CN102811788A - 复合机械性过滤介质 - Google Patents

Abstract

复合机械过滤介质的过滤器需要具有单一结构的过滤介质，例如，开孔塑料，或是有多个相对较小的元件组成。本发明提供一种机械过滤器用的复合机械过滤介质，包括多个具有第一形状的第一元件和多个具有第二形状的第二元件，该第一形状与第二形状彼此不相同，该元件可以彼此相互拼合在一起。如图4所示。

Description

复合机械性过滤介质

本发明涉及一种复合机械化过滤介质，包括该水过滤介质的过滤器和一种包括该过滤介质的过滤器的操作方法并且可以用于且不仅用于水池过滤器和水族馆过滤器。

随着时间的变化，由于藻类和其它杂物的积累，水池和水族馆里的水很容易变脏。因此，需要使用过滤器，其包括一个设置有过滤介质的腔室。所述过滤介质可以包括开孔泡沫，沙子或其它物质，相对于水来说，其中部分或全部都具有惰性。水连续滴地穿过过滤腔室以及过滤介质，通过机械、生物、化学或生物化学反应，使得其中的杂物被排除。

众所周知，可以使用类球形过滤介质对水池里的水进行生物过滤。位于介质中的生物消耗、处理了水池的水中的有害的元素。然而，如果不在水体接触这些类球形过滤介质之前采取机械过滤步骤的话，这些类球形过滤介质很快就会被沉积物等等堵塞。

随着时间变化，机械性过滤器也很容易积聚一些杂物和其他不需要的元素，降低了过滤介质的过滤效果，从而使得水依然是脏的或者该过滤介质被堵塞。这会导致水溢出或绕过该过滤介质。

此外，由于系统中产生的反压力使得穿过该过滤介质的流动率降低。当出现上述情况时，需要对过滤介质进行清理。.

有多种方法可以对过滤介质进行清理。其中一种方法就是卸下过滤介质并进行清洗。这种方法对于用开孔泡沫块这样的过滤介质比较容易，然而，通常用自来水清洗该介质，自来水中氯等化学物质对水池中的细菌或其它生物有害。另一种方法是通过穿过腔室的水的转向建立一个短暂的清洁循环。清洁的水经过过滤器离开水池后可以进行再利用。另一种方法是建立一个临时的清洁循环，其中的水流反向通过所述腔室。使用清洁的水并在它从过滤器出来以后将其导离水池。

这些方法对过滤介质进行了清洁，但是，如果所述过滤介质由多个(有可能是大量的)分立的元件组成，对于使用者来说，把它们从腔室拆卸出来并清洗它们十分耗费时间并非常困难。而且，这些分立的元件很容易由于杂物的积聚而结成块状，利用逆流技术进行清理效果欠佳和/或不能产生效果。

已知有包含多个分立元件的过滤介质，但是每个元件都是一样的形状。另外，也已知有包含多个分立元件且每个元件有独特形状的过滤介质，例如沙子或沙砾。

这些过滤介质有许多缺点，例如，过滤元件填塞过紧（例如沙子），大大降低了水透过过滤器的流动率；如果过滤元件之间的空隙太大就会降低其过滤效果，如果过滤元件的空隙不规则，则容易发生 “沟流”或“漏流（类似于沟流的意思）”的现象，该术语是指在过滤介质中产生沟槽。允许水整个相对快速地通过而没有产生明显的过滤效果。另一个问题是，当在循环过滤清洁中，介质元件不能够有效分开而结成一块或多块。因此在清洁这些过滤元件时很难有效去除积聚的杂物/滤渣。

因此，需要一个改进的过滤介质，其相互拼合从而提供有效地机械过滤，并且在清洁循环时很容易分离。

一方面，本发明提供了机械过滤器中使用的复合机械过滤介质，包括多个具有第一形状的第一元件和多个具有第二形状的第二元件，该第一形状和第二形状彼此不同，该元件相互分离并且以可拆卸的方式相互拼合组装。

词语“机械”定义了以非化学，非生物以及非生化的方式起作用的介质。换言之，该过滤介质向筛子一样起作用困住水中的微粒；它可以改进或实现对生物或化学的水处理，但是这不是主要目的。 

词语“拼合”取其常用解释，是指多个元件相互交织或相互缠绕从而将元件聚集在一起。实施中，该结合的元件在其下面进来的水的压力下被置于过滤器的过滤腔室的顶端。水通过该腔室顶端的出口离开腔室。栅格或其它类似物，设置在腔室的顶端用于阻止该结合的元件脱离腔室。

在拼合使用和过过滤时，大量的元件彼此保持相对的静止。但是，在清洁过滤器的逆流情形中，这些元件可以相互分离。这是因为元件在其中移动的腔室比元件的总体积较大。在逆流情形中，进入腔室顶端的水将上升的元件向下推移，同样在元件下降时也很容易上升。通过这些元件的相互移动从而实现对他们的清洗。

该过滤介质进一步还包括多个具有第三形状的第三元件，其与第一形状和第二形状不同，该第一形状、第二形状以及第三形状彼此分离并且可拆分地方式彼此拼合组装在一起。

该过滤器主要是一机械型过滤器；通过不同形状的元件相互拼合形成一个复合的过滤器，没有直接的沟槽或通道使得水可以从一面穿过至相对的一面。相反，水需要经过一个曲折的、蜿蜒的通道才能离开过滤腔室。从而有大量的时间使悬浮在水中的不需要的颗粒被驱除和/或留在元件中或元件之间。

该过滤介质元件可以使有人工物质组成。例如，该过滤介质可由挤压塑料和/或注塑塑料构成。这些塑料可以是食品级别的。还可以由金属、玻璃和陶瓷材料组成。

该过滤介质元件为非球形。

第一元件、第二元件以及第三元件在形状和外观上可以各自一致。

每个元件在任一方向上的尺寸都小于10mm。因此，该元件看起来相对较小。当拼合时，相邻的第一元件、第二元件和第三元件之间的距离接近于4mm，当然也可以是其他距离，例如1mm,2mm,3mm或5mm。通过足够小的距离可以阻止相对较大的不需要的物质颗粒，例如，藻类，穿出过滤网。

第一形状可以接近于直线，例如，与罗马字母“I”（无衬线字体）相似。第二形状接近于曲线，例如，一个圆圈的部分，例如一个半圆和与罗马字母”C” （无衬线字体）相似。第三形状包括三个臂，每个臂都接近于直线，该三个臂组合在一起近似于罗马字母”H” （无衬线字体）。例如，其中两个臂相互平行并且隔开一定的距离，通过垂直于于两个竖直的臂的第三个臂连接在一起，三个臂彼此位于同一平面内。该三种形状在过滤时可以相互紧密编织在一起而在过滤元件清洗过程中可以相互拆分开来。

尽管第一形状、第二形状和第三形状被定义为分别与罗马字母”I”,”C”和”H”相似，但是它们可以有一个不同的顺序，例如，第一形状与罗马字母”         C”相似，第二形状与罗马字母”H”相似等等。

每个元件可以包括一个支撑和一组（或大量）从支撑伸出的叶状部件。每个叶状部件从其制成伸出的距离小于或等于3mm。叶状部件像筛子一样有助于滞留水中的细微物质。每个元件的叶状部件可拆分地与其它元件的叶状部件拼合在一起。 

本发明的第二个方面，本发明提供了一种过滤器，包括一腔室，水穿过该腔室进行过滤，该腔室包括大量的第一方面中和本发明中描述和/或权利要求中的过滤物质。该过过滤可以使水池水或水族馆的水。

在这里，词语“大量”可以超过一百、两百、三百、四百甚至超过一千。

第三个方面，本发明提供了一种操作过滤器的方法，包括根据第二个方面提供过滤器的步骤，其中，该腔室包括具有一定体积的拼合的过滤元件，其体积比腔室容积大30%；在过滤步骤中，脏水进入腔室，穿过拼合的过滤元件，原来脏水中的碎屑被过滤介质滞留后净化的水离开腔室，其中，具有不同数量和形状的元件彼此保持相对静止；在清洗步骤中，水进入腔室，穿过拼合的过滤元件，原来脏水中的碎屑被过滤介质滞留后净化的水离开腔室，其中，具有不同数量和形状的元件相互移动和相互处于非静止状态。

清洗步骤利用水的水力作用来搅动这些元件。

拼合的过滤元件的体积可以达到腔室容积的40%, 50%, 60%, 70%, 或80%以上，在清洗步骤中，位于其中的元件可以自由移动。

在清洗步骤中由于水的流动和/或机械搅动，过滤元件可以在腔室中移动进而元件发生碰撞，从而有助于清洗。

这些元件易漂浮。 

本方法在清洗步骤中还包括通过丝状体或桨状物机械性搅动过滤介质的步骤。换言之，通过非水力作用进行机械性搅动。该丝状体可以是硬质的从腔室外伸入腔室内搅动，以搅碎赃物块。 

在过滤步骤中进出所述过滤腔室的水可以来自水池并回到水池。在清洗步骤中，进入过滤腔室的水可能来自于水池。该携带有碎屑的不洁净的水可以直接导出水池。清洗步骤中进入腔室的水还可以来自另一水源，例如水桶，饮用水源（适于饮用的）或它们和水池水的混合。

通过下面的描述和附图，更加明显地示出本发明的上述和其它特征和有益效果，并且通过举例阐释本发明的原则。根据示例的描述并不限制本发明的范围。下面引用的数字是指向相关的附图。

图1至图3是本发明的第一个实施例中的一个过滤元件的沿着三个主要的正交轴的三个立视图；

图4和图5是本发明的第二个实施例中的一个过滤元件的沿着两个三个主要正交轴中的两个正交轴的两个立视图；

图6和图7是是本发明的第三个实施例中的一个过滤元件的沿着两个三个主要正交轴中的两个正交轴的两个立视图；

图8是集合的过滤元件的视图；以及

图9是一个过滤器的透视图。

根据具体实施例和相应的附图对本发明进行描述，但是本发明并不限于此，而是由权利要求限定。描述的附图只是一种示意而并不局限于此。为了解释需要，附图中的一些元件的尺寸被放大并没有按照比例来画。该尺寸和相关尺寸并不与本发明实际的缩小尺寸相对应。

进一步地，在说明书和权利要求书中的技术词语第一、第二和第三等等，是为了用于区分相似的元件二并不是描述一个序列、暂时的空间的排列或其它所必须的。在一定的条件下这些词语可以相互更换并且本发明的中描述的实施例可以使用其它序号而限于在此中描述和解释得。

另外，说明书和权利要求书中的词语顶端、底端、上端、下端等等仅仅是为了描述的需要而并不是描述相关位置所必须得。在一定的条件下这些词语可以相互更换并且本发明的中描述的实施例可以使用其它方位而限于在此中描述和解释得。.

在权利要求书中的词语“包括”是指并不局限于其后列出的方法，工具，并不排除其他的元件或步骤。其用于详细说明所提及的特征，整体，步骤或部件，但是并不排除现有的活附件的一个或多个其他特征，整体，步骤或部件，或它们的组合。因此，“一个装置包括A和B”的表述并不是指仅有A部件和B部件组成的装置。而是说针对本发明，涉及的该装置的相关部件是A和B。

在说明书中涉及的“实施例之一”或“一个实施例”是指在该实施例中涉及的某个特征、结构或特点至少存在于本发明的至少一个实施例中。因此，在说明书中多出出现的“实施例之一”或“一个实施例”并不是只涉及相同的实施例，还可以包括不同的实施例。而且，本领域普通技术人员来说，在一个或多个实施例中某些特征、结构或特征可以以适合的方式合并。

同样，对于本发明的一些实施例的描述，为了简明、流畅地公开发明，本发明的许多特征被组合在一个实施例、附图或描述中，有助于本发明的一个或多个方面。这种公开方法，并不是指反应要求保护的发明的目的需要比每条权利要求中引用的内容更多的内容。而是指，如权利要求所体现的，发明的每个方面不需要比上述公开的实施例中的所有技术特征。因此，附随在详细说明后面的权利要求存在与该详细说明中，并且每条权利要求代表一个本发明的实施例。

另外，有一些实施例包括其它实施例中的技术特征，不同实施例中的技术特征的合并以及本领域技术人员可以实现的其它实施例都在本发明的范围之中。例如，在下列权利要求书中，任何一个要求权利的实施例都可以进行任意合并。 

在本说明书中描述了许多具体细节。但是，本发明的的实施例可以不根据这些细节进行实施。另外，为了清晰地理解说明书，一些公知的方法，结构和结束特征并没有被详细公开。

在本发明的描述中，除非是相反的，否则公开包括在参数允许范围的最大值和最小值的选择以及暗含的任一上述值都比另一个值优选，参数范围的中间值，位于上较优选最大和较不优选最小值的中间值，还包括优选地该最小优选值和位于该最小优选和中间值中间的每个值。 

通过本发明的实施例详细描述了本发明内容。根据本领域技术人员，在不脱离本发明的精神或技术教导下，还可以包括本发明的其它实施例，本发明仅由权利要求的内容进行限定。

[0048] 

第一个实施例中，如图1-3所示的一个过滤元件10。图1是一个端视图，其中一个直线型的相对较薄的中间支撑20，从其中纵向地伸出多个叶状部件30。箭头代表的“2”是图2中所示出的图。

图2是元件10的侧视图。中间支撑20被看成平面的以及矩形形状。叶状部件30穿过两个相对的表面平行排列。箭头代表的“1”是指图1中所示出的图。箭头代表的“3”是图3所示出的图。

图3是图1垂直位置的端视图。中间支撑20为直线且相对较薄。可以看到的两个叶状部件30垂直于中间部件的两面中的任意一面并从中间部件伸出。其他的叶状部件30由于位于该该示出的两个叶状部件的后面而被其遮住了。箭头代表的“1”是指图1中所示出的图。箭头代表的“2”是图2所示出的图。

图4和图5中示出的一个过滤元件110的第二个实施例。图4是一平面图，示出了一个曲线的、相对较薄的中间支撑120，多个叶状元件130从其中竖直伸出。箭头“5”为图5中示图。部件110平面形状类似于罗马字母“C”，在形状上构成圆柱体的一部分或为圆柱体的一半。

图5示出了从图4中的箭头“5”所指的方向看到的元件110的侧视图。中间的曲线形支撑120和穿过其表面的叶状部件130平行并排排列。箭头“4”是指图4中的示图。

图6和图7为一种过滤元件210的第三个实施例。图6是一平面视图，示出两个相互平行、相对较薄的直线的支撑220，该平行的直线之间被一中间的第三直线较薄的支撑225隔开，从而在整体上形成罗马字母“H”形状。每个支撑220都包括许多叶状部件230，沿着多个面纵向伸出。进一步地，中间支撑225的每个面上纵向输出多个叶状部件235。

图7为图6中的箭头“6“方向看到的元件210的侧视图。其中，中间第三支撑225与穿过其表面的叶状部件235平行排列。另外两个支撑220位于该中间第三支撑的相对两端。图中示出每个支撑220的任意一面伸出一个叶状部件230。其他未示出的叶状部件230是因为他们在后面被部件遮挡。箭头”6”是指图6中的示图。

图8中的元件10,110,210的组合300。由于三种元件为三种不同的形状，它们之间可以相互拼合。

图中示出了一个元件拼合的组合300，位于一过滤器400的过滤腔室410之中。该腔室410包括一水的进口420和水的出口430。在穿过元件组合300中，水被过滤干净，这是因为水中的一些微粒被困在每个元件10、110、210之中和/或位于元件10、110、210表面的叶状部件30、130、230、235之间。.

拼合元件10、110、210的组合使得水在通过时十分困难并且防止沟流现象。

尽管在图中示出了三种不同形状的部件10、110、210，但是还可以采用元件的结合成的形状或其它元件的替换形状。

该元件10、110、210还可以包括设有穿孔的中间支撑20, 120, 220, 225，叶状部件30, 130, 230, 235在它们的长度方向上间断的，以及叶状部件30, 130, 230 , 235在中间支撑20, 120, 220, 225的表面不平行的任意排列。

每个叶状部件 30, 130, 225, 230, 235的长度接近1mm（沿着支撑 20, 120, 220纵向测量）。也可以将长度设置为2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9甚至10mm。每个支撑20, 120, 220的厚度接近1至2mm，也可以在2mm-5mm之间选择厚度值。

Claims (18)

1.用于机械过滤器的复合机械过滤介质，包括具有第一形状的多个第一元件，具有第二形状的多个第二元件，所述第一形状与所述第二形状不同，所述元件最初是彼此分离的并且以可拆分的方式拼合在一起。

2.根据权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，还包括具有第三形状的多个第三元件，所述第三元件与第一元件和第二元件的形状都不相同，所述第一元件、第二元件以及第三元件最初是彼此分离的并且以可拆分的方式拼合在一起。

3.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质由人工材料制成。

4.根据权利要求3所述的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质由挤压塑料和/或注塑塑料制成。

5.根据权利要求4所述的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质为食品级别的的塑料。

6.根据上述任一权利要求所述的过滤介质，其特征在于，每个元件的任一轴向上的长度都小于1.0mm。

7.根据上述任一权利要求所述的过滤介质，其特征在于，在拼合时，相邻的第一元件、第二元件以及第三元件之间的间隔约为4mm。

8.根据上述任一权利要求所述的过滤介质，其特征在于，所述第一形状为一直线型。

9.根据上述任一权利要求所述的过滤介质，其特征在于，所述第二形状为一曲线型。

10.根据上述任一权利要求所述的过滤介质，其特征在于，所述第三形状包括三个臂，每个臂为一直线，所述三个臂组成类似于罗马字母”H”的形状。

11.根据上述任一权利要求所述的过滤介质，其特征在于，所述第一元件包括一支撑和一组叶状部件，所述叶状部件从所述支撑上伸出。

12.根据权利要求11所述的过滤介质，其特征在于，每个叶状部件从其支撑上的伸出长度小于或等于3mm。

13.一种过滤器包括一个腔室，水穿过所述腔室进行过滤，所述腔室包括多个上述任一权利要求所述的过滤介质。

14.根据权利要求13所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器为水池过滤器或水族馆过滤器。

15.   一种包括权利要求13或14所述的过滤器的操作方法，其特征在于，所述腔室包括具有一定体积的拼合的所述过滤元件，其体积占所述腔室容积30%以上；在过滤步骤中，用于让脏水进入所述腔室，并用于在脏水通过拼合的过滤元件后让清洁后的水离开所述腔室，原来脏水中的杂质在腔室中被过滤介质阻滞，在这个过程中，不同形状的所述元件的数量和形状使得它们能彼此保持相对静止；在清洗步骤中，用于让水进入腔室，并用于在水通过所述过滤介质带走在过滤步骤中阻滞的至少一部分杂质后离开所述腔室；其中，不同形状的元件的数量和形状使得这些元件彼此相对悬停且非静止。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，清洗步骤还包括步骤：利用通过丝状体或桨状物机械性搅动所述过滤介质。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，在过滤步骤中，进入和离开所述过滤腔室的水来自水池回到水池。

18.根据权利要求17所述的方法，在清洗步骤中，进入所述腔室的水来自于水池。

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