CN105833590A - 负压式自清洗过滤器 - Google Patents

Abstract

一种负压式自清洗过滤器，涉及船舶压载水系统，设有呈横置的圆筒状的滤器壳体，滤器壳体上设有进水口和出水口，设有筒状滤芯，筒状滤芯内设有空心排污轴，空心排污轴一端连接有固定排污管，空心排污轴另一端与驱动电机的主轴相连；空心排污轴上均布有吸污支管，吸污支管上设有吸污头；吸污头是：外壳体内设有吸污腔、上部设有吸污口，外壳体下部设有插接管，插接管上设有滑动防旋槽，吸污支管内设有与滑动防旋槽相配合的防旋凸起，外壳体下侧与吸污支管上端间设有压簧。本发明结构简单、制造成本低廉，维护方便、快捷，清洁效果好，使用成本低廉。

Description

负压式自清洗过滤器

技术领域

本发明涉及船舶压载水系统，详细讲是一种结构简单、制造成本低廉，维护方便、快捷，清洁效果好，使用成本低廉的负压式自清洗过滤器。

背景技术

我们知道，过滤器是船舶压载水系统中最关键的部件，就海盾压载水管理系统，过滤器设置于紫外反应器之前，其作用是去除颗粒物等杂质，同时去除50µm以上的浮游生物。防止船舶压载水排放引起的外来物种入侵、病原体传播，避免对环境、人类健康、财产及资源等方面造成损害。过滤系统运行和自清洗不影响紫外的处理过程，自清洗冲洗液排放到采水海域中。

现有的船舶压载水系统的滤器样式较多，如气体辅助液体反冲洗滤器、机械刷式自清洗滤器，轮盘式自清洗滤器、负压式自清洗滤器。经试验验证，气体辅助液体反冲洗滤器、机械刷式自清洗滤器，轮盘式自清洗滤器在极端恶劣水域工况下反清洗频繁、甚至出现滤芯完全堵塞现象。而负压式自清洗滤器尽管清洗频繁，但每次反清洗后，滤器可恢复初始压差，可适用于极端恶劣水域工作。现有的负压式自清洗滤器的结构是：设有滤器壳体，滤器壳体上设有进水口和出水口，进水口和出水口间设有滤芯，进水口侧的滤芯上设有负压清洗吸嘴，进水口侧的滤器壳体内设有清洗吸管，清洗吸嘴与清洗吸管相连，清洗吸管另一端与排污泵进水口连接；滤器壳体外设有工作电机，工作电机经传动机构带动清洗吸嘴在滤芯上前后左右移动。现有的这种负压式自清洗滤器传动机构结构复杂，制造成本高，易损坏，维修难度大、成本高，对滤网的清洗效率低，清洗不均匀、效果差。

发明内容

本发明的目的是解决现有滤器的不足，提供一种结构简单、制造成本低廉，维护方便、清洗效果好，使用成本低廉并且能适用于极端恶劣水域的负压式自清洗滤器。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种负压式自清洗过滤器，设有滤器壳体，滤器壳体上设有进水口和出水口，进水口和出水口间设有筒状滤芯，进水口直接与筒状滤芯腔体内部连通，出水口直接与筒状滤芯腔体外部连通，其特征在于：筒状滤芯内设有两端分别经轴承与滤器壳体相连的空心排污轴，空心排污轴一端连接有固定排污管，空心排污轴另一端封闭、与驱动电机的主轴相连；空心排污轴上周向设有至少两排、轴向均布的吸污支管，吸污支管与空心排污轴内部连通，吸污支管上设有吸污口与筒状滤芯内壁接触的吸污头。

本发明中所述的吸污头的结构是：设有外壳体，外壳体内设有吸污腔，外壳体上部设有长条状吸污口，外壳体下部设有与吸污腔连通的插接管，插接管下端部轴向设有滑动防旋槽。吸污头经插接管插设在吸污支管内，吸污支管内设有与滑动防旋槽相配合的防旋凸起，外壳体下侧与吸污支管上端间设有压簧。

本发明中所述的任意一个吸污头的长条状吸污口在滤芯内壁上吸污的范围与其它排的与其相邻的吸污头的长条状吸污口在滤芯内壁上吸污的范围相连或部分重合。

本发明中所述的空心排污轴的内部的腔体为由固定排污管侧至驱动电机侧直径逐渐变小的锥形腔。锥形腔可以使各吸污支管获得的吸力更均衡，是吸污头产的吸污效果相近，对滤芯的清洗均匀、清洗效果更佳。

本发明中所述的筒状滤芯内侧与外侧间设有压差变送器，用于检测筒状滤芯内侧与外侧的压力差，当压差超过设定值时，清洗装置工作。

本发明中所述的滤器壳体上侧设有呼吸阀。呼吸阀可排出滤器壳体内的多余气体，或负压时，向其内部吸入适量的气体。

本发明中所述的空心排污轴的内部锥形腔具体形状经CFD软件计算获得，其方法如下：

a、设置基于压力稳态的标准k-epsion湍流模型，设定流体的主要操作参数（海水密度998.3kg/m3，温度293k），忽略壁面黏度对水流速度的影响。

b、在边界条件中，入口（inlet）选择流速入口（velocity-inlet），根据实际排污泵额定流量、吸污口数目及吸入口径来设定流速，设置k和epsion值分别为0.009和0.0076；

c、出口（outlet）选择自由流动（out-flow)，因计算模型为稳态流动，流量均衡参数设置为1。

d、以入口（inlet）作为计算起始边界，以内部流体（interior-body fluid）作为参考边界，对三维吸污管进行压力场、湍流场和速度场的求解，从而得出在不同吸污管设计条件下的各个场分布差别；

e、选择从吸污口至排污口压降最明显的结构参数为本发明中空心排污轴锥形腔的结构参数。因滤嘴结构对排污主管道内部流场的影响较小，计算时可忽略。

本计算方法中所述的吸污口为空心排污轴与吸污支管连接处的流体入口，所述的排污口为空心排污轴一端、将空心排污轴内流体排出处的流体出口。

本发明在使用时，进水口接进水泵，出水口接储水箱，固定排污管连接排污泵，当滤芯有脏污堵塞需要清洗时，排污泵与驱动电机同时工作，驱动电机带动空心排污轴、吸污支管和吸污头转动，排污泵为吸污头提供吸力、对滤网进行反冲洗。本发明结构简单、制造成本低廉，维护方便、快捷，清洁效果好，使用成本低廉。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A处局部放大图。

图3是本发明中吸污头的结构示意图。

图4是本发明中空心排污轴的结构示意图。

具体实施方式

如图1-4所示的负压式自清洗过滤器，设有滤器壳体1，滤器壳体1上设有进水口2和出水口3，进水口2和出水口3间设有筒状滤芯4，进水口2直接与筒状滤芯4腔体内部连通，出水口3直接与筒状滤芯4腔体外部连通，从图1中可以看出，滤器壳体1呈横置的圆筒状，圆筒状滤器壳体的两端分别设有左端盖13和右端盖14，筒状滤芯4与圆筒状滤器壳体轴线重合的固定在左端盖13和右端盖14之间，进水口2设在右端盖14的中部，出水口3设在圆筒状滤器壳体侧壁上，上述结构与现有技术相同，不再赘述。本发明的特征在于：筒状滤芯4内设有两端分别经轴承与滤器壳体1相连的空心排污轴5，空心排污轴5的轴线与筒状滤芯4轴线重合，空心排污轴5一端连接有固定排污管6，空心排污轴5另一端封闭、与驱动电机7的主轴相连；从图1中可以看出，右端盖14中部的进水口内经支架安装有滑动轴承12，空心排污轴右端安装在滑动轴承12内，滑动轴承12右侧经连接座15固定有与空心排污轴连通的固定排污管6；滤器壳体的左端盖外侧设有驱动电机7，左端盖13中部设有滑动轴承，驱动电机主轴经减速器、滑动轴承与空心排污轴左端相连。空心排污轴5上周向设有至少两排、轴向均布的吸污支管8，吸污支管8与空心排污轴5内部连通，吸污支管8上设有吸污口与筒状滤芯内壁接触的吸污头9。吸污头9的结构如图2、图3所示：设有外壳体91，外壳体91内设有吸污腔92，外壳体91上部设有长条状吸污口93，外壳体下部设有与吸污腔92连通的插接管94，插接管94下端部轴向设有滑动防旋槽95。吸污头9经插接管94插设在吸污支管8内，吸污支管内设有与滑动防旋槽95相配合的防旋凸起96，防旋凸起与滑动防旋槽相配合防止吸污头带动插接管在吸污支管内转动，使长条状吸污口始终与筒状滤芯的轴线平行，且能够上下相对滑动，外壳体91下侧与吸污支管8上端间设有压簧97，可以保证本发明长时间运行后吸污口仍然与筒状滤芯内壁紧密接触。从图1中可以看出，本发明中空心排污轴5周向上设有两排吸污支管8，两排吸污支管在空心排污轴轴向上相互交错排列，每个吸污头的长条状吸污口93的长度不小于另一排与之相邻轴向两个吸污支管间的距离，使得吸污头吸污清洗的范围覆盖整个滤芯内壁。清洗彻底，清洗效果好。筒状滤芯内侧与外侧间设有压差变送器，用于检测筒状滤芯内侧与外侧的压力差，当压差超过设定值时，清洗装置工作。滤器壳体上侧设有呼吸阀；呼吸阀可排出滤器壳体内的多余气体，或负压时，向其内部吸入适量的气体。

本发明进一步改进，中所述的空心排污轴的内部的腔体为由固定排污管侧至驱动电机侧直径逐渐变小的锥形腔。锥形腔可以使各吸污支管获得的吸力更均衡，是吸污头产的吸污效果相近，对滤芯的清洗均匀、清洗效果更佳。

本发明中所述的空心排污轴的内部锥形腔具体形状经CFD软件计算获得，其方法如下：

a、设置基于压力稳态的标准k-epsion湍流模型，设定流体的主要操作参数：海水密度998.3kg/m3，温度293k，忽略壁面黏度对水流速度的影响。

b、在边界条件中，入口（inlet）选择流速入口（velocity-inlet），根据实际排污泵额定流量、吸污口数目及吸入口径来设定流速，因过滤器排污泵额定流量为50m³/h，根据吸入口数目（25个）及吸入口内径（25mm），设定入口流速为1.18m/s；根据负压自清洗滤器的吸污原理，可知入口压力为0.5MPa（表压）；同时设置k和epsion值分别为0.009和0.0076；

c、出口（outlet）选择自由流动（out-flow)，因计算模型为稳态流动，流量均衡参数设置为1。

d、以入口（inlet）作为计算起始边界，以内部流体（interior-body fluid）作为参考边界，对三维吸污管进行压力场、湍流场和速度场的求解，从而得出在不同吸污管设计条件下的各个场分布差别。最终以从吸污口至排污口压降最明显的设计结构为选用标准。因滤嘴结构对排污主管道内部流场的影响较小，计算时可忽略。

经计算，当主管长度为1300mm、内径最大为50mm、最小为25mm时，内部压降最大，速度场分布均匀，且排污口速度符合该排污流量下的吸污管道实际运行情况。因此，中空心排污轴锥形腔的设计制造为长度为1300mm、内径最大为50mm、最小为25mm的锥形。

本发明在使用时，进水口接进水泵，出水口接储水箱，固定排污管连接排污泵，当滤芯有脏污堵塞需要清洗时，排污泵与驱动电机同时工作，驱动电机带动空心排污轴、吸污支管和吸污头转动，排污泵为吸污头提供吸力、对滤网进行反冲洗。本发明结构简单、制造成本低廉，维护方便、快捷，清洁效果好，使用成本低廉。

Claims (7)

1.一种负压式自清洗过滤器，设有滤器壳体，滤器壳体上设有进水口和出水口，进水口和出水口间设有筒状滤芯，进水口直接与筒状滤芯腔体内部连通，出水口直接与筒状滤芯腔体外部连通，其特征在于：筒状滤芯内设有两端分别经轴承与滤器壳体相连的空心排污轴，空心排污轴一端连接有固定排污管，空心排污轴另一端封闭、与驱动电机的主轴相连；空心排污轴上周向设有至少两排、轴向均布的吸污支管，吸污支管与空心排污轴内部连通，吸污支管上设有吸污口与筒状滤芯内壁接触的吸污头。

2.根据权利1所述的负压式自清洗滤器，其特征在于所述的吸污头的结构是：设有外壳体，外壳体内设有吸污腔，外壳体上部设有长条状吸污口，外壳体下部设有与吸污腔连通的插接管，插接管下端部轴向设有滑动防旋槽。

3.根据权利2所述的负压式自清洗滤器，其特征在于所述的任意一个吸污头的长条状吸污口在滤芯内壁上吸污的范围与相邻的吸污头的长条状吸污口在滤芯内壁上吸污的范围相连或部分重合。

4.根据权利1或2或3所述的负压式自清洗滤器，其特征在于所述的空心排污轴的内部的腔体为由固定排污管侧至驱动电机侧直径逐渐变小的锥形腔。

5.根据权利4所述的负压式自清洗滤器，其特征在于所述的筒状滤芯内侧与外侧间设有压差变送器，用于检测筒状滤芯内侧与外侧的压力差，当压差超过设定值时，清洗装置工作。

6.根据权利5所述的负压式自清洗滤器，其特征在于所述的滤器壳体上侧设有呼吸阀。

7.根据权利要求所述的4负压式自清洗过滤器, 其特征在于所述的空心排污轴内部的锥形腔具体形状经CFD软件计算获得，其方法如下：

a、设置基于压力稳态的标准k-epsion湍流模型，设定流体的主要操作参数，忽略壁面黏度对水流速度的影响;

b、在边界条件中，入口（inlet）选择流速入口（velocity-inlet），根据实际排污泵额定流量、吸污口数目及吸入口径来设定流速，设置k和epsion值分别为0.009和0.0076；

c、出口（outlet）选择自由流动（out-flow)，因计算模型为稳态流动，流量均衡参数设置为1;

d、以入口（inlet）作为计算起始边界，以内部流体（interior-body fluid）作为参考边界，对三维吸污管进行压力场、湍流场和速度场的求解，从而得出在不同吸污管设计条件下的各个场分布差别；

e、选择从吸污口至排污口压降最明显的结构参数为本发明中空心排污轴锥形腔的结构参数。