專利名稱：過濾設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種過濾設備，更具體地涉及一種適合于浸沒在處理液體中進行精細過濾的過濾設備。處理液體包括常用水、飲用水、江水、池塘水以及其它各種液體。
本領域已知的一種過濾設備包括設在單個容器中的多層不同類型的過濾材料，處理液體通過該容器進行不同的過濾操作。
圖19給出了這種現有技術過濾設備的一個例子。在這種現有技術過濾設備中，處理液體經設在容器a上部的入口b引入到容器a中。處理液體經分布器c分布在上層過濾材料d上。上層過濾材料d由粗顆粒無煙煤組成，處理液體中相對直徑較大的雜質被無煙煤層截留。然后處理液體向下流經下層過濾材料e，下層過濾材料e由細顆粒金剛砂組成，直徑較小的雜質被金剛砂層截留。處理后的液體被收集器篩網f收集，并由設在容器a底部的出口g排出。
在該現有技術過濾設備中，由于處理液體中的大部分雜質均被上層截留，上層的無煙煤顆粒很容易被雜質堵塞，因此必須經常對上層進行反洗。為了這一目的，通過收集器篩網f將壓縮空氣吹入上、下層d和e內，以攪動上、下層d和e的過濾材料顆粒，從而除去雜質，然后經收集器篩網f迫使反洗水進入上、下層d和e內，洗去雜質。該反洗過程應嚴格準確地進行，因為如果不這樣做，從無煙煤顆粒除去的雜質留在容器內而未被洗去的話，將落到上層d的表面上，并積累在上面。
在該現有技術過濾設備中，另一個問題是由于上層過濾材料d的直徑通常要大于下層材料e的直徑，如果上層過濾材料d與下層過濾材料e具有相同的比重，則在反洗操作過程中，攪動過濾材料之后，直徑較大的上層過濾材料要比下層過濾材料e沉降得更快，導致不希望的結果，即上層過濾材料d沉積到下層過濾材料e的下方。為了防止這種現象發生，在該現有技術過濾設備中，將比重小于金剛砂的粗顆粒無煙煤用作上層d，將細顆粒金剛砂用作下層e。因此，上、下層過濾材料的選擇要受過濾材料的比重限制。
更重要的是，現有技術過濾設備同裝有多層過濾材料的容器尺寸相比，具有相對較小的有效過濾表面積。
因此，本發明的一個目的是提供一種比現有技術過濾設備具有更大的有效過濾表面積的過濾設備。
本發明的另一目的是提供一種能夠減少積存在過濾材料表面的雜質量，從而減少反洗操作次數的過濾設備。
本發明的又一目的是提供一種過濾設備，其中兩種或多種過濾材料可以自由選擇，而不受所要選擇的過濾材料的比重限制。
由下文參照圖所作的說明，本發明的其它目的及特征是很明顯的。
為達到本發明的上述目的，提供了一種包括容器的過濾設備，該容器具有引入處理液體的入口、設在該容器內的預先填充好的環狀多層篩網組件、以及處理液體出口，所述篩網組件包括三層或三層以上的具有不同直徑的柱形篩網，這些篩網同軸設置在所述容器內，在所述容器內沿其軸向垂直延伸，在各相鄰柱形篩網間形成環隙，兩種或二種以上的具有不同過濾作用的不同過濾材料分別填充在柱形篩網之間的各環隙內。
按照本發明，由于權利要求的過濾設備的結構，可以達到比現有技術過濾設備大得多的有效過濾表面積。例如，如下文將更全面地描述的，在使用直徑2米、高2米的容器時，可以達到現有技術過濾設備十倍以上的有效過濾表面積。
另外，由于篩網組件垂直設置在容器內，處理液體進入垂直設置的柱形篩網的篩網表面。這使得處理液體中的部分雜質在進入柱形篩網之前由于重力作用而落到容器底部，從而導致柱形篩網的過濾材料所截留的雜質量降低。作為結果，與處理液體中的全部雜質均被過濾材料截留的現有技術過濾設備相比，為除去截留雜質所需的反洗操作次數減少，因此可以改善過濾設備的工作效率。可以通過打開設置在容器底部的排放口，定期除去積累在容器底部的雜質。
由于在預先填充好的環狀多層篩網組件的柱形篩網內預先填充的過濾材料是筒形的，因此可以通過更換整個篩網組件而很容易地用新過濾材料來更換過濾材料，同過濾材料需要逐層更換的現有技術過濾設備相比，這一更換操作要容易得多，所花費的時間少得多。
由于兩種或二種以上的不同的過濾材料由柱形篩網相互隔開，從而在反洗操作過程中不可能發生不同過濾材料的相互混合。因此，不必如現有技術過濾設備那樣，要選擇不同比重的過濾材料來防止過濾材料的反向再沉降，因此可以自由組合所需的任意具有不同過濾作用的過濾材料，不必考慮各種過濾材料的比重。這使得能夠在降低成本的條件下組合過濾材料，達到更有效的過濾效果。
另外，由于通過反洗操作從過濾材料上除去的雜質將被完全洗去或由于重力作用而落到容器底部，并且再也不會返回到過濾材料表面，因此與現有技術中從過濾材料上除去的某些雜質由于重力作用會返回上層過濾材料表面的情況相比，反洗操作的效率將得到改善。
在本發明的一個方面，篩網組件的各柱形篩網均具有封閉的柱形壁部分，該柱形壁部分從柱形篩網的一端延伸，在相鄰的各柱形篩網之間形成環形室，該環形室為相鄰柱形篩網之間填充有過濾材料的環隙的繼續，并且未填充過濾材料，在反洗過程中，允許過濾材料在該環形室內自由向上移動。
按照本發明的這一方面，在反洗過程中，過濾材料可以在環形室內向上移動，從而使填充在柱形篩網之間所有環隙內的過濾材料在反洗過程中可以翻轉，從而有利于從過濾材料上除去雜質。
在本發明的另一方面，有多個環狀多層篩網組件設置在容器中，并且這些篩網組件的出口與共用出口管相連。
在本發明的又一方面，一種過濾裝置包括多個平行設置的過濾設備，這些過濾設備的處理液體入口和共用出口管分別與總連接管相連，形成一個組件。
在本發明的又一方面，一種過濾裝置包括多個形成組件的這種過濾設備，所述過濾設備的總連接管再分別與總連接管相連，形成更大的組件。
在本發明的又一方面，所述篩網組件的最內層篩網包括沿著篩網軸向延伸、并且通常按預定間隔柱狀排列的支撐棒，一個柱狀過濾元件牢固地縛在支撐棒的外側，該過濾設備還包括一個振動器，該振動器包括一個設在篩網中心部位與篩網同軸的軸，并且至少有一個板彈簧一端固定在軸上，另一端能夠與各支撐棒部分緊貼，還包括一個驅動單元，用于旋轉至少一個篩網組件和振動器。
按照本發明的這一方面，通過旋轉至少一個篩網組件和振動器，板彈簧的一端相繼緊貼各柱狀排列的支撐棒，然后與之脫離，通過壓緊緊貼支撐棒的板彈簧，在各支撐棒及固定在其上的過濾元件內發生輕微振動。當液體進入過濾元件時，趨向于積累在過濾元件表面上的處理液體中粉末狀懸浮的固體雜質顆粒，通過該振動被從過濾元件表面上搖落下來，從而這些懸浮固體遠離過濾元件表面，因此可以防止過濾元件堵塞。因此當連續進行過濾操作，不停止過濾操作進行反洗時，該過濾設備可以防止過濾元件堵塞。
在本發明的另一方面，所述篩網組件的最外層篩網包括沿著篩網軸向延伸并且通常按預定間隔柱狀排列的支撐棒，并且有一個柱狀過濾元件牢固地縛在支撐棒的內側，所述過濾設備還包括一個振動器，該振動器包括設在篩網外側與篩網同軸并且沿著篩網軸向延伸的框架，并且至少有一個板彈簧一端固定在框架上，另一端能夠緊貼各支撐棒部分，還包括一個驅動單元，用于旋轉至少一個篩網組件和振動器。
按照本發明的這一方面，通過振動可以達到類似的固體雜質顆粒的搖落效果。
在本發明的另一方面，過濾設備還包括流動形成元件，該元件在所述容器中使處理液體的流動方向不同于進入篩網組件的處理液體流動方向。
按照本發明的這一方面，使處理液體的流動方向不同于進入篩網的處理液體流動方向，并且在液體進入篩網時，處理液體中趨向于沉積在篩網表面上的粉末狀懸浮的固體雜質顆粒，通過這一與進入篩網的流動方向不同的流動，被從篩網表面洗去，從而這些懸浮固體顆粒遠離篩網表面，因此可以防止篩網堵塞。因此當連續進行過濾操作，不停止過濾操作進行反洗時，該過濾設備可以防止過濾元件堵塞。
在本發明的另一方面，過濾設備還包括同軸設置在所述篩網組件最內層篩網內、并且可以繞其軸向旋轉的反洗管，該反洗管在其一端具有處理液體入口，另一端具有排放處理液體并引入反洗水的開口，并且在管的軸向上按預定間隔具有多個反洗水噴射孔，與排放處理液體并引入反洗水的開口相連的液體輸送管，設在排放處理液體并引入反洗水的開口與反洗管的處理液體入口相鄰的一側的單向閥，該單向閥用于使處理液體從入口流入反洗管，并阻止反洗水從反洗管的內部流向入口，還有用于使反洗管繞其軸向旋轉的元件。
按照本發明的這一方面，通過從旋轉的反洗水管的反洗水噴射孔噴射加壓的反洗水，反洗水射流噴出，這一射流隨后與柱形篩網的整個內邊壁撞擊，從而均勻除去堵塞柱形篩網的雜質。
在本發明的又一方面，所述篩網組件的最外層篩網為楔形金屬絲網，具有在篩網外側形成的篩縫，并且具有由篩縫徑向朝內加寬的開口。
下面將參照附圖描述本發明的優選實施方案。
在附圖中，圖1為本發明一個實施方案的剖視圖；圖2為圖1的實施方案中所使用的預先填充好的環狀多層篩網組件的透視圖，所給出的是篩網環隙內未填充過濾材料的狀態；圖3為圖2的篩網組件的剖視圖；圖4為篩網環隙內填充有過濾材料的篩網組件剖視圖；圖5為柱形篩網的局部放大透視圖；圖6為本發明另一實施方案的透視圖；圖7為本發明另一實施方案的局部透視圖；圖8為本發明另一實施方案的透視圖；圖9為圖8所示實施方案的剖視圖；圖10為過濾操作過程中，本發明另一實施方案的剖視圖；圖11為反洗操作過程中，圖10的實施方案的剖視圖；圖12為圖11和12的實施方案中所使用的反洗管的透視圖；圖13為圖10中沿著箭頭A、A的視圖；圖14為示意性描述本發明另一實施方案的透視圖；圖15為圖13的實施方案的剖視圖；圖16為示意性描述本發明另一實施方案的透視圖；圖17為示意性描述本發明另一實施方案的透視圖；圖18為本發明另一實施方案的剖視圖；圖19為現有技術過濾設備的剖視圖。
圖1-5描述了按本發明制造的過濾設備的一個實施方案。
圖1示意性地描述了過濾設備1的結構。容器2為箱狀結構，在其一側的下部具有處理液體入口3，在其底部具有排放口4。排放口4通常是關閉的，當要除去積累在容器2底部的固體雜質顆粒時被打開。容器2的上部制造成具有出口6的處理液體排放管5。
在容器2內設有一個或多個預先填充好的環狀多層篩網組件(在圖示方案中有5個篩網組件)，該組件由參考標記7標識。每個篩網組件7在其上部有出口8，該出口8與處理液體排放管5相通。
圖2為預先填充好的環狀多層篩網組件7的一個實例，其中在柱形篩網之間的環隙內沒有填充過濾材料。在圖2中，為了更好地理解篩網組件，構成篩網組件7的各柱形篩網的一部分被省略掉了。圖3為其中未填充過濾材料的篩網組件的剖視圖。
預先填充好的環狀多層篩網組件7包括三層直徑不同的柱形篩網，即具有最小直徑的最內層柱形篩網9、直徑大于最內層篩網9的中間柱形篩網10和具有最大直徑的最外層柱形篩網11。柱形篩網9、10和11同軸設置在容器2內，它們在容器2內沿其軸向垂直延伸。在最內層柱形篩網9和中間柱形篩網10之間形成環隙12，在中間柱形篩網10和最外層柱形篩網11之間形成環隙13。圓盤形的底板(密封板)14固定連接到各柱形篩網9、10和11的底部，而柱形篩網10和11的頂部用圓盤形的頂板15封接。篩網組件7安裝在容器2的底表面上，在底表面上垂直豎立。柱形篩網9、10和11具有從柱形篩網9、10和11的篩網部分9a、10a和11a延伸出來的密封壁部分9b、10b和11b，以在密封壁部分9b和10b之間形成環形室16，在密封壁部分10b和11b之間形成環形室17。環形室16和17為環隙12和13的繼續，并且位于環隙12和13的上方。最內層柱形篩網9的密封壁部分9b延伸到頂板15的上方，并且嵌入處理液體排放管5。最內層柱形篩網9的密封壁部分9b的上部開口部分構成篩網組件7的出口8。
在該實施方案中，柱形篩網9、10、11的篩網部分9a、10a和11a分別由楔形金屬絲網制成。如圖5所示，各篩網部分9a、10a和11a均有沿著篩網部分9a、10a和11a的軸向延伸并且通常按預定間隔柱狀排列的支撐棒18，并且具有沿徑向朝外突出的部位18a和楔形金屬絲19，楔形金屬絲19按照基本上與支撐棒18交叉垂直的方向螺旋狀繞制在支撐棒18的外側。楔形金屬絲19的一側19a朝外，另兩側19b和19c形成狹縫20，該狹縫在相鄰的楔形金屬絲部分之間徑向朝內加寬，并且在楔形金屬絲19和支撐棒18的交叉點21處，楔形金屬絲19朝向內側的尖端19d被焊在支撐棒18的突出部位上。
兩種具有不同過濾作用的不同過濾材料22和23被填充在各環隙12和13內。例如，可以將粗砂粒填充在外環隙13內，將活性炭顆粒填充在內環隙12內。又如，可以將活性炭顆粒填充在外環隙13內，將離子交換樹脂顆粒填充在內環隙12內。為了利用這些過濾材料進行所希望的過濾操作，不同過濾材料的其它各種組合都是可行的。本發明的過濾設備的一個優點是人們不必考慮所要選擇的過濾材料之間的比重差別，因此與現有技術過濾設備相比，拓寬了選擇過濾材料的自由度。
過濾材料22和23可以填充到稍高于篩網部分9a、10a和11a與密封壁部分9b、10b和11b之間的邊界線位置，但不能將過濾材料22和23填充到環形室16和17內。這種設置對于允許過濾材料22和23在反洗操作中、在環形室16和17內自由向上移動是必須的。
在上述實施方案中，形成兩個環隙的三層柱形篩網組成了篩網組件。另外，該篩網組件也可以由形成三個或三個以上環隙的四層或四層以上柱形篩網構成，并且可以使用三種或三種以上不同過濾材料填充在這些環隙內。
在操作過程中，處理液體由容器2的入口3引入，經狹縫20進入預先填充好的環狀多層篩網組件7的最外層柱形篩網11內，通過過濾材料23和22進行兩種不同的過濾操作，然后進入最內層柱形篩網10。然后處理液體經篩網組件7的出口8流入處理液體排放管5，由出口6排出。
未被過濾材料截留而是由于重力作用落到容器2底部的雜質，即處理液體中粉末狀懸浮的固體顆粒，定期通過打開排放口4由容器底部除去，排放口4通常是關閉的。
當進行反洗操作時，入口3關閉，停止引入處理液體，由處理液體排放管5的出口6引入反洗水，并迫使反洗水進入柱形篩網9、10和11之間的環隙12和13內。反洗水流入排放口4，除去堵塞過濾材料22和23以及柱形篩網9、10和11的狹縫20的雜質。在反洗操作過程中，填充在環隙12和13內的過濾材料22和23被反洗水攪動，其最上部膨脹或在環形室16和17內向上移動，這樣由于反洗而引起過濾材料22和23的上部向上移動，使得在有限的空間內翻轉過濾材料22和23的下部成為可能。因此填充在環隙12和13內的所有過濾材料22和23均被翻轉，從而有利于從過濾材料22和23除去雜質。
下面將參照圖6描述本發明的另一實施方案。在該實施方案中，在圖1-5所示實施方案的最內層篩網9內設有振動器30。在圖6的實施方案中，用相同的參考標記標識與圖1-5的實施方案相同的組成部件，并且將省略對這些相同部件的說明。在圖6中，只畫出了最內層柱形篩網9，省略了對其它柱形篩網10和11的描述。
設在最內層柱形篩網9內的振動器元件在申請人的共同待審美國專利申請No.09/012,292中進行了描述，這里作為參考引入了這一申請。
在最內層柱形篩網9內設有振動器30，該振動器30由設在篩網9中心部位并與篩網9同軸的軸32以及固定在軸32上的多個板彈簧33組成。軸32的上端從篩網9的上端伸出，并與振動器驅動單元34相連，振動器驅動單元34設在容器2的上部項板15的上方。該振動器驅動單元34靠一個未畫出的電機提供驅動力，驅動軸32以預定速度旋轉。
多對板彈簧33沿著位于篩網9內的軸32的整個長度部分固定在軸32上，其固定方式使得每對板彈簧33沿著篩網9的徑向延伸，并且與相鄰的各對板彈簧33交叉排列。每個板彈簧33徑向長度的確定應使板彈簧33的前端部分33a與每個支撐棒18的內側徑向部分緊貼嚙合。
在過濾操作過程中，振動器30的軸32靠振動器驅動單元34而旋轉。現有假設軸32逆時針旋轉，則板彈簧33由圖1所示的狀態運動到板彈簧33的前端部分33a與支撐棒18的內側徑向部分緊貼的狀態。板彈簧33被推動并彎曲，從而由支撐棒18彈性脫離。因此，當軸32旋轉時，通過板彈簧33壓緊支撐棒18，引起每個支撐棒18以及固定在支撐棒18上的過濾元件楔形金屬絲19輕微振動。這一振動由最內層柱形篩網9傳給其它柱形篩網10和11，從而利用振動器30使整個篩網組件7振動起來。
當液體進入過濾元件時，處理液體中可能會沉積在過濾元件表面的粉末狀懸浮的固體雜質顆粒，由于這一振動被從過濾元件表面搖落下來，從而這些懸浮固體遠離過濾元件表面，因此可以防止過濾元件堵塞。因此當連續進行過濾操作，不停止過濾操作進行反洗時，該過濾設備可以防止過濾元件堵塞。
圖7描述了本發明的另一實施方案。這一實施方案的振動器47在申請人的共同待審美國專利申請No.09/012,272中再次進行了描述，這里作為參考引入了這一申請。與圖1和6的實施方案相反，這一實施方案適合用于其中處理液體由篩網組件內側流向其外側、粉末狀固體雜質顆粒被收集在鄰近楔形金屬絲內表面的位置的過濾設備中。
在圖7的實施方案中，只畫出了最外層柱形篩網40，省略了對中間和最內層柱形篩網的描述。
在這一實施方案中，如圖7所示，柱形篩網40包括支撐棒41，這些支撐棒沿篩網40的軸向延伸，通常按預定間隔柱狀排列，在其徑向朝內的部位具有突出部分41a，楔形金屬絲42按照基本與支撐棒41交叉的方向螺旋狀繞制在支撐棒41的內側。楔形金屬絲42的一側42a朝內，其它兩側42b和42c形成狹縫43，該狹縫43在相鄰的楔形金屬絲部分徑向朝外加寬，朝向外側的尖端部位42d在楔形金屬絲42與支撐棒41的交叉點44處焊接在支撐棒41的突出部位41a上。楔形金屬絲42構成柱狀過濾元件。
在篩網40的外側設有振動器47，振動器47由沿著篩網40軸向延伸的網格形柱狀框架45和多個板彈簧46組成，許多板彈簧46在其一端固定在框架45的軸向延伸棒45a上，并且能夠在其另一端緊貼支撐棒41。
框架45在其一端與未畫出的驅動單元相連，框架45通過該驅動單元旋轉。
沿著框架45的整個長度方向，有多對板彈簧46固定在框架45的軸棒45a上，在框架45中篩網40的設置方式使每對板彈簧46沿著篩網40的徑向延伸，并且相鄰的各對板彈簧46交叉排列。每個板彈簧46徑向長度的確定，應使板彈簧46的前端部分46a與每個支撐棒41的外側徑向部分緊貼嚙合。
在過濾操作過程中，處理液體從篩網40的內側流向外側。當圖7中的框架45順時針旋轉時，每個板彈簧46相繼緊貼、并彈性脫離各支撐棒41，并且重復這一動作，從而通過支撐棒41使楔形金屬絲42輕微振動。通過這種設置，將振動傳遞給中間和最內層柱形篩網10和9，從而使整個篩網組件7振動，因此篩網組件7中的粉末狀固體雜質顆粒被搖落下來。這樣就可以達到與圖6所示過濾設備類似的效果。
圖8和9描述了本發明的另一實施方案。在申請人的共同待審美國專利申請No.09/050,618中描述了用于產生不同于進入篩網組件的流動方向的流動的元件，這里作為參考引入了這一申請。
過濾設備50具有截面為圓形的容器52。在容器52的下部形成引入處理液體的入口52a。泵53與過濾設備50相連。所注入的處理液體差不多達到容器52的頂壁。短圓柱形結構的篩網支架54在其上及下端部位分別由頂板54a和底板54b密封，該篩網支架54靠中空驅動軸55懸浮在容器52內的處理液體中，中空驅動軸55垂直延伸，穿過在容器52項壁上形成的開口52b，并且其下端部位牢固地固定在篩網支架54的頂板54a上，其上端部位與驅動單元56相連，驅動單元56則固定在過濾設備50的上部框架57上。
多個(本實施方案為4個)預先填充好的環狀多層篩網組件7牢固地固定在篩網支架54的底板54b上，這些篩網組件垂直向下延伸浸入處理液體中。各篩網組件7的結構與圖1-5的實施方案所示的篩網組件7類似，因此將省略對它的描述。
篩網組件7開放的上端部位與中空篩網支架54的內部空間相通，中空驅動軸55也與篩網支架54的內部空間相通。驅動軸55延伸穿過驅動單元56，彈性軟管58構成處理液體出口，與驅動軸55的上端部位相連。
驅動單元56包括電機(未畫出)和已知的驅動機械如滑塊曲柄機構，該滑塊曲柄機構將往復滑動傳遞給驅動軸55，從而使驅動軸55在垂直方向上往復運動。由于這種傳動機構是公知的，因此省略了對它的描述及詳細說明。
下面將描述這種過濾設備50的操作。
在過濾操作過程中，啟動泵53，將處理液體由入口52a引入各篩網組件7。處理液體流入篩網組件7，然后經篩網支架54的內部空間和中空驅動軸55由軟管58流出。
在過濾操作過程中，啟動驅動單元56，使驅動軸55如圖8中的箭頭A、A’所示連續進行垂直往復運動。通過這一操作，固定在篩網支架54上的篩網組件7也進行垂直往復運動，作為結果，使處理液體的流動方向不同于流入篩網組件7的處理液體的流動方向。即除了流入篩網組件7的液體水平流動外，還形成了相對于篩網組件7表面的液體垂直往復流動。
按照這種實施方案，由于篩網組件7的垂直往復運動所引起的液體垂直流動，使趨向于沉積在楔形金屬絲表面上的粉末狀固體，被從楔形金屬絲表面洗掉，遠離楔形金屬絲。作為結果，可以防止楔形金屬絲狹縫和過濾材料被粉末狀固體5堵塞。
在本發明的另一實施方案中，驅動單元56包括電機(未畫出)驅動軸55通過減速齒輪與電機的驅動軸相連，其連接方式將電機的旋轉傳遞給驅動軸55。在這一實施方案中，通過驅動單元56中的電機，使驅動軸55如圖8中箭頭所示繞其軸向旋轉，因此篩網支架54也與驅動軸54一起旋轉。這使容器52中的處理液體產生渦流，該渦流使液體的流動方向不同于流入篩網組件7的流動方向。作為結果，趨向于沉積在篩網組件7表面上的固體顆粒被這種渦流洗掉，從而可以達到與前述圖8實施方案相同的優點。
將參照圖10-13描述本發明的另一實施方案。在該實施方案中，用相同的參考標記標識與圖1-5的實施方案相同的組成部件，并省略對這些部件的說明。
該實施方案的過濾設備60具有如圖1實施方案中容器2內的預先填充好的環狀多層篩網組件7。圖10和11只給出了篩網組件7的最內層柱形篩網62，省略了對篩網組件7的其它柱形篩網的描述。在圖10和11中，只在其上端和下端部分給出了支撐棒18和楔形金屬絲19，其中間部位由點劃線代替。
具有矩形截面的液體輸送管69設置在最內層柱形篩網62的上方。該液體輸送管69在其底部形成與篩網62同軸的柱形開口70，用于排放處理液體并引入反洗水。形成開口70的部位在垂直方向上具有階梯部位，該階梯部位下部70a的直徑小于階梯部位的上部70b。
反洗管63由篩網62內與篩網62同軸設置的管式元件組成。反洗管63的上部開口形成一個滑動部位63a，該滑動部位63a的內徑稍大于液體輸送管69的柱形開口70下部70a的外徑，并且滑動套在柱形開口70下部70a的外周邊表面上。反洗管63的下端部位用圓盤形的底板63b密封。在底板63b下表面的中心設有銷子71。該銷子71插入在篩網62底板14上形成的銷子接收槽72內，從而反洗管63由篩網62支撐。在這種設置下，反洗管62可以繞著它的軸旋轉。
反洗管63在其下端部位具有處理液體入口63c，該入口由多個圓形開口組成。反洗管63的上端開口部位形成用于排放處理液體并引入反洗水的開口63d。該開口63d與液體輸送管69的柱形開口70相連。
反洗管63在其軸向上按預定間隔有多個反洗水噴射孔73。在本實施方案中，從圖12可以很清楚地看出，四組垂直排列的噴射孔73a、73b、73c和73d按90度的間隔設置在圓周方向上。按照這種設置，可以防止在反洗管63旋轉過程中由反洗水在一個方向上的噴射偏差效應所引起的故障。
反洗水噴射孔73直徑的最優值為0.5-0.8mm。如果直徑超過0.8mm，反洗水的噴射壓力不夠，減小了防止堵塞的作用。如果直徑低于0.5mm，則噴射孔有可能被細粉塵堵塞。
作為優選實施例，可以將直徑為20mm的反洗管設置在直徑為70mm的最內層柱形篩網內，并且可以按5mm的間隔形成直徑為0.7mm的反洗水噴射孔。
單向閥74設在用于排放處理液體并引入反洗水的開口63d一側，與用于處理液體的反洗管63的入口63c相鄰。單向閥74的組成部分有圓盤形的閥體74a、閥體74a可以位于環形閥座74b上、由閥體74a沿軸向向上延伸的閥桿74c、由閥桿74c滑動插入其中的環形元件和四個將環形元件固定到反洗管63c內壁上的支撐棒組成的閥支撐元件74d(圖13)、以及一端固定在閥體74a上、另一端固定在閥支撐元件74d上的彈簧線圈74e。彈簧線圈74e彈簧力的調節方式應使彈簧線圈74e在未加載荷的條件下處于壓縮狀態，而當彈簧線圈74e受反洗水壓力作用時，彈簧伸長，使閥體74a壓在閥座74b上。因此單向閥74的作用是使處理液體由入口63c進入反洗管63，并且阻止反洗水由反洗管63的內部流向入口63c。
葉片75固定在反洗管63的內壁上部。葉片76為反洗過程中使反洗管繞其軸向旋轉的元件。葉片75的形狀、尺寸和固定角度是根據反洗管63的尺寸、反洗水壓力的大小以及反洗管63必須的旋轉速度確定的。
下面將描述該實施方案的操作。
在過濾操作過程中，利用泵(未畫出)將處理液體引入容器。如圖10所示，處理液體經篩網62的狹縫20流入篩網62，然后由設在反洗管63下部的入口63c進入反洗管63，此時，單向閥75處于打開狀態，如圖10所示其彈簧線圈74e被壓縮，從而處理液體沿箭頭方向流過單向閥74，并通過開口63d和柱形開口70進入液體輸送管69，然后排出。
在反洗過程中，處理液體由容器排出，然后如圖11所示，加壓反洗水經柱形開口70和開口63d引入反洗管63。單向閥74的閥體74a靠加壓反洗水的力抵抗彈簧線圈74e的力而向下移動，壓在閥座74b上，從而關閉單向閥74。因此，反洗管63內的加壓反洗水以射流形式由反洗水噴射孔73噴出，并且該射流撞擊篩網62。同時，反洗水與葉片75相撞，并推動葉片75，從而使反洗管63繞其軸向旋轉。作為結果，當反洗管63旋轉時，該射流隨后與篩網62的整個內邊壁相撞，從而使堵塞篩網62和篩網組件7環隙內過濾材料的雜質被均勻除去。
圖14和15給出了本發明的另一實施方案。
在該實施方案中，過濾設備80包括一個箱狀容器81，其中裝有多個(圖示實施例中為5個)平行設置的預先填充好的環狀多層篩網組件7。各篩網組件7的結構基本上與圖10-13所示的實施方案相同。在各篩網組件7中用于排放處理液體并引入反洗水的開口與總液體輸送管87相連。
容器81具有處理液體入口82，處理液體出口83、與液體輸送管87相連的液體輸送口84和排放口85，排放口85通常是關閉的，在排放雜質時打開。處理液體入口82的直徑大于液體輸送口84。泵86連在處理液體入口82和處理液體出口83之間，形成供處理液體循環的封閉回路。通過泵86的作用，由入口82以大于由液體輸送口84流出的處理液體流量迫使處理液體流入容器81，處理液體在容器81內的流動如圖14中箭頭F所示，該流動方向不同于進入篩網組件7的處理液體的流動方向。
在過濾操作過程中，排放口85被關閉，處理液體由入口82引入容器81。處理液體進入篩網組件7，然后處理液體經液體輸送管87由液體輸送口84排出。同時，過量的處理液體在容器81內循環，循環時其流動方向不同于流入篩網組件7的流動方向，從而使堵塞過濾材料的粉末狀固體雜質顆粒可以由篩網組件7的表面洗掉，因此減小了堵塞量。
在反洗過程中，容器81的入口82和出口83關閉，過濾后的處理液體被排出。然后打開排放口85，經液體輸送口84迫使加壓反洗水進入篩網組件7，按照上述圖10-13的方式進行反洗。反洗之后的臟水由排放口85排出。
圖16給出的實施方案中，多個(圖示實施例中為6個)圖14和15中的容器81平行設置，各容器81的入口82、出口83、液體輸送口84和排放口85通過總連接管92、93、94和95相連，組合成小組件90。
圖17給出的實施方案中，多個(圖示實施例中為3個)小組件90平行設置，總連接管92、93、94和95分別通過總連接管102、103、104和105進一步相連，組合成較大的組件100。
圖18給出的實施方案中，多個篩網組件7設置在與圖19所示現有技術過濾設備的容器相似的容器中。
容器110具有處理液體入口111、處理液體出口112和排放口114。
假設現有技術過濾設備的容器和容器1 10均為2m內徑和2m內高。現有技術過濾設備過濾材料d的有效過濾表面積為πr2＝3.14m2。相反，在本實施方案的容器110中，可以將90個直徑為12.5mm、高為100mm的柱狀組件7放入容器110中，各篩網組件之間的間隔為50mm。由于單個篩網組件7的有效過濾表面積為0.125m×π×1m＝0.4m2，則90個篩網組件7的總有效過濾表面積的量達到0.4m2×90＝36m2。因此，由本發明的過濾設備可以達到10倍以上現有技術過濾設備的有效過濾表面積。
在上述實施方案中，作為組成篩網組件7的柱形篩網元件的過濾元件，可以使用楔形金屬絲、多孔板、金屬絲網、濾布和其它篩網元件。在使用楔形金屬絲的情況下，楔形金屬絲在支撐棒上的纏繞方式應使楔形金屬絲的相鄰部位之間形成預定寬度的狹縫，具有V型狹縫的楔形金屬絲柱形篩網具有固有的抗堵塞的能力，因此可以很有效地防止篩網狹縫和過濾材料的堵塞，并延長過濾設備的連續過濾操作時間。
圖16所示的組件和圖17所示的較大的組件也可以由圖1、6和9所示的過濾設備組成。
權利要求
1.一種過濾設備，包括帶有引入處理液體入口的容器；設在所述容器內的預先填充好的環狀多層篩網組件、以及處理液體出口，所述篩網組件包括三層或三層以上具有不同直徑的柱形篩網，這些篩網同軸設置在所述容器內，在所述容器內沿其軸向垂直延伸，在各相鄰柱形篩網間形成環隙；兩種或二種以上具有不同過濾作用的不同過濾材料分別填充在柱形篩網之間的各環隙內。
2.權利要求1的過濾設備，其中篩網組件的各柱形篩網均具有封閉的柱形壁部分，該柱形壁部分從柱形篩網的一端延伸，在相鄰的各柱形篩網之間形成環形室，該環形室為相鄰柱形篩網之間填充有過濾材料的環隙的繼續，并且未填充過濾材料，在反洗過程中，允許過濾材料在該環形室內自由向上移動。
3.權利要求1的過濾設備，其中有多個環狀多層篩網組件設置在容器中，并且這些篩網組件的出口與共用出口管相連。
4.一種過濾裝置包括多個權利要求3的過濾設備，這些過濾設備平行設置，它們的處理液體入口和共用出口管分別與總連接管相連，形成一個組件。
5.一種過濾裝置包括多個權利要求4的過濾裝置，所述過濾裝置的總連接管再分別與總連接管相連，形成比權利要求4的組件更大的組件。
6.權利要求1的過濾設備，其中所述篩網組件的最內層篩網包括沿著篩網軸向延伸、并且通常按預定間隔柱狀排列的支撐棒，一個柱狀過濾元件牢固地縛在支撐棒的外側，該過濾設備還包括一個振動器，該振動器包括一個設在篩網中心部位與篩網同軸的軸，并且至少有一個板彈簧一端固定在軸上，另一端能夠與各支撐棒部分緊貼，以及一個驅動單元，用于旋轉至少一個篩網組件和振動器。
7.權利要求1的過濾設備，其中所述篩網組件的最外層篩網包括沿著篩網軸向延伸并且通常按預定間隔柱狀排列的支撐棒，并且有一個柱狀過濾元件牢固地縛在支撐棒的內側，所述過濾設備還包括一個振動器，該振動器包括設在篩網外側與篩網同軸并且沿著篩網軸向延伸的框架，并且至少有一個板彈簧一端固定在框架上，另一端能夠緊貼各支撐棒部分，以及一個驅動單元，用于旋轉至少一個篩網組件和振動器。
8.權利要求1的過濾設備還包括流動形成元件，該元件在所述容器中使處理液體的流動方向不同于進入篩網組件的處理液體流動方向。
9.權利要求1的過濾設備還包括同軸設置在所述篩網組件最內層篩網內并且可以繞其軸向旋轉的反洗管，該反洗管在其一端具有處理液體入口，另一端具有排放處理液體并引入反洗水的開口，并且在管的軸向上按預定間隔具有多個反洗水噴射孔；與排放處理液體并引入反洗水的開口相連的液體輸送管；設在排放處理液體并引入反洗水的開口與反洗管的處理液體入口相鄰的一側的單向閥，用于使處理液體從所述入口流入反洗管，并阻止反洗水從反洗管的內部流向所述入口；用于使反洗管繞其軸向旋轉的元件。
10.權利要求1的過濾設備，其中所述篩網組件的最外層篩網為楔形金屬絲網，具有在篩網外側形成的篩縫，并且具有由篩縫徑向朝內加寬的開口。
全文摘要
一種過濾設備包括容器,該容器具有引入處理液體的入口、設在容器內預先填充好的環狀多層篩網組件以及處理液體出口。篩網組件包括三層或多層具有不同直徑的柱形篩網,這些柱形篩網同軸設置在容器中,在容器內沿其軸向垂直延伸。在各柱形篩網之間形成環隙。兩種或多種具有不同過濾作用的過濾材料填充在柱形篩網之間的各環隙內。
文檔編號B01D29/15GK1268386SQ0010651
公開日2000年10月4日 申請日期2000年2月26日 優先權日1999年2月26日
發明者永岡忠義 申請人:永岡忠義