用于将气泡引入液体介质中的曝气设备

摘要

提供了一种适于将气体引入液体介质中的曝气设备(10)，所述曝气设备(10)包括细长的主分配元件(20)，所述主分配元件(20)具有适于连接至气体源的近端(20a)和适于浸入介质中的远端(20b)。此外，至少一个曝气元件(38)在主分配元件上的与其近端间隔开的位置处连接至主分配元件(20)，并且所述曝气元件(38)与主分配元件流体连通，所述曝气元件(38)适于将气体带入可捕获在液体介质中的状态。也提供了一种漂浮元件(40)，所述漂浮元件(40)安装在主分配元件上并且适于根据液体介质的液面高度沿着分配元件采取不同的位置。也提供了一种曝气系统(110)，该系统包括一列如上所述的曝气设备。

说明书

技术领域

本发明涉及一种曝气设备，尤其是涉及一种适于插入液体介质中用于将气体引入液体介质中的设备。

背景技术

在现有技术中已知一些适于将空气注入水池和其他流体材料中的设备，这种注入通常称作曝气。曝气可以用于不同目的。例如，这些目的包括改进鱼群的生长，以及为鱼池中鱼饲养污泥处理提供较好的条件等。

一种类型的曝气设备通常是呈管道网的形式，该管道网布置在池子上，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气。

另一种类型的曝气设备通常是呈鼓风机的形式，该鼓风机布置在池子的水表面上，并且适于当散发空气时旋转，因此提供所期望的注入。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种适于将气体引入液体介质中的曝气设备，所述设备包括：

细长的主分配元件，所述主分配元件具有适于连接至气体源的近端和适于浸入所述介质中的远端；

至少一个曝气元件，所述至少一个曝气元件在所述主分配元件上的与所述主分配元件的所述近端间隔开的位置处连接至所述主分配元件，所述至少一个曝气元件与所述主分配元件流体连通，并且所述至少一个曝气元件适于使所述气体成为可被捕获在所述液体介质中的状态；以及

漂浮元件，所述漂浮元件安装在所述主分配元件上，并且适于根据所述液体介质的液面高度沿着所述分配元件在所述近端和将所述曝气元件连接至所述主分配元件的所述位置之间采取不同的位置。

所述至少一个曝气元件和主分配元件之间的连接可以是相应的至少一个辅助分配元件的形式，其中该辅助分配元件的一端在所述位置处连接至主分配元件，并且该辅助分配元件的另一端保持所述曝气元件。

主分配元件可以形成为具有主轴线的基本上中空的柱，其中所述柱可以由不渗透的材料制成，例如任何合适的金属像钢、塑料等。所述柱的近端可以形成有附接端口，该附接端口可连接至气体供给管路，该气体供给管路适于将所述气体引入所述柱中。所述柱的远端可以设有多个出口，这些出口围绕主轴线分布、横向于主轴线而定向、沿周向彼此间隔开。每个出口适于连接至至少一个辅助分配元件。这些出口可以与柱一体形成，或者柱可以在其远端具有分配毂，该分配毂形成有所述出口。

辅助分配元件可以形成为杆，这些杆基本上也是中空的且具有入口端和出口端。杆可以适于通过将杆的入口端插入所述出口之一中而安装在柱上，从而当安装杆时，杆基本上垂直于柱延伸，即相对于柱的主轴线径向地延伸。

每个辅助分配元件的出口端可以与所述曝气元件一体形成，或者安装有所述曝气元件。曝气元件可以适于从所述气体产生气泡以用于所述介质的曝气。因此，曝气元件可以是气泡发生器的形式例如扩散器，该扩散器适于将引入该扩散器中的气体转换成多个气泡。

扩散器可以设计成允许控制气泡的平均尺寸。气泡尺寸定义为气泡的平均直径，并且例如对于粗气泡可以是大约5-7mm或者例如对于细气泡可以是大约1mm。粗气泡可以用于泥浆形式中的液体的曝气，而细气泡可以用于常规液体的曝气。

此外，不同的扩散器可以用于向曝气设备提供各种曝气能力。此外，可以使用变频驱动(VFD)来允许调节将空气引入水中的能力。

漂浮元件可以由适于漂浮在液体介质上的材料制成，例如该材料的比重比所述液体的比重更小。可选地，漂浮元件可以形成为基本上中空体，该中空体中包含有空气或者任何其他气体并且适于使整个设备的漂浮更容易。根据一个具体的实施方式，中空体可以是盘的形式，为了优化柱的漂浮稳定性，盘的直径对应于柱的长度。

设备可以还包括锚定组件，锚定组件附接至所述主分配元件的近端，并且适于通过将组件连接至横跨介质延伸的锚定线而将设备悬吊在液体介质液面的上方。可选地，设备可以由起重机类组件悬吊。可以在不同的情形中使用悬吊，例如将设备降入水中之前、在清洁或者排空池子期间、用于清洁设备等。

锚定组件和锚定线也可以用于将设备定位在横跨介质的期望的位置处。因此，例如，设备可以沿着锚定线移动直到设备到达液体介质上方的期望的位置，并且设备可以随后脱离锚定线并掉入液体中。

设备还可以包括支撑元件，支撑元件从设备的远端延伸出并且适于防止主分配元件和/或辅助分配元件与布置有液体介质的池子的底面撞击。支撑元件可以是由任何合适的材料例如钢制成的腿部，并且可以装备有缓冲装置，缓冲装置适于当设备与池子底面接触时防止设备的过度碰撞。曝气设备与池子底面的柔软碰撞也可以防止对池子底面的损害。

气体供给管路可以由质轻的材料制成，该材料可适于漂浮在液体介质的表面上。例如该材料可由高密度聚乙烯(HDPE)形成。气体供给管路适于在设备的整个工作过程中连接至设备，从而向设备提供了持续的气体例如氧气供应。在工作中，气体源开始将气体通过气体供给管路泵入主分配元件中，从主分配元件经由辅助分配元件气体被输送至曝气元件，曝气元件随后将气体转换成所期望尺寸的气泡并且将所述气泡散入液体介质中。

在正常的位置中，当池子中的液体液面是相对高的时候，漂浮元件位于主分配元件的顶部，即邻接主分配元件的近端，并且设备从那里悬吊入液体介质中。在这个位置中，所述支撑元件置于池子底面的上方。当液体介质的液面下降时，整个设备也向下移动直到支撑元件碰到池子的底面。一旦支撑元件安置在池子的底面上，液体液面的进一步下降将造成漂浮元件沿着主分配元件向下移动。这允许曝气设备保持其所期望的使曝气元件处于基本水平位置的取向。

这与本领域中已知的通常的曝气设备相反，在已知的曝气设备中漂浮元件是固定的，其中当液体液面下降时，漂浮元件可保持在这个液面上方。因此，漂浮元件可变成配重，由于漂浮元件的高风阻，该配重可以充当“帆”并使整个曝气设备倾斜并且甚至使整个曝气设备翻倒。

也可以理解的是，根据本发明曝气设备可以是在池子底面不平坦(例如由建造质量所导致)的情况下特别有用的。曝气设备也可以用于由于污泥或固体聚集而造成的池子底面的高度发生变化的情况中。

根据本发明的另一方面，提供了一种系统，该系统包括一列如上所述的曝气设备，在每个所述曝气设备中，曝气设备的漂浮元件的沿着主分配元件的位置是可单独调节的。

这里应当注意的是，根据具体的设计变型方式，曝气元件的构成和/或曝气元件与主分配元件的联接或者辅助分配元件与主分配元件的联接可以设计成使得气泡围绕主分配元件主轴线旋转运动，因此使曝气以及气体气泡浸透进入液体更容易，提高了池子的混合能力。

根据本发明的曝气设备的另一个优势在于，在曝气设备工作期间曝气设备不具有在水中移动的部分。这使得大量的氧气注入池子的介质中，同时保持曝气设备的基本的低能力消耗。

附图说明

为了理解本发明以及领会在实际中如何实现本发明，参考附图并且仅通过非限制性的例子，现在将描述一些实施方式，其中：

图1是根据本发明的曝气设备的一个例子的示意性的等轴测图；

图2A是根据本发明的一个实施方式的锚的示意图，其保持从该锚悬吊的图1所示的设备；

图2B是根据本发明的另一个实施方式的可选的锚定装置的示意图；

图3A是图1中示出的其位置位于液体介质中的设备的示意图，液体介质的液面高度超过设备的整体长度；

图3B是图1中示出的其位置位于液体介质中的设备的示意图，液体介质的液面高度等于设备的长度；

图3C是图1中示出的其位置位于液体介质中的设备的示意图，液体介质的液面高度小于设备的长度；以及

图4是在具有起伏的底面的池子中的一列图1中示出的曝气设备的示意图。

具体实施方式

图1示出了一种总体表示为10的曝气设备，该曝气设备适于将氧气引入液体介质中(图2-4中所示)。

曝气设备10包括细长的主分配元件20、分配组件30、漂浮元件40以及锚定元件50，主分配元件20具有近端20a和远端20b，分配组件30附接至主分配元件20的远端20b，漂浮元件40安装在初级分配件20上，锚定元件50附接至主分配元件20的近端20a。

主分配元件20是直径大约为2-3英寸的基本上中空的圆柱形的柱，并且具有轴线X-X，以及在其近端20a处形成有附接端口24，附接端口24适于使氧气供给管路60与其附接(图2-4中所示)，并且主分配元件20形成有分配端口26，为了在分配端口26上安装分配组件30，分配端口26被加工螺纹。柱22可以由各种不渗透性的材料例如钢、塑料等制成。

分配组件30包括多个辅助分配元件34和一中央分配毂32，每个辅助分配元件34具有近端34a和远端34b，辅助分配元件34在它们的近端34a处附接至中央分配毂32。辅助分配元件34呈径向延伸的中空臂的形式，其经由毂32与柱20流体连通。辅助分配元件34相对于轴线X-X径向延伸并且彼此间隔相同角度。

每个辅助分配元件34在其远端34b处装有曝气元件38，曝气元件38具有与分配元件34的内部流体连通的入口38a。在这种情况下，每个曝气元件38是管状扩散器的形式，该管状扩散器适于将进入其入口38a的氧气转换为预定尺寸的多个气泡并且将这些气泡经过扩散器的膜套排出。这种扩散器的一个例子可以是Airflex^TM管式扩散器2。

例如，细的气泡可以大约是1mm，在这种情况下扩散器的直径可以大约是6.5cm，并且粗的气泡可以是5-7mm，在这种情况下扩散器的直径可以大约是9.4cm。粗气泡可以用于泥浆形式的液体的曝气，而细气泡可以用于常规液体的曝气。

设备10还包括一组腿部35，这些腿部35从辅助分配元件34轴向地向外凸出并且适于防止扩散器38撞击固体表面(图1中未示出)，在该固体表面上方使用该设备(例如，其中设置被曝气液体介质的池子的底部)。每条腿部35装有缓冲衬垫37，在这种撞击产生的情况下，缓冲衬垫37适于避免池子内衬和设备10的损害。

漂浮元件40形成有中央孔44，中央孔44适于让柱22自由地穿过该中央孔44。当漂浮元件位于其在柱20上的最高位置时，漂浮元件40是直径大约1.3m的充有空气的圆柱体，并且具有足够的浮力从而保持整个设备悬浮在待曝气液体的表面上。如本身已知地，漂浮元件40也采用聚合物以当被损害时防止水进入。

锚定元件50附接至柱20的近端20a并且适于通过任何合适的方式使设备10的悬吊更容易。锚定元件50在垂直于轴线X-X的方向上的尺寸比孔44的最大尺寸更大，从而允许锚定元件50用作为漂浮元件40的阻挡器，防止漂浮元件40从柱22脱离。

在装配中，漂浮元件40以能够沿柱22移动的自由方式安装在柱22上。此后，其上安装有辅助分配元件34的分配毂32安装在柱22的远端20b上，并且曝气元件38附接至每个辅助分配元件34，从而曝气元件38相对于柱22的主轴线径向向外延伸。随后，曝气设备10附接至氧气供给管路60并且锚定元件50附接至柱22的近端20a。

转到图2A，示出了工作之前的曝气设备10，其悬吊在池子100上方，池子100具有不平坦的池床104，并容纳水102，水102具有表面101。起重机70位于在池子堤坝106上，起重机70的起重臂72伸出越过池子100。起重臂72装备有吊钩74，设备10的锚定元件50附接至吊钩74。氧气供给管路60附接至柱22的附接端口24(参见图1)，从而将柱连接至氧气源62(图2中未示出)，氧气源62位于堤坝106上。起重臂72适于将设备10带到在池子100上方的所期望的位置。一旦在该位置中，设备10从吊钩74脱离并且垂直落入水102中。

转到图3A，所示的设备10悬浮在水102中。漂浮元件40使得设备10悬吊在底面104上方，使分配组件30完全浸没在水102中。水的深度L1比设备10的长度D大，因此腿部37没有接触池子100的底面104。

转到图3B，当水深度下降至L2＝D，设备10靠在腿部37上，漂浮元件40仍然位于柱22的顶端而使柱能够竖直地定位。

转到图3C，当水深度下降至L3＜D，这些腿部37继续抵接底面104，而漂浮元件40沿柱22向下移动。结果，由于漂浮元件40，柱22持续地保持在其竖直方向中，如果漂浮元件被固定在柱上就不会产生这种情况，而是漂浮元件将悬吊在水面的上方，这造成曝气设备翻倒和故障。

应当注意的是，根据上面描述的例子，一旦设备10位于池子100中，设备10仅附接至氧气供应线60，消除了在池子100上方的用于以悬吊状态支撑设备10的大的、笨重的和贵的基础设施结构的需要。由于氧气供给管路60由轻的材料制成，如上面提及的，氧气供给管路60可以漂浮在水102上，因此避免了将氧气供给管路60悬吊在池子100上方的需要。

在工作时，设备10通过附接至柱20的氧气供给管路60从氧气源62接收氧气，通过柱20将氧气经由臂34传输至曝气元件38，从曝气元件38氧气以氧气气泡的形式被散入水102中。在曝气设备10工作期间，从辅助分配组件30散出的气泡造成了柱22周围的水的湍流，促进了在池子100的水102中更好地注入空气。

参照图2B，示出了一个例子，其中电缆组件80代替起重机70，电缆组件80包括锚定桅杆82和引导电缆84，锚定桅杆82位于池子堤坝106上，引导电缆84在锚定桅杆82之间伸展，其高度比近端20a和漂浮元件的上表面42a之间的距离小。

根据这个例子，设备10通过其锚定元件50锚接至电缆84并且例如以类似摆渡的方式沿电缆84移动，直到设备10到达横跨池子100的所期望的位置。一旦到达所期望的位置，设备10从电缆84释放并且停留在那里以及开始设备10的工作。这种结构也证实可容易地设立并且成本低，仅需要锚定桅杆82和引导电缆84。

参照图4，所示的曝气系统110包括一列如上所述的设备10，这些设备10位于池子120中隔开的位置处，池子120具有这样的池子底面140的地形：即在这些位置处水面高度L是不同的。如图所示，由于不同的水面高度L，所有的设备使它们的漂浮元件40沿柱20具有不同的位置。

本发明所属技术领域的技术人员将容易理解：在不脱离本发明的范围可以稍加变通地进行许多变化、变型和修改。