過濾器清理系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于在不打開過濾器外殼的情況下自清理過濾器的系統(tǒng)和方法。沖洗噴嘴與所述過濾器外殼成一體使得當(dāng)所述過濾器阻塞時(shí)，可執(zhí)行反沖洗和常規(guī)沖洗使得實(shí)際上沒有停止時(shí)間。此外，在不打開所述過濾器外殼的情況下，可容納要過濾的流體的有害成分且在其溢出所述過濾器外殼之前進(jìn)行處理，因而顯著地減小對工作人員的環(huán)境影響和危害。
【專利說明】過濾器清理系統(tǒng)和方法
[0001] 先前相關(guān)申請案
[0002] 本發(fā)明要求于2012年2月3日提交的且其全文以引用的方式并入本文的US 61/594, 544的優(yōu)先權(quán)。
[0003] 聯(lián)邦政府贊助研究說明
[0004] 不適用。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0005] 本公開大體涉及一種用于自清理過濾器的系統(tǒng)和方法，且更特定地說涉及一種用 于使用與過濾器外殼成一體的噴嘴自清理過濾器使得可在不打開過濾器外殼的情況下清 理過濾器的系統(tǒng)和方法。
[0006] 公開背景
[0007] 工業(yè)過濾系統(tǒng)一般包括位于對應(yīng)過濾器外殼內(nèi)的多個(gè)筒式過濾器，且將要過濾的 流體（流入物）供應(yīng)給過濾器外殼以去除雜物、污染物和顆粒。這些筒式過濾器一般具有 具備中空芯的圓柱體形狀。流入物被供應(yīng)給中空芯且向外流過筒式過濾器的濾紙，在濾紙 的表面處留下雜物、污染物和顆粒。在進(jìn)行這樣的流體處理持續(xù)一段時(shí)間之后，雜物和顆粒 將積累并阻塞過濾器濾紙，導(dǎo)致過濾器效率降低。在最壞的情況下，塊狀物可能聚集在濾筒 的內(nèi)表面處且過濾器將不會正常運(yùn)作。因此，在一段時(shí)間的操作之后必須清理和/或更換 濾筒。過濾器的清理一般涉及切斷過濾器操作，移除濾筒和手動地噴射表面以去除因此收 集的殘留物。
[0008] 另一通常執(zhí)行的過濾器清理程序稱作"反沖洗"，其中過濾器外殼內(nèi)的流體流動顛 倒，且已積累的雜物和顆粒可由流體沖洗且可被排出。然而，這樣的反沖洗程序具有以下 缺點(diǎn)：反沖洗流體的流動的強(qiáng)度可能不足以去除或吹出過濾器上的已聚集的顆粒材料或雜 物。
[0009] W02009114128公開了一種噴射裝置，其可沿過濾器表面移動以發(fā)射一股清理流體 以從過濾器表面去除殘留物。具體來說，噴嘴可沿濾筒的長度移動以噴射濾筒的表面處的 清理流體。然而，這樣的設(shè)計(jì)沒有考慮清理期間可能的液體/氣體溢出，這在流入物包括有 害成分時(shí)可能導(dǎo)致健康和環(huán)境擔(dān)憂。此外，為了改善清理效率，所述設(shè)計(jì)不能搭配反沖洗循 環(huán)使用。
[0010] 因此，需要一種還能夠結(jié)合反沖洗操作運(yùn)行以改善清理效率的過濾器清理設(shè)備和 方法。
[0011] 公開概述
[0012] 本發(fā)明涉及一種用于在不需要首先從過濾器外殼移除過濾器的情況下清理過濾 器外殼內(nèi)的過濾器的設(shè)備。具體地說，本發(fā)明公開了安裝在過濾器外殼上的圓柱體中的沖 洗噴嘴與過濾器外殼成一體使得圓柱體可在過濾器外殼內(nèi)部于濾筒的中空芯內(nèi)上下移動 沖洗噴嘴。此外，沖洗噴嘴通過沖洗管連接到?jīng)_洗流體的源頭，沖洗管由連接到用于在反沖 洗階段期間清洗流體和雜物的排水口的清洗管同心地包圍。還提供注氣入口以引入加壓氣 體，其在過濾器外殼內(nèi)部產(chǎn)生紊流以使過濾器上（尤其是中空芯的內(nèi)表面）的已積累固體 "形成氣泡溢出"（除去濾器上的已積累固體）。沖洗噴嘴附近提供清洗入口。所述系統(tǒng)中 尤其在圓柱體連接到過濾器外殼之處提供密封機(jī)構(gòu)以防止妨礙常規(guī)的過濾操作的泄漏。
[0013] 本發(fā)明還提供了一種用于在不打開過濾器外殼的情況下自清理過濾器外殼內(nèi)的 濾筒的方法。沖洗噴嘴由圓柱體整合到過濾器外殼，在過濾器外殼上提供注氣入口，且所 述方法包括通過終止到入口外殼的流體入口關(guān)閉流體入口；關(guān)閉到過濾器外殼的排水口使 得過濾器外殼填充有流體；通過在某個(gè)壓力下通過注氣入口將高壓氣體引入到過濾器外殼 內(nèi)部啟動反沖洗，所述壓力能夠產(chǎn)生紊流，所述紊流將除去來自濾芯的微粒物質(zhì)或雜物并 同時(shí)將沖洗噴嘴定位在過濾器外殼內(nèi)部的適當(dāng)位置處；和使用氣體迫使流體離開過濾器外 殼，因而通過沖洗噴嘴附近的清洗管從過濾器外殼清洗來自濾筒內(nèi)部的微粒物質(zhì)。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種用于在不打開過濾器外殼的情況下自清理濾筒的方法，其中 濾筒具有中空芯，且過濾器外殼還包括連接到中空芯的流體入口和安裝在過濾器外殼上且 能夠行進(jìn)穿過濾筒的中空芯的沖洗噴嘴和沖洗管。所述方法包括以下步驟：關(guān)閉到過濾器 外殼的流體入口，通過從沖洗噴嘴噴射高壓沖洗流體沖洗濾筒以破壞積聚在中空芯上的微 粒；和通過開啟流體地連接到流體入口的排水閥門從流體入口排出沖洗流體和雜物，其中 排水閥門將流體從流體入口引導(dǎo)到排水管。
[0015] 具有傳感器的處理器可檢測積聚在過濾器外殼內(nèi)的壓力以確定自清理程序的啟 動。處理器可使用傳感器檢測流體平面和設(shè)備操作來控制反沖洗和沖洗程序。
[0016] 如本文使用，"加壓氣體"意指具有等于或大于20psi的壓力的氣體。所使用的確 切的壓力可基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)且取決于被過濾的微粒物質(zhì)或雜物的類型而調(diào)整，但是在任何情 況下要足以從濾芯除去微粒物質(zhì)或雜物。
[0017] 如本文使用，"高壓流體"意指在等于或大于lOOpsi的壓力下由噴嘴噴射的流體。 所使用的確切的壓力可基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)且取決于被過濾的微粒物質(zhì)或雜物的類型而調(diào)整，但 是在任何情況下要足以清理濾芯內(nèi)部。
[0018] 如本文使用，"流入物"意指被引入到過濾器且由過濾器過濾的流體。
[0019] 當(dāng)結(jié)合權(quán)利要求或說明書中的術(shù)語"包括"使用時(shí)，除非上下文另有規(guī)定，否則單 詞" a "或" an "的使用意指一個(gè)或一個(gè)以上。
[0020] 術(shù)語"大約"意指設(shè)定值加上或減去測量誤差幅度或如果沒有指示測量方法則加 上或減去10%。
[0021] 除非明確指示以只指代替代物，否則權(quán)利要求中的術(shù)語"或"的使用用來意指"和 /或"，或如果替代物相互排斥，那么權(quán)利要求中的術(shù)語"或"的使用用來意指"和/或"。
[0022] 術(shù)語"包括"、"具有"、"包括（include) "和"包括（contain) "（和其變體）是開放 式連接動詞且在權(quán)利要求中使用時(shí)允許增加其它元素。
[0023] 措詞"由……組成"是受限制的且排斥所有額外元素。
[0024] 措詞"基本上由……組成"排斥額外物質(zhì)元素，但是允許包括沒有實(shí)質(zhì)上改變本發(fā) 明的本質(zhì)的非物質(zhì)元素。
[0025] 附圖簡述
[0026] 圖1是過濾器外殼的截面和過濾階段期間的沖洗噴嘴總成的放置，其中箭頭指示 過濾期間的流動。
[0027] 圖2是沖洗噴嘴附近的清洗入口的詳細(xì)截面圖。
[0028] 圖3是示出清洗管和沖洗管連接的沖洗管總成的頂部的詳細(xì)截面圖。
[0029] 圖4A至圖4C是反沖洗階段的截面圖。
[0030] 圖5A至圖5C是沖洗階段的截面圖。
[0031] 圖6A是其中圓柱體完全延伸且沖洗噴嘴是在過濾器外殼的頂部處的系統(tǒng)的示意 截面圖，且圖6B是圓柱體在下部位置中的示意截面圖。
[0032] 圖7是用于兩個(gè)或更多個(gè)過濾器外殼和沖洗總成的本發(fā)明的截面圖。
[0033] 組合的圖8A至圖8B是示出本發(fā)明的方法的基本邏輯的流程圖。
[0034] 詳述
[0035] 本發(fā)明是一種用于在不打開過濾器外殼的情況下自清理濾筒的新穎系統(tǒng)和方法。 在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于清理位于過濾器外殼內(nèi)的濾筒的系統(tǒng)，所述濾筒具 有中空芯，所述系統(tǒng)包括：a)沖洗噴嘴，其整合在過濾器外殼內(nèi)；所述沖洗噴嘴在可移動圓 柱體上，所述圓柱體安裝在所述過濾器外殼的頂部上，其中所述沖洗噴嘴通過沖洗管流體 地連接到?jīng)_洗流體的源頭，所述沖洗管位于所述濾筒的所述中空芯內(nèi)的所述圓柱體中且能 夠通過使所述圓柱體上升和下降在所述中空芯內(nèi)堅(jiān)直移動；b)清洗管，其同心地包圍所述 沖洗管且形成清洗入口以在所述沖洗管周圍形成能夠讓流體行進(jìn)的環(huán)形空間并終止于所 述沖洗噴嘴附近；c)所述過濾器外殼，其具有用于引入要過濾的流體的流體入口和用于排 出已過濾的流體的流體出口，其中所述流體入口流體地連接到所述濾筒的所述中空芯；和 d)處理器，其控制所述沖洗噴嘴的所述移動。
[0036] 在本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于在不打開過濾器外殼的情況下自清理位于 所述過濾器外殼內(nèi)的濾筒的方法，所述濾筒具有流體出口、流體地連接到所述過濾器外殼 的流體入口的中空芯、注氣入口和安裝在所述過濾器外殼上且在所述過濾器外殼的頂部上 的圓柱體中的沖洗噴嘴和清洗管，所述方法包括以下步驟：a)終止到所述過濾器外殼的所 述流體入口；b)關(guān)閉到所述過濾器的所述流體出口使得所述過濾器外殼填充有流體；c)將 所述沖洗噴嘴和所述清洗管放置在所述過濾器外殼的所述頂部上；d)通過將高壓氣體引 入到所述過濾器外殼的內(nèi)部啟動反沖洗；和e)使用具有微粒物質(zhì)的氣體迫使所述流體通 過所述清洗管從所述濾筒的所述內(nèi)部離開所述過濾器外殼。
[0037] 在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供了一種用于在不打開過濾器外殼的情況下自清 理位于所述過濾器外殼內(nèi)的濾筒的方法，所述濾筒具有中空芯，所述過濾器外殼具有用于 引入流入物的流體入口和安裝在所述過濾器外殼上的能夠行進(jìn)穿過所述濾筒的所述芯的 沖洗噴嘴和沖洗管，所述方法包括以下步驟：a)關(guān)閉到所述過濾器外殼的所述流體入口； b)通過噴射通過所述沖洗噴嘴引入的高壓沖洗流體破壞積聚在所述中空芯上的所述微粒 來沖洗所述濾筒；和c)通過所述過濾器入口排出來自所述過濾器外殼的所述沖洗流體和 雜物。
[0038] 在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，提供了一種用于在不打開過濾器外殼的情況下自清 理位于所述過濾器外殼內(nèi)的濾筒的方法，所述方法包括以下步驟：a)關(guān)閉到所述過濾器外 殼的流體入口使得所述過濾器外殼實(shí)質(zhì)上充滿流體；b)將加壓氣體逐漸地引入到所述過 濾器外殼中使得所述氣體產(chǎn)生將從所述濾芯的內(nèi)部除去微粒物質(zhì)的紊流；c)通過從所述 過濾器外殼提供清洗出口利用所述加壓氣體的力清洗所述過濾器外殼內(nèi)部的所述流體和 已除去的微粒物質(zhì)來反沖洗所述濾芯；d)通過停止在所述過濾器外殼中引入加壓氣體和 關(guān)閉所述清洗出口終止所述反沖洗；e)通過將高壓沖洗流體噴射到所述濾芯的內(nèi)部以去 除任何額外微粒物質(zhì)來沖洗所述濾筒；和f)從所述過濾器外殼排出具有任何微粒物質(zhì)的 所述沖洗流體。
[0039] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述清洗管沒有與所述沖洗管流體連通，且所述清洗管流體 地連接到清洗排水管。
[0040] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述流體入口還連接到入口閥門和排水閥門，其兩者均可操 作地連接到所述處理器，所述處理器控制所述閥門的打開和關(guān)閉。所述流體出口流體地連 接到也受控于所述處理器的出口閥門。
[0041] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述流體外殼還包括用于引入加壓氣體的注氣入口，所述加 壓氣體在所述過濾器外殼中產(chǎn)生紊流且迫使所述流體通過所述沖洗管與所述清洗管之間 的所述環(huán)形空間。
[0042] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法還包括檢測所述過濾程序期間的壓力差以在壓力差 達(dá)到預(yù)定值時(shí)確定何時(shí)開始所述自清理方法。所述方法還包括檢測所述過濾器外殼內(nèi)部的 所述流體平面和隨著所述流體被迫離開所述過濾器外殼使清洗管下降到所述濾筒內(nèi)部的 流體平面以下的位置處。
[0043] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法還包括在反沖洗期間在清洗流體時(shí)將沖洗噴嘴從所 述過濾器外殼的頂部移動到底部，因而完成反脈沖。所述方法還包括在沖洗期間將沖洗噴 嘴從所述過濾器外殼的底部移動到頂部且然后又返回到底部，因而完成沖洗沖程。在一個(gè) 實(shí)施方案中，取決于阻塞程度和所沉積的微粒物質(zhì)的本質(zhì)預(yù)選擇反脈沖和沖洗沖程的數(shù) 量。
[0044] 此后，將參考附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的系統(tǒng)和方法。以下實(shí)例旨在只具有說明性且 沒有過度限制隨附權(quán)利要求的范圍。
[0045] 參考圖1，其示出了與過濾器外殼101成一體的沖洗噴嘴總成110。濾筒104、105 位于過濾器外殼101內(nèi)，但是也可使用兩個(gè)以上濾筒。此外，必要時(shí)可只使用一個(gè)濾筒。濾 筒連接中空芯103,其在過濾器外殼101的底部處與流體入口 122流體地連接。濾筒與流體 氣密密封件106連接。流體入口 122還連接到入口閥門124和排水閥門（沒有示出）。在 過濾階段期間，入口閥門將打開以允許通過流體入口 122將要過濾的流體供應(yīng)給過濾器。 在沖洗階段期間，如隨后討論，排水閥門將打開使得可通過流體入口排出沖洗流體和雜物。
[0046] 過濾器外殼還包括流體出口 120,其還連接到出口閥門（沒有示出）。在過濾階段 期間，當(dāng)流體在壓力下進(jìn)入中空芯103時(shí)，出口閥門將打開使得已過濾的流體可通過流體 出口 120退出過濾器。
[0047] 沖洗噴嘴110通過安裝在外殼101的頂蓋107上的圓柱體108與過濾器外殼成一 體。沖洗噴嘴110連接到?jīng)_洗管道114,其同心地由清洗管道112包圍。沖洗管道114和清 洗管道112兩者均固定到圓柱體108的頂部，使得圓柱體可隨著沖洗噴嘴沿中芯103移動。 圓柱體優(yōu)選地被氣動操作，使得氣動流體供應(yīng)給圓柱體。在圖1中，示出了兩個(gè)氣動流體入 口 109a、109b。
[0048] 圖2中示出了沖洗噴嘴的細(xì)節(jié)以進(jìn)一步示出沖洗噴嘴110附近的環(huán)形清洗入口 115。如上文討論，沖洗噴嘴110連接到由清洗管112包圍的沖洗管114。朝向噴嘴110,清 洗管112稍微短于沖洗管114使得存在在反沖洗階段期間用作清洗入口的環(huán)形開口 115。 應(yīng)注意，沖洗管114與清洗管112之間的環(huán)形空間沒有與沖洗管114的中芯流體連通使得 每個(gè)空間中的流體將不會混合。
[0049] 此外參考圖3,其示出了用于清洗管112和沖洗管114的下游/上游管道連接。如 圖中示出，沖洗管114連接到進(jìn)一步連接到?jīng)_洗流體閥門（沒有示出）和沖洗流體源頭的 路徑118。清洗管112連接到進(jìn)一步連接到清洗閥門和排水閥門的清洗路徑116。下文將 進(jìn)一步詳細(xì)地討論這些管道和閥門的功能。
[0050] 返回參考圖1，過濾器外殼101還包括用于在反沖洗階段期間引入高壓空氣或氣 體的氣體入口 102。如圖中示出，沖洗噴嘴110擱在過濾器外殼的底部處且位于中芯內(nèi)部。 尤其在過濾階段期間這是沖洗噴嘴110的優(yōu)選位置，因?yàn)閳A柱體是在降低的更穩(wěn)定位置 中。
[0051] 系統(tǒng)還包括用于控制全部閥門、沖洗噴嘴的移動和氣體注入的處理器（沒有示 出）。系統(tǒng)還包括用于檢測過濾器外殼內(nèi)部的流體平面的流體平面?zhèn)鞲衅?、用于檢測濾筒內(nèi) 部和外部之間的壓力差的壓力傳感器和用于檢測沖洗噴嘴的位置的位置傳感器。這些傳感 器還被可操作地連接到處理器。本領(lǐng)域中已知且下文以操作細(xì)節(jié)討論特征的實(shí)施方案。
[0052] 參考圖6A，其示出了完全延伸的圓柱體150,且沖洗噴嘴110因此在過濾器外殼 101的頂部上且位于中芯103內(nèi)。在圖6B中，圓柱體150完全收縮且沖洗噴嘴110因此在 過濾器外殼101的底部處且位于中芯103內(nèi)。圓柱體優(yōu)選地被氣動操作使得密封件（沒有 示出）防止氣體和/或流體溢出過濾器外殼。
[0053] 運(yùn)用本發(fā)明的配置，尤其是沖洗噴嘴與過濾器外殼成一體的特征，作為常規(guī)的設(shè) 計(jì)，無論何時(shí)需要清理濾筒，均無需打開外殼和移除濾筒來進(jìn)行清洗，打開外殼和移除濾筒 將使過濾操作產(chǎn)生大量停止時(shí)間并增加運(yùn)行成本。如下文解釋，本發(fā)明的反沖洗和沖洗階 段保證清理令人滿意且沒有停止時(shí)間。此外，在其中要過濾的流體包括有害氣體或顆粒 (諸如溫室氣體）的情況下，本發(fā)明有效地防止所述氣體或顆粒溢出過濾器外殼進(jìn)入大氣。 這個(gè)特征顯著地應(yīng)用于更綠色更安全的環(huán)境。
[0054] 過濾階段
[0055] 返回參考圖1，其示出了常規(guī)的過濾操作期間本發(fā)明的過濾器系統(tǒng)。處理器打開入 口閥門124使得要過濾的流體可通過流體入口 122進(jìn)入過濾器外殼。箭頭指示要過濾的流 體的方向。在流體進(jìn)入過濾器外殼之后，其將會從中芯103向外徑向流動以穿過過濾器濾 紙105。如上文提及，沖洗噴嘴110下降到過濾器外殼的底部以更加具有穩(wěn)定性。
[0056] 流體中的顆?；蚱渌s質(zhì)不能穿過過濾器濾紙105且因此留在中芯103的表面 上。在過濾持續(xù)一段時(shí)間之后，積累的顆粒和雜質(zhì)聚集以堵塞并阻塞流體在過濾器中的可 用通道。隨著阻塞惡化，中芯與過濾器外部之間的壓力差將會增加，且當(dāng)壓力差達(dá)到可檢測 預(yù)定最大值時(shí)，可激活自清理。
[0057] 反沖洗階段
[0058] 現(xiàn)在參考圖4A至圖4C，其示出了本發(fā)明的反沖洗階段。其稱作"反沖洗"，因?yàn)榱?體現(xiàn)在是在與過濾階段相反的方向上流動。關(guān)閉來自過濾器外殼的流體入口 122,同樣也關(guān) 閉過濾流體的流體出口。參考圖4A，其示出了反沖洗階段的開始。如圖中示出，沖洗噴嘴 110首先上升到過濾器外殼101的頂部，同時(shí)過濾器外殼通過入口 102填充有空氣且在過濾 器內(nèi)部的流體上產(chǎn)生壓力和紊流。如下文討論，這迫使流體和顆粒從過濾器內(nèi)部穿過環(huán)形 清洗入口 115且離開清洗管116。位置傳感器和流體平面?zhèn)鞲衅鞣謩e檢測沖洗噴嘴110的 位置和過濾器外殼內(nèi)部的流體平面。處理器保證沖洗噴嘴110和清洗入口 115在反沖洗階 段期間停止在流體平面以下。在這個(gè)實(shí)施方案中，沖洗流體是水，但是取決于要清理的已積 累的固體，其它沖洗流體是可能的。
[0059] 然后通過氣體入口 102將高壓空氣注入到過濾器外殼中。雖然在這個(gè)實(shí)施方案中 使用空氣，但是也可以使用其它高壓氣體。高壓空氣將會使過濾器外殼內(nèi)部（尤其是中芯 中）的水產(chǎn)生強(qiáng)紊流，且因而除去積累在中芯的內(nèi)表面上的固體部分。同時(shí)，處理器將打開 連接到清洗管112和清洗入口 115的清洗閥門，因而提供低壓出口。高壓空氣和紊急的水 將自然而然地流動到低壓出口且因而由清洗管排出。
[0060] 如圖4B中示出，水平面隨著水通過清洗管排出而下降。繼續(xù)注入高壓空氣且進(jìn)一 步去除積累的中芯上的固體。水平面以上的空的空間將會由進(jìn)一步促使水使其通過清洗管 離開的高壓空氣占據(jù)。圖4C示出了水平面繼續(xù)下降。當(dāng)位置傳感器探測到?jīng)_洗噴嘴到達(dá) 過濾器外殼的底部時(shí)，將完成反沖洗階段。這個(gè)時(shí)候處理器將會停止空氣注入并關(guān)閉清洗 閥門。
[0061] 沖洗階段
[0062] 參考圖5A至圖5C，其示出了本發(fā)明的沖洗階段。一般來說，在沖洗階段中，沖洗噴 嘴110將會從過濾器外殼的底部行進(jìn)到頂部且然后向下返回到底部以完成"沖程"。然而， 過濾器外殼上下移動的多個(gè)沖程在增強(qiáng)清理效率的情況下也可以是優(yōu)選的。參考圖5A，其 示出了沖洗階段的開始。處理器打開沖洗閥門和排放閥門（由于本領(lǐng)域中已知，所以均沒 有示出）使得高壓沖洗流體通過沖洗管路118供應(yīng)給噴嘴110,且加壓氣體噴射內(nèi)部中芯以 去除所積累的任何額外的微粒。處理器還打開排水閥門以通過流體入口排出水和雜物。如 圖5B中示出，處理器控制圓柱體使得沖洗噴嘴110沿中芯103使過濾器外殼101逐漸地向 上移動，同時(shí)噴射高壓水以繼續(xù)分解所積累的固體。如圖5C中示出，一旦位置傳感器檢測 到?jīng)_洗噴嘴110達(dá)到過濾器外殼101的頂部，標(biāo)記沖洗階段循環(huán)的一半。處理器然后使沖 洗噴嘴110逐漸地下降到底部，同時(shí)仍然保持噴射。這樣的循環(huán)（開始于沖洗噴嘴110從 底部到頂部且返回到過濾器外殼的底部）稱作"一個(gè)沖程"。如果操作者確定一個(gè)沖程足以 清理濾筒的中芯，那么沖洗階段結(jié)束且處理器然后關(guān)閉沖洗閥門、排放閥門和排水閥門。然 而，如果操作者確定需要更多的沖洗沖程（例如因?yàn)樗e累的固體難以去除），那么沖程計(jì) 數(shù)器將在每個(gè)沖程之后增加"1"且沖洗階段將不會停止直到?jīng)_程計(jì)數(shù)達(dá)到操作者設(shè)定的計(jì) 數(shù)為止。
[0063] 采用兩個(gè)或更多個(gè)過濾器中的系統(tǒng)
[0064] 現(xiàn)在參考圖7,其示出了兩個(gè)并聯(lián)過濾器中采用的系統(tǒng)。應(yīng)注意，相同配置的過濾 器的陣列中可采用所述系統(tǒng)，且為了簡單起見只示出了兩個(gè)過濾器。在這個(gè)圖中，兩個(gè)過濾 器外殼101、201連結(jié)在一起，且除了來自兩個(gè)外殼的流體入口由同一入口閥門144和排水 閥門142聯(lián)合控制、來自兩個(gè)外殼的流體出口由同一出口閥門140聯(lián)合控制且注氣入口由 同一注氣閥門130聯(lián)合控制以外，大部分配置與圖1相同。以此方式，過濾、反沖洗和沖洗 階段被激活且一起受兩個(gè)過濾器的同一處理器控制。通過這種配對配置，過濾器的陣列可 容易地采用本發(fā)明的自清理系統(tǒng)和方法。
[0065] 自清理方法的方法
[0066] 現(xiàn)在參考圖8A和圖8B，其組合地示出了本發(fā)明的過濾器自清理方法的基本邏輯。 在步驟801中，以自動運(yùn)行模式激活系統(tǒng)，且處理器將執(zhí)行用于自清理的預(yù)定計(jì)劃，包括反 沖洗階段和沖洗階段。在步驟802中，處理器通過部分關(guān)閉入口閥門將流速減小到正常設(shè) 置的66% (2/3)。這尤其在過濾器陣列設(shè)置下進(jìn)行，在過濾器陣列設(shè)置中一些過濾器外殼 正經(jīng)歷自清理，且因此減小其它聯(lián)機(jī)過濾器的流速以免其負(fù)載過重。取決于設(shè)置和實(shí)際狀 況，數(shù)字是可變的。在步驟803中，處理器將確定當(dāng)前站（站1)是否鎖定。這意指將忽略 發(fā)送到過濾器站的任何命令。所述站必須在可開始自清理之前鎖定，且這個(gè)步驟將不會進(jìn) 行過濾、反沖洗或沖洗。如果站1鎖定，那么系統(tǒng)進(jìn)行到步驟846,其中處理器將確定下一個(gè) 可用的過濾器站2是否鎖定。這是因?yàn)橄到y(tǒng)被配置使得只有在過濾器外殼中存在問題時(shí)才 發(fā)生鎖定，這使得不能采取命令直到問題解決為止。但是如果站1沒有鎖定，那么系統(tǒng)進(jìn)行 到步驟804。關(guān)于當(dāng)前站1，步驟846是邏輯中的占位符，站2同樣也是這樣。
[0067] 在步驟804中，操作者將確定自清理循環(huán)中執(zhí)行的反脈沖和沖程的數(shù)量。反脈沖 是反沖洗的一個(gè)回合，意指沖洗噴嘴110在圖4A至圖4C中示出的反沖洗步驟中從頂部行 進(jìn)到底部一次且然后停止。沖程是沖洗的一個(gè)回合，意指沖洗噴嘴110從過濾器外殼的底 部移動到頂部且返回到底部。反脈沖和沖程的數(shù)量可以取決于過濾器阻塞的程度或固體本 質(zhì)而改變。如果過濾器極為阻塞或認(rèn)為積累的固體難以破壞，那么操作者可以選擇在清理 循環(huán)中執(zhí)行一個(gè)以上反脈沖或一個(gè)以上沖程。是否已執(zhí)行預(yù)定數(shù)量的反脈沖/沖程將隨后 由循環(huán)中的反脈沖計(jì)數(shù)器和沖程計(jì)數(shù)器追蹤。
[0068] 步驟805至814與如圖4A至圖4C中示出的反沖洗階段有關(guān)。在步驟805中，圓 柱體上升以在準(zhǔn)備反沖洗清洗時(shí)使沖洗噴嘴移動到過濾器外殼的頂部。在步驟806中，位 置傳感器將確認(rèn)圓柱體（和沖洗噴嘴）上升到過濾器外殼的頂部。在步驟807中，系統(tǒng)開 始初步地通過注氣入口注入氣體持續(xù)10秒鐘，以在外殼內(nèi)部積聚足夠大的空氣壓力，且然 后在步驟808中，氣壓傳感器將確定外殼內(nèi)的氣壓是否足夠高。如上文討論，氣壓對于在流 體中產(chǎn)生強(qiáng)紊流以分解固體和還促使流體朝向清洗管兩者來說是重要的。通常系統(tǒng)將確定 25psi氣壓已足夠，但是其可取決于不同系統(tǒng)需求而改變，例如在一些情況下20psi對于進(jìn) 行反沖洗來說可能已經(jīng)足夠高。在步驟808中如果處理器確定壓力足夠高，那么系統(tǒng)進(jìn)行 到步驟812。在步驟808中如果系統(tǒng)確定氣壓并非足夠高，那么在步驟809中系統(tǒng)將繼續(xù)初 步氣體注入持續(xù)另一 30秒鐘并在步驟810中再次檢測壓力。如果仍然沒有達(dá)到所述壓力， 那么由于損失來自外部氣體供應(yīng)的空氣壓力可以終止自清理循環(huán)，且程序?qū)⒉粫^續(xù)進(jìn)行 直到問題解決為止。如果壓力足夠高，那么系統(tǒng)將進(jìn)行到步驟812,其中處理器將打開清洗 閥門以排出過濾器外殼內(nèi)的流體，且使圓柱體逐漸地下降以使沖洗噴嘴和清洗入口保持低 于流體平面以通過清洗入口和清洗管清洗流體。在步驟813中，位置傳感器將確認(rèn)圓柱體 和因此沖洗噴嘴下降到過濾器外殼的底部以完成一個(gè)"反脈沖"，且在步驟814中，處理器 停止空氣注入并關(guān)閉清洗閥門。
[0069] 步驟815至821是沖洗階段的準(zhǔn)備。在步驟815中，流體平面?zhèn)鞲衅髟跊_洗流體 源頭處檢測是否存在足夠多的沖洗流體。如果是，那么系統(tǒng)進(jìn)行到步驟816,且如果不是，那 么系統(tǒng)進(jìn)行到步驟820,其中處理器確定沒有沖洗流體可用，且在步驟821中關(guān)閉所有閥門 并向主屏幕返回"錯(cuò)誤警告"。在步驟816中，如果先前已確定足夠多的流體可用，那么處理 器將打開流體槽附近的源頭和吸水閥門。這只是設(shè)計(jì)者的選擇：具有一個(gè)以上流體槽作為 流體源頭，且每個(gè)槽具有其自身的源頭和吸水閥門以進(jìn)行充分的流體供應(yīng)。例如，如果一個(gè) 流體槽較低，那么作為備用，系統(tǒng)可切換到另一流體槽以進(jìn)行沖洗，同時(shí)填滿第一槽。替代 地，系統(tǒng)可裝備有將不會耗盡的一個(gè)較大的流體槽?；蛟诹硪粚?shí)施方案中，沖洗流體是供應(yīng) 自來自過濾器陣列中的其它過濾器的已經(jīng)過濾的流體使得可實(shí)現(xiàn)沖洗流體的連續(xù)和補(bǔ)充 供應(yīng)。在步驟817中，系統(tǒng)將確定沖洗泵是否啟動，且如果是，那么系統(tǒng)進(jìn)行到步驟822,但 是如果不是，那么系統(tǒng)進(jìn)行到步驟818。"填滿"意指泵中有足夠多的流體來進(jìn)行充分的流體 供應(yīng)，且管線中不存在空氣，因?yàn)榭諝鈱贡弥挟a(chǎn)生壓力降，這繼而又導(dǎo)致抽動不足。如 果系統(tǒng)確定沖洗泵沒有填滿，那么系統(tǒng)進(jìn)行到步驟818,其中沖洗泵起動泵通風(fēng)口將會打開 持續(xù)1分鐘以使沖洗泵中的現(xiàn)有空氣溢出且繼續(xù)填滿泵。在步驟819中，系統(tǒng)將再次檢測 沖洗泵起動泵平面，且如果令人滿意，那么系統(tǒng)進(jìn)行到步驟822。如果沖洗泵的起動泵平面 仍然不足夠高，那么意指步驟820中沒有沖洗流體可用，且在步驟821中處理器關(guān)閉所有閥 門并向主屏幕返回"錯(cuò)誤"警告。
[0070] 步驟822至834討論了沖洗階段，尤其是沖洗的一個(gè)"沖程"。在步驟822中，處理 器打開沖洗泵附近的排放閥門、連接到流體入口的排水閥門、水沖洗閥門和沖洗起動泵通 風(fēng)口。如上文討論，排放閥門是具有兩個(gè)交替流體槽的結(jié)果，且如果只使用一個(gè)流體槽，那 么可以省略排放閥門。沖洗起動泵通風(fēng)口是用于從沖洗泵隔絕來自通風(fēng)口的空氣。當(dāng)打開 所有閥門時(shí)，關(guān)閉沖洗起動泵通風(fēng)口以防止空氣進(jìn)入沖洗泵。系統(tǒng)然后進(jìn)行到步驟823以 開始沖洗泵持續(xù)5秒鐘以使沖洗流體填滿管線。在步驟824中，系統(tǒng)檢測沖洗泵的輸出壓 力。如果輸出壓力不足，那么系統(tǒng)在沖洗泵錯(cuò)誤的情況下進(jìn)行到步驟826且在步驟827中 停止泵且關(guān)閉所有閥門。自清理循環(huán)將會終止。如果在步驟824中輸出壓力充足，那么系 統(tǒng)進(jìn)行到步驟825,其中圓柱體和因此沖洗噴嘴將會逐漸地下降，同時(shí)將高壓沖洗流體噴射 到中芯的表面以分解固體。所噴射的沖洗流體和雜物通過流體入口排出。
[0071] 在這個(gè)沖洗階段期間，在步驟828中仍然持續(xù)檢測沖洗泵壓力，且如果步驟829中 發(fā)現(xiàn)壓力不充足，那么循環(huán)再次終止。如果系統(tǒng)確定泵壓力充足，那么在步驟830中位置傳 感器確定圓柱體和沖洗噴嘴是否完全到達(dá)過濾器外殼的頂部。一旦到達(dá)過濾器外殼的頂 部，處理器使圓柱體和沖洗噴嘴下降，同時(shí)繼續(xù)將高壓沖洗流體噴射到中芯的表面。當(dāng)在步 驟832中圓柱體和沖洗噴嘴處于中芯的底部處時(shí)完成整個(gè)沖程，且在步驟833中處理器將 確認(rèn)圓柱體和沖洗噴嘴在下降。在步驟834中，處理器確定是否已達(dá)到預(yù)定數(shù)量的沖程，且 如果沒有，那么處理器將會使沖程計(jì)數(shù)器增加"1"且從步驟825重新開始以進(jìn)行另一沖程。 然而，如果達(dá)到?jīng)_程的預(yù)定數(shù)量的沖程，那么系統(tǒng)進(jìn)行到步驟836,其中停止沖洗泵且關(guān)閉 除了排水閥門以外的所有閥門。
[0072] 在步驟837中，注入額外空氣持續(xù)10秒鐘以促使任何剩余的沖洗流體和雜物在流 體入口下面。然后，系統(tǒng)確認(rèn)低平面?zhèn)鞲衅麝P(guān)閉，這意指過濾器外殼現(xiàn)在是空的。然后停止 空氣注入，且關(guān)閉排水閥門。
[0073] 在步驟838中，處理器確定是否已達(dá)到預(yù)定數(shù)量的反脈沖。如果沒有，那么在步驟 839中處理器使反脈沖計(jì)數(shù)器增加"1"，且將沖程計(jì)數(shù)器重設(shè)為1用于下一個(gè)循環(huán)。然后在 步驟840中處理器打開流體入口閥門和通風(fēng)口閥門以再填充容器以準(zhǔn)備好進(jìn)行反沖洗的 下一個(gè)回合。在步驟841中，系統(tǒng)確認(rèn)高的流體平面?zhèn)鞲衅鹘油?，高的流體平面?zhèn)鞲衅鳈z測 過濾器外殼內(nèi)部的流體平面。在這個(gè)階段，水通過流體入口被引入到過濾器外殼中且在注 入空氣之前填滿過濾器外殼。最初存在于過濾器外殼中的空氣通過通風(fēng)口離開。在步驟842 中，過濾器外殼充滿水，且處理器關(guān)閉通風(fēng)口閥門，且系統(tǒng)現(xiàn)在準(zhǔn)備好進(jìn)行反沖洗和沖洗的 另一回合。
[0074] 在步驟843中，系統(tǒng)打開流體入口和系統(tǒng)通風(fēng)口，準(zhǔn)備填充過濾器外殼。要過濾的 流體將通過流體入口引入直到在步驟844中平面?zhèn)鞲衅鞔_認(rèn)過濾器外殼充滿（即，過濾器 外殼中的高的平面?zhèn)鞲衅鹘油ǎ┩瑫r(shí)空氣通過系統(tǒng)通風(fēng)口離開為止。處理器然后關(guān)閉出口 且打開流體出口，且可開始過濾。
[0075] 基于上文的討論，自清理過濾器系統(tǒng)和方法可在不打開過濾器外殼的情況下清理 過濾器。這顯著地減小清理過濾器的成本，因?yàn)榕c常規(guī)的清理相比實(shí)際上不存在停止時(shí)間， 因?yàn)榕c切斷整個(gè)過濾器、打開過濾器外殼、手動移除過濾器并清理過濾器且然后將其放回 原處相比，自清理反沖洗和沖洗循環(huán)的時(shí)間最少。此外，在具有本發(fā)明的自清理設(shè)備的過濾 器外殼的陣列中，陣列中的大部分過濾器可繼續(xù)過濾操作，而一些過濾器由自清理設(shè)備和 方法清理，因而維持陣列的操作輸出。更重要的是，自清理系統(tǒng)確保來自過濾程序的有害氣 體不會溢出到大氣且不會危害工作人員或環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于清理位于過濾器外殼內(nèi)的濾筒的系統(tǒng)，所述濾筒具有中空芯，所述系統(tǒng)包 括： a) 沖洗噴嘴，其整合在過濾器外殼內(nèi)；所述沖洗噴嘴在可移動圓柱體上，所述圓柱體 安裝在所述過濾器外殼的頂部上，其中所述沖洗噴嘴通過沖洗管流體地連接到?jīng)_洗流體的 源頭，所述沖洗管位于所述濾筒的所述中空芯內(nèi)的所述圓柱體中且能夠通過使所述圓柱體 上升和下降在所述中空芯內(nèi)堅(jiān)直移動； b) 清洗管，其同心地包圍所述沖洗管且形成清洗入口以在所述沖洗管周圍形成能夠讓 流體行進(jìn)的環(huán)形空間并且所述清洗管終止于所述沖洗噴嘴附近； c) 所述過濾器外殼，其具有用于引入要過濾的流體的流體入口和用于排出已過濾的流 體的流體出口，其中所述流體入口流體地連接到所述濾筒的所述中空芯；和 d) 處理器，其控制所述沖洗噴嘴的所述移動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述清洗管沒有與所述沖洗管流體連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述清洗管流體地連接到清洗排水管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述流體入口還連接到入口閥門和排水閥門，其 中所述入口閥門和所述排水閥門可操作地連接到所述處理器，且其中所述處理器控制所述 閥門的打開和關(guān)閉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述流體出口還流體地連接到出口閥門，其中所 述出口閥門可操作地連接到所述處理器，且其中所述處理器控制所述出口閥門的所述打開 和關(guān)閉。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述流體外殼還包括注氣入口使得通過所述注氣 入口引入的氣體在所述過濾器外殼中產(chǎn)生紊流且迫使所述流體通過所述沖洗管與所述清 洗管之間的所述環(huán)形空間。
7. -種用于在不打開過濾器外殼的情況下自清理位于所述過濾器外殼內(nèi)的濾筒的方 法，所述濾筒具有流體出口、流體地連接到所述過濾器外殼的流體入口的中空芯、注氣入口 和安裝在所述過濾器外殼上且在所述過濾器外殼的頂部上的圓柱體中的沖洗噴嘴和清洗 管，所述方法包括以下步驟： a) 終止到所述過濾器外殼的所述流體入口； b) 關(guān)閉到所述過濾器的所述流體出口使得所述過濾器外殼填充有流體； c) 將所述沖洗噴嘴和所述清洗管放置在所述過濾器外殼的所述頂部上； d) 通過將高壓氣體引入到所述過濾器外殼的內(nèi)部來啟動反沖洗；和 e) 使用具有微粒物質(zhì)的氣體迫使所述流體通過所述清洗管從所述濾筒的所述內(nèi)部離 開所述過濾器外殼。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其包括所述步驟中的額外步驟d-Ι)，隨著所述流體被 迫離開所述過濾器外殼使所述清洗管逐漸地下降到低于所述濾筒內(nèi)部的流體平面的位置 處。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，所述方法還包括在步驟a)之前檢測所述過濾程序期間 的壓力差以確定何時(shí)開始所述自清理方法。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述過濾器外殼還包括用于檢測所述過濾器外 殼內(nèi)部的所述流體平面的流體平面?zhèn)鞲衅鳌?br> 11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述過濾器外殼還包括用于檢測所述清洗管和 所述沖洗噴嘴的所述位置的位置傳感器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其還包括以下步驟：f)當(dāng)所述位置傳感器檢測到所述 沖洗噴嘴到達(dá)所述過濾器的底部時(shí)中止所述反沖洗，且其中關(guān)閉所述清洗管，因此流體不 能行進(jìn)穿過所述清洗管。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中被引入到所述過濾器外殼中的加壓氣體能夠產(chǎn) 生除去來自所述中空芯的所述內(nèi)部的微粒物質(zhì)的紊流。
14. 一種用于在不打開過濾器外殼的情況下自清理位于所述過濾器外殼內(nèi)的濾筒的方 法，所述濾筒具有中空芯，所述過濾器外殼具有用于引入流入物的流體入口和安裝在所述 過濾器外殼上的能夠行進(jìn)穿過所述濾筒的所述芯的沖洗噴嘴和沖洗管，所述方法包括以下 步驟： a) 關(guān)閉到所述過濾器外殼的所述流體入口； b) 通過噴射通過所述沖洗噴嘴引入的高壓沖洗流體破壞積聚在所述中空芯上的所述 微粒來沖洗所述濾筒；和 c) 通過所述過濾器入口排出來自所述過濾器外殼的所述沖洗流體和雜物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在所述沖洗步驟b)中還包括：b-Ι)在噴射時(shí)， 使所述沖洗噴嘴從所述濾芯的底部逐漸地上升到所述濾芯的頂部且使所述沖洗噴嘴從所 述過濾器外殼的頂部逐漸地下降到所述過濾器外殼的底部以完成沖洗沖程。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述方法還包括： d) 預(yù)選擇沖洗沖程的數(shù)量。
17. -種用于在不打開過濾器外殼的情況下自清理位于所述過濾器外殼內(nèi)的濾筒的方 法，所述方法包括以下步驟： a) 關(guān)閉到所述過濾器外殼的流體入口使得所述過濾器外殼實(shí)質(zhì)上充滿流體； b) 將加壓氣體逐漸地引入到所述過濾器外殼中使得所述氣體產(chǎn)生將從所述濾芯的內(nèi) 部除去微粒物質(zhì)的紊流； c) 通過從所述過濾器外殼提供清洗出口且利用所述加壓氣體的力來清洗所述過濾器 外殼內(nèi)部的所述流體和已除去的微粒物質(zhì)來反沖洗所述濾芯； d) 通過停止在所述過濾器外殼中引入加壓氣體和關(guān)閉所述清洗出口來終止所述反沖 洗； e) 通過將高壓沖洗流體噴射到所述濾芯的所述內(nèi)部以去除任何額外微粒物質(zhì)來沖洗 所述濾筒；和 f) 從所述過濾器外殼排出具有任何微粒物質(zhì)的所述沖洗流體。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中處理器根據(jù)所述過濾器外殼中的所述壓力差確 定何時(shí)啟動所述自清理方法。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中處理器控制并檢測所述過濾器外殼內(nèi)部的所述 流體平面。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中預(yù)定反沖洗和沖洗步驟的數(shù)量。
【文檔編號】B01D24/46GK104105533SQ201380007965
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月3日
【發(fā)明者】約翰·漢普頓, 格雷格·華萊士, 詹姆斯·哈里斯 申請人:過濾技術(shù)公司