用于液体气化的曝气元件的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明涉及曝气元件，其使用在用于液体的气化，尤其地用于水的曝气的曝气元件中。
[0002]例如，此装置使用在净化厂中。多个曝气元件布置在分配导管上，由此，分配导管一方面充当到曝气元件的空气或气体的供应，并且另一方面还充当曝气元件的固定物。多个分配导管又可以被组合以形成系统。
[0003]Messner的美国专利号5，015，421描述使用在刚性的、板状的曝气支撑元件上的柔性膜的扩散设备。由于为柔性膜充当衬底的刚性板的结构，当曝气气泡通过被提供在膜中的开口释放时，或当曝气气体的流动停止时，膜可能沿着支撑板在特定点折叠或者起皱，从而引起在这些点处的疲劳和磨损和曝气元件的寿命的减少。进一步，Messner要求
在DE 33 19 161A1中公开长形的曝气元件。此外，DE 36 00 234公开用于水的曝气的装置，根据其单个的曝气元件经由配合件与分配导管连接，该配合件在组装期间被压入伴随有弹性形变的分配导管中的孔中，从而形成刚性连接。然而，曝气元件是板状元件。该连接不适合长形的曝气元件，其可具有长达以及超过一米的曝气长度。当装置移动时或者如果在待曝气的液体中存在流动，长的曝气元件表现像杠杆臂，使得存在在连接位置处的力比具有板状形状的情况更大。
[0004]同一发明人的美国专利7，497，421 (US’ 421)描述用于液体气化的装置，其公开通过引用并入本文。US’421描述在其中压缩的气体被引入到管状的曝气元件中的设备，该曝气元件由具有纵向的圆形凹槽的刚性支撑管和布置在管周围的柔性膜构成。气体通过膜中的狭缝逸散。专门的配合件提供用于将曝气元件附接到分配导管。然而，由于被提供用于释放曝气气体和气泡到液体的周围体积中的有限的截面区域，管状的曝气元件在其曝气效率方面受到限制。
[0005]上述的现有技术都没有提供具有椭圆形截面和表面区域效率增加的长形的、扁平的曝气元件，其特别地设计以允许放置在支撑元件周围的柔性膜在操作期间扩展和折叠，而没有曝气元件部件的疲劳、磨损和寿命缩短。
[0006]此外，上述引用的现有技术都没有提供用于以便防止污泥或其他颗粒在使用期间进入曝气元件的内部的机构，这可损害或完全抑制功能。这是可能发生的，如果有在周围液体中的尖锐的物体或碎片的外部影响而存在膜的破坏。颗粒或污泥的回流被穿孔的膜的细小狭缝抑制，其充当在膜的收缩状态下的止回阀。
[0007]因此本发明的目的是提供更有效率的曝气元件，其具有更大的可用的截面区域，其提供更佳的寿命和弹性，且其能够被安装在各种构造的新的或现有的曝气系统中。
【发明内容】
[0008]本发明的目的通过扁平的、长形的曝气元件来实现的，该曝气元件具有支撑元件，其具有大体上椭圆形的截面、弹性体的且柔性的管状膜以及空气入口，管状膜在膜放置在曝气元件周围时具有仅仅提供在曝气元件的顶表面的空气狭缝，所述空气入口具有螺纹连接件以将曝气元件连接到充当气体或空气供应的分配导管。
[0009]曝气元件的支撑元件由刚性的坚硬的塑料材料制成，其具有波纹的、中空的轮廓且具有波纹的外表面，使得多个凹槽在支撑元件的内表面和外表面两者上的波纹表面的脊之间形成。
[0010]曝气元件被提供有用于将膜固定就位的夹具，并且另外的，支撑件包括机器珠以防止夹具滑动以及在轴向的、纵向的张力下保持膜，从而防止膜在使用期间从支撑构件滑落。
[0011]曝气元件可以在支撑元件的顶表面中的开口形式被提供有止回阀，其与柔性的弹性体的膜或翻板协作工作以执行出现污泥或其他材料的回流阀或止回阀功能，在该情况下，膜可被浮在污泥中的硬的物质或在系统的组装或操作员使系统工作期间偶然地破坏或剪切。然而，当在用于反硝化的间断周期和/或生物过程序列的操作批次周期的厌氧阶段期间空气被切断时，来自冷凝或回流的通过膜的液体被阻止进入空气供应系统。
[0012]曝气元件还被提供有安装或支撑支架，以用于当在净化箱或池/池塘中的曝气元件中使用时支撑或固定长形的曝气元件的(多个)端部就位，例如，通过将安装或支撑支架固定到箱或池的底板或其他表面。
[0013]根据本发明的特别有利的实施例，曝气元件在分配导管上的相对的位置中对应地成对地布置，由此在给定的截面平面中，分配导管在两个相对地布置的位置处被提供有孔，单个螺栓穿过该孔将两个曝气元件彼此连接。通过此方式，相对于分配导管的壁的螺栓的支撑被各自的另一个曝气元件影响。从而曝气元件彼此相互地支撑，并且装置可应对最少数量的部件。
[0014]本发明的另外的具体特征将随后详细地描述。
【附图说明】
[0015]结合附图从下文说明中本发明的此目的以及其他目的和优势将更清晰地呈现，在附图中:
图1示出本发明曝气元件的平面图；
图2是具有外部膜的剖面的曝气元件的平面图；
图3是在膨胀状态下的图1的曝气元件的纵向截面，柔性膜布置在其周围；
图3A是在收缩状态下的图1的曝气元件的纵向截面，柔性膜布置在其周围；
图4是曝气元件的俯视图，其示出将具有柔性带的夹具和止回阀保持就位；
图5是曝气元件的连接端的视图，柔性膜处于剖面图中以暴露图1的曝气元件的止回阀和波纹表面；
图6示出曝气元件的连接端的另一视图，止回阀带/翻板被切除以暴露止回阀开口； 图6A示出曝气元件的连接端的另一视图，止回阀带/翻板完全地被移除；
图7是曝气元件的连接端的另一视图，止回阀带/翻板和外部膜示出为被切除以暴露与螺纹空气端口连接件连接的空气供应孔；
图8和8A是珠和夹持件脊的详细视图，其形成在支撑元件上以防止夹具和膜的滑动； 图9是两个本发明的曝气元件的平面图，其连接在分配导管的相对两侧上；
图9A-9D是图9的两个曝气元件的截面图和俯视图，其示出它们相对于分配导管的连接和定位，和沿着常规的分配导管的多个此曝气元件对的布置；
图10-10B是平面图，其示出用于相对于分配导管或其他空气供应设备布置多个本发明的曝气元件的各种实施例；
图11是定位在安装组件中的本发明曝气元件的平面图；
图11A-11C分别是图11的安装组件的侧视图、俯视图和截面图；
图12是图11的安装组件的另一截面图；
图12A-12B是图11的安装组件并示出连接到其的螺纹软管联接件和柔性软管的平面图；
图13是安装支架组件的另一实施例的平面图；
图13A-13C示出图13的安装支架组件的另外的细节；
图14示出具有螺纹软管联接件的安装支架组件的另一平面图；以及图14A-14C示出图14的安装支架组件和软管联接件的另一视图。
【具体实施方式】
[0016]现详细参考附图，尤其图1和图2，本发明的长形的、扁平的扩散曝气元件1具有带有基本上椭圆形截面的基本上扁平的、刚性的支撑元件2。如在图2中可以看出，带有椭圆形截面的支撑元件2具有坚硬的、刚性的波纹中空轮廓11，以便支撑元件的相对的表面3、4 (顶表面和下表面，在图1和图2中分别地示出)提供具有在其间布置的凸起部分或脊20和通道或凹槽21的波纹表面。
[0017]套管5或柔性的膜布置在支撑元件2周围并通过夹具6围绕支撑元件2的至少一个端部固定，该夹具6由不锈钢或另一种材料制成，该夹具定位成抵靠支撑元件2以气密的方式将套管5保持就位。套管5包括以狭缝7形式的穿孔，其仅当套管5围绕支撑元件5就位时被定位在支撑元件2的顶表面3上。套管5优选地由诸如EPDM、硅酮、聚氨酯、热固性聚合物和热塑性弹性体的材料制成。
[0018]如下面将描述的，曝气元件1还包括螺纹空气端口连接件8，用于附接到具有协作配合件的空气供应，诸如空气分配导管。径向的肋9从连接件9向外延伸，以限定开口通道和用于支撑元件2的开口端的结构支撑。如在图7中所示，螺纹空气端口连接件8连接到支撑元件2中的空气供应孔10，通过该空气供应孔10供应到曝气元件1中的空气流入支撑元件2中。如在图3和图3A中所示，空气供应在波纹轮廓11和套管5之间流动，引起套管5膨胀；空气经由形成在在支撑元件2的顶表面或下表面上的套管5中的狭缝7从套管5释放到周围液体中。
[0019]图3A示出在收缩或折叠状态下的套管5，其中套管5落在波纹轮廓11上；这允许套管5的受控半径或折叠。另外，脊20和凹槽21防止套管5在卸压状态下形成折痕，因此延长单元的预期寿命。在操作期间，当曝气元件1被浸没时，支撑元件2的中心或内部充满水和/或污泥。曝气元件1的本发明结构在该浸没状态下提供曝气元件的减少的浮力。当套管5膨胀时，其扩展至圆柱形形式使得波纹轮廓(即脊20和凹槽21)可能不是明显的。惊奇地发现，无论套管5是处于其膨胀状态或非膨胀状态下，当套管5的内圆周等于支撑元件2的表面的外圆周时，本发明最佳地工作。
[0020]如在图4中示出，支撑元件2包括带轮廓的过渡或台阶以便套管5的内径圆周等于支撑元件2的波纹轮廓11的外径圆周。
[0021]图5示出具有被切除的外套管5以显示支撑元件2和其波纹轮廓11的曝气元件
1。在优选的实施例中，曝气元件1包括止回阀或回流阀组件15。止回阀组件15包括开口16和柔性的弹性体的带17，其围绕支撑元件2定位以在曝气元件操作期间覆盖开口 16。带17优选地包括切下部分以帮助分配气流进入支撑元件2的内部中。如果在膜套管5由漂浮在污泥中的碎片的外部影响被破坏或切断时或者在在曝气系统的安装或工作期间套管5外界地损坏时，污泥或其他碎片的回流将发生，则带或翻板17定位成覆盖开口 16以防止碎片进入曝气元件1的内部且损害其操作。如从图6和6A可以看出，为容纳带17和保持支撑元件2的均匀的外圆周，支撑件2的一部分材料从支撑元件2被移除来为带17形成凹进区域18。
[0022]图6和6A还示出止回阀或回流阀组件16的另外的细节。在图6中，带17被示出为部分地被切除以暴露开口 16，而图6A示出完全地被移除的带17。
[0023]图8示出夹具6的细节，该夹具由不锈钢或另一种材料制成，并定位成靠近曝气元件1的端部以将套管5保持就位。优选地，支撑元件2被设置有珠22，其与在夹具6上的凹进26协作以防止夹具6滑动并且在轴向和纵向张力下保持套管5，从而防止套管5从支撑元件2滑落。另外，支撑元件2可提供有夹持件或者凹槽23以改善夹具6的空气密封功能，其将套管5进一步压紧到支撑元件2上(图8A也看出)。
[0024]图9示出两个曝气元件1，其经由螺纹空气端口连接件8连接到在此示出为分配导管27的空气供应。空气端口连接件8构造成与配合件协作以形成到分配导管27的密封连接，比如，类似在属于同样发明人