CN1250316C - 孔隙尺寸可调的过滤器 - Google Patents

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Abstract

一种孔隙尺寸可调的过滤器，能有效地分离并清除由装置收集的悬浮固体，并快速将其消除。过滤材料(21)被安装在以一定间隔彼此相对地安装在过滤桶(2)中的辐射形状的上部过滤材料支架(23)和下部过滤材料支架(24)上，从而形成过滤层(21a)。根据与上部转轴连接的上部手柄(28)的旋转方向和程度，过滤材料(21)沿着上部过滤材料支架(23)和下部过滤材料支架(24)聚集到中心。然后一端或两端以相反的方向扭转，并围绕安装在中心轴上的穿孔管(22)收缩或恢复成原始状态。因此，可以调整过滤材料(21)之间形成的孔隙尺寸，以便能以适当程度进行过滤和洗涤操作。

Description

孔隙尺寸可调的过滤器
发明领域
本发明涉及一种孔隙尺寸可调的过滤器，其能清除水中的悬浮物，更具体地，涉及一种孔隙尺寸可调的过滤器，其能通过把具有良好膨胀及收缩特性的过滤材料与以一定间隔相对设置的辐射状的过滤材料支架和下部过滤材料支架连接而形成过滤层，以致，通过使与上部过滤材料支架和下部过滤材料支架连接的过滤材料依据转轴的旋转方向及程度被缠绕在位于中心轴上的穿孔管上，并接收一定张力，并沿着上部过滤材料支架和下部过滤材料支架朝中心方向移动，可以减小孔隙的尺寸；并且通过使过滤材料恢复其原始状态，可以增加孔隙的尺寸；因而可以进行更简单的过滤及洗涤操作。
背景技术
如图1所示，传统过滤器包括：原水(rawwater)输送管2；处理水排放管7；洗涤水输送管6；排放管1；以及用过滤材料形成的过滤层4。为了进行更简单的洗涤操作，还设置空气输送管5以及调压和排气阀8。
上述过滤器的操作分成过滤处理和洗涤处理。
在过滤处理中，其中含有悬浮物的原水流入过滤器，从而产生从中滤除悬浮物的处理水(processed water)。另外，在该过滤处理过程中，在过滤器的过滤层中形成的孔隙旨在依据类似质量分离、沉淀析出、惯性冲撞(inertia collision)、阻塞、吸收、附着方法这样复杂的机理来收集原水中的悬浮物，生产作为处理水的净水。
当连续进行过滤处理时，悬浮物充满过滤层中形成的孔隙，过滤阻力增加。当过滤阻力超过一定程度时，不再进行过滤处理。此时，通过输送净水和空气来进行洗涤以清除孔隙中充满的悬浮物。此时，根据悬浮物的清除率、过滤速率、过滤持续时间、洗涤水的量、洗涤频率、洗涤时间等来决定过滤器的工作性能。
关于过滤层中充满的过滤材料，公知的是无机粒状材料，如砂子、无烟煤、煤等。可以容易地获得上述过滤材料，这些过滤材料能过滤比过滤物质形成的孔隙尺寸小的颗粒。但是，在由上述过滤材料形成的过滤层中，因为过滤悬浮物的过滤空间限制在表面部分，所以孔隙的闭合状态造成过滤阻力快速增加。因此，必须经常进行逆向洗涤处理。为了克服上述问题，即，悬浮物主要被收集在表面部分中的问题，开发了一种过滤器，其中形成的过滤层为双层或多层。在上述过滤器中，各自具有不同粒状直径及密度的过滤材料形成于各层中，这些层没有明显地分离开。所以，当连续进行洗涤处理时，相邻层之间的边界不确定。因此，不能达到想要的目的。另外，当使用粒状过滤材料时，过滤材料在逆向洗涤处理过程中可能会丢失。
近来，根据一种过滤器(专利No.10-0241198)，为了提高过滤器的工作性能，用纤维材料作为过滤材料。在这种情况下，纤维材料固定到过滤器的下部，原水供应压力给过滤材料加压，空气和洗涤水的压力使过滤材料膨胀。根据上述过滤器，由于过滤层是单层的，根据原水的供应压力来决定过滤材料的加压程度，收集悬浮物的空间小，所以过滤持续时间减少，洗涤操作的频率增大，并且不易应对流入水的水质变化。另外，难以调整水的水质和数量。为了克服上述问题，开发了一种永久型过滤器(特许公开No.1999-030247)，它包括应用活塞的可变型过滤器层。在上述过滤器中，由于活塞在垂直方向上给过滤材料加压和减压，如果长期使用上述过滤器，过滤材料会缠结在一起，所以在洗涤操作过程中过滤材料可能不会完全恢复原状，并且不能进行想要的洗涤操作。
另外，根据一种过滤器(专利No.1997-0007944)，过滤材料安装在活动圆形板和固定圆形板之间形成同心形状，转动活动圆形板，从而给过滤材料加压。但是，上述过滤器有一个缺点，因为位于圆形板附近的过滤材料没有被加压，活动圆形板在固定圆形板的方向上移动而进行加压操作，使得过滤材料受不到张力。在这种情况下，与过滤桶2的尺寸相比过滤面积太小。另外，由于转轴通过过滤桶2移动，所以不能进行加压过滤操作。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种孔隙尺寸可调的过滤器，它克服了在传统工艺中遇到的问题，能够提高过滤速度和过滤持续时间，通过减小洗涤频率和洗涤水的量有效地从水中滤除悬浮物，并简化了水处理操作。
为了实现上述目的，提供一种孔隙尺寸可调的过滤器，其中与转轴或固定轴接合的两个辐射状过滤材料支架以一定间隔相对安装，具有良好膨胀和收缩特性的过滤材料与这两个过滤材料支架连接而形成过滤层，悬挂在过滤材料支架上的过滤材料依据转轴的旋转方向和程度被缠绕在穿孔管上，并在张力的作用下沿着过滤材料支架朝穿孔管的中心轴线方向移动，从而减小了孔隙尺寸并执行需要的过滤操作，并且通过把过滤材料恢复到它们的原始状态，增加了孔隙尺寸，从而进行逆向洗涤操作。
本发明更优选的方案如下：
所述上部过滤材料支架和所述下部过滤材料支架分别与上部转轴和下部转轴接合，旋转上部手柄和下部手柄以便使上部过滤材料支架和下部过滤材料支架分别沿相反的方向旋转，或者上部过滤材料支架和下部过滤材料支架与动力传递装置和旋转方向转换装置连接从而用一个手柄来对过滤层进行加压和放松操作。
一个过滤桶包括多个过滤层，每个过滤层都具有转轴和处理水排放部件。
更具体地，由于过滤材料支架附近的过滤材料可以在沿着过滤材料支架的中心方向上移动，所以能以穿孔管为基础维持均匀的孔隙尺寸。另外，通过改变过滤材料的长度和过滤材料的类型来改变以与穿孔管的距离为基础的孔隙尺寸，通过分离过滤层的内侧和外侧来实现过滤材料的长度的改变。能使过滤横截面积最大，并能在过滤材料重复的加压和放松操作过程中进行洗涤。因此，能克服在传统工艺中遇到的问题。
另外，由于使用手柄来旋转并挤压过滤材料，所以，即使使用比应用活塞给过滤材料加压的方法中所用的压力小的力也能达到同样的加压程度。即使长期使用过滤材料时，过滤材料也能保持完全放松状态，从而达到同样干净的状态。因为本发明中的过滤横截面积相应于多孔管的表面面积，而在传统工艺中，过滤器的过滤横截面积限制为过滤桶2的垂直横截面积，所以本发明能通过增大穿孔管的直径和增加过滤桶2的高度来增加过滤横截面积，但不会增加过滤桶2的横截面积。
附图简介
参照附图将会更好地理解本发明，仅以示例形式给出这些附图，因而本发明并不限于此，这些附图中：
图1是传统过滤器的视图；
图2是本发明的一阶段(one stage)旋转孔隙尺寸可调的过滤器(过滤材料的加压状态)的视图；
图3是本发明的一阶段旋转孔隙尺寸可调的过滤器(过滤材料的放松状态)的视图；
图4是本发明的两阶段(two stage)旋转孔隙尺寸可调的过滤器的视图。
重要附图标记的说明
图1
(1)洗涤水排放管                    (5)洗涤水空气输送管
(2)原水输送管                      (6)洗涤水输送管
(3)过滤器主体                      (7)处理水排放管
(4)过滤层                          (8)排气阀
图2、3、4
(1)原水输送单元                    (13)上部法兰
(11)原水输送管                     (14)安全阀
(11a)原水输送阀                    (15)防止过滤材料脱出环
(12)上部洗涤水排放管               (2)过滤桶(filtering tub)
(12a)上部洗涤水排放阀              (21)过滤材料
(21a)过滤层                        (31a)处理水排放阀
(22)多孔管                         (32)洗涤水输送管
(22a)穿孔管固定环                  (32a)洗涤水输送阀
(23)上部过滤材料支架               (33)下部法兰
(24)下部过滤材料支架               (34)洗涤空气输送管
(25)上部转轴                       (34a)洗涤空气输送阀
(26)上部转轴密封部件               (34b)洗涤空气排放口
(27)上部转轴轴承                   (35)下部洗涤水排放管
(28)上部手柄                       (35a)下部洗涤水排放阀
(28a)上部手柄固定销                (36)下部转轴
(29)下部手柄                       (37)下部转轴密封部件
(29a)下部手柄固定销                (38)下部转轴支承件
(3)处理水排放部件                  (39)下部转轴轴承
(31)处理水排放管
优选实施方案
图2是本发明一实施方案的一阶段旋转孔隙可调的过滤器120的视图。如图所示，从过滤桶2的圆周方向到中心方向上安装着原水输送单元1、过滤层21a、和处理水排放部件3。在过滤桶2的上部法兰13中，形成一个向其中插入上部转轴25的孔，并形成一个与上部转轴密封部件26接合的孔以使水不会流经上部转轴25和上部法兰13之间的间隙，以及一个焊接的管子，用于接合安全阀14并进行压力测量。穿孔管22通过过滤桶2的下部法兰33并与其焊接，以及一个焊接的管子用于连接洗涤空气输送管34。上部转轴25的一端与上部手柄28连接，上部过滤材料支架23沿直径方向接合在上部转轴25的另一端的外侧上用于悬挂过滤材料21。用于在其上悬挂过滤材料21的下部过滤材料支架24以辐射形状焊接在穿孔管22上，从而把过滤材料21悬挂于其上，穿孔管22焊接在过滤桶2的下部法兰33上，且穿孔管22的一端插入下部转轴36中。此时，穿孔管22的多孔部分只位于两个过滤材料支架之间。
安装在上部转轴25上的上部过滤材料支架23沿着与上部转轴25相同的方向旋转。由于安装在穿孔管22上的下部过滤材料支架24是固定的，所以下部过滤材料支架24不旋转。因此，当上部转轴25转动时，悬挂在上部和下部过滤材料支架上的过滤材料21被缠绕到位于中心部分的穿孔管22上并接收张力。由于过滤材料支架沿半径方向安装，所以过滤材料21朝中心方向移动，从而使形成于过滤材料21之间的孔隙在过滤层21a的所有位置上减小。此时，过滤材料21必须被安装得使其长于上部和下部过滤材料支架之间的距离以便过滤材料21能被充分缠绕到穿孔管22上并接收张力。直径较小的过滤材料21首先插入上部和下部过滤材料支架中，且外部过滤材料21必须具有更长的长度从而执行双层过滤功能。在安装了过滤材料21之后，防止过滤材料脱出环15被插到上部和下部过滤材料支架的末端上，以防止过滤材料21脱出。
在过滤处理过程中，过滤层21a被充分洗涤之后，通过在只有处理水排放阀31a和原水输送阀11a被打开的状态下转动上部手柄28，来对过滤材料21加压使其靠近穿孔管22，并用上部手柄固定销28a来固定上部手柄28从而流入并过滤原水。在该状态下，随着过滤处理连续进行，过滤器中过滤层21a中的悬浮物增加，且过滤阻力增大。当处理水的排放速度降低，且压力增大时，收集到的悬浮物与处理水一起排出。此时，如果处理水的排放速度低于预定值，或者过滤桶2的压力高于预定值，或者如果水质劣于想要的程度，那么停止过滤操作，程序变成洗涤处理。
可以以自动或手动方法来进行洗涤处理。关闭原水输送阀11a和处理水排放阀31a，并顺序打开下部洗涤水排放阀35a、洗涤空气输送阀34a、以及洗涤水输送阀32a，并关闭所有剩余的阀门。之后，把手柄固定销28a移出，并以相反的方向旋转上部手柄28，从而使过滤材料21完全放松。然后在两个方向上旋转上部手柄28，从而洗涤过滤材料21。在流动水中重复进行加压和放松操作，象洗涤衣服一样，从而清除过滤层21a的内部所收集的悬浮物。被污染的洗涤水排放到下部洗涤水排放管35。当判断出过滤层21a中收集的悬浮物完全被清除时，开始过滤处理过程。
工业实用性
如上所述，在本发明中，固定在转轴或固定轴上的过滤材料支架以一定间隔彼此相对地以辐射状安装在过滤桶中，各自具有良好膨胀和收缩特性的过滤材料连接在过滤支架上以形成过滤层，悬挂在过滤材料支架上的过滤材料依据转轴的旋转方向和程度被缠绕在位于中心轴上的穿孔管上，并接收一定张力，并沿着过滤材料支架朝中心部分的方向移动。因此，在本发明中，能减小孔隙尺寸从而进行需要的过滤操作，并能通过使过滤材料恢复到它们的原始状态来增加孔隙尺寸从而进行逆向洗涤操作。在本发明中，能在一定溶液中容易地分离并清除各种尺寸的悬浮物，并能容易地分离过滤层中收集的悬浮物。本发明的过滤器被设计得能获得最大的过滤层面积，洗涤频率和洗涤水的量显著减小。本发明中孔隙尺寸可调的过滤器适用于实用过滤器。

Claims (3)

1.一种能过滤一定溶液中的悬浮物的一阶段旋转孔隙尺寸可调的过滤器，其中：与上部转轴(25)接合的辐射形状的上部过滤材料支架(23)以及与穿孔管(22)的固定轴接合的辐射形状的下部过滤材料支架(24)以一定间隔彼此相对地安装在过滤桶(2)中，具有良好膨胀和收缩特性的过滤材料(21)与上部过滤材料支架(23)和下部过滤材料支架(24)连接从而形成过滤层(21a)，上部过滤材料支架(23)和下部过滤材料支架(24)与穿孔管(22)固定连接从而防止由上部转轴(25)的旋转引起的任何移动，挂在上部过滤材料支架(23)和下部过滤材料支架(24)上的过滤材料(21)依据上部转轴(25)的旋转方向和程度被缠绕在位于中心轴上的穿孔管(22)上，并接收一定张力，并沿着上部过滤材料支架(23)和下部过滤材料支架(24)朝穿孔管(22)的中心轴线方向移动，以致，能减小孔隙尺寸并进行想要的过滤操作，还能通过使过滤材料(21)恢复到它们的原始状态来增加孔隙尺寸从而进行逆向洗涤操作。
2.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于：所述上部过滤材料支架(23)和所述下部过滤材料支架(24)分别与上部转轴(25)和下部转轴(36)接合，旋转上部手柄(28)和下部手柄(29)以便使上部过滤材料支架(23)和下部过滤材料支架(24)分别沿相反的方向旋转，或者上部过滤材料支架(23)和下部过滤材料支架(24)与动力传递装置和旋转方向转换装置连接从而用一个手柄来对过滤层(21a)进行加压和放松操作。
3.如权利要求1或2所述的过滤器，其特征在于：一个过滤桶(2)包括多个过滤层(21a)，每个过滤层都具有转轴和处理水排放部件(3)。
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