专利名称：自驱动清污滤水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滤水器，尤其是一种自驱动清污滤水器。
背景技术：
在水电站技术供水系统中，滤水器是必备装置之一，对其出口水压、流量都有一定要求，滤水器的局部水头损失是重要的技术指标。目前，广泛使用在国内外已建大、中型水电站技术供水系统中的滤水器，主要是中国专利ZL9411629. X中的滤水器，这种现有的全自动清污滤水器虽然具有供水连续稳定、固有过流损失小、滤网防阻塞性能好等优点，但是其清污排污过程需要由电动机提供额外的动力，但实际上滤水器内就有多余的水能而没有加以利用，这就造成了能源的浪费。因此，为了提高ZL94116229.X中的滤水器的水能利用效率，本发明提出一种自驱动的清污滤水器。
发明内容
本发明的技术方案为一种自驱动清污滤水器，包括上壳体5、下壳体6、叶轮调速器7、转速信号器8、平衡轴9、滤网组件10、排污叉管15、微型叶轮4以及排污管3，其特征在于上壳体5和下壳体6紧固连接，滤网组件10、排污叉管15以及微型叶轮4都位于下壳体内，其中进水管I位于下壳体下部并低于微型叶轮4的位置，出水管2位于下壳体的上部并对着滤网组件10的位置；滤网组件10固定于下壳体6内，包括压盖102、内外两圈单元滤网103和底盘101，内外两圈单元滤网103夹紧在压盖102和底盘101之间，以使内外两圈单元滤网103固定在底盘101的相应通孔上；排污叉管15位于滤网组件10的下方，其包括固定支架151，下管口 152、两臂及两臂上的止推套153、弹簧154和U型密封圈155 ;其中，固定支架151位于叉管体外的旋转轴线上，其上端与平衡轴9的下端刚性连接；下管口 152与排污管3轴承连接，微型叶轮4紧固在下管口 152上；排污叉管15两臂上的止推套153通过弹簧154和U型密封圈155抵住底盘101 ；平衡轴9上端延伸至上壳体5外，叶轮调速器7、转速信号器8位于上壳体外，并安装在平衡轴9的上端。优选地，微型叶轮4的材料为ABS工程塑料。优选地，叶轮调速器7是一种以调整平衡轴9的升降来达到对微型叶轮4调速目的机械结构。优选地，叶轮调速器7是固定于上壳体5上的细牙螺母，平衡轴9上端相应位置攻与其配合的细牙外螺纹，通过旋转平衡轴9使其上下移动，从而控制其下端连接的排污叉管15的升降，进而调整弹簧154的压缩预紧力。
采用了上述结构的滤水器，具有的有益效果为1.利用通过滤水器自身的压力水能驱动排污叉管回转，实现自动排污功能，替换输入电能的电动减速机。2.巧妙地使叶轮在滤水器腔内特殊边界条件下使用。3.利用调整弹簧压缩预紧力的办法改变叶轮能量平衡点，从而达到调整排污叉管转速。
图1为本发明的自驱动清污滤水器的剖面示意图；图2为图1中沿A-A向的剖面示意图；图3为滤网组件10的剖面示意图；图4为排污叉管15的示意图；图5为图4中排污叉管的俯视示意图。附图标记说明进水管I出水管2排污管3微型叶轮4上壳体5下 壳体6叶轮调速器7 转速信号器8平衡轴9滤网组件10排污叉管15 底盘101压盖102内外两圈单元滤网103固定支架151 下管口 152止推套153弹簧154U型密封圈15具体实施例方式为了能使本发明的特征更为清楚，以下将结合附图揭露本发明的具体实施方式
。本发明的自驱动清污滤水器具有如图1所示的结构，在上壳体5和下壳体6紧固而成的过滤腔内，装有滤网组件10、排污叉管15和微型叶轮4 ;其中进水管I位于下壳体6下部并低于微型叶轮4的位置，出水管2位于下壳体6的上部并对着滤网组件10的位置。下面参考图1-图3，滤网组件10固定于下壳体6内，包括压盖102、内外两圈单元滤网103和底盘101，底盘101上有两圈如图2所示的过水孔，内外两圈单元滤网103插在两圈过水孔的凹槽内，内外两圈单元滤网103的上端扣有压盖102，压盖102和底盘101之间可以通过螺栓连接成一个整体。并且为了保证密封性，滤网与压盖102、滤网与底盘101之间还都可以装有密封垫圈。内外两圈单元滤网103夹紧在压盖102和底盘101之间，以使内外两圈单元滤网103固定在底盘101的相应通孔上；底盘101上的两圈过水孔的横截面可以是各种合理的形状，如圆形、多边形等。下面参考图1、图4和图5，排污叉管15位于滤网组件10的下方，其包括固定支架151，下管口 152、两臂及两臂上的止推套153、弹簧154和U型密封圈155。排污叉管15的两臂呈“Y”形，臂的两端中心距不等。U形密封圈155位于止推套153和上管口之间，弹簧154的上下两端分别座在止推套153与管口出口的凸台之间，从而使排污叉管15两臂上的止推套153的上端面抵住底盘101，止推套153的上口分别和底盘101的两圈过水孔相对，孔径相同。固定支架151位于叉管体外的旋转轴线上，其上端与平衡轴9的下端刚性连接；下管口 152与排污管3轴承连接，微型叶轮4紧固在下管口 152上。这样，“Y”形排污叉管15转动时其两臂止推套153上端面则紧贴滤网底盘101做圆周向摩擦运动，其两臂上面的两个管口只能在同时正对一个内圈单元滤网和/或一个外圈单元滤网，并为其创造回流冲洗的机会。假设内圈有M个单元滤网，外圈有N个单元滤网，其中最多只有2个单元滤网在冲洗，其余M+N-2个单元滤网仍在进行正常过滤工作。运行中的自驱动清污滤水器被清洗的滤网面积只占工作滤网面积的2/(M+N)，减小了被清洗滤网的面积与工作滤网面积的比例，从而降低了清洗工作量及清污耗水量，也降低了在线运行的滤水器在清排污时出水管2的水压波动幅度，所以能保证滤水器运行的稳定性。图1中的微型叶轮4是靠水能旋转的叶轮，其原理相当于微型轴流式水轮机的转轮。叶轮的上、下方即叶片的进、出口形成一定的水流比能差h，而通过叶轮的流量q就是滤水器的供水流量。这样，叶轮在滤水器水能作用下便产生施加在叶轮上的功率，其大小为N = 9. 81qh n (Kff)，式中n为叶轮效率，。这一功率便是本滤水器实现排污的水力操作功率。而叶轮的轴端转矩为M= 102N/w (Kgm)，式中w为叶轮的旋转角速度。可见,影响角速度大小的主要参数是M，q和h，其次便是叶轮的效率。为了提高本滤水器的叶轮效率n，应当减少容积损失、机械损失和水力损失，因此，设计时应保证滤水器下壳体6的内壁与微型叶轮4的端面间隙尽量小，微型叶轮的叶片应具有良好的水动力学性能。并且微型叶轮4的材料可以为ABS工程塑料，因为这种材料具有良好的综合性能冲击强度高、刚性好、尺寸稳定性好、耐磨性好、抗化学药品性高，在国内外广泛应用于机械工业(齿轮、汽车配件、飞机、电器仪表工业、波纹管等)。由于具有良好的机械强度和韧性，也被广泛应用于建筑材料。这样设计的微型叶轮4在压力水的作用下按照流体力学规律慢速旋转，并通过下管口 152带动排污叉管15以及平衡轴9 一同旋转。平衡轴9上端延伸至上壳体5外，叶轮调速器7、转速信号器8位于上壳体外，并安装在平衡轴9的上端。叶轮调速器7是一种以调整平衡轴9的升降来达到对微型叶轮4调速目的机械结构。在机械领域，这种控制杆的升降的方式很多，例如叶轮调速器7可以是固定于上壳体
5上的细牙螺母，平衡轴9上端相应位置可以攻与其配合的细牙外螺纹，通过旋转平衡轴9，控制其下端连接的排污叉管15的升降，进而调整弹簧154的压缩预紧力，从而调节止推套153与底盘101间的摩擦阻力矩使之平衡微型叶轮4的驱动力矩，以使排污叉管15在满意的转速下匀速转动。螺母形状可以是任何形态状，例如六方螺母、花篮螺母、方形、圆柱形等。并且优选地，此处螺母的外形上半高度为六方形以作临时固定用，下半高度为圆柱形并向前与轴承内圈即静配合。轴承可以选用径向止推轴承以保证平衡轴9转动时的稳定性。当然，叶轮调速器7除了采用上述的一组细牙螺纹机构以外，也可以采用其他的常见形式，例如紧固卡套的形式来调节平衡轴9的上下移动，以最终达到调速目的(由于该结构是常见结构，此处不再赘述)。
转速信号器8则可以采集平衡轴9、也就是微型叶轮4的转速，以供调速参考。该自驱动清污滤水器的上、下壳体，用球墨铸铁或不锈钢制造，表面光滑，外形美观，抗腐蚀性能好。本发明的滤水器有两种运行工况，即正常过滤工况和清排污工况，下面将结合附图对这两种工况进行说明。(一 )正常过滤工况排污管3上的排污阀门关闭，滤水器进入正常过滤工况。此时，压力水经由进水管I进入滤水器下壳体6内，并通过底盘101上的通孔进入内外两圈单元滤网103152，将污物留在各单元滤网内壁，清洁水则通过出水管2进入供水系统。在这一过程中，叶轮4在压力水的作用下按照流体力学规律慢速旋转，并通过下管口 152带动排污叉管15以及平衡轴9一同旋转。此时虽然排污叉管15中充满压力水，但由于排污阀门是关闭的，在旋转过程中各滤网内的污物也不会被排出。( 二)清排污工况排污管3上的排污阀门开启，滤水器进入清排污工况。排污叉管15在叶轮4的带动下转动，使其两臂的管口与被冲洗的各单元滤网依次连通，附着在滤网上的污物借助清洁水反冲，将污水经排污管3排出，实现自动清污排污功能。排污阀关闭，叉管充满静止压力水，清污排污工况结束，滤水器又恢复到正常过滤工况。本滤水器的电气控制部分属于本领域的公知常识，具体可参考中国专利ZL9411629. X，本发明重在机械结构上的改进，因此电气部分不再赘述。采用本发明的自驱动清污滤水器具有以下优点(I)节能工业滤水器广泛应用于化工、印染、造纸、炼钢等领域，更是水电站技术供水系统的必有设备，以三峡电站为例，不算即将新增加的八台机组，已投入运行的单机容量为70万kw的机组26台，使用大型滤水器70余台，以机组运行水头71米计算，一年内滤水器水能浪费达66万kw. h之多，更何况我国已建装机容量50万kw以上水电站有40余座，而诸如中、朝两国合建的装机40万kw的云峰电站、吉林装机20万kw的红石电站等中小型电站，遍及全国各地数以几百座计。由此可见常年通过滤水器无端浪费的水能的确应该被重视。自驱动滤水器投入市场后，不仅对今后水利资源开发，拟建、在建水电站有着重要经济价值，就是对已建电站滤水器的换代已十分必要。水力资源是绿色能源，如今全球争夺能源激烈，能源是国家经济发展的命脉，节能不可忽视。(2)微型叶轮在滤水器腔内的使用，拓展了水力机械的技术领域。(3)本发明的滤水器由于不需要额外设置电动机及减速装置作为动力源，因此在常规保养维修中，避免了拆除和回装电动机、减速装置的繁琐，同时也能避免减速装置经常性的漏油，而对环境产生的污染。以上已将本发明作出了详细说明，惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属于本发明的专利涵盖范围内。
权利要求
1.一种自驱动清污滤水器，包括上壳体(5)、下壳体￠)、叶轮调速器(7)、转速信号器(8)、平衡轴(9)、滤网组件(10)、排污叉管(15)、微型叶轮(4)以及排污管(3)，其特征在于 上壳体(5)和下壳体(6)紧固连接，滤网组件(10)、排污叉管(15)以及微型叶轮(4)都位于下壳体内，其中进水管(I)位于下壳体下部并低于微型叶轮(4)的位置，出水管(2)位于下壳体的上部并对着滤网组件(10)的位置； 滤网组件(10)固定于下壳体(6)内，包括压盖(102)、内外两圈单元滤网(103)和底盘(101),内外两圈单元滤网(103)夹紧在压盖(102)和底盘(101)之间，以使内外两圈单元滤网(103)固定在底盘(101)的相应通孔上； 排污叉管(15)位于滤网组件(10)的下方，其包括固定支架(151)，下管口(152)、两臂及两臂上的止推套(153)、弹簧(154)和U型密封圈(155);其中，固定支架151位于叉管体外的旋转轴线上，其上端与平衡轴9的下端刚性连接；下管口(152)与排污管(3)轴承连接，微型叶轮(4)紧固在下管口(152)上；排污叉管(15)两臂上的止推套(153)通过弹簧(154)和U型密封圈(155)抵住底盘(101)； 平衡轴(9)上端延伸至上壳体(5)外，叶轮调速器(7)、转速信号器(8)位于上壳体外，并安装在平衡轴(9)的上端。
2.如权利要求1所述的自驱动清污滤水器，其特征还在于所述微型叶轮(4)的材料为ABS工程塑料。
3.如权利要求1所述的自驱动清污滤水器，其特征还在于叶轮调速器(7)是一种以调整平衡轴(9)的升降来达到对微型叶轮(4)调速目的机械结构。
4.如权利要求3所述的自驱动清污滤水器，其特征还在于叶轮调速器(7)是固定于上壳体(5)上的细牙螺母，平衡轴(9)上端相应位置攻与其配合的细牙外螺纹，通过旋转平衡轴(9)使其上下移动，从而控制其下端连接的排污叉管(15)的升降，进而调整弹簧(154)的压缩预紧力。
全文摘要
本发明涉及一种自驱动清污滤水器，包括上壳体、下壳体、叶轮调速器、转速信号器、平衡轴、滤网组件、排污叉管、微型叶轮以及排污管。其具有自驱动清排污的功能；排污时，排污管3上的排污阀门开启，滤水器进入清排污工况。排污叉管15在叶轮4的带动下转动，使其两臂的管口与被冲洗的各单元滤网依次连通，附着在滤网上的污物借助清洁水反冲，将污水经排污管3排出，实现自动清污排污功能。排污阀关闭，叉管充满静止压力水，清污排污工况结束，滤水器又恢复到正常过滤工况。本发明充分利用滤水器内就有多余的水能来驱动微型叶轮实现自驱动，达到了节约能源、简化结构的技术效果。
文档编号B01D29/35GK103055571SQ201310001928
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月6日 优先权日2013年1月6日
发明者苏九逵, 常进时, 郭江, 陈服军, 刘万景, 唐利剑, 贾彦博, 苏珊, 张静, 张志华 申请人:苏九逵