專利名稱：用于將氣泡引入液體介質中的曝氣設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種曝氣設備，尤其是涉及一種適于插入液體介質中用于將氣體引入 液體介質中的設備。
背景技術：
在現有技術中已知一些適于將空氣注入水池和其他流體材料中的設備，這種注入 通常稱作曝氣。曝氣可以用于不同目的。例如，這些目的包括改進魚群的生長，以及為魚池 中魚飼養污泥處理提供較好的條件等。一種類型的曝氣設備通常是呈管道網的形式，該管道網布置在池子上，并且具有 低于池子中的水面的管道延展部以向池子中提供空氣。另一種類型的曝氣設備通常是呈鼓風機的形式，該鼓風機布置在池子的水表面 上，并且適于當散發空氣時旋轉，因此提供所期望的注入。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供了一種適于將氣體引入液體介質中的曝氣設備，所 述設備包括細長的主分配元件，所述主分配元件具有適于連接至氣體源的近端和適于浸入所 述介質中的遠端；至少一個曝氣元件，所述至少一個曝氣元件在所述主分配元件上的與所述主分配 元件的所述近端間隔開的位置處連接至所述主分配元件，所述至少一個曝氣元件與所述主 分配元件流體連通，并且所述至少一個曝氣元件適于使所述氣體成為可被捕獲在所述液體 介質中的狀態；以及漂浮元件，所述漂浮元件安裝在所述主分配元件上，并且適于根據所述液體介質 的液面高度沿著所述分配元件在所述近端和將所述曝氣元件連接至所述主分配元件的所 述位置之間采取不同的位置。所述至少一個曝氣元件和主分配元件之間的連接可以是相應的至少一個輔助分 配元件的形式，其中該輔助分配元件的一端在所述位置處連接至主分配元件，并且該輔助 分配元件的另一端保持所述曝氣元件。主分配元件可以形成為具有主軸線的基本上中空的柱，其中所述柱可以由不滲透 的材料制成，例如任何合適的金屬像鋼、塑料等。所述柱的近端可以形成有附接端口，該附 接端口可連接至氣體供給管路，該氣體供給管路適于將所述氣體引入所述柱中。所述柱的 遠端可以設有多個出口，這些出口圍繞主軸線分布、橫向于主軸線而定向、沿周向彼此間隔 開。每個出口適于連接至至少一個輔助分配元件。這些出口可以與柱一體形成，或者柱可 以在其遠端具有分配轂，該分配轂形成有所述出口。輔助分配元件可以形成為桿，這些桿基本上也是中空的且具有入口端和出口端。 桿可以適于通過將桿的入口端插入所述出口之一中而安裝在柱上，從而當安裝桿時，桿基
5本上垂直于柱延伸，即相對于柱的主軸線徑向地延伸。每個輔助分配元件的出口端可以與所述曝氣元件一體形成，或者安裝有所述曝氣 元件。曝氣元件可以適于從所述氣體產生氣泡以用于所述介質的曝氣。因此，曝氣元件可 以是氣泡發生器的形式例如擴散器，該擴散器適于將引入該擴散器中的氣體轉換成多個氣 泡。擴散器可以設計成允許控制氣泡的平均尺寸。氣泡尺寸定義為氣泡的平均直徑， 并且例如對于粗氣泡可以是大約5-7mm或者例如對于細氣泡可以是大約1mm。粗氣泡可以 用于泥漿形式中的液體的曝氣，而細氣泡可以用于常規液體的曝氣。此外，不同的擴散器可以用于向曝氣設備提供各種曝氣能力。此外，可以使用變頻 驅動(VFD)來允許調節將空氣引入水中的能力。漂浮元件可以由適于漂浮在液體介質上的材料制成，例如該材料的比重比所述液 體的比重更小。可選地，漂浮元件可以形成為基本上中空體，該中空體中包含有空氣或者任 何其他氣體并且適于使整個設備的漂浮更容易。根據一個具體的實施方式，中空體可以是 盤的形式，為了優化柱的漂浮穩定性，盤的直徑對應于柱的長度。設備可以還包括錨定組件，錨定組件附接至所述主分配元件的近端，并且適于通 過將組件連接至橫跨介質延伸的錨定線而將設備懸吊在液體介質液面的上方。可選地，設 備可以由起重機類組件懸吊。可以在不同的情形中使用懸吊，例如將設備降入水中之前、在 清潔或者排空池子期間、用于清潔設備等。錨定組件和錨定線也可以用于將設備定位在橫跨介質的期望的位置處。因此，例 如，設備可以沿著錨定線移動直到設備到達液體介質上方的期望的位置，并且設備可以隨 后脫離錨定線并掉入液體中。設備還可以包括支撐元件，支撐元件從設備的遠端延伸出并且適于防止主分配元 件和/或輔助分配元件與布置有液體介質的池子的底面撞擊。支撐元件可以是由任何合適 的材料例如鋼制成的腿部，并且可以裝備有緩沖裝置，緩沖裝置適于當設備與池子底面接 觸時防止設備的過度碰撞。曝氣設備與池子底面的柔軟碰撞也可以防止對池子底面的損害。氣體供給管路可以由質輕的材料制成，該材料可適于漂浮在液體介質的表面上。 例如該材料可由高密度聚乙烯(HDPE)形成。氣體供給管路適于在設備的整個工作過程中 連接至設備，從而向設備提供了持續的氣體例如氧氣供應。在工作中，氣體源開始將氣體通 過氣體供給管路泵入主分配元件中，從主分配元件經由輔助分配元件氣體被輸送至曝氣元 件，曝氣元件隨后將氣體轉換成所期望尺寸的氣泡并且將所述氣泡散入液體介質中。在正常的位置中，當池子中的液體液面是相對高的時候，漂浮元件位于主分配元 件的頂部，即鄰接主分配元件的近端，并且設備從那里懸吊入液體介質中。在這個位置中， 所述支撐元件置于池子底面的上方。當液體介質的液面下降時，整個設備也向下移動直到 支撐元件碰到池子的底面。一旦支撐元件安置在池子的底面上，液體液面的進一步下降將 造成漂浮元件沿著主分配元件向下移動。這允許曝氣設備保持其所期望的使曝氣元件處于 基本水平位置的取向。這與本領域中已知的通常的曝氣設備相反，在已知的曝氣設備中漂浮元件是固定 的，其中當液體液面下降時，漂浮元件可保持在這個液面上方。因此，漂浮元件可變成配重，由于漂浮元件的高風阻，該配重可以充當“帆”并使整個曝氣設備傾斜并且甚至使整個曝氣 設備翻倒。也可以理解的是，根據本發明曝氣設備可以是在池子底面不平坦(例如由建造質 量所導致)的情況下特別有用的。曝氣設備也可以用于由于污泥或固體聚集而造成的池子 底面的高度發生變化的情況中。根據本發明的另一方面，提供了一種系統，該系統包括一列如上所述的曝氣設備， 在每個所述曝氣設備中，曝氣設備的漂浮元件的沿著主分配元件的位置是可單獨調節的。這里應當注意的是，根據具體的設計變型方式，曝氣元件的構成和/或曝氣元件 與主分配元件的聯接或者輔助分配元件與主分配元件的聯接可以設計成使得氣泡圍繞主 分配元件主軸線旋轉運動，因此使曝氣以及氣體氣泡浸透進入液體更容易，提高了池子的 混合能力。根據本發明的曝氣設備的另一個優勢在于，在曝氣設備工作期間曝氣設備不具有 在水中移動的部分。這使得大量的氧氣注入池子的介質中，同時保持曝氣設備的基本的低 能力消耗。
為了理解本發明以及領會在實際中如何實現本發明，參考附圖并且僅通過非限制 性的例子，現在將描述一些實施方式，其中圖1是根據本發明的曝氣設備的一個例子的示意性的等軸測圖；圖2A是根據本發明的一個實施方式的錨的示意圖，其保持從該錨懸吊的圖1所示 的設備；圖2B是根據本發明的另一個實施方式的可選的錨定裝置的示意圖；圖3A是圖1中示出的其位置位于液體介質中的設備的示意圖，液體介質的液面高 度超過設備的整體長度；圖3B是圖1中示出的其位置位于液體介質中的設備的示意圖，液體介質的液面高 度等于設備的長度；圖3C是圖1中示出的其位置位于液體介質中的設備的示意圖，液體介質的液面高 度小于設備的長度；以及圖4是在具有起伏的底面的池子中的一列圖1中示出的曝氣設備的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了一種總體表示為10的曝氣設備，該曝氣設備適于將氧氣引入液體介質 中(圖2-4中所示)。曝氣設備10包括細長的主分配元件20、分配組件30、漂浮元件40以及錨定元件 50,主分配元件20具有近端20a和遠端20b，分配組件30附接至主分配元件20的遠端20b， 漂浮元件40安裝在初級分配件20上，錨定元件50附接至主分配元件20的近端20a。主分配元件20是直徑大約為2-3英寸的基本上中空的圓柱形的柱，并且具有軸線 X-X,以及在其近端20a處形成有附接端口 24，附接端口 24適于使氧氣供給管路60與其附 接(圖2-4中所示)，并且主分配元件20形成有分配端口 26，為了在分配端口 26上安裝分配組件30，分配端口 26被加工螺紋。柱22可以由各種不滲透性的材料例如鋼、塑料等制 成。分配組件30包括多個輔助分配元件34和一中央分配轂32，每個輔助分配元件34 具有近端34a和遠端34b，輔助分配元件34在它們的近端34a處附接至中央分配轂32。輔 助分配元件34呈徑向延伸的中空臂的形式，其經由轂32與柱20流體連通。輔助分配元件 34相對于軸線X-X徑向延伸并且彼此間隔相同角度。每個輔助分配元件34在其遠端34b處裝有曝氣元件38，曝氣元件38具有與分配 元件34的內部流體連通的入口 38a。在這種情況下，每個曝氣元件38是管狀擴散器的形 式，該管狀擴散器適于將進入其入口 38a的氧氣轉換為預定尺寸的多個氣泡并且將這些氣 泡經過擴散器的膜套排出。這種擴散器的一個例子可以是Airf lex 管式擴散器2。例如，細的氣泡可以大約是1mm，在這種情況下擴散器的直徑可以大約是6. 5cm， 并且粗的氣泡可以是5-7mm，在這種情況下擴散器的直徑可以大約是9. 4cm。粗氣泡可以用 于泥漿形式的液體的曝氣，而細氣泡可以用于常規液體的曝氣。設備10還包括一組腿部35，這些腿部35從輔助分配元件34軸向地向外凸出并 且適于防止擴散器38撞擊固體表面(圖1中未示出)，在該固體表面上方使用該設備(例 如，其中設置被曝氣液體介質的池子的底部)。每條腿部35裝有緩沖襯墊37，在這種撞擊 產生的情況下，緩沖襯墊37適于避免池子內襯和設備10的損害。漂浮元件40形成有中央孔44，中央孔44適于讓柱22自由地穿過該中央孔44。當 漂浮元件位于其在柱20上的最高位置時，漂浮元件40是直徑大約1.3m的充有空氣的圓柱 體，并且具有足夠的浮力從而保持整個設備懸浮在待曝氣液體的表面上。如本身已知地，漂 浮元件40也采用聚合物以當被損害時防止水進入。錨定元件50附接至柱20的近端20a并且適于通過任何合適的方式使設備10的 懸吊更容易。錨定元件50在垂直于軸線X-X的方向上的尺寸比孔44的最大尺寸更大，從 而允許錨定元件50用作為漂浮元件40的阻擋器，防止漂浮元件40從柱22脫離。在裝配中，漂浮元件40以能夠沿柱22移動的自由方式安裝在柱22上。此后，其 上安裝有輔助分配元件34的分配轂32安裝在柱22的遠端20b上，并且曝氣元件38附接 至每個輔助分配元件34，從而曝氣元件38相對于柱22的主軸線徑向向外延伸。隨后，曝氣 設備10附接至氧氣供給管路60并且錨定元件50附接至柱22的近端20a。轉到圖2A，示出了工作之前的曝氣設備10，其懸吊在池子100上方，池子100具有 不平坦的池床104，并容納水102，水102具有表面101。起重機70位于在池子提壩106上， 起重機70的起重臂72伸出越過池子100。起重臂72裝備有吊鉤74，設備10的錨定元件 50附接至吊鉤74。氧氣供給管路60附接至柱22的附接端口 24 (參見圖1)，從而將柱連接 至氧氣源62(圖2中未示出)，氧氣源62位于提壩106上。起重臂72適于將設備10帶到 在池子100上方的所期望的位置。一旦在該位置中，設備10從吊鉤74脫離并且垂直落入 水102中。轉到圖3A，所示的設備10懸浮在水102中。漂浮元件40使得設備10懸吊在底 面104上方，使分配組件30完全浸沒在水102中。水的深度Ll比設備10的長度D大，因 此腿部37沒有接觸池子100的底面104。轉到圖3B，當水深度下降至L2 = D，設備10靠在腿部37上，漂浮元件40仍然位
8于柱22的頂端而使柱能夠豎直地定位。轉到圖3C，當水深度下降至L3 < D，這些腿部37繼續抵接底面104，而漂浮元件 40沿柱22向下移動。結果，由于漂浮元件40，柱22持續地保持在其豎直方向中，如果漂浮 元件被固定在柱上就不會產生這種情況，而是漂浮元件將懸吊在水面的上方，這造成曝氣 設備翻倒和故障。應當注意的是，根據上面描述的例子，一旦設備10位于池子100中，設備10僅附 接至氧氣供應線60，消除了在池子100上方的用于以懸吊狀態支撐設備10的大的、笨重的 和貴的基礎設施結構的需要。由于氧氣供給管路60由輕的材料制成，如上面提及的，氧氣 供給管路60可以漂浮在水102上，因此避免了將氧氣供給管路60懸吊在池子100上方的需要。在工作時，設備10通過附接至柱20的氧氣供給管路60從氧氣源62接收氧氣，通 過柱20將氧氣經由臂34傳輸至曝氣元件38，從曝氣元件38氧氣以氧氣氣泡的形式被散入 水102中。在曝氣設備10工作期間，從輔助分配組件30散出的氣泡造成了柱22周圍的水 的湍流，促進了在池子100的水102中更好地注入空氣。參照圖2B，示出了一個例子，其中電纜組件80代替起重機70，電纜組件80包括錨 定桅桿82和引導電纜84，錨定桅桿82位于池子提壩106上，引導電纜84在錨定桅桿82之 間伸展，其高度比近端20a和漂浮元件的上表面42a之間的距離小。根據這個例子，設備10通過其錨定元件50錨接至電纜84并且例如以類似擺渡的 方式沿電纜84移動，直到設備10到達橫跨池子100的所期望的位置。一旦到達所期望的 位置，設備10從電纜84釋放并且停留在那里以及開始設備10的工作。這種結構也證實可 容易地設立并且成本低，僅需要錨定桅桿82和引導電纜84。參照圖4，所示的曝氣系統110包括一列如上所述的設備10，這些設備10位于池 子120中隔開的位置處，池子120具有這樣的池子底面140的地形即在這些位置處水面高 度L是不同的。如圖所示，由于不同的水面高度L，所有的設備使它們的漂浮元件40沿柱 20具有不同的位置。本發明所屬技術領域的技術人員將容易理解在不脫離本發明的范圍可以稍加變 通地進行許多變化、變型和修改。
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權利要求
一種適于將氣體引入液體介質中的曝氣設備，所述曝氣設備包括細長的主分配元件，所述主分配元件具有適于連接至氣體源的近端和適于浸入所述介質中的遠端；至少一個曝氣元件，所述至少一個曝氣元件在所述主分配元件上的與所述主分配元件的所述近端間隔開的位置處連接至所述主分配元件，所述至少一個曝氣元件與所述主分配元件流體連通，并且所述至少一個曝氣元件適于使所述氣體成為可被捕獲在所述液體介質中的狀態；以及漂浮元件，所述漂浮元件安裝在所述主分配元件上，并且適于根據所述液體介質的液面高度沿著所述主分配元件在所述近端和將所述曝氣元件連接至所述主分配元件的所述位置之間采取不同的位置。
2.根據權利要求1所述的曝氣設備，其中，所述至少一個曝氣元件和所述主分配元件 之間的連接采用相應的至少一個輔助分配元件的形式，所述輔助分配元件的一端在所述位 置處連接至所述主分配元件，并且所述輔助分配元件的另一端保持所述曝氣元件。
3.根據權利要求1或2所述的曝氣設備，其中，所述主分配元件形成為具有主軸線的基 本上中空的柱。
4.根據權利要求3所述的曝氣設備，其中，所述柱由不可滲透的材料制成。
5.根據權利要求4所述的曝氣設備，其中，所述不可滲透的材料由金屬制成。
6.根據權利要求4所述的曝氣設備，其中，所述不可滲透的材料由塑料制成。
7.根據權利要求3-6中任一項所述的曝氣設備，其中，所述柱的所述近端形成有可連 接至供給管路的附接端口。
8.根據權利要求7所述的曝氣設備，其中，所述供給管路是適于將所述氣體引入所述 柱中的氣體供給管路。
9.根據權利要求3-8中任一項所述的曝氣設備，其中，所述柱的所述遠端設有多個出
10.根據權利要求9所述的曝氣設備，其中，所述出口圍繞所述主軸線分布、橫向于所 述主軸線定向、并且在周向彼此間隔開。
11.根據權利要求9或10所述的曝氣設備，其中，所述出口適于與至少一個所述輔助分 配元件連接。
12.根據權利要求9、10或11所述的曝氣設備，其中，所述出口與所述柱一體形成。
13.根據權利要求9、10或11所述的曝氣設備，其中，所述柱在其遠端具有分配轂，所述 分配轂形成有所述出口。
14.根據權利要求2-13中任一項所述的曝氣設備，其中，所述輔助分配元件形成為具 有入口端和出口端的基本上中空的桿。
15.根據權利要求14所述的曝氣設備，其中，所述桿適于通過將所述桿的所述入口端 插入所述出口之一中而被安裝在所述柱上，使得所述桿在已安裝時基本上垂直于所述柱的 所述主軸線延伸。
16.根據權利要求14或15所述的曝氣設備，其中，所述輔助分配元件的所述出口端與 所述曝氣元件一體形成。
17.根據權利要求14或15所述的曝氣設備，其中，所述輔助分配元件的所述出口端安裝在所述曝氣元件上。
18.根據權利要求1-17中任一項所述的曝氣設備，其中，所述曝氣元件適于從所述氣 體產生氣泡，用于所述介質的曝氣。
19.根據權利要求18所述的曝氣設備，其中，所述曝氣元件是氣泡發生器的形式，適于 將引入到所述氣泡發生器中的氣體轉換成多個氣泡。
20.根據權利要求19所述的曝氣設備，其中，所述氣泡發生器是擴散器。
21.根據權利要求20所述的曝氣設備，其中，所述擴散器設計成允許控制氣泡的平均 尺寸。
22.根據權利要求19、20或21所述的曝氣設備，其中，定義為氣泡平均直徑的所述氣泡 的尺寸在大約5-7mm的范圍內。
23.根據權利要求19、20或21所述的曝氣設備，其中，定義為氣泡平均直徑的所述氣泡 的尺寸是大約1mm。
24.根據上述權利要求中任一項所述的曝氣設備，其中，所述漂浮元件由比重比所述介 質低的材料制成。
25.根據權利要求1-23中任一項所述的曝氣設備，其中，所述漂浮元件形成為容納有 空氣或任何其他氣體的大致中空體，便于整個所述曝氣設備的漂浮。
26.根據權利要求25所述的曝氣設備，其中，所述中空體是盤的形式。
27.根據權利要求26所述的曝氣設備，其中，所述盤的直徑對應于所述柱的長度，以最 優化所述柱的漂浮穩定性。
28.根據上述權利要求中任一項所述的曝氣設備，其中，所述曝氣設備還包括附接至所 述主分配元件的所述近端的錨定組件，所述錨定組件適于將所述設備從所述錨定組件懸吊 在所述液體介質的液面上方。
29.根據權利要求28所述的曝氣設備，其中，所述錨定組件適于連接至橫跨所述介質 延伸的錨定線，以便懸吊所述設備。
30.根據權利要求28所述的曝氣設備，其中，所述錨定組件適于連接至起重機類組件， 以便懸吊所述設備。
31.根據權利要求29或30所述的曝氣設備，其中，所述曝氣設備適于首先位于在所述 介質上方橫跨所述介質的所需位置處，并且所述錨定組件適于從所述錨定線或所述起重機 類組件脫離，以允許所述曝氣設備垂直落入所述介質中。
32.根據上述權利要求中任一項所述的曝氣設備，其中，所述曝氣設備還包括從所述曝 氣設備的遠端伸出的支撐元件。
33.根據引用權利要求2時的權利要求32所述的曝氣設備，其中，所述支撐元件適于防 止所述主分配元件和/或所述輔助分配元件與布置有所述液體介質的池子的底面撞擊。
34.根據權利要求32或33所述的曝氣設備，其中，所述支撐元件是腿部的形式。
35.根據權利要求34所述的曝氣設備，其中，所述腿部由鋼制成。
36.根據權利要求34或35所述的曝氣設備，其中，所述腿部裝備有緩沖裝置，所述緩沖 裝置適于在所述設備與池子底面接觸時防止所述設備上的過度撞擊。
37.根據權利要求8所述的曝氣元件，其中，所述氣體供給管路由輕質材料制成，所述 輕質材料適于漂浮在所述液體介質的表面上。
38.根據權利要求37所述的曝氣設備，其中，所述氣體供給管路由高密度聚乙烯即 HDPA制成。
39.根據權利要求8、37或38所述的曝氣設備，其中，所述氣體供給管路適于在所述設 備的整個工作過程連接至所述設備，以向所述設備提供持續的氣體供給。
40.一種適于將氣體引入液體介質中的曝氣系統，所述系統包括一列根據權利要求 1-39中任一項所述的曝氣設備。
全文摘要
提供了一種適于將氣體引入液體介質中的曝氣設備(10)，所述曝氣設備(10)包括細長的主分配元件(20)，所述主分配元件(20)具有適于連接至氣體源的近端(20a)和適于浸入介質中的遠端(20b)。此外，至少一個曝氣元件(38)在主分配元件上的與其近端間隔開的位置處連接至主分配元件(20)，并且所述曝氣元件(38)與主分配元件流體連通，所述曝氣元件(38)適于將氣體帶入可捕獲在液體介質中的狀態。也提供了一種漂浮元件(40)，所述漂浮元件(40)安裝在主分配元件上并且適于根據液體介質的液面高度沿著分配元件采取不同的位置。也提供了一種曝氣系統(110)，該系統包括一列如上所述的曝氣設備。
文檔編號B01F3/04GK101965222SQ200880122289
公開日2011年2月2日 申請日期2008年10月22日 優先權日2007年10月22日
發明者哈諾赫·麥根 申請人:M.P.L.綠色能源有限公司