РАБОЧИЙ ОРГАН КАВИТАЦИОННОГО АЭРАТОРА

РАБОЧИЙ ОРГАН КАВИТАЦИОННОГО АЭРАТОРА


RU (11) 2056370 (13) C1

(51) 6 C02F3/16 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5017074/26 
(22) Дата подачи заявки: 1991.12.19 
(45) Опубликовано: 1996.03.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1468870, кл. C 02F 3/16, 1989. 2. Авторское свидетельство СССР N 1180358, кл. C 02F 3/16, 1985. 
(71) Заявитель(и): Шеремет П.З. 
(72) Автор(ы): Шеремет П.З. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество "Новатор" 

(54) РАБОЧИЙ ОРГАН КАВИТАЦИОННОГО АЭРАТОРА 

Применение: изобретение может быть использовано в устройствах для растворения кислорода воздуха в воде, в частности в аэраторах. Сущность изобретения: устройство содержит основной и дополнительный внутренние роторы, основной и дополнительный наружные роторы противоположного вращения, узел подачи воды. Аэратор имеет внутренний и наружный коаксиальные полые валы с полостью между ними, привод противоположного вращения полых валов, узел подачи воздуха. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к элементам устройств для растворения кислорода воздуха в воде, в частности аэраторов, имеющих внутренний и наружный коаксиальные полые валы с полостью между ними, привод противоположного вращения полых валов, узел подачи воздуха.

Известен рабочий орган аэратора, содержащий внутренний ротор, выполненный из нижнего и верхнего дисков с лопатками между ними и соединенный с полым валом, наружный ротор, выполненный из нижнего и верхнего колец с лопастям между ними [1] Его недостаток сравнительно низкая производительность, так как вращение наружного ротора пассивное (только от воздействия потока жидкости, а не привода) и направлено в ту же сторону, что и вращение внутреннего ротора, что создает слабые гидродинамические колебания, незначительное дробление пузырьков воздуха и незначительную кавитацию, влияющие на производительность.

Наиболее близким к изобретению является рабочий орган кавитационного аэратора, содержащий внутренний ротор, выполненный из верхнего и нижнего дисков с центробежными лопатками и периферийной цилиндрической стенкой между ними, причем верхний диск выполнен с центральными отверстием и механически связан с внутренним полым валом аэратора, наружный ротор противоположного вращения, расположенный соосно и эквидистантно внутреннему ротору, механически связанный с наружным полым валом аэратора и выполненный в виде цилиндрической стенки с кавитационными зубьями на внешней стороне, при этом по периферии роторов выполнены отверстия, расположенные под одинаковым центральным углом и имеющие шаг, соответствующий шагу кавитационных зубьев, узел подачи воды, включающий в себя центральное отверстие в нижнем диске внутреннего ротора [2] Его недостаток низкая производительность, вызванная неиспользованными возможностями совершенствования конструкции.

Техническая задача изобретения повышение производительности, достигается тем, что рабочий орган кавитационного аэратора, содержащий основной внутренний ротор, выполненный из верхнего и нижнего дисков с центральными лопатками и периферийной цилиндрической стенкой между ними, причем верхний диск выполнен с центральным отверстием и механически связан с внутренним полым валом аэратора, основной наружный ротор противоположного вращения, расположенный соосно и эквидистантно основному внутреннему ротору, механически связанный с наружным полым валом аэратора и выполненный в виде цилиндрической стенки с кавитационными зубьями на внешней стороне, при этом по периферии основных роторов выполнены отверстия, расположенные под одинаковым центральным углом и имеющие шаг, соответствующий шагу кавитационных зубьев, узел подачи воды, включающий в себя центральное отверстие в нижнем диске основного внутреннего ротора, снабжен дополнительным внутренним ротором, расположенным выше и вблизи основного внутреннего ротора соосно с ним и выполненным из имеющих центральные отверстия верхнего и нижнего дисков с центробежными лопатками и периферийной цилиндрической стенкой между ними, причем верхний диск соединен с раструбом наружного полого вала аэратора, а нижний диск, центральное отверстие которого снабжено сальником, надет на цилиндрическую полую вставку, нижний конец которой соединен с верхним диском основного внутреннего ротора, а верхний с раструбом внутреннего полого вала аэратора, дополнительным наружным ротором противоположного вращения, расположенным соосно и эквидистантно дополнительному внутреннему ротору и выполненным в виде цилиндрической стенки с кавитационными зубьями на внешней стороне, при этом на периферии дополнительных роторов выполнены отверстия, расположенные под одинаковым центральным углом и имеющие шаг, соответствующий шагу кавитационных зубьев, причем дополнительный наружный ротор соединен посредством стоек с основным внутренним ротором, а основной наружный ротор соединен посредством стоек с дополнительным внутренним ротором, узел подачи воды выполнен в виде открытого снизу полого цилиндра, расположенного внутри внутренних роторов и цилиндрической вставки соосно и с полостью между упомянутыми вставкой и цилиндром, открытый конец которого соединен с нижним диском основного внутреннего ротора, а в зоне лопаток внутренних роторов цилиндр имеет на внешней стороне полые лопасти осевых вентиляторов, сообщенные полостями с полостью цилиндра посредством отверстий в цилиндре и имеющие на периферии сквозные радиальные отверстия, причем напротив этих отверстий верхних лопастей выполнены сквозные отверстия в стенке цилиндрической вставки.

Такое выполнение рабочего органа кавитационного аэратора повысит производительность примерно в два раза за счет отличительных признаков и их взаимосвязи с ограничительными признаками, т.е. за счет совокупности всех существенных признаков. Полые лопасти осевых вентиляторов за счет своих полостей подают воду к лопаткам внутренних роторов, как центробежные насосы, под давлением струями, причем в воздушную среду, что способствует лучшему перемешиванию частиц воды и воздуха уже внутри роторов, что влияет на повышение эффективности аэрации. Одновременно полые лопасти осевых вентиляторов эффективно пропускают воздух из внутреннего полого вала в основной внутренний (нижний) ротор без снижения производительности воздухоподачи, несмотря на то, что воздушный поток пересекается водными каналами. Выполнение как воздушных, так и водных взаимно пересекающихся каналов в виде полых лопастей осевых вентиляторов здесь наиболее эффективно по сравнению с другими формами каналов и не позволяет снизить производительность нижнего ротора, в связи с чем оба ротора работают с такой же производительностью (а то и выше), как и два отдельных прототипа.

На фиг.1 схематически показан предложенный рабочий орган кавитационного аэратора; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Рабочий орган кавитационного аэратора содержит внутренний 1 и наружный 2 коаксиальные полые валы аэратора с полостью 3 между ними, основной внутренний ротор 4, выполненный из верхнего 5 и нижнего 6 дисков с центробежными лопатками 7 и периферийный цилиндрической стенкой 8 между ними, причем верхний диск 5 соединен посредством цилиндрической полой вставки 9 с патрубом 10 внутреннего полого вала 1, основной наружный ротор 11 противоположного вращения, расположенный соосно и эквидистантно основному внутреннему ротору 4 и выполненный в виде цилиндрической стенки 12 с кавитационным зубьями 13 на внешней стороне, при этом по периферии роторов 4 и 11 выполнены отверстия 14 и 15 соответственно, расположенные под одинаковым углом и имеющие шаг, соответствующий шагу кавитационных зубьев 13, дополнительный внутренний ротор 16, расположенный выше и вблизи основного внутреннего ротора 4 соосно с ним и выполненный из имеющих центральные отверстия верхнего 17 и нижнего 18 дисков с центробежными лопатками 19 и периферийной цилиндрической стенкой 20 меду ними, причем верхний диск 17 соединен с раструбом 21 наружного полого вала 2, а нижний диск 18, центральное отверстие которого снабжено сальником 22, надет на цилиндрическую полую вставку 9, дополнительный наружный ротор 23 противоположного вращения, расположенный соосно и эквидистантно дополнительному внутреннему ротору 16 и выполненный в виде цилиндрической стенки 24 с кавитационными зубьями 25 на внешней стороне, при этом на периферии дополнительных роторов 16 и 23 выполнены отверстия 26 и 27 соответственно, расположенные под одинаковым центральным углом и имеющие шаг, соответствующий шагу кавитационных зубьев 25, причем дополнительный наружный ротор 23 соединен посредством стоек 28 с основным внутренним ротором 4, а основной наружный ротор 11 соединен посредством стоек 29 с дополнительным внутренним ротором 16, узел подачи воды, выполненный в виде открытого снизу полого цилиндра 30, расположенного внутри внутренних роторов 4 и 16 и цилиндрической вставки 9 соосно и с полостью 31 между вставкой 9 и цилиндром 30, причем открытый конец цилиндра 30 соединен с нижним диском 6 основного внутреннего ротора 4, а в зоне лопаток 7 и 19 роторов 4 и 16 цилиндр 30 на внешней стороне имеет соответственно полые лопасти 32 и 33 соответственно нижнего и верхнего осевых вентиляторов, при этом полости лопастей 32, 33 сообщены с полостью цилиндра 30 посредством соответственно отверстий 34 и 35 в стенке цилиндра 30, а на периферии лопасти 32 и 33 имеют сквозные радиальные отверстий 36 и 37 соответственно, причем напротив отверстий 37 лопастей 33 выполнены сквозные отверстия 37 и в стенке цилиндрической вставки 9. Периферийная часть лопастей 33 может быть выполнена заодно со стенкой цилиндрической вставки 9. Между кавитационными зубьями 13 основного наружного ротора 11 и между кавитационными зубьями 25 дополнительного наружного ротора 23 расположены междузубные полости 38.

Рабочий орган кавитационного аэратора работает следующим образом.

При вращении внутреннего полого вала 1 аэратора по часовой стрелке в этом же направлении вращаются: цилиндрическая полая вставка 9, основной внутренний ротор 4, цилиндр 30 с лопастями 32, 33 и дополнительный наружный ротор 23. Наружный полый вал 2 аэратора, дополнительный внутренний ротор 16 и основной наружный ротор 11 вращаются при этом против часовой стрелки. От узла подачи воздуха аэратора атмосферный воздух поступает в полость вала 1 и в полость 3 между валами 1 и 2. Из полости 3 между валами 1 и 2 воздух поступает через полость между раструбами 10 и 21 в дополнительный внутренний ротор 16, где захватывается центробежными лопатками 19 и нагнетается ими в сторону отверстий 26 в периферийной цилиндрической стенке 20. Из полости вала 1 через раструб 10 воздух поступает к лопастям 33 верхнего осевого вентилятора, проходит между этими лопастями в полость 31, причем не с потерей энергии и производительности, а даже с приращением от динамического воздействия на воздушный поток осевых лопастей 33. Из полости 31 воздух поступает в верхнюю часть основного внутреннего ротора 4 непосредственно, а в нижнюю часть поступает, пройдя между лопастями 32 нижнего осевого вентилятора, причем также без потери энергии и производительности по описанной выше причине. Поступивший в основной внутренний ротор 4 воздух захватывается центробежными лопатками 7 и нагнетается ими к отверстиям 14 в периферийной цилиндрической стенке 8.

Одновременно с воздухом в основной внутренний ротор 4 и в дополнительный внутренний ротор 16 подается вода, которая поступает, например, из водоема через открытый нижний конец цилиндра 30 в его полость, а оттуда через отверстия 34 и 35, полости лопастей 32 и 33 и их периферийные отверстия 36 и 37 соответственно в роторы 4 и 16. Вода в полостях лопастей 32 и 33 приобретает энергию, как в центробежных насосах, поэтому выходит в роторы 4 и 16 через отверстия 36 и 37 соответственно под давлением струями, причем в воздушную среду, что способствует лучшему перемешиванию частиц воды и воздуха уже внутри роторов, а это влияет на повышение эффективности аэрации. Центробежные лопатки 7 и 19 роторов 4 и 16 активно продвигают смесь воды и воздуха к отверстиям 14 и 26. При совпадении отверстий 14 основного внутреннего ротора 4 с отверстиями 15 основного наружного ротора 11, а также при совпадении отверстий 26 дополнительного внутреннего ротора 16 с отверстиями 27 дополнительного наружного ротора 23 происходит импульс выброса водовоздушной смеси в междузубные полости 38. Частота совпадений отверстий 14 и 15, 26 и 27 или частота гидродинамических излучений в режиме акустических колебаний возбуждает интенсивное пульсирование смеси в междузубных полостях 38. Пульсация пузырьков воздуха создает дробление их на более мелкие. Подготовленная таким образом водовоздушная смесь в дальнейшем подвергается воздействию кавитационных зубьев 13 и 25, чем и достигается высокая степень кавитации, а вместе с тем интенсивное обогащение кислородом воздуха аэрируемой воды, причем с произво- дительностью в два раза большей, чем у прототипа. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



РАБОЧИЙ ОРГАН КАВИТАЦИОННОГО АЭРАТОРА, содержащий основной внутренний ротор, выполненный из верхнего и нижнего дисков с центробежными лопатками и периферийной цилиндрической стенкой между ними, причем верхний диск выполнен с центральным отверстием и механически связан с внутренним полым валом аэратора, основной наружный ротор противоположного вращения, расположенный соосно и эквидистантно основному внутреннему ротору, механически связанный с наружным полым валом аэратора и выполненный в виде цилиндрической стенки с кавитационными зубьями на внешней стороне, при этом по периферии основных роторов выполнены отверстия, расположенные под одинаковым центральным углом и имеющие шаг, соответствующий шагу кавитационных зубьев, узел подачи воды, включающий в себя центральное отверстие в нижнем диске основного внутреннего ротора, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным внутренним ротором, расположенным выше и вблизи основного внутреннего ротора соосно с ним и выполненным из имеющих центральные отверстия верхнего и нижнего дисков с центробежными лопатками и перифериной цилиндрической стенкой между ними, причем верхний диск соединен с раструбом наружного полого вала аэратора, а нижний диск, центральное отверстие которого снабжено сальником, надет на цилиндрическую полую вставку, нижний конец которой соединен с верхним диском основного внутреннего ротора, а верхний - с раструбом внутреннего полого вала аэратора, дополнительным наружным ротором противоположного вращения, расположенным соосно и эквидистантно дополнительному внутреннему ротору и выполненным в виде цилиндрической стенки с кавитационными зубьями на внешней стороне, при этом на периферии дополнительных роторов выполнены отверстия, расположенные под одинаковым углом и имеющие шаг, соответствующий шагу кавитационных зубьев, причем дополнительный наружный ротор соединен посредством стоек с основным внутренним ротором, а основной наружный ротор соединен посредством стоек с дополнительным внутренним ротором, узел подачи воды выполнен в виде открытого снизу полого цилиндра, расположенного внутри внутренних роторов и цилиндрической вставки соосно с полостью между упомянутыми вставкой и цилиндром, открытый конец которого соединен с нижним диском основного внутреннего ротора, а в зоне лопаток внутренних роторов цилиндр имеет на внешней стороне полые лопасти осевых вентиляторов, сообщенные полостями с полостью цилиндра посредством отверстий в последнем и имеющие на периферии сквозные радиальные отверстия, а напротив этих отверстий верхних лопастей выполнены сквозные отверстия в стенке цилиндрической вставки.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru