CN102985173A - 用于通气散布器组件的端部密封件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通气组件（100），其包括端部配合件（180），该端部配合件具有顶部部件（182），以用于附接到散布器构件。衬垫（187）在顶部部件下方延伸。通气组件可以包括具有端部配合件的散布器构件（110）。在一个实施例中，散布器构件具有中空导管区段（130）和凸缘区段（140）。凸缘区段包括沿着散布器构件的长度延伸的一系列开口。开口（150）穿过凸缘区段延伸到导管区段中的内部空间（132）。
Description
技术领域
本发明整体涉及用于处理水和废水的通气系统，更具体地，本发明涉及膜带散布器和模板散布器。
背景技术
许多用于处理水和废水的系统包括某些形式的通气。通气是向水或废水添加氧的过程。一些通气系统通过安装在罐的底部处的一个或多个散布器添加氧。罐填充有浸没散布器的待处理的水或废水。每个散布器包括具有小孔的空气导管。当压缩空气进给到散布器中时，空气通过小孔离开散布器而进入到水或废水中。空气形成气泡，气泡将溶解的氧传送到水中。
通气过程中的氧传送效率随着进入水或废水的气泡的组合表面积而变化。氧传送速率随着气泡的组合表面积增大而增大。小直径气泡束的组合表面积将显著大于尺寸类似的大直径气泡束。因此，利用减小气泡尺寸的散布器可以获得更大的氧传送效率。
发明内容
根据本发明一个方面的通气组件包括散布器构件、膜和端部配合件。散布器构件具有导管区段和凸缘区段，导管区段围绕出内部空间。膜在凸缘区段之上延伸。膜和凸缘区段之间形成气体腔室，该气体腔室与导管区段的内部空间流体连通。端部配合件包括顶部部件、固定带和张紧机构，顶部部件布置成向膜的顶部表面施加夹持力，固定带布置成向膜的边缘部分施加夹持力，张紧机构布置成在顶部部件和凸缘区段之间沿着与凸缘区段成横向的方向提供夹持力。
通气组件可以包括翼部支撑件，该翼部支撑件附接到导管区段的第一表面并且接触凸缘区段的第二表面。
在另一方面，张紧机构包括锚固到翼部支撑件中的至少一个紧固件。
在另一方面，固定带具有形成紧固件孔的端部，紧固件孔接纳至少一个紧固件。
在另一方面，凸缘区段包括从导管区段对称地向外延伸的一对翼部。
在另一方面，翼部中的每一个都包括自由端部，该自由端部形成沿着自由端部的长度延伸的纵向凹槽。
在另一方面，该组件处于每个纵向凹槽中的柔性索，每个柔性索在膜的边缘部分之上插入，以将边缘部分固定在凹槽中。
在另一方面，顶部部件包括与散布器构件接合的内表面和与该内表面相对的外表面。
在另一方面，固定带在顶部部件的外表面之上延伸。
在另一方面，固定带包括一对固定带。
在另一方面，顶部部件具有弧形顶部表面。
根据另一个方面的通气组件包括散布器构件、膜和端部配合件。散布器构件包括导管区段和凸缘区段，导管区段围绕出内部空间。膜在凸缘区段之上延伸。膜和凸缘区段之间形成气体腔室，该气体腔室与导管区段的内部空间流体连通。端部配合件包括顶部部件、翼部支撑件、带和张紧机构，顶部部件布置成向膜的顶部表面施加夹持力，翼部支撑件布置在凸缘区段的与膜相对的一侧上，带布置成向膜的边缘部分施加夹持力，张紧机构布置成在顶部部件和翼部支撑件之间沿着与凸缘区段成横向的方向提供夹持力。
张紧机构可以包括锚固到翼部支撑件中的至少一个紧固件。
在另一方面，固定带具有形成紧固件孔的端部，紧固件孔接纳至少一个紧固件。
在另一方面，凸缘区段包括从导管区段对称地向外延伸的一对翼部。
在另一方面，翼部中的每一个都包括自由端部，该自由端部形成沿着自由端部的长度延伸的纵向凹槽，通气组件包括处于每个纵向凹槽中的柔性索，每个柔性索在膜的边缘部分之上插入，以将边缘部分固定在凹槽中。
在另一方面，顶部部件具有弧形顶部表面。
根据另一个方面的通气组件包括散布器构件、膜和端部配合件。散布器构件包括导管区段和凸缘区段，导管区段围绕出内部空间。膜在凸缘区段之上延伸，并且具有一对边缘部分。膜和凸缘区段之间形成气体腔室，该气体腔室与导管区段的内部空间流体连通。端部配合件包括顶部部件、带、衬垫和张紧机构，顶部部件布置成向膜的顶部表面施加夹持力，带布置成向膜的边缘部分施加夹持力，衬垫布置成抵靠膜的顶部表面和边缘部分，张紧机构布置成在顶部部件和凸缘区段之间沿着与凸缘区段成横向的方向提供夹持力。
通气组件可以包括翼部支撑件，该翼部支撑件附接到导管区段的第一表面并且接触凸缘区段的第二表面。
在另一方面，张紧机构包括锚固到翼部支撑件中的至少一个紧固件。
在另一方面，该组件包括顺应层，该顺应层处于膜和凸缘区段之间，以吸收沿着凸缘区段的不均匀性。
附图说明
参考附图将更好地理解上述概述和以下的说明，其中：
图1为根据本发明一个示例性实施例的散布器组件的透视图；
图2为图1的散布器组件的一个端部的放大透视图，其中为了清楚起见，散布器组件的另一个端部被截去；
图3为图1的散布器组件的一个端部的分解透视图，其中为了清楚起见，散布器组件的另一个端部被截去；
图4为图1的散布器组件的沿图2的线4-4截取的横截面图。
图5为图1的散布器组件的第一部件的俯视图；
图6为图1的散布器组件的第二部件的前视图；
图7为图6的部件的侧视图；
图8为图1的散布器组件的第三部件的俯视图；
图9为图1的散布器组件的第四部件的俯视图；以及
图10为图5的部件的端视图。
具体实施方式
尽管在这里参考特定实施例示出和描述了本发明，但是本发明并不限于所示的细节。相反，在权利要求的范围内并且在不脱离本发明的情况下可以对细节进行各种修改。
申请人已经提出了使空气通过具有极小孔的膜材料的散布器构件。在通气过程期间，小孔产生大量的具有极小直径的气泡，以增大空气和废水之间的表面积，从而增加氧传送速率。继而，增加了通气系统的整体能量效率。
申请人已经观察到，当空气从散布器逸出而不通过膜时，由膜提供的氧传送效率下降。经常发生的是，气泡绕着膜的边缘逸出。绕着膜的边缘渗出而不通过膜中的小孔的空气可能以大气泡的形式逸出，导致氧传送速率非常低下。为了应对这个问题，根据本发明的散布器系统包括密封该膜的边缘以使得空气必须通过膜中的小孔的机构。如将要解释的，密封机构不仅密封膜的边缘，还提供用于将顶部部件和凸缘固定到导管区段的手段。
现在参考图1-3，示出了根据本发明示例性实施例的通气散布器组件100。散布器组件100包括支撑基部105，以用于将组件安装到通气罐中的表面上，例如底部表面。散布器组件100还包括安装在支撑基部105上的散布器构件110。散布器构件110包括本体部分120，该本体部分具有凸缘区段140和安装在凸缘区段之上的膜160。膜包括允许空气通过的多个小孔161。散布器组件100还包括端部配合件180，该端部配合件将膜160的端部部分密封和固定在凸缘区段140上。
现在参考图3，本体部分120包括大致圆柱形的导管区段130。凸缘区段140以切向布置从导管区段130延伸。在凸缘区段140的外部和膜160的面向凸缘区段的一侧之间形成气体腔室155，如图4所示。一系列空气孔150沿着本体部分120延伸。空气孔150从导管区段中的内部空间132穿过导管区段，并且穿过凸缘区段140而进入到气体腔室155中。在这种布置中，空气孔150将内部空间132与本体部分120的外部相互连接。本体部分120设计成接纳压缩空气，并且通过空气孔150将压缩空气的一部分释放到气体腔室中。在散布器成行安装的情况下，本体部分120将一些压缩空气传送到行中相邻的散布器。
根据本发明的散布器组件提供用于安装和密封膜的机构。膜在其边缘部分处密封，以防止散布器中的空气绕着膜的边缘逸出，从而迫使所有的空气通过膜。膜具有以优选的组装密封的四个边缘。为了说明的目的，短语“侧边缘”指的是膜的与导管区段的纵向轴线L平行地延伸的较长边缘部分162a，如图4所确定和所示。短语“端部边缘”指的是膜的较短边缘部分162b，如图3所确定和所示。
根据本发明的凸缘部分可以具有多种不同的几何形状来支撑膜。例如，凸缘可以具有单个凸缘区段或从导管区段延伸的“翼部”，或者多个翼部。凸缘区段140包括从导管区段130对称地向外延伸的一对翼部142，以形成如图4所示的端部轮廓。翼部142形成支撑表面144，膜160安装在该支撑表面上。每个翼部142都具有自由端部146，该自由端部形成纵向凹槽148。每个凹槽148都适于接纳膜160的侧边缘162a并且密封该侧边缘，以防止空气绕着该侧边缘逸出。每个凹槽148都包括细长索149，该细长索在膜160的侧边缘162a之上插入到凹槽中，以密封侧边缘。索149可以由弹性体材料制成，以便在凹槽148中提供不透流体的密封。
根据本发明的端部配合件在膜的端部边缘处提供不透流体的密封。两个端部配合件可以用来密封膜的端部边缘，其中，在散布器本体的每个端部处放置一个端部配合件，如图1所示。应当理解，根据本发明，在散布器构件上可以使用多于两个的配合件。例如，三个或更多个配合件可以用来将膜固定到散布器本体上，并且这对于较长散布器构件而言可能是期望的。在膜的端部边缘处或附近可以放置一个或多个配合件。此外，在沿纵向偏离端部边缘的一个或多个位置处，一个或多个配合件可以放置在膜的中间部分之上。当使用三个或更多个配合件时，配合件可以以固定的间距沿着散布器构件的长度继续地间隔放置。
端部配合件180包括安装到散布器构件110上的顶部部件或桥接部182。顶部部件182包括内表面184和与内表面相对的外表面186。内表面184的轮廓与凸缘区段140上的支撑表面144的轮廓大致贴合。外表面186包括弧形或圆形顶部表面188。顶部部件182还包括中心本体部分191和一对端壁183，中心本体部分的每一侧上具有一个端壁，如图5所示。
顶部表面188在顶部部件182之上形成弧形斜坡表面。顶部表面188的弧形几何形状允许顶部表面与翼部142的边缘之间具有平滑且逐渐的过渡或相交。这允许带230在不受尖锐角部或边缘干扰的情况下张紧。顶部表面188的弧形几何形状允许带230将均匀的压力向下分配到衬垫187和膜160中。
与本体部分120一样，通过挤出工艺方法制造塑料管导管节省成本。挤出工艺方法易于具有较大的公差，导致尺寸发生变化。例如，凸缘区段140的宽度W可以沿着本体部分120的长度变化。根据本发明的端部配合件沿着凸缘区段140补偿宽度的变化，从而允许使用挤出的部分。参考图5，顶部部件182的端壁183具有第一宽度Wmax，顶部表面188具有比Wmax小的第二宽度Wmin。Wmin极为接近凸缘区段上测量的最小宽度，Wmax极为接近凸缘区段上测量的最大宽度。采用这种布置，顶部部件182在支撑表面144的整个宽度上施加压缩密封力，而不管沿着凸缘区段140的长度的变化。也就是，顶部表面188被构造为延伸跨过凸缘区段140的最小宽度。每个端壁183都形成延伸部183a，该延伸部沿侧向延伸，以覆盖凸缘区段的任一侧上的任何额外宽度。通过覆盖额外宽度，端壁183在翼部142的最外端处提供密封特性，其中在该最外端处，翼部由于公差而比最小宽度宽。在这些较宽的区段处，顶部部件182抵靠本体部分的整个宽度，并且因此在凸缘区段的整个跨度上充分密封膜。端壁183还为顶部部件182提供增大的刚度，以防止顶部部件挠曲。
参考图10，端壁183延伸成低于中心本体部分191的底部。也就是，每个端壁183的特征在于伸出到中心本体部分191下方的倒钩181。在这种布置中，与中心本体部分相比，倒钩181更进一步压入到衬垫140和膜160中，以沿着端壁183提供增大的密封力。这种布置在端壁183下方施加更集中的压力，从而确保在整个较宽的端壁宽度Wmax上分配更多的密封力。这防止膜在散布器组件的操作期间从顶部部件182和衬垫140下方拉出。
散布器组件在顶部部件182和膜160之间和/或在膜和凸缘区段140之间可以包括一个或多个材料层。参考图3、4和8，端部配合件180包括放置在顶部部件182和膜160之间的衬垫187。衬垫187由弹性体材料形成，并且在端部配合件180沿散布器构件110放置的任何区段处提供不透流体的密封。设有穿过衬垫187的两对孔口189a、189b，以允许紧固件的通过，如以下更详细地描述。组件还可以包括顺应层，该顺应层处于膜160下方，即在膜和凸缘区段140之间，以沿着凸缘区段吸收任何不均匀性。例如当凸缘区段通过挤出制成时可能出现不均匀性。为了清楚起见，图中未示出顺应层，然而期望的是，顺应层在例子中将呈现为类似于衬垫187，但位于膜160和凸缘区段140之间。顺应层可以由硅树脂制成。
现在参考图4、6和7，端部配合件180包括一对翼部支撑件190。每个翼部支撑件190都包括圆形表面192和大致平坦表面194，该圆形表面192用于附接到导管区段130的外部，该大致平坦表面194用于抵靠凸缘区段140上的翼部142之一的下侧。每个大致平坦表面194的形状都形成为与翼部的下侧的形状相贴合，使得平坦表面与翼部的下侧具有彼此互补的轮廓。翼部支撑件190提供用于将端部配合件180锚固到散布器构件110上的机构。此外，翼部支撑件190在翼部142下方提供刚性支撑，以使得凸缘区段140的几何形状与顶部部件182的几何形状匹配。翼部支撑件190可以利用多种连接方法或手段附接到导管区段130，包括但不限于超声焊接或粘接。。
关于锚固功能，每个翼部支撑件190都包括适于接纳紧固件210的紧固件孔196。根据本发明，可以使用多种不同的紧固件来将端部配合件锚固到散布器构件上。紧固件210为螺栓，其具有延伸穿过顶部部件182、衬垫187、膜160、凸缘区段140和翼部支撑件190的螺纹轴。顶部部件182、衬垫187、膜160、凸缘区段140和翼部支撑件190均包括彼此对准以方便两个紧固件210通过的孔口和孔。每个翼部支撑件190都容纳具有螺纹孔的螺母212，该螺纹孔适于接纳紧固件210的螺纹轴。螺母212容纳在与紧固件孔192成横向地延伸的狭槽195中。在将紧固件210插入穿过螺母212的情况下，以及在沿顺时针方向旋转紧固件的情况下，紧固件和螺母将顶部部件182和衬垫187牢固地压靠着凸缘区段140，以便将膜160固定地夹在衬垫和凸缘区段之间。
衬垫187的侧端部向外延伸超过顶部部件182的最外侧边缘，如图4所示。衬垫187的这些多余部分单独地锚固在从每个翼部支撑件190的下侧延伸的栓193上。如上所述，每个翼部142的自由端部146具有接纳膜160的侧边缘162a的纵向凹槽148。长形索149在膜160的一部分之上插入到每个凹槽148中，以便将膜的该部分锚固在凹槽中，并且沿着散布器构件110的长度密封侧边缘162a。
根据本发明的端部配合件可以包括张紧机构，以便在散布器本体的凸缘区段的整个宽度上施加均匀的载荷。参考图2和3，张紧机构220包括一对固定带230。张紧机构220被构造为将膜160固定在本体部分120之上，具体是固定在翼部142的外边缘之上，从而不会发生气体泄漏。固定带230在本体部分120的顶部表面188之上延伸。每个固定带230都具有锚固端部232，图9中更详细地示出了该锚固端部。每个锚固端部232都包括适于绕紧固件210的端部设置的孔口234。在这种构造中，锚固端部232可以附接到延伸穿过其对应的翼部支撑件190的紧固件210的端部。固定带230紧贴着顶部表面188上方向下拉，并且利用带锁定件236锁定就位。根据本发明，可以使用多个张紧带、锁定件和工具，包括例如不锈钢带夹持系统和工具。
虽然已经在本文中示出和描述的本发明的优选实施例，但是应当理解，这样的实施例仅仅是以实例的方式提供的。在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员将可以做出各种变型、改变和替换。因此，期望的是所附的权利要求覆盖落在本发明范围内的所有的这些变型。
Claims (21)
1.一种通气组件，其包括：
散布器构件，所述散布器构件包括导管区段和凸缘区段，所述导管区段围绕出内部空间；
膜，所述膜在所述凸缘区段之上延伸，所述膜和凸缘区段之间形成气体腔室，所述气体腔室与所述导管区段的所述内部空间流体连通；以及
端部配合件，所述端部配合件包括顶部部件、固定带和张紧机构，所述顶部部件布置成向所述膜的顶部表面施加夹持力，所述固定带布置成向所述膜的边缘部分施加夹持力，所述张紧机构布置成在所述顶部部件和所述凸缘区段之间沿着与所述凸缘区段成横向的方向提供夹持力。
2.根据权利要求1所述的通气组件，其包括翼部支撑件，所述翼部支撑件附接到所述导管区段的第一表面并且接触所述凸缘区段的第二表面。
3.根据权利要求2所述的通气组件，其中所述张紧机构由锚固到所述翼部支撑件中的至少一个紧固件构成。
4.根据权利要求3所述的通气组件，其中所述固定带具有形成紧固件孔的端部，所述紧固件孔接纳所述至少一个紧固件。
5.根据权利要求1所述的通气组件，其中所述凸缘区段包括从所述导管区段对称地向外延伸的一对翼部。
6.根据权利要求5所述的通气组件，其中所述翼部中的每一个都包括自由端部，所述自由端部形成沿着所述自由端部的长度延伸的纵向凹槽。
7.根据权利要求6所述的通气组件，其包括处于每个所述纵向凹槽中的柔性索，每个柔性索在所述膜的边缘部分之上插入，以将所述边缘部分固定在所述凹槽中。
8.根据权利要求1所述的通气组件，其中所述顶部部件包括与所述散布器构件接合的内表面和与所述内表面相对的外表面。
9.根据权利要求8所述的通气组件，其中所述固定带在所述顶部部件的所述外表面之上延伸。
10.根据权利要求9所述的通气组件，其中所述固定带包括一对固定带。
11.根据权利要求10所述的通气组件，其中所述顶部部件具有弧形顶部表面。
12.一种通气组件，其包括：
散布器构件，所述散布器构件包括导管区段和凸缘区段，所述导管区段围绕出内部空间；
膜，所述膜在所述凸缘区段之上延伸，所述膜和凸缘区段之间形成气体腔室，所述气体腔室与所述导管区段的所述内部空间流体连通；以及
端部配合件，所述端部配合件包括顶部部件、翼部支撑件、带和张紧机构，所述顶部部件布置成向所述膜的顶部表面施加夹持力，所述翼部支撑件布置在所述凸缘区段的与所述膜相对的一侧上，所述带布置成向所述膜的边缘部分施加夹持力，所述张紧机构布置成在所述顶部部件和所述翼部支撑件之间沿着与所述凸缘区段成横向的方向提供夹持力。
13.根据权利要求12所述的通气组件，其中所述张紧机构由锚固到所述翼部支撑件中的至少一个紧固件构成。
14.根据权利要求13所述的通气组件，其中所述固定带具有形成紧固件孔的端部，所述紧固件孔接纳所述至少一个紧固件。
15.根据权利要求14所述的通气组件，其中所述凸缘区段包括从所述导管区段对称地向外延伸的一对翼部。
16.根据权利要求15所述的通气组件，其中所述翼部中的每一个都包括自由端部，所述自由端部形成沿着所述自由端部的长度延伸的纵向凹槽，所述通气组件包括处于每个所述纵向凹槽中的柔性索，每个柔性索在所述膜的边缘部分之上插入，以将所述边缘部分固定在所述凹槽中。
17.根据权利要求16所述的通气组件，其中所述顶部部件具有弧形顶部表面。
18.一种通气组件，其包括：
散布器构件，所述散布器构件包括导管区段和凸缘区段，所述导管区段围绕出内部空间；
膜，所述膜在所述凸缘区段之上延伸，所述膜具有一对边缘部分，所述膜和凸缘区段之间形成气体腔室，所述气体腔室与所述导管区段的所述内部空间流体连通；以及
端部配合件，所述端部配合件包括顶部部件、带、衬垫和张紧机构，所述顶部部件布置成向所述膜的顶部表面施加夹持力，所述带布置成向所述膜的边缘部分施加夹持力，所述衬垫布置成抵靠所述膜的所述顶部表面和所述边缘部分，所述张紧机构布置成在所述顶部部件和所述凸缘区段之间沿着与所述凸缘区段成横向的方向提供夹持力。
19.根据权利要求18所述的通气组件，其包括翼部支撑件，所述翼部支撑件附接到所述导管区段的第一表面并且接触所述凸缘区段的第二表面。
20.根据权利要求19所述的通气组件，其中所述张紧机构由锚固到所述翼部支撑件中的至少一个紧固件构成。
21.根据权利要求18所述的通气组件，其包括顺应层，所述顺应层处于所述膜和所述凸缘区段之间，以吸收沿着所述凸缘区段的不均匀性。
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