專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)式單孔布水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)式單孔布水器，該布水器是處理城市污水用的生物濾池的重要部件之一。屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生物濾池是處理城市污水用的重要設(shè)備。布水器作為生物濾池的重要部件，對(duì)于生物濾池的過濾效果和運(yùn)行效率具有很大的影響。傳統(tǒng)的布水器是將廢水通過布水器均勻地分布在生物濾池的表面，濾池中裝滿了例如石子等濾料，廢水沿著濾料的空隙從上向下流動(dòng)，到池底后依次進(jìn)入集水溝，排水渠，并流出池外。濾料表面有生物膜，廢水通過生物濾池內(nèi)濾料表面的生物膜，依靠生物膜對(duì)廢水中的有機(jī)物的吸附氧化作用得到凈化。為了追求廢水凈化效果，廢水與生物膜的充分接觸是必要的，布水設(shè)備的作用是在規(guī)定的表面負(fù)荷下，使整個(gè)濾池表面都能均勻地被分配到污水。只有布水均勻，才能充分發(fā)揮全部濾料的凈化作用。因此布水器對(duì)于生物濾池的過濾效果和運(yùn)行效率具有很大的影響。
在生物濾池發(fā)展的早期，人們認(rèn)為生物濾池的布水必須間歇進(jìn)行，以保證空氣在布水的間歇階段進(jìn)入濾料，因此都采用間歇噴灑的布水系統(tǒng)，這類布水系統(tǒng)包括投配池、配水管網(wǎng)及噴嘴三部分。噴水由投配池的水位自動(dòng)控制，因此兩次噴水之間的時(shí)間間隔就是投配池本身的充水時(shí)間，一般為5-15分鐘，且出水孔直徑一般只有I 15mm，孔徑之間的變化范圍達(dá)到0.1mm精度級(jí)，加工復(fù)雜，且此類布水器的驅(qū)動(dòng)通常采用水力驅(qū)動(dòng)，即通過噴水孔噴水的反作用力來驅(qū)動(dòng)布水管的旋轉(zhuǎn)，一旦噴水孔有堵塞，則旋轉(zhuǎn)速度發(fā)生瞬間變化甚至停轉(zhuǎn)，需要定期人工檢測(cè)，可見它的調(diào)控能力很不靈活，這種布水系統(tǒng)布水效果不夠均勻，效率較低，而且不能連續(xù)不斷地沖刷生物膜以防止濾池堵塞，因此這種布水器逐漸被淘汰，在實(shí)際應(yīng)用中幾乎很少采用。
目前，用于各領(lǐng)域的布水器大多為連續(xù)噴灑的布水系統(tǒng)。連續(xù)噴灑的布水系統(tǒng)中使用的布水器分為變直徑和變間距多孔布水器。變直徑多孔布水器即噴水孔直徑隨著與池中心距離的增加而增大。變間距多孔布水器通常將濾池截面分成2n個(gè)面積相等的圓和圓環(huán)，圓環(huán)的半徑分別為Rp R2-..R2n，其中，奇數(shù)下標(biāo)為各個(gè)噴水小孔的圓心位置，圓和圓環(huán)半徑從內(nèi)到外依次為Rp R2> R3、R4、R5、R6，每根布水臂上開有3個(gè)出水孔，污水經(jīng)孔向下噴灑，其在濾池表面所形成的面積應(yīng)與小孔直徑、小孔與濾料層表面的高度及水壓有關(guān)。當(dāng)水壓和小孔與濾料層表面的高度一定時(shí)，若水壓較小，則濾池表面部分面積并沒有被噴灑到；若水壓過大，則濾池表面部分面積在同一時(shí)刻被重復(fù)噴灑；若水壓中等，則濾池表面部分面積在同一時(shí)刻被重復(fù)噴灑，而部分面積沒有被噴灑到。可見，變間距多孔布水器的實(shí)際布水效果并不均勻。
工作時(shí)，污水由污水進(jìn)水管進(jìn)入中央布水橫管上方的中央套筒，再經(jīng)過由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)并且中空的中心軸進(jìn)入中央旋轉(zhuǎn)水管，最后從中央旋轉(zhuǎn)水管上的噴水孔撒至生物濾池。由于采用的多孔布水器孔徑較小，往往運(yùn)行一段時(shí)間后，即會(huì)被生長(zhǎng)的生物膜或廢水中的懸浮物堵塞，引起各孔口水量改變， 導(dǎo)致布水不均勻、水頭損失，因此直接關(guān)系到生物濾池的使用狀況的布水的均勻性問題難以解決。
總之，現(xiàn)有的布水器始終存在出水孔易堵塞、水頭損失、加工工藝復(fù)雜等缺陷，尤其是布水的均勻性問題將直接關(guān)系到生物濾池的使用狀況。只有布水均勻，才能充分發(fā)揮全部濾料的凈化作用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種既能均勻布水，同時(shí)又可以使噴水孔不堵塞，加工簡(jiǎn)單的布水器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的布水器由兩個(gè)結(jié)構(gòu)部件組成，一個(gè)是中央旋轉(zhuǎn)橫臂，一個(gè)是帶一個(gè)旋轉(zhuǎn)出水孔的可控布水橫臂，污水管與旋轉(zhuǎn)出水孔連接，中央旋轉(zhuǎn)橫臂和可控布水橫臂聯(lián)動(dòng)進(jìn)行布水。具體結(jié)構(gòu)是:
包括貫穿生物濾池底部中心并與底部固定連接的安裝筒，安裝筒內(nèi)固定安裝有中央套筒，中央套筒內(nèi)設(shè)有主傳動(dòng)軸，主傳動(dòng)軸與中央套筒之間的頂端設(shè)有中央套筒上軸承、中央套筒上軸承擋圈及中央套筒上軸承密封蓋，其底端設(shè)有中央套筒下軸承、中央套筒下軸承擋圈及中央套筒下軸承密封蓋，使主傳動(dòng)軸在中央套筒輕松旋轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)要求是:主傳動(dòng)軸為中空形狀(主傳動(dòng)軸的中心設(shè)有通孔)，其下部的壁上開設(shè)對(duì)稱的與通孔連通的電線孔；其頂部通過中央旋轉(zhuǎn)橫臂固定件與中央旋轉(zhuǎn)橫臂一端固定連接，中央旋轉(zhuǎn)橫臂另外一端與小電機(jī)固定連接，小電機(jī)轉(zhuǎn)軸與可控布水橫臂固定連接，可控布水橫臂與可控布水套筒固定連接，可控布水套筒內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)污水管，旋轉(zhuǎn)污水管內(nèi)插入污水管，旋轉(zhuǎn)污水管與可控布水套筒之間安裝有出水口上軸承密封、出水口上軸承擋圈、出水口上軸承、出水口下軸承、出水口下軸承擋圈、出水口下軸承密封蓋。小電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)使與小電機(jī)固定連接的可控布水橫臂，以及與可控布水橫臂固定連接的可控布水套筒一起旋轉(zhuǎn)，由于可控布水套筒與旋轉(zhuǎn)出水管之間設(shè)有上下各一組軸承，因此旋轉(zhuǎn)出水管帶著污水管旋轉(zhuǎn)布水而污水管不會(huì)饒線。
小電機(jī)的接線盒內(nèi)的4根供電線穿過主傳動(dòng)軸中心的通孔，從下部的對(duì)稱的電線孔中出來與電刷環(huán)底部的4個(gè)電線接頭連接，電刷環(huán)圓周上設(shè)有與電刷固定桿上的電刷一，電刷二，電刷三和電刷四匹配的凹槽，電刷固定桿與中央套筒下軸承密封蓋固定連接，主傳動(dòng)軸的底端通過聯(lián)軸器與大電機(jī)連接,通過大電機(jī)對(duì)小電機(jī)供電且不會(huì)饒線。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果如下:
1.由于本發(fā)明的布水器的中央旋轉(zhuǎn)臂與可控布水橫臂連接，并用小電機(jī)帶動(dòng)可控布水橫臂，使可控布水橫臂與中央旋轉(zhuǎn)臂之間的夾角在0-180度之間變化，以實(shí)現(xiàn)類似同心圓的布水軌跡，使生物濾池上單位面積單位時(shí)間布水量相同，布水更加均勻。
2.由于本發(fā)明的小電機(jī)的供電線穿過主傳動(dòng)軸中心通孔與電刷連接，解決了可控布水橫臂上的小電機(jī)工作時(shí)的繞線問題，可使小電機(jī)跟隨中央旋轉(zhuǎn)橫臂轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)不繞線，因此，性能可靠，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。
3.由于本發(fā)明的布水器直接帶動(dòng)污水管旋轉(zhuǎn)布水，出水口徑大，不易造成堵塞；可控布水套筒與旋轉(zhuǎn)出水管之間設(shè)有上下各一組軸承， 因此污水管不會(huì)饒線，布水均勻的同時(shí)節(jié)省了運(yùn)行成本。
4.本發(fā)明以特定的可控布水橫臂轉(zhuǎn)角和停留時(shí)間來滿足從生物濾池內(nèi)圈到外圈的均勻布水要求，出水口線速度恒定，使生物濾池上單位面積單位時(shí)間布水量相同，布水更加均勻。
5.與現(xiàn)有的變直徑多孔布水器相比，本發(fā)明的布水器的污水管直接插入一個(gè)旋轉(zhuǎn)出水管進(jìn)行旋轉(zhuǎn)布水，使污水不再通過復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備內(nèi)部再排出，避免了因污水在設(shè)備內(nèi)部囤積帶來的懸浮物沉淀堵塞管件和機(jī)構(gòu)生銹等問題。
圖1為本發(fā)明的布水器結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明的布水器外形圖
圖3為本發(fā)明的A點(diǎn)放大圖
圖4為本發(fā)明的B點(diǎn)放大圖
圖中:1 一中央套筒上軸承；2 —中央套筒上軸承擋圈；3 —中央套筒上軸承密封蓋；4一主傳動(dòng)軸；5—中央旋轉(zhuǎn)橫臂固定件；6—中央旋轉(zhuǎn)橫臂；7—小電機(jī)供電線；8—小電機(jī)；9一可控布水橫臂；10—可控布水套筒；11一出水口上軸承密封；12—出水口上軸承擋圈；13 —出水口上軸承；14一出水口下軸承；15—出水口下軸承擋圈；16—出水口下軸承密封蓋；17—旋轉(zhuǎn)出水口 ；18—污水管；19一中央套筒下軸承密封蓋；20—電刷固定桿；21—電刷一 ；22 —電刷二 ；23 —電刷二 ；24 —電刷四；25 —電刷環(huán)；26 —聯(lián)軸器；27—大電機(jī)；28 —中央套筒下軸承擋圈；29—中央套筒下軸承；30—.生物濾池；31—.中央套筒。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)看圖1-4。
先制作一根主傳動(dòng)軸4，該主傳動(dòng)軸4中心有通孔、下部壁開設(shè)對(duì)稱的與通孔連通的電線孔。
在生物濾池30底部中心開一個(gè)貫穿生物濾池底部的中心孔，在中心孔內(nèi)焊接一個(gè)安裝筒，在安裝筒內(nèi)安裝一個(gè)中央套筒31，將已經(jīng)制作好的主傳動(dòng)軸4安裝在中央套筒31內(nèi)，主傳動(dòng)軸4與中央套筒31之間的頂端依次將市售的中央套筒上軸承1、中央套筒上軸承擋圈2及中央套筒上軸承密封蓋3裝配到位，其中中央套筒上軸承密封蓋3同時(shí)將安裝筒和中央套筒31兩個(gè)頂端面密封，是廢水不會(huì)漏出生物濾池30。主傳動(dòng)軸4與中央套筒31之間的底端依次將中央套筒下軸承29、中央套筒下軸承擋圈28及中央套筒下軸承密封蓋19裝配到位。主傳動(dòng)軸4的底端通過聯(lián)軸器26與型號(hào)為85BYGH的大電機(jī)27連接。按照軸徑選取一套市售的電刷，將電刷固定桿20頂端與中央套筒下軸承密封蓋19焊接，將電刷環(huán)25與主傳動(dòng)軸4焊接，電刷固定桿20下部的電刷一 21，電刷二 22，電刷三23和電刷四24與電刷環(huán)25的凹槽匹配。
主傳動(dòng)軸4頂部通過中央旋轉(zhuǎn)橫臂固定件5與中央旋轉(zhuǎn)橫臂6的一端固定連接，中央旋轉(zhuǎn)橫臂6的另外一端與小電機(jī)8固定連接，小電機(jī)8的轉(zhuǎn)軸與可控布水橫臂9固定連接，可控布水橫臂9與可控布水套筒10固定連接，可控布水套筒10內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)污水管17，旋轉(zhuǎn)污水管17內(nèi)插入污水管18，旋轉(zhuǎn)污水管17與可控布水套筒10之間安裝有出水口上軸承密封11，出水口上軸承擋圈12，出水口上軸承13，以及出水口下軸承14，出水口下軸承擋圈15，出水口下軸承密封蓋16 ;小電機(jī)8型號(hào)為57BYGH。小電機(jī)8的接線盒內(nèi)的4根供電線 穿過主傳動(dòng)軸4中心的通孔，從下部的對(duì)稱的電線孔中出來與電刷環(huán)25底部的4個(gè)電線接頭連接。
工作原理
接通大電機(jī)27的電源，使主傳動(dòng)軸4帶動(dòng)中央旋轉(zhuǎn)橫臂6，按照生物濾池30中心到中央旋轉(zhuǎn)橫臂6為半徑旋轉(zhuǎn)，電刷環(huán)25上的供電線7與主傳動(dòng)軸4 一起旋轉(zhuǎn)，不會(huì)發(fā)生饒線問題，同時(shí)將電刷產(chǎn)生的電能輸給小電機(jī)8。小電機(jī)8帶動(dòng)可控布水橫臂9與可控布水套筒10,以及旋轉(zhuǎn)污水管18 —起旋轉(zhuǎn),使旋轉(zhuǎn)污水管17內(nèi)污水管18以小電機(jī)8為中心，以小電機(jī)8到污水管18為半徑旋轉(zhuǎn)布水。(小電機(jī)8輸出軸可轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)可控布水橫臂轉(zhuǎn)動(dòng))。
布水器工作時(shí)大電機(jī)27帶動(dòng)主傳動(dòng)軸4旋轉(zhuǎn)，主傳動(dòng)軸4帶著中央旋轉(zhuǎn)橫臂6不停的旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)過一周，可控布水橫臂9就轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，這樣，可控布水橫臂9上的出水孔就畫過了一個(gè)以出水孔到布水器中心為半徑的圓形布水軌跡。進(jìn)入下一圈后，可控布水橫臂9又轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，這樣出水孔就畫出和之前布水軌跡為同心圓的另一條布水軌跡，周而復(fù)始。首先可控布水橫臂9與中央旋轉(zhuǎn)橫臂6成180度，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這樣可控布水橫臂9與中央旋轉(zhuǎn)橫臂6之間的角度越來越小，直至為O度，和其重疊。之后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，可控布水橫臂9又偏離中央旋轉(zhuǎn)橫臂6，角度逐漸變大，最后變?yōu)?80，此為一個(gè)布水周期，之后進(jìn)入下一個(gè)布水周期，不斷循環(huán)。一個(gè)周期為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)5-10個(gè)旋轉(zhuǎn)間斷，逆時(shí)針5-10個(gè)旋轉(zhuǎn)間斷，每個(gè)間斷旋轉(zhuǎn)的可控布水橫臂9與中央旋轉(zhuǎn)橫臂6的角度以能滿足5-10個(gè)旋轉(zhuǎn)間斷形成的圓形布水軌跡之間間距相同為準(zhǔn)。
為保證布水的均勻，需保證布水管18旋轉(zhuǎn)的線速度為定值，所以當(dāng)可控布水橫臂9靠近中央旋轉(zhuǎn)橫臂6時(shí)，角速度逐漸加大；當(dāng)可控布水橫臂9遠(yuǎn)離中央旋轉(zhuǎn)橫臂6，它的角速度又逐漸減小。為了保證圓形布水軌跡之間的距離相等，可控布水橫臂9每次轉(zhuǎn)過的角度經(jīng)過了嚴(yán)格計(jì)算， 通過可編程控制器準(zhǔn)確控制小電機(jī)每次轉(zhuǎn)過的角度，以保證布水器的正常工作。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)式單孔布水器，包括貫穿生物濾池(30)中心底部并與底部固定連接的安裝筒，安裝筒內(nèi)固定安裝有中央套筒(31)，中央套筒(31)內(nèi)設(shè)有主傳動(dòng)軸(4)，主傳動(dòng)軸(4 )與中央套筒(31)之間的頂端設(shè)有中央套筒上軸承(I)、中央套筒上軸承擋圈(2 )及中央套筒上軸承密封蓋(3 )，其底端設(shè)有中央套筒下軸承(29 )、中央套筒下軸承擋圈(28 )及中央套筒下軸承密封蓋(19)，使主傳動(dòng)軸(4)在中央套筒(31)輕松旋轉(zhuǎn)，其特征在于:主傳動(dòng)軸(4)的中心設(shè)有通孔，其下部的壁上開設(shè)對(duì)稱的與通孔連通的電線孔；其頂部通過中央旋轉(zhuǎn)橫臂固定件(5)與中央旋轉(zhuǎn)橫臂(6)—端固定連接，中央旋轉(zhuǎn)橫臂(6)另外一端與小電機(jī)(8 )固定連接，小電機(jī)(8 )的轉(zhuǎn)軸與可控布水橫臂(9 )固定連接，可控布水橫臂(9 )與可控布水套筒(10)固定連接,可控布水套筒(10)內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)污水管(17),旋轉(zhuǎn)污水管(17)內(nèi)插入污水管(18)，旋轉(zhuǎn)污水管(17)與可控布水套筒(10)之間安裝有出水口上軸承密封(11)、出水口上軸承擋圈(12 )、出水口上軸承(13 )、出水口下軸承(14 )、出水口下軸承擋圈(15 )、出水口下軸承密封蓋(16);小電機(jī)(8)的接線盒內(nèi)的4根供電線(7)穿過主傳動(dòng)軸(4)中心的通孔，從下部的對(duì)稱的電線孔中出來與電刷環(huán)(25)底部的4個(gè)電線接頭連接，電刷環(huán)(25)圓周上設(shè)有與電刷固定桿(20)上的電刷一(21)，電刷二(22)，電刷三(23)和電刷四(24)匹配的凹槽，電刷固定桿(20)與中央套筒下軸承密封蓋(19)固定連接，主傳動(dòng)軸(4)的底端通過聯(lián)軸器(26 )與大 電機(jī)(27 )連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)式單孔布水器。由貫穿生物濾池(30)底部并與之固接的安裝筒內(nèi)的中央套筒(31)和中空形狀的主傳動(dòng)軸(4)，與主傳動(dòng)軸(4)頂部固接的中央旋轉(zhuǎn)橫臂(6)，小電機(jī)(8)，可控布水橫臂(9)，可控布水套筒(10)，旋轉(zhuǎn)污水管(17)，污水管(18)組成，小電機(jī)(8)的4根供電線(7)穿過主傳動(dòng)軸(4)中心的通孔，與主傳動(dòng)軸(4)中部的電刷環(huán)(25)4個(gè)電線接頭連接，主傳動(dòng)軸(4)的底端通過聯(lián)軸器(26)與大電機(jī)(27)連接。本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，性能可靠，布水均勻，不易造成堵塞。
文檔編號(hào)C02F3/00GK103214081SQ20121048472
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者郝一舒, 海創(chuàng), 趙星龍 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)