CN105130140A - 环境修复系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于水环境中污染修复的设备、系统和方法。该设备包括：含有开口的容器，以及与容器连接的上升管线或泵，其设置成将包含且悬浮的材料从容器内部输送至容器外部。所述开口面向水体底部，且所述容器与水体底部直接物理接触。容器设置成在容器内包含并悬浮材料。上升管线或泵壳包括一个附加装置，选自推进器(如空气炮和/或水炮、泵)和滑动轴环。

Description

环境修复系统
本申请是题为“环境修复系统”的第201080062946.0号发明专利申请的分案申请。原申请对应国际申请PCT/US2010/058538，申请日为2010年12月1日，优先权日为2009年12月1日。
技术领域
本发明总体上涉及水环境中污染的修复，更具体而言，涉及用于水环境中污染修复的设备、系统和方法。
背景技术
生产设施可使用来自天然来源如河流和溪流的水，用于冷却设备操作。该水通常含有夹带的泥沙或其他污染物，纵然可使用丝网过滤带入设备中的水，这些物质也会随水引入设备。夹带的泥沙或其他污染物可在管路(例如用于输送水的管、水闸、堰或溢洪道)中累积，特别是在水离开设备时，这是因为水可能在返回其初始来源的地方的流动最慢，而且当水离开设备之处的流动变缓时，夹带的泥沙和污染物更有可能在管路中沉积。这会导致泥沙或其他污染物在管路中水离开设备的地方堆积，从而必须定期修复。
因此，需要一种用于水环境中污染修复的设备、系统和方法。
发明内容
本发明的第一方面提供一种设备，包括：含有开口的容器，其中所述开口面向水体底部，且所述容器与水体底部直接物理接触，其中容器设置成在容器内部包含并悬浮材料；以及与所述容器连接的上升管线(uptakeline)，所述上升管线设置成将包含并悬浮的材料从容器内部输送至容器外部，其中上升管线包括选自推进器和滑动轴环的附加装置。
本发明的第二方面提供一种设备，包括：含有开口的容器，其中所述开口面向水体底部，且所述容器与水体底部直接物理接触，其中所述容器设置成在容器内部包含并悬浮材料；以及与所述容器连接的上升管线，所述上升管线设置成将包含并悬浮的材料从容器内部输送至容器外部。
本发明的第三方面提供一种设备，包括：含有开口的容器，其中所述开口面向水体底部，且所述容器与水体底部直接物理接触，其中容器设置成将包含并悬浮的材料通过至少一个排出管道从容器内部输送至容器外部；以及具有第一端和第二端的滑动轴环，其中第一端具有第一开口且第二端具有第二开口，并且其中第一开口围绕并滑动连接至少一个排出管道且第二开口围绕并滑动连接至泵壳。
本发明的第四方面提供一种将水中包含并悬浮的材料从容器内部输送至容器外部的方法，包括：提供配有水或空气推进器的容器，用于将包含并悬浮的材料通过至少一个排出管道从容器内部输送至容器外部；将水中包含并悬浮的材料从水体底部的沉积层悬浮至容器内部；以及将水中包含并悬浮的材料通过至少一个排出管道从容器内部输送到容器外部。
本发明的第五方面提供一种将水中包含并悬浮的材料从容器内部内部输送至容器外部的方法，包括：配置带有水或空气推进器的上升管线，用于将水中包含并悬浮的材料从水体底部的沉积层抽出；将水中包含并悬浮的材料从水体底部的沉积层抽入至容器内部；以及将水中包含并悬浮的材料通过上升管线从容器内部输送至容器外部。
在本发明的一个实施方案中，提供一种设备，包括：
含有开口(15)的容器(10)，
其中所述开口(15)面向水体(40)底部(35)，且所述容器(10)与水体(40)底部(35)直接物理接触；
上升管线(62)通过可滑动接头(50)与容器(10)的侧壁(45)滑动连接，
其中可滑动接头(50)包括可压缩轴环，所述可压缩轴环施加相对于上升管线(62)的表面(60)和相对于侧壁(45)的表面(65)运动的摩擦阻力，由此通过克服运动的摩擦阻力，上升管线可以沿纵轴(70)垂直安置，从而使得容双向垂直运动(75)，
其中上升管线(62)与水或空气推进器(5)连接，配置上升管线(62)从而使所包含并悬浮的材料从容器(10)的内部(25)输送至容器(10)的外部(30)，且容器(10)配置为使所包含并悬浮的材料通过上升管线(62)从容器(10)的内部(25)输送至容器(10)的外部(30)。
在本发明设备的一个优选实施方案中，其中水或空气推进器(5)可操作地连接至容器(10)外部(30)的上升管线(62)的一部分。
在本发明设备的一个优选实施方案中，其中可操作地连接至上升管线(62)的水或空气推进器(5)选自推进器、空气炮和/或水炮、泵及其结合。
在本发明的一个实施方案中，提供一种将水中包含并悬浮的材料从容器内部输送至容器外部的方法，包括：
提供前述权利要求任一项所定义的设备；
将水中包含并悬浮的材料从水体底部的沉积层抽入至容器内部；以及
将水中包含并悬浮的材料通过上升管线从容器内部通过上升管线输送至容器外部。
在本发明方法的一个优选实施方案中，所述方法包括：
提供与机械升降装置(67)和传动单元(69)串联的升降袋(66)；
升高容器(10)以越过；
通过将容器(10)与升降袋(66)可操作地连接而使容器(10)降低就位；以及
在容器(10)的边缘(80)与水体(40)的底部(35)的沉积层(38)之间产生可释封口(85)，其中可释封口(85)使容器内部(25)与水体(40)和/或水体(40)底部(35)——其在容器外部——隔离。
在本发明方法的一个优选实施方案中，其中通过配有或未配有360°多向推进单元的浮标/浮体装置增加升降。
在本发明方法的一个优选实施方案中，包括：
在容器边缘和水体底部的沉积层之间形成可释封口，其中可释封口使容器内部与水体和/或水体底部——其在容器外部——隔离。
在本发明方法的一个优选实施方案中，其中在容器边缘和水体底部之间的可释封口为柔性封口。
在本发明方法的一个优选实施方案中，其中柔性封口选自裙板囊和裙板囊束。
在本发明的另一个实施方案中，提供一种将水中包含并悬浮的材料从容器内部输送至容器外部的方法，所述方法包括：
提供一种设备，所述设备包括：
容器，所述容器含有开口，
其中所述开口面向水体底部，且所述容器与水体底部直接物理接触，
其中所述容器配置为通过至少一个排出管道将所包含并悬浮的材料从容器内部输送至容器外部；以及
可滑动轴环，其具有第一端和第二端，
其中，第一端具有第一开口且第二端具有第二开口，且
其中第一开口围绕并滑动连接至少一个排出管道且第二开口围绕并滑动连接至泵壳，
其中泵(125)嵌入壳(63)，
其中泵包括空气或水推进器(135)，且
其中容器(10)内部(25)的水通过空气或水推进器(135)泵出，所述空气或水推进器(135)在与纵轴(120)垂直的平面上旋转，由此流动通过排出管道(145)的方向是向上的方向；
将水中包含并悬浮的材料从水体底部的沉积层抽入容器内部；以及
将水中包含并悬浮的材料通过至少一个排出管道从容器的内部输送至容器的外部。
附图说明
本发明特征在所附权利要求中阐明。然而本发明本身可通过参考下述示例性实施方案的详细描述并结合附图更好地理解，其中：
图1展示了根据本发明的一个实施方案的用于水环境中污染修复的设备的纵截面图；以及
图2描述了图1所描述的用于水环境中污染修复的设备的纵截面图，其根据本发明实施方案，进一步包括可操作地与上升管线的滑动轴环连接的排出管道。
具体实施方式
图1示出了用于水环境中污染修复的设备100，如“ExtractionLunchbox(ELB)Mini-Vac”的正截面图。设备100包括：含有开口15的容器10，以及与容器10连接的上升管线62，上升管线62设置成将包含并悬浮的材料20从容器10的内部25输送至容器10的外部30。开口15面向水体40的底部35，且容器10与水体40的底部35直接物理接触。容器10设置成在容器10的内部包含并悬浮材料。上升管线62包括水或空气推进器5，选自推进器如空气炮和/或水炮、泵和滑动轴环。
容器10由金属或塑料制成。金属可以是不锈钢、铜、铝、或者钢、铜或铝的合金。塑料可以是聚氯乙烯、聚碳酸酯、高密度聚乙烯、高密度聚丙烯、聚酰亚胺、硅橡胶等。
上升管线62可以是金属或塑料管，其通过可滑动接头50与容器10的侧壁45滑动连接。可滑动接头50可以是可压缩轴环，其施加相对于上升管线62的表面60和相对于壁45的表面65运动的摩擦阻力，由此通过克服运动的摩擦阻力，上升管线可以沿纵轴70垂直安置，从而在双向箭头75指出的方向之一上移动容器10。下文中，“滑动连接”定义为机械或物理连接，其可通过重建或克服运动的摩擦阻力而形成或消除，从而将容器10保持在适当的位置或在双向箭头75指出的方向之一上移动容器10。例如，当可压缩轴环施加相对于上升管线62的表面60和相对于壁45的表面65运动的摩擦阻力时，重建或克服运动的摩擦阻力。
图1中，上升管线62配有水或空气推进器5，用于从水体40的底部35的沉积层38抽出水和悬浮的材料如淤泥。水或空气推进器5可以是水或空气助推炮或泵，从而使所包含并悬浮的材料20可以从容器10的内部25输送至容器10的外部30。
容器10可以配有360°方向的水下推进单元17，从而使设备100的开口15可地理地位于水体40的底部35之上，例如，水体40的底部35的选定极坐标之上。
容器10可以依照如记载于ThomasJ.Kryzak的2007年9月4日授权的美国专利7264713并在美国专利7264713的图3A中描述的方法600的步骤620，通过机械或其他方式“下降”就位，所述专利在此以引用的方式纳入本文。或者，容器10可通过将容器10与升降袋66可操作地连接而“下降”就位，所述升降袋66与机械升降设备67和传动单元68串联。可有利地通过配有或不配有360°多向推进单元的浮标/浮体装置(buoy/floatdevice)增加升降。
通过将空气/水/材料从容器10的内部25移除，容器10的重量可驱使容器10的边缘80更深入水体40的底部35，从而在容器10的边缘80处产生可释封口85，所述可释封口85可由容器10外部的底部35的沉积层38挤压边缘80和水体40的底部35而形成。因此该可释封口85可使内部25与水体40、和/或水体40的底部35——其在容器10外部——隔离。
下文中，“可释密封”或“可释密封的”定义为形成或破坏或开裂或切断容器10的边缘80与容器10外部的底部35的沉积层38之间的机械和物理连接，例如，“可释封口”。
或者，可释封口85可以是容器10的一端36的边缘80与水体40的底部35之间的柔性封口。柔性封口例如裙板囊(apronbladder)或裙板囊束(apronbladderbundles)，记载于ThomasJ.Kryzak的2009年3月3日授权的美国专利7497645中，其在此以引用的方式纳入本文。或者，容器10的一端39可不具有柔性封口。
容器10可配置有搅拌装置90，例如，多向旋转空气/水喷射器、风车翼(whips)、链条(chains)、钻头(drills)、切割器(cutters)、搅龙(augers)、桨叶(blades)和切碎器(choppers)。水可沿箭头97的方向从容器10的外部30抽入至容器10的内部25，以使包含并悬浮的材料20从水体40的底部35悬浮，由此所悬浮的包含并悬浮的材料20可从容器10的内部25输送至外部30。搅拌装置90沿纵轴70的垂直位置可通过升高或降低容器10的轴100内的管95而升高或降低，其中管95与搅拌装置90在管接115处可操作地连接。下文中，术语“可操作地连接”定义为在两部件之间，例如，在管95和搅拌装置90之间，物理或机械地接合或形成机械或物理的管接，由此在管与搅拌装置之间的管接115处存在自由的360°旋转。搅拌装置90的垂直位置可以通过使用高度调节装置的支撑销钉105调整支撑物110而固定至合适的位置，其中支撑物110与管95可操作地连接。
容器10可配置有静止、移动或TV摄像机和灯具以及声呐用于水下观测。
容器10可由滑车(sled)37支撑使能越过或穿过水体40的底部35。
图2描述了图1中所描述的用于水环境中污染修复的设备100的纵截面图，其中具有泵能量供应126的泵125嵌入壳63，且设备100还包括与壳63的滑动轴环55可操作地连接的排出管道145，以及空气或水推进器135，从而使包含并悬浮的材料20可以从容器10的内部25输送至容器10的外部30。在该实施方案中，容器10的内部25中的水已通过空气或水推进器135泵出，所述空气或水推进器135在与纵轴120垂直的平面上旋转，由此流动通过排出管道145的方向是沿箭头130的方向。泵125可兼具泵高度调节器127。包含并悬浮的材料20可通过排出管道145的开口140从容器10的内部25输送至容器10的外部30。
图2描述了设备100，包括：含有开口15的容器10。开口15面向水体40的底部35，且容器10与水体40的底部35直接物理接触。容器10设置成将包含并悬浮的材料通过至少一个排出管道145从容器10的内部25输送至容器10的外部30。
在一个实施方案中，滑动轴环55具有第一端56和第二端57。第一端56具有第一开口58且第二端57具有第二开口59。第一开口58围绕且滑动连接至少一个排出管道145且第二开口59围绕且滑动连接至泵壳63。
虽然为说明目的在此已描述了本发明的具体实施方案，但许多修饰方案和改变方案对本领域技术人员而言是明显的。因此，所附权利要求旨在涵盖所有这些落在本发明真实主旨和范围内的修改方案和改变方案。

Claims (10)

1.一种设备，包括：
含有开口(15)的容器(10)，
其中所述开口(15)面向水体(40)底部(35)，且所述容器(10)与水体(40)底部(35)直接物理接触；
上升管线(62)通过可滑动接头(50)与容器(10)的侧壁(45)滑动连接，
其中可滑动接头(50)包括可压缩轴环，所述可压缩轴环施加相对于上升管线(62)的表面(60)和相对于侧壁(45)的表面(65)运动的摩擦阻力，由此通过克服运动的摩擦阻力，上升管线可以沿纵轴(70)垂直安置，从而使得容双向垂直运动(75)，
其中上升管线(62)与水或空气推进器(5)连接，配置上升管线(62)从而使所包含并悬浮的材料从容器(10)的内部(25)输送至容器(10)的外部(30)，且容器(10)配置为使所包含并悬浮的材料通过上升管线(62)从容器(10)的内部(25)输送至容器(10)的外部(30)。
2.权利要求1的设备，其中水或空气推进器(5)可操作地连接至容器(10)外部(30)的上升管线(62)的一部分。
3.权利要求1或2的设备，其中可操作地连接至上升管线(62)的水或空气推进器(5)选自推进器、空气炮和/或水炮、泵及其结合。
4.一种将水中包含并悬浮的材料从容器内部输送至容器外部的方法，包括：
提供前述权利要求任一项所定义的设备；
将水中包含并悬浮的材料从水体底部的沉积层抽入至容器内部；以及
将水中包含并悬浮的材料通过上升管线从容器内部通过上升管线输送至容器外部。
5.权利要求4的方法，包括：
提供与机械升降装置(67)和传动单元(69)串联的升降袋(66)；
升高容器(10)以越过；
通过将容器(10)与升降袋(66)可操作地连接而使容器(10)降低就位；以及
在容器(10)的边缘(80)与水体(40)的底部(35)的沉积层(38)之间产生可释封口(85)，其中可释封口(85)使容器内部(25)与水体(40)和/或水体(40)底部(35)——其在容器外部——隔离。
6.权利要求4或5的方法，其中通过配有或未配有360o多向推进单元的浮标/浮体装置增加升降。
7.权利要求4或5的方法，包括：
在容器边缘和水体底部的沉积层之间形成可释封口，其中可释封口使容器内部与水体和/或水体底部——其在容器外部——隔离。
8.权利要求7的方法，其中在容器边缘和水体底部之间的可释封口为柔性封口。
9.权利要求8的方法，其中柔性封口选自裙板囊和裙板囊束。
10.一种将水中包含并悬浮的材料从容器内部输送至容器外部的方法，包括：
提供一种设备，所述设备包括：
容器，所述容器含有开口，
其中所述开口面向水体底部，且所述容器与水体底部直接物理接触，
其中所述容器配置为通过至少一个排出管道将所包含并悬浮的材料从容器内部输送至容器外部；以及
可滑动轴环，其具有第一端和第二端，
其中，第一端具有第一开口且第二端具有第二开口，且
其中第一开口围绕并滑动连接至少一个排出管道且第二开口围绕并滑动连接至泵壳，
其中泵(125)嵌入壳(63)，
其中泵包括空气或水推进器(135)，且
其中容器(10)内部(25)的水通过空气或水推进器(135)泵出，所述空气或水推进器(135)在与纵轴(120)垂直的平面上旋转，由此流动通过排出管道(145)的方向是向上的方向；
将水中包含并悬浮的材料从水体底部的沉积层抽入容器内部；以及
将水中包含并悬浮的材料通过至少一个排出管道从容器的内部输送至容器的外部。
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