可調節脈沖氣體攪拌器的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種可調節脈沖氣體攪拌器，其包括具有氣體排放管的氣體積聚室、氣體供應單元和可調節氣體排放單元。可調節氣體排放單元包括可滑動地設置在氣體排放管的下部上的可伸長氣體管和設置在可伸長氣體管下面的氣頂；以使當可調節氣體排放單元向上移動或向下移動時，積聚在氣體積聚室內的攪拌氣體的體積減小或增大；從而改變排放的脈沖氣流的頻率和強度。
【專利說明】
可調節脈沖氣體攪拌器
技術領域
[0001 ]本發明一般涉及氣體/液體攪拌或混合，并且更具體地，涉及能夠改變排放氣泡的強度的可調節脈沖氣體攪拌器。
【背景技術】
[0002]液體可以通過機械設備和螺旋槳混合、由液體本身通過栗送循環保持以及通過其它裝置攪拌。氣體混合具有沖刷作用和浮選效果的優點。沖刷作用能夠用于凈化表面，比如中空纖維膜和反應器的壁表面。浮選效果能夠有助于固體顆粒在液體中均勻懸浮而不沉淀。
[0003]氣體混合可以是連續或間歇或脈沖的。連續氣體混合是簡單的，一般使用曝氣設備而實現，比如用于提供連續氣體供應的曝氣擴散器。混合要求水湍流。間歇性氣體攪拌能夠利用較低能量通過它們的離散氣泡攪拌獲得水湍流，但是出于相同目的，連續氣體攪拌需要較高能量消耗。在許多情況下，攪拌的液體需要一段時間(比如幾秒)變得平靜;不定向連續氣體供應反而導致能量偏移。間歇性氣體供應能夠通過閥門切換實現，但是頻繁切換(特別是以幾秒范圍內的頻率)，將導致閥門疲勞故障。通過運用氣壓突變原理而制造的脈沖氣體攪拌器沒有機械變化;氣體供應可以是連續的，但是氣體排放可以是脈沖的。
[0004]浸入的超濾/微濾中空纖維膜已經廣泛運用于液體-固體分離過程，比如用于污水處理過程的膜生物反應器(MBR)，以及用于水處理和循環過程的膜化學反應器(MCR)。在這些過程中，氣體沖洗是至關重要的以便防止薄膜表面污染。然而，由于氣體沖洗需要較高的能量消耗，如何節約能量并達到預定空氣沖洗效果已經成為關鍵技術。氣體洗滌能夠使膜纖維旋轉，使得污染物不能積聚在膜表面上。同時，氣體使得固體(比如污泥或絮凝劑)均勻分布在液體中。
[0005]盡管機械攪拌在液體-液體和液體-固體混合過程中是有效的，但是它們有時會受到介質的限制，例如，強酸和高鹽度液體對金屬具有腐蝕作用。使用惰性氣體作為攪拌動力能夠克服這些不足。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種可調節脈沖氣體攪拌器。在一個實施例中，可調節脈沖氣體攪拌器包括具有倒置殼體的氣體積聚室，所述倒置殼體具有在被浸入液體中時的向下液體可連通開口并具有通過氣體積聚室頂部的氣體排放管;氣體供應單元，其用于在高于向下液體可連通開口的位置處、在氣體積聚室內提供攪拌氣體，以使攪拌氣體積聚在氣體積聚室內；和可調節氣體排放單元，其用于以脈沖氣流形式間歇排放積聚在氣體積聚室內的攪拌氣體，其中可調節氣體排放單元包括可滑動地設置在氣體排放管下部之上的可伸長氣體管和設置在可伸長氣體管下面的氣頂；以使可調節氣體排放單元向上移動或向下移動時，積聚在氣體積聚室內的攪拌氣體的體積減小或增大;從而改變排放脈沖氣流的頻率和強度。
[0007]在可調節脈沖氣體攪拌器的另一個實施例中，氣體積聚室具有矩形或圓柱形結構。
[0008]在可調節脈沖氣體攪拌器的另一個實施例中，氣體供應單元包括與外部氣體供應源氣體連通的氣體供應管。在可調節脈沖氣體攪拌器的一個進一步實施例中，外部氣體供應源是連續、間歇或波動的。在可調節脈沖氣體攪拌器的另一個進一步實施例中，氣體供應單元進一步包括設置在氣體供應管遠端、用于所供應氣流的控制的氣體供應噴嘴。
[0009]在可調節脈沖氣體攪拌器的另一個實施例中，氣頂具有可變高度的側壁和防止液體直接流過氣頂的底部，并且可伸長氣體管的底部末端和氣頂的底部之間的距離是可改變的。
[0010]在另一個實施例中，可調節脈沖氣體攪拌器進一步包括氣體排放管和可伸長氣體管之間的緊固裝置，以便防止積聚在氣體積聚室內的氣體從氣體排放管和可伸長氣體管之間的間隙中逸出。
[0011]在可調節脈沖氣體攪拌器的另一個實施例中，可調節氣體排放單元進一步包括整體連接可伸長氣體管和氣頂以使它們能夠共同向上移動和向下移動的三個或更多徑向支撐件。在可調節脈沖氣體攪拌器的一個進一步實施例中，可調節氣體排放單元進一步包括耦接至氣頂底部的平移裝置以用于將可調節氣體排放單元向上移動和向下移動。
[0012]在另一個實施例中，可調節脈沖氣體攪拌器進一步包括能夠可拆卸地插入至氣體排放管中的管道大小控制器，其中管道大小控制器能夠以不同內徑改變以改變排放氣泡的大小和形狀。
[0013]在另一個實施例中，可調節脈沖氣體攪拌器進一步包括設置在氣體積聚室內的可調節隔板，其中可調節隔板能夠改變氣室的體積以便控制所排放氣泡的體積。
[0014]在氣體混合過程中，混合氣泡的頻率和強度是控制混合效果的關鍵因素。因此，通過基于混合要求機械控制混合器部件，調節混合氣泡的釋放頻率和強度以便達到最優混合效果;這是可調節氣體混合器超過靜態氣體混合器的最大優點。
[0015]從以下結合附圖對其優選實施例的詳細描述中，本發明的目的和優點將變得明顯。
【附圖說明】
[0016]現在將參考附圖描述根據本發明的優選實施例，其中相同的附圖標記表示相同的元件。
[0017]圖1顯示根據本發明的一個實施例的可調節脈沖氣體攪拌器的剖視圖。
[0018]圖2顯示根據本發明的一個實施例的可調節氣體排放單元的等距視圖。
[0019]圖3示出通過調節可調節氣體排放單元的位置調節氣體積聚室內積聚的氣體體積。
[0020]圖4示出根據本發明的一個實施例的可調節脈沖氣體攪拌器的操作。
[0021]圖5顯示根據本發明的另一個實施例的可調節脈沖氣體攪拌器的剖視圖。
[0022]圖6顯示根據本發明的另一個實施例的可調節脈沖氣體攪拌器的剖視圖。
【具體實施方式】
[0023]通過參考以下本發明的某些實施例的【具體實施方式】，可以更容易理解本發明。
[0024]在整個申請中，其中參考了多個出版物，這些出版物的全部公開內容在此以引用形式并入本申請中，以便更充分描述本發明所屬技術領域的狀態。
[0025]本發明提供一種可調節脈沖氣體攪拌器，其用于需要脈沖氣流以提供液體混合的情形中。簡而言之，本發明的可調節脈沖氣體攪拌器采用可調節氣體排放單元，以便根據實際應用要求改變排放氣體的速度和強度。
[0026]現參考圖1，提供根據本發明的一個實施例的可調節脈沖氣體攪拌器。如圖1所示，可調節脈沖氣體攪拌器I包括具有倒置殼體的氣體積聚室10，所述倒置殼體具有在被浸入液體中時的向下液體可連通開口 ；氣體供應單元20，其用于在高于向下液體可連通開口的位置處、在氣體積聚室10內提供攪拌氣體;和可調節氣體排放單元30，其用于根據積聚在氣體積聚室1內的氣體體積排放脈沖氣流。
[0027]氣體積聚室10能夠具有各種形狀和結構。在某些實施例中，其具有矩形或圓柱形結構。氣體積聚室10具有通過其頂部的氣體排放管11，如圖1所示，在這個頂部，氣體排放管11允許液體經過氣體積聚室。
[0028]氣體供應單元20優選地提供連續氣體供應;但是也不局限于氣體供應;能夠使用各種氣體供應，只要能夠滿足根據具體應用的排放脈沖氣體的要求。如圖1所示，氣體供應單元20包括與外部氣體供應源(未示出)氣體連通的氣體供應管21，其中外部氣體供應源能夠是連續、間歇或波動的，優選是連續的。在某些實施例中，所供應的氣體是空氣。在某些實施例中，供應氣體是適用于任何具體應用的任何純化氣體。氣體供應單元20進一步包括具有氣體供應孔口的氣體供應噴嘴22，其設置在氣體供應管21的遠端處以控制所供應的氣流。在某些實施例中，氣體供應噴嘴是大阻力氣體供應設備以在與并行可調節脈沖氣體攪拌器共同工作且氣體供應噴嘴未以精確水平安裝時，防止不均勻分布。
[0029]可調節氣體排放單元30包括可滑動地設置在氣體排放管11下部之上的可伸長氣體管31和設置在可伸長氣體管31下面的氣頂32。在某些實施例中，氣體排放管11、可伸長氣體管31和氣頂32具有圓柱形結構。氣頂32具有根據實際應用的可變高度的側壁和防止液體直接流過氣頂32的底部。根據實際應用，可伸長氣體管31的底部末端和氣頂32的底部之間的距離是可改變的。當組裝氣體排放管U、可伸長氣體管31與氣頂32時，液體連通在氣體積聚室10內的外部空間和內部空間之間建立，以使積聚在氣體積聚室10內的氣體以脈沖氣泡流排放至外部液體。對于可伸長氣體管31的存在，能夠調整用于排放脈沖氣泡流的通道的總體長度以便控制脈沖頻率。在某些實施例中，可以在氣體排放管11和可伸長氣體管31之間提供緊固裝置，以將可伸長氣體管31緊固在其位置，其中緊固裝置能夠是任何適合的裝置，比如螺栓或鎖。在某些實施例中，氣體排放管和可伸長氣體管之間的緊固裝置用于防止積聚在氣體積聚室內的氣體從氣體排放管和可伸長管之間的間隙中逸出。在某些實施例中，可調節氣體排放單元30進一步包括如圖2所示的三個或更多徑向支撐件34，其用于整體連接可伸長氣體管31和氣頂32，其中氣頂32被牢固固定至可伸長氣體管31以使它們能夠共同向上移動和向下移動。可調節氣體排放單元30進一步包括固定可調節氣體排放單元30并上下調節可調節氣體排放單元30的平移裝置33，比如螺栓上的兩個螺母。
[0030]圖3示出通過調節可調節氣體排放單元的位置調節氣體積聚室內積聚的氣體體積；(a)當可調節氣體排放單元向下移動時，增大積聚在氣體積聚室內的氣體體積，使得所排放的氣泡強度增大；以及(b)當可調節氣體排放單元向上移動時，減小積聚在氣體積聚室內的氣體體積，使得所排放的氣泡強度減小。
[0031]圖4示出根據本發明的一個實施例的脈沖氣體攪拌器的操作；(I)開始將小的不定向連續氣體供應至氣體積聚室中；(2)增大氣體體積和壓力；(3)排放來自氣體積聚室的加壓氣體以釋放加壓的脈沖氣流;以及(4)重復在氣體積聚室內積聚氣體。
[0032]在某些實施例中，可調節脈沖氣體攪拌器I進一步包括能夠可拆卸地插入至氣體排放管11中的管道大小控制器。管道大小控制器能夠以不同內徑改變，以改變所排放氣泡的大小和形狀。
[0033]現參考圖5，在某些實施例中，可調節脈沖氣體攪拌器I進一步包括設置在氣體積聚室10內的可調節隔板40，其中可調節隔板40能夠改變氣室的體積以便控制所排放氣泡的體積。隔板被制成緊密配合的插塞，當朝著氣體排放單元30推動它時，氣體積聚室的體積將減小，反之，體積將增大。該體積確定每個氣體積聚時間段的釋放體積。
[0034]現參考圖6，在某些實施例中，可調節脈沖氣體攪拌器I進一步包括能夠可拆卸地插入氣體排放管中的管道大小控制器50，其中管道大小控制器能夠以不同內徑改變，以改變所排放氣泡的大小和形狀。
[0035]盡管已經參考特定實施例描述本發明，但是將理解，所述實施例是示例性的并且本發明范圍并不受限于此。本發明的可選實施例對于本發明所屬領域的技術人員而言是明顯的。這些可選實施例被認為包含在本發明范圍之內。此外，本發明范圍由所附權利要求限定并由上述描述支持。
【主權項】
1.一種可調節脈沖氣體攪拌器，其包括: 具有倒置殼體的氣體積聚室，所述氣體積聚室具有在被浸入液體時的向下液體可連通開口并具有通過所述氣體積聚室的頂部的氣體排放管； 氣體供應單元，其用于在高于所述向下液體可連通開口的位置處、在所述氣體積聚室內提供攪拌氣體，以使所述攪拌氣體積聚在所述氣體積聚室內；和 可調節氣體排放單元，其用于以加壓脈沖氣流的形式間歇地排放積聚在所述氣體積聚室內的所述攪拌氣體，其中所述可調節氣體排放單元包括可滑動地設置在所述氣體排放管的下部之上的可伸長氣體管和設置在所述可伸長氣體管下面的氣頂； 以使當所述可調節氣體排放單元向上移動或向下移動時，積聚在所述氣體積聚室內的所述攪拌氣體的體積減小或增大;從而改變所排放的脈沖氣流的頻率和強度。2.根據權利要求1所述的可調節脈沖氣體攪拌器，其中所述氣體積聚室具有矩形或圓柱形結構。3.根據權利要求1所述的可調節脈沖氣體攪拌器，其中所述氣體供應單元包括與外部氣體供應源氣體連通的氣體供應管。4.根據權利要求3所述的可調節脈沖氣體攪拌器，其中所述外部氣體供應源是連續、間歇或波動的。5.根據權利要求3所述的可調節脈沖氣體攪拌器，其中所述氣體供應單元進一步包括設置在所述氣體供應管的遠端處的氣體供應噴嘴以用于控制所供應的氣流。6.根據權利要求1所述的可調節脈沖氣體攪拌器，其中所述氣頂具有可變高度的側壁和防止所述液體直接流過所述氣頂的底部，并且所述可伸長氣體管的底部末端和所述氣頂的所述底部之間的距離是可改變的。7.根據權利要求1所述的可調節脈沖氣體攪拌器，進一步包括在所述氣體排放管和所述可伸長氣體管之間的緊固裝置，以防止積聚在所述氣體積聚室內的空氣從所述氣體排放管和可伸長氣體管之間的間隙中逸出。8.根據權利要求1所述的可調節脈沖氣體攪拌器，其中所述可調節氣體排放單元進一步包括三個或更多個徑向支撐件，其整體連接所述可伸長氣體管和所述氣頂，以使它們能夠共同向上移動和向下移動。9.根據權利要求8所述的可調節脈沖氣體攪拌器，其中所述可調節氣體排放單元進一步包括耦接至所述氣頂的所述底部的平移裝置，以將所述可調節氣體排放單元向上移動和向下移動。10.根據權利要求1所述的可調節脈沖氣體攪拌器，進一步包括能夠可拆卸地插入至所述氣體排放管中的管道大小控制器，其中所述管道大小控制器能夠以不同內徑改變，以改變所述排放氣泡的大小和形狀。11.根據權利要求1所述的可調節脈沖氣體攪拌器，進一步包括設置在所述氣體積聚室內的可調節隔板，其中所述可調節隔板能夠改變所述氣室的所述體積以控制所排放的氣泡的體積。
【文檔編號】B01F13/02GK105848769SQ201380078658
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2013年7月31日
【發明人】鄔向東, 葛海霖
【申請人】新加坡美能材料科技有限公司, 北京北排膜科技有限公司