CN104667627B - 一种过滤器的过滤机构和不堵塞高精度污水过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过滤器的过滤机构和不堵塞高精度污水过滤器。该过滤器的过滤机构包括金属烧结网、清理器、高压水提供装置和传动机构；其中：该金属烧结网一端密封、另一端焊接标准法兰；该清理器包括传动杆和连接在传动杆一端的压力盘，该压力盘设置在金属烧结网内并具有若干朝向金属烧结网的高压水喷射口，该高压水喷射口通过设置在传动杆和压力盘上的通道与高压水提供装置连接，该清理器进一步连接可驱动其在金属烧结网内上下运动的传动机构。本发明可以连续大流量的处理油田管线里的泥沙，以及各种难处理的污水过滤，而且确保过滤设备不堵塞和长期高效运行。

Description

一种过滤器的过滤机构和不堵塞高精度污水过滤器

技术领域

本发明涉及过滤器，特别是一种过滤器的过滤机构和不堵塞高精度污水过滤器。

背景技术

近些年环境及水资源污染日益增重，国家高度重视工业污水回收再利用和废水排放的问题，要求工业污水达到国家规定的废水排放标准，有效的保护环境，污水处理后达到可以回用的标准，不仅可以解决了污水排放的难题，也可用水成本。达到这种目的方法一般是应用具有自动反冲洗功能的过滤器，利用滤网直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生，以改善水质和保护其他设备正常工作。目前的各种自动清洗过滤器都没有彻底解决滤芯再生的问题，普通的反冲洗再生技术无法保证滤芯在高通透率条件下长期有效的运行，都是滤芯使用一段时间后必须停产更换新（或再生）滤芯，尤其是在油田含油废水过滤、化工行业废水和污水过滤等领域，滤芯堵塞速度快、堵塞物附着力强、又不能停产清理，如果发生滤芯堵塞或过滤效果不达标是，将会严重影响生产正常运行。

采油生产过程中接转战、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池，钻井、作业、管线穿孔等都会产生的大量泥沙，泥沙的存在不仅造成设备的损坏，也会加剧油分离的困难。由于油田泥沙中含油大量的油污和水处理过程中添加的物质，时期成分非常复杂，且有非常大的粘结力，很容易粘附和堵塞设备，目前已经工业化应用的一般的过滤设备，无法满足采油现场及其恶劣环境下的应用，经过大量的现场调研，还没有发现油田作业区管线上安装一种有效的在线自动清洗且通量大的长寿命过滤设备。

上述现有过滤设备存在的问题：

1、泥沙处理效率低，采油生产过程中产生循环水中的泥沙含量非常大，一般的用于循环水的自清洗过滤设备无法满足要求。

2、结垢和堵塞的问题无法解决，目前在市场上比较先进的过滤设备的自动清洗方法是，依据滤网堵塞的程度发出差压信号，启动清洗系统，有的正压反冲洗方式，有的是负压吸污方式，还有的是两者同时应用。这里一个关键的问题是当过滤器产生差压信号时，说明过滤器已经堵的比较严重了，即过滤器的内部毛细缝隙处已经堵满了污垢，研究发现过滤器毛细缝隙处的污垢附着的时间越长越难以清除。另外，每次清除的干净，才能保持长久的通透效果，否则就会慢慢的失去过滤的功能。目前市场上的过滤设备的清洗间隔周期过长，而且每次清理的力度不够，清洗的不够彻底，从而影响过滤的应用效率和应用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过滤器的过滤机构和不堵塞高精度污水过滤器，主要解决上述现有技术所存在的问题，本发明可以连续大流量的处理油田管线里的泥沙，以及各种难处理的污水过滤，而且确保过滤设备不堵塞和长期高效运行。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种过滤器的过滤机构，其特征在于：它包括金属烧结网、清理器、高压水提供装置和传动机构；其中：该金属烧结网一端密封、另一端焊接标准法兰；该清理器包括传动杆和连接在传动杆一端的压力盘，该压力盘设置在金属烧结网内并具有若干朝向金属烧结网的高压水喷射口，该高压水喷射口通过设置在传动杆和压力盘上的通道与高压水提供装置连接，该清理器进一步连接可驱动其在金属烧结网内上下运动的传动机构。

所述的过滤器的过滤机构，其特征在于：该传动杆上设有高压水主通道，该压力盘上具有若干连通扇形喷嘴的高压水分支通道，该高压水主通道与各个高压水分支通道连通。

所述的过滤器的过滤机构，其特征在于：该金属烧结网的外缘沿着轴线方向焊接有若干导流片。

所述的过滤器的过滤机构，其特征在于：该压力盘下端设置有超声波清洗机构。

所述的过滤器的过滤机构，其特征在于：该超声波清洗机构包括设置在压力盘下端周缘环形压力盘超声激振面，该压力盘下端的环形压力盘超声激振面内具有由磁致伸缩材料、套设在磁致伸缩材料外的驱动线圈和连接在磁致伸缩材料两端的超声变幅杆所构成的清洗机构，该清洗机构通过导线连接超声波信号发生器。

一种不堵塞高精度污水过滤器，其特征在于：它包括如上所述的过滤机构，该过滤机构设置在一具有入口管的旋流器本体内，该旋流器本体下端具有储污器和由电磁阀控制开闭的排污管；该过滤机构的金属烧结网上具有出水管。

所述的不堵塞高精度污水过滤器，其特征在于：该旋流器本体呈锥形，该旋流器本体通过支架连接支撑。

本发明过滤器的工作原理是：

本发明的过滤器是在原旋流过滤器的基础上增加了过滤单元（过滤精度可由用户选定），在过滤单元的基础上又增加了在线自动清洗单元，该单元改进了传统的等待差压信号进行清洗的模式，确保了过滤器自动清洗的效果，保证过滤器在大量油污污染的环境下高效过滤泥沙，而本身不被堵塞。其工作原理具体如下：当含泥沙和残油水流在一定的压力下从过滤器进水口切向进入设备后，产生强烈的旋转运动，由于砂水密度不同，在离心力、向心力、流体曳力的共同作用下，使密度低的水上升，由出水口排出，密度大的砂粒由设备底部排污口排出。沿水流共同上浮的个别微小颗粒再由过滤装置过滤，从而达到分离泥沙等除污的目的。本发明的核心是才用高强度精密过滤的金属烧结过滤芯，并在过滤芯的外网处焊接若干导流片，能够进一步的加强旋流分离的效果，而且有效保护滤芯不被磨损。本发明的另一个核心是在线自动清洗单元和旋流过滤器同时工作，在传动机构的驱动下，清理器实时的上下运动，在滤芯里的沉积物还没有附着牢固时，及时的被清洗出去。同时叠加了高压水清洗系统和超声波清洗系统，这样保证了清洗无死区，通量无衰减，保障了过滤效率和长久的使用寿命。

本发明过滤器的技术特点是：

1）过滤器过滤精度从1微米至300微米可选，过滤面积大，通透性好，压力损失小，可根据实际工况定制，有效去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生，以改善水质和保护其他设备正常工作的设备，过滤精度稳定，分离过滤一步到位。

2）过滤器清洗方式独特，同时叠加了3种滤芯清洗技术，滤芯再生彻底，滤芯不堵塞，长期保持高通量和高效过滤精度，特别适合任何恶劣环境过滤分离应用。

3）过滤器具有在清洗排污时不间断正常流量，排污耗水量及少，节约水资源。

4）过滤器标准化模块化设计维修性强、安装拆卸简便易行。

5)过滤器专有的滤芯设计制造技术，无介质网式过滤，无需定期补充滤料，高精度滤芯永不磨损。

6)过滤器自动控制，实现无人值守，运行维护简单。

7)过滤器结构紧凑，占地面积小，管路压损小，电源能耗低。

本发明过滤器的应用范围是：主要应用于分离难度大、过滤精度高、滤芯容易堵塞和难清洗的领域，油田用水系统和废水系统过滤，污水、废水处理系统等。

也可以应用在以下领域：

1.工业用水的过滤-过滤掉水中的杂质，避免管路、喷嘴的堵塞，以及污垢积聚，如用于石油、化工、冶金、电力、炼油、轻工、纺织等工业循环冷却水的旁滤处理。

2.用于生产废水去除悬浮物，有机污水经生化处理，二次沉淀池处理后的后续过滤等。

3.原水的处理-除去水中的砂粒、悬浮物、藻类、有机物等。

4.城市、乡镇自来水厂的过滤处理。

5.用于游泳池、喷泉水景的净化处理。附图说明

图1是本发明不堵塞高精度污水过滤器的结构示意图。

图1中：1-旋流器本体，2-入口管，3-金属烧结网，4-高压水提供装置，5-清理器，6-传动机构，7-超声波信号发生器，8-出水管，9-储污器，10-排污管，11-电磁阀，12-支架。

图2是本发明中金属烧结网和清理器的结构示意图。

图2中：3-金属烧结网，50-传动杆，51-压力盘。

图3是本发明中金属烧结网导流片的结构示意图。

图3中：31-导流片。

图4是本发明中清理器的结构示意图。

图5是本发明中清理器下端的轴向剖视结构示意图。

图6是本发明中清理器压力盘的的径向剖视结构示意图。

图7是本发明中超声波清洗机构的结构示意图。

图4-7中：50-传动杆，51-压力盘，52-压力盘上盖，53-压力盘超声激振面，54-压力盘下盖，55-高压水主通道，56-高压水分支通道，57-清理器扇形喷嘴，71-磁致伸缩材料，72-驱动线圈，73-超声变幅杆。

具体实施方式

请参阅图1，本发明公开了一种不堵塞高精度污水过滤器。如图所示：它包括过滤机构，该过滤机构设置在一具有入口管2的旋流器本体1内，该旋流器本体1下端具有储污器9和由电磁阀11控制开闭的排污管10；该过滤机构的金属烧结网3上具有出水管8。该旋流器本体1呈锥形，该旋流器本体1通过支架12连接支撑。

请结合图1参阅图2-7，该过滤器的过滤机构它包括金属烧结网3、清理器5、高压水提供装置4和传动机构6；其中：该金属烧结网3一端密封、另一端焊接标准法兰；该清理器5包括传动杆50和连接在传动杆50一端的压力盘51，该压力盘51设置在金属烧结网3内并具有若干朝向金属烧结网3的高压水喷射口，该高压水喷射口通过设置在传动杆50和压力盘51上的通道与高压水提供装置4连接，该清理器5进一步连接可驱动其在金属烧结网3内上下运动的传动机构6。

作为优选结构，如图4-6：该传动杆50上设有高压水主通道55，该压力盘51上具有若干连通扇形喷嘴57的高压水分支通道56，该高压水主通道55与各个高压水分支通道56连通。

作为优选结构，如图3：该金属烧结网3的外缘沿着轴线方向焊接有若干导流片31。导流片31的焊接角度根据入口水流速度和旋流器半径确定，其作用是进一步分离接近过滤器表面的较大颗粒物，同时还有加固和保护过滤网的作用。

作为优选结构，如图7，该压力盘51下端设置有超声波清洗机构。该超声波清洗机构包括设置在压力盘51下端周缘环形压力盘超声激振面53，该压力盘51下端的环形压力盘超声激振面53内具有由磁致伸缩材料71、套设在磁致伸缩材料71外的驱动线圈72和连接在磁致伸缩材料71两端的超声变幅杆73所构成的清洗机构，该清洗机构通过导线连接超声波信号发生器7。

本发明一种不堵塞高精度污水过滤器主要用于难处理污水系统的过滤，它充分应用旋流过滤器分离悬浮物、杂质、颗粒、泥沙等优势，在旋流过滤器系统的基础上，增加过滤系统和在线自动反清洗系统而实现所需功能。

本发明过滤系统中主要由金属烧结网3构成，金属烧结网3的一端采用圆头金属烧结网密封，另一端焊接标准法兰。根据过滤水质标准的要求选择不同过滤精度的金属烧结网，根据过滤网的精度、出水管径和流速等参数，选择合适的金属烧结网的长度。金属烧结网主要特点是滤速高，过滤面积大，寿面长，具有极高的机械强度和耐压强度。加工、焊接与组装性能良好，使用方便。过滤精度均可达到均匀一致的过滤性能，保证其具有高稳定性。金属烧结网耐腐蚀性好，耐热性好，可用于-200℃～480℃的温度及酸碱环境的过滤。有极佳的逆流清洗效果的表层过滤结构，所以逆流清洗效果佳，可反复使用，寿命长。

本发明中具有压力清洗系统，在金属烧结网3过滤器的法兰上安装有支持套筒，清理器5的压力盘51（即清理头）在金属烧结网3里面可以由传动机构6驱动上下移动，并且具有一定的压强。清理器5的传动杆50有法兰盖和密封器密封，防止漏水。清理头上有逆止片，当压力盘51在传动机构6的驱动下向上运动时，逆止片关闭，压力盘51上面的净化水压力增加，过滤器内部的水一部分流入出水管8，还有一部分在压力盘51的驱动下产生压力，使过滤器内部的水反向冲出，达到清理过滤器的目的。被清理掉的污垢和杂物被旋流带到旋流器本体1的边缘，并沿着器壁下沉，直到储污器9里。当压力盘51向下运动时，逆止片半开以保持出水流量，压力盘51下面的净化水压力增加，过滤器内部的水在清理头的驱动下产生压力，使过滤器内部的水反向冲出，达到清理过滤器的目的。这样清理头在传动机构的驱动下往复上下运动，在保持输出流量的前提下，实现了实时自动在线清洗的目的。

根据过滤器过滤流体的特点和污垢附着力的不同，清理头可以再附加不同的功能，例如，在清理头里面可以通高压水进行反冲洗，或者在清理头里面加超声波能量，进行超声反冲洗。

本发明中具有高压水清洗系统：当只有压力清洗系统无法满足实际清洗要求时，在滤芯内的清理器5上叠加高压水清洗系统。在压力盘51上开有若干个高压水喷射口，在传动杆50上设有高压水通道和接口，在旋流器本体的上部安装高压泵（即，高压水提供装置4），高压泵的出水管和传动杆50上部的高压水通道接口连接。高压水清洗系统的运行可以实时进行，也可以通过程序控制进行。清理器在传动机构的驱动下上下移动时，高压水从清理头里面高速射出，由于射流成片状，过滤器的横截面局部压强非常大，对过滤器产生非常大的剪切力，毛细缝隙里的污垢被清理到过滤器的外侧，再随旋流下沉到储污器里。

本发明中还具有超声波清洗系统：当只有压力清洗系统和高压水清洗系统无法满足实际清洗要求时，可以在滤芯内的清理器5上再叠加超声波清洗系统，在清理头的中部安装有超声波换能器，在传动杆50上设有超声波导线通道和接口，在旋流器本体1的侧面安装超声波信号发生器7，超声波信号发生器7输出信号线和传动杆50上部的导线接口连接。超声波清洗系统的运行可以实时进行，也可以通过程序控制进行。清理器在传动机构的驱动下上下移动时，超声波能量通过压力盘51下端侧面的压力盘超声激振面53（钢板）辐射到水里，由于超声波辐射面和过滤网的内壁紧密相连，过滤器承受的超声波能量会非常大，对过滤器产生非常好的超声波清洗功能，毛细缝隙里的污垢会被彻底清理到过滤器的外侧，再随旋流下沉到储污器里。

上述三种清洗功能同时起作用，再加上金属烧结网易清洗的特点，本发明的一种不堵塞高精度污水过滤器，不论在任何恶劣环境下完全可以实现不堵塞、高精度过滤的功能。

研究发现，滤芯在实施过滤时，污染物首先填满滤芯的毛细缝隙，然后再在滤网的外侧形成滤饼，毛线缝隙里的污染物的固化时间一般是30分钟左右，目前自动反清洗过滤器的反清洗时间一般都大于这个时间，再加上反清洗的能量不够，所以无法保证反清洗时的效果。本发明的实时自动在线清洗的优点是及时清除过滤器上的污垢，在污垢还没有来得及附着结实时或毛细缝隙里的污垢还没有沉积堵塞时及时清理，达到清理污垢彻底干净的目的。否则，等到过滤器已经被污垢堵的产生压差信号时再进行反冲洗，此时已经不能彻底清除毛细缝隙里的污垢，只能清除一些附着力不实的污垢。

由于油田生产过程中的泥沙量非常大，一般的旋流分离的储污器的容量不够大，很快被泥沙填满，本发明中储污器的容量大，并配有电磁阀，在自动控制信号的控制下能够自动排放泥沙。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (5)

1.一种过滤器的过滤机构，其特征在于：它包括金属烧结网（3）、清理器（5）、高压水提供装置（4）和传动机构（6）；其中：该金属烧结网（3）一端密封、另一端焊接标准法兰；该清理器（5）包括传动杆（50）和连接在传动杆（50）一端的压力盘（51），该压力盘（51）设置在金属烧结网（3）内并具有若干朝向金属烧结网（3）的高压水喷射口，该高压水喷射口通过设置在传动杆（50）和压力盘（51）上的通道与高压水提供装置（4）连接，该清理器（5）进一步连接可驱动其在金属烧结网（3）内上下运动的传动机构（6）；该传动杆（50）上设有高压水主通道（55），该压力盘（51）上具有若干连通扇形喷嘴（57）的高压水分支通道（56），该高压水主通道（55）与各个高压水分支通道（56）连通；该金属烧结网（3）的外缘沿着轴线方向焊接有若干导流片（31）。

2.根据权利要求1所述的过滤器的过滤机构，其特征在于：该压力盘（51）下端设置有超声波清洗机构。

3.根据权利要求2所述的过滤器的过滤机构，其特征在于：该超声波清洗机构包括设置在压力盘（51）下端周缘环形压力盘超声激振面（53），该压力盘（51）下端的环形压力盘超声激振面（53）内具有由磁致伸缩材料（71）、套设在磁致伸缩材料（71）外的驱动线圈（72）和连接在磁致伸缩材料（71）两端的超声变幅杆（73）所构成的清洗机构，该清洗机构通过导线连接超声波信号发生器（7）。

4.一种不堵塞高精度污水过滤器，其特征在于：它包括如权利要求1或2或3所述的过滤机构，该过滤机构设置在一具有入口管（2）的旋流器本体（1）内，该旋流器本体（1）下端具有储污器（9）和由电磁阀（11）控制开闭的排污管（10）；该过滤机构的金属烧结网（3）上具有出水管（8）。

5.根据权利要求4所述的不堵塞高精度污水过滤器，其特征在于：该旋流器本体（1）呈锥形，该旋流器本体（1）通过支架（12）连接支撑。