CN102015084A - 将小气泡加入液体中的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种将小气泡加入液体中的装置(1)，其具有包含进气孔(3)的基板(2)，所述进气孔(3)与气体供给装置(4)连接且可阀门式地关闭，其中阀门元件(12)直接固定在位于工作位置的基板(2)的顶面上。
Description
技术领域
本发明涉及一种将小气泡加入液体中的装置，其具有基板以及构造在其中的进气孔，所述进气孔与气体供给装置连接且可阀门式地关闭。
在沉淀池中采用需氧方法对废水进行生物净化时，采用被定位在沉淀池底部的用于加入小气泡的装置。这种装置也被称作“通气机”。它们大多具有板状的基体和安置在所述基体上的打孔的、开槽的或者其他形状的可渗透气体的板、薄膜或者隔膜、一般可伸展的或者刚性的气泡排放元件。在基体和气泡排放元件之间，在采用打孔的隔膜的情况下，设有可显著扩展的间隔腔，将气体，优选空气输送给所述间隔腔，所述气体或者空气小气泡状地在适当的压力下经孔眼被排放到待净化的废水中。
背景技术
这种小气泡式地给水通气的板状的通气机，例如从EP0028728A1中公知。在具有与供气管路连接的进气孔的密封的基板上，上面打孔的空气分配薄膜借助于嵌条固定且借助于隔板加以支撑。所述空气分配薄膜局部地在直接面对进气孔的位置，通过一种密封圆片加以密封，因而在停止供气时，当上面的空气分配薄膜平放到基板上时，密封圆片堵住进气孔。通过这种方式，构成一种能够避免水以及其中含有的污垢颗粒经进气孔进入供气管路的阀。这种通气机的缺点是，气体连接件或者进气孔本身是自由地平放的，因此不能防止可能存在的回流的废水。在发生损坏的情况下，气体供给装置不能因此防止回流的废水。当空气分配薄膜有裂纹时，该空气分配薄膜连同密封圆片贴合在基板的表面以及构造在其中的进气孔上，如果密封圆片由于空气分配薄膜受材料限制的持续伸展而完全精确地置于进气孔上且完全覆盖它时，则可以轻易地将所述空气分配薄膜从基板的表面以及构造在其中的进气孔上拆开并且移除。悬浮在废水中的颗粒，随后沉积在进气孔中并且堵住或者粘住该进气孔。这种事故也会引起较大的伤害，这种伤害不仅导致整个通气机上费事的修理工作和因此所发生的费用以及工作的停止，而且在极端的情况下还会造成通气机的更新替换。
从DE3316140A1中公知一种小气泡式地给液体注气的平面风机，在所述平面风机及其类似的装置上，由固体多孔性材料组成的气体分配元件与柔韧的基件连接。为了使进气孔在中止供气时能隔离液体，刚性的气体分配元件或者小气泡排放元件在底面上具有与进气孔对置的弹性密封元件，所述弹性密封元件在无压力状态时紧贴在进气孔的边缘上。因为这种平面通气机的气体分配元件由于其刚性的材料，在将空气吹入气体分配元件和基体之间的间隔腔时，必然不会向上拱曲并且以此增大气体分配元件的表面积，只有当基件向上拱曲时才会在间隔腔中分布空气和压力，在此当然施加了限制，而且只可能减少被排放到废水中的空气并且因此降低废水的净化。此外，由于气体分配元件刚性的材料，实施维护和修理工作或者更换气体分配元件，相对困难。
发明内容
因此本发明所要解决的技术问题是，提供一种本文开头所述类型的通气装置，它能保障可靠而有效的气体供给，并且同时保证最优化的气体分配以及将气体加入废水中，其中应该可靠地避免气体排放受到阻碍。此外，所述装置应该便于制造，便于修理而且费用低廉。
该技术问题按照本发明的设想，是通过如在权利要求1中定义的装置加以解决的。有利的实施形式以及扩展设计，在附属权利要求中加以说明。
通过将阀门元件直接固定在基板的位于工作位置的顶面上，不仅使气体不受阻碍地连续地从进气孔中排出，而且同时还可以使气体，例如空气的压力分布达到最佳程度。在此，阀门元件原则上是一种由优选例如具有至少一个切口或者缝隙的弹性材料组成的止回阀，并且借助于这种止回阀，在无论出于什么原因中止供气时，进气孔仍然始终可以可靠地关闭。当优选被用作气体分配器的打孔的隔膜出现裂纹，或者通气机上出现其他类似的故障时，进气孔本身可以防止回流的废水以及悬浮在其中的颗粒，因为阀门元件直接安装在基体上。另外，从进气孔中流出的气体，借助于基板上的这种阀门元件，压力调节达到最佳状态。这种阀门元件此外还便于制造和安装，并且易于排除可能出现的故障。
按照使用和设定目标，阀门元件可以具有各种缝隙形状，其中如果希望大的流量，出于流体技术的原因，弧形则是比较有利的，此时，如果阀门元件具有与进气孔的圆形相一致的圆形或者基本上呈圆的形状，则尤其可提供这种优点。在此，如果在采用狭长基板的情况下，将进气孔以及直接安置在其上的阀门元件靠近所述狭长基板较短的面或者端面布设，并且将弧形缝隙凹入的一例朝向与之对置的基板的端面定向，也是有利的。以此方式可以使阀门元件在进气时如翻盖状地这样打开，即，使得可以在通气机的整个长度上调节出最理想而且均匀的压力分布以及由此而致的气体分布，并且可以在可弹性变形且打孔的隔膜的整个面上，以简便的方式达到相同的气体压力，由此可以将均匀分布的气体排放到废水中。
通过对阀门元件中的缝隙形状加以选取，可以获得具有小于1的指数的压力损耗特性曲线，它对气体分布的调节范围具有有利的影响。由弹性材料组成的开设有缝隙的阀门元件，此外在调节或者中止供气时也是有利的。在这种情况下，在阀门元件完全关闭之前，剩余的气体逐渐地通过打孔的隔膜从通气机中逸出。由于气体压力降低，隔膜会渐渐地松弛并且可以防止隔膜上来自于外部(废水)的过度的压力增高。隔膜的这种卸载效应此外还引起隔膜孔眼的缩小，因此污垢颗粒被从孔眼中挤压出来。
如果阀门元件的弹性材料与隔膜的那种材料相一致，在制造工艺上是有利的。
原则上也可以将阀门元件内置或者加装到传统的通气装置中。将阀门元件应用在具有一种被作为基体的固定的、在俯视图上基本呈矩形的基板以及一种安装在所述基板顶面上弹性且穿孔的隔膜的通气机上，对于最优化地充分利用阀门元件的效应和优点是有利的。
如果可提供模块结构式的装置供使用，则产生一种便于构造而且易于“操作”的通气装置。因此不用耗费许多精力和费用就可以对它加以制造、运输和安装。单个结构件要尽可能可拆卸地相互连接，从而使它们还可以方便地分开。如此，单个的通气机零件，如阀门元件、隔膜、基板、封闭件、气体供给装置等等可以易于拆装，并且在通气机零件上进行的维修、更换、清洁或者维护工作，不用耗费很多精力和费用。
单个结构件的各个连接，可以选取为传力式连接和/或形状封合式连接，但是也可以选取为材料相连式的连接。
例如将隔膜可拆卸地优选固定在基板的纵侧面和端面上。隔膜可以在基板的纵侧面上嵌入槽中且利用对应成型的锁紧体夹紧固定。这种固定方式也可以出现在基板的端面上。但是在那儿，隔膜优选借助于同样可拆卸地安装在基板上的封闭件加以固定。
封闭件与基板的可拆卸连接，可以是一种简单的插塞连接，而且为了将隔膜固定在基板的端面上，封闭件可以具有夹紧槽，基板与隔膜配合安装在所述夹紧槽中。此时，隔膜可以围绕基板的端面“翻边”并且通过在封闭件夹紧槽中的配合安装而被夹紧固定。
作为对形状封合式和传力式连接的补充，如果出于安全性考虑，还可以把结构件相互粘结。在有些情况下，尤其在连接隔膜和基板时希望采用这种方式，因为弹性隔膜在较强的气体挤压下，在与基板的连接处，也就是在其边缘被剧烈拉伸。为了防止隔膜被拉出以及通气机发生类似的故障并且强化连接位置，可以设置例如牢固的双面胶带式的简易胶条，或者在所希望的位置涂覆一种合适的隆起形状的粘结剂。聚氨酯粘结剂被证明是非常适合后一种方案的，这种粘结剂主要是与被作为隔膜材料的缩聚物或者加聚产物，像例如聚氨酯、EPDM、硅、氟橡胶、聚乙烯-三氟化物或者聚碳酸酯连接。这种材料的配对，同样也非常适合用于将阀门元件粘结固定在基板上。事实表明，这种粘结连接还可以简便而快速地实施通气装置的安装，尤其阀门元件和隔膜的安装。
阀门元件本身仍然可以同样可拆卸地安装在基板上，其中例如可以将可拆卸的粘结剂或者粘结带设置在进气孔或者阀门元件边缘的固定区域中。
封闭件也可以与基板附加地粘结连接，其中被添加到封闭件上相应孔中的聚氨酯粘结剂对此是有利的。从制造工艺上以及封闭件与基板的粘合状况来看，将封闭件设计成塑料压铸件是有利的。
可以把本来通用的气体供给装置，作为可以给基板与打孔的隔膜之间的间隔腔输送处于相应压力作用下的气体的气体供给装置使用。在此，如果气体供给装置可拆卸地与基板连接，对于在通气机或者通气机零部件上工作也是有利的。
附图说明
接下来根据图纸中示出的实施例，对本发明作更进一步的说明。
附图中：
图1示出按照本发明设想的具有阀门元件的通气装置在拆除隔膜时的俯视图；
图2示出这种具有通气机基板以及固定在所述基板上的隔膜的通气装置在工作位置上的剖视图；
图3示出这种通气装置以及气体供给装置的端面视图；
图4示出按照图1的通气装置的分解图；
图5示出用于说明进气孔和阀门元件的图1的局部视图；
图6示出根据图1中的VI-VI线剖开示出的通气装置的纵向剖视图；
图7示出用于说明阀门元件功能的这种通气装置在工作位置上的纵向放大剖视图；
图8a至8e示出阀门元件的各种实施例的俯视图；
图9示出进气孔上可替代图7方案的阀门元件在打开位置的剖视图；
图10示出按照本发明设想的通气装置的封闭元件的示意视图；
图11示出按照图10的这种封闭元件的示意侧视图或剖视图；
图12示出根据图10中的XII-XII线剖开示出的这种封闭元件以及纳入其中的基板和隔膜的放大剖视图；以及
图13示出在具有阀门元件的通气装置中，具有进气通道和基板连接件的气体供给装置的示意视图。
具体实施方式
在图1至6中示意地示出将小气泡加入液体中的通气装置1的不同视图。所述装置1具有由塑料组成的刚性的基板2以及构造在其中的进气孔3，所述进气孔3与气体供给装置4(也可以对照图13)连接，而且如下面还要详细加以说明的那样，可直接阀门式地关闭进气孔3。
装置1或者基板2基本上在俯视图上呈狭长形或者矩形，其中被作为气体分配器使用的由聚合材料组成的弹性且穿孔的隔膜5(例如图2)，被可拆卸地固定在基板2的纵侧面6和端面7上。在基板2的端面7上，如在图10至12中更加详细地示出的那样，各有一个封闭件8可拆卸地与基板2连接。
气体供给装置4(尤其参见图6、7和13)被布设在位于基板2底面上的一个端面上，而且具有管状的且穿过基板2的端面7延伸的进气通道9。所述管状的进气通道9通向基板连接件10，所述基板连接件10被设计成盘形且具有阶梯式的边缘，因而它能够可拆卸地配合固定在基板2的进气孔3中(参见图6和图7)。基板连接件10的顶面具有用于最有效地排出气体以及被当作阀门元件12的支座的网栅结构11(还可参见图4和5)。
进气孔3可阀门式地关闭，是通过这种由弹性材料构成且被直接固定在基板2顶面上的阀门元件12加以实现的。阀门元件12为此利用超出进气孔3边缘的环形固定区域构成，借助于所述环形固定区域，阀门元件12被固定在基板2上。在此，阀门元件12可以简单地借助于一种涂覆在固定区域的粘结剂，例如聚氨酯粘结剂粘贴在基板2上。但是，优选应用一种满足阀门元件12密封用途的强力双面粘结带13，因为这种强力双面粘结带13使阀门元件12在基板2上的安装及其拆除变得容易。
阀门元件12具有至少一条缝隙14，在附图4、5和8a所示出的视图中，所述缝隙14呈圆弧形。作为替代方案，可以设计其他的缝隙形状，即，例如双弧形(图8b)，星形(图8e)，Y形(图8c)或者十字形(图8d)。当然，还可以选取其他的缝隙形状，如V形等等作为图示的缝隙形状。事实表明，弧形尤其非常适用于与气流、流量调节以及进气孔的密封有关的阀门元件12的特性部分。详细地说，弧形的弹性阀门元件12，在装置1处于工作位置时被从进气孔3中流出的气体(参见箭头G)这样打开，即，使得可以因为其基本上呈圆形的形状而均匀地向流动方向拱起，并且可以使气体按规定地流出。如此，可以在基板2和隔膜5之间的间隔腔15中调节出均匀的流量和均匀的压力，所述均匀的流量或者均匀的压力使废水通过隔膜5所进行的吹气或者通气，获得改善并且更加有效。
弧形的阀门元件12在中止供气时也是有利的，因为它具有简单的活门功能，此时，阀门元件12的弹性，或许可以与进气孔3中相应的低压相结合，让阀门元件12密封地紧贴进气孔3并最终因此防护性地关闭。即使当隔膜5有裂纹时，进气孔3也能可靠而密封地被覆盖。
因为阀门元件12如上所述，还能对气体的流动转向产生影响，所以可以在阀门元件12中，与基板2中进气孔3或者阀门元件12的布置有关地设置各种缝隙形状(参见图8a至8e)。在图9的剖视示意图中，示出例如中央开槽或者开有十字形槽的阀门元件12在供给气体时的开启状态。
在图2中示出通气装置1(没有气体供给装置或者气体连接件)的横向剖示图，确切地说，在工作状态时的横向剖视图。此时，固定在基板2纵侧面6上的弹性隔膜5，由于进入基板2和隔膜5之间的间隔腔15中的气体而向上拱起。
基板2可以以本来公知的方式通过挤压型材件构成，其中“基板”的概念在此作一般理解，而且肯定不局限于精密而平整的物体。所以在示出的实施例中，基板2具有略微拱起的基板体16，在所述基板体16的下方，与之成一体的隔板17，为了加固基板2而设有横向支撑件。在基板2的纵侧面6上，具有壁板(上侧面部分18和下侧面部分19)，其中基板体16连接到大约壁板或者侧面部分18、19的平均高度。下侧面部分19在底部与安装板20借助于在图1中示出的用于将通气装置1固定在沉淀池底部的支架21连接(也可参见图3)。
在基板体16的边缘区域，也就是在与侧面部分18、19的连接处，设计用于夹紧固定弹性隔膜5的纵槽22，其中隔膜5通过一种配合到纵槽22中的锁紧体23夹紧固定。为了便于将隔膜5装入纵槽22中以及从纵槽22中去除，上侧面部分18可侧向地偏转。除了这种可拆卸的夹紧固定，此外还可以借助于粘结剂把隔膜5固定在纵槽22中。在此可以考虑在锁紧体23上隆起处涂覆粘结剂，所述粘结剂有利地具有膨胀性并且因此对固定夹紧隔膜5的锁紧体23附加地夹紧并压入纵槽22中。如果在工作时施加了相对较高的气体压力，为了阻止隔膜5的边缘区域因为这样而可能发生脱出，则这种方式是尤其期望的。
如在图3、4、6和7以及13中示出的那样，除了气体供给装置4与基板2的进气孔3配合以外，附加地将气体供给装置4，尤其管状的进气通道9可拆卸地内置到为了加固基板2而设置的隔板17上，并且以此固定在基板2上(也可参见图6和7)。详细地说，将管状的进气通道9靠近基板的一侧构造成削平的，而且使它在侧向具有持距站立的且整体式地安置在其上的底脚24，所述底脚24被插入位于基板2的隔板17中的插孔25中(图7)。为了使这种插塞连接不容易松开，在进气通道顶面另外设计了横梁26(参见图7和13)，所述横梁26贴紧基板体16的底面。
如此外从图6、10和11中所看出的那样，封闭件8为了可拆卸地与基板2连接而设有榫销27，所述榫销27在基板2的端面7上，被插入到例如基板2的下侧面部分19旁。如果愿意，在此可以将粘结剂应用于尤其牢固的固定。此外，封闭件8具有孔28，所述孔28在封闭件8插入到基板2上时，与基板2的纵槽22对齐。这些孔28可以被作为涂装到纵槽22中的粘结剂的“粘结剂溢出口”，并且被用作封闭件8和基板2之间附加的粘结连接。
基板2的封闭件8，基本上被构造为与基板2的横向截面形状相一致的弧形，对照图10。封闭件8实现了多个功能。它封闭了基板2，并且被用于隔膜5在基板2的端面7上的夹紧固定，并且因此也被用于基板2的端面7的覆盖。夹紧功能在图12的剖视图的放大图中示出(也可参见图7)。将隔膜5披裹在基板2的(端面)边棱上并且夹紧地固定在位于基板2的封闭件8中的夹紧槽29中。封闭件8的夹紧槽区域，从剖视图上看，具有使夹紧槽29朝开口方向缩窄的上边腿30(参见图12)，所述上边腿30牢牢地紧贴或者紧压隔膜5的顶面并且以此方式强化了隔膜5的固定。
隔膜5可以在夹紧槽29中另外借助于粘结剂附加地固定。为此可以在将封闭件8安装到基板2之前，把粘结剂33添加到到设置在夹紧槽29中的空腔31中，所述空腔31另外通过肋条32构成。聚氨酯粘结剂被证明可用于特别牢固的固定，因为由于其膨胀性能，利用这种聚氨酯粘结剂可以实现强化了的夹紧效果。
为了便于安装隔膜5，可以将一种双面粘合粘结带34粘贴在基板体16的上端面边缘(参见图4)。通过这样固定，还实现了基板-隔膜-间隔腔15的附加的密封。
在设计具有按照本发明设想的将小气泡加入沉淀池废水中的装置1的沉淀池时，可以将多个所述装置1排列成行以及并列布置。
还可以将基板2实施成可相互叠加的，其中下侧面部分19可以具有相应的底部或者脚部凹槽，平放在其下面的基板2的上侧面部分18，可以插入所述凹槽中(参见图2)。
Claims (17)
1.一种将小气泡加入液体中的装置(1)，具有基板(2)以及构造在其中的进气孔(3)，所述进气孔(3)与气体供给装置(4)连接且可阀门式地关闭，其特征在于，将阀门元件(12)直接固定在所述基板(2)的位于工作位置的顶面上。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，阀门元件(12)由一种弹性的材料构成。
3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，阀门元件(12)具有至少一条缝隙(14)。
4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，阀门元件(12)具有超出进气孔(3)边缘的固定区域，其中所述阀门元件(12)被安装、优选被粘贴在基板(2)上。
5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述至少一条缝隙(14)设计成弧形、直线形、Y形、十字形或者星形。
6.按照权利要求2至5中任一项所述的装置，其特征在于，阀门元件(12)和进气孔(3)基本上呈圆形，而且弧形缝隙(14)的曲率与进气孔(3)的圆形的曲率相一致。
7.按照权利要求2至6中任一项所述的装置，其特征在于，缝隙(14)一直延伸到进气孔(3)的边缘。
8.按照权利要求1至7所述的装置，其特征在于，基板(2)具有两个纵侧面(6)和两个端面(7)，并且进气孔(3)与阀门元件(12)靠近基板(2)的一个端面(7)地被布设在基板(2)的纵向中心区域。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，气体供给装置(4)可拆卸地安装在基板(2)的底面上。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，气体供给装置(4)具有至少一个管状的进气通道(9)和至少一个配合地布设在基板(2)的进气孔(3)中的基板连接件(10)，所述基板连接件(10)具有用于排出气体的顶面网栅结构。
11.按照权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，通过至少一个插塞连接件(27)与基板(2)连接的端面的封闭件(8)，可拆卸地安装在基板(2)上。
12.按照权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，基板(2)在边缘侧具有用于夹紧固定打孔的隔膜(5)的纵槽(22)，在所述纵槽(22)中设置了与各个纵槽(22)配合的锁紧体(23)。
13.按照权利要求12所述的装置，其特征在于，阀门元件(12)的弹性材料与隔膜(5)的材料相一致。
14.按照权利要求11至13中任一项所述的装置，其特征在于，封闭件(8)具有用于将隔膜(5)固定在基板(2)上的夹紧槽(29)。
15.按照权利要求14所述的装置，其特征在于，夹紧槽(29)具有肋条(32)。
16.按照权利要求12至15中任一项所述的装置，其特征在于，打孔的隔膜(5)被附加地粘贴在基板(2)的纵侧面(6)和/或端面(7)上，其中粘结剂(33)，优选聚氨酯粘结剂，被添加到基板(2)的纵槽(22)中，或者可能的话，被添加到封闭件(8)的夹紧槽(29)中。
17.按照权利要求1至16中任一项所述的装置，其特征在于，将基板(2)设计成拱曲的且与加强筋板(17)成整体式的例如挤压件。
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