RU2802517C2

RU2802517C2 - Multi-nozzle vacuum ejection device

Info

Publication number: RU2802517C2
Application number: RU2019143935A
Authority: RU
Inventors: Ярослав Николаевич Демидович
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибводразработка"
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2023-08-30

Abstract

FIELD: biological treatment.

SUBSTANCE: invention relates to devices for biological treatment of water, industrial or domestic wastewater, using surface aeration. The device contains a case in the form of a disk, made with the possibility of rotation around the central axis, at the end of which there is a nozzle for receiving a working medium, containing spiral-shaped chambers, made as a single whole with spiral-shaped air flow catchers and vacuum chambers. In this case, spiral-shaped chambers and air flow catchers narrow from the center of the case, nozzles are fixed at the end of spiral-shaped chambers, inner cavities of spiral-shaped chambers and air flow catchers communicate in the inner cavity of vacuum chambers, and outlets of vacuum chambers communicate with the atmosphere.

EFFECT: increase in the uniformity of mixing of liquid and gas supplied to the atmosphere from vacuum interaction chambers.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для биологической обработки воды, промышленных или бытовых сточных вод, с использованием поверхностной аэрации с аэратором, имеющим вертикальную ось, и может найти применение при водоподготовке, в том числе очистке хозяйственно-бытовых стоков, в теплоэнергетике для декарбонизации воды, а также для десорбции газонасыщенных жидкостей.The invention relates to devices for the biological treatment of water, industrial or domestic wastewater, using surface aeration with an aerator having a vertical axis, and can find application in water treatment, including the treatment of household wastewater, in thermal power engineering for water decarbonization, as well as for desorption of gas-saturated liquids.

Из уровня техники известно устройство для интенсификации аэрирования [SU 1355628, МПК С12М 1/10, опубликовано 20.11.1987], которое содержит неподвижный корпус, внутри которого на периферийной части расположены спиральные каналы, выполненные конусообразно, переходящие в сопла. В корпусе размещено на валу колесо центробежного насоса. На выходе каждого из сопел коаксиально им установлены втулки, к которым подключены газовые трубопроводы, при этом сопла и втулки образуют эжекторы.A device for intensifying aeration is known from the prior art [SU 1355628, MPK S12M 1/10, published November 20, 1987], which contains a fixed housing, inside of which spiral channels are located on the peripheral part, made in a cone shape, turning into nozzles. The housing houses a centrifugal pump wheel on a shaft. At the exit of each of the nozzles, bushings are installed coaxially, to which gas pipelines are connected, while the nozzles and bushings form ejectors.

Недостатком известного технического решения является его низкая технологичность, связанная со сложностью конструкции, что обусловлено необходимостью применения для работы аэратора дополнительного насоса для подачи газа под давлением по газовым трубопроводам в зону эжекции.The disadvantage of the known technical solution is its low manufacturability associated with the complexity of the design, which is due to the need to use an additional pump to operate the aerator to supply gas under pressure through gas pipelines to the ejection zone.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признано устройство для аэрации жидкостей [SU 1625330A3, МПК C02F 3/16, опубликовано 30.01.1991]. Устройство содержит ротор с вертикальной осью вращения и трубопроводом для подвода воздуха, окружающий ротор статора в виде кольцевого диска и венца проточных каналов с вертикальными ограничительными стенками, расположенных вокруг сквозного аксиального отверстия. При этом проточные каналы выполнены с параллельными стенками или со стенками, имеющими расширение или сужение до 7° с прямоугольным поперечным сечением, и расположены на статоре с расхождением к его наружной кромке.The closest technical solution to the claimed invention and chosen as a prototype is a device for aerating liquids [SU 1625330A3, IPC C02F 3/16, published 01/30/1991]. The device contains a rotor with a vertical axis of rotation and a pipeline for supplying air, surrounding the stator rotor in the form of an annular disk and a crown of flow channels with vertical limiting walls located around a through axial hole. In this case, the flow channels are made with parallel walls or with walls that have an expansion or contraction of up to 7° with a rectangular cross section, and are located on the stator with a divergence towards its outer edge.

Недостатком известного устройства для аэрации является недостаточная интенсивность всасывания воздуха через воздуховод, что может отрицательно сказаться на однородности воздушно-капельной смеси, получаемой в проточных каналах.A disadvantage of the known aeration device is the insufficient intensity of air suction through the air duct, which can negatively affect the uniformity of the air-droplet mixture obtained in the flow channels.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение эффективности эжектирования потока воздушно-капельной смеси.The technical problem to be solved by the claimed invention is to increase the efficiency of ejecting the flow of air-droplet mixture.

Указанная задача решена тем, что многосопловое вакуумно-эжекционное устройство содержит корпус в виде диска, выполненный с возможностью вращения вокруг центральной оси, на торце которого выполнен патрубок для приема рабочей среды, содержащий спиралевидные, выполненные заодно со спиралевидными уловителями воздушного потока и вакуумными камерами. При этом спиралевидные камеры и уловители воздушного потока сужаются от центра корпуса, на конце спиралевидных камер закреплены сопла, внутренние полости спиралевидных камер и уловителей воздушного потока сообщаются во внутренней полости вакуумных камер, а выходы вакуумных камер сообщаются с атмосферой.This problem is solved in that the multi-nozzle vacuum ejection device contains a disk-shaped housing, designed to rotate around a central axis, at the end of which there is a pipe for receiving the working medium, containing spiral pipes made integral with spiral air flow catchers and vacuum chambers. In this case, the spiral chambers and air flow catchers narrow from the center of the body, nozzles are fixed at the end of the spiral chambers, the internal cavities of the spiral chambers and air flow catchers communicate in the internal cavity of the vacuum chambers, and the outlets of the vacuum chambers communicate with the atmosphere.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков устройства, является повышение равномерности смешивания жидкости и воздуха, подаваемого из атмосферы в камеру вакуумного взаимодействия, за счет применения спиралевидных камер для приема рабочей среды и уловителей воздушного потока. При этом конструкция вакуумной камеры обеспечивает переход жидкости на выходе камеры в мелкодисперсное состояние с одновременным выделением из жидкости содержащихся в ней вредных веществ.A positive technical result provided by the combination of device features disclosed above is an increase in the uniformity of mixing of liquid and air supplied from the atmosphere into the vacuum interaction chamber through the use of spiral chambers for receiving the working medium and air flow catchers. At the same time, the design of the vacuum chamber ensures that the liquid at the exit of the chamber passes into a finely dispersed state with the simultaneous release of harmful substances contained in it from the liquid.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан его внешний вид сверху, а на фиг. 2 показан вид по А-А на фиг. 1.The invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows its top view, and FIG. 2 is a view along A-A of FIG. 1.

Многосопловое вакуумно-эжекционное устройство устроено следующим образом.The multi-nozzle vacuum ejection device is designed as follows.

Его основой является корпус 1 (Фиг. 1, 2) в виде диска, выполненный с возможностью вращения вокруг центральной оси, на торце которого выполнен патрубок 2 (Фиг. 2) для приема рабочей среды, содержащий спиралевидные камеры 3 (Фиг. 1), выполненные заодно со спиралевидными уловителями воздушного потока 4 и вакуумными камерами 5. При этом спиралевидные камеры 3 и уловители воздушного потока 4 сужаются от центра корпуса, на конце спиралевидных камер 3 закреплены сопла 6, внутренние полости спиралевидных камер 3 и уловителей воздушного потока 4 сообщаются во внутренней полости вакуумных камер 5, а выходы 7 вакуумных камер 5 сообщаются с атмосферой.Its basis is a housing 1 (Fig. 1, 2) in the form of a disk, designed to rotate around a central axis, at the end of which there is a pipe 2 (Fig. 2) for receiving the working medium, containing spiral chambers 3 (Fig. 1), made integral with spiral-shaped air flow catchers 4 and vacuum chambers 5. In this case, the spiral chambers 3 and air flow catchers 4 narrow from the center of the body, nozzles 6 are fixed at the end of the spiral chambers 3, the internal cavities of the spiral chambers 3 and air flow catchers 4 communicate in the inner the cavities of the vacuum chambers 5, and the outlets 7 of the vacuum chambers 5 communicate with the atmosphere.

Сопла 6 выполнены с возможностью создания на их входе избыточного давления не менее 2 кг/см², входные сечения вакуумных камер 5 выполнены с размером во много раз превышающим сечения сопел 6 и входных сечений полостей 8 уловителей воздушного потока 4, при этом вакуумные камеры выполнены из полимерного материала, обеспечивающего протекание вакуумно-эжекционного эффекта при скорости от 32 до 38 м/сек.The nozzles 6 are designed to create an excess pressure of at least 2 kg/cm ² at their inlet, the inlet sections of the vacuum chambers 5 are made with a size many times larger than the cross-sections of the nozzles 6 and the inlet sections of the cavities 8 of the air flow traps 4, while the vacuum chambers are made of a polymer material that ensures the vacuum ejection effect occurs at a speed of 32 to 38 m/sec.

Многосопловое вакуумно-эжекционное устройство используют следующим образом.A multi-nozzle vacuum ejection device is used as follows.

Первоначально в патрубок 2 вставляют отрезок трубы, соединяющий устройство с системой подачи жидкости для подачи ее в устройство. Затем подают жидкость для биологической обработки воды, которая через патрубок 2 поступает в центральную область вращающегося корпуса 1 и в спиралевидные камеры 3. Под действием центробежных сил жидкость через входные сечения полостей 8 поступает в спиралевидные камеры 3, при этом под действием центробежных сил она ускоряет свое движение и на входе в сопло 6 создает избыточное давление, составляющее не менее 2 кг/см². Одновременно с движением жидкости по спиралевидным камерам 3 уловителями воздушного потока 4 осуществляется захват воздуха, который под воздействием вращательного движения устройства и центробежных сил разгоняется в уловителях 4 и поступает к соплам 6. Сжатый воздух и жидкость с избыточным давлением истекают в полости вакуумных камер 5. На выходе 7 из камер 5 за счет резкого снижения давления и увеличения объема формируется воздушно-капельная смесь, находящаяся в мелкодисперсном состоянии, при этом происходит очистка жидкости от содержащихся в ней вредных веществ и насыщение ее воздухом или другими газами, например озоном или кислородом.Initially, a piece of pipe is inserted into pipe 2, connecting the device to the liquid supply system to supply it to the device. Then liquid is supplied for biological treatment of water, which through pipe 2 enters the central region of the rotating body 1 and into the spiral chambers 3. Under the action of centrifugal forces, the liquid through the inlet sections of the cavities 8 enters the spiral chambers 3, while under the influence of centrifugal forces it accelerates its movement and at the entrance to the nozzle 6 creates an excess pressure of at least 2 kg/cm ² . Simultaneously with the movement of liquid through the spiral chambers 3, the air flow catchers 4 capture air, which, under the influence of the rotational movement of the device and centrifugal forces, is accelerated in the catchers 4 and flows to the nozzles 6. Compressed air and liquid with excess pressure flow out into the cavity of the vacuum chambers 5. At the exit 7 from chambers 5, due to a sharp decrease in pressure and an increase in volume, an air-droplet mixture is formed, which is in a finely dispersed state, while the liquid is purified from the harmful substances it contains and is saturated with air or other gases, for example ozone or oxygen.

Таким образом, предложенное в настоящей заявке устройство, позволяет обеспечить эффективное распыление жидкости, ее глубокую дегазацию и окисление.Thus, the device proposed in this application allows for effective atomization of liquid, its deep degassing and oxidation.

Claims

1. A multi-nozzle vacuum ejection device containing a disk-shaped housing, designed to rotate around a central axis, at the end of which there is a pipe for receiving the working medium, characterized in that it contains spiral-shaped ones, made integral with spiral-shaped air flow catchers and vacuum chambers, in this case, the spiral chambers and air flow catchers narrow from the center of the body, nozzles are fixed at the end of the spiral chambers, the internal cavities of the spiral chambers and air flow catchers communicate in the internal cavity of the vacuum chambers, and the outlets of the vacuum chambers communicate with the atmosphere.

2. Multi-nozzle vacuum ejection device according to claim 1, characterized in that the nozzles are designed to create an excess pressure of at least 2 kg/cm ² at their inlet.

3. Multi-nozzle vacuum ejection device according to claim 1, characterized in that the inlet sections of the vacuum chambers are made with a size exceeding the cross-sections of the nozzles and the inlet sections of the cavities of the air flow catchers.

4. Multi-nozzle vacuum ejection device according to claim 1, characterized in that the vacuum chambers are made of a polymer material that ensures the vacuum ejection effect occurs at a speed of 32 to 38 m/sec.