反沖洗裝置和反沖洗方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及反沖洗裝置和反沖洗方法?？煞礇_洗的回流過(guò)濾器具有入口、出口和布置在這兩者間的過(guò)濾器。為進(jìn)行反沖洗，設(shè)置可被流體穿流的反沖洗噴嘴。
【專利說(shuō)明】反沖洗裝置和反沖洗方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種可反沖洗的回流過(guò)濾器(特別是用于地下開(kāi)采的回流過(guò)濾器）以 及涉及一種用于反沖洗回流過(guò)濾器的方法。
[0002] 回流過(guò)濾器通常被構(gòu)造成具有封閉式濾筒或?yàn)V袋的簡(jiǎn)單過(guò)濾器。但為了使整個(gè)系 統(tǒng)潔凈在回流中過(guò)濾特別重要。由于在加注前，回流中幾乎沒(méi)有壓力差，因此構(gòu)造可反沖洗 的回流過(guò)濾器是有問(wèn)題的。此外，在所需體積流大但壓力卻相對(duì)較小時(shí)，通常還缺少用于反 沖洗過(guò)程的壓力介質(zhì)。
[0003] 因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供適合于地下開(kāi)采的回流過(guò)濾器，該過(guò)濾器能夠與現(xiàn) 場(chǎng)已有的工具一起使用以實(shí)現(xiàn)有效反沖洗。
[0004] 此任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求1的特征得以實(shí)現(xiàn)，而且特別通過(guò)以下這種方式得以實(shí)現(xiàn)， 即回流過(guò)濾器具有入口、出口和布置在這兩者間的過(guò)濾器，該過(guò)濾器在一般的過(guò)濾操作中 被流體(例如水）在流動(dòng)方向穿流。根據(jù)本發(fā)明，在出口區(qū)域中布置至少一個(gè)在過(guò)濾操作中 在逆流方向上，即與流動(dòng)方向相反的方向上被流體穿流的反沖洗噴嘴。
[0005] 通過(guò)在所述出口區(qū)域中設(shè)置單獨(dú)的反沖洗噴嘴，可對(duì)回流過(guò)濾器進(jìn)行反沖洗，從 而使得有與已知的回流過(guò)濾器相比要小得多的濾框（Filterelemente)是可能的，因?yàn)檫@在 操作期間可得到清洗。同時(shí)整個(gè)設(shè)備可較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而無(wú)需維護(hù)，因?yàn)闆](méi)有必要定期手動(dòng) 更換濾框。
[0006] 本發(fā)明有利的實(shí)施形式在說(shuō)明書(shū)、附圖及從屬權(quán)利要求中進(jìn)行說(shuō)明。
[0007] 根據(jù)第一個(gè)有利的實(shí)施形式，反沖洗噴嘴可設(shè)計(jì)成，使得其在過(guò)濾操作中可在流 動(dòng)方向上被流體環(huán)流。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)形式，在環(huán)繞反沖洗噴嘴區(qū)域建立到出口的連接，從而 使得對(duì)反沖洗噴嘴施加壓力時(shí)從該噴嘴出來(lái)的壓力噴射能夠吸入其它流體，所述流體隨后 通過(guò)出口在入口方向上或在過(guò)濾器方向上流動(dòng)。
[0008] 由于回流過(guò)濾器在地下通常被布置在泵站的旁邊，因此可給反沖洗噴嘴施加高的 供應(yīng)壓力（通常約為350bar)，而其中在壓力高時(shí)只有很小體積百分比的流體被導(dǎo)流通過(guò)反 沖洗噴嘴。由于反沖洗噴嘴的可環(huán)流性，故在該過(guò)程中具有相對(duì)較高體積百分比的流體從 出口吸入，所述出口處的回流壓通常不高，從而使反沖洗所需流體主要從回流管而不是從 始流（Vorlauf) (P)中獲得。
[0009] 借助根據(jù)本發(fā)明的解決方法，可在反沖洗時(shí)將反沖洗噴嘴上出現(xiàn)的大約350bar 的高壓通過(guò)從出口抽吸流體減少到大約l〇bar的合適壓力，也就是說(shuō)根據(jù)本發(fā)明的回流過(guò) 濾器具有集成式壓力換能器（Druckwandl er )。
[0010] 根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施形式，多個(gè)反沖洗噴嘴分散布置在出口的截面上，由此可 提商從出口抽吸的體積流。
[0011] 根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施形式，可在流動(dòng)方向上將前置過(guò)濾器布置在所述過(guò)濾器前 面，該前置過(guò)濾器具有許多配有防污板（Schmutzabweisern)的穿流開(kāi)口。由于防污板的存 在，待過(guò)濾的流體雖然流經(jīng)各個(gè)穿流開(kāi)口，但是其會(huì)因防污板而變成S形液體流。此時(shí)，在 流體中夾帶的污物顆粒因其慣性首先沿原來(lái)的流動(dòng)方向繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，并因此沒(méi)有穿流過(guò) 前置過(guò)濾器中的穿流開(kāi)口而是沉降在底部，因?yàn)槠涿芏却蠖啾纫后w的密度高。
[0012] 根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施形式，可在流動(dòng)方向上在所述過(guò)濾器之前布置具有至少一 個(gè)前置濾框的前置過(guò)濾器，該前置過(guò)濾器在過(guò)濾操作中將所穿流的截面封閉并在逆流方向 穿流時(shí)（即反沖洗時(shí))將所述截面至少部分地打開(kāi)。這樣的前置濾框例如可由鉸接的連接或 由柔性的或彈性的過(guò)濾介質(zhì)來(lái)構(gòu)成，所述過(guò)濾介質(zhì)在過(guò)濾操作中朝擋塊按壓并將所穿流的 截面(直到穿流開(kāi)口上面）封閉，而且在逆流方向上穿流時(shí)將所穿流的截面用這種方式至少 部分地打開(kāi)，即開(kāi)啟或可彈性地彎曲。這樣一來(lái)，污物顆粒(其位于前置濾框的背面)可被沖 走，并從前置濾框的背面區(qū)域脫離。
[0013] 根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施形式，回流過(guò)濾器具有帶底槽的過(guò)濾器殼體，該底槽特別 相對(duì)于水平方向傾斜。通過(guò)以下方式，不僅可以使下沉的污物顆粒積聚而且還可將其從過(guò) 濾器殼體中沖洗掉，方法就是在底槽的端部或底部布置具有閥的開(kāi)口。
[0014] 用于根據(jù)本發(fā)明的回流過(guò)濾器的污物出口的有利閥可被設(shè)計(jì)成具有閥活塞的止 回閥，該閥通過(guò)與密封環(huán)相對(duì)的密封邊將所穿流的截面密封，其中，通過(guò)與閥的通流方向相 反在密封邊前面的閥栓確保了沒(méi)有污物顆粒落入密封環(huán)和密封邊之間。原因在于，當(dāng)閥活 塞關(guān)閉時(shí)，在密封邊還未接觸到密封環(huán)之前，前面的閥栓將所穿流的截面封閉，已阻止了污 物顆粒的穿流以及阻止了污物顆粒進(jìn)入密封環(huán)區(qū)域，因?yàn)樗┝鞯慕孛嫱ㄟ^(guò)前置的閥栓已 被封閉。接下來(lái)只有在閥關(guān)閉時(shí)密封邊才接觸到密封環(huán)，從而使得在止回閥關(guān)閉時(shí)，在密封 區(qū)域中污物顆粒不會(huì)發(fā)生漏流。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及用于反沖洗回流過(guò)濾器(特別是前述類型的 回流過(guò)濾器）的方法，其中首先在過(guò)濾器操作中，流體在流動(dòng)方向上從入口經(jīng)由過(guò)濾器被引 至出口。接著在反沖洗操作中，在逆流方向上用流體穿流至少一個(gè)反沖洗噴嘴，其中反沖洗 噴嘴布置在出口區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明，此時(shí)有可能的是，通過(guò)用流體來(lái)給反沖洗噴嘴施加壓 力，可通過(guò)出口在入口方向或過(guò)濾器方向的逆流方向上吸入其它流體。由此得到與在前文 中關(guān)于回流過(guò)濾器描述的優(yōu)點(diǎn)。
[0016] 有利的是，每單位時(shí)間穿流反沖洗噴嘴的流體的體積百分比較小，并且特別是比 通過(guò)出口吸入的流體的體積百分比小得多，因?yàn)樵谶@種情況下反沖洗所需的體積流可從回 流管提供而不是由壓力管提供。優(yōu)選地，所吸入的流體流所占百分比為通過(guò)反沖洗噴嘴引 導(dǎo)的流體的70%至90%左右。
[0017] 下面依據(jù)說(shuō)明和附圖來(lái)描述本發(fā)明有利的實(shí)施形式。圖中顯示：
[0018] 圖1示出了通過(guò)反沖洗過(guò)濾器的縱剖面；
[0019] 圖2示出了沿圖1中的II-II線的橫截面；
[0020] 圖3示出了噴嘴板的透視圖；
[0021] 圖4示出了前置過(guò)濾器的透視圖；
[0022] 圖5示出了圖4中防污板的放大圖；
[0023] 圖6示出了反沖洗過(guò)濾器的液壓圖；
[0024] 圖7示出了通過(guò)止回閥的剖視圖；以及
[0025] 圖8示出了圖7中VIII區(qū)域的放大圖。
[0026] 附圖中所示的回流過(guò)濾器具有帶過(guò)濾器蓋12的過(guò)濾器殼體10,該過(guò)濾器殼體具 有入口 14和出口 16。過(guò)濾器18布置在可穿流的過(guò)濾器殼體10的入口 14和出口 16之間， 該過(guò)濾器可具有由金屬網(wǎng)或塑料構(gòu)成的過(guò)濾器墊。過(guò)濾器18放置在過(guò)濾器殼體內(nèi)部，使得 其斜著透過(guò)過(guò)濾器殼體，其中截面在過(guò)濾器18之前并且在過(guò)濾器殼體內(nèi)部在流動(dòng)方向F上 逐漸減小。在過(guò)濾操作中，過(guò)濾器18被流體穿流，所述流體從入口 14在流動(dòng)方向F上流向 出口 16。
[0027] 在所描述的實(shí)施形式中，彼此平行布置了在前面和下面描述類型的兩個(gè)相同的回 流過(guò)濾器，并通過(guò)在入口處和出口處的連接元件彼此連接。
[0028] 在入口 14處布置了止回閥20作為進(jìn)給閥，其在壓力明顯小于lbar時(shí)，例如壓力 約為0.2bar時(shí)開(kāi)啟。因此，當(dāng)反沖洗過(guò)濾器時(shí)，所述止回閥20將入口 14關(guān)閉。
[0029] 圖2的截面圖對(duì)過(guò)濾器18和環(huán)繞過(guò)濾器的部件進(jìn)行了更詳細(xì)的描述。如圖2所 示，扁平狀過(guò)濾器18置于下方支撐格柵22上并且另一上方支撐格柵24位于過(guò)濾器18以 上。如此一來(lái)，過(guò)濾器18既可在過(guò)濾操作中又可在反沖洗操作中保持穩(wěn)固。
[0030] 在下方支撐格柵22 (該支撐格柵被擰到過(guò)濾器殼體10上）以下布置了兩個(gè)延伸 超過(guò)過(guò)濾器18總長(zhǎng)的前置過(guò)濾器26和28。每個(gè)前置過(guò)濾器在所描述的實(shí)施例中由柔性 或彈性的可彎曲的金屬板制成，該金屬板沿其外縱向邊固定在過(guò)濾器殼體10上。兩塊金屬 板的截面為彎曲結(jié)構(gòu)并且其內(nèi)邊緊靠中腹板(Mittelsteg)30,但并非剛性地與之連接。因 此，在前置過(guò)濾器26和28以及過(guò)濾器18之間得到過(guò)濾空間32,該過(guò)濾空間由前置過(guò)濾器 26和28來(lái)界定且其橫截面為凸?fàn)畹摹?br> [0031] 圖4示出了由上方支撐格柵24、過(guò)濾器18、下方支撐格柵22和前置過(guò)濾器28(前 置過(guò)濾器26在圖4中不可見(jiàn)）構(gòu)成的單元的透視圖。
[0032] 如圖1和圖2組合所示，在反沖洗操作中，流體可在逆流方向B穿流過(guò)濾器18并 且也可穿流前置過(guò)濾器26和28。此時(shí)，在預(yù)定流體壓力以上，所述流體壓力將兩個(gè)前置過(guò) 濾器26和28打開(kāi)并將所穿流的截面部分打開(kāi)。此時(shí)，前置過(guò)濾器26和28的下邊緣遠(yuǎn)離 中腹板30,從而使得積聚在前置過(guò)濾空間32中的污物顆粒向下朝截面為V形的過(guò)濾器殼體 10的底部方向下沉。在反沖洗過(guò)程完成后，這兩個(gè)前置過(guò)濾器26和28自動(dòng)關(guān)閉。
[0033] 圖1和圖2還顯示出，過(guò)濾器殼體10具有截面近似V形并且從出口 16到入口 14 的相對(duì)于水平方向向下彎曲的底槽34,在其下端有一個(gè)將在下面進(jìn)行更詳細(xì)描述的止回閥 50,通過(guò)該止回閥可將污物顆粒從過(guò)濾器殼體中驅(qū)除出去。
[0034] 前置過(guò)濾器26和28兩者都具有多個(gè)穿流開(kāi)口 36 (參見(jiàn)圖5)，其中每個(gè)穿流開(kāi)口 裝有防污板38。防污板38與前置過(guò)濾器為一件式地構(gòu)成，并且通過(guò)穿流開(kāi)口 36上方的圓 拱形狀構(gòu)成。在過(guò)濾操作中流過(guò)前置過(guò)濾器的流體通過(guò)防污板38改變方向，并且必須在S 形的流體流S中流過(guò)前置過(guò)濾器。在這里，被夾帶的污物顆粒因其慣性作用繼續(xù)按原有的 流動(dòng)方向U向前運(yùn)動(dòng)，并且未穿流前置濾框中的開(kāi)口，而是沉淀在過(guò)濾器殼體10的底部。
[0035] 圖1還示出，在出口 16區(qū)域中在過(guò)濾器殼體上布置了噴嘴板40 (也參見(jiàn)圖3)，噴 嘴板中布置了多個(gè)反沖洗噴嘴(在所示實(shí)施例中為31個(gè))42。可通過(guò)液壓連接部43向反沖 洗噴嘴42施加高壓（P)，從而使得在高壓時(shí)流體在逆流方向B上從反沖洗噴嘴42流出。因 為噴嘴板40在各個(gè)反沖洗噴嘴42之間具有直通的穿流通道44,所以噴嘴板以及各個(gè)反沖 洗噴嘴在過(guò)濾操作中在流動(dòng)方向F上可被流體環(huán)流。反過(guò)來(lái)可通過(guò)噴嘴板40從出口 16吸 入流體，條件是流體在高壓下通過(guò)反沖洗噴嘴進(jìn)入到回流過(guò)濾器。由于反沖洗噴嘴42分散 布置在出口 16的截面上，而且穿流通道44被反沖洗噴嘴均勻環(huán)繞，因此盡管通過(guò)反沖洗噴 嘴42僅達(dá)到相對(duì)較小的體積流，但是在反沖洗過(guò)程中通過(guò)出口 16吸入流體的體積流量大。 為此，在反沖洗時(shí)在過(guò)濾器18前面會(huì)生成約為lObar的適當(dāng)?shù)膲毫Α?br> [0036] 圖7和圖8示出了圖1中的止回閥50的剖視圖。按照已知的方式，所述閥50具有 閥活塞52,該閥活塞被彈簧54以密封邊54壓向密封環(huán)56,以便將所穿流的截面60封閉。 若在閥50的穿流方向B上有足夠的流體壓力，則閥活塞52會(huì)打開(kāi)且密封邊54離開(kāi)密封環(huán) 56。當(dāng)反沖洗壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)也是這種情況，從而使得位于過(guò)濾器殼體10的底槽34中 的污物顆?？杀恢够亻y50沖洗掉。在壓力減少時(shí)，止回閥50再次關(guān)閉，其中存在污物顆粒 積聚在密封邊54和密封環(huán)56之間并阻止閥正常關(guān)閉的危險(xiǎn)。為了防止這種情況發(fā)生，閥 活塞52具有閥栓58,該閥栓在與止回閥50的穿流方向B相反方向上被置于密封邊54之 前，并在閥活塞52關(guān)閉時(shí)將所穿流的截面(孔60)封閉。換句話說(shuō)，密封邊54在流動(dòng)方向 上被布置在閥栓58的后面，從而使得所穿流的截面60在閥活塞關(guān)閉時(shí)首先被閥栓封閉，而 且在當(dāng)密封邊54接觸到密封環(huán)56時(shí)污物顆粒不能進(jìn)入密封環(huán)56區(qū)域。
[0037] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的反沖洗裝置的液壓原理圖，所述反沖洗裝置具有兩個(gè)如 上所述構(gòu)造的反沖洗過(guò)濾器，這些反沖洗過(guò)濾器在其入口 14處和出口 16處液壓并聯(lián)式連 接。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，只描述了圖6下端所示的反沖洗過(guò)濾器。參考標(biāo)記20在這里也表示在 入口 14處的止回閥20。用50標(biāo)示止回閥50,此閥被設(shè)計(jì)成過(guò)壓閥。兩個(gè)前置過(guò)濾器26 和28布置在實(shí)際的過(guò)濾器18之前，其中在圖6中用參考標(biāo)記27來(lái)標(biāo)示止回閥，所述止回 閥應(yīng)顯示開(kāi)啟的前置過(guò)濾器的功能。最后，用參考標(biāo)記40和42示意性地示出了反沖洗噴 嘴的功能，所述噴嘴根據(jù)文氏噴嘴的類型在施加高壓P時(shí)在反沖洗方向上從出口 16抽吸流 體。
[0038] 為了能夠自動(dòng)進(jìn)行反沖洗，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)壓力傳感器70來(lái)測(cè)量在反沖洗過(guò)濾 器的入口 14和出口 16之間的壓差。與壓力傳感器相連的控制計(jì)算機(jī)72對(duì)所獲取的壓力 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并依據(jù)所測(cè)得的壓差來(lái)啟動(dòng)反沖洗過(guò)程。此時(shí)首先在兩個(gè)反沖洗過(guò)濾器的其 中一個(gè)中進(jìn)行反沖洗，接著在另一個(gè)反沖洗過(guò)濾器中進(jìn)行反沖洗。為此，控制計(jì)算器72激 活導(dǎo)向閥74,從而向噴嘴板40的端口 43施加大小約為350bar的高壓P (來(lái)自泵站)，從而 使得流體在高壓下在逆流方向B上從反沖洗噴嘴42中流出，并且同時(shí)根據(jù)文氏噴嘴的類型 還可從出口 16抽吸入更大體積的其它流體。為此過(guò)濾器18得到?jīng)_洗并且前置過(guò)濾器26 和28開(kāi)啟，從而使得污物顆?？沙练e在槽34中。當(dāng)反沖洗壓力足夠高時(shí)，止回閥50會(huì)打 開(kāi)并且在槽34底部的污物會(huì)被沖洗掉。
[〇〇39] 反沖洗在當(dāng)所測(cè)量的壓差超過(guò)預(yù)定值時(shí)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟。同時(shí)通過(guò)所測(cè)量的壓力差可 識(shí)別流速。根據(jù)壓力差的分布，由控制器72來(lái)確定反沖洗過(guò)程的適當(dāng)時(shí)刻。根據(jù)本發(fā)明， 在當(dāng)由高流速?zèng)Q定的峰值壓差又減少時(shí)啟動(dòng)反沖洗過(guò)程。閥74必須通過(guò)控制器72的指令 被僅僅短時(shí)開(kāi)啟以便進(jìn)行反沖洗。
【權(quán)利要求】
1. 一種可反沖洗的回流過(guò)濾器，特別是適合于地下開(kāi)采的回流過(guò)濾器，所述回流過(guò)濾 器具有入口（14)、出口（16)以及布置在所述入口（14)和所述出口（16)之間的過(guò)濾器（18)， 所述過(guò)濾器在過(guò)濾操作中被流體在流動(dòng)方向（F)上穿流，其中在所述出口（ 16)的區(qū)域中布 置了至少一個(gè)能夠在逆流方向（B )上被流體穿流的反沖洗噴嘴（42 )。
2. 如權(quán)利要求1所述的回流過(guò)濾器，其特征在于，所述反沖洗噴嘴（42)被設(shè)計(jì)成，使得 其在過(guò)濾操作中在流動(dòng)方向（F)上能夠被流體環(huán)流。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的回流過(guò)濾器，其特征在于，多個(gè)反沖洗噴嘴（42)被分散布 置在所述出口（16)的截面上。
4. 如前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的回流過(guò)濾器，其特征在于，前置過(guò)濾器（26、28) 在流動(dòng)方向上布置在所述過(guò)濾器（18)的前面，所述前置過(guò)濾器具有多個(gè)配有防污板（38) 的穿流開(kāi)口（36)。
5. 如前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的回流過(guò)濾器，其特征在于，具有至少一個(gè)前置濾 框的前置過(guò)濾器（26、28)在流動(dòng)方向（F)上布置在所述過(guò)濾器（18)的前面，所述前置過(guò)濾 器在過(guò)濾操作中將所穿流的截面封閉，并在逆流方向（B)上穿流時(shí)將所述截面至少部分地 打開(kāi)。
6. 如前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的回流過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾器具有過(guò)濾 器殼體（10)，所述過(guò)濾器殼體（10)帶有特別地被傾斜的底槽（34)。
7. 如前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的回流過(guò)濾器，其特征在于，所述過(guò)濾器具有帶閥 活塞（52)的止回閥（50)，所述止回閥通過(guò)與密封環(huán)（56)相對(duì)的密封邊（54)將所穿流的截 面密封，而且所述止回閥具有與所述閥（50)的通流方向相反在密封邊前面的閥栓（58)，當(dāng) 所述閥活塞（52)關(guān)閉時(shí)，在所述密封邊（54)還未接觸到所述密封環(huán)（56)之前，所述閥栓將 所穿流的截面（60)封閉。
8. -種用于反沖洗回流過(guò)濾器的方法，特別是反沖洗如前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述 的回流過(guò)濾器的方法，其中首先在過(guò)濾器操作中將流體在流動(dòng)方向上從入口經(jīng)由過(guò)濾器引 至出口，并隨后在反沖洗操作中在逆流方向上用流體穿流布置在出口區(qū)域的至少一個(gè)反沖 洗噴嘴，同時(shí)能夠通過(guò)出口在入口方向的逆流方向上吸入流體。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過(guò)給反沖洗噴嘴施加流體壓力，將布置在 回流過(guò)濾器中的前置濾框在逆流方向上至少部分地打開(kāi)。
10. 如前述權(quán)利要求8或9中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，每單位時(shí)間穿流反沖 洗噴嘴的流體的體積百分比VI比通過(guò)出口吸入的流體的體積百分比V2小得多，其中VI與 V2的比例特別是從約3:7至約1:9。
【文檔編號(hào)】B01D29/68GK104096391SQ201410149549
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月15日
【發(fā)明者】馬丁·路透 申請(qǐng)人:瑪珂系統(tǒng)分析和開(kāi)發(fā)有限公司