CN103189132B - 干化学品溶液的制备方法和手段 - Google Patents
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Abstract
用于制备化学溶液的装置（1）包括一个下壳体（2）和上壳体（3）。下壳体具有一个基底（17），一个具有中央开口的上板（12）和一个侧壁（11）。网格（10）安装在上板，覆盖开口。下壳体的壁（4）划分下壳体内部为中央内腔（6）和环形外腔（7）；该壁延伸到下壳体的上部。壁的一部分（5）具有减小的高度，以允许流体从内部腔室流动到外部腔室。喷嘴被安装在内部腔室，用于排出流体（60）进入内部腔室，使一个部分（62）上方的流体表面（61）局部升高过网格。该喷嘴可以是一个喷射器（15），创建文丘里效应将流体抽入喷射器。<!--1-->
Description
技术领域
本领域涉及到水处理，具体是将干化学品溶液引入水流的装置。
技术背景
实践中很多时候均需要水处理。未经水处理的水易滋长细菌、藻类及其他不良或潜在有害生物。定期或连续的引入控制不良生物生长的化学品等对水进行处理已成为普遍的做法。
化学加料机将水引入固体、干燥的处理化学品，使得化学物质以一种受控方式溶解在水中。化学加料机的一种典型应用中，加料机溶解次氯酸钙（次氯酸钙）的固体颗粒，从而将氯引入水流。流离氯浓度（FAC），一般表示为在水中的氯的数量。
一个有效的加料机设计必须提供理想速率的溶解，以维持所需的FAC浓度，同时避免不必要的沉积或残留，这对产生碳酸钙沉积物的次氯酸钙尤为重要。特别是，化学加料器可以在无人看管操作的情况下连续提供高密度的FAC。
发明概要
本发明公开了制备化学溶液的设备和方法。
本发明公开了一种包括下壳体和上壳体的装置。下壳体包括一个基底，一个侧壁和一个有一个中央开口的上板。上壳体包括一个侧壁，一个被连接到上板的下肢。网格被安装在上板并覆盖中央开口，网格至少形成一个上壳体的上部腔室的下边界的部分。下壳体壁将下壳体内部划分为中央的内部腔室和一个环形外腔，此壁具有与下壳体侧壁内部高度大致相等的高度。壁的一部分高度缩减，以允许流体从内部腔室流至外部腔室。喷嘴被设置在内部腔室，朝向内部腔室网格排出流体，使得内部腔室流体表面局部升高。在一个实例中，喷嘴是一个具有流体进口的喷射器，得以创建一个文丘里效应，从而将内部腔室流体抽入喷射器中。
实践中，喷射器使得内部腔室流体表面局部升高至喷嘴上方，所以，该部分表面升于网格上方。升于网格上方的流体溶解位于上部腔室的化学物质，并置于网格上。化学物质可以是片剂、团块、芯片、颗粒、丸状等形式。溶解材料通过网格降至内部腔室并于内部腔室流体混合。化学溶液从内部腔室流至外部腔室并通过出口。
本发明公开了一种制备包括一个有底部网格的上部壳体及有喷嘴的下部壳体，使得水垂直朝向网格的化学送料器；从喷嘴排出流体造成化学进料器中的流体表面被局部升高至喷嘴上方，高于网格；随着流体升于网格上方，溶解化学物质置于网格顶部；引导脱离下壳体水和溶解材料的混合物的化学方法。
上文概述了本发明的优选特征，使本领域技术人员能更好地理解下文对本发明的详细描述。本发明的附加特征将在下文描述，形成本发明的权利要求的主题。本领域技术人员应能理解，他们可以以发明的概念和具体实施例为基础，设计或修改与本发明相同目的的其他结构，和不偏离本发明精神和范围的其他这样的结构。
附图说明
图1是本发明一个实施例的用于溶解干性化学品的装置的示意性的横截面视图。
图2是图1装置内部腔室壁的透视图。
图3是图1装置电网支持的详细视图。
图4是图1装置喷射器的细节。
图5示意性地示出使用图1装置制备干燥的化学品到溶液。
图6是根据本发明的另一个实施例溶解更大量化学干粉的装置的示意性横截面图。
图7是图6装置的上部腔室的透视图。
图8示出本发明一个额外实施例的喷射器和喷射器入口的替代布置。
图9是使用化学进料器后，不同的水流速下游离氯浓度（FAC）的曲线图。
详细说明
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于溶解干化学品的装置（化学进料器1）。进料器1具有下壳体2和上壳体3。（进料器1的组件，包括壳体2、3，为圆柱型。本发明的替代实施例中可以具有圆柱以外的形状。）下壳体2有一个外壁11，一个上板12和一个基底17，外侧壁从所述底部向上延伸到所述上板。在一个实施例中，基底17和侧壁11限定了一个空腔。
上板12有一个由网格10覆盖的中心开口。上壳体3有一侧壁13，其底部末端连接上板12并围绕网格10。侧壁13的内表面23，在侧壁13的底部末端，接近或邻近网格10的外边缘9。上壳体3有一个可拆卸的盖14，在本实施例中，盖14被固定到O形环密封的侧壁13的顶部。如图1所示，侧壁13形成的内部空间构成网格10在底部的上壳体8。
下壳体2内的壁4包围下壳体2内部的中央部分，将下壳体2的内部划分为内部腔室6和一个环形外腔7。（内部腔室6位于基底17和侧壁11限定的空腔内。）壁4的底部与基底17连接。壁4高度基本上等于外侧壁11的内部高度，除壁的顶部有一个切口5。
喷嘴，被安装在内部腔室，用于朝向网格排出流体。在本实施例中，该喷嘴包括一个喷射器15，垂直安装使得其一个出口向上朝向网格。喷射器15具有一个通过耦合器16连接到一个水供给管线（图中未示出）的进气口。在本实施例中，耦合器16被设置在基底17的开口，与基底下的进料线连接。喷射器15混合来自进料线的水和进料器中已形成的化学溶液，使溶液通过通口以形成文丘里效应。化学溶液通过一个位于外侧壁11的出口，在进料器外部腔室外进行。
如图2所示，内壁4被隔离。在本实施例中，壁的一部分（典型地为约10°的弧），切口5减少其高度，允许流体通过切口由内部腔室流向外部腔室。切口5的弧可从1°至360°变化，在这种情况下，整个壁的高度降低，以允许流体在任何方向流过壁。如图2所示，高度的降低通常是一小部分壁的高度，当壁安装于内部壳体2，切口部和其余壁的顶部边缘24，25均位于壳体2的内部的上部。进料器的操作过程中，内部腔室6内的化学溶液通过降低高度的壁部分溢出至外部腔室7，之后通过出口18流出。切口5与出口18为180°相反（参见图1和图5），从内部腔室流至外部腔室与通过出口18流出进料器是反方向。
图3是网格10外边缘部分的详细视图；网格10覆盖上板12的开口，由壁13所包围。在本实施例中，上板12具有凹口32，内缘部31中上板12的厚度减小。网格10安装在顶部，由边缘部31支持。凹口32的深度可以选择，使上板12的顶表面33和网格10的顶表面35是共面的。此外，如图3所示，壁13的内径与网格10的直径相匹配，使壁13的内表面23与网格的外边缘相邻。如图3所示，网格10一般具有小于上板12的均匀厚度；不低于上板12的底面34的平面延伸。
图4示出了喷射器15的详细信息；例如，伊利诺伊州惠顿斯普瑞喷雾系统有限公司的“坦克混合喷射器”。喷射器的入口44，连接到水供给管线45，和排出口41。（耦合器16从图4中省略，更清楚地示出喷射器入口。）喷射器还具有流体的进气口42，创建一个文丘里效应，从而使化学溶液如箭头43所示返回到喷射器。
进料器的操作过程中，上部腔室8中干化学材料80（片剂、团块、芯片、颗粒、丸状等形式）置于网格10上。喷射器的释放60使得内部腔室6的流体表面61在区域62表面上方被局部升高。在本实施例中，喷射器15安装在圆柱体内部腔室的径向的中央部；相应地，流体表面的局部隆起部62位于网格的中央的圆形部分。
区域62的流体表面在网格上方升起，以便接触置在网格中央的干化学品81。干化学品81溶解，溶解的化学品通过网格降入内部腔室6，导致内部腔室6中化学溶液的形成。如上文所述，化学溶液通过喷射器的进气口42回至喷射器（箭头43），并再次通过出口41排出。化学溶液溢出进入外部腔室7，流过壁4的切口5，通过出口18流出进料器。
图6示出本发明的另一实施例，其中进料器51具有直径大于进料器1中的上部腔室8的上部腔室58。因此进料器51可容纳较大数量的干燥化学品，这是一种优势，因进料器的应用中长时间无人看管操作。侧壁57的下肢隔开网格10的外边缘。将干化学品通过网格10直接降落，防止干化学品降于板12上，腔室58有一个锥形插入件52安装在其中。
如图7所示，锥52被隔离。锥52有一个小的较低的开口端和一个大的开放的上端。上端的外边缘53与上壳体侧壁的内表面连接，下端有与网格圆周大致匹配的内侧边缘54，使内侧边缘54接近网格的外部边缘。
在另一实施例中，如图8所示，水供给管线通过侧壁11而不是通过基底17连接。喷射器15通过耦合器16和一个90°弯头73被连接到一个基本上水平的水供给线71。水供给管线71通过壁4的开口延伸，并连接到入口管72。
图9示出进料器产生的溶液的FAC浓度体现了不同流量的发明。流速取值范围为2-6加仑每分钟（GPM），对应于范围7.5-54磅/平方英寸的水压。喷射器流入口的直径为约3/8英寸，喷射器出口位于网格下方3-3/4英寸。在1250-3010ppm的范围内，FAC浓度与流量呈线性变化。这些FAC浓度高于由典型化学进料器取得的浓度。
虽然本发明已经描述了特定的实施例，鉴于前面的描述，许多替代方案、修改和变化对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，本发明意在涵盖本发明及其权利要求的范围和精神内的所有那些替换、修改和变化。
Claims (40)
1.一种用于化学溶液制备的装置(1)，包括：
下壳体(2)，它具有一个基底(17)，上板(12)，和一个侧壁(11)，侧壁(11)从所述基底向上延伸至上板，上板具有一个中央开口，上板具有环形形状；
上壳体(3)，它具有侧壁(13)，所述侧壁(13)的下肢连接到上板；
网格(10)，其安装在上板，并覆盖在中央开口，网格形成至少一个上壳体内的上部腔室的下边界部分；
壁(4)位于下壳体的内部，内壁连与基底，并延伸到下壳体的上部，所述内壁分割下壳体的内部为一个中央内腔(6)和一个环形外腔室(7)，至少一部分(5)的所述内壁具有减小的高度，以允许从内部腔室至外部腔室的流体流动；
喷嘴(15)，设置内部腔室中，用于朝向网格排出流体(60)进入内部腔室，使内部腔室中的区域(62)的流体表面(61)被局部隆起；
一个出口(18)位于下壳体的侧壁，用于导出外部腔室的化学溶液；
其中，所述喷嘴包括一个喷射器，所述喷射器定向垂直向上朝向网格排出流体，并且所述喷射器具有流体的进口(42)，有效地创建一个文丘里效应，从而将内部腔室的流体抽入喷射器。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述局部隆起部分的所述表面是在网格上方。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述内部腔室是圆筒形的，所述喷嘴垂直布置在内部腔室的中央部分，以使所述局部隆起部分的所述表面位于中央部的网格上方。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述内壁具有与下壳体侧壁内部高度相等的高度。
5.根据权利要求1所述的装置，其中
上板具有相邻中央开口部的凹口(32)，从而上板形成一厚度减小的部分(31)，和
网格被安装在所述厚度减小的部分(31)的顶部。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，网格具有厚度，凹口有相对于上板的上表面的深度，所述深度等于网格的厚度，网格上表面和上板的上表面是共面的。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，流体上升过网格以上，有效溶解位于上部腔室和设置在网格上的化学物质(81)。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述的化学物质包括片剂、团块、芯片、颗粒或它们的组合。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述内壁具有均匀的高度，允许流体从内部腔室流向外部腔室。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述内壁是一个圆形的汽缸，所述减小的高度的是均匀的在所述内壁的所述至少一部分(5)，所述至少一部分(5)有至少1°的弧。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述的部分有10°的弧。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述的网格有一个直径，上壳体的侧壁(57)的内径大于网格的直径，使所述侧壁(57)下肢的隔开网格的外边缘。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，还包括一个锥形插入件(52)，其设置在上部腔室中，并具有一个敞开的下端和一个敞开的上端，上端比下端大，
上端具有一个与上壳体的侧壁的内表面接触的外边缘(53)，和
下端内径与网格内径相等，下端的内边缘(54)靠近网格的外边缘。
14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基底具有一开口，用于连接到一个外部的水供给线，喷嘴通过所述开口连接到水供给线。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述喷嘴垂直安装在内部腔室，并包括一个通过喷嘴与所述开口(71)连接的内部的水的进料管线。
16.根据权利要求1所述的装置，还包括：
连接到所述喷嘴的内部的水进料管线(71)；
用于连接到一个外部的水供给管线的下壳体的外侧壁的入口(72)，
所述内部的水进料管线(71)通过内壁开口连接到入口。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述喷嘴垂直安装在内部腔室，内部的水供给管线进一步包括使靠近喷嘴的端部弯头。
18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述内壁部分具有减小的高度，与出口180°相对，内部腔室到外部腔室的流动方向与通过出口流出外部腔室的流动方向是相反的。
19.一种制备化学溶液的方法，包括：
提供一个化学进料器(1)，其中包括
一个底部具有一个网格(10)的上壳体(3)，及
一个具有喷嘴(15)安装在其中，该喷嘴导向，以便排出流体(60)垂直向上朝向网格的下壳体(2)，其中，所述喷嘴包括一个喷射器，所述喷射器定向垂直向上朝向网格排出流体，并且所述喷射器具有流体的进口(42)，有效地创建一个文丘里效应，从而将内部腔室的流体抽入喷射器；
从喷嘴排出流体引起的化学进料器中的区域(62)的流体表面(61)局部升高，高于喷嘴，从而使所述区域(62)的表面上升至高于网格；
溶解的化学物质(81)，其设置在网格顶部，流体上升至网格，从而接触这些化学物质；
进行流体混合物包括下壳体的溶解材料。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，
下壳体，在其内部有一个壁(4)，所述壁(4)连接到下壳体的基底，延伸到下壳体的上部，从而划分下壳体的内部为中央的内部腔室(6)和一个环形外腔室(7)，所述壁(4)的至少一部分(5)具有减小的高度，以允许流体从内部腔室流至外部腔室，并进一步包括
收集内部腔室的溶解材料，内部腔室中溶解的材料混合流体以形成所述化学溶液；
之后执行于从内部腔室到外部腔室的化学溶液。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述内壁有一个统一的高度，允许流体从内部腔室流至外部腔室。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述内壁是一个圆形的汽缸，所述内壁的所述至少一部分(5)所述减少的高度是均匀的，所述部分至少为1°的弧。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述的部分是10°的弧。
24.根据权利要求20的方法，其中，所述下壳体具有一个出口(18)，内壁部分具有减小的高度，与出口180°相对，所以，内部腔室至外部腔室的流动方向与从下壳体出口流出的流动方向是相反的。
25.根据权利要求19的方法，其中，所述下壳体具有基底(17)，并包括通过在基底的开口连接喷射器的一个进口和外部的水供给管线。
26.根据权利要求19的方法，其中，所述下壳体具有侧壁，并且进一步包括
连接喷嘴的入口到一个内部水供给管线(71)，和
通过侧壁的开口连接内部水供给管线到一个外部的水供给线。
27.根据权利要求19所述的方法，其中，
下部壳体，包括一个基底(17)，上板(12)和一个侧壁(11)，所述侧壁从所述基底向上延伸至上板，其中上板具有中央开口，使得上板具有环形形状；
上壳体具有一个侧壁(13)连接到上板；
网格被安装在上板并覆盖中央开口。
28.根据权利要求19所述的方法，其中，所述的化学物质包括片剂、团块、芯片、颗粒或它们的组合。
29.一种制备和递送固体化学物质的溶液的装置(1)，包括：
壳体(2)具有一基底(17)和一个向上延伸的侧壁(11)，所述基底和所述侧壁限定了一个空腔；
内部腔室(6)腔体内具有侧壁(4)，所述内部腔室的侧壁的底部与所述基底相邻，所述内部腔室的侧壁被腔体侧壁隔开，从而形成一个环形外腔室(7)；
网格(10)置于所述内部腔室的侧壁上部，所述网格平行于所述基底；
喷嘴(15)置于所述内部腔室中以排出流体(60)，流体中所述固体的化学物质是可溶的，朝向网格进入内部腔室，从而导致内部腔室的流体表面(61)局部隆起在一个部分(62)的表面，其中，所述喷嘴包括一个喷射器，所述喷射器定向垂直向上朝向网格排出流体，并且所述喷射器具有流体的进口(42)，有效地创建一个文丘里效应，从而将内部腔室的流体抽入喷射器；
腔室侧壁的出口(18)使化学溶液流出外部腔室。
30.根据权利要求29的所述装置，其中，所述的化学物质包括片剂、团块、芯片、颗粒或它们的组合。
31.根据权利要求29所述的装置，其中，流体上升过网格，所述局部隆起部分有效地溶解置于网格上的化学物质。
32.一种用于溶解并提供固体的化学物质的溶液的装置(1)，包括
壳体(2)，具有基底(17)和向上延伸的侧壁(11)，所述基底和侧壁限定了一个空腔，和
腔室(6)腔体内具有侧壁(4)，所述腔室的侧壁的底部邻接于所述基底，所述腔室的侧壁被腔体侧壁隔开，
改进之处包括：喷嘴(15)，置于所述内部腔室中以排出流体(60)，流体中所述固体的化学物质是可溶的，向上进入内部腔室，从而导致内部腔室的流体表面(61)局部隆起在一个部分(62)的表面，其中，所述喷嘴包括一个喷射器，所述喷射器定向垂直向上朝向网格排出流体，并且所述喷射器具有流体的进口(42)，有效地创建一个文丘里效应，从而将内部腔室的流体抽入喷射器。
33.根据权利要求32所述的装置，其中，所述壳体的侧壁(11)和所述腔室的侧壁(4)形成同心的垂直液压缸，所述喷嘴被垂直安置在所述腔室(6)的径向中央部。
34.根据权利要求33所述的装置，其中，所述局部隆起流体表面部分是一个流体表面的径向中央部，流体在所述径向中央部的上升能有效的溶解位于所述喷嘴上方的化学物质(81)。
35.一种用于溶解并提供固体的化学物质的溶液的装置(1)，包括：
壳体(2)，具有基底(17)和向上延伸的侧壁(11)，所述基底和侧壁限定了一个空腔；
垂直的中空容器(8)延伸至所述空腔上方，与所述空腔流体连接，所述容器具有侧壁(13)，隔开所述壳体的侧壁；
板(12)连接壳体侧壁的上部末端与容器；
网格(10)具有多个穿孔，所述网格间隔并平行于基底，以便网格上表面(35)与基底的间隔等于或小于所述板上表面(33)，所述网格的外边缘靠近所述容器的侧壁；
喷嘴(15)置于基底和所述网格之间，用于排出流体(60)，流体中所述固体的化学物质(81)是可溶的，朝向网格，以便使喷嘴上方部分(62)的流体表面(61)局部隆起高于网格，其中，所述喷嘴包括一个喷射器，所述喷射器定向垂直向上朝向网格排出流体，并且所述喷射器具有流体的进口(42)，有效地创建一个文丘里效应，从而将内部腔室的流体抽入喷射器；
腔室侧壁的出口(18)使化学溶液流出腔。
36.根据权利要求35所述的装置，其中，所述的化学物质包括片剂、团块、芯片、颗粒或它们的组合。
37.根据权利要求35所述的装置，其中，所述流体上升过网格，所述局部隆起部有效溶解置于网格上的化学物质。
38.一种用于溶解并提供固体的化学物质的溶液的装置(1)，包括
壳体(2)，具有基底(17)和向上延伸的侧壁(11)，所述基底和侧壁限定了一个空腔，和
一个细长的垂直的中空容器(6)在所述空腔中，所述中空容器(6)具有侧壁(4)，其底部被固定到所述基底并隔开所述壳体侧壁，
改进之处包括：
喷嘴(15)，置于中空容器中以排出流体(60)，流体中所述固体的化学物质(81)是可溶的，向上进入中空容器，从而导致中空容器的流体表面(61)局部隆起在一个部分(62)的表面，其中，所述喷嘴包括一个喷射器，所述喷射器定向垂直向上朝向网格排出流体，并且所述喷射器具有流体的进口(42)，有效地创建一个文丘里效应，从而将内部腔室的流体抽入喷射器。
39.根据权利要求38所述的装置，其中，所述壳体的侧壁和所述中空容器的侧壁形成同心的垂直液压缸，所述喷嘴被垂直安置在所述中空容器的径向中央部。
40.根据权利要求39所述的装置，其中，所述局部隆起流体表面部分是一个流体表面的径向中央部，流体在所述径向中央部的上升能有效的溶解位于所述喷嘴上方的化学物质。
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