CN114653117A - 一种海水过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海水过滤器，包括：滤器整体、控制活塞整体、出口管路、进口管路、杠杆支架、控制活塞体支架、进口铜管、出口铜管、杠杆；滤器整体的右侧和出口管路固定连接，滤器整体的左侧和进口管路固定连接；杠杆的一端与滤器整体连接，另一端与控制活塞整体滑动连接；控制活塞体支架位于杠杆支架的左侧，控制活塞体支架的下方与进口管路固定连接，上方与控制活塞整体固定连接。本发明装置的滤器进出口压差随着滤芯的脏堵程度的增加而增大，通过带骨硬毛刷，实现自清洁当滤器脏堵时，自动刷洗附着在滤网上的污染物，减少船员的工作量；本发明装置为纯机械结构，不含电路，降低了制造成本，同时没有短路风险，减小了安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及过滤器领域，尤其涉及一种海水过滤器。
背景技术
舰船的冷却系统、消防系统都是采用从海底门吸入的海水，海水经海水过滤器过滤后分配给主副机冷却、消防及海水淡化等设备使用。
由于地球气候变暖、营养物质排放增加、水母与其它浮游生物繁衍迅猛，加上环境污染等因素，使得港口海水中的杂物种类和密度急剧增加，特别是塑料垃圾、杂草、水母、浮游生物等悬浮杂物得增加，使得停泊或航行在港口、航道的舰船容易出现海水过滤器被杂物堵塞的问题，影响船舶相关设备的正常使用和任务的执行。
目前的海水过滤器没有自清功能，由于水流在滤芯内外产生压差有些固体杂质会被水“压”在滤器滤网上或一些贝类生物也会附着在滤网上，当杂质积累过多以后，只能手动拆开清洗；尤其是船舶在港口装卸货时，岸边水中垃圾极多，滤器需要被频繁清理；电动自清滤器需要电源供应，消耗电能且设备中含有大量电气原件，用于海水滤器易出现短路故障。
发明内容
本发明提供一种海水过滤器，以克服以上问题。
本发明包括：滤器整体、控制活塞整体、出口管路、进口管路、杠杆支架、控制活塞体支架、进口铜管、出口铜管、杠杆；
滤器整体分别与出口管路、进口管路偏心连通；杠杆的一端与滤器整体连接，另一端与控制活塞整体滑动连接；
杠杆支架下端与进口管路固定连接，杠杆支架顶部与杠杆转动连接；
控制活塞体支架下端与进口管路固定连接，顶部与控制活塞整体固定连接；
进口铜管的一端与进口管路连通，另一端与控制活塞整体连通；
出口铜管的一端与控制活塞整体连通，另一端出口管路连通。
进一步地，滤器整体包括：滤器壳体、控制杆、控制杆轴封、上摩擦盘、下摩擦盘、内芯、叶片、带骨硬毛刷、第一连接杆、第二连接杆、滤器滤网、滤器；
滤器壳体的一端和进口管路连通，滤器壳体的另一端和出口管路连通；
滤器壳体的上方和滤器盖固定连接；
控制杆为中空结构，控制杆的一端穿过滤器盖中心，并和杠杆的一端连接；
控制杆的另一端和滤器滤网底部中心固定连接；
控制杆由上至下依次穿过滤器盖中心、控制杆轴封中心、上摩擦盘中心、下摩擦盘的中心；
控制杆轴封为唇形密封圈，控制杆轴封的外圈与滤器盖固定连接，控制杆轴封的内圈与控制杆转动连接；
下摩擦盘形状为圆环型，与控制杆固定连接；
上摩擦盘为圆环形，与滤器盖内表面固定连接；
上摩擦盘、下摩擦盘的圆环外圈直径相同，上摩擦盘的圆环外圈直径比滤器壳体内径小5cm、下摩擦盘的圆环外圈直径比滤器壳体内径小5cm；
上摩擦盘内圈直径比控制杆轴封84外径大8cm；
下摩擦盘内圈直径等于内芯直径；
内芯直径为10cm；内芯套在控制杆外部，内芯的一端和下摩擦盘下方固定连接，另一端与滤器滤网底部中心转动连接；
叶片数量为10片；叶片与控制杆连接，叶片为曲柄结构，叶片的一端为曲柄销端，叶片的另一端为柄体端，叶片曲柄销端位于控制杆内；
带骨硬毛刷为螺旋形状，带骨硬毛刷位于叶片外侧，带骨硬毛刷的一端与位于叶片上方的第一连接杆固定连接，另一端与位于叶片下方的第二连接杆固定连接；
滤器滤网位于滤器壳体内部，滤器滤网下方与滤器壳体固定连接，滤器滤网顶部位于下摩擦盘下方。
进一步地，控制活塞整体包括：控制活塞上壳体、控制活塞下壳体、活塞轴封、活塞；
控制活塞上壳体上方与出口铜管连通，控制活塞上壳体下方与控制活塞下壳体上方固定连接；
控制活塞下壳体上方与控制活塞体支架固定连接，控制活塞下壳体下方与进口铜管连接；
活塞轴封与控制活塞下壳体底部固定连接；
活塞上端位于控制活塞上壳体内部，活塞下端由上至下依次穿过活塞轴封中心、控制活塞下壳体中心，活塞下端与杠杆一端滑动连接。
进一步地，滤器为圆筒状，滤器滤网上方均匀设置有孔洞，滤器与进口管路连通处设有开口，开口面积为滤器滤网与进口管路的连通面积；所述孔洞分布于滤器上端三分之二处；孔洞的直径d为6mm，相邻孔距为0.5d；
进一步地，控制杆顶端设有圆饼状限位装置。
进一步地，活塞顶部设有孔洞。
进一步地，杠杆支架与杠杆连接的连接点到控制杆的距离小于所述连接点到活塞整体的距离。
进一步地，出口管路的横截面中心与进口管路横截面中心位于一条水平直线上。
有益效果：
本发明装置的滤器进出口压差随着滤芯的脏堵程度的增加而增大，通过带骨硬毛刷，实现自清洁当滤器脏堵时，自动刷洗附着在滤网上的污染物，减少船员的工作量；本发明装置为纯机械结构，不含电路，降低了制造成本，同时没有短路风险，减小了安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的海水过滤器正面结构示意图；
图2为本发明公开的海水过滤器侧面结构示意图；
图3为本发明公开的海水过滤器结构俯视图；
图4为本发明公开的过滤器整体结构示意图；
图5为本发明公开的过滤器整体内部结构示意图；
图6为本发明公开的过滤器内部结构示意图；
图7为本发明公开的控制活塞整体结构示意图；
图8为本发明公开的控制活塞整体剖面示意图；
图9为本发明公开的控制活塞整体外部结构示意图；
图10为本发明公开的控制活塞整体叶片俯视图；
图11为本发明公开的控制活塞整体叶片左视图；
图12为本发明公开的控制活塞整体叶片正视图；
图13为本发明公开的控制活塞整体叶片结构图；
图14为本发明公开的内芯结构图；
图15为本发明公开的带骨硬毛刷结构图；
图16为本发明公开的滤器整体剖面图；
图17为本发明公开的工作流程图。
附图标号说明：
1、进口管路；2、进口铜管；3、出口铜管；4、出口管路；5、杠杆支架；6、杠杆；7、控制活塞体支架；8、滤器整体；9、控制活塞整体；81、滤器盖；82、滤器壳体；83、控制杆；84、控制杆轴封；85、上摩擦盘；86、下摩擦盘；87、叶片；88、内芯；89、滤器滤网；810、带骨硬毛刷；811、第一连接杆；812、第二连接杆；91、控制活塞上壳体；92、控制活塞下壳体；93、活塞；94、活塞轴封。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图3所示，本发明装置包括：滤器整体8、控制活塞整体9、出口管路4、进口管路1、杠杆支架5、控制活塞体支架7、进口铜管2、出口铜管3、杠杆6；
滤器整体8的右侧和出口管路4固定连接，滤器整体8的左侧和进口管路1固定连接；
杠杆6的一端与滤器整体8连接，另一端与控制活塞整体9滑动连接；
杠杆支架5位于滤器整体8的左侧，杠杆支架5的下方与进口管路1固定连接，杠杆支架5顶部与杠杆6转动连接；
具体而言，杠杆与支架通过销转动连接。
控制活塞体支架7位于杠杆支架5的左侧，控制活塞体支架7的下方与进口管路1固定连接，上方与控制活塞整体9固定连接；
进口铜管2的一端与进口管路1连通，另一端与控制活塞整体9连通；
出口铜管3的一端与控制活塞整体9连通，另一端出口管路4连通。
具体而言，将进出口海水的压力通过铜管引入控制活塞93的两端，将滤器前后的压差信号转变为活塞93不同的位置信号。
优选的，如图4-图6、图16所示，滤器整体8包括：滤器壳体82、控制杆83、控制杆轴封84、上摩擦盘85、下摩擦盘86、内芯88、叶片87、带骨硬毛刷810、第一连接杆811、第二连接杆812、滤器滤网89、滤器滤网盖81；
具体而言，第一连接杆811、第二连接杆812实际是独立的4根连接杆，(并不贯穿内芯88)(分别焊接在内芯外表面)第一连接杆811的两部分用于固定毛刷的，第二连接杆812的两部分用于保持动平衡的配重。
滤器壳体82的左侧和进口管路1连通，滤器壳体82的右侧和出口管路4连通；
滤器壳体82的上方和滤器盖81固定连接；
控制杆83为中空结构，控制杆83的一端穿过滤器盖81中心，并和杠杆6的一端连接；
控制杆83的另一端和滤器滤网89底部固定连接；
控制杆83由上至下依次穿过滤器盖81中心、控制杆轴封84中心、上摩擦盘85中心、下摩擦盘86的中心；
内芯88套在控制杆83外部，内芯88的一端和下摩擦盘86下方固定连接，另一端与滤器底部固定连接；
控制杆轴封84为唇形密封圈，控制杆轴封84的外圈与滤器盖81固定连接，控制杆轴封84的内圈与控制杆83转动连接；
具体而言，控制杆轴封84可以根据实际需要，更改为其他形状的密封圈。控制杆轴封84的内圈与控制杆83，在清洗时有相对轴向转动的；开始与停止清洗时有相对轴向运动。
下摩擦盘86形状为圆环型，与控制杆86固定连接；
上摩擦盘85为圆环形，固定于滤器盖81内表面；
上摩擦盘85、下摩擦盘86的圆环外圈直径相同，上摩擦盘85的圆环外圈直径比滤器直径滤器壳体82内径小5cm；下摩擦盘86的圆环外圈直径比滤器壳体82内径小5cm；
上摩擦盘内85内圈直径比控制杆轴封84外径大8cm；
下摩擦盘内86内圈直径等于内芯直径；
具体而言，以滤芯直径为40cm的型号举例，内芯内径为10cm；
内芯88内径为10cm；内芯88套在控制杆83外部，内芯88的一端和下摩擦盘86下方固定连接，另一端与滤器滤网89底部中心转动连接；
具体而言，在清洗时有相对周向转动的；开始与停止清洗时有相对轴向运动。
如图10、图11、图12、图13所示，叶片数量为10片；叶片87与控制杆83连接，叶片87为曲柄结构，叶片87的一端为曲柄销端，叶片87的另一端为柄体端，叶片87曲柄销端位于控制杆83内；
具体而言，叶片87之间的连接采用了曲柄结构，曲柄销置于控制杆83内的长条槽中，使得叶片87可以在控制杆83的控制下有叶面垂直于水流(清洗状态)与平行与水流(停止状态)的两种姿态。在滤器脏堵时，控制活塞93的活塞93杆上行，滤器的控制杆83下行，带动叶片87正向转动90°使之与水流方向垂直，在水流的推动下旋转，带动毛刷旋转，进行清洁。当滤器被清洗干净时，活塞93下行，滤器的控制杆83上行，带动叶片87反向转动90°使之与水流方向平行，上下摩擦盘86啮合，停止工作。
如图15所示，带骨硬毛刷810为螺旋形状，带骨硬毛刷810为位于叶片87外侧，带骨硬毛刷810的一端与位于叶片87上方的第一连接杆811固定连接，另一端与位于叶片87下方的第二连接杆812固定连接；
具体而言，将带骨硬毛刷810设置为螺旋线型，在毛刷旋转清洁时，给予污染物的力会有向下的分量，逐渐将污染物推至滤芯下部。
滤器滤网89底部与滤器壳体82固定连接，滤器滤网89顶部位于滤下摩擦盘86下方。
具体而言，滤器采用了底部加深设计，使沉底的污染物远离水流，防止已经沉底的污染物被水流带起，形成二次污染；使滤器可以容纳更多的杂质，延长维护保养周期。
优选的，如图7-图9所示，控制活塞整体9包括：控制活塞上壳体91、控制活塞下壳体92、活塞轴封94、活塞93；
控制活塞上壳体91上方与出口铜管3连通，控制活塞上壳体91下方与控制活塞下壳体92上方固定连接；
控制活塞下壳体92上方与控制活塞体支架7固定连接，控制活塞下壳体92下方与进口铜管2连接；
活塞轴封94与控制活塞下壳体92底部固定连接；
活塞93上端位于控制活塞上壳体91内部，活塞93下端由上至下依次穿过活塞轴封94中心、控制活塞下壳体92中心，活塞93下端与杠杆6一端滑动连接。
具体而言，活塞93设置为阶梯型，在活塞93动作时受压面积会改变，来避免频繁启停。
优选的，滤器为圆筒状，滤器滤网89上方均匀设置有孔洞，滤器89与进口管路1连通处设有开口，开口面积为滤器滤网89与进口管路1的连通面积；所述孔洞分布于滤器上端2/3；孔的直径d＝6mm，相邻孔距为0.5d。
具体而言，孔洞的大小和密度是按需求定的，需要过滤的越细孔则要越小。
优选的，控制杆83顶端设有饼状限位装置。
优选的，活塞93顶部设有孔洞，所述孔洞用于消除活塞93上方的高压与真空。
优选的，杠杆支架5与杠杆6连接的连接点到控制杆83的距离小于所述连接点到活塞93整体的距离。
具体而言，杠杆6用于放大控制活塞93输出的力，减小控制活塞93的体积。
优选的，出口管路4的横截面中心与进口管路1横截面中心位于一条水平直线上。
具体而言，水流中心并不过滤器中心，造成两侧叶片87受力不等，产生扭矩，发生旋转。利用滤器与进出口管路4偏心布置，造成两侧的叶片87受到水流冲击的力不相等，产生扭矩，发生旋转。
如图17所示，滤器出口压力P出会随着滤芯的脏堵程度的增加而减小，而滤器入口压力P入的变化相对来说小的多，所以为了方便说明暂且认为P入保持不变；
设滤芯内所有零件的重力用G’表示，G’通过杠杆6传递给控制活塞93杆的向上的力为G(G<G’)。
如图8所示，将控制活塞93各级活塞截面积用S1、S2、S3表示。
如图17所示，把滤器状态分为3个状态区间：清洁、正常、脏堵，及4个临界点：完全畅通、清洁止点、清洁始点、完全堵塞。
则滤器从投入使用至需要手动清洁的全过程为：
过程①→②(完全畅通→清洁始点)：
当滤器刚投入使用时处于点①，此时为完全畅通状态，随着使用时间的增加，滤器慢慢脏堵，P出逐渐减小。
①→②过程中控制活塞93受力关系为：P入*S3+G＜P出*S1＜P出*S2→控制活塞93处于下止点。
②点处活塞受力关系为：P入*S3+G＝P出*S2→控制活塞93依然处于下止点，但受力已平衡。
过程②→③(清洁始点→清洁止点)：
随着滤器继续脏堵，稍越过②后，控制活塞93受力不在平衡，此时控制活塞93受力关系为：P入*S3+G＞P出*S2→控制活塞93上行至上止点→开始清洁。(此时P出作用于控制活塞93的受力面积由S2减小为S1)
当清洁开后，P出逐渐增加，直至清洁至清洁止点。③点处活塞受力关系为：P入*S3+G＝P出*S1→控制活塞93处于上止点，但受力已平衡；
过程③→④(清洁止点→清洁始点)：
随着滤器继续清洁，稍越过③点后，控制活塞93受力越过平衡点，此时控制活塞93受力关系为：P入*S3+G＜P出*S1→控制活塞93下行至下止点→停止清洁。此时，P出作用于控制活塞93的受力面积由S1恢复到S2。
整个设备的运行过程即为清洁始点与清洁止点之间循环往复的过程，直至滤器下部空间被垃圾填满后需要人工拆开清理垃圾。
滤器清洁时：
当活塞93位于上止点时，无法带动杠杆6提起控制杆83，控制杆83与内芯88在自身重力的作用下，处于最低位置，控制杆83上的槽控制着对应着的每对叶片87之间的连接曲柄，状态叶片87垂直于水流方向，使其旋转，叶片87再带动内芯88、控制杆83、骨硬毛刷810旋转，进行清洁。
带骨硬毛刷810为螺旋线形，在旋转时会推动污渍向下移动，使污渍沉底，进入滤器下部空间储存。
滤器停止时：
当活塞93位于下止点时，带动杠杆6提起控制杆83，控制杆83上行带动每对叶片87连接曲柄旋转90°，叶片87也随之旋转90°，平行于水流方向(减少阻力)叶片87连接曲柄继而带动内芯88上行至下摩擦盘86与上摩擦盘85啮合，将整个装置锁死，停止旋转，停止清洁。
有益效果：
本发明装置的滤器进出口压差随着滤芯的脏堵程度的增加而增大，通过带骨硬毛刷，实现自清洁当滤器脏堵时，自动刷洗附着在滤网上的污染物，减少船员的工作量；本发明装置为纯机械结构，不含电路，降低了制造成本，同时没有短路风险，减小了安全隐患。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种海水过滤器，其特征在于，包括：滤器整体(8)、控制活塞整体(9)、出口管路(4)、进口管路(1)、杠杆支架(5)、控制活塞体支架(7)、进口铜管(2)、出口铜管(3)、杠杆(6)；
滤器整体(8)分别与出口管路(4)、进口管路(1)偏心连通；杠杆(6)的一端与滤器整体(8)连接，另一端与控制活塞整体(9)滑动连接；
杠杆支架(5)下端与进口管路(1)固定连接，杠杆支架(5)顶部与杠杆(6)转动连接；
控制活塞体支架(7)下端与进口管路(1)固定连接，顶部与控制活塞整体(9)固定连接；
进口铜管(2)的一端与进口管路(1)连通，另一端与控制活塞整体(9)连通；
出口铜管(3)的一端与控制活塞整体(9)连通，另一端出口管路(4)连通。
2.根据权利要求1所述的一种海水过滤器，其特征在于，所述滤器整体(8)包括：滤器壳体(82)、控制杆(83)、控制杆轴封(84)、上摩擦盘(85)、下摩擦盘(86)、内芯(88)、叶片(87)、带骨硬毛刷(810)、第一连接杆(811)、第二连接杆(812)、滤器滤网(89)、滤器盖(81)；
滤器壳体(82)的一端和进口管路(1)连通，滤器壳体(82)的另一端和出口管路(4)连通；
滤器壳体(82)的上方和滤器盖(81)固定连接；
控制杆(83)为中空结构，控制杆(83)的一端穿过滤器盖(81)中心，并和杠杆(6)的一端连接；
控制杆(83)的另一端和滤器滤网(89)底部中心固定连接；
控制杆(83)由上至下依次穿过滤器盖(81)中心、控制杆轴封(84)中心、上摩擦盘(85)中心、下摩擦盘(86)的中心；
控制杆轴封(84)为唇形密封圈，控制杆轴封(84)的外圈与滤器盖(81)固定连接，控制杆轴封(84)的内圈与控制杆(83)转动连接；
下摩擦盘形状为圆环型(86)，与控制杆固定连接；
上摩擦盘(85)为圆环形，与滤器盖(81)内表面固定连接；
上摩擦盘(85)、下摩擦盘(86)的圆环外圈直径相同，上摩擦盘(85的圆环外圈直径比滤器壳体(82)内径小5cm、下摩擦盘的圆环外圈直径比滤器壳体(82)内径小5cm；
上摩擦盘(85)内圈直径比控制杆轴封(84)外径大8cm；
下摩擦盘(86)内圈直径等于内芯直径；
内芯(88)直径为10cm；内芯(88)套在控制杆(83)外部，内芯(88)的一端和下摩擦盘(86)下方固定连接，另一端与滤器滤网(89)底部中心转动连接；
叶片数量为10片；叶片(87)与控制杆(83)连接，叶片(87)为曲柄结构，叶片(87)的一端为曲柄销端，叶片(87)的另一端为柄体端，叶片(87)曲柄销端位于控制杆(83)内；
带骨硬毛刷(810)为螺旋形状，带骨硬毛刷(810)位于叶片(87)外侧，带骨硬毛刷(810)的一端与位于叶片(87)上方的第一连接杆(811)固定连接，另一端与位于叶片(87)下方的第二连接杆(812)固定连接；
滤器滤网(89)位于滤器壳体(82)内部，滤器滤网(89)下方与滤器壳体(82)固定连接，滤器滤网(89)顶部位于下摩擦盘(86)下方。
3.根据权利要求1所述的一种海水过滤器，其特征在于，所述控制活塞整体(9)包括：控制活塞上壳体(91)、控制活塞下壳体(92)、活塞轴封(94)、活塞(93)；
控制活塞上壳体(91)上方与出口铜管(3)连通，控制活塞上壳体(91)下方与控制活塞下壳体(92)上方固定连接；
控制活塞下壳体(92)上方与控制活塞体支架(7)固定连接，控制活塞下壳体(92)下方与进口铜管(2)连接；
活塞轴封(94)与控制活塞下壳体(92)底部固定连接；
活塞(93)上端位于控制活塞上壳体(91)内部，活塞(93)下端由上至下依次穿过活塞轴封(94)中心、控制活塞下壳体(92)中心，活塞(93)下端与杠杆(6)一端滑动连接。
4.根据权利要求2所述的一种海水过滤器，其特征在于，所述滤器为圆筒状，滤器滤网(89)上方均匀设置有孔洞，滤器(89)与进口管路(1)连通处设有开口，开口面积为滤器滤网(89)与进口管路(1)的连通面积；所述孔洞分布于滤器上端三分之二处；孔洞的直径d为6mm，相邻孔距为0.5d。
5.根据权利要求2所述的一种海水过滤器，其特征在于，所述控制杆(83)顶端设有圆饼状限位装置。
6.根据权利要求3所述的一种海水过滤器，其特征在于，活塞(93)顶部设有孔洞。
7.根据权利要求1所述的一种海水过滤器，其特征在于，杠杆支架(5)与杠杆(6)连接的连接点到控制杆(83)的距离小于所述连接点到活塞(93)整体的距离。
8.根据权利要求1所述的一种海水过滤器，其特征在于，出口管路(4)的横截面中心与进口管路(1)横截面中心位于一条水平直线上。
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