一种全自动列管式反冲洗过滤器及其过滤方法与流程

本发明涉及水类、食品类等低粘度的流体过滤技术领域，特别是涉及一种全自动列管式反冲洗过滤器及其过滤方法。

背景技术：

过滤是在推动力或者其他外力的作用下，液体（或气体）透过多孔过滤介质、固体颗粒、胶体或有机物等，液体（或气体）中的异物被过滤介质截留，从而使固体污染物质与液体（或气体）相分离的操作。

过滤器的滤筒通常采用一组管状过滤构件，在进行过滤时，滤液经过过滤介质管进行过滤，过滤后液体浊度低，也能满足水质要求，但是，滤液通过过滤介质管时，滤液中的异物、特别是颗粒物会迅速积聚在过滤介质管的外表面上，严重时可能会堵塞部分过滤器，降低了过滤器的滤液流速，影响整个流体系统的正常运行。

现有的过滤设备的过滤介质管采用的是并行列管布置，采用多个行程阀来控制流体的通断，但都只是单筒自清洗式的过滤设备，且在自清洗的过程中不能同时进行过滤操作，且也存在过滤精度不够、应用通量小的问题，无法满足大规模生产厂家的过滤需求。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计出一种全自动列管式反冲洗过滤器及其过滤方法，解决了现有过滤器不能同时进行过滤与反冲洗操作、过滤精度低、纳污量小的问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种全自动列管式反冲洗过滤器，包括入口岐封头、出口岐封头、多个过滤管、转向机构、控制器，所述入口岐封头的上部设置有进水管道，下部圆周方向的封头壁上均匀设置有多个进水孔，底部设置有排污管道；所述出口岐封头的下部设置有排水管道，上部圆周方向的封头壁上设置有多个出水孔，所述出水孔的数量和位置与进水孔相一致，同一径向方向的进水孔和出水孔之间均设置有一个过滤管，所述进水管道、排污管道、过滤管的下端均与入口岐封头连通，排水管道、过滤管的上端均与出口岐封头连通；所述转向机构包括用于与任意一个进水孔相连通的转阀组件、用于带动转阀组件转动的转动机构，所述转动机构与转阀组件固定连接，转阀组件与排污管道相连通；所述进水管道、排水管道和每个过滤管上均设置有一个压力传感器，转动机构和所有的压力传感器均与控制器电连接。

作为优选的，所述转阀组件包括转向弯头、固定在转向弯头两端外壁上的复合材料层，所述转向弯头的进水端与任意一个进水孔相连通，出水端套接在排污管道的腔体内。

作为优选的，所述转向弯头进水端的复合材料层与入口岐封头的封头壁之间的间隙小于0.3μm。

作为优选的，所述复合材料层为聚四氟乙烯。

作为优选的，所述转动机构包括电机、与电机连接的减速机、固定在电机转轴上的转动挡板、与电机转轴固定连接的连接轴、用于检测转动挡板转动角度的接近开关，所述电机和减速机固定在入口岐封头的顶部，入口岐封头的顶部设置有支架，接近开关固定在支架上，所述接近开关与转动挡板处于同一水平位置，所述连接轴与转向弯头固定连接。

作为优选的，所述过滤管为6-8个，每个过滤管内均设置有4-8根滤芯。

作为优选的，所述滤芯采用pp滤芯、活性炭滤芯、多层金属烧结网、pife微孔过滤滤芯、pe高分子烧结滤芯、编织物覆盖滤网中的一种或多种。

一种全自动列管式反冲洗过滤方法，具体包括以下步骤：

步骤1：过滤介质滤液：介质滤液由进水管道进入入口岐封头，经入口岐封头下部的进水孔均匀分配至n个过滤管，过滤后的清水经排水孔从排水管道排出，其中n=6或7或8；

步骤2：进水管道、排水管道和每个过滤管上的压力传感器分别检测进水管道的进水压力、排水管道的出水压力和各个过滤管的过滤水压，并将检测到的信号分别传输给控制器；

步骤3：控制器对接收到的信号进行处理分析，判断进水压力与出水压力的压力差或进水压力与任意一个过滤水压的压力差是否超过设定阈值，若超过，则判断压力下降的过滤管为故障过滤管，令故障过滤管为第一过滤管，以第一过滤管为起点，对所有过滤管进行逆时针排序，开始执行步骤4；

步骤4：控制器控制转向机构转动，使转向组件的转向弯头对准第一过滤管的进水孔，剩余n-1个过滤管继续过滤介质滤液；

步骤5：打开排污管道，出口岐封头内的清水对第一过滤管内的滤饼冲洗8s-10s后，关闭排污管道；

步骤6：控制器控制转向机构逆时针转动α角，使转向组件的转向弯头对准下一个过滤管的进水孔，剩余的过滤管继续过滤介质滤液，其中α=360°/n；然后，打开排污管道，出口岐封头内的清水对该过滤管内的滤饼冲洗8s-10s后，关闭排污管道；

步骤7：重复执行步骤6，直至所有过滤管均被冲洗完毕。

作为优选的，所述步骤3中还包括步骤3.1：若2-4小时内，进水压力与出水压力的压力差或进水压力与任意一个过滤水压的压力差均未超过设定阈值，则控制器控制所述全自动列管式反冲洗过滤器自动开始反冲洗操作，开始执行步骤4-7。

本发明的积极有益效果：

1、本发明能够广泛用于冶金、化工、石油、造纸、医药、食品、采矿、电力、城市给水领域，为流体过滤提供一种过滤流量大、占地面积小、自动化程度高的过滤装置。

2、本发明的多个过滤管采用环形布置，实现了大流量过滤，最大过滤流量达到7600l/min，且可采用多种滤芯，能够满足1-610μm过滤精度的过滤需求，应用广泛。

3、通过在转动机构中设置转动挡板和接近开关，并使转动机构的连接轴与转向弯头固定连接，能够对转动弯头的转动角度进行精确控制。

4、本发明通过在入口岐封头的腔体内设置转向弯头，在转向弯头的两端设置复合材料层，并使转向弯头的出水端套接在排污管道的腔体内，进水端的复合材料层与任意一个进水孔相接触，从而与堵塞过滤管、排污管道相连通，共同构成反冲洗通道，在对堵塞过滤管进行反冲洗的过程中，其他过滤管仍然进行过滤操作，提高了过滤器的工作效率；同时，将转向弯头进水端的复合材料层与入口岐封头的封头壁之间的间隙保持在0.3μm以内，能够避免反冲洗过程中复合材料层与入口岐封头内壁的连接处产生液体外漏。

附图说明

图1为本发明全自动列管式反冲洗过滤器的立体结构示意图；

图2为本发明全自动列管式反冲洗过滤器的正视结构示意图；

图3为本发明全自动列管式反冲洗过滤器的侧视结构示意图；

图4为图2中的b-b向的半剖结构示意图；

图5为图2中的a-a向的剖面图；

图6为图2中的e-e向的剖面图；

图7为本发明转向机构的结构示意图；

图8为本发明的电路原理框图；

图9为本发明的电路图；

图中标号的具体含义为：1、入口岐封头，2、出口岐封头，3、过滤管，3-1、滤芯，4、转向机构，6、进水管道，7、进水孔，8、排污管道，9、排水管道，10、出水孔，11、转阀组件，12、转动机构，13、转向弯头，14、复合材料层，15、减速机，16、转动挡板，17、连接轴，18、接近开关，19、支架，20、压力传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

结合图1、图2、图3、图4说明本实施方式，本发明的全自动列管式反冲洗过滤器采用列管环形布置，包括入口岐封头1、出口岐封头2、多个过滤管3、转向机构4、控制器。

本发明采用列管环形布置，根据过滤流量要求可采用6-8个过滤管3，结合图5，每个过滤管3内均设置有4-8根滤芯3-1。根据过滤介质和过滤精度的要求，滤芯3-1可采用pp滤芯、活性炭滤芯、多层金属烧结网、pife微孔过滤滤芯、pe高分子烧结滤芯、超滤过滤、编织物覆盖滤网中的一种或多种。根据不同滤芯材质的功能特性，采用多种滤芯的有效组合，能够达到较宽的水质处理范围。

在本实施例中，我们以8个过滤管来具体说明本发明的具体实施方式。

本发明的入口岐封头1的上部设置有进水管道6，下部圆周方向的封头壁上均匀设置有8个进水孔7，底部设置有排污管道8。进水管道6的进水端口连接有进水法兰，相邻两个进水孔7之间的夹角为45°，排污通道8的排污端口设置有排污法兰。

所述出口岐封头2的下部设置有排水管道9，上部圆周方向的封头壁上设置有8个出水孔10，相邻两个出水孔10之间的夹角也为45°，所述出水孔10在出口岐封头2的圆周方向上的设置位置与进水孔7相一致，同一竖直方向的进水孔7和出水孔10之间均连接有一个过滤管3，每个过滤管3的上、下端分别通过弯头与对应位置的出水孔10和进水孔7相连通。所述进水管道6、排污管道8、过滤管3的下端均与入口岐封头1连通，排水管道9、过滤管3的上端均与出口岐封头2连通。

结合图6、图7，所述转向机构4包括转阀组件11和转动机构12。所述转动机构12可控制转阀组件11旋转某一角度，使转阀组件11可以与任意一个进水孔7相连通，当转阀组件11与某一进水孔7相连通时，该进水孔所对应的过滤管的进水被切断，转阀组件11连通该被切断进水的过滤管、进水孔和排污管道而构成反冲洗管道。

所述转阀组件11包括转向弯头13、固定在转向弯头两端外壁上的复合材料层14，本申请的复合材料层具有较强的耐磨性能，可采用聚四氟乙烯。所述转向弯头13进水端的复合材料层14可与任意一个进水孔7相接触，所述转向弯头13进水端的复合材料层14与入口岐封头1的封头壁之间的间隙小于0.3μm。由于复合材料层14和入口岐封头1的内壁之间的缝隙极其微小，因此，在对堵塞过滤管进行反冲洗的过程中，复合材料层14与入口岐封头1内壁的连接处不会发生液体外漏的现象。转向弯头13设置在入口岐封头1的腔体内，转向弯头13的出水端套接在排污管道8的腔体内，从而与排污管道8相连通，进水端的复合材料层13与任意一个进水孔7相接触，从而与堵塞过滤管相连通。

所述转动机构12包括电机（图中未画出）、与电机连接的减速机15、固定在电机转轴上的转动挡板16、与电机转轴固定连接的连接轴17、用于检测转动挡板16转动角度的接近开关18，所述电机和减速机15固定在入口岐封头1的顶部，入口岐封头1的顶部设置有支架19，接近开关18固定在支架19上，所述接近开关18与转动挡板16处于同一水平位置，接近开关与控制器电连接。转动挡板16为具有较强硬度的圆形板，转动挡板16的整个圆周边缘均匀设置有多个凹槽，凹槽的个数与过滤管的个数相同，在本实施例中，转动挡板16上开设有8个凹槽，相邻两个凹槽之间的夹角为45°。所述连接轴17的下端固定在转向弯头13的外壁上，转向弯头13在电机的带动下，可在整个圆周范围内进行转动。本实施例中采用的接近开关18为红外线接近开关，当控制器控制电机转动时，电机会带动转动挡板16转动，电机通过连接轴17带动转向弯头13转动，当转动挡板16遮挡住红外线接近开关发出的红外线时，红外线接近开关切断控制电路，电机停止转动，此时转向弯头的进水端从一个进水孔转向对准到另一个进水孔。

所述进水管道6、排水管道9和每个过滤管3上均设置有一个压力传感器20，转动机构12和所有的压力传感器20均与控制器电连接。进水管道6、排水管道9和每个过滤管3上的压力传感器分别实时检测进水管道的进水压力、排水管道的排水压力和每个过滤管的滤水压力，并将检测到的信号传输给控制器，控制器对接收到的信号进行分析处理，进而控制转动机构动作，转动机构12带动转向弯头13旋转，使转向弯头13的进水端旋转至堵塞过滤管3，然后打开排污通道8开始反冲洗操作。

结合图8、图9，所述排水开关和指示开关的一端与控制器的信号输出端子连接，另一端与电源模块的负极输出端连接；所述故障继电器一端接地，另一端与控制器的信号输出端连接；所述接近开关一端与控制器的信号输入端子连接，另一端与电源模块的正极输出端连接；所述电磁阀的一端与控制器的信号输出端子连接，另一端与电源模块的负极输出端连接。电路断路器和主电源断开开关，主电源断开开关与电网电路连接，电路断路器的一端与主电源断开开关连接，另一端与电源模块的输入端连接。进水管道进水压力和排水管道排水压力的压力差达到1公斤以上时，压差开关闭合，控制器就会控制转动机构动作，转动机构带动转向弯头13旋转，使转向弯头13的进水端旋转至堵塞过滤管3，在转向弯头对准到位后，打开排污通道8开始反冲洗操作。

在本实施例中，我们以8个过滤管来具体说明本发明的全自动列管式反冲洗过滤方法，该方法具体包括以下步骤：

首先，过滤介质滤液：介质滤液由进水管道6进入入口岐封头1，经入口岐封头下部的进水孔7均匀分配至8个过滤管3，介质滤液沿过滤管3的长度方向自下向上流动，在过滤管3的管壁压力的作用下，介质滤液向过滤管3的内侧流动，滤液中的异物、特别是颗粒物会积聚在滤芯的外表面上，过滤后的清水经出口岐封头的出水孔10进入排水管道9，再从排水管道9排出。

其次，随着介质滤液的不断过滤，滤芯外表面的杂质逐渐堆积，其内外两侧就形成了一个压差，当该压差达到设定阈值时，控制器控制开始反冲洗操作；系统通过内外压差来判定过滤管是否清洗干净，当内外压差≤1kg时，系统会自动认定为过滤管已经清洗干净。在对介质滤液进行过滤操作之前，我们设定了一个阈值压差，例如将该阈值压差设定为1公斤，同时设定单个过滤管的反冲洗时间为8s-10s。

进水管道6、排水管道9和每个过滤管3上的压力传感器20分别实时检测进水管道的进水压力、排水管道的出水压力和各个过滤管的过滤水压，并将检测到的压力信号分别传输给控制器；控制器对接收到的信号进行处理分析，判断进水压力与出水压力的压力差或进水压力与任意一个过滤水压的压力差是否超过设定阈值，若超过，则判断压力下降的过滤管为故障过滤管（即堵塞过滤管），令故障过滤管为第一过滤管，以第一过滤管为起点，对所有过滤管进行逆时针排序；

然后，接近开关动作并发出命令给转向机构4，转向机构4的电机接通电源开始转动，电机带动转向机构4转动，使转向组件的转向弯头13对准第一过滤管的进水孔，剩余的7个过滤管继续过滤介质滤液；在转向弯头对准到位后，打开排污管道8，由于排污管道8的排污口为低压区，出口岐封头2处为高压区，在打开排污管道8的瞬间，在较高的反向压差的作用下，出口岐封头2内的清水会沿着故障过滤管向下流，出口岐封头2内的清水对第一过滤管内的滤饼进行冲洗，冲洗过程持续8s-10s，第一过滤管被冲洗干净后，关闭排污管道；

然后，控制器控制转向机构4逆时针转动45°，使转向组件的转向弯头13对准第二过滤管的进水孔，第一过滤管和其余的过滤管继续过滤介质滤液；在转向弯头13对准到位后，打开排污管道8，出口岐封头内的清水对第二过滤管内的滤饼冲洗8s-10s，第二过滤管被冲洗干净后，关闭排污管道9；

最后，控制器控制转向机构4逆时针转动，每次转动45°，依次对第三过滤管~第八过滤管进行反冲洗，所有过滤管均被冲洗干净后，结束本轮反冲洗操作，控制器控制转向机构4回到初始位置。

当2-4小时内，进水压力与出水压力的压力差或进水压力与任意一个过滤管过滤水压的压力差均未超过设定阈值，则控制器控制所述全自动列管式反冲洗过滤器自动开始反冲洗操作，按顺时针的顺序依次对这8根过滤管进行反冲洗。

每次8个过滤管依次从前到后反冲洗一遍为一个反冲洗过程，整个反冲洗过程结束，反冲洗程序停止。在整个反冲洗过程中，每根过滤管的反冲洗过程持续8s-10s，整个装置进行一次反冲洗的时间为几十秒。每次清洗时，只有1个过滤管在反冲洗，其余7个过滤管始终在进行过滤，对过滤器的排水流量没有影响。本发明的过滤器在整个反冲洗的过程中所消耗的水量很小，以流量为300m³/h的过滤器为例：其反冲洗流量为15—20m³/h，反冲洗时间为8—10秒（可自由设置时间），反冲洗水量最大是55l。

本发明的过滤器还设置有报警装置，当过滤管中的滤膜破损或压力过高时，控制器会控制声光报警器动作，进行故障报警，以保障设备的运行安全。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。