CN1068237C - 液体过滤设备 - Google Patents

Abstract

液体过滤设备(10)包括一个其中有一个过滤膜(55)的腔(11)。过滤膜(55)与一个控制通过入口导管(21)的液体的流动的阀构件(27)连结。在正常过滤时，液体由阀构件(27)引向腔(11)的一侧(59)，以通过过滤膜(55)。当腔的一侧(59)由于膜(55)被碎屑堵塞而形成压力时，膜(55)将一个力施加到阀构件(27)上，从而使供应到腔(11)中的液体反向，造成通过膜(55)的液体反向流动，以便清洗膜(55)。

Description

液体过滤设备

本发明涉及液体过滤设备，它特别地但是非排他性地应用于过滤水，例如来自游泳池或温泉池的水。

在游泳池或温泉池中通常要使用过滤设备来滤清这些池中的水。所用的设备具有在从筒型过滤器到砂和硅藻土过滤器范围内的许多不同的形式。每种类型的过滤器均需要定期清洗，以保持过滤工作的效率，并保证不会将过大的压力载荷施加到循环泵上。在使用筒型过滤器的情况下，需要拆开过滤器，取出滤芯进行清理，然后再重新组装起来。在使用砂和硅藻土过滤器的情况下，清理通过反向冲洗来完成，也就是说使水流反向流过过滤器，以便从过滤材料上移走被收集的污物。通常，只在过滤器基本上阻塞时才进行反向冲洗，并且一般是通过手工操作一个阀以使水反向流动而完成的。此外，后一类过滤器通常也需要以一定的时间间隔拆开并重新装填砂和硅藻土。上述的清理过程既乏味又费时。此外，如果不定期清理这些过滤器，会使过滤效率显著降低，这将例如降低真空池净化装置的效率。

液体过滤设备也可以用于许多其它的场合，来清理例如灌溉系统中的液体源，在此情况下需要将水经过过滤以防止阻塞喷水头等。这种类型的设备也需要定期清理，以保持清洁效率。

本发明的目的在于提供液体过滤设备，它能减少或消除定期进行人工清理或反向冲洗的需要。在一个特别优选的方面，本发明的目的在于提供这样一种液体过滤设备，其中根据所感知的过滤状态自动地进行过滤器的反向冲洗。本发明的过滤设备适用于多种液体过滤应用场合，例如可用来过滤送往游泳池或者温泉池的水，用来过滤送往灌溉系统的水，或者用来过滤在其它供液场合中的液体。通过下面的介绍将对本发明的其它目的和优点更加明了。

因此，本发明在一个较佳方面提供了液体过滤设备，所述设备包括一个腔、在所述腔内的一个过滤元件以及阀装置，所述阀装置用来引导液体沿着一个第一方向通过所述过滤元件以便过滤所述液体，而当在流过所述过滤元件时产生过大阻力的情况下所述阀装置可动作，以便倒转流过所述过滤元件的液体的方向。

流经过滤元件的过大阻力造成该过滤元件上游侧的压力增加。当背压超过一个预定的限度时，阀装置可直接或间接地响应这种压力增加，使通过过滤元件的液流反向，从而反向冲洗过滤元件。

阀装置可包括位于过滤元件相对侧上的多个阀。这些阀可同时开启和关闭，从而使通过过滤元件的液流反向。还可以提供再一个阀，它在使通过过滤元件的液流反向时开启，以将反向冲洗的液流引向污水池。

在一种较佳形式中，过滤元件对阀装置施加了一个力，从而驱动阀装置，使通过过滤元件的液流反向。阀装置可包括一个活动阀构件，它与过滤元件连结，并且当过滤元件的表面或内部沉积有碎屑或其它材料因而部分地或完全堵住通过过滤元件的液流时，由过滤元件移动到回洗位置。

在上述形式中，阀装置可包括一根第一固定导管和一个活动的阀构件，所述固定的导管具有多个位于过滤元件两侧上的相互隔开一定距离的水门，而所述阀构件与过滤元件相连结，从而可与之一起运动，以控制水门的开启和关闭。在正常操作时，打开一个水门，以便引导液体沿着一个第一方向流经过滤元件，而另一个水门关闭。为了进行回洗，所述的一个水门在阀构件运动时关闭，并打开所述的另一个水门，从而引导液体沿着相反的方向流经过滤元件以进行回洗。

当液流反向时，可以使过滤元件得到清洗，并且液流将通过施加于过滤元件上的压力而使阀装置动作，以使液流再次反向，进入正常工作状态。与此同时，将关闭再一阀，防止液流排至污水池。

还适当地提供了用来阻碍或者反抗阀构件移动到其回洗位置的装置。这种装置可包括适宜与阀构件协同工作的一个或多个偏压元件。偏压装置可另外或替代地包括一个弹簧，该弹簧将阀构件推向其正常过滤位置。为了使阀构件能运动到其回洗位置，需要克服上述一个或多个偏压元件或偏压装置的偏压。

过滤元件可呈多孔织物膜形状。在过滤和回洗期间，过滤元件可分别采取相反的弓形横截面的姿态。过滤元件可以在其两种稳定姿态之间弯曲或弹动。这造成过滤元件的细孔在过滤元件运动到回洗位置时敞开，从而强化过滤元件的清洗。该元件向其回洗位置的弯曲也强化了清洗工作。过滤膜特别适用的材料包括一种聚脂法兰绒织物。该织物上适合的孔尺寸约为25微米。作为替代，织物膜可包括一相对较硬的多孔膜。

还可提供一种装置用来缓冲阀构件的运动并限制作用在阀构件上的冲击荷载。

还可提供用来改变回洗发生时间的装置。这种装置能适当地控制阀构件回到其正常工作位置的运动。这种装置可包括一个腔，可以有选择地控制从该腔排出的液体。

本发明在其又一个方面提供的液体过滤设备包括一个腔、一个用来使欲被过滤的液体进入所述腔的入口、一个过滤液体的出口、一个排出口、一个过滤膜以及第一阀装置，所述过滤膜位于所述腔内并把所述腔分隔成第一和第二部分，所述第一阀装置用来改变通过所述腔和所述过滤元件的液流的方向，处于第一姿态的所述阀装置使液体沿着一个第一方向流过所述腔和所述膜，以便过滤所述液体，而处于第二姿态的所述阀装置使液体沿着一个与所述第一方向相反的方向流过所述腔和所述膜以便回洗所述膜，在过滤所述液体的过程中，当流过所述过滤膜产生过大阻力时，可动作所述阀装置，以便颠倒通过所述过滤膜的液流的方向。

阀装置可连结到过滤膜上，并且过滤膜可使阀装置在第一和第二姿态之间移动。

阀装置可以包括一个连结到膜上的活动阀构件，由此当在过滤期间所述过滤膜上沉积的碎屑和其它材料限制通过膜的流动时，膜对阀构件施加一个力，从而使后者运动。

该设备可包括又一个阀装置，它用来控制所述腔的第二部分与污水池的连通，而且所述又一阀装置在阀装置处于所述第二姿态时是开启的。

该又一阀装置可由阀构件的运动来驱动，而且只是在阀构件进行了一个预定的运动之后，才可使所述腔的第二部分与污水池相连。

下面参照附图描述本发明的一个最佳实施例，以使本发明更容易被理解并付诸于实施，其中：

图1是本发明过滤设备的侧视图；

图2示出了该过滤设备主体内部的情况；

图3以剖视图的形式示出了处于正常过滤位置的本发明的过滤设备；

图4以剖视图示出了在回洗期间的图1所示过滤设备；

图5示出了按照本发明的过滤设备的一种变型。

现在参见附图，首先参见图1至图3，其中示出了根据本发明的过滤设备10，它通常用来过滤游泳池或温泉的水，但也可用来过滤在另一些场合中的其它液体。该设备包括一个中空的主体或腔11，腔11包括一个上部12和一个下部13，每一部分均具有周边凸缘14和15，它们适宜与一个环形密封圈16和一个环形卡箍17配合，所述卡箍17可松开地并且密封地围绕着密封圈16将主体的两个部分12和13固定在一起。密封圈16适合用一种弹性材料，例如山都甫瑞恩(Santoprene)制成，而卡箍17最好是一种在本领域中公知的金属卡箍，包括一个超中心锁或者一个螺旋紧固机构。

在主体部分13的下端设有一个排放腔18，它例如可与部分13做成一个整体并包括一个用来排水的出口19。出口19通常与污水池相连。在主体部分13和腔18之间的接合处设置了一个环形阀座20。一根固定的管状入口导管21同轴地延伸通过排放腔18进入并终止于主体部分12的内部，所述导管21的位于主体部分12内的端部22是封闭的，而其另一端部23是敞开的。在使用中将端部23与欲被过滤的液体供应源相连，在应用于游泳池的情况下，是与一从游泳池抽出液体以过滤的池泵相连。导管21有一个侧壁24以及上、下两组水门25和26，这两组水门在侧壁24上呈开口型式。

一个管状阀构件27围绕导管21同轴地布置，在它的侧壁30上设有相互隔开的开口28和29。在阀构件27的侧壁30和导管21的侧壁24之间，在水门25和26以及开口28和29的相对侧上可设置多个O形密封圈31。阀构件27的下端设有一个朝外的凸缘32，而其上端设有一个具有截头锥体外表面34的环状延伸部分33，其用途将在下文中解释清楚。构件27的上端由一个端壁35大致封闭，所述端壁在中心处开孔36，以便允许一个节流螺钉37穿过该孔并用螺纹连结到导管21的上端上。螺钉37具有一个加大的头部38，该头部38的直径稍大于孔36的直径，并可具有一个锥形外表面。在壁35和导管21的封闭端22之间限定了一个缓冲腔39。

阀构件27的上端还包括一个环形壁40，它沿径向向外地与截头锥体表面34隔开。环形壁40从一个与阀构件27做成一个整体的盘状支承41伸出。盘状支承41还限定了一个用于偏压弹簧43的支承凸缘42，弹簧43放置在凸缘42和主体部分12的端部之间。

围绕阀构件27的下端同轴地设置着一个环形的提升阀状阀构件44。此构件44包括一个下环形壁46以及一个上环形壁47，壁46通常座落在阀座20上，而壁47与壁46隔开并向内延伸到构件27处，以便允许其间产生相对运动，但又基本上处于密封状态。在阀构件27上设有一个位于阀构件44上方的环形凸缘32＇。

上主体部分12设有一个与入口导管21以及阀构件27对准的中心出口导管48。出口导管48在标号49处伸入主体部分12，并具有一个稍小于环形延伸部分33的内径的外径。在标号51处有多个指状物50可绕枢轴转动地安装在主体部分12的上端，并且与导管48同轴布置。围绕指状物50设有一个环形偏压构件52，例如是一个弹簧或O形圈，以便通常向内地偏压指状物50。指状物50的自由端呈楔形，从而构成倾斜的内斜面53。

一个另外的环形壁54从上主体部分12向内延伸并与导管48同轴，它具有稍小于环形壁40的内径的外径。

在密封圈16和阀构件27之间连结着一个过滤膜55，为此，还设有一个内环56，所述内环被放置和锁定在阀构件27的一个凹槽或者沟道57中。膜55适当地包括一种织物，例如一种聚脂法兰绒织物。膜55相应地将主体11分成上腔58和下腔59。在图3中，由于流过的水的作用，膜55的径向横截面呈弓形，但可以如同下文所述的那样在回洗期间采取相反的弓形姿态。作为替代，膜55可包括一个相对坚硬的膜，该膜具有两个稳定的状态，其中它具有弓形的径向横截面，但可以轻弹或弯成相反的稳定弓形状态。

在如图2和3所示的正常工作中，如同箭头所示的那样，液体流入导管21，通过水门26以及与其对准的阀构件27上的开口29，并在其绕过阀构件27的顶端从出口导管48流出之前穿过膜55以进行过滤。与此同时，水门25由阀构件27封住，并且阀构件44座落在阀座20上。阀构件27由弹簧43向下偏压，而环状凸缘32＇通过与阀构件44抵靠而限制阀构件27的向下运动。当碎屑和其它材料被收集在过滤膜55上，因而开始限制液体从此处流过时，腔59中的压力将升高。当弹簧43的偏压力被克服时，阀构件27将在膜55上的力的影响下向上抬起。于是，在阀构件27端部上的截头锥面34与指状物50的表面53接合，两者之间的共同作用会使指状物50克服由构件52施加的偏压构件51的偏压力，向外绕枢轴转动。

在偏压构件52的力被克服的同时，阀构件27迅速移动到图4所示的位置，在此处阀构件27的环状延伸部分33围绕并封闭导管端部49，以防止水流通过。由于在环形壁40接近壁54，由此节制流过出口48的液流并产生一吸力作用时产生的背压，使阀构件27进入此位置的运动得到进一步加强。然而，螺钉37的头部38和孔36之间的配合协作使阀构件27进入此位置的运动减缓。头部38和孔36之间的小空隙会限制液流在腔39扩大时进入该腔，因而对于阀构件27的运动起到缓冲作用。

在阀构件27完成预定的向上运动之后，阀构件27上的凸缘32会与阀构件44的壁47接合，导致阀构件44向上抬起，从而使环状构件46从阀座20升起。因此，在阀构件27和阀构件44之间有一定程度的吸力损失。此外，水门26会被阀构件27堵塞，而开口28将移动到与水门25对准的位置。于是流过入口导管21的液体将改道通过水门25以及开口28进入腔58，并因此以相反的方向流过膜55。这将使过滤膜55迅速移动或弯曲到如图4所示的相反的弓形姿态，导致膜上的细孔敞开，将其上的碎屑从此处冲入腔59。因此，过滤膜55受到反向冲洗，回洗水进入腔59，再渡过阀座20进入排放腔18，以便经过管道19排出。

在一个短的时期内，水将只沿这个方向流过膜55，因为该水流会形成一个作用在膜55上因而也就是作用在阀构件27上的力，由此导致阀构件27朝图2所示位置移回。通过调节螺钉37进出以改变螺钉头部38的位置可调整回洗时间。此外，当阀构件27朝图1所示位置移动时，腔39的容积会缩小，使其中的水从螺钉头部38和孔36之间流出。这一被节制的水流再次抑制了阀构件27的运动，直至头部38离开孔36时为止。在这一运动期间，阀构件44也将重新座落到阀座20上，以便切断向污水池的流动。

随着阀构件27重新处于图1所示的位置，进入腔59中的水流将使元件55往回运动到其如图3所示的相反位置，以便进行正常的过滤。

由于过滤膜55的上述弯曲动作，只需用少量的水进行回洗。与通常只在过滤膜或元件基本堵塞时才进行回洗的普通过滤器相比，过滤设备10可以更加有效地工作。因此，本发明的过滤设备有比真空池净化装置更高的性能，功率消耗减小，而且运行时间更短。设备10可直接安装在泵的顶部以便节省空间，尤其是只呈较小的壳体、平坦物和单元状时。

在不超出本发明的主要精神和范围的情况下可对本发明作出许多变化。例如，可加重阀构件27以便提供它在其各个位置之间运动时的动量。如果需要的话，也可以用一调节器控制导管21处的入口压力。也可以取消节流螺钉37，在这种情况下，阀构件27的端壁35可以是密封的。在允许水从腔39中流出的情况下，导管21的端壁22可设有一个水门。虽然示出的弹簧43位于阀构件27的外部，但它也可放置在阀构件27的内部。

图5示出了按照本发明又一实施例的过滤设备60，它包含多种变型，这些变型可以单独地采用，也可以组合在一起采用。

设备60与图1至3所示的实施例相类似，包括一个入口导管21、一个出口导管48以及一个可滑动的管状阀构件27，该阀构件控制入口导管21与在膜55相对侧上的腔58和59之间的连通。

然而，在这个实施例中，阀构件44被一个滑动阀构件61代替，阀构件61可随阀构件27运动，并且通常与代替阀座20的环形壁62处于密封接合的状态。如图所示，阀构件61具有一个锥形端部63，该端部63在与环形壁62相邻时允许腔59与腔18连通。在阀构件27进行一个预定的运动之前，这种情况不会发生(如同图1至3所示实施例中那样)。

在这个实施例中，支承着膜55的内端的环56也是自由的以在阀构件27的环形挡块64之间有限的滑动(如虚线所示)。由于这种布置，在使液流反向通过膜55时，由于环56冲击一个或另一个环状挡块64，可以对阀构件27施加一个冲击力。这有助于阀构件27在它的两个位置之间移动。

作为一种进一步的改进，入口导管21可以设有一个与腔18连通的水门65。在入口导管21的周围放置一个阀构件66，它通常将水门65堵住。然而，阀构件66可以包括一个开口67，它可通过转动构件66移动到与水门65对准的状态。这将取消对主体11的水供应，并将已引入的水卸入污水池中，而且在例如过滤装置在回洗位置被堵塞时能提供一种安全措施。在图5所示的实施例中，还如上所述的那样取消了节流螺钉37。

用于此设备的阀机构也可以与图中示出的有相当大的变化。例如，在一种形式中，在开口29与水门26以及开口25和水门28之间限定的阀可以由多个电磁阀来代替，在阀构件44和阀座20之间的阀结构也可如此。在这种形式中，可提供一个电磁阀来控制通过出口48的液流，而用另一个电磁阀控制到达腔59和通过膜55的液流，并且控制向废水池的排放，以便于回洗。在腔59中放置的一个压力传感器开关  在感知有过大压力的情况下将使多个电磁阀动作，以防止水流通过出口48，使水流反向流过过滤膜55，并连通腔59与污水池，或为回洗目的而排水。这可在一个预定的时间周期内进行，在此之后使这些阀再次换向，以允许液流通过出口，关闭污水阀并引导流体沿正常方向通过膜55。在这个实施例中，膜55可以和参照附图描述的膜具有类似的型式，除了在这个实施例中将它的内周边固定之外。

当然，膜55可以具有许多不同的形状，并且不一定需要在所示的相反的弓形姿态之间弯曲，但是可以简单地为大致的环形并且按照液流的方向沿相反方向凸出。但是，呈图1所示形状的膜可以由稀松非织织物来增强每个侧面，如果需要的话，也可以做成多层。

图1和2所示实施例的主体构件最好通过注射成型法用塑料制成，或者用其它耐腐蚀性材料制成。

尽管上文中已通过描述本发明的实施例的方法介绍了本发明，但是本领域中的技术人员显然可以理解对此作出的所有这些改进和变化，并且所有这些改进和变化均未超出在所附权利要求中限定的本发明的精神和范围。

Claims (14)

1．一种液体过滤设备，包括一个腔，一个在所述腔中的过滤元件以及用于沿过滤所述液体的第一方向使液体通过所述过滤元件的阀装置，所述阀装置可在对流过所述过滤元件产生阻力时动作，以颠倒通过所述过滤元件的液流的方向，其特征为，所述阀装置包括一个活动的阀体，所述过滤元件与所述阀件相连结并适于移动所述阀件以响应所述阻力地颠倒液体通过所述过滤元件的所述流动的方向。

2．如权利要求1所述的液体过滤设备，其特征为，所述阀装置包括位于所述过滤元件的相对侧上的多个阀，所述阀适于同时开启和关闭，以使通过所述过滤元件的所述液流反向。

3．如权利要求2所述的液体过滤设备，其特征为，进一步包括一个再一个阀，该阀在使通过所述过滤元件的所述液流反向以将所述反向液流引向污水池时开启。

4．如权利要求1所述的液体过滤设备，其特征为，所述阀装置包括一个第一固定导管，该导管具有多个位于所述过滤元件相对侧上的相互隔开的水门，而且，所述活动的阀件可以运动，以控制所述水门的开启和关闭。

5．如权利要求1所述的液体过滤设备，其特征为，所述过滤元件包括一个多孔膜。

6．如权利要求5所述的液体过滤设备，其特征为，所述过滤元件将所述腔分成第一部分和第二部分，所述阀装置控制着向所述腔的所述第一和第二部分的液体供应。

7．如权利要求1所述的液体过滤设备，其特征为，进一步包括用于反抗所述阀件移动至回洗位置的装置。

8．如权利要求7所述的液体过滤设备，其特征为，所述反抗装置包括一个偏压元件或多个元件，所述元件适于和处于一个预定运动中的所述阀件共同工作。

9．如权利要求7所述的液体过滤设备，其特征为，所述反抗装置包括一个弹簧，该弹簧将所述阀件推向一个正常的过滤位置。

10．一种液体过滤设备，包括一个腔，所述腔的用于待过滤液体的一个入口和用于所述过滤液体的一个出口，一个排放口，一个在所述腔中的过滤膜，该过滤膜将所述腔分成第一部分和第二部分，以及用于改变通过所述腔和所述过滤元件的液流的方向的第一阀装置，处于第一姿态的所述阀装置使所述液体沿第一方向流过所述腔和所述过滤膜以便过滤所述液体，处于第二姿态的所述阀装置使液体沿与所述第一方向相反的第二方向流过所述腔和所述过滤膜，以便回洗所述过滤膜，所述阀装置可在过滤所述液体的过程中当对通过所述过滤膜的液流产生阻力时工作，以便使通过所述过滤膜的液流反向，其特征为，所述阀装置与所述过滤膜相连，并且所述过滤膜使所述阀装置响应所述阻力地在所述第一姿态和第二姿态之间移动。

11．如权利要求10所述的液体过滤设备，其特征为，所述阀装置包括一个与所述过滤膜相连接的活动阀件，并且在过滤过程中积聚在所述过滤膜上的碎屑和其它材料限制了通过所述过滤膜的流动，使所述过滤膜对所述阀件施加一个作用力并由此使阀件移动。

12．如权利要求11所述的液体过滤设备，其特征为，进一步包括用于控制所述腔的所述第二部分与污水池的连通的又一阀装置，所述又一阀装置在所述阀装置处于所述第二姿态时开启。

13．如权利要求12所述的液体过滤设备，其特征为，所述又一阀装置由所述阀件的运动致动。

14．如权利要求13所述的液体过滤设备，其特征为，所述又一阀装置仅在所述阀件进行了预定的运动之后将所述腔的所述第二部分与污水池连接起来。

Images