專利名稱：供過(guò)濾器使用的氣/液共存流體回流分配裝置的制作方法
本申請(qǐng)是1997年7月31日提交的、申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US97/13512的PCT申請(qǐng)的部分接續(xù)申請(qǐng)，該P(yáng)CT申請(qǐng)要求1996年7月31日提交的美國(guó)在前申請(qǐng)第60/023,116號(hào)的優(yōu)先權(quán)。
本發(fā)明涉及一種分離氣體和液體的裝置，這種氣/液共存流體從一共用總管流向過(guò)濾器聚水系統(tǒng)以供過(guò)濾媒質(zhì)回流。
在傳統(tǒng)的用來(lái)過(guò)濾水和廢水的重力過(guò)濾器里，一個(gè)或幾個(gè)過(guò)濾箱安裝成相鄰或相對(duì)的一排。過(guò)濾器暗渠分支管位于平行排列的一個(gè)接一個(gè)的過(guò)濾箱的底部，以形成在過(guò)濾媒質(zhì)床下面的氣體和液體流動(dòng)導(dǎo)管。這些導(dǎo)管可在過(guò)濾和分配氣體和液體以供回流時(shí)收集已過(guò)濾的液體。一共用總管(也叫“水道”)緊靠著過(guò)濾箱，以便在過(guò)濾時(shí)收集來(lái)自暗渠分支管的已過(guò)濾的液體，以及在氣體(一般是空氣)或液體(一般是水)回流時(shí)分配氣體或液體給暗渠分支管。在氣/液共存流體回流時(shí)共用總管也分配氣/液共存流體給各暗渠分支管。在有些設(shè)備里，共用總管具有在過(guò)濾器底部平面略微下面一些(見圖2)、或同一平面上的底部(見

圖1)。顧問(wèn)工程師和承包商較偏愛(ài)這種叫做“凹陷水道”和“平底水道”的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儽容^容易安裝且費(fèi)用較低。在帶有新的聚水系統(tǒng)的改型老過(guò)濾器里，它的優(yōu)點(diǎn)是保留現(xiàn)有的水道結(jié)構(gòu)以降低費(fèi)用。
在氣/液共存流體回流時(shí)，在暗渠分支管里的氣體和液體的界面只在過(guò)濾器底部之上幾英寸。此時(shí)，在共用總管里的氣體和液體的界面由于通過(guò)壁管時(shí)的摩擦損耗甚至?xí)陀诜种Ч軆?nèi)的界面。壁管將共用總管連接在暗渠分支管上。因此，實(shí)際上在平底水道里沒(méi)有空間、在有些凹陷水道里沒(méi)有足夠的空間在氣/液共存流體回流時(shí)給暗渠分支管分配液體。在這種情況下，在共用總管里有不成比例大的氣體空間。
為了給暗渠分支管提供大致均勻的液體分配，在共用總管里的液體的最大流動(dòng)速度應(yīng)限制在每秒2英尺或更低。通常，液體流動(dòng)路徑的橫截面積越小，流動(dòng)速度越快。由于總管的底部與平底水道的過(guò)濾器底部在同一平面上，以及有些水道的底部可能凹陷不足，因此，提供較大的橫截面積以供液體流動(dòng)、從而保持最大的流速不小于每秒2英尺的唯一方法是提高氣體和液體距離底部的界面或加深水道的凹槽。如果水道深度不足，如圖8和9所示，在氣/液共存流體回流時(shí)供氣體流向暗渠分支管的通道可能被液體堵塞。
其它的方法是通過(guò)降低底部高度以供液體分配(見圖3)、或通過(guò)提供控制輸送和分配氣體及液體的分離裝置(見圖4、5、6和7)來(lái)提供在共用總管里的氣體和液體界面之下足夠的空間。
在圖3所示情況下，需要額外的坑道、成形工程和水泥結(jié)構(gòu)工程。這種更新工作和新的結(jié)構(gòu)是十分昂貴的。此外，還需要擋板或帶分支管進(jìn)口肘管的各壁管，以便將液體引導(dǎo)至分支管。在圖4、5、6和7所示的情況下，帶有通向各暗渠分支管的管狀支管的不銹鋼集氣管在制造和安裝方面都是很昂貴的。由于各管道必須通過(guò)過(guò)濾媒質(zhì)床，故如圖6和7所示，來(lái)自集氣管并通向各暗渠分支管的各氣管在發(fā)生泄漏時(shí)可能在未過(guò)濾水和已過(guò)濾水之間產(chǎn)生相互混合的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的目的是以一種獨(dú)一無(wú)二的方法在氣/液共存流體回流時(shí)通過(guò)提高氣體和液體的界面而在共用總管里形成更多的空間，與此同時(shí)，在共用總管里提供暢通的通道，以便氣體流向暗渠分支管里。而這不是通過(guò)提高回流系統(tǒng)里的總動(dòng)態(tài)壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
因此，這里提供一種供具有過(guò)濾箱的過(guò)濾器使用的氣/液共存流體回流分配裝置。該過(guò)濾箱可具有許多位于過(guò)濾箱里的暗渠分支管和在該暗渠分支管之上的過(guò)濾媒質(zhì)床。一共用總管(或水道)位于過(guò)濾箱附近，并與過(guò)濾箱流體連通。過(guò)濾箱的底部略高于共用總管的底部，或具有與共用總管底部相同的高度。
氣/液共存流體回流分配裝置包括一位于共用總管里的隔離裝置，從而在隔離裝置和過(guò)濾箱之間形成一輔助水道。該輔助水道與共用總管和過(guò)濾箱流體連通。該隔離裝置具有至少一個(gè)水道液體計(jì)量孔。
可在輔助水道和過(guò)濾箱里的暗渠分支管之間設(shè)置一流動(dòng)分配板，該流動(dòng)分配板具有至少一個(gè)橫向液體計(jì)量孔和至少一個(gè)氣體計(jì)量孔。橫向液體計(jì)量孔可與其對(duì)應(yīng)的氣體計(jì)量孔銜接以形成一個(gè)倒置的T形，或其它形狀和結(jié)構(gòu)。
隔離裝置可是一擋板，較佳的是其高度略低于共用總管的高度，以形成一在擋板上方的空隙。水道液體計(jì)量孔較佳的是位于隔離裝置的下部，但根據(jù)共用總管和與其相連的過(guò)濾箱的具體結(jié)構(gòu)還可位于隔離裝置的任何適當(dāng)?shù)胤健?br> 氣/液共存流體回流分配裝置可包括一分隔輔助水道和過(guò)濾箱的過(guò)濾箱壁，該過(guò)濾箱壁具有至少一個(gè)使輔助水道與過(guò)濾箱流體連通的開口。流體分配板可位于過(guò)濾箱壁和過(guò)濾箱里的分支管之間。過(guò)濾箱壁上的開口較佳的是足夠地大，以便在進(jìn)行氣/液共存流體回流操作時(shí)給氣體和液體提供通道。
擋板可是位于總管里的與其側(cè)壁隔開的一直立的隔墻。此外，擋板可是一倒置的L形隔墻，并具有一垂直部分和一上部水平部分。上部水平部分具有許多孔，以便氣體流動(dòng)和過(guò)量液體流動(dòng)。其它可能的替代方案包括一L形擋板和一新月形擋板。
作為擋板的一種替代方案，還可采用通向各分支管的豎管?？稍谪Q管的適當(dāng)位置上提供液體計(jì)量孔，以便在氣/液共存流體回流時(shí)計(jì)量由水道流向豎管的液體。
本發(fā)明還包括引導(dǎo)回流的氣體和回流的液體流向具有過(guò)濾箱的過(guò)濾器的方法。具體地說(shuō)，該方法包括同時(shí)引導(dǎo)回流的氣體和液體進(jìn)入在過(guò)濾箱附近的一封閉的水道。第一氣/液界面位于封閉的水道里，然后回流的液體通過(guò)至少一個(gè)與封閉的水道流體連通的水道液體計(jì)量孔。
第二氣/液界面位于封閉的水道里，第二氣/液界面在第一氣/液界面之下。回流的液體通過(guò)在將封閉的水道和過(guò)濾箱隔開的過(guò)濾箱壁上的一個(gè)孔流入過(guò)濾箱。最后，回流的氣體通過(guò)在第二氣/液界面之上和在第一氣/液界面之下的一個(gè)孔、與回流液體同時(shí)從封閉的水道流入過(guò)濾箱。
通過(guò)閱讀下面參考附圖所作的詳細(xì)介紹可更清楚地了解本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)，其中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的零件。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的具有平底水道的過(guò)濾器的示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的具有凹陷水道的過(guò)濾器的示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的具有完全鑿?fù)ㄋ赖倪^(guò)濾器的示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中的具有平底水道和在該水道里的集氣管的過(guò)濾器的示意圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)中的具有凹陷水道和在該水道里的集氣管的過(guò)濾器的示意圖；圖6和7是現(xiàn)有技術(shù)中的具有集氣管的過(guò)濾器的示意圖，該集氣管具有通過(guò)媒質(zhì)床的下噴管；圖8和9是現(xiàn)有技術(shù)中的過(guò)濾器的示意圖，其中，水道里的氣/液界面太高，從而不允許氣體進(jìn)入過(guò)濾箱；圖10是按照本發(fā)明的一具有平底水道的過(guò)濾器的示意圖，該水道具有安裝在其里面的擋板；圖11是按照本發(fā)明的一流動(dòng)分配板的正視圖；圖12是按照本發(fā)明的一具有凹陷水道的過(guò)濾器的示意圖，該水道具有安裝在其里面的擋板；圖13和14是按照本發(fā)明第二實(shí)施例的具有中心平底水道和凹陷底部水道的過(guò)濾器的示意圖，它們分別具有在水道里的兩塊直立的水泥隔墻；圖15和16是按照本發(fā)明第三實(shí)施例的具有中心平底水道和凹陷底部水道的過(guò)濾器的示意圖，它們分別具有在水道里的兩塊倒置L形隔墻；圖17和18是按照本發(fā)明第四實(shí)施例的具有中心平底水道和凹陷底部水道的過(guò)濾器的示意圖，它們分別具有在水道里的豎管；圖19顯示了按照本發(fā)明第五實(shí)施例的一直立的L形擋板；以及圖20顯示了按照本發(fā)明第六實(shí)施例的一新月形擋板。
如圖10和12所示，本發(fā)明包括一以擋板10形式出現(xiàn)的分隔裝置，它位于一共用總管12(也叫“水道”、“水槽”、“通道”、“總管”或“腔室”)內(nèi)，形成一在共用總管里的輔助水道14?？偣?2形成于過(guò)濾器11里并緊靠著過(guò)濾箱13?？偣?2是封閉的，即它不與大氣接觸。在圖10中，總管12和過(guò)濾箱13具有共用過(guò)濾器底部15，因此，總管12和過(guò)濾箱13的底部在同一水平上。這叫做“平底水道”結(jié)構(gòu)。在圖12中，總管12的底部略低于過(guò)濾箱15的底部。這叫做“凹陷水道”結(jié)構(gòu)。水道液體計(jì)量孔16較佳的是位于擋板10的下部，以便在氣/液共存流體回流時(shí)使液體從總管12流向輔助水道14。液體計(jì)量孔16的尺寸大小可使小孔兩側(cè)的壓力差將總管里的氣體和液體的界面提升到可提供足夠橫截面積的水平，以使氣/液共存流體回流時(shí)總管里的液體最大流動(dòng)速度將是每秒2英尺或較低。擋板10在其沿底部或任何連接處的端部處是密封的，這樣，水道液體計(jì)量孔16將控制氣/液界面的高度。
輔助水道14在氣/液共存流體回流時(shí)作為氣體和液體的通道。還可采用帶有矩形的氣體計(jì)量縫槽20和橫向液體計(jì)量孔22的流動(dòng)分配板18(圖11)。也可使用其它形狀和結(jié)構(gòu)的供氣體和液體用的計(jì)量孔。
雖然在圖10和12里示意地顯示了相同的高度，但由于通過(guò)流動(dòng)分配板18上的氣體計(jì)量縫槽20時(shí)的壓頭損失，在輔助水道14里的氣體和液體界面42可能低于在暗渠分支管24里的界面23。
液體將通過(guò)液體計(jì)量孔16和22流向暗渠分支管24，同時(shí)，氣體將通過(guò)輔助水道14和氣體計(jì)量縫槽20流向暗渠分支管24。較適當(dāng)?shù)氖?，可提供一個(gè)具有許多氣體和液體計(jì)量孔的延伸的流動(dòng)分配板18，各計(jì)量孔分別對(duì)應(yīng)一條分支管。此外，流動(dòng)分配板18也可完全省去或合并成暗渠分支管24的進(jìn)口端結(jié)構(gòu)。
如只有氣體回流，氣體將流動(dòng)通過(guò)輔助水道14進(jìn)入暗渠分支管24，而總管12里的氣體和液體界面將下降至與輔助水道14里的氣體和液體界面42相同的高度，因?yàn)榇藭r(shí)沒(méi)有液體流動(dòng)。如只有液體回流，將沒(méi)有氣/液界面，而液體將流動(dòng)通過(guò)輔助水道14以及液體計(jì)量孔16和22進(jìn)入暗渠分支管24。
水道液體計(jì)量孔16較佳的是位于在輔助水道14里的氣/液界面42之下，但并不是必須這樣。例如，小孔16可位于在界面42之上的擋板10上，但是，因此可能必須進(jìn)行檢測(cè)，以確保通過(guò)小孔16的水在從上向下沖擊氣/液界面42時(shí)將不會(huì)在輔助水道14里產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)娘w濺或擾動(dòng)。
參看圖13和14，它們顯示了按照本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置。兩個(gè)直立的水泥隔墻26位于總管12里，各隔墻與總管12的側(cè)壁28間隔開，從而形成輔助水道14。與圖10和12中的擋板10一樣，隔墻26不延伸至總管12的全部高度，從而形成一空隙27，以便氣體和液體流動(dòng)通過(guò)隔墻的頂部進(jìn)入輔助水道14。水道液體計(jì)量孔16位于隔墻26的下部并具有預(yù)定的直徑和間隔。這種布置對(duì)于具有中心水道、即在總管12兩側(cè)具有過(guò)濾箱13和暗渠分支管24的過(guò)濾器是合適的。這種布置被認(rèn)為可以用于新的設(shè)備里。而如上面討論的流動(dòng)分配板18也可使用。
參看圖15和16，它們顯示了本發(fā)明的第三實(shí)施例。隔墻30具有倒置的L形并位于總管12內(nèi)，該總管形成如上面所述的中心水道的一部分。輔助水道形成于側(cè)壁28和不銹鋼隔墻30之間。在不銹鋼隔墻30上部水平部分34上的大孔32在輔助水道14和總管12之間提供流體連通，以便在只有氣體回流和氣/液共存流體回流時(shí)供氣體流動(dòng)，以及在只有液體回流時(shí)供液體流動(dòng)?？?2也可位于隔墻30的垂直部分上。
水道液體計(jì)量孔16位于靠近各隔墻30垂直部分底部的下部處。該結(jié)構(gòu)的其余部分如上所述。在隔墻30上的孔32在直徑上(例如)可大于水道液體計(jì)量孔16，并以適當(dāng)?shù)拈g隔位于水平部分34上，從而不會(huì)引起不適當(dāng)?shù)膲侯^損失。圖15和16中的結(jié)構(gòu)是本發(fā)明應(yīng)用于現(xiàn)有設(shè)備的一個(gè)例子，但也可用于新的設(shè)備。
參看圖17和18，它們顯示了本發(fā)明的第四實(shí)施例。其中，隔離裝置以豎管35的形式出現(xiàn)，它們通過(guò)壁管36和37使過(guò)濾箱里的各分支管與水道連通。當(dāng)總管12的底部與過(guò)濾器底部15位于同一高度上時(shí)，液體計(jì)量孔16位于豎管的下部(圖17)。當(dāng)總管12具有凹陷底部時(shí)，液體計(jì)量孔16可位于豎管35的下端或任何適當(dāng)位置上。在第四實(shí)施例里，可不需要流動(dòng)分配板18(在上述例子里裝備有擋板)，因?yàn)樵跉?液共存流體回流時(shí)是通過(guò)液體計(jì)量孔16計(jì)量液體的，且在只有液體回流時(shí)由豎管上的頂部孔38控制該液體的。此外，在只有氣體和氣/液共存流體回流時(shí)，氣體進(jìn)入頂部孔38并由壁管37上的孔39計(jì)量。豎管可由不銹鋼、PVC塑料、玻璃纖維或其它耐腐蝕材料制成。在總管12里的第一氣水界面之下的第二氣/水界面將出現(xiàn)在豎管35里。
圖19顯示了本發(fā)明的第五實(shí)施例，其中，擋板10固定在凹陷水道10的側(cè)壁上并密封該側(cè)壁，而與共用總管的底部無(wú)關(guān)。這樣，擋板10具有直立的L形。
圖20顯示了另一種安裝在側(cè)壁上的擋板，它具有新月形，固定在一凹陷水道的側(cè)壁上并密封該側(cè)壁。在新月形擋板10上的孔32可是許多大孔中的一個(gè)或是沿?fù)醢彘L(zhǎng)度的一個(gè)連續(xù)縫槽，以便在氣/液共存流體回流時(shí)允許氣體進(jìn)入輔助水道14，以及在只有液體回流時(shí)允許過(guò)量液體流入輔助水道14。新月形擋板(象一拱門)比上面所述的其它擋板和隔墻更容易自我支承。這里所述的所有隔墻和擋板都可由不銹鋼、玻璃纖維或類似的耐腐蝕材料制成。
通常，本發(fā)明中的小孔16、20、22、32、38和39的尺寸和間隔必須按照使用本發(fā)明的設(shè)備的具體特征來(lái)計(jì)算和設(shè)計(jì)。此外，本發(fā)明的某些用途將允許使用兩個(gè)水道液體計(jì)量孔16，其中一個(gè)在另一個(gè)之上，以便在氣/液共存流體回流時(shí)適應(yīng)不同的流速。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在閱讀了本說(shuō)明書后，有關(guān)這種設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)將會(huì)很清楚。下面的例子在本發(fā)明的兩種用途中決定適當(dāng)?shù)男】壮叽绾烷g隔方面是有用的。
例子I.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)過(guò)濾器兩個(gè)帶H水道的隔間。
各隔間為14′－0″× 38′－0″，532sf(平方英尺)。
水道通向兩隔間。
6′－0″寬×4′－0″高。
水道底部和過(guò)濾器底部在同一高度。
分支管長(zhǎng)度，14′－0″。
分支管數(shù)量，每個(gè)隔間有38個(gè)。
回流只有氣體，3scfm/sf(每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/平方英尺)。
氣/水共存流體，3scfm/sf氣體和8gpm/sf(每分鐘加侖/平方英尺)水。
只有水，20gpm/sf。
暗渠Universal型STM雙分支管帶有IMS頂蓋的多孔媒質(zhì)保持板的暗渠。
媒質(zhì)在IMS頂蓋之上72″。
基本操作參看圖13所示的實(shí)施例，一輔助水道置于總管內(nèi)，以便在氣/水共存流體回流時(shí)允許氣體通向暗渠分支管。在水道隔墻底部上的或附近的水孔被設(shè)計(jì)成可在總管里維持一定深度的水，以便在同時(shí)回流時(shí)將回流的水均勻地分配給暗渠分支管。
對(duì)于只有氣體經(jīng)過(guò)氣體來(lái)說(shuō)，在總管里的氣/水界面將下降至與輔助水道里的界面相同的高度。氣體將在隔墻上方流向輔助水道，然后通過(guò)流動(dòng)分配板到達(dá)暗渠分支管。
對(duì)于氣/水共存流體回流來(lái)說(shuō)，水將進(jìn)入總管，并通過(guò)隔墻上的水孔流入輔助水道。氣體和液體將通過(guò)流動(dòng)分配板上的小孔受到檢測(cè)并流向暗渠分支管。
對(duì)于只有水回流來(lái)說(shuō)，水將通過(guò)空隙27流向輔助水道，以及通過(guò)隔墻上的水孔流向輔助水道，然后，通過(guò)流動(dòng)分配板流向分支管。
II.在分支管里的氣/水界面測(cè)試數(shù)據(jù)(對(duì)于同時(shí)有3scfm/sf氣體和8gpm/sf水回流來(lái)說(shuō)，在帶有IMS頂蓋的Universal型STM雙分支管之上6″和24″的水)表明，在分支管的主腔室里的空氣和水的界面在其頂部下面的5.3″處或在過(guò)濾器底部上面的6.7″處。
在氣/水共存流體回流的開始，在這種情況下的過(guò)濾器里的水的高度通常在媒質(zhì)之上6″，或在IMS頂蓋之上78″。
對(duì)于78″高的水來(lái)說(shuō)，在分支管的主腔室里的氣/水界面對(duì)于相同的氣體和水流速來(lái)說(shuō)估計(jì)在過(guò)濾器底部之上6.9″處。
在“只有氣體”回流時(shí)，氣/水界面將略低于上面所述的高度。
III.在分支管里的氣體壓力在分支管主腔室里的氣體壓力等于通過(guò)分支管上的小孔的壓降、通過(guò)IMS頂蓋的壓降、以及在IMS頂蓋之上的水的高度的總和。
h＝0.0463×(Q/CA)2×P2/T其中，h＝通過(guò)分支管和IMS頂蓋上的小孔的壓頭損失，英寸水。
Q＝在主腔室里的氣體流速，cfm。
C＝小孔系數(shù)。
A＝在主腔室和輔助腔室、也在頂蓋上的小孔面積，英寸2。
P2＝在主腔室里的壓力，psia(磅/英寸2)。
從3scfm/sf氣體和8gpm/sf水的測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每英尺分支管是0.000998。
讓P＝在主腔室里的氣體壓力，英寸水。
然后，對(duì)1′－0″分支管h＝P－78Q＝3scfm×14.7/(14.7＋P/27.7)＝1221.6/(P＋407.2)P2＝P/27.7＋14.7假定分支管里氣體溫度是68°F，那么T＝460＋68＝528P－78＝0.0463×[(1221.6)/(P＋407.2)]2×(P/27.7＋14.7)/(0.000998×528)求出P＝87.6″的水。
這是在主腔室里的氣體壓力，其中，在IMS頂蓋上有78″的水，并在3scfm/sf氣體和8gpm/sf水同時(shí)回流的情況下。
IV.在輔助水道里的氣/水界面氣和水將通過(guò)圖11所述的流動(dòng)分配板從輔助水道進(jìn)入分支管。在輔助水道里的氣/水界面應(yīng)維持在與分支管里的氣/水界面大致相同的高度上，從而避免在分支管里發(fā)生飛濺。
假定在輔助水道里的氣體壓力＝P英寸水。
對(duì)水來(lái)說(shuō)，Q＝CA(2gh)其中，Q＝8×14＝112gpm＝0.2496cfsC＝0.62A＝在流動(dòng)分配板18里的水分配小孔的面積＝15.175in2＝0.1054ft2h＝(P－87.6)/12ft。
因此，0.2496＝0.62×0.1054[2×32.2×(P－87.6)/12]求出P＝90.32″水對(duì)氣體來(lái)說(shuō)，h＝0.0463×(Q/CA)2×P2/T(見上述第III部分)。
其中，h＝90.32－87.6＝2.72″氣流＝3×14＝42scfmQ＝42×14.7/(14.7＋90.32/27.7)＝34.37cfmC＝0.65A＝小孔面積，in2P2＝14.7＋90.32/27.7＝17.96psiaT＝528°因此，2.72＝0.0463×(34.37/0.65A)2×17.96/528求出A＝1.27in2從底部起將小孔(縫槽的頂部)延伸至8.75″。
修訂的氣體壓力是90.3″的水，而氣/水界面自底部起是7″。
V.在水道里的氣/水界面為了在共存流體回流時(shí)維持適度的水分配給分支管，在水道里的水的流速應(yīng)維持在不大于2fps。
過(guò)濾器面積＝532sf/隔間＝1,064sf/過(guò)濾器共存水流＝8×1,064＝8,512gpm＝18.97cfs在擋板26之間的總管的寬度＝4.33ft。
因此，所需的水深＝18.97/(2×4.33)＝2.189′或26.27″VI.氣/液共存流體回流時(shí)的水小孔由于水道的底部與過(guò)濾器底部在同一高度上，在水道里的水表面將必須維持在輔助水道的水表面之上的26.27″－7″或19.27″處。因此，需要通過(guò)具有19.27″壓頭損失的4″水泥隔墻的小孔來(lái)檢測(cè)在氣/液共存流體回流時(shí)從水道流向輔助水道的水。
Q＝CA(2gh)其中，Q＝112gpm或0.2496cfsC＝0.62h＝19.27″＝1.6′0.2496＝0.62×A×(2×32.2×1.6)A＝0.0396ft2＝5.7in2在隔墻底部附近使用2－11/16″直徑的孔(水道液體計(jì)量孔16)VII.比較方案用不銹鋼板制造的隔墻代替圖15所示的水泥。在隔墻30之間的總管的寬度是4.97ft。
在水道里的氣/水界面所需的水深＝18.97/(2×4.97)＝1.91′＝23″在隔墻底部附近的水小孔h＝23－7＝16″＝1.333′0.2496＝0.62×A×(2×32.2×1.333)A＝0.0434ft2＝6.25in2使用27/8″直徑的孔16@12″c/c。
用于共用總管12的、按照本發(fā)明的隔離裝置是最有成本-效益的裝置，它在氣/液共存流體回流至過(guò)濾器媒質(zhì)時(shí)能同時(shí)將氣體和液體分配給過(guò)濾器暗渠分支管24。
本發(fā)明還包括在氣/液共存流體回流時(shí)引導(dǎo)回流的氣體和液體流向一過(guò)濾器的方法。氣/液共存流體被引導(dǎo)至一靠近過(guò)濾箱的封閉的水道位置，例如總管12。第一氣/液界面位于封閉的水道里。然后，回流的液體通過(guò)與封閉的水道流體連通的至少一個(gè)水道液體計(jì)量孔。
第二氣/液界面42位于封閉的水道里。第二氣/液界面位于第一氣/液界面之下。然后，回流的液體通過(guò)在隔開封閉的水道和過(guò)濾箱的過(guò)濾箱壁上的一個(gè)孔進(jìn)入過(guò)濾箱。回流的氣體同時(shí)通過(guò)在第二氣/液界面42之上而在第一氣/液界面40之下的一個(gè)孔從封閉的水道流入過(guò)濾箱。
當(dāng)使用流動(dòng)分配板18時(shí)，該方法包括使回流的氣體和液體在從封閉的水道流向過(guò)濾箱時(shí)通過(guò)流動(dòng)分配板的步驟。
該方法還可包括使回流的液體通過(guò)一隔離裝置的步驟，該隔離裝置可是上面所述的、位于封閉的水道里以第二氣/液界面擋板或豎管。當(dāng)使用如圖17和18所示的豎管時(shí)，第二氣/液界面將位于正好在開口39之下的豎管內(nèi)側(cè)。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“流體”包含著液體和/或氣體。
雖然描述了目前較佳的實(shí)施例和本發(fā)明的最佳方式，但在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以有許多變化和改進(jìn)。除了附后的權(quán)利要求書所述的，不應(yīng)用上述內(nèi)容來(lái)限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種供過(guò)濾器使用的氣/液共存流體回流分配裝置，該過(guò)濾器具有過(guò)濾箱和位于過(guò)濾箱附近的、與該過(guò)濾箱流體連通的水道，其特征在于，該氣/液共存流體回流分配裝置包括一位于水道里的隔離裝置，從而在隔離裝置和過(guò)濾箱之間形成一輔助水道，該輔助水道與水道和過(guò)濾箱流體連通，該隔離裝置具有至少一個(gè)在該隔離裝置上的水道液體計(jì)量孔，在過(guò)濾器里進(jìn)行氣/液共存流體回流操作時(shí)所設(shè)置的水道液體計(jì)量孔可將液體自水道輸送至輔助水道。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，水道液體計(jì)量孔設(shè)置在當(dāng)氣/液共存流體回流時(shí)的輔助水道里的氣/液界面之下。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在過(guò)濾箱里的許多暗渠分支管和在暗渠分支管之上的過(guò)濾媒質(zhì)床，一流動(dòng)分配板位于輔助水道和暗渠分支管之間，該流動(dòng)分配板具有至少一個(gè)橫向液體計(jì)量孔和至少一個(gè)氣體計(jì)量孔。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，隔離裝置包括一擋板，擋板的高度低于水道的高度，以形成一在擋板上方的空隙。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括一分隔輔助水道和過(guò)濾箱的過(guò)濾箱壁，該過(guò)濾箱壁具有至少一個(gè)使輔助水道與過(guò)濾箱流體連通的開口。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，隔離裝置包括位于水道里的、與水道側(cè)壁隔開的一直立的隔墻。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，水道具有一與過(guò)濾箱的底部基本上在同一高度上的底部。
8.一種用于過(guò)濾器的氣/液共存流體回流分配裝置，該過(guò)濾器具有其內(nèi)帶有許多暗渠分支管的過(guò)濾箱，以及在暗渠分支管之上的過(guò)濾媒質(zhì)床，一水道位于過(guò)濾箱附近并與暗渠分支管流體連通，過(guò)濾箱的底部具有與水道底部基本相同的高度，其特征在于，所述氣/液共存流體回流分配裝置包括一位于水道里的豎管，從而在隔離裝置和暗渠分支管之間形成一輔助水道，輔助水道與水道及暗渠分支管流體連通，該豎管具有至少一個(gè)在豎管上的水道液體計(jì)量孔和一氣體孔；該豎管使水道與至少一個(gè)在過(guò)濾箱里的暗渠分支管連通；一將輔助水道與分支管隔開的過(guò)濾箱壁；以及一使豎管與暗渠分支管連通的壁管，以便在氣/液共存流體回流時(shí)供氣體流動(dòng)。
9.一種引導(dǎo)回流的氣體和回流的液體流向具有過(guò)濾箱的過(guò)濾器的方法，該方法包括以下步驟(1)同時(shí)引導(dǎo)回流的氣體和回流的液體進(jìn)入一封閉的水道；(2)使第一氣/液界面位于該封閉的水道里；(3)讓回流的液體通過(guò)至少一個(gè)與封閉的水道流體連通的水道液體計(jì)量孔；(4)使第二氣/液界面位于該封閉的水道里，第二氣/液界面在第一氣/液界面之下；(5)讓回流的液體通過(guò)在將封閉的水道和過(guò)濾箱隔開的過(guò)濾箱壁上的一個(gè)孔流入過(guò)濾箱；以及(6)讓回流的氣體通過(guò)在第二氣/液界面之上和在第一氣/液界面之下的一個(gè)孔、與回流液體同時(shí)從封閉的水道流入過(guò)濾箱。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括讓回流的液體通過(guò)在封閉水道里的一隔離裝置的步驟。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括讓回流的液體和回流的氣體進(jìn)入在過(guò)濾箱里的許多暗渠分支管的步驟。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，隔離裝置是一擋板，水道液體計(jì)量孔位于該擋板上。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，隔離裝置是一豎管。
全文摘要
一種供具有過(guò)濾箱和許多暗渠分支管的過(guò)濾器使用的氣/液共存流體回流分配裝置包括一位于共用總管里的擋板，從而在擋板和暗渠分支管之間形成一輔助水道。該擋板底部具有至少一個(gè)水道液體計(jì)量孔。可在輔助水道和暗渠分支管之間設(shè)置一流動(dòng)分配板，該流動(dòng)分配板具有至少一個(gè)液體計(jì)量孔和至少一個(gè)氣體計(jì)量孔。擋板可采用各種形狀。擋板在共用總管里形成一足夠大的液體池，以便回流的液體低速流動(dòng)，同時(shí)提供不受限制的回流氣體。
文檔編號(hào)B01D29/62GK1239008SQ99101828
公開日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1999年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月29日
發(fā)明者歐根·O·貝格曼, 理查德·W·海西, 約翰·蓋貝爾 申請(qǐng)人:F·B·利奧波特股份有限公司