CN85107219A - 将气体介质增强地输入液体介质中的装置 - Google Patents

Abstract

在该装置上，输入空腔通过在它上面和里面配置的间壁部分(21、24、25、26)的组合，使在转子旋转时迫使介质流入空腔内部空间。用那种能使介质溢流表面扩大的元件(30)构成一个处理空腔(20)，其作用是使气体增强地输入液体中去。这时处理空腔(20)呈现出向前排列的斗壁部分(21)。在斗壁部分上、在转子的旋转方向前端形成介质的输入和输出口(27)。用这样改进的装置可以大大地改善气体与液体或液体与气体的处理，或两种介质的相互处理。

Description

本发明涉及将气体介质增强地输入液体介质中的一种装置。该装置可用于不同的目的，要点是在于气体介质和液体介质增强地予以聚集。上述可能的应用范围之一是在液体介质中处理气体介质，例如清洗，特别是在水中或诸如此类液体中净化空气或废气。按本发明装置的另一种应用目的，是用一种气体介质处理一种液体介质，特别是用空气、工业用氧气或其它气体处理水和废水。此外，用本发明的装置，亦可同时相互地处理一种液体介质和一种气体介质，例如可进行液体介质或液体介质的一部份与气体介质或气体介质的组成部分的化学反应。

本发明是出自众所周知的装置，例如水轮机或其它类似的装置，在这种装置上，一个转子围绕着一水平轴旋转，并安置在液体介质中，转子的一部份向上露出在液体介质表面，暴露在气体介质的范围内，並至少包括有一个输入空腔，当它在转子旋转时，会部分地露出液体介质范围上呈现输入和输出口的。这种型式的装置有很多种不同的结构为众人所知。但全部都有这样的缺点：气体介质只输入到液体介质表面之下，並立即重新从液体介质中逸出;或者液体介质的一部份只升高到液面之上，並通过气体介质所占据的空间重新倾注回到液体中去。

与众所周知的将气体介质输入液体介质的装置相比较，本发明的任务是将这种装置加以改善，使得气体介质输入液体介质中显著地有所增强，即在处理空腔内部的气体介质经受一定的压缩和与此相应的增强的分布输入液体介质。这时本装置还有可选择地处理一种或另一种介质，甚至两种同时输入的介质，例如用液体介质净化空气和废气;或者有选择地用气体介质处理液体介质，如用空气、工业用氧气或其它气体来处理水和废水;也可用于相互地、同时处理液体介质和气体介质。这装置显现为，在运行时能量的消耗量是很小的，结构简单，零件的制造和装配容易，材料消耗量也很低，以及维护和生产管理简单。

上述任务是这样经过本发明来解决的：通过单个或多个装置在转子上的输入空腔，在转子旋转时逼使空腔内部空间的介质流动的间壁部分达到预定的组合，与将介质溢流表面扩大的元件构成一个处理空腔，这时处理空腔作为迫使介质流动的间壁部分呈现出在两个空腔端面壁伸展的，按转子旋转方向朝外安置的斗壁部分，在斗壁部分上，在转子旋转方向的前端形成一个介质的输入和输出口。在斗壁部分前端上形成的介质输入和输出口，也可以呈现径向的偏移。

通过这样一个斗壁部分，並与其在前端处形成的介质输入和输出口相结合，把介质，特别是气体介质明显增强地汲入和强迫进入处理空腔，因此气体介质与液体介质在一起聚集时有明显地压缩，並由此明显地增强输入到液体介质中去。通过至少是气体介质汲入到处理空腔中去，在与液体介质一同进入所出现的介质流动，在处理空腔中有显著的增强，並由此而使处理效率提高。

在本发明的卓越的结构型式中，处理空腔呈现一个在转子旋转方向连接在斗壁部分后端的障壁部份，它主要是向转子旋转轴径向延伸。在与斗壁部份的功能合成时，由于斗壁部份在处理空腔中所容纳的介质经受着一个附加的堵塞作用，它不仅可防止逸出处理空腔，而且还可经受一个至少是部份的弥散作用。在处理空腔中收集的气体介质，在转子上产生一个浮力-处理空腔用在它里面的气泡可以克服转子旋转的下方的死点-它有助于电动机驱动，並由此降低使气体介质进入液体介质时所耗费的能量。

介质在处理空腔的内部，由于转子的旋转而引起的流动的另一种增强，这可以使障壁部份在其径向的向内端向一个主要是径向，并向外的斗壁部份伸展，还把处理空腔转换到分成一前、一后的空腔部分的收集壁部份，这时在收集壁部份的径向外端和斗壁部份的内侧之间形成一个在两个空腔部分之间的出口。

可以在转子的边缘方向上挨个地安置上多个处理空腔，这时障壁部份在其径向向内范围内，在空腔外侧呈现一个后续处理空腔的收集壁部份延伸的空腔底壁部份。后一种结构的可能性是特别适用于一种或另一种介质的部份从转子中输送出来。转子可以装在一根空心轴上，並在空腔底壁部份和转子旋转方向后续的处理空腔的收集壁部份之间形成一个出口，它与空心轴的内部相连通。两个空腔部分的收集壁部份和底壁部份形成一个从处理空腔输入到空心轴去的介质的输入漏斗。

在一种特别适宜的结构中，转子可由大量的，例如由浇铸、压制成型或深冲成形的圆片构成，而在每两个相邻的圆片之间形成处理空腔（或若干个处理空腔）。斗壁部份有时还有其他迫使介质流动的空腔部分，例如可在每个圆片上以一侧有台肩的形状，而另一侧有凹陷的形状构成，而与每一个处理空腔相对应的台肩配置是相互错开一个偏移角（α）。转子可由所需数量的相同圆片构成，这时这些圆片以偏移角（α）彼此错开，並在其台肩上彼此粘牢或者以另一种方式加以连接，或者只是相对地放好。处理空腔原则上亦可以这样形成，即一根空心体配以迫使介质在空腔内部流动的间壁部分以及配以使介质溢流表面扩大的元件。空心体可以是管形的，槽形的或者类似形状的，並以合适的方式安装在转子上。

在功能上，与迫使处理空腔中介质流动的间隔部份共同作用时，空腔端面壁和（或）斗壁部份，有时还有其它的迫使介质流动的空腔壁部份均可呈现有凹凸或成型的形状，作为扩大介质溢流面的元件。扩大介质溢流面的元件亦可以导流体或流动偏转体的形式固定或活动地装在处理空腔的内部。

本发明的结构实例以下面的附图来详加说明。

图1.以透视简图表示一个依照本发明制造的装置，除去容器前壁和无顶盖;

图2.图1装置的侧视图;

图3.按图1的A-B线，通过一个可用的空心的转子轴的剖面图，在轴承的高度上垂直于转子的旋转轴;

图4.在图1至图3的装置上所预定的处理空腔和元件的配置简图，元件将介质溢流面扩大;

图5.在照图1至图3的装置中形成转子的圆片的平视图;

图6.按图5，从图5C-D线剖开的转子圆片的剖面图;

在所示的特定实例中，本装置是用于在液体介质中处理气体介质，例如在水或液体清洁液中处理空气或废气。

本装置呈现为一个转子（10），它围绕其轴（32）（图4）可旋转在槽形的贮液池（11）上，池（11）的轮廓为矩形，並有半圆形形的拱状池底（12）。转子（10）是由一叠转子圆片（13）构成的，在所述的例子中，在圆片（13）的端面侧各装有一个稳定片（14）。这些稳定片（14）和转子圆片（13）的叠合是用分布在转子周围的、用螺母（16）夹紧的拉杠（15）来固定的。这样构成的转子（10）可借助一个穿过转子的转子轴，旋转地支承在贮液池（11）的端面（17）上，但是可以预见到，只由稳定片（14）和支承轴颈构成，且在转子内部形成一个空的中间空间，如图1所示，转子（10）的驱动，例如可借助与一个稳定片的周边接触的、用电动机（18）驱动的驱动轮来实现，或者借助驱动链条，也可借助驱动来实现。

如图1和图4所示，在这一例子中，在每两个相邻的转子圆片（13）之间形成4个处理空腔（20）。为此对每个处理空腔（20）配备有一个弧形的斗壁部分（21）。在斗壁部分（21）的、与旋转方向（箭头X）反向的端部，一个主要是向径向延伸的障壁部分（24）予以封闭。障壁部分在其内向的端部范围朝着处理空腔（20）的内面弧形地或钩形地过渡到一个收集壁部分（25），並朝着处理空腔（20）的外面或者按旋转方向、朝着后续的处理空腔（20）过渡到一个空腔底壁部分（26）。在每一个斗壁部分（21）的按转子（10）的旋转方向（箭头X）的前端，与斗壁部分（21）的按转子（10）旋转方向的反向端之间为处理容器（20）形成一个输入和输出口（27），这时可以看出这一特点，斗壁部分（21）与其转子旋转方向上的前端，比起其转子（10）的旋转方向上的反向端，稍会多些径向向外延伸。这样输入和输出口（27）的内部形成一个径向的沉降处。

在每个收集壁部分（25）的外端，与相应的斗壁部分（21）的内侧之间形成一个通道口（28）。每个处理空腔（20）由此被分成一个前分腔（20a）和后分腔（20b），而通道口（28）则形成两个分腔（20a和20b）之间的联接。最后，在障壁部分（24）的内端和每个空腔底壁部分（26）的端部之间形成一个径向朝里到转子轴（31）或引向转子的一个内部空间的出口（29）。这时可以看到一根空心的转子轴（31），它具有从出口（29）至此空心转子轴（31）内部空间的通道。

在转子圆片（13）的、形成空腔端面壁的范围内，不论是在前分腔（20a），还是后分腔（20b）的范围内均有元件（30）来扩大介质溢流面，其形状为凸出的或成型的，或者在转子圆片（13）的壁上成型的。

如图5和图6所示，所有的转子圆片（13）都是作成相同的。每个转子圆片（13）在一侧呈现有例如4个台肩（33），它与边缘（34）表面相比，应增高处理空腔（20）的一半轴向宽度。转子圆片（13）的另一面也呈现有4个台肩，它比另一个边缘（34）表面增高。在转子圆片（13）另一面所形成的台肩在图5所示的一面上显示出槽（35）的形状。在转子圆片（13）的一个面上的台肩和在转子圆片（13）的另外一面作为槽（35）出现的台肩，全部是以同样方式构成的，並包括各个斗壁部分（21），障壁部分（24），收集壁部分（25）和空腔底壁部分（26）。台肩（33）和转子圆片（13）另外一面上作为槽（35）出现的台肩，在转子圆片（13）的边缘方向彼此错开一个偏移角（α）。

如图6所示，台肩（33）和相应的槽（35）有梯形断面，所以台肩（33）可插入槽（35）中，这样转子圆片（13）可以节省空间叠放和运输。为了组装转子（10），将转子圆片（13）从一叠中单分开来，相对地转动一个偏移角（α），与现在相邻转子圆片（13）相对的台肩（33）彼此叠好。然后将转子圆片（13）在这位置上加上固定。这可以例如将相邻转子圆片（13）在彼此接触的台肩（33）上，通过粘接或者以其它适宜的联接方式予以实现。

还可以看到，包括一个或若干个处理空腔（20）的空心体的轮廓，可以是管形或槽形的，这时可考虑最不相同的断面形状。在这样一个空心体中，将扩大介质溢流面的元件（30），以导流体和流量偏转体的形状，例如以一叠导流片和流量偏转片的方式插进去。

如图5和图6所示，每个处理空腔（20）的、不论是在前分腔（20a）还是在后分腔（20b）的范围内所配备的元件（30）是为了扩大介质溢流面的，並可作成凸和凹的网纹图形。在由转子圆片（13）组成的转子（10）上，在每个处理空腔（20）中，这种凸出和凹陷是相对地放置的。这种结构特别适宜于座主性微生物层的繁殖，正如它像生物界的草坪那样，为人所共知。

上面作为实例所述的装置的工作原理如下：

在转子（10）旋转一圈时，浸没到液体内的处理空腔（20）将一个相当大的气泡（40）带进入液体表面的下面，由于斗壁部份（21）和障壁部份（24）形成了一个空斗，用这空斗可将气泡送到后分腔（20）中，並在那里停留。在进一步旋转过程中，收集壁部份（25）阻碍气泡（40）进入前分腔（20a）中。这样在处理空腔（20）的浸没阶段和在进入到液体中时，首先会实现气体的压缩和增强地将液体和气体同时带入后分腔（20b）。在转子旋转的下方死点的范围内，气泡（40）在收集壁部分（25）处分开，这时气体的一部份通过通道口（28），经过前分腔（20a）和输出口（29）进入到空心的转子轴（31）中，或者进入在转子的中部范围内形成的内部空间中去。在越过下方的死点之后，气泡（40）会转移到前分腔（20a）中去，在此同时，在那里所有的液体都会变成珠状小泡。如图1、图4和图5中所示，由于斗壁部分（21）在与转子旋转相反的方向（箭头X），这就突出了障壁部分（24）的连接点，亦即伸向后续的处理空腔（20）中的范围中去，因此，由后分腔（20b）中来的气体完全被前分腔（20a）所接住，並在那里形成第二个气泡，它对转子向前运动的部分提供了一个浮力，並由此而使转子驱动卸载。在转子进一步旋转运动时，气体将主要地在输入和输出口（27）露出液面时放出。

如果配备一个空心的转子轴（31），则侵入转子轴（31）内部空间的气体会引向转子轴（31）的轴向端部（图3）。转子轴（31）的这一端部会呈现有一些径向分布的通孔（37），同时一个与侧壁（17）相连的半园形轴承套将轴端部从底上封闭，而另一个半园形轴承套（39）则朝着轴的方向弯曲的表面呈现出一个空隙（41），此空隙（41）经过管（42）与角板（36）相连接，並将池（11）的气体输出口（44）遮盖住，在转子（10）旋转时，通过液体冒气泡穿过输入和输出口（27）的气体，将被角板（36）所接住，並与由管（42）中来的气体一起输入到气体输出口（44）去。在图1到图6所示的实例中，由空心轴（31），角板（36）和没有画出来的贮液池（11）顶盖配置的装置，最好是用于对水输送空气，因为在水循环流动中可以养鱼。这样一种装置，特别适用于在水族馆和养鱼循环流动装置中给水加空气。位于池（11）中的隙缝（43），在Y的方向上，将空气吸入池（11）中，然后按前所述的增强处理后，随着池中所容纳的液体，由隙缝（43）按箭头（Z）的方向送出去。这时这一装置将以一个空气泵的方式来进行工作，所以，以箭头（Z）方向输出的空气可直接引入一个水族馆或一个养鱼池中。

这种结构型式的装置，同样地有可能进行空气的生物净化以及用于对起居室、工作室和工厂进行空气加湿。

在稍加改动的输出口，如图3中划斜线所示，这种装置在保持其基本结构的情况下，也可用作泵来输送液体。

在另一种应用目的时，例如为废水通空气，转子圆片（13）开孔以容纳转子轴（31）就显得多余了，同样地，在这种情况下，也可以放弃气体的特殊输出。为此，在许多应用情况下，配置可控制的液体输入和输出口，特别是在用气体处理液体时更应这样做。这一创造性的装置可用于多种多样的目的，这时按应用范围在液体中，在转子圆片（13）上形成座主性生物草坪和（或）有生命的泥浆。

还有一个办法，转子圆片（13）配置有催化剂层或（和）液体中掺有催化剂，以便在液体和气体或气体成分或液体中所包含的物质产生化学反应。

此外还可以在贮液池（11）中配置多个转子。

Claims (15)

1、将气体介质增强地输入液体介质中的装置可用于在液体介质中处理气体介质。例如净化空气和废气；或者用气体介质来处理液体介质。例如用空气、工业用氧气或其他气体来处理水和废水。在这种装置上。转子(10)围绕一水平轴并装在液体介质中，转子(10)的一部分向上露出在液体介质表面，暴露在气体介质的范围内。它至少有一个输入空腔，在旋转时，有时露出在液体介质的转子(10)范围上呈现输入和输出口，这装置的特征是：装在空腔上或其中的间壁部件(21、24、25、26)组合起来。与将介质溢流表面扩大的元件(30)组成一个处理空腔(20)。这些输入空腔的部份在转子旋转时逼使空腔内部空间的介质流动。这时处理空腔(20)作为强迫介质流动的间壁部份呈现了一个在两个空腔端面壁(13)之间延伸的，接转子(10)旋转方向向前安置的斗壁部分(21)。而在斗壁部分上，在转子(10)的旋转方向的前端构成介质用的输入和输出口(27)。

2、按权利要求1的装置，特征是：处理空腔（20）呈现一个在转子（10）旋转方向连接到斗壁部份（21）后端的障壁部份（24），它主要是向转子旋转轴（32）径向延伸。

3、按权利要求2的装置，特征是：障壁部份（24）在它的径向朝内端部过渡到一个主要是向径向朝外的斗壁部份（21）延伸的收集壁部份（25），这收集壁部份将处理空腔（20）划分为一个前分腔和一个后分腔（20a、20b）在收集壁部份（25）的径向外端和斗壁部份（21）的内侧之间形成一个在两个空腔部份之间（20a、20b）的通道口（28）。

4、按权利要求2和3的装置，其特征是：在转子（10）的边缘方向，挨个地安置着许多个处理空腔（20），障壁部份（24）在空腔外侧的向径向内部范围内呈现一个向后续处理空腔（20）的收集壁部份（25）延伸的空腔底壁部份（26）。

5、按权利要求4的装置，其特征是：在空腔底壁部份（26）与收集壁部份（25）之间，转子（10）旋转方向上的后续的处理空腔（20）形成一个主要是径向对着转子（10）的旋转轴（32）的一个出口（29）。

6、按权利要求5的装置，特征是：转子（10）装在一个空心轴（31）上，而在按转子（10）旋转方向的后续处理空腔（20）的空腔底壁部份（26）和收集部分（25）之间所形成的出口是与空心轴（31）的内部空间相连接的。

7、按权利要求1至6的装置，特征是：在每两个安装在转子轴（32）上的转子园片（13）形成一个或多个处理空腔（20），这时斗壁部份（21）有时还有另外的、逼使介质流动的间壁部份（24、25、26），它们是由至少在一个转子圆片（13）上形成的並固定在另外的转子圆片（13）上的每一个台肩（33）所构成的。

8、按权利要求7的装置，特征是：有许多转子圆片，在两个相邻的转子圆片（13）之间各组成一个空腔，并组成一个共同的转子旋转轴（32），这时相邻的转子圆片（13）形成相对的、镜像的相互配合的台肩（33）。

9、按权利要求7或8的装置，特征是：所有完全一致形状的转子圆片带有成形的台肩（33），台肩背面则各有一个槽（35），每一个转子圆片（13）的两面上都有台肩（33），而在每个转子圆片（13）一边的台肩（33）相对于同一转子圆片另一边的台肩（33）安排得错开了一个偏移角（α）。

10、按权利要求7至9中任一要求的装置，特征是：台肩（33）呈现一个梯形断面，而相邻转子圆片的台肩（33）呈现一个带形接触面，这时排列在转子圆片（13）一边的台肩（33）的全部接触面处于与转子圆片（13）的中间平面相平行的平面上。

11、按权利要求10的装置，特征是：相邻的转子圆片（13）的台肩（33）在它们的接触表面上彼此联接，例如粘接。

12、按权利要求1至11中任一要求的装置，特征是：空腔端面壁（13）和/或斗壁部份（21），有时还有其它逼使介质流动的空腔间壁部份（24、25、26）都呈现有凹凸或成型的形状，作为扩大溢流面的元件（30）。

13、按权利要求12的装置，特征是：在空腔端面壁上扩大介质溢流面的元件（30），不论在处理空腔（20）前分腔（20a）的范围内，还是在后分腔（20b）的范围内都有配置。

14、按权利要求1至13中的任一要求的装置，特征是：扩大介质溢流面的元件（30）是由在每一个处理空腔（20）中固定或活动安装的流动偏转体形成的。

15、按权利要求14的装置，特征是：扩大介质溢流面的元件可以由在预先制成的处理空腔内插入流量导流体和偏转体等组成。

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