專利名稱：可以是垂直的板式層片形潷析單元件與組合體的制作方法
技術領域：
本發明涉及一層片體系統，其特別適用于進行廢水澄清和地表水直飲(potabilisation)處理或者生產工業流程用水，所述層片體用于通過潷析分離一液體如水中的懸浮固態顆粒。
背景技術：
術語
在后文中，不同概念以如下含義使用
·潷析板或層片體安裝在一被稱為層片形潷析器的池里的平的或波形的表面，以便保證回收主流體里的分散顆粒，
·潷析通道基本上為多邊形狀的管道，其一般通過兩板并置而形成——其中所述至少一板呈波形，并且以相對于水平面呈一定角度而布置，以便實現液-固分離，
·單元件由兩板形成的組合，所述兩板布置為以便構成所述潷析通道，
·組合體多個裝配在一起的單元件形成的組合，從而方便實施作業，
·過渡區潷析通道的第一部分，其里進行紊流與層流之間的過渡，
·有效長度位于過渡區下游的潷析通道部，其里利用一層流勢發生相分離。
現有的層片形潷析器利用以下三種流動原理中的任一項[11]-對流被潷析顆粒進行一沉降運動，而處理中的液體進行一上升運動，[12]-交叉流(courants croisés)液體進行一水平運動，而顆粒進行一沉降運動，[13]-共流(co-courant)液體和被分離顆粒跟隨相同的流動方向，所述方向一般是沉降的。
本發明的目的是特別針對第一類，即對流式潷析型，其是在工業領域里應用最普遍的。
現有系統的大部分(常稱“蜂窩式”)都是以使用分離通道為基礎，所述分離通道最常見的是多邊形，其以相對于水平面的一介于45°到65°之間的角度而定向。
在實際中，所使用的板具有一凹凸部，其通常呈梯形，并且與所述板的垂直邊緣相平行地布置，且這樣形成的通道的傾斜角取決于一傾斜角——所述板相對于水平面以所述傾斜角、即一介于45°到65°之間的角安設。
在所述通道的內部——當凹凸部是梯形時所述通道呈六邊形，被潷析殘渣在由六邊形的下邊(因此即梯形體的短邊)所形成的傾斜平面上以一速度流動，所述速度由于摩擦減緩，所述摩擦產生自因所述梯形斷面而殘渣和層片體之間的接觸表面很大。
另外，當殘渣的重量過大時，所述如此布置的板存在發生彎曲和塑性變形的危險，這就在實際中必須采取特殊的加固措施或者對板予以超厚處理。
因此在現有技術里，層片形潷析器事實上由疊置板體構成，所述板相平行(在潷析器的長度方向上)，但由于考慮到它們的傾斜度而彼此間相對錯開，并且形成一大長度組件須將大量傾斜板進行裝卸、相對定位以及疊放。將所述板裝配成單元件并將所述單元件組合成組合體，通過在潷析器的外部實施一部分裝配作業而方便所述板的應用；但仍存在需在潷析器里予以實施的作業，這將極大地增加成本并需要一段很難縮減的時間。
另外，所述組合體——其具有非矩形的平行四邊形狀，且帶有由前后板構成的傾斜側面——很難進行操控，而且極不適合裝配在非矩形狀的設備上。
市場上存在的另一類型的層片形組合體是平行六面體狀的，其由豎直板組成，所述板具有相對于所述板的邊傾斜的凹凸部；在氣-液，或液-液接觸器里，所述組合體通常用作內襯件以便增加接觸表面。但在所述應用中，為了通過流的交叉增強混合效果，連續的板布置為以便與所述凹凸部相交叉，因而沒有真正的通道。
一變型在文獻US-A-5,384,178中曾描述過，它描述了一潷析組合體，所述潷析組合體由兩個共同形成傾斜通道的垂直板的單元件而形成。更確切地講，各單元件由兩個不同幾何形狀的板形成，其中，第一板呈波形而另一板是基本平的，從而所述通道具有幾乎成三角形的梯形截面。更確切地講，所述第二板有些凹槽，所述凹槽會罩住第一板的凸峰，這樣可以獲得良好的相對定位，但也意味著第二板深入第一板的波形部的凹部里。所述單元件可以被疊放，因而形成通道基本呈三角形狀的一通道網。但由于板具有相同方向但不同高度的凹凸部，由兩單元件疊置而獲得的通道小于安設在所述單元件各自內部里的通道。波形部不是直線形的，其意指所述通道在它們的端部成肘彎狀以便變得垂直，且另外所述通道壁沿著它們的縱向軸呈現波形部。所述會造成所述系統包括至少兩種不同幾何形狀的板，其中每一個都很復雜，而且所獲得的通道具有不同且多變的截面。由此不僅對生產(與必須配置兩種類型的生產相關聯的時間和成本)也在維護(特別對于清洗波形的、彎曲的且不一致的通道)上存在缺陷。
另外可以注意到，整體上呈三角形的通道式構型與六邊形通道式組合體相比，更緊湊因此也更沉重。
各種現有系統的一個共同缺點是，為了組合體的安裝與拆卸操作，它們實際上必須將設備排空。
發明內容
本發明的目的是通過提出一潷析單元件(兩板型)和一層片形潷析系統(至少一個組合體式)，彌補上述缺陷，所述潷析單元件和層片形潷析系統結合下述優點中的至少幾項[26]-在通道里而非分隔板之間進行潷析，以便提高潷析效率，[27]-使用一通道形狀，其將與被潷析的殘渣流相接觸的層片體的面積降至最小，從而減少殘渣-層片體間的摩擦，提高殘渣流的速度，將讓殘渣流通過所必需的截面積降至最小，并且因而增大用于水流通過的可用截面積，[28]-單元件的垂直布置，所述單元件的波形部是傾斜的，以便提高它們的機械剛性和/或可以減小板的厚度，[29]-將需設置的不同構成件的數量減至最少，[30]-將用于構成一給定寬度但大長度的單元件而需組合的板的數量降至最少，[31]-減少制造成本。
本發明為此首先提出一層片形潷析單元件，其包括兩個相互固定的板，所述板中的至少一板具有波形部，所述波形部的凸峰和凹谷是相對于所述板的第一邊緣根據一非零角而傾斜的，并且所述波形部與所述板中的另一板一道形成傾斜的潷析通道，其特征在于，所述兩板具有相同的波形形廓，并且彼此相互固定在連接區處，所述連接區確定一用于由所述板形成的所述通道的對稱平面。
所述兩板的波開形廓的一致性使得所述板可以通過相同的生產工藝獲得；并且它們的對稱安裝能夠相當簡單地獲得通道。
凸峰和凹谷優選具有一梯形狀，從而潷析通道呈一六邊形狀，所述對應一既不太緊湊又堅固的結構。
為了在單元件裝配時方便板的定位，有利地是所述板被制備成使得它們整體上彼此間相對稱(因此是相同的)，從而所述板邊緣的疊置只需稍微轉動(àune rotation près)就保證凹谷(或凸峰)的良好定位。
明顯出于簡化生產和裝卸的考慮，所述板具有一矩形的形狀。
同樣出于相似的簡化原因，所述通道優選是筆直的，在它們的端部處沒有彎曲部。
有利地是，所述通道相對于所述第一邊緣的傾斜角介于45°到65°優選55°到60°的范圍內，當所述板垂直地放置在待處理的水里并且所述第一邊緣水平地布置時，這顯然會表現出高質量的潷析性能。
另外，本發明還提出一層片形潷析系統，其包括至少一個組合體，該組合體由多個板形成，其中至少一對板構成前面所述類型的一單元件，這使其具有良好的剛性。
所述組合體可以具有奇數個板，但有利地是它包括多個單元件，其中至少兩個單元件組合在一起從而所述單元件共同限定其它通道，所述單元件在確定一用于其它通道的對稱平面的區域處彼此間相互固定。
有利地是，所述其它通道與單元件的通道具有相同的截面，在此情況下，所述組合體構成一相同通道式網，它在所述組合體的任一點都表現出基本一致的性能。
出于簡化制造的明顯原因，有利地是所述單元件是相同的，所述尤其使得所述組合體具有一長方體的形狀，所述板垂直于所述組合體的表面之一。所述板優選與組合體的最小維度(dimension)相垂直地延伸，換一種說法，也就是說板沿著組合體的兩個最大維度延伸，這有利于整個組件的良好機械強度。所述通常為長方體的形狀使得所述組合體容易操作，以及容易容納在一潷析池里。
如上所述，有利地是所述組合體放置在系統的內部，從而所述板是垂直的且所述第一邊緣水平地延伸；這尤其使得所述組合體能夠被懸置在系統的一固定部分處，而無需擔心因重力組合體發生變形。
在所述構型里，能注意到潷析沿著一局部三角形的部分(在兩板之間的連接區域處)進行，所述有利于快速排出被潷析的殘渣。
所述組合體是由一定數量的單元件組合而構成，每個組合體都可以配有鉤或環以方便裝卸。為了構成一組合體而將單元件組裝，可以通過咬接、粘接、熱焊接或超聲波焊予以實施。
所述組合體也可以安裝在金屬或非金屬的框架內部，所述框架既能用于運輸也可用于裝卸。有利地是，框架可以是可拆卸的，以便可以根據加工的需要，方便更換層片體。
將組合體布置在其它組合體的延長線上，需要滿足所述潷析通道具有相同的朝向，以便保證組合體之一的端部通道在另一組合體的對應通道的延長線上；因而獲得兩段式通道，其與整個包括在每個組合體里的通道具有相同的長度。
因此獲得一模塊式結構，所述結構可以方便地適配于應當包括層片形潷析系統的池的特殊布置，所述池可以是任何形狀和任何尺寸，包括圓形狀。這可以通過僅需機械裝卸將所述組合體布置在處理設備里專設的或懸掛在已有結構上的支撐件上，構成一大尺寸的組件。
當組合體面對一池壁時，所述板是垂直的，有利地是將所述組合體與池壁保持一定距離地布置，使得層片體和池壁之間仍留有一空間，以便保證對所述組合體的潷析通道——其是不完整的——的供流和排放。
優選地，通道具有一在40mm到100mm之間的水力直徑，并且/或者所述通道具有一長度，所述長度是水力直徑的15到30倍，所述保證良好的潷析性能。
可以注意到，在給定體積下，本發明的單元件與組合體與文獻US-A-5,384,178中的組合體相比，要輕很多同時不會損害組件的機械強度，而且具有更大斷面的通道因而具有更少的淤塞危險，因為在具有大波形部的板之間沒有幾乎平的板。對于一給定的潷析作業，本發明的布置可以利用一板面積，其遠小于所述文獻提出的板面積，因平板在嚴格意義上的潷析里不發揮作用。
與交叉布置的內襯件相反，波形部(或凹凸部)的平行布置將紊流減至最小并避免交叉混流(carrefour de mélange)的出現。
所述組合體極大方便了實施，以及甚至可以將其安裝在一設備里而無需將所述設備排空或中斷其運行。
本發明的目的、特征及優點將在下面的描述中體現出來，所述描述對照附圖以非限定性的示意實施例方式給出。附圖中[55]-圖1是一層片形潷析單元件的透視圖，[56]-圖2是符合本發明的一層片形潷析組合體，[57]-圖3是所述組合體的一局部俯視圖，[58]-圖4是處于工作構型的一垂直剖面型潷析通道的細部圖，[59]-圖5是如圖2和圖3所述的一組合體——其配置有連接元件——的原理圖，[60]-圖6是一俯視圖，它示出由完整或不完整的單元件構成的一組件，所述組件占據一預定的矩形空間，[61]-圖7是一原理圖，其示出在圖6的系統內部里，相互在各自延長線上的兩組合體的配合， -圖8是一設備的原理圖，所述設備具有一安放在支撐件上的潷析系統，[63]-圖9是另一設備的原理圖，所述設備具有一潷析系統，所述潷析系統集成在一渠道型活性殘渣式池里，[64]-圖10是另一設備的原理圖，所述設備具有一系列潷析組合體，所述潷析組合體貼靠一彎曲壁面而布置，[65]-圖11是所述設備的一垂直剖面圖，且[66]-圖12是另一懸置組合體的原理圖。
具體實施例方式圖1示出根據本發明的一潷析單元件。
所述單元件——用總標號1表示，包括兩個板2和3，所述兩板例如通過粘接相互之間固定。
所述兩板包括波形部，所述波形部的凸峰2A或3A與凹谷2B或3B都相對于所述板的一第一邊緣根據一非零角α而傾斜；所述凹谷彼此相對地固定，而所述兩板的凸峰限定傾斜的潷析通道4。
所述兩板具有相同的形廓，并固定在它們的凹谷處于確定一虛平面P的區域里，所述虛平面P是用于所述板所確定的通道的一對稱面。所述兩板此處完全相同，即尤其表示它們的邊緣是相對的；它們相對于平面P彼此對稱。它們的形狀優選矩形，這是一非常簡單的形狀。
同時如圖2中所示，多個板可以組裝在一起，從而形成一組合體10，此處其整體上是長方體，并帶有一由相同的六邊形通道構成的網。有利地是，圖3的組合體可以剖析為由如圖1所示的四個單元件1形成，但每一組合體的單元件數量當然可以不相同。所述板的凹谷形成通道4’，所述通道此處與各單元件內部里形成的通道相類似。
實際上，此處凸峰和凹谷選擇為有一相同形廓，從而由相對布置的兩板的凸峰共同形成的通道，與所述板的凹谷——以所述各板相面對的凹谷——共同形成的通道是相同的。
前面所述的層片形潷析系統基于V型潷析原理，即利用截面為六邊形的傾斜通道4的角落之一。相對于潷析發生在六邊形的邊緣之一上的傳統布置，其主要優點是有一更小的殘渣和壁面之間的摩擦面積，這導致摩擦力——其通常會妨礙殘渣在通道里的沉降——減小，并且從而導致流動速度提高。因此造成對于排放一相同的殘渣量，層厚更小，因而使得用于水流通過的可用斷面增大，因此上升速度更慢且因而分離效率更高。
這尤其在圖4中很清楚地體現出來。
與平板相比的所述組合體的管狀結構，其特征在于對于層流形成的一高水力直徑、一更小的雷諾數以及一減小的長度(注所述概念是本領域技術人員所熟知的，例如，直徑是水力半徑的四倍，水力半徑是浸濕截面積(流體所占據的截面積)與濕周的比；所述概念例如在《水力學概論》(Manuel d’Hydraulique Générale，作者Armando Lencaster，出版社Editions Eyrolles，1986，p.50)中所定義的)。這使得在相同的總長與間距下，具有比一平板式潷析器更長的有效長度，因而具有一優質的分離效率。
以下表格可以對一本發明的組合體和一平板式系統進行比較
通道的間距即其水力直徑，可以根據需排除的殘渣數量以及出口處的期望濃度進行選擇。當希望提高處理效率時，對于極可能造成堵塞的雜質含量極大的水，則所述間距優選更大，反之則更小。
同樣水力直徑也優選介于30mm到100mm之間，優選對于極少雜質含量的水為約40mm，而對多雜質含量的水為約80mm。
有關所述組合體可以提出多點說明(其中某些已經在上文提及)，但提請注意的是這只是些優選而非必要的特征。
矩狀形式的潷析板優選配設有槽或凹凸部，例如通過熱成形形成；當凹谷或凸峰的截面為多邊形時，術語“凹凸部”顯得可比術語“波形部”更恰當。所述凹凸部有利地是形成一相對于基底的介于45°到65°之間的角，所述角優選介于55°到60°之間。所述板的高度通常介于500mm到3000mm之間，優選在900mm到1300mm之間。
熱成形槽優選呈梯形狀，以便在構成單元件時形成六邊形的封閉形狀。
每個單元件由兩個平行的板構成，所述板相對于它們的接觸面呈鏡像地布置。
各組合體由預定數量的單元件構成，所述單元件平行地布置(即使作為變型，可以有數量為一奇數的相同的板——它們頭對腳地連續布設)。每個組合體的寬度B取決于相連單元件的數量，并且考慮需裝配所述組合體的設備的寬度，甚至考慮用于運輸而設置的裝箱方式。
所述組合體是平行六面體的形式，以便方便安裝在各種尺寸和形式的設備里。由于考慮到需裝配所述組合體的設備的長度，一行中的最末一組合體可以被截短。
為了便于最初安裝或者清洗或更換時進行裝卸(安設和拆卸)，各組合體可以配設有鉤件5(參考圖5)，例如4個。所述鉤件此處沿所述組合體的兩端部板的上邊緣設置。此處可注意到所述板根據所述組合體的最大維度延伸，并且所述組合體的寬度(在圖5中的深度)垂直于所述板。
需平行布置的所述組合體的數量和其寬度，根據潷析池的寬度予以確定。
根據潷析池的長度以及各組合體的長度，多個組合體可以在縱向方向上并置。
圖6示出由12個單元件構成的一布置，其中2×3個完整的單元件(尺寸L×B)，3個寬度減小的單元件(長L，寬B1)，3個長度減小的單元件(長L1，寬B)，一個長寬都減小的單元件(長L1，寬B1)。又注意到所述組合體是鄰接的，并且因此所述組合體的通道彼此相互延伸(如圖7)。
實際上有利地是，所述各板的側向剖切可以相對于梯形形廓在相同部位對稱地實施，以便保證兩個縱向地布置的組合體之間的完全連續性。在屬于兩個連續組合體的潷析通道里的流動連續性因此得到保證，從而避免因沉積和未排出的殘渣可能造成的淤塞，這由圖7的兩個箭頭——其穿過兩相鄰的組合體之間的接合面——示意性地表示。
尤其如圖8所示，在一矩形潷析器里，垂直的流通空間E有利地是可以設置在最末組合體與池壁之間，以便保證使用所有潷析通道并且因此避免在通道里形成沉淀物。還可以看到所述矩形潷析器只是簡單地放置在一支撐件20上。
在如圖8所示的一矩形潷析器里，水平板(此處以和支撐件20相同的標號表示)布置在各垂直通道的上部和下部，以便將未處理水和已經潷析的水隔開。
圖9示出一矩形潷析器，其安裝在一活性殘渣渠道里，此處懸掛(例如通過圖5中的鉤件5)在水面上方的一固定結構25上，但作為變型，也可以擱放。圖中用標號40示出一基底。
圖10示出一圓形的潷析器，其裝配有一系列組合體10，所述組合體安裝在壁面附近，面對溢流出口(圖中未示出)；同樣如圖11所示，每一個組合體例如擱放在支撐件15上。
圖12以剖面圖示出一潷析器，其在一筆直的回收管道30的兩側具有兩個組合體(此處在一懸置構型里)。
權利要求
1.層片形潷析單元件，其包括兩個彼此間相互固定的板，所述板中的至少一板具有波形部，所述波形部的凸峰和凹谷相對于該板的第一邊緣根據一非零角而傾斜，并且所述波形部與所述板中的另一板一起限定傾斜的潷析通道，其特征在于，所述兩板(2，3)具有相同的波狀形廓，并且彼此間相互固定在連接區處，所述連接區確定一用于由所述板形成的所述通道(4)的對稱平面(P)。
2.如權利要求1所述的單元件，其特征在于，所述傾斜角(α)介于45°到65°之間。
3.如權利要求2所述的單元件，其特征在于，所述傾斜角(α)介于55°到60°的范圍里。
4.如權利要求1至3中任一項所述的單元件，其特征在于，所述凸峰(2A，3A)和凹谷(2B，3B)具有一梯形狀，從而所述潷析通道具有一六邊形狀。
5.如權利要求1至4中任一項所述的單元體，其特征在于，所述凸峰和所述凹谷具有相同的形廓。
6.如權利要求1至5中任一項所述的單元體，其特征在于，所述兩板相對于所述通道的對稱面彼此間相互對稱。
7.如權利要求1至6中任一項所述的單元體，其特征在于，所述板相互間是相同的。
8.如權利要求1至7中任一項所述的單元體，其特征在于，所述板具有一矩形狀。
9.如權利要求1至8中任一項所述的單元體，其特征在于，所述通道在其整個長度上都是筆直的。
10.層片形潷析系統，其包括至少一個組合體(10)，所述組合體由多個板形成，其中至少一對板構成一如權利要求1至9中任一項所述的單元件。
11.如權利要求10所述的系統，其特征在于，所述組合體(10)具有至少兩個組裝在一起的單元件，從而使得所述單元件共同限定其它通道(4’)，所述單元件彼此間相互固定在區域處，所述區域確定一用于所述其它通道的對稱平面。
12.如權利要求11所述的系統，其特征在于，所述其它通道(4’)與各個單元件的所述通道(4)具有相同的截面。
13.如權利要求10至12中任一項所述的系統，其特征在于，所述單元件彼此間是相同的。
14.如權利要求10至13中任一項所述的系統，其特征在于，所述組合體具有一長方體形狀，所述板平行于所述組合體的面之一。
15.如權利要求14所述的系統，其特征在于，所述板與所述組合體的最小維度相垂直地延伸。
16.如權利要求10至15中任一項所述的系統，其特征在于，所述組合體布置為使得所述板是垂直的，且所述第一邊緣是水平的。
17.如權利要求16所述的系統，其特征在于，所述組合體配設有連接元件，所述組合體可以利用所述連接元件進行裝卸。
18.如權利要求17所述的系統，其特征在于，所述組合體懸置在所述系統的一固定部分處。
19.如權利要求10至16中任一項所述的系統，其特征在于，所述組合體支承在所述系統的一固定部分上。
20.如權利要求10至19中任一項所述的系統，其特征在于，它包括至少兩個并置且相同的組合體，從而使得所述組合體之一的通道在所述組合體中另一個的通道的延長線上。
21.如權利要求10至20中任一項所述的系統，其特征在于，所述組合體布置在一池壁的附近，所述板垂直于所述池壁，同時使所述組合體和所述池壁之間仍保持一空間。
22.如權利要求10至21中任一項所述的系統，其特征在于，所述通道具有一介于40mm到100mm之間的水力直徑。
23.如權利要求10至22中任一項所述的系統，其特征在于，所述通道具有一長度，所述長度介于其水力直徑的15到30倍之間。
全文摘要
一層片形潷析單元件，其包括兩個彼此間相固定的板，所述板中的至少一板具有波形部，所述波形部的凸峰和凹谷相對于所述板的第一邊緣根據一非零角而傾斜，并且所述波形部與所述板中的另一板一道限定傾斜的潷析通道，其特征在于，所述兩板(2，3)具有相同的波狀形廓，并且彼此相固定在連接區處，所述連接區確定一用于由所述板形成的所述通道(4)的對稱平面(P)。多個單元件可以進行組裝從而形成一組合體，在所述組合體內部所述板平行于其面之一。
文檔編號B01D21/02GK1835784SQ200480023314
公開日2006年9月20日 申請日期2004年8月16日 優先權日2003年8月19日
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