CN107174952B - 一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀，包括缸体，缸体外的一端通过第一端部法兰固定有第一执行器，缸体外的另一端通过第二端部法兰固定有第二执行器，缸体内设有第一活塞和第二活塞，第一执行器通过第一活塞杆和第一活塞相连，第二执行器通过第二活塞杆和第二活塞相连。本发明通过控制单个流体换向切换阀运行实现超滤系统底部进水、底部冲洗、底部反洗、顶部进水、顶部冲洗、顶部反洗运行布序的控制。同时，流体换向切换阀内采用周向的格栅式条形孔进水方式避免侧向进水对活塞的单边挤压造成的活塞与端部法兰不同轴问题，另外采用偏心集水环结构设计，使得过滤和反洗时的水流速度更加平稳，水力分布更加均匀。

Description

一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀及控制方法
技术领域
本发明涉及超滤装置，特别是涉及一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀及控制方法。
背景技术
超滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
超滤膜在运行过程中，被截留下来的细菌、铁锈、胶体、悬浮物、大分子有机物等有害物质会逐渐依附在超滤膜的原水进液侧表面，形成膜污染，使超滤膜的产水量逐渐下降,因此需要在超滤过滤过程中通过冲洗和反洗布序来恢复膜通量，延长超滤膜的使用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀，通过控制本流体换向切换阀运行实现超滤系统的底部进水、底部冲洗、底部反洗、顶部进水、顶部冲洗、顶部反洗。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀，包括缸体，缸体外的一端通过第一端部法兰固定有第一执行器，缸体外的另一端通过第二端部法兰固定有第二执行器，缸体内设有第一活塞和第二活塞，第一执行器通过第一活塞杆和第一活塞相连，第二执行器通过第二活塞杆和第二活塞相连；缸体的中部具有总进水管头，缸体的一端具有上排水管头，另一端具有下排水管头；缸体上上排水管头和总进水管头之间套设有第一外缸体，第一外缸体上设有上接管头，第一外缸体和缸体之间具有第一外腔，第一外腔内的缸体上设有第一条形孔区域；缸体上总进水管头和下排水管头之间套设有第二外缸体，第二外缸体上设有下接管头，第二外缸体和缸体之间具有第二外腔，第二外腔内的缸体上设有第二条形孔区域；第一外缸体和第二外缸体偏心套设在缸体上，第一外缸体中心轴线偏向于上接管头，第二外缸体中心轴线偏向于下接管头，第一外缸体和第二外缸体对称排布在缸体上。采用周向的格栅式条形孔进水方式，可规避正常过滤时超滤组架内具有压力的原水对活塞的单向冲击力，从而避免活塞运行时的活塞与端部法兰不同轴问题的发生，延长活塞的使用寿命。当格栅式条形孔区域均被封堵时，可实现现有技术内超滤系统的总进水阀门的截断隔离功能。当需要控制超滤装置的进水水量时，可通过切换阀活塞封堵格栅区域开孔面积的不同来实现超滤装置进水流量的调节。
前述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀中，第一活塞的长度大于第一条形孔区域的轴向长度，第二活塞的长度大于第二条形孔区域的轴向长度；第一活塞的长度小于上排水管头和第一条形孔区域之间的轴向距离，第二活塞的长度小于第二条形孔区域和下排水管头之间的轴向距离；第一活塞的长度小于第一条形孔区域和总进水管头之间的轴向距离，第二活塞的长度小于总进水管头和第二条形孔区域之间的轴向距离。
前述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀中，上接管头固定在第一外缸体上，且与第一条形孔区域错位排布；下接管头固定在第二外缸体上，且与第二条形孔区域错位排布。
前述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀中，第一条形孔区域与第二条形孔区域居中对称排布；第一条形孔区域开孔面积自上排水管头至总进水管头在轴向方向上逐渐缩小；第二条形孔区域开孔面积自下排水管头至总进水管头在轴向方向上逐渐缩小。
前述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法，用于控制超滤装置的运行，上接管头连通超滤装置的上接总管，下接管头连接超滤装置的下接总管，本控制方法包括以下方法：底部过滤、底部冲洗、底部反洗、顶部过滤、顶部冲洗和顶部反洗；
所述底部过滤包括下述方法：控制第二执行器驱动第二活塞向下移动，使第二活塞位于第二条形孔区域和下排水管头之间；打开超滤装置的超滤产水口，关闭超滤装置的超滤反洗进水口；超滤原水经总进水管头和下接管头，下接总管流入超滤装置，最后经超滤装置的超滤产水口排出。
前述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法中，所述底部冲洗包括下述方法：控制第一执行器驱动第一活塞向下移动，使第一活塞位于第一条形孔区域和总进水管头之间；关闭超滤装置的超滤产水口，关闭超滤装置的超滤反洗进水口；超滤原水经总进水管头、下接管头、下接总管流入超滤装置，再从超滤装置的上接总管，经上接管头进入流体换向切换阀，最后经上排水管头排出。
前述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法中，所述底部反洗包括下述方法：控制第二执行器驱动第二活塞向上移动，使第二活塞堵塞第二条形孔区域；关闭超滤装置的超滤产水口，打开超滤装置的超滤反洗进水口；超滤装置的反洗水将经超滤反洗进水口C2流入超滤装置,再经超滤装置的上接总管流入上接管头，最后经上排水管头排出。
前述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法中，所述顶部过滤包括下述方法：控制第一执行器驱动第一活塞向上移动，使第一活塞位于上排水管头和第一条形孔区域之间；打开超滤装置的超滤产水口，关闭超滤装置的超滤反洗进水口；超滤原水经总进水管头和上接管头，上接总管流入超滤装置，最后经超滤装置的超滤产水口排出。
前述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法中，所述顶部冲洗包括下述方法：控制第二执行器驱动第二活塞向上移动，使第二活塞位于总进水管头和第二条形孔区域之间；关闭超滤装置的超滤产水口，关闭超滤装置的超滤反洗进水口；超滤原水经总进水管头，上接管头，上接总管流入超滤装置，再从超滤装置的下接总管，经下接管头进入流体换向切换阀，最后经下排水管头排出。
前述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法中，所述顶部反洗包括下述方法：控制第一执行器驱动第一活塞向下移动，使第一活塞堵塞第一条形孔区域；关闭超滤装置的超滤产水口，打开超滤装置的超滤反洗进水口；超滤装置的反洗水将经超滤反洗进水口C2流入超滤装置,再经超滤装置的下接总管流入下接管头，最后经下排水管头排出。
与现有技术相比，本发明通过控制单个流体换向切换阀运行实现超滤系统底部进水、底部冲洗、底部反洗、顶部进水、顶部冲洗、顶部反洗运行布序的控制。同时，切换阀内采用周向的格栅式条形孔进水方式避免侧向进水对活塞的单边挤压造成的活塞与端部法兰不同轴问题，另外采用第一外缸体与缸体形成偏心集水环结构设计，以及第二外缸体与缸体形成偏心集水环结构设计，使得过滤和反洗时的水流速度更加平稳，水力分布更加均匀。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的结构示意图；
图2是图1的A-A部剖视图；
图3是第一条形孔区域一种实施例的结构示意图；
图4是第二条形孔区域一种实施例的结构示意图；
图5是底部过滤时的工作原理图；
图6是底部冲洗时的工作原理图；
图7是底部反洗时的工作原理图；
图8是顶部过滤时的工作原理图；
图9是顶部冲洗时的工作原理图；
图10是顶部反洗时的工作原理图。
附图标记：1-第一执行器、2-第一端部法兰、3-第一活塞杆、4-上接管头、5-第一外腔、6-第一条形孔区域，7-第一活塞、8-第二外腔、9-第二条形孔区域，10-第二活塞、11-下接管头、12-第二活塞杆、13-第二端部法兰、14-第二执行器、15-上腔、16-上排水管头、17-第一外缸体、18-总进水管头、19-缸体、20-中腔、21-第二外缸体、22-下排水管头、23-下腔，24-超滤装置、25-上接总管、26-下接总管、C1-超滤产水口，C2-超滤反洗进水口。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例：一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀，包括缸体19，缸体19外的一端通过第一端部法兰2固定有第一执行器1，缸体19外的另一端通过第二端部法兰13固定有第二执行器14，缸体19内设有第一活塞7和第二活塞10，第一执行器1通过第一活塞杆3和第一活塞7相连，第二执行器14通过第二活塞杆12和第二活塞10相连；两个活塞(第一活塞7和第二活塞10)用于分别与第一条形孔区域6和第二条形孔区域9相配合，得以实现缸体19的上腔15与上接管头4的闭通和实现缸体19的中腔20与上接管头4的闭通、以及实现缸体19的下腔23与下接管头11的闭通和实现缸体19的中腔20与下接管头11的闭通。第一执行器1设置在缸体19的一端，与第一活塞杆3的一端相连以驱动其在缸体19内移动，进而实现第一活塞7与第一条形孔区域6封堵配合。第二执行器14设置在缸体19的另一端，与第二活塞杆12的一端相连以驱动其在缸体19内移动，进而实现第二活塞10与第二条形孔区域9封堵配合。上排水管头16和下排水管头22分别设置在缸体19的两侧，上排水管头16与上腔15相连通，用于排放上腔15内超滤系统的冲洗排水和反洗排水；下排水管头22与下腔23相连通，用于排放下腔23内超滤系统的冲洗排水和反洗排水。
缸体19的中部具有总进水管头18，缸体19的一端具有上排水管头16，另一端具有下排水管头22；缸体19上上排水管头16和总进水管头18之间套设有第一外缸体17，第一外缸体17上设有上接管头4，第一外缸体17和缸体19之间具有第一外腔5，第一外腔5内的缸体19上设有第一条形孔区域6；缸体19上总进水管头18和下排水管头22之间套设有第二外缸体21，第二外缸体21上设有下接管头11，第二外缸体21和缸体19之间具有第二外腔8，第二外腔8内的缸体19上设有第二条形孔区域9；第一外缸体17和第二外缸体21偏心套设在缸体19上，第一外缸体17中心轴线偏向于上接管头4，第二外缸体21中心轴线偏向于下接管头11，第一外缸体17和第二外缸体21对称排布在缸体19上。
第一活塞7的长度大于第一条形孔区域6的轴向长度，第二活塞10的长度大于第二条形孔区域9的轴向长度；第一活塞7的长度小于上排水管头16和第一条形孔区域6之间的轴向距离，第二活塞10的长度小于第二条形孔区域9和下排水管头22之间的轴向距离；第一活塞7的长度小于第一条形孔区域6和总进水管头18之间的轴向距离，第二活塞10的长度小于总进水管头18和第二条形孔区域9之间的轴向距离。
上接管头4固定在第一外缸体17上，且与第一条形孔区域6错位排布；下接管头11固定在第二外缸体21上，且与第二条形孔区域9错位排布。
第一条形孔区域6与第二条形孔区域9居中对称排布；第一条形孔区域6开孔面积自上排水管头16至总进水管头18在轴向方向上逐渐缩小；第二条形孔区域9开孔面积自下排水管头22至总进水管头18在轴向方向上逐渐缩小。
以上所述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法，用于控制超滤装置24的运行，上接管头4连通超滤装置24的上接总管25，下接管头11连接超滤装置24的下接总管26，本控制方法包括以下方法：底部过滤、底部冲洗、底部反洗、顶部过滤、顶部冲洗和顶部反洗；在完成上一循环的顶部反洗后，第一活塞7处于堵塞第一条形孔区域6状态，第二活塞10位于总进水管头18和第二条形孔区域9之间；
所述底部过滤包括下述方法：控制第二执行器14驱动第二活塞10向下移动，使第二活塞10位于第二条形孔区域9和下排水管头22之间；打开超滤装置24的超滤产水口C1，关闭超滤装置24的超滤反洗进水口C2；超滤原水经总进水管头18和下接管头11，下接总管26流入超滤装置24，最后经超滤装置24的超滤产水口C1排出。在这个过程中，完全关闭缸体19的上腔15与上接管头4的连通，同时完全关闭缸体19的中腔20与上接管头4的连通。超滤装置18的原水从总进水管头18流入缸体19的中腔20，进而从中腔20流入下接管头11，从而流入超滤装置24。
所述底部冲洗包括下述方法：控制第一执行器1驱动第一活塞7向下移动，使第一活塞7位于第一条形孔区域6和总进水管头18之间；关闭超滤装置24的超滤产水口C1，关闭超滤装置24的超滤反洗进水口C2；超滤原水经总进水管头18、下接管头11、下接总管26流入超滤装置24，再从超滤装置24的上接总管25，经上接管头4进入流体换向切换阀，最后经上排水管头16排出。在这个过程中超滤原水经中腔20和下接总管26进入超滤装置24，超滤装置24底部冲洗的排水从上接总管25和上接管头4进入缸体19的上腔15，进而流入上排接管头16，从而流出流体换向切换阀。
所述底部反洗包括下述方法：控制第二执行器14驱动第二活塞10向上移动，使第二活塞10堵塞第二条形孔区域9；关闭超滤装置24的超滤产水口C1，打开超滤装置24的超滤反洗进水口C2；超滤装置24的反洗水将经超滤反洗进水口C2流入超滤装置24,再经超滤装置24的上接总管25流入上接管头4，最后经上排水管头16排出。在这个过程中，完全关闭缸体19的下腔23与下接管头11的连通，同时完全关闭缸体19的中腔20与下接管头11的连通。超滤装置24的底部反洗水从上接管头4流入缸体19的上腔15，进而从上腔15流入上排接管头16，从而流出流体换向切换阀。
所述顶部过滤包括下述方法：控制第一执行器1驱动第一活塞7向上移动，使第一活塞7位于上排水管头16和第一条形孔区域6之间；打开超滤装置24的超滤产水口C1，关闭超滤装置24的超滤反洗进水口C2；超滤原水经总进水管头18和上接管头4，上接总管25流入超滤装置24，最后经超滤装置24的超滤产水口C1排出。在这个过程中，完全关闭缸体19的下腔23与下接管头11的连通，同时完全关闭缸体19的中腔20与下接管头11的连通。超滤装置24的原水从总进水管头18流入缸体19的中腔20，进而从中腔20流入上接管头4，从而流入超滤装置24，最后从超滤产水口C1排出。
所述顶部冲洗包括下述方法：控制第二执行器14驱动第二活塞10向上移动，使第二活塞10位于总进水管头18和第二条形孔区域9之间；关闭超滤装置24的超滤产水口C1，关闭超滤装置24的超滤反洗进水口C2；超滤原水经总进水管头18，上接管头4，上接总管25流入超滤装置24，再从超滤装置24的下接总管26，经下接管头11进入流体换向切换阀，最后经下排水管头22排出。在这个过程中超滤原水经中腔20通过上接总管25进入超滤装置24，超滤装置24顶部冲洗的排水从下接管头11进入缸体19的下腔23，进而流入下排水管头22，从而流出流体换向切换阀。
所述顶部反洗包括下述方法：控制第一执行器1驱动第一活塞7向下移动，使第一活塞7堵塞第一条形孔区域6；关闭超滤装置24的超滤产水口C1，打开超滤装置24的超滤反洗进水口C2；超滤装置24的反洗水将经超滤反洗进水口C2流入超滤装置24,再经超滤装置24的下接总管26流入下接管头11，最后经下排水管头22排出。在这个过程中，完全关闭缸体19的上腔15与上接管头4的连通，同时完全关闭缸体19的中腔20与上接管头4的连通。超滤装置18的顶部反洗水从下接管头11流入缸体19的下腔23，进而从下腔23流入下排水管头22，从而流出流体换向切换阀。

Claims (6)

1.一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法，用于控制超滤装置(24)的运行，其特征在于，超滤装置用格栅式流体换向切换阀包括缸体(19)，缸体(19)外的一端通过第一端部法兰(2)固定有第一执行器(1)，缸体(19)外的另一端通过第二端部法兰(13)固定有第二执行器(14)，缸体(19)内设有第一活塞(7)和第二活塞(10)，第一执行器(1)通过第一活塞杆(3)和第一活塞(7)相连，第二执行器(14)通过第二活塞杆(12)和第二活塞(10)相连；缸体(19)的中部具有总进水管头(18)，缸体(19)的一端具有上排水管头(16)，另一端具有下排水管头(22)；缸体(19)上上排水管头(16)和总进水管头(18)之间套设有第一外缸体(17)，第一外缸体(17)上设有上接管头(4)，第一外缸体(17)和缸体(19)之间具有第一外腔(5)，第一外腔(5)内的缸体(19)上设有第一条形孔区域(6)；缸体(19)上总进水管头(18)和下排水管头(22)之间套设有第二外缸体(21)，第二外缸体(21)上设有下接管头(11)，第二外缸体(21)和缸体(19)之间具有第二外腔(8)，第二外腔(8)内的缸体(19)上设有第二条形孔区域(9)；第一外缸体(17)和第二外缸体(21)偏心套设在缸体(19)上，第一外缸体(17)中心轴线偏向于上接管头(4)，第二外缸体(21)中心轴线偏向于下接管头(11)，第一外缸体(17)和第二外缸体(21)对称排布在缸体(19)上；换向切换阀采用以下控制方法控制超滤装置(24)的运行：上接管头(4)连通超滤装置(24)的上接总管(25)，下接管头(11)连接超滤装置(24)的下接总管(26)；
第一活塞(7)的长度大于第一条形孔区域(6)的轴向长度，第二活塞(10)的长度大于第二条形孔区域(9)的轴向长度；第一活塞(7)的长度小于上排水管头(16)和第一条形孔区域(6)之间的轴向距离，第二活塞(10)的长度小于第二条形孔区域(9)和下排水管头(22)之间的轴向距离；第一活塞(7)的长度小于第一条形孔区域(6)和总进水管头(18)之间的轴向距离，第二活塞(10)的长度小于总进水管头(18)和第二条形孔区域(9)之间的轴向距离；
上接管头(4)固定在第一外缸体(17)上，且与第一条形孔区域(6)错位排布；下接管头(11)固定在第二外缸体(21)上，且与第二条形孔区域(9)错位排布；
第一条形孔区域(6)与第二条形孔区域(9)居中对称排布；第一条形孔区域(6)开孔面积自上排水管头(16)至总进水管头(18)在轴向方向上逐渐缩小；第二条形孔区域(9)开孔面积自下排水管头(22)至总进水管头(18)在轴向方向上逐渐缩小；
本控制方法包括：底部过滤、底部冲洗、底部反洗、顶部过滤、顶部冲洗和顶部反洗；完成上一循环的顶部反洗后第一活塞(7)处于堵塞第一条形孔区域(6)的状态，第二活塞(10)位于总进水管头(18)和第二条形孔区域(9)之间；
所述底部过滤包括下述方法：控制第二执行器(14)驱动第二活塞(10)向下移动，使第二活塞(10)位于第二条形孔区域(9)和下排水管头(22)之间；打开超滤装置(24)的超滤产水口(C1)，关闭超滤装置(24)的超滤反洗进水口(C2)；超滤原水经总进水管头(18)和下接管头(11)，下接总管(26)流入超滤装置(24)，最后经超滤装置(24)的超滤产水口(C1)排出。
2.根据权利要求1所述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法，其特征在于，所述底部冲洗包括下述方法：控制第一执行器(1)驱动第一活塞(7)向下移动，使第一活塞(7)位于第一条形孔区域(6)和总进水管头(18)之间；关闭超滤装置(24)的超滤产水口(C1)，关闭超滤装置(24)的超滤反洗进水口(C2)；超滤原水经总进水管头(18)、下接管头(11)、下接总管(26)流入超滤装置(24)，再从超滤装置(24)的上接总管(25)，经上接管头(4)进入流体换向切换阀，最后经上排水管头(16)排出。
3.根据权利要求2所述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法，其特征在于，所述底部反洗包括下述方法：控制第二执行器(14)驱动第二活塞(10)向上移动，使第二活塞(10)堵塞第二条形孔区域(9)；关闭超滤装置(24)的超滤产水口(C1)，打开超滤装置(24)的超滤反洗进水口(C2)；超滤装置(24)的反洗水将经超滤反洗进水口(C2)流入超滤装置(24),再经超滤装置(24)的上接总管(25)流入上接管头(4)，最后经上排水管头(16)排出。
4.根据权利要求3所述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法，其特征在于，所述顶部过滤包括下述方法：控制第一执行器(1)驱动第一活塞(7)向上移动，使第一活塞(7)位于上排水管头(16)和第一条形孔区域(6)之间；打开超滤装置(24)的超滤产水口(C1)，关闭超滤装置(24)的超滤反洗进水口(C2)；超滤原水经总进水管头(18)和上接管头(4)，上接总管(25)流入超滤装置(24)，最后经超滤装置(24)的超滤产水口(C1)排出。
5.根据权利要求4所述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法，其特征在于，所述顶部冲洗包括下述方法：控制第二执行器(14)驱动第二活塞(10)向上移动，使第二活塞(10)位于总进水管头(18)和第二条形孔区域(9)之间；关闭超滤装置(24)的超滤产水口(C1)，关闭超滤装置(24)的超滤反洗进水口(C2)；超滤原水经总进水管头(18)，上接管头(4)，上接总管(25)流入超滤装置(24)，再从超滤装置(24)的下接总管(26)，经下接管头(11)进入流体换向切换阀，最后经下排水管头(22)排出。
6.根据权利要求5所述的一种超滤装置用格栅式流体换向切换阀的控制方法，其特征在于，所述顶部反洗包括下述方法：控制第一执行器(1)驱动第一活塞(7)向下移动，使第一活塞(7)堵塞第一条形孔区域(6)；关闭超滤装置(24)的超滤产水口(C1)，打开超滤装置(24)的超滤反洗进水口(C2)；超滤装置(24)的反洗水将经超滤反洗进水口(C2)流入超滤装置(24),再经超滤装置(24)的下接总管(26)流入下接管头(11)，最后经下排水管头(22)排出。
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