аэрирующее устройство

Формула изобретения

Аэрирующее устройство, включающее установленный с возможностью вращения корпус с подшипником скольжения, разделенный на камеры распределения газа и жидкости, соединенные с корпусом через подшипник скольжения патрубки для подвода газа и жидкости к камерам, направленные в противоположные стороны диаметрально расположенные насадки для выпуска аэрированной смеси, отличающееся тем, что оно снабжено соединенными с корпусом подводящими штангами с размещенными в них дополнительными патрубками для подвода газа и жидкости и приспособлениями для подвода газа и жидкости к насадкам, соединенными со штангами, при этом насадки выполнены со щелью для подвода газа, при этом отношение диаметра D канала подвода жидкости в насадку к ширине h щели для подвода газа в насадку D/h и отношение диаметра D канала подвода жидкости в насадку к диаметру d выпускного канала насадки D/d составляют от 3 до 10, причем d=h, камеры распределения газа и жидкости отделены друг от друга сальником-подшипником скольжения, а объем камеры распределения газа относится к объему камеры распределения жидкости в пределах от 1:2 до 1:3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для аэрации сточных вод в аэротенках-отстойниках и может быть использовано в области обогащения полезных ископаемых, в частности в устройствах для аэрации пульпы, при переработке рудного и нерудного сырья, а также в ферментационных установках пищевой промышленности, при флотационной очистке сточных вод, в целлюлозно-бумажной промышленности и др. областях техники.

Известен механический аэратор для флотационной машины, выполненный в виде лопастного осевого импеллера, соединенного посредством ступицы с полым валом. С целью повышения срока службы и производительности аэратора лопасти снабжены ребрами (Авторское свидетельство СССР №865402, М. Кл. В03D 1/16, опубл. 25.09.1981).

Недостатком указанного устройства является невозможность генерировать пузырьки воздуха одинакового размера, что приводит к увеличению диаметров пузырьков в результате коалесценции, снижению передачи кислорода в жидкость и барботажу.

Известен аэратор, содержащий корпус с воздухозаборными окнами, конфузор, смесительную камеру, диффузор, размещенный в корпусе дополнительный конфузор и патрубок для подвода аэрируемой воды. Дополнительный конфузор закреплен на стенке корпуса посредством кронштейнов, а воздухозаборные окна расположены в стенке корпуса по окружности и выполнены под углом к радиусу для закрутки всасываемого воздуха. Кронштейны установлены в том же направлении, что и окна корпуса. Аэратор выполнен на конце с отражателем-распределителем потока с направляющими перегородками (Патент RU №2047572 С1, С02F 3/20, опубл. 10.11.1995).

Недостатком данного аэратора является невозможность перемешивания рабочего объема жидкости в технологическом процессе.

Известен аэратор-смеситель, содержащий трубопровод подачи воздуха и вращающиеся лопасти. Трубопровод подачи воздуха имеет телескопическую конструкцию с рассредоточенным выпуском воздуха по всей длине через конически расширяющиеся насадки, в которых жестко закреплены криволинейные лопасти, ориентированные в заданном направлении, между двумя соседними телескопическими аэраторами в плане на одной оси посередине установлены вращающиеся сетчатые смесители. Площади в свету выходных отверстий конических расширений увеличиваются постепенно, и это обеспечивает равномерный выход воздуха и равномерное закручивание аэрированного потока по всей длине телескопической трубы. Сетчатые смесители своим местом установки приводятся во вращение от пары сил давления, вращающихся в противоположных направлениях аэрированных потоков.

Криволинейные лопасти, жестко закрепленные в коническом расширении, ориентированы в одном направлении и в разные направления относительно плоскости симметрии (Заявка №2000117589, опубл. 27.06.2002).

Недостатком указанного устройства является невозможность генерировать пузырьки воздуха одинакового размера, что приводит к увеличению диаметров пузырьков в результате коалесценции, снижению передачи кислорода в жидкость и барботажу.

Известен аэратор, включающий корпус, расположенные соосно и с зазором друг к другу патрубок для подачи жидкости, размещенный в корпусе, и выпускную насадку, сообщенную с корпусом, патрубок для ввода воздуха, при этом отношение диаметра патрубка для подачи жидкости к ширине зазора между ним и выпускной насадкой составляет от 5 до 15, а отношение длины выпускной насадки к диаметру патрубка для подачи жидкости и отношение диаметров патрубка для подачи жидкости и выпускной насадки составляет от 4 до 10 (Патент RU №2187381, кл. В03D 1/14, опубл. 20.08.2002).

Недостатком известного аэратора являются неравномерное распределение кислорода в жидкости, что приводит к необходимости вместо одного высокопроизводительного аэратора устанавливать несколько, из-за чего увеличиваются затраты энергии на подачу единицы объема воздуха.

Известно устройство для аэрации сточных вод, содержащее полый вал, на нижнем конце которого установлена мешалка из четырех клиновидных полых лопаток с отверстиями, мешалка установлена с возможностью вращения вокруг полого вала, диаметрально противоположные пары лопаток размещены одна над другой, в полом валу выполнены четыре отверстия, сообщающие его с верхней парой полых лопаток, при этом отверстия верхних лопаток выполнены в верхней их части. Четыре отверстия на нижнем конце полого вала расположены диаметрально противоположно. Полый вал снабжен фланцем, разделяющим одна от другой верхнюю и нижнюю пары лопаток (Авторское свидетельство №1452799, С02F 3/16, С02F 3/22, дата 23.01.1989).

Недостатками данного изобретения являются невозможность регулирования диаметров пузырьков воздуха и недостаточная интенсивность перемешивания.

Известен аэратор, содержащий корпус с размещенным в нем импульсным источником выброса газа и прикрепленные к корпусу патрубки подачи и выброса газа. Импульсный источник выброса газа выполнен в виде соосно соединенного с патрубком подачи газа Сегнерова колеса, выходные концы патрубков которого выполнены с щелевыми соплами, а патрубки выброса газа прикреплены к корпусу равномерно вокруг Сегнерова колеса и тангенциально ему по направлению его вращения. Аэратор снабжен трубкой для эжекции жидкости в проточную часть аэратора, один конец которой размещен в канале патрубка подачи газа и изогнут в направлении движения газа, а другой его конец расположен снаружи аэратора. Выходные концы патрубков выброса газа выполнены изогнутыми и шарнирно связаны с этими патрубками (Патент RU №2048459 С1, С02F 7/00, С12М 1/04, опубл. 20.11.1995).

Недостатком указанного устройства является невозможность генерировать пузырьки воздуха одинакового размера, что приводит к увеличению диаметров пузырьков в результате коалесценции, снижению передачи кислорода в жидкость и барботажу.

Наиболее близким к предложенному является устройство для аэрации жидкости, включающее установленный с возможностью вращения корпус с изогнутыми выпускными насадками, соединенный с корпусом через подшипник патрубок для подачи газа и установленный в последнем концентрично ему патрубок для подачи жидкости, дополнительные патрубки, жестко соединенные с дном корпуса и связанные через дополнительный подшипник с патрубком для подачи жидкости, и сообщенные с ним, выпускные отверстия дополнительных патрубков соосны впускным отверстиям выпускных насадок корпуса, при этом отношение диаметра выпускного отверстия дополнительного патрубка к ширине зазора между дополнительным патрубком и впускным отверстием выпускной насадки равно от 2:10 до 2:15, а отношение диаметра выпускного отверстия дополнительного патрубка к диаметру впускного отверстия выпускной насадки - от 2 до 8. Подшипники выполнены в виде подшипников скольжения (Патент RU 2236306 C1, B03D 1/14, B03D 1/24, опубл. 20.09.2004).

Недостатком указанного устройства является недостаточная эффективность аэрации.

Задачей изобретения является повышение эффективности аэрации пульпы.

Технический результат изобретения заключается в повышении эжектирующей способности устройства, поддержании рабочих жидкостей во взвешенном состоянии, более интенсивном насыщении жидкости кислородом.

Технический результат достигается тем, что аэрирующее устройство, включающее установленный с возможностью вращения корпус с подшипником скольжения, разделенный на камеры распределения газа и жидкости, соединенные с корпусом через подшипник скольжения патрубки для подвода газа и жидкости к камерам, направленные в противоположные стороны диаметрально расположенные насадки для выпуска аэрированной смеси, согласно изобретению снабжено соединенными с корпусом подводящими штангами с размещенными в них дополнительными патрубками для подвода газа и жидкости и приспособлениями для подвода газа и жидкости к насадкам, соединенными со штангами, при этом насадки выполнены со щелью для подвода газа, при этом отношение диаметра D канала подвода жидкости в насадку к ширине h щели для подвода газа в насадку D/h и отношение диаметра D канала подвода жидкости в насадку к диаметру d выпускного канала насадки D/d составляют от 3 до 10, причем d=h, камеры распределения газа и жидкости отделены друг от друга сальником-подшипником скольжения, а объем камеры распределения газа относится к объему камеры распределения жидкости в пределах от 1:2 до 1:3.

Изобретение поясняют чертежи, где на приведенной фиг.1 показано аэрирующее устройство, вертикальный разрез; на фиг.2 - вид сверху фиг.1, на фиг.3 - насадка с щелевым отверстием, вертикальный разрез, на фиг.4 - вид сверху фиг.3.

Аэрирующее устройство включает установленный с возможностью вращения главный корпус, патрубок 1 для подвода жидкости и патрубок 2 для подвода газа, вставленные в главный корпус камеру распределения жидкости 3, камеру распределения газа 4 и разделяющий их сальник-подшипник скольжения 5 для разделения смеси жидкости и газа, выпускную насадку 8 для выпуска аэрированной смеси, подшипник скольжения 9, подводящую штангу 10, куда вставлены патрубки подвода жидкости 6 и газа 7 к выпускной насадке 8. Выпускная насадка 8 имеет подвод жидкости 11 в насадке, при этом диаметр D канала подвода жидкости в насадку превышает диаметр d выпускного канала насадки в 3-10 раз, щель 12 для подвода газа в насадке, причем размер диаметра D канала подвода жидкости в насадку также превышает ширину h щели 12 подвода газа в 3-10 раз, выпускной канал 13, причем диаметр d выпускного канала насадки равен ширине h щели, и приспособление 14 подвода газа и жидкости к выпускной насадке 8. Камеры распределения газа и жидкости отделены друг от друга сальником-подшипником скольжения, а объем камеры распределения газа относится к объему камеры распределения жидкости в пределах от 1:2 до 1:3.

Принцип работы заключается в разделении потоков жидкости (патрубок 1) и газа (патрубок 2) при вращении и подаче их в корпус смесителя 14, куда вставлена насадка 8 с щелевым отверстием 12. Подача газа и жидкости производится по подводящим штангам 10 с вставленными в них патрубками подачи газа 7 и жидкости 6 к выпускной насадке 8. Аэрация происходит за счет распыла жидкости в соосном потоке газа в выпускном канале 13 при дальнейшей инверсии фаз. Вращение осуществляется в главном корпусе аэрирующего устройства за счет тяговой мощности аэрированного факела струи пузырьков газа, при этом отделение подающих потоков осуществляется сальником 5 и подшипником 9.

Устройство для аэрации жидкости позволяет повысить эжекцию воздуха при сохранении пузырьков флотационной крупности и насытить кислородом жидкость.

Оптимизация параметров узлов устройства для аэрации жидкости и введение смесителя с дополнительными патрубками для подачи жидкости и газа позволило поддержать рабочую смесь во взвешенном состоянии и увеличить интенсивность передачи кислорода в жидкость.