径向过滤器的制作方法

1.本实用新型涉及过滤器设备领域，尤其涉及一种径向过滤器。


背景技术：

2.水质净化用的过滤器最常用的原理是在过滤器内装填过滤层(如石英砂等颗粒状滤料)，待过滤水自上而下流过滤料层，水中的污物被截留在滤料上，流过的水就变清澈了。过滤器使用一段时间以后，滤料上截留的污物越来越多，最终将滤层堵塞，过滤器不能再继续使用。这时需要反冲，让水自下而上流过滤料层，上向水流的冲刷力使得滤料层膨胀松散开来，滤料中截留的污物随水流上升脱离滤层，并随水流排出过滤器外，经过反冲后滤层又恢复了过滤能力。经常进行这样的反冲操作，过滤器就能长期使用下去。
3.因此，现有技术的过滤器的过滤能力是由滤料的过滤面积来决定的，过滤面积就是跟水流前进方向垂直的滤料横截面积。当处理水量很大时过滤器需要有很大的过滤面积，相应地过滤器的尺寸也需要很大，或者需要用多台过滤器来共同工作。因为常用的砂滤料的比重比水大，通常有2.5～2.7，为了能把滤料清洗干净，自下而上的反冲水流必须足够大才能让自然堆积在过滤器底下的砂层膨胀和翻腾，这样杂质才有可能被水流冲刷出来。
4.然而现有技术的过滤器存在如下缺陷：
5.如果需要很大的用水量时，过滤器的尺寸就会非常大，尺寸过大会带来制造和运输困难；而且过滤器尺寸越大，反冲水流就越难做到大面积范围内均匀，水流不均匀就不能将滤料冲洗干净，而且还可能将滤料的分层承托结构冲乱，造成过滤器被破坏或滤料流失；反冲时为了使滤料达到必要的膨胀效果，反冲水流量比运行流量大很多，通常是5－6倍，因此过滤器的反冲水来源无法使用待过滤的原水，而必须另外设置反冲水池和反冲水泵，从反冲水池抽水反冲。反冲水泵的功率比原水泵功率大得多，反冲水管道阀门的口径也要比进水管道大得多，反冲系统的造价高，占地多，电气控制难度大，很多情况下因为使用现场不具备场地条件而无法设置反冲水池，无大功率电源而无法配套反冲水泵；反冲要消耗大量的反冲水，反冲水带有大量的杂质，无专门的水回收设施的话通常都只是将反冲水直接排放掉，造成大量的水资源浪费。
6.因此，有必要提供一种新的径向过滤器解决上述问题。


技术实现要素：

7.本实用新型需要解决的技术问题是提供一种在同样体积规格情况下过滤面积大、反冲洗消耗水量少且反冲洗效果好的径向过滤器。
8.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种径向过滤器，包括：
9.过滤筒，所述过滤筒包括底端封闭且顶端开口的筒体以及盖设固定于所述筒体的开口端的封头；
10.进水管，所述进水管设置于所述筒体靠近所述封头的一端，所述进水管贯穿所述筒体并连通至所述筒体内；
11.反冲排水管，所述反冲排水管设置于所述筒体靠近所述封头的一端，所述反冲排水管贯穿所述筒体并连通至所述筒体内，所述反冲排水管与所述进水管水平间隔设置；
12.反冲进水管，所述反冲进水管设置于所述筒体的底端并贯穿所述筒体；
13.出水管，所述出水管设置于所述筒体靠近其底端并贯穿所述筒体；
14.反冲布水器，所述反冲布水器设置于所述筒体内的底部并与所述反冲进水管连通；
15.排污管，所述排污管设置于所述筒体的底部并贯穿所述筒体；
16.滤料，所述滤料为颗粒状滤料，所述滤料填充于所述筒体内并将所述反冲布水器埋盖；
17.导流器，所述导流器呈中空且一端开口一端封闭的筒状结构，所述导流器的封闭端沿所述筒体的轴向插入所述滤料，所述导流器延伸至所述反冲布水器的上方并与其间隔；所述导流器的周侧设有多个贯穿其上的导流器滤孔，所述导流器滤孔的孔径小于所述滤料的粒径；所述排污管贯穿所述导流器的封闭端并与所述导流器连通；
18.布水集水槽，所述布水集水槽呈环状并与所述进水管水平平齐，所述布水集水槽套设固定于所述导流器并与所述滤料间隔，所述布水集水槽的内周侧贴合固定于所述导流器，所述布水集水槽的外周侧与所述筒体间隔形成水流间隙，所述布水集水槽的槽底设有多个贯穿其上的槽底滤孔，且所述布水集水槽的槽底的外周延伸至抵接固定于所述筒体；
19.集水器，所述集水器呈环状并与所述筒体同轴设置，所述集水器位于所述筒体的内侧壁与所述滤料之间并固定于所述筒体，所述集水器具有沿其轴向延伸的清水收集空间，所述清水收集空间的顶端封闭且底端开口；所述集水器设有多个贯穿其上的集水器滤孔，所述集水器滤孔呈沿所述集水器的轴向延伸的长条状且所述集水器滤孔的宽度小于所述滤料的粒径；所述集水器埋设于所述滤料内并使得所述集水器的顶端与所述滤料的顶面间隔一安全距离；以及，
20.集水汇合槽，所述集水汇合槽呈环状并与所述筒体同轴设置，所述集水汇合槽位于所述筒体的内侧壁与所述滤料之间并固定于所述筒体；所述集水汇合槽的槽底较所述导流器的底部更远离所述反冲布水器，所述集水汇合槽的槽顶与所述集水器固定连接并使二者相互连通，所述出水管贯穿所述集水汇合槽并相互连通。
21.优选的，所述集水汇合槽的槽顶设有多个贯穿其上的通孔，所述通孔的位置和尺寸与所述清水收集空间对应，通过所述通孔将所述集水汇合槽与所述清水收集空间连通。
22.优选的，所述集水汇合槽与所述出水管水平平齐，且所述集水汇合槽沿所述筒体的轴向的高度大于或等于所述出水管的管径。
23.优选的，所述集水汇合槽的靠近所述筒体中心轴的一侧设有多个贯穿其上的集水汇合槽滤孔。
24.优选的，所述集水器包括多个沿所述筒体的轴向延伸的呈长条状的金属板，多个所述金属板沿所述筒体的径向分布且相互两个所述金属板相交形成夹角，多个所述金属板依次首尾连接形成呈环状的波浪结构板，所述波浪结构板的波谷位置固定于所述筒体，所述波浪结构板的波峰位置朝向所述筒体的中心轴；所述集水器滤孔开设于每一所述金属板，所述波浪结构板上同一波峰的两块所述金属板与所述筒体共同围成一所述清水收集空间。
25.优选的，所述集水器包括多个沿所述筒体的轴向延伸的呈长条状的金属管，多个所述金属管间隔设置并共同围成环状结构，所述集水器滤孔开设于每一所述金属管，每一所述金属管均固定于所述筒体，且每一所述金属管内部形成一所述清水收集空间。
26.优选的，所述导流器为采用表面光滑的金属板网制成的圆筒状结构；所述集水器采用表面光滑的金属板制成。
27.优选的，所述金属管的直径小于或等于50mm。
28.优选的，所述布水集水槽的顶面低于所述导流器的顶面。
29.优选的，所述滤料为粒径为0.6～1.2mm的石英砂，或粒径为 0.8～1.8mm的无烟煤。
30.相较于现有技术，本实用新型的径向过滤器，通过导流器、集水器等结构配合，将过滤由平面结构转换为成立体结构，水流从上下流动改为径向流动，所述径向过滤器的上下方向迎水面和所述过滤器的筒体外侧周边都与水流前进方向垂直，在所述筒体上设置所述集水器，这样使得本实用新型的径向过滤器较现有技术的相同尺寸的过滤器，可以获得其几倍的过滤面积，过滤层厚度也可以得到保障，反冲水的反冲流量只有过滤流量的几分之一，仅靠进水流量就足以将滤料冲洗干净，不再需要设置专门的反冲水池、反冲水泵和大口径管道阀门。因径向流过滤器的高度尺寸相对不受限制，将高度加大即可轻松获得更大的过滤面积，而反冲流量不需要加大。
附图说明
31.图1为本实用新型径向过滤器的立体结构部分分解示意图；
32.图2为本实用新型径向过滤器的集水器与出水管、筒体配合的实施方式一结构示意图；
33.图3为本实用新型径向过滤器的集水器与出水管、筒体配合的实施方式二结构示意图；
34.图4为本实用新型的径向过滤器的过滤运行状态时水流示意图；
35.图5为本实用新型的径向过滤器的反冲状态时水流示意图。
具体实施方式
36.下面将结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
37.请参图1所示，本实用新型提供了一种径向过滤器100，包括：过滤筒1，进水管2，反冲排水管3，反冲进水管4，出水管5，反冲布水器6，排污管7，滤料8，导流器9，布水集水槽10，集水器11，集水汇合槽12。
38.所述过滤筒1包括底端封闭且顶端开口的筒体1001以及盖设固定于所述筒体1001的开口端的封头1002。二者可为可拆卸连接，固定连接时形成密封，当然，筒体1001和封头1002也可以为一体结构，即当筒体1001的高度较高时，可将封头1002作为筒体1001的一部分结构。所述过滤筒1可为圆形、方形或其他不规则形状，可以是受压的密闭容器或敞开的容器。
39.所述进水管2设置于所述筒体1001靠近所述封头1002的一端，所述进水管2贯穿所述筒体1001并连通至所述筒体1001内，用于连接待过滤水源。
40.所述反冲排水管3设置于所述筒体1001靠近所述封头1002的一端，所述反冲排水管3贯穿所述筒体1001并连通至所述筒体1003内，用于将反冲清洗滤料8时产生的废水排出。所述反冲排水管3与所述进水管2水平间隔设置。
41.所述反冲进水管4设置于所述筒体1001的底端并贯穿所述筒体 1001，用于反冲清洗滤料8时连接清洗水源。
42.所述出水管5设置于所述筒体1001靠近其底端并贯穿所述筒体 1001，用于将过滤后收集的清水输送出去。
43.所述反冲布水器6设置于所述筒体1001内的底部并与所述反冲进水管4连通。
44.本实施方式中，所述反冲布水器6为现有技术的结构。比如，常见的结构之一是由多根带有细小孔眼的支管装配成一个布水器结构，孔眼尺寸小于滤料颗粒；比如，常见的结构之二是由多层颗粒大小不同的分级承托层组成，每层承托层的颗粒大于滤料颗粒，而且承托颗粒大小从略大于滤料的颗粒尺寸开始由上到下逐级增大，水可以流过滤料和承托层，滤料不会从承托层上流失。
45.所述排污管7设置于所述筒体1001的底部并贯穿所述筒体1001。
46.所述滤料8为颗粒状滤料，所述滤料8填充于所述筒体1001内并将所述反冲布水器6埋盖。
47.本实施方式中，所述滤料8为粒径为0.6～1.2mm的石英砂，或粒径为0.8～1.8mm的无烟煤。
48.所述导流器9呈中空且一端开口一端封闭的筒状结构，用于将进水引导入滤料8的深处，使得滤料内形成径向流过滤。
49.所述导流器9的封闭端沿所述筒体1001的轴向插入所述滤料，所述导流器9延伸至所述反冲布水器6的上方并与其间隔。本实施方式中，所述导流器9的周侧设有多个贯穿其上的导流器滤孔(图未示)，所述导流器滤孔的孔径小于所述滤料8的粒径。所述排污管7 贯穿所述导流器9的封闭端并与所述导流器9连通，用于清除可能进入到导流器9内部的杂质，防止导流器9堵塞。
50.本实施方式中，更优的，所述导流器9为采用表面光滑的金属板网制成的圆筒状结构。金属板网上的网眼则为所述导流器滤孔，其宽度小于滤料的最小颗粒尺寸，网眼总面积足够大，足以让原水均匀通过网眼进入滤料8深处，同时不会产生太大的水流阻力。光滑的金属板网表面不会将小颗粒的滤料8卡在网眼上，每次反冲时有利于将导流器9表面冲刷干净。
51.径向过滤器100运行时水流从上部进入导流器9，再从导流器9 的导流器滤孔由内向外流出进入滤料8中。为了让水流分布均匀。本实施方式中，导流器9的筒体进水端起始流速选用0.5m/s左右。当处理水量较大时可能需要同时安装多个导流器9来满足进水流量的要求。
52.所述布水集水槽10呈环状并与所述进水管2水平平齐，所述布水集水槽10套设固定于所述导流器9并与所述滤料8间隔。所述布水集水槽10的内周侧贴合固定于所述导流器9，所述布水集水槽10 的外周侧与所述筒体1001间隔形成水流间隙1003，进水管2进入的水经水流间隙1003向上漫升并流入布水集水槽10和导流器9。所述布水集水槽10的槽底设有多个贯穿其上的槽底滤孔(未图示)，且所述布水集水槽10的槽底的外周延伸至抵接固定于
所述筒体1001。
53.更优的，所述布水集水槽10的顶面低于所述导流器9的顶面，防止反冲时水流可能带起的滤料8进入导流器9内。
54.所述集水器11呈环状并与所述筒体1001同轴设置，所述集水器位于所述筒体1001的内侧壁与所述滤料8之间并固定于所述筒体1001。所述集水器11具有沿其轴向延伸的清水收集空间111，所述清水收集空间111的顶端封闭且底端开口。
55.所述集水器11设有多个贯穿其上的集水器滤孔(图未示)，所述集水器滤孔呈沿所述集水器11的轴向延伸的长条状且所述集水器滤孔的宽度小于所述滤料8的粒径，防止滤料8进入。所述集水器11 埋设于所述滤料8内并使得所述集水器11的顶端与所述滤料8的顶面间隔一安全距离，使得集水器11上方的滤料8也有过滤保护作用，防止从滤料8上方进入集水器11的水流短路。本实施方式中，所述安全距离不小于500mm，即集水器11上方的滤料8的厚度不小于 500mm。
56.所述集水器11采用表面光滑的金属板制成，其原理与所述导流器9相同，在此不再赘述。
57.本实用新型的径向过滤器100中，集水器11提供两种实施方式：
58.如图2所示，所述集水器11包括多个沿所述筒体1001的轴向延伸的呈长条状的金属板1101，多个所述金属板1101沿所述筒体1001 的径向分布且相互两个所述金属板1101相交形成夹角，从而使多个所述金属板1101依次首尾连接形成呈环状的波浪结构板，所述波浪结构板的波谷位置固定于所述筒体1001，所述波浪结构板的波峰位置朝向所述筒体1001的中心轴。所述集水器滤孔开设于每一所述金属板1101，所述波浪结构板上同一波峰的两块所述金属板1101与所述筒体1001共同围成一所述清水收集空间111。本实施方式中，金属板1101可为一整块间隔折弯形成波浪结构板，也可以为多块宽度为几十毫米的金属板相互固定形成。波浪结构设置后具有很高的机械强度，足以承受径向过滤器100运行时滤料8堵塞所产生的作用于集水器11上的压力。
59.如图3所示，所述集水器11包括多个沿所述筒体1001的轴向延伸的呈长条状的金属管1101’，多个所述金属管1101’间隔设置并共同围成环状结构，所述集水器滤孔开设于每一所述金属管1101’，每一所述金属管1101’均固定于所述筒体1001，且每一所述金属管1101’内部形成一所述清水收集空间111。为了不明显影响滤料8厚度的均匀程度，金属管1101’直径不宜过大，本实施方式中，所述金属管1101’的直径小于或等于50mm，金属管1101’的间隔距离不大于金属管 1101’的展开周长，金属管1101’总数的下限为径向过滤器100直径除以金属管1101’直径所得的商。
60.所述集水汇合槽12呈环状并与所述筒体1001同轴设置，所述集水汇合槽12位于所述筒体1001的内侧壁与所述滤料8之间并固定于所述筒体1001。
61.所述集水汇合槽12的槽底较所述导流器9的底部更远离所述反冲布水器6。所述集水汇合槽12的槽顶与所述集水器11固定连接并使二者相互连通，所述出水管贯穿所述集水汇合槽并相互连通。本实施方式中，具体的，所述集水汇合槽12的槽顶设有多个贯穿其上的通孔(图未示)，所述通孔的位置和尺寸与所述清水收集空间111对应，集水器11底端抵接固定于集水汇合槽12的顶端，通过所述通孔将所述集水汇合槽12与所述清水收集空间111连通，水可以汇集到集水汇合槽12内，滤料8不会透过集水槽汇合槽12。当然，二者固定连接处
密封处理，这是容易想到的。
62.所述集水汇合槽12与所述出水管5水平平齐，且所述集水汇合槽12沿所述筒体1001的轴向的高度大于或等于所述出水管5的管径，使得出水更顺畅。
63.更优的，所述集水汇合槽12的靠近所述筒体1001中心轴的一侧设有多个贯穿其上的集水汇合槽滤孔(图未示)，利用集水汇合槽12 的高度进一步增加径向过径面积。
64.结合图4所示，所述径向过滤器运行时，水流方向如箭头所示，水流大部分由进水管2流入，经水流间隙1003从导流器9的顶部开口端进入导流器9，再从导流器9的导流器滤孔由内向外流出进入滤料8中，形成径向水流，沿径向过滤后进入集水器11，再向下流入集水汇合槽12，并由出水管5注出过滤后的干净水。还有一小部分水流则经水流间隙1003从布水集水槽10的顶部的槽口进入布水集水槽10，再则其底部的所述槽底滤孔进入至料滤8中，形成竖向水流，经竖向过滤后沿径向进入集水器11，再向下流入集水汇合槽12。所述径向过滤器100的过滤面积就是上述径向水流过滤及竖向水流过滤的两部分过滤面积的总和，从而相对于现有技术中相同尺寸大小的过滤器，该径向过滤器100有效增加了过滤面积及过滤效果。
65.结合图5所示，所述径向过滤器反冲时，水流方向如箭头所示，反冲水由反冲进水管4进入，经反冲布水器6竖直向上流径滤料8，经布水集水槽10的槽底开设的所述槽底滤孔进进入布水集水槽10，同时将滤料8顶面的杂质冲入布水集水槽10，再由其顶部的槽口漫出并由反冲排水管3排出；另外，小部分反冲水经过滤料8时，由径向流入导流器9，从而将导流器9内侧面附着的杂质冲掉，并由排污管7排出。
66.布水集水槽10在反冲时用于均匀收集反冲的上升水流，并将反冲水汇合到反冲排水管3排出，本实施方式中，布水集水槽10顶面的槽口的位置高于滤料8反冲膨胀时的最大高度，反冲时滤料8则不会从布水集水槽10流失。
67.本实用新型的径向过滤器100与现有技术的过滤器实际使用对比：
68.以相同冲洗历时来计算，本实用新型径向流过滤器100的冲洗水量只有普通过滤器的20％，如果过滤器每天反冲一次，每次冲洗历时 6分钟，径向流过滤器需消耗反冲水10.8吨，每次可节省冲洗水43.2 吨，每年可节省冲洗水15768吨，经济效益和环保效益明显。
69.以一个直径为d、集水器高度等于d的过滤器为例，现有技术的过滤器的过滤面积为(1/4)πd2。本实用新型径向流过滤器100 的下向流过滤面积亦为(1/4)πd2，但其径向过滤面积为πd2，则总过滤面积为两者之和，即(1/4)πd2 πd2＝(5/4)πd2。两者相比，本实用新型径向流过滤器的过滤面积是传统过滤器的5倍。
70.本实用新型径向流过滤器的反冲面积为(1/4)πd2，过滤面积是反冲面积的5倍，也就是说运行流量是反冲流量的5倍，这一流量已足够满足反冲需要。
71.计算结果表明，在过滤器直径相同的条件下，采用本实用新型径向过滤器技术可以获得比传统的下向流技术大数倍的过滤面积。
72.如果将集水器的高度再增大，径向流结构还能再获得更大的过滤面积，而反冲面积仍然保持不变。
73.如：以100t/h规格砂(滤料)过滤器为例，本领域中，建筑给水设计规范要求过滤速度一般不大于10m/h，这一滤速对应的过滤面积为10m2。为了达到这一面积，传统过滤器的
直径需要3.6m。直径3.6m 的尺寸已接近公路运输尺寸限制的上限，运输不方便。
74.设计规范要求反冲速度要达到54m/h，也就是运行流量的5.4倍，这一速度对应的反冲水流量540t/h。为了达到这一流量，对应的反冲水泵功率通常需要22～30kw，必须有专门的三相动力电供给才能满足这一功率要求，使用不方便。
75.现有技术规范中，过滤器的反冲水冲洗历时至少要6分钟，理论计算消耗水量54立方米。实际上为了设备的运行安全，水池的存水量要远大于理论消耗量，为该过滤器配套100立方米以上的反冲水池是必须的。如果水深3米，水池需要面积33.3平方米，再加上水池厚度、工作通道、水泵和管道安装位置等因素，水池的占地面积起码要五六十平方米，运用成本高。
76.相应地，本实用新型的径向过滤器100，径向流过滤器选用直径 1.6m的规格，有效横截面积1.8m2，在侧面集水高度1.63m时，侧集水面积8.2m2，总过滤面积10m2，这样就达到了跟直径3.6m过滤器相同的过滤面积。反冲面积1.8m2情况下反冲流速54m/h对应的反冲水流量97t/h，进水的100t/h流量已经满足反冲流量要求，不再需要另外设置反冲水池和反冲水泵。
77.径向流过滤器100的水流从筒体中心轴向周边扩散，直径1.6m 径向过滤的有效滤层厚度可以保持在0.6m左右，跟现有技术的过滤器的滤料厚度相当。
78.上述计算结果对比，在相同处理能力和过滤面积的前提下，本实用新型的径向过滤器100的直径只有普通过滤器的44％，占地投影面积只有20％。此外，本实用新型的径向过滤器100还不需要配套反冲水池、反冲水泵和大口径反冲管道阀门，管道系统变得非常简单，造价大幅度降低，运输和搬运也会变得非常简单。
79.相较于现有技术，本实用新型的径向过滤器，通过导流器、集水器等结构配合，将过滤由平面结构转换为成立体结构，水流从上下流动改为径向流动，所述径向过滤器的上下方向迎水面和所述过滤器的筒体外侧周边都与水流前进方向垂直，在所述筒体上设置所述集水器，这样使得本实用新型的径向过滤器较现有技术的相同尺寸的过滤器，可以获得其几倍的过滤面积，过滤层厚度也可以得到保障，反冲水的反冲流量只有过滤流量的几分之一，仅靠进水流量就足以将滤料冲洗干净，不再需要设置专门的反冲水池、反冲水泵和大口径管道阀门。因径向流过滤器的高度尺寸相对不受限制，将高度加大即可轻松获得更大的过滤面积，而反冲流量不需要加大。另外，所述径向过滤器的水流前进速度是逐渐递减的，初始速度较高，有利于水中杂质深入到滤层深处，提高滤料利用效率，随着水流速度不断减慢，水质过滤效果不断提高，最终过滤效果优于普通过滤器，滤料截污能力也明显高于普通过滤器。更大的截污能力意味着过滤器的运行周期更长，反冲次数减少，相应地过滤器的有效工作时间更多，反冲排水消耗更少。
80.如果遇到滤料颗粒均匀程度不理想的情况，正常颗粒尺寸的滤料中夹杂有很多细小的滤料，这种情况下普通过滤器经过反冲后细小滤料集中在滤层上方，运行时水中杂质首先接触细小滤料，很快就堵塞滤层，而底层的正常规格滤料基本没有起作用，结果是造成过滤器要频繁反冲。而径向过滤器的水流运行方向和反冲方向不一致，原水被直接导入到滤层深处，虽然反冲同样让细小滤料集中在滤层上方，但结果仅造成了上方小面积的滤料过早失效，滤层深处占大多数的正常颗粒尺寸的滤料还是能正常使用，滤料颗粒不均匀造成的非正常失效的现象也变得不那么重要了，径向流过滤器仍然可以接近理想尺寸滤料的
运行周期。
81.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。