RU2292941C2 - Устройство для перемешивания и аэрации жидкости в рабочем баке - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при обработке воды и различных стоков в пищевой, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности для перемешивания и аэрации жидкости в рабочем баке. Предлагаемое устройство (10) содержит воронку (11), расположенную в верхней части бака (1), трубку (12), соединенную с воронкой (11), главный винт (13), находящийся в трубке (12), средства (14, 15) для приведения винта (13) во вращение, средства (17, 18) для ввода воздуха в жидкость (3), обеспечивающие ввод воздуха под атмосферным давлением только в результате приведения жидкости в движение внутри устройства (10). Средства (17, 18) для ввода воздуха в жидкость обеспечивают образование каскада жидкости на верхней кромке воронки, что способствует более интенсивной аэрации жидкости. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 14 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к устройству для перемешивания и аэрации жидкости в рабочем баке.

Из документа DE 3427174 уже известно устройство для перемешивания и аэрации жидкости в рабочем баке, содержащее:

- по меньшей мере, одну воронку, расположенную в верхней части указанного бака с образованием прохода между ними;

- по меньшей мере, одну трубку, соединенную с указанной воронкой и вытянутую в направлении к днищу указанного бака, причем указанная трубка имеет, по меньшей мере, по одному отверстию в своих верхней и нижней частях;

- по меньшей мере, один главный винт, находящийся в указанной трубке;

- средства для приведения указанного винта во вращение; и

- средства для ввода воздуха в указанную жидкость, которые образованы исключительно средствами, обеспечивающими ввод в указанную жидкость воздуха под атмосферным давлением только под действием приведения указанной жидкости в движение внутри указанного устройства.

В этом известном устройстве средства для ввода воздуха содержат трубчатый элемент, охватывающий вал привода винта, причем этот полый элемент проходит в направлении от наружной части устройства к внутреннему объему трубки.

Хотя указанные средства для ввода воздуха и способствуют более интенсивной аэрации жидкости, что необходимо, в частности, для обеспечения ее биодеструкции, они позволяют получить лишь довольно незначительный общий кпд.

Цель изобретения состоит в устранении этого недостатка.

Поставленная цель достигается путем создания устройства для перемешивания и аэрации жидкости в рабочем баке, содержащего:

- по меньшей мере, одну воронку, расположенную в верхней части указанного бака с образованием прохода между ними;

- по меньшей мере, одну трубку, соединенную с указанной воронкой и вытянутую в направлении к днищу указанного бака, причем указанная трубка имеет, по меньшей мере, по одному отверстию в своих верхней и нижней частях;

- по меньшей мере, один главный винт, находящийся в указанной трубке;

- средства для приведения указанного винта во вращение; и

- средства для ввода воздуха в указанную жидкость, которые представляют собой исключительно средства, обеспечивающие ввод в указанную жидкость воздуха под атмосферным давлением только в результате приведения указанной жидкости в движение внутри указанного устройства,

характеризующееся тем, что указанные средства для ввода воздуха включают в себя верхнюю кромку указанной воронки, имеющую форму, которая обеспечивает образование каскада жидкости на периферийном участке указанной воронки.

Благодаря наличию такого каскада можно вводить в подлежащую обработке жидкость значительное количество воздуха, не прибегая при этом к подводу какой бы то ни было дополнительной энергии.

В результате существенно повышается эффективность устройства для аэрации и перемешивания.

В соответствии с другими признаками устройства согласно изобретению

- указанная воронка имеет, по существу, коническую нижнюю часть и над ней - по существу, цилиндрический обод, образующий указанную кромку;

- указанные средства для ввода воздуха имеют ряд выступов, распределенных по верхней кромке указанной воронки;

- указанные средства для ввода воздуха имеют кольцевой элемент, находящийся внутри указанной воронки;

- указанный кольцевой элемент имеет форму кольцевого желоба;

- указанный кольцевой элемент имеет форму кольцевой решетки;

- указанная трубка выполнена таким образом, что ее верхний конец расположен выше верхней кромки воронки, а средства для ввода воздуха имеют, по меньшей мере, одно окно, расположенное в верхней части трубки;

- указанные средства для ввода воздуха снабжены противовихревыми элементами, расположенными внутри трубки над главным винтом;

- указанные средства для ввода воздуха снабжены ускорителем жидкости внутри трубки;

- указанные средства для ввода воздуха снабжены элементами для аэрации поверхности указанной жидкости;

- указанные средства для ввода воздуха снабжены вихревым насосом внутри трубки;

- указанные средства для ввода воздуха снабжены однопроходным винтом внутри трубки;

- указанные средства для ввода воздуха снабжены двухпроходным винтом внутри трубки;

- указанный главный винт является винтом с преимущественно осевым потоком;

- указанное устройство имеет противовихревые элементы, расположенные внутри трубки под главным винтом;

- указанное устройство имеет динамические средства перемешивания;

- указанное устройство имеет статические средства перемешивания для создания турбулентности, расположенные внутри трубки;

- указанное устройство имеет средства для всасывания внутрь трубки пены, образующейся на поверхности указанной жидкости;

Изобретение также представляет бак для обработки жидкости, отличающийся тем, что он снабжен устройством, выполненным в соответствии с любым из перечисленных выше признаков.

Остальные признаки и преимущества изобретения явствуют из нижеследующего описания и рассмотрения приложенных чертежей, на которых:

- фиг.1 представляет собой схематическое изображение в разрезе бака для обработки жидкости, снабженного устройством согласно первому варианту осуществления изобретения;

- фиг.2 представляет собой вид в разрезе по линии 2-2 на фиг.1;

- фиг.3а представляет собой вид в перспективе рабочего бака по фиг.1;

- фиг.3б представляет собой схематическое изображение в разрезе бака для обработки жидкости, снабженного устройством согласно второму варианту осуществления изобретения;

- фиг.4 представляет собой вид в разрезе по линии 4-4 на фиг.3б;

- фиг.5 представляет собой схематическое изображение с частичным разрезом в соответствии с третьим вариантом выполнения устройства согласно изобретению;

- фиг.6 представляет собой схематическое изображение в разрезе ускорителя жидкости применительно к третьему варианту выполнения устройства согласно изобретению;

- фиг.7 представляет собой схематическое изображение в разрезе устройства со средствами аэрации поверхности жидкости и ускорителем по фиг.6;

- фиг.8 представляет собой частичное схематическое изображение в разрезе в соответствии с четвертым вариантом выполнения устройства согласно изобретению;

- фиг.9 представляет собой схематическое изображение в увеличенном масштабе вихревого насоса в соответствии с четвертым вариантом выполнения устройства согласно изобретению;

- фиг.10 представляет собой вид в разрезе по линии 10-10 на фиг.9;

- фиг.11 представляет собой частичное схематическое изображение в разрезе в соответствии с пятым вариантом выполнения устройства согласно изобретению;

- фиг.12 представляет собой вид в разрезе по линии 12-12 на фиг.11;

- фиг.13 представляет собой частичное схематическое изображение в разрезе в соответствии с шестым вариантом выполнения устройства согласно изобретению;

- фиг.14 представляет собой вид в разрезе по линии 14-14 на фиг.13.

На перечисленных чертежах одинаковые или аналогичные элементы и узлы обозначены одними и теми же цифровыми позициями.

На фиг.1 показан бак 1, имеющий в своей верхней части впускное отверстие 2 для впуска подлежащей обработке жидкости 3, - например, городских сточных вод.

Наружные стороны рабочего бака 1 могут быть покрыты слоем изоляции 4. В баке размещено устройство для перемешивания и аэрации жидкости согласно изобретению, обозначенное общей цифровой позицией 10.

Это устройство 10, находящееся внутри бака 1, имеет расширяющуюся кверху воронку 11, которая помещена в верхней части бака 1. Между верхней кромкой воронки и стенкой бака 1 имеется свободное пространство 11а для циркуляции жидкости 3.

Указанная воронка имеет, по существу, коническое днище 11b и над ним - по существу, цилиндрический обод 11с.

Устройство имеет также трубку 12, соединенную с воронкой и вытянутую в направлении к днищу бака 1, причем эта трубка имеет в верхней части отверстие 12а, выходящее в днище воронки 11, а в нижней части - отверстие 12b, выходящее в пространство вблизи от днища бака 1.

Устройство 10 снабжено также средствами для всасывания жидкости внутрь трубки 12, имеющими главный винт 13, расположенный под днищем воронки 11 и прикрепленный к вертикальному валу 14, который может быть приведен во вращение с помощью мотора-редуктора 15.

В качестве винта 13 можно использовать любой винт известного типа с преимущественно осевым потоком, то есть такой, который способен создавать поле скоростей, направление которого только слегка отклонено относительно оси винта.

Такого рода винты применяют, в частности, в тех случаях, когда по соображениям безопасности необходимо поместить винт в какую-либо оболочку: вследствие того, что такой винт создает преимущественно осевой поток, удается ограничить потери энергии на стенках оболочки и, следовательно, повысить его эффективность.

Такие конструкции можно встретить, например, на буксирных судах, где требуется обеспечить защиту гребных винтов с целью предотвращения их запутывания в канатах буксируемого судна.

Целесообразно поместить внутри трубки 12, под винтом 13, противовихревой элемент 16, обеспечивающий предотвращение завихрения потока жидкости 3 в трубке 12.

Как видно на фиг.2, этот противовихревой элемент 16 имеет три вертикальных лопасти 16а, установленных в трубке 12 с интервалами по 120°.

В устройстве согласно изобретению не предусмотрено никаких средств для нагнетания воздуха под давлением.

В качестве дополнительного варианта (показан на фиг.1 и 3) можно выполнить верхнюю кромку воронки 11 с рядом выступов 17, которые могут иметь форму равномерно отстоящих друг от друга зубьев.

В качестве еще одного дополнительного варианта (показан на фиг.1 и 3) можно снабдить устройство 10 кольцевым элементом 18, занимающим пространство внутри воронки 11, рядом с ее верхней частью.

Этот элемент может представлять собой, например, кольцевой желоб, как это показано на чертежах, или же кольцевую металлическую решетку.

Устройство 10 может быть установлено внутри бака 1 с помощью лапок 19а, между которыми оставлено пространство для циркуляции жидкости 3.

Перейдем теперь к рассмотрению фиг.3б, которая иллюстрирует второй вариант осуществления изобретения.

Здесь мы ограничимся описанием лишь тех признаков, которые отличают этот вариант от предыдущего.

Верхний конец трубки 12 расположен выше верхней кромки воронки 11 и закрыт пластиной 20, на которой установлен мотор-редуктор 15.

Трубка 12 имеет первый ряд окон 21, равномерно разнесенных по периметру трубки и расположенных на уровне жидкости 3 внутри воронки 11.

Трубка 12 снабжена также вторым рядом окон 22, равномерно разнесенных по периметру трубки и расположенных над днищем воронки 11.

Устройство 10 снабжено средствами для регулирования расхода жидкости 3 и пены 23, всасываемых главным винтом 13 внутрь трубки 12 через окна 21 и 22.

Эти средства регулирования образованы, с одной стороны, первой муфтой 25, охватывающей трубку 12 на уровне первого ряда окон 21, а с другой стороны - второй муфтой 26, охватывающей трубку 12 на уровне второго ряда окон 22.

Положение каждой из муфт 25 и 26 относительно окон, соответственно, 21 и 22 можно регулировать по вертикали с помощью специальных не показанных здесь фиксирующих средств.

В соответствии с рассматриваемым здесь вторым вариантом осуществления, устройство 10 снабжено также средствами для регулирования уровня жидкости 3 в воронке 11.

Эти средства могут быть образованы сливной трубой 27, находящейся внутри воронки 11, положение которой можно регулировать по вертикали.

В соответствии со вторым вариантом осуществления, устройство 10 снабжено также статическими средствами перемешивания 30 жидкости 3 внутри трубки 12 благодаря созданию турбулентности, которые расположены в этой трубке под противовихревым элементом 16.

Как видно на фиг.3б и 4, статические средства 30 образованы, с одной стороны, вертикальной трубкой 31, установленной внутри трубки 12 и проходящей от днища бака 1 до пространства под противовихревым элементом 16, а с другой стороны - установленными друг над другом ограничителями 32, которые расположены внутри трубки 12 и закреплены на трубе 31.

Трубка 31 закреплена с помощью подходящих средств на днище бака 1.

Между ограничителями 32 и внутренней стенкой трубки 12 оставлено пространство для циркуляции жидкости.

Как показано на фиг.3б, ограничители 32 предпочтительно распределены по высоте трубки 31, во-первых, под противовихревым элементом 16, а во-вторых - в нижней части трубки 12.

Так, например, трубка 31 имеет два установленных друг над другом ограничителя 32 в своей верхней части, под противовихревым элементом 16, и два таких же установленных друг над другом ограничителя 32 в нижней части трубки 12.

В соответствии с не представленным здесь вариантом ограничители 32 могут быть равномерно распределены по всему отрезку трубы 31, находящемуся в трубке 12.

Как показано на фиг.3б, ограничители 32 целесообразно выполнить в виде чашечек, обращенных вогнутой стороной к днищу бака 1.

В соответствии с другим, не показанным здесь, вариантом, ограничители 32 могут иметь форму дисков.

В соответствии с еще одним не показанным вариантом статические средства перемешивания могут быть образованы ограничителями, установленными на внутренней стенке трубки 12 с выполнением осевого канала для циркуляции жидкости 3.

Эти ограничители могут быть равномерно распределены по всему отрезку трубки 12, находящемуся под противовихревым элементом 16, или же сгруппированы с одной стороны под противовихревым элементом 16, а с другой стороны - в нижней части трубки 12.

И в этом случае ограничители тоже могут быть выполнены в виде чашечек, обращенных вогнутой стороной к днищу бака 1, или в виде дисков.

В соответствии со вторым вариантом осуществления, устройство 10 не имеет кольцевого элемента 18 (см. фиг.3).

Тем не менее, следует понимать, что изобретение распространяется и на устройства, которые в дополнение к признакам второго варианта осуществления были бы снабжены таким кольцевым элементом.

В более общем контексте необходимо иметь в виду, что объем изобретения охватывает любое устройство для ввода воздуха в обрабатываемую жидкость, в котором средства для ввода воздуха образованы исключительно средствами, обеспечивающими ввод в указанную жидкость воздуха под атмосферным давлением только под действием приведения указанной жидкости в движение внутри указанного устройства, и в котором эти средства для ввода воздуха включают в себя верхнюю кромку указанной воронки, имеющую форму, которая обеспечивает образование каскада жидкости на периферийном участке указанной воронки.

Так, например, изобретение относится также к устройству, имеющему окна 21, 22, но не имеющему статических средств перемешивания 30 благодаря созданию турбулентности.

Изобретение касается также устройства, снабженного динамическими средствами перемешивания жидкости, находящейся в трубке, которые могут быть выполнены, например, в соответствии с описанным в документе ЕР 0687497, но без средств для нагнетания воздуха под давлением.

Здесь следует напомнить, что такие динамические средства перемешивания могут представлять собой так называемый "длинный вал", то есть вал, проходящий под главным винтом 13 внутри трубки 12 и снабженный средствами для перемешивания жидкости, находящейся в этой трубке.

Описанное выше устройство работает следующим образом.

Подлежащую обработке жидкость 3 заливают через отверстие 2 в бак 1 до уровня, находящегося над верхней кромкой воронки 11 (см. фиг.1 и 3б).

Эта жидкость заливается также внутрь воронки 11.

С помощью мотора-редуктора 15 приводится во вращение вал 14, который, в свою очередь, приводит во вращение главный винт 13.

Под действием вращающегося винта 13 происходит всасывание жидкости 3 в трубку 12, в результате чего эта жидкость начинает перемещаться в трубке сверху вниз, после чего попадает в пространство 33, отделяющее нижний конец трубки 12 от днища бака 1, продолжая затем движение снизу вверх между трубкой 12 и внутренней стенкой бака 1, и так далее.

Противовихревой элемент 16 препятствует завихрению потока жидкости в трубке 12 под винтом 13.

Вследствие разрежения, вызванного вращением винта 13, уровень жидкости 3 внутри воронки 11 оказывается ниже ее уровня внутри бака 1.

Благодаря особой форме воронки 11 (см. выше - по существу, коническая часть 11b и над ней - по существу, цилиндрическая часть 11 с) происходит образование каскада жидкости 3 по всей периферии воронки 11, при этом указанный каскад способствует вводу в жидкость воздуха 34.

Наличие выступов 17 и/или кольцевого элемента 18 в соответствии с первым вариантом осуществления (см. фиг.1 и 3) позволяет повысить эффективность ввода воздуха в жидкость 3 в той зоне, где жидкость заливается в воронку 11.

Дело в том, что выступы 17 обеспечивают разделение потока жидкости 3 на множество струй, которые, соединяясь вновь, естественным образом вовлекают в себя воздух.

Что же касается кольцевого элемента 18, то он обеспечивает, по сути дела, формирование еще одного каскада, способствующего вводу воздуха.

В соответствии со вторым вариантом осуществления (см. фиг.3б), следствием разрежения, вызванного вращением винта 13, является также формирование внутри трубки 12 дополнительного каскада, который способствует вводу воздуха в жидкость 3.

Следует заметить, что сливная труба 27 позволяет регулировать уровень жидкости 3 внутри воронки 11 таким образом, чтобы этот уровень соответствовал практически половине высоты окон 21.

Надо также иметь в виду, что окна 21 способствуют поглощению в трубке 12 пены 23, плавающей на поверхности жидкости 3, благодаря чему предотвращается отрыв этой пены вверх, чреватый загрязнением окружающей среды.

Заметим, наконец, что расход жидкости 3 можно регулировать, смещая муфты 25 и 26 относительно окон 21 и 22.

Во время циркуляции жидкости 3 внутри трубки 12 под каждым из ограничителей 32 имеет место турбулентный эффект, позволяющий разбить воздушные пузырьки 34 на микропузырьки, вследствие чего облегчается протекание процесса биоразложения и, следовательно, повышается эффективность устройства согласно изобретению.

В соответствии с каждым из рассмотренных выше вариантов осуществления пузырьки газа между внутренней стенкой бака 1 и трубкой 12 способствуют ускорению подъема жидкости, что облегчает ее циркуляцию внутри бака 1, а благодаря этому повышается и эффективность устройства.

Таким образом, обрабатываемая жидкость проходит по трубке 12 несколько раз, претерпевая несколько циклов обработки кислородом.

При каждом прохождении жидкости каскад, образующийся на кромке воронки 11 и/или на выступах 17, и/или на кольцевом элементе 18 (см. фиг.1 и 3), и/или в окнах 21 (см. фиг.3б), обеспечивает ввод воздуха в жидкость 3 исключительно под действием приведения жидкости в движение, при этом воздух обеспечивает биоразложение жидкости 3.

Специалисты могли заключить из сказанного, что такой ввод воздуха может уже оказаться достаточным для обработки с удовлетворительной эффективностью, например, жидкостей с незначительным содержанием органических веществ в баках относительно небольших размеров, причем нет никакой необходимости в подводе какой бы то ни было дополнительной энергии, например, в виде нагнетания воздуха под давлением в трубку.

Для обработки же жидкостей с высоким содержанием органических веществ и/или при работе с баками довольно больших размеров предпочтительнее использовать главный винт 13 описанного выше типа, то есть с преимущественно осевым потоком.

Действительно, с помощью такого винта можно увеличить высоту падения жидкости 3 в воронку 11 и в трубке 12, а также интенсифицировать процесс ввода воздуха в жидкость.

Совершенно очевидно также, что эффективность можно повысить еще больше благодаря комбинации различных средств ввода воздуха, рассмотренных выше.

Благодаря выбору скорости вращения главного винта 13 можно подобрать нужный режим работы устройства согласно изобретению в зависимости от вида обрабатываемой жидкости.

Перейдем теперь к рассмотрению других вариантов осуществления, предусматривающих различное выполнение средств, способствующих вводу воздуха в жидкость 3 под действием каскада, образующегося на периферии воронки 11.

В соответствии с третьим вариантом осуществления, показанным на фиг.5, устройство снабжено вторым противовихревым элементом 40, установленным внутри трубки 12 над главным винтом 13.

Этот второй противовихревой элемент 40 образован, по меньшей мере, двумя вертикальными пластинами 40а, продолжением каждой из которых вверх служит ребро жесткости 41, идущее до верхнего конца трубки 12.

Целесообразно, чтобы второй противовихревой элемент 40 был образован четырьмя вертикальными пластинами 40а, равномерно распределенными внутри трубки 12 и имеющими каждая продолжение вверх в виде ребра жесткости 41.

Второй противовихревой элемент 40 позволяет создать силу трения в жидкости 3, благодаря чему происходит перемешивание, способствующее вводу воздуха в жидкость 3.

В соответствии с вариантом, представленным на фиг.6, устройство снабжено ускорителем жидкости внутри трубки 12.

Этот ускоритель представляет собой дополнительный винт 45, который расположен над вторым противовихревым элементом 40 и вращается совместно с валом 14.

Шаг дополнительного винта 45 является таким же, как и шаг главного винта 13.

Кроме этого ускоритель жидкости дополнительно содержит противовихревой элемент 46, расположенный над вспомогательным винтом 45 внутри цилиндрической рубашки 47.

Рубашка 47 крепится на внутренней кромке ребер жесткости 41 таким образом, чтобы между ней и трубкой 12, а также между ней и ребрами жесткости 41 оставались проходы 48 для циркуляции жидкости.

Дополнительный винт 45, противовихревой элемент 46 и рубашка 47 расположены между двумя рядами окон 21 и 22, которые снабжены, в соответствии с рассматриваемым вариантом, регулировочными муфтами 25 и 26.

При вращении главного винта 13 происходит всасывание жидкости 3 в трубку 12 через окна 21 и 22, в результате чего жидкость непрерывно перемещается в трубке 12 сверху вниз.

Кроме того, вследствие вращения дополнительного винта 45 всасывание жидкости 3 в трубку 12 через окна 21 и 22 ускоряется, при этом часть жидкости поднимается по проходам 48, образованным между трубкой 12 и рубашкой 47, что способствует еще большему ускорению перемещения жидкости внутри трубки 12.

Противовихревой элемент 46 препятствует завихрению потока жидкости в рубашке 47.

Ускорение перемещения и всасывания жидкости вызывает ее сильное перемешивание, способствующие вводу в нее воздуха.

Рассмотренный вариант особо пригоден для материалов с сильным пенообразованием.

Действительно, вследствие ускорения всасывания жидкости 3 внутрь рубашки 47 и рециркуляции части этой жидкости в проходах 48 пена, плавающая на поверхности жидкости 3, всасывается внутрь указанной рубашки 47.

В соответствии с вариантом, показанным на фиг.7, устройство снабжено средствами для аэрации поверхности жидкости 3 внутри бака 1.

Как видно на чертеже, средства для аэрации поверхности жидкости 3 имеют дополнительный винт 50, установленный над вторым противовихревым элементом 40 и вращающийся совместно с валом 14.

Шаг этого дополнительного винта 50 имеет направление, обратное направлению шага главного винта 13.

Средства для аэрации поверхности жидкости 3 дополнительно содержат противовихревой элемент 51, находящийся над дополнительным винтом 50 внутри цилиндрической рубашки 52.

Рубашка 52 закреплена на внутренних кромках ребер жесткости 41 таким образом, чтобы между ней и трубкой 12, а также между ней и ребрами жесткости 41 оставались проходы 55 для циркуляции жидкости 3.

Дополнительный винт 50 и противовихревой элемент 51 расположены между двумя рядами окон 21 и 22, а рубашка 52 проходит, по существу, от средней части первого ряда окон 21 до верхней кромки второго ряда окон 22.

На валу 14, над верхней кромкой рубашки 52, имеется крышка 53.

Положение крышки 53 можно регулировать таким образом, чтобы между ней и верхней кромкой рубашки 52 образовался регулируемый проход 54.

При вращении главного винта 13 происходит всасывание жидкости 3 через окна 21 и 22, в результате чего жидкость начинает перемещаться в трубке 12 в направлении снизу вверх.

Таким образом, одна часть жидкости 3 всасывается в трубку 12 через окна 22, а другая ее часть всасывается через окна 21, перемещаясь сверху вниз в проходах 55, образованных между рубашкой 52 и трубкой 12.

Кроме того, учитывая то обстоятельство, что шаг дополнительного винта 50 имеет обратное направление по отношению к направлению главного винта 13, часть жидкости всасывается вверх под рубашку 52, распыляется в воздух на поверхности жидкости 3 внутри воронки 11, проходя по проходу 54.

В результате указанное распыление части жидкости обеспечивает ввод воздуха в жидкость и, кроме того, уменьшает образование пены на поверхности жидкости.

Противовихревой элемент 51 препятствует завихрению жидкости в рубашке 52 над дополнительным винтом 50.

В рассматриваемом варианте расход жидкости 3 в трубке 12 также можно регулировать, смещая муфты 25 и 26 относительно окон 21 и 22.

В соответствии с четвертым вариантом осуществления, показанным на фиг.8-10, устройство согласно изобретению содержит вихревой насос 60 для всасывания поверхностного слоя жидкости внутрь трубки 12.

Это насос 60 расположен над вторым противовихревым элементом 40, на уровне первого ряда окон 21.

Вихревой насос 60 приводится во вращение валом 14 и содержит, во-первых, круглый диск 61, закрепленный на этом валу 14 и снабженный на верхней стороне радиальными вертикальными лопатками 62, и во-вторых, рубашку 63, закрепленную на верхней кромке указанных лопаток 62.

Узел, образованный диском 61, лопатками 62 и рубашкой 63, удерживается на валу 14 с помощью муфты 61а, вертикальное положение которой на валу 14 можно регулировать.

Муфта 61а крепится на валу 14 с помощью элемента, представляющего собой, например, крепежный винт (не показан).

Как видно на фиг.8 и 9, верхняя кромка лопаток 62 имеет обод 64, направленный в сторону наружной части рубашки 63.

Рубашка 63 вытянута в направлении к верхней части бака 1, по существу, от средней части первого ряда окон 21 до верхней кромки лопаток 62.

В рубашке 63 имеется внутренний проход 65, который в ее нижней части сообщается с внутренним объемом трубки 12 через кольцевые проходы 66 между лопатками 62, а также между ободом 64 и диском 61.

Целесообразно, чтобы рубашка 63 имела коническую форму с сужением, обращенным к верхней части бака 1, как это показано на фиг.9.

В соответствии с другим вариантом, рубашка 63 может иметь цилиндрическую форму.

Лопатки 62 выполняются плоскими или изогнутыми. Их количество равно предпочтительно трем, при этом, как видно на фиг.10, они равномерно распределены по диску 61.

Вращение главного винта 13 вызывает всасывание жидкости 3 в трубку 12 через окна 21 и 22, в результате чего жидкость начинает непрерывно перемещаться в трубке 12 сверху вниз.

Кроме того, при вращении вихревого насоса 60, приводимого в действие валом 14, то есть при вращении узла, состоящего из диска 61, лопаток 62 и рубашки 63, происходит всасывание жидкости 3 в проход 65, при этом жидкость перемещается далее по кольцевым проходам 66 и снова впрыскивается в бак 1.

В соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления, нет необходимости в регулировании расхода жидкости в трубке 12 с помощью муфт 25 и 26.

Под действием вихревого насоса 60 жидкость 3 подвергается сильному перемешиванию, способствующему вводу в нее воздуха.

Данный вариант особо пригоден для работы с материалами, характеризующимися сильным пенообразованием, поскольку пена, плавающая на поверхности жидкости 3, всасывается вихревым насосом 60, что обеспечивает возможность ее быстрого и эффективного удаления.

В соответствии с пятым вариантом осуществления, показанным на фиг.11 и 12, устройство согласно изобретению содержит однопроходный винт 70 для всасывания жидкости 3 внутрь трубки 12.

Однопроходный винт 70 установлен над вторым противовихревым элементом 40 на уровне первого ряда окон 21.

Этот винт приводится во вращение валом 14 и содержит, во-первых, круглый диск 71, закрепленный на этом валу и расположенный над уровнем жидкости 3 в баке 1, и во-вторых, находящуюся в массе жидкости 3 вертикальную пластину 72 в виде спирали, которая прикреплена к нижней стороне указанного диска 71, охватывая вал 14.

Как показано более детально на фиг.12, пластина 72 ограничивает боковой проход 73 для впуска жидкости, проходящий по всей высоте указанной пластины, вертикальный проход 74 для перемещения жидкости сверху вниз и нижний проход 75 для выпуска жидкости.

Узел, образованный диском 71 и вертикальной пластиной 72, удерживается на валу 14 с помощью муфты 71а, вертикальное положение которой на валу 14 можно регулировать.

Для этого муфта 71а крепится на валу 14 с помощью элемента, представляющего собой, например, крепежный винт (не показан).

Внутренняя кромка вертикальной пластины 72 снабжена вертикальным отражателем 76, который направлен в сторону середины спирали, образуемой указанной пластиной 72.

Следует также отметить, что расстояние между пластиной 72 и осью вала 14 постепенно уменьшается (см. фиг.12).

При вращении однопроходного винта 70, приводимого в действие валом 14, или, другими словами, при вращении узла, состоящего из диска 71 и пластины 72, в направлении, показанном стрелкой на фиг.12, происходит всасывание жидкости в пространство внутри указанной пластины 72 по боковому впускному проходу 73.

При этом жидкость перемешивается в вертикальном проходе 74, перемещаясь в нем сверху вниз, после чего выводится в трубку 12 через нижний выпускной проход 75.

Отражатель 76 способствует более интенсивному перемешиванию жидкости в вертикальном проходе 74 и препятствует возврату жидкости по боковому впускному проходу 73.

Перемешивание, осуществляемое винтом 70, способствует более эффективному вводу воздуха в жидкость 3.

В соответствии с шестым вариантом осуществления, показанным на фиг.13 и 14, устройство согласно изобретению содержит двухпроходный винт 80 для всасывания жидкости 3 внутрь трубки 12.

Этот двухпроходный винт 80 установлен над вторым противовихревым элементом 40 на уровне первого ряда окон 21.

Двухпроходный винт 80 приводится во вращение валом 14 и содержит, во-первых, круглый диск 81, закрепленный на этом валу и расположенный над уровнем жидкости 3 в баке 1, и во-вторых, находящиеся в массе жидкости две вертикальных пластины 82 и 83.

Вертикальные пластины 82 и 83 закреплены на внутренней стороне диска 81 и выполнены в форме двух противолежащих полугильз, смещенных одна относительно другой, как показано на фиг.14.

Две пластины 82 и 83 ограничивают два боковых прохода 84 и 85 для впуска жидкости, два прохода 86 и 87 для перемещения жидкости сверху вниз и один нижний проход 88 для выпуска жидкости.

Узел, образованный диском 81 и вертикальными пластинами 82, 83, удерживается на валу 14 с помощью муфты 81а, вертикальное положение которой на валу можно регулировать.

Муфта 81а крепится на валу 14 с помощью элемента, представляющего собой, например, крепежный винт (не показан).

Как видно более детально на фиг.14, кромка каждой пластины 82 и 83, обращенная к проходу 86 или 87, образуемому второй пластиной, снабжена вертикальным отражателем, обозначенным позицией, соответственно, 89 и 90.

При вращении двухпроходного винта 80, приводимого в действие валом 14, или, другими словами, при вращении узла, состоящего из диска 81 и двух вертикальных пластин 82, 83, в направлении, показанном стрелкой на фиг.14, происходит всасывание жидкости 3 через окна 21.

При этом жидкость проходит по боковым впускным проходам 84, 85 и перемешивается в проходах 86, 87, перемещаясь далее сверху вниз в этих проходах 86, 87, после чего она выводится в трубку 12 через нижний выпускной проход 88.

Отражатели 89 и 90 способствуют перемешиванию жидкости в проходах 86, 87 и предотвращают ее обратный поток через боковые впускные проходы 84 и 85.

Под действием перемешивания, обеспечиваемого двухпроходным винтом 80. происходит интенсификация ввода воздуха в жидкость 3.

В соответствии с двумя последними рассмотренными вариантами осуществления нет необходимости в регулировании расхода жидкости с помощью муфт 25 и 26 трубки 12, причем эти варианты особо пригодны для случаев, когда жидкость внутри бака 1 имеет изменяющийся уровень.

Для повышения производительности работы однопроходного винта 70 или двухпроходного винта 80 можно поместить на валу 14 под ними специальный перекачивающий винт (не показан).

Устройство согласно изобретению может найти применение, например, при обработке воды, городских стоков, отработанной воды промышленных предприятий, жиров, нечистот, отходов, образующихся в животноводстве, и вообще всевозможной промышленной продукции, поддающейся биологическому разложению.

Совершенно очевидно, что изобретение не ограничивается описанными выше и продемонстрированными на чертежах вариантами осуществления, которые приведены лишь в качестве иллюстрирующих примеров.

Claims (19)

1. Устройство (10) для перемешивания и аэрации жидкости (3) в рабочем баке (1), содержащее

по меньшей мере, одну воронку (11), расположенную в верхней части указанного бака (1) с образованием прохода (11а) между ней и баком (1);

по меньшей мере, одну трубку (12), соединенную с воронкой (11) и вытянутую в направлении к днищу указанного бака (1), причем трубка (12) имеет, по меньшей мере, по одному отверстию (12а, 12b) в своих верхней и нижней частях;

по меньшей мере, один главный винт (13), находящийся в трубке (12);

средства (14, 15) для приведения указанного винта (13) во вращение и

средства (17, 18; 21; 40; 45, 46, 47; 50, 51, 52; 60; 70; 80) для ввода воздуха в указанную жидкость, которые представляют собой исключительно средства, обеспечивающие ввод в жидкость (3) воздуха под атмосферным давлением только в результате приведения жидкости (3) в движение внутри указанного устройства (10),

отличающееся тем, что средства для ввода воздуха включают в себя верхнюю кромку воронки (11), имеющую форму, которая обеспечивает образование каскада жидкости (3) на периферийном участке воронки (11).

2. Устройство (10) по п.1, отличающееся тем, что воронка (11) имеет, по существу, коническую нижнюю часть (11b) и над ней, по существу, цилиндрический обод (11с), образующий указанную кромку.

3. Устройство (10) по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что средства для ввода воздуха имеют ряд выступов (17), распределенных по верхней кромке воронки (11).

4. Устройство (10) по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что средства для ввода воздуха имеют кольцевой элемент (18), находящийся внутри воронки (11).

5. Устройство (10) по п.4, отличающееся тем, что кольцевой элемент (18) имеет форму кольцевого желоба.

6. Устройство (10) по п.4, отличающееся тем, что кольцевой элемент (18) имеет форму кольцевой решетки.

7. Устройство (10) по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что трубка (12) выполнена таким образом, что ее верхний конец расположен выше верхней кромки воронки (11), а средства для ввода воздуха имеют, по меньшей мере, одно окно (21), расположенное в верхней части трубки (12).

8. Устройство (10) по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что средства для ввода воздуха снабжены противовихревыми элементами (40), расположенными внутри трубки (12) над главным винтом (13).

9. Устройство (10) по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что средства для ввода воздуха снабжены ускорителем жидкости (45, 46, 47) внутри трубки (12).

10. Устройство (10) по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что средства для ввода воздуха снабжены элементами (50, 51, 52) для аэрации поверхности жидкости (3).

11. Устройство (10) по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что средства для ввода воздуха снабжены вихревым насосом (60) внутри трубки (12).

12. Устройство (10) по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что средства для ввода воздуха снабжены однопроходным винтом (70) внутри трубки (12).

13. Устройство (10) по любому из пп.1-12, отличающееся тем, что средства для ввода воздуха снабжены двухпроходным винтом (80) внутри трубки (12).

14. Устройство (10) по любому из пп.1-13, отличающееся тем, что главный винт (13) представляет собой винт с преимущественно осевым потоком.

15. Устройство (10) по любому из пп.1-14, отличающееся тем, что оно содержит противовихревые элементы (16), расположенные внутри трубки (12) под главным винтом (13).

16. Устройство (10) по любому из пп.1-15, отличающееся тем, что оно содержит динамические средства перемешивания.

17. Устройство (10) по любому из пп.1-15, отличающееся тем, что оно содержит статические средства перемешивания (30) для создания турбулентности, расположенные внутри трубки (12).

18. Устройство (10) по любому из пп.1-17, отличающееся тем, что оно содержит средства для всасывания внутрь трубки (12) пены (23), образующейся на поверхности жидкости (3).

19. Бак (1) для обработки жидкости, отличающийся тем, что он снабжен устройством (10), выполненным в соответствии с любым из пп.1-18.

Images