Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadzenia wymiany masy oraz urzadzenie do prowa¬ dzenia wymiany masy, majace zastosowanie zwlaszcza w procesach napowietrzania wody i scieków.Znany dotychczas sposób prowadzenia procesów wymiany masy, stosowany zwlaszcza w systemach obiegowych pomiedzy maszyna i zbiornikiem kontaktowym, polegajacy na rozwinieciu powierzchni miedzyfazowej dwu lub wiecej faz, realizowany jest zazwyczaj poprzez wprowadzenie tych faz w obszar innej poruszajacej sie fazy o cisnieniu nizszym. Nastepnie zawirowuje sie lacznie fazy oraz wyrzuca w obszar o cisnieniu wyzszym, w którym maja przebieg zjawiska wlasciwe procesom wymiany masy, po czym kieruje sie wytworzona w ten sposób mieszanine wielofazowa wprost do zbiornika kontaktowego. W zbiorniku ma miejsce resztkowy proces wymiany masy polaczony zazwyczaj z procesami mieszania a takze separacji jednej z faz.Znanymi urzadzeniami do stosowania tego sposobu sa wszelkiego rodzaju maszyny wirowe w wydaniu stacjonarnym, przenosnym, zatapialnym, wzglednie plywajacym, wyposazone w wirniki o typowych lopatkach przystosowanych do przenoszenia plynów badz tez mieszanin o charakterze jednorodnym. Poruszajaca sie faze lub mieszanine wielofazowa o cisnieniu nizszym stanowi na ogól czynnik zasysany przez te maszyny. Wprowadzenie poszczególnych faz w obszar tego czyn¬ nika odbywa sie zazwyczaj poprzez przewód, wzglednie przewody polaczone lub usytuowane w elementach ssawnych tych maszyn, badz tez szczeline obwodowa a niekiedy takze przez otwory iniekcyjne zlokalizowane w obszarach ssawnych wskazanych elementów, tuz przed wirnikiem.Na skutek ruchu obrotowego wirnika fazom przeplywajacym przez te konstrukcje nadany zostaje kret, po czym na skutek wytworzonych sil wyrzucane zostaja one w obszar tloczny tych maszyn, gdzie ulegaja procesom wymiany masy.Zasadnicze niedogodnosci techniczne znanego sposobu i urzadzen do jego stosowania pole¬ gaja na niskim techniczno-eksploatacyjnym efekcie pracy maszyn, koniecznosc stosowania skom¬ plikowanych separatorów do rozdzialu faz wchodzacych w sklad wytworzonych mieszanin, a niekiedy takze koniecznosc stosowania wspólpracy z innymi maszynami takimi jak pompy, dmu¬ chawy badz tez sprezarka. Niskie techniczno-eksploatacyjne efekty pracy maja miejsce zwlaszcza2 135 751 podczas przenoszenia faz, w sklad których wchodza co najmniej jedna faza ciekla oraz jedna faza gazowa. Przyczyne powyzszego stanowia glównie pogorszone warunki przeplywu takich mieszanin przez wirniki, nastepstwem których jest wydatne obnizenie sprawnosci energetycznej maszyn.Koniecznosc stosowania skomplikowanych separatorów powodowana jest zazwyczaj nadmierna dyspersja, wystepujaca podczas przenoszenia faz, w sklad których wchodzi co najmniej jedna substancja latwo dyspergujaca. Niedogodnosc ta spowodowana jest przede wszystkim licznymi intensywnymi zawirowaniami w obrebie wirników tych maszyn, majacych miejsce zwlaszcza podczas przenoszenia mieszanin o charakterze niejednorodnym. Natomiast potrzeba wspólpracy tych maszyn z innymi ma na ogól miejsce podczas przenoszenia faz, wsród których zasysana, badz tez zasysanymi sa fazy o cisnieniu wyzszym od pozostalych. Przyczyne tej niedogodnosci stanowi glównie konstrukcja wirników maszyn przewidziana do spelniania innych zadan.Wynalazek dotyczy sposobu prowadzenia procesu wymiany masy zwlaszcza w systemach obiegowych urzadzenie — zbiornik kontaktowy, polegajacego na rozwinieciu powierzchni kontak¬ towej faz bioracych udzial w tym procesie.Istota sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze substancje stanowiaca zwlaszcza faze ciekla badz tez mieszanine wielofazowa o charakterze jednorodnym wprowadza sie wprost ze zbiornika kontaktowego w wydzielony obszar przeplywowy, w którym mieszanine te wprawia sie w ruch wirowy zlozony. Pod wplywem tego ruchu wirowego nastepuje rozdzial strumienia miesza¬ niny na co najmniej dwa obszary przeplywowe, wirujace z rózna predkoscia katowa. Majace ten sam kierunek i zwrot. Pomiedzy obszary wprowadza sie miejscowo lub wielopunktowo pozostala, inna substancje, zwlaszcza o gestosci mniejszej, stanowiaca faze badz tez mieszanine wielofazowa o charakterze jednorodnym. Utworzony w ten sposób strumien wirujacej, wielofazowej mieszaniny niejednorodnej przenoszony jest w wydzielony obszar tloczny, w którym bezposrednio, badz tez pod wplywem powtórnego zawirowania uzyskuje sie wymagane wzajemne wnikanie wirujacych wspólosiowo obszarów o róznych gestosciach. Utworzona w ten sposób mieszanine wielofazowa o charakterze jednorodnym kieruje sie wprost do zbiornika kontaktowego celem spowodowania resztkowego procesu wymiany masy z jednoczesnym mieszaniem oraz separacja jednej z faz.Istota urzadzenia wedlug wynalazku polega na tym, ze stanowi ja wirowa maszyna smiglowa badz tez diagonalna, której wirnik wyposazony jest w lopatki z wewnatrzlopatkowymi kanalami.Kanaly zakonczone sa czolowymi szczelinami lub tez iniekcyjnymi otworami, graniczacymi z wirujacym obszarem szczelinowym. Wirnik zaopatrzony jest w szczelna komore rozdzielcza, polaczona z rurowym kanalem ssawnym a ten osadzony jest sztywno w spojeniu wienca kierownicy wlotowej. Kierownica wlotowa posiada lopatki z wewnatrzlopatkowymi kanalami, polaczonymi z zewnetrzna obudowa komory ssawnej. Ponadto urzadzenie zaopatrzone jest w kierownice wylo¬ towa z zamocowanymi sztywno zawirowujacymi lopatkami.Zasadnicza korzyscia techniczno-uzytkowa wynikajaca ze stosowania sposobu i urzadzenia wedlug wynalazku jest wysoki efekt wymiany masy a takze wysokie techniczno-eksploatacyjne efekty pracy, w trakcie której to eliminuje sie wzglednie ogranicza nadmierna dyspersje wprowa¬ dzanych substancji. Ponadto eliminuje sie koniecznosc wspólpracy tych urzadzen z innymi maszynami.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie napowietrzania scieków oraz na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia smiglowa pompe wirowa w przekroju podluznym, a fig. 2 diagonalna pompe wirowa w przekroju podluznym.Urzadzenie wedlug wynalazku stanowia wirowe pompy których wirniki 1 wyposazone sa w lopatki 2 posiadajace wewnatrzlopatkowe kanaly 3, zakonczone czolowa szczelina 4, badz tez otworami iniekcyjnymi, graniczacymi z wirujacym obszarem szczelinowym 5. Ponadto wirnik 1 wyposazony jest w szczelna komore rozdzielcza 6, polaczona z rurowym kanalem ssawnym 7, osadzonym sztywno w spojeniu wienca kierownicy 8 wlotowej. Kierownica 8 ta posiada lopatki 9 z wewnatrzlopatkowymi kanalami 10, polaczonymi z zewnetrzna obwodowa komora ssawna 11, która wyposazona jest w króciec wlotowy 12. Pompy te zaopatrzone sa w kierownice wylotowa z zamocowanymi sztywno zawirowujacymi lopatkami 13.Sposób wedlug wynalazku realizowany w powyzszych urzadzeniach ma nastepujacy przebieg.Pod wplywem ruchu obrotowego wirnika 1 sciek z zawartoscia osadu czynnego, stanowiacy mieszanine wielofazowa o charakterze jednorodnym zasysany jest do wnetrza pompy wprost ze135 751 3 zbiornika kontaktowego 14 a nastepnie przenoszony jest przez wirnik 1 w obszar o cisnieniu wyzszym, panujacym po jego stronie tlocznej. W trakcie przenoszenia, na skutek odpowiednich predkosci obrotowych wirnika 1, nastepuje rozdzial strumienia przeph wajacej mieszaniny na dwa obszary przeplywowe, wirujace wspólosiowo z rózna predkoscia katowa a ponadto rozdzielone sa powierzchnia podzialu wyznaczona sladem krawedzi czolowych lopatek 2 wirnika 1. Pod wplywem tego rozdzialu w wydzielonym obszarze krawedzi czolowych lopatek 2 wirnika 1 wywolane zostaje zjawisko efektu szczelinowego, polegajace na lokalnym obnizeniu cisnienia w miejscu bezposred¬ nio przyleglym do szczelin, wzglednie otworów iniekcyjnych 4 graniczacych z wirujacym obszarem szczelinowym 5.W wyniku zaistnialej w ten sposób róznicy pomiedzy cisnieniem otoczenia, a cisnieniem panujacym w obszarze przyleglym do szczelin czolowych, wzglednie otworów iniekcyjnych 4, z zewnatrz maszyny zasysana jest wymagana ilosc powietrza lub tlenu stanowiaca mieszanine wzglednie faze gazowa. Faza ta, zasysana do wnetrza maszyny poprzez króciec wlotowy 12, kierowana jest do obwodowej komory ssawnej 11 skad poprzez wewnatrzlopatkowe kanaly 10 lopatek wienca wlotowego 9 a nastepnie poprzez rurowy kanal ssawny 7, osadzony sztywno w spojeniu 8 wienca kierownicy wlotowej, zasysana jest wprost do komory rozdzielczej 6 wirnika 1.Natomiast ze szczelnej komory rozdzielczej 6 wirnika 1 faza ta kierowana jest do kazdego z kanalów wewnatrzlopatkowych 3, skad miejscowo lub wielopunktowo za pomoca szczeliny czolo¬ wej lub tez otworów iniekcyjnych 4 wprowadzonajest bezposrednio pomiedzy wirujace wspólosio¬ wo obszary przeplywowe. Utworzony w ten sposób strumien wirujacej wspólosiowo mieszaniny o charakterze niejednorodnym pod wplywem oddzialywania wirnika 1 przemieszczany zostaje w obszar tloczny maszyny, gdzie bezposrednio, badz tez na skutek powtórnego zawirowania w odpowiednio uformowanej kierownicy wylotowej, wyposazonej w lopatki 13, uzyskiwane jest wzajemne wnikanie wirujacych wspólosiowo faz o róznych gestosciach, prowadzace zarówno do wzrostu, jak i odnowy powierzchni kontaktowej tych faz. Uzyskana w ten sposób wielofazowa mieszanine o charakterze jednorodnym kieruje sie wprost do zbiornika celem spowodowania resztkowego procesu wymiany masy, polaczonego zazwyczaj z jednoczesnym mieszaniem oraz separacje fazy gazowej.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób prowadzenia wymiany masy, polegajacy na rozwinieciu powierzchni miedzyfazo- wej dwu lub wiecej faz i wprowadzeniu faz w obszar innej poruszajacej sie fazy lub mieszaniny faz a nastepnie zawirowaniu tych faz oraz skierowaniu w obszar o cisnieniu wyzszym, znamienny tym, ze wyprowadzona ze zbiornika kontaktowego substancje stanowiaca faze lub jednorodna mieszanine wielofazowa wprowadza sie w wydzielona przestrzen, w której substancje wprawia sie w ruch wirowy o co najmniej dwóch obszarach wirujacych wspólosiowo, lecz z rózna predkoscia katowa, i pomiedzy te co najmniej dwa obszary wirujace wspólosiowo wprowadza sie inna substancje stanowiaca faze lub jednorodna mieszanine wielofazowa, przy czym utworzony strumien wielofa¬ zowej mieszaniny niejednorodnej wprowadza sie w wydzielony obszar tloczny, skad bezposrednio lub po powtórnym zawirowaniu wprowadza sie ten strumien do zbiornika kontaktowego, jako jednorodna mieszanine wielofazowa. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze obydwa obszary substancji wirujacej wspól¬ osiowo z rózna predkoscia katowa maja ten sam kierunek i ten sam zwrot. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strumien wielofazowy mieszaniny niejednorod¬ nej powtórnie zawirowuje sie w kierunku i o zwrocie zgodnym z kierunkiem i zwrotem wirowania obszarów wirujacych wspólosiowo. 4. Urzadzenie do prowadzenia wymiany masy, majace nieruchomy korpus, wewnatrz którego obrotowo osadzony jest wirnik, przy czym korpus na wlocie i wylocie wyposazony jest w kierow¬ nice lopatkowe, znamienne tym, ze lopatki (2) wirnika (1) maja kanaly wewnatrzlopatkowe (3) zakonczone szczelinami iniekcyjnymi (4), które to kanaly wewnatrzlopatkowe (3) polaczone sa przez szczelna komore rozdzielcza (6), rurowy kanal ssawny (7) i wew natrzlopatkowe kanaly (10)4 135 751 kierownicy (8) wlotowej z zewnetrzna obwodowa komora ssawna (11), przy czym szczelna komora rozdzielcza (6) umiejscowiona jest w wirniku (1), zas rurowy kanal ssawny (7) osadzony jest w spojeniu wienca kierownicy (8) wlotowej, natomiast szczeliny iniekcyjne (4) granicza z wirujacym obszarem szczelinowym (5). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze w miejsce szczelin iniekcyjnych (4) lacza¬ cych kanaly wewnatrzlopatkowe (3) z wirujacym obszarem szczelinowym (5) ma otwory iniekcyjne. 13 Fig.1135751 Fig.2 PL