混合装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的混合装置适于对大面积水域，例如湖泊或水库进行混合和／或通气。一个具体的用途是控制去除分层。另一个应用领域是对废液进行通气或氧化。该混合装置具有内部开口的升气管（１）和驱动液体向上流动经过升气管（１）的气体喷射器（６）。在升气管的进口处的成一定角度倾斜的叶片装置（４）促使液体以涡流流动，然后该涡流无阻碍地上升通过升气管（１）。该混合装置不包括运动部件。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用气泡混合液体的装置和方法。主要的专利技术适用领域是使那些通常非常需要液体混合的大面积水域发生混合，例如池塘、湖泊、水库甚至海洋。另一个适用领域是通常需要与气体相混合的液体处理工厂中的(通)气化工序，例如用于下水道污水或其它废液处理中。
技术介绍
在有些情况下，很需要将气泡或其它气体混合进液体中以便对其加以处理。一个常见的例子便是废水处理。工业废水以及下水道污水均需要通气。另一类较不为人知但同时又是极为重要的适用领域是处理大面积的静止供水源，如河流、湖泊和水库，或协助其进行水源自然更新。尤其在一些有很少或没有自然流动或循环的大面积水域中，很容易因此出现水源不适宜使用的后果，因而需要采取措施加以解决。特别是这种水域会稳定地生成不同温度的分层，这些水层互不混合，且每一层的溶氧程度互不相同。在较下面的水层中往往含有很少溶氧，但却往往含有很高程度的溶解金属或其它污染物，因而常常无法使用。在水库水位降低的时候，使用这种水就会有很大问题。另一个问题是水藻，特别是蓝绿水藻的生长，这是水库中不希望看到的植物之一，而水藻在静止水域的一些水层中，特别是在表面有阳光照射能吸收氧气(“BOD”)的水层中，生长得极为茂盛。发生在较低水层或水底层的化学反应也可能会吸收氧气(“COD”)。尽管有潮汐流动，但海洋也同样容易出现分层。例如，对鱼类养殖场或贝类养殖场来说，如果一些不希望有的有机体如水藻集中出现在稳定水层中的养殖场区域附近或者被带入该区域内，就会出现问题。多年来，人们为此已提出各类解决方案。其中之一是把压缩气体用泵通入一放在水底、有许多气孔的管道或通入一多孔的块状物，以产生一线气泡源或点气泡源。冒动的气泡带动水而生成一上升的气泡卷流——即水和气泡的混合体—致使水域出现垂直交换和混合，从而减少温度分层出现的不良后果。此方法的优点在于，它在近水底处提供了一直立管道，并以使用在挖泥作业中的气升泵的方式向管道底部泵入压缩气体。结果产生的流体静压力的不平衡促使低密度的气/水混合体不断在管道上方冒出，从而生成大量上涌的水流，其中又可能溶解额外的氧气(此为第二种优点)。当离开管道的上部的气/水混合体涌向水面时，又会进一步带动近水底的水，从而增加垂直交换的效果。要得到最佳带动效果，就需要气泡小且均匀分布在管道中，同时水流强烈扰动和旋转(涡流)。US3452966(Smolski)描述了一种商业上被称为“Helixor”的装置。其内芯圆筒管由一条一体挤压成的螺旋带驱动旋转，以便当压缩气体被从一条空气线内的气孔注入其底部两个开口处时形成旋转流。该装置许多年来被广泛应用。然而，生产此装置是很困难的，而且，气泡往往都比较大，在螺旋轨道中也往往会在不与水混合的情况下沿最短的路径冒出。另外，水流阻力也很强。(另见EP-A-826640)。其它的现有方案使用空芯升气管，或者不产生旋转水流或者通过近底部的注入压缩空气的喷射口的周向成一定角度倾斜而造成旋转水流(见WO 79/00895以及US 3855367)，但是，后者的旋转推动力很小。在废液处理方面，许多(通)气化装置都是使用旋转叶轮或桨来驱动液/气混合的，然而，由于它们均需要有在现场的机械驱动装置，所以价格昂贵，且使用领域有限。
技术实现思路
我们提出的专利技术方案是在此类装置和方法基础上的一种更为先进的装置和方法。本专利技术装置的特别目标是在注入气体体积和压力的同比之下，获得更高程度的液体流动和混合。另一个目标是提供一种既简单又牢固的结构。第一项方案涉及的方法是在升气管中生成旋转水流的同时，完全将气泡与水混合，以便促成大量均匀的上升卷流。为了达到最大水流量，优选使升气管管道上的主孔洞基本不受例如叶片、挡板等的阻碍(与US3452966不同)。我们提出，利用一组成一定角度倾斜的叶片装置(例如一组一个或多个成角度倾斜的叶片)，在管道底部吸入的液体中，促成旋转水流。叶片可以分布在底座处的圆周形进水端或者升气管的进口端。这些叶片的径向范围可以至少是部分地、而且优选基本全部地到达升气管直径的外部。在这些叶片中可以有一个清晰的中心区域。升气管的底部优选由一个径向向外的凸出部分(例如向外伸展的喇叭状部分)组成，或与此部分相连接。在该部分之下，设置叶片。叶片优选基本竖直，呈扁平片状，以使其结构简化。当然，也可以使用弧形叶片。因此，旋转水流，即切向水流可以主要或单独地由相对于径向成一定角度倾斜安装的叶片生成，特别是当在叶片处的水流速度与升气管的水流速度处于同一数量级时，就更是如此。由于叶片可以是固定的装置—源于流动推动力的旋转水流经过它们—所以，无需安装任何活动部件。叶片可以用一个共用底座，如升气管下方的板从下面支承。它们亦可以由上下两块板或其它部件夹住。此类板或底座可以单独使用，或与其它部件一起使用，以便将本装置安装在相对于液体区域或相对于其底部或床基的某一适当位置和方向。另一个已知的可选择的安装方式是将本装置用缆绳从上面吊装在相关水域之中。此方式至少用于水库，因为在水库中的通气和/或混合过程中，常常需要将本装置吊装在离底床足够高的地方，以防止吸起泥土、石子或其它不希望的物质(如污染沉积物)，和/或保护水库底床区域的生态不受影响。为此目的，适当的底座应该有一个稳固的底部结构，例如，支承脚或者较宽的平台或框架，并具有一用于安装带有升气管(一个或几个)和叶片组的混合装置/促流器的直立支承座或平台。究竟应装几个叶片并不重要，通常可以是三到十片。但是，对于给定的装置，这可以经过例如试验而大大加以优化。我们发现，如果底座大小允许的话，叶片之间的平行距离优选至少是其弦长度的三分之一。一个优选的特征是，升气管的轴向(竖直)内壁表面能与向外突出或成喇叭状的壁部相交，该壁部以小于90度的角度和/或一条渐进的曲线交叠在叶片之上。此曲线的半径优选至少为50毫米，更优选至少能达到100毫米，当然，这要取决于装置本身总体的大小。或者可以说，该曲线的半径优选是其相邻升气管直径的1/5或1/7至1/10。喇叭状向外伸展的内壁表面曲线的设计优选是由垂直至少到水平而弯曲。为了产生水流流动，需要安装一组气体喷射器以注入气体如压缩空气，且优选至少安装在升气管的底部或紧邻其底部的地方。优选该组件包括一组喷头，并使其分布在升气管底部区域上方，但优选分布在底部区域周围。优选一组喷头能够在升气管内壁上，和/或其下方，即在叶片的高度处相对于升气管周向分布。这些喷头的方向优选相对于径向倾斜，从而造成围绕升气管轴线的旋转水流或在该旋转流向的流动，不过，当叶片按照上述方式安装时，这种布置就无关紧要了。我们发现，使用大量较小的喷头比使用少量较大的空气管出口(其中大气泡不能很好地将水和气混合在一起)的效果要好，同时，也比一个以渗透性材料制成的“气泡块”的效果要好，因为这种“气泡块”尽管可以生成分散性很强的微型气泡，但是却需要有很大的压力才能发挥作用。优选至少有10个喷头，更优选至少有20个喷头。优选每个喷头的直径不超过2或3毫米。出于经济的目的，优选在喷头处的压头损失不超过约0.5巴，更优选不超过约0.3巴。可选择地或另外地，使用本装置时出现的气泡大小优选不超过10毫米直径(在进口端的最初气泡大小)。大型气泡在带动水流方面效果较差，并且减少了上升卷流的浮力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合装置，包括一被支承于液体中的升气管（１）和一气体喷射器装置（６），该升气管（１）具有一上出口端（１７）和一下进口端（１６），该气体喷射器装置（６）用于将气体喷入液体中，从而在使用中气化或通气液体将在升气管（１）内上浮而以环绕升气管轴向的液体旋转涡流的形式从其出口端（１７）冒出，并从进口端（１６）吸入更多液体；其特征在于：该装置包括与升气管（１）的进口端（１６）相邻的一成一定角度倾斜的叶片装置（４），该叶片装置（４）在使用中和通过对液体气化或通气而吸入的水流一起 促成所述液体旋转涡流，该升气管（１）的内部在该组叶片（４）以上是开放的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼吉布森怀恩斯，
申请(专利权)人：安东尼吉布森怀恩斯，
类型：发明
国别省市：GB[英国]