CN118662961B - 一种水利施工用水资源过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分离过滤技术领域，具体涉及一种水利施工用水资源过滤装置，该装置的风压滚筒滤网包括若干个风压滚筒，通气道分别从每个风压滚筒中间穿过，所有的通气道通过一个进气道与鼓风机相连；风压滚筒由辐条围绕而成，相邻两根辐条上覆盖着挡风板，挡风板的一条边铰连接在辐条上，另一条边通过弹性绳连接在另一根辐条上；每个挡风板上具有若干过滤孔；每个通气道上分布若干个排气孔，每个排气孔朝上；排气孔排出的气体驱动风压滚筒转动，利用转速传感器获得风压滚筒的转速，根据转速控制风压滚筒。本发明提高了水资源过滤装置的过滤效率。

Description

一种水利施工用水资源过滤装置

技术领域

本发明涉及分离过滤技术领域，具体涉及一种水利施工用水资源过滤装置。

背景技术

在水利施工中，通常要对水资源进行回收或再利用，例如将雨水或者施工过程中使用过的水进行回收或再利用，这个过程中往往需要对水进行过滤，CN113457274B公开了一种水利施工用的水资源过滤装置，用于对雨水进行过滤；CN216571748U公开了一种水利施工用水资源过滤装置，也用于对水资源进行规律，以便于施工中的使用。

现有的水资源的过滤方法使用的滤网或者传送装置可以将水中的杂物（例如树叶、生活垃圾、施工垃圾等）过滤出来，但是这些装置使用的滤网或过滤方法容易受杂物影响（例如杂物卡在或附着在滤网或者传送装置上），导致过滤效率低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种水利施工用水资源过滤装置。

本发明一个实施例提供了一种水利施工用水资源过滤装置，所述装置包括：过滤箱、进水口、出水口、杂物收集箱，所述装置还包括风压滚筒滤网、鼓风机；风压滚筒滤网包括若干个等间距排列的风压滚筒，若干通气道分别从每个风压滚筒中间穿过，所有的通气道通过一个进气道与鼓风机相连；

风压滚筒是由若干根平行的辐条围绕圆周排列而围成，相邻两根辐条上等间隔的覆盖着预设面积的矩形的挡风板，挡风板的其中一条边铰连接在相邻两根辐条中的一根辐条上，与所述的边平行的另一条边通过弹性绳连接在相邻两根辐条中的另一根辐条上；每个挡风板上具有若干过滤孔；

每个通气道上等间距的分布若干个排气孔，每个排气孔朝上；

所述装置在工作时，启动鼓风机，排气孔排出的气体形成的风力通过挡风板驱动风压滚筒转动，所有挡风板构成的一个滤网将杂物过滤出来并输送到杂物收集箱；在杂物过滤过程中，利用转速传感器获得风压滚筒的转速，控制器读取所述转速并通过控制鼓风机的功率改变风压滚筒的转速。

优选的，风压滚筒滤网以预设的角度倾斜放置在进水口的下方。

优选的，风压滚筒滤网中相邻两个风压滚筒的间距小于挡风板的第一宽度，挡风板的第一宽度为挡风板上的铰连接在辐条上的边到弹性绳连接的边的距离。

优选的，排气孔的数量和位置与挡风板相对应，当风压滚筒转动时使得每个排气孔分别朝向每个挡风板的中心位置。

优选的，弹性绳的长度小于等于挡风板的第一宽度。

优选的，每个风压滚筒两端通过套筒轴承固定在风压滚筒滤网上，套筒轴承外壁焊接在风压滚筒滤网的边框上，套筒轴承内壁与风压滚筒固定连接，套筒轴承外壁和套筒轴承内壁滚动连接。

优选的，转速传感器安装在套筒轴承上。

优选的，所述控制器读取所述转速并通过控制鼓风机的功率改变风压滚筒的转速，包括的具体步骤如下：

将所有转速传感器输出的转速进行DBSCAN聚类，得到所有的类别，获取转速均值最小的类别A，获取类别A中的转速所对应的风压滚筒，统计类别A中的转速所对应的风压滚筒中连续出现次数最多的风压滚筒，连续出现次数最多的风压滚筒的转速的均值记为Q，获取所有转速传感器输出的转速的均值Q1，根据Q1与Q的差异调整鼓风机的功率。

优选的，所述根据Q1与Q的差异调整鼓风机的功率，包括的具体步骤如下：

当得到的类别数量大于1时，将鼓风机的功率提高w×100%，w与（Q1-Q）呈正相关；

当类别数量小于等于1时，鼓风机的功率不进行调整。

优选的，w的具体计算公式为：w=（Q1-Q）/Q1。

本发明的技术方案的有益效果是：

本发明通过若干风压滚筒上的挡风板构成的过滤网，以及风压滚筒上不同位置的挡风板与排气孔输出的风力之间的相互作用、挡风板与辐条的铰连接与弹性连接作用，对水资源进行了高效的过滤，在此基础上通过对风压滚筒的转速的控制，一方面提高了对小的杂物垃圾的过滤能力，另一方面避免大的杂物垃圾对过程的干扰，整体上进一步提高了过滤效率。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例所提供的一种水利施工用水资源过滤装置的过滤箱结构示意图；

图2是本发明一个实施例所提供的一种水利施工用水资源过滤装置的通气道局部剖视图；

图3是本发明一个实施例所提供的一种水利施工用水资源过滤装置的排气孔局部零件图；

图4是本发明一个实施例所提供的一种水利施工用水资源过滤装置的风压滚筒局部零件图；

图5是本发明一个实施例所提供的一种水利施工用水资源过滤装置的挡风板与弹性绳配合图。

图中：1、过滤箱；2、进水口；3、出水口；4、鼓风机；5、控制器；6、控制柜；7、杂物收集箱；8、风压滚筒滤网；9、风压滚筒；10、通气道；11、进气道；12、辐条；13、挡风板；14、弹性绳；15、排气孔；17、套筒轴承；18、转速传感器。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种水利施工用水资源过滤装置，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一个或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种水利施工用水资源过滤装置的具体方案。

请参阅图1至图5，其示出了本发明一个实施例提供的一种水利施工用水资源过滤装置，该装置包括：过滤箱1、进水口2、出水口3、杂物收集箱7；

本实施例中的过滤箱1是由钢筋混凝土构成，CN113457274B公开了一种可行的过滤箱1的结构，本实施例不再进行具体赘述。其它实施例中可使用金属板焊接成过滤箱1，或者使用木板拼接成过滤箱1，并使用防水材料进行防水处理。

本实施例中过滤箱1用于对雨水进行过滤处理，其它实施例中可以对水泵抽出的河水或者施工过程中抽出的地下水进行过滤，另外一些实施例中，在施工时需要对地面或者施工材料进行冲洗，该装置也可以对收集到的这些冲洗后的水进行过滤处理。

过滤箱1过滤后的水可直接排放到河流湖泊中，也可以再次用于施工中，例如浇灌混凝土或者冲洗地面与施工建材等。

进水口2、出水口3分别处于过滤箱1的上方和下方，进水口2流入的是需要被过滤的水，其中可能包含树枝树叶、塑料袋等生活垃圾杂物以及大颗粒的石子等建筑垃圾杂物。这些垃圾杂物会被收集到杂物收集箱7内。杂物收集箱7也是由钢筋混凝土构成。进水口2用于将过滤后的水排出。

本实施例中过滤箱1内还包括风压滚筒滤网8，风压滚筒滤网8是过滤的核心组件。风压滚筒滤网8上安装有若干个（例如14个）等间距排列的风压滚筒9。

如图4和图5所示，每个风压滚筒9是由若干（例如16）根平行的金属材质的辐条12构成，这些辐条12围绕圆形的金属骨架排列围成滚筒，也即风压滚筒9，相邻两根辐条12上等间隔（例如间隔0.5厘米）的覆盖着预设面积（例如36平方厘米）的矩形的挡风板13，本实施例中的挡风板13是轻质的塑料材质的，每个挡风板13的其中一条边（记为边a）铰连接在相邻两根辐条12中的一根辐条12上，与该边平行的另一条边（记为边b）通过弹性绳14连接在相邻两根辐条12中的另一根辐条12上；在无外力的干扰下边b被弹性绳14牵拉着并紧贴在辐条12上。同时本实施中每个挡风板13上有若干（例如5个）过滤孔，每个过滤孔均可过滤出肉眼可见的杂质，其它实施例中根据需要过滤的杂质或杂物的大小设置不同尺寸和数量的过滤孔，本实施例不进行具体限定。

本实施例中不对风压滚筒9的数量与大小，以及辐条12的数量、挡风板13的面积、材质以及间隔大小等进行限定，其它实施例中需要根据具体的使用场景进行设置，例如对大量的水进行过滤时，往往需要较大体积的过滤装置，此时风压滚筒9的数量需要设置的更多，当需要简单的、可移动的便捷过滤装置时，风压滚筒9的数量较少。再例如只需要过滤出较大体积的杂物或垃圾时，可以将挡风板13的面积和间隔大小设置的更大，当需要过滤出较小体积的杂物或垃圾时，可以将挡风板13的间隔大小设置的更小，甚至间隔大小等于0。

本实施例中的每个风压滚筒9通过如下的方法固定在风压滚筒滤网8上：

如图3所示，每个风压滚筒9两端通过套筒轴承17固定在风压滚筒滤网8的边框上（本实施例中的边框是金属材质的）。

套筒轴承17外壁焊接在风压滚筒滤网8的边框上，套筒轴承17内壁与风压滚筒9焊接连接，套筒轴承17外壁和套筒轴承17内壁通过滚珠进行滚动连接，因此每个风压滚筒9可以进行自由转动。在套筒轴承17上安装转速传感器18，用于获取每个风压滚筒9的转速。

进一步的，从每个风压滚筒9中间穿过一个通气道10，所有风压滚筒9中间穿过的通气道10均邻接在一个进气道11上，进气道11与鼓风机4相连。同时每个通气道10上等间距的分布若干个排气孔15，每个排气孔15朝上。鼓风机4能够向进气道11中鼓风，鼓进去的风沿着各个通气道10从各个排气孔15排出。

其中鼓风机4安装在金属材质的控制柜6内，控制柜6还安装有控制器5，控制器5与鼓风机4以及所有的转速传感器18通过数据线连接。

该装置的工作原理是：启动鼓风机4，启动鼓风机4鼓出的风沿着进气道11和各个通气道10流动，从每个排气孔15排出。注意通气道10与进气道11不连接的一段是封闭的，也是这一端对应的套筒轴承17上安装转速传感器18。

第一方面，风压滚筒滤网8中所有的、等间隔排列的、紧贴辐条12上的、有若干过滤孔的挡风板13构成了一个滤网，对水中的杂物和垃圾进行过滤。

第二方面，如图5所示，排气孔15上方的挡风板13在风力的作用下，绕着边a转动，同时边b连接的弹性绳14被拉伸，此时排气孔15上方的挡风板13的边b不再贴合在辐条12上，风力作用下的挡风板13构成一个风轮叶片带动风压滚筒9转动。将风压滚筒滤网8上的垃圾杂物输送到杂物收集箱7中，需要说明的是，风压滚筒滤网8的一端是杂物收集箱7的入口，使得风压滚筒滤网8上的杂物可以被杂物收集箱7收集，同时杂物收集箱7的入口对侧的底部设置有出口，用于人为的将杂物垃圾取出。

第三方面，在过滤时，比较轻的垃圾或杂物会被排气孔15排出的空气吹起来，避免附着粘贴在风压滚筒滤网8上，当挡风板13中的过滤孔被杂质或垃圾堵塞时，排气孔15可以将过滤孔的堵塞物吹走，提高了垃圾杂物的过滤效率。

本实施例中排气孔15的数量和位置与挡风板13相对应；具体来说，如图4和图5所示，挡风板13是在风压滚筒9上以风压滚筒9中线轴线为中心围成环状，这些环状的挡风板13沿辐条12等间隔分布的，本实施例中每个环状挡风板13中心处均有一个排气孔15，风压滚筒9转动时，使得每个排气孔15能够分别朝向每个挡风板13的中心位置吹气，增加风压滚筒9的转动效率，进而增加过滤效率。其它实施例中也可以将排气孔15的数量和位置设置为其它值，本实施例不进行限定。

另外需要说明的是，本实施例中的风压滚筒滤网8以一定角度倾斜放置（例如倾斜45度放置），风压滚筒滤网8中位置低的一端是杂物收集箱7的入口，这样使得垃圾杂物可以在自身重力作用下滑入杂物收集箱7内。

第四方面，排气孔15下方的挡风板13不受风力的作用，紧贴在辐条12上。在过滤过程中一些体积较小重量较大的垃圾杂物会流进风压滚筒9内，此时由于风压滚筒9下方的挡风板13的阻挡作用，这些垃圾杂物难以流进出水口3；同时，由于挡风板13是覆盖在辐条12上的（也即挡风板13的边a铰连接在辐条12表面的外侧），因此挡风板13与辐条12以及铰连接的部分起到格挡作用，这种格挡作用加上风压滚筒9的转动，会将这些垃圾杂物从风压滚筒9上方甩出到风压滚筒滤网8上方，重新过滤。因此风压滚筒9能够高概率的将体积小的垃圾杂物进行过滤出去。

第五方面，当风压滚筒9内下半部分积蓄很多垃圾杂物时，或者挡风板13的过滤孔被堵塞时，由于垃圾杂物和水的重力的影响，风压滚筒9内下半部分的挡风板13的边b连接的弹性绳14被拉伸，挡风板13与辐条12之间出现空隙，将积蓄的垃圾杂物排除。避免了风压滚筒滤网8形成较大的流通阻力，严重影响过滤效率的问题，甚至是避免损坏风压滚筒滤网8。

需要说明的是，挡风板13与辐条12之间出现空隙时，积蓄的水相对于积蓄的固体的垃圾杂物更容易流出风压滚筒9，当积蓄的水流出一部分（或者流出少量垃圾杂物）后，在弹性绳14的牵拉下，挡风板13重新贴合在辐条12上，进而阻止大部分垃圾杂物流入出水口3，因此进一步增加了过滤效率；另外，积蓄或粘贴在挡风板13上的垃圾杂物（例如淤泥等）在被挡风板13带动到排气孔15上方时，会被气体清理掉，因此风压滚筒9内下半部分积蓄的垃圾杂物也不会太多而导致风压滚筒9无法工作，又进一步提高过滤效率。

另外需要说明的是，本实施例的弹性绳14的长度等于挡风板13的第一宽度，第一宽度也即边a到边b的距离。其它实施例中可以将弹性绳14的长度设置为其它值，例如当不需要将较小的垃圾杂物过滤出去时，可以增大弹性绳14的长度；当需要将较小的垃圾杂物过滤出去时，可以减小弹性绳14的长度。另外本实施例中相邻两个风压滚筒9的间距小于挡风板13的第一宽度（例如等于第一宽度的35%），其目的在于通过设置较小的间距使得体积较小的垃圾杂物更容易过滤掉。其它实施例中也可将相邻两个风压滚筒9的间距设置为其它值，本实施例不进行具体限定。

第六方面，控制器5读取所有转速传感器18输出的转速，并通过控制鼓风机4的功率改变风压滚筒9的转速。

转速传感器18输出的转速直接描述的是过滤过程中每个风压滚筒9的转动速度，由于每个风压滚筒9的转动速度受到垃圾杂物的干扰，例如风压滚筒9内部堆积的垃圾杂物的干扰，再例如风压滚筒滤网8上附着与卡住的垃圾杂物的干扰，因此转速传感器18输出的转速能够描述风压滚筒滤网8上垃圾杂物的大致分布情况。本实施例根据垃圾杂物的大致分布情况对控制鼓风机4，进而实现对过滤过程的动态控制，进一步提高过滤效率。

作为一种可选示例，控制器5读取所有转速传感器18输出的转速，并通过控制鼓风机4的功率改变风压滚筒9的转速，包括的方法为：

本实施例中，转速传感器18每2秒采集一次转速，本实施例中每隔2秒后将所有转速传感器18输出的转速进行线性归一化处理，获取归一化处理后的转速的最大值与最小值的差值，该差值越大说明存在一部分风压滚筒9，其转速明显降低，说明垃圾杂物对风压滚筒9的干扰比较大，严重阻碍过滤过程；该差值越小说明垃圾杂物对局部的风压滚筒9的干扰不明显，不妨碍过滤过程；

本实施例当该差值大于阈值th1时，将鼓风机4的功率提高10%，若该差值小于等于阈值th1则鼓风机4按照初始的功率继续工作，初始的功率也即启动鼓风机4时的功率，初始的功率根据具体的应用场景人为设置，本实施例不再进行具体限定。本实施例以th1=0.4为例进行叙述，其它实施例中可设置为其它值，本实施例不进行具体限定。

其中提高鼓风机4的功率也即提高进气道11单位时间的通风量，进而提供排气孔15的风力，最终提高风压滚筒9的转速，通过提供风压滚筒9的转速将附着与卡在风压滚筒滤网8上垃圾杂物过滤出去，减少垃圾杂物对过滤过程的干扰。

作为一种优选示例，控制器5读取所有转速传感器18输出的转速，并通过控制鼓风机4的功率改变风压滚筒9的转速，包括：

转速传感器18每2秒采集一次转速，本实施例中每隔2后将所有转速传感器18输出的转速进行DBSCAN聚类，得到所有的类别，由DBSCAN聚类算法可知：同一个类别中的转速具有较小差异，不同类别的转速具有较大差异。获取转速均值最小的类别A，获取类别A中的转速所对应的风压滚筒9，统计出这些风压滚筒9中连续出现次数最多的风压滚筒9。例如类别A中的转速所对应的风压滚筒9分别是：第1个、第2个、第6个、第7个、第8个风压滚筒9，对于第6个、第7个、第8个风压滚筒9，这三个风压滚筒9连续出现；对于第1个、第2个风压滚筒9这两个风压滚筒9连续出现，因此第6个、第7个、第8个风压滚筒9是续出现次数最多的风压滚筒9。

连续出现次数最多的风压滚筒9的转速的均值记为Q，Q越小说明接连有多个风压滚筒9的转速都小，说明这些风压滚筒9可能被体积大的垃圾或杂物干扰，或者垃圾或杂物导致较大局部范围内的风压滚筒9不能正常工作，影响过滤过程。

当得到的类别数量大于1时，获取所有转速传感器18输出的转速的均值Q1，令w=（Q1-Q）/Q1，将鼓风机4的功率在当前功率的基础上提高w×100%。其它实施例中可将（Q1-Q）与所有转速的最大值的比值作为w，保证w与（Q1-Q）呈正相关且小于等于1即可。

当类别数量小于等于1时，鼓风机4继续以当前功率工作。

总结来说，本实施例通过若干风压滚筒9上的挡风板13构成的过滤网，以及风压滚筒9上不同位置的挡风板13与排气孔15输出的风力之间相互作用、挡风板13与辐条12铰连接与弹性连接的作用，对水资源进行了高效的过滤，在此基础上通过对风压滚筒9的转速的控制，进一步提高了过滤效率。

其它实施例中考虑到需要进行更加严格的过滤要求，或者是风压滚筒9的转速过快导致一些杂质进入出水口3时，或者弹性绳14弹性不足导致一些杂质进入出水口3时，又或者机械机构存在的缝隙导致一些杂质进入出水口3时，其他实施例中可以在风压滚筒滤网8下方再加一层风压滚筒滤网8，或者再加一层或多层其它的过滤装置（例如海绵层或者活性炭层）。由于最上层的风压滚筒滤网8已经过滤出大部分垃圾和杂物，因此下面的过滤层可以也对水资源进行高效的过滤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水利施工用水资源过滤装置，所述装置包括：过滤箱（1）、进水口（2）、出水口（3）、杂物收集箱（7），其特征在于，所述装置还包括风压滚筒滤网（8）、鼓风机（4）；风压滚筒滤网（8）包括若干个等间距排列的风压滚筒（9），若干通气道（10）分别从每个风压滚筒（9）中间穿过，所有的通气道（10）通过一个进气道（11）与鼓风机（4）相连；

风压滚筒（9）是由若干根平行的辐条（12）围绕圆周排列而围成，相邻两根辐条（12）上等间隔的覆盖着预设面积的矩形的挡风板（13），挡风板（13）的其中一条边铰连接在相邻两根辐条（12）中的一根辐条（12）上，与所述的边平行的另一条边通过弹性绳（14）连接在相邻两根辐条（12）中的另一根辐条（12）上；每个挡风板（13）上具有若干过滤孔；

每个通气道（10）上等间距的分布若干个排气孔（15），每个排气孔（15）朝上；

所述装置在工作时，启动鼓风机（4），排气孔（15）排出的气体形成的风力通过挡风板（13）驱动风压滚筒（9）转动，所有挡风板（13）构成的一个滤网将杂物过滤出来并输送到杂物收集箱（7）；在杂物过滤过程中，利用转速传感器（18）获得风压滚筒（9）的转速，控制器（5）读取所述转速并通过控制鼓风机（4）的功率改变风压滚筒（9）的转速；

所述控制器（5）读取所述转速并通过控制鼓风机（4）的功率改变风压滚筒（9）的转速，包括的具体步骤如下：

将所有转速传感器（18）输出的转速进行DBSCAN聚类，得到所有的类别，获取转速均值最小的类别A，获取类别A中的转速所对应的风压滚筒（9），统计类别A中的转速所对应的风压滚筒（9）中连续出现次数最多的风压滚筒（9），连续出现次数最多的风压滚筒（9）的转速的均值记为Q，获取所有转速传感器（18）输出的转速的均值Q1，根据Q1与Q的差异调整鼓风机（4）的功率；

所述根据Q1与Q的差异调整鼓风机（4）的功率，包括的具体步骤如下：

当得到的类别数量大于1时，将鼓风机（4）的功率提高w×100%，w与（Q1-Q）呈正相关；

当类别数量小于等于1时，鼓风机（4）的功率不进行调整；

w的具体计算公式为：w=（Q1-Q）/Q1。

2.根据权利要求1所述一种水利施工用水资源过滤装置，其特征在于，风压滚筒滤网（8）以预设的角度倾斜放置在进水口（2）的下方。

3.根据权利要求1所述一种水利施工用水资源过滤装置，其特征在于，风压滚筒滤网（8）中相邻两个风压滚筒（9）的间距小于挡风板（13）的第一宽度，挡风板（13）的第一宽度为挡风板（13）上的铰连接在辐条（12）上的边到弹性绳（14）连接的边的距离。

4.根据权利要求1所述一种水利施工用水资源过滤装置，其特征在于，排气孔（15）的数量和位置与挡风板（13）相对应，当风压滚筒（9）转动时使得每个排气孔（15）分别朝向每个挡风板（13）的中心位置。

5.根据权利要求3所述一种水利施工用水资源过滤装置，其特征在于，弹性绳（14）的长度小于等于挡风板（13）的第一宽度。

6.根据权利要求1所述一种水利施工用水资源过滤装置，其特征在于，每个风压滚筒（9）两端通过套筒轴承（17）固定在风压滚筒滤网（8）上，套筒轴承（17）外壁焊接在风压滚筒滤网（8）的边框上，套筒轴承（17）内壁与风压滚筒（9）固定连接，套筒轴承（17）外壁和套筒轴承（17）内壁滚动连接。

7.根据权利要求6所述一种水利施工用水资源过滤装置，其特征在于，转速传感器（18）安装在套筒轴承（17）上。