专利名称：用于从流动的液体或气体中分离固体的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从流动的液体或气体中分离固体的装置和方法。更具体地说，本发明特别用于从排污水中过滤悬浮和夹带的固体，当然不排除其它方面的用途。本发明的一个特殊应用涉及暴(雨)水排污技术。
有许多地方需要使用这种技术从流动的液体分离固体，这些应用包括如下方面。
1、从暴水中分离固体世界上许多地方，暴水被导入下水道和海中。暴水是固体污染物的主要携带物，在这些固体污染物中有如塑料、罐、树肢和动物皮等，它们都被排到下水道和海中。
目前，人们已试图限制一些这种物质排到下水道和海中，已经使用的一种方法是在排污口的出口处装上格栅。一般地，这种方法不太令人满意，因为即使在固体物质由于水压作用被格栅拦住时格栅的大小也必须允许使水能通过。因而，格栅的开口必须很大。另一个问题是即使大的格栅也会堵塞，并且必须在格栅周围或上面提供一个流道来防止排污系统中形成水的逆流。另一个建议是使用如旋流器和动态分离器之类的系统来消除废污。尽管这些在有些场合是很有效的，但是，它们通常太昂贵，以致无法用于整个暴水排污系统中。
2、从排水系统中分离液体许多排水系统工厂的主要困难是纯液体处理量。在“混合”系统中，也就是在即有污水又有暴水的系统中，这种问题更加显著。在多数情况下，如果可以减少液体的流量，排水系统站可以处理更多的污水。这可能会发生，如，在污水进入干线污水管之前，液体被从污水中排掉。到目前为止，这种方法仍被认为是不可行的。
另外，世界上还有许多地区还用相同的系统来接受暴水和污水。这在下大雨的地方可能带来困难，它会使系统过载，另外，也不希望通过的未处理的污水溢流。
3、从工业废物中排除污染物许多工厂必须以额外的支付为代价而用禁止的速率排放污染液体到污水管中。最希望的是，在污水送到污水管之前除掉一部分污染物，如果较早排出污染物质比较晚清洗污染物的花费少，那么既能提高工厂的经济效益，又能带来好的社会效益。
这里仅列举了一些对用于从流动的液体中分离固体的装置和方法的部分应用。还有许多所希望的其它的类似应用。
在我们的第PCT/AU/94/00061号国际专利申请中，我们披露并申请了用于从流动液体中分离固体的装置和方法。我们相信在该申请中披露的装置和方法在需要从流动液体中分离固体的应用场合可以带来非常好的效果。现在我们对上述申请所披露的发明进行了改进和/或加工，我们相信它会比我们以前的申请带来更好的效果。
本发明总体上说提供一种用于从流动的液体或气体中分离固体或颗粒状物质的装置，该装置包括一个分离隔板，它位于液体或气体的流动路径内，该分离隔板包括多个开口，其中，这些开口具有预定的大小，从而，只有小于开口大小的固体或颗粒状物质才能通过这些开口，另外，其中分离隔板上开口的结构和排列使得在使用该装置时，大于预定大小的固体或颗粒状物质基本上被防止粘在分离隔板上或阻塞分离隔板。
最好，分离隔板上开口的排列使得装置在应用中，开口设置成与液体或气体的流动方向成一定的角度。
最好，开口的结构使每个开口包括一个一般与液体和气体的流动方向相反的偏转构件，用于帮助使液流中夹带的固体或颗粒状物质偏离开口。
在本发明的优选形式中，分离隔板呈弯曲形。
尤其优选的是，该装置包括一个大致上圆筒形的分离隔板。最好分离隔板是一个端部开口的大致圆筒形的结构。在本发明的该优选形式中，分离隔板还最好构成一个较大分离室的一部分，装置在使用过程中，液流或气流通过入口装置引入该较大分离室内，从而在分离隔板内建立液体或气体的环流。这种环流使液体或气体中夹带的具有预定大小的固体或颗粒状物质被拦在分离隔板的区域内，并在这里进行圆周运动。这种流动的液体或气体在分离隔板内的圆周运动也会使固体或颗粒状物质不粘在分离隔板上，但会被夹带在液体或气体的圆周运动中。这样，气体或液体在分离隔板内建立起的环流运动能够使分离隔板对流动的液体或气体中夹带的固体或颗粒状物质起到一种大致上自清洗过滤的作用。液体或气体能自由通过分离隔板上的开口这一事实意味着分离隔板能从流动的液体或气体中过滤出具有预定大小的固体或颗粒状物质，从而使液体或气体排放到一个出口装置，至少基本上过滤掉固体或颗粒状物质。
最好，该装置的结构使它在应用过程中，分离隔板区域外侧的液体或气体的流动方向和分离隔板区域内侧的液体或气体的流动方向相反。这种结构能帮助保持装置在使用过程中分离隔板的自清洗功能。
最好，本装置中还包括方便将固体或颗粒状物质收集在一个接受器中的构件，固体或颗粒状物质可以从接受器中除掉。在本发明的一些实施例中，重力会结合圆筒形分离隔板内的气体或液体的圆周运动，从而帮助固体或颗粒状物质的沉淀而根据固体或颗粒状物质的比重进入一般位于分离隔板下面和/或上面的接受器内。当固体或颗粒状物质的比重小于液体或气体的比重时，它们会趋于浮在液体或气体的表面，此时，它们可以用一般位于分离隔板上面的接受器来收集。当固体或颗粒状物质的比重大于液体或气体的比重，它们将会在重力作用下趋于下沉，此时，它们可以用一般位于分离隔板下面的接受器来收集。
本装置还可以包括帮助固体或颗粒状物质依靠重力作用在接受器中进行沉淀的机械构件。这种构件可以有多种形式，但是可以包括为接受器提供一个朝下的折流板或法兰，来帮助可沉积的固体或颗粒状物质沉淀。
本发明还提供一种从流动的液体或气体中分离固体的方法，该方法包括以下步骤将一分离装置放置于液体或气体的流动路径上；为该分离装置配上一分离隔板，该分离隔板上有多个开口，其中，这些开口具有预定的大小，从而，只有小于开口大小的固体或颗粒状物质才能通过这些开口，另外，其中开口在分离隔板上的结构和布置使得该装置在使用过程中，大于该预定大小的固体或颗粒状物质基本上被防止粘在分离隔板上或阻塞分离隔板。
最好，在这种方法中，开口的排列使得装置在应用中，开口设置成与液体或气体的流动方向成一定的角度。
最好，在这种方法中，每个开口包括一个一般和液体或气体流动方向相反的偏转构件，用来帮助从液流中夹带的固体或颗粒状物质偏离开口。
最好，在上面介绍的方法中，分离隔板成弯曲形状。
最好，在上面介绍的方法中，分离隔板是一个大致圆筒形结构，并且分离隔板包括引导液流或气体流进和流出分离装置的入口和出口构件。最好分离隔板是一个端部开口的大致圆筒形结构。
最好，在上述方法中，这种结构使得液体或气体通过入口构件引入分离装置，能够进入一个包括一个大致为圆筒形分离隔板的分离室中，从而在分离隔板的区域内建立起液体或气体的环流运动，使具有预定大小的固体或颗粒状物质拦在分离隔板内，同时允许液体或气体自由通过，并且使得分离隔板通过其内部的液体或气体的环流运动不断地受到清洗。
最好，在这种方法中，装置的结构使它在应用过程中，分离隔板区域外侧液体或气体的流向和分离隔板内侧液体或气体的流向相反，所以，能帮助保持装置在使用过程中分离隔板的自我清洗功能。
最好，本方法还包括这样的步骤，即提供方便收集从流动的流体或气体中利用本方法分离出的固体或颗粒状物质的构件。这种构件依靠重力作用来帮助收集固体或颗粒状物质。
最好，本方法还包括提供从分离装置中除掉从流动的液体或气体中分离出来的固体或颗粒状物质的构件。
为了更好地理解本发明，下面我们仅用实例的方式，参考附图，介绍本发明的优选实施例。这些附图包括
图1是根据本发明制造的一种分离器的一个例子的平面图；图2是图1所示的分离器的垂直截面沿A-A剖线(沿图1中箭头B的方向)的视图；图3是本发明中所用分离隔板的一部分的放大水平截面图；图4是根据本发明制造的一个分离器实例的纵剖侧视图。
现在参考附图，图1是能用于从流动液体中，如水(特别是雨水)，分离固体的装置的平面图。图示的装置，一般用标号25表示，包括一个分离隔板1，正如图中所描述的，当从水平剖面上看，它通常是圆形。当从三维视图中看(正如图2中更具体地描述的)时，可以看出分离隔板1有大致为圆筒形的开口端部。
如图1和图2所示，分离隔板1位于分离室2中。液体通过入口构件3按图1箭头27的方向进入分离装置。如图1所示，入口通道3向左弯曲到分离器25的主体37上，在这里，水和所携带的固体或颗粒状物质经过开口8进入分离隔板1的内部19。分离隔板通常为圆筒形结构，当水离开开口8进入分离隔板1的内部(或区域)19时，从而在分离隔板1的区域19内按图1中箭头29的方向内建立起环流。
现在参考图3，可以看出，所示例的分离隔板1包括多个实线偏斜段10形式的偏转构件，它在分离隔板1内液流方向(如图3中箭头31所示)上提供一个封闭表面。在分离隔板1内的每个偏斜段10后面有一开口9。正如图中所示，每个开口9设置成与分离隔板1中的液体流动方向成一定的角度。另外，所有开口9均具有预定的大小，它只允许小于开口大小的颗粒状物质通过。液体当然能自由地通过这些开口。分离装置25在使用时，这种结构的作用是只有液体和尺寸小于开口9的固体和颗粒状物才能通过分离隔板。所以，较大的固体或颗粒状物质就被拦住在分离隔板的区域19内。另外，液体在分离隔板的区域19内的环流使被拦住的固体或颗粒不断地偏离分离隔板的内壁33。这种结构的真正效果是分离隔板基本上是自清洗的。
因此，被拦住在分离隔板的区域19内的固体在环流的作用下不停地运动，直到它们在重力的作用下下沉，或者如果它们可漂浮的话，保持在表面上。同时，没有被拦住的固体和液体能够穿过分离隔板，进入分离室2的上部5，进而进入出口构件6(正如图1所示，可以采用槽、管或其它合适的出口结构)。
如图3所示，在分离隔板的限定区域外部的液流或气流的方向最好和分离隔板限定区域内部的液流或气流方向相反。在分离隔板相对两侧的这种逆流运动建立一个动平衡，它使在分离隔板的区域19中建立起的环流运动的自我清洗功能更容易实现。
如图2和图4所示，分离装置25还可以包括一个接受器4，用于容纳(和清除，如果需要的话)可沉淀的固体，例如可以为一个收集贮槽。贮槽4的大小或结构可以降低液体环流在装置25下部的速度，并有助于固体沉淀。贮槽4上也可以设置各种有利于去除沉淀的固体或颗粒状物质的合适构件。这种构件可以包括如通过“教化”(education)定期清洗、或悬在贮槽内的吊桶或吊筐。浮在经过分离装置25处理的水的上面的漂浮物质可以通过各种便利的装置来排除。
如图4中具体描述的，分离装置还包括帮助固体沉淀物进入贮槽4的构件。图4中所示的该装置采用朝下的环状法兰或折流板形式，它们帮助引导固体向下移动进入贮槽4中。法兰或折流板17还能基本上防止分离室上部区域内液体或气体的环流运动传递到贮槽4中。
现在参考图2，如图中所示，圆筒形分离隔板1在通常的入口流位置上面适配上一个由同种材料(或另一种材料，一般是抗锈材料)制成的延续段7。当分离装置受到水位压力(例如在发洪水时)作用时，例如，当装置用于消除市区暴雨中的杂物时，这种延续段7可以保证保持悬浮的固体。
在分离过程最后需要特别纯的液体或气体的地方，本发明的分离装置的出口可以加到第二个这种装置的入口，所以液体或气体可以由按顺序串接的两个或多个这种装置进行过滤。在这种串接结构中，第二个以及后续分离器的分离隔板的开口大小可以依次(和逐渐)减小，所以，后面的分离器能除去更细的颗粒。因而，通过这种结构，可以得到非常高或者实际上各种所需要的过滤或提纯程度。
尽管上面对优选实施例的描述大多是关于用于分离液体中夹带的固体的装置，但是应当理解，本发明同样也适用于气体中夹带的固体的分离。一般地，为了使根据本发明制造的气体/固体分离器更有效地工作，有必要将分离器做成密封结构，从而防止所不希望的逸散气体经受过滤。(这种特征在一些根据本发明制成的液体/固体分离器中也可以采用)。通过这种方式，废气和各种制造厂的气体排出物中夹带的固体可以通过用本发明的装置和方法，用与处理整体轴承液体非常相似的方法，来进行过滤。
本领域的技术人员容易理解，本发明的装置和方法可以用到许多不同场合中，并且它还包括多种修改和变化。也应当理解，本发明的精神和范畴并不局限于这里所介绍的具体实施例，它还延及后附权利要求书所确定的每一个新的特征及其组合。
权利要求
1.一种用于从流动的液体或气体中分离固体或颗粒状物质的装置，它包括一个分离隔板，它位于液体或气体的流动路径内，该分离隔板包括多个开口，其中，这些开口具有预定的大小，只有小于该开口大小的固体或颗粒状物质才能通过这些开口，并且，其中分离隔板上开口的结构和排布使得在使用该装置时，大于上述预定大小的固体或颗粒状物质基本上被防止粘在分离隔板上或阻塞分离隔板。
2.如权利要求1所述装置，其中，分离隔板呈弯曲结构。
3.如权利要求1或2所述装置，其中，分离隔板采取一大致上为圆筒形的结构。
4.如上面任一项权利要求所述装置，其中，分离隔板是一个端部开口的大致上圆筒形的结构。
5.如上面任一项权利要求所述装置，其中，分离隔板上开口的排布使得装置在使用时，开口设置成与液体或气体的流动方向成一定的角度。
6.如上面任一项权利要求所述装置，其中，开口的结构使得每个开口中包括一个大致上与液体或气体流向相反的偏转构件，用以帮助使液流中夹带的固体或颗粒状物质偏离开口。
7.如上面任一项权利要求所述装置，其中，分离隔板位于分离室内或形成分离室的一部分，在使用该装置时，液流或气流通过一入口构件引入分离室，从而在分离隔板的限定区域内建立起液体或气体的环流{译注此处原文明显误打字了一行，在此译文中没有将该错误体现出来，这一缺陷在根据条约34条的修改中被克服}，而且，这种特征的结构能够使液体或气体中夹带的预定大小的固体或颗粒状物质被拦在分离隔板的限定区域内。
8.如权利要求7所述的装置，其中，该装置的特征设置成使得装置在使用时，分离隔板基本上是自清洗的。
9.如权利要求8所述的装置，其中，该装置的结构使得它在使用中，分离隔板限定区域外侧的气体或液体的流动方向和分离隔板限定区域内侧的气体或液体的流动方向相反，以便在使用过程中帮助保持分离隔板的自清洗功能。
10.如上面任一项权利要求所述的装置，其中，该装置还包括帮助收集被拦在分离隔板内的固体或颗粒状物质的构件。
11.如权利要求10所述装置，其中，帮助收集固体或颗粒状物质的装置是偏置构件，它利用重力来实现可沉淀固体或颗粒状物质的沉淀处理。
12.如权利要求11所述的装置，其中，偏置构件采用的形式为为该装置设置至少一个向下的折流板或法兰，来帮助可沉淀的固体或颗粒状物质进行沉积。
13.如上面任一项权利要求所述的装置，其中，该装置还包括一个收集固体或颗粒状物质的接受器。
14.如权利要求13所述的装置，其中，该装置还包括从接受器中除去固体或颗粒状物质的构件。
15.如权利要求14所述的装置，其中，在使用该装置时，从接受器中除掉固体或颗粒状物质的构件为接受器提供一个可移动的容器，固体或颗粒状物质可容纳在这个容器中。
16.一种用于从流动的液体或气体中分离固体或颗粒状物质的方法，它包括以下各步将分离装置置于液体或气体流动路径上；为分离装置配上一个分离隔板，该分离隔板上有多个开口，其中，这些开口具有预定的大小，使只有小于该开口大小的固体或颗粒状质才能通过这些开口，并且，其中开口在分离隔板上的结构和布置使得该装置在使用过程中，大于上述预定大小的固体或颗粒状物质基本上被防止粘在分离隔板上或阻塞分离隔板。
17.如权利要求16所述的方法，其中，分离隔板呈弯曲结构。
18.如权利要求16或17所述的方法，其中，分离隔板采用大致上圆筒形的结构。
19.如权利要求16到18中的任一项所述的方法，其中，分离隔板是端部开口的大致圆筒形结构。
20.如权利要求16到19中的任一项所述的方法，其中，开口在分离隔板上的布置使得该装置在使用过程中，开口与液体或气体的流动方向成一定角度。
21.如权利要求16到20中的任一项所述的方法，其中，开口的结构使得每个开口包括一个大致上与液体或气体流动方向相反的偏转构件，来帮助流体中夹带的固体或颗粒状物质偏离开口方向。
22.如权利要求16到21中的任一项所述的方法，其中，分离隔板位于分离室内或形成分离室的一部分，该装置在使用过程中，液流或气流通过入口构件引入分离隔板内，从而在分离隔板的限定区域内建立起液体或气体的环流，所以这种特征的结构可以使液体或气体中夹带的预定大小的固体或颗粒状物质被拦在分离隔板的限定区域内。
23.如权利要求22所述的方法，其中，该装置的这种结构特征使它在使用过程中，分离隔板是自清洗的。
24.如权利要求23所述的方法，其中，该装置的结构使得它在使用过程中，分离隔板限定区域外的液体或气体的流向和分离隔板限定区域内的液体或气体流向相反，从而，在装置使用过程中，帮助保持分离隔板的自清洗功能。
25.如权利要求16到24中的任一项所述的方法，其中，该装置还包括帮助收集被拦在分离隔板内的固体或颗粒状物质的构件。
26.如权利要求25所述的方法，其中，帮助收集固体或颗粒状物质的构件是偏置构件，它利用重力来实现固体或颗粒状物质的沉淀。
27.如权利要求26所述的方法，其中，偏置构件中至少有一个向下的折流板或法兰，来帮助可沉淀的固体或颗粒状物质进行沉淀。
28.如权利要求16到27中的任一项所述的方法，其中，该装置还包括一个用于收集固体或颗粒状物质的接受器。
29.如权利要求28所述的方法，其中，该装置还包括从接受器中除掉固体或颗粒状物质的构件。
30.如权利要求29所述的方法，其中，在使用该装置时，从接受器中除掉固体或颗粒状物质的构件为接受器提供一个可移动的容器，固体或颗粒状物质可容纳在这个容器中。
31.一种用于从流动的液体或气体中分离固体或颗粒状物质的装置，基本上如前面所描述的，并参考附图。
32.一种用于从流动的液体或气体中分离固体或颗粒状物质的方法，基本上如前面所描述的，并参考附图。
全文摘要
本发明总体上提供一种用于从流动的液体或气体中分离固体或颗粒状物质的装置，该装置包括一个分离隔板，它位于液体或气体的流动路径内，该分离隔板包括多个开口，其中，这些开口具有预定的大小，只有小于开口大小的固体或颗粒状物质才能通过这些开口，另外，分离隔板上开口的结构和排列使得在使用该装置时，大于该预定大小的固体或颗粒状物质基本上被防止粘在分离隔板上或阻塞分离隔板。本发明还提供一种用于从流动的液体或气体中分离固体或颗粒状物质的方法，该方法包括以下步骤将分离装置置于液体或气体流动路径上；为分离装置配上一个分离隔板，该分离隔板上有多个开口，其中，这些开口具有预定的大小，使只有小于开口大小的固体或颗粒状物质才能通过这些开口，另外，开口在分离隔板上的结构和布置使得该装置在使用过程中，大于预先确定大小的固体或颗粒状物质基本上被防止粘在分离隔板上或阻塞分离隔板。
文档编号E03F5/14GK1155251SQ95194509
公开日1997年7月23日 申请日期1995年6月16日 优先权日1994年6月17日
发明者保罗·布兰奇, 斯蒂芬·克朗普顿 申请人:保罗·布兰奇, 斯蒂芬·克朗普顿