CN1101239C - 线性固体清除装置 - Google Patents

Abstract

一种固体清除和聚集装置。该装置包括带有一根入口管路，一根出口管路(5)和一根污泥清除管路(20)的一个罐(2)。该装置还包括若干线性隔板(28)，它们放置在该罐中，形成一个隔板排，而隔板基本上是放置在垂直方向。该罐有若干这些隔板排。隔板可降低液体载体的速度，并在该隔板的后面形成轻微的液体涡流，使固体容易向下运动。

Description

线性固体清除装置

技术领域

本发明涉及一种用于将固体从运动的液体载体中清除的装置。更具体地说，本发明涉及一种通流式的固体清除装置，它使用多个隔板来减少在罐中某些地点的液体载体速度。

背景技术

在通流式固体清除装置中，有若干装置已经采用了隔板。通常，这些隔板的形式是壁面或平板，上面做有若干孔。在菲弗(Fifer)的美国专利3460677号和辉芯(Hsiung)的美国专利3898164号中可以找到这些隔板的例子。在这些专利中可以看到，通常，这些隔板制造时需要相当大量的材料和劳动，使这些装置比较昂贵和制造起来费时间。由于这些和另外一些原因，因此，只有将这些固体清除装置放在需要长期使用它们的地方经济上才会有效益。这样，在短期工作中使用这些装置是完全不切实际的。

上述设计中发现的一个有关缺点是，这些装置的重量和/或尺寸使它们不容易运输。这意味着，与在单一的工厂中制造，然后将该装置运输到要使用的地方的比较有效的成批大量生产方式相反，该装置必需在现场制造。

另一种隔板设计是提供在液体载体流动方向上形成倾斜通道的结构，见辉芯(Hsiung)的美国专利4199451号。这些结构是根据这样的理论工作的，即：固体会落在通道的倾斜表面上，并有可能在表面上向下滑动。实际上，通常固体并不在倾斜表面上向下滑动，因此，这些设计容易受固体堆积的影响，而造成对内部通道的阻碍。

现有技术的固体清除装置还有一些缺点是，因为这些装置是设计成适应一个特定尺寸范围的固体的——一些装置设计用于清除液体载体中的细小颗粒，而另一些装置则设计用于清除较大的颗粒。假如液体载体所包含的固体尺寸变化很大，则这些清除装置的效率只是勉强合格的。例如，如果该清除装置设计用于细小颗粒，则较大的颗粒会堵塞装置中的通道。当该装置设计用于较大的颗粒时，则较细小的颗粒总是保留在液体载体中。

当固体载带量变化很大或液体载体流量波动很大时，现有技术也会出现同样的问题。当固体载带量暂时增加，超过设计载带量时，通道总是具有被堵塞的趋势，这严重影响清除装置的效率。当液体载体的流量突然增加时，落下的固体可能受干扰，并重新进入液体载体中。更严重的是，沉淀在清除装置底部的污泥可能受到扰动，从而使清除装置的净化效果全部无效。

另外，许多现有技术的固体清除装置需要复杂而昂贵的机械装置去清除积聚的污泥。这些污泥清除装置通常都需要大量的维修工作和较大的功率去驱动工作。由于所有以上这些理由，因此，技术上需要有一种能克服这些严重缺点的固体清除装置。

本发明概要

本发明一个目的是要提供一种固体清除和聚集装置，它比现有技术更有效地清除更大量的固体。

本发明的另一个目的是要提供一种固体清除装置，它可适应液体载体中所包含的颗粒尺寸的较大变化。

本发明还有一个目的是要提供一种固体清除装置，它对固体载带量或液体载体流量的改变不敏感。

本发明再有一个目的是要提供一种固体清除装置，它的制造、安装和运转成本比现行技术上已知的更经济、有效。

因此，提供了一种固体清除和聚集装置，它包括一个具有一底部的罐和一个在该罐中流动的液体载体流。该固体清除装置还具有一根入口管路，一根出口管道和一根与罐连通的污泥清除管路。该固体清除装置还具有若干线性隔板，这些隔板放置在罐中而形成一隔板排，隔板基本上是竖直的。最后，该罐还可以有若干排隔板。

图1为固体清除装置的顶部透视图，它表示隔板的放置情况。

图2为底部的透视图，它表示固体清除装置的底部情况。

图3为固体清除装置的侧视图。

图4为隔板的放大的空间视图，它表示隔板彼此相对放置的情况。

图5为固体清除装置的侧视图，它表示所附属支承结构。

本发明的实施例

参见图3，固体清除装置1一般包括一个具有一底部14的罐2、一根入口管路4、一根出口管路5、一根污泥清除管路6和若干放置在罐2中的隔板28。在优选实施例中，罐2和隔板28可由不锈钢制成。然而，可以使用很多适当的材料，但这种材料最好是耐腐蚀的。

罐2可有若干形状，只要入口管路4、出口管路5和隔板28能放置成可使液体载体8流过隔板28即可。在所示的实施例中，罐2为长方形形状，如图1所示。再参见图3，罐2在其头部一端12具有入口管路4，而在其相对一端或尾部一端13有出口管路5。罐2的头部一端12具有分配盒10，而尾部一端13具有一个溢流水口11。虽然图中没有示出，罐2的头部一端12还可以与一个振荡器筛网配合。这个装置可在大的固体进入罐2之前将其清除。尾部一端可以与一个油分离器配合，用以清除漂浮的碳氢化合物。

现转至图2，罐2的底部14包括若干锥形部分16。锥形部分16的数目可以改变，并且，基本上决定于罐2的长度。在图示的实施例中，罐2包括5个锥形部分16。锥形部分16有四个侧面17；它们向着一个中心点18倾斜，在该中心点处，锥形部分16具有一个带连接件20的出孔19，该出孔与污泥清除管路6(表示在图3中)连通。倾斜的侧面17保证沉降下来的固体连续地向着中心点18运动，然后可在中心点处通过污泥清除管路6清除掉。尽管图示的优选实施例是由锥形部分16形成底部14的，但并不是说，本发明仅仅局限于某种特殊的底部14形状。可以使用任何数目的倾斜表面形状或外形。

虽然污泥清除过程可以用许多方法进行，然而，一个优选实施例却具有一个单独的阀24(示意性地表示在图3中)，该阀24与每一个锥形部分16的底部连通。如下面要更详细地说明那样，罐2的高度可以改变成使污泥从锥形部分16通过阀24的重力流动容易进行。每一个阀24都通过污泥清除管路6与一个公共总管25连通。污泥清除过程是以一种被动重力诱导流动方式实现的，该流动利用液体压力头和污泥的重量，迫使污泥从锥形部分16的底部流出而进入污泥清除管路6，再通过阀24进入公共总管25中。重力流动将把污泥由此携带至某种形式的容器或污泥处理过程中去。在优选实施例中，该阀用压缩空气驱动动作，然而也可使用任何通常的驱动方法或装置。可以使用一种定时机构(没有示出)通过在不同的时间间隔上，使该各个阀24动作而控制污泥的排放。由于污泥一般不会以相同的速率在各个顺序排列的锥形部分16中积存，因此，以不同的时间间隔使阀24动作是最有效的。一般，较大的固体在第一个锥形部分中较快地沉降，而较细小的固体在接下去的锥形部分16中以逐渐减慢的速率沉降。因此，使在第一个锥形部分16上的阀24以比在后面的锥形部分16上的阀24更加频繁地开启是更有效的。这个过程可以在锥形部分16中最大限度地收集固体，而同时仍可以有效地清除固体。另外，定时机构将控制从每一个锥形部分16排放污泥的持续时间。为了使污泥清除效率最优，对于使用该固体清除装置的各个应用场合，阀24的动作循环可以调整。

如上所述，为了保持重力流动状态，最好改变罐2的高度。在大多数应用场合中，罐2放置在一个支承结构上。图5表示一个这种支承结构的优选实施例。支承结构和包括一个副基座42和一个基座46。副基座42具有若干罐加强件43，它们放置在罐2周边上。副基座支腿44延伸至副基座的工字梁45a。副基座支腿44的长度可以变化，但它们的尺寸正常情况下应这样，即：锥形部分16的连接件20不会伸到副基座的工字梁45a的下面去。基座46包括基座工字梁45b、基座支腿47、最下部的工字梁48和桁架件49。

如图5所示，一般，副基座42是与罐2整体连接的，而副基座42和基座46通常为不同的结构。这种结构对于现有技术还有另外一个优点。基座支腿47的长度可以容易地适用于使用该固体清除装置1的各种应用场合。利用这种方法，可以调节固体清除装置1的高度，以保证不管该装置安装在什么地方都可使该装置在重力流动作用下工作。同样，在具有带有确定的重力流动水力梯度的现有系统场合，本发明的高度可以容易地调节，使得不需要改变重力流动水力梯度就可装入该现有系统中。本发明的这个特点提供了一种经济有效的方法，将本发明应用在要考虑的地方而不管水力梯度特性如何。考虑到现有技术的装置总是需要一个昂贵的泵系统在同样的条件下进行工作，这点可显著降低长期成本费用。

现在来讨论隔板28。从图1～4可以看出，隔板28的形状大致是线性的，隔板28的长度比其宽度大很多。图1清楚地表示出隔板28是如何放置在罐2中的。在这个实施例中，隔板28放置成一个隔板排30，这些排与罐2的较短的端面平行。隔板28排成一直线，它们基本上与液体载体8的流动垂直，并放置在竖直方向，使隔板与水平面或地面成90°角。虽然优选实施例表示隔板与水平面形成90°角度，但本发明仍然可以做成与水平面角度稍微有些变化，并且本发明的意图是包括基本上沿垂竖方向放置的所有隔板28。基本垂直的方向包括与铅直方向有多达20°的变化。

从图3所示的实施例中可以看出，隔板28从液体载体8的表面之上延伸至刚好在锥形部分16之上的一点。然而，本发明在其范围以内包括各种不同长度的隔板28。隔板28不需要延伸至液体载体8的表面之上，但可以伸入锥形部分16中。

从图中可清楚地看出，每一排隔板28均放置成与罐2的端面平行，以形成一隔板排30。从图4可以最清楚地看出，所示实施例表示每一隔板排30中的隔板28是如何与相邻的隔板排30中的隔板28错位的。虽然，图示的错位是：在一个隔板排30上的隔板28平分在相邻的排30上的隔板28之间的距离，但并不是总是需要这样做的。本发明可以包括错位是变化的或根本没有错位的各种装置。

隔板28利用横向件32设置在罐2中，该横向件32又与罐2的内侧22连接(图1中看得最清楚)。优选实施例的一个横向件32与隔板28的每一个上端和下端连接。然而，要把隔板28牢固放置在罐2中，可以在很多不同的位置上使用任意数目的横向件32。

在不同的实施例中，隔板28本身的形状可以改变。虽然隔板28一般为线性的，但隔板28的横截面并不仅仅限于一种几何形状。可以使用任何的几何形状来在隔板28后面形成保护区，使在所述隔板28后面的一部分液体载体8的线性速度降低。实验表明，“V”形的横截面(如图4最清楚地表示那样)可以很好地在本发明中发挥作用。如图4所示，“V”的顶点34面对着液体载体8的迎面流38。

在运行中，上述的发明对于现有技术有几个优点。一个优点是可以增强固体从液体载体8中的沉降。当水绕隔板28流过时，存在三种作用来增强固体沉降能力。第一种作用是，在隔板28后面形成一个液体载体8的水平速度较低的区。由于所清除的固体的量是随夹带在液体载体8中的固体流过罐2中的快慢而变化的，因此，在隔板28后面低速区的形成使固体有更多的时间从液体载体8中沉降出来。

第二个作用是，当液体载体8流过隔板28的边缘时，在隔板28后面形成轻微的涡流。其作用是轻缓地向下推动固体，并加强重力诱导的沉降力。重力诱导沉降力和涡流诱导沉降力综合起来形成比现有技术好得多的沉降特性。隔板28基本上以罐2的顶端向其底部的竖直延伸还可保证为固体提供一条通向锥形部分16的通道，该通道不受液体载体8的水平速度分量的影响。这种涡流诱导产生的沉降力特别有助于清除仅仅依赖重力的现有技术装置不会清除掉的细小固体。

另外，隔板28的竖直取向，可防止在隔板基本上沿倾斜方向放置的现有技术中出现的那种固体聚集在隔板28上的趋势。因此，本发明在固体载带量较多的情况下和当固体尺寸范围变化大时也可以有效地工作。

再者，罐2和隔板28即使如上所述由不锈钢制成，本发明对于现有技术仍有成本上的优势。因为本发明设计简单和容易制造，因此，本发明的最终成本一般可比大多数现有技术的固体清除装置的成本低很多倍，而同时具有相等和甚至更优越的沉降能力。

本发明的其他优点是制造该装置的尺寸形状变化范围较宽，和该装置的应用场合多。虽然图中表示了标准设计，然而通过简单地添加另外的标准尺寸的锥形部分16，可使罐2的长度延伸。另外，通过安装并行结构的二个或三个所示的装置，可以容易地生产出两倍或三倍工作能力的固体清除装置。为了容易用卡车或铁路运输，图中所示罐2的尺寸是理想的。这样，大工作能力的固体清除装置可以分成几部分运输(罐2可认为是一个部分)到要使用该装置的现场，然后在现场将这些部分快速装配起来。这种尺寸形状和运输能力的灵活性为在现有技术的装置完全做不到的情况提供了使用固体清除装置的有效手段。

另外，本发明的操作要求极少使它可用于在现有技术装置不能工作的很多遥远或不发达地方。本发明只需要一个操纵污泥排放阀24的压力空气源(阀24的动作可以自动化)和一个驱动定时装置的110V电源。操作要求简单自然就减少了消耗在监视装置上的人力工时，结果可使劳动力成本降低。

最后，虽然本发明的很多部分已经用特定的实施例进行了说明，但是可以预料，技术熟练的人们还可以进行一些改变和改进。因此，下面的权利要求书可以解释为覆盖所有在本发明真正的精神和范围内的这种改变和改进。

Claims (16)

1.一种固体清除和聚集装置，它包括：

a)具有一定长度的一个罐；

b)若干线性隔板，它们放置在所述罐中并形成一个隔板排，所述隔板的纵轴线与竖直方向的角度不大于20°，并且基本上垂直于所述罐的纵轴线；和

c)所述罐还具有若干所述的隔板排，所述若干隔板排的数目足够有效地清除固体。

2.如权利要求1所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，所述隔板排基本上是垂直于所述罐中的液体载体流动方向。

3.如权利要求1所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，在所述隔板排中的所述隔板与相邻的隔板排中的所述隔板相互错位。

4.如权利要求1所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，在一个隔板排中的所述隔板错位成平分相邻一个隔板排中的所述隔板之间的距离。

5.如权利要求1所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，所述隔板的几何形状有助于在所述隔板后面形成保护区，使所述隔板后面的一部分液体载体的线性速度降低。

6.如权利要求3所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，所述隔板的几何形状有助于在所述隔板后面形成保护区，使所述隔板后面的一部分液体载体的线性速度降低。

7.如权利要求6所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，所述几何形状为“V”型。

8.如权利要求1所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，所述罐具有一个底部，并且，所述隔板从所述罐中的液体载体表面延伸至所述底部。

9.如权利要求1所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，所述罐具有一个底部，所述底部具有一个倾斜表面。

10.如权利要求9所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，所述底部包括一个锥形部分。

11.如权利要求9所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，所述底部包括若干锥形部分。

12.如权利要求10所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，一个由定时器控制的阀将污泥从所述锥形部分排放至一个污泥管路。

13.如权利要求11所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，每一个所述锥形部分都有一个由定时器控制的阀，每一个所述由定时器控制的阀按不同的时间间隔排放污泥。

14.如权利要求11所述的固体清除和聚集装置，其特征在于，所述罐有一个分离器，用于清除所述罐中的漂浮物质。

15.一种固体清除和聚集装置，它包括：

a)一个具有一定长度的罐；

b)若干线性隔板，它们放置在所述罐中并形成一个隔板排，所述隔板的纵轴线与竖直方向的角度大约20°，并且隔板的宽度垂直于所述罐的纵轴线；和

c)所述罐还具有若干所述隔板排，所述若干隔板排的数目足够有效地清除固体。

16.一种固体清除和聚集装置，它包括：

a)一个具有一定长度的罐；

b)若干线性隔板，它们放置在所述罐中并形成一个隔板排，所述隔板：

i)其纵轴线与竖直方向成一个角度，该角度足够小到可允许在所述隔板后面形成一个保护区，在该保护区中，固体可以移动至所述罐的底部；和

ii)其宽度垂直于所述罐的纵轴线；和

c)所述罐还具有若干所述的隔板排，所述若干隔板排的数目足够有效地清除固体。

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