CN116371053A - 一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器 - Google Patents

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赵泽晋
郑长娟
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Abstract

本发明是一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器,包括水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一压力传感器、第二压力传感器、PLC、过滤器,所述过滤器由筒体、底座、外层滤芯和内层滤芯组成。所述内层滤芯和外层滤芯是可以进行两级调节,外层过滤颗粒较大的杂质,内层过滤颗粒较小的微小粒径杂质,使得过滤的精度提高,并可以适应不同情况的水质,根据不同水质进行内外层的松紧度调节或叠片的更换。该新型叠片过滤器适用于水中杂质颗粒分配不均工况下,仅通过一个叠片过滤器就可以到达较高精度的两级过滤效果,极大的节省空间,节约材料,并可以大规模使用量产,可对微灌系统技术推广起到推动作用。

Description

一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器
技术领域
本发明属于节水灌溉过滤装置领域,涉及一种过滤装备,特别涉及一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器。
背景技术
喷微灌溉是当今最先进的高效节水灌溉技术,是灌区现代农业的基本特征,目前国内的喷微灌技术研究相比上世纪取得了重大进步,但是由于经济发展不平衡,灌区仍然以传统灌溉渠道为主,高效节水灌溉占用率低,农业节水地区差距大,止2020年。我国喷微灌面积仅占总灌溉面积的14%。自动化占比不到喷微灌面积的0.1%。同时目前微灌系统也有待完善,主要存在的问题有运行成本高、灌水不均匀、灌水器容易堵塞、缺乏规划设计技术参数等。在堵塞问题上,主要集中在微灌系统中的过滤器的研究欠缺,而过滤器采用的是叠片过滤器,它有着过滤性能良好且运行稳定的优势。
目前叠片过滤器也存在以下问题:1)叠片过滤器的过滤颗粒粒径范围较小,在多级过滤系统中,常常只能充当最后一级。2)过滤和反冲洗转化的自动化控制程度不够高。3)叠片过滤器内层滤芯只有单层,过滤效果一般,功能单一。4)大部分叠片过滤器的反冲洗需要达到20m的水头损失才可进行反冲洗,这样的设置影响了叠片过滤器过滤效果。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题与不足,本发明的目的在于提供一种过滤精度可调,可实现自动反冲洗,适用于杂质颗粒级配分布复杂的水质的自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器。
实现上述发明目的所采用是技术方案是:一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器,包括水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一压力传感器、第二压力传感器、PLC、过滤器,所述过滤器的进水口与进水管的一端连接,所述进水管的另一端与水泵的第一出水口连接,进水管上安装第一电磁阀和第一压力传感器,在第一电磁阀和第一压力传感器之间的管路上连接有安装第三电磁阀的废水缸,所述水泵的第二出水口通过安装有第二电磁阀的管路与反冲洗管连接,所述过滤器的出水口通过安装有第二压力传感器和第四电磁阀的管路与微灌设备连接。
所述过滤器由筒体、底座、外层滤芯和内层滤芯组成,所述筒体安装在底座上,所述的底座设有内室和外室,其外室上设有第一进水口并与进水管连接,其内室上设有出水口和第二进水口,所述第二进水口通过三通管与反冲洗管和连接,所述的三通管另一端为第一电机的转子输出口,在底座上分别通过螺纹连接有外层滤芯骨架和内层滤芯骨架,所述的外层滤芯骨架和内层滤芯骨架上分别套装由若干圆环体叠片组成的外层滤芯和内层滤芯,所述的外层滤芯和内层滤芯上边分别与第二空芯柱体和第一空芯柱体的自由端接触连接,所述的第一电机的转子通过减速器与内层联轴螺杆连接,所述的内层联轴螺杆与第二空芯柱体螺纹连接,所述的第一空芯柱体与外层联轴螺杆螺纹连接,所述的外层联轴螺杆通过减速器与第二电机的转子连接。
所述第一电机、第二电机、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一压力传感器、第二压力传感器分别通过导线与PLC连接。
进一步讲,在筒体和底座的外室之间安装有分流器。
进一步讲,在筒体、第一空芯柱体和第二空芯柱体之间连接有固定连杆。
进一步讲,所述的外层联轴螺杆的自由伸入内层联轴螺杆自由端套筒里。
进一步讲,所述的外层滤芯骨架是由若干外层空心支杆和外层实心支杆组成的圆柱形架体,且架体的底部设有与底座螺纹连接的底坐。
进一步讲,所述的内层滤芯骨架是由若干内层空心支杆和内层实心支杆组成的圆柱形架体,且架体的底部设有与底座螺纹连接的底坐。
本发明的一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器的工作原理:过滤状态时,打开电磁阀35和40,关闭电磁阀34和35,水泵从水源31中抽水,经过压力传感器37从过滤器38过滤,进入过滤器首先通过分流器22,将水流均匀对称的引入腔体中,通过双层滤芯,经过两层过滤后通过下端的出水口排出经过压力传感器39,最后到达微灌设备41。压力传感器39和压力传感器37输出压力值计算得到叠片过滤器的水头损失并通过PLC的智能控制进行过滤和反冲洗工况的调节。反冲洗工况下电磁阀40和电磁阀33关闭,电磁阀34和电磁阀35打开,从水泵32冲抽水经过抽水管道对叠片过滤器进行反冲洗,排除水到废水缸36,当反冲洗达到冲洗时长,停止反冲洗。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)采用PLC制进行叠片过滤器缝隙率的微调节与反冲洗时叠片过滤器缝隙率的大调节。
(2)本发明的滤芯采用内外双层滤芯,内外层的搭配使用可以使过滤精度范围扩大,适应环境能力更强。
(3)本发明在较小的占地面积和较低的费用下达到两级过滤的效果,更加经济环保。
附图说明
图1是本发明复合叠片过滤器的控制系统结构图;
图2是本发明复合叠片过滤器的控制系统电路图;
图3是本发明复合叠片过滤器的过滤器内部结构剖视图;
图4是图3中A-A断面剖视图;
图5是图3中B-B断面剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的复合叠片过滤器进行详细说明。
参照图1和图2,一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器,包括水泵32、第一电磁阀33、第二电磁阀34、第三电磁阀35、第四电磁阀40、第一压力传感器37、第二压力传感器39、PLC、过滤器6,所述过滤器6的进水口与进水管1的一端连接,所述进水管1的另一端与水泵32的第一出水口连接,进水管1上安装第一电磁阀33和第一压力传感器37,在第一电磁阀33和第一压力传感器37之间的管路上连接有安装第三电磁阀35的废水缸36,所述水泵32的第二出水口通过安装有第二电磁阀34的管路与反冲洗管9连接,所述过滤器6的出水口7通过安装有第二压力传感器39和第四电磁阀40的管路与微灌设备41连接。
参照图3和图4,所述过滤器6由筒体2、底座3、外层滤芯4和内层滤芯5组成,所述筒体2安装在底座3上,所述的底座3设有内室和外室,其外室上设有第一进水口并与进水管1连接,其内室上设有出水口7和第二进水口8,所述第二进水口8通过三通管23与反冲洗管9和连接,所述的三通管23另一端为第一电机10的转子输出口,在底座3上分别通过螺纹连接有外层滤芯骨架和内层滤芯骨架,所述的外层滤芯骨架和内层滤芯骨架上分别套装由若干圆环体叠片组成的外层滤芯4和内层滤芯5,所述的外层滤芯4和内层滤芯5上边分别与第二空芯柱体17和第一空芯柱体16的自由端接触连接,所述的第一电机10的转子通过减速器与内层联轴螺杆20连接,所述的内层联轴螺杆20与第二空芯柱体17螺纹连接,所述的第一空芯柱体16与外层联轴螺杆19螺纹连接,所述的外层联轴螺杆19通过减速器与第二电机21的转子连接。
所述第一电机10、第二电机21、水泵32、第一电磁阀33、第二电磁阀34、第三电磁阀35、第四电磁阀40、第一压力传感器37、第二压力传感器39分别通过导线与PLC连接。
在筒体2和底座3的外室之间安装有分流器22。
在筒体2、第一空芯柱体16和第二空芯柱体17之间连接有固定连杆18。
所述的外层联轴螺杆19的自由伸入内层联轴螺杆20自由端套筒里。
参照图5,所述的外层滤芯骨架是由若干外层空心支杆11和外层实心支杆12组成的圆柱形架体,且架体的底部设有与底座3螺纹连接的底坐。
所述的内层滤芯骨架是由若干内层空心支杆14和内层实心支杆13组成的圆柱形架体,且架体的底部设有与底座3螺纹连接的底坐。
本发明的一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器,有两种方式实现多级过滤,一是利用外层滤芯4和内层滤芯5对水流实现不同精度的两层过滤,当水流通过进水口1、分流器22进入腔体时,首先通过外层叠片4过滤掉较大的颗粒,再通过内层叠片5进行细过滤,这样可以防止因过滤精度与水质情况不匹配造成水头损失激增,叠片过早堵塞影响过滤效果。同时如果水中颗粒级配分布较为集中,则可以将外层滤芯4或内层滤芯5取出,进行单层过滤,同时还可以通过对外层滤芯4和内层滤芯5进行松紧度的调节,通过空芯柱体压紧与放松来控制叠片的松紧度,可将外层滤芯4压紧,内层滤芯5放松;内层滤芯5压紧,外层滤芯4放松;外层滤芯4、内层滤芯5同时压紧;针对不同水质调整空芯柱体,使滤芯的过滤范围再次提高,这样的两层设计可以极大的提高了叠片过滤器的适用范围。利用步进电机智能调控外层滤芯4和内层滤芯5松紧度,在装置的上端和下端安装了两个步进电机分别控制内层滤芯和外层滤芯的缝隙率,步进电机转子连接减速器并和联轴螺杆连接,联轴螺杆19另一侧与第一空芯柱体16连接,第一空芯柱体16下侧与叠片直接接触,通过第一空芯柱体的上下位移来调节叠片的松紧度。第一空芯柱体是通过固定连杆和筒体连接,保证在步进电机转动时,它只有线位移没有角位移。下侧的步进电机也同样是一样的基理。松紧度是形容叠片的压紧程度,叠片被压越紧密则表示叠片之间流道的缝隙越小,可以通过的杂质颗粒越小,说明末端微灌设备对水质要求越高,可以通过内层滤芯和外层滤芯的两级调节,调整上下步进电机转子转动角度进而调节叠片之间的缝隙率,来达到满足喷头使用的水质。
本发明一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器,可以对整体实现自动化控制,PLC实时读取压力传感器数值,计算得到叠片的水头损失,控制电磁阀的开闭和水泵的运行。根据过滤水质颗粒要求以及设定的反冲洗压差ΔH,进行叠片过滤器缝隙率的微调节与反冲洗时叠片过滤器缝隙率的大调节。
进一步,所述减速器用于降低转速增大扭矩,提高控制精度;固定杆与两个连接在联轴螺杆上的空芯柱体连接,这样可以使步进电机的角位移转为线位移。线位移和角位移之间有着固定的函数关系,这取决于螺纹的密度。
Figure BDA0004227841790000071
其中,s为线位移,单位为mm,w为角位移,单位为°,p为螺纹线径,单位为mm。
所述智能控制系统控制步进电机旋转的角度调节空芯柱体的下压位移进而调节叠片间的缝隙率,以满足不同精度的过滤要求。所述缝隙率公式如下:
Figure BDA0004227841790000081
其中,L1为叠片竖直堆放完全压紧的总长度,单位为mm。L2为叠片竖直堆放自然状态下总长度,单位为mm。
进一步,所述叠片的松紧度可调,并且拥有两个滤芯的。其优势在于可以通过不同是水质对叠片的松紧度进行调节,而且可以达到两级调节,若杂质颗粒较大,则主要使用外层滤芯,内层滤芯上的叠片可以适当放松,来防止大颗粒的杂质过快地堵塞流道,从而造成较大的损失,如果要求过滤精度较高,则可以将外层滤芯和内层滤芯根据精度要求同时压紧,这样可以通过两层过滤让过滤的流道变长,同时过滤面积增大,达到减少水头损失的目的。
进一步,在与内室连接的管道处是利用三通管将固定步进电机和连接水泵的抽水管连接起来。下端步进电机的联轴杆是空心的并从下端直插到顶部,而上测的联轴杆是实心并可以插入到下测的联轴杆上且两个联轴杆之间的相互转动互不影响,在联轴杆与空芯柱体运动范围连接处是使用螺纹连接。

Claims (6)

1.一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器,包括水泵(32)、第一电磁阀(33)、第二电磁阀(34)、第三电磁阀(35)、第四电磁阀(40)、第一压力传感器(37)、第二压力传感器(39)、PLC、过滤器(6),所述过滤器(6)的进水口与进水管(1)的一端连接,所述进水管(1)的另一端与水泵(32)的第一出水口连接,进水管(1)上安装第一电磁阀(33)和第一压力传感器(37),在第一电磁阀(33)和第一压力传感器(37)之间的管路上连接有安装第三电磁阀(35)的废水缸(36),所述水泵(32)的第二出水口通过安装有第二电磁阀(34)的管路与反冲洗管(9)连接,所述过滤器(6)的出水口(7)通过安装有第二压力传感器(39)和第四电磁阀(40)的管路与微灌设备(41)连接;
其特征在于:所述过滤器(6)由筒体(2)、底座(3)、外层滤芯(4)和内层滤芯(5)组成,所述筒体(2)安装在底座(3)上,所述的底座(3)设有内室和外室,其外室上设有第一进水口并与进水管(1)连接,其内室上设有出水口(7)和第二进水口(8),所述第二进水口(8)通过三通管(23)与反冲洗管(9)和连接,所述的三通管(23)另一端为第一电机(10)的转子输出口,在底座(3)上分别通过螺纹连接有外层滤芯骨架和内层滤芯骨架,所述的外层滤芯骨架和内层滤芯骨架上分别套装由若干圆环体叠片组成的外层滤芯(4)和内层滤芯(5),所述的外层滤芯(4)和内层滤芯(5)上边分别与第二空芯柱体(17)和第一空芯柱体(16)的自由端接触连接,所述的第一电机(10)的转子通过减速器与内层联轴螺杆(20)连接,所述的内层联轴螺杆(20)与第二空芯柱体(17)螺纹连接,所述的第一空芯柱体(16)与外层联轴螺杆(19)螺纹连接,所述的外层联轴螺杆(19)通过减速器与第二电机(21)的转子连接;
所述第一电机(10)、第二电机(21)、水泵(32)、第一电磁阀(33)、第二电磁阀(34)、第三电磁阀(35)、第四电磁阀(40)、第一压力传感器(37)、第二压力传感器(39)分别通过导线与PLC连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器,其特征在于:在筒体(2)和底座(3)的外室之间安装有分流器(22)。
3.根据权利要求1所述的一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器,其特征在于:在筒体(2)、第一空芯柱体(16)和第二空芯柱体(17)之间连接有固定连杆(18)。
4.根据权利要求1至3所述的任一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器,其特征在于:所述的外层联轴螺杆(19)的自由伸入内层联轴螺杆(20)自由端套筒里。
5.根据权利要求4所述的任一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器,所述的外层滤芯骨架是由若干外层空心支杆(11)和外层实心支杆(12)组成的圆柱形架体,且架体的底部设有与底座(3)螺纹连接的底坐。
6.根据权利要求4所述的任一种自动调节双层滤芯松紧度的复合叠片过滤器,所述的内层滤芯骨架是由若干内层空心支杆(14)和内层实心支杆(13)组成的圆柱形架体,且架体的底部设有与底座(3)螺纹连接的底坐。
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