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多旋风器沉积物过滤器
申请号	CN202280029988.7	申请日	2022-04-07	公开(公告)号	CN117580647A	公开(公告)日	2024-02-20
申请人	运水高有限公司;			发明人	普拉迪普·坦登;
摘要	一种多旋风器沉积物过滤器 (100)包括设置在所述沉积物碗(110)上方并与其密封地连接的旋风器外壳 (260)。旋风器筒(370)设置在旋风器外壳(260)中，并具有多个圆锥形流体旋风器(380)、每个旋风器在下端处具有小开口且在上端处具有较大开口，到所述旋风器外壳(370)中并用于穿过所述旋风器筒(370)的流体入口。扩散器板(510)密封地连接到所述旋风器筒(370)和外壳(260)，所述扩散器板(510)包括向下延伸到所述流体旋风器(380)中的一个的上部开口部分中的扩散器管(520)，和在中心的向上延伸的分流器锥、用于引导在所述分流器锥上的流体向上并远离所述扩散器板(510)。沉积物碗(110)包括相对于垂直于多旋风器沉积物过滤器(100)的纵向轴线的平面成角度地倾斜的贮槽(120)，和位于或靠近所述贮槽的最低区域的排出口(180)。
权利要求	1.一种多旋风器沉积物过滤器，包括：用于收集沉积物的沉积物碗；设置在所述沉积物碗上方并与所述沉积物碗密封地连接的旋风器外壳；设置在所述旋风器外壳中的旋风器筒，所述旋风器筒包括：多个圆锥形流体旋风器，每个流体旋风器在下端处具有小开口，在上端处具有较大开口，流体入口，用于将流体引入所述旋风器外壳，并穿过所述旋风器筒；密封地连接到所述旋风器筒和所述旋风器外壳的扩散器板，所述扩散器板包括多个扩散器管、每个扩散器管向下延伸到所述流体旋风器中的一个的上部开口部分中，以及在中心的向上延伸的分流器锥、用于引导在所述分流器锥上的流体向上并远离所述扩散器板；其中沉积物碗包括相对于垂直于多旋风器沉积物过滤器的纵向轴线的平面成角度地倾斜的贮槽，以及位于或靠近所述贮槽的最低区域的排出口。 2.根据权利要求1所述的多旋风器沉积物过滤器，其中旋风器筒包括12个旋风器。 3.根据权利要求1所述的多旋风器沉积物过滤器，其中旋风器筒包括16个旋风器。 4.根据前述权利要求中任一项所述的多旋风器沉积物过滤器，其中每个旋风器具有截头圆锥形本体，该截头圆锥形本体的横截面积从旋风器筒的上部区域向旋风器筒的下部区域减小，其中每个旋风器的窄端终止于管状出口处。 5.根据权利要求4所述的多旋风器沉积物过滤器，其中，管状出口的长度约为15毫米。 6.根据权利要求4或5所述的多旋风器沉积物过滤器，其中管状出口具有大约8.9毫米的内直径。 7.根据前述权利要求中任一项所述的多旋风器沉积物过滤器，其中旋风器的中心位于大约154毫米的节圆直径上。
说明书全文	多旋风器沉积物过滤器技术领域 [0001] 本发明涉及旋风分离器，更具体地说，涉及一种用于流体的多旋风器分离器和沉积物过滤器，其利用以径向模式布置的多个旋风器装置从流体中去除颗粒碎屑。背景技术 [0002] 旋风分离器用于利用离心力从流体中分离不需要的碎屑。流体通常倾斜地注入旋风分离器元件，从而形成环流。离心力作用在比其悬浮在其中的流体密度更大的碎屑上，迫使密度较大的材料向外并朝向分离室的周边。分离器元件的圆锥形不允许密度较大的材料离开倒圆锥的顶部。相反，涡流中心周围基本上没有碎屑的流体被抽取并再循环，而碎屑被收集并丢弃。 [0003] 一些旋风过滤器与独立的过滤器外壳和独立的污泥接收器外壳组合用于组件系统中。这些组件系统需要定期清洁和更换多个外壳和滤袋。这增加了设备停机时间和维持系统正常工作所需的库存量。 [0004] 旋风分离通常用于真空吸尘器，以从真空产生的气流中去除细小和大的碎屑。空气切向注入旋风室，产生的涡流旋转并迫使碎屑到达旋风室的壁，同时清洁的空气离开涡流的顶部。 [0005] 其他感兴趣的背景系统记载在几个专利中，包括Hubbard的美国专利第4726902号，该专利教导了一种旋风器除砂器，其接收流入的水并引导水通过旋风器单元，具有引导至沉砂罐的底流和基本上纯净的水的溢流。 [0006] Tashiro等人的美国专利第7306730号描述了一种用于从液体中分离固体颗粒的旋风器型分离器。该设备包括具有入口和排出口的中空圆柱形本体。主体使液体在主体中旋转或涡旋，并且随着液体旋转，包含在液体中的异物通过离心力分离。异物沿着主体的内表面落下，并通过排出口排出。清洁液体从排出口排出。Tashiro等人展示了将流体引入单个旋风器的侧面。 [0007] Duval等人的美国专利第4793925号示出了一种单元件分离器，其包括具有入口和出口的本体，其通过将流体驱动到倒置的圆锥形室中而在流体中引起涡流。固体颗粒材料从圆锥体的底部中的端口落下。 [0008] Schreppel,Jr.的美国专利申请第2006/0283788号教导了一种三级分离器，其中涡流室和充气产生气泡形成和破裂，从而产生局部高压。在第一级中，液体通过涡流室，旋转流扩散到氧化物并混合它。涡流室包括一个螺旋通道，用于流入材料的离心流从室向外扩散。涡流室通常包括基本上封闭圆筒的顶盖和底盖，除了顶盖上用于释放较轻材料的中心开口和底盖上用于释放较重污染物的中心开口之外。 [0009] Antoun的美国专利第5879545号描述了一种用于从流体中分离不想要的碎屑的紧凑的旋风过滤器组件。旋风过滤器组件利用离心力将大块碎屑从流体中分离出来，并利用过滤器将剩余的不需要的碎屑从流体中分离出来。该发明可以包含在紧凑的单个外壳中，该外壳可以被拆卸以便于清洗和更换部件。旋风过滤器组件具有竖直定向的圆柱形管，该圆柱形管接收载有碎屑的流体的切向注射。切向注射使流体围绕圆柱形涡流导向器循环，该涡流导向器位于管内并与管同轴。作用在碎屑上的离心力导致碎屑向外移动远离涡流的中心。旋涡导向器具有开口，该开口在旋涡中心附近吸入相对干净的流体，同时载有碎屑的流体沉积到圆柱形管下方的收集室中。该发明具有容纳过滤元件的过滤室，该过滤元件用于在流体离开旋风过滤器组件之前从流体中提取剩余的不想要的碎屑。 [0010] Masters的美国专利第6485536号描述了一种从流体中分离夹带颗粒的颗粒分离器。颗粒分离器利用封闭在圆筒内的螺旋钻形成旋风室，空气通过该旋风室被推进。空气内颗粒的离心运动导致颗粒通过导管离开旋风室，并且颗粒在收集室中分离。 [0011] 申请人自己的早期发明在PCT专利申请PCT/IB2008/001633(WO2008/155649)中公开，名称为“多旋风沉积物过滤器”(Multi‑cyclone sediment filter)。该发明已被证明运行良好，并在商业上获得了成功。然而，多旋风器沉积物过滤器缺点是其效率的程度与每次通过过滤器时收集的碎屑百分比有关。相当数量的碎屑在每次通过过滤器时没有清除，因此返回到水体中。 [0012] 申请人注意到，碎屑收集效率的微小改进可显著提高过滤性能，进而提高游泳池水质。发明内容 [0013] 本发明的目的是基本克服或至少改善一个或多个上述缺点，或至少提供一种有用的替代方案。 [0014] 第一方面，本发明提供了一种多旋风器沉积物过滤器，包括： [0015] 用于收集沉积物的沉积物碗； [0016] 设置在所述沉积物碗上方并与所述沉积物碗密封地连接的旋风器外壳； [0017] 设置在所述旋风器外壳中的旋风器筒，所述旋风器筒包括： [0018] 多个圆锥形流体旋风器，每个流体旋风器在下端处具有小开口，在上端处具有较大开口， [0019] 流体入口，用于将流体引入所述旋风器外壳，并穿过所述旋风器筒； [0020] 密封地连接到所述旋风器筒和所述旋风器外壳的扩散器板；所述扩散器板包括多个扩散器管、每个扩散器管向下延伸到所述流体旋风器中的一个的上部开口部分中，以及在中心的向上延伸的分流器锥、用于引导在所述分流器锥上的流体向上并远离所述扩散器板； [0021] 其中沉积物碗包括相对于垂直于多旋风器沉积物过滤器的纵向轴线的平面成角度地倾斜的贮槽，以及位于或靠近所述贮槽的最低区域的排出口。附图说明 [0022] 现将参照附图，通过特定示例描述本发明的优选实施例，其中： [0023] 图1为装配好的多旋风器沉积物过滤器的侧视图； [0024] 图2是装配好的多旋风器沉积物过滤器的透视图； [0025] 图3为多旋风器沉积物过滤器的分解透视图； [0026] 图4描绘了多旋风器沉积物过滤器的旋风器本体； [0027] 图5描绘了多旋风器沉积物过滤器的分离器； [0028] 图6描绘了多旋风器沉积物过滤器的歧管板； [0029] 图7描绘了多旋风器沉积物过滤器的沉积物碗； [0030] 图8为多旋风器沉积物过滤器的旋风器筒的横截面侧视图； [0031] 图9为现有技术的旋风器筒； [0032] 图10描绘了多旋风器沉积物过滤器的替代圆顶形盖； [0033] 图11描绘了多旋风器沉积物过滤器的替代旋风器外壳； [0034] 图12描绘了用带和夹具固定图11中的盖和图12中的旋风器外壳；和[0035] 图13描绘了多旋风器沉积物过滤器的高压变型。具体实施方式 [0036] 参考图1至图7，不同视图中相同的参考数字表示相同的部件。这里公开了一种新的改进的多旋风器分离器或沉积物过滤器100。 [0037] 多旋风器沉积物过滤器100包括在图7中单独描绘的下部沉积物碗110。沉积物碗110具有倾斜的基部或贮槽120，带有流体入口130，优选为轴向地设置在中心轴线A上、穿过底部的管。流体入口130包括螺纹阳端140，该螺纹阳端经由锁环160通过流体源管150连接到加压流体源，锁环具有与流体入口管150的阳端互补的内螺纹。 [0038] 有利的是，贮槽120向位于贮槽120最低区域的排放口180倾斜，以提高冲洗收集的沉积物的效率。 [0039] 沉积物碗排放管170从沉积物碗110的底部径向向外且向下延伸，该排放管具有螺纹阳端或排出口180，用于经由锁环200连接至排放出口管190。排放出口管190优选包括用于沉积物碗110的选择性排放的排除阀210。 [0040] 参考图1，贮槽120相对于水平面斜置约在10度至30度之间的角度，最优选约20度。沉积物碗排放管170位于或靠近贮槽120的低点，并且也斜置与贮槽120的基部相同或相似的角度。 [0041] 参考图3，大致平面和环形的颗粒床220位于朝向沉积物碗110的底部，包括多个孔230，以允许最细的沉积物沉积到沉积物碗的底部，同时限制较大颗粒材料的通过。颗粒床 220通过设置在颗粒床220下侧上的一个或更多个支座240来稳定。颗粒床220配置成处于大致水平的构造，使得颗粒床220在沉积物碗110的在直径上与沉积物碗排放管170相对的侧面处最靠近贮槽120定位。 [0042] 多旋风器沉积物过滤器100包括圆柱形旋风器外壳260，其在其外部下端处或在其外部下端附近有外螺纹270。 [0043] 参考图4，除十字形支架265和整体形成的从圆柱形旋风器外壳260下侧向下延伸的流体导管300外，圆柱形旋风器外壳260的基部通常是开放的。十字形支架265为沉积物下落到沉积物碗110中提供畅通的通道，十字形支架265支撑导管300并提供额外的结构刚性。 [0044] 密封环330位于圆柱形旋风器外壳260的下侧上，其外圆周直径的尺寸设计成紧密贴合在沉积物碗110上部的内侧上，法兰340从其上边缘向外延伸。密封环330包括外部环形凹槽350，O形环密封件位于该凹槽中。 [0045] 通过将密封环330插入沉积物碗110的上部，连接沉积物碗110和旋风器外壳260，使旋风器外壳260下侧的最外部分位于沉积物碗110的法兰或边沿250上。然后将螺纹锁环365拧到旋风器外壳的外露外螺纹上。当这样做时，流体导管300与流体入口130流体连通并紧密密封接合。 [0046] 图11所示为旋风器外壳260的替代实施例。图11的旋风器外壳260旨在用带267和夹具268固定到图10的盖600上，这使得能够快速拆卸，并且消除了使用螺钉和螺栓的需要。旋风器外壳260的上边沿包括锥形法兰265，用于与带267接合。在优选实施例中，边沿法兰 265以约21度的角度逐渐变细。通过拧紧夹具268，带267在法兰265上施加增加的压力。 [0047] 图13描绘了多旋风器沉积物过滤器100的高压版本，旨在在高达约7巴的内部压力下运行。该实施例包括额外的螺栓和螺母来固定盖600的法兰和旋风器外壳260的上边沿。在这种高压变化中优选使用24个螺栓。 [0048] 参考图5，多旋风器沉积物过滤器100包括旋风器筒或匣370，包括多个竖直布置的倒置圆锥形流体旋风器380，旋风器具有开放的上端和下端，后者具有较小的开口，因此穿过每个旋风器380的通道横截面积从顶到底减小。 [0049] 在一个实施例中，有16个旋风器380，而在另一个实施例中，有12个旋风器380。在每个实施例中，旋风器380在恒定的节圆直径上均匀间隔。可以理解的是，旋风器筒370是可互换的，从而可以根据条件在12旋风器筒和16旋风器筒之间切换使用，反之亦然。 [0050] 参考图8的横截面图，与图9所示的现有旋风器相比，旋风器380沿纵向轴线的长度有所延长。这样，每个旋风器的锥形区段的长度从约128.5毫米增加到约135毫米‑145毫米，最优选的是大约138.9毫米。另外，每个锥形旋风器380的窄端的内直径减小到约8.5毫米到9.5毫米，最优选的约8.9毫米，而不是现有技术的筒中的约10.6毫米。 [0051] 此外，在现有技术的筒中，旋风器沿其整个长度呈锥形。相对地，在本公开中，每个旋风器380的窄端终止于约15毫米长的短管状出口375。出口375不是锥形的，并且沿其长度具有大致恒定的直径。与现有技术相比，这些改进为旋风作用提供了更多的停留时间，以捕获更多的沉积物。 [0052] 本公开的另一改变涉及旋风器380的位置。特别地，当与图9的现有技术的旋风器筒相比时，旋风器位于减小的节圆直径上。旋风器380的中心现在在约150毫米‑160毫米的节圆直径上，优选约154毫米，这与现有技术的筒相比显著减小。节圆直径的减小导致旋风器380更靠近中心纵向轴线AA定位，导致水以更大的速度进入流体旋风器380，这有助于改善沉积物截留。 [0053] 旋风器筒370的中心部分包括旋风器筒入口管390，在装配好的设备中旋风器筒入口管与旋风器外壳260的流体导管300轴向对齐。旋风器筒入口管390包括向外扩展的上端405，该上端促使水在压力和高速下移动到多个涡流开口410并穿过涡流通道420，该涡流通道延伸到与倒置圆锥形流体旋风器380的开放上端流体连接的圆形涡流端口430。O形环密封件设置在流体导管的上端的环形凹槽450中，以完成与旋风器筒入口管的密封。 [0054] 旋风器筒的上边缘包括向外延伸的法兰460，该法兰位于旋风器外壳260的法兰340上，通过设置在法兰340的上表面的环形凹槽中的O形环形成密封。旋风器筒370的法兰 460还包括环形凹槽490，O形环密封件500放置在该环形凹槽中。 [0055] 参考图6，沉积物过滤器和多旋风器分离器100包括大致平面的扩散器板或歧管板510，其具有从其下侧向下延伸的多个扩散器管(涡流管)520，每个管插入一个圆锥形旋风器380的上部，扩散器管的外直径小于旋风器开放上端的上直径。通过通孔530穿透扩散器板使扩散器管和旋风器380与在扩散器板上方的空间540流体连通。扩散器板中的中心孔 550容纳分流器锥560，该分流器锥560引导流过其上的流体向上并远离扩散器板510。当扩散器板510放置在旋风器筒370上时，它在旋风器筒370上形成顶，并限制通过旋风器筒的流体流动路径，与旋风器筒370的结构配合以形成歧管。所得到的结构限制了从筒流体入口通过旋风器筒至许多涡流开口410、涡流通道420和涡流端口430到流体旋风器380的可用流动路径，在系统运行期间，在流体旋风器380处发生沉积物分离。 [0056] 扩散器板的外(法兰)部分570的周长与旋风器外壳法兰340和旋风器筒法兰460的周长基本相同，因此在组装时，其位于旋风器筒法兰的顶部。它还包括用于O形环密封件590的环形凹槽580。 [0057] 扩散器板510上方为圆顶形盖600，其具有轴向设置的颈部610，颈部延伸至螺纹阳端620，适于通过锁环640附接至流体出口管630。如同设置在盖600下方的元件一样，盖600包括尺寸与下级法兰部分基本相同的法兰部分或圆周环650。因此，参考图3可以理解，多旋风器外壳260、旋风器筒370、扩散器板510和盖600通过螺钉660彼此固定，螺钉穿过元件的每个法兰部分中的对齐的开孔。在优选实施例中，螺钉660具有埋头型头部。然而，应当理解，可以利用其他螺钉、螺栓或其他这样的紧固件。 [0058] 此外，圆顶形盖600在扩散器板510上方形成开放空间540，流体在离开旋风器筒370中的流体旋风器380后且在通过流体出口630离开过滤器前，通过该开放空间流动。 [0059] 在图10的实施例中，盖600围绕其圆周向上呈锥形。如图10所示，锥形的角度优选为约21度，并且配置为与图11的带267接合。 [0060] 流体(通常为水池或池塘水)通过流体入口管130从加压源(如泵)引入。然后，水继续沿着流体导管300向上，然后进入并通过旋风器筒入口管390。当它到达旋风器筒入口管的向外扩展的上部405时，流体向外流动，在那里它通过与旋风器筒370的结构元件的接合而进一步分流，这产生了限制的流动路径，将流体输送通过涡流入口410、涡流通道420和涡流端口430，在那里流体然后引导到旋风器380的开放的上端的侧面，并且围绕部分地延伸到旋风器380中的涡流管520。利用该流体路径，处于恒定压力和连续流动下的流体在旋风器380中引起流体涡流。涡流通过离心力向外旋转较重的沉积物颗粒，然后这些颗粒在重力的影响下向下落到旋风器380的底部，并穿过旋风器380的底部开口。旋风器中可用出口之间的尺寸差异产生了从顶到底的压力差，并且与重颗粒相反，流体向上行进通过扩散器板孔530，并最终流出流体出口630。沉积物继续下落，并最终收集在沉积物碗110底部处的贮槽120中。 [0061] 多旋风器沉积物过滤器100减少了反冲洗，延长了过滤器筒寿命，无需清洗或更换过滤器介质，且清洗极其简单。多旋风器沉积物过滤器100很少需要或不需要维护，因为没有移动部件失效或磨损，也没有过滤器介质需要清洁或更换。沉积物的积聚可以通过透明的沉积物贮槽120可视地监控。通过打开排除阀210，沉积物简单地排出。只有少量的水排出以清除沉积物的过滤器。因此，多旋风器非常适合预过滤，以延长现有过滤器的过滤周期。 [0062] 多旋风器沉积物过滤器100提供了一种快速零件更换和维护的方法，特别是对于旋风器筒或匣370。这是通过断开流体出口，然后移除将过滤元件固定在堆叠夹层结构中的螺栓650来实现的。旋风器筒370可以简单地从旋风器外壳260取出并用新的旋风器匣更换，而拆下的筒可以被清洗、修复或简单地丢弃。 [0063] 应理解，流体入口路径无需直接来自沉积物碗110下方。相反，可以采用任何数量的流体入口路径，只要流体被以确保分配到多个旋风器380中的方式输送到旋风器外壳和旋风器筒中。因此，流体入口管130可以穿过沉积物碗110的侧面，或者甚至穿过旋风器外壳260的侧面。 [0064] 此外，应理解的是，可采用替代附接手段将结构元件固定在所述和所示的堆叠配置中。例如，可以使用额外的螺纹锁圈，而不是使用穿过类似尺寸的法兰的多个螺钉660。 [0065] 参考下表，第一个表格显示了申请人的原始系统(PCT/IB2008/001633的主题)中收集的碎屑百分比。相对地，第二个表格中描述了本发明。注意，在较高的流速下，在本发明中，被去除的碎屑的百分比显著提高。 [0066] [0067] 上述表格也以图形方式显示在下方图表中，该图表强调了过滤性能相对于收集的废屑量(DE)的改善： [0068] [0069] 在下面的表格和图表中，第一个表格显示了申请人的原始系统(PCT/IB2008/001633的主题)中的压力下降。相比地，本发明中的压力下降在第二个表格中描述。注意，在每个流速下，在本发明中实现了更大的压力下降。 [0070] [0071] [0072] 尽管本发明已参照特定示例进行了描述，但本领域技术人员应理解，本发明可通过多种其他形式实施。

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