CZ293722B6 - Provzdušovací vrtulové čerpadlo - Google Patents

Abstract

Zařízení je určeno k současnému provzdušování a míchání kapalin v úpravnách vody, v čistírnách odpadních vod, ve vodních tocích a nádržích, a v průmyslových technologických procesech. Sestává z oběžného kola s lopatkami (1) spirálového tvaru, uchyceného k dolní části svislého dutého hřídele (4), který je v horní části opatřen otvory pro vstup vzduchu (5). V odtokové hraně lopatek (1) je dutý prostor (2) krytý odnímatelnou děrovanou mřížkou (3), který je propojen s vnitřním prostorem svislého dutého hřídele (4). Oběžné kolo s lopatkami (1) je umístěno v trubkovém difuzoru (10). Při otáčení oběžného kola s lopatkami (1) v kapalině vzniká v oblasti odtokové hrany lopatek (1) podtlak, jehož účinkem je nasáván vzduch nebo jiný plyn, který se v kapalině rozptyluje ve formě bublin.ŕ

Description

Provzdušovací vrtulové čerpadlo

Oblast techniky

Vynález se týká současného provzdušování a míchání kapalin v úpravnách vody, v čistírnách odpadních vod, ve vodních tocích a nádržích a v průmyslových technologických procesech.

Dosavadní stav techniky

Současné provzdušování a míchání kapalin se používá zejména při biologickém čištění odpadních vod aktivačními metodami. Tyto metody jsou založeny na provzdušování odpadní vody, při kterém dochází k přestupu vzdušného kyslíku do odpadní vody, nutného pro život aerobních mikroorganizmů. Účelem současného míchání odpadní vody je udržet vločky aktivovaného kalu v rozptýleném stavu a zabránit jejich sedimentaci. V praxi se k provzdušování a míchání odpadních vod nejčastěji používá vhánění stlačeného vzduchu do odpadní vody a čeření hladiny odpadní vody mechanickými aerátory se svislou nebo vodorovnou osou otáčení. U těchto zařízení není výkon dodaný hnacím elektromotorem plně využit k požadovanému účelu; tím se zvětšuje energetická náročnost čištění odpadních vod.

Podstata technického řešení

Nevýhody zařízení používaných k provzdušování a míchání odpadních vod a jiných kapalin jsou odstraněny provzdušovacím vrtulovým čerpadlem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že oběžné kolo je uchyceno k dolní části dutého hřídele, který je ve své horní části opatřen otvory pro vstup vzduchu, krytými odnímatelnou ochrannou mřížkou. Přes tyto otvory může být do dutého hřídele přiváděn i jiný plyn. V odtokové hraně lopatek oběžného kola je dutý prostor spojený s vnitřním prostorem dutého hřídele a krytý odnímatelnou děrovanou mřížkou, která při funkci zařízení rozptyluje přiváděný vzduch nebo jiný plyn ve formě bublin do kapaliny. Lopatky oběžného kola mají spirálový tvar s nejmenším poloměrem u náběžné hrany a s největším poloměrem u odtokové hrany. Účelem tohoto tvaru lopatek je omezit nabalování vláknitých hmot obsažených případně v kapalině. Tloušťka lopatek oběžného kola se směrem k odtokové hraně zvětšuje, což umožňuje umístění dutého prostoru do odtokové hrany lopatek při zachování jejich výrobně vhodného tvaru a současně umožňuje potřebný prostup vzduchu nebo jiného plynu plochou odnímatelné děrované mřížky. Oběžné kolo může být vybaveno např. dvěma, třemi nebo čtyřmi lopatkami, jejichž sklon může být měněn. Poloha dutého hřídele je stabilizována ložiskovým pouzdrem uchyceným k nosné konstrukci, jehož osa je totožná s osou dutého hřídele. Dutý hřídel je spojen s hřídelem hnacího elektromotoru prostřednictvím pružné spojky. Provzdušovací vrtulové čerpadlo podle vynálezu vyvozuje při své funkci proudění kapaliny v trubkovém difuzoru. Směr proudění lze zvolit podle nároků jednotlivých aplikací zařízení. U zařízení s prouděním kapaliny v trubkovém difuzoru svisle vzhůru může být na dutém hřídeli v úrovni hladiny kapaliny uchyceno osově symetrické odrazné rotační těleso. Toto těleso se při funkci zařízení otáčí stejnou rychlostí jako oběžné kolo a působí na hladině kapaliny intenzivní radiálně cirkulační proudění, podporující přestup kyslíku hladinou kapaliny. Trubkový difuzor může být ve své dolní části zakřiven do vodorovného směru. To umožňuje použití provzdušovacího vrtulového čerpadla podle vynálezu v nádržích s prouděním převážně vodorovným, např. v oxidačních příkopech a v oběhových aktivačních nádržích. Na dně nádrže pod svislým trubkovým difuzorem je uloženo osově symetrické usměrňovači těleso, jehož účelem je měnit proudění kapaliny ze směru svislého do vodorovného radiálního a naopak, s minimálními hydraulickými ztrátami.

V případě, že přes otvory pro vstup vzduchu v horní části dutého hřídele bude do dutého hřídele přiváděn jiný plyn, bude plyn přiváděn přes utěsněnou komoru, to je prostorovou konstrukci utěsněnou proti dutému hřídeli. Vtok do utěsněné komory může být opatřen elektricky ovládaným

- 1 CZ 293722 B6 uzávěrem. To umožní funkci provzdušovacího vrtulového čerpadla podle vynálezu ve dvou provozních variantách: při současném provzdušování a míchání resp. proudění kapaliny, nebo jen míchání resp. proudění kapaliny bez jejího provzdušování.

Hlavní výhodou provzdušovacího vrtulového čerpadla podle vynálezu ve srovnání s ostatními zařízeními stejného účelu je to, že provzdušování kapaliny při jejím současném míchání se dosahuje jen výrobně jednoduchým zařízením bez dalších zprostředkujících mechanizmů a zařízení. Tím, že lopatky oběžného kola jsou při funkci zařízení ponořeny plně do kapaliny, je i převod výkonu hnacího elektromotoru do pohybu kapaliny plně účinný. Při otáčení lopatek oběžného kola v kapalině vzniká v ploše odtokové hrany lopatek podtlak. Jeho účinkem je přes otvory pro vstup vzduchu nasávání vzduch nebo jiný plyn, který se v prostoru trubkového difuzoru rozptyluje v kapalině ve formě bublin. Volbou velikosti oběžného kola, rychlosti jeho otáčení a sklonu lopatek je umožněna samostatná a nezávislá optimalizace obou hlavních funkcí zařízení: intenzity vnášení kyslíku do kapaliny a intenzity míchání nebo proudění kapaliny.

Přehled obrázků na výkrese

Příklad provedení provzdušovacího vrtulového čerpadla podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese, kde na obr. 1 je vodorovný řez oběžným kolem, na obr. 2 je řez jeho lopatkou, na obr. 3 je svislý řez provzdušovacím vrtulovým čerpadlem podle vynálezu s prouděním v trubkovém difuzoru svisle vzhůru, na obr. 4 je svislý řez provzdušovacím vrtulovým čerpadlem podle vynálezu s trubkovým difuzorem tvaru oblouku a s prouděním v prostoru oběžného kola svisle dolů.

Příklady provedení vynálezu

Lopatky 1 oběžného kola mají spirálový tvar s nejmenším poloměrem u náběžné hrany a s největším poloměrem u odtokové hrany. Vnitřní dutý prostor 2 v odtokové hraně lopatek 1 je kryt odnímatelnou děrovanou mřížkou 3 a je propojen s vnitřním prostorem dutého hřídele 4, který je ve své horní části opatřen otvory pro vstup vzduchu 5. krytými odnímatelnou ochrannou mřížkou. Na dutý hřídel 4 je v úrovni hladiny kapaliny připojeno osově symetrické odrazné rotační těleso 6. Dutý hřídel 4 je prostřednictvím pružné spojky 7 spojen s hřídelem hnacího elektromotoru 8. Svislá poloha dutého hřídele 4 je stabilizována ložiskovým pouzdrem 9. Oběžné kolo je umístěno ve svislé části trubkového difuzoru 10. Na dně nádrže, v ose svislého trubkového difuzoru 10 je umístěno usměrňovači těleso 11. Vzduch nebo jiný plyn může být do dutého hřídele 4 přiváděn přes utěsněnou komoru 12. Vtok do utěsněné komory 12 může být opatřen elektricky ovládaným uzávěrem 13.

Provzdušovací vrtulové čerpadlo podle vynálezu může být použito zejména při čištění odpadních vod aktivačními metodami, při úpravě pitné a užitkové vody, při provzdušování vody ve vodních tocích a nádržích a v průmyslových technologických procesech. Jeho jednoduchá konstrukce vytváří předpoklady pro snadnou výrobu a provozní spolehlivost. Zmenšením ztrát na výkonu, obvyklých u ostatních zařízení stejného účelu, dojde k trvalým úsporám elektrické energie. Důležitou výhodou provzdušovacího vrtulového čerpadla podle vynálezu je možnost samostatné a nezávislé optimalizace obou hlavních funkcí zařízení: intenzity vnášení kyslíku do kapaliny a intenzity míchání nebo proudění kapaliny.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Provzdušovací vrtulové čerpadlo, sestávající z oběžného kola s lopatkami (1), uchyceného k dolní části svislého dutého hřídele (4), který je ve své horní části opatřen otvory pro vstup vzduchu (5) nebo jiného plynu, přičemž oběžné kolo je umístěno ve svislé části trubkového difuzoru (10), vyznačené tím, že tloušťka lopatek (1) oběžného kola se směrem k jejich odtokové hraně zvětšuje, a v jejich odtokové hraně je dutý prostor (2) propojený s vnitřním prostorem svislého dutého hřídele (4).
2. 2. Provzdušovací vrtulové čerpadlo podle nároku 1, vyznačené tím, že lopatky (1) oběžného kola mají spirálový tvar s nejmenším poloměrem u náběžné hrany a s největším poloměrem u odtokové hrany lopatek (1).
3. 3. Provzdušovací vrtulové čerpadlo podle nároku 1, vyznačené tím, že dutý prostor (2) v odtokové hraně lopatek (1) je opatřen odnímatelnou děrovanou mřížkou (3).
4. 4. Provzdušovací vrtulové čerpadlo podle nároku 1, vyznačené tím, že kdutému hřídeli (4) je v úrovni hladiny kapaliny připojeno odrazné rotační těleso (6).
5. 5. Provzdušovací vrtulové čerpadlo podle nároku 1, vyznačené tím, že trubkový difuzor (10) je ve své dolní části zakřiven do vodorovného směru.
6. 6. Provzdušovací vrtulové čerpadlo podle nároku 1, vyznačené tím, žekhorní části dutého hřídele (4) je připojena utěsněná komora (12).
7. 7. Provzdušovací vrtulové čerpadlo podle nároku 6, vyznačené tím, že vtok do utěsněné komory (12) je opatřen elektricky ovládaným uzávěrem (13).
8. 8. Provzdušovací vrtulové čerpadlo podle nároku 1, vyznačené tím, že sklon lopatek (1) oběžného kola je proměnný.