流体过滤系统、流体处理系统及水处理系统的制作方法

流体过滤系统、流体处理系统及水处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及流体过滤系统、流体处理系统及水处理系统。在一种实施方式中，流体处理系统具有利用紫外灯的辐照室，在入口处具有旋流叶片组，以在进入该室的流体中产生顺时针和逆时针方向的涡旋。其他实施方式使用中央过滤介质元件，利用紫外灯的辐照室环状设置于其周围。在其他实施方式中，提供机械刮盘来刮除过滤介质和灯管上的污垢。在其他实施方式中，紫外灯位于中央辐照室中，多个过滤介质管环状排列于其周围。在其他实施方式中，为紫外灯管提供机械式刮擦器，设置转动式排放臂来反冲洗每个单独的过滤管。在其他实施方式中，中央过滤器和环状排列的紫外灯管安装在压力容器的盖元件中。
【专利说明】流体过滤系统、流体处理系统及水处理系统
【技术领域】
[0001 ] 本申请要求美国临时申请N0.61/654，440的优先权，该临时申请是由DavidK.Yee等人于2012年6月I日提交的，其标题为“Unified Filtration System”,并且全部都结合在本申请中作为参考。
[0002]本实用新型涉及一种流体处理系统，特别是用于处理水的系统，更特别地是用于处理远洋船舶中的压载用海水。这种系统用来净化进入压载箱中的海水，以防止箱体污染。
【背景技术】
[0003]迄今为止，这种压载水处理系统采用过滤介质元件和例如通过紫外灯进行的辐照。这种系统的例子在美国专利N0.7，838，845,5, 843，309和6，447，720及美国专利公开N0.2010/0282661A1和2011/0100885A1中均有描述。这些设备的缺点在于通过紫外灯进行的辐照是不足的，原因在于局部流速梯度、在可接受的净化水平下的低流速、其尺寸和安装费用。一般来说，用于处理水的紫外线辐照的量取决于辐照路径的长度、紫外灯管的输出功率和流过灯的液流速率。
[0004]因此，希望提供一种通过减小速度梯度和通过在流体流过紫外线部分或紫外线室的长度时使流体更加均匀地暴露于紫外线辐照而改善流过紫外线辐照部分的流体的均匀性的方式或方法。
实用新型内容
[0005]本申请描述了用于处理水、特别是用作压舱物的海水的流体过滤系统，其具有多种实施方式。在一种实施方式中，该组件利用位于过滤元件内部的紫外灯管，而在其他实施方式中，紫外灯管在外部围绕过滤元件布置，从而使流体系统的装配比使用单独的过滤紫外单元的情况下更加紧凑。
[0006]在该系统的某种实施方式中，通过使用作为叶片组堆叠在一起的旋流叶片单元来使从过滤元件进入紫外线部分的水具有涡旋，流过紫外灯管部分的流体的速度分布提供了改善的紫外线用量。特别地，旋流叶片组件可以布置在紫外灯管的底部，以提供流经紫外线部分的上升流和流经每个灯管的更均匀的流速，并改善在各种操作条件下的紫外线用量水平。
[0007]在本实用新型的过滤系统的其他实施方式中，流体路径被优化以使流速最大化，这通过如下方式实现:在过滤元件底部引入流体，使该流体随后竖直向上通过过滤器并从过滤管的顶部流出，然后向下流动通过围绕紫外线辐照部分的环形室，并在其底部或下端进入紫外线辐照部分以竖直向上流动通过该紫外线辐照部分，并通过该系统上端的端口排出。
[0008]在本实用新型的过滤系统的其他实施方式中，设有机械清洁机构以用来擦拭过滤介质的入口侧。通过可由伺服马达操作的起重螺杆(jack screw)使刮盘运动，以从过滤介质的入口侧刮掉污垢。在另一种实施方式中，对于每个裹置在紫外灯上的石英管提供刮盘，以清除聚集在外部管上的污垢。这些污垢可随后使用“反冲洗”方式被去除，其中，通过打开单独的泄流口而使流体流反向，以便能够与流体进入或出口连接装置无关地去除污垢。在其他实施方式中，通过可由伺服马达操作的转动式的控制管(brain tube)完成反冲洗，该控制管逐步地定位在每个过滤管上，以便能够反冲洗各个单独的管而不影响通过其余管的液流。
【专利附图】

【附图说明】
[0009]图1是使用紫外灯辐照流经其中的流体的过滤系统的俯视图；
[0010]图2是沿图1所示的剖面线2-2的剖视图；
[0011]图3是图2所示的紫外线过滤系统的下端的放大透视图，其中示出了在入口处使用的旋流叶片组；
[0012]图4是图3中的旋流叶片组的分解图；
[0013]图5是本实用新型的过滤系统的另一种实施方式的横截面，其中使用了被多个紫外灯包围的中央过滤介质元件，并在过滤介质元件上使用了可轴向运动的刮盘，其中该刮盘可由伺服驱动的轴向螺杆驱动，并且该实施方式还使用穿过紫外灯部分的竖直向上流动，其中具有单独的泄流口以实现反冲洗；
[0014]图6是图5所示实施方式的紫外灯部分的替换布置的剖视图；
[0015]图7是图5所示系统的另一种实施方式，其中使用了设置在中央的过滤介质元件周围的双排紫外灯；
[0016]图8是本实用新型的过滤系统的另一种实施方式的透视图，其中对于中央的过滤介质元件和对于在过滤介质元件周围沿周向设置的紫外灯管使用了可轴向运动的刮盘；
[0017]图9是图8所示系统的剖视图；
[0018]图10是图9的下部的放大图；
[0019]图11是图8所示系统的另一实施方式的透视图；
[0020]图12是图11所示系统的剖视图；
[0021]图13是图12的下部的放大图；
[0022]图14是图8所示系统的替换装置的透视图；
[0023]图15是图14所示系统的剖视图；
[0024]图16是示出了本实用新型的过滤系统的另一种实施方式的四分之一剖视透视图，其中采用了伺服驱动的转动臂以逐步进行对于各个单独的过滤介质元件的反冲洗，而其余元件继续过滤流经其中的流体；
[0025]图17是另一剖视图，示出了流经图16所示实施方式的流体的运行；
[0026]图18是图16所示系统中的过滤管筒的放大细节图；
[0027]图19是示出了图18所示筒内的流动的放大图；
[0028]图20是图16下部的放大图，示出了转动式的泄流管的操作；
[0029]图21是本实用新型的过滤系统的另一种实施方式的剖视图，其中使用了压力容器，该压力容器具有设置在盖元件中的紫外灯管部分，以获得从过滤元件穿过紫外线部分的连续轴向流；
[0030]图22是图21所示实施方式的紫外线部分的详细视图；[0031]图23是图21所示系统的替换装置的剖视图，其中使用了水平取向的紫外灯；
[0032]图24是本实用新型的过滤系统的另一种实施方式的部分剖视透视图，其中在压力容器的盖元件中使用了过滤介质和紫外灯管；
[0033]图25是沿图24的入口和出口的剖视图；和
[0034]图26是CFD分析的柱状图，其比较了对紫外线部分不使用旋流叶片组的流动与使用旋流叶片组的流动。
【具体实施方式】
[0035]参照图1-4，本实用新型的流体处理系统的一种实施方式一般以10表示，并且使用了具有大体中空的圆筒结构的压力容器12，该压力容器具有布置在容器12下端的入口14和位于容器上端的出口 16。容器12在其下端具有增大直径部分18，入口 14形成在该增大直径部分上；并且部分18中具有一般以20表示的旋流叶片组，该旋流叶片组具有只与入口 14连通的外周边或入口侧、以及只与压力容器12的内部室22连通的内周边或排出侧。
[0036]压力容器12的上端被盖板24封闭，该盖板24连接到多个间隔开排列的紫外灯管26的上端，这些紫外灯管的上端延伸穿过设置在板24中的孔以在那里进行电连接。参照图3，紫外灯管26的下端接纳到设置在压力容器的下端板28中的孔内，这些孔在图3中用附图标记30表示。
[0037]应能理解，每个紫外灯26布置在石英管内以获得保护；但是为了清楚表示起见，在图1-4中仅针对每个管位置示出了一条轮廓线。
[0038]参照图4，用分解图示出了旋流叶片组20，其具有下方的环形圈30，该环形圈具有设置在其上表面上的多个沿周向间隔开的叶片32，这些叶片相对于环的切线形成角度或倾斜，以使从外周边进入的流体流在沿着逆时针方向流向内部时产生涡旋。第二环形构件或环34设置在叶片32顶部上，以在构件30和34之间形成环形通道，液流在该环形通道中逆时针涡旋。环形构件34的上表面上设置有多个直立叶片36，这些叶片相对于构件34的切线形成角度，以使从外周边流入的流体向内部沿顺时针方向涡旋。第三环形构件或环38具有接触叶片36的底面，以在环38、34之间形成一通道，以用于在其之间的流动中产生顺时针涡旋。第三环38在其上表面上设置有多个周向间隔开布置的叶片40，这些叶片相对于其切线倾斜或形成角度，以在外周边向内周边产生逆时针流动。第四或盖环42设置在叶片40顶部上，以在构件42和38之间形成通道，以在其之间产生逆时针涡旋。
[0039]因此，图1-4中所示的流体处理系统使得，进入其下端入口 14的流体在进入紫外线室32中时被沿着顺时针和逆时针方向的涡旋导向，从而通过减小设置在该室内的各个紫外灯管之间的速度梯度而改善了均匀性，进而更有效地辐照和净化了流向出口 16的流体。
[0040]参照图26，针对图1-4所示实施方式，在存在和不存在旋流叶片组20的情况下对流经其中的流体进行计算流体力学(CFD)分析，其中假设使用表面光照强度为lOOkW/cm2的中压紫外灯管。CFD分析结果被绘制成图26中所示的柱状图，其中，对于各种水平的(紫外线)用量(dosage)，用W-Sec/M2表示的计算紫外线用量的增量为500。纵轴表示所用颗粒(particles dosed)的百分数；该图表明，在使用旋流叶片组的情况下,对于明显更大的用量范围部分具有明显更大的用量。对于所进行的CFD分析，图26的数据表明，当不存在流动叶片组的情况下，中值用量为2130W-Sec/M2，而当存在旋流叶片组的情况下，中值用量为 3392W-Sec/M2。
[0041]参照图5，本实用新型的流体处理系统的另一种实施方式一般用50表示，并且包括具有圆筒形壁52的压力容器，该压力容器具有设置在其靠近上端的一侧的入口 54。容器壁52具有上端板58和下端板60，并且设有内部管状元件56和形成于管状元件56和压力容器壁52之间的环形室62。入口 54只与管状元件56的内部连通。环形凸缘64形成管状过滤介质元件66的上端；凸缘64的外周边靠着管状元件56的内周边进行密封，从而使得来自入口 54的所有流体都进入管状过滤介质元件66内部。如图5中箭头所示的穿过过滤介质元件66的向外流动流入到环形空间68内，该环形空间形成在管状元件56内部与过滤介质元件66的外周边或排出侧之间。管状元件56具有形成在其下端中的出口 70，从而使得所有流经过滤元件66的流体都进入室68中并穿过出口 70流向包括辐照室62在内的环形区域。辐照室62中设置有多个沿周向间隔开排列的紫外灯，每一个紫外灯都封装在石英管72中，从而使得沿周向间隔开排列的管72的阵列形成在管状元件56周围。每个管72中的紫外灯都具有穿过下端板60延伸的接头74，这些接头适配成用于其电连接，以向石英管72内的紫外灯供电。辐照室62仅与出口 76连通，该出口设置成靠近容器壁52的上端并且与入口 54沿周向间隔开。因此，进入过滤介质元件66中的流动沿径向向外地流经出口 70、向上通过辐照室62并通过出口 76排出。
[0042]管状过滤介质元件66具有设置在中央的贯穿其上端和下端的轴78，轴78的下端固定在封闭元件或穹顶结构(dome)80中的支承件82内以允许转动。封闭元件80形成一泄流室84，该泄流室仅与过滤介质元件66的内部在其下端相连通；室84具有泄流口 85，该泄流口可通过合适的泄流阀(未示出)选择性地开启和关闭。轴78包括轴向引导螺杆，其上设置有轴向间隔开的多个刮盘86、88、90、92，每个刮盘的外周边设置成以小间距地靠近过滤介质元件66的内表面，从而当引导螺杆78转动时，这些刮擦元件沿过滤介质元件66的内表面轴向移动，以刮除聚集在其上的污垢。在泄流口 85开启后，这些污垢可随后通过“反冲洗”被除去，从而这些污垢能穿过附图标记94表示的刮盘上的孔下落到过滤器下端并进入室84中。轴向引导螺杆78的上端延伸到管状元件56上端的马达驱动器96，以在选择性启动后用于实现引导螺杆78的转动。图5的实施方式因此提供了对于管状过滤介质元件的入口压力侧的机械刮擦，以去除沉积在其上的污垢并允许通过泄流管将去除的污垢反冲洗出去。图5的实施方式因此通过在过滤介质元件周围同心设置紫外灯而实现了紧凑性，从而减小了容纳过滤和辐照部分或辐照室所需的压力容器的尺寸。
[0043]参照图6，以横截面示出了图5所示实施方式的替换装置，其一般用100表示，并且为了表达清楚起见去除了轴向引导螺杆和刮盘。装置100具有压力容器壁102，形成有靠近管状壁102的上端布置的出口 104。装置100具有中央管状过滤介质元件106，其径向向外地向压力容器102内部排出(流体)。在装置100中，紫外灯管108沿周向间隔开设置于两个弧形石英套管110、112之间，这些石英套管110、112同心径向间隔开设置，并且弧形端部被封闭，从而完全包围紫外灯管108。流出过滤介质元件106的流体在管状过滤介质元件116与内侧石英套管112之间的环形空间114周围流动，并向外穿过石英套管的弧形端部之间的空间而进入形成在外侧石英套管110与压力容器壁102之间的环形空间116，该环形空间116借助于形成在外侧弧形套管110—端处的隔板118而只与出口 104连通。因此，在装置100中，流出室114的流动被迫逆时针在环形室116内流动，然后通过出口 104。
[0044]参照图7，以横截面示出了图1-4所示实施方式的另一种装置，一般用120表示。为了表达简单起见，图7中省略了过滤元件132中的轴向引导螺杆和刮擦元件以清晰表示。装置120具有管状压力容器壁122，靠近容器壁的上端布置有出口 124。具有壁126的管状内部元件在中央位置上设置于壁122内，其中形成有纵向轴向槽口 128，壁126的一个弧形端部形成与隔板130连接的槽，从而使流出槽128的流体在流出出口 124之前在管状元件126周围逆时针方向流动。装置120具有设置在其中央的管状过滤介质元件132，其与管状元件126的内周边径向向内间隔开设置，从而在其周围形成环形空间134，该环形空间通过槽128开放。
[0045]图7的装置126具有两个周向设置的紫外灯管阵列，其包括在管状元件126周围沿周向间隔开设置的内侧阵列134和外侧阵列136。在本实施例中，每个紫外灯都封装在单独的石英管中。在图7的装置120中，流进流体过滤元件132内部的流体径向向外地穿过其中流入到环形空间134中，并径向向外地流过槽128且逆时针地在紫外灯管周围流动，直到到达隔板130，然后该流体通过出口 124流出。图7的装置因此趋于减小或最小化紫外灯管周围的流体的速度梯度以改善辐照和净化。
[0046]参照图8-10,本实用新型的流体处理系统的另一种实施方式一般用140表不,其使用管状压力容器壁142，具有在其中央设置的内部管状元件144，该内部管状元件局部地自所述容器壁向上延伸，管状元件144具有入口 146。出口 148形成于压力容器壁142上，靠近其上端。内部管状元件144具有设置在其中的管状过滤介质元件150，该管状过滤介质元件具有在其上端的环形凸缘152，其外周边靠着内侧的管状元件150的内周边进行密封。同样地，管状过滤元件150的下端具有环形凸缘154，其附接到该过滤元件上并且围绕其内周边密封在该过滤元件上，该环形凸缘的外周边靠着管状元件144的内周边进行密封。压力容器壁142具有上部环形端板156，其密封在压力容器壁142与管状元件150之间形成的环形空间158的上端，环形空间158包括一辐照室。下部环形端板160在容器壁142的下端处、在压力容器壁142与压力容器壁144的内周边之间密封室158的下端。
[0047]上下刮盘(upper and lower wiper disc) 162设置在过滤介质管150内，并具有附接到其上的驱动器杆164，该驱动器杆向上延伸通过设置在内部管150上方的上端板166。刮盘162配置成与过滤介质管150的内周边紧密配合，从而在杆164运动时，其中的运动将实现从过滤管内侧或入口侧刮除污垢。杆的端部延伸通过上端板166并连接到位于其中央区域的一对轭杆168、170,这些轭杆横向延伸超过管144和外壁142的直径。轭杆168、170相对于彼此偏斜。轭杆170在其端部连接到一对活塞杆172、174，这些活塞杆分别从相对设置的流体压力缸176、178延伸。这些缸被支承或安装在安装杆179上，该安装杆通过外部结构(未示出)进行支承。中央驱动杆164自由地穿过设置在支承杆178中的间隙孔180。同样地，活塞杆172、174分别穿过支承杆178中的间隙孔182、184。
[0048]上轭杆168在其相对端分别连接有驱动杆186、188，这些驱动杆向下延伸穿过间隙孔(其中一个间隙孔在图8中示出并用附图标记190表示)进入紫外线辐照室158，并连接到设置在室158内的间隔开的环形刮盘192、194，以擦拭石英紫外灯管196的外表面，所述外表面环绕多个沿周向间隔开布置的用附图标记196表示的紫外灯管。
[0049]外侧容器壁142的端板156、160通过设置在其周围的多个沿周向间隔开的凸缘螺栓198保持就位。
[0050]在操作中，在流体压力缸176、178中选择性地流体增压——高于大气压或低于大气压或者两者的组合一之后，使轭杆168、170操作成用于移动过滤介质管中的中央刮盘162和紫外线室中的环形刮盘192、194，以清除沉积在其各自表面上的污垢。应当理解，流体压力缸176、178分别连接到选择性地被驱动的压力源(未示出)。
[0051]在图8-10所示的实施方式中，进入入口 146的流体向外流过管状过滤介质150的壁进入过滤介质150与管壁144之间的环形空间中，并穿过设置在管144下端的出口 200流出而进入辐照室158中，并在其中向上流出排放出口 148。图8-10所示实施方式的装置因此导致通过辐照室的上行流动。
[0052]参照图8和9，泄流封闭元件或穹顶结构设置在内部管144下端周围，其壁用附图标记202表示，并形成穿过壁202连接到泄流出口 206的泄流室204。泄流口 206可通过合适的远程操作阀(未示出)被选择性地打开和关闭。在打开泄流口 206时，管状过滤介质元件150和内部管壁144之间的环形空间在出口压力P。下操作，泄流室204(的压力)减小，从而引发通过泄流室204和泄流出口 206对污垢的洗涤或冲洗。
[0053]参照图11-13，本实用新型的流体过滤系统的另一种实施方式一般用220表示，其和图8-10中的实施方式一样，除了过滤介质元件周围的内部管中的开口被在图12和13中由附图标记222表示的多个开口替换。
[0054]参照图14和15，本实用新型的流体过滤系统的另一种实施方式一般用240表示，其和图11-13中的实施方式220 —样，除了管状过滤介质周围的环形室的出口孔沿过滤介质元件周围的内部管的整个长度分布，如附图标记242所示。
[0055]参照图16-20,本实用新型的流体过滤系统的另一种实施方式一般用250表不,其使用包含多个紫外灯的中央辐照室，这些紫外灯被环形室围绕，该环形室具有布置在其中的多个沿周向间隔开设置的过滤介质元件管。实施方式250使用反冲洗装置，其在选择性地启动时能够逐步反冲洗各个独立的过滤管，同时保持其余管的正常的过滤流。
[0056]参照图16和17，具有外壁254的管状压力容器的底端由可与之一体形成的封闭元件或穹顶结构256封闭，该穹顶结构256具有设在其中的流体压力入口 258以用于提供待过滤和净化的流体流(例如海水)，并且可与容器壁254 —体地形成。压力容器254的上端是开放的，其上设置有环形的向外延伸的凸缘260，该凸缘上方设置有对应凸缘262，该对应凸缘设置在盖元件或封闭穹顶结构264上。凸缘262通过沿周向间隔开的多个螺栓266固定在压力容器凸缘260上。盖元件或封闭穹顶结构264通过位于其中的中央开口接纳并连接一内部管状壁元件268，该内部管状壁元件在压力容器254内向下延伸至有间隔地靠近下侧密封盘的位置上，这在下文中更详细地描述。管状元件268的上端在盖元件264外部向上延伸并由盖板272封闭，该盖板可通过合适的紧固件固定以便于移除。
[0057]管状元件268的内部形成辐照室274，该辐照室具有多个紫外灯，这些紫外灯通常位于向下延伸到室274中的石英管278内。管278的上端连接到盖板272，并穿过其中设置的合适的压力式接头276向外延伸以对其外接电源。在图17中用附图标记278表示的紫外灯间隔开排列设置，其上方以紧密适配接合的方式接纳一刮盘。刮盘280具有连接在其上的中央驱动杆290，该驱动杆穿过上部板272中的设有滑动密封件的孔向外延伸，并适于连接到外部驱动器(未示出)，以实现刮盘280的轴向运动，以擦拭管278外表面上的污垢。
[0058]用附图标记282表示的、位于内部管状元件268和外侧容器壁254之间的环形空间具有设置于其中的一般用284表示的过滤组件或滤筒，以用于在流体(例如海水)进入辐照室274之前过滤流体。
[0059]参照图18和19，滤筒被更详细地示出，其具有环形的上部密封盘286和下部密封盘288，这些密封盘与多个沿周向间隔开的管状元件292间隔开设置，其端部密封在设于盘286下表面中的环形肩部294中；用密封环(如O型环)296在其中密封每个管292。每个管292的下端可在盘288中以类似的方式密封。这些密封盘通过在该密封盘周围沿周向设置的合适的拉力螺栓298固定在管292的相对端上。
[0060]参照图16和20，下端板270具有形成在其中的沿周向间隔开排列的多个孔302，这些孔与每个管292下端的位置相对应，从而使得入口室304中的流体穿过孔302进入到每个管292和室300内部。
[0061]参照图19，用于每个管292的肩部294与上部盘286的开口的内周边连通；安装盘或安装板308接纳在开口 306上，并通过合适的密封环310密封在其上方，安装板308通过保持凸片312紧靠着那里固定，该保持凸片通过合适的紧固件(如帽螺栓)314紧固到上部盘286上。每个安装板308具有至少一个(在图示实施方式中为多个)过滤介质管316，其一端穿过安装板308中形成的孔连接成使得过滤介质管316的外部在板308上以及类似地在其下端的未示出的板上密封。每个过滤介质管316的内部通向盘286上表面以上的区域。在该装置中，在室304中流动的流体向上通过孔302和下端板270流入室300中，并穿过过滤介质管316从其外部向其内部流动，并且向上流入盘286以上的区域中。
[0062]参见图17，流出管316上端的流体流过盘286顶部上方，并向下穿过位于管292和内部管状元件268之间的环形空间282，并径向向内穿过管状元件268底部和底板270之间的空间进入辐照室274。该流体然后在室274中向上流向设置在内部管状元件268上端中的出口 318。可选地，如果需要，旋流叶片组(例如图1和2的实施例中使用的组20)可被用于辐照室274的入口处。
[0063]流体过滤系统的实施方式250使用转动式的管状排放臂320，其可以通过轴322在室304中选择性地转动，该轴322向上延伸通过转动式的联接件324并伸入设置在下端板270上的保持支承组件326中。轴322连接到空心的排放臂320，并在马达伺服单元328启动时操作成用于实现排放臂320逐步地从一个过滤管292向下一个相邻管的转动。在通过启动一般用330表示的远程控制泄流阀而打开泄流管时，该泄流管与大气压力连通，从而降低了所选管292内部的压力，使其低于出口压力，从而引发对过滤管316的反冲洗和清除管316外侧上沉积的污垢，这些污垢然后通过泄流管320和泄流管线332被排出。因此，当在其中一个管292中反冲洗一组过滤介质管316时，在其余管292中的剩余的过滤介质管316可以继续正常过滤流体。
[0064]参照图21，本实用新型的流体过滤系统的另一种实施方式一般用340表示，其具有管状压力容器壁342，在其下端具有周围密封的端板344，上端板346与其相连。上端封闭元件或端盖穹顶结构348具有设置在其周围的环形凸缘352，该环形凸缘通过之间的垫圈或密封圈350进行密封，并通过任何合适的手段——例如穿过凸缘或凸片352、354接纳的紧固件(未示出)——固定在端板346上。端盖穹顶结构348具有出口 356，经过滤和净化的流体(如海水)通过该出口从组件340排出。上端板346具有连接在其上端的多个管358，每个管358通向穹顶结构348的内部。每个管358的下端穿过端板344通向入口室360内部，该入口室形成在下端穹顶结构362中，具有设置在其上的流体入口 364。
[0065]每个管358中设置有多个过滤介质管366,从而使得在其下端通过入口室360进入管358内部的流体由于穿过过滤管366外部流向其内部、以及向外通过其上端进入包括辐照室368的盖元件348的内部而被过滤。室368中具有竖直向下延伸的多个间隔开的紫外灯，每个紫外灯可封装于石英管370中，并穿过穹顶结构348向上延伸通过密封接头，以实现其电连接。刮盘374被设置成用于紧密地适配于每个石英管370的外部。该刮盘连接到轴环372，该轴环螺纹啮合于可通过适当的机构(未示出)选择性地转动的引导螺杆376，以引发刮盘374沿引导螺杆的运动，以刮除管370上的污垢。
[0066]应当理解，管358和过滤介质管366可安装在与图16_20所示实施方式中的滤筒286相似的滤筒组件中。
[0067]入口室360具有设置在其中的转动式的排放臂378，其具有转动式的联接件380 ；臂378通过转动式的联接件通向与入口室360隔离开的外部的泄流口 390。轴392延伸穿过转动式的联接件380，其上端锚固在支承件394中，轴392的下端锚固在支承件396中，该支承件的下端位于出口 390中。该轴延伸通过支承件396并在操作方面连接成当马达伺服机构398启动时可选择性地转动。因此，在伺服机构398工作时，排放臂378持续转动以用于定位在各单独的选定管358下方，以便在泄流口 390打开时选择性地反冲洗选定管358中的过滤管366。在正常的过滤操作中，要被过滤净化的流体(如海水)进入入口 360、向上流过管358并流进管366内部和向外流出其上端进入室368中，以便在穿过出口 356流出之前进行紫外线辐照和净化。
[0068]参照图23，以横断面示出了图22的实施方式的替换装置，一般用400表示，其具有压力容器402，该压力容器可与图22所示实施例中的压力容器装置相同。但是，相对于压力容器402中竖直设置的过滤管408而言,实施方式400的盖元件或穹顶结构404具有位于水平取向的石英管406中的各个单独的紫外灯。图23所示实施方式400的操作在其他方面与图21所示实施方式340的操作相同。
[0069]参照图24和25，示出了本实用新型的流体过滤系统的另一种实施方式，一般用420表示，其具有流体压力容器壁422，限定了与流体入口 426连通的入口室424以用于连接到待进行过滤和净化的流体源(如海水)。压力容器壁422具有倾斜的内部环或开口的大块元件(bulk head) 428，从而将入口室424与外侧的环形的出口室430隔开，该出口室是通过连接到环428的上表面上并向上延伸到压力容器开口端的内部管状元件432形成的。环形室430与流体出口 434连通；环形室430通过管状元件432与入口室424隔开。
[0070]压力容器的上端是开口的并在其上设置有环形凸缘或环436，与该环形凸缘或环对准地贴靠设置有相应的圆环或凸缘438，该圆环或凸缘438连接到大体上为倒置杯状的盖元件440，以用于例如通过转动/操纵沿其周边间隔开设置的螺栓442和接合合适的装配凸片(例如凸片444、446)而可拆卸地连接到其上。
[0071]盖元件440中设置有环形过滤介质元件448，其中央区域与入口室424连通，以用于在其中接纳向上流过压力容器的开口端并流入盖元件440内部的被过滤的流体。外周边的环形过滤介质元件448在其外部限定了环形室450的一部分内壁，该环形室450介于过滤介质元件448的外表面和盖元件440的内壁之间。在压力容器中，环形室450通过支承板449中的孔453与环形室430连通，该支承板449可移除地连接到支承环451，该支承环例如通过螺栓443连接到盖元件440上，从而使得穿过环形过滤介质元件448的外表面流出的流体向下流经室450进入环形室430并通过出口 434向外流动。
[0072]封装在石英管452中的多个紫外灯在室450中设置在过滤介质元件448周围，这些紫外灯竖直取向并且可通过所设置的合适的连接装置(未示出)进行电连接，所述连接装置可设置在穹顶结构440中。因此，向外穿过过滤介质元件448流出的所有流体都进入室450中，并在向下流进室430之前通过紫外灯进行辐照。
[0073]在图24和25所示实施方式的替换装置中，在板449上在两个443之间可设置附加的孔，紫外灯管向下延伸到室430中并终止在环428附近。
[0074]在过滤介质元件448内设置有转动式的反冲洗臂454 ;该反冲洗臂附装到向上延伸穿过盖元件440的上表面的管轴456，并连接到马达伺服机构458以进行转动。在设置于盖元件的开口下端处的过滤器支承板449内，轴456的下端被装配轴颈以进行转动。在板449中设置转动式的联接件457，该联接件附装到泄流管460，该泄流管在内部管状元件432的中央区域中延伸到入口室中，并向外穿过元件432的壁和压力容器壁。泄流管460连接到远程操作的泄流阀462。在打开该泄流阀与大气压力连通时，室450中的出口压力引起回流，该回流穿过过滤介质448的位于反冲洗臂454的开口端附近的区域，从而通过泄流管460发生局部反冲洗。在选择性地启动伺服机构458时，反冲洗臂454逐步转动到过滤介质元件448附近的区域，从而允许逐步反冲洗过滤介质元件448的增加的部分，在该反冲洗过程期间，在过滤介质元件448的剩余部分中维持正常的过滤流。
[0075]图24和图25所示的实施方式420因此将反冲洗臂机构、过滤介质元件和紫外灯结合成全部集成在可移除的盖元件中，并且因此简化了过滤介质元件和紫外灯的维护和更换。
[0076]显然，通过阅读和理解前面的详细描述，人们将会想到某些修改和变型方案。应该理解，所描述的示例性实施方式应被认为包含所有这些修改和变型方案，只要它们落入随附权利要求或其等同方案的范围内。
【权利要求】
1.流体过滤系统，包括:(a)具有入口和出口的壳体；(b)设置在壳体内的过滤介质元件,该过滤介质元件具有流体入口侧和流体出口侧、并且操作成对所有进入流进行过滤，其中，该流体入口侧与壳体入口流体连通；(C)具有入口和出口的辐照室，该入口与过滤介质元件的流体出口侧相连通，该出口与壳体出口流体连通；(d)设置于辐照室中的至少一个紫外(UV)灯，其中，该至少一个紫外灯上裹置有石英套管；(e)其中，来自过滤介质元件的出口侧的流体依次向下流入辐照室的入口、然后向上穿过辐照室流向壳体出口，其中，所有流向壳体出口的流体都经过辐照。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括位于辐照室中的多个紫外灯和多个过滤介质元件，每个紫外灯都具有裹置在该紫外灯上的石英套管。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述过滤介质元件设置于辐照室的至少一部分周围。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述过滤介质元件环状地设置于辐照室周围。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括布置成用于产生流入辐照室的入口的涡旋的旋流叶片组，该旋流叶片组具有产生顺时针方向的涡旋的第一环形叶片阵列和产生逆时针方向的涡旋的第二环形叶片阵列。
6.根据权利要求1所述`的系统，其中，所述过滤介质元件具有管状结构。
7.根据权利要求6所述的系统，还包括紧邻过滤介质元件的入口侧设置的清洁盘；和驱动机构，该驱动机构在选择性地启动后可操作成沿着过滤介质元件的入口侧移动清洁盘，以用于从管状过滤介质元件的入口侧表面上除去聚集的污垢。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，壳体入口在竖直方向上布置在出口下方，辐照室包括竖直取向的管状元件，其中，入口位于其下端，出口位于其上端；和过滤介质元件包括设置在管状辐照室元件周围的多个竖直取向的管状元件，其中，介质元件的管状元件的下端仅与壳体入口连通，介质元件的管状元件的上端仅与管状辐照室的下部入口端连通；和管状辐照室的上部出口端仅与壳体出口连通，其中，流经辐照室的流体竖直向上流动。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，辐照室入口包括多个叶片，这些叶片可操作成用于在来自辐照室入口的流体中产生顺时针和逆时针方向的涡旋。
10.根据权利要求1所述的过滤系统，其中，过滤介质元件包括多个竖直设置的管状过滤元件，每个管状过滤元件的下端的外部被隔离成仅与壳体入口连通，而其内部在上端被隔离成仅与辐照室的入口连通；和还包括反冲洗管，以用于选择性地依次与每个过滤介质管的外部连通，以便从中向泄流口排放反冲洗流体，同时保持通过剩余管的正常流动。
11.根据权利要求1所述的过滤系统，还包括旋流叶片组，该旋流叶片组具有多个包含相对置地导向的旋流叶片的堆叠体，并且操作成用于降低辐照室内的流速梯度。
12.根据权利要求10所述的系统，还包括驱动机构，该驱动机构可操作成用于实现反冲洗管相对于过滤介质管的转动。
13.根据权利要求1所述的系统，还包括设置在辐照室中的清洁盘，该清洁盘在辐照室中运动时可操作成用于清除沿石英套管上的污垢；和驱动装置，该驱动装置在选择性启动时可操作成用于实现清洁盘沿石英套筒的运动。
14.一种流体处理系统,包括:(a)限定有辐照室的容器，该辐照室具有流体入口和位于该入口上方位置上的流体出Π ；(b)设置在所述室内的紫外灯，该紫外灯在选择性启动时操作成用于辐照在该室中从入口流向出口的流体；(C)设置在入口处的叶片组，所述叶片组包括第一环形叶片阵列和第二环形叶片阵列，第一环形叶片阵列可操作成用于产生顺时针方向的涡旋，第二环形叶片阵列可操作成用于使从入口进入所述室中的流体产生逆时针方向的涡旋。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述叶片组包括第一和第二环形叶片阵列，这些叶片阵列可操作成用于在顺时针和逆时针其中一个方向上产生涡旋，所述叶片组还包括布置在第一和第二阵列之间的第三环形阵列，该第三阵列可操作成用于在与所述一个方向相反的方向上产生涡旋。
16.—种流体处理系统,包括:(a)具有过滤室的流体压力容器，该过滤室具有开口端和流体入口；(b)设置在其中的多个管状过滤介质元件，每个管状介质元件的一个流体侧仅与入口连通，而每个介质元件的与所述一 个流体侧相对的流体侧仅与开口端连通；(c)设置在开口端上方的盖元件，该盖元件限定了具有流体出口的辐照室；和(d)位于辐照室中的至少一个紫外(UV)灯，该紫外灯在选择性启动时可操作成用于辐照从管状过滤介质流向出口的流体。
17.根据权利要求16所述的系统，还包括布置成环形阵列的多个紫外灯。
18.—种水处理系统，包括:(a)具有压力室的流体压力容器，该压力室具有入口和设置在该入口上方位置上的出Π ；(b)设置在压力室中的管状过滤介质元件，该管状过滤介质元件的一个流体侧仅与所述室的入口连通，而与这一侧相对的流体侧仅与所述室连通；和(C)在管状介质元件周围布置成阵列的多个紫外(UV)灯，其中，从入口穿过管状介质元件流动的流体在流过出口之前在所述室内被辐照。
19.根据权利要求18所述的系统，还包括:(a)设置在管状介质元件中的清洁盘，该清洁盘相对于一个流体侧以微小间隔布置，其中，该盘在相对于介质元件运动时可操作成用于去除积聚在其上的固体物质；和(b)驱动机构，该驱动机构在选择性启动时可操作成用于实现所述盘的运动。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述驱动机构包括马达和轴向引导螺杆。
21.—种水处理系统,包括:(a)流体压力容器，该流体压力容器具有与入口连通的第一室、与出口连通的单独分开的第二室、和与所述第一和第二室连通的开口端；(b)可移除地接纳在开口端上的封闭结构，该封闭结构包括过滤介质元件，该过滤介质元件具有通过开口端仅与所述第一室连通的流体入口侧和通过开口端仅与所述第二室连通的流体排出侧；和，(C)至少一个紫外(UV)灯，该紫外灯设置成在选择性启动时用于在其中辐照从过滤介质元件排出的过滤后的流体。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述至少一个紫外灯设置在过滤介质元件周围。
23.根据权利要求21所述的系统，其中，所述至少一个紫外灯设置在第二室中。
24.根据权利要求21所述的系统，其中，所述至少一个紫外灯包括布置成环形阵列的多个紫外灯 。
【文档编号】C02F9/08GK203402986SQ201320454096
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2012年6月1日
【发明者】D·K·伊, C·S·劳, C·L·伊曼斯, M·E·艾舍尔, M·J·小纳多, M·A·昆特尔 申请人:伊顿公司