem górnym (11).

5. Aerator według zastrz. 4, znamienny tym, że kielich dolny (10) wyposażony jest w siatkę zabezpieczającą (12).

6. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że do osłony (7) na wysokości turbiny pulweryzacyjnej (6) przymocowana jest siatka górna (13) wzmocniona stelażem (14).

7. Aerator według zastrz. 2, znamienny tym, że turbina chwytna (9) oddzielona jest od turbiny pulweryzacyjnej (6) pierścieniem dystansowym (15).

8. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że kanały wielokanałowego elementu tłocząco-napowietrzającego (1) mają przekrój kołowy lub wielokąta.

9. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że wielokanałowy element tłocząco-napowietrzający (1) ma przekrój plastra miodu.

10. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że wielokanałowy element tłocząco-napowietrzający (1) składa się z połączonych ze sobą segmentów.