CN105142766A - 用于将气体扩散至液体中的充气器组件 - Google Patents

用于将气体扩散至液体中的充气器组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于将气体扩散至液体中的充气器组件，包括气体供应导管(2)和至少一个充气器(3)，其中，气体供应导管(2)和充气器(3)借助附接机构(23)可释放地相互结合。充气器组件的特征在于，附接机构(23)包括柔性体(25)和压缩机构(26)，其中附接机构(23)布置为可逆地设置在停止模式和活动模式，在停止模式中，气体供应导管(2)和所述至少一个充气器(3)处于相互释放模式中，在活动模式中，柔性体(25)借助压缩机构(26)沿着其轴向纵向方向被压缩并将所述至少一个充气器(3)和气体供应导管(2)夹紧在彼此上。

Description

用于将气体扩散至液体中的充气器组件
技术领域
本发明总体上涉及用于将气体供应至液体的装置，例如在污水处理期间向污水充气。这样的装置例如被称为充气器、扩散器。在这样的应用中，加压气体(诸如空气或者其他含氧气体)加压穿过充气器的膜中的穿孔，同时为液体提供良好的气泡充气。具体的，本发明涉及一种用于将气体扩散至液体中的充气器组件，其包括气体供应导管和至少一个充气器，其中气体供应导管包括界定内部气体供应腔的管壁，所述至少一个充气器包括具有内部空间的保持器。气体供应导管和充气器借助附接机构可释放的相互结合，附接机构从保持器的内部腔延伸至所述气体供应腔并包括用于保持器的内部腔和气体供应腔之间流体连通的管道。
背景技术
虽然存在许多已知的将单个充气器附接在气体供应导管上的措施，但是大多数已知的解决方案包括复杂的附件，例如焊接到气体供应导管上的螺纹管连接件、复杂且增加了保持器和充气器系统的价格的管夹具等。
将充气器附接至气体供应导管的另一已知的措施是将充气器的保持器借助粘合剂胶接至气体供应导管的管壁。这些胶接结合的缺点在于：它们是硬且脆的，如果充气器承受较大力时，例如在水池中安装充气器组件期间，将破坏胶接结合，如果充气器全部或者部分松开时，很难将充气器再附接至气体供应导管。困难在于：胶接适合于工厂胶接，即为获得最佳胶接结合，要求受控环境和适合的固定器。然而，在用户的水池中安装充气器组件期间，通常这些条件都不具备。此外，胶接或多或少为永久连接，使得难于置换充气器或者为充气器组件增加更多充气器。
在US6464211中，采用未被使用的或者带螺纹的波普空心铆钉用于连接气体供应导管和充气器。换句话说，波普空心铆钉从保持器的内部腔延伸到气体供应腔，以允许气体或者空气流过波普空心铆钉。然而，所存在的极大的风险在于：由于在界面处的泄露而出现问题，并因此需要在充气器和气体供应导管的管壁之间的界面中设置许多密封件。为了置换充气器而分离充气器，必须损毁该波普空心铆钉，例如对波普空心铆钉进行钻削。然而，所存在的风险在于：在采用该措施期间将损坏气体供应导管和/或充气器。当在水池中安装充气器组件期间如果硬的波普空心铆钉由于施加在充气器上的外力而部分地变形，尽管在充气器和气体供应导管之间的界面处具有密封件，但是将还有很大的泄露风险。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术已知的充气器组件的上述不足和缺陷，并提供一种改进的充气器组件。本发明的主要目的是提供一种最初限定类型的改进的充气器组件，即使在充气器组件安装期间充气器受到外力时，该改进的充气器组件受到外力时也是坚固的同时也没有松开和泄漏的风险。
本发明的另一目的是提供一种充气器组件，其中每个充气器不依赖于气体供应导管管壁的材料或厚度而易于在水池中现场移除和置换。
本发明的另一目的是提供一种充气器组件，该充气器组件使得能够在水池中现场简单地附接另外的充气器到气体供应导管，即所谓扩展和容量增大。
本发明的另一目的是提供一种充气器组件，其中不需要额外的密封件来防止泄露。
本发明的另一目的是提供一种充气器组件，其中，同一个附接机构可用于将充气器附接到具有不同厚度的管壁的气体供应导管上。
本发明的另一目的是提供一种简单且便宜的充气器组件。
根据本发明，至少主要目的通过具有在独立权利要求中所限定的特征的最初所限定的充气器组件来实现。在从属权利要求中进一步限定了本发明的优选实施例。
根据本发明，提供了上述所限定类型的充气器组件，其特征在于，充气器组件的附接机构包括柔性体和压缩机构，其中附接机构布置为可逆地设置在停止模式以及活动模式，在停止模式(inactivemode)中，气体供应导管和所述至少一个充气器处于相互释放模式中，在活动模式(activemode)中，借助压缩机构压缩柔性体并将所述至少一个充气器和气体供应导管夹紧在彼此上。
根据本发明的优选实施例，柔性体为管状的，而根据另一更优选的实施例，附接机构的压缩机构包括相互接合的螺杆和螺母。
根据另一优选实施例，压缩机构的螺杆包括附接机构管道。
本发明特征的另外的优点在其他独立权利要求和优选实施例的下述详细描述中将变得清楚。
附图说明
根据优选实施例的下述的详细描述并参考附图，上述所披露内容的更彻底的理解和本发明的其他的特征和优点将变得清楚，附图中：
图1是从根据本发明的充气器组件的一侧沿着径向方向来看的示意性分解截面视图；
图2是从图1的充气器组件的一侧沿着轴向方向来看的示意性分解截面视图；
图3是根据第一实施例的附接机构在停止模式中的示意性分解截面侧视图；
图4是根据图3的附接机构在活动模式中的示意性分解截面侧视图；
图5是根据第二实施例的附接机构在停止模式中的示意性截面侧视图；
图6是根据第三实施例的附接机构在停止模式中的示意性截面侧视图；
图7是根据第四实施例的附接机构在停止模式中的示意性截面侧视图；
图8是根据图7的附接机构在活动模式中的示意性截面侧视图；以及
图9是对应于图1的充气器组件在安装位置和在操作期间的示意性截面侧视图。
具体实施方式
本发明总体涉及一种用于将气体供给至液体(例如在污水处理期间向污水充气)的装置。
首先参考图1和2，图1和2示出了根据本发明的充气器组件(总体上由附图标记1表示)的优选实施例。充气器组件1包括轴向延伸的气体供应导管(总体上由附图标记2表示)和至少一个充气器(总体上由附图标记3表示)。充气器3可例如具体为盘状充气器或板状充气器。实际上，充气器组件1包括沿着同一个气体供应导管2相互并排设置的多个充气器3。充气器组件1适于安装在水池(未示出)或者类似的用于容纳液体的容器中，且在操作期间，气体供应导管2借助于合适的管道安装件结合至向充气器组件1提供加压气体的鼓风机、压缩机或者类似的机器。加压气体可为空气、氧气或者其他含氧气体、例如用于清洗充气器3的含酸气体或者其他工艺气体等。气体供应导管2包括界定内部气体供应腔5的管壁4，气体供应导管2因此类似支管(branch-pipe)操作，在其中将加压气体分配给结合至气体供应导管2的充气器3。
实施例中所示的充气器3包括保持器6、膜7和锁定环8，其中，保持器6设置为容置膜7，锁定环8设置为保持膜7。在所示的实施例中，从上方看，保持器6具有圆形的基本形状，然而保持器可具有其他形状(例如矩形)。
保持器6包括内部空间9，在所示的实施例中，保持器6包括搁置在气体供应导管2的管壁4的包络面11上的鞍座10，该鞍座优选地布置在中央。管道配件12从鞍座10相对于气体供应导管沿着径向方向延伸，保持器6的内部空间9由所述鞍座10和所述管道配件12部分地界定。圆盘状膜支撑法兰13在管道配件12的上端部附近连接管道配件12。在所示的实施例中，膜支撑法兰13为截锥体形状。在管道配件12和膜支撑法兰13之间的界面附近，保持器6优选地包括径向延伸的周边脊14，该周边脊14围绕保持器6的内部空间9的上部开口。
实施例中所示的膜7包括未穿孔的中心部分15和环绕中心部分15且有大量穿孔的穿孔部分16以及外部框架17。当充气器组件1没有处于操作状态时，膜7适于由膜支撑法兰13支撑。具体是，当充气器组件1未处于操作状态时，膜7的未穿孔的中心部分15搁置在保持器6的周边脊14上充当止回阀，从而防止工艺流体进入气体供应腔5。膜7的中心部分15还有助于界定保持器6的内部空间9。在膜支撑法兰13的外部边缘附近，保持器6包括用于膜7的框架17的座18以及外螺纹边沿19。锁定环8包括适于与保持器6的外螺纹边沿19接合的内螺纹，其中锁定环8在保持器6的座18中夹紧膜7的框架17。
除鞍座10之外，实施例中所示的保持器6还包括搁置在气体供应导管2的包络面11上的支撑腿20，所述支撑腿20布置在膜支撑法兰13的外部边缘中，并彼此径向相对地布置以能够搁置在轴向延伸的气体供应导管2的包络面11上。
鞍座10具有通孔21，气体供应导管2的管壁4具有相应的通孔22，其中，所述两个孔在充气器3至气体供应导管2的可释放的安装中布置为重叠配置，其中，保持器的内部空间9将布置为与气体供应腔5流体连通。应当指出的是，所述两个孔可具有相互不同的尺寸，但是优选地它们具有相同的尺寸。
充气器组件1包括附接机构(总体上由附图标记23表示)，该附接机构在安装位置从保持器6的内部空间9延伸到气体供应腔5且包括用于内部空间9和气体供应腔5之间的流体连通的管道24。附接机构23布置为可逆地设置在停止模式以及活动模式，在停止模式中，气体供应导管2和充气器3处于相互释放模式中(参见图3)，在活动模式中，充气器3和气体供应导管2相互结合(参见图4)。需要注意的是，充气器组件1还可包括多个将同一个充气器3结合至气体供应导管2的这种附接机构23，这在充气器3是板状充气器时特别有用。
现在主要参考附图3和4，其示出了根据第一实施例的附接机构23。附接机构23包括柔性体25和压缩机构(总体上由附图标记26示出)。当附接机构23处于所述活动模式时，压缩机构26布置为沿着它的轴向纵向方向压缩柔性体25，其中，柔性体25因此将充气器3和气体供应导管2夹紧在彼此上。因为柔性体25是柔性的，所以附接机构23仅通过操作压缩机构26可容易地从停止模式设置为活动模式，又返回至停止模式。因为柔性体25在它的轴向纵向方向被压缩，因此柔性体23在径向方向膨胀。
根据优选实施例，柔性体25为弹性的，且优选地由弹性体制成。这就意味着附接机构23可很多次地交替地分别设置在活动模式和停止模式，而附接机构23不会失去其作用。
根据在图3和4中所示的附接机构23的优选实施例，柔性体25为管状。柔性体25包括具有第一下端部25'和与第一下端部相对的第二上端部25”的轴向延伸轴。在上端部25”的区域中，弹性体25包括径向延伸的凸缘27。柔性体25的下端部25'布置为被引导穿过鞍座10的通孔21和气体供应导管2的管壁4的通孔22，同时柔性体25的径向延伸的凸缘27阻止附接机构23完全穿过所述两个孔。
根据优选实施例，附接机构23的压缩机构26包括相互接合的螺杆28和螺母29。所述螺母29在轴的下端部25'的区域处结合到管状柔性体25。所述螺杆28从管状柔性体25的上端部25”延伸到下端部25'。所述螺杆28包括头部30，该头部直接地或者通过垫圈间接地搁置在柔性体25的径向延伸的凸缘27上。在所示的实施例中，附接机构23的管道24布置在螺杆28中，其中，管道24与螺杆28同心并沿着螺杆28的杆延伸。通过选择螺杆使得管道24具有相互不同的通过量面积，能够很容易调节至每个充气器3的气流。当在第一方向操作螺杆28时，沿轴向方向压缩柔性体25，附接机构23就将进入活动模式，而当在与第一方向相反的第二方向操作螺杆28时，柔性体25返回至非压缩模式，附接机构23就进入停止模式。当压缩柔性体25时，在位于轴的下端部25'和气体供应导管2的管壁4的内表面32之间的轴上形成鼓块(bolb)31，其中，鼓块31和径向延伸的凸缘27将充气器3和气体供应导管2夹紧在彼此上，且同时密封充气器3和气体供应导管2之间的界面中的泄露。由于鼓块31抵靠在管壁4的内表面32上，密封程度将提高以对应气体供应腔中的加压气体的较高压力。
下面，将会对附接机构23的不同的可选的实施例进行描述，其中，相同的部件采用相同的附图标记，而仅对不同于第一实施例的特征和不同的实施例将进行说明。
现在参考图5和6，其分别示出了附接机构23的第二和第三实施例。
在图5中，螺杆28的头部30连接至柔性体25的下端部25'且螺杆28延伸至且穿过柔性体25的上端部25”，其中，螺母29直接或者经由垫圈间接地搁置在柔性体25的径向延伸的凸缘27上。在螺母29的操作期间，附接机构23分别设置在活动模式和停止模式。
在根据图6的实施例中，根据第一实施例(图3)和第二实施例(图5)的螺杆分别更换为相互接合的外螺纹管33和第二螺母34。第二螺母34结合至柔性体25的下端部25'且管33从第二螺母34延伸至且穿过柔性体25的上端部25”，以使得第一螺母29直接或者经由垫圈间接地搁置在柔性体25的径向延伸的凸缘27上。当操作第一螺母29或者当操作第一螺母29和管33时，附接机构23分别设置在活动模式和停止模式。
现在参考图7和8，其示出了附接机构23的第四实施例，其中图7示出了附接机构23处于停止模式，图8示出了附接机构23处于活动模式。
在该实施例中，压缩机构26包括右旋螺母35、左旋螺母36和与所述两个螺母接合的双头螺纹管37。因此，双头螺纹管37在第一端部为右旋螺纹而在另一端部位为左旋螺纹。右旋螺母35结合至柔性体25的下端部25'而左旋螺母36结合至柔性体25的上端部25”。因此，在第四实施例中，附接机构23具有与传统的松紧螺旋扣(riggingscrew)一样的功能。当操作双头螺纹管37以将附接机构23设置在活动模式中时，第一鼓块31形成，抵靠在气体供应导管2的管壁4的内部表面32上，而第二鼓块38抵靠在鞍座10上，以使充气器3和气体供应导管2在所述鼓块之间夹紧在彼此上。
现在参考图9，其中，示出了本发明的充气器组件1处于安装状态且在操作期间。膜7和支撑膜的法兰13共同界定了与保持器6的内部空间9流体连通的气体出口腔39。需要注意的是，保持器6的内部空间9和气体出口腔39可设置为同一个空间。在充气器组件1的操作期间，加压气体从气体供应腔5经由附接机构23中的管道24流至保持器6的内部空间9，并进一步流至气体出口腔39，接着经由膜7的穿孔流出，同时形成小的气泡而添加至充气器组件1周围的液体中。
本发明可能地改进
本发明并不仅限于所描述的实施例和图中所示的实施例，而且上述实施例仅旨在举例说明以及作为示例。本专利申请旨在覆盖此处所描述的优选实施例的所有调整和变形，且因为如此，因此本发明由所附权利要求的措辞所限定，并且因此装备能够在所附权利要求的范围内进行任何方式的改进。
还需要注意的是，对于/有关例如上方、下方、上部、下部等的术语的所有信息旨在与依照附图所定向的设备、所定向的图一起理解/阅读，以使附图标记能够正确地阅读。因此，该术语只表明了所示的实施例的相互关系，如果本发明的装备由其它结构/设计提供时，其关系也是可变的。
需要注意的是即使没有明确描述，也应当认为明显地认为，只要有可能，一具体实施例的特征能够与另一实施例的特征组合。

Claims (9)

1.一种用于将气体扩散至液体中的充气器组件，所述充气器组件包括气体供应导管(2)和至少一个充气器(3)，所述气体供应导管(2)包括界定内部的气体供应腔(5)的管壁(4)，所述至少一个充气器(3)包括具有内部空间(9)的保持器(6)，其中，所述气体供应导管(2)和所述充气器(3)借助附接机构(23)可释放地相互结合，所述附接机构从保持器(6)的内部空间(9)延伸至所述气体供应腔(5)并包括用于保持器(6)的内部空间(9)和气体供应腔(5)之间的流体连通的管道(24)，其特征在于，所述附接机构(23)包括柔性体(25)和压缩机构(26)，其中附接机构(23)布置为可逆地设置在停止模式和活动模式，在所述停止模式中，气体供应导管(2)和所述至少一个充气器(3)处于相互释放模式，在所述活动模式中，柔性体(25)借助压缩机构(26)沿着其轴向纵向方向被压缩并将所述至少一个充气器(3)和气体供应导管(2)夹紧在彼此上。
2.根据权利要求1所述的充气器组件，其特征在于，所述柔性体(25)是弹性的。
3.根据权利要求1或2所述的充气器组件，其特征在于，所述柔性体(25)由弹性体制成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的充气器组件，其特征在于，所述柔性体(25)为管状的，具有第一端部(25')和相对的第二端部(25”)的。
5.根据权利要求4所述的充气器组件，其特征在于，管状的柔性体(25)在所述第二端部(25”)的区域处包括径向延伸的凸缘(27)。
6.根据权利要求4或5所述的充气器组件，其特征在于，所述附接机构(23)的压缩机构(26)包括相互接合的螺杆(28)和螺母(29)。
7.根据权利要求6所述的充气器组件，其特征在于，所述螺母(29)在所述第一端部(25')的区域处结合至管状的柔性体(25)，且所述螺杆(28)从管状的柔性体(25)的第二端部(25”)延伸到所述第一端部(25')。
8.根据权利要求6或7所述的充气器组件，其特征在于，所述压缩机构(26)的螺杆(28)包括所述管道(24)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的充气器组件，其特征在于，所述至少一个充气器(3)包括带穿孔的膜(7)，所述膜部分地界定与保持器(6)的内部空间(9)流体连通的气体出口腔(39)。
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