自清洁液体过滤系统的制作方法

专利名称：自清洁液体过滤系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种过滤设备，特别是涉及一种自清洁、可回流冲刷来除去从泵入口进来的颗粒物的过滤设备。
背景技术：
潜水泵经常是浸没于液体下，如为了抽走那里的液体而浸没于井筒或池塘。经常地，水中含有砂粒和其它研磨颗粒，它们常常会使水泵系统失效和失灵。例如，沙粒会造成对泵和泵系统阀门的严重损坏。
人们设计了很多种用于潜水泵系统的过滤设备。这些过滤设备通常包括一个滤芯，用于挡住从泵入口进来的颗粒物。但是，这些颗粒物常常会滞留在滤芯里。滤芯内积存的大量颗粒物会直接使整个滤芯内压力成比例下降。因为整个滤芯内压力过多地下降，极大地降低了水流的流动，所以滤芯必须定期更换或清洗。常用的方法是将泵从水中搬出来，再取出滤芯，费时又费力。虽然具有复杂、可回流清洗系统的泵已经设计出来，但它们通常价格昂贵，而且不适于配备到现有泵系统中。结果是很多的泵通常在没有过滤设备的情况下运行而过早地受到损坏，因此停工时间长且花费大。
所以，一直存在对具有自清洁滤芯的液体过滤装置进行进一步改进的需求。并需要有相对简单和可靠的用于现有泵的回流清洗滤芯的方法。

发明内容
在一项实施例中，本发明是一个与潜水泵使用的过滤设备。这个过滤设备包括一个滤芯，一个输送冲刷介质的供应管及一个滤篮。其中，滤芯延伸到滤篮大约至少一部分。滤篮包括一个集合器，其包括一个在第一表面上的冲刷介质供应开口用来连接所述供应管，位于所述集合器第二表面的复孔，一个以液体与所述冲刷介质供应开口和所述复孔相连的内室，以及一个位于所述内室可转动的挡板，其定期地拦住从冲刷介质供应开口到复孔的水流。滤篮还包括复管，其中，复管中的每一个管从复孔里的一个孔伸出并包括复穿孔，使得冲刷介质可以从供应管经过内室流进复管并经过穿孔回流冲刷滤芯。过滤设备进一步包括置于滤篮内带有电动机的潜水泵。
本发明的另一项实施例是一个为清洗用于遮挡泵入口的过滤设备的系统。这个系统包括一个用于贮存加压冲刷介质的供应箱，一条用于输送冲刷介质的供应管，以及一个过滤设备。过滤设备包括一个滤芯，一条用于输送冲刷介质的供应管和一个滤篮。其中，滤芯延伸到滤篮大约至少一部分。滤篮包括一个集合器，其包括一个在第一表面上的冲刷介质供应开口用来连接所述供应管，一个带有槽室的板，槽室以水连于带有复孔的冲刷介质供应开口，以及一个位于槽室内部、定期遮挡从冲刷介质供应开口和复孔而来水流的挡板。滤篮还包括复管，其中复管中的每一个管从复孔中的一个孔中伸出，并包括复穿孔，因而冲刷介质可以从供应管经过内室进入复管，并经过穿孔回流冲刷滤芯。过滤设备进一步包括带有置于滤篮内带有电动机的潜水泵。
本发明的另一项实施例是冲洗遮挡泵入口的过滤设备的方法。本方法涉及一个置于滤篮内带有泵抽吸口的泵，滤篮包括复管，其中，每一个管内至少有一个穿孔，围绕带有滤芯的滤篮至少一部分，从而水可经滤芯被泵到泵抽吸口，引导冲刷介质到一个内室以水同管上的穿孔相连，以便在泵运行过程中冲刷液体以向外的方向对着滤芯内表面喷出，带走或移走滞留的颗粒物。本方法进一步包括用可在内室转动的挡板定期阻拦冲刷介质的水流流入管，以便挡板能够连续不断地阻拦冲刷水通过一或多个以管连接内室的穿孔到各种管内。


本发明的这些或其它目的和特征，将通过以下的说明和其后的权利要求书，并结合附图加以更清楚地解释，附图相同的标号表明相同或功能相近的部件。
图1是按照本发明的一个方面，运用自清洁过滤设备抽水系统的一个实施例的示意图。
图2为使用图1自清洁过滤设备系统的另一项实施例的示意图，其用被泵出的液体冲刷过滤设备。
图3为图1过滤设备的透视图。
图4为图1过滤设备集合器的示意图，表明集合器内的开孔和内室。
图5是按照本发明的一个方面，使用多个自清洁过滤设备抽水系统的另一个实施例的示意图。
图6为本发明一个实施例过滤设备的透视图。
图7为图6过滤设备集合器的分解图。
图8为图6过滤设备集合器部分沿8-8线的剖面图。
图9为图5系统一个实施例过滤装置的透视图。
发明的详细说明现在将参考附图用实施例对本发明作详细的描述。其中，相同的数字指相同的部件，说明书中所用术语以最广泛的合理的方式与通用于本领域的任何术语一致。
参照图1，显示用自清洁过滤设备12从一个井内泵出水的系统10。过滤设备12包括一个和电动机16连接潜水泵14。潜水泵14及电动机16最好在同一个外壳内，可用常规方法设计。在一项实施例中，过滤设备12与泵14没于典型的井筒18之中。电源线20将一个适当的电源22连接到电动机16上。泵排放管26第一端部24连于潜水泵14上。泵排放管26第二端部28接在一个传统的水箱32上的接头30，用于贮存泵出的水。在运行时，过滤设备12根本上防止等于或大于一定尺寸的研磨颗粒(如砂粒)进入潜水泵14。虽然这项实施例说明了过滤设备12与系统10一起用来从井筒18抽吸和过滤水，本领域技术人员能够理解过滤设备12也可用来过滤其他的液体或浆液，如油，气体，淤泥，化学品，工业废水，并可用泵14从海洋，湖泊，河流，池塘，溪流，脱水装置或任何其它来源将液体泵到期望的收集地。尽管图1中描述了潜水泵14，有些实施例并不用潜水泵14，而使用在被泵的液面上的泵或靠近水箱32的泵(未示出)。在这样的实施例中，只有管26的抽吸端24被使用并且抽吸端24安置于过滤设备12内。
过滤设备12有一个滤芯39(可被移出用于清洗)用于阻挡不需要的颗粒和砂类的研磨物质。在一项实施例中，滤芯39是一个由具有10微米大小孔的合成纤维构成的过滤罩34。本领域的技术人员会理解其它的滤芯39和/或设计用来过滤颗粒物质(如砂)的不同大小纤维孔也可被使用。例如，滤芯39可为一个包绕过滤设备12的管或过滤材料。如说明所示，任何一个能被回流清洗的可回收过滤器都可以被使用。这样的过滤器包括大的网筛过滤器，用来过滤水中带来的沙子或石子或其它杂质；或非常小的网筛过滤器和半渗透膜，可过滤由水带来的微小的甚至是离子颗粒，比如淡化海水。在进行过滤时，过滤罩34挡住的颗粒物聚集到过滤器织物上。积聚在过滤罩34织物上大量的颗粒物直接影响整个过滤罩34的压力下降。因为过滤罩34过多的压力下降会极大地减小液体流动，从而影响泵14的正常运行。所以必须对过滤罩34定期更换或进行适当的回流清洗或冲刷来清理积聚的颗粒物。当泵14运行降到不可接受的水平时，另一个选择是将泵14和过滤设备12从井筒18中取出，并移走过滤罩34进行清洗和更换。但是，更方便和省时的补救办法是回流冲刷或逆流冲刷过滤罩34。
在一项实施例中，这样的回流冲刷是将喷气流直接冲向过滤设备12的内部并将这股气体以向外的方向对着过滤罩34内表面强力喷射。这样的喷射作用是利用相当细而长的管38而产生的，在管的长度方向上分布有微小的穿孔或喷孔，由气体源提供空气，其将由图2加以详细的讨论。从穿孔喷出而形成的喷气流冲击过滤罩34内表面，带走或排走沉淀下来的颗粒物。通过提供一个等于管38直径的位于过滤罩34和泵吸入口37之间的分隔间隙，管38的直径决定了泵14上泵吸入口37与过滤罩34之间的间隔。管38阻止过滤罩34被吸入到泵液体入口处。这根本保证了过滤罩34整个区域都被用来过滤水流。
过滤罩34由筛网状金属或塑料材料或多孔的片状物构成的外层39包住。外层39保护过滤罩34防止在把泵14和过滤设备12插入井筒18时被撕破或当把泵14放入池塘或溪流中被石子或树枝挂破。外层39还可防止在冲刷过程中喷气流的力量使过滤罩34发生变形。
一个喷管，如供应软管40，安装在过滤设备12上提供加压的气体或液体，用来冲刷被过滤设备12挡住的颗粒物。在一项实施例中，供应软管40将空气供应箱42和过滤设备12相连。虽然以下的实施例使用空气，任何其它的气体，如二氧化碳，氮气，二氧化氯阳极电解液(chlorinedioxide anolyte)，诸如此类，都可被使用。或者，液体，如水可用来冲刷过滤设备12。空气压缩机44将空气供应箱42中的空气加压。在一项实施例中，安全阀置于位于空气供应箱42和过滤槽12之间的空气供应软管40内部。当要清洁过滤器时，操作人员打开压缩机44，空气供应箱内的压力开始增加。当空气供应箱42内的压力达到一定程度后，安全阀46打开，使空气柱喷到过滤器12的内部。在另一项实施例中，安全阀46被位于空气供应箱42和过滤设备12之间的空气提供软管40里的人工阀(未显示)所代替，可以由操作人员手工操作或遥控操作阀将气流喷到过滤设备12的内部。在一项实施例中，使用电磁阀，用电开关或其它遥控装置遥控清洗空气流。
控制面板48可被用来与过滤设备12和/或安全阀46共同操作，以便冲刷频率程序化或在有需要信号时才可启动。使用者可以更加灵活地选择不同时机进行循环冲刷。同时，允许冲刷时间被预定并且程序化到控制面板中。没有必要将这样的一个程序运用到任何以上所述的清洗过程里去，因为使用者可以手工或半自动化操作这样的清洗过程。使用这样一个控制面板48，适用于为特殊的装置编程和自动清洗。虽然没有说明，一些实施例将使用各种数量的压力及温度传感器，从系统10中各种感应点输送信号到控制面板48。这些感应点可以包括诸如泵吸入或释放压力，气箱42的压力，或者冲刷供应软管40的供应压力。
图2显示了另一个使用过滤设备12的系统实施例。供应软管40从水箱32提供喷水流到过滤设备12内。位于连接水箱32的输出管49内的三通阀47可以将水流引回过滤设备12。电磁阀51置于供应管40内，而供应管40在三通阀47和过滤设备12之间。控制电磁阀51在需要时段向过滤装置喷水。或者，在电磁阀51上安装一个手工操作器可进行人工操作，或为供应管40设置一个带有手工阀门的旁支(未示出)，绕过电磁阀51，人工控制冲刷频率。
图3为过滤设备12的一个实施例，为叙述得更加清楚，过滤罩34未显示出来。过滤设备12有几个在环形顶集合器50和环形底板52之间的管38。在一项实施例中，管38、顶集合器50和底板52由聚氯乙烯制成。但也可使用其它适合的材料，如玻璃纤维、金属和塑料。在一项实施例中，管38热熔接于顶集合器50。或者将管38胶粘、拧螺母或焊接，或以其它方式固定到顶集合器50上。底板52热熔接到管38上。或者，将底板52焊接、胶粘或用紧固件可抽取地安装到导管38上。在图3显示的实施例里，过滤设备12有6个大致平均间隔排列的管38，围绕在顶集合器50和底板52之间的外圆周，形成一个基本上是圆柱形的滤篮54。也可使用更多或更少的管38。顶集合器50和底板52的直径足够大，以便潜水泵14和电动机16适于放入由滤篮54形成的空腔56内。本领域的技术人员会知道制备各种尺寸的滤篮54，用于放置大小和形状都不相同的潜水泵14和电动机16。例如，滤篮54可被制成内径如4英寸、6英寸、8英寸、10英寸和12英寸。管38的数目按需要而定，要考虑到用于在过滤设备12内的泵14的尺寸以及过滤罩34内的压力差别的因素。例如，使用更多的管38，如8到12个，可用于涉及较大的泵的比较大的滤篮。
顶集合器50上有第一孔60，泵排放管26经此孔穿出。密封圈61围绕泵排放管26，密封住管26和第一孔60周边的任何空隙。顶集合器50有第二孔62，电源线20穿其而过。密封圈63围绕电源线20，以密封电源线20和第二管62周边之间的任何空隙。顶集合器50上还有第三孔64，连同置于其内的管接头66接收空气供应管40的第一末端68。66可以是一个螺纹铜套用来将空气供应管40固定在顶集合器50上。管接头66还可以用其它的材料制成，如，塑料、金属等。
图4显示顶集合器50有6个管孔70，位于底面72。这些孔与相应管38相接。一个内部同心圆室74位于顶集合器50内，以液体与第三孔64相连，空气供应管40接于孔64，从而加压后的空气从空气供应管40经管孔70进入管38。在一项实施例中，顶集合器50可以用一个上板76和一个底板78相排列而制成，以设置相应的沟槽(未显示)适当地排列于每一个板上，然后通过热熔、胶粘、焊接或螺栓连接，将板76和78粘在一起以形成内室74。当然任何其它的制造顶集合器50的方法都可使用。
每一个管38含有许多孔或喷孔80。当加压的空气进入管38时，空气即从孔80喷出。在一项实施例中，孔80以大约180度相隔围绕管38排成两列，沿着过滤罩34内表面引导喷气流。或者，孔80以小于180度相隔排列，引导喷气流更直接地对着过滤罩34。孔80沿着管38纵向相隔并沿整个管38提供喷气流。在一项实施例中，孔80沿着管38大约每隔3英寸排列，当然其它不同的间隔也可被使用。
过滤罩34(见图1)为一个管状罩，其直径尺寸最好为能套上由管38形成的滤篮54。过滤罩34的长度至少足以将管38包住。过滤罩34的上周边最好是用一个合适的、易于取走的带、嵌条、条带或任何其它护圈密封在集合器50周边的沟槽82内，以防止进入的颗粒通过过滤罩34开口端进入滤篮54。在一项实施例中，滤芯是一个管或类似结构，滤芯下周边可以以相似的方式密封住。
通过移走底板52，过滤设备(如图1所示)包围泵14和发动机16安装并且泵14和发动机16滑进滤篮54。泵排放管26经第一孔60进入集合器内。电源线20经过第二孔62进入集合器50。空气供应管40安装在集合器50上的管接头66上。然后将密封圈61和63安装在电源线20和泵排放管26上。之后，底板52与管38相连，过滤罩34套住滤篮54。在另一项实施例中，底板52可以是其上具有开口的环。在这一实施例中，底环52可以如上所述固定地连于管上。泵14通过开口安装在滤篮54内。底环52的密封圈与泵14外表面一致。密封圈可以是O-环或是可以对不同尺寸的泵进行密封的防漏板。
在操作时，将装有泵14和发动机16的过滤设备12浸到需要泵出的带有颗粒物的液体里，液体通过围绕着排除颗粒物的滤篮54的过滤罩34被吸入。然后液体经过滤篮54的边界进入泵14的液体入口。从水中除掉的颗粒物积聚在过滤罩34的外表面。过滤罩34的外表面要定期地清洗。为清洗过滤罩34，空气、气体或清洗液被引导到空气供应管40并进入顶集合器50的内室74。空气、气体或清洗液于是分布在内室74中并到每一个管38。然后空气、气体或清洗液从管38上的喷孔80对着过滤罩34的内表面喷出。空气、气体或清洗液以反方向冲走积聚在过滤罩34外表面上的颗粒物。
在另一项实施例中，过滤设备12可以置放在一个泵吸入管的端部，该泵浸入要泵出的液体。在这项实施例中，过滤篮54的设计基本相同，除了没有电源线穿过集合器以及不是泵排放管而是泵吸入管穿过集合器外。
在另一项与泵使用出含有可燃性液体的实施例里，滤篮和供应管可由防火和隔热材料制成。如果在液体供应中失火，这个系统可以用来传送灭火剂，如二氧化碳。
请参考图5。显示了系统100，该系统使用多个自动清洁过滤设备112从一个井或液体源泵出液体。例如，图5是显示带有两个自清洁过滤设备112A和112B的系统100的一个实施例。但是，更多的过滤设备112，如三个、四个或更多，也可用于系统100。在所示实施例中，每一个过滤设备112A和112B包围一个潜水泵114A，B及与其相结合的电动机116A，B，但更少或更多个泵114也可被用于系统100中。每一个潜水泵114A，B和与其相连的电动机116A，B最好是包在同一个外壳内，并可以进行常规的设计。在一项实施例中，将过滤设备112A和112B和泵114A，B浸入到液体源118下。电源线120将适合的电源122与电动机116A，B相连。
主排放管126的第一端124分成两个泵排放分管127A和127B，泵排放分管127A和127B分别与过滤设备112A和112B内的潜水泵114A，B相连。在使用多于两个过滤设备112A，B的实施例中，主排放管126将分成多个泵排放分管，以便每一个过滤设备都与主排放管相连。泵排放管126的第二端128与一个传统的用于贮存泵出液体的液体箱132相连。操作时，每一个过滤设备112A和112B可以阻止由过滤设备排出的需要滤掉的物质如颗粒、盐、离子或其它的物质进入潜水泵114A，B。虽然这项实施例展示用于系统100的过滤设备112A和112B，从液体源(如池塘)泵出和过滤水，本领域技术人员能够理解过滤设备112A和112B也可用来过滤其它的液体，如，海水、咸水、盐水、油、气体、淤泥、化学品、工业废水，并可将从池塘、河流、脱水装置、湖泊、溪流，或其他来源的液体泵到任何所需的收集处。在一项实施例中，过滤设备112A，B被置放在低于需要过滤液体的液面118的深度，以便液压迫使液体进入过滤设备112A，B。
每一个过滤设备112A和112B都有一个滤芯134(可部分移走用于清洗)，来阻挡不需要的非溶解性的或悬浮的颗粒和胶体、离子、微生物、热源质和病毒、其它非溶解性的有机物和无机物，或如砂类的研磨物质。在一项实施例中，滤芯134包括一个由10微米网孔大小的合成纤维制成的过滤罩。在其它的实施例中，滤芯134包括一个可用于颗粒过滤、微过滤、超过滤、纳米过滤或反渗透的膜。可以使用任何其它滤芯134和/或任何带有不同大小网眼用于过滤杂质的过滤介质。例如，滤芯134可以是一个管或是包围过滤设备112A，B的过滤材料。在过滤时，有些被滤芯134挡住的物质集中在滤芯134的外部。积聚在滤芯134内外的物质的量影响压力在滤芯134内下降。因为滤芯134过多的压力下降会极大地减小液体流动从而影响泵14的正常运行，或破坏滤芯134，所以滤芯134一定要定期地更换或适当地回流冲刷或冲洗，以清理掉积聚的颗粒物。
在一项实施例中，电动控制盒135使泵114A，B的间歇式泵循环泵压程序化。例如，当泵114A将过滤液体经过过滤设备112A和分支泵排放管127A泵到供应箱132时，一部分泵出的液体经过第一个交叉连接管137A回流冲刷或清洁另一个过滤设备112B。分支管止回阀138A和138B以需要的方向引导液体流到泵排放分支管127A和127B。当另一个泵114B运行回流冲刷或清洁过滤设备112A时，启用第二个交叉连接管137B。交叉连接止回阀139A和139B以适当的方向引导液体流经交叉连接管137A和137B。系统100通过电源控制线120和电动控制盒135自动更换泵114A，B。应用多个泵114A，B，可以按需要或要求提供连续的液体排放供应给水箱132，同时可回流冲刷和清洁非运行状态下的过滤设备112A，B的滤芯139。
在一项实施例中，泵114A，B不被安装在过滤设备112A，B内而是安装在要泵出的液体118的液面之上，如上所述。在这个实施例中，127A，B为非可拆式泵吸管127A，B，延伸到过滤设备112A，B并提供吸气。在这种情况下，泵可以被安置在排放水箱132内或其外，清洁水流经过交叉连接管137A，B，仍受交叉连接止回阀139A，B所控制。在很多利用交叉连接冲刷流控制的实施例中，交叉连接止回阀139A，B被遥控操作为挚动止回阀，可用来停止、开始和节流，但仅沿一个方向。另外，此处所述很多的实施例中，排放阀138A，B也被遥控为挚动止回阀。
在一项实施例中，清洗附加管142也可安装到过滤设备112A和112B上。连接在充有清洁液清洗供应水箱144上的一个注入系统(未示出)，可用来提供附加的清洗液或清洗气体来清洁和/或消毒过滤设备112A，B。
在一项实施例中，这样的回流冲刷是通过引导冲刷流到过滤设备112A，B的内，并如上所述压迫冲刷流以向外的方向对着滤芯134的内表面强力喷射而完成的。滤芯134还可以包在如上所述的由筛网状金属或塑料或多孔的片状材料构成的外层里，对滤芯134加上机械力量而完成过滤。在有些实施例中，另一个集合器(未示出)与一个附加的或分开的供应管(未示出)和套在滤芯134的外面附加管(未示出)被加到过滤设备112A，B内。增加系统附加部分通过增加的供应管注入的清洁剂或清洁气体，使水流既被过滤又被消毒，进入附加的集合器、外管，从其管孔出来，从而与从过滤织物被迫进来需要过滤的液体混合。这个过程将有助于这些实施例防止过滤罩134上不需要的有机体的生长。经过这样的过滤和消毒/处理，液体备好用于所需。过滤之前经过清洁液或清洁气体与需要过滤的液体的混合，积聚在过滤设备上的过滤了的物质将被轻易地回流冲刷掉。这套附加管将帮助保护和维持滤芯134在适当的位置，尤其是当使用所需的高压或高速回流冲刷过滤设备的时候。
仍参考图5，某些特定的过滤设备112的实施例也用于现有机械系统中。不是把系统100安装在要过滤的液面118之上，而是将过滤设备放在一个水箱里(未示出)或是其它压力容器里(未示出)。在压力容器中，可在整个滤芯134上建立压差，提供原动力，驱动水流穿过滤芯。过滤设备112的一些实施例用于油系统，其中有杂质悬浮或以其它方式存在，必须清除以改进油的润滑特性。在这些实施例中，过滤设备112被置于油泵的下游区域，在此处泵为整个滤芯134提供压差。在许多实施例中，过滤设备112被置于系统的某个部位，此处的排水栓或自动排水阀(未示出)可以定期地用来排除在滤芯134外部附近的沉积物。这样的实施例可以使用此处描述的任何一种其它的变化来实现系统的目的，即所说的再循环液体冲刷在滤芯134外部的沉积物。一些这样的实施例允许一部分过滤了的油如此所述作为冲刷液再循环。这样的一个油系统100可以是汽车用油、输送或燃料系统，其中，过滤设备112被安置作为一个附加的过滤系统100，设计以串联或并联方式替代现有可置换的液体系统过滤设备。然而，系统100可被应用到船、火车、大的设备或任何其它机械润滑系统。在这种系统100中，所使用的过滤材料可以是任何适用于颗粒过滤的材料。
或者，系统100的一些实施例用于需要对沉积物或其它颗粒进行过滤的过滤系统中。其中一个这样的系统是废水处理系统。在这样的系统中，过滤设备112过滤从液体中带来的杂质，并使冲刷液体定期去除积聚在滤芯134外表面的沉积物。另外，过滤设备134可被置于水箱、压力容器、管道或特殊的容器，其中，滤芯134整个表面的压差使得水流穿过滤芯134。在这些系统中，任何一种在本说明书其它处提到过的过滤材料都能在此使用。比如，在一些实施例中，过滤网可用来清除液体中大的或大批的杂质，对严重污染的水进行快速处理，或者系统100可使用在最终的过滤程序上，清除微生物、挥发性有机化合物或其它颗粒或不溶性杂质。
在另一项实施例中，系统100还有这样的用途，即利用液体高度产生的压力来产生用于克服滤芯134阻力的压差，这样的一种应用是小山顶或高山水源，或水库。能够承受所需或要求的相当高的压力的管道或其它液体输送系统，如引水道，可用来输送被贮存在高处的液体，向下流到系统100，在此处被过滤。假如在有水的情况下，从高处的水源到系统100的液体高度与过滤水的水平面将产生一个压力。在这些实施例中这个压力作用于滤芯的外表面，产生流过和流出过滤设备112的水流。这个过滤系统100可自清洁不需要外加能量产生过滤的水，虽然要利用能量将过滤的水输送到其它地方。在整个滤芯134产生足够压力所需的高度取决于所使用的滤芯134的类型。滤芯134对水流产生的阻力越大，则液体的高度也越高。如前所述，或者过滤的液体循环用来冲刷过滤设备112，或者使用分管142来冲刷过滤设备112。
另外的实施例将使用其它自然的压力来源产生通过滤芯134的水流，这些来源可以是地热或任何其它的自然压力的来源。一项实施例利用油井的自然压力清除从油井里打出来的油里的不需要的杂质、不溶物或颗粒，从而节省了油从地下打出之后完成过滤作用所需的能量。离开油井的压力提供原动力驱动冲刷液体，这种情况下的一些过滤油经过过滤设备112回流冲刷滤芯134。另一项实施例是利用含水层和其它地下资源的水的地热压力。通过加热水产生的压力用于提供系统100的水流进入滤芯134所需的压力。同时，滤芯134的类型决定所需压力大小，因而，并不是所有的地热资源都能够为一些高压差的过滤材料提供足够的压力。在这些系统100过滤的水不仅能被过滤，而且能如前所述被消毒，提供达到质量要求的输送水。这些只是本发明考虑的实施例的几个例子，任何压力源都可被用来产生可经过滤设备112过滤的液体流。这些系统能够使用外部的冲刷系统，如那些在图1和图2中描述的那样，为冲刷滤芯134提供原压力，或提供这样压力的任何其它系统。另外，任何其它的机械装置和系统，都可以由来源于液体源的流体压力在冲刷管道中产生压力。不管压力是从高处水源的液体高度产生，还是加压的油井或地热井的压力产生，还是从现有机械或汽车的润滑系统而来，情况都是一样的。这样的设备包括在一些实施例中的涡轮泵，其动力是通过被过滤的液体在冲刷管加压的液压来完成。这些实施例趋于可以利用这样的能量转换，操作过滤系统100和过滤设备112，使用尽可能少的外在能量或电能。
图6为过滤设备212的一个实施例，为清楚起见，滤芯139未示出，能引导清洁液体在泵114A，B运行时逆着滤芯139流动。过滤设备212有几个位于环形顶集合器250和环形底板252之间的空心管238。在一项实施例中，管238、顶集合器250和底板252形成一个滤篮254，由聚氯乙烯制成。但也可使用其它适合的材料，如玻璃纤维或其它组合物、金属和塑料。在一些实施例中，使用的材料要根据系统212的用途而定。比如，如果需要用于深海，材料就要选择能抗水压、腐蚀和机械影响。适合于这种用途的材料可能包括，如不锈钢、钛、铬镍铁合金或其它合金如镍-铜，或非常坚固的塑料或组合物。在一项实施例中，管238热熔于顶集合器250。或者将管238胶粘、加工或焊接，或固定在顶集合器250上。
仍参考图6，底板252热熔到管238上。或者，将底板252焊接、胶粘或用紧固件可抽取地安装到管238上。在一项实施例里，过滤设备212有6个大致平均间隔排列的管238，围绕在顶集合器250和底板252之间的圆周外侧，形成一个基本上是圆柱形的滤篮254。也可使用更多或更少的管238。每一个管238含有沿管长度方向排列的许多孔或喷水孔290，用于喷出通过管238流过的液体。喷水孔290可以简单的是管238侧面的孔，或者它们可以具有不同的形状以产生任何不同的流速和所需要的特殊用途的喷水方式的影响。例如，在管238的内侧的每个喷水孔290比较大，而朝向管238外侧的变得比较小以增加通过管的速度。在另一项实施例中，喷水孔290比较大，因为它们远离底板252，以便将液体均匀地沿管238的长度分布。喷水孔290在一项实施例中可以以一列也可以以多列分布，而在另一项实施例中喷水孔290并非互相直线排列。在一些实施例中，喷水孔290成排设置，其径向朝外从过滤设备212的中心朝向滤芯表面(未示出)，而在其它的实施例当中，从每一管238而来的喷水孔290不是直接从过滤设备212的中心径向朝外排列。在这样的实施例里，从喷水孔290导出的液体会与相邻的管238的喷水孔290喷出的液体相互作用，从而冲击滤芯的内表面(未示出)。
顶集合器250和底板252的直径足够大，以便潜水泵(未示出)和电动机(未示出)适于放入由滤篮254形成的空腔256内。本领域技术人员会知道制造出各种尺寸的滤篮254，用于放置大小和形状都不相同的泵和电动机。例如，滤篮254可被制成内径如4英寸、6英寸、8英寸、10英寸和12英寸，但是它们也可以更小或更大。可以按需要使用不同数目的管238，要考虑到用于在过滤设备212内的泵的尺寸以及过滤罩134内的压差的因素。例如，更多的管238可用于与较大泵在一起的较大滤篮254中，如8到12个管。
顶集合器250上有第一孔260，泵排放管226经此孔穿出。密封圈(未示出)围绕泵排放管226，为了密封管226和第一孔260周边的任何空隙，如上所述。顶集合器250有多个孔(未示出)，电源线穿其而过。顶集合器250在顶表面上还有第三孔264，管接头连接冲刷液体管266。最好是，冲刷液体管266与排放管226相连，以便泵出的一部分液体作为冲刷液回流到过滤设备212。但是，冲刷管266也包括一个阀(未示出)控制流经它的液流，并可连于如上所述的外部的交叉流动冲刷系统。如同所见，在这项实施例中，位于过滤设备212内的泵向冲刷液加压，以冲刷过滤设备212。在一些实施例中，使用三通(未示出)代替从泵排放管226的90度的弯用于冲刷液体供应管266，止回阀(未示出)置于管266内，以便清洁液/流可在回流冲刷时共同作用和处理被过滤的液体。在一些实施例中，过滤设备212使用吸入管，没有泵(未示出)，冲刷管266可被连接到一个加压的管(未示出)为过滤设备212提供充水/清洁流。这种三通阀尤其可用于将冲刷管266加到那些以上描述的系统100中，其已经用于现有系统，如汽车用油系统、液体输送系统、地热水过滤系统、加压的油井过滤系统，或任何其它利用回流冲刷而不是直接从过滤设备212提供的系统。
在一项实施例中，底板252可以为被过滤介质覆盖的环，水流经过底板252进入滤篮254。在一项实施例中，滤篮扩展越过电动机为过滤材料留出充分的空间以便冷水流经过电动机。另外，滤篮254能够被制成以使集合器250仅覆盖滤篮顶部的一部分，而剩余的滤篮顶部的部分被过滤材料覆盖，从而这个区域可用来过滤流进的液体。
图7为集合器250的分解图，以示在有些实施例中，集合器250有一个顶板270，中板272，以及一个底板274。图8为集合器250的一个剖面图。图7和图8显示中板272在其上部278内形成的一个第一槽室276。第一槽室276接受从冲刷管266而来的冲刷流。在一项实施例中，冲刷管266以一定的角度穿过顶板270，以使冲刷流在槽室276内以顺时针或逆时针方向运动。中板272至少有一个开孔280贯穿其中。在一些实施例中，中板272有几个开孔280，其中至少一个在一些实施例中，与每一个管238相联系。在一项实施例中，通孔围绕中板272互相等距离排列。
底板274在其上部形成一个第二槽室282，在底板274上有许多管孔284设置在其底部将第二槽室282与管238相连。这些管孔284中的每一个如上所述与相应的空心管238相接。每一个管238上含有很多个孔290或喷孔。当加压的液体进入管238时，冲刷液流即从孔290喷出并逆向引到滤芯(未示出)。冲刷流压力足够大当其被逆向引导到冲刷滤芯的内壁时，能够克服泵入口的形成的向内的力(未示出)和被过滤的液体的压力，以便至少在喷孔290附近的区域有从滤芯内到滤芯外的净液体流，从而清除滞留在滤芯上和内部的颗粒来清洁滤芯。
在有些实施例中，开孔280以一定角度贯通中板272或被设计成能够加快流速。虽然可以使用任何产生液体流经开孔280角速度的设计，但在有些实施例中，开孔280以20到60度角贯通中板272。在不同实施例中各种设计选择，如角度和形状，将使用在界定的空间里的液体的压力-速度关系，加速液体流过开孔280。在第一槽室276内循环流动的冲刷液进入开孔280并穿过中板272进入底板274的第二槽室282内。加压的液体以一定角度流动形成一个底板274的第二槽室282内的循环液体流。
一个弓形挡板286置于第二槽室282。弓形挡板的形状适应于第二槽室并在第二槽室282围绕底板274自由转动。在运行过程中，挡板286在加压的冲刷流推动下围绕底板284作圆周运动。当挡板286绕第二槽室282运动的时候，定期地遮盖住一或多个通向管238的管孔284。相应地，当挡板286遮盖住一个通向管238的管孔284时，冲刷流被阻止进入管238，或被限制。
挡板286可被设计成可以同时遮盖或当需要多个管孔284时不遮盖。在一些实施例中，在任何时候只有一个管孔284被不遮盖。而在其它的实施例中，多个或许多管孔284被不遮盖。在少量或没有冲刷流进入管238的时候，要过滤和泵出的液体能自由通过滤芯。在一些实施例中，挡板286在其上表面有很多叶片288。流经在中板272的开孔280的液体冲击叶片288，有助于引起挡板286在第二槽室282围绕底板274转动。
叶片288可以各种方式设计以获得流经开孔280的液流的动能，使得挡板286转动。叶片可沿挡板286径向切割成扁平凹状或有一定角度或前端翘曲或后端燕尾状。
本发明的一些实施例，开孔280径向位于第一槽室276外侧，并向下延伸到底板274，到达第二槽室282的外缘。在这些实施例中，开孔280从中板272继续下行到底板274，然后部分径向向内以一个切角径向冲击挡板286的外缘，在此处液体流以一个切角向内朝向挡板286并与挡板的运动平行。挡板286上的叶片288，在这些实施例中是径向位于挡板286的外缘，这样接收液体流和来自开孔280的动能。这些实施例会减少挡板286上的向下力，从而增加了水平力，使挡板运转更容易，其中过滤器212是垂直的，可减少挡板286运转的阻力。这些是在一些实施例中的设计选择，适用于不同的用途。
仍旧参考图8。一或更多个间断凹槽292可环向加到底板274的上表面，每一个凹槽292位于两个相邻管孔284之间。一或更多个凹槽292在一些实施例中的使用，有助于减少挡板286和底板274之间的摩擦力，从而有利于挡板286的转动。
图9是本发明一个实施例过滤装置912的透视图。这个过滤装置912利用泵排放管926，其在不使用潜水泵(未示出)的实施例中为一个抽吸管。如在其它一些实施例中，泵排放管926从过滤装置912的顶部穿过到其中部。过滤装置912还利用冲刷供应管966提供冲刷液体到过滤装置912，用于回流冲刷过滤装置912。最后，图9所示的实施例有一个伸缩管970，该管从过滤装置912的中部向上穿过顶部930到达被泵出的液体表面，从而将过滤装置912暴露于大气压力下。例如，如果将过滤装置912用于海面下深800英尺处，过滤装置912内部等于或约等于大气压。而过滤装置912的外部会承受高于大气压大约357psi的压力。当液体开始流过滤芯939的时候，它会注入过滤装置912的内部，使伸缩管970上升因而过滤装置912内部的压力会升高，降低过滤装置912内外的压差。但是在没有潜水泵(未示出)的实施例里，伸缩管970内的水为泵的吸入提供净正向虹吸水头，其有助于许多泵的泵效率。因为泵开始将过滤的液体泵出到排放管926并到表面，伸缩管内液体的水面高度将下降，直到泵的流量和经过过滤装置912过滤的速率达到平衡，这时，伸缩管970内的水面将处于一个稳定的状态。在有些实施例中，泵效率与伸缩管970提供的虹吸水头无关，并且伸缩管内的水面总会变化，除非泵的流量与过滤速率相等。
本发明克服了长期以来提供可用于在泵运行过程中自清洁过滤装置的难题，该装置可与现有潜水泵或其它泵一起使用。潜水泵或抽吸管可被置于滤篮里，然后放在液体源，从而通过滤芯阻隔液体中带来的颗粒物。被挡住的颗粒物可以在泵运行过程中从滤芯表面被清走或移除，而不必停止泵的操作或将滤芯从液体源中移出。
前面详述了本发明的一些实施例和最佳的方案。特定的零件、形状、材料、功能和模式已被提出。但是，本领域熟练的技术人员会理解有很多方法能制造出本发明实施例的系统，并且能够替换上述很多零件、部件、模式或功能。而以上详细的说明已经显示、描述并指出了本发明的基本的新的技术特征，如应用到各种各样的实施例中所述，可以理解所述各种形式上的省略、替换和变化和显示的部件的详细情况，都可被本领域熟练的技术人员领悟到，都没有脱离本发明的精神或实质。本发明的范围因而与附加的权利要求书及任何等同说明相一致。
权利要求
1.一种与泵使用的过滤设备，所述过滤设备包括一个滤芯；一个输送冲刷介质的供应管；一个滤篮，其中所述滤芯至少包围所述滤篮的一部分，并且所述滤篮包括一个集合器，包括一个在其第一表面用来连接所述供应管冲刷介质的供应开口；位于所述集合器第二表面的复孔；一个以液体与所述冲刷介质供应开口和所述复孔相连的内室；一个位于所述内室可转动的挡板，定期地拦住从冲刷介质供应开口到复孔的冲刷液体的水流；和复管，其中，所述复管中的每一个管从复孔里的一个孔伸出并包括复穿孔，以便于冲刷介质可以从所述供应管经过内室流进复管并经过穿孔回流冲刷所述滤芯。
2.如权利要求1的过滤设备，进一步包括置于滤篮内带有电动机的潜水泵。
3.如权利要求2的过滤设备，其中集合器进一步包括第一孔，其中，泵排放管穿过所述的第一孔与所述泵相连。
4.如权利要求3的过滤设备，其中冲刷介质是从泵排放管而来的液体。
5.如权利要求2的过滤设备，其中集合器进一步包括一个第二孔，其中电源线穿过所述第二孔并电连接到所述电动机。
6.如权利要求1的过滤设备，其中滤篮基本上是圆柱形。
7.如权利要求1的过滤设备，其中滤芯是一个过滤罩。
8.如权利要求1的过滤设备，其中每一个管沿管长包括两列穿孔，所述的列以180度角相分开。
9.如权利要求1的过滤设备，其中滤篮包括6个管。
10.如权利要求1的过滤设备，进一步包括一个底板，可抽取地连接到复管的底部。
11.如权利要求1的过滤设备，进一步包括一个带有开口的底板，通过这个开口可装进一个潜水泵。
12.如权利要求1的过滤设备，进一步包括被所述过滤设备过滤的液体。
13.如权利要求12的过滤设备，其中所述过滤的液体包括汽车润滑油系统的油。
14.如权利要求12的过滤设备，其中所述过滤的液体包括汽车传输系统的液体。
15.如权利要求12的过滤设备，其中所述过滤的液体包括设备润滑油系统的油。
16.如权利要求12的过滤设备，其中所述过滤的液体包括加压油井的油。
17.如权利要求12的过滤设备，其中所述过滤的液体包括从加压蓄水层而来的水。
18.一种与潜水泵使用的过滤设备，所述过滤设备包括一个滤芯；一个滤篮，其中所述滤芯延伸到所述滤篮大约至少一部分，并且所述滤篮包括一个集合器，包括一个带有槽室的板，由其形成的槽室以液体将冲刷介质开口与复管相连；一个位于槽室内部、定期遮挡从冲刷介质供应开口和复孔而来的水流的挡板；和复管，其中复管中的每一个管从所述复孔中的一个孔中伸出，以形成一个基本上圆柱形的滤篮，和所述管具有复孔用以引导冲刷介质冲击滤芯内表面，从而清除和移走滞留在滤芯上的颗粒物。
19.如权利要求18的过滤设备，进一步包括装在滤篮里的潜水泵和电动机。
20.如权利要求18的过滤设备，其中每一个管沿管长包括两列穿孔，所述的列以180度角相分开。
21.如权利要求18的过滤设备，其中集合器进一步包括第一孔，其中一个泵排放管穿过所述第一孔与所述的泵相连。
22.如权利要求18的过滤设备，其中滤芯是一个合成过滤罩。
23.如权利要求18的过滤设备，其中管热熔到集合器上。
24.如权利要求18的过滤设备，其中管焊接到集合器上。
25.如权利要求18的过滤设备，其中管胶粘到集合器上。
26.如权利要求18的过滤设备，其中滤篮包括6个管。
27.如权利要求18的过滤设备，进一步包括一个底板，可抽取地连接到复管的底部。
28.如权利要求18的过滤设备，进一步包括一个开口的底板，通过这个开口可装进一个潜水泵。
29.一种用来隔开泵入口的清洁过滤设备的系统，所述系统包括一个用来贮存冲刷介质的供应箱；一个用来传输冲刷介质的供应管；一个过滤设备包括一个滤芯；一个滤篮，其中所述滤芯延伸到所述滤篮的大约至少一部分，并且所述滤篮包括一个集合器，包括一个集合器第一外表面上用来连接所述供应管冲刷介质供应开口；一个带有槽室的板，由其形成的槽室以液体将冲刷介质开口与复管相连；一个位于槽室内的挡板，用于定期阻挡从冲刷介质供应开孔而来的液体流进入复管；和复管，其中复管中的每一个管从复孔中的一个孔中伸出，并且包括用于引导冲刷介质冲击滤芯内表面的复孔。
30.如权利要求29的系统，进一步包括位于滤篮里带有电动机的潜水泵。
31.如权利要求29的系统，其中滤篮基本上是一个圆柱状。
32.如权利要求29的系统，其中冲刷介质是空气。
33.如权利要求29的系统，其中冲刷介质至少包括一部分选自以下的物质，二氧化氯，空气，氯气，氮气，氦气，氩气，二氧化碳，阳极电解液以及一氧化碳。
34.如权利要求29的系统，其中滤芯是一个过滤罩。
35.如权利要求29的系统，其中每一个管沿管长包括两列穿孔，所述的列以180度角相分开。
36.如权利要求29的系统，进一步包括一个底板，可抽取地连接到复管的底部。
37.如权利要求29的过滤设备，进一步包括一个开口的底板，通过这个开口可装进一个潜水泵。
38.一种用于保护泵入口冲刷过滤设备的方法，该方法包括将位于滤篮内带有泵吸入口的泵罩住，滤篮包括复管，其中每一个管至少有一个孔；用滤芯包围住滤篮的至少一部分，使要泵出的液体经过滤芯到达泵吸入口；引导冲刷介质到一个室，其以液体与管孔相通，使冲刷介质以一个向外的方向对着喷向滤芯的内表面，以冲走或清除在泵运行过程中滞留的颗粒物；和用一个围绕内室而形成的转动的挡板挡住冲刷介质流入这些管的至少一个内，从而挡板通过经过连接内室和管的孔，连续阻挡冲刷流进入至少一个管内。
39.如权利要求38的方法，其中冲刷介质自泵排放管提供。
40.如权利要求38的方法，其中冲刷介质是水。
41.如权利要求38的方法，其中冲刷介质包括至少一部分选自包括以下物质的组二氧化氯，空气，氯气，氮气，氦气，氩气，二氧化碳，阳极电解液以及一氧化碳。
42.如权利要求38的方法，其中挡板的形式使液流基本上每次都流进相邻的两个管中。
43.如权利要求38的方法，其中引导冲刷介质的运作进一步包括，将冲刷介质从沿每个管纵向间隔排列的两列孔引导出来。
44.一个用于在泵运行过程中过滤吸入泵液体的过滤设备，该设备包括用于包住滤篮内泵吸入口的装置；用于在进入泵吸入口之前过滤被泵出的液体的装置；用于引导从包住泵吸入口装置而来的冲刷介质，使冲刷液向外对着喷射过滤设备以冲走或清除滞留的颗粒物。
45.如权利要求46的过滤设备，其中冲刷介质是空气。
46.如权利要求46的过滤设备，其中冲刷介质是水。
47.一种在整个滤芯产生压差的方法，包括包住至少部分的滤芯；将滤芯浸入要过滤的液体里；将伸缩管装在滤芯里，其中伸缩管出口高于要过滤的液体表面暴露于大气中。
48.如权利要求47的方法，其中要过滤的液体是盐水。
49.如权利要求47的方法，其中要过滤的液体是咸水。
50.如权利要求47的方法，其中要过滤的液体是海水。
51.一个自清洁的过滤设备包括至少一个滤芯具有一个内表面和一个外表面；至少一个抽吸管；一个集合器，用于为复孔顺序提供冲刷液；和复管，其中，所述复管中的每一个管从复孔里的一个孔伸出并包括复穿孔，使得冲刷液可以从所述复穿孔流入复管中；其中所述滤芯至少包住所述复管的一部分，并且其中穿孔用于引导冲刷流向外朝向滤芯的内表面。
52.如权利要求51的自清洁过滤设备，其中与滤芯外表面相接触的液体柱可构成整个滤芯的压差。
53.如权利要求52的自清洁过滤设备，其中所述的液体柱与抽吸管相互作用，使得液体流通过滤芯过滤。
54.如权利要求53的自清洁过滤设备，进一步包括用于将过滤设备内部与大气相通的伸缩管。
55.如权利要求51的自清洁过滤设备，其中过滤设备浸入要过滤的液体里到一定深度，在整个滤芯产生所需的压差。
56.如权利要求51的自清洁过滤设备，其中过滤设备被安置在加压了的液体容器。
57.如权利要求55的自清洁过滤设备，其中加压了的液体容器是一个压力容器。
58.如权利要求55的自清洁过滤设备，其中加压了的液体容器是一个油储备箱。
59.如权利要求55的自清洁过滤设备，其中加压了的液体容器是一个地热井。
60.如权利要求55的自清洁过滤设备，其中加压了的液体容器是一个天然气储备箱。
61.一种过滤液体的方法，包括用一个滤芯包绕一个过滤结构，由此产生一个由滤芯分隔开的内表面和外表面的过滤设备；将滤出液传输管连接到过滤设备的内面；将排放管连接到过滤设备的内面；将滤篮浸入到需过滤的液体里到离液面下一定的深度，产生滤芯的压差，其足以引起需过滤的液体进入过滤蓝的内；和通过滤出液运输管将过滤设备内的滤出液运出。
62.如权利要求61的方法，其中滤芯是一个半透膜，其中计算出的深度与膜表面积相符，得出滤出液进入过滤篮内部过滤的预定的流量。
63.如权利要求62的方法，其中滤出液利用潜水泵通过过滤运输管而运送出来。
64.如权利要求63的方法，其中利用对滤出液运输管内的冲刷流加压定期回流冲刷滤篮。
65.如权利要求64的方法，其中冲刷流包括滤出液。
66.如权利要求64的方法，其中冲刷流至少包括一部分选自以下的物质，二氧化氯，空气，氯气，氮气，氦气，氩气，二氧化碳，阳极电解液以及一氧化碳。
67.如权利要求63的方法，其中滤篮被定期地回流冲刷，通过停止运输从滤出液运输管里而来的滤出液，从而允许滤出液运输管的大量液体与整个半透膜的渗透压相结合，引起滤出液从过滤设备内流向外部。
68.如权利要求62的方法，其中滤出液经重力从过滤设备内排出。
全文摘要
一种自清洗、回流冲刷过滤设备(12)以及使用浸放于要过滤的液体里的泵设备(14)的方法。这个过滤设备(12)包括一个滤篮(54)，其具有一个集合器(50)带有几个从其延伸出来的管(38)。滤芯(34)包围滤篮的至少一部分来阻挡砂粒或其它固体或不溶颗粒进入泵入口。加压的气体或液体被导入到集合器(50)内然后穿过孔(80)或沿管(38)的长度排列的喷孔。加压的喷气流从孔(80)或喷孔被导入到过滤设备(12)内部并从孔(80)或喷孔以向外的方向对着滤芯(34)的内表面喷出。从孔(80)喷出的气流或液体流冲击过滤设备(34)内表面，带走或移走滞留的颗粒物。
文档编号B01D29/15GK1633322SQ03803884
公开日2005年6月29日 申请日期2003年2月18日 优先权日2002年2月21日
发明者罗伯特·R·戈登 申请人:戈登建筑有限公司