close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5024

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5024
(13) C1
(19)
7
(51) C 02F 3/20,
(12)
B 01F 3/04
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ДИСКОВЫЙ АЭРАТОР
(21) Номер заявки: a 19980672
(22) 1998.07.17
(46) 2003.03.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(72) Авторы: Савич Вадим Викторович;
Пилиневич Леонид Петрович; Беденко
Сергей Александрович; Анащенко
Михаил Петрович; Тарайкович Александр Михайлович; Гринь Петр Иосифович; Рак Анатолий Леонидович
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
BY 5024 C1
(57)
1. Дисковый аэратор, содержащий полимерный корпус, выполненный в виде конического диффузора со штуцером для соединения с подводящей газ системой трубопроводов,
и пористый диск c горизонтальной наружной плоскостью, диспергирующий газ в жидкость, при этом диск заглублен в корпус, отличающийся тем, что пористый диск выполнен из материала с температурой плавления не менее чем на 400°С выше верхнего
предела диапазона температур плавления материала корпуса и теплопроводностью не
менее чем в 50 раз выше теплопроводности материала корпуса, при этом диск заглублен в
корпус на 0,2-1,0 своей толщины.
2. Аэратор по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен из термопластичного
полимера.
3. Аэратор по п. 2, отличающийся тем, что корпус выполнен из полиэтилена.
4. Аэратор по п. 1, отличающийся тем, что пористый диск выполнен из металла или
оксида металла, причем пористость диска составляет 0,35-0,6.
5. Аэратор по п. 1, отличающийся тем, что пористый диск выполнен из спеченного
порошка или волокна.
Фиг. 1
BY 5024 C1
6. Аэратор по п. 1, отличающийся тем, что пористый диск выполнен из сплавов меди,
никеля, титана или коррозионностойкой стали.
7. Аэратор по п. 1, отличающийся тем, что пористый диск выполнен из керамики на
основе оксидов алюминия, циркония или оксинитрида титана.
(56)
US 3768788 A, 1973.
EP 0603989 A3, 1994.
WO 98/13306 A1.
EP 0101145 A3, 1985.
US 4288394 A, 1981.
DE 4016244 A1, 1991.
Изобретение относится к устройствам для насыщения жидкостей газом (кислородом,
озоном” углекислым газом и т.п.) и может быть использовано при биохимической очистке
сточных вод, при сатурации жидких продуктов биохимических производств.
Известно устройство для аэрирования [1], включающее воздуховод, воздухораспределительный фланец (корпус), поддерживающую перфорированную пластину, крепежный
хомут и размещенный на пластине тонкий диск из поперечного среза древесины.
Недостатком известной конструкции является ее сложность, обусловленная наличием
ряда дополнительных материалоемких деталей: крепежный хомут и перфорированная
поддерживающая пластина. Другим недостатком конструкции является малый срок службы, связанный с разбуханием и закупоркой пор, а также биообрастанием древесины в воде, особенно в сточной, что не позволяет на практике полностью реализовать заявленные
преимущества данной конструкции.
Известен пневмоаэратор НОПОЛ ХКЛ-215 [2], состоящий из конического диффузора,
в котором установлен плоский пористый диск, прижатый к диффузору через резиновое
кольцо гайкой. При этом и диффузор, и гайка, и пористый диск выполнены из полиэтилена.
Недостатком известной конструкции является ее сложность, связанная с необходимостью иметь дополнительные элементы для фиксации и уплотнения диска: гайку и резиновое
кольцо. Другим недостатком конструкции является быстрое старение и выход аэратора из
строя из-за растрескивания пористого полиэтиленового диска, так как известно, что полимеры стареют в агрессивных средах, к которым принадлежат промышленные и коммунальные стоки. У пористых полимеров процесс старения интенсифицируется вследствие
их большей удельной поверхности.
В качестве прототипа выбран дисковый аэратор [3], состоящий из полимерного корпуса, выполненного в виде конического диффузора со штуцером, предназначенным для
соединения с подводящей газ системой трубопроводов, и пористого диска, диспергирующего газ в жидкость, наружная поверхность которого горизонтальна, причем полость корпуса между штуцером и диском имеет объем и форму, обеспечивающие равномерную
диспергацию газа, диск заглублен в корпус, а по периметру диска и верхнему краю корпуса выполнен соединительный клеевой шов. Пористый диск может быть выполнен из керамики, а корпус - из дешевого полимера, стойкого к окислительной среде и вибрации,
например из поливинилхлорида.
Недостатком известной конструкции является сложность и повышенная стоимость
конструкции, так как для соединения и уплотнения пористого диска и корпуса требуется
дополнительный материал - клей. Еще один недостаток конструкции - невысокая прочность соединения диска и корпуса. Она связана с тем, что в данной конструкции клеевой
шов работает на сдвиг - вдоль боковой поверхности диска и на отрыв - по узкому кольцу
верхнего края диффузора, причем площадь клеевого соединения, работающего на отрыв,
2
BY 5024 C1
судя по чертежу из патента, явно недостаточна для обеспечения прочности и плотности
соединения. Кроме того, диск и диффузор выполнены из разных материалов, имеющих
разные физические свойства. Клей - третий материал, также обладающий своими, специфическими свойствами. Такое трехкомпонентное соединение неизбежно ослабится вследствие сезонных колебаний температуры.
Задачей изобретения является упрощение и удешевление конструкций дискового
аэратора при одновременном повышении прочности соединения пористого диска и корпуса-диффузора.
Задача решается тем, что в дисковом аэраторе, содержащем полимерный корпус, выполненный в виде конического диффузора со штуцером для соединения с подводящей газ
системой трубопроводов, и пористый диск с горизонтальной наружной плоскостью, диспергирующий газ в жидкость, при этом диск заглублен в корпус, пористый диск выполнен
из материала с температурой плавления не менее чем на 400 °С выше верхнего предела
диапазона температур плавления материала корпуса и теплопроводностью не менее чем в
50 раз выше теплопроводности материала корпуса, при этом диск заглублен в корпус на
0,2-1,0 своей толщины.
При этом корпус может быть выполнен из термопластичного полимера или из полиэтилена.
Пористый диск может быть выполнен из металла или оксида металла, причем пористость диска находится в пределах 0,35-0,60.
Пористый диск может быть выполнен из спеченного порошка или волокна, из сплавов
меди, никеля, титана или коррозионно-стойкой стали.
Пористый диск может быть выполнен из керамики на основе оксидов алюминия, циркония или оксинитридов титана.
Изобретение поясняется чертежами фиг. 1-2. На фиг. 1 изображен дисковый аэратор в
разрезе. На фиг. 2 - соединение пористого диска и диффузора в разрезе.
Дисковый аэратор состоит (фиг. 1) из пористого диска 1, соединенного с полимерным
корпусом-диффузором 2 со штуцером 3, предназначенным для соединения с подводящей
газ системой трубопроводов 4. Других деталей или соединительных материалов типа
клеи, припои, а также сварочных и присадочных материалов в конструкции аэратора либо
при его изготовлении не используется. Пористый диск 1 выполнен из материала с температурой плавления не менее чем на 400 °С выше верхнего предела диапазона температур
плавления материала корпуса 2 и теплопроводностью не менее чем в 50 раз выше теплопроводности материала корпуса 2. При таком соотношении теплофизических параметров
материалов пористого диска и корпуса, установленном эмпирически (табл.), обеспечивается достижение положительного эффекта - создание прочного и плотного соединения деталей аэратора без применения дополнительных деталей, материалов и т.п.
№
п/п
Температура плавления, °С
1.
2.
3.
корпус
102-125(ПЭ)
102-125 (ПЭ)
102-125 (ПЭ)
4.
160-170(ПП)
5.
6.
102-125 (ПЭ)
102-125 (ПЭ)
7.
102-125 (ПЭ)
диск
102-125 (ПЭ)
1680 (титан)
1470 (сталь)
660 (алюминий)
1720(SiO2)
2030(А12О3)
415(ПТФЭ)разложение
Теплопроводность,
Вт/(м.град)
корпус
диск
0,15
0,15
0,15
25,1
0,15
19,0
3
Усилие отрыва диска
от корпуса, Н
100-110
250-300
220-270
0,20
164,0
250-270
0,15
0,15
1,07
15,5
110-115
190-250
0,15
0,035-0,055
70-90
BY 5024 C1
Диск 1 заглублен в корпус 2 (фиг. 1) на 0,2-1,0 своей толщины. Такое соотношение позволяет дополнительно повысить прочность сцепления диска и корпуса без применения
дополнительных приспособлений, т.к. в этом случае в образовании соединения участвуют
поры на боковой поверхности диска (фиг. 2).
Корпус может быть выполнен из термопластичного полимера, а пористый диск - из
металла или оксида металла, причем пористость диска находится в пределах 0,35-0,60. Такое исполнение дополнительно способствует достижению положительного эффекта, т.к.
гарантирует соотношение теплофизических свойств материалов в оптимальном диапазоне,
заявленном в формуле изобретения. При исполнении корпуса, например, из пенопласта, а
пористого диска из керамики на основе оксида кремния трудно достичь прочного и плотного соединения без применения дополнительных материалов для фиксации. В указанном
диапазоне пористости без применения дополнительных приспособлений и материалов
можно дополнительно повысить прочность сцепления диска и корпуса за счет соответствия прочности волокнообразной полимерной структуры и металлического или металлооксидного диска. При пористости меньше 0,35 прочность полимерной структуры становится
слишком малой по сравнению с прочностью диска, а при пористости последнего больше
0,60 - уже падает его прочность. Кроме того, при такой большой пористости трудно обеспечить герметичность соединения (фиг. 2), т.к. волокнообразная структура 5 не может заполнить объем пор 6 диска 1 таким образом, чтобы гарантировать отсутствие утечек и
перетеканий по порам.
Пористый диск может быть выполнен из спеченного порошка или волокна. В этом
случае дополнительно усиливается положительный эффект, т.к. трехмерная связанная волокнообразная структура 5, выполненная из материала корпуса 2, соединяющая последний с пористым диском 1, в этом случае действительно является трехмерной и связанной
(фиг. 2). Если же диск выполнен из перфорированной пластины (например, полученной
лазерной обработкой листовой коррозионно-стойкой стали), то структура, связывающая
диск и корпус, хотя и будет трехмерной и волокнообразной, но совершенно не связанной
(в виде параллельных отдельных волокон).
Пористый диск может быть выполнен из сплавов меди, никеля, титана, или коррозионно-стойкой стали. Данный признак также дополнительно усиливает положительный
эффект за счет лучшего соотношения теплофизических свойств материалов диска и корпуса.
Пористый диск выполнен из керамики на основе оксидов алюминия, циркония или оксинитридов титана. Такое исполнение также позволяет достичь положительного эффекта
за счет меньшей стоимости пористого диска по сравнению с металлом и минимально достижимого соотношения теплофизических свойств материалов диска и корпуса. Такое же
влияние на положительный эффект оказывает выполнение корпуса из полиэтилена.
Аэратор предложенной конструкции работает следующим образом. Воздух или другой газ, например кислород, углекислый газ и т.п., по трубе газораспределительной системы поступает в корпус аэратора 2. Пройдя через поры диска 1, газ образует пузырьки на
его поверхности, которые, всплывая в жидкости, насыщают ее газом.
Аэратор предложенной конструкции может быть использован: в системах биохимической очистки сточных коммунальных и промышленных стоков - для подачи воздуха в аэротенки; в химических реакторах-окислителях - для вдува кислорода при проведении
реакции окисления химического синтеза и в биотехнологии.
Применение аэратора предложенной конструкции позволяет снизить его себестоимость, а также повысить прочность сцепления диска и корпуса без применения дополнительных материалов и приспособлений до величин прочностных характеристик материала
корпуса.
4
BY 5024 C1
Источники информации:
1. SU 1043115 А, 1983.
2. Проспект фирмы NOPON Оу, Финляндия, 1994.
3. US 3768788 А, 1973
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
126 Кб
Теги
by5024, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа