PL220258B1 - Aerator destratyfikacyjny do napowietrzania zbiorników wodnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest aerator destratyfikacyjny do napowietrzania zbiorników wodnych.

Jednym z prostszych sposobów rekultywacji zbiorników wodnych jest technologia napowietrzania wód. Do tego celu wykorzystywane są aeratory. Z opisu patentowego PL 167 759 znany jest aerator przeznaczony zwłaszcza do napowietrzania ścieków w biologicznych oczyszczalniach, który składa się z ramy, do której w górnej części przytwierdzony jest reduktor obrotów oraz silnik elektryczny. Wał wyjściowy reduktora połączony jest przez rurę lub wał napędowy z wirnikiem. Wirnik posiada kształt cylindra w górnej części rozchylonego, zaś nad rozchyleniem utworzona jest przestrzeń zamknięta poziomą płytą. W wolnej przestrzeni rozmieszczone są łopatki. Pod płytą przytwierdzona jest kierownica, a do niej przymocowany jest płaski pierścień tworzący szczelinę do zasysania powietrza. Z opisu patentowego PL 183 806 znany jest aerator ciśnieniowy do napowietrzania wody w procesie jej uzdatniania. Aerator ciśnieniowy ma zbiornik ciśnieniowy, wewnątrz którego umieszczona jest pionowa rura zmieszania strumieniowego, której wylot usytuowany jest w pobliżu dna zbiornika ciśnieniowego, a jej wlot, znajdujący się ponad zbiornikiem, ma kształt kolana o małym promieniu, a w obszarze najkrótszej tworzącej tego kolana znajduje się wlot powietrza, połączony przewodem z poduszką powietrzną, utworzoną wewnątrz zbiornika.

Z polskiego zgłoszenia patentowego P. 286543 znane jest urządzenie do rekultywacji jezior i zbiorników wodnych. Urządzenie stanowi komorę rozdziału z rękawami elastycznymi, zamkniętą od góry pokrywą, w której usytuowane są syfony, a od dołu połączoną z rurą wznoszącą i deflektorem, wewnątrz którego znajduje się dysza napowietrzająca, do której podłączony jest przewód doprowadzający chemikalia. Urządzenie usytuowane jest w wodzie za pomocą odciągów stabilizujących zakończonych kotwicami oraz liny kotwiczącej przymocowanej do elementu mocującego. Znane jest także z polskiego zgłoszenia patentowego P. 386530 urządzenie do napowietrzania zbiorników wodnych, napędzane siłą wiatru, posiadające ramę, zainstalowaną na pływakach, na której umieszczona jest taca z rurą wgłębną, półką napowietrzającą i łukiem obudowy, zaś nad tacą usytuowane jest pionowo koło, wyposażone na obwodzie w łopatki, a wewnątrz posiadające śmigła. Rama w górnej części posiada ster kierunkowy. Stopień zanurzenia koła w wodzie, wypełniającej tacę, określony jest stosunkiem zanurzonego łuku koła do promienia koła, przedłużonego o wysokość łopatki. Stosunek ten mieści się w granicach od 1:100 do 1:1, a stosunek promienia koła przedłużonego o wysokość łopatki, do promienia łuku obudowy mieści się w granicach od 0,997:1 do 0,8:1. Z opisu patentowego 182023 znane jest urządzenie do oczyszczania i napowietrzania akwenów wodnych składające się z otwartego od góry zbiornika i zamocowanego w nim obrotowo koła łopatkowego, napędzanego siłownią wiatrową. Koło dzieli zbiornik na część ssawną i część tłoczną, z których każda zaopatrzona jest, w co najmniej jeden króciec, który jest połączony z perforowaną na odcinku końcowym rurą.

Aerator destratyfikacyjny według wynalazku, zawierający obudowę, charakteryzuje się tym, że ma element tłocząco-napowietrzający, który składa się z wielu promieniowo rozlokowanych kanałów. Element tłocząco-napowietrzający u góry zakończony jest kaskadowym, promieniowym daszkiem, który jest przedłużeniem ścianek kanałów elementu tłocząco-napowietrzającego, wygiętych ze spadkiem na zewnątrz pod kątem niepowodującym istotnych zmian w przepływie napowietrzanej cieczy, w zakresie 30-89°. Tak wykonane daszki tworzą kaskadę rozłożoną promieniowo - im bliżej środka - tym mniejszy promień. U dołu element tłocząco-napowietrzający zakończony jest kielichem dolnym, korzystnie wyposażonym w siatkę zabezpieczającą, w którym umieszczona jest dysza napowietrzająca połączona z doprowadzającą powietrze rurą. Doprowadzająca powietrze rura znajduje się w osi aeratora i elementu tłocząco-napowietrzającego. W innej wersji aeratora doprowadzająca powietrze rura znajduje się na zewnątrz, z boku aeratora i połączona jest z dyszą napowietrzającą od spodu aeratora. Promieniowy daszek usztywniony jest wzmocnieniami, korzystnie, co najmniej trzema, przymocowanymi do osłony. Wzmocnienia mają postać płaskownika w kształcie trójkąta, którego przeciwprostokątna ma schodkowy kształt, dostosowany do kaskadowego kształtu promieniowego daszku. Osłona w dolnej części połączona jest z rękawem spustowym. Rękaw spustowy może być stały lub teleskopowy. Teleskopowa budowa rękawa spustowego umożliwia rozpraszanie wody na dowolnej głębokości. Poniżej promieniowego daszka przymocowany jest pierścień napowietrzający, który potęguje napowietrzanie cieczy, przez dodatkowe rozproszenie na jego powierzchni spływającej z kaskad cieczy, zanim trafi do wód napowietrzanego akwenu znajdujących się w rękawie spustowym. Element tłocząco-napowietrzający może składać się z kilku połączonych ze sobą segmentów, przy czym ostatPL 220 258 B1 ni, na górze, zakończony jest promieniowym daszkiem. Powietrze do kanału napowietrzającego aeratora według wynalazku dostarczane jest z zewnętrznego urządzenia, na przykład sprężarki.

Aerator według wynalazku umożliwia intensywniejsze, niż aeratory znane ze stanu techniki, napowietrzenie i szybkie polepszenie bilansu tlenowego wód jezior z jednoczesną destratyfikacją termiczną, całkowite wymieszanie mas wodnych zbiornika wodnego poprzez zlikwidowanie termokliny rozdzielającej ciepłe wody epilimnionu od zimnych, stagnujących naddennych warstw hypolimnionu. Dzięki swojej konstrukcji pozwala wymusić przemieszanie dolnych, stagnujących i niedotlenionych warstw wody (hypolimnion) z wodami wyższych, cieplejszych i bardziej natlenionych warstw jeziora. Zaletą rozwiązania według wynalazku jest możliwość intensywnego napowietrzenia naddennej warstwy wód zbiorników wodnych, z jednoczesną destratyfikacją termiczną, za pomocą powietrza działającego jak tłok. Powietrze znajdujące się w kanale napowietrzającym wypycha masy wody przez element tłocząco-napowietrzający. Zastosowanie kaskadowego promieniowego daszka oraz pierścienia napowietrzającego potęguje efekt napowietrzenia cieczy.

Aerator według wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania i na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podłużny aeratora ze stałym rękawem spustowym, fig. 2 przedstawia półwidok z góry aeratora, fig. 3 przedstawia półwidok z dołu aeratora, fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny aeratora ze stałym rękawem spustowym, fig. 5 przedstawia sposób łączenia kanałów elementu tłocząco-napowietrzającego w przypadku, gdy składa się on z wielu segmentów, fig. 6 przedstawia przekrój podłużny aeratora z teleskopowym rękawem spustowym, fig. 7 przedstawia przekrój poprzeczny aeratora z teleskopowym rękawem spustowym, fig. 8 przedstawia przekrój podłużny aeratora ze stałym rękawem spustowym i rurą doprowadzającą powietrze umieszczoną na zewnątrz aeratora, fig. 9 przedstawia przekrój podłużny aeratora z teleskopowym rękawem spustowym i rurą doprowadzającą powietrze umieszczoną na zewnątrz aeratora.

P r z y k ł a d 1

Aerator ma element tłocząco-napowietrzający 1 składający się z wielu promieniowo rozlokowanych kanałów, w osi którego znajduje się doprowadzająca powietrze rura 2 zakończona u dołu dyszą napowietrzającą 3. Powietrze do zainstalowanego w miejscu napowietrzania aeratora wtłaczane jest za pomocą sprężarki do rury doprowadzającej powietrze 2. Element tłocząco-napowietrzający 1 u góry zakończony jest kaskadowym, promieniowym daszkiem 4, utworzonym z przedłużenia ścianek kanałów elementu tłocząco-napowietrzającego 1, wygiętych ze spadkiem na zewnątrz pod kątem ostrym, około 80°, niepowodującym istotnych zmian przepływu. Promieniowy daszek 4 tworzący kaskadę umieszczony jest w osłonie 6 i usztywniony jest wzmocnieniami 8, które są przymocowane do osłony 6. Wzmocnienia 8 mają postać płaskownika w kształcie trójkąta, którego przeciwprostokątna ma schodkowy kształt, dostosowany do kaskadowego kształtu promieniowego daszku 4. U dołu element tłocząco-napowietrzający 1 zakończony jest kielichem dolnym 5, wyposażonym w siatkę zabezpieczającą 10. Powietrze wtłaczane doprowadzającą powietrze rurą 2 rozpraszane jest w wodzie przez dyszę napowietrzającą 3. Dolny kielich 5 przechwytuje pęcherzyki powietrza i kieruje je do elementu tłocząco-napowietrzającego 1, w którym to wykorzystuje się potencjał pęcherzyków powietrza, działających jak tłoki w cylindrach. Uwięzione między wznoszącymi się pęcherzykami powietrza masy cieczy kierowane są na kaskadowy, promieniowy daszek 4. Osłona 6 w dolnej części połączona jest ze stałym rękawem spustowym 7. U góry do osłony 6, poniżej promieniowego daszka 4 przymocowany jest pierścień napowietrzający 9, który potęguje efekt napowietrzania cieczy. Napowietrzona woda, za pomocą rękawa spustowego 7 rozpraszana jest nad kielichem dolnym 5 aeratora.

P r z y k ł a d 2

Aerator jak w przykładzie pierwszym, z tym, że ma teleskopowy rękaw spustowy 7, co umożliwia rozpraszanie wody na dowolnej głębokości.

P r z y k ł a d 3

Aerator jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że zamiast osiowo umieszczonej rury 2, ma doprowadzającą powietrze rurę 2 umieszczoną na zewnątrz aeratora i połączoną z dyszą napowietrzającą 3 od spodu aeratora oraz stały rękaw spustowy 7.

P r z y k ł a d 4

Aerator jak w przykładzie trzecim, z tą różnicą, że posiada teleskopowy rękaw spustowy 7, co umożliwia rozpraszanie wody na dowolnej głębokości.

PL 220 258 B1

Wykaz oznaczeń

1. Element tłocząco-napowietrzający

2. Rura napowietrzająca

3. Dysza napowietrzająca

4. Promieniowy daszek

5. Kielich dolny

6. Osłona

7. Rękaw spustowy

8. Wzmocnienia

9. Pierścień napowietrzający

10. Siatka zabezpieczająca

Claims (8)

1. Aerator destratyfikacyjny do napowietrzania zbiorników wodnych, zawierający obudowę, znamienny tym, że ma element tłocząco-napowietrzający (1) składający się z wielu promieniowo rozlokowanych kanałów, u góry zakończony kaskadowym, promieniowym daszkiem (4), który jest przedłużeniem ścianek kanałów elementu tłocząco-napowietrzającego (1), wygiętych ze spadkiem na zewnątrz, pod kątem niepowodującym zmian w przepływie napowietrzanej cieczy, zaś u dołu element tłocząco-napowietrzający (1) zakończony jest kielichem dolnym (5), w którym umieszczona jest dysza napowietrzająca (3) połączona z doprowadzającą powietrze rurą (2), przy czym promieniowy daszek (4) usztywniony jest wzmocnieniami (8) przymocowanymi do osłony (6), która w dolnej części połączona jest z rękawem spustowym (7).

2. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że doprowadzająca powietrze rura (2) znajduje się w osi aeratora i elementu tłocząco-napowietrzającego (1).

3. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że doprowadzająca powietrze rura (2) znajduje się na zewnątrz, z boku aeratora i połączona jest z dyszą napowietrzającą (3) od spodu aeratora.

4. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że rękaw spustowy (7) jest teleskopowy.

5. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że do osłony (6), poniżej promieniowego daszka (4) przymocowany jest pierścień napowietrzający (9).

6. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że kielich dolny (5) wyposażony jest w siatkę zabezpieczającą (10).

7. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że wzmocnienia (8) mają postać płaskownika w kształcie trójkąta, którego przeciwprostokątna ma schodkowy kształt, dostosowany do kaskadowego kształtu promieniowego daszka (4).

8. Aerator według zastrz. 1, znamienny tym, że element tłocząco-napowietrzający (1) składa się z połączonych ze sobą segmentów.