CN114632365B - 一种滤芯冲洗装置及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滤芯冲洗装置，包括罐体，一端开设有用于连接滤芯的连接口；进液管，包括至少一个沿罐体周壁切线与罐体相连接；水泵，设置在每个进液管上；流速调节阀，设置在每个进液管上。该滤芯冲洗装置提高了对滤芯的冲洗效果，冲洗效率更高。本发明还涉及该滤芯冲洗装置的工作方法，需要进行滤芯冲刷工作时，滤芯冲洗装置启动工作，控制水泵工作，控制流速调节阀的开度，以使得进液管内的清洗液达到设定的冲刷进液流速，进而清洗液沿罐体内壁呈空心的螺旋状液膜状态而快速进入滤芯，以进行滤芯的冲刷工作，当冲刷工作时间达到设定的总冲刷时长后，控制滤芯冲洗装置停止工作。该工作方法能够控制液膜的厚度，有效保证冲洗效果。

Description

一种滤芯冲洗装置及工作方法
技术领域
本发明涉及一种滤芯冲洗装置，本发明还涉及该滤芯冲洗装置的工作方法。
背景技术
净水器被越来越广泛的应用，而滤芯是净水器的核心部件，滤芯的性能直接影响对水的过滤效果。为了延长滤芯的使用寿命，同时延长净水器的使寿命，增强滤芯过滤效果，避免滤芯发生堵塞的情况，通常会在使用一段时间后，对滤芯进行冲洗工作。
现有的对滤芯的冲洗工作基本是依靠水流通过滤瓶进行冲洗，具体的实现方式就是打开废水通道，让自来水以较快的流速流过，起到冲洗滤芯的作用。如授权公告号为CN215756707U(申请号为202120728633.X)的中国实用新型专利《一种净水器》，以及授权公告号为CN213761293U(申请号为202022325173.4)的中国实用新型专利《清洗装置、滤芯清洗系统和净水器》，这些净水器在使用一段时间后，均需要对滤芯进行清洗操作，主要的冲洗方法即打开排水口，通过水流的快速流动来实现对滤芯的冲洗。但是这种清洗方式，水流仅沿滤芯的轴线方向流动，对滤芯壁的冲刷力小，往往仅起到把滤芯中储存的浓水排掉、防止出现浓水富集的情况，对滤芯的冲洗效果非常有限。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够提高对滤芯壁的冲刷力，提高对滤芯的冲洗效果的滤芯冲洗装置。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种前述滤芯冲洗装置的工作方法。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种滤芯冲洗装置，其特征在于：包括
罐体，一端开设有用于连接滤芯的连接口；
进液管，包括至少一个沿罐体周壁切线与罐体相连接；
水泵，设置在每个进液管上；
流速调节阀，设置在每个进液管上。
为了更准确的获取进液管内冲洗液的流速，所述进液管上还设有流速检测器，所述流速检测器设置在流速调节阀的下游。
结构简单地，所述流速调节阀包括阀体、设置在阀体内阀芯以及驱动阀芯进行动作的驱动机构；
所述阀体上相对开设有两个通孔，所述阀芯上对应于每个通孔开设有开孔，所述驱动机构驱动阀芯转动而调节阀体上通孔的通流面积。
优选地，所述驱动机构包括
控制芯片；
电机，与控制芯片电信号连接；
驱动齿轮，连接在电机的驱动端；
扇形齿轮，与驱动齿轮相啮合且与阀芯相连接；
第一限位开关，设置在扇形齿轮的一侧且与控制芯片电信号连接，当扇形齿轮转动至完全关闭阀体上通孔的位置时触发第一限位开关；
第二限位开关，设置在扇形齿轮的另一侧且与控制芯片电信号连接，当扇形齿轮转动至完全打开阀体上通孔的位置时触发第二限位开关。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种如权利要求1至4任一项所述的滤芯冲洗装置的工作方法，其特征在于：需要进行滤芯冲刷工作时，滤芯冲洗装置启动工作，控制水泵工作，控制流速调节阀的开度，以使得进液管内的清洗液达到设定的冲刷进液流速，进而清洗液沿罐体内壁呈空心的螺旋状液膜状态而快速进入滤芯，以进行滤芯的冲刷工作，当冲刷工作时间达到设定的总冲刷时长后，控制滤芯冲洗装置停止工作。
为了满足日常的基本冲洗需求，当需要进行滤芯的简易冲洗工作时，滤芯冲洗装置启动工作后，控制水泵工作，控制流速调节阀打开至最大开度，清洗液经罐体而进入滤芯，进而进行滤芯的冲洗工作，当冲洗工作时间达到设定的冲洗时长后，控制滤芯冲洗装置停止工作。
优选地，所述冲刷工作至少包括连续的两个冲刷阶段，每个冲刷阶段设置对应的冲刷进液流速和冲刷时长。
可选择地，各冲刷阶段对应的冲刷进液流速不同，各冲刷阶段的冲刷时长相同或不同。
优选地，所述冲刷工作依次包括第一冲刷阶段、第二冲刷阶段和第三冲刷阶段；
第一冲刷阶段对应的冲刷进液流速为V1，冲刷时长为a；
第二冲刷阶段对应的冲刷进液流速为V2，冲刷时长为b；
第三冲刷阶段对应的冲刷进液流速为V3，冲刷时长为c；
其中V3＜V2＜V1，a＝b＝c。
可选择地，通过进液管上还设置流速检测器以检测获取冲刷进液流速；
或者根据流速调节阀的开度推算冲刷进液流速。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的滤芯冲洗装置，通过罐体和进液管的相对连接关系，使得进入罐体内的冲洗液呈空心的螺旋状进行流动而在罐体的内壁上形成液膜，而液膜离开罐体时，能够形成空心射流，空心射流基于其离心力喷射入至滤芯中，进而使得高速的射流状冲洗液直接作用在滤芯的滤膜上，提高了对滤芯的冲洗效果，使得对滤芯的冲洗更加干净、效率更高。
而滤芯冲洗装置的工作方法，能够有效控制进液管内的冲洗液流速，进而控制在罐体的内壁上形成液膜的厚度，有效保证冲洗效果。
附图说明
图1为本发明实施例中滤芯冲洗装置的立体图。
图2为图1的剖视图。
图3为本发明实施例中驱动机构的立体图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图3所示，本实施例中的滤芯冲洗装置，包括罐体1、进液管3、水泵4、流速调节阀5。
如图1和图2所示，其中罐体1整体呈圆柱状结构，该罐体1的一端开设有用于连接滤芯2的连接口。为了方便罐体1在在滤芯2上的安装，可以在滤芯2的入口位置设置安装座，该罐体1的连接口匹配安装在安装座上，进而实现与滤芯2的对接。本实施例中，连接口为螺纹连接口，如此能够实现快速且密封性更好的连接。将该滤芯冲洗装置自滤芯2上拆除后，滤芯2也可以采用其他的冲洗结构和冲洗方式进行冲洗。
进液管3包括至少一个，进液管3的数量根据需要具体设置，本实施例中，进液管3设置有两个，各进液管3沿管体的周向分布且各进液管3沿罐体1周壁切线与罐体1相连接，进液管3与罐体1可以采用分体连接的方式进行连接，进液管3与罐体1也可以一体连接。
每个进液管3上设置一个水泵4以用于泵液，每个进液管3上设置有流速调节阀5以用于调节进液管3内冲洗液的流速。冲洗液可以为水，也可以为其他任意需要的液体。
本实施例中的流速调节阀5包括阀体51、设置在阀体51内阀芯52以及驱动阀芯52进行动作的驱动机构53。阀体51和阀芯52内均具有空心设置，阀体51上相对开设有两个通孔511，两个通孔511与阀体51内部的空间形成贯流通道。阀芯52上对应于每个通孔511开设有开孔521，而驱动机构53能够驱动阀芯52转动，使得阀芯52上的开孔521相对于阀体51上通孔511的位置发生变化，而调节阀体51上通孔511的通流面积，即通过阀芯52的转动驱动实现对流速调节阀5开度的调节，进而实现对进液管3内冲洗液流速的调节。通常对阀芯52的驱动路径参数直接与流速调节阀5开度直接正相关，而流速的调节发的开度又直接与进液管3内液体的流速正相关，因此可以根据流速调节阀5的开度推算进液管3内的冲洗液流速。
为了更准确的获取进液管3内冲洗液的流速，还可以在进液管3上设置流速检测器6，该流速检测器6设置在流速调节阀5的下游。如此通过进液管3的流速检测器6检测获取的进液管3内的冲洗液流速更加准确。
如图3所示，本实施例中，驱动机构53包括控制芯片、电机531、驱动齿轮532、扇形齿轮533、第一限位开关534、第二限位开关535。
其中电机531与控制芯片电信号连接，驱动齿轮532连接在电机531的驱动端，扇形齿轮533与驱动齿轮532相啮合且与阀芯52相连接，如此扇形齿轮533与阀芯52同步转动。
第一限位开关534设置在扇形齿轮533的一侧且与控制芯片电信号连接，当扇形齿轮533转动至完全关闭阀体51上通孔511的位置时触发第一限位开关534。第二限位开关535设置在扇形齿轮533的另一侧且与控制芯片电信号连接，当扇形齿轮533转动至完全打开阀体51上通孔511的位置时触发第二限位开关535。即扇形齿轮533能够在第一限位开关534和第二限位开关535之间的范围内进行转动，进而带动阀芯52相对于阀体51转动，实现流速调节阀5开度的调节，相应实现进液管3内的液体流速调节。基于驱动齿轮532、扇形齿轮533的具体结构参数，可以计算出电机531驱动角度对应的流速调节阀5开度，进而计算出相应的液体流速。
基于前述的滤芯冲洗装置结构，使用时，冲洗液经进液管3能够沿罐体1壁的切线方向进入罐体1内，当冲洗液进入管体内的流速达到一定流速时，会在管体的内壁上螺旋转动，从而产生离心力，该离心力会让冲洗液沿径向向外方向贴紧罐体1的内壁而形成液膜，液膜基于离心力压在罐体1的内壁上，使得液膜厚度减小、长度增加。该液膜离开罐体1的容腔时会形成向外喷射的空心锥型射流，射流自带的离心力会让冲洗液沿径向向外方向喷射在滤芯2壁上，由于液膜厚度较薄，从而起到更好的冲洗效果。
冲洗液对滤瓶、滤芯2进行冲洗，该液膜的厚度在一定程度上影响冲洗的效果，而液膜的厚度与冲洗装置的容腔、管道、冲洗液本身等都相关，具体关系可见下公式：
Figure BDA0003521542840000041
其中：h表示形成罐体1内喷出的射流液膜厚度，单位是m；μ表示冲洗液的动态粘度，单位为Pa·s；d表示进液管3的管道直径，单位为m；u表示进液管3内冲洗液的流速，单位为m/s；ρ表示冲洗液密度，单位为kg/m3；D表示罐体1的直径，单位为m。
在本实施例中滤芯冲洗装置的结构基础上，基于前述的公式，可知进液管3内冲洗液的流速u越大，形成的射流液膜厚度越小，相应冲洗范围越大，冲洗效果越好。本实施例中具体将射流液膜的厚度限制在0.19mm＜h＜2.9mm范围内。当冲洗液为自来水时，水在22℃下的密度ρ＝1.00×103Kg/m3，动态粘度μ＝1.75×10-3Pa·s。将进液管3的管道直径、罐体1的直径分别设为d＝6.35mm、D＝20mm。相应需要进液管3内冲洗液的流动速度在0.097m/s＜u＜5.267×103m/s范围内。
滤芯2在使用较长时间后需要进行充分的冲刷，以提高其清洁程度，进而延长滤芯2的使用寿命和工作效率。如此可以设定固定的周期来进行滤芯2的冲刷工作，或者在检测到滤芯2上沉积物达到设定阈值时进行滤芯2的冲刷。此外，还可以对滤芯2进行日常的冲洗工作，如每周或者每月进行一次冲洗，尽可能降低污物在滤芯2上的沉淀速度，提高滤芯2的使用寿命。
前述的滤芯冲洗装置的工作方法为：需要进行滤芯2冲刷工作时，滤芯冲洗装置启动工作，控制水泵4工作，控制流速调节阀5的开度，以使得进液管3内的清洗液达到设定的冲刷进液流速，进而清洗液沿罐体1内壁呈空心的螺旋状液膜状态快速喷射进入滤芯2，以进行滤芯2壁面的冲刷工作，当冲刷工作时间达到设定的总冲刷时长后，控制滤芯冲洗装置停止工作。
为了提高冲刷效果，冲刷工作至少包括连续的两个冲刷阶段，每个冲刷阶段设置对应的冲刷进液流速和冲刷时长。优选设置各冲刷阶段对应的冲刷进液流速不同，各冲刷阶段的冲刷时长根据需要设置为相同或不同。
本实施例中，冲刷工作依次包括第一冲刷阶段、第二冲刷阶段和第三冲刷阶段；第一冲刷阶段对应的冲刷进液流速为V1，冲刷时长为a；第二冲刷阶段对应的冲刷进液流速为V2，冲刷时长为b；第三冲刷阶段对应的冲刷进液流速为V3，冲刷时长为c；其中V3＜V2＜V1，a＝b＝c。总冲刷时长则为a、b、c之和。具体地，V1＝8.47×102m/s，V2＝1.1×102m/s，V3＝6.86m/s，a＝b＝c＝1min。当采用的冲洗液为水时，基于前述的数据，第一冲刷阶段、第二冲刷阶段和第三冲刷阶段形成的射流液膜的厚度依次为0.3mm、0.5mm、1mm。即基于了滤芯2清洁程度的提高，逐渐降低对滤芯2的冲刷强度。
为了满足日常的基本冲洗需求，当需要进行滤芯2的简易冲洗工作时，滤芯冲洗装置启动工作后，控制水泵4工作，控制流速调节阀5打开至最大开度，相应流速也低，清洗液经罐体1而进入滤芯2，进而进行滤芯2的冲洗工作，当冲洗工作时间达到设定的冲洗时长后，控制滤芯冲洗装置停止工作。冲洗时长根据需要具体设置，如可以设置为2min。
根据滤芯冲洗装置的具体结构，可以选择通过进液管3上还设置流速检测器6以检测获取冲刷进液流速，如此成本相对较高，但是获取的冲刷进液流速相对较高。或者根据流速调节阀5的开度推算冲刷进液流速，即控制对阀芯52的驱动角度来控制冲刷进液流速。冲刷进液流速也即为进液管3内冲洗液流入罐体1内的流速。
本发明中的滤芯冲洗装置，通过罐体1和进液管3的相对连接关系，使得进入罐体1内的冲洗液呈空心的螺旋状进行流动而在罐体1的内壁上形成液膜，而液膜离开罐体1时，能够形成空心射流，空心射流基于其离心力喷射入至滤芯2中，进而使得高速的射流状冲洗液直接作用在滤芯2的滤膜上，提高了对滤芯2的冲洗效果，使得对滤芯2的冲洗更加干净、效率更高。
而滤芯冲洗装置的工作方法，能够有效控制进液管3内的冲洗液流速，进而控制在罐体1的内壁上形成液膜的厚度，有效保证冲洗效果。

Claims (10)

1.一种滤芯冲洗装置，其特征在于：包括
罐体(1)，一端开设有用于连接滤芯(2)的连接口；
进液管(3)，包括至少一个沿罐体(1)周壁切线与罐体(1)相连接；
水泵(4)，设置在每个进液管(3)上；
流速调节阀(5)，设置在每个进液管(3)上。
2.根据权利要求1所述的滤芯冲洗装置，其特征在于：所述进液管(3)上还设有流速检测器(6)，所述流速检测器(6)设置在流速调节阀(5)的下游。
3.根据权利要求1或2所述的滤芯冲洗装置，其特征在于：所述流速调节阀(5)包括阀体(51)、设置在阀体(51)内阀芯(52)以及驱动阀芯(52)进行动作的驱动机构(53)；
所述阀体(51)上相对开设有两个通孔(511)，所述阀芯(52)上对应于每个通孔(511)开设有开孔(521)，所述驱动机构(53)驱动阀芯(52)转动而调节阀体(51)上通孔(511)的通流面积。
4.根据权利要求 3所述的滤芯冲洗装置，其特征在于：所述驱动机构(53)包括
控制芯片；
电机(531)，与控制芯片电信号连接；
驱动齿轮(532)，连接在电机(531)的驱动端；
扇形齿轮(533)，与驱动齿轮(532)相啮合且与阀芯(52)相连接；
第一限位开关(534)，设置在扇形齿轮(533)的一侧且与控制芯片电信号连接，当扇形齿轮(533)转动至完全关闭阀体(51)上通孔(511)的位置时触发第一限位开关(534)；
第二限位开关(535)，设置在扇形齿轮(533)的另一侧且与控制芯片电信号连接，当扇形齿轮(533)转动至完全打开阀体(51)上通孔(511)的位置时触发第二限位开关(535)。
5.一种如权利要求1至4任一项所述的滤芯冲洗装置的工作方法，其特征在于：需要进行滤芯(2)冲刷工作时，滤芯冲洗装置启动工作，控制水泵(4)工作，控制流速调节阀(5)的开度，以使得进液管(3)内的清洗液达到设定的冲刷进液流速，进而清洗液沿罐体(1)内壁呈空心的螺旋状液膜状态而快速进入滤芯(2)，以进行滤芯(2)的冲刷工作，当冲刷工作时间达到设定的总冲刷时长后，控制滤芯冲洗装置停止工作。
6.根据权利要求5所述的滤芯冲洗装置的工作方法，其特征在于：当需要进行滤芯(2)的简易冲洗工作时，滤芯冲洗装置启动工作后，控制水泵(4)工作，控制流速调节阀(5)打开至最大开度，清洗液经罐体(1)而进入滤芯(2)，进而进行滤芯(2)的冲洗工作，当冲洗工作时间达到设定的冲洗时长后，控制滤芯冲洗装置停止工作。
7.根据权利要求5所述的滤芯冲洗装置的工作方法，其特征在于：所述冲刷工作至少包括连续的两个冲刷阶段，每个冲刷阶段设置对应的冲刷进液流速和冲刷时长。
8.根据权利要求7所述的滤芯冲洗装置的工作方法，其特征在于：各冲刷阶段对应的冲刷进液流速不同，各冲刷阶段的冲刷时长相同或不同。
9.根据权利要求8所述的滤芯冲洗装置的工作方法，其特征在于：所述冲刷工作依次包括第一冲刷阶段、第二冲刷阶段和第三冲刷阶段；
第一冲刷阶段对应的冲刷进液流速为V1，冲刷时长为a；
第二冲刷阶段对应的冲刷进液流速为V2，冲刷时长为b；
第三冲刷阶段对应的冲刷进液流速为V3，冲刷时长为c；
其中V3＜V2＜V1，a＝b＝c。
10.根据权利要求5所述的滤芯冲洗装置的工作方法，其特征在于：通过进液管(3)上还设置流速检测器(6)以检测获取冲刷进液流速；
或者根据流速调节阀(5)的开度推算冲刷进液流速。
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