液体处理系统及其清洗设备的制作方法

专利名称：液体处理系统及其清洗设备的制作方法
技术领域：
一方面，本发明涉及一种用在液体处理系统中的清洗设备。另一方面，本发明涉及一种含有清洗设备的液体处理系统。
例如，美国专利4,482,809，4,872,980和5,006,244(这些都是以Maarschalkerweerd的名义，并都转让给本发明的受让人，在下文称为Maarschalkerweerd 1号专利)均描述了使用紫外线(UV)的重力供给型液体处理系统。
这种系统包括一排含有数个UV灯的UV灯框架，每个UV灯都装在套筒内，套筒从一对支脚间伸出并被其支撑着，支脚连接到一个十字部件。如此被支撑着的套筒(含有UV灯)浸入被处理的液体中，然后按要求照射液体。根据被处理液体的性质，包围着UV灯的套筒会周期性地被异物淤塞，从而抑制它们向液体传送UV线的能力。对一个给定的装置，这种淤塞的出现可以从历史运行数据中或由UV传感器测量得到确定。一旦淤塞达到某一程度，必须清洗套筒以清除淤塞物改善系统性能。
如果这些UV灯组件用在开放的、有通道的系统中(例如，如在Maarschalkerweerd 1号专利中所描述和图示的)，一个或更多的组件可以在系统继续运行时被移去，被移去的框架可以浸入由空气搅动的适当的清洗液体(例如弱酸)池中清除淤塞物。当然，这就必须提供过剩或多余的UV射线源(通常是额外的UV灯组件)以确保当一个或更多的组件被移出清洗时对被处理液体的足够照射。这些所需的过剩UV容量就增加了安装处理系统的资金费用。进一步，也必须提供和维持一个用来放UV灯组件的容器。考虑到一次必须被清洗的组件数量及其频率，这也大大增加了处理系统的运行和维护费用。再进一步，这种清洗模式也必须要有相对高的劳工成本来进行必要的组件移出/重安装和清洗容器中的清洗液移出/重填充。此外，这样对组件的处理会导致增加损坏或打碎组件中灯的危险性。
美国专利5,418,370，5,539,210和5,539,390(这些都是以Maarschalkerweerd的名义，并都转让给本发明的受让人，在下文称为Maarschalkerweerd 2号专利)都描述了一种改进的清洗系统，特别适用于采用UV射线的重力供给型液体处理系统。通常，这种清洗系统包括一个清洗套筒，该套筒与含有一个射线源(例如一个UV灯)的射线源部件的外部的一部分相啮合。这个清洗套筒在下面两个位置间可以移动(i)缩进位置，在此位置射线源部件的主要部分暴露在被处理液体中，(ii)伸出位置，在此位置射线源部件的主要部分完全或部分地被清洗套筒覆盖。清洗套筒包括一个与射线源部件的主要部分相接触的室。该室充满着适合从射线源部件的主要部分清除不希望的物质的清洗液。
在Maarschalkerweerd 2号专利中描述的清洗系统在技术上具有重大的发展，特别当用在射线源模式和这些专利所描述的液体处理系统中时。但是，仍然还有改进的空间。
例如，Maarschalkerweerd 2号专利所描述的清洗系统在实施时，在某种情况下可能会出问题，特别是在压力型液体处理系统中——例如在液体的压力比清洗室内清洗液的压力至少大5磅/平方英寸的液体处理系统中。如在下文将更详细地描述的，Maarschalkerweerd 2号专利所述的现有O形环密封装置的使用可能会导致灾难性的密封失效。过去，在市政废水处理系统中(即，处理后，液体排放到河流、小溪、湖或其它水体)，这也许不会是重大问题，然而，现在更严厉的环保条例正激励着寻求这个问题的解决途径。还有，净水处理系统也面临了独一无二的挑战，因为在该系统中被处理的液体是可供饮用/饮用水源。如果Maarschalkerweerd 2号专利所描述的清洗系统在压力型净水处理系统中被使用，将会有清洗室的清洗液向被处理液体泄露的可能性。或者，将会有被处理液体向清洗系统泄露的可能性。避免清洗液和清洗系统的相互泄流正是所希望的。
因此，尽管Maarschalkerweerd 2号专利所述的清洗系统提供了此项技术的进展，但在此项技术中仍需要一个有利实施的清洗设备，尤其在净水处理系统中。
发明简述本发明的目的就是提供一种排除或减轻上述现有技术中的至少一个缺点的清洗系统。
因此，一方面，本发明提供一种用在包含射线源部件的液体处理系统中的清洗设备，该清洗设备包括至少一个与射线源部件的外部滑动啮合的清洗套筒；一个清洗室，它位于该至少一个的清洗套筒内，与射线源部件的外部的一部分相接触，其中充满着清洗液，清洗室包括一个通向清洗套筒外边的开口；一个位于开口中的压力均衡构件，用来提供开口和清洗套筒的外部之间的密封，该压力均衡构件可以随着经此处的压力梯度而移动；以及沿射线源部件的外部调动该至少一个的清洗套筒的驱动装置。
另一方面，本发明提供一种液体处理设备，它包括一个用来容纳液体的内腔，内腔包括一个液体进口；
一个液体出口；一个位于液体进口和液体出口之间的液体处理区；一个位于液体处理区用来处理液体的射线源部件；以及一个清洗设备，该清洗设备包括至少一个与射线源部件的外部滑动啮合清洗套筒；一个清洗室，它位于该至少一个的清洗套筒内，与射线源部件的外部的一部分相接触，其中充满着清洗液，清洗室包括一个通向清洗套筒外边的开口；一个位于开口中的压力均衡构件，用来提供开口和清洗套筒的外部之间的密封，该压力均衡构件可以随着经此处的压力梯度而移动；以及沿射线源部件的外部调动该至少一个的清洗套筒的驱动装置。
参照

图1和图2，表示了一个清洗套筒10的放大的剖视图，该清洗套筒10与一个射线源组件(没有显示)的保护套筒15(典型地由石英制成)的外部相啮合。清洗套筒10相对于保护套筒15可滑动地啮合——参见Maarschalkerweerd 2号专利。
清洗套筒10包括一个清洗室20，其中充满着用来从保护套筒15的外面清除淤塞物的清洗液。清洗室20相对于清洗套筒10的外部被密封着。在图1中，清洗室20相对于清洗套筒10的外部用一对O形环25、30密封。在图2中，清洗室20相对于清洗套筒10的外部用一对U形杯密封35、40密封。U形杯密封35、40各自包括一个保护套筒啮合边缘36、41。
当图1中所示的清洗套筒工作时，清洗室20充满着合适的清洗液，清洗套筒以现有的方式启动—例如，参见Maarschalkerweerd 2号专利。如上述，如果清洗套筒10外部的液体压力超过清洗室20内的压力5磅/平方英寸或更多，就会有O形环25、30密封失效引起清洗液从清洗室20泄露到清洗套筒10外的被处理液体或被处理液体泄露到清洗室20从而稀释清洗液的危险。这对于以上论述是不利的。
这些问题可以在某种情况下通过使用图2所示的U形杯密封35、40得到克服。特别地，当图2中的清洗套筒10在被处理液体的压力超过清洗室20内的压力5磅/平方英寸或更多的情况下工作时，边缘36、41向保护套筒15偏置从而产生比图1所示的密封设施更紧的密封。这可能会排除或减轻图1中设施的泄露问题。然而，图2中的设施会产生进一步的问题。特别地，由于被处理液体会连续不断地提供5磅/平方英寸或更大的压力梯度经过U形杯密封35、40，因而相对于保护套筒15移动清洗套筒10所需克服的摩擦力与图1所示的设施相比会大大升高。这会引起一系列问题，包括U形杯密封35、40过早的损坏，需要使用更多的动力设备来开动清洗套筒10，克服边缘36、41产生的摩擦力所引起的保护套筒15的损坏的可能性增加，等等。当所述的射线源组件包含多个保护套筒15和清洗套筒10时，而后者在保护套筒15的外部需要清洗时又一起开动时，这些问题是非常严重的。
总之，以前的技术中，密封设施要么提供很小的阻力阻止清洗液在压力状态下的泄露(图1)，要么提供如此大的泄露阻力以至于产生一大堆其它潜在的更严重的问题(图2)。
现在将参照图3～7描述本发明的优选例。
参照图3和图4，表示有一个液体处理设备100，它包括一个进口105、一个出口110和一个内腔115。一对相对的凸缘120、125位于空腔115的两个相对端。一对相对的盖板130、135分别连在凸缘120、125上用来当处理液体时提供液体密封。
位于内腔115中的是含有一对射线源，优选为紫外线的射线源部件140，灯145位于保护套筒150——例如石英套筒内。
与盖板135邻近的是清洗设备200。清洗设备200包括一对可以穿过盖板135滑动的杆205、210。连接在杆205、210一端的是清洗套筒300，它的详细情况将在下文描述。连接在杆205、210另一端的是一个盘215，盘215连接着一个可以沿轨道220滑动的滑块219。轨道220是传统的电螺旋驱动，其上连接着一个电动马达(没有显示)或其它电驱动装置。电动马达用于转动螺杆(没有显示)，螺杆沿轨道220调动滑块219从而移动盘215。
参照图5～7，将更详细地解释清洗套筒300的设计。清洗套筒300包括清洗单元305，清洗单元305包围着射线源组件140(图3和图4所示)的保护套筒150并可在其上移动。清洗单元305包括一个用来容纳清洗液的室310——在图5～7中，清洗液表示为为纯黑。清洗室310连在杆205、210上，并最终以现有方式连接到盘215上(图3和图4所示)。杆210与注入到清洗室310的清洗液的供应源(没有显示)相连。杆205可以用来从清洗室310中排放清洗液。清洗液可以是醋酸或任何一种适合从保护套筒150的表面清除淤塞物(例如，矿物、藻类等等)的液体。实质上，清洗室310由一对环行密封330，335所界定，当清洗套筒300装在石英套筒150上时，密封330，335就形成了坚固的液密型密封。密封330，335优选为现有的O形环或同类物。与密封330，335分别直接毗连的是一对聚四氟乙烯(TeflonTM)轴承340，345。
在套筒单元305内还有一个开口350。一个柔性构件355位于开口350内。柔性构件355被通过螺栓360、365安装到清洗套筒300上的一个盖360夹持着。盖360设计有一个开口370。盖360和柔性构件355的结合形成了一个与通向套筒单元305外部的开口370相连通的室375。
柔性构件355的选择没有特别的限制。通常，该构件选择为应使它在盖360被螺栓固定后能形成液密型密封。柔性构件355也应选择为使它能随经过它的压力梯度的产生而移动。特别地，优选地使用柔性聚合体比如EPDM(乙烯-丙烯-二烯系单体三元共聚物)。当然其它的人造橡胶、塑料和非聚合物材料也可以使用，倘若它们能随上述的压力梯度的产生而移动。
操作中，当需要清洗保护套筒150的表面时，就开动轨道220中的电驱动螺栓(没有显示)从而相对于轨道220移动盘215。这就导致清洗套筒300在保护套筒150上移动。这样的清洗在液体处理设备100工作时或因维修或其它原因停机时都可以进行。另外，可以设计空腔115的尺寸使得清洗套筒300可以停放在空腔115的某个位置使得它不干扰通过设备的液体的水流。正如本领域技术人员所明白的，图3显示了清洗套筒305处于完全伸展的位置(即在空腔115内)，而图4显示了清洗套筒305处于缩进(停放)位置。
当第一次使用液体处理设备100时，清洗室310内的清洗液的压力典型地要不同于被处理液体的压力。这样，就产生一个经过柔性构件355的压力梯度。柔性构件355将会随着这个压力梯度移动(典型地在远离施压的方向，典型地有一个微小的距离)。柔性构件355的这种移动引起清洗室310内的压力升高使得清洗室310内的压力开始与清洗套筒300外部的液体压力达到均衡。这种朝经过柔性构件355的压力均衡的移动会避免或减轻密封330、335的失效。因此，图示的清洗套筒300可以使用现有的O形环密封330、335，同时避免或减轻如上所述关于图1的两个密封的失效。当然，这也避免或减轻了上述图2中的密封设施所带来的问题。
虽然参照优选的、具体图示的实例来描述了本发明，但本领域技术人员当然明白，可以对这些优选并具体图示的实例作出修改，而不偏离本发明的实质和范围。
例如，可以设计清洗单元305使得它作为一个密封的清洗室，它不直接连接清洗液体的供应源。在这种情况下，清洗套筒305可以做适当的修改，包括一个注入口用来以周期性的间隔注入清洗液。此外，虽然图示实例涉及一种封闭的液体处理系统，但本清洗设备可以用在开放的液体处理系统比如Maarschalkerweed 1号专利中所表示的系统，或用在开放/封闭的混合液体处理系统如上述Maarschalkerweed 2号专利所示。更进一步说，可以使用一个移动活塞，它可以根据压力梯度的性质(例如方向)朝着或背离清洗室移动。图示实例的其它修改对于本领域技术人员将是显而易见的。
本文所参引的所有出版物、专利及专利申请作为参考整体并入同一范围内，就如每个出版物、专利或专利申请具体地单独地作为参考按其整体并入。
权利要求
1.一种用在包含射线源部件的液体处理系统中的清洗设备，该清洗设备包括至少一个与射线源部件的外部滑动啮合的清洗套筒；一个清洗室，它位于该至少一个的清洗套筒内，与射线源部件的外部的一部分相接触，其中充满着清洗液，清洗室包括一个通向清洗套筒外边的开口；一个位于开口中的压力均衡构件，用来提供开口和清洗套筒的外部之间的密封，该压力均衡构件可以随着经此处的压力梯度而移动；以及沿射线源部件的外部调动该至少一个的清洗套筒的驱动装置。
2.如权利要求1所述的清洗设备，其特征在于，压力均衡构件是柔性的。
3.如权利要求1～2所述的清洗设备，其特征在于，压力均衡构件是用聚合体制造的。
4.如权利要求1～2所述的清洗设备，其特征在于，压力均衡构件是用人造橡胶制造的。
5.如权利要求1～4所述的清洗设备，其特征在于，压力均衡构件包括一个相对薄的部分，该部分能随经过该处的压力梯度而移动。
6.如权利要求1～5所述的清洗设备，其特征在于，清洗套筒进一步包括一个辅助室，该室的一个表面由压力均衡构件的至少一部分限定，辅助室有一个通向清洗套筒外部的开口。
7.权利要求1～6所述的清洗设备，进一步包括向清洗室提供清洗液体的供应设备。
8.如权利要求7所述的清洗设备，其特征在于，供应设备用来向清洗室不断地注入清洗液。
9.如权利要求7所述的清洗设备，其特征在于，供应设备用来向清洗室定期地注入清洗液。
10.如权利要求1～9所述的清洗设备，其特征在于，射线源组件包括至少一个放在保护套筒内的射线源。
11.如权利要求10所述的清洗设备，其特征在于，保护套筒包括一个石英套筒。
12.一种液体处理设备，它包括一个用来容纳液体的内腔，内腔包括一个液体进口；一个液体出口；一个位于液体进口和液体出口之间的液体处理区；一个位于液体处理区用来处理液体的射线源部件；以及一个清洗设备，该清洗设备包括至少一个与射线源部件的外部滑动啮合的清洗套筒；一个清洗室，它位于该至少一个的清洗套筒内，与射线源部件的外部的一部分相接触，其中充满着清洗液，清洗室包括一个通向清洗套筒外边的开口；一个位于开口中的压力均衡构件，用来提供开口和清洗套筒的外部之间的密封，该压力均衡构件可以随经此处的压力梯度而移动；以及沿射线源部件的外部调动这至少一个的清洗套筒的驱动装置。
13.如权利要求12所述的液体处理设备，其特征在于，压力均衡构件是柔性的。
14.如权利要求12～13所述的液体处理设备，其特征在于，压力均衡构件是用聚合体制造的。
15.如权利要求12～13所述的液体处理设备，其特征在于，压力均衡构件是用人造橡胶制造的。
16.如权利要求12～15所述的液体处理设备，其特征在于，压力均衡构件包括一个相对薄的部分，该部分能随经过该处的压力梯度而移动。
17.如权利要求12～16所述的液体处理设备，其特征在于，清洗套筒进一步包括一个辅助室，该室的一个表面由压力均衡构件的至少一部分限定，辅助室有一个通向清洗套筒外部的开口。
18.权利要求12～17所述的液体处理设备，进一步包括向清洗室提供清洗液体的供应设备。
19.如权利要求18所述的液体处理设备，其特征在于，供应设备用来向清洗室不断地注入清洗液。
20.如权利要求18所述的液体处理设备，其特征在于，供应设备用来向清洗室定期地注入清洗液。
21.如权利要求12～20所述的液体处理设备，其特征在于，射线源组件包括至少一个放在保护套筒内的射线源。
22.如权利要求21所述的液体处理设备，其特征在于，保护套筒包括一个石英套筒。
23.如权利要求12～22所述的液体处理设备，其特征在于，液体处理区包括一个充分伸长的照射区。
24.如权利要求12～23所述的液体处理设备，其特征在于，至少一个射线源是充分伸长的。
25.如权利要求12～24所述的液体处理设备，其特征在于，至少一个射线源与通过照射区的液体流动方向充分平行。
26.如权利要求12～24所述的液体处理设备，其特征在于，至少一个射线源与通过照射区的液体流动方向充分垂直。
27.如权利要求12～26所述的液体处理设备，其特征在于，液体进口、液体出口和液体处理区充分地在同一直线上。
28.如权利要求12～26所述的液体处理设备，其特征在于，液体进口、液体出口和液体处理区充分地不在同一直线上。
29.如权利要求12～28所述的液体处理设备，其特征在于，液体进口、液体出口和液体处理区充分地在同一横截面上。
全文摘要
一种用在包含射线源部件的液体处理系统中的清洗设备,该清洗设备包括:至少一个与射线源部件(150)的外部滑动啮合的清洗套筒(300);一个清洗室(310),它位于该至少一个的清洗套筒内,与射线源部件(150)的外部的一部分相接触,其中充满着清洗液,清洗室包括一个通向清洗套筒外边的开口(370);一个位于开口中的压力均衡构件(355),用来提供开口和清洗套筒的外部之间的密封,该压力均衡构件可以随着经此处的压力梯度而移动;以及沿射线源部件的外部调动该至少一个的清洗套筒的驱动装置。还描述了一种含有该清洗设备的液体处理系统。
文档编号C02F1/32GK1368940SQ00811520
公开日2002年9月11日 申请日期2000年8月11日 优先权日1999年8月13日
发明者冈·方, 尤里·劳里辛, 简·M·马尔斯哈尔克维尔德, 道格拉斯·彭黑尔 申请人:特洛伊人技术公司