气动倾析器的制作方法

专利名称：气动倾析器的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及浮动式倾析器，它用于清除邻近液面顶部的浮在表面的液体层，更详细地说，本发明涉及通过使用空气选择性地完成倾析作业的浮动式倾析器。
背景技术：
倾析器是众所周知的，特别在水处理行业及废水处理行业。例如，在废水处理时，时常用倾析器去除在序列间隙式反应器的处理过程中沉积固体上方的澄清液。一般来说，有固定式和浮动式二种倾析器。浮动式倾析器的例子在美国专利4,695,376，和5,104,528中作了说明和介绍。某些这样的倾析器需要机械的，机电的或气动的执行机构来起动及/或停止倾析操作。其它浮动式倾析器，如在美国专利5,358,644中所述的那种，除了别的要求外尚需对倾析器管路组件进行灌注或装满，以便开始倾析作业。已知的固定式倾析器的典型例在美国专利4,883,602中有说明和介绍。

发明内容
本发明提供新型有效的浮动式倾析组件与装置，它能应用于各种场合，同时保留已知倾析器的优点。
因此，本发明的目的是提供一种浮动式倾析器，它由空气(或其它气体)起动而不需要机械执行机构或灌注倾析管路。
本发明的另一目的是要提供一种气动倾析器，它几乎不需要在倾析池内修理或维护。
本发明还有另一目的是要提供一种气动的浮动式倾析器，其轮廓高度相对较低及/或能用于有盖和无盖的环境，包括易燃和/或易爆场合。
本发明另一目的是要提供一种气控倾析器，它能有效地清除浮动表面的一层液体并防止泡沫或其它表面碎屑流入到倾析作业中。
本发明还有另一目的是要提供一种浮动式倾析器，它能选择性地利用来自广泛的各种可用气源的相对低压的空气(或其它气体)进行倾析操作。
因此，本发明提供的浮动式倾析器可选择地在倾析池中完成倾析作业并通过倾折管路组件排出浮在表面的一层流体，本发明倾析器具有上面部分，它包括至少一个浮筒，导杆和档块；下面部分，它包括形成浮室的倾析盘，该倾析盘能有效地组合到所述上面部分；排放孔，形成在倾析盘上且与倾析管路组件连通；及空气管路，与浮室连通，可通过控制抽出浮室内的空气或向浮室输入空气选择性地起动或中止倾析作业。本发明还可包括空气管路上的弯管液封(trap)，以防止进水；形成在浮筒下侧的凹进部分，其尺寸做成能使倾析盘向外的顶面，在不作倾析操作时伸进浮筒的凹进部分；至少一个倾析盘上的配重；及主供空气(或其它气体)管路，它与低压气源连连。
此外根据本发明，提供的浮动式倾析组件可选择性地在倾析盘中进行倾析操作，该倾析组件具有至少一个具有底面的浮筒；具有向外顶面的倾析盘，它能与浮筒衣面连接且有效地组合，以致能与浮筒底面分开一段距离；形成在倾析盘底面上的浮室；倾析管路组件；与浮室连通的空气管路；形成在倾析盘上且与倾析管路组件连通的排放孔；及与空气管路连通的主供气组件。
而且，本发明提供的浮动式倾析装置可在倾析池内进行倾析操作，该装置具有上面部分，包括一浮筒；下面部分，包括形成浮室的倾析盘和一排放孔；倾析管路组件，与排放孔连通；及一供气设备，能选择性地抽空浮室中的空气或向浮室输入空气，以控制倾析作业的起动与中止。本发明装置还提供可将上面部分与下面部分有效连接的组件。
术语定义以下术语可用于本专利的各项权利要求及/或说明书中且试图具有与法律规定一致的最广泛的意义倾析池保存液体的贮槽，可用于进行倾析作业，该贮槽包括无盖或有盖的池子，贮罐，槽或氧化塘。
倾析作业在倾析池中有选择地从液面顶部附近清除上层清液或其他被分离的液体并将其作为流出液转移到其它场所。
浮筒在倾析作业的各个阶段使倾析池内的倾析组件保持正向浮力的程度。浮筒可以做成具有各种形状的环形件，其材料可以是金属、不锈钢、玻璃纤维，塑料等。
倾析管路组件在倾析作业时接纳上层清液或倾析过的液体并将从倾析池流出的倾析过的液体排除的导管、接头、阀及其它部件。倾析管路通常用软管及或任何适用材料的管接头构成，因此，本发明管路可作为倾析组件的零件移动以适应倾析池内液位的变化。
倾析组件倾析池内用于进行倾析操作的部件，它与倾析管路组件连通。
在说明书或权利要求书中有选择性的意义则指最广泛意义。权利要求书中使用的字采用正规的，符合惯用语法的专业英语。
附图简要说明本发明的上述目的，特征和优点，以及其它特征和优点(有时使用单数，但并不排斥复数的使用)通过参照说明书及附图就会明白，其中相同标号用于几个视图中同一元件，附图中

图1是本发明倾析装置的仰视立体图；图2是本发明倾析装置上面部份的仰视透视图；图3是本发明倾析盘及其它部件的俯视透视图；图4是本发明倾析装置与图1类似的仰视透视图；图5是本发明倾析装置在闭合或中止状态下的剖面图；图6是图5的倾析装置在倾析操作起始位置下的剖面图；图7是图5的倾析装置在完整倾析操作位置下的剖面图；
图8是图5的倾析装置在倾析操作停止位量下的剖面图；及图9是图5的倾析装置的俯视图。
优选实施例的详细说明以下所述是目前据认为是本发明优选实施例或所申请的本发明最有代表性实例的说明。预期在目前和将来可对这些优选实施例予以替换和更改。在功能、目的、结构、用途或结果上只作非实质性改变的任何替换的修改都被本专利权利要求书所包括。
本发明的倾析装置10可在倾析池12，如具有侧壁14的贮罐中使用(见图5-8)。倾析池12的水位16在整个倾析作业中是改变的。倾析装置10一般包括上面部分20和下面部分30。倾析装置10在倾析池12内的固定可用技术人员熟知的固定工具。例如池12中可提供固定柱15。固定柱15可与固定导杆17作滑动连接，导杆17固定在上面部分20上(见图5-9)。
参看图2可见，上面部分20包括浮筒21。浮筒21可呈环状体，它具有环形顶面22，外侧面23，内侧面24和环形底面25。在一优选实施例中，环形底面25上有凹进部分26，其形状与倾析盘32的外顶面34的形状对应，如下所述。浮筒21的底面25上也有带档块28的导杆27。导杆27和档块28用来与上面部分20作滑动连接且使下面部分30与上面部分20对齐。此外，导杆27和档块28限制浮筒21与倾析盘32之间的距离或间隙29(图7和8)，如以下所述。上面部分20视需要，可配置能拆装的盖或顶盖19，其可放置在浮筒21的顶面22上，如图5-9所示。
倾析装置10的下面部分30的主要部件可参看图1、3、4而看得最清楚。下面部分30包括倾析盘32，它与倾析管路组件50连通，见图5-9。在一优选实施例中，倾析盘32包括朝外的顶面34和朝外的侧面35。倾析盘32还包括朝里的顶面36和朝里的侧面37。这些表面组装成位于倾析盘32下面的浮室33，通过向浮室33加入空气(或其它气体)或从浮室33抽出空气(或其它气体)能选择性地控制倾析作业，如以下所述。倾析盘32从上或从下看时具有圆形区域。但任何形状/区域，如方形或矩形，都可采用，只要在倾析盘32产生的浮室33内保持足够浮力，如以下所述。倾析盘32的朝外顶面34上有凸缘38(图3)，当不进行倾析作业时它可与浮筒21的凹进部分26接合，下面会谈到。凸缘38还起溢流堰的作用且其形状尺寸有助于控制朝外顶面34上方的流量。
倾析盘32上朝外顶面34与朝里顶面36之间有排放孔40(图3)，传送流入倾析管路组件50的倾析液流量。排放孔40与排放管道41作密封连接，上有法兰42的管道41本身又与倾析管路组件50作柔性连接。朝外顶面34上可有档圈、溢流堰或其它流量控制机构31，它们与排放孔40配合以防倾析作业时产生旋涡等。在浮室33上有一系列的加强肋39，以利于增强和支撑倾析盘32，排放管41和其它部件。另外，如下所述，浮室33根据应用场合可分隔成许多独立的腔室。
虽然可采用各种其它形式，倾析盘32还设有立柱43和配重44，立柱43与相关的配重44的尺寸做成能抵消下面部分30的浮力，如以下所述。立柱43在贮罐12中的水位16在最低位量时还可起倾析装置10的立柱的作用。另一方面，如本领域技术人员所了解，立柱43在排水过程(未示)中可与排水立柱组件13的搁板11相互作用(图5-8)。倾析盘32上还有套环45，它与导杆27作滑动连接且与上面部分20的档块28结合。
倾析盘32上还有空气管路46。该空气管路46的一端是入口47，与浮室33连通，另一端是有连接法兰的导管48，提供连接空气管路46和主供气管路49的工具(见图4)。主供气管路49可平行布置或附接倾析管路组件50。主供气管路49连接泵、阀门及压气机(未示)，以便空气可选择性地通过入口47供向浮室33或从浮室33抽出。在一优选实施例中，供气管路46延伸在倾析盘32的朝外顶面38的上方，并穿过浮筒21的环形孔(图1及3)。弯管液封或弯头确保空气管路46在倾析操作的所有阶段都保持在水位16上方，因此它不会注水。
在描述了本发明倾析装置10的二个实施例的主要部件后，便可参看图5-8，了解它在典型的倾析作业中的操作。
图5所示本发明处于非工作状态，这时不发生倾析操作。当处于此状态，浮室33基本上充满空气，以置换原本会在浮室33中的水，并向倾析盘32提供浮力。于是浮室的水位18大体如图5所示。从空的倾析管路组件50是向下面部分30提供附加浮力。此累加的浮力是有效地克服其下面部分30的流量，包括立柱43和配重44的重量。在该阶段，下面部分30的浮力也是以克服上面部分20的部分或全部重量。因此，倾析盘32的朝外顶面34伸进环形底面25上的凹进部分26且位于水位16的上方。此外根据用途不同，在闭合或非倾析阶段浮筒21的环形底面25也可略高于水位16(未示)。因此禁止流量穿过排放孔40。此外，由于朝外顶面34上的凸缘38高于水位16，因此不需要在倾析盘32的朝外顶面34与浮筒21的环形底面25及/或凹进部分26之间有不漏水的密封件。
图6示出在倾析操作开始时的本发明。准确地说，当需要作倾析时，浮室33的空气通过空气管路46的入口47被抽出并通过主供气管路49及其相关的阀，连接件等(未示)从系统排出。因此，浮室的水位18因重力而上升并置换先前在浮室33内的空气。这一置换导致下面部分30浮力的损失且下面部分30的重力超过空的倾析管路组件50的浮力。当浮室33中的空气被水置换时，如图6所示，上面部分20开始下沉至水中，最终浮力的损失导致上面部分20与下面部分30的分离(如形成间隙29，如图7和图8所示)，而允许倾析盘32下沉到水位16以下。流过凹缘38进入排放孔40的水开始注满倾析管路组件50，进一步减少了下面部分30的浮力。
下面部分30由于失去浮力会继续下沉，但下面部分30的下沉因上面部分20的导柱27上的档块28而限制在一定值。当倾析盘32上的套环45接合档块28时，下面部分30开始拽上面部分20向下进入水中且浮筒21的下面部分低于水位16。此时当处于倾析作业的完整阶段时浮筒21的浮力足以克服下面部分30的重量。如图7所示。
为了停止倾析作业，将空气通过入口47进入浮室33。像开始倾析操作的逆过程，当要中止倾析作业时，进入的空气置换浮室33中的空气，降低了浮室的水位18并使下面部分30的浮力增加，如图8所示。这一增加的浮力充分克服了下面部分30的重量及目前整个倾析管路组件50的重量。因此，下面部分30开始上升，最终使倾析盘32的凸缘38和顶面34从水中浮出并与浮筒21接合，如图5所示，并停止倾析操作。
本领域技术人员明白，特别是根据本专利的内容，配重44或提供配重的其它方式，连同下面部分30的其它部件的重量，它们在水中浮室33中排出以开始进行倾析操作时必须足以克服空倾析管路组件50的浮力。此外，配重44最好设在低位并远离倾析装置10的垂直中心线以便向装置10提供稳定性。如前所述，当倾析池或贮罐12排水时立柱43还可起装置10的排水支柱13的作用，或与排水支柱13配合。
此外，本领域技术人员也明白，浮室33必须足够大，以便置换足够的水来补偿浮力的损失及整个倾析管路组件50的重量。这使下面部分30能恢复正向浮力来停止倾析过程并放空倾析管路组件50。在一简单的实施例中，倾析装置10在贮罐12中下降得足够低以致流出物的流率完全由倾析装置10与排出高度(discharge elevation)之间的端差(head differential)来决定。本领域技术人明白。在此场合，倾析管路组件50内部充满水，当倾析池水位16和驱动端(drivinghead)降低时倾析流率也降低。
在本发明另一实施例中，在需要的情况下，还可在倾析装置10流出物排出速率的范围内实现高度控制。为了控制排放流动率，必须提供对流过朝外顶面34的流量的控制能力。显然，直到倾析管路组件50充满液流为止，流过凸缘38及倾析盘32的朝外顶面34的流量是顶面34的表面周长及倾析盘32的浸没深度的函数。如果表面周边组件是在一个高度；即同一平面上(如所示)，则流量基本上随浸没深度的(2/3)次方变化。如果朝外顶面34有缺口(未示)，其周边表面积将随浸没深度变化，而提供改变流量的附加组件。此外，由于浸没水平是整个装置10浮力的函数，因此还可形成一个分割的浮室33(未示)，使倾析管路组件50不完全充满(未示)。在此实施例中，需要附加的空气管路46提供空气给各浮室或倾析盘32的中浮室，并将空气抽出。
当倾析操作的持续时间必须固定而不管倾析流出液容积是多少时，特别适用提高对排放量控制的实施例。在此情况下，起初采用“满流量”设定值，随后是低流量周期以便将倾析操作周期扩大要求的时间。水池12内的水平传感器(未示)使自动控制可按要求在二个设定值之间切换。
此外，正如所知，一旦开始倾析操作，便会继续进行下去，直到空气进入浮室33，此典型情况下，空气由风扇(未示)提供，这种风扇通常用于序列间歇反应器操作的吹风或水/废水处理装置，当风扇停机或总电源断电时，本系统可用压缩空气备用罐或其它备用设备(未示)开动。通常可使用任何低压气源(如在作倾析操作时能供给压力足以置换浮宝33中的水，以便中止倾析操作的空气的低压气源)，并占控制主供气管路的手动超越控制阀一起使用，使任何情况下均可操作。
此外会明白，浮筒21必须提供的浮力，使作倾析操作时浮向21的侧面23一部分浸没在水线16以下，但同时不下沉。浮简21的局部浸没可防止在倾析操作时浮渣或其它浮在上面的碎屑不会污染倾析的流出物。
以上说明并不试图限制在定义本发明的权利要求中使用的语句的意义。更确切的说，预期未来在结构，功能或结果的改变虽有，但不会很大，且所有这些不大的改变都被权利要求书所包括，因此虽在本发明的优选实施例已出示并作了说明，但应明白这些改变和修改不脱离所申请的本发明。此外，虽然“所申请的发明”或“本发明”这二术语在此有时单用，但应明白，还有如所述与所要求保护的许多发明。
本发明的各特征陈述于权利要求书中。
权利要求
1.浮动式倾析装置，可在倾析池内选择性地进行倾析操作并经倾析管路组件排放上层液体排出物，该浮动式倾析装置包括上面部分，它包括至少一个浮筒，导体与档块；下面部分，它包括构成浮室的倾析盘，所述倾析盘与所述上面部分有效地连接；排放孔，形成在所述倾析盘上且与倾析管路组件连通；及空气管路，它与所述倾析盘的所述浮室连通，可通过控制所述浮室中空气的排出或进入来选择启动或停止倾析操作。
2.如权利要求1的发明，其特征在于，所述空气管路包括一弯管液封，以防水进入所述空气管路。
3.如权利要求1的发明，其特征在于，所述倾析盘包括朝外顶面，其上有排放孔的入口。
4.如权利要求3的发明，其特征在于，所述浮筒包括一凹进部分，其尺寸能使所述倾析盘的朝外顶面在不作倾析操作时伸进所述凹进部分。
5.如权利要求1的发明，其特征在于，所述倾析盘包括至少一个配重。
6.如权利要求5的发明，其特征在于，所述至少一个配重连接到所述倾析盘上的至少一根立杆上。
7.如权利要求4的发明，其特征在于，所述倾析盘的朝外项面包括一凸缘。
8.如权利要求1的发明，其特征在于所述空气管路与示供气管连通，所述主供气管路连接低压气流。
9.如权利要求1的发明，其特征在于，所述浮筒是一环状体。
10.如权利要求1的发明，其特征在于，所述倾析盘的所述有效连接包括至少一个套环，可与述下面部分上的导杆和挡块作滑动连接。
11.浮动式倾析装置，可有选择地在倾析池内作倾析操作，它包括至少一个具有底面的浮筒；倾析盘，其朝外的顶面能连接所述浮动的底面与所述浮筒有效连接，以便能与所述浮筒的所述底面分开；浮室，它形成在所述倾析盘的底面；倾析管路组件；空气管路，它与所述浮室连通；排放孔，它形成在所述倾析盘上的且与所述倾析管路组件连通；及主供气组件，它与所述空气管路连通。
12.如权利要求11的发明，其特征在于所述浮筒是环形的。
13.如权利要求11的发明，其特征在于配重与所述倾析盘连接。
14.如权利要求11的发明，其特征在于，所述浮筒包括至少一根导杆和至少一个挡块。
15.如权利要求14的说明，其特征在于，所述倾析盘包括套环，可与所述至少一个导杆和挡块作滑动连接。
16.如权利要求11的发明，其特征在于，所述浮筒包括一凹进部份。
17.如权利要求11的发明，其特征在于，所述倾析盘的顶面包括一凸缘。
18.一种浮动式倾析装置，可在倾析池内作倾析操作，该装置包括上面部分，它包括一浮筒；下面部分，它包括的倾析盘构成浮室且具有排放孔；倾析管路组件，与所述排放孔连通，及供气装置，用于选择性地使所述浮室内的空气排出或加入，以控制倾析操作的起动或中止。
19.如权利要求18的发明，包括可将所述上面部分与下面部分有效连接的工具；
20.如权利要求18的发明，其中所述的下面部分包括配重，
21.如权利要求3的发明，其特征在于，所述朝外的顶面有缺口；
22.如权利要求1的发明，其特征在于，所述浮室包括一个以上的腔室，每个腔室有空气管路。
23.如权利要求21的发明，其特征在于，所述浮室包括一个以上的腔室，每个腔室有空气管路。
24.如权利要求11的发明，其特征在于，一个以上的浮室形成在倾析盘底面上，且每个所述一个以上的浮室具有与所述一个以上浮室连通的空气管路。
25.如权利要求24的发明，其特征在于，朝外项面不在一个平面上。
26.如权利要求25的发明，其特征在于，所述朝外顶面有缺口。
全文摘要
本发明提供一种浮动式倾析装置，它通过使用空气来控制倾析操作。
文档编号B01D21/24GK101027108SQ200580030286
公开日2007年8月29日 申请日期2005年8月23日 优先权日2004年9月13日
发明者大卫·史密斯 申请人:水合增氧系统公司