[发明专利]弹簧式微孔透气膜

说明书

所属技术领域

本发明专利是一种弹簧式微孔透气膜，用于向液体中输送空气并将空气切割成直径小且数目多的气泡，起到高效率充氧的作用，常用于废水净化领域。 

在废水净化领域里，如生活废水生物净化系统和工业废水生物净化系统中，常常需要向水中输送氧气或空气，以便向微生物提供有氧环境。为了达到较高的氧转移效率，需要将气体以更小和更多的细小气泡分散于废水之中。常见的方法有旋转机械切割式和橡胶微孔膜式，旋转机械切割式由于氧转换效率较低，使用范围有限；而橡胶微孔膜式的氧转换效率较高，应用范围较广，但微孔的加工数量受到一定的限制，同时在有氧条件下微生物繁殖很快，微孔常常会因为微生物的聚集而被堵塞，使出气量大大减少，因而需要定期停产进行清洗。为解决这些问题，中国专利ZL201020296574.5长管状外形片状组合式气体分散装置，通过采用带有沟槽的圆环片和不带沟槽的圆环片叠合形成透气膜，具备了较高的充氧效率和可打开膜片的清洗功能。中国专利ZL201020296574.5由于需要太多数量的圆环片组装成透气膜，每个膜片独成一件，因此加工制作很繁琐；成本相对较高；同时很多数量的圆环片在清洗时不能均匀地被打开，影响清洗效果。本发明以一种加工简便并能在透气膜被打开时呈均等开启状的方法，来满足废水净化领域对透气膜严格的技术要求。 

本发明的目的就是提供一种弹簧式微孔透气膜，用于废水生物净化领域中制作充氧透气膜，与现有的长管状外形片状组合式气体分散装置相比，在获得 较高的充氧效率和方便地清洗功能的同时，可以简化加工制作程序和难度，降低制造成本，同时保证透气膜在被打开时开启均匀。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用两组不同直径的螺旋式管状弹簧按同一轴线装备在一起，外圈弹簧被压缩时在两根相邻弹性材料之间形成排列整齐的微孔，形成透气膜，内圈弹簧提供外圈弹簧压紧力，所述的外圈弹簧轴向相邻的两根弹性材料的表面是不同的，一边的表面是光滑的，一边的表面是带有沟槽的，可以采用单根弹性材料制作外圈弹簧，并将弹性材料的表面沿弹簧轴线方向的两个侧面加工成两种不同的表面，即一根材料有两种不同的表面，也可以采用两根弹性材料制作外圈弹簧，一根弹性材料沿弹簧轴线方向的两个侧面加工成光滑的表面，另一根弹性材料沿弹簧轴线方向的两个侧面加工成带沟槽的表面，两根按同一轴线套装在一起，且螺距是相互交替在一起组成复合式外圈弹簧，外圈弹簧的一端固定在压盖上，而另一端固定在进气分配座上，外圈弹簧上带有的沟槽方向与外圈弹簧半径呈0--70°的夹角，微孔的孔径由沟槽的宽度和深度控制，沟槽宽度在0.01-2mm之间，沟槽的深度小于弹性材料厚度的1/2，微孔的密度由沟槽之间的间隔尺寸控制，外圈弹簧的轴向压紧力是靠内圈弹簧的弹力提供的，因此内圈压缩弹簧的弹力要大于外圈弹簧的弹力2倍以上。 

本发明的有益效果是，用外圈的螺旋式管状弹簧直接代替了相对独立而数目繁多的片状体，弹性材料两个相邻但表面不同的面被压缩后直接形成了带有排列整齐微孔的透气膜；并在被打开时保证每个螺距都能被同时打开，也就是透气膜的每个微孔都能被打开，提高了透气膜的反冲洗效果；由螺旋式管状弹簧直接代替了相对独立而数目繁多的片状体，在提高了生产效率的同时也最大 程度地保证了组装产品的统一性。 

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

附图1描述了本发明的一个实施例中透气膜片开启时的剖面图。 

附图2描述了本发明的一个实施例中透气膜片关闭时的外观示图。 

附图3描述了本发明中采用的一侧带有沟槽的圆形单面槽弹簧。 

附图4描述了本发明中采用的不同截面形状弹性材料制作单面槽弹簧。 

附图5描述了本发明的一个实施例中采用双根弹性材料制作透气膜。 

图中：1.高压进气口、2.气体分配座、3.活塞、4.推杆、5.外圈弹簧、6.内圈弹簧、7.压盖、8.中心套、9.凸台、10.压缩空气入口、11.透气微孔、12.透气膜、13.矩形截面弹性材料、14.圆形截面弹性材料、15.多边形截面弹性材料、16.光面弹簧、17.双面槽弹簧。 

在附图1、附图2、附图3和附图4中，一种弹簧式微孔透气膜是通过由不锈材料制作的螺旋式管状弹簧，采用两组不同直径的螺旋式管状弹簧按同一轴线装备在一起，外圈弹簧的材料的横截面可以是圆形14也可以是矩形13也可以是多边形15，将外圈弹簧5的弹性材料的横截面并沿外圈弹簧轴线方向的两个侧面加工成两种不同的表面，一种是带有沟槽的表面，一种是光滑平面。沟槽的方向与弹簧半径呈0-70°的夹角，当外圈弹簧轴向被压紧后，带有沟槽的一面与相邻的平面紧紧贴在一起，在外圈弹簧圆周方向就形成了许多微孔10，此时整个外圈弹簧的圆周就形成一个有许多排列整齐微孔的透气膜12。微孔的孔径由沟槽的宽度和深度控制，沟槽宽度在0.001-2mm之间，沟槽深度小于弹 性材料厚度的1/2，微孔的密度由沟槽之间的间隔尺寸控制。外圈弹簧的一端固定在进气分配座2上，外圈弹簧的另一端固定在压盖7上。由于每圈弹簧有一定的斜度，因此与其相固定的进气分配座的接触面和压盖的接触面都要进行预处理，保证固定面与外圈弹簧相邻弹簧簧条之间接触紧密。压盖固定在推杆4的一端上，压盖通过推杆拉动。向外圈弹簧内侧拉动压盖可轴向压缩外圈弹簧，使外圈弹簧的每个螺距被压紧。向外圈弹簧外侧推动压盖，可以使外圈弹簧的每个螺距被拉伸并打开微孔。推杆向外侧的推力是通过安装在推杆另一端的一个活塞3被高压控制气体推动，推杆向外侧推动压盖时，推杆上的凸台9和中心套8端部之间的内圈弹簧6被压缩，压盖牵动外圈弹簧的一端使外圈弹簧被拉伸，外圈弹簧的螺距被拉大，透气膜的微孔被打开。当活塞缸内的高压控制气体消失时内圈弹簧复原的弹力向内侧推动推杆并通过压盖压缩外圈弹簧，使外圈弹簧又恢复呈周边带有许多微孔的透气膜状态。为保证内圈弹簧的恢复弹力能使外圈弹簧被密实压紧，内圈弹簧的弹力要大于外圈弹簧弹力2倍以上。在附图5提供的实施例中，从加工方便的角度考虑，采用了两根不同表面的螺旋式管状弹簧来制作透气膜，两根弹簧参数相同的螺旋式管状弹簧，一根弹性材料横截面轴向两侧的表面光滑称作光面弹簧16，另一根弹性材料横截面轴向两侧的表面带有沟槽称作双面槽弹簧17，沟槽方向与弹簧半径呈0-70°的夹角，将两根弹簧按同一轴线叠合在一起，两种弹簧的螺距相互交替排列，类似双螺纹线螺纹排列，共同组成了复合式外圈弹簧，当压盖轴向压缩这组双螺纹弹簧时，弹性材料光滑的表面与带有沟槽的表面之间就形成了排列整齐的微孔，即形成透气膜。当压盖向外移动时牵动双螺纹弹簧的一端，双螺纹弹簧被拉伸，螺距被拉大，每根弹性材料之间的距离被拉开，透气膜的微孔被打开。