伺服控制的反冲洗过滤器系统的制作方法
【专利说明】伺服控制的反冲洗过滤器系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年10月4日提交的目前未决的美国专利申请N0.13/645，046的权益，该申请的公开内容通过引用整体并入本文中。
技术领域
[0003]本教示内容涉及用于工业过程应用的可反冲洗的过滤系统，更具体地涉及利用多个过滤元件和在反冲洗工序期间隔离各个过滤元件的转动部件的可反冲洗的过滤系统。
【背景技术】
[0004]屏障过滤单元在许多工业应用中用于选择性地从一股或多股流体流中除去物质。包含过滤介质的过滤器组件既用于从流体中除去非期望的污染物，又用于从流体中提取出期望的滤出物。许多过滤器组件包括以并联方式与入口和出口总管(集管)连接的一个或多个过滤器单元，流体流相应地经所述入口和出口总管施加至过滤器单元和离开所述过滤器单元。通常，这些组件还设置有某种类型的反冲洗机构，其通过局部使从过滤介质通过的流反向而从过滤介质中排出积聚的固体。
[0005]许多过滤单元具有两个以上过滤器壳体以提高系统的过滤能力。多个过滤器壳体可布置在过滤器阵列中，该过滤器阵列利用流动导向器阀与共用的歧管连接以控制流体经各过滤器元件的流动。流动导向器转动或以其它方式转换位置以将所选择的过滤器壳体与即将到来的液体封离并使过滤器单元与排放线路相通。结果，所选择的过滤器壳体可以经历反冲洗循环，而其余过滤器壳体继续在过滤循环中运转。随着流动导向器转换位置，可在不中断过滤单元的整体过滤能力的情况下清洁各个过滤器壳体。
【发明内容】
[0006]本文的公开内容描述了一种过滤单元，其包含多个过滤器壳体，每个过滤器壳体都包括具有下端口和上端口的圆筒形容器、和过滤器元件。所述下端口和上端口在过滤循环期间引导流体沿第一方向通过过滤器壳体并在反冲洗循环期间引导流体沿第二方向通过过滤器壳体。所述过滤系统还包括流动导向器和伺服机构，该伺服机构使流动导向器转动以选择性地将过滤器壳体连接至排放端口用于反冲洗循环。
[0007]一种用于清洁上述多壳体式过滤单元的方法，包括:经由所述伺服机构使流动导向器转动以选择性地将过滤器壳体连接至排放端口用于反冲洗循环，沿上述第二方向引导流体，经所述排放端口排出流体，以及对所述过滤单元中的其它过滤器壳体重复所述转动、引导和排出步骤。
【附图说明】
[0008]图1是根据本教示内容的一个方面的多壳体式过滤单元的透视图；
[0009]图2是图1的多壳体式过滤单元的示意图；
[0010]图3是根据本教示内容的另一方面的多壳体式过滤单元的透视图；
[0011]图4是图3的替代多壳体式过滤单元的示意图；
[0012]图5A和5B分别是可用于图1的系统中的可行的过滤器壳体的侧视图和剖视图；
[0013]图6是示出了根据本教示内容的一个方面的由图1和2的过滤单元实施的反冲洗过程的图表；
[0014]图7是示出了根据教示内容的一个方面的由图3和4的过滤单元实施的反冲洗过程的图表。
【具体实施方式】
[0015]一般而言，对于多单元式反冲洗过滤单元，单元中的各过滤器壳体通常构造成包括供流体流动通过的长形外壳。在所述外壳中可配置有诸如过滤器管之类的一个或多个长形过滤器元件。过滤器管的顶部部分可固定在凸缘上，流体可经由该凸缘中的开口从该凸缘通过。每个过滤器管都可具有密封的底部和多孔的外表面(其充当过滤介质)，多孔的外表面在筛选非期望的固体物质的同时允许流体流过。在过滤循环期间，流体流经壳体底部中的下端口进入并被迫使向上流动。由于过滤器管的底部被密封，所以流体流被向上引导并通过过滤器管的多孔侧。碎肩聚集在过滤器管的外表面上，并且经清洁的流体通过介质流动到过滤器管的内部并经凸缘输出至壳体中的上端口。随着碎肩继续聚集在过滤器管上，过滤介质两端的压差会增大。
[0016]当达到所选择的时间段或压差时，可发生反冲洗循环。在反冲洗操作期间，流体流或反冲洗流体进入上端口(其通常是壳体的输出部)，从而基本上逆转流体流经过滤器壳体的方向。反冲洗流体的压力使被捕集在过滤器管的外侧上的碎肩松动。碎肩然后被向下清除并经排放线路从壳体的底部端口排出。多壳体式过滤单元中的流动导向器可转换位置以控制用于所选择的过滤器壳体的反冲洗循环的时间。然而，希望有一种控制流动导向器的操作以提供恒定的反冲洗性能的方法。
[0017]以下描述和【附图说明】了设计成提供更可靠的对反冲洗过程的控制和更恒定的反冲洗性能的反冲洗过滤器系统。图1和2示出了外部反冲洗过滤单元10，而图3和4示出了内部反冲洗过滤单元10。适合本教示的过滤单元10的一个类型的细节在共同受让的美国专利N0.5，792，373中公开，该专利的公开内容通过引用整体并入本文中。注意到，美国专利N0.5，792，373所示的系统包括在各壳体中的独立的阀，而根据本教示的一个方面的单元10具有共享的流动导向器和排出阀，下文将对此进行更详细的描述。在本发明的单元10中，过滤器壳体12可以任何期望的取向布置。在图1和2所示的示例中，过滤器壳体12竖直地取向并环绕中央毂部16布置。本领域的普通技术人员将理解的是，还可以有其它过滤器壳体12布置方式而不脱离本发明的范围。
[0018]参照图5A和5B，每个过滤器壳体12都包括长形的大致圆筒形的过滤器外壳13，其经下端口 14接收待通过过滤器介质元件、诸如过滤器元件15过滤的液体。下端口 14通过接收最终经过滤器壳体12过滤的工艺流体(过程流体)而在过滤循环期间用作输入端口。下端口 14还通过将来自过滤器壳体12的流体和碎肩朝向如图1所示的排放端口 17清除而在反冲洗循环期间用作输出端口。
[0019]外壳13还可以具有上端口 19。上端口 19通过在工艺流体已由过滤器壳体12过滤之后输出清洁的工艺流体而在过滤循环期间充当输出端口。上端口 19还可通过接收反冲洗流体用以使过滤器单元中的碎肩松动并将碎肩向下迫压到下端口 14以便碎肩可从过滤器壳体12中被冲出而在反冲洗循环期间充当输入端口。用于各过滤器单元12的下端口14和上端口 19可具有相关联的阀(未示出)、例如双向阀，以控制流体流进流出过滤器壳体12。
[0020]如图1所示，过滤器壳体12可以与上总管20和下总管22连接。上总管20可具有上工艺流体端口 23，而下总管22可具有下工艺流体端口 24。图1示出了外部反冲洗过滤单元10，因此上总管20还可以包括可与外部反冲洗流体源连接的反冲洗流体输入端口 25，并且下总管22可以包括排放端口 17。在内部反冲洗系统、诸如图3和4所示的系统中，可以省略反冲洗流体输入端口 25。在本教示内容的一个方面，工艺流体端口 23和24、反冲洗流体输入端口 25和排放端口 17通过电控阀开闭。在本教示内容的一个方面，所述阀可以是在由控制器26以任何已知方法激励时打开的常闭阀。
[0021]图5A和5B更详细地示出了用于过滤器壳体12的一个可能的结构。图5B是过滤器壳体12的外视图，而图5A是沿图5B的线A-A截取的剖视图。注意到，一般地，过滤器壳体12包括两个嵌套的管状件:外壳13和过滤器元件15。外壳13和过滤器元件15本身的具体构型对本教示内容而言并不是关键的；单元10可以使用任何过滤器壳体12构型而不脱离本教示内容的范围。以下描述概述了在共同受让的美国专利N0.5，785，870中更详细地描述的过滤器壳体12的构型的一个可能的类型，该美国专利的公开内容通过引用整体并入本文中。
[0022]在本教示内容的一个方面，过滤器元件15可以是由多孔材料一一诸如适合用于工业过滤的槽楔形线、穿孔金属板、金属丝布/筛布网、烧结金属、多孔陶瓷或其它多孔材料一一形成的圆柱体。在本教示内容的另一方面，过滤器元件15包括过滤流体流的多个长形圆柱状过滤棒。过滤棒可以成圆形排列布置以形成大致圆柱形的框架。薄金属包裹层(wrap)可以紧密配合螺旋形方式卷绕在过滤棒周围。该薄的螺旋形包裹层在其各个绕圈之间限定出间隙空间，所述间隙空间用作过滤棒的供工艺流流过的孔隙。因而，包裹层充当过滤器元件15的过滤器介质。本领域的技术人员将理解过滤器壳体12中的过滤器元件15还可以具有其它构型而不脱离本发明的范围。
[0023]过滤器壳体12可具有带凸缘32的罩盖30，该凸缘经由螺栓连接、螺纹连接或其它连接附接至外壳13上的相应凸缘34。罩盖30可提供形成上端口 19的结构。凸缘32将下端口 14与上端口 19隔离并迫使流体流过过滤器壳体12和过滤器元件15。在凸缘32、34之间可配置有密封件(未示出)，以防止流体从单元12中旁流而出。替换地或另外，过滤器元件15可具有提供凸缘32、34之间的密封的密封凸缘35。端盖36可附接至外壳13的底部并形成下端口 14。现在将更详细地说明整个过滤单元10的结构和操作。给定的过滤单元10可以具有任何数量的共同连接至中央毂部的过滤器壳体12，所述中央毂部具有选择性地将过滤器壳体12与排放端口 17连接的流动导向器40。如上所述，工艺流体或反冲洗流体根据具体的过滤器单元12的当前操作(即，正常或反冲洗操作)针对该给定单元12沿不同方向被引导通过端口 14、17、19。反冲洗过程流体可以经由流动导向器40按顺序通过过滤器壳体12，以使反冲洗可以针对给定的过滤器壳体12发生而不中断其它过滤器壳体12的过滤操作。换言之，在所选择的过滤器壳体12经历反冲洗循环时，其它过滤器壳体12继续在过滤循环中工作而不中断。
[0024]在图1和2所示的外部反冲洗系统示例中，该系统可包括两个反冲洗流动导向器40、40a，其中一个流动导向器40a位于上总管20中且另一个流动导向器40位于下总管22中。两个流动导向器40、40a都通过伺服机构42以协调、受控的方式转动，以使这两个流动导向器与给定的待反冲洗的过滤器壳体12对准。下流动导向器40在过滤器壳体12、上端口 19和反冲洗流体输入端口 25之间创建流动路径。注意到，反冲洗流动在反冲洗排放阀(未示出)打开且流动可以从高流体压力区域、诸如外部反冲洗流体源44移动到低压区域、诸如排放槽41之前不会发生。
[0025]在图3和4所示的内部反冲洗示例中，该系统仅需一个位于下总管22中的反冲洗流动导向器40。当流动导向器40转动到待反冲洗的给定过滤器壳体12时，在下端口 14与排放端口 17之间形成了流动路径。在反冲洗排放阀(未示出)打开之前不会发生反冲