CN102671439B - 一种地表水初级过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地表水初级过滤器，包括过滤器本体，底部的锥形筒上设有进水管，进水管的中心线与锥形筒相切，进水管上连通有进水电动阀；锥形筒的底部设有排污管，排污管上连通有反洗出水电动阀；上部的圆筒设有出水管，出水管的中心线与圆筒相切，出水管上连通有出水电动阀；圆筒上设有冲洗进水管，冲洗进水管的中心线与圆筒相切，冲洗进水管上连通有反洗进水电动阀；圆筒内设有碎石过滤层；上层格栅的上部设有出水压力传感器，下层格栅的下部设有进水压力传感器；自动化程度高；投资省；检修维护简便；出水量大；过滤泥沙、水生物、垃圾等杂质效果好；安装方便，使用灵活，可单台或几台并用。

Description

一种地表水初级过滤器

技术领域

本发明涉及一种过滤器，具体地说,涉及一种地表水初级过滤器,属于水利技术领域。

背景技术

目前，农业、工业、自来水厂等用水行业从水库、天然河道中取水，在取水过程中经常遇到水草、水生动物、泥沙、垃圾等杂质淤塞管道、堵塞水表等情况，若在取水口建设过滤设施，不但投资大，而且维护困难。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题，目前市场上的过滤器多为深度过滤，存在价格高、纳污量小、易受污物堵塞、过滤网易损坏、过滤部分需拆卸清洗且无法监控过滤器工作状态等众多缺点，并且取水量小，不适合大流量过滤含杂质较多的水库及河道水。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种地表水初级过滤器，克服了现有技术中价格高、纳污量小、易受污物堵塞、过滤网易损坏、过滤部分需拆卸清洗且无法监控过滤器工作状态的缺陷，采用本发明地表水初级过滤器后，具有投资省；自动化程度高；检修维护简便；出水量大；过滤泥沙、水生物、垃圾等杂质效果好；安装方便，使用灵活，可单台或几台并用，也可根据后期取水量的增大要求并联增加一台或几台过滤器等优点。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种地表水初级过滤器，包括过滤器本体，其特征在于：所述过滤器本体的上部为具有顶盖的圆筒，底部为锥形筒；

锥形筒上设有进水管，进水管的中心线与锥形筒相切，进水管上连通有进水电动阀；

锥形筒的底部设有排污管，排污管上连通有反洗出水电动阀；

圆筒上设有出水管，出水管的中心线与圆筒相切，出水管上连通有出水电动阀；

圆筒上设有冲洗进水管，冲洗进水管的中心线与圆筒相切，冲洗进水管上连通有反洗进水电动阀；

圆筒的顶盖上设有排气管，排气管上连通有自动排气阀；

圆筒内水平设置有上层格栅和下层格栅，上层格栅、下层格栅和圆筒形成的空间内设有碎石过滤层；

上层格栅的上部设有出水压力传感器，下层格栅的下部设有进水压力传感器；

进水电动阀、反洗出水电动阀、出水电动阀、反洗进水电动阀、出水压力传感器、进水压力传感器电连接有自动控制器。

一种优化方案，所述自动控制装置包括单片机、触摸屏、手动/自动选择开关SEL、接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3、接触器KM4、中间继电器JA1、中间继电器JA2、中间继电器JA3、中间继电器JA4、中间继电器JA5、中间继电器JA6、中间继电器JA7和中间继电器JA8；

接触器KM1的常开触点接进水电动阀的常闭触点OLS1，接触器KM1的常闭触点接进水电动阀的常闭触点CLS1，中间继电器JA1线圈的一端接电源，中间继电器JA1线圈的另一端接进水电动阀的常开触点CXS1；

接触器KM2的常开触点接出水电动阀的常闭触点OLS2，接触器KM2的常闭触点接出水电动阀的常闭触点CLS2；

接触器KM3的常开触点接反洗进水电动阀的常闭触点OLS3，接触器KM3的常闭触点接反洗进水电动阀的常闭触点CLS3；

接触器KM4的常开触点接反洗出水电动阀的常闭触点OLS4，接触器KM4的常闭触点接反洗出水电动阀的常闭触点CLS4。 

灵一种优化方案，所述中间继电器JA2线圈的一端接电源，中间继电器JA2线圈的另一端接进水电动阀的常开触点OXS1；

中间继电器JA3线圈的一端接电源，中间继电器JA3线圈的另一端接出水电动阀的常开触点CXS2，中间继电器JA4线圈的一端接电源，中间继电器JA4线圈的另一端接出水电动阀的常开触点OXS2；

中间继电器JA5线圈的一端接电源，中间继电器JA5线圈的另一端接反洗进水电动阀的常开触点CXS3，中间继电器JA6线圈的一端接电源，中间继电器JA6线圈的另一端接反洗进水电动阀的常开触点OXS3；

中间继电器JA7线圈的一端接电源，中间继电器JA7线圈的另一端接反洗出水电动阀的常开触点CXS4，中间继电器JA8线圈的一端接电源，中间继电器JA8线圈的另一端接反洗出水电动阀的常开触点OXS4。

再一种优化方案，所述中间继电器JA1的常开触点KA1接单片机的I0.2口，中间继电器JA2的常开触点KA2接单片机的I0.3口，中间继电器JA3的常开触点KA3接单片机的I0.4口，中间继电器JA4的常开触点KA4接单片机的I0.5口，中间继电器JA5的常开触点KA5接单片机的I0.6口，中间继电器JA6的常开触点KA6接单片机的I0.7口，中间继电器JA7的常开触点KA7接单片机的I1.0口，中间继电器JA8的常开触点KA8接单片机的I1.1口。

进一步的优化方案，所述触摸屏通过RS232通讯电缆连接单片机的COM口，手动/自动选择开关SEL连接单片机的I0.0和I0.1口；

单片机的Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3依次连接接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3、接触器KM4的线圈。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：水库或河道水从进水管沿锥形筒的切线方向从锥形筒的中上部进入，锥形筒内水流为螺旋式上升，此过程中比重较大的砂石等颗粒在离心力作用下从水中分离，沿锥形筒内壁沉入到锥形筒的底部，水中鱼类、水草、垃圾等比重较小的杂质通上层格栅、下层格栅之间的碎石过滤层过滤。进入过滤器上室，并从出水管流出的就是不含大颗粒的、对管道不会造成淤塞和堵塞水表的水。当碎石过滤层过滤的杂物较多，造成圆筒，底部为锥形筒之间的压力差达到设定值时，出水压力传感器、进水压力传感器将信号传至自动控制器，自动控制器控制进水电动阀和出水电动阀关闭，同时打开反洗进水电动阀和反洗出水电动阀，经过过滤网过滤的水库水或河道水通过冲洗进水管沿切线方向进入圆筒，均匀地对碎石过滤层进行冲洗，在水流冲力和重力作用下，碎石过滤层拦截的水生物、垃圾等杂物汇集到锥形筒的底部，连同沉淀的泥沙随水流从排污管排出。反冲洗持续时间根据水质、下游要求的供水压力、锥形筒容积、流量等情况设定，自动化程度高；投资省；检修维护简便；出水量大；过滤泥沙、水生物、垃圾等杂质效果好；安装方便，使用灵活，可根据后期取水量的增大要求并联增加一台或几台过滤器的优点。 

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

附图1是本发明实施例中初级过滤器的结构示意图；

附图2是本发明实施例中控制器的电气原理图；

附图3是本发明实施例中控制器的电气原理图；

图中，

1-过滤器本体，2-支撑脚，3-圆筒，4-锥形筒，5-进水管，6-进水电动阀，7-排污管，8-反洗出水电动阀，9-出水管，10-出水电动阀，11-冲洗进水管，12-反洗进水电动阀，13-排气管，14-自动排气阀，15-上层格栅，16-下层格栅，17-碎石过滤层，18-出水压力传感器，19-进水压力传感器。

具体实施方式

实施例，如图1所示，一种地表水初级过滤器，包括过滤器本体1和三根用来支撑过滤器本体1的支撑脚2，过滤器本体1的上部为具有顶盖的圆筒3，底部为锥形筒4，锥形筒4上设有进水管5，进水管5的中心线与锥形筒4相切，进水管5上连通有进水电动阀6，锥形筒4的底部设有排污管7，排污管7上连通有反洗出水电动阀8，圆筒3上设有出水管9，出水管9的中心线与圆筒3相切，出水管9上连通有出水电动阀10，圆筒3上设有冲洗进水管11，冲洗进水管11的中心线与圆筒3相切，冲洗进水管11上连通有反洗进水电动阀12，圆筒3的顶盖上设有排气管13，排气管13上连通有自动排气阀14。

圆筒3内水平设置有上层格栅15和下层格栅16，上层格栅15、下层格栅16和圆筒3形成的空间内设有碎石过滤层17，该碎石的大小为2-4cm，上层格栅15的上部设有出水压力传感器18，下层格栅16的下部设有进水压力传感器19，进水电动阀6、反洗出水电动阀8、出水电动阀10、反洗进水电动阀12、出水压力传感器18、进水压力传感器19和自动控制器电连接。

如图2、图3所示，自动控制装置包括单片机、触摸屏、手动/自动选择开关SEL、接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3、接触器KM4、中间继电器JA1、中间继电器JA2、中间继电器JA3、中间继电器JA4、中间继电器JA5、中间继电器JA6、中间继电器JA7和中间继电器JA8，单片机的型号为LM3107E，触摸屏的型号为MT4310C。

接触器KM1的常开触点接进水电动阀6的常闭触点OLS1，接触器KM1的常闭触点接进水电动阀6的常闭触点CLS1，中间继电器JA1线圈的一端接电源，中间继电器JA1线圈的另一端接进水电动阀6的常开触点CXS1，中间继电器JA2线圈的一端接电源，中间继电器JA2线圈的另一端接进水电动阀6的常开触点OXS1。

接触器KM2的常开触点接出水电动阀10的常闭触点OLS2，接触器KM2的常闭触点接出水电动阀10的常闭触点CLS2，中间继电器JA3线圈的一端接电源，中间继电器JA3线圈的另一端接出水电动阀10的常开触点CXS2，中间继电器JA4线圈的一端接电源，中间继电器JA4线圈的另一端接出水电动阀10的常开触点OXS2。

接触器KM3的常开触点接反洗进水电动阀12的常闭触点OLS3，接触器KM3的常闭触点接反洗进水电动阀12的常闭触点CLS3，中间继电器JA5线圈的一端接电源，中间继电器JA5线圈的另一端接反洗进水电动阀12的常开触点CXS3，中间继电器JA6线圈的一端接电源，中间继电器JA6线圈的另一端接反洗进水电动阀12的常开触点OXS3。

接触器KM4的常开触点接反洗出水电动阀8的常闭触点OLS4，接触器KM4的常闭触点接反洗出水电动阀8的常闭触点CLS4，中间继电器JA7线圈的一端接电源，中间继电器JA7线圈的另一端接反洗出水电动阀8的常开触点CXS4，中间继电器JA8线圈的一端接电源，中间继电器JA8线圈的另一端接反洗出水电动阀8的常开触点OXS4。

中间继电器JA1的常开触点KA1接单片机的I0.2口，中间继电器JA2的常开触点KA2接单片机的I0.3口，中间继电器JA3的常开触点KA3接单片机的I0.4口，中间继电器JA4的常开触点KA4接单片机的I0.5口，中间继电器JA5的常开触点KA5接单片机的I0.6口，中间继电器JA6的常开触点KA6接单片机的I0.7口，中间继电器JA7的常开触点KA7接单片机的I1.0口，中间继电器JA8的常开触点KA8接单片机的I1.1口。

触摸屏通过RS232通讯电缆连接单片机的COM口，手动/自动选择开关SEL连接单片机的I0.0和I0.1口；单片机的Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3依次连接接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3、接触器KM4的线圈，开关电源SP提供DC24V电源，给触摸屏、单片机的输入端和进水压力传感器19、出水压力传感器18供电。

触摸屏可显示地表水初级过滤器的工艺流程，进水压力传感器19、出水压力传感器18的压力值、进水电动阀6、反洗出水电动阀8、出水电动阀10、反洗进水电动阀12的动作状态和故障报警；可设置自动反洗的压差DP,通过与进水压力传感器19、出水压力传感器18的差值△P进行比较，从而控制系统按设置的时间Dt进行反洗流程，还可在手动/自动选择开关SEL处于“手动”状态时，手动开闭进水电动阀6、反洗出水电动阀8、出水电动阀10、反洗进水电动阀12。

开启进水电动阀6时，单片机经Q0.0口输出开启信号至接触器KM1的线圈，接触器KM1的常开触点闭合，接触器KM1的常闭触点断开，进水电动阀6动作打开，进水电动阀6的阀芯到达开启位后进水电动阀6的常闭触点OLS1断开，进水电动阀6的常开触点CXS1闭合，中间继电器JA1得电吸合，中间继电器JA1的常开触点KA1闭合后将信号输出至单片机的I0.2口，触摸屏显示进水状态；当关闭进水电动阀6时，单片机经Q0.0口输出关闭信号至接触器KM1的线圈，接触器KM1的常开触点断开，接触器KM1的常闭触点闭合，进水电动阀6动作关闭，进水电动阀6的阀芯到达关闭位后进水电动阀6的常闭触点CLS1断开，进水电动阀6的常开触点OXS1闭合，中间继电器JA2得电吸合，中间继电器JA2的常开触点KA2闭合后将信号输出至单片机的I0.3口，触摸屏显示进水停止状态；出水电动阀10、反洗进水电动阀12和反洗出水电动阀8的工作过程与进水电动阀6的工作过程一致，不再分别详细说明。

进水电动阀6开启时中间继电器JA1线圈得电、关闭时中间继电器JA2线圈得电；出水电动阀10开启时中间继电器JA3线圈得电、关闭时中间继电器JA4的线圈得电；反洗进水电动阀12开启时中间继电器JA5的线圈得电、关闭时中间继电器JA6的线圈得电；反洗出水电动阀8开启时中间继电器JA7的线圈得电、关闭时中间继电器JA8的线圈得电。中间继电器JA1的常开触点KA1、中间继电器JA2的常开触点KA2、中间继电器JA3的常开触点KA3、中间继电器JA4的常开触点KA4、中间继电器JA5的常开触点KA5、中间继电器JA6的常开触点KA6、中间继电器JA7的常开触点KA7和中间继电器JA8-常开触点KA8把各个电动阀的状态送入单片机的I0.2-I1.1口，再传给触摸屏进行显示。I1.2连接一个故障复位按钮PB1,当有故障发生时单片机的Q0.4口输出报警信号，报警器BZ1响起，当故障解除后按故障复位按钮PB1后复位。单片机的Q0.6、Q0.7口输出系统的状态信息，手动时HL1点亮，自动时HL2点亮。

该过滤器工作时，接通自动控制器的电源开关QF1~QF6，把自动控制器上过滤系统手动/自动选择开关SEL转到“自动”状态，进水电动阀6和出水电动阀10同时打开，反洗进水电动阀12和反洗出水电动阀8关闭，水库或河道水从进水管5沿锥形筒4的切线方向从锥形筒4的中上部进入，锥形筒4内水流为螺旋式上升，此过程中比重较大的砂石等颗粒在离心力作用下从水中分离，沿锥形筒4内壁沉入到锥形筒4的底部，水中鱼类、水草、垃圾等比重较小的杂质通上层格栅15、下层格栅16之间的碎石过滤层17过滤。进入过滤器上室，并从出水管9流出的就是不含大颗粒的、对管道不会造成淤塞和堵塞水表的水。当碎石过滤层17过滤的杂物较多，造成圆筒3，底部为锥形筒4之间的压力差达到设定值时，出水压力传感器18、进水压力传感器19将信号传至自动控制器，自动控制器控制进水电动阀6和出水电动阀10关闭，同时打开反洗进水电动阀12和反洗出水电动阀8，经过过滤网过滤的水库水或河道水通过冲洗进水管11沿切线方向进入圆筒3，均匀地对碎石过滤层17进行冲洗，在水流冲力和重力作用下，碎石过滤层17拦截的水生物、垃圾等杂物汇集到锥形筒4的底部，连同沉淀的泥沙随水流从排污管7排出。反冲洗持续时间根据水质、下游要求的供水压力、锥形筒4容积、流量等情况设定。反冲洗结束后，自动控制器控制反洗进水电动阀12和反洗出水电动阀8关闭，同时打开进水电动阀6和出水电动阀10，过滤器重新开始供水，自动排气阀14将圆筒3内的气体自动排出。

本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明内容，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明技术方案所作的改进，均落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种地表水初级过滤器，包括过滤器本体（1），其特征在于：所述过滤器本体（1）的上部为具有顶盖的圆筒（3），底部为锥形筒（4）；

锥形筒（4）上设有进水管（5），进水管（5）的中心线与锥形筒（4）相切，进水管（5）上连通有进水电动阀（6）；

锥形筒（4）的底部设有排污管（7），排污管（7）上连通有反洗出水电动阀（8）；

圆筒（3）上设有出水管（9），出水管（9）的中心线与圆筒（3）相切，出水管（9）上连通有出水电动阀（10）；

圆筒（3）上设有冲洗进水管（11），冲洗进水管（11）的中心线与圆筒（3）相切，冲洗进水管（11）上连通有反洗进水电动阀（12）；

圆筒（3）的顶盖上设有排气管（13），排气管（13）上连通有自动排气阀（14）；

圆筒（3）内水平设置有上层格栅（15）和下层格栅（16），上层格栅（15）、下层格栅（16）和圆筒（3）形成的空间内设有碎石过滤层（17）；

上层格栅（15）的上部设有出水压力传感器（18），下层格栅（16）的下部设有进水压力传感器（19）；

进水电动阀（6）、反洗出水电动阀（8）、出水电动阀（10）、反洗进水电动阀（12）、出水压力传感器（18）、进水压力传感器（19）电连接有自动控制器；

所述自动控制装置包括单片机、触摸屏、手动/自动选择开关SEL、接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3、接触器KM4、中间继电器JA1、中间继电器JA2、中间继电器JA3、中间继电器JA4、中间继电器JA5、中间继电器JA6、中间继电器JA7和中间继电器JA8；

接触器KM1的常开触点接进水电动阀（6）的常闭触点OLS1，接触器KM1的常闭触点接进水电动阀（6）的常闭触点CLS1，中间继电器JA1线圈的一端接电源，中间继电器JA1线圈的另一端接进水电动阀（6）的常开触点CXS1；

接触器KM2的常开触点接出水电动阀（10）的常闭触点OLS2，接触器KM2的常闭触点接出水电动阀（10）的常闭触点CLS2；

接触器KM3的常开触点接反洗进水电动阀（12）的常闭触点OLS3，接触器KM3的常闭触点接反洗进水电动阀（12）的常闭触点CLS3；

接触器KM4的常开触点接反洗出水电动阀（8）的常闭触点OLS4，接触器KM4的常闭触点接反洗出水电动阀（8）的常闭触点CLS4；

所述中间继电器JA2线圈的一端接电源，中间继电器JA2线圈的另一端接进水电动阀（6）的常开触点OXS1；

中间继电器JA3线圈的一端接电源，中间继电器JA3线圈的另一端接出水电动阀（10）的常开触点CXS2，中间继电器JA4线圈的一端接电源，中间继电器JA4线圈的另一端接出水电动阀（10）的常开触点OXS2；

中间继电器JA5线圈的一端接电源，中间继电器JA5线圈的另一端接反洗进水电动阀（12）的常开触点CXS3，中间继电器JA6线圈的一端接电源，中间继电器JA6线圈的另一端接反洗进水电动阀（12）的常开触点OXS3；

中间继电器JA7线圈的一端接电源，中间继电器JA7线圈的另一端接反洗出水电动阀（8）的常开触点CXS4，中间继电器JA8线圈的一端接电源，中间继电器JA8线圈的另一端接反洗出水电动阀（8）的常开触点OXS4；

所述中间继电器JA1的常开触点KA1接单片机的I0.2口，中间继电器JA2的常开触点KA2接单片机的I0.3口，中间继电器JA3的常开触点KA3接单片机的I0.4口，中间继电器JA4的常开触点KA4接单片机的I0.5口，中间继电器JA5的常开触点KA5接单片机的I0.6口，中间继电器JA6的常开触点KA6接单片机的I0.7口，中间继电器JA7的常开触点KA7接单片机的I1.0口，中间继电器JA8的常开触点KA8接单片机的I1.1口；

所述触摸屏通过RS232通讯电缆连接单片机的COM口，手动/自动选择开关SEL连接单片机的I0.0和I0.1口；

单片机的Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3依次连接接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3、接触器KM4的线圈。

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