本發(fā)明是針對(duì)圓柱形過濾網(wǎng)，包含從撓曲成圓柱形配置的平坦原材料(例如，“帶”)制造的那些圓柱形過濾網(wǎng)。

背景技術(shù)：

圓柱形過濾網(wǎng)在多種過濾裝置中使用，包含如以下專利中描述的水力旋流器：us7632416、us7896169、us8201697、us8663472、us8701896、us8882999、us2012/0145609、us2014/0042083、wo2013/181028、wo2013/181029和wo2014/066036，以上專利的整個(gè)標(biāo)的物以引用的方式并入本文中。在典型實(shí)施例中，所述網(wǎng)是從多孔材料的矩形平坦金屬帶制造，它是通過將所述帶撓曲以使得所述帶的對(duì)置末端對(duì)接或重疊以形成圓柱體而組裝。所述末端通過焊接、粘合劑、鉚釘?shù)榷谰玫鼐o固在一起。過濾網(wǎng)由下層支撐框架支撐。所述支撐框架有助于在操作期間使網(wǎng)維持于圓柱形配置。出于成本和重量的原因，所述支撐框架可以由不同于過濾網(wǎng)的材料的材料制造。實(shí)例包含具有與金屬過濾網(wǎng)的線性熱膨脹系數(shù)極為不同的線性熱膨脹系數(shù)的聚合物。因此，支撐框架在操作期間經(jīng)歷顯著的熱膨脹和收縮。這些熱偏移會(huì)使過濾網(wǎng)開裂、龜裂或另外有損過濾網(wǎng)的完整性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包含一種過濾器組合件，其包含過濾網(wǎng)(27)，所述過濾網(wǎng)包括多孔材料的帶(27')，所述帶在兩個(gè)軸向?qū)?zhǔn)的對(duì)置末端(38、38')之間延伸且界定圓柱形周邊(29)，其中所述末端(38、38')各自緊固到動(dòng)態(tài)張緊機(jī)構(gòu)(46)，所述動(dòng)態(tài)張緊機(jī)構(gòu)準(zhǔn)許所述末端(38、38')圍繞所述過濾網(wǎng)(27)的所述周邊(29)相對(duì)于彼此雙向地移動(dòng)。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明包含水力旋流器，其包含前述的過濾網(wǎng)(27)。描述許多其它實(shí)施例。

附圖說明

通過參考結(jié)合附圖獲得的以下描述可以更好的理解本發(fā)明的各個(gè)方面，在附圖中已經(jīng)在各個(gè)視圖的通篇中使用相同的編號(hào)來表示相同的部分。所述描繪是說明性的并且并非意圖是按比例的或限制本發(fā)明。

圖1a是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的正視圖。

圖1b是沿著圖1a中的線1b-1b截取的截面圖。

圖2是圖1a和b中所示的實(shí)施例的分解的部分剖視透視圖。

圖3a是示出在組裝之前的過濾網(wǎng)的透視圖。

圖3b和3c是示出在組裝期間和在組裝之后的過濾網(wǎng)的實(shí)施例的正視圖。

圖3d和3e是過濾網(wǎng)的替代實(shí)施例的正視圖。

圖4a是圖3c中所示的實(shí)施例的透視圖。

圖4b是圖4a中所示的實(shí)施例的透視圖，其包含圍繞支撐框架組裝的過濾網(wǎng)。

具體實(shí)施方式

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包含圓柱形過濾器組合件。雖然主題的過濾器組合件可以在多種過濾裝置中使用，但為易于描述，在水力旋流器的上下文中描述所述過濾器組合件。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明包含進(jìn)行旋流分離的水力旋流器過濾裝置和相關(guān)方法。出于本說明書的目的，術(shù)語“水力旋流器”是指至少部分依賴通過渦流流體流動(dòng)產(chǎn)生的離心力來分離流體混合物的組分的過濾裝置。實(shí)例包含從液體混合物中分離固體顆粒以及包含不同密度的液體(例如，油和水)的混合物的分離。特定應(yīng)用包含以下各項(xiàng)的處理：由紙張廠生成的紙漿流出物、由油氣回收生成的工藝用水、艙底污水以及城市和工業(yè)廢水。在背景部分中列出的參考文獻(xiàn)中描述了具體實(shí)例。

圖1至2中說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其包含一般以10示出的水力旋流器，所述水力旋流器包含儲(chǔ)槽(12)，其具有可拆卸蓋子(13)、流體入口(14)、過濾后流體出口(16)、流出物出口(18)、任選的過程流體出口(20)以及包圍至少一個(gè)、但優(yōu)選地多個(gè)垂直對(duì)準(zhǔn)腔室(24、30)的內(nèi)周壁(22)。盡管描繪為包含兩個(gè)垂直對(duì)準(zhǔn)的腔室(24、30)，但是還可以包含額外的腔室。并且，所述腔室可替代地為水平對(duì)準(zhǔn)的。類似地，還可以包含額外的流體入口和出口。盡管示出為具有以中心軸線為中心的圓柱形上部部分和截頭圓錐形基底，但儲(chǔ)槽(12)可以具有包含完全圓柱形形狀的其它配置。

過濾器子組合件(26)位于腔室(24)(即“渦流腔室”)內(nèi)，且包括以軸線(x)為中心且界定周邊(29)的的圓形過濾網(wǎng)(27)，所述周邊圍繞軸線(x)同心地定位且包含穿過其中的多個(gè)孔隙(32)。過濾網(wǎng)(27)包圍與過濾后流體出口(16)流體連通的濾液腔室(36)。任選的流出物分離腔室(30)可以位于渦流腔室(24)下方并且與渦流腔室(24)流體連通。流出物分離腔室(30)適用于從渦流腔室(24)接收未過濾的流體。任選的渦流流動(dòng)阻擋層(34)可以位于渦流和流出物分離腔室(24、30)之間并且可以經(jīng)調(diào)適以將渦流和流出物分離(24、30)腔室之間的流體流動(dòng)引導(dǎo)至鄰近于儲(chǔ)槽(12)的內(nèi)周壁(22)的位置。渦流流動(dòng)阻擋層(34)可以經(jīng)設(shè)計(jì)以維持流出物分離腔室(24)中的渦流流體流動(dòng)，并且在流體從渦流腔室(24)流動(dòng)到流出物分離腔室(30)中時(shí)擾亂渦流流體流動(dòng)(28)。更具體地說，渦流流動(dòng)阻擋層(34)包含延伸到鄰近于儲(chǔ)槽(12)的內(nèi)周壁(22)或與所述內(nèi)周壁接觸的位置的外周邊(40)，并且可以進(jìn)一步包含位于周邊(40)附近且穿過其延伸的多個(gè)孔口(42)。在所說明的實(shí)施例中，孔口(42)為扇形的，但也可以使用替代形狀。流出物開口或路徑(例如導(dǎo)管)(18')居中位于儲(chǔ)槽(12)的下部部分中并且與流出物出口(18)流體連通，流出物可以通過所述流出物出口離開儲(chǔ)槽(12)。盡管未示出，但是開口(18')或出口(18)可以任選地包含用于選擇性地準(zhǔn)許流出物從儲(chǔ)槽(12)流動(dòng)的閥門(例如，單向止回閥)。

在操作中，加壓的饋送流體(例如，優(yōu)選地從4到120psi)經(jīng)由流體入口(14)進(jìn)入儲(chǔ)槽(12)，且遵循流體路徑(28)并產(chǎn)生圍繞過濾器子組合件(26)的渦流。離心力推動(dòng)較稠密材料朝向儲(chǔ)槽(12)的內(nèi)周壁(22)，而不太致密的液體朝向過濾網(wǎng)(27)徑向向內(nèi)流動(dòng)。此液體的一部分流過過濾網(wǎng)(27)的孔隙(32)進(jìn)入到濾液腔室(36)中，并且可以借助于過濾后流體出口(16)作為“濾液”離開儲(chǔ)槽(12)。剩余的“非濾液”從渦流腔室(24)向下流動(dòng)到流出物分離腔室(30)。渦流流動(dòng)阻擋層(34)將此類向下流的大部分(例如，優(yōu)選地至少75％并且在一些實(shí)施例中至少90％)引導(dǎo)到沿著或鄰近于儲(chǔ)槽(12)的內(nèi)周壁(22)的位置。此布置被認(rèn)為有助于維持渦流腔室(24)內(nèi)的渦流流動(dòng)，同時(shí)隨著流體進(jìn)入流出物分離腔室(30)破壞渦流流動(dòng)。流體流在流出物分離腔室(30)中減緩，并且較稠密材料(例如，顆粒)優(yōu)選地朝向儲(chǔ)槽(12)的底部沉淀并且隨后可以進(jìn)入流出物開口(18')中并且隨后可借助于流出物出口(18)離開所述儲(chǔ)槽。流出物分離腔室(30)中的剩余液體(下文稱為“過程流體”)向上流入與過程流體出口(20)流體連通的居中定位的過程流體開口或路徑(例如，導(dǎo)管)(20')中。在大多數(shù)應(yīng)用中，過程流體表示可以重新使用、棄置或回收回到流體入口(14)以用于進(jìn)一步處理的中間級(jí)產(chǎn)物?！盀V液”通常表示可棄置或重新使用的高級(jí)產(chǎn)物?！傲鞒鑫铩北硎究蓷壷没蜻M(jìn)一步處理的低級(jí)產(chǎn)物。然而，應(yīng)了解在一些應(yīng)用中，流出物可表示貴重的產(chǎn)物。

可以優(yōu)化饋送流體入口壓力以及過濾器子組合件(26)的周邊(29)與儲(chǔ)槽(12)的內(nèi)周壁(22)之間的間隔以產(chǎn)生且維持渦流腔室(24)內(nèi)的渦流流體流動(dòng)。為了進(jìn)一步促進(jìn)渦流流體流動(dòng)的形成和維持，流體入口(14)優(yōu)選地圍繞渦流腔室(24)引導(dǎo)切向路徑上的進(jìn)入饋送流體，如通過圖1a中的虛線箭頭所指示。

如圖1至2中示出，過濾器子組合件(26)優(yōu)選地居中定位在渦流腔室(24)內(nèi)并且與儲(chǔ)槽(12)的內(nèi)周壁(22)均勻間隔開。盡管示為圓柱形的，但是可以使用包含圓錐形過濾器的其它配置。水力旋流器(10)進(jìn)一步包含用于從過濾網(wǎng)(27)的周邊(29)移除碎屑的清潔組合件(48)。清潔組合件(48)可以安裝在過濾器子組合件(26)的頂部表面上并且包含徑向向外延伸的一個(gè)或多個(gè)輻條(50)。清潔部件(52)(例如，尼龍或黃銅刷)從輻條(50)的末端向下延伸并且與過濾網(wǎng)(27)的周邊(29)接合。雖然示出為刷子(52)，但是可使用替代的清潔部件，例如刮片、刀片、輥、刮漿板、刮板等。使用了從2個(gè)到60個(gè)清潔部件，并且更優(yōu)選地從6個(gè)到24個(gè)清潔部件。如通過圖2中的彎曲箭頭表示，清潔組合件(48)圍繞過濾器子組合件(26)旋轉(zhuǎn)，使得刷子(52)清掃網(wǎng)(27)的周邊(29)并且清除碎屑。一個(gè)或多個(gè)槳葉(54)可以安裝到至少一個(gè)輻條(50)的末端，使得流入渦流腔室(24)中的流體使清潔組合件(48)圍繞過濾器子組合件(26)旋轉(zhuǎn)。使槳葉(54)圍繞過濾器子組合件(26)均勻地間隔開為清潔組合件(48)的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)增加了穩(wěn)定性，并且可以幫助維持渦流腔室(24)中的渦流流體流動(dòng)。槳葉(54)和/或清潔部件(52)可以垂直于過濾網(wǎng)(27)的周邊(29)放置，或可以傾斜(例如，從徑向軸傾斜-5°至-30°或傾斜5°至30°)。在過濾器與清潔組合件(26、48)之間可以使用軸承以進(jìn)一步有助于旋轉(zhuǎn)而不會(huì)阻礙渦流流體流動(dòng)。在未示出的替代實(shí)施例中，清潔組合件(48)可以由例如電機(jī)、磁力等替代方法驅(qū)動(dòng)。

圖3a圖示了未組裝的過濾網(wǎng)(27)的實(shí)施例。在此實(shí)施例中，過濾網(wǎng)(27)是從在兩個(gè)對(duì)置末端(38、38')之間延伸的多孔材料的矩形平坦帶(27')制造。如本文所使用，術(shù)語“末端”指代帶(27')的最外100mm，即延伸到所述帶的縱向(長(zhǎng)度方向)邊緣的部分。所述帶(27')優(yōu)選地具有從10到1000μm但優(yōu)選地從100到300μm的厚度，且可選自多種多樣的金屬，例如電形成的鎳和不銹鋼。帶(27')包含多個(gè)孔隙(32)，所述孔隙的形狀不受特別限制(例如，v形、圓柱形、槽形、網(wǎng)狀等)且可取決于特定應(yīng)用而變化?？紫?32)優(yōu)選地覆蓋過濾網(wǎng)的表面的超過50％并且更優(yōu)選地超過90％，且可具有如由sem所測(cè)得的變化或均勻的大小，其平均大小為從1到250μm并且更優(yōu)選地從5到200μm。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，孔隙(32)是軸向?qū)?zhǔn)的狹槽(相對(duì)于圖2中所示的軸線x)，其寬度不大于100μm、并且更優(yōu)選地不大于50μm(例如，1μm到100μm，更優(yōu)選地5μm到50μm)。過濾網(wǎng)(27)是通過以下方式組裝：將帶(27')撓曲為圓柱形配置，使得帶(27')的末端(38、38')被拉向彼此，軸向?qū)?zhǔn)，優(yōu)選地一個(gè)末端(38)與另一末端(38')重疊，例如(從10到100mm)。上方重疊末端(38)的徑向內(nèi)表面(39)和/或下方重疊末端(38')的徑向外表面(39')可以任選地包含低摩擦涂層或覆蓋物(例如，潤(rùn)滑劑、ptfe條帶等)，其優(yōu)選地具有小于0.3并且更優(yōu)選地小于0.1的摩擦系數(shù)(如通過astmg115-10(2013))測(cè)量。所述低摩擦表面促進(jìn)了末端(38、38')跨越彼此的移動(dòng)。重疊末端(38、38')的組合厚度優(yōu)選小于0.5mm厚。在未圖示的替代實(shí)施例中，將末端(38、38')拉向彼此以形成圓柱體，但通過軸向間隙分隔開，所述軸向間隙通過沿著過濾網(wǎng)(27)的外周邊(29)軸向延伸的單獨(dú)材料條帶而橋接。

如圖3b、3c、3d和3e中最佳所示，末端(38、38')借助于動(dòng)態(tài)張緊機(jī)構(gòu)(46)緊固在一起，所述張緊機(jī)構(gòu)準(zhǔn)許末端(38、38')圍繞網(wǎng)的圓柱形周邊(29)的圓周相對(duì)于彼此雙向地移動(dòng)。張緊機(jī)構(gòu)(46)包含緊固到帶(27')的每一末端(38、38')的至少一個(gè)彈簧(56)。如本文所使用的術(shù)語“彈簧”指代存儲(chǔ)機(jī)械能的彈性物體。雖然可使用傳統(tǒng)的鋼張力螺旋彈簧(如圖3b和3c以及4a和4b中所示)，也可以使用其它構(gòu)造材料(例如，橡膠帶等)(例如參見圖3d中的懸臂類型彈簧)。用于將彈簧(56)緊固到末端(38、38')的構(gòu)件不受特定限制(例如，粘合劑、焊接、鉚釘?shù)?，但一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例允許可逆的附接和分離，以使得彈簧(56)可安裝、不安裝、重新安裝或更換而不會(huì)損壞過濾網(wǎng)(27)且優(yōu)選地不需要使用專用工具。在一個(gè)實(shí)施例中，所述固定構(gòu)件包含從每一末端(38、38')向內(nèi)徑向延伸的卡扣(58、58')(例如，突片、卡鉤等)?？?58、58')的形狀不受特別限制且可經(jīng)配置以容易地與彈簧(56)的末端接合。舉例來說，張力線圈或“螺旋狀”彈簧通常包含允許與卡扣的可逆附接的環(huán)或鉤特征?？郗h(huán)(58、58')可直接附接到過濾網(wǎng)(27)的末端(38、38')，或可附連到安裝板(60、60')，所述安裝板又緊固到末端(38、38')。用于將安裝板緊固到帶(27')的技術(shù)不受特別限制且包含焊接、粘結(jié)和鉚接。圖3b和3c是優(yōu)選實(shí)施例的正視圖，其分別示出了未組裝和已組裝的過濾網(wǎng)。圖4a是圖3c的實(shí)施例的透視圖。

圖3e圖示了過濾網(wǎng)(27')的另一實(shí)施例，其中帶(27')的末端(38、38')借助于動(dòng)態(tài)張緊機(jī)構(gòu)(46)緊固在一起，所述張緊機(jī)構(gòu)準(zhǔn)許末端(38、38')圍繞網(wǎng)的圓柱形周邊(29)的圓周相對(duì)于彼此雙向地移動(dòng)。在此實(shí)施例中，張緊機(jī)構(gòu)(46)包括一體式彈簧(56)，所述彈簧是通過使所述帶的末端(38')的一部分卷曲以形成軸向?qū)?zhǔn)且柔性的通道(61)而形成。下層末端(38')例如借助于焊接、粘結(jié)等直接緊固到重疊末端(38)。雖然末端(38、38')保持固定在其共同附接點(diǎn)，但一體式彈簧(56)通過撓曲而允許所述末端(38、38')之間的相對(duì)移動(dòng)，例如通道(61)可以響應(yīng)于徑向向外力而可逆地展平，且在徑向力削弱時(shí)(例如，響應(yīng)于降低的溫度)返回到其原始形狀。通道(61)內(nèi)可包含支撐件(63)以在末端(38、38')之間的重疊界面處提供流體密封。適用的支撐材料包含聚合泡沫、柔性粘合劑等。

過濾器子組合件(26)在圖4b中示出為包含由下層支撐框架(44)支撐的過濾網(wǎng)(27)。所述支撐框架(44)有助于在操作期間使網(wǎng)(27)維持于圓柱形配置。在所說明的實(shí)施例中，支撐框架(44)是圓形肋狀物(62)和軸向支撐件(64)的圓柱形柵格，其界定圓柱形外周邊(45)(圖2中最佳所示)。過濾網(wǎng)圍繞框架(44)的外周邊(45)同心地安裝。支撐框架(44)是從不同于過濾網(wǎng)(27)的材料的材料制造。實(shí)例包含具有與過濾網(wǎng)(27)的線性熱膨脹系數(shù)極為不同的線性熱膨脹系數(shù)的聚合物(例如，聚碳酸酯)。在操作期間，框架(44)可能經(jīng)受顯著的熱膨脹和收縮，這會(huì)使過濾網(wǎng)(27)開裂、龜裂或另外有損過濾網(wǎng)的完整性。張緊機(jī)構(gòu)(46)通過允許過濾網(wǎng)(27)與支撐框架(44)同心地膨脹和收縮而減輕此影響。舉例來說，支撐框架(44)例如當(dāng)暴露于熱時(shí)的膨脹產(chǎn)生向外徑向力，這使張緊機(jī)構(gòu)(46)的彈簧(56)膨脹且允許過濾網(wǎng)(27)的末端(38、38')相對(duì)于彼此移動(dòng)以界定具有放大圓周的周邊(29)。類似地，在冷卻時(shí)，支撐框架(44)徑向收縮且過程逆轉(zhuǎn)。貫穿膨脹和收縮的過程，過濾網(wǎng)(27)維持于圍繞支撐框架(44)的大體上圓柱形配置。

過濾器子組合件(26)可另外包含抗旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其防止過濾網(wǎng)(27)圍繞支撐框架(44)同心地旋轉(zhuǎn)。所述抗旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可包含互鎖特征，例如柵格(62、64)內(nèi)的狹槽(66)以及從過濾網(wǎng)(27)的內(nèi)周邊徑向向內(nèi)延伸的突片(68)。當(dāng)組裝時(shí)，突片(68)靜置于狹槽(66)內(nèi)且抵靠著軸向支撐件(64)。相對(duì)于在圖3e和4中說明的實(shí)施例，彈簧(56)也可通過靜置于狹槽(66)內(nèi)且抵靠著軸向支撐件(64)而充當(dāng)抗旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。在替代實(shí)施例中，過濾網(wǎng)(27)的內(nèi)周邊與支撐框架(44)的外周邊(例如，支撐肋(62))之間的接觸表面可包含高摩擦涂層或覆蓋物，其優(yōu)選地具有至少0.5的摩擦系數(shù)(如通過astmg115-10(2013))測(cè)量。所述高摩擦涂層減少所述兩個(gè)周邊表面之間的同心旋轉(zhuǎn)。