用于液體氣化的曝氣元件的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及曝氣元件，其使用在用于液體的氣化，尤其地用于水的曝氣的曝氣元件中。
[0002]例如，此裝置使用在凈化廠中。多個曝氣元件布置在分配導管上，由此，分配導管一方面充當?shù)狡貧庠目諝饣驓怏w的供應，并且另一方面還充當曝氣元件的固定物。多個分配導管又可以被組合以形成系統(tǒng)。
[0003]Messner的美國專利號5，015，421描述使用在剛性的、板狀的曝氣支撐元件上的柔性膜的擴散設(shè)備。由于為柔性膜充當襯底的剛性板的結(jié)構(gòu)，當曝氣氣泡通過被提供在膜中的開口釋放時，或當曝氣氣體的流動停止時，膜可能沿著支撐板在特定點折疊或者起皺，從而引起在這些點處的疲勞和磨損和曝氣元件的壽命的減少。進一步，Messner要求
在DE 33 19 161A1中公開長形的曝氣元件。此外，DE 36 00 234公開用于水的曝氣的裝置，根據(jù)其單個的曝氣元件經(jīng)由配合件與分配導管連接，該配合件在組裝期間被壓入伴隨有彈性形變的分配導管中的孔中，從而形成剛性連接。然而，曝氣元件是板狀元件。該連接不適合長形的曝氣元件，其可具有長達以及超過一米的曝氣長度。當裝置移動時或者如果在待曝氣的液體中存在流動，長的曝氣元件表現(xiàn)像杠桿臂，使得存在在連接位置處的力比具有板狀形狀的情況更大。
[0004]同一發(fā)明人的美國專利7，497，421 (US’ 421)描述用于液體氣化的裝置，其公開通過引用并入本文。US’421描述在其中壓縮的氣體被引入到管狀的曝氣元件中的設(shè)備，該曝氣元件由具有縱向的圓形凹槽的剛性支撐管和布置在管周圍的柔性膜構(gòu)成。氣體通過膜中的狹縫逸散。專門的配合件提供用于將曝氣元件附接到分配導管。然而，由于被提供用于釋放曝氣氣體和氣泡到液體的周圍體積中的有限的截面區(qū)域，管狀的曝氣元件在其曝氣效率方面受到限制。
[0005]上述的現(xiàn)有技術(shù)都沒有提供具有橢圓形截面和表面區(qū)域效率增加的長形的、扁平的曝氣元件，其特別地設(shè)計以允許放置在支撐元件周圍的柔性膜在操作期間擴展和折疊，而沒有曝氣元件部件的疲勞、磨損和壽命縮短。
[0006]此外，上述引用的現(xiàn)有技術(shù)都沒有提供用于以便防止污泥或其他顆粒在使用期間進入曝氣元件的內(nèi)部的機構(gòu)，這可損害或完全抑制功能。這是可能發(fā)生的，如果有在周圍液體中的尖銳的物體或碎片的外部影響而存在膜的破壞。顆?；蛭勰嗟幕亓鞅淮┛椎哪さ募毿—M縫抑制，其充當在膜的收縮狀態(tài)下的止回閥。
[0007]因此本發(fā)明的目的是提供更有效率的曝氣元件，其具有更大的可用的截面區(qū)域，其提供更佳的壽命和彈性，且其能夠被安裝在各種構(gòu)造的新的或現(xiàn)有的曝氣系統(tǒng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的通過扁平的、長形的曝氣元件來實現(xiàn)的，該曝氣元件具有支撐元件，其具有大體上橢圓形的截面、彈性體的且柔性的管狀膜以及空氣入口，管狀膜在膜放置在曝氣元件周圍時具有僅僅提供在曝氣元件的頂表面的空氣狹縫，所述空氣入口具有螺紋連接件以將曝氣元件連接到充當氣體或空氣供應的分配導管。
[0009]曝氣元件的支撐元件由剛性的堅硬的塑料材料制成，其具有波紋的、中空的輪廓且具有波紋的外表面，使得多個凹槽在支撐元件的內(nèi)表面和外表面兩者上的波紋表面的脊之間形成。
[0010]曝氣元件被提供有用于將膜固定就位的夾具，并且另外的，支撐件包括機器珠以防止夾具滑動以及在軸向的、縱向的張力下保持膜，從而防止膜在使用期間從支撐構(gòu)件滑落。
[0011]曝氣元件可以在支撐元件的頂表面中的開口形式被提供有止回閥，其與柔性的彈性體的膜或翻板協(xié)作工作以執(zhí)行出現(xiàn)污泥或其他材料的回流閥或止回閥功能，在該情況下，膜可被浮在污泥中的硬的物質(zhì)或在系統(tǒng)的組裝或操作員使系統(tǒng)工作期間偶然地破壞或剪切。然而，當在用于反硝化的間斷周期和/或生物過程序列的操作批次周期的厭氧階段期間空氣被切斷時，來自冷凝或回流的通過膜的液體被阻止進入空氣供應系統(tǒng)。
[0012]曝氣元件還被提供有安裝或支撐支架，以用于當在凈化箱或池/池塘中的曝氣元件中使用時支撐或固定長形的曝氣元件的(多個)端部就位，例如，通過將安裝或支撐支架固定到箱或池的底板或其他表面。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的特別有利的實施例，曝氣元件在分配導管上的相對的位置中對應地成對地布置，由此在給定的截面平面中，分配導管在兩個相對地布置的位置處被提供有孔，單個螺栓穿過該孔將兩個曝氣元件彼此連接。通過此方式，相對于分配導管的壁的螺栓的支撐被各自的另一個曝氣元件影響。從而曝氣元件彼此相互地支撐，并且裝置可應對最少數(shù)量的部件。
[0014]本發(fā)明的另外的具體特征將隨后詳細地描述。
【附圖說明】
[0015]結(jié)合附圖從下文說明中本發(fā)明的此目的以及其他目的和優(yōu)勢將更清晰地呈現(xiàn)，在附圖中:
圖1示出本發(fā)明曝氣元件的平面圖；
圖2是具有外部膜的剖面的曝氣元件的平面圖；
圖3是在膨脹狀態(tài)下的圖1的曝氣元件的縱向截面，柔性膜布置在其周圍；
圖3A是在收縮狀態(tài)下的圖1的曝氣元件的縱向截面，柔性膜布置在其周圍；
圖4是曝氣元件的俯視圖，其示出將具有柔性帶的夾具和止回閥保持就位；
圖5是曝氣元件的連接端的視圖，柔性膜處于剖面圖中以暴露圖1的曝氣元件的止回閥和波紋表面；
圖6示出曝氣元件的連接端的另一視圖，止回閥帶/翻板被切除以暴露止回閥開口； 圖6A示出曝氣元件的連接端的另一視圖，止回閥帶/翻板完全地被移除；
圖7是曝氣元件的連接端的另一視圖，止回閥帶/翻板和外部膜示出為被切除以暴露與螺紋空氣端口連接件連接的空氣供應孔；
圖8和8A是珠和夾持件脊的詳細視圖，其形成在支撐元件上以防止夾具和膜的滑動； 圖9是兩個本發(fā)明的曝氣元件的平面圖，其連接在分配導管的相對兩側(cè)上；
圖9A-9D是圖9的兩個曝氣元件的截面圖和俯視圖，其示出它們相對于分配導管的連接和定位，和沿著常規(guī)的分配導管的多個此曝氣元件對的布置；
圖10-10B是平面圖，其示出用于相對于分配導管或其他空氣供應設(shè)備布置多個本發(fā)明的曝氣元件的各種實施例；
圖11是定位在安裝組件中的本發(fā)明曝氣元件的平面圖；
圖11A-11C分別是圖11的安裝組件的側(cè)視圖、俯視圖和截面圖；
圖12是圖11的安裝組件的另一截面圖；
圖12A-12B是圖11的安裝組件并示出連接到其的螺紋軟管聯(lián)接件和柔性軟管的平面圖；
圖13是安裝支架組件的另一實施例的平面圖；
圖13A-13C示出圖13的安裝支架組件的另外的細節(jié)；
圖14示出具有螺紋軟管聯(lián)接件的安裝支架組件的另一平面圖；以及圖14A-14C示出圖14的安裝支架組件和軟管聯(lián)接件的另一視圖。
【具體實施方式】
[0016]現(xiàn)詳細參考附圖，尤其圖1和圖2，本發(fā)明的長形的、扁平的擴散曝氣元件1具有帶有基本上橢圓形截面的基本上扁平的、剛性的支撐元件2。如在圖2中可以看出，帶有橢圓形截面的支撐元件2具有堅硬的、剛性的波紋中空輪廓11，以便支撐元件的相對的表面3、4 (頂表面和下表面，在圖1和圖2中分別地示出)提供具有在其間布置的凸起部分或脊20和通道或凹槽21的波紋表面。
[0017]套管5或柔性的膜布置在支撐元件2周圍并通過夾具6圍繞支撐元件2的至少一個端部固定，該夾具6由不銹鋼或另一種材料制成，該夾具定位成抵靠支撐元件2以氣密的方式將套管5保持就位。套管5包括以狹縫7形式的穿孔，其僅當套管5圍繞支撐元件5就位時被定位在支撐元件2的頂表面3上。套管5優(yōu)選地由諸如EPDM、硅酮、聚氨酯、熱固性聚合物和熱塑性彈性體的材料制成。
[0018]如下面將描述的，曝氣元件1還包括螺紋空氣端口連接件8，用于附接到具有協(xié)作配合件的空氣供應，諸如空氣分配導管。徑向的肋9從連接件9向外延伸，以限定開口通道和用于支撐元件2的開口端的結(jié)構(gòu)支撐。如在圖7中所示，螺紋空氣端口連接件8連接到支撐元件2中的空氣供應孔10，通過該空氣供應孔10供應到曝氣元件1中的空氣流入支撐元件2中。如在圖3和圖3A中所示，空氣供應在波紋輪廓11和套管5之間流動，引起套管5膨脹；空氣經(jīng)由形成在在支撐元件2的頂表面或下表面上的套管5中的狹縫7從套管5釋放到周圍液體中。
[0019]圖3A示出在收縮或折疊狀態(tài)下的套管5，其中套管5落在波紋輪廓11上；這允許套管5的受控半徑或折疊。另外，脊20和凹槽21防止套管5在卸壓狀態(tài)下形成折痕，因此延長單元的預期壽命。在操作期間，當曝氣元件1被浸沒時，支撐元件2的中心或內(nèi)部充滿水和/或污泥。曝氣元件1的本發(fā)明結(jié)構(gòu)在該浸沒狀態(tài)下提供曝氣元件的減少的浮力。當套管5膨脹時，其擴展至圓柱形形式使得波紋輪廓(即脊20和凹槽21)可能不是明顯的。驚奇地發(fā)現(xiàn)，無論套管5是處于其膨脹狀態(tài)或非膨脹狀態(tài)下，當套管5的內(nèi)圓周等于支撐元件2的表面的外圓周時，本發(fā)明最佳地工作。
[0020]如在圖4中示出，支撐元件2包括帶輪廓的過渡或臺階以便套管5的內(nèi)徑圓周等于支撐元件2的波紋輪廓11的外徑圓周。
[0021]圖5示出具有被切除的外套管5以顯示支撐元件2和其波紋輪廓11的曝氣元件
1。在優(yōu)選的實施例中，曝氣元件1包括止回閥或回流閥組件15。止回閥組件15包括開口16和柔性的彈性體的帶17，其圍繞支撐元件2定位以在曝氣元件操作期間覆蓋開口 16。帶17優(yōu)選地包括切下部分以幫助分配氣流進入支撐元件2的內(nèi)部中。如果在膜套管5由漂浮在污泥中的碎片的外部影響被破壞或切斷時或者在在曝氣系統(tǒng)的安裝或工作期間套管5外界地損壞時，污泥或其他碎片的回流將發(fā)生，則帶或翻板17定位成覆蓋開口 16以防止碎片進入曝氣元件1的內(nèi)部且損害其操作。如從圖6和6A可以看出，為容納帶17和保持支撐元件2的均勻的外圓周，支撐件2的一部分材料從支撐元件2被移除來為帶17形成凹進區(qū)域18。
[0022]圖6和6A還示出止回閥或回流閥組件16的另外的細節(jié)。在圖6中，帶17被示出為部分地被切除以暴露開口 16，而圖6A示出完全地被移除的帶17。
[0023]圖8示出夾具6的細節(jié)，該夾具由不銹鋼或另一種材料制成，并定位成靠近曝氣元件1的端部以將套管5保持就位。優(yōu)選地，支撐元件2被設(shè)置有珠22，其與在夾具6上的凹進26協(xié)作以防止夾具6滑動并且在軸向和縱向張力下保持套管5，從而防止套管5從支撐元件2滑落。另外，支撐元件2可提供有夾持件或者凹槽23以改善夾具6的空氣密封功能，其將套管5進一步壓緊到支撐元件2上(圖8A也看出)。
[0024]圖9示出兩個曝氣元件1，其經(jīng)由螺紋空氣端口連接件8連接到在此示出為分配導管27的空氣供應。空氣端口連接件8構(gòu)造成與配合件協(xié)作以形成到分配導管27的密封連接，比如，類似在屬于同樣發(fā)明人