Аератор

1. Аератор, що включає щонайменше дві проточні камери, кожна з яких оснащена напірним, C2 1 3 83572 Відомий також двокамерний струминний аератор, експлуатаційні характеристики якого дозволяють йому генерувати потік, направлений перпендикулярно осі колектора, створювати рівномірні потоки газорідинної суміші і регулювати розмір і вміст газових бульбашок [патент РФ №2229926, MПК8 C02F3/04, опубл. в Бюл. №16, 2004p.]. Але продуктивність цього аератора недостатньо висока, особливо на значних глибинах, і, крім того, застосування його для створення протяжних потоків не економічне. За прототип винаходу прийнятий аератор, що включає, щонайменше, дві проточні камери, кожна з яких оснащена напірним, випускним та повітряним патрубками, причому напірні патрубки з'єднані з напірним трубопроводом, а на випускних патрубках розміщені перфоровані насадки ]патент РФ №2270174С2, MПК8:C02F7/00, B01F13/02, опубл. в Бюл. №5, 2005p.]. Перфоровані насадки цього аератора утворюють вузол розподілення газорідинної суміші, а проточні камери - вузол розширення. Особливістю аератора є те, що перфоровані насадки розташовані під гострим кутом до осі водонапірного трубопроводу, а сумарні довжини випускних патрубків і перфорованих насадок перевищують відстань між проточними камерами. Наслідком цього є ускладнена конструкція аератора - він доволі громіздкий, продуктивність його недостатня. Похилене просторове розташування перфорованих насадок викликане необхідністю запобігання такого явища, як зниження витікання газорідинного потоку в зоні приєднання вузла розподілення. В цю зону розширений у проточній камері газорідинний потік надходить у вигляді струменю зі зниженим тиском, що приводить до зменшення витікання через найближчі до напірної камери перфоровані отвори, і в свою чергу є причиною утворення нерівномірної завіси. При розташуванні вузлів розподілення з нахилом згадане негативне явище усувається, але в той же час це призводить до згаданих вище недоліків. В основу винаходу поставлена задача спрощення конструкції та підвищення ефективності експлуатації аератора шляхом оптимізації просторового позиціювання вузлів розподілення і удосконалення форм зв'язку їх з випускними патрубками, зокрема, встановлення перфорованих насадок паралельно осі напірного трубопроводу, сполучення їх з випускними патрубками через перфоровані втулки та оснащення вільних торців насадок відводами, що забезпечує можливість втягування додаткової маси води і турбулізацію потоку на вході вузла розподілення, і, як наслідок - створення на початковій ділянці перфорованих насадок стаціонарного потоку, а також встановлення всередині цих насадок тиску, достатнього для рівномірного витікання газорідинної суміші по всій довжині. Поставлена задача досягається тим, що в аераторі, що включає, щонайменше, дві проточні камери, кожна з яких оснащена напірним, випускним та повітряним патрубками, причому напірні патрубки з'єднані з напірним трубопроводом, а на випускних патрубках розміщені перфоровані наса 4 дки, згідно до винаходу, випускні патрубки проточних камер з'єднані з перфорованими насадками втулками, що мають перфорацію, діаметр отворів якої співпадає з діаметром отворів перфорації насадок, при цьому осі отворів перфорації втулок розташовані у взаємно перпендикулярних площинах на відстані від торця втулки, рівній (0,5 - 0,6) довжини втулки, а перфоровані насадки оснащені на випускному кінці відводами, вільний торець яких обернений в бік перфорації. При цьому діаметри отворів перфорації насадок однакові за величиною і становлять (0,08 -0,10) відстані між сусідніми отворами. Вказаний вище технічний результат, що досягається в процесі експлуатації запропонованого винаходу, обумовлений ознаками, які відрізняють його від ознак подібних аераційних пристроїв, описаних згідно відомого рівня техніки, зокрема, у винаході, прийнятому за прототип. Втулка на вході вузла розподілення аератора це, по суті, додаткова всмоктувальна камера, через перфоровані отвори якої до вузла надходить додаткова порція води, яка піддається турбулізації в порожнині втулки. Цей турбулізований потік здатен компенсувати знижений тиск, який в разі відсутності втулки згідно законам гідродинаміки завжди мав би місце в зоні переходу проточної камери у вузол розподілення (перфоровану насадку). Як було сказано вище, у відомому пристрої для упередження цього явища (локального зниження тиску) перфоровані насадки розташовують під кутом до осі напірного трубопроводу з усіма витікаючими з цього наслідками. У запропонованому рішенні застосування втулки дозволяє розміщувати насадки паралельно осі напірного трубопроводу, і, головне - забезпечити на вході вузла розподілення тиск, достатній для витікання через ближні отвори такої ж маси газорідинної емульсії, що і в його кінці. Ця обставина є дуже важливою для створення рівномірної завіси по всій довжині. Відводи на торцях перфорованих насадок відіграють роль місцевого гідравлічного опору. Потік, який рухається по перфорованій насадці, не потрапляє через її кінець одразу ж в товщу рідини, що підлягає аерації (як це має місце у відомому винаході), а спочатку наражається на "місцевий поворот і, минувши його, прямує до винаходу. Тиск всередині насадок визначається втратами на гідравлічному опорі встановлених насадок, і є оптимальним для рівномірного витікання газорідинної емульсії, а, значить, і для створення рівномірної завіси. Таким чином, наявність перфорованих втулок та місцевого гідравлічного опору на кінцях вузла розподілення запропонованого аератора забезпечує рівномірне, з постійним кроком, витікання газорідинних струменів. За цих умов відпадає необхідність змінювати діаметри перфорованих отворів в залежності від того, на якій відстані від краю насадки вони знаходяться (для порівняння - у відомому винаході діаметри отворів перфорованих насадок по мірі віддалення від проточних камер спочатку зменшуються, а потім - збільшуються). Завдяки цьому спрощується не тільки конструкція аератора, а і процес її виготовлення. 5 83572 Згідно до винаходу, діаметри отворів перфорації насадок і втулок однакові за величиною і становлять (0,08 - 0,10) відстані між сусідніми отворами. Такі розмірні співвідношення вибрані за умови забезпечення рівномірного витікання газорідинного потоку і встановлені експериментально. Зміна цих співвідношень у бік зменшення призведе до зниження продуктивності процесу аерації, а у бік збільшення - до необгрунтованого підвищення енерговитрат на забезпечення роботи аератора. Так само розташування отворів перфорації втулок на відстані (0,5 - 0,6) довжини втулки і з додержанням перпендикулярності їх осей вибране з тих же міркувань - утворення рівномірної завіси. Розташування отворів на відстані, меншій 0,5, або ж, навпаки, більшій, ніж 0,6 довжини втулки, призведе до їх перекриття деталями, що межують з втулкою - випускним патрубком або ж перфорованою насадкою. Запропонований винахід пояснюють креслення, де показано: - на Фіг.1 - схематичне зображення аератора, загальний вигляд; - на Фіг.2 - розріз проточної камери. Аератор містить проточні камери 1, кожна з яких оснащена напірним 2, випускним 3 та повітряним 4 патрубками (Фіг.2). На вході проточної камери 1 розташована ділянка меншого діаметру 5. Напірні патрубки 2 з'єднані з напірним трубопроводом 6. На випускних патрубках 3 розміщені перфоровані насадки 7. Вхідні кінці перфорованих насадок 7 з'єднані з випускними патрубками 3 за допомогою втулок 8, які мають перфоровані отвори 9, розміщені на відстані (0,5 -0,6) довжини втулки. Перфоровані насадки мають отвори 10 одного діаметру, що становить (0,08 - 0,10) L, де L - шаг між сусідніми отворами (Фіг.1, 2). На випускному кінці перфорованих насадок 7 розміщені відводи 11, вільний кінець яких відігн утий у бік перфорації насадки 7. 6 Аератор працює наступним чином: При подачі в напірний трубопровід 6 (Фіг.1) рідини остання через напірний патрубок 2 надходить до проточної камери 1, на вході якої розташована ділянка меншого діаметру 5 (Фіг.2), яка забезпечує "перетискання" потоку рідини. За рахунок розширення проточної камери 1 тиск в ній різко падає і утворюється каверна, куди через повітряну камеру 4 підсмоктується і диспергується атмосферне повітря. Одержана газорідинна емульсія через перфоровану втулку 8 прямує до перфорованої насадки 7. У втулці 8 емульсія доповнюється підсмоктаним через перфоровані отвори 9 водяним потоком і зазнає турбулізації. Це призводить до створення стаціонарного потоку газорідинної емульсії вже на початковій ділянці перфорованих насадок 7. Таким чином, відбувається рівномірне витікання струменів газорідинної емульсії з постійним шагом L і утворення рівномірної завіси. Приклад Перед розробниками аератора ставилась задача створення рівномірної рибозахисної завіси, розташованої біля водозабору. Найбільш ефективною для захисту мальків риб є завіса, утворена струменями, які розміщені на перфорованій насадці з шагом 100-150мм. Шляхом проведених досліджень було встановлено, що при такій величині шагу оптимальною є довжина перфорованих насадок аератора, що не перевищує 15-20 розмірів шагу. Експериментально було доведено, що в разі використання насадки довжиною, що перевищувала 15-20 величин розміру шагу, газорідинний потік в порожнині насадки був нерівномірний, що було причиною виникнення нерівномірної завіси. А при насадці, довжина якої була меншою 15-20 величин розміру шагу, мали місце невиправдані витрати води і процес аерації був непродуктивним. Після встановлення оптимальних розмірів пристрою аерація води в зоні водозабору проводилось за умови подачі в напірний трубопровід води під тиском 0,3 - 0,5кПа. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 83572 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601