186324. lajstromszámú szabadalom • Eljárás levegő illetve oxogén keverősugaras szellőzőberendezésbe való bevitelének szabályozására
3 186324 4 A találmány tárgya eljárás levegőnek, ill. oxigénnek keverősugaras szellőzőberendezésbe való bevitele szabályozására, amely eljárás során a bevitt levegő, ill. oxigén úgy van befújva, hogy a befújt gázsugarat legalább részben folyadéksugár veszi körül. Ilyen keverősugaras szellőzőberendezéseket pl. szennyvíztisztító berendezések biológiai lépcsőinek szellőzőrendszereként alkalmaznak. A keverősugaras szellőzőberendezéseknél mind a víz, mind a levegő nyomás alatt van befújva a szennyvízmedence folyadékfelszíne alatt. A levegő befújásához különböző geometriájú légfúvókákat alkalmaznak amelyekkel különböző mennyiségű levegő, illetve víz, befújása lehetséges. Az ilyen keverősugár képződést biztosító fúvókákra jellemző, hogy a légáramnak léghólyagokká való elosztásához szükséges energiát túlnyomórészben a vízsugár kinetikai energiája adja. A keverőcsőből való kilépéskor az ilyen fúvókáknál a vízsugártól körülvett légsugár a felhajtás alapján áthalad a vízsugáron és a vízsugár felvető területében a legfinomabb buborékokra oszlik. Ha az oxigénbevitel technikai okokból szükséges szabályozásához a levegőmennyiséget változtatjuk, azt tapasztaljuk, hogy a szellőzőberendezés összes hajtóteljesítmény szükséglete nagy ingadozásokat mutat azonos oxigénmennyiség bevitel mellett. Itt összes hajtóteljesítmény alatt a víz bevitelét adó szivattyú teljesítményfelvételének, valamint a levegőt befújó szellőző teljesítményfelvételének összegét értjük. Az azonos oxigénbevitelt elvileg mind a levegőmennyiség, mind a vízmennyiség változtatásával el lehet érni, és így a vízmennyiség növelése és a levegőmennyiség egyidejű csökkentése vagy a vízmennyiség csökkentése és a levegőmennyiség egyidejű növelése bizonyos határok között egyformán oxigénbevitelhez vezethet. Találmányunk célja tehát, hogy az összes hajtóteljesítmény igényt az oxigénbevitel nagy szabályozási tartományában a lehető legalacsonyabban tartsuk. A találmányunkhoz az a felismerés vezetett, hogy azoknál a fúvókáknál, amelyeknél a levegősugarat legalább részben folyadéksugár veszi körül, meglepő módon az mutatkozott, hogy lehetséges egy bizonyos, a fúvóka geometriájától függő vízmennyiséget üzemi vízmennyiségként állandó értéken tartani, miközben az oxigénbevitel változtatását célzó levegőmennyiség változtatásához egy széles szabályozási tartományban mindig csak a lehető legkisebb összes hajtóteljesítményt kell alkalmazni. Különösen azért meglepő ez az eredmény, mert olyan fúvókáknál, amelyeknél a levegősugarat nem veszi körül legalább részben folyadéksugár, nem találtunk ilyen kedvező üzemi vízmennyiséget. A találmányunk tehát eljárás levegőnek, ill. oxigénnek olyan keverősugaras szellőzőberendezésbe való bevitele szabályozásához, amelynél a befújt levegő, ill. oxigén sugarat legalább részben folyadéksugár veszi körül, amelynek során a fúvókához vezetett üzemi vízmennyiséget egy — meghatározott fúvókageometriánál egy-egy fúvókára konstans oxigénbevitelnél, valamint a folyadék és a levegő, ill. oxigén fúvókához vezetésének összes mechanikai hajtóteljesítményfelvétele konstans értéke mellett megállapított — vízmennyiség-levegő-, ill. oxigénmennyiség függvényből előre kiválasztott állandó értéken tartjuk és mindig csak a gázmennyiséget változtatjuk. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja során az üzemi vízmennyiséget a vízmennyiséglevegő-, ill. oxigénmennyiség függvény egy olyan tartományán belül kiválasztott értéken tartjuk, amely tartományban az egyes fúvókához konstans oxigénbevitel, valamint az összes mechanikai hajlóteljesítményfelvétel konstans értéke mellett felvett görbék érintési pontjai mértani helyének első differenciálhányadosa meghalad egy előre meghatározott minimális értéket és különösen nagy értéket is felvesz. Ezen eljárás végrehajtásához alkalmas fúvókákként elsősorban palástfúvókák jöhetnek szóba, amelyeknél a levegő központi csövön, a víz pedig egy, a fúvóka kilépő végénél az említett központi csövet koncentrikusan körülvevő csövön keresztül van bevezetve. A találmány a mellékelt rajzok alapján ismerhető meg részletesebben, ahol az 1. ábra az olyan keverősugaras fúvókák alkalmazása melletti viszonyokat mutatja be, amelyeknél a légsugarat legalább részben vízsugár veszi körül, míg a 2. ábra a hagyományos keverőfúvóka-elrendezéseknél mutatkozó viszonyokat mutatja be. Az 1. ábrán az abszcisszán van egy-egy fúvóka vízmennyisége és az ordinátán egy-egy fúvóka levegőmennyisége. Az 1 görbék az egy-egy fúvókán keresztül befújható levegő-, ill. vízmennyiséget jelölik mindig konstans összes mechanikai hajtóteljesítményfelvétel mellett. A 2 görbék a fúvó ka levegőmennyiségének egyegy fúvóka vízmennyiségétől való függését mutatják konstans oxigénbevitel mellett. Az említett görbékből látható, hogy azonos összes mechanikai hajtóteljesítményfel vétel mellett mindig a befújt levsgőmennyiségnél nagyobb vízmennyiséget vagy a vízmennyiségnél nagyobb levegőmennyiséget lehet befújni. A 2 görbék azt illusztrálják, hogy konstans oxigén bevitelnél egy meghatározott tartományban mindig vagy több levegőt, vagy több vizet lehet bevinni. Ezen görbesorok érintési pontjai azok a helyek, ahol a minimális összes mechanikai hajtóteljesítmény mellett az oxigénbevitel a legnagyobb. Ezen érintési pontok mértani helye a 3 görbe. A vonalkázott 5 tartomány a 3 görbe legnagyobb emelkedésének tartománya, amelyben a 3 görbe első differenciálhányadosa egy előre meghatározott minimális értéket meghalad, és különösen közel van a legnagyobb értékhez. Mivel az 1. ábrán az abszcisszán az egyes fúvókákhoz tartozó' vízmennyiség van felvéve, így az 5 tartományban elhelyezkedő 7 abszcisszáé'ték a legkedvezőbb üzemi vízmennyiséget jelöli. Az 1. ábrán bemutatott diagramon az ily módon megállapított optimális üzemi vízmennyiségtől közvetlenül látható, hogy egy-egy fúvóka levegőmennyiségének változtatása az oxigénbevitel széles szabályozási tartományt ad anélkül, hogy elhagynánk a legkedvezőbb oxigénhozam és ezzel a legnagyobb hatásfok tartományát. A 2. ábrán egy hagyományos fúvóka. elrendezésnél felvett diagram látható, tehát olyannál, ahol a levegősugarat egyáltalán nem veszi körül a folyadéksugár. Ilyen elrendezésnél is felvehetőek az 1 és 2 görbék, meghatározhat'lak ezek érintési pontjai is. Ezen pontok mértani helyét adó 3 görbe meredekségéből közvetlenül látható, hogy a hagyományos fúvóka elrendezésnél nem lehet olyan tartományt találni, amelyben egy-egy fúvóka levegőmennyiségének változtatása az oxigénbevitel változását eredményezi legmesszebbmenőkig állandó oxigénhozam és hatásfok mellett. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
