專利名稱：吸氣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種吸氣器。更具體而言，本發(fā)明針對(duì)一種吸氣器，其通過使用使 材料流出的多個(gè)帶翼片的吸氣器管路，在相同的轉(zhuǎn)速下比美國(guó)專利No. 6，318，705的現(xiàn)有 技術(shù)設(shè)計(jì)多噴射大約35%的空氣而改進(jìn)了混合和氣體接觸，但降低了功率要求。此外，本發(fā) 明的吸氣器通過減小馬達(dá)所利用的平均電流消耗而延長(zhǎng)了馬達(dá)的壽命。吸氣器可用在許多 應(yīng)用場(chǎng)合中，包括污水和廢水處理、魚池和水產(chǎn)養(yǎng)殖槽的充氧(oxygenation)、以及任何其 它氣液混合處理，如發(fā)酵、曝氣、加氫(hydrogenation)和氧化(oxidation)。當(dāng)通過油砂來 生產(chǎn)合成原油時(shí)，在用于使油與砂和水溶液相分離的腔室中，吸氣器還可用于提供渦流生 成和空氣吸升。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的此類吸氣器通?？稍趶U水處理領(lǐng)域中找到。MacLaren等人的共同轉(zhuǎn) 讓美國(guó)專利No. 5，599，452公開了一種使用此類常規(guī)吸氣器設(shè)計(jì)的廢水處理方法。MacLaren的共同轉(zhuǎn)讓美國(guó)專利No. 6，318，705公開了一種用來將空氣、氧氣或其 它氣體引入液體中的吸氣器設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)對(duì)美國(guó)專利No. 5，599，452的吸氣器設(shè)計(jì)進(jìn)行了 改進(jìn)，其能夠在50%的轉(zhuǎn)速下多噴射大約30%的空氣。該吸氣器包括軸與管路之間的45 度角，以便有助于使碎片流出，否則，碎片會(huì)聚集在吸氣器上，并且該吸氣器還包括沿吸氣 器管路下側(cè)的整個(gè)長(zhǎng)度延展的翼片，用以提供較大的輪廓來加強(qiáng)混合。本發(fā)明將此認(rèn)作是 最佳的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)來用于與下文詳述的本發(fā)明相比較的目的。MacLaren的美國(guó)專利No. 3，400, 918公開了一種同一發(fā)明人的前期的污水曝氣 機(jī)。Rajendren 的美國(guó)專利 No. 4，844，843 和 Gross 的美國(guó)專利 No. 5，160, 667 公開了 現(xiàn)有技術(shù)的液體處理曝氣機(jī)。Ebner等人的美國(guó)專利No. 3，776，531公開了一種具有分離的螺旋槳葉和吸氣器 管路的設(shè)備，用于在液體中分散和混入流體，尤其是氣體。該專利所教導(dǎo)的是，與軸的豎直 軸線相比，吸氣器管路應(yīng)當(dāng)成35度與75度之間的角。Langer等人的美國(guó)專利No. 5，318，360公開了一種氣體分散攪拌器，其包括可旋 轉(zhuǎn)的軸和至少一個(gè)中空的盤形攪拌/吸氣部件。該專利所教導(dǎo)的是，盤形部件的頂側(cè)和底 側(cè)上均包括引流葉片。蘇聯(lián)專利SU 1，315，391示出了在中空導(dǎo)葉5的外緣上使用旋流器13。White的美國(guó)專利No. 3，779，531示出了相比于豎直軸成向下的角度使用的一些
曝氣管路。日本專利JP 63-028432在圖1和圖3中示出了傾斜的曝氣管路。Meridith Jones的美國(guó)專利No. 1，380, 970示出了使用桿件來分散液體。Callow等人的美國(guó)專利No. 1，124，855在圖1中示出了成角的曝氣管路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的吸氣器設(shè)計(jì)包括在多個(gè)吸氣器管路中的每一個(gè)的下端處的翼片，吸氣器 管路優(yōu)選地形成為相對(duì)于吸氣器軸成大約70度的角度。吸氣器用于將空氣或其它氣體引 入液體中。翼片的內(nèi)緣提供了附加表面，用于在液體中形成空穴現(xiàn)象，從而改善了液體內(nèi)的 氣體/液體接觸和混合。本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)包括能夠以較低的平均電流消耗在相同轉(zhuǎn)速下比 美國(guó)專利No. 6，318，705的設(shè)計(jì)多噴射大約35%的空氣，從而降低了吸氣器的功率要求，改 善了液體內(nèi)的氣體/液體接觸和混合，或兩者。在正常工作狀態(tài)下的較低平均電流消耗還 使馬達(dá)的壽命延長(zhǎng)了大約11. 75%。吸氣器管路下端處的較短翼片有助于使碎片流出，否則碎片會(huì)聚集在吸氣器上， 還減小了非所期望的阻力。通過吸氣器翼片所產(chǎn)生的空穴現(xiàn)象提供了較好的混合，這是因 為沿吸氣器管路底部的翼片有助于在液體中產(chǎn)生較大的空隙。這就提高了吸氣器噴射空氣 或其它氣體的能力，同時(shí)降低了部件的材料要求。增加吸入到液體中的空氣或其它氣泡還 可改善吸氣器附近液體的吸升，以改善槽或其它殼體中的循環(huán)。也可期望的是，以一定角度 定向吸氣器，該角度由于氣體或空氣的升力而趨于使槽中的混合最大化。在廢水處理槽的 實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)吸氣器軸與吸氣器管路之間大約70度的角度為優(yōu)選角度。


圖1示出了本發(fā)明的吸氣器的一個(gè)實(shí)施例的截面視圖。圖2示出了本發(fā)明的吸氣器實(shí)施例的頂視圖。圖3示為了本發(fā)明的吸氣器管路實(shí)施例的正交視圖。圖4示出了實(shí)施本發(fā)明的方法的典型實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出了沿圖2中的截面B-B截取的吸氣器1的截面視圖。吸氣器1包括大致 圓柱形的主體2，其具有中心軸線3、敞開的第一端4和封閉的第二端5，以及限定中空內(nèi)部 7的內(nèi)壁6。多個(gè)直的相等地間隔開的吸氣器管路8從主體2的第二端5在與第一端4相 對(duì)的方向上以與中心軸線3成大約70°度的角度~徑向延伸。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用了五 個(gè)吸氣器管路8。然而，根據(jù)吸氣器管路的尺寸和應(yīng)用場(chǎng)合，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況 下可使用其它數(shù)目的吸氣器管路。吸氣器管路8包括末端開口的導(dǎo)管9，該導(dǎo)管9在一端9a處與中空內(nèi)部7連通。 每個(gè)吸氣器管路8還包括從與主體2的第一端4相對(duì)的一側(cè)延伸的平面翼片部分10。翼 片10沿平行于中心軸線3的方向延伸，且每個(gè)翼片10均具有小于吸氣器管路8的直徑的 長(zhǎng)度和寬度。內(nèi)壁7的一部分可包括內(nèi)螺紋(未示出)，用于與中空曝氣機(jī)軸的配合螺紋接合。 優(yōu)選的是使用左旋螺紋，以便軸通過典型馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)用于使該連接變緊。圖2示出了吸氣器1的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖，且示出了如上文所述的優(yōu)選實(shí)施例 的吸氣器管路8的等長(zhǎng)和等間距。圖3示出了吸氣器1以及吸氣器管路8與翼片10之間 的關(guān)系的正交視圖。盡管示為矩形或大致為矩形，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，翼片10可采用其它形式。翼片10定位在位于管路底部上的每個(gè)吸氣器管路8的出口端附近。每個(gè)翼片僅 延伸吸氣器管路8的長(zhǎng)度的一部分。以此方式，翼片10具有較大的自由邊緣，該自由邊緣 在旋轉(zhuǎn)時(shí)可在液體中形成空穴現(xiàn)象，且翼片的空穴現(xiàn)象產(chǎn)生邊緣定位在高轉(zhuǎn)速的區(qū)域中。在與美國(guó)專利No. 6，318，705的翼片相比較時(shí)，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的翼片10為 更為高效且造成較小阻力的部分翼片。因此，優(yōu)選的翼片保持產(chǎn)生的空穴現(xiàn)象持續(xù)更久，這 增大了溶解氣體的表面積，且增加了氣體/液體的暴露時(shí)間。在圖4所示的實(shí)施例中，發(fā)明 人發(fā)現(xiàn)部分翼片和較大的管路角度具有改善吸氣器自動(dòng)清潔的功能，且翼片形成了更為理 想的空穴現(xiàn)象形式，這改善了所處理的液體的濁度。改善的自動(dòng)清潔和濁度在廢水處理中 明顯很重要。當(dāng)曝氣機(jī)軸使吸氣器1在液體中旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成在翼片10后方的低壓引起空穴現(xiàn) 象，其中，形成了由于低氣壓形成的空的蒸汽凹穴。這些空泡穴破裂會(huì)導(dǎo)致攪動(dòng)，攪動(dòng)破碎 了液體中的任何成塊材料，且以機(jī)械方式減小顆粒尺寸。如美國(guó)專利No. 5，599，452(該專 利通過引用并入到本文中)中所述，這樣減小顆粒尺寸有助于加強(qiáng)廢水處理。該攪動(dòng)也可 有助于油砂分離。在旋轉(zhuǎn)吸氣器1附近局部形成的低壓區(qū)域通過吸氣器管路8從中空內(nèi)部7中另外 地吸收流體，且使流體進(jìn)入液體中。當(dāng)用于廢水處理時(shí)，該流體就可為空氣或氧氣。如美國(guó) 專利No. 5，599，452中所公開的那樣，這也可用于加強(qiáng)廢水處理。拽出的氣泡也引起液體的 升力，這會(huì)改善液體的循環(huán)。在與處于相同轉(zhuǎn)速下的美國(guó)專利No. 6，318，705的現(xiàn)有技術(shù)吸氣器相比時(shí)，本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例多吸收了大約35%的空氣。本發(fā)明還減少了馬達(dá)中的平均電流消耗，其中， 定子具有6. 25ohm的電阻，這足以將馬達(dá)的溫度降低2. 35°C。由于馬達(dá)溫度每上升10°C就 會(huì)使馬達(dá)壽命縮短50%，故可估計(jì)到，相比于美國(guó)專利No. 6，318，705的現(xiàn)有技術(shù)，由使用 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而引起的較少的電流消耗和隨之而來的馬達(dá)溫度下降防止了驅(qū)動(dòng)馬 達(dá)壽命縮短11. 75%。圖4示出了使用吸氣器1用于廢水處理的布置。吸氣器1剛性地安裝在中空曝氣 機(jī)軸12上，且插入廢水13中。馬達(dá)14使軸12旋轉(zhuǎn)，而形成在旋轉(zhuǎn)的吸氣器1附近的低壓 導(dǎo)致空氣從開孔15吸入，穿過中空的曝氣器軸12，進(jìn)入吸氣器1的中空內(nèi)部7，且穿過吸氣 器管路8而進(jìn)入廢水13中。在該豎直位置，吸氣器管路8相對(duì)于中心軸線3成70°角有助 于碎片流出，否則，碎片將集中在吸氣器1上。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，吸氣器1由尼龍6-6與13 %的紅色玻璃纖維填料形成。 吸氣器1的平衡保持在最大0. 01英寸-盎司。吸氣器管路8的末梢相等地且精確地間隔 開，以便在相同平面內(nèi)與中心軸線3在0.010T.I.R.內(nèi)。在一個(gè)預(yù)期的實(shí)施例中，管路8的 末梢從吸氣器中心軸線7垂直延伸1. 6223英寸，而每個(gè)翼片為0. 21x0. 31英寸。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明所形成的吸氣器包括具有中心軸線、敞開的第一端、封 閉的第二端和限定中空內(nèi)部的內(nèi)壁的主體；以及從所述主體的所述第二端沿徑向延伸的多 個(gè)相等地間隔開的吸氣器管路，其中，所述吸氣器管路包括末端開口的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管在一 端處與所述中空內(nèi)部連通，并且其中，每個(gè)吸氣器管路還包括平面翼片部分，所述平面翼片 部分在與所述主體相對(duì)的吸氣器管路的一端處從與所述主體的所述第一端相對(duì)的一側(cè)延 伸且沿平行于所述中心軸線的方向延伸有限的距離。
該實(shí)施例的變型包括以下方面，其中所述多個(gè)相等地間隔開的吸氣器管路從所 述主體的所述第二端以與所述中心軸線成大約70°的角度沿與所述第一端相對(duì)的方向延 伸；所述多個(gè)吸氣器管路包括五個(gè)吸氣器管路；以及所述主體大致為圓柱形。其它變型包 括以下方面，其中主體還包括在所述內(nèi)壁上的內(nèi)螺紋，其用于與具有外螺紋的中空軸接 合，以及其中所述內(nèi)螺紋為左旋的。在另一實(shí)施例中，以上的吸氣器可用在使液體吸氣(aspirating a liquid)的方 法中，該方法包括將其上安裝有如權(quán)利要求1的吸氣器的中空軸的一部分插入一定量的 液體中；以及，使所述中空軸在足以引起吸氣器上的翼片產(chǎn)生空泡穴的速度下旋轉(zhuǎn)。該方法 的變型包括以下方面其中所述吸氣用于選自廢水處理、充氧、發(fā)酵、通氣、加氫、氧化和油 砂分離構(gòu)成的組的處理過程；其中，吸氣器管路的平面翼片部分的尺寸和形狀被確定為延 長(zhǎng)所引起的空穴現(xiàn)象；以及還包括利用電動(dòng)馬達(dá)來使所述中空軸旋轉(zhuǎn)，其中，吸氣器管路的 平面翼片部分的尺寸和形狀被確定為減少所述電動(dòng)馬達(dá)的電流消耗(current draw) 0在某些應(yīng)用場(chǎng)合中，本發(fā)明的吸氣器在結(jié)合現(xiàn)有馬達(dá)使用時(shí)證實(shí)是很有效的，可 能會(huì)導(dǎo)致形成在BAT介質(zhì)上的生物墊撕破，或溶解氣體的過飽和。在這些情況中，可與吸氣 器一起地使用更為適合的馬達(dá)，如在甚至更低的功率和轉(zhuǎn)速下工作的馬達(dá)。在此系統(tǒng)中，進(jìn) 一步降低電流和工作溫度將延長(zhǎng)馬達(dá)的壽命，以及降低系統(tǒng)的電功率要求?，F(xiàn)在已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和替代實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是， 這些實(shí)施例僅示出了本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)想的基礎(chǔ)原理。因此，可預(yù)期的是，所公開的實(shí)施例的 各種修改對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的，而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。例如， 空氣之外的流體和廢水之外的液體都可結(jié)合本發(fā)明的設(shè)備和方法使用。同樣，盡管吸氣器 管路已經(jīng)公開為平直的，具有統(tǒng)一的長(zhǎng)度、直徑和角度，但也有可能將吸氣器構(gòu)造為具有彎 曲的管路、替代長(zhǎng)度的管路、替代直徑的管路和具有替代角度的管路，或它們的組合。同樣， 可使用適于具體應(yīng)用場(chǎng)合的任何材料，包括但不限于各種塑料、金屬、陶瓷和它們的組合。已經(jīng)描述了用于提供吸氣器的系統(tǒng)和方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，本 發(fā)明能夠以其它特定形式實(shí)施，這并未脫離所公開的本發(fā)明的范圍，且本文所述的實(shí)例和 實(shí)施例均為示范性的，而非限制性的。本發(fā)明領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，使用本文所述原 理的其它實(shí)施例也是可能的。此外，任何涉及權(quán)利要求中單數(shù)形式的元件(例如，使用了冠 詞"一"、“一種"或"該")不應(yīng)看作是使該元件限于單個(gè)。
權(quán)利要求
一種吸氣器，包括主體，所述主體具有中心軸線、敞開的第一端、封閉的第二端和限定中空內(nèi)部的內(nèi)壁；以及從所述主體的所述第二端徑向延伸的多個(gè)相等地間隔開的吸氣器管路，其中，所述吸氣器管路包括末端開口的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管在一端處與所述中空內(nèi)部連通，并且其中，每個(gè)吸氣器管路還包括平面翼片部分，所述平面翼片部分在所述吸氣器管路的與所述主體相對(duì)的一端處從與所述主體的所述第一端相對(duì)的一側(cè)延伸且沿平行于所述中心軸線的方向延伸有限的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸氣器，其中，所述多個(gè)相等地間隔開的吸氣器管路從所述 主體的所述第二端沿與所述第一端相對(duì)的方向以與所述中心軸線成大約70°的角度延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸氣器，其中，所述多個(gè)吸氣器管路包括五個(gè)吸氣器管路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸氣器，其中，所述主體大致為圓柱形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸氣器，還包括在所述內(nèi)壁上的內(nèi)螺紋，用于與具有外螺紋 的中空軸接合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的吸氣器，其中，所述內(nèi)螺紋為左旋的。
7.一種使液體吸氣的方法，包括將安裝有如權(quán)利要求1所述的吸氣器的中空軸的一部分插入一定量的液體中；以及 使所述中空軸在足以引起所述吸氣器上的翼片產(chǎn)生空泡穴的速度下旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述吸氣用于選自以下組的處理過程廢水處 理、充氧、發(fā)酵、曝氣、加氫、氧化和油砂分離。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使液體吸氣的方法，其中，所述吸氣器管路的平面翼片部分 的尺寸和形狀被確定為延長(zhǎng)所引起的空穴現(xiàn)象。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使廢水吸氣的方法，還包括利用電動(dòng)馬達(dá)使所述中空軸旋 轉(zhuǎn)，其中，所述吸氣器管路的平面翼片部分的尺寸和形狀被確定為減少所述電動(dòng)馬達(dá)的電 流消耗。
11.一種使液體吸氣的方法，包括將安裝有如權(quán)利要求2所述的吸氣器的中空軸的一部分插入一定量的液體中；以及 使所述中空軸在足以引起所述吸氣器上的翼片產(chǎn)生空泡穴的速度下旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述吸氣用于選自如下組的處理過程廢水處 理、充氧、發(fā)酵、曝氣、加氫、氧化和油砂分離。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的使液體吸氣的方法，其中，所述吸氣器管路的平面翼片部 分的尺寸和形狀被確定為延長(zhǎng)所引起的空穴現(xiàn)象。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的使液體吸氣的方法，還包括利用電動(dòng)馬達(dá)使所述中空軸旋 轉(zhuǎn)，其中，所述吸氣器管路的平面翼片部分的尺寸和形狀被確定為減少所述電動(dòng)馬達(dá)的電 流消耗。
15.一種使液體吸氣的方法，包括將安裝有如權(quán)利要求3所述的吸氣器的中空軸的一部分插入一定量的液體中；以及 使所述中空軸在足以引起所述吸氣器上的翼片產(chǎn)生空泡穴的速度下旋轉(zhuǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述吸氣用于選自如下組的處理過程污水處 理、充氧、發(fā)酵、曝氣、加氫、氧化和油砂分離。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的使液體吸氣的方法，其中，所述吸氣器管路的平面翼片部 分的尺寸和形狀被確定為延長(zhǎng)所引起的空穴現(xiàn)象。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的使液體吸氣的方法，還包括利用電動(dòng)馬達(dá)使所述中空軸旋 轉(zhuǎn)，其中，所述吸氣器管路的平面翼片部分的尺寸和形狀被確定為減少所述電動(dòng)馬達(dá)的電 流消耗。
19.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸氣器，其中，所述多個(gè)吸氣器管路包括五個(gè)吸氣器管路。
全文摘要
一種吸氣器，包括多個(gè)吸氣器管路，每個(gè)吸氣器管路優(yōu)選地與中心軸線成70度地延伸且包括在吸氣器管路出口下方延伸有限距離的翼片。該設(shè)計(jì)通過使用使碎片流出的多個(gè)帶翼片的吸氣器管路，在相同的轉(zhuǎn)速下比最佳的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)多噴射35％的空氣而改進(jìn)了混合和氣體接觸，且降低了功率要求。此外，本發(fā)明的吸氣器通過減小馬達(dá)所利用的平均電流消耗而改善了馬達(dá)的壽命。吸氣器可用于許多應(yīng)用場(chǎng)合，包括污水和廢水處理、充氧、發(fā)酵、曝氣、加氫、氧化和油砂分離。
文檔編號(hào)C02F3/16GK101910071SQ200980101472
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月2日
發(fā)明者尼雷士·丁甘卡爾, 特倫特·利迪克 申請(qǐng)人:杰特公司