專利名稱:利用水力渦旋系統(tǒng)的流體凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及對(duì)流體預(yù)處理效率的改進(jìn),更具體地涉及用于處理污染流體例如但不
限于水的水力渦旋系統(tǒng)。本發(fā)明通常還涉及用于預(yù)處理海水以進(jìn)行含鹽水的脫鹽、軟化以 及一般流體凈化的渦旋系統(tǒng)。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種用于這種預(yù)處理的裝置。
背景技術(shù):
尤其在水處理中存在種類繁多的除污方法。這些方法采用許多形式并且可以在食 品工業(yè)、污水處理和脫鹽中使用。 目前的脫鹽系統(tǒng)依賴于包括諸如反滲透的方法和使用化學(xué)制品的方法在內(nèi)的高 成本方法。在反滲透中,使用過濾元件并且必須使用化學(xué)制品預(yù)處理供水,以解決涂覆在從 海水中分離出淡水的反滲透膜上的污垢和鈣化合物的問題。 渦旋系統(tǒng)也已經(jīng)用于除去流體中的污染物,尤其用于從載體流體中分離出密度/ 重量較大的物質(zhì)。 在美國(guó)專利7,001,448中公開了一個(gè)渦旋系統(tǒng)的例子,該專利教導(dǎo)了一種使用渦 旋探測(cè)管的用于從氣流中分離出液體成分的系統(tǒng)。該用于從氣流中分離出夾帶的液體成分 的系統(tǒng)使用至少一個(gè)渦旋管,該渦旋管具有液體出口端和與其側(cè)壁相切的濕氣入口,并且 設(shè)置成濕氣在渦旋管內(nèi)旋轉(zhuǎn)以使液體成分在離心力作用下被強(qiáng)制撞擊內(nèi)壁面??装宸忾]渦 旋管的第一端,并且該孔板中具有同心氣體出口。渦旋探測(cè)管在渦旋管內(nèi)同心地延伸,從而 在它自身和渦旋管內(nèi)壁之間提供環(huán)形區(qū)域。氣體偏轉(zhuǎn)器設(shè)置在該環(huán)形區(qū)域內(nèi)并且具有使?jié)?氣轉(zhuǎn)向下遠(yuǎn)離濕氣入口的向下盤旋的表面。在一個(gè)實(shí)施例中,出口管固定在孔板的中心孔 上,并且構(gòu)造成使出口氣體轉(zhuǎn)向下。 在另一個(gè)例子中,美國(guó)專利6, 576, 029也公開了 一種用于從氣流中分離出夾帶的 液體成分的系統(tǒng)。 在用于流體分離的系統(tǒng)的另一個(gè)例子中,美國(guó)專利5, 714, 068公開了一種用于大 油田分離器的入口裝置。該裝置具有用于將油/水/氣體混合物通入分離器容器的入口動(dòng) 量吸收器,該分離器容器具有入口噴嘴和噴嘴軸線,入口噴嘴延伸穿過容器壁進(jìn)入該分離 器容器內(nèi)部。盤狀的偏轉(zhuǎn)器支撐在容器內(nèi)部,靠近被噴嘴軸線貫穿的偏轉(zhuǎn)器。多個(gè)緊密間 隔的圓筒形柱設(shè)置成在容器內(nèi)限定出分散區(qū)的擴(kuò)大圓周形式,該分散區(qū)兩側(cè)對(duì)稱地形成在 噴嘴軸線周圍。該緊密間隔的圓筒形柱提供大量曲折的路徑,油/水/氣體混合物從分散 區(qū)穿過這些路徑流入容器內(nèi)部。 在美國(guó)專利6, 997, 328中公開了另一個(gè)機(jī)械分離系統(tǒng),該專利公開了一種用于從 流體中去除粗砂的粗砂去除組件,該組件包括箱,該箱具有通入箱內(nèi)的流體入口和從箱中 出來的排出口。流動(dòng)導(dǎo)向組件設(shè)置在箱內(nèi),靠近流體入口,并且包括基本上為U形的表面, 該表面與流體入口相對(duì)以使通過入口進(jìn)入箱中的流體具有逆流,該逆流的方向與入口流動(dòng) 方向所成的角度大于90度。該組件的至少一個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步包括緊靠箱排出口設(shè)置的隔 板,以控制排出口附近的流動(dòng)。該組件的進(jìn)一步實(shí)施例包括設(shè)置在箱的槽中的螺旋輸送器,
5并且一隔板緊靠該槽設(shè)置以使螺旋輸送器附近的流體流速最小。 在水處理裝置的另一個(gè)例子中,美國(guó)專利7, 001, 527公開了一種雨水處理裝置和 方法。該專利教導(dǎo)了一種用于分離雨水徑流中的污染物的液體凈化和分離裝置。該裝置利 用由相對(duì)主水流方向垂直和傾斜的多個(gè)隔板產(chǎn)生的重力分離和彎曲來截留密度比水小和 大的物質(zhì)。該裝置的特征在于使用豎向堆疊的不同深度的水柱沉淀小顆粒,通過對(duì)水柱而 不是流量的處理增加對(duì)污染物再活動(dòng)的抗性。溢流結(jié)構(gòu)在不干涉凈化和分離的情況下使過 多的流體轉(zhuǎn)向,并且可以一體地設(shè)置在裝置容器的內(nèi)部或外部。 在現(xiàn)有技術(shù)中公開了用于順序地將介質(zhì)分離為不同成分的方法和裝置,例如在 W084/02855 (PCT/FI84/00005)中公開的方法和裝置。W095/25584中公開了一種用于分離 流動(dòng)介質(zhì)的容器。該容器用于混合流動(dòng)介質(zhì)或從流動(dòng)介質(zhì)中提取出重成分,其特征在于存 在用于在流入容器的介質(zhì)中產(chǎn)生自然渦旋的構(gòu)件。該專利說明書中公開的發(fā)明的特征在于 容器橫截面在容器中產(chǎn)生渦旋的區(qū)域內(nèi)具有至少一次尺寸的陡增。 從上述描述可以看出存在種類繁多的分離系統(tǒng),這些分離系統(tǒng)包括用于除污和其 它目的的利用渦旋產(chǎn)生流體流和增加分離的系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種對(duì)已知設(shè)備、裝置、方法和系統(tǒng)的替代方案,在流體流中利用和產(chǎn) 生渦旋以進(jìn)行分離和/或凈化處理。 本發(fā)明提供通常用于液體凈化和分離的方法和裝置,尤其是提供用于從污染水例
如但不限于海水水流或冷卻塔水流中分離出污染物的裝置。根據(jù)本發(fā)明的裝置,提供一種
容器,該容器包括設(shè)置在水流路徑中以幫助分離流體成分(例如但不限于污染物)的多個(gè)
形成物,從而利用形成物例如但不限于擋板在水流中產(chǎn)生渦旋,以使污染物能夠分離出來,
其中所述擋板與水流成角度地設(shè)置,例如相對(duì)主水流方向垂直和/或傾斜地設(shè)置。本發(fā)明
與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于增加了對(duì)污染物再活動(dòng)的抗性和減少了污染物再活動(dòng)。 另外,本發(fā)明通過控制水流速度提供了改進(jìn)的凈化,并且凈化效率超過了由現(xiàn)有
地下雨水重力處理系統(tǒng)提供的效率。 根據(jù)本發(fā)明,在引入到串聯(lián)設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)容器中的流體流中形成渦旋,其中 每個(gè)容器都能夠單獨(dú)進(jìn)行除污。通過以預(yù)定速度、預(yù)定姿態(tài)引入容器中的水和所述一個(gè)或 多個(gè)容器的壁中的至少一個(gè)形成物之間的相互作用形成渦旋。引入有渦旋的引入流體在被 引入優(yōu)選為圓筒形的容器之前顯著地成螺旋形并且充有空氣,從而導(dǎo)致空化作用和分解作 用增強(qiáng),同時(shí)在流體渦旋中產(chǎn)生對(duì)細(xì)菌和微生物非常不友好的環(huán)境。 本發(fā)明通過在本發(fā)明的方法中處理廢水而允許廢水再利用。本發(fā)明在海水或含鹽 水的預(yù)處理方面具有應(yīng)用價(jià)值,以顯著地減少傳統(tǒng)脫鹽方法例如反滲透所需的能量,因此 脫鹽成本變得更經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明還可以用于除去鉆孔水中的硬、重金屬以及除去牲畜用水和 灌溉用水中的顆粒。本發(fā)明進(jìn)一步提供用于除去或顯著減少水網(wǎng)系統(tǒng)和水回用程序的化學(xué) 污染的構(gòu)件。與利用渦旋的已知系統(tǒng)相比,本發(fā)明利用渦旋獲得了對(duì)病菌、微粒和各種污染 物更有效的消除。 在其最寬泛的形式中本發(fā)明包括
用于水流凈化處理的裝置;
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該裝置包括 容器,其具有限定了內(nèi)部空間的壁、用于將水流以預(yù)定姿態(tài)和流量引入容器以在 容器中的流體中誘導(dǎo)主渦旋螺旋的入口 ; 壁的內(nèi)表面包括與流體流相互作用以誘導(dǎo)至少一個(gè)輔助螺旋的至少一個(gè)形成 物; 所述主渦旋螺旋和至少一個(gè)輔助螺旋配合以促使至少部分污染物與所述水流分 離,使得離開所述容器的水比進(jìn)入所述容器的水具有更高的純度。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,存在一系列相同的裝置,每個(gè)裝置使來自水流的水經(jīng)受渦旋凈 化。在另一個(gè)實(shí)施例中,使引入各個(gè)容器的水在進(jìn)入容器之前誘導(dǎo)渦旋螺旋(第三渦旋)。 這增加了渦旋效果產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)。 優(yōu)選的是,將流體流以誘導(dǎo)主渦旋螺旋的方向和流量引入各個(gè)容器的入口,使得 形成物的幾何形狀與水流配合以誘導(dǎo)輔助渦旋螺旋。當(dāng)該裝置利用重力幫助顆粒沉淀至各 個(gè)容器底部中的儲(chǔ)液槽時(shí),它理想地適合于豎向渦旋。該儲(chǔ)液槽通過將入口設(shè)置在基部上 方的預(yù)定距離處形成。優(yōu)選的是,流體沿向上且相切的方向被引入。因?yàn)榱黧w在容器的基 部或基部附近相切地進(jìn)入,所以流體的三維螺旋上升流必然上升至容器頂部或頂部附近的 出口。入口越高則儲(chǔ)液槽越深,可以觀察到在相對(duì)"平靜"中的運(yùn)動(dòng)越少,同時(shí)顆粒受重力 作用沉淀至儲(chǔ)液槽底部而被收集。
在另一個(gè)寬泛的形式中本發(fā)明包括 包括一系列容器的組件,其使得流體通過流體供給管路在所述一系列容器之間連
通,該組件設(shè)置成使產(chǎn)生的渦旋組合倍增,這些渦旋通過以下方式產(chǎn)生使流體撞擊在容器
內(nèi)表面上的形成物上而導(dǎo)致上升的流體流在流體流的方向折返,從而形成局部渦旋。 優(yōu)選的是,各個(gè)形成物具有與流動(dòng)路線垂直的相似的水平曲面,從而隨著流體沿
著容器內(nèi)壁朝向出口上升使產(chǎn)生的微小渦旋通過各個(gè)在下游的形成物組合。 根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例,流體的轉(zhuǎn)向和隨后微小渦旋的產(chǎn)生通過在流體入口上方通過待
應(yīng)用壓縮空氣的切向輸入而加強(qiáng),其中所述壓縮空氣沿著與引入流體相同的方向流動(dòng)。
在根據(jù)系統(tǒng)方面的另一個(gè)寬泛形式中本發(fā)明包括 —種用于凈化污染水的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括具有多個(gè)容器的裝置,每個(gè)所述容器具 有限定內(nèi)部空間的頂部、底部和壁、出口以及將水流從水源輸入所述容器的入口 ;以預(yù)定流 量將所述水流輸入所述容器的構(gòu)件;該容器具有在水流中誘導(dǎo)主渦旋螺旋的內(nèi)部輪廓;該 容器包括與流體流相互作用以誘導(dǎo)至少一個(gè)輔助水力螺旋的至少一個(gè)形成物;所述主渦旋 螺旋和至少一個(gè)輔助水力螺旋配合以促使至少部分污染物與所述水流分離,使得通過所述 出口離開各個(gè)所述容器的水比進(jìn)入所述容器的水具有更高的純度。 由于上述組件的運(yùn)轉(zhuǎn),隨著泵入附加分離級(jí)的流體速度的逐級(jí)增大,在較低的速 度可以較多地沉淀較大的顆粒,并且在較高的速度可以除去空化的其它物質(zhì)??梢栽O(shè)置有 渦旋圓筒體串聯(lián)設(shè)置的三個(gè)級(jí)或更多個(gè)級(jí)。 每個(gè)容器中設(shè)置有儲(chǔ)液槽,該儲(chǔ)液槽的深度是可變的以適應(yīng)具有不同質(zhì)量顆粒的 流體沉淀,使得流體可以容易地從容器出口排出。
現(xiàn)在將根據(jù)優(yōu)選但非限制性實(shí)施例并參考附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明,其中
圖1示出了包括渦旋發(fā)生容器的組件的剖切正視圖;
圖2示出了包括一系列渦旋發(fā)生裝置的組件的正視圖;
圖3示出了圖1的容器的剖視圖; 圖4示出了進(jìn)入圖1和2的組件之前在流體中產(chǎn)生第三渦旋的渦旋誘導(dǎo)裝置的透 視圖; 圖5a示出了容器的剖視圖,其中示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的力分布示意圖; 圖5b示出了流體三維螺旋流在穿過圖1中所示典型容器時(shí)的示意圖; 圖6示出了容器的部分壁形成物的示意圖,其中說明了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例作用在形
成物上的力分布。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考單個(gè)組件和由 一組容器串聯(lián)形成的串聯(lián)組件來描述本發(fā)明。
圖1示出了包括渦旋發(fā)生容器1的組件的剖切正視圖。這是本發(fā)明的基礎(chǔ)形式, 應(yīng)當(dāng)了解本發(fā)明可以構(gòu)造成凈化引入其中的流體的一連串類似容器(參見圖2)。附加的 容器單獨(dú)地或累積地凈化流體。如圖3中所示,容器1具有內(nèi)部空間31,流體4通過入口 5 引入內(nèi)部空間31中。流體4在泵6的作用下通過入口 5引入(參見圖2)。流體4可以借 助使流體4旋轉(zhuǎn)地加速的機(jī)械螺旋管(參見圖4)加速進(jìn)入入口 5。這在進(jìn)入容器1的情 況下誘導(dǎo)渦旋。當(dāng)流體流4引入容器中時(shí),流體撞擊在形成物8、9、10上(參見圖3),形成 物8、9U0的幾何形狀使得在流體4中產(chǎn)生局部渦旋。該局部渦旋與進(jìn)入渦旋聚積從而形 成多個(gè)累積渦旋。此外,在容器中還產(chǎn)生進(jìn)一步的沿著容器縱向運(yùn)動(dòng)的渦旋螺旋ll。因此, 在入口 5和容器1的頂部處或頂部附近的出口 17之間有三個(gè)渦旋產(chǎn)生階段。
形成物8、9和10的曲面優(yōu)選地垂直于流體流排列(如圖3中所示),從而使撞擊 它的流體對(duì)著流體流的方向折返。與流體的漸進(jìn)離心流一致的是,當(dāng)前進(jìn)的渦旋撞擊在相 繼的形成物上時(shí),類似排列的形成物使得渦旋積聚并且倍增。如圖1中所示,局部渦旋被主 渦旋11加強(qiáng)。同樣從圖1中看出,上升的渦旋11限定了基本上為圓錐形的漏斗,該漏斗在 流速增加時(shí)更明顯并且其直徑朝著容器1頂部的方向擴(kuò)大。 圖2示出了包括一連串渦旋發(fā)生裝置/容器1、2和3的組件13的正視圖。組件 13包括供料給容器1的供給管5。 容器2和3分別通過出口管15和16供料。各個(gè)容器1和2分別包括經(jīng)過出口 17 和18的出口管6和7。容器3的出口為出口 19。每一個(gè)容器1、2和3的工作方式與針對(duì) 圖1的容器1描述的相似,在每一個(gè)容器中誘導(dǎo)兩個(gè)或三個(gè)渦旋。 在初級(jí)容器1和末級(jí)裝置3之間連通的連接管優(yōu)選為柔性軟管。這避免了使用改 變流動(dòng)方向并導(dǎo)致流動(dòng)損失的彎頭。柔性軟管維持對(duì)流體流的最小阻力。圖2中描述的布 置是渦旋容器串聯(lián)的多級(jí)渦旋組件。具有能在引入流體中導(dǎo)致組合渦旋的障礙物的容器可 以與具有平壁的圓筒交替設(shè)置,以允許分離出來的顆粒沉淀。容器的入口設(shè)置在基部上方 的適當(dāng)高度處,因?yàn)榱鲃?dòng)方向是向上到達(dá)容器頂部的出口,所以由此形成儲(chǔ)液槽。在每個(gè)容 器基部的儲(chǔ)液槽中形成的流體體積沒有上升渦旋的湍流,從而允許顆粒35(參見圖1)沉淀
8以通過排水管23、24和25排出,其中排水管23、24和25位于容器基部的端蓋的中心。交 替設(shè)置的容器的效果是提供了有效的過濾;沖洗水再生;灰水再生;和脫鹽海水的預(yù)處理。
圖2正好示出了具有串聯(lián)設(shè)置的圓筒裝置1、2和3的三級(jí)渦旋系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施 例,其中管6連接第一級(jí)1的出口 17和第二級(jí)的入口 15,第二級(jí)的出口 18通過管與第三級(jí) 的入口7連接。流體在泵6的作用下被泵送通過該串聯(lián)系統(tǒng)。流體從泵6通過入口14供 至第一級(jí)1。所述三級(jí)1、2和3各自的入口 14、15和16設(shè)置在底部端蓋20、24和25上方 的適當(dāng)高度處,以在每一個(gè)端蓋中形成接收在重力作用下從流體中沉淀出來的顆粒物質(zhì)的 儲(chǔ)液槽。 組件13的級(jí)1、2和3還分別包括切向出口 17、18和19,該切向出口 17、18和19 設(shè)置成相應(yīng)的切向入口 14、15和16使得流動(dòng)保持在同一方向。底部端蓋20、21和22具有 出口 23、24和25,出口 23、24和25設(shè)置在公共管26的支管中,以便通過控制閥或旋塞27 定期排放沉淀物。 圖3示出了圖1的容器的剖面視圖,其中相應(yīng)的部件采用相應(yīng)的附圖標(biāo)記。圖3 示出了去掉了頂蓋28的容器1。 如圖3中所示,容器1具有內(nèi)部空間31,流體4通過入口 5引入該內(nèi)部空間31。流 體4可以借助使流體4旋轉(zhuǎn)地加速的機(jī)械螺旋管(參見圖4)加速進(jìn)入入口 5。這在進(jìn)入容 器時(shí)誘導(dǎo)渦旋。當(dāng)流體流4弓I入容器中時(shí),流體撞擊在形成物8、9、 10上,形成物8、9、 10的 幾何形狀使得在流體4中產(chǎn)生局部渦旋。除了沿容器縱向運(yùn)動(dòng)的渦旋螺旋11之外,該局部 渦旋還如前面所描述的與進(jìn)入渦旋聚積從而形成多個(gè)累積渦旋。形成物8、9和10的曲面 優(yōu)選地垂直于流體流排列并且優(yōu)選地以120度的間隔設(shè)置,如圖3中所示。這使得撞擊在 形成物8、9和10上的流體對(duì)著流體流的方向折返。形成物的這種布置是一個(gè)最佳地誘導(dǎo) 累積渦旋的非限制性實(shí)施例,但本領(lǐng)域技術(shù)人員了解對(duì)形成物的定位和豎向排列方面的變 型,以便使由之前的形成物導(dǎo)致的增大的渦旋與通過入口 33進(jìn)入的壓縮空氣32混合的之 后的回旋得到增強(qiáng)。與流體的漸進(jìn)離心流一致的是,當(dāng)前進(jìn)的渦旋撞擊在相繼的形成物上 時(shí),類似排列的形成物使得渦旋積聚并且倍增。 壓縮空氣32通過切向入口33進(jìn)入圓筒形容器1,并且在使累積渦旋加速的同時(shí)導(dǎo) 致湍流。當(dāng)壓縮空氣沿著與流體流相同的方向流動(dòng)時(shí),空氣壓力將增大通過形成物產(chǎn)生的 聚積渦旋。 圖4示出了選擇性地引入入口 14、 15和16的渦旋誘導(dǎo)裝置12 (三維螺旋插入件) 的透視圖。渦旋誘導(dǎo)裝置12在流體進(jìn)入圖1和2的組件之前在流體中誘導(dǎo)第三渦旋。如 圖4中所示,渦旋誘導(dǎo)裝置12包括可以被引入部分省略地示出的入口管路5中的三維螺旋 管。該三維螺旋管可以通過牽引線34被引入連接管中。該三維螺旋插入件優(yōu)選地是模制 的,并且除了流動(dòng)方向是與該插入件的縱軸線平行之外,該三維螺旋插入件可以具有與容 器內(nèi)壁上的形成物相同或相似的幾何形狀。 一旦流體進(jìn)入容器,流體流就以優(yōu)選地與容器 內(nèi)壁中形成物的表面垂直的姿態(tài)撞擊在形成物上。在形成物上的撞擊誘導(dǎo)貫穿整個(gè)多級(jí)渦 旋系統(tǒng)的螺旋渦旋。圖4的這段模制三維螺旋插入件12放置在柔性軟管中,它的典型(非 限制性)高度或?qū)挾葘⑹窃撊嵝攒浌軆?nèi)徑的1/8或1/6,從而使流動(dòng)的水/流體螺旋地穿 過該軟管。模制三維螺旋插入件12優(yōu)選地由諸如尼龍的塑料制成,并且其在邊緣的尺寸與 用于連接各級(jí)的管和引導(dǎo)及返回供給管的內(nèi)徑相比優(yōu)選地過大。該尼龍三維螺旋插入件由牽引線拉入管中,該牽引線使插入件的直徑減小至足以允許正確地定位,以便插入件12在 就位時(shí)擴(kuò)展至通過與供給管內(nèi)壁的接合使自身保持就位。當(dāng)水/流體從一級(jí)移至另一級(jí)時(shí), 穿過柔性直線管的模制渦旋螺旋12避免了多級(jí)系統(tǒng)中的速度損失。插入件憑借其拋物線形 狀使得水/流體旋轉(zhuǎn)地穿過該管,并且因?yàn)楫?dāng)流體在管路中的壓力作用下沿著管縱向運(yùn)動(dòng)時(shí) 流體中的分子以逐漸減小的直徑向著中心螺旋狀地移動(dòng),所以在這種情況下管中心的速度將 增加。連接管的這種特征增大了多級(jí)渦旋系統(tǒng)的總效率。因?yàn)椴皇褂脧濐^意味著流體不會(huì) 被驅(qū)向直角面而改變方向,而這在多級(jí)系統(tǒng)中重復(fù)出現(xiàn),所以這種增大是雙倍的。其次,從多 級(jí)渦旋系統(tǒng)的一級(jí)流至另一級(jí)的流體的渦旋螺旋速度,以及該速度實(shí)際上朝著中心增大,意 味著顆粒的動(dòng)能與隨著流動(dòng)直徑的減小而增大的速度的平方成比例地增大。隨著速度的增 大,來自動(dòng)能的壓縮力實(shí)際上在管中流體的中心流線處接近無限大。這可以參考例子來說明。 顆?;蚍肿哟氐膭?dòng)能采用直徑為100mm[D]的圓筒體來說明。在等式KE = 1/2MxVxV中質(zhì)量 恒定,定義為[M]。考慮到在流體中的壓力恒定的情況下因?yàn)榻咏蛐闹行牡臏u旋的直徑為 lmm[d],速度已增大,由于D/d是100比l,所以在lmm[d]中心處的速度是圓筒體壁的圓周處 的100倍。假定圓周處的速度為10m/sec,那么在中心處的速度為100m/sec,當(dāng)兩者都被平方 時(shí),KE增大的倍數(shù)為由100增大至10, 000,接近其無限大的極限值。 這個(gè)特征也由于渦旋系統(tǒng)中增加的向心壓力而維持對(duì)微生物不友好的環(huán)境。圖4 中對(duì)螺旋狀渦旋插入件的說明示出了將該三維螺旋插入件插入現(xiàn)有管中的定位和方法。當(dāng) 螺旋管被拉伸時(shí),彈簧狀結(jié)構(gòu)的半徑減小,并且該彈簧狀模制插入件的外徑比管的內(nèi)徑大, 當(dāng)牽引線被移除時(shí)彈簧狀結(jié)構(gòu)將保持就位。 圖5a示出了一容器的剖視圖,其中示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的力分布示意圖。容器 40包括將水流42提供至容器40的入口 41。水流42以預(yù)定流量相切地對(duì)準(zhǔn)容器40的內(nèi) 表面43,其中該預(yù)定流量由速度和入口 41的橫截面積之間的關(guān)系確定。水流42撞擊在形 成物44上,誘導(dǎo)局部渦旋45,該局部渦旋有助于強(qiáng)制減少包括溶解固體和例如但不限于氯 和氯化物的其它污染元素在內(nèi)的污染物。 圖5b示出了流體螺旋流在穿過圖1中所示典型容器時(shí)的示意圖。圖6示出了經(jīng) 過容器40的部分壁形成物的示意圖,其中示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的作用在形成物44上的 力分布。 本發(fā)明的組件的一個(gè)應(yīng)用是在冷卻塔中的水網(wǎng)系統(tǒng)中增大導(dǎo)致物質(zhì)空化作用的 離解作用。因?yàn)楸景l(fā)明導(dǎo)致累積渦旋顯著增大,進(jìn)而產(chǎn)生具有高水平的氧和氫離子以及它 們的離子化合物的無數(shù)微小渦旋,所以流體溶液中的病菌被更完全地破壞。本發(fā)明的裝置 和方法消除了協(xié)會(huì)和工業(yè)界認(rèn)同的在水存儲(chǔ)和再使用系統(tǒng)中連續(xù)使用化學(xué)制品的做法,該 做法實(shí)際上會(huì)導(dǎo)致淀渣和其它毒性的增加。由于本發(fā)明提供的對(duì)水網(wǎng)系統(tǒng)的水的一般凈化 不需要添加化學(xué)制品,因此克服了在發(fā)生周期性傾倒處理后的水中的化學(xué)濃縮物時(shí)的主要 污染源。因?yàn)樵诖嗣枋龅陌l(fā)明中沒有使用化學(xué)制品,所以不會(huì)形成合成化學(xué)淀渣以及否則 將會(huì)形成的藻類。因此,逐漸堆積形成為方解石凝結(jié)形式的碳酸鈣將通過空化作用減小至 文石的微粒狀態(tài),從而允許被除掉。 本發(fā)明采用兩個(gè)主要功能來顯著增大渦旋系統(tǒng)的效率。首先,組件布置成誘導(dǎo)由 (固定于圓筒體內(nèi)壁的)模制形成物或障礙物增強(qiáng)的微小渦旋聚積,其中該模制形成物或 障礙物的形狀使得流體 的螺旋運(yùn)動(dòng)的渦旋在渦旋圓筒體的圓周處逆著流體旋轉(zhuǎn)方向向后旋轉(zhuǎn)。該突起障礙物的典型形狀與傳統(tǒng)波動(dòng)相似但不限于此。形成物/障礙物的適合寬 度根據(jù)入口管、渦旋圓筒體的直徑確定,并且突出的高度為障礙物寬度的一半時(shí)有效。
每一個(gè)入口管的直徑和流體流在容器中撞擊的形成物的優(yōu)選尺寸之間存在關(guān)系。 例如,對(duì)于22毫米的入口管而言,在基部的形成物寬22毫米,高11毫米,厚20毫米。根據(jù) 一個(gè)實(shí)施例,形成物適合沿著與容器1中的流體渦旋11的前進(jìn)流相同的三維螺旋方向以螺 旋方式成120度間隔設(shè)置。形成物優(yōu)選具有的如圖3中所示的內(nèi)曲面幾何形狀與來流的流 動(dòng)方向相對(duì),以便使流體偏離其總體來流方向。這導(dǎo)致大量真空泡,這些真空泡將聚積、倍 增和組合,從而與所用形成物/障礙物的數(shù)量以及加速時(shí)的流體速度成比例地增加。
主渦旋11類似于導(dǎo)致渦旋強(qiáng)度增大的螺旋運(yùn)動(dòng)的颶風(fēng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,流體形 成的渦旋受到壓縮空氣的輔助,該壓縮空氣在流體入口上方但低于流體首先遭遇的形成物 的高度的適當(dāng)高度處、通過與流體入口類似的切向入口被泵入渦旋容器中。該壓縮空氣沿 著與引入有渦旋的上升流體相同的流動(dòng)方向被引入。在典型的操作中,渦旋和壓縮空氣的 組合效果導(dǎo)致上升到所產(chǎn)生的湍流上方的輪廓分明的渦旋錐體。本發(fā)明提供了對(duì)依靠使用 活動(dòng)的葉輪來加速渦旋的已知裝置和系統(tǒng)的替代方案。 主渦旋11和次渦旋涉及具有例如容器設(shè)計(jì)和高度;入口管的流體入口角度和直
徑;入口的流體壓力和速度;壓縮空氣的應(yīng)用;周向內(nèi)部形成物的設(shè)計(jì)和定位這些變量的
設(shè)計(jì)參數(shù)。上述結(jié)構(gòu)的一個(gè)應(yīng)用是應(yīng)用在水凈化中,該水凈化發(fā)生在待處理的水通過切向
入口和出口被泵入上述多級(jí)渦旋系統(tǒng)中,并以適當(dāng)?shù)膲毫退俣缺槐萌刖哂羞m合的入口和
出口參數(shù)的室中時(shí),其中該室具有定位成產(chǎn)生次渦旋的形成物。水分子的湍流和動(dòng)量產(chǎn)生
沿相反的徑向作用的相反的向心力和離心力。這樣就形成了一個(gè)區(qū)域,在該區(qū)域中當(dāng)水被
吸至渦旋中心時(shí)水分子將受到與指向容器/罐內(nèi)壁周邊的牽引力相反的剪切力。 實(shí)驗(yàn)已經(jīng)顯示上述方法產(chǎn)生的介質(zhì)對(duì)微生物是不友好的并且會(huì)使泵和其它需要
管道水網(wǎng)系統(tǒng)的水用于冷卻的設(shè)備例如空調(diào)系統(tǒng)中的淀渣和結(jié)垢分解。 另一個(gè)實(shí)際應(yīng)用是在水產(chǎn)業(yè)和魚箱中,其中水連續(xù)地或間歇地循環(huán)通過所公開的 多級(jí)渦旋系統(tǒng)。在該應(yīng)用中可以看到,當(dāng)來自出口管的合成湍流在箱中的水面下方進(jìn)入時(shí) 魚游入和游出該合成湍流。由于多級(jí)渦旋系統(tǒng)提供的水凈化好處,清除了魚的排泄物和藻 類,并且顯著地減少或消除了真菌和微生物在箱中大量繁殖的問題。這個(gè)特征不會(huì)在只有 壓縮空氣通過管道輸入箱中的普通實(shí)施中出現(xiàn)。該方法在脫鹽的預(yù)處理階段軟化海水時(shí)是 成本有效的。海水被預(yù)軟化的優(yōu)點(diǎn)是顯著地減少了驅(qū)動(dòng)脫鹽設(shè)備所需的動(dòng)力,這又由于減 少了加壓反滲透室所需的由礦物燃料產(chǎn)生的動(dòng)力而提供了碳信用。 來自根據(jù)本發(fā)明組裝的渦旋系統(tǒng)的再生水具有用于增強(qiáng)牲畜業(yè)、農(nóng)業(yè)和水培業(yè); 水產(chǎn)業(yè);奶牛的產(chǎn)奶量;無化學(xué)制品冷卻塔的水網(wǎng)系統(tǒng);自來水再利用;飲用水;和家庭溫 泉、浴室和淋浴的直接應(yīng)用。 當(dāng)在串聯(lián)的多級(jí)渦旋圓筒體組中形成微小渦旋的組合倍增時(shí),水的軟化和再生將 增強(qiáng)。當(dāng)螺旋運(yùn)動(dòng)的液體被強(qiáng)制撞擊設(shè)置成使流體偏轉(zhuǎn)的形成物8、9和10時(shí),微小渦旋通 過離心力混合在該液體中。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,在三個(gè)渦旋圓筒體串聯(lián)的情況下,例如圖2中所示,第一圓筒體 包括沿著圓筒體內(nèi)壁向上設(shè)置在流體的上升三維螺旋運(yùn)動(dòng)的線路中的形成物。這就產(chǎn)生了 與另外的渦旋反復(fù)地組合的微小渦旋。該過程進(jìn)一步被通過入口 33進(jìn)入的壓縮空氣攪動(dòng),
11如上所述該壓縮空氣將加速微小渦旋的流動(dòng)。該串聯(lián)級(jí)允許水或流體在第一級(jí)具有較低速 度的渦旋,以使得較大顆粒在流體以較慢的速度旋轉(zhuǎn)的情況下沉淀。在后面的級(jí)中引入的 速度越高,分離所產(chǎn)生的顆粒就越細(xì)小。沒有障礙物和不引入壓縮空氣的在后級(jí)允許在具 有更少湍流的流體中形成更多的離解化合物來進(jìn)行極化。 在流體處理期間,組件利用重力幫助顆粒沉淀至通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置在圓筒體基部上 方的入口形成的儲(chǔ)液槽。因?yàn)榱黧w在容器底端切向地進(jìn)入,所以流體的三維螺旋狀上升流 必然上升至頂部的出口 。入口越高則儲(chǔ)液槽越深,并且可以觀察到在相對(duì)"平靜"中的運(yùn)動(dòng) 越少,同時(shí)顆粒受重力作用沉淀至儲(chǔ)液槽底部而被收集。 可以使用數(shù)據(jù)記錄器,它將獲取并保留來自各個(gè)參數(shù)傳感器的讀數(shù),這些參數(shù)包 括pH ;渦旋水的溫度;電解水平;系統(tǒng)中水的速度。pH值和電解值對(duì)于指示銹和腐蝕的控 制很重要。該數(shù)據(jù)記錄器將存儲(chǔ)必要的信息,這些信息可以通過電子郵件傳送給監(jiān)視器或 移動(dòng)電話。這將允許匯編預(yù)定操作期間的系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)。 下面的表1中給出了海水原始樣本和在根據(jù)本發(fā)明的容器組件中處理之后的產(chǎn)
物之間的一系列比較結(jié)果。 表1
logA.txt
PH300075,EC100985, ECT00985, ECN00985, ECM0098S, ORP00091,
PH傳導(dǎo)率溫度總?cè)芙夤腆w氯ORP
參考讀數(shù)-靜態(tài)Fivedock水
pH,S/cm,'c,S/cm,mg/L,mv,
16/04/07, 14:39:00,8.254,1600.4,20.11,1777.6,840.5,-1.6,
Fivedock水樣本(海水)
16/04/07, 150100,7.751,618.7,23.48,638.9,309.9,28.5,
16/0衡,150200,8.193,618.7,23.41,528.1,255.0,32.3,
16/04/07, 150300,8.224,406.3,21.57,437.1,210.2,36.4,
16/04/07, 150400,8.237,510.7,20.23,565.6,216.6,38.2,
16/04/07, 150500,8.235,510.7,21.01,442.4,212.9,38.9,
16/04/07, 150600,8.239,510.7,22.81,425.5,204.6,39.9,
16/04/07, 150700,8.240,510.7,20.16,566.5,216.9,40.6,
16/04/07, 150800,8.240,510,7,19.91,569.6,275.6,41.0,
16/04/07, 150900,8.240,楊.3,22.64,427.1,205.3,40.8,
16/04/07, 151000,8.241,510.7,21.92,545.1,263.5,40.8,
16/04/07, 151100,8.242,510.7,20.44,563.1,272.3,40.8,
12
16/04/07, 15:1200,8.242,510.7,21.73,547.4,264.6,40.4,
16/04/07, 15:1300,8.239,510.7,21.46,550.6,266.2,40.2,
16/04/07, 15:1400,8.239,510.7,20.04,568.0,274.7,39.7,
16/04/07, 15:1500,8.238,510.7,21.59,549.1,265.4,39.3,
16/04/07, 15:1600,8.239,510.7,22.32,540.5,261.2,39.1,
16/04/07, 15:1700,8.238,510.7,20.80,558.6,328.7,38.7,
16/04/07, 15:1800,8.240,618.7,20.24,565.5,273.5,37.6,
增加至80 PSi
16/04/07, 15:1900,8.240,618.7,19.87,6卯.8,275.8,38.4,
16/04/07, 15:2000,8.239,618.7,21.62,664.8,322.8,36.7,
16/04/07, 15:2100,8.239,618.7,22.08,658.2,262.5,37.5,
減少至50 PSI
16/04/07, 15:2200,8.240,510.7,21.02,555.9,268.8,36.9,
16/04/07, 15:2300,8.240,510.7,20.78,558,9,270.2,36.4,
16/04/07, 15:2400,8.241,618.7,21.18,671.2,325.9,36.0,
16/04/07, 15:2500,8.240,510.7,19.67,572.7,277.1,35.6,
16/04/07, 15:2600,8.240,510.7,20.22,565.8,273.6,35.4,
16/04/07, 15:2700,8.241,510.7,21.43,667.5,324.1,35.1,
16/04/07, 15:2800,8.241,618.7,20.29,684.4,332.5,34.7,
16/04/07, 15:2900,8.240,618.7,20.68,678.6,329.6,34.5,
16/04/07, 15:3000,8.240,618.7,20.27,684.7,332.6,34.3,
16/04/07, 15:3100,8.241,618.7,21.18,671.2,325.9,34.2,
16/04/07, 15:3200,8.241,618.7,21.57,665.6,323.1,33.8, 上表提供了經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明的裝置處理之后的海水樣本的處理結(jié)果。從結(jié)果中 可以進(jìn)行許多(非窮舉的)觀測(cè)評(píng)價(jià)。與處理的樣本水被引入到處理容器時(shí)的壓力無關(guān), 與控制樣本相比pH值在很大程度上保持不變。待處理水首先以60psi的流量壓力引入容 器中。流量壓力首先增至80psi,再降至50psi。與壓力無關(guān)的溶液傳導(dǎo)率保持在510.7至 618.7范圍內(nèi)。但是,與(處理之前測(cè)量的)未測(cè)試的樣本相比,與水引入處理容器的壓力 無關(guān),處理樣本的傳導(dǎo)率變得小于未測(cè)試控制樣本測(cè)得的傳導(dǎo)率的一半。樣本和已處理的 水測(cè)得的溫度保持在19. 67至23. 48的范圍內(nèi),說明已處理和未處理之間的變化很小。與 未處理的控制樣本相比,已處理的樣本中的總?cè)芙夤腆w大約為未處理樣本測(cè)得的總?cè)芙夤腆w的30%。已處理的樣本中的氯化物水平大約為預(yù)處理樣本的測(cè)量水平的30%。該水平 關(guān)于引入水的壓力沒有明顯變化。 下面的表2中給出了淡水原始樣本和在根據(jù)本發(fā)明的容器組件中處理之后的產(chǎn)
物之間的一系列比較結(jié)果。 表2
log.txt
數(shù)據(jù)時(shí)間PH300075, EC100985, ECT00985, ECN00985, ECM00985, ORP00091,
PH傳導(dǎo)率溫度總?cè)芙夤腆w氯ORP
參考
05/03/07, 11:36:38,7.614,230.0,25.28,228.7,108.8,237.3,
05/03/07, 11:38:00,7.625,230.4,25.10,230.0,跳4,239,0,
35PSI-沒有空氣
05/03/07, 11:43:05,7.485,232.3,25.25,231.1,110.0,235.3,
05/03/07, 11:44:00,7.518,227.8,25.32,226.4,107.7,212.7,
05/03/07, 11:46:00,7.520,226.0,25.40,224.2,106.7,185.5,
05/03/07, 11:48:00,7.515,225.6,25.19,224.7,106.8,168,3,
05/03/07, 11:50:00,7.505,225.3,25.43,223.4,106.2,157.0,
05/03/07, 11:51:17,7.497,225.3,25.54,222.9,106.0,150.3,
35PSI-注入空氣
05/03/07, 11:52:00,7.499,88.4,25.29,87.7,41.3,149.0,
05/03/07, 11:54:00,7.561,85.1,25.28,84.2,39.5,147.6,
35PSI-去除空氣
05/03/07, 11:56:00,7.555,225.1,25.36,223.5,106.3,149.0,
1405/03/07, 11:58:00,7.465,224.9,25 43,223.0,106.1,142.4,
05/03/07, 12:00:00, 60PSI-沒有空氣7.448,224.9,25.22,224 0,106.5,134.8,
05/03/07,12:01:06,7.440,225.1,25 30,2237,106.4,130.0,
05/03/07, 12:02:00,7.430,225.5,25.47,2234,106.3,124.4,
05/03/07,12:04:00,7.419,225.8,25 43,2239,106.6,117.9,
05/03/07,12:06:00,7.410,225.8,25.48,2237,106.3,114.3,
05/03/07,12:08:00, 60PSI-注入空氣7.403,226.0,2543,224o,106.5,111.6,
05/03/07,12:10:00,7.409,157.5,2560,155o,73.3,108.0,
05/03/07, 12:12:00,7.441,149.5,2558,1473,69.3,111.2,
05/03/07, 12:14:00,7.434,167.7,2563,1563,72.5,111.2,
05/03/07, 12:16:00, 60PSI-去除空氣7.429,152.6,2556,1514,71.8,110.6,
05/03/07, 12:18:00,7.389,221.2,2542,2194,104.3,113.7,
05/03/07, 12:20:00,7.382,221.2,2555,2188,104.0,108.2,
05/03/07,12:22:00, 80PSI-沒有空氣7.380,221.4,2572,2182,103.8,107.0,
05/03/07, 12:24:00,7.376,221.9,25.72,2187,104.0,104.5,
05/03/07,12:26:00,7.376,222.3,25 75,2189,104.0,102.1,
05/03/07,12:28:00,7.376,222.5,26 02,2179,103.7,100.7,
05/03/07, 12:30:00,7,375,222.7,25,97,2183,103.8,■4, 上表提供了經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明的裝置處理之后的自來水樣本的處理結(jié)果。從結(jié)果中 可以進(jìn)行許多(非窮舉的)觀測(cè)評(píng)價(jià)。與處理的樣本水被引入到處理容器的壓力以及引入 的水是否由空氣壓力輔助無關(guān),與控制樣本相比pH值在很大程度上保持不變。待處理水首 先在沒有空氣輔助的情況下以30psi的流量壓力引入容器中。已處理的樣本的傳導(dǎo)率與未 處理樣本相比沒有明顯變化。與壓力無關(guān)的溶液傳導(dǎo)率保持在149. 5至225. 3的范圍內(nèi)。 在35psi且沒有空氣輔助的情況下,已處理的樣本中測(cè)得的溫度、總?cè)芙夤腆w或氯化物與 未處理樣本相比沒有明顯變化。在35psi且注有空氣的情況下傳導(dǎo)率明顯地下降,同時(shí)已 處理樣品的傳導(dǎo)率(暗示溶液中電解質(zhì)減少)、總?cè)芙夤腆w、氯化物和OPR這些參數(shù)非常明 顯地下降。當(dāng)在與注水壓力相同的壓力下取消樣本中的空氣注入時(shí),參數(shù)值恢復(fù)到最初的 沒有空氣的35psi測(cè)試中記錄的沒有空氣注入的值。在60psi且沒有注入空氣的情況下,
15值保持與35psi且沒有空氣注入時(shí)得到的值相似。在60psi且注入空氣的情況下,已處理 樣本的傳導(dǎo)率(暗示溶液中電解質(zhì)減少)、總?cè)芙夤腆w、氯化物和ORP這些參數(shù)顯著下降。 當(dāng)在與注水壓力相同的壓力下取消樣本中的空氣注入時(shí),參數(shù)值恢復(fù)到最初的沒有空氣的 60psi測(cè)試中記錄的沒有空氣注入值。在80psi且沒有注入空氣的情況下,已處理的樣本測(cè) 得的傳導(dǎo)率(暗示溶液中電解質(zhì)減少)、總?cè)芙夤腆w、氯化物和ORP這些參數(shù)進(jìn)一步減小。 這表示在待凈化水流的進(jìn)入壓力增大時(shí)凈化得到改善并且可以通過注入空氣進(jìn)一步減少。
流量壓力首先增至80psi,隨后降至50psi。樣本和已處理的水的測(cè)量溫度保持在 19. 67至23. 48的范圍內(nèi),說明已處理和未處理之間的變化很小。與未處理控制樣本相比, 已處理的樣本中的總?cè)芙夤腆w大約為未處理樣本測(cè)得的總?cè)芙夤腆w的30%。已處理樣本中 的氯化物水平大約為預(yù)處理樣本的測(cè)量水平的30% 。該水平關(guān)于引入水的壓力沒有明顯變 化。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到可以在不脫離本發(fā)明的總體精神和范圍的基礎(chǔ)上對(duì)文 中泛泛描述的本發(fā)明進(jìn)行許多改變和修改。
權(quán)利要求
一種用于水流凈化處理的裝置;所述裝置包括容器,其具有限定了內(nèi)部空間的頂部、底部和壁、將水流從水源輸入所述容器的入口以及將所述水流排出的出口;以預(yù)定流量將所述水流輸入所述容器的構(gòu)件;所述容器具有在所述水流中誘導(dǎo)主渦旋螺旋的內(nèi)部輪廓;所述容器包括與所述流體流相互作用以誘導(dǎo)至少一個(gè)輔助水力螺旋的至少一個(gè)形成物;所述主渦旋螺旋和所述至少一個(gè)輔助水力螺旋配合以促使至少部分污染物與所述水流分離,使得通過所述出口離開所述容器的水比進(jìn)入所述容器的水具有更高的純度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其中所述容器的所述入口設(shè)置在所述容器的所述壁中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置,其中所述以預(yù)定流量將所述水流輸入所述容器的構(gòu)件 是與入口輸送管路中的水相互作用的泵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置,其中所述容器具有彎曲的壁。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置,其中所述入口位于所述容器的底部或底部附近。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置,其中所述入口設(shè)置成將水與所述容器的所述壁相切地 輸入所述容器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其中所述入口傾斜成沿著向上的方向輸送所述水。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置,其中所述至少一個(gè)形成物位于所述容器的所述壁的內(nèi) 表面上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置,其中所述至少一個(gè)形成物與所述容器的所述壁形成為一體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求所述的裝置,其中多個(gè)形成物圍繞所述容器的所述壁間隔設(shè)置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置,其中所述容器的所述壁是圓筒形的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置,其中所述形成物圍繞所述容器的內(nèi)表面周向間隔設(shè)置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置,其中第一形成物設(shè)置在所述容器內(nèi)的第一高度處, 至少一個(gè)第二形成物設(shè)置在更高的高度處。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置,其中所述形成物位于所述主渦旋螺旋中的水流路徑中。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置,其中所述形成物設(shè)置成共同形成三維螺旋。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置,其中所述形成物圍繞所述內(nèi)表面均勻地間隔設(shè)置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置,其中所述形成物與所述容器的所述壁形成為一體。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置,其中所述形成物在所述主渦旋螺旋的路徑中產(chǎn)生輔 助螺旋。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置,其中所述主渦旋螺旋限定了逐漸向上的三維螺旋。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置,其中第一出口設(shè)置在所述容器的頂部或頂部附近。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置,其中所述第一出口與至少一個(gè)能夠進(jìn)行水凈化處理的另外的容器連通。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置,其中所述水流是海水。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置,其中所述水流凈化處理從所述海水中除去污染物。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置,其中所述容器包括儲(chǔ)槽,所述儲(chǔ)槽收集通過重力從 所述水流沉淀至所述儲(chǔ)槽的污染物。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置,其中所述容器進(jìn)一步包括排出從所述水流中分離出 的污染物的第二出口。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置,其中所述容器的所述入口的直徑在10mm至50mm范 圍內(nèi)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置,其中所述圓筒形的容器的直徑在100mm至lm范圍內(nèi)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置,其中以所述容器的內(nèi)表面為基準(zhǔn)測(cè)得的至少一個(gè)所 述形成物的高度大約為所述入口的直徑的一半。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置,其中沿與所述容器的縱軸線平行的方向測(cè)得的所述 至少一個(gè)形成物的寬度與所述入口的直徑相等或接近。
30. —種用于凈化污染水的系統(tǒng),包括具有多個(gè)容器的裝置,每個(gè)所述容器都具有限定 了內(nèi)部空間的頂部、底部和壁、出口以及將水流從水源輸入所述容器的入口 ;以預(yù)定流量將所述水流輸入所述容器的構(gòu)件;所述容器具有在所述水流中誘導(dǎo)主渦旋 螺旋的內(nèi)部輪廓;所述容器包括與所述流體流相互作用以誘導(dǎo)至少一個(gè)輔助水力螺旋的至少一個(gè)形成物;所述主渦旋螺旋和所述至少一個(gè)輔助水力螺旋配合以促使至少部分污染物與所述水 流分離,使得通過所述出口離開各個(gè)所述容器的水比進(jìn)入各個(gè)所述容器的水具有更高的純度。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng),其中每個(gè)容器都與至少一個(gè)另外的容器連通。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng),其中一個(gè)容器的出口與相鄰容器的入口流體連通。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng),其中每個(gè)容器底部的儲(chǔ)槽中的第二出口與將廢物排 出所述系統(tǒng)的排放管路連接。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng),其中所述容器串聯(lián)地設(shè)置在相同的相對(duì)高度處。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng),其中所述排放管路通過閥進(jìn)行操作。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng),其中每個(gè)容器都是圓筒形的。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)用于脫鹽設(shè)備的預(yù)處理。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的系統(tǒng),其中所述流體流以在流體中誘導(dǎo)所述主渦旋螺旋的 預(yù)定的姿態(tài)和流量被引入所述容器中。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng),其中所述流體流以在進(jìn)入各個(gè)容器之前誘導(dǎo)第三渦 旋螺旋的形式被引入各個(gè)容器中。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng),其中所述形成物具有與所述水流配合以誘導(dǎo)輔助渦 旋螺旋的幾何形狀。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng),其中渦旋中的顆粒物在重力作用下沉淀至各個(gè)容器基部中的儲(chǔ)液槽。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的系統(tǒng),其中通過將所述入口設(shè)置在所述容器基部上方的預(yù) 定距離處形成所述儲(chǔ)液槽。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng),其中所述水沿著向上和相切的方向被引入各個(gè)容器中。·43.根據(jù)權(quán)利要求43所述的系統(tǒng),其中所述主渦旋螺旋形成在所述容器的基部或基部 附近,并以三維螺旋狀延伸至所述出口 。[41. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的系統(tǒng),其中每個(gè)形成物都具有定位成與流動(dòng)線路垂直的曲 面,每個(gè)形成物產(chǎn)生所述輔助渦旋螺旋。[42. —種用于凈化水的組件,包括一系列容器,所述組件允許流體通過流體供給管路在 所述一系列容器之間連通,所述組件設(shè)置成產(chǎn)生多個(gè)配合的渦旋,這些渦旋通過以下方式 產(chǎn)生流體撞擊在所述容器的內(nèi)表面上的形成物上以誘導(dǎo)上升的流體流在流體流的方向折 返,從而形成局部渦旋;其中離開所述容器的水比進(jìn)入所述容器的水具有更高的純度。
全文摘要
一種用于凈化水的組件,包括一系列容器,所述組件允許流體通過流體供給管路在所述一系列容器之間連通。所述組件設(shè)置成產(chǎn)生多個(gè)配合的渦旋,這些渦旋通過以下方式產(chǎn)生流體撞擊在所述容器的內(nèi)表面上的形成物上以誘導(dǎo)上升的流體流在流體流的方向折返,從而形成局部渦旋。其中離開所述容器的水比進(jìn)入所述容器的水具有更高的純度。
文檔編號(hào)C02F1/38GK101784347SQ200780053579
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2007年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月2日
發(fā)明者布賴恩·愛德華·戈尼南 申請(qǐng)人:布賴恩·愛德華·戈尼南