CN101400419B - 气动倾析器 - Google Patents

Abstract

一种浮动式倾析装置，该装置可通过空气来控制倾析作业。其上部带有一个浮子(21)并联接到带有倾析盘(32)的下部，而倾析盘带有一个浮箱(33)。一个空气管路(49)与浮箱相通，可启动或停止倾析作业。

Description

气动倾析器

本申请为2004年9月13日申请的序列号为10/940,807的美国专利申请案的部分连续申请。

发明领域

本发明一般涉及用来排除液体表面顶部附近上层清液的浮动式倾析器。本发明特别涉及通过使用空气来选择进行倾析操作的浮动式倾析器。

发明背景

倾析器的使用已为人们所熟知，特别是在给水和废水处理工业中。例如，在废水处理中，倾析器常用来在序批式反应器处理工艺中用来清除沉淀固体物上方所澄清的液体。一般来讲，倾析器分固定式和浮动式两种。美国4,695,376和5,104,528号专利中介绍和引用了浮动式倾析器的示例。其中一些此类倾析器要求使用机械、机电或气动执行机构来启动和/或停止倾析作业。而另一些浮动式倾析器，诸如美国5,358,644号专利中所介绍的，其中要求向倾析器管路组件预加注或充注液体以便启动倾析作业。美国4,883,602号专利介绍和引用了已知的固定式倾析器的一个典型示例。

发明概述

本发明提出了可在各种应用环境下使用的新颖而有效的浮动式倾析组件和装置，同时又保留了已知倾析器的诸多优点。

为此，本发明的一个目的是提供一种使用空气(或者其它气体)启动的浮动式倾析器，该倾析器不要求使用机械启动或对倾析管路预加注液体。

本发明的另一个目的是提供一种空气操作的倾析器，所述倾析器在倾析池内需要很少或不需要任何维修或保养。

本发明的另一个目的是提供一种空气驱动的浮动式倾析器，所述倾析器具有较低断面和/或可在覆盖的和无遮盖的环境下使用，包括爆炸和/或危险环境下使用。

本发明的再一个目的是提供一种空气倾析器，该倾析器可以有效排除上层清液并防止浮渣或其它表面垃圾进入倾析作业中。

本发明的另一个目的是提供一种浮动式倾析器，该倾析器可以有选择地使用众多现有气源的低压空气(或其它气体)进行倾析作业。

本发明的另一个目的是提供一种浮动式倾析器，该倾析器包括各种可将倾析盘与浮子或上部实现操作连接(cperatively coupled)的装置。

本发明的另一个目的是提供一种浮动式倾析器，该倾析器可以呈各种形状，诸如圆形，方形，椭圆形等等。

为此，本发明提供了一种浮动式倾析器，可以有选择地在倾析池内进行倾析作业，并通过一个倾析管路装置排除上层清液，所述倾析器带有包括至少一个浮子、导向块和制动器的上部；包括了构成浮箱的倾析盘的下部，倾析盘与所述上部进行操作连接(cperatively coupled)；一个位于倾析盘上的与倾析管路组件液体相通的排放口；以及一个与浮箱相通的空气管路，用来通过控制空气进出浮箱来选择启动或停止倾析作业。本发明还可以包括在空气管路上设置一个弯管(trap)来防止水的进入；在浮子的下方设有一个凹槽，其尺寸大小应能在不进行倾析作业时允许倾析盘的上部外表面进入到浮子上的凹槽内；在倾析盘上设置至少一个压载块；以及一个与空气管路液体相通的主供气(或者其它气体)管路，而空气管路与低压供气源相连接。

另外，根据本发明，提供了一个浮动式倾析器装置，可以选择在倾析池内进行倾析作业，所述倾析器装置带有至少一个带下表面的浮子；一个带有外上表面的倾析盘，能够通过一个连杆装置与浮子下表面啮合并与浮子形成操作上地连接，以便能够与浮子下表面构成一定距离；一个在倾析盘下表面上形成的浮箱；一个倾析管路组件；一个与浮箱相通的空气管路；一个与倾析管路组件相通的位于倾析盘上的排放开口；以及一个与空气管路相通的主供气管路。

此外，本发明还提供了一个可在倾析池内进行倾析作业的浮动式倾析器装置，所述装置带有包括一个浮子的上部；一个包括了形成浮箱和排放口的倾析盘的下部；一个与排放开口相通的倾析管路装置；以及一个可选择排出浮箱内空气或引入空气至浮箱的供气装置，用来控制倾析作业的启动或停止。另外，还提供了一个可使上部与下部形成操作联接的联动装置。

术语定义

本专利申请的各项权利要求和/或发明说明内可能使用的如下术语旨在包含了其与法律要求相符合的最广泛的意义：

倾析池：用来进行倾析作业的液体贮槽，可包括敞开的或覆盖的池、槽、水塘。

倾析作业(Decanting operation)：有选择地排除倾析池内液体表面顶部的上层清液或其它被分离的液体并将其作为流出的废水输送到其它某个地方。

浮子：在倾析作业各个阶段可将倾析池内倾析装置保持一定程度正浮力的部件。所述浮子可以呈环形体，具有各种不同形状，并可以采用金属、不锈钢、玻璃钢、塑料等材料制成。

倾析管路装置：在倾析作业期间可接收上层清液或倾析的液体并能将倾析的液体排出倾析池所用的管路、接头、阀门和其它部件。所述倾析管路一般采用挠性管子和/或任何合适材料接头制成，这样该管路就可作为倾析器装置的组成部分一起移动，从而适应倾析池内液位的变化。

倾析器装置：用来进行倾析作业并与倾析管路组件相通的位于倾析池内的各个部件。

不论是发明说明书还是权利要求部分，如果出现意思相异时，取其最广泛的意思。权利要求部分所使用的所有词汇都应按商业和英语语言语法的习惯用法使用。

附图简要说明

下面通过参照发明说明和附图，本发明的上述目的、特性和优点以及其它特性和优点(有时为单数形式，但并不排除复数形式)会清楚显现出来；其中，在几个附图中，相同的部件则使用相同的参考号，附图如下：

图1为本发明的倾析器装置的底部透视图；

图2为本发明倾析器装置的上部的底部透视图；

图3为本发明的倾析盘和其它部件的顶部透视图；

图4为本发明的倾析器装置的底部透视图，该图类似于图1；

图5为本发明倾析器装置的剖面图，所示为该装置的关闭或非工作状态；

图6为图5所示倾析器装置的剖面图，所示为倾析作业开始时的位置；

图7为图5所示倾析器装置的剖面图，所示为进行全面倾析作业时的位置；

图8为图5所示倾析器装置的剖面图，所示为倾析作业停止时的位置；

图9为图5所示倾析器装置的顶视图；

图10为倾析装置实施例的顶部透视图，包括工作接头(操作连接)的另一个实施例，所示装置为敞开或倾析作业位置；

图11是图10所示本发明的顶部透视图，所示装置为关闭或非工作位置；

图12为本发明操作联接的另一个实施例的各个部件的顶视图，所示为敞开的或倾析作业位置；

图13为本发明的图12所示实施例的顶部透视图，所示为装置的关闭或非工作位置。

最佳实施例具体说明

下面所述被认为是目前所提出的本发明的最佳实施例或最佳代表示例。可以预计，所述最佳实施例在目前和将来都会有不同实施方式和改装部分。在功能、目的、结构、用途或结果方面不会产生实质性改变的任何其它实施方式或改装部分都被视为在本发明所述权利要求的范围之内。

本发明的倾析装置10可以在倾析池12-诸如水箱-内使用，所述倾析装置带有侧壁14(例如，参见图5-图8)。倾析池12内设有一个水位表16，该水位在整个倾析作业期间是变化的。倾析装置10一般包括一个上部20和一个下部30。倾析装置10可以采用所属领域技术人员所熟知的多种系留装置系泊在倾析池12内。例如，可以在倾析池12内使用系留柱15。系留柱15可以与固定到上部20的系留导向块17来滑动啮合(例如，参见图5-图9)。

如图2所示，上部20包括一个浮子21。浮子21可以是一个带有上环形表面22、外侧面23、内侧面24和下环形表面25的环状体形式。在最佳实施例中，下环形表面25上提供有一个凹槽26，其形状与如下所述倾析盘32的外上表面34的形状相对应。浮子21的下表面25上还提供有一个带制动部的导向块27。导向块27和制动部28用来与下部30滑动啮合并将下部30与上部20相对准。此外，如下所述，导向块27和制动部28还限制了浮子21和倾析盘32之间的间隔或间隙29(图7和图8)。如果需要，上部20也可以提供一个可拆卸的盖19，如图5-图9所示，该盖可以位于浮子21的上表面22上。

图1、图3和图4清楚地示出了倾析装置10的下部30的主要部件。下部30包括与倾析管路装置50液体相通的倾析盘32，如图5-图9所示。在优选的实施例中，倾析盘32包括外上表面34和外侧表面35。倾析盘32还包括内上表面36和内侧表面37。这些表面组装到一起就在倾析盘32的下方形成了一个浮箱33，如下所述，能够通过选择向浮箱33补充空气(或者其它气体)或自浮箱排出空气(或者其它气体)来控制倾析作业。从顶部或底部看去，倾析盘32带有一个环形空间。然而，如下所述，只要在由倾析盘32形成的浮箱33内保持足够的浮力，任何形状/空间-如方形或矩形-都可以使用(例如，参见图10-图13)。如下所述，在倾析盘32的外上表面34上提供有一个突唇38(lip)(图3)，在不进行倾析作业时，用来与浮子的凹槽26相啮合。突唇38也可以用作一种水堰，布置成能协助控制外上表面34上液体的流动。

在外上表面34和内上表面36(图3)之间的倾析盘32上提供有一个排放开口40，用来使倾析液体流到倾析管路装置50。排放开口40与排放管41密封连接，后者包括一个凸缘42，而凸缘又与倾析管路装置50挠性连接。在外上表面34上还可设置一个挡板、水堰或其它流量控制机构31，可以与排放开口40相配合，可在倾析作业期间防止出现旋涡等现象。浮箱33内可以使用一系列加强筋39，有助于加强和支撑倾析盘32、排放管和其它部件。另外，如下所述，浮箱33可以根据用途分成若干个独立的箱室。

尽管可以采用多种其它形式，倾析盘32也可以提供有支腿43和压载块44。如下所述，支腿43和相关压载块44的尺寸应能抵消下部30的浮力。当倾析池12内水位16处于最低位置时，支腿43还可作为倾析装置10支架使用。作为一种选择方式，以及所属领域技术人员所知道的那样，支腿43在排水过程(图中未示)期间可以与排水支架装置13(图5-图8)的架子11相互作用。倾析盘32上也可以提供有套管45，与导向块27滑动啮合并与上部20的制动部28配合动作。

倾析盘32上还提供了一个空气管路46。供气管路46的一端带有一个与浮箱33相联通的进气口47，而另一端带有一个连接法兰歧管48，将空气管路46连接到主供气管路49上(例如，见图4)。主供气管路49可以与倾析管路装置50并行布置也可以固定到后者上。主供气管路49连接到泵、阀门和压缩机(图中未示)上，从而可以通过进气口47向浮箱33提供空气或将浮箱33内空气排出。按照优选实施例，供气管路46从倾析盘32的外上表面38上方延伸并穿过浮子21的环形开口(图1到图3)。该弯管或肘管可确保空气管路46的位置在倾析作业所有阶段中都始终高于水位16，从而不会充水。

在介绍了本发明倾析装置10最佳实施例的各个主要部件后，可以参看图5-图8了解典型倾析作业期间倾析装置的具体使用情况。

图5示出了本发明的非工作状态，在这种状态下，不进行倾析作业。此时，浮箱33内实际上充满了空气，将浮箱33内的水排走，并向倾析盘32提供浮力。这样，浮箱水位18的大概位置如图5所示。当倾析管路装置50内无水时，下部30便可获得附加浮力。这些累积浮力足以克服下部30的重量，包括支腿43和压载块44的重量。在这个阶段，下部30的浮力还足以克服上部20的部分或全部重量。结果，倾析盘32的外上表面34就会延伸进入到下环形表面25上的凹槽26内，并高于水位16。此外，并根据所述用途，在关闭或非倾析阶段，浮子21的下环形表面25也可以稍微高出水位16(图中未示)。这样，就防止了水经排放开口40流出。此外，因为外上表面34上的突唇38在水位16的上方，所以无需在倾析盘32的外上表面34和下环形表面25和/或浮子21的凹槽26之间进行防水密封。

图6示出了本发明在倾析作业开始时的状态。特别是，当需要进行倾析时，来自浮箱33的空气经空气管路46的进气口47被排放并经主供气管路49及其相关阀门、附件等(图中未示)排出系统。结果，浮箱水位18因重力而升高并将原来浮箱33内的空气排出。浮箱空气的排出会引起下部30浮力的丧失，下部30的重量会克服倾析管路装置50无液体所产生的浮力。如图6所示，由于浮箱3内的空气是被水排出的，上部20开始向下沉入水中。最终，浮力的丧失将会引起上部20和下部30的分离(即建立一个空隙，如图7和图8所示)，使得倾析盘32沉入水位16以下。水流过突唇38并流入排放开口40，开始注入倾析管路装置50，进一步减小了下部30的浮力。

下部30会因浮力的丧失而继续下沉。然而，下部30的下沉会被上部20导向块27上的制动部28限制在预订的位置。当倾析盘32上的套管45与制动部28衔接时，下部30开始将上部20向下拖入水中并使得浮子21的下部位于水位16以下。此时，在进行全面倾析作业阶段时，浮子21的浮力足以克服下部30的重量，如图7所示。

上部20的导向块27和制动部28与倾析盘32上套管45的使用是一个示例性方式，说明可以将倾析盘32操纵连接到浮子21上，并可在倾析作业期间控制倾析盘32的行程距离。所属领域的技术人员都会明白，其它的装置也可以应用。例如，图10-图13示出了将倾析盘32连接到浮子21上的另一种最佳方法。在这个实施例中，联动装置60用来将倾析盘32和浮子21操作连接，并可将倾析盘32的行程限定在与浮子一定距离上。

一个联动装置60的最佳实施例包括两个拉杆62，后者旋转安装到彼此相对的成对的联动装置底座61上。联动装置底座61可以由直角板63形成，而直角板设计成可固定到上环形表面22和环形浮子21的内侧面24上。在直角板63的内表面65上提供有轴承64，可以将拉杆62旋转安装在彼此相对的直角板63之间。

在拉杆62的每一端上提供有一个启动臂66，并固定到拉杆62上，这样启动臂66就可以随拉杆62一起转动。同样，撑臂67可以固定到拉杆62的每一端，优选位于启动臂66之内，撑臂也可以随拉杆62一起转动。撑杆69旋转连接到每个邻近拉杆62之间的撑臂67上。如下所述，撑臂67以及撑杆69可以确保拉杆62一起转动，并确保倾析盘32运行平稳均匀。最后，启动臂66在其自由端通过支腿68旋转固定到倾析盘32上，其一端固定到倾析盘32的外上表面34上。

由于联动装置60的作用，下部30可以与上部20相脱离。所属领域的技术人员会了解到，其中，上部20和下部30之间的脱开距离是可以通过制动器或制动块(图中未示)来控制的，后者可以是联动装置底座61的组成部分和/或启动臂66的加长部分。人们还会了解到，联动装置60可以采用多种构型，例如使用不同的联动装置底座61、撑臂67和启动臂66，以及这些部件的不同安装方法和不同位置。

正像此处所述其它实施例一样，当不进行倾析作业时，倾析盘32与浮子21相接触，而联动装置60则位于图11和图13所示位置。而且，如其它所述实施例一样，当进行倾析作业时，来自浮箱33的空气就会被水排出。这种排出导致下部30浮力丧失，后者开始下沉。拉杆62和相关启动臂66向下转动直至启动臂66与制动部或制动器(图中未示)相啮合，系统此时处于全面倾析作业阶段，如图10和图12所示。需要时，倾析作业可以停止，如此处所述。

为了停止倾析作业，可通过入口47将空气引入浮箱33。按倾析作业启动的拟顺序，当停止倾析作业时，所引入的空气将浮箱33内的水排出，使得浮箱水位18下降，并使下部30增加浮力，如图8所示。所增加的这部分浮力足以克服下部30的重量和倾析管路装置50充满水时的重量。于是，下部30开始上升，最终将唇部38和倾析盘32的上表面34升至水上，并与浮子21相啮合，如图5所示，倾析作业进而停止。

正如所属领域技术人员所能了解的那样，特别是根据本发明的原理，当水从浮箱33内排出以启动倾析作业时，压载块44或提供压载的其它方法与下部30其它部件的重量一起必须足以克服倾析管路装置50空载时所产生的浮力。此外，压载块44最好位于倾析装置10的垂直中心线的下方并远离该线，以便向倾析装置10提供稳定性。如前所述，在倾析池或水箱12排水时，支腿43也可以作为倾析装置10的脱水支架13使用或与排水支架13配合使用。

此外，所属领域的技术人员还应了解，浮箱33的尺寸必须很大，能够足以排放足够的水，以便弥补所损失的浮力和倾析管路装置50充满水时的重量。这样，下部30就可以重新获得正浮力来停止倾析程序，并倒空倾析管路装置50内的水。在一个简单的实施例中，正如所属领域技术人员所了解的，倾析装置10一直下降到倾析池或水箱12内很低位置时，液体流动速率完全是由倾析装置10和排放高程之间的压力差来确定的。在这种用途时，倾析管路装置50是完全充满水的，随着倾析池水位16和冲击压头下降，倾析流速也会降低。

按照本发明的另一种实施例，还可以根据需要对来自倾析装置10的液体排放流量实施很高程度的控制。为了控制排放流量，必须具有对外上表面34实施流量控制的能力。特别是，在倾析管路装置50在完全充满水的情况下运行时，流过突唇38和倾析盘32的外上表面34的流量是上表面34表面周缘和倾析盘32浸没程度的函数。如果表面周缘部件呈抬高或扁平(图中未示)状态时，根据下沉到(3/2)功率情况，流量的变化是必然的。如果外上表面34是带有缺口的(图中未示)，其周缘表面面积会随着下沉程度而变化，从而向变化的流量提供了一种附加手段。另外，由于浸没水位始终是整个装置10浮力的函数，还可以形成一个隔断的浮箱33(图中未示)，这样，倾析管路装置50中就不会出现完全充满水的情况(图中未示)。在这个实施例中，要求附加空气管路46向倾析盘32的附加浮力舱或各个单独浮箱提供空气，并要求可以排出空气。

不论倾析流出物体积如何，而都必须确定倾析作业的持续时间时，所述增加对排放流量的控制的实施例是特别适用的。在所述情况下，最初可以使用“满流量”设定，而后维持一段时间的低流量，从而使得倾析作业周期延长到所要求的时间。倾析池12内的水位传感器(图中未示)可以操纵自动控制器根据需要在两个设定值之间转换。

此外，正如人们所了解的，倾析作业一旦开始，将会持续到空气被引入浮箱33为止。在典型情况下，通过鼓风机(图中未示)提供空气，这些鼓风机一般都是在给水或废水处理设施的序批式反应器或其它可使用装置工作期间用来通风通气。如果鼓风机出现故障或总的电源故障，备用压缩空气箱或者其它备用装置(图中未示)可以用来操纵系统。一般来讲，任何低压空气源(例如，为了停止倾析作业，那种可在倾析作业期间提供足够低压空气以排出浮箱33内水的装置)可以与控制主供气管路的手动超控阀门配合使用，这样，系统就可以在任何情况下工作。

此外，人们会了解到，浮子21必须提供足够的浮力，这样，在倾析作业期间，浮子21的各个侧面23会部分浸没在水线16以下，但同时又不会完全沉没。在倾析作业期间，浮子21的部分浸没可以防止浮渣或其它漂浮物污染经倾析的流出物。

上述说明并非旨在限制构成本发明的如下权利要求中所使用的各个词汇的含义。相反，在结构、功能或结果方面预期将会进行改装，但这些改装并不会产生实质性的改动，而且，在所提权利要求方面的所有这些非实质性改动都应视为在如下权利要求范围之内。为此，尽管上面已经介绍和描述了本发明的最佳实施例，但应了解的是，任何改动和改装都没有脱离所提出的发明范围。此外，虽然术语“申请发明”或“本发明”在本文中有的时候为单数形式，但应该了解的是，还存在所述和所提权利要求的本发明的复数形式。

本发明的诸多特性见如下各项权利要求。

Claims (23)

1.一种浮动式倾析装置，用于选择性地在倾析池中进行倾析作业，和通过倾析管路装置排放上层清液流出物，其包括：

一个包括浮子、导向块和制动部的上部；

一个包括形成浮箱的倾析盘的下部，所述倾析盘操作地连接到所述上部，所述操作连接包括一个联动装置，所述联动装置包括拉杆；

一个在所述倾析盘上设置的排放开口，与倾析管路装置流体相通；

一个与所述倾析盘的所述浮箱相通的空气管路，用来通过控制排出所述浮箱空气或引入空气至所述浮箱来选择启动或终止倾析作业。

2.根据权利要求1所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述空气管路包括一个弯管，以防止将水引入所述空气管路。

3.根据权利要求1所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述倾析盘包括一个外上表面，向排放开口提供入口。

4.根据权利要求3所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述浮子包括一个凹槽，其尺寸允许所述倾析盘的外上表面在不进行倾析作业时可延伸到所述凹槽内。

5.根据权利要求1所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述倾析盘包括至少一个压载块。

6.根据权利要求5所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述至少一个压载块附到所述倾析盘上的至少一个支腿上。

7.根据权利要求4所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述倾析盘的所述外上表面包括一个突唇。

8.根据权利要求1所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述空气管路与主供气管路相通，后者连接到低压供气源。

9.根据权利要求1所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述浮子是一个环状体。

10.根据权利要求3所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述外上表面刻有缺口。

11.根据权利要求1所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述浮箱包括一个以上的箱室，每个箱室都带有一个空气管路。

12.根据权利要求10所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述浮箱包括一个以上的箱室，每个箱室都带有一个空气管路。

13.一种浮动式倾析装置，用于在倾析盘内进行倾析作业，其包括：

至少一个带有下表面的浮子；

一个带有外上表面的倾析盘，能够与所述浮子的下表面啮合，并与所述浮子操作连接，以能够通过包括拉杆的联动装置而与所述浮子的所述下表面脱离；

一个在所述倾析盘的下表面上形成的浮箱；

一个倾析管路装置；

一个与所述浮箱相通的空气管路；

一个设在倾析盘上的排放开口，与所述倾析管路装置相通；

一个与所述空气管路相通的主供气装置。

14.根据权利要求13所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述浮子呈环形。

15.根据权利要求13所述的浮动式倾析装置，其特征在于，压载块附到所述倾析盘上。

16.根据权利要求13所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述浮子包括至少一个导向块和至少一个制动部。

17.根据权利要求13所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述浮子包括一个凹槽。

18.根据权利要求13所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述倾析盘的上表面包括一个突唇。

19.根据权利要求13所述的浮动式倾析装置，其特征在于，一个以上的浮箱形成在倾析盘的下表面上，每个所述的一个以上的浮箱都带有一个与其相通的空气管路。

20.根据权利要求19所述的浮动式倾析装置，其特征在于，外上表面不在一个单独的平面上。

21.根据权利要求20所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述外上表面带有缺口。

22.一种浮动式倾析装置，用于在倾析盘内进行倾析作业，其包括：

一个包括浮子的上部；

一个包括了形成浮箱并带有排放开口的倾析盘的下部；

一个与所述排放开口相通的倾析管路装置；

一个供气装置，用于选择性地在所述浮箱内排出或引入空气，控制倾析作业的启动或终止；

一个将所述上部操作连接到下部的装置，所述装置包括具有拉杆的联动装置。

23.根据权利要求22所述的浮动式倾析装置，其特征在于，所述下部包括压载块。

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