CN110769912A - 滤盘 - Google Patents

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Abstract

一种在滤盘中使用的滤芯，其中，多个滤芯按照可使液体在所述滤芯的内部与转子轴的内部之间流通的方式设置在所述转子轴上。所述滤芯具有处于边缘结构中的至少一个通道，当将所述滤芯装配形成滤盘时，所述至少一个通道使液体在相邻的滤芯的内部之间流通。所述通道沿着所述边缘结构具有不同的通道面积。

Description

滤盘
技术领域
本发明总体上涉及一种在对包含颗粒的液体进行过滤的滤盘(filter disc)中使用的滤芯(filter element)，其中，按照可使液体在滤芯的内部与转子轴的内部之间流通的方式将多个滤芯设置在转子轴上。该滤芯包括用于使液体在相邻的滤芯的内部之间流通的优化通道。
背景技术
对诸如废水的液体进行过滤例如可以利用包括一个或更多个滤盘的旋转盘式过滤器(disc filter)来进行。当过滤是从内部向外进行时，转子轴具有中空芯体，并且将待过滤的液体馈送至转子轴的内部。滤芯和转子轴具有开口，待过滤的液体是通过该开口馈送到滤芯的内部的。过滤是从滤芯的内部起并且通过滤布向外来进行的。液体中的颗粒在滤布的内部分离。
滤盘包括多个滤芯，这些滤芯附接至形成滤盘的转子轴。转子轴通常能够承载多个这种盘式过滤器，并且例如是可以容纳液体的空心鼓。在工作期间，承载滤盘的转子轴被旋转，并且滤盘在旋转期间被部分地浸入过滤后的液体中。
根据本发明的滤芯也可以在滤盘中用于从滤盘的外部进行过滤并进入转子轴，其中，颗粒沉积在滤布的外部，并且过滤后的液体流入转子轴中。
发明内容
包括可使液体通过相邻的滤芯之间的通道连接的滤芯的滤盘具有与没有任何边缘结构的滤盘有关的缺点。当容纳滤盘的鼓旋转时，该边缘结构至少部分地阻止水自由流动并产生提升力。在滤芯旋转通过表面时，旋转会稍微提升滤芯内部的水位。提升滤芯内部的水位会导致水从滤芯回流至鼓，从而降低了滤盘的效率，并增加了将颗粒从设置在滤芯上的滤布冲洗回到未过滤的水中的风险。尽管这样的解决方案具有缺点，但使用多个滤芯来创建滤盘也具有优点。例如，如果滤布损坏，则更换单个滤芯而不是修理或更换整个滤盘是一种快速且合算的操作。
本发明的一个目的是提供这样一种解决方案，即，该解决方案最小化了从滤芯内部到转子轴的回流量，而没有单个滤芯的缺点。
本发明的另一目的是在水中产生较少的干扰。
本发明的又一目的是减小在滤盘旋转时因水而造成的阻力。
因此，所述解决方案涉及一种在滤盘中使用的滤芯，其中，多个滤芯按照可使液体在所述滤芯的内部与转子轴的内部之间流通的方式设置在所述转子轴上。所述滤芯具有处于边缘结构中的至少一个通道，所述至少一个通道用于在组装形成滤盘时使液体在相邻的滤芯的内部之间流通。所述通道沿着所述边缘结构具有不同的通道面积，即，所述通道的通道面积沿着所述边缘结构变化。
所述滤芯的一个优点是所述边缘结构具有沿着所述边缘结构的长度具有不同通道面积的通道。所述通道面积是所述通道在所述边缘结构中的面积。在不同的实施方式中，在所述解决方案的范围内，所述通道可以是一个或多个通道。通道面积以及该通道面积沿着所述边缘结构的长度如何变化使得能够优化液体流，从而使滤室中的干扰最小化。
如本文所使用的，所述通道是所述边缘结构中的一个或更多个开口，或者如果以另一种方式应用所述边缘结构，则是未被所述边缘结构覆盖的一个或更多个区域。
根据一个实施方式，所述通道面积从所述转子轴起在所述边缘结构的延伸方向上增加。
本解决方案的一个优点是，所述通道面积在从所述转子轴朝向所述滤盘的外围或外周的方向上在所述边缘结构的延伸方向上增加。滤盘的各个部分根据距中心的距离，以不同的速度穿过水。距所述滤盘中心越远，速度越高。通过增加沿所述边缘结构的长度的通道面积，可以实现一种解决方案，其中，水通过所述边缘结构中的通道而不会受到不必要的干扰。
本解决方案的另一优点是减小了旋转所述盘式过滤器的阻力。
根据一个实施方式，所述通道面积在从所述转子轴与所述滤芯之间的接触面到所述滤盘的外圆周的所述延伸方向增加。
如本文所使用的，所述滤盘的外圆周是指组装的滤盘的外周长。此外，如本文所使用的，所述边缘结构的延伸方向和沿着所述边缘结构的长度是可互换的术语。
根据一个实施方式，所述通道是多个通道，所述多个通道的通道面积上在所述边缘结构从所述转子轴起的延伸方向上增加。
根据所述解决方案的不同的实施方式，在所述解决方案的范围内可以有不同的设计。例如，在一个实施方式中，所述通道是尺寸在所述边缘结构的延伸方向上连续增加的一个通道。在另一实施方式中，所述通道是在所述边缘结构从所述转子轴起的延伸方向上增加的一个通道。在又一实施方式中，所述通道包括多个通道，其中，所述边缘结构中的更靠近所述转子轴定位的通道的通道面积比更靠近所述盘式过滤器的外周设置的通道的通道面积小。
根据一个实施方式，所述通道包括长度在所述延伸方向上增加的多个通道。
根据一个实施方式，组合的通道面积小于所述边缘结构的面积的50％。
本解决方案的一个优点是，在维持甚或增加的流速的情况下，所述通道面积可以减小到所述边缘结构的总面积的50％以下。这使得能够实现更刚性的解决方案，并且减少对所述滤盘内部的液体的干扰。
根据一个实施方式，所述通道的组合长度小于所述边缘结构的长度的50％。
应注意，所述通道的组合的长度被测量为所述通道面积的长度，即，所述边缘结构中的通道面积的长度，而不是从第一通道到最后一个通道的长度。
在不同的实施方式中，所述边缘结构和所述通道具有不同的形状、形式、长度以及宽度。在一个实施方式中，所述边缘结构的后半部分中的通道比所述边缘结构的前部部分中的通道占了所述边缘结构的更大百分比，其中，所述边缘结构的前半部分比后半部分更靠近所述转子轴。
在不同的实施方式中，所述通道面积沿着所述边缘结构的整个长度增加，或者仅以一定的间隔(例如长度的每10％、长度的每20％、长度的每25％或者长度的任何其它百分比)增加。由此明白的是，在一个实施方式中，所述边缘结构对于所述边缘结构的延伸方向上的两个不同点可以具有恒定的通道面积，而不会超出本解决方案的范围。例如，在一个实施方式中，所述边缘结构具有沿着所述边缘结构的延伸方向设置的两个或更多个通道。所述通道具有垂直于所述边缘结构的延伸方向测量到的相同的宽度，但是具有沿着所述边缘结构的延伸方向测量到的不同的长度。在这个实施方式中，通过使所述通道再次随着所述边缘结构的延伸方向、在某一点处或针对每个通道沿着所述边缘结构从所述鼓开始朝向所述滤盘的外周延伸的延伸方向变得更长，所述通道面积沿着所述延伸方向增加。还应注意到，如本文所使用的滤盘的外周不限于将由一个或更多个滤芯组成的滤芯设置为滤盘的情形。如本领域技术人员可以理解的那样，所述外周也可以是所述滤芯一旦被设置为滤盘就将构成该滤盘的一部分的所设想的外周。
根据一个实施方式，所述滤芯包括至少一个模块，其中，所述至少一个模块具有作为所述模块的中心构件的边缘结构。
根据一个实施方式，两个连贯的模块彼此连接并且形成滤芯的内部的相对的边缘结构。
根据一个实施方式，所述滤芯能够通过单个附接机构附接至所述转子轴。
根据一个实施方式，在所述滤芯与所述转子轴之间设置密封件，并且在所述通道四周设置密封件。
根据一个实施方式，所述滤芯包括承载滤布的框架，所述滤布处于在两个相对的边缘表面之间延伸的两个侧表面上。
根据一个实施方式，将所述框架和所述滤布永久性地接合以形成一次性滤芯。
根据一个方面，一种模块化滤盘包括如本文所述的滤芯。所述滤芯的所述通道使得液体能够在布置在该特定的模块化滤盘中的滤芯的内部之间流通。
根据用于减少滤盘中的干扰的一个方面，执行以下步骤：
-通过在滤芯的边缘结构上设置多个通道来使流速均衡，其中，靠近旋转中心的通道的通道面积比远离所述滤盘的旋转中心设置的通道的通道面积小，并且
-在所述通道之间设置边缘结构。
根据一个实施方式，
-滤盘中的液体部分地由所述边缘结构带走，并且
-基于所述滤盘的预期旋转速度来修改所述通道面积。
附图说明
现在，参照附图，通过示例的方式对本发明进行描述，其中：
图1例示了包括多个滤盘的盘式过滤器，每个滤盘包括多个滤芯。
图2a例示了现有技术解决方案的流动模拟。
图2b例示了如本文所述的本发明解决方案的一个实施方式的流动模拟。
图3例示了滤芯的一个实施方式。
图4例示了滤芯的另一实施方式。
图5例示了具有密封件的滤芯的一个实施方式。
图6例示了滤芯的模块。
图7a例示了具有可见的边缘结构和多个通道的滤芯的侧视图。
图7b例示了具有可见的边缘结构和多个通道的滤芯的侧视图。
图8例示了滤芯，其中例示了滤布。
具体实施方式
下面，参照附图，公开了所述解决方案的不同实施方式的详细描述。本文中的所有示例应被视为总体描述的一部分，因此可以以任何通用术语的方式进行组合。可以组合或交换各种实施方式和各方面的单独特征，除非这种组合或交换是明显与滤盘和/或滤芯的总体功能相互矛盾的。
简要描述的解决方案涉及一种在滤盘中使用的滤芯。按照可使液体在滤芯的内部与转子轴的内部之间流通的方式将多个滤芯设置在转子轴上。滤芯还适于使液体在相邻的滤芯之间经由所述滤芯的边缘结构中的通道进行连通。这些通道的尺寸沿着边缘结构的长度不相同，或者通道面积至少沿着边缘结构的长度至少改变一次。
图1示出了盘式过滤器1，该盘式过滤器包括设置在转子轴3上的多个滤盘25。所述多个滤盘25一起形成作为用于对液体进行过滤的装配好的结构的盘式过滤器1。在所述解决方案的范围内，盘式过滤器1可以包括一个或更多个滤盘25。滤盘25皆包括围绕转子轴3设置的多个滤芯2，通常，每个滤芯2经由某种形式的附接装置18附接至转子轴3。如图1所示，每个滤盘25中的滤芯2的数量仅仅作为示例，并且可以在转子轴3上设置任何数量的滤芯2，从而形成滤盘25。然而，应注意，基于根据本解决方案的滤芯2的滤盘25包括至少两个滤芯2。
根据一个实施方式，滤芯2是包括单个部件，其包括：框架6、滤布7、两个边缘结构22以及适于使液体连接至相邻的滤芯2的通道21；21a、21b、21c、21d。在另一实施方式中，滤芯2由两个模块30构成，每个模块具有边缘结构22作为中心构件，这样的实施方式将在图6以及图6的相关说明中进一步描述。如果所述边缘结构22是如图3所示的同一单元的一部分，或者如果所述边缘结构是由如图6所示的多个模块30组成的，则滤芯2的内部4是由滤芯2的两个边缘结构22之间的空间独立地形成的隔室(compartment)。
图1还例示了转子轴3，该转子轴具有使液体在滤芯2与转子轴3之间连通的开口9。转子轴3是可以容纳液体的任何形式的鼓或中空轴，例如在图1中示出。当将液体从内部进行过滤并出去时，转子鼓3首先接收液体，此后使液体穿过开口9进入滤芯2。在不同的实施方式中，不同数量的开口9可以适于使液体在滤芯2与转子轴3之间连接。在不同的实施方式中，开口9的数量例如可以是每个滤芯2有一个、两个或三个开口9。然而，可以使用适合所示解决方案的任何数量的开口9。转子轴3至少部分是中空的，并因此具有液体可以在其中流动的内部5。
可以通过不同方式将滤芯2紧固至转子轴3，例如，在一个实施方式中，经由长螺栓紧固到鼓中的螺纹孔20中。在一个实施方式中，还将诸如螺母或螺栓的紧固装置18设置在所述长螺栓的相反端部以固定滤芯2。
根据另一实施方式，使用多个螺栓来附接每个滤芯2。根据一些实施方式，将密封垫设置在滤芯2与转子轴3之间。
图2a例示了现有技术解决方案的流动模拟，其中，盘式过滤器25被旋转。如图2所示的例示是流动模拟的快照，其中，滤盘25被逆时针旋转。由此，边缘结构22当前正在穿过液体的表面，如可以通过所例示的液位WL看到的。滤芯2的内部4处的液位WL受到滤芯2的边缘结构22和通道21a、21b、21c、21d的影响。然而，需要边缘结构22来形成刚性结构。如可以根据图2a中的流动模拟看出，当滤盘25旋转时，迫使液体向上移动，从而产生返回到转子轴3中的液体波，即，回流(backwash)。这种回流将已经分离的颗粒输送回到转子轴3的液体中，从而降低了滤芯2和整个盘式过滤器1的性能。由此，滤除的颗粒被从液体的不同部分多次过滤。现有技术的解决方案中的通道21a、21b、21c、21d皆具有相同的尺寸。
图2b例示了根据本解决方案的包括滤芯2的滤盘25的流动模拟。该设定与图2a的例示图中的设定是相同的，但替代了大小相同的通道21a、21b、21c、21d，通道21a、21b、21c、21d的通道面积沿着边缘结构22的长度21d是不同的。如可以根据图2b中的例示图看出，通道21a、21b、21c、21d具有不同的尺寸。针对旋转的盘式过滤器25优化了不同的通道面积。如可以看出，滤芯2内部的液位WL仍然受到旋转的影响，但是与现有技术的解决方案相比，干扰显著降低了。由此，实现了一种解决方案，其中减少了表面积，但由于更好的流速而减少了液体的干扰。
图2b还例示了通道面积如何沿着边缘结构22的长度变化的一个实施方式。应注意，利用如本文所述的其它实施方式可以实现与图2a和图2b之间所示的效果相同的效果。
图3例示了滤芯2的一个实施方式。滤芯2包括框架6，在一个实施方式中，该框架包括：框11、横杆12以及中央支承件13，该中央支承件从框11的外侧部件14(使用时沿滤盘25的外周形成外围的一部分)延伸至连接部件15(使用时与转子轴3相邻)。
图3还例示了具有多个通道21a、21b、21c、21d的边缘结构22。所述多个通道一起构成通道21，并且如图3所示，不同的通道21a、21b、21c、21d之间的通道面积是不同的。滤芯2还包括内部4，并且在一个实施方式中，从内部4通过滤布7(图3中未示出)到滤盘的外部或者沿相反的方向来进行过滤。在一个实施方式中，滤芯2中的开口10可使液体在滤芯2与转子轴3之间连接。图3还示出了滤芯2的内部4，并且内部4还由滤布7(图3中未示出)划定界限。
图4例示了滤芯2的另一实施方式，其中，通道21是在边缘结构22的长度的大部分上延伸的细长通道。在一个实施方式中，该细长通道面积可以与图3的实施方式结合使用，或者在一个实施方式中，如图4所示，作为用于滤芯2的两个边缘结构22的楔形通道。本领域技术人员还应明白，通道21的形状和形式在如本文所述的解决方案的范围内可以是不同的，并且如本文所示的实施方式仅仅是示例。
图5例示了滤芯2的一个实施方式，其中，在边缘结构22上设置有密封垫23。密封垫23适于在两个相邻的滤芯2之间进行密封。
图6例示了另一实施方式，其中，每个滤芯2具有两个模块30，这两个模块一起形成滤芯2。由此，在如图6所示的实施方式中，边缘结构22被设置为模块30的中心构件。模块30适于围绕转子轴3设置，并且每个模块30是滤芯2的两个内部4的一部分。至于本文所述的其它实施方式，在滤芯2的两侧上设置有滤布7(图2至图6中未示出)。
图7a例示了从侧面看的滤芯2的一个实施方式，其中，滤芯2的长度25被限定为滤芯2的整个长度。沿着长度25，存在设置在边缘结构22中的多个通道21a、21b、21c、21d，这些通道分别具有长度25a、25b、25c、25d。在一个实施方式中，通道21a、21b、21c、21d的组合长度小于滤芯的整个长度25的50％。在另一实施方式中，通道面积小于边缘结构22的总面积的50％。
图7b例示了另一实施方式，其中，例示了长度25，并长度25被限定为边缘结构22的长度。在一个实施方式中，通道21a、21b、21c、21d的组合长度小于边缘结构22的整个长度25的50％。
图8例示了滤芯2，其中，在滤芯2上例示了滤布7。在不同的实施方式中，滤布7可以按照不同的方式附接至滤芯2。例如，在一个实施方式中，滤布7是胶粘至框架6的。在一个实施方式中，滤布7是被压在框架6与保持滤布7的框之间的，其中，所述框具有与滤芯2大致相同的形状。在另一实施方式中，滤布7被形成为袋子，并且框架6被放置在滤布7内，从而包围框架6。
即使如本文所呈现的一些例示图例示了不具有滤布7的滤芯2，每个滤芯2也适于容纳滤布7。滤布7可以是不同的材料，例如塑料、织物、非织造材料或者任何其它合适的材料。在不同的实施方式中，例如可以将滤布7张紧至滤芯2的框架6，或者像袋子一样设置在滤芯2的四周。在一些实施方式中，将滤布7胶粘至滤芯2，在一些实施方式中，将滤布7压在滤芯2的两个部件之间，在一些实施方式中，可以将滤布7以任何其它形式的附接装置附接至滤芯2。

Claims (14)

1.一种在滤盘(25)中使用的滤芯(2)，其中，多个滤芯(2)按照允许液体在所述滤芯(2)的内部(4)与转子轴(3)的内部(5)之间流通的方式设置在所述转子轴(3)上，其中，所述滤芯(2)具有处于边缘结构(22)中的、具有通道面积的至少一个通道(21)，在所述滤芯(2)被装配形成滤盘(25)时，所述至少一个通道使液体在相邻的滤芯(2)的内部(4)之间流通，其特征在于，所述通道(21)的沿着所述边缘结构(22)的通道面积从所述转子轴(3)起在所述边缘结构(22)的延伸方向上增加。
2.根据权利要求1所述的滤芯(2)，其中，所述通道(21)包括多个通道(21a、21b、21c、21d)，所述多个通道的通道面积从所述转子轴(3)起在所述边缘结构(22)的延伸方向上增加。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的滤芯(2)，其中，所述通道(21)包括多个通道(21a、21b、21c、21d)，并且每个通道从所述转子轴(3)起在所述边缘结构(22)的延伸方向上比前一通道长。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的滤芯(2)，其中，组合的通道面积小于所述边缘结构(22)的面积的50％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的滤芯(2)，其中，所述通道的组合的长度小于所述边缘结构(22)的长度的50％。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的滤芯(2)，其中，所述滤芯(2)包括至少一个模块(30)，其中，所述至少一个模块具有作为所述模块(30)的中心构件的边缘结构(22)。
7.根据权利要求6所述的滤芯(2)，其中，两个连续的模块(30)彼此连接并且形成滤芯(2)的内部(4)的相对的边缘结构(22)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的滤芯(2)，其中，所述滤芯(2)能够通过单个附接机件(18)附接至所述转子轴(3)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的滤芯(2)，其中，在所述滤芯(2)与所述转子轴(3)之间设置密封垫(24)，并且围绕所述通道(21)设置密封垫(23)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的滤芯(2)，其中，所述滤芯(2)包括承载滤布(7)的框架(6)，所述滤布处于在两个相对的边缘结构(22)之间延伸的两个侧表面上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的滤芯(2)，其中，所述框架(6)和所述滤布(7)永久性地接合而形成一次性滤芯(2)。
12.一种包括根据权利要求1至11中任一项所述的滤芯(2)的滤盘(25)，其中，所述滤芯(2)的所述通道(21)使得液体能够在设置在该特定的滤盘(25)中的所述滤芯(2)的内部(4)之间流通。
13.一种减少滤盘(25)中的干扰的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-通过在滤芯(2)的边缘结构(22)中设置多个通道(21)来使流速均衡，其中，靠近转子轴(3)的旋转中心的通道(21)的面积比远离所述滤盘(25)的旋转中心设置的通道(21)的面积小；以及
-在所述通道之间设置边缘结构。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：
-滤盘(25)中的液体部分地由所述边缘结构(22)带走，并且
-至少一个通道的通道面积是基于所述滤盘(25)的预期旋转速度来确定的。
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