PL248376B1 - Zastawkowy aerator wody - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest zastawkowy aerator wody z napędem wodnym do dotleniania wody i grawitacyjnego wprowadzania tlenu rozpuszczonego w wodzie powierzchniowej do wód przydennych zbiorników wodnych i rzek wyposażonych w konstrukcje piętrzące wodę. Zastawkowy aerator wody (19) z napędem wodnym do dotleniania wody i grawitacyjnego dostarczania wody powierzchniowej nad dno osadów dennych zbiorników wodnych i rzek charakteryzuje się tym, że składa się z dwóch otwartych od góry segmentów złożonych z komory wodnej (1) i komory tłocznej (2), od góry zespolonej z płytą rozbryzgową, a od dołu z rurowym łączem (3) węża tłocznego (4) zamocowanego obejmą zaciskową (5), połączonych poprzez ramę wsporczą (6) z konstrukcją piętrzącą wodę (7) wyposażoną w prowadnicę (8) koła wodnego (9) z dwoma kołami łopatkowo-rozbryzgowymi (11), osadzonego na wale (10) i łożyskach (12) od góry w komorach wodnych (1).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zastawkowy aerator wody z napędem wodnym do dotleniania wody i grawitacyjnego wprowadzania tlenu rozpuszczonego w wodzie powierzchniowej do wód przydennych zbiorników wodnych i rzek wyposażonych w konstrukcje piętrzące wodę.

Dla potrzeb gospodarczych w środowisku przyrodniczym wykorzystywanych jest wiele różnych urządzeń piętrzących wodę, z których większość to niewielkie konstrukcje w postaci zastawek, przepusto-zastawek i jazów. Piętrzenie wody, szczególnie zmagazynowanej w naturalnych i sztucznych zbiornikach, stanowi ryzyko nasilenia w wodzie niekorzystnych procesów fizyko-chemicznych i biologicznych, które prowadzą do pogorszenia parametrów jakości wody oraz do zmian temperatury wody w profilu pionowym. W sezonach letnich wysokie wartości temperatury nasilają procesy rozkładu materii dennej, szkodliwe dla ryb, a niskie powodują w zimie na powierzchni wody zjawiska lodowe, ograniczające w obecności śniegu dostęp do roślin wodnych światła słonecznego potrzebnego do produkcji tlenu w procesie fotosyntezy. Zanik w środowisku przyrodniczym zawartości tlenu rozpuszczonego w wodzie poniżej 40% nasycenia prowadzi do zaburzeń w biocenozie, śnieć niektórych gatunków ryb, a jego brak przy dnie, w wyniku beztlenowego rozkładu materii zmagazynowanej w osadach dennych, nasila procesy eutrofizacji, co w konsekwencji prowadzi do ograniczenia możliwości przyrodniczego i gospodarczego wykorzystania wody. Jednym z czynników gwarantujących w środowisku przyrodniczym poprawę stanu jakości wody jest obecność tlenu rozpuszczonego w wodzie.

Pośród wielu systemów i urządzeń technicznych powodujących warunki tlenowe w wodach stojących i płynących na szczególną uwagę zasługują rozwiązania funkcjonujące w układzie naczyń połączonych, zasilane energią wietrzną, słoneczną i wodną, ze względu na niewielkie zapotrzebowanie mocy na proces grawitacyjnego dostarczania do wody tlenu rozpuszczonego w strumieniu wody. Przy czym najbardziej efektywnym i przewidywalnym technicznym zabiegiem dostarczania tlenu rozpuszczonego do wody przydennej zbiorników i rzek, ze względu na łatwość szacowania parametrów eksploatacyjnych urządzeń i systemów aeracji oraz stosunkowo wysokie zawartości tlenu wprowadzanego do wody, jest stosowanie rozwiązań zasilanych samoczynnie energią wody płynącej.

Z polskiego opisu patentowego nr 214719 znany jest stacjonarny aerator pulweryzacyjny do rekultywacji rzek i cieków oraz naturalnych i sztucznych powierzchniowych otwartych zbiorników wodnych zlokalizowanych w pobliżu wód płynących. Stacjonarny aerator pulweryzacyjny stanowi otwarty korpusu złożonego z komory poboru wody, komory aeracji i komory swobodnego spadku. Charakteryzuje się on tym, że wewnątrz komory poboru wody zamocowany jest od góry rozbryzgiwacz w postaci koła łopatkowego połączonego wałem z silnikiem wodnym, a w dolnej części komory poboru wody jest przytwierdzony króciec dopływu, stanowiący łącze dla przewodu wężowego, przy czym komora poboru wody poprzez komorę aeracji jest zwarta z komorą swobodnego spadku, w której zamontowana perforowana płyta lub kaskada schodkowa stanowi spad do króćca odpływu dla przewodu wężowego.

Z polskiego opisu patentowego nr 165781 znany jest aerator wody do napowietrzania wody w rzekach i wodach stojących oraz do wymieszania wód z różnych głębokości. Aerator wody składa się z dowolnej pływającej platformy, do której przymocowana jest co najmniej jedna rura, której dolny odcinek tworzy z górnym jej odcinkiem kąt α o wartości mniejszej od 180°, natomiast górny odcinek rury połączony jest z perforowanym naczyniem o dowolnym kształcie, korzystnie w postaci zespołu rur z nawierconymi otworami i połączonym z rurą pionową. Pionowa rura może być zakończona króćcem.

Z polskiego zgłoszenia patentowego P.436824 znany jest również korytowy segment dotleniający, który składa się z prowadnicy ceowej przytwierdzonej od góry trwale do pływaka regulacyjnego z dwoma obciążnikami zamocowanymi symetrycznie po przeciwnych jego stronach i do komory aeracji z króćcem cylindrycznym zespolonym z wężem tłocznym poprzez obejmę ściskową. Od dołu prowadnica ceowa zespolona jest przegubem walcowym z dwoma elementami regulująco-podtrzymującymi unieruchomionymi trzpieniem w ramie wsporczej usadowionej w podłożu koryta rzeki.

Przedstawione według opisów patentowych techniczno-użytkowe rozwiązania z napędem wodnym do nasycania wody przydennej tlenem rozpuszczonym w wodzie zapewniają wodzie wysoki stopień natlenienia oraz gwarantują jej oczyszczenie z produktów powstałych w procesie beztlenowego rozkładu materii dennej. Zasadniczą niedogodnością i ograniczeniem wyszczególnionych rozwiązań technicznych, zasilanych energią wody płynącej i działających w układzie naczyń połączonych, jest ich lokalne oddziaływanie oraz niebezpieczeństwo uszkodzenia systemów aeracji lub spowolnienia przepływu wody przez różnego rodzaju i różnej wielkości zanieczyszczenia umiejscowione i samoczynnie przemieszczające się w strumieniu wody.

Niedogodności i ograniczenia racjonalizatorskich rozwiązań patentowych rozwiązuje przedmiot wynalazku w wyniku zastosowania w układzie jego elementów roboczych konstrukcji piętrzącej wodę zapewniając przed i za przegrodą piętrzącą wody rzeki lub zbiornika realizację samoczynnego grawitacyjnego zabiegu sztucznego dotleniania i nasycania wody przydennej tlenem rozpuszczonym w wodzie powierzchniowej poprzez wąż tłoczny gwarantujący transport wody na znaczne odległości, szczególnie za konstrukcją piętrzącą, z jednoczesnym zabezpieczeniem systemu urządzenia przed uszkodzeniem lub spowolnieniem przepływu zanieczyszczeniami różnego rodzaju i różnej wielkości, umiejscowionymi i samoczynnie przemieszczającymi się w strumieniu wody, poprzez umiejscowienie i unieruchomienie na uszczelkach na króćcach tłocznych urządzenia zabezpieczeń kolanowych.

Celem wynalazku jest nieskomplikowana technicznie konstrukcja zastawkowego aeratora wody z napędem wodnym, zespolona w środowisku przyrodniczym z urządzeniem piętrzącym wodę dowolnego typu, przeznaczona do ciągłego dotleniania wody powierzchniowej z dużą zawartością tlenu rozpuszczonego i do jej samoczynnego grawitacyjnego przemieszczania z tlenem rozpuszczonym do wód stref przydennych zbiorników wodnych i rzek na rzecz trwałego uzyskania warunków do spowodowania poprawy stanu jakości wody na potrzeby przyrodnicze, ogólnogospodarcze i turystyczne.

Istotą wynalazku jest zastawkowy aerator wody z napędem wodnym do dotleniania wody i grawitacyjnego dostarczania wody powierzchniowej nad dno osadów dennych zbiorników wodnych i rzek, który składa się z dwóch otwartych od góry segmentów złożonych z komory wodnej i komory tłocznej, od góry zespolonej z płytą rozbryzgową a od dołu z rurowym łączem węża tłocznego zamocowanego obejmą zaciskową, połączonych poprzez ramę wsporczą z konstrukcją piętrzącą wodę wyposażoną w prowadnicę koła wodnego z dwoma kołami łopatkowo-rozbryzgowymi osadzonego na wale i łożyskach od góry w komorach wodnych.

Zastawkowy aerator wody charakteryzuje się tym, że każda z komór wodnych od dołu wyposażona jest w króciec tłoczny zespolony poprzez uszczelkę z kolanem zabezpieczającym wykonanym z tworzywa sztucznego.

Zastawkowy aerator wody charakteryzuje się tym, że otwory wylotowe węży tłocznych rurowych łączy w strefie przydennej są zamocowane na stojaku podtrzymującym w odległości od 30 cm do 80 cm korzystnie 50 cm od osadów dennych. Zastawkowy aerator wody charakteryzuje się tym, że prowadnica na długości mniejszej niż ¼ obwodu koła wodnego wyposażona jest w wyprofilowaną powierzchnię tłoczną.

Zastawkowy aerator wody charakteryzuje się tym, że odległość wyprofilowanej powierzchni tłocznej od powierzchni koła wodnego ma wartość maksymalną 10 cm.

Zastawkowy aerator wody charakteryzuje się tym, że objętość wewnętrzna komory tłocznej jest co najmniej dwukrotnie większa od objętości wewnętrznej komory wodnej.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:

- zastosowanie elementów roboczych konstrukcji piętrzącej wodę zapewnia przed i za przegrodą piętrzącą wody rzeki lub zbiornika realizację samoczynnego grawitacyjnego zabiegu sztucznego nasycania wody przydennej tlenem rozpuszczonym w wodzie powierzchniowej poprzez wąż tłoczny gwarantujący transport wody na znaczne odległości, szczególnie za konstrukcją piętrzącą, z jednoczesnym zabezpieczeniem systemu urządzenia przed uszkodzeniem lub spowolnieniem przepływu zanieczyszczeniami różnego rodzaju i różnej wielkości, umiejscowionymi i samoczynnie przemieszczającymi się w strumieniu wody, poprzez umiejscowienie i unieruchomienie na uszczelkach na króćcach tłocznych urządzenia zabezpieczeń kolanowych.

Zastawkowy aerator wody według wynalazku w przykładowym lecz nieograniczającym wykonaniu uwidoczniono na rysunkach, gdzie fig. 1 przedstawia widok urządzenia z góry, fig. 2 przekrój wzdłużny A-A segmentu poboru i tłoczenia wody, fig. 3 przekrój poprzeczny B-B układu napędowego, a fig. 4 widok C-C na płaszczyznę czołową segmentu dopływu i odpływu wody.

Zastawkowy aerator wody 19 według wynalazku składa się z dwóch otwartych od góry segmentów w postaci komory wodnej 1, od dołu wyposażonej w króciec tłoczny 13 zespolony uszczelką 14 z kolanem zabezpieczającym 15 wykonanym z tworzywa sztucznego, oraz komory tłocznej 2 zespolonej od góry z płytą rozbryzgową 18 a od dołu z rurowym łączem 3 węża tłocznego 4 umocowanego za pomocą obejmy zaciskowej 5 i usadowionego otworem wylotowym na stojaku podtrzymującym 16 w odległości od 30 cm do 80 cm korzystnie 50 cm od osadów dennych. Przy czym w segmentach objętość wewnętrzna komór tłocznych 2 jest co najmniej dwukrotnie większa od objętości wewnętrznej komór wodnych 1. Segmenty wynalazku poprzez ramę wsporczą 6 stanowią łącze z konstrukcją piętrzącą wodę 7 wyposażoną w prowadnicę 8 koła wodnego 9, które jest osadzone na wale 10 z dwoma kołami łopatkowo-rozbryzgowymi 11 umiejscowionymi od góry komór wodnych 1 na czterech łożyskach 12. Prowadnica 8 poniżej ¼ obwodu koła wodnego 9 wyposażona jest w wyprofilowaną powierzchnię tłoczną 17, której odległość od koła wodnego 9 nie przekracza 10 cm.

Woda powierzchniowa rzeki lub zbiornika wodnego przelewając się przez konstrukcję piętrzącą wodę 7 poprzez prowadnicę 8 kierowana jest grawitacyjnie na koło wodne 9 osadzone na wale 10 z dwoma kołami łopatkowo-rozbryzgowymi 11, umiejscowionymi od góry komór wodnych 1 w łożyskach 12. Siła grawitacyjnego oddziaływania wody na koło wodne 9 poprzez wał 10 i łożyska 12 powoduje ruch obrotowy kół łopatkowo-rozbryzgowych 11. Ruch obrotowy kół łopatkowo-rozbryzgowych 11 skutkuje przerzuceniem wody z komór wodnych 1 do komór tłocznych 2 z jednoczesnym rozpyleniem wody w powietrzu atmosferycznym o płytę rozbryzgową 18, powodując dotlenienie wody tlenem atmosferycznym. Nasycona tlenem woda z komór tłocznych 2 przemieszczana jest grawitacyjnie nad powierzchnię osadów dennych, w odległości od osadów od 30 cm do 80 cm korzystnie 50 cm, poprzez rurowe łącze 3 i węże tłoczne 4, których końcówki z otworami wylotowymi umiejscowione są na stojaku podtrzymującym 16 osadzonym w podłożu zbiornika wodnego lub rzeki. Nasycona tlenem woda nad dnem osadów dennych prowadzi do zahamowania procesu beztlenowego rozkładu materii dennej i zminimalizowania wielkości ładunku zanieczyszczeń wprowadzanych z osadów do wody zanieczyszczeń. Przy czym podczas ruchu obrotowego kół łopatkowo-rozbryzgowych 11 do komór wodnych 1 z powierzchni jeziora lub powierzchni rzeki poprzez kolano zabezpieczające 15, chroniące urządzenie przed zanieczyszczeniami powierzchniowymi, oraz króćce tłoczne 13 woda powierzchniowa z dużą zawartością tlenu rozpuszczonego samoczynnie napływa, zapewniając podczas ruchu obrotowego koła wodnego 9 jednocześnie dotlenienie wody i ciągłość przemieszczania się wody przez zastawkowy aerator wody 19.

Oznaczenia

- komora wodna

- komora tłoczna

- rurowe łącze 4 - wąż tłoczny 5 - obejma zaciskowa 6 - rama wsporcza 7 - konstrukcja piętrząca wodę 8 - prowadnica

- koło wodne 10 - wał

- koło łopatkowo-rozbryzgowe

- łożysko

- króciec tłoczny

- uszczelka

- kolano zabezpieczające

- stojak podtrzymujący 17 - powierzchnia tłoczna 18 - płyta rozbryzgowa 19 - zastawkowy aerator wody

Claims (6)

1. Zastawkowy aerator wody z napędem wodnym do dotleniania wody i grawitacyjnego dostarczania wody powierzchniowej nad dno osadów dennych zbiorników wodnych i rzek, znamienny tym, że składa się z dwóch otwartych od góry segmentów złożonych z komory wodnej (1) i komory tłocznej (2), od góry zespolonej z płytą rozbryzgową (18) a od dołu z rurowym łączem (3) węża tłocznego (4) zamocowanego obejmą zaciskową (5), połączonych poprzez ramę wsporczą (6) z konstrukcją piętrzącą wodę (7) wyposażoną w prowadnicę (8) koła wodnego (9) z dwoma kołami łopatkowo-rozbryzgowymi (11) osadzonego na wale (10) i łożyskach (12) od góry w komorach wodnych (1).

PL 248376 Β1

2. Zastawkowy aerator wody, według zastrz. 1, znamienny tym, że każda z komór wodnych (1) od dołu wyposażona jest w króciec tłoczny (13) zespolony poprzez uszczelkę (14) z kolanem zabezpieczającym (15) wykonanym z tworzywa sztucznego.

3. Zastawkowy aerator wody, według zastrz. 1, znamienny tym, że otwory wylotowe węży tłocznych (4) rurowych łączy (3) w strefie przydennej są zamocowane na stojaku podtrzymującym (16) w odległości od 30 cm do 80 cm korzystnie 50 cm od osadów dennych.

4. Zastawkowy aerator wody, według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadnica (8) na długości mniejszej niż % obwodu koła wodnego (9) wyposażona jest w wyprofilowaną powierzchnię tłoczną (17).

5. Zastawkowy aerator wody, według zastrz. 4, znamienny tym, że odległość wyprofilowanej powierzchni tłocznej (17) od powierzchni koła wodnego (9) ma wartość maksymalną 10 cm.

6. Zastawkowy aerator wody, według zastrz. 1, znamienny tym, że objętość wewnętrzna komory tłocznej (2) jest co najmniej dwukrotnie większa od objętości wewnętrznej komory wodnej (1).