устройство для перемешивания сточных вод

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД, включающее цилиндрический корпус с фасонной крышкой и патрубками ввода и сброса воды, два ротора, выполненных в виде коаксиально установленных пустотелых цилиндров: внешнего, образующего со стенками корпуса кольцевой зазор с шириной (r²_к-r²_н)r_к, где r_к внутренний радиус корпуса, r_н наружный радиус внешнего ротора, и внутреннего с наружным диаметром, равным 0,62-0,72 внутреннего диаметра внешнего ротора, установленных со смещением по высоте и с возможностью вращения в противоположные стороны посредством передаточных колес, отличающееся тем, что в нижней части цилиндрической поверхности внутреннего ротора и верхней части цилиндрической поверхности внешнего ротора выполнены переточные отверстия, а основание внутреннего ротора выполнено глухим, при этом роторы снабжены установленными над и под передаточными колесами лабиринтными устройствами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лабиринтное устройство, расположенное под передаточными колесами, выполнено в виде Г-образных колец, жестко закрепленных на наружной поверхности внутреннего ротора и внутренней поверхности внешнего ротора, причем Г-образное кольцо внешнего ротора образует канавку, открытую сверху, а Г-образное кольцо внутреннего ротора образует канавку, открытую снизу.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в боковой цилиндрической поверхности внешнего ротора выполнены сливные отверстия, расположенные над горизонтальной полкой Г-образного кольца внешнего ротора, причем нижняя точка отверстия расположена на уровне горизонтальной полки Г-образного кольца внешнего ротора.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что лабиринтное устройство, расположенное над передаточными колесами, выполнено в виде кольцевой канавки в крышке цилиндрического корпуса с размещенной в ней верхней частью стенки внутреннего ротора с зазором.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наружные боковые поверхности внутреннего и внешнего роторов снабжены винтовыми ребрами, причем высота винтовых ребер составляет 0,25-0,45 ширины кольцевого зазора между внутренним и внешним роторами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкциям аппаратов для непрерывного перемешивания и обработки сточных вод с целью их очистки.

Известно устройство для перемешивания сточных вод, включающее цилиндрический корпус с подводящим и отводящим патрубками, привод, на валу которого коаксиально жестко закреплен цилиндрический ротор, образующий со стенками корпуса кольцевой зазор с шириной (r_k² r_н²) r_k², где ^r_k² внутренний радиус корпуса, r_н наружный радиус ротора [1]

Недостаток известного устройства низкая производительность, обусловленная слабой интенсивностью перемешивания воды.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для перемешивания сточных вод, включающее цилиндрический корпус с патрубками ввода и сброса воды, привод, на вертикальном валу которого посредством герметичного подшипника посажен большой цилиндрический пустотелый ротор, образующий со стенками корпуса кольцевой зазор с шириной (r_k² r_н²) r_k², где r_k внутренний радиус корпуса, r_н наружный радиус большого ротора, и малый пустотелый ротор с наружным диаметром, равным 0,62-0,72 внутреннего диаметра большого ротора, жестко закрепленный на валу, причем роторы установлены в корпусе с возможностью вращения в противоположные стороны посредством передаточных колес [2]

Недостатки известного устройства низкая надежность, заключающаяся в недолговечности передаточных колес, погруженных в воду при перемешивании воды, и низкая интенсивность перемешивания.

Цель изобретения повышение надежности и долговечности устройства и эффективности его работы за счет интенсификации перемешивания воды.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для перемешивания сточных вод, включающем цилиндрический корпус с крышкой и патрубками ввода и сброса воды, два ротора, выполненных в виде коаксиально установленных пустотелых цилиндров: внешнего, образующего со стенками корпуса кольцевой зазор с шириной (r²_k r²_н ) r²_k где r_k внутренний радиус корпуса, r_н наружный радиус внешнего ротора, и внутреннего с наружным диаметром, равным 0,62-0,72 внутреннего диаметра внешнего ротора, установленных со смещением по высоте и с возможностью вращения в противоположные стороны посредством передаточных колес, согласно изобретению в рабочем положении нижняя часть цилиндрической поверхности внутреннего ротора и верхняя часть цилиндрической поверхности внешнего ротора снабжены переточными отверстиями, основание внутреннего ротора выполнено глухим, а над и под передаточными колесами установлены лабиринтные устройства. Лабиринтное устройство, расположенное под передаточными колесами, выполнено в виде Г-образных колец, жестко закрепленных на наружной поверхности внутреннего ротора и внутренней поверхности внешнего ротора. Г-образное кольцо внешнего ротора образует канавку, открытую сверху, а Г-образное кольцо внутреннего ротора образует канавку, открытую снизу. Лабиринтное устройство, расположенное над передаточными колесами, выполнено в виде кольцевой канавки в крышке цилиндрического корпуса с размещенной в ней верхней частью стенки внутреннего ротора с зазором.

Отличием предлагаемого устройства является и то, что боковая цилиндрическая поверхность внешнего ротора снабжена сливными отверстиями, выполненными над горизонтальной полкой Г-образного кольца внешнего ротора, причем нижняя точка отверстия расположена на уровне горизонтальной полки Г-образного кольца внешнего ротора.

Выполнение сливных отверстий в устройстве обеспечивает удаление просочившейся воды через лабиринтные устройства и тем самым повышает надежность и долговечность передаточных колес и устройства в целом.

Отличительным признаком предлагаемого нами изобретения является также и то, что наружные боковые поверхности внутреннего и внешнего роторов снабжены винтовыми ребрами, причем высота винтовых ребер составляет 0,25-0,45 ширины кольцевого зазора между внутренним и внешним роторами.

В результате такого размещения лабиринтных устройств над и под передаточным колесами, а также благодаря их конструктивным особенностям, обеспечивается защита передаточных колес от воздействия воды, чем повышаются надежность и долговечность передаточного механизма и устройства в целом. Выполнение нижнего основания малого ротора глухим и снабжение боковой поверхности внешнего и внутреннего роторов отверстиями соответственно в верхней и нижней частях и на наружных цилиндрических поверхностях роторов жестко закрепленными ребрами в виде винтовой линии обеспечивают: во-первых, тангенциальный ввод воды из полости малого ротора в кольцевое пространство между вращающимися в противоположные стороны роторами; во-вторых, тангенциальный ввод воды из кольцевого пространства между внешним и внутренним роторами в кольцевое пространство между внешним ротором и корпусом; в-третьих, интенсификацию перемешивания ребрами восходящего потока воды в кольцевом пространстве между внутренним и внешним роторами и нисходящего потока в кольцевом пространстве между внешним ротором и корпусом.

Решению поставленной задачи служит также выполнение отверстий на боковой цилиндрической поверхности внешнего ротора над лабиринтным защитным устройством, обеспечивающими сброс воды, проникнувшей через лабиринтное защитное устройство, в кольцевое пространство между большим ротором и корпусом.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием переточных и сливных отверстий на цилиндрических поверхностях роторов, выполнением основания внутреннего ротора глухим, наличием над и под передаточными колесами лабиринтных устройств, их конструктивными особенностями, а также выполнением винтовых ребер на наружных боковых поверхностях внутреннего и внешнего роторов.

Преимущество изобретения заключается в следующем. Надежность и долговечность устройства определяется, главным образом, работой передаточного механизма. Постоянное нахождение передаточных колес в перемешиваемой воде при ее перетоке из кольцевого пространства между малым и большим роторами через верхний торец большого ротора [2] снижает надежность и долговечность устройства.

Изменение размещения передаточных колес с установкой над перемешиваемой водой и обеспечение защиты их от попадания воды сверху и снизу лабиринтными устройствами позволяет повысить надежность и долговечность.

Интенсификация перемешивания воды обеспечивается за счет выполнения нижнего основания малого ротора глухим, снабжения боковой поверхности роторов отверстиями для тангенциального ввода воды в охватываемое роторы кольцевое пространство и ребрами, жестко закрепленными на наружных цилиндрических поверхностях роторов.

На фиг.1 изображено устройство, разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 разрез В-В на фиг.1.

Устройство для перемешивания сточных вод состоит из цилиндрического корпуса 1 с фасонной крышкой 2 и патрубками ввода 3 с сброса 4 воды, двух роторов, выполненных в виде коаксиально установленных пустотелых цилиндров внешнего 5 и внутреннего 6, днища 7. Нижнее глухое основание 8 и крестовина 9 внутреннего ротора 6 жестко закреплены на вертикальном валу 10 привода 11. Крестовина 9 образует в верхней части ротора 6 отверстия 12. Нижней частью вал 10 опирается на герметичный подшипник 13, закрепленный на днище 7 корпуса 1. Нижнее основание 14 внешнего ротора 5 посажено на вал 10 через герметичный подшипник 15. Вращение в противоположную сторону от внутреннего ротора 6 внешнему ротору 5 осуществляется посредством передаточных колес 16, установленных на оси 17, жестко закрепленной в крышке 2. Передаточные колеса 16, установленные под углом 120о к оси устройства, центрируют верхнюю часть внешнего ротора 5.

В верхней части роторов 5 и 6 под передаточными колесами 16 установлено лабиринтное устройство, выполненное в виде Г-образных колец 18 и 19, образующих лабиринт, жестко закрепленных соответственно на роторах 5 и 6. Кольцо 18 внешнего ротора 5 образует канавку 20, открытую сверху, а кольцо 19 внутреннего ротора 6 канавку 21, открытую снизу. Боковая цилиндрическая поверхность внешнего ротора 5 в верхней части снабжена сливными отверстиями 22, выполненными над горизонтальной полкой Г-образного кольца 18 внешнего ротора 5. Нижняя точка отверстия 22 расположена на уровне горизонтальной полки Г-образного кольца 18 внешнего ротора 5.

Верхняя часть стенки 23 внутреннего ротора 6 входит с зазором в кольцевую канавку 24, выполненную на нижней стороне крышки 2, корпуса 1, образуя лабиринт, предохраняющий попадание воды при ее подаче в устройство через патрубок 3 при прохождении отверстий 12 на крестовине 9. Дополнительная защита передаточных колес 16 обеспечивается установленными над ними экранами 25.

Боковая цилиндрическая поверхность внутреннего ротора 6 в нижней части над основанием 8 снабжена переточными отверстиями 26 для тангенциального ввода воды в кольцевое пространство между роторами 5 и 6. Боковая цилиндрическая поверхность внешнего ротора 5 в верхней части под горизонтальной полкой Г-образного кольца 18 снабжена переточными отверстиями 27 для тангенциального ввода воды в кольцевое пространство между внешним ротором 5 и корпусом 1. Наружные цилиндрические поверхности роторов 5 и 6 снабжены винтовыми ребрами 28 и 29 соответственно.

Ширина кольцевого зазора между корпусом 1 и внешним ротором 5 определяется по формуле (r_k² r_н²) r_k², где r_k внутренний радиус корпуса, r_н наружный радиус ротора 5. Наружный диаметр внутреннего ротора 6 составляет 0,62-0,72 внутреннего диаметра внешнего ротора 5.

Высота ребер 28 и 29 составляет 0,25-0,45 ширины кольцевого зазора между роторами 5 и 6. При меньшей высоте ребер 28 и 29 снижается эффективность перемешивания, а при увеличении растет энергопотребление устройства при одновременном увеличении расхода материала и лишь незначительном повышении производительности устройства.

Устройство работает следующим образом.

Поток сточной воды, подвергаемой физико-химической очистке методом реагентной коагуляции, с вводимым через дозировочное устройство (не показано) раствором коагулянта через патрубок 3 подается в устройство для перемешивания через отверстия 12 в крестовине 9 в полость ротора 6. Вращающий момент от привода 11 через вертикальный вал 10 передается жестко закрепленному на нем ротору 6. Посредством передаточных колес 16 вращение от ротора 6 передается с изменением направления ротору 5. Через отверстия 26 на боковой поверхности ротора 6 поток воды тангенциально вводится в кольцевое пространство между роторами 6 и 5. По мере заполнения водой полости ротора 6 по принципу сообщающихся сосудов уровень воды в роторе 6 и кольцевом пространстве между роторами 6 и 5 будет повышаться до тех пор, пока он не достигнет отверстий 27 на роторе 5, вращающемся в противоположную сторону от ротора 6. Обрабатываемая вода, проходя через отверстия 27, тангенциально вводится в кольцевое пространство между ротором 5 и корпусом 1 и вследствие гравитации сбрасывается в нижнюю часть корпуса 1, откуда через патрубок 4 выводится в емкость (не показана) для отстаивания.

Передаточные колеса 16 размещены над переточными отверстиями 27, определяющими уровень перемешиваемой воды в устройстве. Защита передаточных колес 16 от попадания воды и, следовательно, повышение надежности и долговечности устройства обеспечивается наличием лабиринтных устройств, установленных над и под колесами 16, и экрана 25. В случае проникновения воды через лабиринтные устройства она попадает, вследствие гравитации, в канавку 20, открытую сверху, образованную внутренней поверхностью ротора 5 и Г-образным кольцом 18, откуда сбрасывается через сливные отверстия 22 в кольцевое пространство между ротором 5 и корпусом 1.

Снабжение нижней части цилиндрической поверхности внутреннего ротора и верхней части цилиндрической поверхности внешнего ротора переточными отверстиями, выполнение нижнего основания внутреннего ротора глухим и снабжение наружных боковых цилиндрических поверхностей внутреннего и внешнего роторов винтовыми ребрами обеспечивают интенсификацию перемешивания воды и позволяют на 25-30% повысить производительность устройства.

Защита передаточных колес от отрицательного воздействия воды сверху и снизу лабиринтными устройствами и возможность отвода просочившейся воды через сливные отверстия позволяют повысить надежность устройства и увеличить срок его службы на 50-75%