Трубчастий аератор

Реферат: Трубчастий аератор стосується техніки очищення стічних вод і може бути використаний при біологічному очищенні стічних вод в аеротенку з активним мулом. Трубчастий аератор містить опорну трубу з радіальними отворами й еластичною трубчастою мембраною поверх опорної труби, хомут на кожнім з кінців еластичної трубчастої мембрани, перфорації в еластичній трубчастій мембрані. Опорна труба оснащена подовжніми ребрами, подовжніми каналами під еластичною трубчастою мембраною між подовжніми ребрами опорної труби, кільцевими каналами над опорною трубою під еластичною трубчастою мембраною перед кінцями подовжніх каналів, порожнини кільцевих каналів сполучені з входами і виходами подовжніх каналів, причому частина радіальних отворів опорної труби сполучена з кільцевими каналами, а інша частина радіальних отворів опорної труби розташована між подовжніми ребрами і сполучена з подовжніми каналами. Винахід дозволяє підвищити ефективність аерації рідини при використанні трубчастих аераторів, дозволяє більш рівномірно розподіляти потік стиснутого повітря усередині еластичної трубчастої мембрани, також автоматично дренувати рідину з трубчастих аераторів при їхньому запуску в роботу та при роботі трубчастих аераторів після простою при подачі в них стиснутого повітря. UA 103946 C2 (12) UA 103946 C2 UA 103946 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується техніки очищення стічних вод і може бути використаний при біологічному очищенні стічних вод в аеротенку з активним мулом. Відомий трубчастий аератор, що містить опорну трубу з радіальними отворами й еластичною трубчастою мембраною поверх опорної труби, хомут на кожнім з кінців еластичної трубчастої мембрани, перфорації в еластичній трубчастій мембрані (див. US Patent No 7044453, Int. cl. B01F 3/04). Недоліком відомого трубчастого аератора є те, що повітря, що виходить з радіальних отворів опорної труби, нерівномірно розподіляється усередині під еластичною трубчастою мембраною аератора. Перфорації еластичної трубчастої мембрани відкриваються під тиском стиснутого повітря. Під тиском стиснутого повітря еластична трубчаста мембрана збільшується в діаметрі. При роботі в рідині еластична трубчаста мембрана прагне спливти і притискається до низу опорної труби, а верхня її частина віджимається від опорної труби зі збільшенням витрати повітря через перфорації і з порушенням дренажу рідини з порожнини опорної труби. Задача винаходу полягає в підвищенні ефективності аерації рідини при використанні занурених у рідину безлічі послідовно з'єднаних трубчастих аераторів і автоматичного рівномірного розподілу з повітропроводу по порожнинах безлічі еластичних трубчастих мембран послідовно з'єднаних трубчастих аераторів, а також забезпечення автоматичного дренажу рідини з порожнини опорної труби повітропроводу трубчастого аератора. Поставлена задача вирішується тим, що трубчастий аератор, що містить опорну трубу з радіальними отворами й еластичною трубчастою мембраною поверх опорної труби, хомут на кожнім з кінців еластичної трубчастої мембрани, перфорації в еластичній трубчастій мембрані, який відрізняється тим, що опорна труба виконана у вигляді повітропроводу, оснащена подовжніми ребрами, подовжніми каналами під еластичною трубчастою мембраною між подовжніми ребрами опорної труби, кільцевими каналами над опорною трубою під еластичною трубчастою мембраною перед кінцями подовжніх каналів, порожнини кільцевих каналів сполучені з входами і виходами подовжніх каналів, причому порожнина опорної труби повітропроводу сполучена через частину радіальних отворів у ній з кільцевими каналами, а через іншу частину радіальних отворів опорної труби, що розташовані між подовжніми ребрами, сполучена з подовжніми каналами. Технічний результат: Удосконалення дозволяє підвищити ефективність аерації рідини при використанні трубчастих аераторів, а також дозволяє рівномірно розподіляти потік стиснутого повітря з порожнини опорної труби повітропроводу в порожнині послідовної безлічі мембран аераторів, а також автоматично дренувати рідина з аераторів при їхньому запуску в роботу в аеротенку після простою, а також при роботі аераторів в аеротенку при подачі в них стиснутого повітря. Еластична трубчаста мембрана оснащена перфорованими і неперфорованими ділянками, що чергуються між собою, причому ширина кожної неперфорованої ділянки знаходиться в межах від 1/3 до 1/12 ширини перфорованої ділянки, що поліпшує приплив рідини у водоповітряний потік над трубчастим аератором. Наявність неперфорованих ділянок мембран зменшує радіальне розтягання мембран з надмірним відшаруванням їх від ребер опорної труби повітропроводу. Стабілізує ширину розкриття щілин перфорацій на мембранах під тиском стиснутого повітря з опорної труби повітропроводу, що сприяє оптимальному режимові аерації рідини з муловою сумішшю над аераторами з дрібними пухирцями повітря, дрібні пухирці довше знаходяться в обсязі рідини, що сприяє кращому насиченню рідини киснем повітря, що важливо для життєзабезпечення мікроорганізмів аеротенку. Опорна труба містить парне число подовжніх каналів. Це потрібно для організації рівномірного розтікання струменів повітря з порожнини опорної труби через її діаметрально протилежні радіальні отвори між ребер опорної труби по порожнинах кільцевих каналів і подовжніх каналів усередині трубчастого аератора. Діаметрально протилежні подовжні канали і кільцеві канали містять по два діаметрально протилежних радіальних отвори на погонний метр опорної труби. Це потрібно, наприклад, при двох кільцевих і дванадцяти подовжніх каналах, дозволяє одержати 14 радіальних отворів на погонний метр опорної труби, що дозволяє створити визначену гідравлічним розрахунком необхідну витрату повітря через перфорації еластичної трубчастої мембрани. Еластична трубчаста мембрана оснащена кільцевими виступами усередину порожнини мембрани і/або над її зовнішньою поверхнею, що виконані як одне ціле з еластичною трубчастою мембраною. Кільцеві виступи додатково знижують надмірне здуття еластичної трубчастої мембрани при її роботі в рідині аеротенку, що сприяє підвищенню якості витікання повітря з поверхні еластичної трубчастої мембрани в рідину аеротенку з поліпшенням якості аерації рідини. Кільцеві виступи усередину порожнини еластичної трубчастої мембрани 1 UA 103946 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 додатково сприяють більш рівномірному розподілові повітря між подовжніми каналами, а також усувають притиснення еластичної трубчастої мембрани під дією гідростатичного тиску рідини в аеротенку в зонах радіальних отворів між подовжніми ребрами з перекриттям радіальних отворів. Еластична трубчаста мембрана в середній частині охоплена опорним кільцем, що скріплене з опорною скобою, причому еластична трубчаста мембрана в зборі з опорною трубою має можливість сковзати усередині опорного кільця. Що потрібно при монтажі безлічі трубчастих аераторів, а також під дією температурних розширень опорної труби при запуску трубчастих аераторів у роботу. Опорне кільце стримує надмірне здуття в середній частині еластичної трубчастої мембрани при її роботі в рідині аеротенку, що поліпшує стабільність витікання повітря через перфорації еластичної трубчастої мембрани. Еластична трубчаста мембрана оснащена на кожнім з її кінців манжетою. Це потрібно для посилення притиску еластичної трубчастої мембрани на її кінцях до опорної труби. Для спрощення виготовлення манжета виконана у вигляді внутрішнього або зовнішнього одношарового або двошарового закота еластичної трубчастої мембрани. Для поліпшеної герметизації порожнин кільцевих і подовжніх каналів від проникнення в них рідини, хомут охоплює еластичну трубчасту мембрану поверх манжети. В іншому виконанні хомут охоплює еластичну трубчасту мембрану усередині манжети, що дозволяє захистити хомути від корозії, забруднень, біообростання, від покриття елементів хомута солями твердості, що збільшує термін служби і ремонтопридатність елементів хомутів, наприклад з черв'ячними приводами хомутів. Надалі удосконалення пояснюється прикладами виконання на кресленнях, на яких: Фіг. 1. Трубчастий аератор. Вигляд попереду безлічі послідовно з'єднаних трубчастих аераторів на дні аеротенку. Фіг. 2. Трубчастий аератор. Вигляд попереду на трубчастий аератор із встановленим опорним кільцем і опорною скобою. Фіг. 3. Трубчастий аератор. Вигляд попереду на трубчастий аератор із встановленим опорним кільцем. Фіг. 4. Трубчастий аератор. Вигляд попереду на трубчастий аератор із встановленим опорним кільцем. Поздовжній розріз. Фіг. 5. Трубчастий аератор. Перетин F-F на фіг. 2. Фіг. 6. Трубчастий аератор. Вигляд F на фіг. 5. Фіг. 7. Трубчастий аератор. Поздовжній розріз. Фіг. 8. Трубчастий аератор. Перетин А-А на фіг. 7. Фіг. 9. Трубчастий аератор. Перетин Б-Б на фіг. 7. Фіг. 10. Трубчастий аератор. Перетин В-В на фіг. 7. Фіг. 11. Трубчастий аератор. Перетин Д-Д на фіг. 7. Фіг. 12. Трубчастий аератор. Перетин Г-Г на фіг. 7. Фіг. 13. Трубчастий аератор. Перетин Е-Е на фіг. 7. Фіг. 14. Трубчастий аератор. Фрагмент І на фіг. 7, виконання 1. Фіг. 15. Трубчастий аератор. Фрагмент І на фіг. 7, виконання 2. Фіг. 16. Трубчастий аератор. Фрагмент І на фіг. 7, виконання 3. Перелік позначень на кресленнях. 1. Опорна труба. 2. Радіальний отвір. 3. Еластична трубчаста мембрана. 4. Хомут. 5. Подовжнє ребро. 6. Подовжній канал. 7. Кільцевий канал. 8. Перфорована ділянка. 9. Неперфорована ділянка. 10. Перфорації. 11. Кільцевий виступ усередину порожнини еластичної трубчастої мембрани 3. 12. Кільцевий виступ над еластичною трубчастою мембраною 3. 13. Опорне кільце. 14. Опорна скоба. 15. Манжета. 16. Одношаровий закот еластичної трубчастої мембрани. 17. Двошаровий закот еластичної трубчастої мембрани. 2 UA 103946 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 18. Муфта. 19. Заглушка. 20. Черв'ячний привод хомута 4. 21. Опускна труба. 22. Трійник. Трубчастий аератор містить опорну трубу 1 з радіальними отворами 2 і еластичною трубчастою мембраною 3 поверх опорної труби 1, хомут 4 на кожнім з кінців еластичної трубчастої мембрани 3. Опорна труба 1 виконана у вигляді повітропроводу, оснащена подовжніми ребрами 5, подовжніми каналами 6 під еластичною трубчастою мембраною 3 між подовжніми ребрами 5 опорної труби 1, кільцевими каналами 7 над опорною трубою 1 під еластичною трубчастою мембраною 3 перед кінцями подовжніх каналів 6, порожнини кільцевих каналів 7 сполучені з входами і виходами подовжніх каналів 6, причому частина радіальних отворів 2 опорної труби 1 сполучена з кільцевими каналами 7, а інша частина радіальних отворів 2 опорної труби 1 розташована між подовжніми ребрами 5 і сполучена з подовжніми каналами 6, що створює більш рівномірний розподіл повітря під еластичною трубчастою мембраною 3, а також поліпшує дренаж рідини з порожнини опорної труби 1. Рідина в опорній трубі 1 утворюється у вигляді конденсату при охолодженні гарячого стиснутого повітря від стінок усередині порожнини опорної труби 1, а також при обміні між рідиною і водяною парою стиснутого повітря при дроселюванні пароповітряної суміші через радіальні отвори 2 у кільцеві канали 7 і подовжні канали 6. Рідина з опорної труби 1 видавлюється стисненим повітрям через нижні радіальні отвори 2 подовжніх каналів 6, що сприяє більш якісному витіканню повітря в рідину з верхньої частини еластичної трубчастої мембрани 3, що сприяє підвищенню якості аерації мулової суміші аеротенку. Еластична трубчаста мембрана 3 оснащена перфорованими ділянками 8, що чергуються між собою, і неперфорованими ділянками 9, причому ширина кожної неперфорованої ділянки 9 знаходиться в межах від 1/3 до 1/12 ширини перфорованої ділянки 8, що поліпшує приплив рідини у водоповітряний потік над трубчастим аератором. Опорна труба 1 містить парне число подовжніх каналів 6, що пропонується для організації рівномірного розтікання струменів повітря з порожнини опорної труби 1 через її діаметрально протилежні радіальні отвори 2 по порожнинах кільцевих каналів 7 і подовжніх каналів 6 усередині трубчастого аератора. Діаметрально протилежні подовжні канали 6 і кільцеві канали 7 містять по два діаметрально протилежних радіальних отвору 2 на погонний метр опорної труби 1, що, наприклад, при двох кільцевих каналах 7 і дванадцяти подовжніх каналах 6 дозволяє одержати чотирнадцять радіальних отворів 2 на погонний метр опорної труби 1, що дозволяє створити визначену гідравлічним розрахунком необхідну витрату повітря через перфорації 10 еластичної трубчастої мембрани 3. Рознесення пар радіальних отворів 2 по довжині опорної труби 1 не порушує міцність опорної труби 1, що піддається згинальним моментам щодо опорних кілець 13 при її роботі в аеротенку. Еластична трубчаста мембрана 3 оснащена кільцевими виступами 11 усередину порожнини мембрани 3 або кільцевими виступами 12 над її зовнішньою поверхнею, або кільцевими виступами 11 і кільцевими виступами 12 одночасно усередину порожнини еластичної трубчастої мембрани 3 і над еластичною трубчастою мембраною 3. Виступи 11 і 12 виконані як одне ціле з еластичною трубчастою мембраною 3. Кільцеві виступи 11, 12 за рахунок їхньої пружності знижують надмірне здуття еластичної трубчастої мембрани 3 при її роботі в рідині аеротенку, що сприяє підвищенню якості диспергації повітря з поверхні мембрани 3 у рідину аеротенка і сприяє поліпшенню якості аерації мулової суміші аеротенка. Кільцеві виступи 11 під внутрішньою поверхнею еластичної трубчастої мембрани 3 сприяють більш рівномірному розподілові повітря між подовжніми каналами 6, а також усувають притиснення еластичної трубчастої мембрани 3 під дією гідростатичного тиску рідини в аеротенку в зонах радіальних отворів 2 між подовжніми ребрами 5. Еластична трубчаста мембрана 3 у середній частині охоплена опорним кільцем 13, що скріплено з опорною скобою 14, причому трубчаста мембрана 3 у зборі з опорною трубою 1 має можливість сковзати усередині опорного кільця 13 при монтажі аераторів, а також під дією температурних розширень опорної труби 1 при запуску аераторів у роботу. Опорне кільце 13 стримує надмірне здуття в середній частині еластичної трубчастої мембрани 3 при її роботі в рідині аеротенку, що поліпшує якість диспергації повітря через перфорації 10 еластичної трубчастої мембрани 3. 3 UA 103946 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Для посилення притиску еластичної трубчастої мембрани 3 на її кінцях еластична трубчаста мембрана 3 оснащена на кожнім з її кінців манжетою 15. Для спрощення виготовлення манжета 15 виконана у вигляді внутрішнього або зовнішнього одношарового закота 16 або двошарового закота 17 еластичної трубчастої мембрани 3. Для герметизації порожнин кільцевих каналів 7 і подовжніх каналів 6 від проникнення в них рідини, хомут 4 охоплює еластичну трубчасту мембрану 3 поверх манжети 15. В іншому виконанні хомут 4 охоплює еластичну трубчасту мембрану 3 усередині манжети 15, що дозволяє захистити хомути 4 від корозії, забруднень, біообростання, від покриття елементів хомута 4 солями твердості, що збільшує термін служби і ремонтоздатність елементів хомутів 4. Опорна труба 1 є одночасно повітропроводом, тобто трубчастий аератор сполучає в собі одночасно повітропровід і диспергатор повітря в рідині. Трубчасті аератори послідовно з'єднують попереднім кінцем опорної труби 1 із зовнішнім різьбленням з наступним кінцем опорної труби 1 із зовнішнім різьбленням через муфту 18 із внутрішнім різьбленням. Для усунення виходу повітря з порожнини опорної труби 1 кінець із зовнішнім різьбленням опорної труби 1 останнього аератора закритий заглушкою 19 із внутрішнім різьбленням. Хомути 4 оснащені черв'ячним приводом 20 для плавного їхнього затягування на мембрані 3. Пристрій працює в такий спосіб. Для зборки трубчастого аератора на опорну трубу 1 натягають еластичну трубчасту мембрану 3 таким чином, щоб усі перфоровані ділянки 8 мембрани 3 розташувалися над подовжніми ребрами 5, а неперфоровані кінцеві ділянки 9 виявилися в зоні кільцевих каналів 7. У залежності від виконання трубчастого аератора хомути 4 установлюють зовні манжети 15 або усередині манжети 15, при цьому манжета 15 може, у залежності від виконання трубчастого аератора, використовуватися з одношаровим внутрішнім або зовнішнім закотом 16 мембрани 3, або двошаровим зовнішнім закотом 17 мембрани 3, або хомутом 4, що притискає кінцеву частину еластичної трубчастої мембрани 3 з утворенням вільного вильоту еластичної трубчастої мембрани 3 від хомута 4 з наступним зовнішнім закотом мембрани 3, з перекриттям хомута 4 зовні. Хомути 4 затискають за допомогою черв'ячних приводів 20. Кільцеві виступи 11, 12 формують як одне ціле з тілом еластичної трубчастої мембрани 3 при її виготовленні. Перфорації 10 прошивають у мембрані 3 при її виготовленні, з утворенням комбінації перфорованих ділянок, що чергуються між собою, 8 і неперфорованих ділянок 9. Пристрій в аеротенку збирають з безлічі з'єднаних через муфти 18 трубчастих аераторів, що вставляють в опорні кільця 13 у попередньо встановлені на дні аеротенку опорні скоби 14 з опорними кільцями 13. Кінець останнього в послідовності трубчастих аераторів закривають заглушкою 19. При роботі трубчастих аераторів в аеротенку стиснене повітря подають по опускній трубі 21 через трійник 22 у порожнину першої опорної труби 1 з послідовної множини аераторів. У порожнинах наступних сполучених між собою опорних труб 1 підтримується надлишковий тиск стиснутого повітря, який необхідно для відкриття перфорацій 10 в еластичних трубчастих мембранах 3 і витікання з них повітря в рідину з утворенням водоповітряної суміші з дрібними пухирцями повітря, що аерують мулову суміш в аеротенку. При виготовленні опорної труби 1 підбирають число і діаметр радіальних отворів 2 на погонний метр опорної труби 1, згідно гідравлічних розрахунків, а також при гідравлічних іспитах окремих трубчастих аераторів у рідині при настроюванні трубчастих аераторів у заводських умовах. Подовжні канали 6 і нижня частина кільцевих каналів 7, що розташовані нижче горизонтальної площини, у якій лежать осі трубчастих аераторів, працюють як дренаж конденсату з опорної труби 1 через нижні подовжні канали 6 і далі через перфоровані ділянки 8 еластичної трубчастої мембрани 3 назовні трубчасті аератори, при цьому подовжні ребра 5 сприяють необхідному гідравлічному й аеродинамічному режимам у подовжніх каналах 6 і кільцевих каналах 7, а також для формування рівномірної диспергації стиснутого повітря через перфорації 10. Неперфоровані ділянки 9 еластичної трубчастої мембрани 3 служать для підживлення рідиною водоповітряного потоку і формування необхідної форми висхідного водоповітряного потоку над еластичною трубчастою мембраною 3 трубчасті аератори з необхідним режимом витікання повітря в рідину мулової суміші аеротенку. 4 UA 103946 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 1. Трубчастий аератор, що містить опорну трубу з радіальними отворами й еластичною трубчастою мембраною поверх опорної труби, хомут на кожному з кінців еластичної трубчастої мембрани, перфорації в еластичній трубчастій мембрані, який відрізняється тим, що опорна труба виконана у вигляді повітропроводу, оснащена подовжніми ребрами, подовжніми каналами під еластичною трубчастою мембраною між подовжніми ребрами опорної труби, кільцевими каналами над опорною трубою під еластичною трубчастою мембраною перед кінцями подовжніх каналів, порожнини кільцевих каналів сполучені з входами і виходами подовжніх каналів, причому порожнина опорної труби повітропроводу сполучена через частину радіальних отворів у ній з кільцевими каналами, а через іншу частину радіальних отворів опорної труби, що розташовані між подовжніми ребрами, сполучена з подовжніми каналами. 2. Трубчастий аератор за п. 1, який відрізняється тим, що еластична трубчаста мембрана оснащена перфорованими і неперфорованими ділянками, що чергуються між собою, причому ширина кожної неперфорованої ділянки знаходиться в межах від 1/3 до 1/12 ширини перфорованої ділянки. 3. Трубчастий аератор за п. 1, який відрізняється тим, що опорна труба містить парне число подовжніх каналів. 4. Трубчастий аератор за п. 1, який відрізняється тим, що діаметрально протилежні подовжні канали і кільцеві канали містять по два діаметрально протилежних радіальних отвори на погонний метр опорної труби. 5. Трубчастий аератор за п. 1, який відрізняється тим, що еластична трубчаста мембрана оснащена кільцевими виступами усередину порожнини мембрани і/або над її зовнішньою поверхнею, що виконані як одне ціле з еластичною трубчастою мембраною. 6. Трубчастий аератор за п. 1, який відрізняється тим, що еластична трубчаста мембрана в середній частині охоплена опорним кільцем, що скріплено з опорною скобою, причому трубчаста мембрана в зборі з опорною трубою має можливість сковзати усередині опорного кільця. 7. Трубчастий аератор за п. 1, який відрізняється тим, що еластична трубчаста мембрана оснащена на кожнім з її кінців манжетою. 8. Трубчастий аератор за п. 7, який відрізняється тим, що манжета виконана у вигляді внутрішнього або зовнішнього одношарового або двошарового закота еластичної трубчастої мембрани. 9. Трубчастий аератор за п. 7, який відрізняється тим, що хомут охоплює еластичну трубчасту мембрану усередині манжети. 10. Трубчастий аератор за п. 8, який відрізняється тим, що хомут охоплює еластичну трубчасту мембрану поверх манжети. 5 UA 103946 C2 6 UA 103946 C2 7 UA 103946 C2 8 UA 103946 C2 9 UA 103946 C2 10 UA 103946 C2 11 UA 103946 C2 12 UA 103946 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 13