用於無隔室活動橋式的過濾器的空氣淨化/回洗裝置的製作方法
2023-09-12 22:49:35
專利名稱：用於無隔室活動橋式的過濾器的空氣淨化/回洗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種回洗過濾器，具體說涉及活動橋式回洗系統的混合空氣/水(或其他液體)的回洗裝置。
在現有技術中，已知公開了分隔成多個過濾隔室的重力下流過濾槽，隔室彼此相鄰，並都包括多層或單層顆粒狀過濾介質，包括沙子、沙礫等。在這種類型的典型下流式過濾系統中，包含著懸浮固態顆粒的水或其他液體從上側被引入過濾槽，接著澄清的水就從位於各個單獨過濾隔室下方或相鄰位置處的通道抽出。在穿過各單獨隔室下流的過程中，顆粒狀物滯留在所述單層或多層顆粒狀過濾介質層中。最後，顆粒狀物會填滿過濾介質，由此減少了該系統的過濾能力。因此，需要定期對過濾隔室進行清潔。這通常是通過過濾器的回洗操作實現的，即通過將回洗水或其他液體以與正常過濾相反的方向引入到過濾器中來實現。此外，通過使用能夠從一個過濾隔室移動到另外一個過濾隔室的活動橋裝置在清理個別隔室的同時可以使過濾操作在其他的隔室中繼續進行，從而使該過濾裝置連續工作。
活動橋式裝置的實例在下述美國專利中有所公開，包括No.5041405；5089117；4988439；4957631；4859330；4764288；4617131；4540487；4486307；4133766；3984326；2235227；和2302449。
一般地，活動橋式系統包括上部託架、活動軌道、導向裝置等，該活動橋支撐著可沿著過濾隔室的上開口端部移動的回洗機罩，一般為步進方式。如上所述，對於下流式過濾器來說，水或其他處理液體從下部以與正常過濾方向相反的流動方向被引入(通過回洗泵)需要回洗的隔室。回洗機罩一般包括抽吸集管(即附加的泵)，用來抽出流體和固著在過濾隔室表面的碎屑，以完成回洗。在一個隔室的回洗完成後，活動橋將回洗機罩移動到下一個相鄰隔室。
另外，還公開了在活動橋式系統中採用混合空氣/水的回洗技術。混合空氣/水回洗系統一般與單一介質的未分層的過濾基底配合使用，目的是為了提高單獨使用水時的回洗效率。這些系統採用與附加空氣供給裝置(如鼓風機或壓縮機)相結合的回洗泵。這些在活動橋式過濾器中的混合空氣/水的回洗實例在下述美國專利中有所公開，包括U.S.No.5078873；5032294；4624783；以及共同擁有的美國專利U.S.No.4859330和5401405。
在美國專利No.5401405中公開了一種改進的空氣/水回洗系統，其中通過隔室中負壓將空氣抽入每個隔室中的空氣供給口。這個系統還具有自抽吸裝置，其將氣泡狀態的空氣或氣體經過回洗水排出管排出。
於1996年7月8日提交的共同擁有的、同時待審的申請S.N.08/676590中，公開了一種無隔室的活動橋式過濾器，其採用了多個橫向設置的下排水集管和唯一的回洗密封套，過濾集管用於使過濾後的水流入濾液通道，並用於將回洗水引入過濾介質，而回洗密封套通過封閉相鄰集管的水口來防止回洗水從基底流回到相鄰的濾液通道。
本發明對可同時用於隔室型和無隔室型活動橋式過濾系統的空氣淨化/回洗裝置進行了進一步改進。過濾箱體的結構包括下排水集管，無隔室的過濾介質基底結構，以及回洗密封套組件；該密封套組件與共同擁有的同時待審的申請No.08/676490中已有的描述相似，該文獻全文在這裡被引作參考。由活動橋承載的回洗機罩組件大致如美國專利5401405中所述，該專利文獻全文在這裡被引作參考。美國專利5401405中還公開了典型的具有多個隔室的箱體結構，這些隔室是通過隔室分隔件或隔壁形成的。
根據本發明的回洗密封套組件和回洗機罩組件的不同之處將在下面進一步說明。
回洗泵位於濾液通道內，而濾液通道又與過濾槽橫向相鄰。該回洗泵是從橋上懸掛下來的回洗密封套組件的一部分。當橋從過濾槽的一端移動到另外一端時，回洗密封套逐一與橫向間隔的出水口接合，這些出水口又分別與過濾槽上的各個彼此橫向間隔的集管相連。還可以採用如共同擁有、同時待審的申請No.08/179693和08/395082(在這裡引作參考)中所描述的風箱型作動器，以實現回洗密封套與過濾槽出水口的逐一密封接合。
根據本發明，在回洗水供給導管的位於回洗泵和回洗密封套之間的位置上設有抽吸噴口組件。該噴口組件包括位於導管內與空氣供給線相連通的橫向開口附近的直徑減小的噴口，其中空氣供給線從濾液通道向上延伸並在大氣中開口。回洗液體流過直徑減小的噴口後，從空氣供給線進入的空氣被抽入回洗液體供給導管，從而將空氣和水的混合物供給到過濾槽的下排水集管內，以實現混合空氣淨化/回洗操作。另外，還可以同時採用空氣流量計和用來對抽吸入回洗導管的空氣量進行控制的自動閥。
通過將空氣/水混合物引入過濾介質基底，過濾介質被充分活化和清潔，同時將基底的被抽入回洗機罩的一些部分進行進一步活化和清洗。機罩組件包括空氣/介質導流擋板，同時還設有排氣擋板，以使回洗空氣從機罩分離排出，同時通過設置在機罩或活動橋上的第二泵將回洗水和被去除的碎屑從機罩上側抽出。接著，回洗水被排放到沿過濾槽一側延伸的固定槽內。
由於省略了單獨的將空氣供給到回洗程序中的鼓風機，而且不必設置單獨的空氣供給管和過濾介質基底內的豎管，上述設計明顯地減少了系統的成本。
由此，本發明提供了一種回洗過濾器的方法，包括a)通過導管向過濾基底的一端提供回洗液體；b)將空氣抽吸入基底的回洗液體的上遊；c)在基底的一端向基底引入空氣和回洗液體的混合物；d)將回洗水和空氣從過濾基底的相反端部排出。
在另一方面，本發明還提供了一種過濾系統，包括具有過濾介質材料基底的過濾槽；與所述過濾槽相鄰的濾液通道；在所述基底中具有至少一個管形下排水集管，其與所述濾液通道呈液體連通；用於向所述基底供給回洗液體的回洗泵，具有可選擇地與所述至少一個下排水集管接合的回洗水供給導管；以及，其中回洗水供給導管包括用於在所述回洗泵和所述基底之間的位置上將空氣抽吸入導管內的裝置。
在又一方面，本發明還提供了一種活動橋式過濾裝置，包括具有一對側壁，一對端壁和底板的箱體，其限定了包括下流過濾基底的過濾槽；適於橫跨箱體頂部移動的橋，所述橋支撐著回洗泵，回洗機罩和封閉在其中的回洗廢水去除歧管；位於所述側壁之間的隔壁，形成了位於過濾槽附近的濾液通道，用於接收從箱體流出的已經過濾的流出物，並用於通過所述回洗泵向所述過濾基底供給回洗液體；下排水管，包括多個管狀集管，這些水平隔開的集管穿過所述基底延伸，並與所述濾液通道相連通，每個集管沿長度具有多個微孔；其中回洗泵通過回洗導管與用來接通至少一個所述集管的密封套相連接，所述回洗泵可以選擇性地與所述多個集管中的每一個集管相接合，而且其中所述供給導管具有噴口，和用來將空氣抽入回洗泵下遊、所述過濾基底上遊的回洗液體中的空氣供給口。
通過下面對本發明的詳細描述，可以使本發明的目的和優點更為明顯。附圖中
圖1是根據本發明的活動橋式過濾組件的端部剖視圖；圖2是圖1中的回洗密封套組件的平面圖；圖2A是圖2中所示的密封套的側視圖；圖3是圖1中的回洗機罩組件的局部剖視側視圖；圖4是圖1中橫向排列的下排水集管部分側視圖，其中示出了可選擇的隔室分隔件的局部剖視圖。
參考圖1，其中示出了活動橋式回洗系統10，包括由水泥(或鋼)結構的箱體12，該箱體12包括底部箱壁或底板14，一對側壁16,18和一對端壁(未示出)。活動橋20(以簡化形式表示，為了容易理解拆除了一些零件)安裝在裝置的頂部，用於沿箱體通過輪子W在平行於側壁16,18方向並在箱體的縱向上運動。橋20的安裝和其所對應的驅動屬於現有技術，並不構成本發明的一部分。
箱體12還包括內部隔壁22，該隔壁22位於側壁16的附近，並平行於側壁16在端壁之間沿箱體長度延伸。隔壁22用於將箱體分隔成相對較大的過濾槽26和相對較小的濾液通道24。
過濾槽26設有過濾介質的基底28，過濾介質可包括一層或多層粒狀材料(一個粗粒層用28a表示)，通常用於重力型過濾系統。在這個典型實施例中，過濾槽呈單一的過濾隔室結構(如圖2所示)，未設有傳統的將過濾槽分隔成多個單獨隔室的直立分隔壁。在其它的典型實施例中，過濾槽可以通過採用直立的隔室分隔件或位於側壁18和隔壁22之間的平行於端壁的隔壁等方式被分隔成多個隔室。在圖4中用標號29示出了兩個這樣的分隔件的剖視圖，在這兩個分隔件之間形成了隔室31。該結構是已在專利405中公開的傳統設計。
回洗機罩34通過支承件30,32從橋20懸掛下來，其沿箱體的橫向延伸，大致位於隔壁22和側壁18之間，並處於基底28的鄰近位置。機罩封閉了回洗集管36(圖3)，該集管與安裝在機罩34外部處的回洗廢水泵40的入口38相連接。排水導管42伸入回洗槽(未示出)中，該回洗槽可以安裝在側壁18上，並沿箱體的長度延伸。這樣，當橋20沿箱體12的長度運動時，導管的排出口可以在回洗槽內任意運動。較好的是，泵40也可以安裝在橋20上。另外，機罩34(將在下面詳細描述)的安裝還可以(通過任何適合的方式)實現朝向或遠離基底28的相對橋20的垂直運動。此外，機罩的位置從過濾介質基底表面離開一定距離，即在幾英寸之內或更少。
在過濾介質基底28內，和底部箱壁或底板14的附近，設置有多個管狀的下排水集管48，如在圖1和圖4中所示，這些集管在過濾介質基底內於大致相同的高度相互橫向間隔地延伸。每個集管的外周表面上設有允許濾液進入集管(或允許回洗水流出)的狹縫或微孔44。每個集管48的相對的端部通過合適的方式被側壁18和隔壁22支撐。這樣，集管48就較有利地在過濾槽的整個長度上橫向延伸，並與機罩34平行。在有隔室的過濾槽中，每個隔室具有自己的集管。
每個集管48的最靠近側壁18的端部在46處封閉，而相反的一端穿過隔壁22在圓形水口50處打開。側壁22的水口50被設計成與回洗封閉套52接合，而回洗封閉套又和主回洗泵54相連接。包括套52和泵54的整個回洗封閉套組件通過樞轉安裝件56固定在橋20上，可關於樞軸銷58運動。這樣，如此安裝的組件可以與橋20一起沿箱體12的長度鄰近隔壁22軸向移動，同時還可以相對橋樞轉運動，以便可以使套52與一個或多個水口50選擇性地接合。
下面參考圖2和圖2A詳細描述根據本發明組裝的回洗封閉套組件。在無隔室的過濾槽中設有封閉套52，包括封閉體60，其可分為三個部分中心液壓部分62和一對相同間隔的封閉部分64和66，在中心液壓部分的兩側各有一個。中心液壓部分包括矩形開口68，矩形開口68被相同形狀的密封件70包圍，該密封件70在環繞一個或多個水口50的區域上與隔壁22接合。密封套內的開口與多段導管72連接，該導管72又與回洗泵54的排出口連接。較優選的是，可以根據與具體的回洗泵配合的要求而對導管72的具體結構作適應性的修改。封閉部分在被中心部分68封閉的一個或多個水口50的任何一側上與隔壁22密封地接合。每個封閉部分具有自己的密封件70a,70b，這些密封件分別環繞著封閉板71,73，適於封閉一個或多個相鄰的水口，以便保證從中心部分流入到基底中的回洗液體不會從相鄰的水口流回到濾液通道。有關密封套組件的詳細描述，可以參考同時待審的共同擁有的專利申請No.08/676590。
對於有隔室的過濾槽，密封套不必有封閉部分64,66，因為隔室的隔壁可以防止回洗液體通過相鄰集管流出。
根據本發明，導管72為翻轉的U形，一個支路72a從泵54向上延伸到短的過渡水平部分，而第二支路72b向下延伸到套52。一個直徑減小的噴口74放置在導管的支路部分72b內，即在水口50的上遊，但在回洗泵54的下遊。在噴口附近，具有一個從導管72水平地延伸出的空氣入口76。空氣供給導管78與空氣入口76相連，並向上延伸到空氣供給線在大氣中開口的位置上。在空氣供給口或開口76的下遊，設有一個直徑進一步減小的插入件80，其向密封套組件52向下延伸。通過該設計，可以得到下述有利的效果，即回洗液體流過噴口74後，膨脹進入管80，而空氣將通過導管78被在噴口74處吸入導管72，該混合物流過插入件80，導管72的下部，並通過一個或多個水口50和對應的橫向集管48進入過濾基底。
參考圖2，空氣流量計82和空氣供給控制閥84用來精確地控制被吸入回洗液體的空氣量。
風箱作動器(bellow actuator)86的位置與泵54橫向離開，並可以為在共同持有的待審的專利申請No.08/179693，或08/395082中描述的任何類型。但應該注意的是，使密封套52移動並與箱體隔壁22進入接合或脫離接合的作動機構並非是本發明的構成部分。
應該指出的是，對於無隔室的過濾槽，橫向集管48和對應的水口50是圓形的，而液壓中心部分開口68以及封閉板71,73是矩形的。結果，開口68和板71,73的尺寸可以進行修改，以便環繞一個或多個水口50。換句話說，液壓中心部分或具體說開口68，可以進行尺寸調整，以使從濾液通道流來的回洗液體可以同時供給到一個或多個橫向集管48中。同時，可以調整板71,73的尺寸，以便在一個或多個進行回洗的橫向集管的兩側覆蓋一個或多個相鄰橫向集管48。
參考圖3，回洗機罩34主要包括在其下端開口的翻轉的通道開口。具體說，機罩包括頂壁86和懸垂的側壁88,90，形成了下部開口端92。如上所述，在回洗機罩內封閉有橫向延伸的歧管36，在歧管36上沿長度設有多個孔。在安裝在機罩組件上(或者安裝在橋上)的回洗廢水泵40的幫助下，該歧管36用來去除來自過濾槽26的回洗廢水。
機罩組件還設有一對空氣/介質導流擋板94,96，其沿機罩的長度延伸，相對側壁88和90成一定角度設置，並彼此大致垂直。擋板96與擋板94隔開，並在下端延伸超過擋板94。另外，在機罩的下側設有一對排氣擋板98,100，其從機罩的頂壁86在歧管36的兩側垂直向下延伸。擋板98,100彼此平行，並與空氣/介質擋板94,96以大致相同的間隙相互隔開。如圖3所示，由於擋板94,96的偏置的設置，排氣擋板98,100具有不同的長度。擋板94,96,98和100圍繞歧管36形成了開口的罩子，同時在空氣/介質導流擋板94,96的下側形成了攪動和衝洗區102,104，同時在空氣/介質導流擋板94,96的上側，和在排氣擋板98,100的附近形成一對空氣收集排出區106,108。一對空氣排出管110,112從這些空氣收集排出區向上延伸出機罩組件。
對於無隔室的過濾槽，在具有上述設計時，可以看出空氣和回洗液體的混合物將流過一個或多個水口50並流入一個或多個橫向集管48。同時，密封套52的封閉部分64,66可完全防止回洗水從被回洗的區域經過位於被回洗區域的兩側(即位於被封閉套52的中心部分62環繞的一個或多個水口50的任一側)的集管48和水口50向濾液通道24的轉移。這種設計可以形成向上通過過濾基底28並進入回洗機罩34的液體流的具有最小阻力的通道，並且可使被回洗的過濾基底區得到有效的充分的介質清理。而且，由於通過用抽吸噴口74將控制量的空氣抽入回洗水中，所以沒有必要單獨設置空氣壓縮機或鼓風機，以及與之相配的管子或導管，這樣可以顯著節約成本。抽入回洗程序的空氣排出管110,112被通入大氣。同時，通過分離抽入的空氣，從基底去除掉的回洗廢水和碎屑可以通過歧管36在回洗廢水泵40的幫助下自由地從機罩組件排出。隨後，廢水和碎屑經過排水導管42流入廢水槽(未示出)。
對於有隔室的過濾槽，其回洗操作也是類似的，如上面所述，不同之處在於隔室隔壁防止了回洗液體通過相鄰集管流出，從而封閉部分64,66可以被省去。
還應該理解的是，儘管上文結合活動橋式過濾器對本發明進行了描述，但是本發明同樣可以用於任何採用空氣和水相混合的水流進行回洗的過濾器，包括(但並非是限定性的)重力和壓力過濾器，上流和下流過濾器，活性炭塔和過濾器，以及生物過濾器，例如脫氮和離子交換過濾器。
儘管結合目前認為是最可行的最優選的實施例對本發明進行了描述，但應該理解的是，本發明並非局限於所公開的實施例，相反，本發明意欲覆蓋包括在所附權利要求中的各種修改和等效的設計。
權利要求
1．一種回洗過濾器的方法，包括a)通過導管向過濾基底的一端提供回洗液體；b)將空氣抽吸入基底的上遊的回洗液體；c)在基底的所述一端向基底引入空氣和回洗液體的混合物；d)將回洗水和空氣從過濾基底的相反端部排出。
2．如權利要求1所述的方法，包括對抽吸入回洗液體的空氣量進行檢測和控制。
3．如權利要求1所述的方法，其中步驟a)是通過回洗泵實現的，所述回洗泵具有在回洗泵的排出口和鄰近基底的水口之間延伸的供給導管；其中步驟b)是通過在空氣引入開口的附近，即所述回洗泵的下遊，將直徑減少的噴口插入供給導管中而實現的。
4．如權利要求1所述的方法，其中步驟d)是這樣實現的，即在被回洗的過濾基底的區域上設置機罩，並安裝另外一個泵，將回洗水，空氣和碎屑從所述過濾基底吸入所述機罩。
5．如權利要求4所述的方法，其中機罩具有用於從碎屑和從回洗水中分離出空氣的裝置。
6．如權利要求5所述的方法，其中從回洗水中分離出的空氣被通入大氣。
7．如權利要求4所述的方法，其中所述過濾基底位於過濾槽中，其中所述機罩從位於所述過濾槽上方的橋懸掛下來，並能夠沿所述過濾槽移動。
8．如權利要求7所述的方法，其中所述過濾基底包括單一的隔室，其中有多個下排水集管穿過基底延伸，每個集管在用於將所述過濾槽從濾液通道上分離開的隔壁上分別具有水口，並且其中步驟a),b)和c)是經一個或多個所述水口順序實施的。
9．如權利要求8所述的方法，其中步驟a)是通過將清潔的濾液泵入所述基底而實現的。
10．如權利要求7所述的方法，其中所述過濾基底包括多個隔室，每個隔室具有一個下排水集管，該集管與所述用於將所述過濾槽從濾液通道分離出來的隔壁上的各個水口相連接，並且其中步驟a),b)和c)分別通過一個或多個所述水口順序實施。
11．一種過濾系統，包括具有過濾介質材料的基底的過濾槽；與所述過濾槽相鄰的濾液通道；在所述基底中具有至少一個管形下排水集管，其與所述濾液通道呈液體連通；用於向所述基底供給回洗液體的回洗泵，具有可選擇地與所述至少一個下排水集管接合的回洗水供給導管；以及，其中回洗水供給導管包括用於在所述回洗泵和所述基底之間的位置上將空氣抽吸入導管內的裝置。
12．如權利要求11所述的過濾系統，還包括沿所述過濾槽的上端可移動的橋，所述橋承載著回洗機罩，以使其沿所述基底的上表面運動；所述機罩中具有回洗歧管，所述回洗歧管與用於將回洗廢水和碎屑從所述機罩抽出的第二泵呈液體連通。
13．如權利要求11所述的過濾系統，其中所述機罩具有多個用於從回洗水和過濾基底碎屑中分離回洗空氣的擋板。
14．如權利要求13所述的過濾系統，其中所述多個擋板包括一對限定了一對攪動和衝洗區的空氣/水分離擋板，以及一對限定了一對空氣收集區的空氣排出擋板。
15．如權利要求14所述的過濾系統，還包括分別從所述空氣收集區向上延伸的空氣排出管。
16．如權利要求11所述的過濾系統，其中所述回洗水供給導管與密封套組件相連接，該密封套組件可與設置在將所述過濾槽從所述濾液通道分離開的隔壁上的一個或多個水口選擇性地連接，所述一個或多個水口與各個下排水集管相連。
17．如權利要求11所述的過濾系統，其中所述基底過濾介質橫跨所述過濾槽延伸，未被劃分成多個隔室。
18．如權利要求11所述的過濾系統，其中還包括在回洗方向位於所述基底下遊的第二泵。
19．如權利要求11所述的過濾系統，其中所述多個下排水集管在所述基底的下部橫跨所述過濾槽延伸，而且其中所述密封套組件可與每個所述集管選擇性接合。
20．如權利要求19所述的過濾系統，其中所述回洗水供給導管與密封套組件相連接，所述密封套組件可與設置在將所述過濾槽從所述濾液通道分離開的隔壁上的一個或多個水口選擇性地連接。
21．一種活動橋式過濾裝置，包括具有一對側壁，一對端壁和底板的箱體，其限定了包括下流過濾基底的過濾槽；適於橫跨箱體頂部移動的橋，所述橋支撐著回洗泵；回洗機罩和封閉在其中的回洗廢水去除歧管；位於所述側壁之間的隔壁，形成了位於過濾槽附近的濾液通道，用於接收從過濾槽流出的已經過濾的流出物，並用於通過所述回洗泵向所述過濾基底供給回洗液體；下排水管，包括多個管狀集管，這些水平隔開的集管穿過所述基底延伸，並與所述濾液通道相連通，每個集管沿長度具有多個孔；其中回洗泵通過與用來接通至少一個所述集管的密封套相連接的回洗導管，所述回洗泵可以選擇性地與所述多個集管中的每一個集管相接合，而且其中所述供給導管具有噴口，和用來將空氣抽入回洗泵下遊、所述過濾基底上遊的回洗液體中的空氣供給口。
22．如權利要求20所述的裝置，其中所述密封套包括液壓部分和至少一個與所述液壓部分在一側相鄰的封閉部分，所述液壓部分包括被密封件環繞的開口，用於在環繞狀態下將所述隔壁密封地與所述水口中至少一個接合，所述封閉部分包括被密封件環繞的板，用於在環繞狀態下將所述隔壁密封地與至少一個相鄰水口接合，以便在回洗操作中封閉從所述過濾槽流出並穿過所述至少一個相鄰水口的流體流動。
23．如權利要求22所述的裝置，其中還包括與所述液壓部分在相反的一側相鄰的第二封閉部分。
24．如權利要求21所述的裝置，其中所述過濾基底包括單一的未被分隔的基底。
25．如權利要求21所述的裝置，其中所述過濾基底被分隔成多個單獨的隔室，每個隔室具有一個位於其中的所述管狀集管。
全文摘要
一種回洗過濾器的方法,包括a)通過導管向過濾基底的一端提供回洗液體;b)將空氣抽吸入基底上遊的回洗液體;C)在基底的所述一端向基底引入空氣和回洗液體的混合物;d)將回洗水和空氣從過濾基底的相反端部排出。一種過濾系統,包括:具有過濾介質材料的基底的過濾槽;與過濾槽相鄰的濾液通道;在基底中具有至少一個管形下排水集管,其與濾液通道呈液體連通;用於向基底供給回洗液體的回洗泵,具有可選擇地與至少一個下排水集管接合的用於對基底供給回洗水的回洗水供給導管。回洗水供給導管包括用於在回洗泵和基底之間的位置上將空氣抽吸入導管內的噴口。
文檔編號B01D24/00GK1232404SQ97198488
公開日1999年10月20日 申請日期1997年10月3日 優先權日1996年10月4日
發明者麥克·麥克杜格爾德 申請人:美國過濾器公司