CN103118773B - 固态化学制品溶解装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种固态化学原料单元溶解装置18具有上部原料单元腔室26，其在它的下端处具有向内逐渐变细的密封表面20且最底下的原料单元密封于其上，以使上部腔室26保持在干燥状态，防止位于固态化学原料单元18的溶解及封闭面之后的固态化学原料单元受潮和结块。固态化学原料单元料仓16为槽形的以允许在其中平缓进给多个固态化学原料单元10，而盖限定的浅槽允许在料仓中引导和目视观测剩余的固态化学原料单元。料仓16，优选为但不是必须，限定逐渐变细的密封表面20。公开了不同形状的固态化学原料单元10。该溶解装置可处理高达100磅或以上的较大的化学原料单元载量，并可以较小着落区稳定结构进行处理。还公开了一种方法。

Description

固态化学制品溶解装置及方法

优先权声明

本申请要求在2010年3月8日提出申请的，名称为SOLID CHEMICALDISSOLVER AND METHODS的临时专利申请61/339，702的优先权，且此申请整体专门合并于此，视为其在本文完全公开。同样，申请人要求在2011年2月22日提出申请并给予美国序列号13/031，724的实用申请的优先权。此申请也整体专门合并于此，视为其在本文完全公开。

技术领域

本发明涉及一种用于将固态形式的化学制品溶解产生化学溶液的装置及方法。更具体地，本发明涉及用于从固态形式的化学制品产生用于水处理或工艺处理的化学溶液的化学溶解装置及方法。

背景技术

为了各种目的，已知提供浓缩的化学溶液以用于引入液体系统或过程。例如，包含不同化学成分的混合物的化学浓缩物被稀释，以便提供溶液用于水处理以及防止水垢和沉淀物堆积及积聚在水槽、热水器和冷却塔以及开放及封闭的水系统两者中，用于工业清洗，用于在洗碗系统和洗衣机中产生清洗剂，用于其它清洗和清洁目的，以及用于在各种应用中的连续及周期性的清洗及维护功能。

典型地，用于溶解或稀释化学制品的“溶解装置”被用于接收化学浓缩物，溶解或稀释它，以及将产生的溶液引入处理系统。

例如，在美国专利No.2371720；3383178；3595438；4858449；4964185；5137694；6441073；6418958；6820661中；在美国专利公开US2007/0269894和US2010/0025338中得到这种现有的装置和处理过程的具体公开。其每一个专门合并于此作为参考并视为本文完全公开的一部分。这些内容的副本附加于本文并为本文的一部分。

而且，要理解，用于产生浓缩化学溶液以及用于将该溶液传递给应用系统的系统，根据要处理的系统的参数，典型地被设计成用于特定的用途；从一方面的洗衣机到另一方面的闭环水塔及处理过程或建筑物冷却系统。容积、压力、温度、水化学成分、所需要的化学溶液以及许多其它的参数需要显著不同的溶解和传递系统。

本领域另一个考虑因素为用于形成处理溶液的浓缩化学制品的状态或形式。浓缩的化学制品可以以浓缩的液体形式或以“固态”形式提供。术语“固态”此处用于与诸如颗粒、薄片、珠料、自由流动的粒料、散粒、粉末和液体的其它形式的化学制品相区分或区别。本文中所采用的术语“固态”和“固态化学原料单元”因此意欲是指以独立的结构形状的整体质量块，其可由包括但不限于压缩、铸造、模制及其它处理过程的任何适当的处理过程来形成。当溶解固态形式的化学制品时，典型的是将水样品喷洒在固态化学制品的表面上。

合并于此作为参考的美国专利公开US2010/0025338中阐明了液体与固态浓缩化学制品的比较。

尤其在诸如加热及冷却系统的较大水系统的处理中，在考虑采用以诸如固态化学原料单元形式的化学制品时，与较小体积的系统相比需要相当大量的浓缩化学制品。无论固态化学原料单元系统的尺寸怎样，进给和溶解处理过程必须一致，以使由溶解过程产生的化学溶液精确且一致。

对这些考虑因素的潜在干扰为由水喷雾所溶解的固态化学原料单元的界面特性。尽管在固态原料单元的前表面处一致地溶解来自于固态原料单元的化学制品是很重要的，但也期望使那个表面后面的化学制品尽可能保持干燥，以防止诸如会在水喷雾最高效且最均匀地使化学制品溶解的位置处阻碍化学制品的一致性呈现的受潮和结块。换句话说，如果位于前表面的界面之后的固态原料单元中的化学制品和水喷雾变得潮湿或结块，则固态化学原料单元朝向喷雾界面的进给或移动，以及接收喷雾样品的固态化学制品的表面，可受到不利地影响。这可导致故障、不一致的溶液产品、以及产生不利地影响所期望的处理的效率和可行性的广泛变化的溶液含量。

在固态化学原料单元溶解的另一方面，期望对溶解装置的操作时间和照料减少，即使在溶解装置必须能够为大体积量的应用生产大量的化学溶液时。这需要在溶解装置中可操作地处理大量的固态化学原料单元。在多个这样的固态化学原料单元可能被堆积时，诸如，少量的这种固态化学原料单元堆积在更低容量的溶解装置（如在一加仑大小的料桶中提供四个固态化学原料单元）时，期望为更大的应用提供用于处理更大量的固态化学原料单元的装置和处理过程，而无需频繁的操作照料，这对于在如此大的单元的一加仑大小的固态化学原料单元的填料是必需的。

还期望提供一种固态化学原料单元溶解装置，其有助于采用多个固态化学原料单元而不会将固态化学原料单元掉落在另一个上而造成损坏，以及不会由受潮或结块而引起进给或一致性问题。例如，在某些应用中，可期望，容纳大约50到200磅左右的总固态化学原料单元重量的填料，其中将提供较大体积的系统。且期望在较小的溶解装置着落区内但在稳定的应用中如此进行。

最后，期望以指示当前状态及为一致性处理而补充原料单元的需求形式提供观测溶解装置中的原料单元的能力。典型的小容量溶解装置不提供这种观测能力。

发明内容

为此目的，本发明计划提出一种改进的固态化学原料单元溶解装置以及所联合的固态化学原料单元以有助于多个固态化学原料单元填充，提供高容量的溶解装置操作，防止不期望的原料单元结块及受潮，提供可视的原料单元状态，以及为系统处理提供一致的可持续的化学溶解和化学溶液，所有这些都位于较小的着落区中并来自稳定的溶解装置。

本发明的优选实施例计划提出一种按尺寸制成以及形成为优选处理多个固态化学原料单元的料仓，该固态化学原料单元以包括垂直堆叠在料仓的上部腔室中的盘形原料单元的形式。直径比盘形原料单元的下表面小的逐渐变细的密封表面，优选为料仓的下端的整体部分。最下部的原料单元的边缘搁在该表面上，使料仓的进口腔室密封不会向上穿过屏蔽网喷出并且使最下部的原料单元的下表面密封以将固态化学制品溶解成向下流动并被收集在水池中的溶液。

由于原料单元的下表面被溶解，原料开始逐渐向下朝向由其的下部溶解表面限定的平面进给，且它的密封件开始与逐渐变细的表面接触。

因此，当固态化学制品由该下表面的喷雾溶解时，那个原料单元以及其上的那些逐渐向下移动，而位于溶解作用发生的地方之上的上部腔室由前进的化学原料单元密封，以使得上部腔室和其中的原料单元被保持在较干燥的区域而不会缠结、凝块或发生其它对精度及在最下部原料单元的下表面处的化学制品的一致性溶解不利的影响。

料仓具有入口槽以有助于对加载到料仓中的原料单元进行平缓的处理，并在其中具有可视入口以允许操作者确定料仓的加载状态。

附图说明

根据下面的书面说明和附图，本发明的这些以及其它优点和变型将变得显而易见，其中：

图1为示出了具有安装于其上的原料单元料仓的溶解装置的示意性剖视图，并示出了料仓的下端，其中，向内逐渐变细的表面与最下部的固态化学原料单元的下边缘形成密封；

图2为如图1中的溶解装置和料仓的等距视图，其中，为了清楚和说明的目的，选定的组件以透明的形式示出；

图3为图1的溶解装置和料仓的透视图，其阐释了移除盖子的料仓，该料仓填充有固态化学原料单元；

图4为图1的溶解装置和覆盖有盖子的料仓的立面视图，通过料仓槽和盖子观察窗可看见固态化学原料单元；

图5为溶解装置和料仓的俯视图；以及

图6为示出受调节的水从调节器流动到串连连接到喷嘴的第二及第一阀的示意流程图，并且还概略地阐释了溢流罐及溶液池（描述有两处）、以及固态化学原料单元、逐渐变细的密封表面和屏蔽网。

具体实施方式

如本文中所优选采用的，术语“溶解装置”包括固态化学原料单元溶解设备和相关的可操作地安装的固态化学原料单元料仓或用于使连续的固态化学原料单元保持并顺序地引入到溶解装置中的溶解位置或地点的导引装置。

如在附图中所阐释的，用于本发明的优选固态化学原料单元以圆柱体或圆盘10的形式，其具有由圆形边缘14限定的前表面12。圆盘10具有预定的高度并优选为但不是必须为，直径为6－9英寸，高度约为1－6英寸，且优选为3英寸高。优选地，前表面12的表面积约为20－110平方英寸。优选地，单个的固态化学原料单元重为8－10英镑。这些参数仅仅使示例性的；也可采用其它的尺寸、面积和重量。

本发明的一个实施例包括唯一的固态化学原料单元料仓16，其作为溶解装置18的一部分可操作地配合，其中，料仓16在第一屏蔽网24的正上游或正上方的下部料仓端部22处具有稍微向内逐渐变细的表面或颈缩20。正如前所述的，固态化学原料单元10优选但不唯一地为圆柱的形状，具有由边缘14限定的下部圆形表面12，该边缘14与料仓16的逐渐变细的表面20接合并在密封件28之上密封料仓的上部腔室区域26，该密封件28由下部原料单元的边缘14与逐渐变细的表面20的接合产生。

可替换地，逐渐变细的表面20可在料仓16下游的密封位置处可操作地设置在溶解装置18中，同时提供防止湿气侵入料仓16并位于要被溶解的原料单元10的表面12之上的密封件。

上部第一屏蔽网24邻近于如此形成的密封件28设置在料仓16中并恰好位于前面的或最下部的固态化学原料单元10的下表面12之下。第一屏蔽网24具有任何适当的结构并优选具有以2号网孔、即半英寸的网孔形式的不锈钢金属丝。朝向上方的喷嘴30设置在屏蔽网24之下。喷嘴30向上穿过屏蔽网将一致的并优选为均匀的水样品喷洒在固态化学原料单元10的下部圆形表面12上，其由此被溶解。当固态化学原料单元10被如此溶解时，溶解的化学制品滴向并穿过第一屏蔽网24滴到收集料斗32或其逐渐变细的收集表面上，而同时，它的前进的下表面12在它的圆形边缘14密封逐渐变细的表面20，防止溶解表面12之上的固态化学原料单元10受潮及结块。固态化学原料单元10和接连的固态化学原料单元在料仓16中朝向逐渐变细的表面20下降并在喷嘴30继续喷洒时密封，以保持密封件28和由喷嘴30的喷洒溶解所呈现的原料单元表面。无论喷嘴30产生连续地还是断续地喷洒，密封件都被保持。

当固态化学原料单元10的表面12被水喷洒和溶解时，被稀释的化学溶液越过喷嘴落到料斗32底部处的第二、下部屏蔽网34上，以用于捕获穿过第一屏蔽网24掉落的任何块状或片状的未溶解的化学制品，且其被收集并可选择地呈现为废弃物。下部屏蔽网34优选为其中具有多个四分之一英寸孔的收集料斗32的整体的一部分或基底，由此片状的未溶解化学制品可在基底上被捕获并可被进一步溶解。

因此，要理解，料仓16限定上部原料单元腔室26以用于前后接收多个固态化学原料单元10并用于朝向逐渐变细的表面20串连地进给每个单元10，与最下部原料单元的边缘14形成密封件28。

在本发明的另一方面，料仓16在其相对侧限定两个细长的槽36，38（图3）。圆柱形的固态化学原料单元10从顶部通过由槽36，38辅助的物理支撑被手动地下放到料仓16内，直到原料单元10被安定在密封件28或前面的原料单元10上。导向盖40被设置在最后或最上部的原料单元10上并当单元10接连溶解时随着它们向下。如果料仓中的最后一个单元被完全溶解，导向盖40使来自于喷嘴30的任何喷雾偏转，以免穿过屏蔽网进入料仓腔室26；它也密封或接触逐渐变细的密封表面20。

料仓盖42可被设置在料仓16之上。该盖42优选具有细长的视窗44，其具有与所述槽36，38中的一个对齐的测量刻度，穿过该视窗其中的原料单元10可被观看到并被以指示固态化学原料单元的状态以及加载更多的固态化学原料单元10的需要的形式测量。由此通过视觉观测使操作者易于确保处理过程的继续操作。

在料仓16的逐渐变细的表面20的正下方，料仓16或其它溶解装置部件的表面中的圆形凹槽46容纳、支撑或定位上述的圆形屏蔽网24的边缘。以收集料斗32形式的位于屏蔽网之下的另一个逐渐变细的表面将化学溶液向下汇集到溶解装置18内的收集区域或水池48中，其中，设置有一个或多个浮子50，52以便基于溶液池48的填充状况控制通过线路55流到喷嘴30的水。主要的化学溶液被引入溶液池48中，其中，当溶液池48被填充满时，浮子52致动第一阀54，切断到喷嘴30的水。如果溶液池48已经溢出到溢流罐56中，不管第一阀54和它的浮子52的状态如何，溢流罐56中的第二浮子50关闭从其上游串连连接到第一阀54（提供导管57）的第二阀58，作为故障保护来切断从入水口59、压力调节器59a以及导管61到第一阀54、线路55以及喷嘴30的水，并停止喷嘴30向原料单元10喷洒。供给到串连连接的阀54，58以及喷嘴30的水被压力调节以便从喷嘴30产生一致的喷雾。

接收管60将化学溶液从溶液池58传递到排水泵62以便运送到水系统或其它处理物料流。

而且，要理解，本发明用于多种用途，其中，可获得的水压从一种用途到另一种用途可显著变化，大约为25－100磅/平方英寸且更可能为25－40磅/平方英寸。根据本发明，供水喷嘴30被（调节器59a）调节到大约25磅/平方英寸，且在该压力处，喷嘴30将以喷雾样品的形式稀释的水以大约0.5加仑/分钟的速率传递到固态化学原料单元的表面，以产生浓度大约为0.5％－1.0％的化学溶液。

优选地，为了通过提供连续均匀的固态化学原料单元表面12和限定在前表面处的表面区域来提供一致的化学溶液，每个固态化学原料单元10具有如此的形状：固态化学原料单元的表面区域定位在距第一屏蔽网24处的喷嘴30的恒定距离处。从距可操作的固态化学原料单元的表面均匀距离处的喷嘴30以均匀的低压射出而提供的均匀的水样品，有助于形成一致、精确和恒定的溶液和处理过程。

还要理解，溶解装置18以相对小的着落区提供非常高容量的固态化学原料单元溶解过程。基本上，溶解装置单元18在它的下端大约为宽24英寸，长28英寸，以及大约一英尺高，或者可替换地，它可为其他的尺寸，诸如宽18英寸以及长22英寸。外壳66优选与水池48和每个大约一夸脱容量的溢流罐56形成一体，而附加的容纳罐68在这两个罐之外以容纳不期望的溢出或故障。料仓具有上部加载端70，距溶解装置外壳66的底部大约5英尺，且直径大约为30英寸，具有盖子42。料仓的下端固定于溶解装置外壳66，以使得如果这个装置被翻倒它也不会分离。由于料仓16的下端被设置在外壳66内，整体的重心较低而溶解装置稳定。例如，料仓16可由外壳66的整体底座72支撑，且外壳66的其它部分可另外适当地紧固于外壳。

由此要理解，溶解装置18由外壳66或主体部分限定，该外壳或主体有用地包括具有任何适当的材料的模制外壳66，其限定溶液池48、溢流罐56、容纳罐68、料仓及导管的底座72、阀54，58、喷嘴30等等以执行溶解功能。水池48和溢流罐56可为溶解装置主体66的整体形成的一部分。要理解，如附图中所示的，料仓16可移除地但是牢牢地坐落在溶解装置上。逐渐变细的密封表面20和屏蔽网24可形成在溶解装置18中，位于料仓16之下，必要时，与作为料仓16的部件的优选配置相对。

在可替换的实施例中，固态化学原料单元10可具有除了圆柱形或圆盘形外的形状。例如，可采用具有移除的扇形的圆盘的形状、弯曲或直线的多边形形状的形式的单元、或者各种各样的其它原料单元的形状。因此，也可以类似的和协作的构造提供逐渐变细的密封表面20以便与本文所讨论的固态化学原料单元10一起产生密封件28，并以便于防止湿气超过这种原料单元的喷雾接收溶解表面12传送或移动。

优选提供和保持与固态化学原料单元表面12一致的相同模式、从喷嘴30到该表面的相同距离、以及均匀的水压的参数。

这些实施例有助于处理各种来自于固态化学原料单元的处理物料流。

根据前述内容，要理解，本发明提供一种固态形式的化学制品溶解装置，其具有独特的高容量料仓和固态化学原料单元，且其防止溶解处理过程被随后的固态化学原料单元的受潮或结块阻碍，以及连续地或断续地提供已知的化学制品溶解，并产生用于系统处理的精确溶液。除了这种由小的着落区溶解装置导致的改进的装置及方法，还获得了这些优点：以精确的溶液产品在仍旧稳定的单元中提供高的容量并降低了操作时间的操作者的照料。

提供在固态化学原料单元中的多个固态化学制品可与该发明一起使用。这些仅仅通过示例而不是限定，包括磷酸盐；甲苯三唑；钼酸盐；聚合物；腐蚀剂；亚硫酸眼以及硝酸盐。

这些以及其它优点和变型对于本领域普通技术人员将是显而易见的，而不脱离本发明的范围，申请人仅仅打算通过附加的权利要求来界定。

Claims (19)

1.一种使具有表面和围绕所述表面的边缘的固态化学原料单元溶解的方法；

将所述原料单元表面边缘接合在向内逐渐变细的表面上；

在所述原料单元表面边缘处的、所述向内逐渐变细的表面上的密封位置处密封所述原料单元；

将稀释液喷洒到所述表面边缘内部的所述表面上；以及

在所述表面处使所述原料单元溶解。

2.根据权利要求1中的方法，其特征在于，其包括，在固态化学原料单元的表面被溶解时，朝向所述密封位置进给至少一个固态化学原料单元。

3.根据权利要求1中的方法，其特征在于，所述喷洒是连续的或断续的。

4.一种在固态化学原料单元溶解装置中溶解固态化学原料单元的方法，该固态化学原料单元溶解装置具有固态化学原料单元腔室，其在邻近于其的一个端部包括向内逐渐变细的表面，该方法包括以下步骤：

在所述腔室中引入固态化学原料单元；

当所述固态化学原料单元的边缘与所述表面接合时，在位于所述固态化学原料单元与所述逐渐变细的表面之间的密封位置处形成密封；以及

将稀释液喷洒到由所述边缘限定的所述固态化学原料单元的表面上。

5.根据权利要求4中的方法，其特征在于，其包括另一个步骤，在向所述表面喷洒并使所述固态化学原料单元溶解时，使所述固态化学原料单元朝向所述密封位置移动并同时保持所述固态化学原料单元与所述逐渐变细的表面之间的密封。

6.根据权利要求4或5所述的方法，所述方法还包括利用多个所述固态化学原料单元加载溶解装置中的固态化学原料单元料仓，所述加载固态化学原料单元料仓包括以下步骤：

将固态化学原料单元引入原料单元料仓口；

将接连的所述固态化学原料单元下降到所述料仓；

当所述固态化学原料单元，从所述料仓的外部并穿过贯穿所述料仓设置的细长槽，通过与所述固态化学原料单元接合而加载到所述料仓的上端时，操纵所述固态化学原料单元。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，其包括以下步骤：当所述最下部的固态化学原料单元被下降到所述料仓中时，在所述料仓的向内逐渐变细的表面上密封最下部的固态化学原料单元。

8.一种用于由位于固态化学原料单元中的固态化学制品形成的化学溶液生产处理物料流的处理方法，包括以下步骤：

朝向溶解位置进给所述固态化学原料单元，所述固态化学原料单元具有前表面和围绕所述前表面的边缘；

将所述固态化学原料单元表面边缘接合在向内逐渐变细的表面上；

在所述原料单元表面边缘处的、所述向内逐渐变细的表面上的密封位置处密封所述原料单元；

将稀释液样品喷洒到所述前表面上以便将位于所述固态化学原料单元中的固态化学制品溶解成化学溶液，所述固态化学原料单元的密封通过使围绕所述前表面的所述固态化学原料单元的所述边缘与所述向内逐渐变细的表面接合来防止所述稀释液样品与所述前表面之后的所述固态化学原料单元接触；以及

将所述化学溶液传送到处理物料流。

9.一种用于使固态化学原料单元溶解以形成化学溶液的装置，其包括：

具有喷嘴的溶解装置；

逐渐变细的密封表面，其可操作地设置成用于在密封位置处以密封的关系接收固态化学原料单元；

屏蔽网；

所述喷嘴设置在所述屏蔽网的与所述密封位置相对的侧部上；以及

用于接收溶解后的化学溶液的溶液池。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，其进一步包括：固态化学原料单元腔室，所述腔室在所述密封位置处与所述喷嘴密封。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述腔室在从所述屏蔽网的另一侧的所述密封位置上包括干燥腔室。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，其进一步包括，限定所述腔室的固态化学原料单元料仓。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述逐渐变细的密封表面由所述料仓限定。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，其进一步包括，邻近于所述逐渐变细的密封表面的向内逐渐变细的溶液收集表面；

设置在所述逐渐变细的密封表面与所述逐渐变细的收集表面之间的环形凹槽，

所述屏蔽网具有设置在所述凹槽中的外周边缘。

15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述料仓在其侧部上包括至少两个细长的槽。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，其进一步包括，料仓盖，其具有与所述槽中的一个对齐的可视视窗，且通过该可视视窗可从其外部穿过所述槽中的一个槽观测所述料仓中的固态化学原料单元。

17.根据权利要求9所述的装置和至少一个固态化学原料单元的联合，其中所述至少一个固态化学原料单元在所述固态化学原料单元的表面处密封于所述溶解装置。

18.根据权利要求17所述的联合，其特征在于，所述固态化学原料单元具有如此的形状，以使得所述原料单元的表面积为20－110平方英寸，以及a)所述表面的表面积由圆形边缘限定，或者b)所述表面的表面积由非圆形的边缘限定。

19.一种将溶解后的固态化学制品进给到处理物料流的处理方法，其包括以下步骤：

根据权利要求1，2，3，4或5中任一项所述的方法来使固态化学原料单元溶解，以形成化学溶液；以及

将所述化学溶液进给到处理物料流。