CN102078719B - 一种离心式过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离心式过滤器，包括进水管、溢流管、外轮廓为圆锥形的导流筒、带顶盖的桶体、沉沙箱，进水管沿桶体的切线方向装设在桶体上，沉沙箱与桶体的底部连通连接，溢流管装设在桶体的顶盖上方，导流筒装设在桶体的顶盖下方，导流筒与溢流管连通连接。由进水管的来流沿着圆柱形筒体的上部内壁切向方向进入过滤器，使来流绕导流筒的锥形筒的外壁面以逐渐扩大直径的方式向下做螺旋线流动，使流体产生一个绕筒体轴线旋转的动量，用来产生离心力，分离出流体中的固体颗粒；同时消除了短路流，避免了因来流在导流筒附近产生的短路流直接进入导流筒而使分离效率下降的问题。

Description

一种离心式过滤器
技术领域
本发明涉及农用灌溉机械领域，具体涉及一种离心式过滤器。
背景技术
离心式过滤器在农业灌溉中运用已经非常普及。如专利号为98240446.8的专利，该专利公开了一种过滤筒上方安装有导流筒,导流筒上端安装上盖,一侧设有出水口,出水口上设置有压力表接头;导流筒内安装有成筒形的过滤网的组合过滤器。但在该专利公开的现有技术中，短路流是该过滤器中流体流动的主要特征流动之一，是导致分离器溢流管跑粗、被分离的沙石中粗细混杂的重要因素之一。在现有的沙石过滤器中，短路流是必然存在的，这是由目前沙石过滤器导流筒的结构所决定；导流筒的结构形式不但影响沙石过滤器的分离效率，还影响过滤器的流量大小和出口能量损失。这说明导流筒的结构形式直接影响沙石过滤器的总体性能。
现有离心沙石过滤器中短路流包括顶改盖短路流和侧壁短路流。当流体中固体颗粒浓度适中时，在顶盖下会出现一个抑制短路流的涡流，这对旋流器分离性能是有利的。对侧壁短路流而言，由于侧壁边界层中存在径向脉动，造成短路流中的固体颗粒随一部分短路流从诸短路流中脱离开来，直接进入导流筒，使溢流中出现不应出现的较大粒径的颗粒，从而使过滤器的分离效率下降。附图8是现有的离心沙石过滤器的流场速度等值线图。附图9是现有的离心沙石过滤器的流场速度矢量分布图。采用流体力学理论对其流场进行分析，结果表明，在导流筒附近出现的侧壁短路流，其中的一部分直接进入导流筒，而侧壁短路流中往往含有较大浓度的固体颗粒。实验测试也证实了这一点。因此，如何有效消除或减小侧壁短路流，是提高离心沙石过滤器分离效率的最有效的途径。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种能有效消除或减小过滤器侧壁短路流，具有较高分离效率的离心沙石过滤器。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种离心式过滤器，包括进水管、溢流管、导流筒、带顶盖的桶体、沉沙箱，进水管沿桶体的切线方向装设在桶体上，沉沙箱与桶体的底部连通连接，溢流管装设在桶体的顶盖上方，导流筒装设在桶体的顶盖下方，导流筒与溢流管连通连接，所述的导流筒的外轮廓为圆锥形。由进水管的来流沿着圆柱形筒体的上部内壁切向方向进入过滤器，使来流绕导流筒的锥形筒的外壁面以逐渐扩大直径的方式向下做螺旋线流动。其流动可以分成两个流动，其一是绕导流筒轴线的圆周运动，命名为运动a；其一是锥形筒的外壁面母线方向远离导流筒轴线斜向下运动；命名为运动b。运动b又可以分成两个运动，其一是沿着过滤器轴线方向向下运动，命名为运动c；其一是沿着筒体径向指向筒体的内壁面；命名为运动d。运动a、c、d的合成运动，使来流被甩向筒体的内壁面。其中运动a使流体产生一个绕筒体轴线旋转的动量，用来产生离心力，分离出流体中的固体颗粒；运动c、d的合成运动使流体获得一个远离筒体轴线的动量，从而消除了短路流，避免了因来流在导流筒附近产生的短路流直接进入导流筒而使分离效率下降的问题。
本发明的进一步改进在于所述的导流筒的内筒为内径与溢流管相同的圆柱形筒，过滤后的水流从内筒流入溢流管的阻力减小，流出更快捷。
本发明一种改进在于，所述的导流筒包括与圆柱形内筒轴线重合的圆锥形上筒、圆锥形下筒；所述内筒的上底边与上筒的小直径底边结合，所述内筒的下底边与下筒的小直径底边结合；所述上筒的大直径底边与下筒的大直径底边结合。由圆柱内筒的外壁面、上筒与下筒内壁面围城一个环状空间，节省了制造材料，三角形结构更稳定。
本发明的另一种改进在于，所述的导流筒包括与圆柱形内筒轴线重合圆锥形上筒、圆环形平板；所述内筒的上底边与上筒的小直径底边结合，所述内筒的下底边与环形平板的小直径环形端面结合；所述上筒的大直径底边与环形平板的大直径环形端面结合；所述圆柱内筒的内直径与溢流管的内直径相同。由圆柱内筒的外壁面、上筒与环形平板内壁面围城一个环状空间，节省了制造材料，结构更稳定。
本发明进一步改进在于，所述的圆锥形上筒的外壁面为曲面，其外壁面的母线为曲线。
本发明进一步改进在于，在所述的沉沙箱的一侧设置有通孔圆凸台，该通孔圆凸台的外侧设置有可拆卸的密封侧盖。设置该可拆卸的密封盖后，方便清洗沉沙箱的淤积。
本发明进一步改进在于，在所述的通孔圆凸台中心设置有带内螺纹的圆环体，所述的侧盖的中心开有通孔，螺栓穿过侧盖中心通孔后与所述圆环体的内螺纹配合连接。用螺丝来固定侧盖，拆卸安装方便。
本发明进一步改进在于，所述螺栓的螺杆与侧盖的中心通孔之间设置有密封环。
本发明进一步改进在于，在所述螺栓的螺帽侧固定装设有手柄。
本发明进一步改进在于，在所述的通孔圆凸台与侧盖之间设置有密封圈。
本发明的有益效果是：通过在过滤器里设置一个锥形导流筒，改变混合液体的流向，来消除过滤器内短路流，有效的提高过滤器的分离率。
附图说明
附图1为本发明结构示意图；
附图2为本发明结构A-A剖视图；
附图3为本发明结构B-B剖视图；
附图4为本发明导流筒的实施例1导流筒结构部分剖视图；
附图5为本发明导流筒的实施例1导流筒结构下侧角立体图；
附图6为本发明导流筒的实施例2结构示意图；
附图7为本发明导流筒的实施例3结构示意图；
附图8为现有技术离心沙石过滤器的流场速度等值线图；
附图9为现有的离心沙石过滤器的流场速度矢量分布图；
附图10为本发明离心沙石过滤器的流场速度等值线图；
附图11为本发明离心沙石过滤器的流场速度矢量分布图。
图中：1-进水管；2-溢流管；3-导流筒；31-圆柱形内筒；32-上锥形筒；33-下锥形筒；321-上锥形筒的外壁面；4-带顶盖的桶体；5-沉沙箱；51-通孔圆凸台；52-侧盖；53-带内螺纹的圆环体；54-螺栓；55-手柄；56-密封圈；57-密封环。
具体实施方式
实施例1
     如图1-5所示，本发明包括进水管1、溢流管2、导流筒3、带顶盖的桶体4、沉沙箱5，进水管1沿桶体4的切线方向装设在桶体4上，沉沙箱5与桶体4的底部连通连接，溢流管2装设在桶体4的顶盖上方，导流筒3装设在桶体4的顶盖下方；导流筒3包括轴线重合的圆柱形内筒31、圆锥形上筒32、圆锥形下筒33，内筒31的上底边与圆锥形上筒32的小直径底边结合，内筒31的下底边与圆锥形下筒33的小直径底边结合，上筒32的大直径底边与下筒33的大直径底边结合，内筒31的内径与溢流管2的内径相同，内筒31与溢流管2相互连通连接。沉沙箱5的一侧设置有通孔圆凸台51，该通孔圆凸台51的外侧设置有可拆卸的密封侧盖52，通孔圆凸台51中心设置有带内螺纹的圆环体53，侧盖52的中心开有通孔，螺栓54穿过侧盖52中心通孔后与所述圆环体53的内螺纹配合连接，使侧盖52封住通孔圆凸台51的出口；在螺栓54的螺帽侧固定装设有手柄55；在螺栓54的螺杆与侧盖52的中心通孔之间设置有密封环57；在通孔圆凸台51与侧盖52之间设置有密封圈56。由进水管的来流沿着圆柱形筒体4的上部内壁切线方向进入过滤器，使来流绕导流筒3的锥形筒的外壁面以逐渐扩大直径的方式向下做螺旋线流动。其流动可以分成两个流动，其一是绕导流筒轴线的圆周运动，命名为运动a；其一是锥形筒的外壁面母线方向远离导流筒轴线斜向下运动；命名为运动b。运动b又可以分成两个运动，其一是沿着过滤器轴线方向向下运动，命名为运动c；其一是沿着筒体径向指向筒体的内壁面，命名为运动d。运动a、c、d的合成运动，使来流被甩向筒体的内壁面。其中运动a使流体产生一个绕筒体轴线旋转的动量，用来产生离心力，分离出流体中的固体颗粒；运动c、d的合成运动使流体获得一个远离筒体轴线的动量，从而消除了短路流，避免了因来流在导流筒附近产生的短路流直接进入导流筒而使分离效率下降的问题，附图10是本发明离心过滤器的流场速度等值线图。附图11是本发明离心过滤器的流场速度矢量分布图。
实施例2
本实施例相对于实施例1的改进之处在于将下筒33改为圆环形平板33，参照图6，内筒31的上底边与上筒32的小直径底边结合，内筒31的下底边与圆环形平板33的小直径环形端面结合；上筒32的大直径底边与圆环形平板33的大直径环形端面结合；圆柱内筒31的内径与溢流管2的内径相同，内筒31与溢流管2相互连通连接。
实施例3
参照图7，本实施例相对实施例1或2的改进之处在于，将导流筒3的上筒32的外壁面321为曲面，其外壁面321的母线为曲线。

Claims (8)

1.一种离心式过滤器，包括进水管（1）、溢流管（2）、导流筒（3）、带顶盖的桶体（4）、沉沙箱（5），进水管（1）沿桶体（4）的切线方向装设在桶体（4）上，沉沙箱（5）与桶体（4）的底部连通连接，溢流管（2）装设在桶体（4）的顶盖上方，导流筒（3）装设在桶体（4）的顶盖下方，导流筒（3）与溢流管（2）连通连接，导流筒（3）的外轮廓成圆锥形；导流筒（3）的内筒（31）为内径与溢流管（2）相等的圆柱形筒，其特征在于：所述的导流筒（3）包括与圆柱形内筒（31）轴线重合的圆锥形上筒（32）、圆锥形下筒（33）；所述内筒（31）的上底边与上筒（32）的小直径底边结合，所述内筒（31）的下底边与下筒（33）的小直径底边结合；所述上筒（32）的大直径底边与下筒（33）的大直径底边结合。
2.一种离心式过滤器，包括进水管（1）、溢流管（2）、导流筒（3）、带顶盖的桶体（4）、沉沙箱（5），进水管（1）沿桶体（4）的切线方向装设在桶体（4）上，沉沙箱（5）与桶体（4）的底部连通连接，溢流管（2）装设在桶体（4）的顶盖上方，导流筒（3）装设在桶体（4）的顶盖下方，导流筒（3）与溢流管（2）连通连接，导流筒（3）的外轮廓成圆锥形；导流筒（3）的内筒（31）为内径与溢流管（2）相等的圆柱形筒，其特征在于：所述的导流筒（3）包括与圆柱形内筒（31）轴线重合的圆锥形上筒（32）、圆环形平板（33）；所述内筒（31）的上底边与上筒（32）的小直径底边结合，所述内筒（31）的下底边与圆环形平板（33）的小直径环形端面结合；所述上筒（32）的大直径底边与圆环形平板（33）的大直径环形端面结合。
3.根据权利要求1或2所述的离心式过滤器，其特征在于：所述的上筒（32）的外壁面（321）为曲面，其外壁面（321）的母线为曲线。
4.根据权利要求3所述的离心式过滤器，其特征在于：在所述的沉沙箱（5）的一侧设置有通孔圆凸台（51），该通孔圆凸台的外侧设置有可拆卸的密封侧盖（52）。
5.根据权利要求4所述的离心式过滤器，其特征在于：在所述的通孔圆凸台（51）中心设置有带内螺纹的圆环体（53），所述的侧盖（52）的中心开有通孔，螺栓（54）穿过侧盖（52）中心通孔后与所述圆环体（53）的内螺纹配合连接。
6.根据权利要求5所述的离心式过滤器，其特征在于：所述螺栓（54）的螺杆与侧盖（52）的中心通孔之间设置有密封环（57）。
7.根据权利要求5所述的离心式过滤器，其特征在于：在所述螺栓的螺帽侧固定装设有手柄（55）。
8.根据权利要求5所述的离心式过滤器，其特征在于：在所述的通孔圆凸台（51）与侧盖（52）之间设置有密封圈（56）。
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