RU2339457C1

RU2339457C1 - Aerating device

Info

Publication number: RU2339457C1
Application number: RU2007109455A
Authority: RU
Inventors: В чеслав Дмитриевич Казаков (RU); Вячеслав Дмитриевич Казаков; Михаил Юрьевич Толстой (RU); Михаил Юрьевич Толстой; Максим Иванович Паутов (RU); Максим Иванович Паутов; Нина Витальевна Белоока (RU); Нина Витальевна Белоокая; Екатерина Михайловна Толста (RU); Екатерина Михайловна Толстая
Original assignee: Михаил Юрьевич Толстой
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2008-11-27

Abstract

FIELD: mining engineering; mechanics.

SUBSTANCE: device consists of a rotatable case equipped with a plain bearing 9 divided into chambers 4 and 3 in order to distribute gas and liquid, branch pipes 2 and 1 connected with the case by the plain bearing 9 for gas and liquid supply to the chambers, and diametrical attachments 8 oppositely directed for release of aerated mixture. The device is equipped with joining bars 10 connected with the case and with additional branch pipes 7 and 6 located inside of them for gas and liquid supply and accessories 14 for gas and liquid supply to attachments 8 connected with bars 10. The attachments are made with a slit 12 for gas supply. Chambers 3 and 4 for gas and liquid distribution are separated from each other with a plain gasket bearing 5.

EFFECT: enhanced induced capacity of the device; maintenance of the working liquids in suspension and more intensive saturation of the liquid with oxygen.

4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для аэрации сточных вод в аэротенках-отстойниках и может быть использовано в области обогащения полезных ископаемых, в частности в устройствах для аэрации пульпы, при переработке рудного и нерудного сырья, а также в ферментационных установках пищевой промышленности, при флотационной очистке сточных вод, в целлюлозно-бумажной промышленности и др. областях техники.The invention relates to a device for aeration of wastewater in aeration tanks-settlers and can be used in the field of mineral processing, in particular in aeration devices for pulp, in the processing of ore and non-metallic raw materials, as well as in fermentation plants of the food industry, in flotation wastewater treatment , in the pulp and paper industry and other areas of technology.

Известен механический аэратор для флотационной машины, выполненный в виде лопастного осевого импеллера, соединенного посредством ступицы с полым валом. С целью повышения срока службы и производительности аэратора лопасти снабжены ребрами (Авторское свидетельство СССР №865402, М. Кл. В03D 1/16, опубл. 25.09.1981).Known mechanical aerator for flotation machine, made in the form of a blade axial impeller connected by a hub with a hollow shaft. In order to increase the service life and performance of the aerator, the blades are equipped with ribs (USSR Author's Certificate No. 865402, M. Cl. B03D 1/16, publ. September 25, 1981).

Недостатком указанного устройства является невозможность генерировать пузырьки воздуха одинакового размера, что приводит к увеличению диаметров пузырьков в результате коалесценции, снижению передачи кислорода в жидкость и барботажу.The disadvantage of this device is the inability to generate air bubbles of the same size, which leads to an increase in the diameters of the bubbles as a result of coalescence, a decrease in the transfer of oxygen to the liquid and bubbling.

Известен аэратор, содержащий корпус с воздухозаборными окнами, конфузор, смесительную камеру, диффузор, размещенный в корпусе дополнительный конфузор и патрубок для подвода аэрируемой воды. Дополнительный конфузор закреплен на стенке корпуса посредством кронштейнов, а воздухозаборные окна расположены в стенке корпуса по окружности и выполнены под углом к радиусу для закрутки всасываемого воздуха. Кронштейны установлены в том же направлении, что и окна корпуса. Аэратор выполнен на конце с отражателем-распределителем потока с направляющими перегородками (Патент RU №2047572 С1, С02F 3/20, опубл. 10.11.1995).Known an aerator containing a housing with air intake windows, a confuser, a mixing chamber, a diffuser, an additional confuser and a nozzle for supplying aerated water located in the housing. An additional confuser is fixed to the housing wall by means of brackets, and the air intake windows are located in the housing wall around the circumference and are made at an angle to the radius to swirl the intake air. The brackets are installed in the same direction as the case windows. The aerator is made at the end with a reflector-distributor flow with guiding partitions (Patent RU No. 2047572 C1, C02F 3/20, publ. 10.11.1995).

Недостатком данного аэратора является невозможность перемешивания рабочего объема жидкости в технологическом процессе.The disadvantage of this aerator is the inability to mix the working volume of the liquid in the process.

Известен аэратор-смеситель, содержащий трубопровод подачи воздуха и вращающиеся лопасти. Трубопровод подачи воздуха имеет телескопическую конструкцию с рассредоточенным выпуском воздуха по всей длине через конически расширяющиеся насадки, в которых жестко закреплены криволинейные лопасти, ориентированные в заданном направлении, между двумя соседними телескопическими аэраторами в плане на одной оси посередине установлены вращающиеся сетчатые смесители. Площади в свету выходных отверстий конических расширений увеличиваются постепенно, и это обеспечивает равномерный выход воздуха и равномерное закручивание аэрированного потока по всей длине телескопической трубы. Сетчатые смесители своим местом установки приводятся во вращение от пары сил давления, вращающихся в противоположных направлениях аэрированных потоков.Known aerator-mixer containing the air supply pipe and rotating blades. The air supply pipe has a telescopic design with dispersed air exhaust along the entire length through conically expanding nozzles, in which curved blades oriented in a given direction are rigidly fixed, between two adjacent telescopic aerators in the plan on the same axis in the middle, rotating mesh mixers are installed. The areas in the light of the outlet openings of the conical extensions increase gradually, and this ensures a uniform air outlet and uniform swirling of the aerated stream along the entire length of the telescopic pipe. Mesh mixers are driven by their installation site from a pair of pressure forces rotating in opposite directions of aerated flows.

Криволинейные лопасти, жестко закрепленные в коническом расширении, ориентированы в одном направлении и в разные направления относительно плоскости симметрии (Заявка №2000117589, опубл. 27.06.2002).Curved blades, rigidly fixed in a conical expansion, are oriented in one direction and in different directions relative to the plane of symmetry (Application No. 2000117589, publ. June 27, 2002).

Известен аэратор, включающий корпус, расположенные соосно и с зазором друг к другу патрубок для подачи жидкости, размещенный в корпусе, и выпускную насадку, сообщенную с корпусом, патрубок для ввода воздуха, при этом отношение диаметра патрубка для подачи жидкости к ширине зазора между ним и выпускной насадкой составляет от 5 до 15, а отношение длины выпускной насадки к диаметру патрубка для подачи жидкости и отношение диаметров патрубка для подачи жидкости и выпускной насадки составляет от 4 до 10 (Патент RU №2187381, кл. В03D 1/14, опубл. 20.08.2002).A known aerator, comprising a housing located coaxially and with a gap to each other, a nozzle for supplying fluid, placed in the housing, and an exhaust nozzle in communication with the housing, a nozzle for introducing air, the ratio of the diameter of the nozzle for supplying fluid to the width of the gap between it and the outlet nozzle is from 5 to 15, and the ratio of the length of the nozzle to the diameter of the nozzle for supplying liquid and the ratio of the diameters of the nozzle for supplying fluid and the nozzle is from 4 to 10 (Patent RU No. 2187381, CL B03D 1/14, publ. 20.08 .2002).

Недостатком известного аэратора являются неравномерное распределение кислорода в жидкости, что приводит к необходимости вместо одного высокопроизводительного аэратора устанавливать несколько, из-за чего увеличиваются затраты энергии на подачу единицы объема воздуха.A disadvantage of the known aerator is the uneven distribution of oxygen in the liquid, which leads to the need to install several instead of one high-performance aerator, which increases the cost of energy per unit volume of air.

Известно устройство для аэрации сточных вод, содержащее полый вал, на нижнем конце которого установлена мешалка из четырех клиновидных полых лопаток с отверстиями, мешалка установлена с возможностью вращения вокруг полого вала, диаметрально противоположные пары лопаток размещены одна над другой, в полом валу выполнены четыре отверстия, сообщающие его с верхней парой полых лопаток, при этом отверстия верхних лопаток выполнены в верхней их части. Четыре отверстия на нижнем конце полого вала расположены диаметрально противоположно. Полый вал снабжен фланцем, разделяющим одна от другой верхнюю и нижнюю пары лопаток (Авторское свидетельство №1452799, С02F 3/16, С02F 3/22, дата 23.01.1989).A device for aeration of wastewater containing a hollow shaft, at the lower end of which there is a mixer of four wedge-shaped hollow blades with holes, the mixer is mounted to rotate around the hollow shaft, diametrically opposed pairs of blades are placed one above the other, four holes are made in the hollow shaft, communicating it with the upper pair of hollow blades, while the holes of the upper blades are made in their upper part. Four holes at the lower end of the hollow shaft are diametrically opposed. The hollow shaft is equipped with a flange separating one from the other upper and lower pairs of blades (Copyright certificate No. 1452799, С02F 3/16, С02F 3/22, date 23.01.1989).

Недостатками данного изобретения являются невозможность регулирования диаметров пузырьков воздуха и недостаточная интенсивность перемешивания.The disadvantages of this invention are the inability to control the diameters of the air bubbles and the insufficient intensity of mixing.

Известен аэратор, содержащий корпус с размещенным в нем импульсным источником выброса газа и прикрепленные к корпусу патрубки подачи и выброса газа. Импульсный источник выброса газа выполнен в виде соосно соединенного с патрубком подачи газа Сегнерова колеса, выходные концы патрубков которого выполнены с щелевыми соплами, а патрубки выброса газа прикреплены к корпусу равномерно вокруг Сегнерова колеса и тангенциально ему по направлению его вращения. Аэратор снабжен трубкой для эжекции жидкости в проточную часть аэратора, один конец которой размещен в канале патрубка подачи газа и изогнут в направлении движения газа, а другой его конец расположен снаружи аэратора. Выходные концы патрубков выброса газа выполнены изогнутыми и шарнирно связаны с этими патрубками (Патент RU №2048459 С1, С02F 7/00, С12М 1/04, опубл. 20.11.1995).A known aerator comprising a housing with a pulse source of gas emission located therein and gas supply and exhaust nozzles attached to the housing. The pulse gas emission source is made in the form of a Segner wheel coaxially connected to the gas supply pipe, the outlet ends of the pipes of which are made with slotted nozzles, and the gas discharge pipes are attached to the housing uniformly around the Segner wheel and tangentially in the direction of its rotation. The aerator is equipped with a tube for ejecting liquid into the flow part of the aerator, one end of which is placed in the channel of the gas supply pipe and bent in the direction of gas movement, and its other end is located outside the aerator. The output ends of the gas discharge nozzles are made curved and pivotally connected with these nozzles (Patent RU No. 2048459 C1, С02F 7/00, С12М 1/04, publ. 20.11.1995).

Наиболее близким к предложенному является устройство для аэрации жидкости, включающее установленный с возможностью вращения корпус с изогнутыми выпускными насадками, соединенный с корпусом через подшипник патрубок для подачи газа и установленный в последнем концентрично ему патрубок для подачи жидкости, дополнительные патрубки, жестко соединенные с дном корпуса и связанные через дополнительный подшипник с патрубком для подачи жидкости, и сообщенные с ним, выпускные отверстия дополнительных патрубков соосны впускным отверстиям выпускных насадок корпуса, при этом отношение диаметра выпускного отверстия дополнительного патрубка к ширине зазора между дополнительным патрубком и впускным отверстием выпускной насадки равно от 2:10 до 2:15, а отношение диаметра выпускного отверстия дополнительного патрубка к диаметру впускного отверстия выпускной насадки - от 2 до 8. Подшипники выполнены в виде подшипников скольжения (Патент RU 2236306 C1, B03D 1/14, B03D 1/24, опубл. 20.09.2004).Closest to the proposed one is a device for aeration of a liquid, including a rotatably mounted housing with curved exhaust nozzles, a nozzle for supplying gas connected to the housing through a bearing and a nozzle for supplying liquid concentrically mounted to the latter, additional nozzles rigidly connected to the bottom of the housing and connected through an additional bearing with a nozzle for supplying fluid, and communicated with it, the outlet holes of the additional nozzles are aligned with the inlet openings casing nozzles, the ratio of the diameter of the outlet of the additional nozzle to the width of the gap between the additional nozzle and the inlet of the outlet nozzle is from 2:10 to 2:15, and the ratio of the diameter of the outlet of the additional nozzle to the diameter of the inlet of the nozzle is from 2 to 8. The bearings are made in the form of plain bearings (Patent RU 2236306 C1, B03D 1/14, B03D 1/24, publ. September 20, 2004).

Недостатком указанного устройства является недостаточная эффективность аэрации.The disadvantage of this device is the lack of aeration efficiency.

Задачей изобретения является повышение эффективности аэрации пульпы.The objective of the invention is to increase the efficiency of aeration of the pulp.

Технический результат изобретения заключается в повышении эжектирующей способности устройства, поддержании рабочих жидкостей во взвешенном состоянии, более интенсивном насыщении жидкости кислородом.The technical result of the invention is to increase the ejection ability of the device, maintaining the working fluids in suspension, more intense saturation of the fluid with oxygen.

Технический результат достигается тем, что аэрирующее устройство, включающее установленный с возможностью вращения корпус с подшипником скольжения, разделенный на камеры распределения газа и жидкости, соединенные с корпусом через подшипник скольжения патрубки для подвода газа и жидкости к камерам, направленные в противоположные стороны диаметрально расположенные насадки для выпуска аэрированной смеси, согласно изобретению снабжено соединенными с корпусом подводящими штангами с размещенными в них дополнительными патрубками для подвода газа и жидкости и приспособлениями для подвода газа и жидкости к насадкам, соединенными со штангами, при этом насадки выполнены со щелью для подвода газа, при этом отношение диаметра D канала подвода жидкости в насадку к ширине h щели для подвода газа в насадку D/h и отношение диаметра D канала подвода жидкости в насадку к диаметру d выпускного канала насадки D/d составляют от 3 до 10, причем d=h, камеры распределения газа и жидкости отделены друг от друга сальником-подшипником скольжения, а объем камеры распределения газа относится к объему камеры распределения жидкости в пределах от 1:2 до 1:3.The technical result is achieved in that the aeration device comprising a rotatable housing with a sliding bearing, divided into gas and liquid distribution chambers, connected to the housing through a sliding bearing, nozzles for supplying gas and liquid to the chambers, diametrically arranged nozzles directed to opposite sides for outlet of the aerated mixture, according to the invention is equipped with connecting rods connected to the housing with additional nozzles placed in them for water of gas and liquid and devices for supplying gas and liquid to the nozzles connected to the rods, while the nozzles are made with a slot for supplying gas, while the ratio of the diameter D of the channel for supplying liquid to the nozzle to the width h of the slot for supplying gas to the nozzle D / h and the ratio of the diameter D of the channel for supplying liquid to the nozzle to the diameter d of the outlet channel of the nozzle D / d is from 3 to 10, with d = h, the gas and liquid distribution chambers are separated from each other by a sliding bearing seal, and the volume of the gas distribution chamber volume to fluid distribution arrangements in the range of 1: 2 to 1: 3.

Изобретение поясняют чертежи, где на приведенной фиг.1 показано аэрирующее устройство, вертикальный разрез; на фиг.2 - вид сверху фиг.1, на фиг.3 - насадка с щелевым отверстием, вертикальный разрез, на фиг.4 - вид сверху фиг.3.The invention is illustrated by drawings, where the figure 1 shows an aeration device, a vertical section; figure 2 is a top view of figure 1, figure 3 is a nozzle with a slotted hole, a vertical section, figure 4 is a top view of figure 3.

Аэрирующее устройство включает установленный с возможностью вращения главный корпус, патрубок 1 для подвода жидкости и патрубок 2 для подвода газа, вставленные в главный корпус камеру распределения жидкости 3, камеру распределения газа 4 и разделяющий их сальник-подшипник скольжения 5 для разделения смеси жидкости и газа, выпускную насадку 8 для выпуска аэрированной смеси, подшипник скольжения 9, подводящую штангу 10, куда вставлены патрубки подвода жидкости 6 и газа 7 к выпускной насадке 8. Выпускная насадка 8 имеет подвод жидкости 11 в насадке, при этом диаметр D канала подвода жидкости в насадку превышает диаметр d выпускного канала насадки в 3-10 раз, щель 12 для подвода газа в насадке, причем размер диаметра D канала подвода жидкости в насадку также превышает ширину h щели 12 подвода газа в 3-10 раз, выпускной канал 13, причем диаметр d выпускного канала насадки равен ширине h щели, и приспособление 14 подвода газа и жидкости к выпускной насадке 8. Камеры распределения газа и жидкости отделены друг от друга сальником-подшипником скольжения, а объем камеры распределения газа относится к объему камеры распределения жидкости в пределах от 1:2 до 1:3.The aerating device includes a rotatable main body, a nozzle 1 for supplying liquid and a nozzle 2 for supplying gas, a fluid distribution chamber 3, a gas distribution chamber 4 and a sliding oil seal 5 separating them, for separating the liquid-gas mixture, inserted into the main body an outlet nozzle 8 for discharging aerated mixture, a sliding bearing 9, a supply rod 10, where the nozzles for supplying liquid 6 and gas 7 to the outlet nozzle 8 are inserted. The outlet nozzle 8 has a liquid inlet 11 in the nozzle moreover, the diameter D of the channel for supplying liquid to the nozzle exceeds the diameter d of the outlet channel of the nozzle by 3-10 times, the gap 12 for supplying gas to the nozzle, and the diameter D of the channel for supplying liquid to the nozzle also exceeds the width h of the gap 12 of the gas supply in 3- 10 times, the outlet channel 13, and the diameter d of the outlet channel of the nozzle is equal to the width h of the slot, and the device 14 for supplying gas and liquid to the outlet nozzle 8. The gas and liquid distribution chambers are separated from each other by a sleeve-bearing seal, and the volume of the gas distribution chamber is to volume liquid distribution chambers ranging from 1: 2 to 1: 3.

Принцип работы заключается в разделении потоков жидкости (патрубок 1) и газа (патрубок 2) при вращении и подаче их в корпус смесителя 14, куда вставлена насадка 8 с щелевым отверстием 12. Подача газа и жидкости производится по подводящим штангам 10 с вставленными в них патрубками подачи газа 7 и жидкости 6 к выпускной насадке 8. Аэрация происходит за счет распыла жидкости в соосном потоке газа в выпускном канале 13 при дальнейшей инверсии фаз. Вращение осуществляется в главном корпусе аэрирующего устройства за счет тяговой мощности аэрированного факела струи пузырьков газа, при этом отделение подающих потоков осуществляется сальником 5 и подшипником 9.The principle of operation is to separate the fluid flows (pipe 1) and gas (pipe 2) during rotation and supply them to the mixer body 14, where the nozzle 8 with a slotted hole 12 is inserted. Gas and liquid are supplied through the supply rods 10 with the pipes inserted into them the supply of gas 7 and liquid 6 to the exhaust nozzle 8. Aeration occurs due to the spray of liquid in the coaxial gas stream in the exhaust channel 13 with further phase inversion. The rotation is carried out in the main body of the aerating device due to the traction power of the aerated plume of a jet of gas bubbles, while the separation of the supply flows is carried out by the stuffing box 5 and bearing 9.

Устройство для аэрации жидкости позволяет повысить эжекцию воздуха при сохранении пузырьков флотационной крупности и насытить кислородом жидкость.The device for aeration of the liquid allows to increase the ejection of air while maintaining the bubbles of flotation size and saturate the liquid with oxygen.

Оптимизация параметров узлов устройства для аэрации жидкости и введение смесителя с дополнительными патрубками для подачи жидкости и газа позволило поддержать рабочую смесь во взвешенном состоянии и увеличить интенсивность передачи кислорода в жидкость.Optimization of the parameters of the nodes of the device for liquid aeration and the introduction of a mixer with additional nozzles for supplying liquid and gas made it possible to maintain the working mixture in suspension and increase the intensity of oxygen transfer to the liquid.

Claims

Aerating device, comprising a rotatable housing with a sliding bearing, divided into gas and liquid distribution chambers, connected to the housing through a sliding bearing, nozzles for supplying gas and liquid to the chambers, diametrically arranged nozzles for discharging the aerated mixture directed in opposite directions, characterized in that it is equipped with connecting rods connected to the housing with additional nozzles for supplying gas and liquid and devices for supplying gas and liquid to the nozzles connected to the rods, while the nozzles are made with a slot for supplying gas, the ratio of the diameter D of the channel for supplying liquid to the nozzle to the width h of the slot for supplying gas to the nozzle D / h and the ratio of the diameter D of the supply channel the liquid in the nozzle to the diameter d of the outlet channel of the nozzle D / d is from 3 to 10, with d = h, the gas and liquid distribution chambers are separated from each other by a plain bearing, and the volume of the gas distribution chamber refers to the volume of the liquid distribution chamber within from 1: 2 to 1: 3.