CN1268386A - 过滤设备 - Google Patents

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Abstract

一种过滤设备包括容器,该容器具有引入处理液体的入口、设在容器内预先填充好的环状多层筛网组件以及处理液体出口。筛网组件包括三层或多层具有不同直径的柱形筛网,这些柱形筛网同轴设置在容器中,在容器内沿其轴向垂直延伸。在各柱形筛网之间形成环隙。两种或多种具有不同过滤作用的过滤材料填充在柱形筛网之间的各环隙内。

Description

过滤设备
本发明涉及一种过滤设备，更具体地涉及一种适合于浸没在处理液体中进行精细过滤的过滤设备。处理液体包括常用水、饮用水、江水、池塘水以及其它各种液体。
本领域已知的一种过滤设备包括设在单个容器中的多层不同类型的过滤材料，处理液体通过该容器进行不同的过滤操作。图19给出了这种现有技术过滤设备的一个例子。在这种现有技术过滤设备中，处理液体经设在容器a上部的入口b引入到容器a中。处理液体经分布器c分布在上层过滤材料d上。上层过滤材料d由粗颗粒无烟煤组成，处理液体中相对直径较大的杂质被无烟煤层截留。然后处理液体向下流经下层过滤材料e，下层过滤材料e由细颗粒金刚砂组成，直径较小的杂质被金刚砂层截留。处理后的液体被收集器筛网f收集，并由设在容器a底部的出口g排出。
在该现有技术过滤设备中，由于处理液体中的大部分杂质均被上层截留，上层的无烟煤颗粒很容易被杂质堵塞，因此必须经常对上层进行反洗。为了这一目的，通过收集器筛网f将压缩空气吹入上、下层d和e内，以搅动上、下层d和e的过滤材料颗粒，从而除去杂质，然后经收集器筛网f迫使反洗水进入上、下层d和e内，洗去杂质。该反洗过程应严格准确地进行，因为如果不这样做，从无烟煤颗粒除去的杂质留在容器内而未被洗去的话，将落到上层d的表面上，并积累在上面。
在该现有技术过滤设备中，另一个问题是由于上层过滤材料d的直径通常要大于下层材料e的直径，如果上层过滤材料d与下层过滤材料e具有相同的比重，则在反洗操作过程中，搅动过滤材料之后，直径较大的上层过滤材料要比下层过滤材料e沉降得更快，导致不希望的结果，即上层过滤材料d沉积到下层过滤材料e的下方。为了防止这种现象发生，在该现有技术过滤设备中，将比重小于金刚砂的粗颗粒无烟煤用作上层d，将细颗粒金刚砂用作下层e。因此，上、下层过滤材料的选择要受过滤材料的比重限制。
更重要的是，现有技术过滤设备同装有多层过滤材料的容器尺寸相比，具有相对较小的有效过滤表面积。
因此，本发明的一个目的是提供一种比现有技术过滤设备具有更大的有效过滤表面积的过滤设备。
本发明的另一目的是提供一种能够减少积存在过滤材料表面的杂质量，从而减少反洗操作次数的过滤设备。
本发明的又一目的是提供一种过滤设备，其中两种或多种过滤材料可以自由选择，而不受所要选择的过滤材料的比重限制。
由下文参照图所作的说明，本发明的其它目的及特征是很明显的。
为达到本发明的上述目的，提供了一种包括容器的过滤设备，该容器具有引入处理液体的入口、设在该容器内的预先填充好的环状多层筛网组件、以及处理液体出口，所述筛网组件包括三层或三层以上的具有不同直径的柱形筛网，这些筛网同轴设置在所述容器内，在所述容器内沿其轴向垂直延伸，在各相邻柱形筛网间形成环隙，两种或二种以上的具有不同过滤作用的不同过滤材料分别填充在柱形筛网之间的各环隙内。
按照本发明，由于权利要求的过滤设备的结构，可以达到比现有技术过滤设备大得多的有效过滤表面积。例如，如下文将更全面地描述的，在使用直径2米、高2米的容器时，可以达到现有技术过滤设备十倍以上的有效过滤表面积。
另外，由于筛网组件垂直设置在容器内，处理液体进入垂直设置的柱形筛网的筛网表面。这使得处理液体中的部分杂质在进入柱形筛网之前由于重力作用而落到容器底部，从而导致柱形筛网的过滤材料所截留的杂质量降低。作为结果，与处理液体中的全部杂质均被过滤材料截留的现有技术过滤设备相比，为除去截留杂质所需的反洗操作次数减少，因此可以改善过滤设备的工作效率。可以通过打开设置在容器底部的排放口，定期除去积累在容器底部的杂质。
由于在预先填充好的环状多层筛网组件的柱形筛网内预先填充的过滤材料是筒形的，因此可以通过更换整个筛网组件而很容易地用新过滤材料来更换过滤材料，同过滤材料需要逐层更换的现有技术过滤设备相比，这一更换操作要容易得多，所花费的时间少得多。
由于两种或二种以上的不同的过滤材料由柱形筛网相互隔开，从而在反洗操作过程中不可能发生不同过滤材料的相互混合。因此，不必如现有技术过滤设备那样，要选择不同比重的过滤材料来防止过滤材料的反向再沉降，因此可以自由组合所需的任意具有不同过滤作用的过滤材料，不必考虑各种过滤材料的比重。这使得能够在降低成本的条件下组合过滤材料，达到更有效的过滤效果。
另外，由于通过反洗操作从过滤材料上除去的杂质将被完全洗去或由于重力作用而落到容器底部，并且再也不会返回到过滤材料表面，因此与现有技术中从过滤材料上除去的某些杂质由于重力作用会返回上层过滤材料表面的情况相比，反洗操作的效率将得到改善。
在本发明的一个方面，筛网组件的各柱形筛网均具有封闭的柱形壁部分，该柱形壁部分从柱形筛网的一端延伸，在相邻的各柱形筛网之间形成环形室，该环形室为相邻柱形筛网之间填充有过滤材料的环隙的继续，并且未填充过滤材料，在反洗过程中，允许过滤材料在该环形室内自由向上移动。
按照本发明的这一方面，在反洗过程中，过滤材料可以在环形室内向上移动，从而使填充在柱形筛网之间所有环隙内的过滤材料在反洗过程中可以翻转，从而有利于从过滤材料上除去杂质。
在本发明的另一方面，有多个环状多层筛网组件设置在容器中，并且这些筛网组件的出口与共用出口管相连。
在本发明的又一方面，一种过滤装置包括多个平行设置的过滤设备，这些过滤设备的处理液体入口和共用出口管分别与总连接管相连，形成一个组件。
在本发明的又一方面，一种过滤装置包括多个形成组件的这种过滤设备，所述过滤设备的总连接管再分别与总连接管相连，形成更大的组件。
在本发明的又一方面，所述筛网组件的最内层筛网包括沿着筛网轴向延伸、并且通常按预定间隔柱状排列的支撑棒，一个柱状过滤元件牢固地缚在支撑棒的外侧，该过滤设备还包括一个振动器，该振动器包括一个设在筛网中心部位与筛网同轴的轴，并且至少有一个板弹簧一端固定在轴上，另一端能够与各支撑棒部分紧贴，还包括一个驱动单元，用于旋转至少一个筛网组件和振动器。
按照本发明的这一方面，通过旋转至少一个筛网组件和振动器，板弹簧的一端相继紧贴各柱状排列的支撑棒，然后与之脱离，通过压紧紧贴支撑棒的板弹簧，在各支撑棒及固定在其上的过滤元件内发生轻微振动。当液体进入过滤元件时，趋向于积累在过滤元件表面上的处理液体中粉末状悬浮的固体杂质颗粒，通过该振动被从过滤元件表面上摇落下来，从而这些悬浮固体远离过滤元件表面，因此可以防止过滤元件堵塞。因此当连续进行过滤操作，不停止过滤操作进行反洗时，该过滤设备可以防止过滤元件堵塞。
在本发明的另一方面，所述筛网组件的最外层筛网包括沿着筛网轴向延伸并且通常按预定间隔柱状排列的支撑棒，并且有一个柱状过滤元件牢固地缚在支撑棒的内侧，所述过滤设备还包括一个振动器，该振动器包括设在筛网外侧与筛网同轴并且沿着筛网轴向延伸的框架，并且至少有一个板弹簧一端固定在框架上，另一端能够紧贴各支撑棒部分，还包括一个驱动单元，用于旋转至少一个筛网组件和振动器。
按照本发明的这一方面，通过振动可以达到类似的固体杂质颗粒的摇落效果。
在本发明的另一方面，过滤设备还包括流动形成元件，该元件在所述容器中使处理液体的流动方向不同于进入筛网组件的处理液体流动方向。
按照本发明的这一方面，使处理液体的流动方向不同于进入筛网的处理液体流动方向，并且在液体进入筛网时，处理液体中趋向于沉积在筛网表面上的粉末状悬浮的固体杂质颗粒，通过这一与进入筛网的流动方向不同的流动，被从筛网表面洗去，从而这些悬浮固体颗粒远离筛网表面，因此可以防止筛网堵塞。因此当连续进行过滤操作，不停止过滤操作进行反洗时，该过滤设备可以防止过滤元件堵塞。
在本发明的另一方面，过滤设备还包括同轴设置在所述筛网组件最内层筛网内、并且可以绕其轴向旋转的反洗管，该反洗管在其一端具有处理液体入口，另一端具有排放处理液体并引入反洗水的开口，并且在管的轴向上按预定间隔具有多个反洗水喷射孔，与排放处理液体并引入反洗水的开口相连的液体输送管，设在排放处理液体并引入反洗水的开口与反洗管的处理液体入口相邻的一侧的单向阀，该单向阀用于使处理液体从入口流入反洗管，并阻止反洗水从反洗管的内部流向入口，还有用于使反洗管绕其轴向旋转的元件。
按照本发明的这一方面，通过从旋转的反洗水管的反洗水喷射孔喷射加压的反洗水，反洗水射流喷出，这一射流随后与柱形筛网的整个内边壁撞击，从而均匀除去堵塞柱形筛网的杂质。
在本发明的又一方面，所述筛网组件的最外层筛网为楔形金属丝网，具有在筛网外侧形成的筛缝，并且具有由筛缝径向朝内加宽的开口。
下面将参照附图描述本发明的优选实施方案。
在附图中，
图1为本发明一个实施方案的剖视图；
图2为图1的实施方案中所使用的预先填充好的环状多层筛网组件的透视图，所给出的是筛网环隙内未填充过滤材料的状态；
图3为图2的筛网组件的剖视图；
图4为筛网环隙内填充有过滤材料的筛网组件剖视图；
图5为柱形筛网的局部放大透视图；
图6为本发明另一实施方案的透视图；
图7为本发明另一实施方案的局部透视图；
图8为本发明另一实施方案的透视图；
图9为图8所示实施方案的剖视图；
图10为过滤操作过程中，本发明另一实施方案的剖视图；
图11为反洗操作过程中，图10的实施方案的剖视图；
图12为图11和12的实施方案中所使用的反洗管的透视图；
图13为图10中沿着箭头A、A的视图；
图14为示意性描述本发明另一实施方案的透视图；
图15为图13的实施方案的剖视图；
图16为示意性描述本发明另一实施方案的透视图；
图17为示意性描述本发明另一实施方案的透视图；
图18为本发明另一实施方案的剖视图；
图19为现有技术过滤设备的剖视图。
图1-5描述了按本发明制造的过滤设备的一个实施方案。
图1示意性地描述了过滤设备1的结构。容器2为箱状结构，在其一侧的下部具有处理液体入口3，在其底部具有排放口4。排放口4通常是关闭的，当要除去积累在容器2底部的固体杂质颗粒时被打开。容器2的上部制造成具有出口6的处理液体排放管5。
在容器2内设有一个或多个预先填充好的环状多层筛网组件(在图示方案中有5个筛网组件)，该组件由参考标记7标识。每个筛网组件7在其上部有出口8，该出口8与处理液体排放管5相通。
图2为预先填充好的环状多层筛网组件7的一个实例，其中在柱形筛网之间的环隙内没有填充过滤材料。在图2中，为了更好地理解筛网组件，构成筛网组件7的各柱形筛网的一部分被省略掉了。图3为其中未填充过滤材料的筛网组件的剖视图。
预先填充好的环状多层筛网组件7包括三层直径不同的柱形筛网，即具有最小直径的最内层柱形筛网9、直径大于最内层筛网9的中间柱形筛网10和具有最大直径的最外层柱形筛网11。柱形筛网9、10和11同轴设置在容器2内，它们在容器2内沿其轴向垂直延伸。在最内层柱形筛网9和中间柱形筛网10之间形成环隙12，在中间柱形筛网10和最外层柱形筛网11之间形成环隙13。圆盘形的底板(密封板)14固定连接到各柱形筛网9、10和11的底部，而柱形筛网10和11的顶部用圆盘形的顶板15封接。筛网组件7安装在容器2的底表面上，在底表面上垂直竖立。柱形筛网9、10和11具有从柱形筛网9、10和11的筛网部分9a、10a和11a延伸出来的密封壁部分9b、10b和11b，以在密封壁部分9b和10b之间形成环形室16，在密封壁部分10b和11b之间形成环形室17。环形室16和17为环隙12和13的继续，并且位于环隙12和13的上方。最内层柱形筛网9的密封壁部分9b延伸到顶板15的上方，并且嵌入处理液体排放管5。最内层柱形筛网9的密封壁部分9b的上部开口部分构成筛网组件7的出口8。
在该实施方案中，柱形筛网9、10、11的筛网部分9a、10a和11a分别由楔形金属丝网制成。如图5所示，各筛网部分9a、10a和11a均有沿着筛网部分9a、10a和11a的轴向延伸并且通常按预定间隔柱状排列的支撑棒18，并且具有沿径向朝外突出的部位18a和楔形金属丝19，楔形金属丝19按照基本上与支撑棒18交叉垂直的方向螺旋状绕制在支撑棒18的外侧。楔形金属丝19的一侧19a朝外，另两侧19b和19c形成狭缝20，该狭缝在相邻的楔形金属丝部分之间径向朝内加宽，并且在楔形金属丝19和支撑棒18的交叉点21处，楔形金属丝19朝向内侧的尖端19d被焊在支撑棒18的突出部位上。
两种具有不同过滤作用的不同过滤材料22和23被填充在各环隙12和13内。例如，可以将粗砂粒填充在外环隙13内，将活性炭颗粒填充在内环隙12内。又如，可以将活性炭颗粒填充在外环隙13内，将离子交换树脂颗粒填充在内环隙12内。为了利用这些过滤材料进行所希望的过滤操作，不同过滤材料的其它各种组合都是可行的。本发明的过滤设备的一个优点是人们不必考虑所要选择的过滤材料之间的比重差别，因此与现有技术过滤设备相比，拓宽了选择过滤材料的自由度。
过滤材料22和23可以填充到稍高于筛网部分9a、10a和11a与密封壁部分9b、10b和11b之间的边界线位置，但不能将过滤材料22和23填充到环形室16和17内。这种设置对于允许过滤材料22和23在反洗操作中、在环形室16和17内自由向上移动是必须的。
在上述实施方案中，形成两个环隙的三层柱形筛网组成了筛网组件。另外，该筛网组件也可以由形成三个或三个以上环隙的四层或四层以上柱形筛网构成，并且可以使用三种或三种以上不同过滤材料填充在这些环隙内。
在操作过程中，处理液体由容器2的入口3引入，经狭缝20进入预先填充好的环状多层筛网组件7的最外层柱形筛网11内，通过过滤材料23和22进行两种不同的过滤操作，然后进入最内层柱形筛网10。然后处理液体经筛网组件7的出口8流入处理液体排放管5，由出口6排出。
未被过滤材料截留而是由于重力作用落到容器2底部的杂质，即处理液体中粉末状悬浮的固体颗粒，定期通过打开排放口4由容器底部除去，排放口4通常是关闭的。
当进行反洗操作时，入口3关闭，停止引入处理液体，由处理液体排放管5的出口6引入反洗水，并迫使反洗水进入柱形筛网9、10和11之间的环隙12和13内。反洗水流入排放口4，除去堵塞过滤材料22和23以及柱形筛网9、10和11的狭缝20的杂质。在反洗操作过程中，填充在环隙12和13内的过滤材料22和23被反洗水搅动，其最上部膨胀或在环形室16和17内向上移动，这样由于反洗而引起过滤材料22和23的上部向上移动，使得在有限的空间内翻转过滤材料22和23的下部成为可能。因此填充在环隙12和13内的所有过滤材料22和23均被翻转，从而有利于从过滤材料22和23除去杂质。
下面将参照图6描述本发明的另一实施方案。在该实施方案中，在图1-5所示实施方案的最内层筛网9内设有振动器30。在图6的实施方案中，用相同的参考标记标识与图1-5的实施方案相同的组成部件，并且将省略对这些相同部件的说明。在图6中，只画出了最内层柱形筛网9，省略了对其它柱形筛网10和11的描述。
设在最内层柱形筛网9内的振动器元件在申请人的共同待审美国专利申请No.09/012,292中进行了描述，这里作为参考引入了这一申请。
在最内层柱形筛网9内设有振动器30，该振动器30由设在筛网9中心部位并与筛网9同轴的轴32以及固定在轴32上的多个板弹簧33组成。轴32的上端从筛网9的上端伸出，并与振动器驱动单元34相连，振动器驱动单元34设在容器2的上部项板15的上方。该振动器驱动单元34靠一个未画出的电机提供驱动力，驱动轴32以预定速度旋转。
多对板弹簧33沿着位于筛网9内的轴32的整个长度部分固定在轴32上，其固定方式使得每对板弹簧33沿着筛网9的径向延伸，并且与相邻的各对板弹簧33交叉排列。每个板弹簧33径向长度的确定应使板弹簧33的前端部分33a与每个支撑棒18的内侧径向部分紧贴啮合。
在过滤操作过程中，振动器30的轴32靠振动器驱动单元34而旋转。现有假设轴32逆时针旋转，则板弹簧33由图1所示的状态运动到板弹簧33的前端部分33a与支撑棒18的内侧径向部分紧贴的状态。板弹簧33被推动并弯曲，从而由支撑棒18弹性脱离。因此，当轴32旋转时，通过板弹簧33压紧支撑棒18，引起每个支撑棒18以及固定在支撑棒18上的过滤元件楔形金属丝19轻微振动。这一振动由最内层柱形筛网9传给其它柱形筛网10和11，从而利用振动器30使整个筛网组件7振动起来。
当液体进入过滤元件时，处理液体中可能会沉积在过滤元件表面的粉末状悬浮的固体杂质颗粒，由于这一振动被从过滤元件表面摇落下来，从而这些悬浮固体远离过滤元件表面，因此可以防止过滤元件堵塞。因此当连续进行过滤操作，不停止过滤操作进行反洗时，该过滤设备可以防止过滤元件堵塞。
图7描述了本发明的另一实施方案。这一实施方案的振动器47在申请人的共同待审美国专利申请No.09/012,272中再次进行了描述，这里作为参考引入了这一申请。与图1和6的实施方案相反，这一实施方案适合用于其中处理液体由筛网组件内侧流向其外侧、粉末状固体杂质颗粒被收集在邻近楔形金属丝内表面的位置的过滤设备中。
在图7的实施方案中，只画出了最外层柱形筛网40，省略了对中间和最内层柱形筛网的描述。
在这一实施方案中，如图7所示，柱形筛网40包括支撑棒41，这些支撑棒沿筛网40的轴向延伸，通常按预定间隔柱状排列，在其径向朝内的部位具有突出部分41a，楔形金属丝42按照基本与支撑棒41交叉的方向螺旋状绕制在支撑棒41的内侧。楔形金属丝42的一侧42a朝内，其它两侧42b和42c形成狭缝43，该狭缝43在相邻的楔形金属丝部分径向朝外加宽，朝向外侧的尖端部位42d在楔形金属丝42与支撑棒41的交叉点44处焊接在支撑棒41的突出部位41a上。楔形金属丝42构成柱状过滤元件。
在筛网40的外侧设有振动器47，振动器47由沿着筛网40轴向延伸的网格形柱状框架45和多个板弹簧46组成，许多板弹簧46在其一端固定在框架45的轴向延伸棒45a上，并且能够在其另一端紧贴支撑棒41。
框架45在其一端与未画出的驱动单元相连，框架45通过该驱动单元旋转。
沿着框架45的整个长度方向，有多对板弹簧46固定在框架45的轴棒45a上，在框架45中筛网40的设置方式使每对板弹簧46沿着筛网40的径向延伸，并且相邻的各对板弹簧46交叉排列。每个板弹簧46径向长度的确定，应使板弹簧46的前端部分46a与每个支撑棒41的外侧径向部分紧贴啮合。
在过滤操作过程中，处理液体从筛网40的内侧流向外侧。当图7中的框架45顺时针旋转时，每个板弹簧46相继紧贴、并弹性脱离各支撑棒41，并且重复这一动作，从而通过支撑棒41使楔形金属丝42轻微振动。通过这种设置，将振动传递给中间和最内层柱形筛网10和9，从而使整个筛网组件7振动，因此筛网组件7中的粉末状固体杂质颗粒被摇落下来。这样就可以达到与图6所示过滤设备类似的效果。
图8和9描述了本发明的另一实施方案。在申请人的共同待审美国专利申请No.09/050,618中描述了用于产生不同于进入筛网组件的流动方向的流动的元件，这里作为参考引入了这一申请。
过滤设备50具有截面为圆形的容器52。在容器52的下部形成引入处理液体的入口52a。泵53与过滤设备50相连。所注入的处理液体差不多达到容器52的顶壁。短圆柱形结构的筛网支架54在其上及下端部位分别由顶板54a和底板54b密封，该筛网支架54靠中空驱动轴55悬浮在容器52内的处理液体中，中空驱动轴55垂直延伸，穿过在容器52项壁上形成的开口52b，并且其下端部位牢固地固定在筛网支架54的顶板54a上，其上端部位与驱动单元56相连，驱动单元56则固定在过滤设备50的上部框架57上。
多个(本实施方案为4个)预先填充好的环状多层筛网组件7牢固地固定在筛网支架54的底板54b上，这些筛网组件垂直向下延伸浸入处理液体中。各筛网组件7的结构与图1-5的实施方案所示的筛网组件7类似，因此将省略对它的描述。
筛网组件7开放的上端部位与中空筛网支架54的内部空间相通，中空驱动轴55也与筛网支架54的内部空间相通。驱动轴55延伸穿过驱动单元56，弹性软管58构成处理液体出口，与驱动轴55的上端部位相连。
驱动单元56包括电机(未画出)和已知的驱动机械如滑块曲柄机构，该滑块曲柄机构将往复滑动传递给驱动轴55，从而使驱动轴55在垂直方向上往复运动。由于这种传动机构是公知的，因此省略了对它的描述及详细说明。
下面将描述这种过滤设备50的操作。
在过滤操作过程中，启动泵53，将处理液体由入口52a引入各筛网组件7。处理液体流入筛网组件7，然后经筛网支架54的内部空间和中空驱动轴55由软管58流出。
在过滤操作过程中，启动驱动单元56，使驱动轴55如图8中的箭头A、A’所示连续进行垂直往复运动。通过这一操作，固定在筛网支架54上的筛网组件7也进行垂直往复运动，作为结果，使处理液体的流动方向不同于流入筛网组件7的处理液体的流动方向。即除了流入筛网组件7的液体水平流动外，还形成了相对于筛网组件7表面的液体垂直往复流动。
按照这种实施方案，由于筛网组件7的垂直往复运动所引起的液体垂直流动，使趋向于沉积在楔形金属丝表面上的粉末状固体，被从楔形金属丝表面洗掉，远离楔形金属丝。作为结果，可以防止楔形金属丝狭缝和过滤材料被粉末状固体5堵塞。
在本发明的另一实施方案中，驱动单元56包括电机(未画出)驱动轴55通过减速齿轮与电机的驱动轴相连，其连接方式将电机的旋转传递给驱动轴55。在这一实施方案中，通过驱动单元56中的电机，使驱动轴55如图8中箭头所示绕其轴向旋转，因此筛网支架54也与驱动轴54一起旋转。这使容器52中的处理液体产生涡流，该涡流使液体的流动方向不同于流入筛网组件7的流动方向。作为结果，趋向于沉积在筛网组件7表面上的固体颗粒被这种涡流洗掉，从而可以达到与前述图8实施方案相同的优点。
将参照图10-13描述本发明的另一实施方案。在该实施方案中，用相同的参考标记标识与图1-5的实施方案相同的组成部件，并省略对这些部件的说明。
该实施方案的过滤设备60具有如图1实施方案中容器2内的预先填充好的环状多层筛网组件7。图10和11只给出了筛网组件7的最内层柱形筛网62，省略了对筛网组件7的其它柱形筛网的描述。在图10和11中，只在其上端和下端部分给出了支撑棒18和楔形金属丝19，其中间部位由点划线代替。
具有矩形截面的液体输送管69设置在最内层柱形筛网62的上方。该液体输送管69在其底部形成与筛网62同轴的柱形开口70，用于排放处理液体并引入反洗水。形成开口70的部位在垂直方向上具有阶梯部位，该阶梯部位下部70a的直径小于阶梯部位的上部70b。
反洗管63由筛网62内与筛网62同轴设置的管式元件组成。反洗管63的上部开口形成一个滑动部位63a，该滑动部位63a的内径稍大于液体输送管69的柱形开口70下部70a的外径，并且滑动套在柱形开口70下部70a的外周边表面上。反洗管63的下端部位用圆盘形的底板63b密封。在底板63b下表面的中心设有销子71。该销子71插入在筛网62底板14上形成的销子接收槽72内，从而反洗管63由筛网62支撑。在这种设置下，反洗管62可以绕着它的轴旋转。
反洗管63在其下端部位具有处理液体入口63c，该入口由多个圆形开口组成。反洗管63的上端开口部位形成用于排放处理液体并引入反洗水的开口63d。该开口63d与液体输送管69的柱形开口70相连。
反洗管63在其轴向上按预定间隔有多个反洗水喷射孔73。在本实施方案中，从图12可以很清楚地看出，四组垂直排列的喷射孔73a、73b、73c和73d按90度的间隔设置在圆周方向上。按照这种设置，可以防止在反洗管63旋转过程中由反洗水在一个方向上的喷射偏差效应所引起的故障。
反洗水喷射孔73直径的最优值为0.5-0.8mm。如果直径超过0.8mm，反洗水的喷射压力不够，减小了防止堵塞的作用。如果直径低于0.5mm，则喷射孔有可能被细粉尘堵塞。
作为优选实施例，可以将直径为20mm的反洗管设置在直径为70mm的最内层柱形筛网内，并且可以按5mm的间隔形成直径为0.7mm的反洗水喷射孔。
单向阀74设在用于排放处理液体并引入反洗水的开口63d一侧，与用于处理液体的反洗管63的入口63c相邻。单向阀74的组成部分有圆盘形的阀体74a、阀体74a可以位于环形阀座74b上、由阀体74a沿轴向向上延伸的阀杆74c、由阀杆74c滑动插入其中的环形元件和四个将环形元件固定到反洗管63c内壁上的支撑棒组成的阀支撑元件74d(图13)、以及一端固定在阀体74a上、另一端固定在阀支撑元件74d上的弹簧线圈74e。弹簧线圈74e弹簧力的调节方式应使弹簧线圈74e在未加载荷的条件下处于压缩状态，而当弹簧线圈74e受反洗水压力作用时，弹簧伸长，使阀体74a压在阀座74b上。因此单向阀74的作用是使处理液体由入口63c进入反洗管63，并且阻止反洗水由反洗管63的内部流向入口63c。
叶片75固定在反洗管63的内壁上部。叶片76为反洗过程中使反洗管绕其轴向旋转的元件。叶片75的形状、尺寸和固定角度是根据反洗管63的尺寸、反洗水压力的大小以及反洗管63必须的旋转速度确定的。
下面将描述该实施方案的操作。
在过滤操作过程中，利用泵(未画出)将处理液体引入容器。如图10所示，处理液体经筛网62的狭缝20流入筛网62，然后由设在反洗管63下部的入口63c进入反洗管63，此时，单向阀75处于打开状态，如图10所示其弹簧线圈74e被压缩，从而处理液体沿箭头方向流过单向阀74，并通过开口63d和柱形开口70进入液体输送管69，然后排出。
在反洗过程中，处理液体由容器排出，然后如图11所示，加压反洗水经柱形开口70和开口63d引入反洗管63。单向阀74的阀体74a靠加压反洗水的力抵抗弹簧线圈74e的力而向下移动，压在阀座74b上，从而关闭单向阀74。因此，反洗管63内的加压反洗水以射流形式由反洗水喷射孔73喷出，并且该射流撞击筛网62。同时，反洗水与叶片75相撞，并推动叶片75，从而使反洗管63绕其轴向旋转。作为结果，当反洗管63旋转时，该射流随后与筛网62的整个内边壁相撞，从而使堵塞筛网62和筛网组件7环隙内过滤材料的杂质被均匀除去。
图14和15给出了本发明的另一实施方案。
在该实施方案中，过滤设备80包括一个箱状容器81，其中装有多个(图示实施例中为5个)平行设置的预先填充好的环状多层筛网组件7。各筛网组件7的结构基本上与图10-13所示的实施方案相同。在各筛网组件7中用于排放处理液体并引入反洗水的开口与总液体输送管87相连。
容器81具有处理液体入口82，处理液体出口83、与液体输送管87相连的液体输送口84和排放口85，排放口85通常是关闭的，在排放杂质时打开。处理液体入口82的直径大于液体输送口84。泵86连在处理液体入口82和处理液体出口83之间，形成供处理液体循环的封闭回路。通过泵86的作用，由入口82以大于由液体输送口84流出的处理液体流量迫使处理液体流入容器81，处理液体在容器81内的流动如图14中箭头F所示，该流动方向不同于进入筛网组件7的处理液体的流动方向。
在过滤操作过程中，排放口85被关闭，处理液体由入口82引入容器81。处理液体进入筛网组件7，然后处理液体经液体输送管87由液体输送口84排出。同时，过量的处理液体在容器81内循环，循环时其流动方向不同于流入筛网组件7的流动方向，从而使堵塞过滤材料的粉末状固体杂质颗粒可以由筛网组件7的表面洗掉，因此减小了堵塞量。
在反洗过程中，容器81的入口82和出口83关闭，过滤后的处理液体被排出。然后打开排放口85，经液体输送口84迫使加压反洗水进入筛网组件7，按照上述图10-13的方式进行反洗。反洗之后的脏水由排放口85排出。
图16给出的实施方案中，多个(图示实施例中为6个)图14和15中的容器81平行设置，各容器81的入口82、出口83、液体输送口84和排放口85通过总连接管92、93、94和95相连，组合成小组件90。
图17给出的实施方案中，多个(图示实施例中为3个)小组件90平行设置，总连接管92、93、94和95分别通过总连接管102、103、104和105进一步相连，组合成较大的组件100。
图18给出的实施方案中，多个筛网组件7设置在与图19所示现有技术过滤设备的容器相似的容器中。
容器110具有处理液体入口111、处理液体出口112和排放口114。
假设现有技术过滤设备的容器和容器1 10均为2m内径和2m内高。现有技术过滤设备过滤材料d的有效过滤表面积为πr2＝3.14m2。相反，在本实施方案的容器110中，可以将90个直径为12.5mm、高为100mm的柱状组件7放入容器110中，各筛网组件之间的间隔为50mm。由于单个筛网组件7的有效过滤表面积为0.125m×π×1m＝0.4m2，则90个筛网组件7的总有效过滤表面积的量达到0.4m2×90＝36m2。因此，由本发明的过滤设备可以达到10倍以上现有技术过滤设备的有效过滤表面积。
在上述实施方案中，作为组成筛网组件7的柱形筛网元件的过滤元件，可以使用楔形金属丝、多孔板、金属丝网、滤布和其它筛网元件。在使用楔形金属丝的情况下，楔形金属丝在支撑棒上的缠绕方式应使楔形金属丝的相邻部位之间形成预定宽度的狭缝，具有V型狭缝的楔形金属丝柱形筛网具有固有的抗堵塞的能力，因此可以很有效地防止筛网狭缝和过滤材料的堵塞，并延长过滤设备的连续过滤操作时间。
图16所示的组件和图17所示的较大的组件也可以由图1、6和9所示的过滤设备组成。

Claims (10)

1.一种过滤设备，包括：
带有引入处理液体入口的容器；
设在所述容器内的预先填充好的环状多层筛网组件、以及处理液体出口，所述筛网组件包括三层或三层以上具有不同直径的柱形筛网，这些筛网同轴设置在所述容器内，在所述容器内沿其轴向垂直延伸，在各相邻柱形筛网间形成环隙；
两种或二种以上具有不同过滤作用的不同过滤材料分别填充在柱形筛网之间的各环隙内。
2.权利要求1的过滤设备，其中筛网组件的各柱形筛网均具有封闭的柱形壁部分，该柱形壁部分从柱形筛网的一端延伸，在相邻的各柱形筛网之间形成环形室，该环形室为相邻柱形筛网之间填充有过滤材料的环隙的继续，并且未填充过滤材料，在反洗过程中，允许过滤材料在该环形室内自由向上移动。
3.权利要求1的过滤设备，其中有多个环状多层筛网组件设置在容器中，并且这些筛网组件的出口与共用出口管相连。
4.一种过滤装置包括多个权利要求3的过滤设备，这些过滤设备平行设置，它们的处理液体入口和共用出口管分别与总连接管相连，形成一个组件。
5.一种过滤装置包括多个权利要求4的过滤装置，所述过滤装置的总连接管再分别与总连接管相连，形成比权利要求4的组件更大的组件。
6.权利要求1的过滤设备，其中所述筛网组件的最内层筛网包括沿着筛网轴向延伸、并且通常按预定间隔柱状排列的支撑棒，一个柱状过滤元件牢固地缚在支撑棒的外侧，该过滤设备还包括一个振动器，该振动器包括一个设在筛网中心部位与筛网同轴的轴，并且至少有一个板弹簧一端固定在轴上，另一端能够与各支撑棒部分紧贴，以及一个驱动单元，用于旋转至少一个筛网组件和振动器。
7.权利要求1的过滤设备，其中所述筛网组件的最外层筛网包括沿着筛网轴向延伸并且通常按预定间隔柱状排列的支撑棒，并且有一个柱状过滤元件牢固地缚在支撑棒的内侧，所述过滤设备还包括一个振动器，该振动器包括设在筛网外侧与筛网同轴并且沿着筛网轴向延伸的框架，并且至少有一个板弹簧一端固定在框架上，另一端能够紧贴各支撑棒部分，以及一个驱动单元，用于旋转至少一个筛网组件和振动器。
8.权利要求1的过滤设备还包括流动形成元件，该元件在所述容器中使处理液体的流动方向不同于进入筛网组件的处理液体流动方向。
9.权利要求1的过滤设备还包括：
同轴设置在所述筛网组件最内层筛网内并且可以绕其轴向旋转的反洗管，该反洗管在其一端具有处理液体入口，另一端具有排放处理液体并引入反洗水的开口，并且在管的轴向上按预定间隔具有多个反洗水喷射孔；
与排放处理液体并引入反洗水的开口相连的液体输送管；
设在排放处理液体并引入反洗水的开口与反洗管的处理液体入口相邻的一侧的单向阀，用于使处理液体从所述入口流入反洗管，并阻止反洗水从反洗管的内部流向所述入口；
用于使反洗管绕其轴向旋转的元件。
10.权利要求1的过滤设备，其中所述筛网组件的最外层筛网为楔形金属丝网，具有在筛网外侧形成的筛缝，并且具有由筛缝径向朝内加宽的开口。
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