通气装置及其用途以及具有这种通气装置的水净化设备

摘要

一种用于对水进行通气的通气器，包括：分配系统(4)，用于在水面下分配空气；以及压缩机(2)，该压缩机有空气进口和至少一个空气出口(23)，通过给压缩机(2)提供防止水渗透至压缩机(2)内的壳体而将该压缩机(2)设置成布置在水面下，通过提供进气管(3)来防止水在空气进口处渗透，该进气管的一个开口端高于水面，另一开口端与压缩机(2)水密连接，因为分配系统(4)与空气出口(23)水密连接，因此防止水在空气出口(23)处渗透，且由于它的性质或者通过至少一个阀而能够阻止水，壳体与水进行热接触，以便冷却压缩机(2)，其特征在于：压缩机(2)是离心压缩机，它包括叶轮(21)，该叶轮由轴(17)驱动，该轴安装在空气轴承(24)、磁轴承或这两者上。

权利要求

1.一种用于对水进行通气的通气器，包括：分配系统(4)，用于在水面下分配空气；以及压缩机(2)，该压缩机有空气进口和至少一个空气出口(23)，其中，通过给压缩机(2)提供防止水渗透至压缩机(2)内的壳体而将该压缩机(2)设置成布置在水面下方，通过提供进气管(3)来防止水在空气进口处渗透，该进气管的一个开口端高于水面，另一开口端与压缩机(2)进行水密连接，因为分配系统(4)与空气出口(23)水密连接，因此防止水在空气出口(23)处渗透，且由于分配系统(4)的性质或者通过至少一个阀而能够阻止水，壳体与水进行热接触，以便冷却压缩机(2)，其特征在于：压缩机(2)是离心压缩机，它包括叶轮(21)，该叶轮由轴(17)驱动，该轴安装在空气轴承(24)、磁轴承或两者上。

2.根据权利要求1所述的通气器，其特征在于：分配系统(4)包括至少一个扩散器(12)。

3.根据权利要求1或2所述的通气器，其特征在于：分配系统(4)包括至少两个分配臂(11)，该分配臂延伸离开压缩机(2)，各分配臂装备有至少两个扩散器(12)。

4.根据权利要求2所述的通气器，其特征在于：分配臂(11)设置有横向分支(28)，该横向分支装备有至少一个扩散器(12)。

5.根据权利要求1所述的通气器，其特征在于：轴(17)设置有沿该轴(17)的长度延伸的空腔，且压缩机(2)设置有空气槽道，该空气槽道通过所述空腔从压力侧延伸至进气侧。

6.根据权利要求1或2所述的通气器，其特征在于：压缩机(2)和分配系统(4)布置成使得它们能够绕竖直轴线(A-A')旋转。

7.根据权利要求6所述的通气器，其特征在于：分配系统(4)装备有喷嘴(29)，该喷嘴的方向有与径向方向垂直的至少一个分量。

8.根据权利要求6所述的通气器，其特征在于：通气器搁置在转台(14)上，该转台用于搁置在储槽的底部上，水布置在该储槽中。

9.根据权利要求1或2所述的通气器，其特征在于：压缩机(2)的空气进口和/或空气出口(23)定位成低于马达和叶轮(21)。

10.根据权利要求1或2所述的通气器，其特征在于：能够通过使用附接在通气器(1)顶部上的手柄(7)而将通气器(1)整个取出水外。

11.根据权利要求10所述的通气器，其特征在于：分配系统(4)以自支承的方式与压缩机(2)连接，或者支承装置(13)设置于通气器(1)上以便支承所述分配系统(4)。

12.根据权利要求9所述的通气器，其特征在于：在压缩机(2)和进气管(3)之间以及在空气出口(23)和分配系统(4)之间的连接是可拆卸的，在各进气管(3)和分配系统(4)中的阀防止水的渗透。

13.一种水净化设备，包括至少一个水槽，该水槽用于必须要通气的水，其特征在于：水净化设备的一个部件是根据前述任意一项权利要求所述的通气器(1)。

14.根据权利要求1-12中任意一项所述的通气器的用途，用于将空气引入要净化的废水中。

说明书

通气装置及其用途以及具有这种通气装置的水净化设备

技术领域

[0001] 本发明涉及通气器。

[0002] 更具体地说，本发明用于一种通气器，该通气器将空气吹入布置在水下的分配系统中，以便将空气引入水中。

[0003] 这样的通气器主要用于废水的通气，以使得杂质的分解处理高效进行，但是也能够有其它用途，例如使得其它的水容积通气，例如鱼塘或游泳池。

背景技术

[0004] 通常，废水槽通过压缩机来通气，该压缩机通过具有阀的管道网而向一个或多个空气分配系统提供空气，该空气分配系统装备有扩散器，该扩散器布置在水槽底部或靠近该水槽底部。

[0005] 这些扩散器用于制造非常小的空气泡，因此这些装置有非常高的通气效率。

[0006] 这种效率也称为标准通气效率(SAE)。也就是在引入水中的氧气量和用于将该氧气引入水中所需的能量之间的比率。

[0007] 这种通气器的缺点是压缩机制造噪音且必须冷却。必须有用于该目的的结构。

[0008] 大量的管道网(具有很多联接器、分支和阀，因此有较高的压力降)必须被构成和维护，因为在水槽中的不同位置具有不同的通气需求，且只有当有需要时才必须进行通气，以便防止低效。

[0009] 而且，还有缺点是不容易维护和/或清洁空气分配系统，因为水槽必须为此而排空，还因此不容易防止堵塞。

[0010] 还有，在水槽中的水的混合通常不足以用于最佳操作，因此必须使用附加装置来获得混合。

[0011] 这些通气器还有的缺点是它们昂贵且不容易移动，因此不能灵活地部署(例如在固定设备太昂贵或者只是有时需要的情况下)。

[0012] 通过包括布置在水下的泵的普通系统来防止多个这些缺点，该泵在它的泵送侧通过变窄部分来泵送废水，且由于负压，因此通过从变窄部分延伸至高于水面的进气管而产生空气吸入。吸入的空气再与在水面下从该变窄部分泵送的水一起来泵送，因此对水槽中的水进行通气。

[0013] 不过，这样的设备具有非常低的SAE，一方面因为它们必须泵送大量的水(为了相对少量的空气)，另一方面因为它们形成非常大的气泡。

[0014] EP0163821涉及一种装置，该装置设有能够整个布置在水槽中的结构。该装置包括压缩机，该压缩机布置在水面下。显然，这样的装置较大且较笨重，这使得很难对它进行处理或移动。

[0015] GB1268426涉及一种用于使得液体通气的装置，该装置装备有吹风机，该吹风机搁置在水道的底部，且该吹风机由装备有球轴承的电马达来驱动。与这种装置相关的问题是它必须被拉至岸上以便用于轴承的维护，且它需要有油润滑回路，这使得要提升的装置更重。

发明内容

[0016] 本发明的目的是通过提供一种用于使水通气的通气器来提供对于至少一个前述和/或其它缺点的解决方案，该通气器包括：分配系统，用于在水面下分配空气；以及压缩机，该压缩机有空气进口和至少一个空气出口，其中，通过给压缩机提供防止水渗透至压缩机内的壳体而将该压缩机设置成布置在水面下，通过提供进气管来防止水在空气进口处渗透，该进气管的一个开口端高于水面，另一开口端与压缩机进行水密连接，这样，空气进口能够通过进气管而吸入外部大气中的空气，还防止水在空气出口处渗透(因为分配系统与空气出口水密连接)，且由于它的性质或者通过至少一个阀而能够阻止水，壳体与水进行热接触，以便冷却压缩机，压缩机是离心压缩机，它包括叶轮，该叶轮由轴驱动，该轴安装在空气轴承、磁轴承或两者上。

[0017] 这样的优点是，这种通气器能够高效地将空气带至水下，因此有较高SAE值，而没有具有阀和连接件的延伸的空气管道网。

[0018] 而且，由这种通气器产生的噪音由水进行阻尼，且它不需要提供冷却回路或风扇来冷却压缩机。

[0019] 这样的通气器不可见，因此不会损坏景观。

[0020] 通气器还能够根据需要而连接或脱开，这样，当使用多个通气器时，将正确量的通气运动至各个位置。

[0021] 根据本发明的通气器的其它重要优点是它实际上无维护，例如由于使用磁和/或空气轴承，且它不需要装备有油润滑回路，因此通气器能够制造得较轻且容易处理。

[0022] 在优选实施例中，分配系统包括至少一个扩散器。

[0023] 这样，通过使用能够产生很小空气泡(具有良好的氧气传递)的扩散器，能够在用于增压空气的分配的能量损失很小或没有能量损失的情况下获得更高的SAE。

[0024] 优选是，分配系统包括至少两个分配臂，该分配臂延伸离开压缩机，各分配臂装备有至少两个扩散器，优选是分配臂设有侧向分支，该侧向分支装备有至少一个扩散器。

[0025] 这样，在相对较大的表面面积上获得良好的空气分配。

[0026] 优选是，压缩机的轴设有沿该轴的长度延伸的空腔，且压缩机设有空气槽道，该空气槽道通过所述空腔而从压力侧延伸至进气侧。

[0027] 这样的优点是冷却空气或空气能够通过空腔而流向任意空气轴承和/或从任意空气轴承流出。

[0028] 在另一优选实施例中，压缩机和分配系统布置成使得它们能够绕竖直轴线旋转。

[0029] 这样的优点是水槽的更大部分能够高效地通气，且分配系统能够同时用作用于在水槽中的水的混合器。

[0030] 旋转轴的相反力矩保证压缩机和分配系统转动运动。优选是，为了施加用于转动运动的附加力，分配系统装备有喷嘴，该喷嘴的方向有与径向方向垂直的至少一个分量。

[0031] 因此，不需要单独的驱动器来引起转动运动。

[0032] 在优选实施例中，压缩机的空气进口和/或空气出口定位在马达和/或叶轮下面。

[0033] 这样的优点是在系统泄漏或者连接失效的情况下，由于其封闭的壳体，该压缩机在内部包围空气泡，该空气泡将阻止水。

[0034] 因此，将很容易更好地保护压缩机防止受到水损坏。

[0035] 在另一优选实施例中，在压缩机和进气管之间以及在空气出口和分配系统之间的连接是可拆卸的，在进气管和分配系统中的阀防止水的渗透。

[0036] 因此，对于较大较重的通气器，压缩机能够与通气器的其余部分脱开，并被拉至水上方，以便进行维护、修理和/或更换。

[0037] 在另一优选实施例中，能够使用附接在该通气器顶部上的手柄而将通气器整个提升至水外。

[0038] 因此，通气器(包括空气分配系统)能够很容易地放入水槽和从水槽取出以便用于维护或清洁，而不必排空该水槽。

[0039] 还能够设置成较小的便宜的通气器，该通气器可灵活地部署且容易清洁，且该通气器能够高效率地将空气带至水下。

[0040] 本发明还涉及一种水净化设备，它包括至少一个水槽，该水槽用于必须要通气的水，其中，水净化设备的一个部件是如上所述的通气器。

[0041] 本发明还介绍了如上所述的通气器用于将空气引入要净化的废水中。

附图说明

[0042] 为了更好地表示本发明的特征，下文中将参考附图通过实例(而没有任何限制性的特征)来介绍根据本发明的通气器的几个优选实施例，附图中：

[0043] 图1表示了根据本发明的通气器在操作中的示意侧视图；

[0044] 图2表示了图1的通气器的、由F2表示的部分的剖视图；

[0045] 图3表示了根据本发明的通气器的另一实施例的一部分的俯视图；以及[0046] 图4和5表示了根据本发明的通气器的另外两个实施例的一部分的示意侧视图。

具体实施方式

[0047] 图1和2中所示的通气器1基本包括压缩机2，该压缩机2与进气管3和空气分配系统4连接。

[0048] 进气管3设有：盖5，以便防止雨水；滑动环6，用于电连接；以及手柄，在本例中呈提升孔眼7的形式。

[0049] 外部电源电缆8与滑动环6连接，第二电缆9从滑动环延伸至控制单元10，该控制单元10与压缩机2连接。

[0050] 空气分配系统包括两个分配臂11，这两个分配臂11沿径向方向与压缩机2连接，各分配臂11有四个扩散器12。分配臂通过悬挂索缆13而悬挂在进气管4上，并自由地悬挂离开水槽的底部，通气器1布置在该水槽中。

[0051] 通气器1竖立在转台14上，该转台14使得通气器1能够绕它的轴线A-A’转动。转台14能够紧固在水槽的底部上或底部处，以使得它自由转动，但是它也能够是主动地被驱动的转台。

[0052] 如图2中所示，压缩机是搁置在转台14上的离心压缩机2。压缩机2包括马达15，该马达15的转子16集成在空心的中心轴17中，且定子18设置在马达壳体19中。马达壳体19设有冷却翅片20。

[0053] 压缩机还包括离心叶轮21，该离心叶轮安装在轴17上，且该离心叶轮21由蜗壳22包围，空气出口23设于该蜗壳22上。

[0054] 在本例中，空气轴承24设在转子16和壳体19之间的多个位置处。根据本发明，空气轴承24的数目能够自由地选择，还有，根据图中未示出的实施例，通过一个或多个空气轴承与一个或多个磁轴承的组合，轴17能够安装在轴承上。不过，轴17安装在一个或多个磁轴承上的变化形式也在本发明的范围内。

[0055] 冷凝物出口25设置于壳体19的底部处，并在进气管3和压缩机2之间的连接处附近。

[0056] 马达壳体19和蜗壳22一起形成压缩机壳体，该压缩机壳体防止水渗入压缩机。

[0057] 氧气传感器26与控制单元10连接。

[0058] 通气器1的操作非常简单，如下所述。

[0059] 通过外部提升装置从提升孔眼7来提升所述通气器，并将其布置于水槽中的转台14上的合适位置中，该水槽有要通气的水。

[0060] 电供给电缆8，因此也通过滑动环6而供给到第二电缆9。

[0061] 氧气传感器测量在水中的氧水平。当它低于界限值时，控制单元10将起动马达15，以使得转子16、轴17和叶轮21开始转动。

[0062] 空气这时从大气通过进气管3吸入，并由于叶轮21和蜗壳22的作用而在压力下从空气出口21被推出至分配臂11和(因此)扩散器12，因此该空气作为小气泡27而出来，该小气泡27能够将它们的氧气传递给水。这在图2中通过箭头P来表示。

[0063] 在叶轮21的出口侧的一部分增压空气也沿由图2中箭头Q表示的路径流向空气轴承24，并从该空气轴承24通过空心轴17再流向进气管3。因为空气轴承24被供以压缩空气，因此它们支承压缩机2的旋转部件16、17、21。

[0064] 一旦由氧气传感器26测量的氧气浓度高于界限值，压缩机的马达15再由控制单元10关闭。

[0065] 因为扩散器12能够允许空气通过，但是不允许水通过，因此当压缩机2停止时，水不能通过空气分配系统4渗透至压缩机2中。

[0066] 当空气分配系统4具有在压缩机2停止时能够允许水进入空气分配系统4中的元件时，必须提供合适的阀，例如止回阀，以便防止该水能够损坏压缩机2。

[0067] 在使用过程中在马达15中产生的热量通过马达壳体19的冷却翅片20而传导给水，马达15因此冷却。

[0068] 在使用过程中，在空气中的水蒸气能够在通气器1中冷凝。形成的冷凝物能够通过冷凝物出口25而被除去。

[0069] 由于转台14并且由于滑动环(该滑动环能够保持在平台上的固定电源和转动的马达之间的电连接)，整个通气器1能够转动运动(独立于驱动力)。

[0070] 电缆8、第二电缆9和滑动环6也能够用于将控制信号发送给控制单元10。

[0071] 氧气传感器26为可选的，尽管没有该氧气传感器通气器1不能根据水的氧含量来控制其自身，而是只能够开或关，或者它能够根据外部控制信号来调节它的操作。

[0072] 当通气器1需要维护或清洁时，能够很容易地通过提升孔眼而整个(即与空气分配系统一起)将其取出水外。

[0073] 当多个通气器1处于单个水槽中时，在局部需要时通过自动的取决于氧气的控制器而只使用特定通气器1，从而避免不需要的通气，因此避免不需要的能量消耗。

[0074] 图3中所示的通气器1与上述通气器1的区别在于有8个空气出口23和分配臂11，其中各分配臂11设置有三个横向分支28，该横向分支28各自装备有扩散器12，因此，对于各分配臂11(包括它的横向分支28)设置有10个扩散器12。

[0075] 各分配臂11的一个横向分支28设置有喷嘴29，该喷嘴29的方向(即它在操作时喷射空气的方向)具有与径向方向(从压缩机2的方向看)垂直的至少一个分量。

[0076] 通气器1的这种变化形式的使用与上面所述使用的区别在于对更大量的水进行通气。而且，在通气器1的这种变化形式的使用过程中，由压缩机推入空气分配系统4中的空气的一部分被推送到喷嘴29外。因此，力沿相反方向施加在空气分配系统上，该力使得整个通气器在转台上转动(除了提升孔眼7、电缆8和滑动环6的一部分)。

[0077] 这种转动运动也保证通气器1周围的水的混合。

[0078] 图4表示了图3的通气器1的变化形式的一部分，其中，特别表示了通气器的压缩机部件，且为了清楚省略了其它的分配臂11，只示出了一个分配臂11。

[0079] 该实施例与前面所述实施例的基本区别在于压缩机有安装在更下面的、它的空气进口和空气出口23，即空气进口和空气出口23布置得低于叶轮21和马达15。

[0080] 为了能够这样，进气管3必须沿着曲线30。

[0081] 该实施例的操作如上面所述。

[0082] 这种实施例的优点在于，在泄漏的情况下，也由于在压缩机壳体中存在的空气泡而防止压缩机2受到水的损害。

[0083] 以与图4类似的方式，图5表示了根据本发明的通气器1的可选实施例。

[0084] 这里，通气器1不能转动，因此不需要滑动环6。压缩机2能够通过可拆卸的切断装置31而从进气管2和空气分配系统4上拆卸，其中，在可拆卸的切断装置31中的阀防止进气管2和空气分配系统4充满水。

[0085] 压缩机2能够通过提升装置而被取出水槽外，并由导轨32引导，以用于检查、维护等，然后放回。

[0086] 本发明绝不是限制于作为实例所述和在附图中表示的实施例，而是本发明的通气器能够在并不脱离本发明范围的情况下以多种变化形式来实施。