CN114072218B - 用于从流体中除去颗粒的过滤器装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于从流体中除去颗粒的过滤器装置，其中，该过滤器装置包括流体腔室以及各自联接至流体腔室的用于流体的入口、用于经过滤的流体的出口和用于颗粒的出口，其中，过滤器装置还包括用于在所述流体腔室中引起围绕涡流轴线的涡流流动的导流机构，其中，用于颗粒的出口在基本上垂直于涡流轴线的位置处联接至流体腔室。

Description

用于从流体中除去颗粒的过滤器装置
本发明涉及用于从流体中除去颗粒的过滤器装置，其中，过滤器装置包括流体腔室以及各自联接至流体腔室的用于流体的入口、用于经过滤的流体的出口和用于颗粒的出口，其中，该过滤器装置还包括用于在所述流体腔室中引起涡流流动的导流机构。
已知这种过滤器装置呈水力旋流器或简单的旋流器的形式，并且这种过滤器装置是基于颗粒的向心力与流体阻力之比而对液体悬浮液中的颗粒进行区分、分离或分类的装置。这种装置通过将待过滤的流体、即具有颗粒比如沙子或灰尘的流体经由所述流体入口引入到水力旋流器的流体腔室中使得在所述流体腔室中产生涡流来操作。水力旋流器将通常在顶部处具有筒形的部段或腔室，其中，用于流体的入口切向布置以在腔室中引起涡流。因此，入口可以包括上述导流机构。
离心加速度将导致颗粒远离涡流的中央核心或涡流的旋转轴线移动，而流体将朝向中央核心移动。这种水力旋流器通常在轴线上具有两个出口：位于底部上的用作颗粒的出口的一个出口(下溢或废弃出口)以及位于顶部处的作为经过滤的流体的出口的一个出口(上溢或接受出口)。
除了其他目的之外，本发明的目的在于，提供一种改进的用于流体的过滤器。
该目的以及其他目的通过根据所附权利要求1的方法实现。更具体地，为了实现该目的以及其他目的，如上所述的流体过滤器的特征在于，用于颗粒的出口在基本上垂直于涡流轴线的位置处联接至流体腔室。因此，用于颗粒的出口相对于如由导流机构引起的涡流轴线径向向外布置。因此，颗粒、比如灰尘将被推向用于颗粒的出口。这导致有效的过滤过程，此外，该过滤过程不依赖于过滤器装置整体的取向，即不依赖于重力的方向。应注意，在本文中出口的位置是指出口通入或连接至流体腔室的位置。
由于导流机构或导流装置，来自入口的流体流将至少部分地被推入流体腔室内部的涡流流或旋风器中。导流机构布置成引起这样的涡流，其中，涡流具有预定的涡流轴线。流体将围绕所述涡流轴线流动或旋转至少一段时间。所述流中的颗粒将经受离心力并且因此被向外推动。离心力垂直于涡流轴线。用于颗粒的出口布置在流体腔室中的该位置处，使得颗粒将被推向出口。用于颗粒的出口优选地布置在距所述涡流轴线一定距离处，优选地布置在离心力的方向上。
尽管出口布置在如上所述的径向位置处，但是呈导管形式的出口可以在不同于径向方向的另一方向上延伸。出口导管可以相对于径向方向成一角度地延伸并且/或者可以偏心地布置。
导流机构可以采用任何形式并且布置成在流体腔室中产生液体的旋流或涡流。该机构可以例如包括可以在流体腔室中切向布置的多个叶片。过滤器装置还可以设置有至少一个喷嘴，至少一个喷嘴利用切向分量将液体引入流体腔室中。优选地，设置有多个喷嘴，多个喷嘴优选地围绕流体腔室布置以用于提供稳定涡流。此外，流体入口可以用作导流机构。
优选地，流体腔室是大致筒形的。这允许所述腔室内部的有效的涡流流动。涡流轴线则优选地平行于筒形腔室的中心轴线或更优选地与筒形腔室的中心轴线对准。用于颗粒的出口则优选地布置于流体腔室的筒形壁或内侧壁处以用于有效接收颗粒。
根据另一优选实施方式，流体腔室具有变化的直径，其中，用于颗粒的出口布置在流体腔室的具有最大直径的位置处。颗粒将被推至最远离涡流轴线的位置。通过将用于颗粒的出口设置在该位置处，颗粒能够被有效收集。优选地，沿着流体腔室的中心轴线观察，流体腔室具有变化的直径。优选地，直径在中心轴线的长度的一半附近最大并且朝向其端面变小。从底部至顶部观察，直径先增大随后减小。
根据另一优选实施方式，流体腔室的内壁的至少一部分设置有凹槽。流体腔室的内周的一部分或优选地内周的整体则设置有直径增大的凹槽。颗粒将在这里收集。那么优选的是，用于颗粒的出口布置在凹槽中。
过滤器装置可以布置成从用于颗粒的出口连续排放颗粒。然而，若用于颗粒的出口设置有能够在打开位置与关闭位置之间移动的阀，则是优选的。在关闭位置，将没有流通过出口。任何颗粒都将在流体腔室中、例如在直径增大的部分或凹槽处积聚。出口处的阀可以周期性地打开以从过滤器装置中冲掉颗粒。打开阀将导致颗粒被冲洗通过用于颗粒的出口，特别是在通过流体出口的流体流被限制或停止的情况下更是如此，如下面将更详细地解释的。阀可以包括回转阀或球阀，回转阀或球阀可以根据施加在其上的压力自动操作。
根据另一优选实施方式，阀能够远程操作并且可以例如包括电磁阀。电磁阀能够电动移动从而允许远距离而不是手动地关闭及打开电磁阀。此外，电磁阀能够自动控制，特别是通过控制***自动控制。
根据另一优选实施方式，过滤器装置包括用于关闭及打开阀的控制器。控制器可以包括定时装置。定时装置因此优选地可操作地连接至阀。由于定时装置，阀能够自动地关闭或打开。例如，定时装置可以将阀打开及关闭预定时间段。在另一示例中，定时装置能够在预定时刻及时关闭及打开阀。定时装置还可以以预定间隔关闭及打开阀。这允许装置的自动冲洗。
根据另一优选实施方式，过滤器装置包括用于为阀和/或其他部件供电的电池***。电池***允许阀的独立操作，其中，阀的操作包括阀的关闭和打开。由于电池***，过滤器装置能够在没有连接至电网的情况下使用。例如，过滤器装置能够在没有连接至电网的区域中使用。在另一示例中，过滤器装置能够在停电期间使用。
根据另一优选实施方式，过滤器装置包括用于为阀和/或其他部件供电的光伏或通用太阳能板***。光伏***允许阀的独立操作。由于光伏***，过滤器装置能够在没有连接至电网的情况下使用。
根据另一优选实施方式，过滤器装置包括涡轮发电机，其中，所述涡轮发电机布置成用于通过液体流产生电力。涡轮发电机允许过滤器装置包括阀和其他部件的独立操作。由于涡轮发电机，过滤器装置能够在没有连接至电网的情况下使用。通过将涡轮发电机布置成通过液体流产生电力，过滤器装置能够在不存在额外的流体流比如河流的情况下使用。此外，通过将涡轮发电机布置成通过液体流产生电力，实现了紧凑的过滤器装置。
根据另一优选实施方式，涡轮发电机位于用于经过滤的液体的出口的下游。通过将涡轮发电机定位在用于经过滤的液体的出口的下游，涡轮发电机能够通过经过滤的液体产生电力。由于未经过滤的液体中的颗粒会损坏涡轮，因此与通过未经过滤的液体产生电力相比，通过经过滤的液体产生电力增加涡轮发电机的寿命。此外，未经过滤的液体中的颗粒会增加涡轮的故障的机会。另外，未经过滤的液体中的颗粒会降低涡轮发电机的效率。
若用于经过滤的流体的出口在流体腔室中居中布置，则是优选的。由于颗粒将被推离涡流的核心，因此涡流的内部或核心部分将基本上没有颗粒。若用于流体的出口居中布置，则在核心的流体、即靠近涡流轴线或在涡流轴线处的流体能够被排放。优选地，用于经过滤的流体的出口在此与涡流轴线对准。
为了确保来自用于经过滤的流体的出口的流体没有颗粒，优选的是装置还包括滤网。优选地，用于经过滤的流体的出口例如在出口通入或连接至流体腔室的位置处可以设置有滤网。优选地，滤网布置在用于经过滤的液体的出口的上游并且更优选地布置在用于颗粒的出口的下游。由此，颗粒将主要被推至最远离涡流轴线的位置，由此颗粒可以在流体腔室的内周处被收集，然后颗粒能够通过用于颗粒的出口从流体腔室中冲走，如下面进一步描述的。未在最远离涡流轴线的该位置处收集的颗粒仍然能够被滤网拦截。
若滤网具有筒形形状，则防止滤网的堵塞。流体腔室中的任何积聚的颗粒则不阻挡滤网的通道。滤网优选地在流体腔室中居中布置。更优选地，筒形滤网的中心轴线和筒形的流体腔室的中心轴线重合。用于经过滤的流体的出口优选地布置在所述筒形滤网内侧。用于经过滤的流体的出口则可以与滤网的中心轴线和流体腔室的中心轴线对准。
应注意，滤网的设置并且特别是滤网的位置也可以应用于颗粒的出口没有基本上垂直于涡流轴线布置的过滤器装置。其他位置可以用于颗粒的出口。
流体过滤器的另一优选实施方式还包括联接至入口的入口腔室，其中，入口腔室通过壁构件与流体腔室隔开。流体则优选地在流入流体腔室中之前在入口腔室中缓冲。这确保在流体腔室中可以形成适当的涡流。
那么优选的是，导流机构至少部分地由在入口腔室与流体腔室之间的导管例如开口形成。导管可以定形状成将流引导成涡流。因此，壁构件优选地包括定形状成在流体腔室中引起涡流流动的至少一个开口。
壁构件可以设置有一个开口，例如定形状成倾斜定向的凹槽，以用于在使用中在流体腔室中引起涡流。附加地或替代性地，壁构件包括用于在流体腔室中引起涡流流动的多个喷嘴。优选地，多个喷嘴中的每个喷嘴布置成由入口腔室供给(或供应)，使得每个喷嘴相对于多个喷嘴中的其他喷嘴具有基本均匀的流动。这导致高度稳定且强大的涡流，使得流体被有效过滤掉颗粒。喷嘴可以定形状为壁构件中的开口或导管。喷嘴还可以从壁构件突出到流体腔室中以在通过喷嘴引入液体时产生涡流流动。优选地，开口或更具体地喷嘴被切向定向以在流体腔室中产生旋流或涡流。喷嘴或开口优选地布置在壁构件中的在圆上位于相等的相互距离处的位置处。这种圆的中心则可以与涡流轴线对准。
根据另一优选实施方式，喷嘴的内壁平行于液体流的方向。由于喷嘴的内壁平行于喷嘴中的液体流的方向，防止了喷嘴的堵塞，因为小到足以流入到喷嘴中的颗粒也小到足以从喷嘴流出。优选地，喷嘴的内壁在液体流的方向上发散。
任何壁构件可以以任何已知的方式被支承在过滤器装置的壳体中。优选的是，过滤器装置包括一个壳体腔室，该壳体腔室由在入口腔室与流体腔室之间延伸的壁构件分隔为入口腔室和流体腔室。
根据另一优选实施方式，任何筒形滤网同轴地布置在壁构件与流体腔室的壁之间。滤网则被牢固地固定。若用于经过滤的流体的出口位于流体腔室的壁的该位置处，则是优选的。优选地，滤网围绕用于经过滤的流体出口布置。若滤网抵接壁构件和流体腔室的壁，则是优选的。
根据另一优选实施方式，滤网是过滤器。虽然滤网能够以单个穿孔层从液体中分离颗粒，但是过滤器也能够通过多层筛格从液体中进一步分离颗粒。例如，过滤器能够从液体中分离微塑料。
根据另一优选实施方式，滤网包括金属丝网。优选地，金属丝网使用具有圆形横截面的线编织。滤网可以细至40μm。若需要更细的滤网，则实际上可以使用过滤器，例如多层过滤器。
至少部分地防止了滤网的堵塞。
根据另一优选实施方式，过滤器装置的壳体包括至少两个壳体部分。由于两个壳体部分，因此能够容易地组装和安装过滤器，以例如用于清洁或更换这些部分，如将在下面更详细地解释的。通过提供两个壳体部分，过滤器装置的部件可以保持在这些部件之间使得获得紧凑的构型。过滤器部件还能够容易地固定于两个壳体部分之间。
过滤器装置优选地具有仅两个壳体部分。替代性地，可以布置两个外部壳体部分，其中，其他壳体部件布置在两个外部壳体部分之间。外部壳体部分可以例如使用固定装置夹持外部壳体部分之间的其他部分。
优选地，壳体部分使用螺钉或其他固定装置连接。通过使用螺钉来连接壳体部分，能够紧密地固定壳体部分。这防止过滤器装置的泄露和***。
根据另一优选实施方式，壁构件固定在两个壳体部分之间。那么不需要额外的固定装置。例如，壁构件能够在其边缘处通过将边缘固定在两个壳体部分中的对准凹口之间而固定，其中，当两个壳体部分抵接时，两个对准凹口形成单个凹口。
根据另一优选实施方式，滤网固定在壳体部分与壁构件之间。同样对于滤网，则也不需要额外的固定装置。例如，滤网能够在其边缘处通过将边缘固定在壳体部分中的凹口或突起部之间和/或壁构件中的凹口或突起部之间而固定。
根据另一优选实施方式，过滤器装置能够拆卸成独立的壳体部分和壁构件。因此过滤器能够容易运输。过滤器部件还可以容易地移除或更换。例如，额外的过滤器部件还可以容易地固定在两个壳体部分之间或壳体部分与壁构件之间。
根据另一优选实施方式，滤网能够在过滤器装置或其部件拆卸之后或期间更换。通过具有可更换的滤网，过滤器装置可以调整成用于不同的用途。例如，滤网可以被过滤器替换。滤网还可以被不同的滤网替换。通过具有可更换的滤网，可以增加过滤器装置的寿命。例如，若滤网损坏并且因此过滤器装置不再有效工作，则可以更换滤网。通过具有可更换的滤网，滤网可以在拆卸之后或期间移除。随后滤网可以被清洁或修理并在组装期间被安置在过滤器装置中。
因此，根据另一方面，提供了组成过滤器装置的一套零件，特别地呈两个壳体部分和多个滤网、优选地不同类型的滤网的形式。用户则可以用所需类型的滤网组装过滤器装置，或者在提供相同的滤网的情况下在需要时交换滤网。
对于限定了入口腔室的情况，根据另一优选实施方式，所述入口腔室包括用于在导流机构的上游或壁构件的上游筛分液体的入口滤网。通过在壁构件的上游筛分液体，防止了导流机构或壁构件因液体中的颗粒而堵塞。此外，在壁构件的上游筛分液体限制了由流过壁构件的颗粒对壁构件的损坏。因此，壁构件中的任何开口都比入口滤网中的开口大。因此，通过入口腔室滤网的孔的尺寸至少与壁构件中的开口的尺寸一样小，使得通过入口腔室滤网的任何颗粒肯定会通过壁构件从而堵塞壁构件。例如，入口腔室滤网为筛网。在不同的示例中，入口腔室滤网为多孔板。
根据另一优选实施方式，入口腔室滤网由壁构件支承。通过支承入口腔室滤网，防止了当液体流动通过入口腔室滤网时入口腔室滤网的运动。入口腔室滤网优选地至少在具有至少一个与液体流的方向相反的分量的方向上被支承。入口腔室滤网优选地由布置在壁构件上的突起构件支承。突起构件布置成用于在入口腔室滤网与壁构件的表面之间产生距离。入口腔室滤网与壁构件的表面之间的距离允许液体流过滤网的整个区域。
根据另一优选实施方式，入口腔室滤网包括多个截锥部。滤网则定形状成截锥部。锥体的截顶优选地朝向入口延伸，即在与流体流相反的方向上延伸。因此，优选地，从截锥部的上游基部至下游基部的开口朝向液体流的方向定向，其中，截锥部的开口的横截面优选地在液体流的方向上发散。截锥部布置成允许液体通过截锥部流过开口并且用于阻挡液体中的颗粒。截锥部的横截面在液体流的方向上发散以防止颗粒被阻挡在截锥部内部，从而防止堵塞滤网。
锥体的上游截顶优选地向上游突出以用于将被阻挡的颗粒通过截锥部引导远离开口以防止截锥部的开口的堵塞。优选地，设置有多个锥体，使得颗粒被收集在锥体之间、靠近锥体各自的基部。
根据替代性实施方式，入口腔室滤网定形状为截顶棱锥部，其中，从截顶棱锥部的上游顶部至下游基部的开口朝向液体流的方向定向，其中，截顶棱锥部的横截面在液体流的方向上发散。
根据另一优选实施方式，截锥部的上游顶部的平面的法线相对于液体流的方向成一角度。通过将截锥部或截顶棱锥部的上游顶部布置成具有至少一个垂直于液体流的方向的分量的取向，被入口腔室滤网阻挡的颗粒可以通过截锥部或截顶棱锥部被引导远离开口。因此防止了堵塞。
优选地，入口腔室滤网包括板状基板，该板状基板包括布置在其上的多个截锥部或截顶棱锥部。可以通过截断锥体或棱锥体的相应的顶部来形成通道。在顶部处的截断开口优选地相对于基板以一角度延伸。具体地，开口相对于垂直于流动方向的平面以一角度、例如10°或更大定向。
根据另一优选实施方式，滤网通过冲压制成。锥体或棱锥体可以通过在板状元件中冲压相应的形状而形成。
根据另一优选实施方式，滤网通过注射模制制成。
根据另一优选实施方式，入口腔室包括用于被入口腔室滤网阻挡的颗粒的出口。由于用于被阻挡的颗粒的出口，被入口腔室滤网阻挡的颗粒可以从入口腔室中除去。从入口腔室中除去被阻挡的颗粒防止入口腔室或入口腔室滤网的堵塞。该出口优选地具有垂直于液体流的方向的分量。用于被阻挡的颗粒的出口特别地布置成用于被入口腔室滤网阻挡并在具有垂直于液体流的方向的分量的方向上被引导远离穿过入口腔室滤网的孔的颗粒。优选地，用于被阻挡的颗粒的出口相对于液体流的中心轴线偏心地布置以通过用于被阻挡的颗粒的出口更优地接收被阻挡的颗粒。
根据另一优选实施方式，过滤器装置包括被阻挡颗粒出口阀。该阀优选地能够在打开位置与关闭位置之间移动并且优选地布置为在关闭位置阻挡通过用于被阻挡的颗粒的出口的任何轴向流动。被阻挡颗粒出口阀在液体过滤期间可以防止液体进入被阻挡颗粒出口，使得全部液体可以被过滤并且流过用于经过滤的液体的出口。
根据另一优选实施方式，入口腔室还包括第二入口，该第二入口用于从入口腔室冲洗被阻挡的颗粒、优选地被冲洗至用于被阻挡的颗粒的出口。由于第二入口，可以引入流体以用于将被阻挡的颗粒从入口腔室冲洗至用于被阻挡的颗粒的出口，以防止入口腔室或入口腔室滤网的堵塞。特别地，被液体流阻止引导至用于被阻挡的颗粒的出口的颗粒可以通过由第二入口引入的流体冲洗。此外，被入口腔室滤网阻止引导至用于被阻挡的颗粒的出口的颗粒可以通过由第二入口引入的流体冲洗。
例如，颗粒可以进入截锥部或截顶棱锥部之间并且可以在被来自第二入口的流体引导时被引导至用于被阻挡的颗粒的出口。第二入口优选地具有垂直于液体流的方向的分量。通过具有基本上垂直于液体流的方向的分量，第二入口特别地布置成用于引入用于被入口腔室滤网阻挡并在具有垂直于液体流的方向的分量的方向上被引导远离穿过入口腔室滤网的孔的颗粒的流体。优选地，第二入口相对于液体流的中心轴线偏心地布置以在入口腔室的冲洗期间具有贯穿入口腔室的主要部分的流。
根据另一优选实施方式，过滤器装置包括第二入口阀，该第二入口阀布置成在关闭位置阻挡通过第二入口的任何轴向流动。第二入口阀在液体的过滤期间可以防止液体进入第二入口，使得全部液体可以被过滤并且流过用于经过滤的液体的出口。
根据另一实施方式，在第二入口的上游布置有泵，以用于将流体引入到入口腔室中以进行冲洗。该泵和入口还可以用于使用用于颗粒的出口从流体腔室中冲洗任何颗粒。
根据另一优选实施方式，过滤器装置包括入口阀，该入口阀布置成在关闭位置阻挡通过用于液体的入口的任何轴向流动。入口阀可以在入口腔室的冲洗期间防止流体和被阻挡的颗粒进入入口，使得全部的被阻挡的颗粒可以通过用于被阻挡的颗粒的出口被冲洗并收集。
根据另一优选实施方式，过滤器装置包括出口阀，该出口阀布置成在关闭位置阻挡通过用于经过滤的液体的出口的任何轴向流动。出口阀可以在流体腔室的冲洗期间防止流体和颗粒进入出口，使得全部颗粒可以通过用于颗粒的出口被冲洗并收集。
根据另一优选实施方式，在用于液体的出口的下游布置有泵。该泵可以操作成产生通过过滤器装置的液体流。该泵还可以产生通过过滤器装置的使过滤器装置能够过滤液体的流动。出口阀则可以布置在过滤器与泵之间。
根据另一优选实施方式，在用于液体的出口的下游布置有采水器***。优选地，采水器***包括膨胀容器。优选地，泵为采水器***提供压力。
根据另一优选实施方式，采水器***布置成经由第二入口向入口腔室提供压力。可以设置有导管。由于采水器***可以提供通过入口腔室的流，因此采水器***可以用于冲洗过滤器装置。例如，若过滤器装置堵塞并且下游泵不能提供通过过滤器装置的流，则采水器可以提供通过过滤器装置的流体流以用于冲洗过滤器装置。
根据另一优选实施方式，过滤器装置包括控制器。优选地，控制器设置成用于控制泵和/或其他部件。当过滤器装置太堵塞时，控制泵可以防止泵的泵送。例如，控制器设置成向泵发送输入信号。输入信号可以基于流体腔室中的压力。例如，当流体腔室中的压力低于阈值时，控制泵关闭。
根据另一优选实施方式，控制器设置为控制采水器***向入口腔室提供压力。
根据另一优选实施方式，控制器设置为控制任何阀。例如，控制器可以控制用于颗粒的出口的阀、入口阀、出口阀、第二入口阀和/或用于被阻挡的颗粒的出口的阀。通过控制阀中的任一者，可以在液体的过滤期间相应地控制阀，使得液体仅流过入口并且经过滤的液体仅流过出口。此外，可以在过滤器装置的冲洗期间相应地控制阀。例如，防止了被阻挡的颗粒流过入口。
应理解，过滤器装置的阀和其他部件的概念可以用于没有由壁构件限定的入口腔室的过滤器装置。
获得了一种紧凑的过滤器装置，该过滤器装置在用于经过滤的流体的出口与用于流体的入口对准时可以有效***流体管道***中。这种流体管道***可以例如为水管***、用于液体燃料的燃料管道***，液体燃料比如为汽油、柴油、煤油、生物基燃料和/或类似的燃料。过滤器装置可以例如布置在燃料站和/或燃料供应***的管道***处，使得主燃料供应中的颗粒被过滤掉并且不会最后来到车辆的燃料箱和/或车辆的马达中，在车辆的燃料箱和/或车辆的马达中颗粒可能导致损坏和/或磨损。
过滤器装置可以被有效且紧凑地制造。因此过滤器装置适用于流体管道***。过滤器装置可以例如布置在建筑物或房屋的(水)管道***的入口处以防止任何灰尘颗粒比如沙子进入这种建筑物中的水管***从而防止任何其他部件的损坏。根据另一方面，因此提供了设置有过滤器装置的流体管道***或设置有这种流体管道***的建筑物。
另一方面涉及用于使用如上所述的过滤器装置过滤流体的方法，其中，该方法包括将流体引入流体入口中、过滤所述流体并从用于流体的出口提供经过滤的流体。
该方法优选地还包括冲洗过滤器装置的步骤，该步骤包括：
-在预定时间段期间将设置于用于颗粒的出口中的阀从关闭位置打开至打开位置；
-从用于颗粒的出口收集颗粒；以及
-将阀移动至关闭位置。
收集在流体腔室中的颗粒将随后经由用于颗粒的出口从流体腔室中有效地移除。颗粒将通过经由液体入口引入液体被冲掉。用于冲掉颗粒的流可以通过以下各者产生：例如，布置于过滤器的上游用于推动流体流通过过滤器的泵、在过滤器的下游布置在用于颗粒的出口上的抽吸泵、布置在用于流体的出口的下游的抽吸泵和/或用于产生流体流并且因此产生通过过滤器的涡流的可手动操作泵。
为了促进从入口至用于颗粒的出口的流动，若该方法还包括限制用于流体的出口处的流动的步骤，则是优选的。用于流体的出口处的流体流可以例如被阻挡。这可以通过阀或例如通过关闭例如建筑物比如房屋中的下游的全部水龙头来实现。
用于使用如上所述的过滤器装置过滤流体的方法优选地还包括冲洗入口腔室的步骤，该步骤包括：
-通过第二入口将流体引入到入口腔室中；以及
-通过用于被阻挡的颗粒的出口从入口腔室收集被阻挡的颗粒。
被入口腔室滤网阻挡的颗粒随后将经由用于被阻挡的颗粒的出口从入口腔室中有效地移除。颗粒将通过经由第二入口引入流体被冲掉。用于冲掉被阻挡的颗粒的流可以通过以下各者产生：例如，布置于过滤器的上游用于推动流体流通过入口腔室的泵、布置在用于被阻挡的颗粒的出口上的抽吸泵和/或用于产生通过入口腔室的流体流的可手动操作泵。
用于冲洗可以布置控制器的入口腔室方法还包括操作阀的连续步骤，该步骤包括：
-打开被阻挡颗粒出口阀；
-打开第二入口阀；
-在冲洗之后关闭第二入口阀；
-关闭被阻挡颗粒出口阀。
在冲洗期间，可以关闭入口阀以在冲洗之后打开。
被阻挡的颗粒则被防止流过用于液体的入口。在冲洗入口腔室之后，阀可以操作成用于液体的过滤使得液体仅流过入口并且经过滤的液体仅流过用于经过滤的液体的出口。在第二入口处设置有泵，该泵可以操作成在冲洗时向第二入口提供液体。
用于使用过滤器装置过滤流体的方法优选地还包括冲洗流体腔室的步骤，该步骤包括：
-通过第二入口将流体引入到入口腔室中；以及
-通过用于颗粒的出口从流体腔室收集颗粒。
流体腔室中的颗粒随后经由用于颗粒的出口从流体腔室中有效地移除。颗粒将通过经由第二入口引入流体被冲掉。用于冲掉颗粒的流可以通过以下各者产生：例如，布置于过滤器的上游用于推动流体流通过流体腔室的泵、布置于用于颗粒的出口上的抽吸泵和/或用于产生通过流体腔室的流体流的可手动操作泵。
可以布置有控制器的用于冲洗流体腔室的方法还包括操作阀的步骤，该步骤包括：
-使被阻挡颗粒出口阀处于关闭位置；
-打开设置于用于颗粒的出口中的阀；
-打开第二入口阀；
-在冲洗之后关闭第二入口阀；
-关闭设置于用于颗粒的出口中的阀。
在冲洗之前和冲洗之后，可以关闭入口阀和出口阀以在此后打开。
用于冲洗流体腔室的流体则被防止流过用于液体的入口、第二入口和/或用于经过滤的液体的出口。在冲洗流体腔室之后，阀可以操作成用于液体的过滤使得液体仅流过入口并且经过滤的液体仅流过用于经过滤的液体的出口。
用于使用如上所述的过滤器装置过滤流体的方法优选地还包括对阀的关闭和打开定时的步骤，该步骤包括：
-提供定时装置，该定时装置用于提供将阀打开及关闭预定时间段的时间设定；以及
-基于时间设定提供用于关闭或打开阀的信号。
收集在流体腔室中的颗粒随后将经由用于颗粒的出口从流体腔室中自动移除。阀的关闭及打开的时间可以通过定时装置来控制。
通过以下附图进一步说明本发明，以下附图示出了过滤器装置的优选实施方式，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围，在附图中：
-图1以立体图示出了过滤器装置；
-图2示出了图1的过滤器装置的横截面；
-图3示出了导流机构的示例；
-图4示意性地示出了过滤器装置的工作原理；
-图5至图9示出了过滤器装置的不同实施方式；
-图10示出了图9的过滤器装置的横截面；
-图11示出了图9的过滤器装置的俯视图；
-图12示出了图9的过滤器装置的不同横截面；
-图13示出了用于操作阀的***；
-图14示出了过滤器装置的实施方式中的入口腔室滤网中的孔；
-图15示出了图14的入口腔室滤网的横截面；
-图16示出了用于控制泵、采水器***和阀的***。
参照图1，示出了包括壳体10的过滤器装置或简单的过滤器1。过滤器1还包括用于流体的入口2、用于流体的出口3以及用于颗粒比如灰尘和沙子的出口4。入口2和出口3对准并且还设置有允许过滤器1在水管***中的高效联接的螺纹21和螺纹31。在图2中，出口3被示出为设置有内螺纹31作为替代。
再次参照图2，能够看出，在本示例中，壳体10包括两个壳体部分11和12，在本示例中，两个壳体部分11和12使用螺钉13连接。在壳体内部限定了壳体腔室14，入口2以及出口3和出口4连接至该壳体腔室14。入口2以及出口3和出口4中的每一者都通入壳体腔室14中。
在壳体腔室14中设置有壁构件5，该壁构件5在图3中单独示出，该壁构件5将壳体腔室14划分为连接至入口2的入口腔室15以及与出口3和出口4连接的流体腔室16。入口腔室15用作用于液体的缓冲器。
在壁构件5中，开口51以规则间隔设置在圆上，开口51形成喷嘴54。喷嘴54具有围绕流体腔室16的中心轴线A1(参见图4)切向定向的开口52。用图2中的箭头A指示的进入入口腔室15中的液体将流动到开口51中并经由开口52离开喷嘴54而进入流体腔室16中。因此，将在流体腔室16中产生用图4中的箭头B指示的涡流。因此，具有开口51和开口52的壁构件5布置成在流体腔室16中引起液体的涡流。流体将围绕与流体腔室16的中心轴线A1重合的涡流轴线旋转。
用于颗粒的出口4布置在垂直于涡流轴线A1并远离涡流轴线A1的位置处，这在图2和图4中最佳看到。通过离心力，颗粒将被推离涡流轴线A1而朝向流体腔室16的内侧壁16a。这由图4中的箭头F示意性地指示。出口4布置在该内侧壁16a中，至少出口4在内侧壁16a处通入流体腔室16中。
随着颗粒向外移动，如图2和图4中的箭头C所示，无颗粒液体将向内移动并且被允许流入到用于经过滤的流体的出口3中。为了确保没有液体将流入到出口3中，设置了滤网6。滤网6布置在流体腔室16的下壁16b与壁构件5的下壁5b(参见图3)之间，在本示例中，壁构件5在下壁5b处设置有凹部53。出口3布置在筒形滤网6内侧。
特别是在图2中可以看出，虽然流体腔室16是大致筒形的，但是腔室16的直径在轴线A1上变化。在该图中的高度方向上观察，腔室16在其中间部更宽，即，内侧壁16a在腔室16的中间部更远离中心轴线A1。颗粒将在该区域处积聚。内侧壁16a还设置有凹槽17，其中，出口4布置在凹槽17的位置处。
出口4连接至设置有阀42的管元件41。这允许出口4打开和关闭。在关闭位置，没有流体通过该出口，至少不通过管41。流体中的任何颗粒将这样积聚在流体腔室16的周边。由于出口4布置在该周边处，因此当阀被打开时，液体将夹带积聚在流体腔室16中的任何颗粒并且通过出口4冲洗颗粒。因此能够有效地冲洗流体腔室16。
在图5中，示出了壁构件5的替代方案，其中，用于在流体腔室16中引起涡流的导流机构包括穿过壁构件5的多个导管51。导管51围绕中心轴线A1切向定向以用于产生围绕所述中心轴线A1的涡流。图6示出了另一示例，其中，导流机构5呈喷嘴54的形式。
在图7的示例中，流通过中央开口51以涡流的形式被引导到流体腔室16中，该中央开口51设置有用于重新定向流的切向定向凹槽59。进一步可见，入口腔室非常小并且甚至可以由入口2本身形成。在本示例中，滤网6是圆顶形的，但是仍围绕出口3布置。在图8的实施方式中，导流装置5形成在入口腔室15与流体腔室16之间，使用倾斜定向通道58以漩涡的方式径向向外引导液体。
在图9至图12的实施方式中，壁构件5固定在两个壳体部分11和12之间，其中，入口腔室15限定在壁构件5的上游。在入口腔室15中设置有入口腔室滤网7，并且在本示例中，入口腔室滤网7固定在壳体部分11与壁构件5之间。壁构件5进一步布置成通过突起构件8支承入口腔室滤网7。入口腔室滤网7布置成从流体中过滤任何较大颗粒并且防止壁构件5中的开口51的堵塞，并且入口腔室滤网7布置成在入口2的下游阻挡液体中的颗粒。
在图14中，更详细地示出了入口腔室滤网7的示例，而图15示出了滤网7的横截面。液体流通过入口腔室滤网7的方向由箭头G指示，这对应于过滤器装置的在入口与出口之间延伸的纵向方向。入口腔室滤网7具有类似于截锥部72形状的突起部，其中，入口腔室滤网7的孔由从截锥部的上游顶部74至截锥部的下游基部75的开口71形成，其中，开口71的横截面在液体流的方向上发散。在图15中，示出了图14的入口腔室滤网7的横截面。穿过截锥部72的开口71的内壁73在液体流的方向上发散。图14还示出了截锥部的上游基部74的平面的法线76相对于液体流的方向成一角度。颗粒随后将不阻挡开口并且将传递至截锥部72之间的位置。
为了冲掉残留在滤网7上或通常来自过滤器装置1例如壁构件5的任何颗粒，用于被阻挡的颗粒的出口18连接至入口腔室15，特别地参见图11。该出口可以设置有阀并且当阀打开时，颗粒可以通过出口18冲掉。用于冲洗出口18的流体可以来自入口2。然而，也可以提供连接至入口腔室15的用于流体的第二入口19。来自第二入口19的流体的流动由图9和图11中的箭头H指示。如箭头H所示，用于冲洗入口腔室15的流体通过第二入口19引入。如由箭头K所指示的，用于被阻挡的颗粒的出口18布置成收集具有被入口腔室滤网7阻挡的颗粒的流体。
入口19也可以用于冲洗流体腔室16。在没有来自入口2的液体的供应的情况下即可进行冲洗。泵或其他流体源可以例如联接至第二入口19。
在图13中，示意性地示出了具有用于冲洗用于颗粒的出口4中的颗粒的阀42的过滤器装置1。阀42布置成从控制模块60接收信号以用于关闭或打开阀42。在本示例中，控制模块60包括用于提供用于将阀42关闭或打开一定时间的信号的定时装置61。控制模块60还包括用于为阀42供电的电池***62。图13还示出了用于为阀42供电和/或用于为电池***62充电的光伏***63。图13还示出了在过滤器装置1的下游连接至用于经过滤的流体的出口3的涡轮65。发电机64布置成使用通过涡轮65的液体流为阀42供电和/或为电池***62充电。
在图16中，过滤器装置1设置在泵81的上游。泵81可以与控制模块60可操作地连接以用于控制泵81。还设置有采水器***80。再次示意性地示出了用于冲洗用于颗粒的出口4中的颗粒的阀42。还示出了与被阻挡颗粒出口18相关联的阀42a和与第二入口19相关联的第二入口阀42b。还示出了用于入口2的阀42c和与出口3相关联的阀42d。阀42d布置在出口3与泵81之间。
阀42、阀42a、入口阀42c和出口阀42d布置为从控制模块60接收信号以用于关闭和打开相应的阀。泵81布置成从控制模块60接收信号以用于产生通过过滤器装置1的液体流。在采水器***80中，能够通过泵81保持液体压力。控制模块60设置成测量过滤器装置1内侧的压力。在本示例中，示出了第二泵82，该第二泵82用以提供用于冲洗过滤器1的流体。然而，第二入口19也可以联接至采水器***80或其他压力***。
控制模块60还设置为能够向泵81发送信号以关闭泵，替代性地，可以向控制器60提供指示泵关闭的信号。控制模块60还可以设置为控制采水器***80。控制模块还可以设置为例如当泵81关闭时打开第二入口阀42b以用于冲洗过滤器装置1的至少一部分。泵82和/或采水器***80可以布置为然后提供通过第二入口19的流体流。
控制模块可以布置为打开用于被阻挡颗粒的出口18中的被阻挡颗粒阀42a。用于冲洗入口腔室15的流体流随后将被阻挡颗粒经由用于被阻挡颗粒的出口18冲掉。阀42、并且优选地还有阀42d随后可以关闭以用于推动流体通过出口18。控制模块60也可以布置成关闭入口阀42c以防止被阻挡颗粒进入用于液体的入口2。控制模块60还可以布置成关闭用于经过滤的液体的出口3中的出口阀42d以防止用于冲洗过滤器装置1的至少一部分的流体进入用于经过滤的液体的出口3。
控制模块60还可以设置成在冲洗之后关闭被阻挡颗粒阀42a以防止用于冲洗流体腔室16的流体进入用于被阻挡的颗粒的出口18。在下一步骤中，流体腔室16然后可以通过打开阀42例如也使用来自入口19的流体进行冲洗。替代性地，阀42a和阀42同时打开或者阀42在阀42a之前打开，其中，阀42a可以在阀42关闭之后打开。
通过以下的实施方式进一步说明本发明，以下的实施方式不旨在以任何方式限制本发明的范围：
1.一种用于从流体中除去颗粒的过滤器装置，其中，所述过滤器装置包括流体腔室以及用于流体的入口、用于经过滤的流体的出口和用于颗粒的出口，所述用于流体的入口、所述用于经过滤的流体的出口和所述用于颗粒的出口各自联接至所述流体腔室，其中，所述过滤器装置还包括用于在所述流体腔室中引起围绕涡流轴线的涡流流动的导流机构，其特征在于，所述用于颗粒的出口在基本上垂直于所述涡流轴线的位置处联接至所述流体腔室。
2.根据实施方式1所述的过滤器装置，其中，所述流体腔室是大致筒形的，并且其中，所述用于颗粒的出口布置在筒形的壁处。
3.根据实施方式1或2所述的过滤器，其中，所述流体腔室具有变化的直径，其中，所述用于颗粒的出口布置在所述流体腔室的具有最大直径的位置处。
4.根据实施方式1、2或3所述的过滤器，其中，所述流体腔室的内壁的至少一部分设置有凹槽，其中，所述用于颗粒的出口布置在所述凹槽中。
5.根据前述实施方式中的任一项所述的过滤器装置，其中，所述用于颗粒的出口设置有能够在打开位置与关闭位置之间移动的阀。
6.根据前述实施方式中的任一项所述的过滤器装置，其中，所述用于流体的出口与所述涡流轴线对准。
7.根据前述实施方式中的任一项所述的过滤器装置，还包括滤网，其中，所述滤网布置在所述用于经过滤的流体的出口的上游。
8.根据实施方式7所述的过滤器装置，其中，所述滤网具有筒形形状。
9.根据前述实施方式中的任一项所述的过滤器装置，还包括联接至所述入口的入口腔室，其中，所述入口腔室通过壁构件与所述流体腔室隔开，其中，所述壁构件包括至少一个开口，所述开口定形状成在所述流体腔室中引起所述涡流流动。
10.根据实施方式9所述的过滤器装置，其中，所述壁构件包括多个切向定向的喷嘴，所述喷嘴用于在所述流体腔室中引起所述涡流流动。
11.至少根据实施方式8和9所述的过滤器装置，其中，筒形的所述滤网在所述壁构件与所述流体腔室的壁之间围绕所述用于经过滤的流体的出口同轴地布置。
12.根据前述实施方式中的任一项所述的过滤器装置，其中，所述用于经过滤的流体的出口与所述用于流体的入口对准。
13.一种设置有根据前述实施方式中的任一项所述的过滤器装置的流体管道***。
14.一种用于使用根据前述实施方式中的任一项所述的过滤器装置过滤流体的方法，其中，所述方法包括将流体引入所述流体入口、过滤所述流体以及从所述用于流体的出口提供经过滤的流体。
15.根据实施方式14所述的方法，还包括冲洗所述过滤器装置的步骤，所述步骤包括：
-限制所述用于流体的出口处的流动；
-在预定时间段期间将设置在所述用于颗粒的出口中的阀从关闭位置打开至打开位置；
-从所述用于颗粒的出口收集所述颗粒；以及
-将阀移动至所述关闭位置。
本发明不限于所示的实施方式，而是还扩展至落入所附权利要求的范围内的其他实施方式。

Claims (40)

1.一种用于从液体中除去颗粒的过滤器装置，其中，所述过滤器装置包括流体腔室以及用于液体的入口、用于经过滤的液体的出口和用于颗粒的出口，所述用于液体的入口、所述用于经过滤的液体的出口和所述用于颗粒的出口各自联接至所述流体腔室，其中，所述过滤器装置还包括用于在所述流体腔室中引起围绕涡流轴线的涡流流动的导流机构，其特征在于，所述用于颗粒的出口在基本上垂直于所述涡流轴线的位置处联接至所述流体腔室，其中，所述过滤器装置还包括联接至所述用于液体的入口的入口腔室，其中，所述入口腔室通过壁构件与所述流体腔室隔开，其中，所述壁构件包括所述导流机构，所述导流机构包括至少一个开口，所述开口定形状成在所述流体腔室中引起所述涡流流动。
2.根据权利要求1所述的过滤器装置，其中，所述流体腔室是大致筒形的，并且其中，所述用于颗粒的出口布置在筒形的壁处。
3.根据权利要求1或2所述的过滤器装置，其中，所述流体腔室具有变化的直径，其中，所述用于颗粒的出口布置在所述流体腔室的具有最大直径的位置处。
4.根据权利要求1所述的过滤器装置，其中，所述流体腔室的内壁的至少一部分设置有凹槽，其中，所述用于颗粒的出口布置在所述凹槽中。
5.根据权利要求1所述的过滤器装置，其中，所述用于颗粒的出口设置有能够在打开位置与关闭位置之间移动的阀。
6.根据权利要求5所述的过滤器装置，其中，所述阀为电磁阀。
7.根据权利要求5所述的过滤器装置，还包括用于关闭及打开所述阀的定时装置。
8.根据权利要求5所述的过滤器装置，还包括用于为所述阀供电的电池***。
9.根据权利要求5所述的过滤器装置，还包括用于为所述阀供电的光伏***。
10.根据权利要求5所述的过滤器装置，还包括涡轮发电机，其中，所述涡轮发电机布置成用于通过液体流产生电力。
11.根据权利要求10所述的过滤器装置，其中，所述涡轮发电机位于所述用于经过滤的液体的出口的下游。
12.根据权利要求1所述的过滤器装置，其中，所述用于经过滤的液体的出口与所述涡流轴线对准。
13.根据权利要求1所述的过滤器装置，还包括滤网，其中，所述滤网布置在所述用于经过滤的液体的出口的上游。
14.根据权利要求13所述的过滤器装置，其中，所述滤网具有筒形形状。
15.根据权利要求14所述的过滤器装置，其中，筒形的所述滤网在所述壁构件与所述流体腔室的壁之间围绕所述用于经过滤的液体的出口同轴地布置。
16.根据权利要求13所述的过滤器装置，其中，所述滤网是过滤器。
17.根据权利要求13所述的过滤器装置，其中，所述滤网包括金属丝网，其中，所述金属丝网使用具有圆形横截面的线编织。
18.根据权利要求1所述的过滤器装置，其中，所述过滤器装置的壳体包括两个壳体部分。
19.根据权利要求18所述的过滤器装置，其中，所述壁构件固定在所述两个壳体部分之间。
20.根据权利要求15所述的过滤器装置，其中，所述壁构件固定在所述过滤器装置的两个壳体部分之间，所述滤网固定在壳体部分与所述壁构件之间。
21.根据权利要求1所述的过滤器装置，其中，所述入口腔室包括用于在所述壁构件的上游筛分所述液体的入口腔室滤网。
22.根据权利要求21所述的过滤器装置，其中，所述入口腔室滤网由所述壁构件支承。
23.根据权利要求21所述的过滤器装置，其中，所述入口腔室滤网是筛网。
24.根据权利要求21所述的过滤器装置，其中，所述入口腔室滤网是多孔板。
25.根据权利要求21所述的过滤器装置，其中，所述入口腔室滤网设置有多个截锥部，其中，从截锥部的上游顶部至下游基部的开口朝向液体流的方向定向，其中，所述截锥部的横截面在所述液体流的方向上发散。
26.根据权利要求25所述的过滤器装置，其中，所述截锥部的所述上游顶部的平面的法线相对于所述液体流的方向成角度。
27.根据权利要求21所述的过滤器装置，其中，所述入口腔室滤网通过冲压或通过注射模制制成。
28.根据权利要求21所述的过滤器装置，其中，所述入口腔室包括用于由所述入口腔室滤网阻挡的颗粒的出口。
29.根据权利要求28所述的过滤器装置，还包括被阻挡颗粒出口阀，所述被阻挡颗粒出口阀布置成在关闭位置处阻挡通过用于被阻挡的颗粒的出口的任何轴向流动。
30.根据权利要求28所述的过滤器装置，其中，所述入口腔室还包括第二入口，所述第二入口用于将被阻挡的颗粒从所述入口腔室冲洗至用于被阻挡的颗粒的出口。
31.根据权利要求30所述的过滤器装置，还包括第二入口阀，所述第二入口阀布置成在关闭位置处阻挡通过所述第二入口的任何轴向流动。
32.根据权利要求30所述的过滤器装置，其中，在所述第二入口的上游布置有泵以用于将流体引入到所述入口腔室中以进行冲洗。
33.根据权利要求1所述的过滤器装置，其中，所述壁构件包括多个切向定向的喷嘴，所述喷嘴用于在所述流体腔室中引起所述涡流流动。
34.根据权利要求1所述的过滤器装置，其中，所述用于经过滤的液体的出口与所述用于液体的入口对准。
35.一种设置有根据前述权利要求中的任一项所述的过滤器装置的流体管道***。
36.一种用于使用根据权利要求1至34中的任一项所述的过滤器装置过滤液体的方法，其中，所述方法包括将液体引入所述用于液体的入口中、过滤所述液体以及从所述用于经过滤的液体的出口提供经过滤的液体。
37.根据权利要求36所述的方法，还包括冲洗所述过滤器装置的步骤，冲洗所述过滤器装置的步骤包括：
-限制所述用于经过滤的液体的出口处的流动；
-在预定时间段期间将设置在所述用于颗粒的出口中的阀从关闭位置打开至打开位置；
-从所述用于颗粒的出口收集所述颗粒；以及
-将所述阀移动至所述关闭位置。
38.根据权利要求36所述的方法，还包括冲洗所述入口腔室的步骤，冲洗所述入口腔室的步骤包括：
-通过第二入口将流体引入到所述入口腔室中；以及
-通过用于被阻挡的颗粒的出口从所述入口腔室收集所述被阻挡的颗粒。
39.根据权利要求36所述的方法，还包括冲洗所述流体腔室的步骤，冲洗所述流体腔室的步骤包括：
-通过第二入口将流体引入到所述入口腔室中；以及
-通过所述用于颗粒的出口从所述流体腔室收集所述颗粒。
40.根据权利要求37所述的方法，还包括对所述阀的关闭及打开进行定时的步骤，对所述阀的关闭及打开进行定时的步骤包括：
-提供定时装置，所述定时装置用于提供将所述阀关闭及打开预定时间段的时间设定；以及
-基于所述时间设定提供用于关闭或打开所述阀的信号。
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