CN120789768A - 水处理过滤剪切器与高层建筑消防管道分层循环清洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水处理过滤剪切器与高层建筑消防管道分层循环清洗系统，解决现有管道清洗技术资源消耗大、清洗频率低、污染积累严重的问题。该系统采用"就地循环、梯级利用"的技术路线。包括：垂直贯穿各层的主立管；每层设置的分层阀门控制单元；水平布置的供水支管；竖直设置的旁路管道系统，包含过滤剪切器。其中，过滤剪切器是核心处理设备，包括机械剪切组件和过滤与自清理组件，机械剪切组件通过储水冲击力驱动旋转刀片对生物膜进行破碎，过滤组件通过筒形筛网实现过滤分离和异物收集。采用自下而上的逐层清洗模式，通过阀门控制组合将上层储水引流至下层，经旁路系统进行机械剪切和过滤处理，实现储水的梯级净化循环利用。

Description

水处理过滤剪切器与高层建筑消防管道分层循环清洗系统

技术领域

本发明涉及消防给水系统维护技术领域，具体涉及一种水处理用自清洁过滤剪切器和用于高层建筑消防给水管道生物膜清洗的分层循环清洗系统。

背景技术

消防给水管道长期处于静置储水状态，管道内壁容易产生生物膜、锈蚀物、黏垢等污染物，导致管径变小、水量不足、供水不畅，影响消防用水安全。

现有水处理设备存在功能单一、过滤装置易堵塞需频繁停机清理、缺乏污染物收集机制、需要外部动力持续驱动等问题，缺乏集破碎、过滤、自清洁、异物收集于一体的解决方案。

现有管道清洗技术无论是物理清洗（单向冲洗、高压射流、机械刮管、气压脉冲）还是化学清洗，均存在资源消耗大的问题。如中国专利CN113976553B公开的冰浆清洗技术，需要专门的制备和运输设备，成本高昂。高资源消耗导致清洗频率低，往往等到污染严重时才清洗，形成"积重难返"的困境。

对于高层建筑消防管道系统，其垂直分布、每层结构相似、长期储水的特点使得传统清洗技术经济负担沉重，且无法利用建筑结构特点实现储水的梯级利用。

因此，需开发一种集成化的水处理过滤剪切器，实现一体化净化功能，并构建适用于高层建筑的低资源消耗、高清洗频率的分层循环清洗系统，实现"少量多次"的预防性维护模式。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了两个技术方案：

第一方面，本发明提供一种水处理用自清洁过滤剪切器，该过滤剪切器采用Y形外壳体结构，将水流处理和固体废物收集功能分离。外壳体具有前段、后段和形成分支的中段，前段和后段的端部设置法兰接口用于管道连接，中段的自由端设置可拆卸的封闭结构便于维护。

在外壳体前段内部安装机械剪切组件，利用水流冲击力驱动旋转刀片相对于固定刀片转动，实现对水中生物膜的机械破碎。机械剪切组件包括自上而下设置的旋转导流结构、与其固连的旋转刀片、固定刀片和固定导流结构。固定刀片外周与外壳体内径尺寸一致形成支撑，旋转刀片与固定刀片之间形成0.5-2mm的精确剪切间隙。固定导流结构将剪切后的水流定向导向后续处理组件。

过滤与自清理组件安装于外壳体中段，其核心是可转动的筒形筛网，该筛网将外壳体的前段、后段分隔，使剪切处理后的水流必须穿过筛网才能流出。与筛网同轴固定连接的叶轮在水流冲击下转动，带动筛网同步旋转实现自清洁功能，有效防止筛网堵塞。被筛网拦截的脏污物在离心力作用下甩出，并在重力作用下落入设置在筛网内部的异物收集器中。异物收集器呈弧形结构，通过通管与外部连通，可定期排出收集的污染物。

第二方面，本发明提供一种高层建筑消防给水管道分层循环清洗系统，该系统充分利用高层建筑的结构特点，采用"就地循环、梯级利用"的技术路线。

系统包括垂直贯穿建筑物各层的主立管和每层设置的分层阀门控制单元。分层阀门控制单元包括进水控制阀、隔断阀和旁路控制阀，通过这三个阀门的开闭组合，实现各层储水的定向流动和清洗路径的建立。供水支管水平设置在各层内，一端连接主立管，另一端延伸并分支至该层消防各个用水点。

旁路管道系统是实现储水净化的关键，竖直设置在每层主立管一侧，包括旁路进口管段、旁路出口管段以及设置在两者之间的过滤剪切器。过滤剪切器集成了机械剪切组件和过滤与自清理组件，能够在水流循环过程中同步完成生物膜破碎、杂质过滤和异物收集。

系统采用自下而上的逐层清洗模式，通过中央控制系统协调各层设备运行。清洗时，将上层管道中的长期储水通过重力引流至下层，储水在流经旁路管道系统时被净化处理，处理后的清洁水储存在下层管道中，实现储水资源的梯级净化循环利用。

为确保清洗效果，系统可配置磁力耦合驱动装置，在水流冲击力不足时自动启动提供补充动力。过滤与自清理组件中的叶轮与筛网同轴固定连接，通过水流冲击驱动旋转，实现筛网的自清洁和污染物的自动收集。

针对水平管段可能出现的储水积滞问题，系统在供水支管末端设置进气阀门，配合负压产生装置，通过负压吸取作用确保储水完全排净。对于各层管路容量不一致的建筑，系统还可配置缓冲储水装置，包括缓冲水箱用于临时储存上层多余的释放水量。

本发明具有如下有益效果：

资源消耗极低，支持高频清洗：系统充分利用管道内已有储水，无需外部清洗介质，仅需少量电能驱动控制系统和处理设备，资源消耗比现有技术降低80%以上。低资源消耗使得可以将清洗频率从传统的半年或一年一次提高到每月甚至每周一次，实现从"治疗性清洗"向"预防性清洗"的转变。

高频清洗实现更好的总体效果：通过高频率的轻度清洗，防止生物膜和污染物的大量积累，每次清洗时污染程度较轻，清洗难度小、效果好。相比于现有技术的低频重度清洗模式，本发明的高频轻度清洗模式在相同时间周期内能够获得更好的管道清洁度和水质保证。

梯级净化循环利用：专门适用于每层结构一致的高层建筑，上层释放的储水量正好满足下层管路的容纳能力，无需布置其他临时储水容器，实现了储水的梯级利用和净化处理，资源利用效率比传统方法提高90%以上。

一体化处理技术：将机械剪切、过滤分离、异物收集三大功能集成于一体，在水流循环过程中同步完成生物膜破碎、杂质过滤和异物收集，形成完整的储水净化闭环处理系统。

自动化程度高，维护成本低：通过分层循环清洗和机械剪切相结合，配合控制系统实现自动化作业和预测性维护功能。由于清洗频率高、单次清洗难度小，设备磨损轻微，维护成本远低于现有技术。

经济性显著提升：虽然清洗频率提高，但由于单次清洗资源消耗极低，总体运行成本比现有技术降低60%以上。同时，通过预防性清洗避免了污染积累导致的设备损坏和更换成本。

适应性强：通过缓冲储水装置和智能化控制，能够适应不同建筑结构和管路容量差异，实现精准清洗控制。

节能环保：利用储水流冲击力驱动机械剪切设备，流体动能转化为机械能，减少外部动力需求。高频清洗避免了化学清洗剂的使用，实现绿色环保清洗。

通过本发明的技术方案，实现了从"低频重度清洗"到"高频轻度清洗"的技术路线转变，以更低的资源消耗获得了更好的清洗效果，为高层建筑消防给水管道的长期维护提供了经济、高效、环保的解决方案。

附图说明

图1为本发明水处理过滤剪切器与高层建筑消防管道分层循环清洗系统的整体示意图；

图2为旁路过滤剪切器的俯视图；

图3为图2中A-A的全剖视图；

图4为旁路过滤剪切器的外壳体的中段切除、筒形不锈钢筛网移出，以展示异物收集器的结构示意图；

图5为图2中A-A的全剖视图，移除了机械剪切组件和筒形不锈钢筛网，并示出了水流向的示意图；

图6为实施例2:管路容量不一致建筑的清洗流程；

图7为本发明水处理过滤剪切器与高层建筑消防管道组合的现场实物图；

图8为不锈钢筛网和异物收集器的现场实物图。

其中：主立管100、分层阀门控制单元200、进水控制阀201、隔断阀202、旁路控制阀203、供水支管300、电磁控制进气阀门301、旁路管道系统400、旁路进口管段401、压力稳定器401a、过滤剪切器402、外壳体402a、机械剪切组件402b、旋转导流结构2b1、旋转刀片2b2、固定刀片2b3、固定导流结构2b4、过滤与自清理组件402c、筒形不锈钢筛网2c1、连接座2c2、叶轮2c3、通管2c4、异物收集器2c5、封面2c6、旁路出口管段403、缓冲储水装置500、中央控制系统600、导通长度L。

具体实施方式

本发明的高层建筑消防给水管道分层循环清洗系统，专门运用于每层结构一致的高层建筑，如公寓、写字楼等，这样每层的管路容量基本一致，进行循环处理时，上层释放的储水量正好满足下层管路的容纳能力，而不用布置其他的临时储水容器，实现了储水的梯级利用和净化处理。通过分层循环清洗和机械剪切相结合，配合控制系统实现自动化作业和预测性维护功能，实现对高层建筑消防给水管道长期储水的净化清洗。系统主要包括分层阀门控制单元、旁路过滤剪切器、可选配置的水质监测单元、智能控制系统，采用自下而上的逐层清洗模式。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例

系统整体结构部分参照图1，包括以下部件：

主立管100：垂直贯穿建筑物各层，例如为DN150镀锌钢管，承担各层间水流输送功能，位于建筑物管道井内。作为整个消防供水系统的主干道，同时在清洗作业时承担上下层水流交换的通道作用。

分层阀门控制单元200：位于主立管100与各层供水支管的连接节点处，每层设置一套，垂直方向上按楼层高度间隔布置。通过阀门开闭组合，实现各层储水的定向流动和清洗路径的建立，是整个分层循环清洗技术的控制核心。

供水支管300：水平设置在各层内，一端连接主立管100，另一端延伸并分支至该层消防各个用水点，长度根据建筑物平面布局确定。支管末端设置电磁控制的进气阀门。支管系统不仅承担正常的消防供水功能，在清洗作业时其内部的长期储水成为被处理的对象，通过重力作用向下层流动进行净化处理。

旁路管道系统400：竖直设置在每层主立管100一侧，上下两端分别与主立管100连通，其具有剪切水中生物膜和悬浮物质、对剪切物过滤分离且自动清理收集的功能。每层设置一套，包含旁路进口、旁路出口和中间处理段，形成独立的水流处理通道。该系统是实现储水净化的核心设备，通过旁路分流的方式，在不影响主管道结构的前提下，对流经的储水进行全面的净化处理。

中央控制系统600：设置在建筑物设备机房内，通过控制线缆与各层设备连接，实现系统的集中控制和监测。负责整个清洗作业的程序化控制，包括阀门开闭时序、设备启停控制、作业状态监测和异常处理，确保清洗作业的自动化和安全性。

其中，分层阀门控制单元200的构成包括以下部件：

进水控制阀201：设置在主立管100且低于旁路管道系统400的进口，控制上层储水向该层的流入。通过开闭控制，既可允许上层净化后的储水流入本层进行储存，也可在本层清洗时阻断上层水流，确保清洗路径的独立性。

隔断阀202：设置在供水支管300的中段位置，用于隔断该层内部水流。在清洗作业时开启，使该层储水能够通过重力作用向主立管流动；在正常供水时关闭，维持该层独立的供水压力。

旁路控制阀203：设置在旁路进口处，控制水流进入旁路系统。作为旁路处理系统的启闭控制，决定储水是否进入净化处理流程，是实现分层独立处理的关键控制点。

旁路管道系统400包括以下部件：

旁路进口管段401：一端连接主立管100，另一端连接过滤剪切器402。承担储水引流功能，将主立管中的储水平稳导入处理设备，管段设计需保证水流的均匀分布和流速控制。

过滤剪切器402：设置在旁路进口管段401与旁路出口管段403之间，通过法兰连接，是旁路系统的核心处理设备。可选择配置过载保护离合器和堵塞自动报警装置。集成机械剪切、过滤分离、异物收集三大功能于一体，实现对生物膜和悬浮物的破碎、过滤和清除，是储水净化的关键设备。

旁路出口管段403：一端连接过滤剪切器402，另一端重新汇入主立管100。可选择在出口处设置清洁度检测装置，验证清洗效果。将净化后的清洁水流重新导入主立管系统，完成处理循环，出口设计需避免对主管道水流的扰动。

过滤剪切器402的结构参照图2-图3，包括：

外壳体402a：具有前段、后段和形成分支的中段，中段相对前段为竖直向上的摆放状态时，其自由端倾斜向下，且上部约整体长度的一半与前段和后段汇合，整体类似为Y形，前段和后段的端部设置法兰接口，如前述与旁路管段连接，中段的自由端设置可拆卸的封闭结构。Y形结构设计将水流处理和固体废物收集分离，前段负责剪切破碎，后段负责清洁水流输出，中段分支专门用于固体废物的分离收集，实现了一体化设备内的功能分区。

机械剪切组件402b：安装于外壳体402a的前段内部，包括与前段同一中心轴且自上而下设置的四个部件：旋转导流结构2b1、与旋转导流结构2b1固连或一体制作的旋转刀片2b2、固定刀片2b3、固定导流结构2b4。相对转动处通过孔轴配合连接。固定刀片2b3外周的尺寸与外壳体402a内径尺寸一致，旋转刀片2b2和旋转导流结构2b1与外壳体402a内径留有活动间隙。在安装后，固定刀片2b3的外圈与外壳体402a的内壁接触作为支撑，旋转刀片2b2与旋转导流结构2b1可同步转动。旋转刀片与固定刀片形成0.5-2mm的剪切间隙。可选配置磁力耦合驱动装置，当水流冲击力不足时，磁力耦合驱动装置自动启动，提供补充动力确保剪切效果。

机械剪切组件402b的工作原理是：机械剪切组件402b通过储水下流时的冲击力在旋转导流结构2b1的引导下形成旋转动力，从而带动旋转刀片2b2相对于固定刀片2b3高速转动，在控制的剪切间隙内对水中的生物膜进行机械破碎，从而完成对储水中生物膜和悬浮物的剪切破碎处理。该机械剪切过程将原本附着性强、难以分离的生物膜破碎成易于过滤的小颗粒，为后续的过滤分离创造条件。

过滤与自清理组件402c：各组件均同轴安装于外壳体402a的中段，包括作为主体的筒形不锈钢筛网2c1，固定在外壳体402a中段端部、用于支撑不锈钢筛网的连接座2c2，固连在不锈钢筛网2c1接近外壳体402a中心一端的具有中心安装定位孔的叶轮2c3，一端穿过叶轮2c3的中心安装定位孔并伸入不锈钢筛网2c1内，另一端穿出外壳体402a至外部的通管2c4以及固连在通管2c4下段的异物收集器2c5。

其中，不锈钢筛网2c1为可转动安装于连接座2c2，不锈钢筛网2c1与叶轮2c3同轴固定连接，其一同在外壳体402a中安装后，外壳体402a的前段、后段被不锈钢筛网2c1和叶轮2c3分隔，也就是从前段进入的已剪切处理的储水需要先穿过不锈钢筛网2c1，再经不锈钢筛网2c1流出至外壳体402a的后段；此安装方式的设计目的是，经剪切处理的水流经过固定导流结构2b4后定向冲击叶轮2c3的叶片，使得叶轮2c3转动并带动不锈钢筛网2c1同步转动，这样不锈钢筛网2c1通过自转运动不易堵塞，同时转动过程中产生的离心力有助于被拦截物质的分离和收集。

以及，异物收集器2c5的形状和在不锈钢筛网2c1中的位置，如下：关于形状，异物收集器2c5整体截面为弧形，其中一端具有封面2c6，且封面2c6具有过滤孔，异物收集器2c5长度等于或略大于不锈钢筛网2c1实际与外壳体402a后段的导通长度L(参见图3)；关于安装位置，参见图4，弧形的内壁顺着通管2c4外壁贴靠固定且封面2c6一端朝下，形成具有盛装功能的形态，安装后上端顶平，下端延伸的长度不小于导通长度L；此安装方式的设计目的是，被剪切破碎的脏污物悬浮在水中，必定将随着水流来到筛网过滤的出水位置，而该位置大多数时候（此处大多数是指水位高度没有将外壳体402a的中段完全填满，一般而言完全填满的可能性极小，因为系统采用的是连续流动处理方式）被拦截的污物将因为不锈钢筛网2c1的转动而从水中被离心甩出，跟随筛网转动来到异物收集器2c5的上方，此时，在重力作用下脏污物将下落至异物收集器2c5被收集储存。

以及，通管2c4的内端部靠近封面2c6，外端部被可靠固定。通管2c4的主要功能是通过负压抽吸或重力排放方式吸走异物收集器2c5中收集的脏污物，将分离出的固体废物排出系统外，确保收集器的持续工作能力和整个过滤系统的长期有效性。

系统工作原理和整体工作流程：

本系统基于"分层循环清洗"的核心理念，通过阀门控制组合，将上层管道中的长期储水通过重力引流至下层进行净化处理，实现储水资源的梯级净化循环利用。同时采用机械剪切与过滤一体化技术，在水流循环过程中同步完成生物膜破碎、杂质过滤和异物收集，形成完整的储水净化闭环处理系统。

参见图1-图5，整体工作流程包括：

第一阶段：系统启动与清洗路径建立。

清洗目标层确定：系统按照自下而上的顺序，但需要明确最底层1F（如果1F为最底层，以1F为例）需要预先排空其供水支管中的储水，腾出容量作为上一层净化后水量的容纳空间。首先选定2F层作为首个清洗目标层。

阀门状态调整：

关闭目标层2F的进水控制阀201和旁路控制阀203，使2F层形成独立的储水释放单元；

关闭1F层的进水控制阀201，打开1F层的旁路控制阀203和隔断阀202，使1F层成为接收处理单元；

打开目标层2F的隔断阀202，使目标层2F的供水支管300中的各个分支储水能够通过重力作用向下流动；

水流路径形成：目标层2F供水支管300中的各个分支储水→经2F隔断阀202汇入2F主立管100→流入1F旁路进口管段401→进入1F过滤剪切器402进行净化处理→处理后经1F旁路出口管段403→重新汇入1F主立管100→最终储存于1F供水支管300中的各个分支，完成储水的净化转移。

第二阶段：机械剪切处理。

过滤剪切器402内部工作机理：

水流引导与剪切启动：从上层2F流下的储水进入过滤剪切器402的前段；储水流冲击旋转导流结构2b1，在其引导下形成旋转水流；旋转水流带动旋转刀片2b2相对固定刀片2b3高速转动；在0.5-2mm的剪切间隙内，储水中的生物膜和悬浮物被机械剪切破碎成小颗粒；

剪切效果保障：当储水流量或冲击力不足时，磁力耦合驱动装置自动启动，为旋转刀片提供补充动力；确保在各种储水条件和流量工况下都能维持有效的剪切效果。

第三阶段：过滤分离与异物收集。

过滤处理：经过剪切处理的储水流进入外壳体402a的中段；储水流必须通过筒形不锈钢筛网2c1才能流向后段完成净化；筛网有效过滤掉剪切后的生物膜碎片和其他杂质颗粒；

自清洁机制：净化后的水流经固定导流结构2b4定向冲击叶轮2c3的叶片；

叶轮2c3转动并带动不锈钢筛网2c1同步转动；转动的筛网具有自清洁功能，有效防止长期堵塞，保持过滤效率；

异物收集：被筛网拦截的脏污物随筛网转动被离心力甩出脱离水流；在重力作用下，脏污物下落至异物收集器2c5中被集中收集；通管2c4负责将收集器中的脏污物定期吸走排出系统外进行集中处理。

第四阶段：负压辅助与完全排空（可选配置）。

流量监测：系统实时监测实际排水量，当检测到排水量低于预期值时，说明存在储水积滞或流动阻力过大。

负压启动：配置负压产生装置自动启动；同时开启支管末端的电磁控制进气阀门，提供必要的气流通道；通过负压吸取作用，解决水平管段可能出现储水流动困难的问题，确保储水完全排净。

第五阶段：层级递进与循环完成。

单层清洗完成：当目标层2F的储水净化处理完毕，清洁水质达到标准时，该层清洗结束。

系统递进：系统自动调整阀门状态，向上递进至下一层（3F层），重复上述清洗流程。即此时2F层中的管路以空出容量， 3F层的储水可下流至2F层。

逐层处理：每一层都依次成为储水净化的处理对象，同时也成为净化储水的储存载体。按照自下而上的顺序，直至整个建筑的消防管道储水净化清洗完毕。

关键技术协同机制。

水力平衡原理：利用每层管路容量基本一致的特点，上层释放的储水量正好满足下层管路的容纳需求（高层建筑公寓楼具有这种结构特点）；无需额外的储水容器，实现储水资源的梯级净化和完全循环利用。

机械-流体耦合：储水流冲击力驱动机械剪切设备，流体动能转化为机械能；剪切破碎提高储水净化清洁度，形成正向反馈循环，实现储水净化的高效处理。

多级处理集成：剪切破碎→过滤分离→异物收集→（可选）负压排空，三到四个处理步骤在一个设备内连续完成，每个步骤都有独立的工作机理，协同实现储水净化的整体处理效果。

实施例

本实施例适用于管路容量不完全一致的建筑结构，如商业综合体、医疗建筑等。这类建筑各层功能用途不同，消防管路布局和容量存在差异。系统通过增设缓冲储水装置，配合水质监测功能，实现对复杂管路系统的精准清洗控制。

系统整体结构：参照图5，系统在实施例一基础上的主要改进：

主立管100，与实施例一相同，增加流量监测节点，每隔2-3层设置流量传感器，实时监测各段管道的水流动态。

分层阀门控制单元200，在原有基础上增加精密流量调节功能：

智能进水控制阀：配备流量调节器，可实现开度控制，根据下层容纳能力动态调节进水流量。

多级隔断阀：可分段控制该层储水的释放速度，避免下层容量不足时的溢流风险。

智能旁路控制阀：集成流量计量功能，实时监测进入旁路系统的水量。

缓冲储水装置500（新增核心组件），用于解决各层管路容量不匹配问题：

缓冲水箱，容积根据楼层间最大容量差设计，采用不锈钢304材质，设置在设备层或管道井内。功能为临时储存上层多余的释放水量，避免下层管路溢流。

系统工作原理和流程：

智能化分层清洗模式，第一阶段：系统预分析与路径规划。

系统启动时自动扫描各层管路容量，识别容量差异较大的楼层组合，计算所需缓冲储水容量。根据各层污染程度制定个性化清洗参数，确定缓冲储水装置的启用方案。

以目标层3F为例（假设3F管路容量800L，2F容量600L），系统计算多余储水量200L，自动启用缓冲储水装置500接收多余水量。

第二阶段：差异化容量平衡。

打开3F层隔断阀释放储水，前600L直接流入2F层管路系统，后200L自动导入缓冲储水装置。智能进水控制阀监测2F层管路压力，当压力达到设定值时自动切换至缓冲模式。

第三阶段：缓冲储水分步释放。

缓冲储水装置中的净化储水分批释放，出水调节阀控制释放流量，确保接收层管路不会过载。按预设流量释放至目标层。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域技术人员可以做出各种变化和改进，这些变化和改进都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水处理用自清洁过滤剪切器，其特征在于，包括：

外壳体（402a），具有前段、后段和形成分支的中段，整体呈Y形结构，前段和后段的端部设置法兰接口，中段的自由端设置可拆卸的封闭结构；

机械剪切组件（402b），安装于外壳体（402a）的前段内部，通过水流冲击力形成旋转动力，带动旋转刀片相对于固定刀片转动，对水中的生物膜进行机械破碎；

过滤与自清理组件（402c），安装于外壳体（402a）的中段，包括：

可转动的筒形筛网（2c1），将外壳体的前段、后段分隔，使从前段进入的已剪切处理的水流需要先穿过筛网再流出至后段；

叶轮（2c3），与筒形筛网（2c1）同轴固定连接，经剪切处理的水流定向冲击叶轮的叶片使其转动并带动筛网同步转动；

异物收集器（2c5），设置在筛网内部，形成具有盛装功能的弧形结构，用于收集被筛网拦截并通过离心力甩出后在重力作用下落的脏污物。

2.根据权利要求1所述的过滤剪切器，其特征在于，所述机械剪切组件（402b）包括自上而下设置的旋转导流结构（2b1）、与旋转导流结构（2b1）固连的旋转刀片（2b2）、固定刀片（2b3）和固定导流结构（2b4）；所述固定刀片（2b3）外周的尺寸与外壳体（402a）内径尺寸一致，旋转刀片（2b2）和旋转导流结构（2b1）与外壳体（402a）内径留有活动间隙；

所述固定导流结构（2b4）将剪切后的水流定向导向叶轮（2c3）的叶片。

3.根据权利要求2所述的过滤剪切器，其特征在于，所述旋转刀片（2b2）与固定刀片（2b3）形成0.5-2mm的剪切间隙。

4.根据权利要求1-3任一项所述的过滤剪切器，其特征在于，所述异物收集器（2c5）还包括通管（2c4），一端穿过叶轮（2c3）的中心安装定位孔并伸入筛网（2c1）内，另一端穿出外壳体（402a）至外部；异物收集器（2c5）的弧形内壁顺着通管（2c4）外壁贴靠固定且封面（2c6）一端朝下。

5.一种高层建筑消防给水管道分层循环清洗系统，用于高层建筑的消防给水管道长期储水的净化清洗，其特征在于，包括：

主立管（100），垂直贯穿建筑物各层；

分层阀门控制单元（200），每层设置一套，包括设置在主立管（100）上的进水控制阀（201）、设置在供水支管（300）中段的隔断阀（202）和设置在旁路进口处的旁路控制阀（203）；

供水支管（300），水平设置在各层内，一端连接主立管（100），另一端延伸并分支至该层消防各个用水点；

旁路管道系统（400），竖直设置在每层主立管（100）一侧，包括：旁路进口管段（401）、旁路出口管段（403）以及设置在旁路进口管段（401）与旁路出口管段（403）之间的过滤剪切器（402）；过滤剪切器（402）包括机械剪切组件（402b）和过滤与自清理组件（402c），所述机械剪切组件（402b）通过储水下流时的冲击力形成旋转动力，带动旋转刀片相对于固定刀片转动，对水中的生物膜进行机械破碎，所述过滤与自清理组件（402c）包括筒形筛网，对剪切后的储水进行过滤分离；

中央控制系统（600），通过控制线缆与各层设备连接，实现系统的集中控制和监测；

所述系统采用自下而上的逐层清洗模式，通过分层阀门控制单元（200）的阀门开闭组合，将上层管道中的长期储水通过重力引流至下层，经旁路管道系统（400）进行机械剪切和过滤处理后，实现储水的净化清洗。

6.根据权利要求5所述的高层建筑消防给水管道分层循环清洗系统，其特征在于，所述过滤剪切器（402）的外壳体（402a）具有前段、后段和形成分支的中段，整体呈Y形结构，前段和后段的端部设置法兰接口，中段的自由端设置可拆卸的封闭结构；所述机械剪切组件（402b）包括自上而下设置的旋转导流结构（2b1）、与旋转导流结构（2b1）固连的旋转刀片（2b2）、固定刀片（2b3）和固定导流结构（2b4）。

7.根据权利要求6所述的高层建筑消防给水管道分层循环清洗系统，其特征在于，还包括磁力耦合驱动装置，当储水流冲击力不足时，磁力耦合驱动装置自动启动。

8.根据权利要求7所述的高层建筑消防给水管道分层循环清洗系统，其特征在于，所述过滤与自清理组件（402c）还包括叶轮（2c3）和异物收集器（2c5），所述叶轮（2c3）与筒形筛网同轴固定连接，经剪切处理的水流定向冲击叶轮（2c3）的叶片使其转动并带动筛网同步转动，被筛网拦截的脏污物通过离心力甩出并在重力作用下落入异物收集器（2c5）中收集。

9.根据权利要求8所述的高层建筑消防给水管道分层循环清洗系统，其特征在于，所述供水支管（300）的末端设置进气阀门（301），系统还包括负压产生装置，当检测到排水量低于预期值时，负压产生装置自动启动，同时开启进气阀门（301），通过负压吸取作用确保储水完全排净。

10.根据权利要求8所述的高层建筑消防给水管道分层循环清洗系统，其特征在于，还包括缓冲储水装置（500），用于解决各层管路容量不匹配问题，所述缓冲储水装置（500）包括缓冲水箱（501），用于临时储存上层多余的释放水量。