反冲洗装置和反冲洗方法
【专利摘要】本发明涉及反冲洗装置和反冲洗方法。可反冲洗的回流过滤器具有入口、出口和布置在这两者间的过滤器。为进行反冲洗，设置可被流体穿流的反冲洗喷嘴。
【专利说明】反冲洗装置和反冲洗方法
[0001] 本发明涉及一种可反冲洗的回流过滤器(特别是用于地下开采的回流过滤器）以 及涉及一种用于反冲洗回流过滤器的方法。
[0002] 回流过滤器通常被构造成具有封闭式滤筒或滤袋的简单过滤器。但为了使整个系 统洁净在回流中过滤特别重要。由于在加注前，回流中几乎没有压力差，因此构造可反冲洗 的回流过滤器是有问题的。此外，在所需体积流大但压力却相对较小时，通常还缺少用于反 冲洗过程的压力介质。
[0003] 因此本发明的任务在于，提供适合于地下开采的回流过滤器，该过滤器能够与现 场已有的工具一起使用以实现有效反冲洗。
[0004] 此任务通过权利要求1的特征得以实现，而且特别通过以下这种方式得以实现， 即回流过滤器具有入口、出口和布置在这两者间的过滤器，该过滤器在一般的过滤操作中 被流体(例如水）在流动方向穿流。根据本发明，在出口区域中布置至少一个在过滤操作中 在逆流方向上，即与流动方向相反的方向上被流体穿流的反冲洗喷嘴。
[0005] 通过在所述出口区域中设置单独的反冲洗喷嘴，可对回流过滤器进行反冲洗，从 而使得有与已知的回流过滤器相比要小得多的滤框（Filterelemente)是可能的，因为这在 操作期间可得到清洗。同时整个设备可较长时间运行而无需维护，因为没有必要定期手动 更换滤框。
[0006] 本发明有利的实施形式在说明书、附图及从属权利要求中进行说明。
[0007] 根据第一个有利的实施形式，反冲洗喷嘴可设计成，使得其在过滤操作中可在流 动方向上被流体环流。通过这种结构形式，在环绕反冲洗喷嘴区域建立到出口的连接，从而 使得对反冲洗喷嘴施加压力时从该喷嘴出来的压力喷射能够吸入其它流体，所述流体随后 通过出口在入口方向上或在过滤器方向上流动。
[0008] 由于回流过滤器在地下通常被布置在泵站的旁边，因此可给反冲洗喷嘴施加高的 供应压力（通常约为350bar)，而其中在压力高时只有很小体积百分比的流体被导流通过反 冲洗喷嘴。由于反冲洗喷嘴的可环流性，故在该过程中具有相对较高体积百分比的流体从 出口吸入，所述出口处的回流压通常不高，从而使反冲洗所需流体主要从回流管而不是从 始流（Vorlauf) (P)中获得。
[0009] 借助根据本发明的解决方法，可在反冲洗时将反冲洗喷嘴上出现的大约350bar 的高压通过从出口抽吸流体减少到大约l〇bar的合适压力，也就是说根据本发明的回流过 滤器具有集成式压力换能器（Druckwandl er )。
[0010] 根据另一个有利的实施形式，多个反冲洗喷嘴分散布置在出口的截面上，由此可 提商从出口抽吸的体积流。
[0011] 根据另一个有利的实施形式，可在流动方向上将前置过滤器布置在所述过滤器前 面，该前置过滤器具有许多配有防污板（Schmutzabweisern)的穿流开口。由于防污板的存 在，待过滤的流体虽然流经各个穿流开口，但是其会因防污板而变成S形液体流。此时，在 流体中夹带的污物颗粒因其惯性首先沿原来的流动方向继续向前运动，并因此没有穿流过 前置过滤器中的穿流开口而是沉降在底部，因为其密度大多比液体的密度高。
[0012] 根据另一个有利的实施形式，可在流动方向上在所述过滤器之前布置具有至少一 个前置滤框的前置过滤器，该前置过滤器在过滤操作中将所穿流的截面封闭并在逆流方向 穿流时（即反冲洗时)将所述截面至少部分地打开。这样的前置滤框例如可由铰接的连接或 由柔性的或弹性的过滤介质来构成，所述过滤介质在过滤操作中朝挡块按压并将所穿流的 截面(直到穿流开口上面）封闭，而且在逆流方向上穿流时将所穿流的截面用这种方式至少 部分地打开，即开启或可弹性地弯曲。这样一来，污物颗粒(其位于前置滤框的背面)可被冲 走，并从前置滤框的背面区域脱离。
[0013] 根据另一个有利的实施形式，回流过滤器具有带底槽的过滤器壳体，该底槽特别 相对于水平方向倾斜。通过以下方式，不仅可以使下沉的污物颗粒积聚而且还可将其从过 滤器壳体中冲洗掉，方法就是在底槽的端部或底部布置具有阀的开口。
[0014] 用于根据本发明的回流过滤器的污物出口的有利阀可被设计成具有阀活塞的止 回阀，该阀通过与密封环相对的密封边将所穿流的截面密封，其中，通过与阀的通流方向相 反在密封边前面的阀栓确保了没有污物颗粒落入密封环和密封边之间。原因在于，当阀活 塞关闭时，在密封边还未接触到密封环之前，前面的阀栓将所穿流的截面封闭，已阻止了污 物颗粒的穿流以及阻止了污物颗粒进入密封环区域，因为所穿流的截面通过前置的阀栓已 被封闭。接下来只有在阀关闭时密封边才接触到密封环，从而使得在止回阀关闭时，在密封 区域中污物颗粒不会发生漏流。
[0015] 根据本发明的另一方面，本发明涉及用于反冲洗回流过滤器(特别是前述类型的 回流过滤器）的方法，其中首先在过滤器操作中，流体在流动方向上从入口经由过滤器被引 至出口。接着在反冲洗操作中，在逆流方向上用流体穿流至少一个反冲洗喷嘴，其中反冲洗 喷嘴布置在出口区域中。根据本发明，此时有可能的是，通过用流体来给反冲洗喷嘴施加压 力，可通过出口在入口方向或过滤器方向的逆流方向上吸入其它流体。由此得到与在前文 中关于回流过滤器描述的优点。
[0016] 有利的是，每单位时间穿流反冲洗喷嘴的流体的体积百分比较小，并且特别是比 通过出口吸入的流体的体积百分比小得多，因为在这种情况下反冲洗所需的体积流可从回 流管提供而不是由压力管提供。优选地，所吸入的流体流所占百分比为通过反冲洗喷嘴引 导的流体的70%至90%左右。
[0017] 下面依据说明和附图来描述本发明有利的实施形式。图中显示：
[0018] 图1示出了通过反冲洗过滤器的纵剖面；
[0019] 图2示出了沿图1中的II-II线的横截面；
[0020] 图3示出了喷嘴板的透视图；
[0021] 图4示出了前置过滤器的透视图；
[0022] 图5示出了图4中防污板的放大图；
[0023] 图6示出了反冲洗过滤器的液压图；
[0024] 图7示出了通过止回阀的剖视图；以及
[0025] 图8示出了图7中VIII区域的放大图。
[0026] 附图中所示的回流过滤器具有带过滤器盖12的过滤器壳体10,该过滤器壳体具 有入口 14和出口 16。过滤器18布置在可穿流的过滤器壳体10的入口 14和出口 16之间， 该过滤器可具有由金属网或塑料构成的过滤器垫。过滤器18放置在过滤器壳体内部，使得 其斜着透过过滤器壳体，其中截面在过滤器18之前并且在过滤器壳体内部在流动方向F上 逐渐减小。在过滤操作中，过滤器18被流体穿流，所述流体从入口 14在流动方向F上流向 出口 16。
[0027] 在所描述的实施形式中，彼此平行布置了在前面和下面描述类型的两个相同的回 流过滤器，并通过在入口处和出口处的连接元件彼此连接。
[0028] 在入口 14处布置了止回阀20作为进给阀，其在压力明显小于lbar时，例如压力 约为0.2bar时开启。因此，当反冲洗过滤器时，所述止回阀20将入口 14关闭。
[0029] 图2的截面图对过滤器18和环绕过滤器的部件进行了更详细的描述。如图2所 示，扁平状过滤器18置于下方支撑格栅22上并且另一上方支撑格栅24位于过滤器18以 上。如此一来，过滤器18既可在过滤操作中又可在反冲洗操作中保持稳固。
[0030] 在下方支撑格栅22 (该支撑格栅被拧到过滤器壳体10上）以下布置了两个延伸 超过过滤器18总长的前置过滤器26和28。每个前置过滤器在所描述的实施例中由柔性 或弹性的可弯曲的金属板制成，该金属板沿其外纵向边固定在过滤器壳体10上。两块金属 板的截面为弯曲结构并且其内边紧靠中腹板(Mittelsteg)30,但并非刚性地与之连接。因 此，在前置过滤器26和28以及过滤器18之间得到过滤空间32,该过滤空间由前置过滤器 26和28来界定且其横截面为凸状的。
[0031] 图4示出了由上方支撑格栅24、过滤器18、下方支撑格栅22和前置过滤器28(前 置过滤器26在图4中不可见）构成的单元的透视图。
[0032] 如图1和图2组合所示，在反冲洗操作中，流体可在逆流方向B穿流过滤器18并 且也可穿流前置过滤器26和28。此时，在预定流体压力以上，所述流体压力将两个前置过 滤器26和28打开并将所穿流的截面部分打开。此时，前置过滤器26和28的下边缘远离 中腹板30,从而使得积聚在前置过滤空间32中的污物颗粒向下朝截面为V形的过滤器壳体 10的底部方向下沉。在反冲洗过程完成后，这两个前置过滤器26和28自动关闭。
[0033] 图1和图2还显示出，过滤器壳体10具有截面近似V形并且从出口 16到入口 14 的相对于水平方向向下弯曲的底槽34,在其下端有一个将在下面进行更详细描述的止回阀 50,通过该止回阀可将污物颗粒从过滤器壳体中驱除出去。
[0034] 前置过滤器26和28两者都具有多个穿流开口 36 (参见图5)，其中每个穿流开口 装有防污板38。防污板38与前置过滤器为一件式地构成，并且通过穿流开口 36上方的圆 拱形状构成。在过滤操作中流过前置过滤器的流体通过防污板38改变方向，并且必须在S 形的流体流S中流过前置过滤器。在这里，被夹带的污物颗粒因其惯性作用继续按原有的 流动方向U向前运动，并且未穿流前置滤框中的开口，而是沉淀在过滤器壳体10的底部。
[0035] 图1还示出，在出口 16区域中在过滤器壳体上布置了喷嘴板40 (也参见图3)，喷 嘴板中布置了多个反冲洗喷嘴(在所示实施例中为31个)42。可通过液压连接部43向反冲 洗喷嘴42施加高压（P)，从而使得在高压时流体在逆流方向B上从反冲洗喷嘴42流出。因 为喷嘴板40在各个反冲洗喷嘴42之间具有直通的穿流通道44,所以喷嘴板以及各个反冲 洗喷嘴在过滤操作中在流动方向F上可被流体环流。反过来可通过喷嘴板40从出口 16吸 入流体，条件是流体在高压下通过反冲洗喷嘴进入到回流过滤器。由于反冲洗喷嘴42分散 布置在出口 16的截面上，而且穿流通道44被反冲洗喷嘴均匀环绕，因此尽管通过反冲洗喷 嘴42仅达到相对较小的体积流，但是在反冲洗过程中通过出口 16吸入流体的体积流量大。 为此，在反冲洗时在过滤器18前面会生成约为lObar的适当的压力。
[0036] 图7和图8示出了图1中的止回阀50的剖视图。按照已知的方式，所述阀50具有 阀活塞52,该阀活塞被弹簧54以密封边54压向密封环56,以便将所穿流的截面60封闭。 若在阀50的穿流方向B上有足够的流体压力，则阀活塞52会打开且密封边54离开密封环 56。当反冲洗压力超过预定值时也是这种情况，从而使得位于过滤器壳体10的底槽34中 的污物颗粒可被止回阀50冲洗掉。在压力减少时，止回阀50再次关闭，其中存在污物颗粒 积聚在密封边54和密封环56之间并阻止阀正常关闭的危险。为了防止这种情况发生，阀 活塞52具有阀栓58,该阀栓在与止回阀50的穿流方向B相反方向上被置于密封边54之 前，并在阀活塞52关闭时将所穿流的截面(孔60)封闭。换句话说，密封边54在流动方向 上被布置在阀栓58的后面，从而使得所穿流的截面60在阀活塞关闭时首先被阀栓封闭，而 且在当密封边54接触到密封环56时污物颗粒不能进入密封环56区域。
[0037] 图6示出了根据本发明的反冲洗装置的液压原理图，所述反冲洗装置具有两个如 上所述构造的反冲洗过滤器，这些反冲洗过滤器在其入口 14处和出口 16处液压并联式连 接。为了简单起见，只描述了图6下端所示的反冲洗过滤器。参考标记20在这里也表示在 入口 14处的止回阀20。用50标示止回阀50,此阀被设计成过压阀。两个前置过滤器26 和28布置在实际的过滤器18之前，其中在图6中用参考标记27来标示止回阀，所述止回 阀应显示开启的前置过滤器的功能。最后，用参考标记40和42示意性地示出了反冲洗喷 嘴的功能，所述喷嘴根据文氏喷嘴的类型在施加高压P时在反冲洗方向上从出口 16抽吸流 体。
[0038] 为了能够自动进行反冲洗，根据本发明，通过压力传感器70来测量在反冲洗过滤 器的入口 14和出口 16之间的压差。与压力传感器相连的控制计算机72对所获取的压力 数据进行分析并依据所测得的压差来启动反冲洗过程。此时首先在两个反冲洗过滤器的其 中一个中进行反冲洗，接着在另一个反冲洗过滤器中进行反冲洗。为此，控制计算器72激 活导向阀74,从而向喷嘴板40的端口 43施加大小约为350bar的高压P (来自泵站)，从而 使得流体在高压下在逆流方向B上从反冲洗喷嘴42中流出，并且同时根据文氏喷嘴的类型 还可从出口 16抽吸入更大体积的其它流体。为此过滤器18得到冲洗并且前置过滤器26 和28开启，从而使得污物颗粒可沉积在槽34中。当反冲洗压力足够高时，止回阀50会打 开并且在槽34底部的污物会被冲洗掉。
[〇〇39] 反冲洗在当所测量的压差超过预定值时会自动开启。同时通过所测量的压力差可 识别流速。根据压力差的分布，由控制器72来确定反冲洗过程的适当时刻。根据本发明， 在当由高流速决定的峰值压差又减少时启动反冲洗过程。阀74必须通过控制器72的指令 被仅仅短时开启以便进行反冲洗。
【权利要求】
1. 一种可反冲洗的回流过滤器，特别是适合于地下开采的回流过滤器，所述回流过滤 器具有入口（14)、出口（16)以及布置在所述入口（14)和所述出口（16)之间的过滤器（18)， 所述过滤器在过滤操作中被流体在流动方向（F)上穿流，其中在所述出口（ 16)的区域中布 置了至少一个能够在逆流方向（B )上被流体穿流的反冲洗喷嘴（42 )。
2. 如权利要求1所述的回流过滤器，其特征在于，所述反冲洗喷嘴（42)被设计成，使得 其在过滤操作中在流动方向（F)上能够被流体环流。
3. 如权利要求1或2所述的回流过滤器，其特征在于，多个反冲洗喷嘴（42)被分散布 置在所述出口（16)的截面上。
4. 如前述权利要求中至少一项所述的回流过滤器，其特征在于，前置过滤器（26、28) 在流动方向上布置在所述过滤器（18)的前面，所述前置过滤器具有多个配有防污板（38) 的穿流开口（36)。
5. 如前述权利要求中至少一项所述的回流过滤器，其特征在于，具有至少一个前置滤 框的前置过滤器（26、28)在流动方向（F)上布置在所述过滤器（18)的前面，所述前置过滤 器在过滤操作中将所穿流的截面封闭，并在逆流方向（B)上穿流时将所述截面至少部分地 打开。
6. 如前述权利要求中至少一项所述的回流过滤器，其特征在于，所述过滤器具有过滤 器壳体（10)，所述过滤器壳体（10)带有特别地被倾斜的底槽（34)。
7. 如前述权利要求中至少一项所述的回流过滤器，其特征在于，所述过滤器具有带阀 活塞（52)的止回阀（50)，所述止回阀通过与密封环（56)相对的密封边（54)将所穿流的截 面密封，而且所述止回阀具有与所述阀（50)的通流方向相反在密封边前面的阀栓（58)，当 所述阀活塞（52)关闭时，在所述密封边（54)还未接触到所述密封环（56)之前，所述阀栓将 所穿流的截面（60)封闭。
8. -种用于反冲洗回流过滤器的方法，特别是反冲洗如前述权利要求中至少一项所述 的回流过滤器的方法，其中首先在过滤器操作中将流体在流动方向上从入口经由过滤器引 至出口，并随后在反冲洗操作中在逆流方向上用流体穿流布置在出口区域的至少一个反冲 洗喷嘴，同时能够通过出口在入口方向的逆流方向上吸入流体。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过给反冲洗喷嘴施加流体压力，将布置在 回流过滤器中的前置滤框在逆流方向上至少部分地打开。
10. 如前述权利要求8或9中至少一项所述的方法，其特征在于，每单位时间穿流反冲 洗喷嘴的流体的体积百分比VI比通过出口吸入的流体的体积百分比V2小得多，其中VI与 V2的比例特别是从约3:7至约1:9。
【文档编号】B01D29/68GK104096391SQ201410149549
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2013年4月15日
【发明者】马丁·路透 申请人:玛珂系统分析和开发有限公司