CN103764247B - 过滤设备 - Google Patents
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Abstract
一种过滤设备，其包括多个过滤元件（23），这些过滤元件能够容纳在具有用于需过滤的流体的过滤器入口（19）和用于经过滤的流体的过滤器出口（21）的过滤器壳体（1）中，其中，为了过滤或反流清洗而能够沿两个方向穿流过所述过滤元件（23），并且至少一个过滤元件（23）进行过滤而同时至少一个另外的过滤元件（23）为了清洗其有效的过滤面而能够借助反流清洗装置进行反流清洗，该反流清洗装置为了支持反流清洗而包含压力控制装置（43），该压力控制装置具有压力控制元件（45），借助该压力控制元件在反流清洗过程中能够控制过滤器入口（19）与需清洗的过滤元件（23）之间的流体连接中的流体流，其特征在于：流体连接具有带元件开口（27）的连接腔（29），这些元件开口中的每个元件开口都能够与各一个过滤元件（23）的构成未滤侧的过滤空腔的敞口端部相连接；设置有流体通路（27；63），通过该流体通路在过滤过程中未滤流体流入连接腔（29）并且能够借助压力控制元件（45）控制未滤流体流过属于需清洗的过滤元件（23）的元件开口（27）的通流。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤设备，其包括多个过滤元件，这些过滤元件可容纳在具有用于需过滤的流体的过滤器入口和用于经过滤的流体的过滤器出口的过滤器壳体中，其中为了过滤或反流清洗而能够沿两个方向穿流过所述过滤元件，并且至少一个过滤元件进行过滤而同时至少一个另外的过滤元件为了清洗其有效的过滤面而能够借助反流清洗装置来进行反流清洗，该反流清洗装置为了支持反流清洗而包含压力控制装置，该压力控制装置具有压力控制元件，借助该压力控制元件在反流清洗过程中可控制在过滤器入口与需清洗的过滤元件之间的流体连接中的流体流。
背景技术
由EP 2 207 609 B已知了一种这种类型的过滤设备。在该已知的设备中设置有构造成锥形的过滤元件，特别是形式为所谓的割缝筛管过滤元件的过滤元件。由于锥形的构造，各个锥形的割缝筛管过滤元件之间的距离被局部地放大，其结果是过滤器壳体中的流出腔也被放大。在反流清洗过程中锥形的过滤元件相对柱形的过滤元件也明确地具有优势。对此的原因是在过滤表面相同的情况下锥形的过滤元件在下端部处的出口横截面比柱形的过滤元件在下端部处的出口横截面更大，因为下端部处的较大的出口横截面有利于由反流清洗流体夹带的污物的排出。压力控制装置的为了支持反流清洗而对流向需反流清洗的过滤元件的未滤流体流(Unfiltratstroemung)进行控制的压力控制元件配置给有关的过滤元件的敞开的上端部，所述过滤元件根据锥度具有较小的开口横截面。
与此相应地在已知的设备中，用于引入未滤流体的过滤器入口位于过滤元件的上方，这样在过滤过程中未滤流体通过具有较小的开口横截面的开口流入到过滤空腔中，这在流体阻力方面不是最理想的。
发明内容
鉴于所述现有技术，本发明的目的是，提供一种过滤设备，该过滤设备在运行中以改进的流动特性而出众。
根据本发明，这个目的通过如下的过滤设备得以实现，其包括多个过滤元件，这些过滤元件能够容纳在具有用于需过滤的流体的过滤器入口和用于经过滤的流体的过滤器出口的过滤器壳体中，其中，为了过滤或反流清洗能够沿两个方向穿流过所述过滤元件，并且至少一个过滤元件进行过滤而同时至少一个另外的过滤元件为了清洗其有效的过滤面而能够借助反流清洗装置进行反流清洗，该反流清洗装置为了支持反流清洗而包含压力控制装置，该压力控制装置具有压力控制元件，借助该压力控制元件在反流清洗过程中能够控制过滤器入口与需清洗的过滤元件之间的流体连接中的流体流，其中，流体连接具有带元件开口的连接腔，这些元件开口中的每个元件开口都能够与各一个过滤元件的构成未滤侧的过滤空腔的敞口端部相连接；设置有流体通路，通过该流体通路在过滤过程中未滤流体流入连接腔并且能够借助压力控制元件控制未滤流体流过属于需清洗的过滤元件的元件开口的通流，其特征在于：相应的压力控制装置包括能够实现冲击式的关闭过程的断流阀。
根据上述内容，本发明的主要特别之处在于：过滤器壳体的过滤器入口与相应的需清洗的过滤元件之间的流体连接具有带元件开口的连接腔，这些元件开口中的每一个元件开口能够分别与一个过滤元件的构成未滤侧的过滤空腔的敞口端部连接；设置有流体通路，在过滤过程中未滤流体通过该流体通路流入连接腔；并且未滤流体穿流过属于需清洗的过滤元件的元件开口可以借助压力控制元件被如下地控制，即，如这一点在这方面也在已知的设备中的情况那样在需清洗的过滤元件的未滤侧产生有助于反流清洗的抽吸效果。由于为此的未滤流体不是因为过滤器壳体的过滤器入口与具有过滤空腔的相对较小的开口横截面的上端部的直接连接而到达，而是从以其元件开口与过滤元件的未滤侧相连接的连接腔到达，因此没有必要将壳体的过滤器入口如下地设置，即，在过滤过程中未滤流体流通过横截面较小的开口到达过滤空腔中。因此呈现出可能性：如下地设置过滤器入口，即，具有较大横截面的下部开口构成过滤用的流入口(Stroemungseingang)，通过这种方式可实现具有减小的流体阻力的改进的流动情况。
对提高冲洗效率特别有利的是：在相应的反流清洗过程的范围内在需反流清洗的过滤元件内从上到下的切线流动(错流流动)以很高的流速开始，这以短路连接的方式已经获得明确的清洗结果。通过压力控制装置利用关闭一个元件开口在系统中产生一种压力冲击，并且可能残留在元件中的微粒污物通过压力冲击被脉冲地从元件中除掉。总之，在需清洗的过滤器表面上产生自由射流效应、即沿切线方向观察一种具有再抽吸的剪切流层(Scherschicht mit Nachsaugung)。
根据本发明的设备特别适用于防止将外来微生物、植物等无意地带入这些物种不是本地生长物种的水中的船用压舱水设备。在传统的自动过滤装置中，设备的过滤侧与反流清洗管之间的压差Δρ决定着清洗结果，该清洗结果就此而言具有局限性，这在根据本发明的具有压力控制装置的方案中情况不同，因为这里可以可靠地达到更高的压差Δρ。再者，由于具有连接腔而在第一冲洗阶段可以为切线冲洗过程提供大量的流体，这又提高了设备的清洗效率。
已经证明：与传统的设备相比，利用反流清洗在污物附加地大量进入的情况下也不再会导致然后经常需要手动清洗的元件的堵塞，而是在使用压力控制装置的情况下脉冲式的清洗始终足够克服超负荷并且始终有效地清洗元件。根据本发明的方案还能够很好地胜任很长时间地实施反流清洗，如其在船上通常的那样，并且在理想的情况中在极小的滤液压力下实施对过滤元件的清洗。相应的设备可以由单体的标准化的构件组成，就此而言这导致模块化的积木式系统，该积木式系统能够良好地适用于相应的使用情况。
由于过滤元件的过滤空腔在过滤过程中构成未滤侧，构成未滤侧的过滤空腔的敞口端部与连接腔的元件开口能够构成用于未滤流体流入连接腔的部分流体通路。
在变型的实施例中，可以这样进行设置，即，流体通路具有使过滤器入口与连接腔连接的旁通管。另外，设置有使未过滤液体增多地流入旁通管的泵，该泵必要时可以如下地控制，使得相应强度的未滤流体流可以使反流清洗过程开始。
在有益的实施例中连接腔的每个元件开口配置有一个自用的压力控制元件。
作为备选，可以设置有一个共同地配置给各元件开口的压力控制元件，该压力控制元件借助移动装置而能够移动进入与相应的需反流清洗的过滤元件的元件开口的作用连接。
在特别有益的实施例中，相应的压力控制元件为可气动操作的断流阀。这样如其通常安装在经常使用这样的过滤设备的设备或建筑物中的那样，可以有益地为过滤设备的运行充分利用压缩空气供应。
在特别有益的实施例中，滤烛形式的、特别是割缝筛管过滤元件形式的过滤元件竖立地设置在过滤器壳体中并且以其在过滤过程中构成未滤侧的过滤空腔的敞开的上端部与连接腔的元件开口连接，其中所述过滤元件以其过滤空腔的敞开的下端部与流入腔邻接，过滤器壳体的过滤器入口为了引入未滤流体而汇入该流入腔。因此过滤元件以其具有较大横截面的下部开口在过滤过程中构成用于从过滤器壳体的流入腔中流入的未滤流体的流入开口，而相应的需反流清洗的过滤元件的下部开口则构成用于排放载有污物的反流清洗流体的流出开口。在一种备选的实施方式中，至少一个旁通管同样将流入腔与连接腔、优选相对滤烛平行引导地引导流体地连接。
为了反流清洗过程，相应的需清洗的过滤元件的过滤空腔的敞开的下端部能够与反流清洗管连接，在反流清洗过程中受污的流体能够通过该反流清洗管排出，其中该反流清洗管能够借助阀装置而选择性地关闭和开启。
附图说明
下文参照附图所示的实施例来详细阐述本发明。附图中：
图1按原理且不按比例地示出本发明的实施例的纵剖视图；
图2为图1中标记II的区域的相对图1放大的局部视图；
图3为与图1类似的视图，其中示出的是对选定的过滤元件实施反流清洗前的流动过程；
图4为与图3类似的视图，其中示出的是对选定的过滤元件实施反流清洗期间的流动过程；
图5示出的仅仅是在图4中用V标出的区域的相对图4放大的视图；
图6是变型的实施例的设备上部部分的与图5比例尺大致相同的且断开示出的局部横剖视图；和
图7是与此相对以较小的比例尺示出的另一个变型的实施例的纵剖视图。
具体实施方式
图1至5示出的过滤设备具有柱形的过滤器壳体1，其包括主要部分3、上部盖部分5和下部壳体终端7。在该下部壳体终端与主要部分3之间有隔板9。盖板11在壳体主要部分3与盖部分5之间延伸。如在图中示出的那样，这些部分通过法兰连接装置13而彼此进行法兰连接。隔板9将位于主要部分3中的、在过滤过程中构成清洁侧的滤液腔的内腔15与位于壳体终端7内部的、未滤流体通过过滤器入口19可流入其内的流入腔17分离。为从滤液腔15中排出滤液而设置的过滤器出口21位于壳体主要部分3的中央区域中。
隔板9构成用于滤烛形式的过滤元件23的元件容纳部，其中在本实例中涉及的是锥形的割缝筛管过滤元件。这些割缝筛管过过滤元件以它们的具有较大直径的下端部被如下地容纳在用作元件容纳部的隔板9上，即，过滤元件23的内部过滤空腔通过隔板9中的通道25而与壳体终端7中的流入腔17、即未过滤液腔连接。过滤元件23彼此之间具有距离地沿着与过滤器壳体1的中心轴线同心的圆弧设置。在按照图6所示的图示的实施方式中，过滤元件也可以成组地沿着多个圆弧设置。
过滤元件23以其与隔板9对置的敞开的上端部与元件开口27连接，这些元件开口构成在盖板11中并且构成位于盖板11与盖部分5之间的连接腔29的开口。如从图2中可以最清晰地看出的那样，这个连接腔构成溢流通道，该溢流通道通过元件开口27而将各过滤元件23的内部过滤空腔彼此相连。因为在过滤过程中过滤空腔通过流入腔17而与用于未滤流体的过滤器入口19相连，所以连接腔29构成未过滤液腔。
在图1和2中，利用未全部标注数字的流动箭头31表明在过滤运行状态中的流动过程，其中，未滤流体通过隔板9上的通道25流入到过滤元件23的内部过滤空腔中，从内向外穿过过滤元件23流向滤液腔15，滤液从那里通过过滤器出口21流出。为了在需清洗的过滤元件23上进行反流清洗，使可运动的、与通向外部的反流清洗管35连接的反流清洗臂33与被选定进行清洗的过滤元件23的通道25连接。反流清洗管35借助一个阀装置37而选择性地可关闭和可开启。为了使反流清洗臂33运动到有关的反流清洗位置中，设置有驱动装置，利用该驱动装置，反流清洗臂33可以按照圆弧上的过滤元件23的设置而枢转。驱动装置具有设置在盖部分5上的驱动马达39，该驱动马达通过同轴地设置在过滤器壳体1中的驱动轴装置41来驱动反流清洗臂33。
为了有利于反流清洗过程，反流清洗装置具有压力控制装置，该压力控制装置借助压力控制元件而在需清洗的过滤元件23的构成未滤侧的过滤空腔中产生抽吸效果。这以如下的方式发生：反流清洗臂33对准设置为需清洗的过滤元件23，其在附图的图示中涉及的是相应的在左侧可看见的过滤元件23。在通过打开阀37来开启反流清洗管35之后，通过连接腔29的溢流效应而在选定的过滤元件23中产生未滤流体流，该未滤流体流从上部元件开口27起经过隔板9中的通道25流向反流清洗臂33。借助压力控制装置的可运动的压力控制元件，现在流速通过在有关的元件开口27上对通流的控制被如下的减速，即，在过滤空腔中产生流体动力形成的抽吸效果。
图3至5示出的是相应的功能流程。在本实例中，压力控制装置作为压力控制元件具有可气动操作的断流阀43，该断流阀具有可运动的阀体45，有关的过滤元件23的相应的元件开口27的通流可以通过该阀体来进行控制。在本实例中，阀体45与盖板11上的元件开口27的边缘共同作用构成一种片阀，这样关闭断流阀43产生冲击式的断流并且因此产生压力冲击方式的抽吸效果。也可以通过不完全断流、通过节流取代冲击式地和/或完全关闭的阀来造成所期望的流速减速。
如已经阐述的那样，图1和2示出过滤的运行状态，其中如从图2中可以最清晰地看出的那样，所有过滤元件23上的元件开口27是敞开的。断流阀43的阀体45与此相应地处于它们在图1和2中示出的提升的位置中，每个元件开口27分别从这些断流阀中配属一个自用的断流阀43。为了使反流清洗过程开始，将选定的过滤元件23的元件开口27上的断流阀43关闭，反流清洗臂33对准隔板9上的选定的过滤元件23的通道25并且借助阀装置37来开启反流清洗管35。通过短时间地打开选定的过滤元件23上的断流阀43而产生从连接腔29起穿过过滤空腔到反流清洗管35的未滤流体流。在图3中示出了这个运行状态。图4和5示出的是在断流阀43先期短时间打开之后断流的状态，因此如通过用实线画出的流动箭头47示出的那样产生对从壳体腔15中流入的滤液的再抽吸效果(Nachsaugwirkung)。因此对于反流清洗来说不只过滤侧存在的系统压力可供使用，而且在过滤元件23上提高的压力梯度也可供清洗使用，这样即使顽固的污物也被清洗掉并且在阀装置37打开的情况下通过反流清洗管35被排出。
在图1至5的实例中，为每个过滤元件23的元件开口27配置一个自用的断流阀43作为压力控制装置。可气动操作的断流阀43分别具有一个气动缸51，该气动缸具有能够通过活塞杆55使附属的阀体45运动的活塞53。
在图6的实施例中，过滤元件23沿着两个同心的圆线设置，这样在盖板11中存在两个孔分布圆，连接腔29的元件开口27构成这些孔分布圆。然而在图6中仅仅示出两个属于外侧孔分布圆的过滤元件23。与前述实例的另一个不同之处在于：每个孔分布圆只配置一个断流阀43。这些可气动操作的阀43中的每一个阀都位于一个阀臂57上，该阀臂被驱动马达39驱动而与反流清洗臂33共同旋转，其中通过气动管59实施控制和操作以及为每一列过滤元件23设置有一个反流清洗臂33，这在图6中看不到。此外，作用原理与前述实施例相同。
图7示出的是另一个实施例，该实施例与图6所示的实例的不同之处仅仅在于：作为流体通路，在过滤过程中未滤流体通过该流体通路流入到连接腔29内，不仅仅通过连接腔29上的元件开口27实施，即由过滤元件23的内部过滤空腔出来，而是作为流体通路附加地在过滤器入口19与连接腔29之间设置构成旁路的连接。在图7的图示中为此设置有外部的旁通管63，该旁通管在壳体的外侧上延伸并且在该旁通管中附加地设置有用于促进流动的泵65。
可以在壳体主要部分3内部在下部流入腔17与连接腔29之间设置至少一个分支管(Stichleitung)来取代外部的旁通管63，这在附图中未示出。
在图6和7的实例中，为每个具有元件开口27的孔分布圆分别配置一个唯一的在阀臂57上的断流阀43，还可以在每个元件开口27上固定地设置一个断流阀43，其中，可枢转的阀臂57在驶过这些固定的断流阀43时能够克服关闭力而机械地将这些断流阀移入打开位置。另外，不言而喻，可以设置其他方式的阀操作、例如液压或电动阀操作来代替所示出的气动操作。
Claims (11)
1.过滤设备，其包括多个过滤元件(23)，这些过滤元件能够容纳在具有用于需过滤的流体的过滤器入口(19)和用于经过滤的流体的过滤器出口(21)的过滤器壳体(1)中，其中，为了过滤或反流清洗能够沿两个方向穿流过所述过滤元件(23)，并且至少一个过滤元件(23)进行过滤而同时至少一个另外的过滤元件(23)为了清洗其有效的过滤面而能够借助反流清洗装置进行反流清洗，该反流清洗装置为了支持反流清洗而包含压力控制装置，该压力控制装置具有压力控制元件，借助该压力控制元件在反流清洗过程中能够控制过滤器入口(19)与需清洗的过滤元件(23)之间的流体连接中的流体流，其中，流体连接具有带元件开口(27)的连接腔(29)，这些元件开口中的每个元件开口都能够与各一个过滤元件(23)的构成未滤侧的过滤空腔的敞口端部相连接；设置有流体通路，通过该流体通路在过滤过程中未滤流体流入连接腔(29)并且能够借助压力控制元件控制未滤流体流过属于需清洗的过滤元件(23)的元件开口(27)的通流，其特征在于：所述压力控制装置包括能够实现冲击式的关闭过程的断流阀。
2.如权利要求1所述的过滤设备，其特征在于：构成未滤侧的过滤空腔的元件开口(27)构成用于未滤流体流入到连接腔(29)中的部分流体通路。
3.如权利要求1或2所述的过滤设备，其特征在于：流体通路具有使过滤器入口(19)与连接腔(29)连接的旁通管(63)。
4.如权利要求3所述的过滤设备，其特征在于：设置有使未滤流体增多地流入旁通管(63)的泵(65)。
5.如权利要求1或2所述的过滤设备，其特征在于：每个元件开口(27)配置有自用的压力控制元件。
6.如权利要求1或2所述的过滤设备，其特征在于：设置有共同地配置给多个元件开口(27)的一个压力控制元件，该压力控制元件借助移动装置而能够运动进入与相应的需反流清洗的过滤元件(23)的元件开口(27)的作用连接。
7.如权利要求1或2所述的过滤设备，其特征在于：断流阀是能够气动操作的。
8.如权利要求1或2所述的过滤设备，其特征在于：滤烛形式的过滤元件(23)竖立地设置在过滤器壳体(1)中并且以其在过滤过程中构成未滤侧的过滤空腔的敞开的上端部与连接腔(29)的元件开口(27)连接，并且所述过滤元件(23)以其过滤空腔的敞开的下端部与流入腔(17)邻接，过滤器壳体(1)的过滤器入口(19)为了引入未滤流体而汇入该流入腔。
9.如权利要求1或2所述的过滤设备，其特征在于：为了反流清洗过程，相应的需清洗的过滤元件(23)的过滤空腔的敞开的下端部能够与反流清洗管(35)连接，在反流清洗过程中受污的流体能够通过该反流清洗管排出。
10.如权利要求9所述的过滤设备，其特征在于：反流清洗管(35)能够借助阀装置(37)而选择性地关闭和开启。
11.如权利要求9所述的过滤设备，其特征在于：反流清洗装置具有可运动的反流清洗臂(33)，该反流清洗臂借助驱动装置而能够与需清洗的过滤元件(23)的敞开的下端部连接。
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