УСТРОЙСТВО, ПОДАЮЩЕЕ РЕАГЕНТЫ
AGENT FEEDER

Уровень техники изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом касается обработки воды. В частности, в настоящем изобретении предлагаются подающие устройства для введения обрабатывающих реагентов в поток рециркуляции воды из плавательного бассейна или подобного.
Описание предшествующего уровня техники
В отсутствие обработки вода плавательного бассейна представляет собой благоприятную среду для роста бактерий, водорослей и других нежелательных и потенциально опасных организмов. Это, соответственно, вызывает обычную практику обработки воды бассейна периодическим или непрерывным образом обрабатывающими реагентами, чтобы убивать/сдерживать такие организмы.
Такая обработка обычно проводится путем введения хлора в воду бассейна с уровнями, эффективными, чтобы убивать или сдерживать нежелательные организмы. Источник хлора может быть в жидкой форме или может быть в твердой форме, которая затем растворяется в воде бассейна. Среди твердых источников есть гипохлорит кальция (гипокал), дихлоризоциануровая кислота (дихлор) и трихлоризоциануровая кислота (трихлор).
Существует множество подающих устройств для доставки хлора из твердых химических таблеток и подобного. Известно применение плавающего эрозионного подающего устройства, также известного как "поплавок" или "кормушка", для обеспечения непрерывного высвобождения реагента. Поплавок содержит твердый реагент и обеспечивает регулируемый контакт реагента с водой бассейна, который в свою очередь регулирует скорость, с которой вода разъедает твердый реагент, вводя хлор в воду бассейна. Типичные поплавки описаны в патенте США №4917868 и патентах США на образец №№297857 и 309493. Также известно прокачивание воды бассейна через внешнее подающее устройство, которое может быть внедрено в систему циркуляции, которая также обеспечивает фильтрацию воды бассейна. Среди таких систем есть системы периодического распыления, эрозионные системы и системы частичного периодического погружения. Примеры таких систем показаны в патентах США №№5932093, 5928608, 5441711, 5427748, 5419355, 5384102, 5133381 и 4208376 и в переизданном патенте США №33861. В качестве дополнительного уровня техники патенты США №№5112521 и 5004549 описывают различные твердые композиции на основе гипохлорита кальция.
Получение хорошего растворения обрабатывающего реагента и избегание нежелательных отложений или остатков представляют собой проблемы разработки подающего устройства. Особые проблемы существуют при использовании коммерческих таблеток гипохлорита кальция, которые вызывают осаждение карбоната кальция. Смотри, например, патент США №6045706.
Краткая сущность изобретения
Один объект настоящего изобретения представляет собой подающее устройство для ввода одного или более реагентов в жидкость, которое содержит корпус, имеющий вход, через который текучая среда течет в подающее устройство с входной скоростью потока, и выход, через который текучая среда вытекает из подающего устройства с выходной скоростью потока, емкость (бункер), имеющую боковые стенки и, по меньшей мере, открытое дно, причем упомянутая емкость задает верхнюю часть упомянутого корпуса, сетку, по меньшей мере, частично закрывающую упомянутое открытое дно, причем упомянутая сетка имеет верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, причем упомянутая сетка и упомянутая емкость приспособлены для хранения одного или нескольких реагентов таким образом, что эти один или несколько реагентов поддерживаются упомянутой верхней поверхностью и удерживаются упомянутыми боковыми стенками бункера, чашку растворения, по меньшей мере, частично содержащую упомянутый бункер и упомянутую нижнюю поверхность упомянутой сетки, причем упомянутая чашка растворения имеет нижнюю поверхность и присоединенные к ней боковые стенки, причем упомянутые боковые стенки распространяются вверх над упомянутой верхней поверхностью упомянутой сетки, причем упомянутая нижняя поверхность включает в себя центральное сопло в проточном сообщении с упомянутым входом, ориентированное вертикально навстречу упомянутой сетке, причем упомянутая нижняя поверхность располагается на предварительно заданном расстоянии от упомянутой верхней поверхности упомянутой сетки, причем упомянутые боковые стенки имеют образованное в них отверстие, причем упомянутое отверстие имеет предварительно заданную площадь сечения, желоб, проточно-связанный с упомянутым отверстием, причем упомянутый желоб задает горизонтальный канал, имеющий стенки канала и дно канала, причем упомянутое дно канала располагается на предварительно заданном расстоянии над упомянутой нижней поверхностью упомянутой чашки растворения, и выходную камеру, сообщающуюся по текучей среде с упомянутым желобом и упомянутым выходом, причем упомянутая выходная камера образует нижнюю часть упомянутого корпуса.
Другой объект настоящего изобретения представляет собой подающее устройство для ввода одного или нескольких реагентов в текучую среду, которое содержит корпус, имеющий вход, через который текучая среда течет в подающее устройство с входной скоростью потока, и выход, через который текучая среда вытекает из подающего устройства с выходной скоростью потока, емкость (бункер), имеющую боковые стенки и, по меньшей мере, открытое дно, причем упомянутая емкость образует верхнюю часть упомянутого корпуса, сетку, по меньшей мере, частично закрывающую упомянутое открытое дно, причем упомянутая сетка имеет верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, причем упомянутая сетка и упомянутая емкость приспособлены для хранения одного или нескольких реагентов таким образом, что эти один или несколько реагентов поддерживаются упомянутой верхней поверхностью и удерживаются упомянутыми боковыми стенками бункера, чашку растворения, по меньшей мере, частично содержащую упомянутый бункер и упомянутую нижнюю поверхность упомянутой сетки, причем упомянутая чашка растворения имеет нижнюю поверхность и присоединенные к ней боковые стенки, причем упомянутые боковые стенки распространяются вверх над упомянутой верхней поверхностью упомянутой сетки, причем упомянутая нижняя поверхность включает в себя центральное сопло, сообщающееся по текучей среде с упомянутым входом и ориентированное вертикально навстречу упомянутой сетке, причем упомянутая нижняя поверхность располагается на предварительно заданном расстоянии от упомянутой верхней поверхности упомянутой сетки, причем упомянутые боковые стенки имеют образованное в них отверстие, причем упомянутое отверстие имеет предварительно заданную площадь сечения, где упомянутая чаша растворения приспособлена, чтобы, по меньшей мере, временно содержать текучую среду, и упомянутую входную скорость потока выбирают так, чтобы создавать выступающую в центре волновую часть в текучей среде, удерживаемой упомянутой чашкой растворения, причем часть упомянутой выступающей в центре волновой части входит в упомянутую емкость, по меньшей мере, при упомянутой верхней поверхности упомянутой сетки, причем упомянутая часть упомянутой выступающей в центре волновой части образуется посредством области круглого сечения и высоты, причем упомянутая область круглого сечения имеет диаметр, причем упомянутый диаметр и упомянутая высота изменяются согласно упомянутой входной скорости потока, желоб, сообщающийся по текучей среде с упомянутым отверстием, причем упомянутый желоб образует горизонтальный канал, имеющий стенки канала и дно канала, причем упомянутое дно канала располагается на предварительно заданном расстоянии над упомянутой нижней поверхностью упомянутой чашки растворения, и выходную камеру, сообщающуюся по текучей среде с упомянутым желобом и упомянутым выходом, причем упомянутая выходная камера задает нижнюю часть упомянутого корпуса.
Еще один объект настоящего изобретения представляет собой способ введения одного или нескольких реагентов в текучую среду, содержащий этапы обеспечения подающего устройства согласно описанному выше подающему устройству, введения текучей среды в подающее устройство с входной скорость потока, введения части текучей среды в контакт с частью одного или нескольких реагентов, причем упомянутая часть текучей среды образуется областью круглого сечения и высотой, причем упомянутая область круглого сечения имеет диаметр, и изменения упомянутого диаметра и упомянутой высоты согласно упомянутой входной скорости потока.
Краткое описание чертежей
С целью иллюстрации изобретения чертежи показывают форму данного изобретения, которая сейчас является предпочтительной. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается точными планами и средствами, показанными на данных чертежах, где:
фиг.1 представляет собой упрощенную схему типичной системы подачи химических реагентов, включающую в себя устройство согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 представляет собой вид спереди в изометрии подающего устройства согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.3 представляет собой вид сзади в изометрии подающего устройства на фиг.2;
фиг.4 представляет собой покомпонентный вид подающего устройства на фиг.2 и 3;
фиг.5 представляет собой сечение подающего устройства по линии 5-5 на фиг.2;
фиг.6 представляет собой вид сверху в изометрии чашки растворения согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг.7 представляет собой вид сверху чашки растворения на фиг.6;
фиг.8 представляет собой поперечное сечение чашки растворения по линии 8-8 на фиг.7;
фиг.9 представляет собой схематичное сечение чашки растворения на фиг.6-8, показывающее воду, текущую в чашку растворения, и получающуюся выступающую в центре волновую часть;
и
фиг.10 представляет собой вид сверху чашки растворения на фиг.9, показывающий различные диаметры части выступающей в центре волновой части, которая возвышается над нижней поверхностью сетки, контактируя с одним или несколькими реагентами, поддерживаемыми сеткой.
Подробное описание
Теперь обратимся к чертежам, на которых одинаковые позиции обозначают одинаковые части, и, в частности, к фиг.1. Настоящее изобретение представляет собой подающее устройство 20 для применения в системе 22 рециркуляции, которая приводит в циркуляцию воду 24 от бассейна 26 через подающее устройство. Подающее устройство 20 обычно вводит раствор реагента, включающий хлор или другие реагенты, в воду 24, текущую через систему 22 рециркуляции. В системе 22 рециркуляции вода 24 поступает на вход 28 подающего устройства 20 и выходит из выхода 30. Система 22 рециркуляции обычно включает в себя выпускной трубопровод 32 бассейна, выводящую воду из бассейна 26, и обратную трубу 34 бассейна, возвращающую воду в бассейн. Поток через эти трубы вызывается насосом 36 со стороной низкого давления (всасывающей), обращенной к выпускной трубе 32 бассейна, и стороной высокого давления, обращенной к обратной трубе 34 бассейна. Ниже насоса 36 может быть фильтр 38 системы, фильтрующий мусор и подобное из воды, вытекающей из насоса. Так как поток из выхода 30 подающего устройства 20 требует вакуума для вытягивания раствора реагента из подающего устройства, если подающее устройство 20 располагается ниже уровня воды бассейна 26, необязательная система Вентури 39 (смотри пунктирные линии) может устанавливаться ниже выхода подающего устройства, чтобы тянуть раствор реагента из подающего устройства. Если применяется система Вентури 39, клапан V, например шаровой клапан или задвижка, располагается перед системой Вентури в частично закрытом состоянии, чтобы создавать перепад давления, такой что жидкость подается через петлю системы Вентури.
Фиг.2-4 иллюстрируют один вариант осуществления подающего устройства 20 настоящего изобретения. Подающее устройство 20 задается по существу цилиндрическим корпусом 40, имеющим верхнюю часть 42 и нижнюю часть 44. Верхняя и нижняя части 42 и 44 соединяются, образуя переднюю поверхность 46, заднюю поверхность 48, правую боковую поверхность 50 и зеркально отображенную левую боковую поверхность (не показана). Кроме того, верхняя часть включает в себя съемную крышку 52, и нижняя часть 44 включает в себя днище 54. Хотя корпус 40 изображен имеющим по существу овальную или эллиптическую форму поперечного сечения, специалист в данной области техники поймет, что множество альтернативных форм сечения являются приемлемыми. В одном варианте осуществления все элементы подающего устройства 20 образованы из пластического материала. Конечно, могут быть использованы любые материалы, подходящие для применения с водой плавательного бассейна и реагентами обработки воды плавательного бассейна.
Крышка 52 включает в себя участок с ручкой 56 и участок с петлей 58. Присоединенный к верхней части 42 участок с ручкой 56 располагается на передней поверхности 46, а участок с петлей 58 располагается на задней поверхности 48. Круговой стык 60 образуется в месте, где соединяются верхняя часть 42 и нижняя часть 44. Передняя выемка 62 образуется в нижней части 44 вдоль передней поверхности 46 у стыка 60, и задняя выемка 64 образуется в нижней части 44 вдоль задней поверхности 48 у стыка. Как лучше показано на фиг.4, передняя и задняя выемки 62 и 64 соответственно облегчают разделение верхней и нижней частей 42 и 44 соответственно. Вход 28 и выход 30 задаются в нижней части 44 вдоль задней поверхности 48. Текучая среда течет в подающее устройство 20 через вход 28 с входной скоростью потока и из подающего устройства через выход 30 с выходной скоростью потока.
Обращаясь теперь к фиг.5, которая изображает внутреннее устройство одного варианта осуществления подающего устройства 20 настоящего изобретения, воронкообразная емкость 70, имеющая боковые стенки 72 и открытое дно 74, образует внутренность верхней части 42. Один или несколько реагентов, таких как гипохлорит кальция, содержатся внутри боковых стенок 72 емкости 70 и поддерживаются с помощью верхней поверхности 78 сетки 76. Чашка растворения 82, которая также показана на фиг.6-8, расположена в нижней части 44 возле стыка 60. Чашка растворения 82 включает в себя нижнюю поверхность 84, соединенную с боковыми стенками 86. Боковые стенки 86 распространяются вверх над верхней поверхностью 78 сетки 76, тем самым, по меньшей мере, частично содержа часть емкости 70 возле стыка 60 и сетку 76. Боковые стенки 86 включают в себя образованное в них отверстие или вырез 88. Отверстие 88 обычно имеет заданную площадь сечения. Нижняя поверхность 84 включает в себя центральное сопло 90, сообщающееся по текучей среде с входом 28 и ориентированное вертикально навстречу нижней поверхности 80 сетки 76, и смещенное от центра сопло 91, сообщающееся по текучей среде с входом 28 и приспособленное направлять жидкость горизонтально в чашке растворения 82. В одном варианте осуществления скорость потока жидкости, текущей через центральное сопло 90, приблизительно такая же, как скорость потока, текущего через периферийное сопло 91. В других вариантах осуществления скорости потоков жидкости, текущей в соплах 90 и 91, могут не быть одинаковыми. Желоб 92 обычно соединен по текучей среде с отверстием 88 и может быть целиком сформирован как часть чашки растворения 82. Как лучше показано на фиг.6-8, желоб образуется горизонтальным каналом 94, имеющим стенки 96 канала и днище 98 канала. Как лучше показано на фиг.9, дно 98 канала обычно расположено на заданном расстоянии А над нижней поверхностью 84 чашки растворения 82. Обращаясь опять к фиг.5, выходная камера 100 образуется в нижней части 44 корпуса 40 и находится в сообщении по текучей среде с желобом 92 и выходом 30. Чтобы предотвратить образование накипи или осаждение твердых соединений внутри выходной камеры 100, выходная камера обычно включает в себя, по существу, вертикальные боковые стенки 102.
Еще обращаясь к фиг.5, в одном варианте осуществления нижняя часть 44 подающего устройства 20 включает в себя устройство клапана аварийного отключения 104, соединенное по текучей среде с трубопроводом 106, например пластиковой трубкой или трубой, и входом 28. Трубопровод 106 соединен по текучей среде с центральным соплом 90 и периферийным соплом 91. Нижняя часть 44 также включает в себя выпускное плавающее устройство 108, функционально соединенное с устройством 110 выпуска и обратного клапана, которое соединено по текучей среде с выходом.
Как обозначено стрелками на фиг.5, при работе вода 24 из бассейна 26 входит в подающее устройство 20 через вход 28 сквозь устройство клапана аварийного отключения 104. Если скорость потока воды 24, текущей через вход 28, больше, чем скорость потока воды, текущей через выход 30, устройство клапана аварийного отключения перекрывает любую дополнительную воду от подачи в подающее устройство 20 через вход. Вода 24 затем течет из устройства клапана аварийного отключения 104 через трубу 106 в центральное сопло 90 и смещенное от центра сопло 91, и в чашку растворения 82. Как показано на фиг.9, вода 24, текущая в чашку растворения 82 из центрального сопла 90, образует выступающую в центре волновую часть 112 в текучей среде 114, удерживаемой чашкой растворения 82. Выступающая в центре волновая часть 112 контактирует с одним или несколькими реагентами 116 в бункере 70, тем самым заставляя один или несколько реагентов растворяться в текучей среде. Один или несколько реагентов 116 обычно включают в себя соединение хлора. Вода из смещенного от центра сопла 91 направляется горизонтально в текучую среду 114, помогая обеспечивать тщательное перемешивание в текучей среде, тем самым уменьшая количество твердых образований в чашке растворения 82. Когда уровень текучей среды 114 достигает отверстия 88 в боковой стенке 86, текучая среда течет в горизонтальный канал 94, заданный в желобе 92. Желоб 92 направляет текучую среду 114 в выходную камеру 100. Так как уровень текучей среды в выходной камере 100 растет, выпускное плавающее устройство 108 поднимается, тем самым открывая выпускной клапан (не показан) выпуска и устройство обратного клапана 110. Устройство 110 выпуска и обратного клапана обычно также включает в себя обратный клапан (не показан), такой как шаровой обратный клапан, для предохранения текучей среды от обратного течения в выходную камеру 100. Из выходной камеры 100 текучая среда 114 выпускается через выход 30 в бассейн 26, используя насос 36 или систему Вентури (не показана), по обратному трубопроводу 34 бассейна системы 22 рециркуляции.
Обращаясь теперь к фиг.9 и 10, количество одного или более реагентов 116, которые растворяются водой 24, и таким образом концентрация хлора или других реагентов в текучей среде 114 зависят от части (доли) 118 выступающей в центре волновой части 112, которая поднимается над верхней поверхностью 78 сетки 76, контактируя с одним или несколькими реагентами. Часть 118 имеет диаметр В и высоту С. Количество одного или нескольких реагентов 116, которые растворяются в воде 24, и таким образом концентрация хлора или других реагентов в жидкости 114 увеличивается с увеличением диаметра В и высоты С.
Несколько факторов, включая объем чашки растворения 82, площадь сечения отверстия 88, расстояние D, измеряемое от верхней поверхности 78 до нижней поверхности 84, и скорость потока в чашку растворения, т.е. входная скорость потока, влияют на величину диаметра В и высоты С. Из этих факторов объем чашки растворения 82 и расстояние D от верхней поверхности 78 до нижней поверхности 84 обычно устанавливаются во время изготовления и, следовательно, являются постоянными или не изменяемыми для конкретного подающего устройства 20. В первом варианте осуществления объем чашки растворения 82 составляет приблизительно от 35 до 40 кубических дюймов, а расстояние D от верхней поверхности 78 до нижней поверхности 84 равняется приблизительно от 2,5 см до 3,8 см (1 до 1,5 дюймов). Площадь сечения отверстия 88 также обычно устанавливается во время изготовления на основе предполагаемой входной скорости потока. Для первого варианта осуществления площадь сечения отверстия 88 составляет обычно 1 квадратный дюйм для каждого 1 галлона в минуту (гал/мин) входной скорости потока. Таким образом, для входной скорости потока 1 гал/мин площадь сечения отверстия 88 составляет 1 квадратный дюйм. В результате, во время применения количество одного или более реагентов 116, которые растворяются водой 24, и, таким образом, концентрация хлора или других реагентов в жидкости 114 может регулироваться путем варьирования только входной скорости потока.
3
Как показано на фиг.10, для первого варианта осуществления входная скорость потока обычно изменяется от 12,61 до 66,24 см/ с. (0,2 до 1,05 гал/мин) в зависимости от желаемого диаметра В части 118. Следующая таблица отражает входные скорости потока и получаемые диаметры a-h части 118:
Таблица
Входная скорость потока
Диаметр В доли 118
см<sup>3</sup>/с
(гал/мин)
см
(дюймы)
а
18,927
0,3
1,587
0,625
b
25,236
0,4
2,54
1,0
с
31,545
0,5
3,175
1,25
d
37,854
0,6
3,683
1,45
е
44,163
0,7
4,445
1,75
f
50,472
0,8
5,715
2,25
g
56,781
0,9
6,35
2,5
h
63,09
1,0
6,985
2,75
При использовании, когда входная скорость потока изменяется, диаметр В и высота С автоматически изменяются, тем самым увеличивая или уменьшая количество одного или более реагентов 116, которые растворяются в жидкости 114.
Подающее устройство (20) настоящего изобретения предлагает преимущества относительно устройств предшествующего уровня техники в том, что оно не является герметичным. В результате допуски изготовления являются менее строгими, тем самым уменьшая стоимость и увеличивая общее качество устройств.
3
Подающее устройство 20 настоящего изобретения имеет упрощенный механизм для увеличения химического контакта с водой, когда поток увеличивается. Отверстие 88 желоба 92 устанавливают, создавая желаемый подъем уровня воды в чашке растворения 82, чтобы удовлетворять желаемым значениям выходного диапазона. Это обеспечивает возможность контакта широкого диапазона объема реагента, что дает возможность существенно изменять концентрацию реагентов в текучей среде 114. Возможность контакта части реагентов на сетке 76 дает нижний предел диапазона концентраций подающего устройства 20. В некоторой точке с увеличением потока, обычно приблизительно 31,545 см/с (0,5 гал/мин), верхняя поверхность 78 сетки 76 полностью покрывается, и уровень продолжает подниматься в чашке растворения 82 и начинает подниматься в емкости 70. Больший объем реагентов, контактирующих в емкости 70, дает верхний предел диапазона концентраций.
Применение смещенного от центра горизонтально ориентированного сопла 91 в чашке растворения 82, чтобы размешивать нерастворимые вещества и удерживать их в суспензии, из-за чего они текут по трубопроводу 114 в нижнюю часть 44 подающего устройства 20 и не остаются в чашке растворения, представляет собой другое преимущество подающего устройства настоящего изобретения.
Подающее устройство 20 также сконструировано, чтобы предотвращать накопление реагентов на боковых стенках 102 нижней части 44. Нижняя часть 44 и выходная камера 100 включают в себя крутые боковые стенки 102, чтобы предотвращать накопление химического остатка в нижней части.
Хотя данное изобретение описано и иллюстрировано в отношении его типичных вариантов осуществления, специалистам в данной области техники следует понимать, что последующие и различные другие изменения, исключения и добавления могут быть сделаны без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения.