CN105848769B - 可调节脉冲气体搅拌器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可调节脉冲气体搅拌器，其包括具有气体排放管的气体积聚室、气体供应单元和可调节气体排放单元。可调节气体排放单元包括可滑动地设置在气体排放管的下部上的可伸长气体管和设置在可伸长气体管下面的气顶；以使当可调节气体排放单元向上移动或向下移动时，积聚在气体积聚室内的搅拌气体的体积减小或增大；从而改变排放的脉冲气流的频率和强度。

Description

可调节脉冲气体搅拌器

技术领域

本发明一般涉及气体/液体搅拌或混合，并且更具体地，涉及能够改变排放气泡的强度的可调节脉冲气体搅拌器。

背景技术

液体可以通过机械设备和螺旋桨混合、由液体本身通过泵送循环保持以及通过其它装置搅拌。气体混合具有冲刷作用和浮选效果的优点。冲刷作用能够用于净化表面，比如中空纤维膜和反应器的壁表面。浮选效果能够有助于固体颗粒在液体中均匀悬浮而不沉淀。

气体混合可以是连续或间歇或脉冲的。连续气体混合是简单的，一般使用曝气设备而实现，比如用于提供连续气体供应的曝气扩散器。混合要求水湍流。间歇性气体搅拌能够利用较低能量通过它们的离散气泡搅拌获得水湍流，但是出于相同目的，连续气体搅拌需要较高能量消耗。在许多情况下，搅拌的液体需要一段时间(比如几秒)变得平静；不定向连续气体供应反而导致能量偏移。间歇性气体供应能够通过阀门切换实现，但是频繁切换(特别是以几秒范围内的频率)，将导致阀门疲劳故障。通过运用气压突变原理而制造的脉冲气体搅拌器没有机械变化；气体供应可以是连续的，但是气体排放可以是脉冲的。

浸入的超滤/微滤中空纤维膜已经广泛运用于液体-固体分离过程，比如用于污水处理过程的膜生物反应器(MBR)，以及用于水处理和循环过程的膜化学反应器(MCR)。在这些过程中，气体冲洗是至关重要的以便防止薄膜表面污染。然而，由于气体冲洗需要较高的能量消耗，如何节约能量并达到预定空气冲洗效果已经成为关键技术。气体洗涤能够使膜纤维旋转，使得污染物不能积聚在膜表面上。同时，气体使得固体(比如污泥或絮凝剂)均匀分布在液体中。

尽管机械搅拌在液体-液体和液体-固体混合过程中是有效的，但是它们有时会受到介质的限制，例如，强酸和高盐度液体对金属具有腐蚀作用。使用惰性气体作为搅拌动力能够克服这些不足。

发明内容

本发明提供一种可调节脉冲气体搅拌器。在一个实施例中，可调节脉冲气体搅拌器包括具有倒置壳体的气体积聚室，所述倒置壳体具有在被浸入液体中时的向下液体可连通开口并具有通过气体积聚室顶部的气体排放管；气体供应单元，其用于在高于向下液体可连通开口的位置处、在气体积聚室内提供搅拌气体，以使搅拌气体积聚在气体积聚室内；和可调节气体排放单元，其用于以脉冲气流形式间歇排放积聚在气体积聚室内的搅拌气体，其中可调节气体排放单元包括可滑动地设置在气体排放管下部之上的可伸长气体管和设置在可伸长气体管下面的气顶；以使可调节气体排放单元向上移动或向下移动时，积聚在气体积聚室内的搅拌气体的体积减小或增大；从而改变排放脉冲气流的频率和强度。

在可调节脉冲气体搅拌器的另一个实施例中，气体积聚室具有矩形或圆柱形结构。

在可调节脉冲气体搅拌器的另一个实施例中，气体供应单元包括与外部气体供应源气体连通的气体供应管。在可调节脉冲气体搅拌器的一个进一步实施例中，外部气体供应源是连续、间歇或波动的。在可调节脉冲气体搅拌器的另一个进一步实施例中，气体供应单元进一步包括设置在气体供应管远端、用于所供应气流的控制的气体供应喷嘴。

在可调节脉冲气体搅拌器的另一个实施例中，气顶具有可变高度的侧壁和防止液体直接流过气顶的底部，并且可伸长气体管的底部末端和气顶的底部之间的距离是可改变的。

在另一个实施例中，可调节脉冲气体搅拌器进一步包括气体排放管和可伸长气体管之间的紧固装置，以便防止积聚在气体积聚室内的气体从气体排放管和可伸长气体管之间的间隙中逸出。

在可调节脉冲气体搅拌器的另一个实施例中，可调节气体排放单元进一步包括整体连接可伸长气体管和气顶以使它们能够共同向上移动和向下移动的三个或更多径向支撑件。在可调节脉冲气体搅拌器的一个进一步实施例中，可调节气体排放单元进一步包括耦接至气顶底部的平移装置以用于将可调节气体排放单元向上移动和向下移动。

在另一个实施例中，可调节脉冲气体搅拌器进一步包括能够可拆卸地插入至气体排放管中的管道大小控制器，其中管道大小控制器能够以不同内径改变以改变排放气泡的大小和形状。

在另一个实施例中，可调节脉冲气体搅拌器进一步包括设置在气体积聚室内的可调节隔板，其中可调节隔板能够改变气室的体积以便控制所排放气泡的体积。

在气体混合过程中，混合气泡的频率和强度是控制混合效果的关键因素。因此，通过基于混合要求机械控制混合器部件，调节混合气泡的释放频率和强度以便达到最优混合效果；这是可调节气体混合器超过静态气体混合器的最大优点。

从以下结合附图对其优选实施例的详细描述中，本发明的目的和优点将变得明显。

附图说明

现在将参考附图描述根据本发明的优选实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件。

图1显示根据本发明的一个实施例的可调节脉冲气体搅拌器的剖视图。

图2显示根据本发明的一个实施例的可调节气体排放单元的等距视图。

图3示出通过调节可调节气体排放单元的位置调节气体积聚室内积聚的气体体积。

图4示出根据本发明的一个实施例的可调节脉冲气体搅拌器的操作。

图5显示根据本发明的另一个实施例的可调节脉冲气体搅拌器的剖视图。

图6显示根据本发明的另一个实施例的可调节脉冲气体搅拌器的剖视图。

具体实施方式

通过参考以下本发明的某些实施例的具体实施方式，可以更容易理解本发明。

在整个申请中，其中参考了多个出版物，这些出版物的全部公开内容在此以引用形式并入本申请中，以便更充分描述本发明所属技术领域的状态。

本发明提供一种可调节脉冲气体搅拌器，其用于需要脉冲气流以提供液体混合的情形中。简而言之，本发明的可调节脉冲气体搅拌器采用可调节气体排放单元，以便根据实际应用要求改变排放气体的速度和强度。

现参考图1，提供根据本发明的一个实施例的可调节脉冲气体搅拌器。如图1所示，可调节脉冲气体搅拌器1包括具有倒置壳体的气体积聚室10，所述倒置壳体具有在被浸入液体中时的向下液体可连通开口；气体供应单元20，其用于在高于向下液体可连通开口的位置处、在气体积聚室10内提供搅拌气体；和可调节气体排放单元30，其用于根据积聚在气体积聚室10内的气体体积排放脉冲气流。

气体积聚室10能够具有各种形状和结构。在某些实施例中，其具有矩形或圆柱形结构。气体积聚室10具有通过其顶部的气体排放管11，如图1所示，在这个顶部，气体排放管11允许液体经过气体积聚室。

气体供应单元20优选地提供连续气体供应；但是也不局限于气体供应；能够使用各种气体供应，只要能够满足根据具体应用的排放脉冲气体的要求。如图1所示，气体供应单元20包括与外部气体供应源(未示出)气体连通的气体供应管21，其中外部气体供应源能够是连续、间歇或波动的，优选是连续的。在某些实施例中，所供应的气体是空气。在某些实施例中，供应气体是适用于任何具体应用的任何纯化气体。气体供应单元20进一步包括具有气体供应孔口的气体供应喷嘴22，其设置在气体供应管21的远端处以控制所供应的气流。在某些实施例中，气体供应喷嘴是大阻力气体供应设备以在与并行可调节脉冲气体搅拌器共同工作且气体供应喷嘴未以精确水平安装时，防止不均匀分布。

可调节气体排放单元30包括可滑动地设置在气体排放管11下部之上的可伸长气体管31和设置在可伸长气体管31下面的气顶32。在某些实施例中，气体排放管11、可伸长气体管31和气顶32具有圆柱形结构。气顶32具有根据实际应用的可变高度的侧壁和防止液体直接流过气顶32的底部。根据实际应用，可伸长气体管31的底部末端和气顶32的底部之间的距离是可改变的。当组装气体排放管11、可伸长气体管31与气顶32时，液体连通在气体积聚室10内的外部空间和内部空间之间建立，以使积聚在气体积聚室10内的气体以脉冲气泡流排放至外部液体。对于可伸长气体管31的存在，能够调整用于排放脉冲气泡流的通道的总体长度以便控制脉冲频率。在某些实施例中，可以在气体排放管11和可伸长气体管31之间提供紧固装置，以将可伸长气体管31紧固在其位置，其中紧固装置能够是任何适合的装置，比如螺栓或锁。在某些实施例中，气体排放管和可伸长气体管之间的紧固装置用于防止积聚在气体积聚室内的气体从气体排放管和可伸长管之间的间隙中逸出。在某些实施例中，可调节气体排放单元30进一步包括如图2所示的三个或更多径向支撑件34，其用于整体连接可伸长气体管31和气顶32，其中气顶32被牢固固定至可伸长气体管31以使它们能够共同向上移动和向下移动。可调节气体排放单元30进一步包括固定可调节气体排放单元30并上下调节可调节气体排放单元30的平移装置33，比如螺栓上的两个螺母。

图3示出通过调节可调节气体排放单元的位置调节气体积聚室内积聚的气体体积；(a)当可调节气体排放单元向下移动时，增大积聚在气体积聚室内的气体体积，使得所排放的气泡强度增大；以及(b)当可调节气体排放单元向上移动时，减小积聚在气体积聚室内的气体体积，使得所排放的气泡强度减小。

图4示出根据本发明的一个实施例的脉冲气体搅拌器的操作；(1)开始将小的不定向连续气体供应至气体积聚室中；(2)增大气体体积和压力；(3)排放来自气体积聚室的加压气体以释放加压的脉冲气流；以及(4)重复在气体积聚室内积聚气体。

在某些实施例中，可调节脉冲气体搅拌器1进一步包括能够可拆卸地插入至气体排放管11中的管道大小控制器。管道大小控制器能够以不同内径改变，以改变所排放气泡的大小和形状。

现参考图5，在某些实施例中，可调节脉冲气体搅拌器1进一步包括设置在气体积聚室10内的可调节隔板40，其中可调节隔板40能够改变气室的体积以便控制所排放气泡的体积。隔板被制成紧密配合的插塞，当朝着气体排放单元30推动它时，气体积聚室的体积将减小，反之，体积将增大。该体积确定每个气体积聚时间段的释放体积。

现参考图6，在某些实施例中，可调节脉冲气体搅拌器1进一步包括能够可拆卸地插入气体排放管中的管道大小控制器50，其中管道大小控制器能够以不同内径改变，以改变所排放气泡的大小和形状。

尽管已经参考特定实施例描述本发明，但是将理解，所述实施例是示例性的并且本发明范围并不受限于此。本发明的可选实施例对于本发明所属领域的技术人员而言是明显的。这些可选实施例被认为包含在本发明范围之内。此外，本发明范围由所附权利要求限定并由上述描述支持。

Claims (11)

1.一种可调节脉冲气体搅拌器，其包括：

具有倒置壳体的气体积聚室，所述气体积聚室具有在被浸入液体时的向下液体可连通开口并具有通过所述气体积聚室的顶部的气体排放管；

气体供应单元，其用于在高于所述向下液体可连通开口的位置处、在所述气体积聚室内提供搅拌气体，以使所述搅拌气体积聚在所述气体积聚室内；和

可调节气体排放单元，其用于以加压脉冲气流的形式间歇地排放积聚在所述气体积聚室内的所述搅拌气体，其中所述可调节气体排放单元包括可滑动地设置在所述气体排放管的下部之上的可伸长气体管和设置在所述可伸长气体管下面的气顶；

以使当所述可调节气体排放单元向上移动或向下移动时，积聚在所述气体积聚室内的所述搅拌气体的体积减小或增大；从而改变所排放的脉冲气流的频率和强度。

2.根据权利要求1所述的可调节脉冲气体搅拌器，其中所述气体积聚室具有矩形或圆柱形结构。

3.根据权利要求1所述的可调节脉冲气体搅拌器，其中所述气体供应单元包括与外部气体供应源气体连通的气体供应管。

4.根据权利要求3所述的可调节脉冲气体搅拌器，其中所述外部气体供应源是连续、间歇或波动的。

5.根据权利要求3所述的可调节脉冲气体搅拌器，其中所述气体供应单元进一步包括设置在所述气体供应管的远端处的气体供应喷嘴以用于控制所供应的气流。

6.根据权利要求1所述的可调节脉冲气体搅拌器，其中所述气顶具有可变高度的侧壁和防止所述液体直接流过所述气顶的底部，并且所述可伸长气体管的底部末端和所述气顶的所述底部之间的距离是可改变的。

7.根据权利要求1所述的可调节脉冲气体搅拌器，进一步包括在所述气体排放管和所述可伸长气体管之间的紧固装置，以防止积聚在所述气体积聚室内的空气从所述气体排放管和可伸长气体管之间的间隙中逸出。

8.根据权利要求1所述的可调节脉冲气体搅拌器，其中所述可调节气体排放单元进一步包括三个或更多个径向支撑件，其整体连接所述可伸长气体管和所述气顶，以使它们能够共同向上移动和向下移动。

9.根据权利要求8所述的可调节脉冲气体搅拌器，其中所述可调节气体排放单元进一步包括耦接至所述气顶的底部的平移装置，以将所述可调节气体排放单元向上移动和向下移动。

10.根据权利要求1所述的可调节脉冲气体搅拌器，进一步包括能够可拆卸地插入至所述气体排放管中的管道大小控制器，其中所述管道大小控制器能够以不同内径改变，以改变排放气泡的大小和形状。

11.根据权利要求1所述的可调节脉冲气体搅拌器，进一步包括设置在所述气体积聚室内的可调节隔板，其中所述可调节隔板能够改变所述气体积聚室的体积以控制所排放的气泡的体积。