JP2003502139A - 真空クリーニング・ヘッドを有するフィルタ - Google Patents

真空クリーニング・ヘッドを有するフィルタ

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オンタリオ パワー ジェネレーション インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 ハウジング内で密封されたフィルタ、およびフィルタ要素から物質を吸引することができるクリーニング装置を有し、各クリーニング・ヘッドがクリーニング導管に対応するフィルタを教示する。出口とフィルタ要素の間に配置された偏向板も教示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の分野】
本発明は改良されたフィルタ・システムに、特に自動クリーニング式フィルタ
・システムに関する。
【0002】
【関連出願への相互参照】
本出願は、1999年6月22日に出願されたカナダ特許出願第2,278,
433号に対する優先権を主張する。
【0003】
【発明の背景】
フィルタ要素の自動クリーニングで知られている方法は、往々にしてフィルタ
要素の掻き取りまたはブラッシングを伴う。Vander Ark, Jr.その他に帰される
米国特許第5,569,383号、国際PCT特許出願第WO95/00230
号、Nieuwenhuisに帰される米国特許第4,156,647号、およびMueggenbu
rgその他に帰される米国特許第5,614,093号は全て、クリーニング用の
ブレードまたはブラシを伴うロータを使用して、フィルタ要素の濾過前側をクリ
ーニングするフィルタを教示している。クリーニングようにスクレーパまたはブ
ラシを使用すると、直接的に、または材料をフィルタ要素に強制的に通すことに
より、フィルタ要素に損傷を与えることがある。
【0004】 フィルタ要素を自動クリーニングする他の方法には、逆洗がある。つまりフィ
ルタ要素の濾過前側と濾過後側との圧力差を逆転させ、フィルタ要素に捕捉され
た粒子物質を排出するのである。通常、このような逆洗には、主入口および出口
弁を閉じ、逆洗弁を開いて、圧力差を逆転させる必要がある(例えばKinneyに帰
される米国特許第5,312,544号参照)。
【0005】 Droriに帰される米国特許第4,045,345号および第5,228,99
3号およびWilkinsその他に帰される米国特許第5,108,592号は、一連
の弁および他の機械的装置を使用して、フィルタ要素を洗浄する逆洗手順を自動
化したフィルタを教示している。クリーニングは、フィルタ要素を通る水の流れ
を逆転させ(つまり、フィルタ要素の濾過後側を高圧に曝し)、フィルタ要素に
捕捉された粒子物質を排出する。米国特許第4,045,345号で、Droriは
、逆流がフィルタの出口における圧力によって誘発され、粒子状物質は、フィル
タ・ハウジングとともにフィルタ要素の周囲で回転するスロット付きパージ室を
通して排出されると教示している。Droriに帰される米国特許第5,228,9
93号およびWilkinsその他に帰される米国特許第5,108,592号は、供
給パイプからの圧力によって達成される逆流をフィルタに通すクリーニングを教
示している。これらの教示すべてで、粒子状物質は、回転ノズルを通してフィル
タ要素の濾過後側に噴霧することによってフィルタ要素から排出される。クリー
ニングに噴霧力を使用すると、直接的に、または材料をフィルタ要素に強制的に
通すことにより、フィルタ要素に損傷を与えることがある。これらの自動クリー
ニング方法はすべて、通常のフィルタの流れを停止し、逆転させる必要がある。
これらの方法はすべて、複数のクリーニング・ヘッドを全て、1本の逆洗導管と
連通させることを教示している。
【0006】
【発明の概要】
本発明は、入口(21)、出口(22)および内面を有するハウジング(12
)を備えた、液体を濾過するフィルタ(10)であって、前記ハウジングが、 (i)内面(31)、外面(32)、およびそれぞれが密封面(50)を有す
る第1および第2端部(35、36)を有するフィルタ要素(33)と、 (ii)前記ハウジングの内面上にある第1密封面(43)とを備え、前記第
1密封面は、フィルタ要素の前記第1端部の密封面で密封可能であり、さらに、 (iii)前記ハウジングの内面上にある第2密封面(49)を備え、前記第
2密封面は、フィルタ要素の前記第2端部の密封面で密封可能であり、前記密封
面は、前記入口を通って、前記フィルタ要素の前記内面を通り、前記フィルタ要
素の前記外面へ至り、前記出口から出る液体流路を画定するよう密封可能であり
、さらに、 (iv)前記フィルタ要素の前記内面をクリーニングするクリーニング部材を
備え、前記クリーニング部材が、 前記内面に隣接して配置された複数のクリーニング・ヘッド(129)と、 前記ハウジングを通して延在する放出口(82)と、 複数の導管(70)とを有し、前記導管はそれぞれ、前記クリーニング・ヘッ
ドから放出口まで、前記複数のクリーニング・ヘッドのうち1つと連通し、さら
に、 導管およびクリーニング・ヘッドに吸引作用を提供し、前記フィルタ要素の内
面から物質を吸引して導管に通し、放出口から出す真空手段を有するフィルタを
開示する。
【0007】 一の実施形態では、フィルタは4つのクリーニング・ヘッドおよび4本の導管
を有する。さらなる実施形態では、導管はそれぞれ、長さを四等分した中空シャ
フトの4分の1に配置される。さらなる実施形態では、クリーニング・ヘッドは
、第1および第2対で配置され、それぞれが第1および第2クリーニング・ヘッ
ドを有し、前記第1および第2クリーニング・ヘッドはそれぞれ、前記シャフト
から平行に延在し、前記第1対は、前記第2対とは反対方向で前記シャフトから
延在する。一の実施形態では、クリーニング・ヘッドは対で配置され、各対は第
1および第2クリーニング・ヘッドを有し、第1クリーニング・ヘッドは構造的
に前記第2クリーニング・ヘッドに固定される。
【0008】 本発明は、入口(21)、出口(22)および内面を有するハウジング(12
)を備えた、液体を濾過するフィルタ(10)であって、前記ハウジングが、 (i)内面(31)、外面(32)、およびそれぞれが密封面(50)を有す
る第1および第2端部(35、36)と、 (ii)前記ハウジングの内面上にある第1密封面(43)とを含み、前記第
1密封面は、フィルタ要素の前記第1端部の密封面で密封可能であり、さらに、 (iii)前記ハウジングの内面上にある第2密封面(49)を含み、前記第
2密封面は、フィルタ要素の前記第2端部の密封面で密封可能であり、前記密封
面は、前記入口、前記フィルタ要素の前記内面を通って前記フィルタ要素の前記
外面に至り、前記出口から出る液体流路を画定するよう密封可能であり、さらに
、 (iv)前記出口と前記フィルタ要素との間に配置された偏向板(170)を
含むフィルタも教示する。
【0009】 一の実施形態では、偏向板は、前記出口を通る前記流路に対して垂直に、前記
出口の断面と同様の形状を有する。別の実施形態では、偏向板は、前記出口を通
る前記流路に対して垂直に、前記出口の断面積と同様の表面積を有する。別の実
施形態では、偏向板は、前記出口を通る前記流路に対して垂直に、出口断面積の
約1.5倍の表面積を有する。
【0010】 一の実施形態では、フィルタ要素は円筒形である。別の実施形態では、フィル
タ用遅は、前記入口と前記フィルタ要素との間で流路に配置されたプレスクリー
ン・フィルタ、および前記プレスクリーンと前記入口の間で流路に配置されたプ
レスクリーン・ドレーンを有する。
【0011】 一の実施形態では、フィルタは、さらに、前記クリーニング部材に接続された
モータ(77)を備え、前記モータは、前記クリーニング・ヘッドを前記フィル
タ要素の前記内面に平行に動作させる。別の実施形態では、フィルタ要素は円筒
形であり、前記クリーニング部材が回転運動する。一の実施形態では、クリーニ
ング・ヘッドは前記内面に接触しない。一の実施形態では、クリーニング部材は
前記ハウジングを貫通し、前記モータは前記ハウジングの外側に配置される。
【0012】 一の実施形態では、クリーニング部材は、さらに、前記導管と連絡する複数の
クリーニング・ヘッドを備え、前記クリーニング・ヘッドは、前記モータの動作
時に前記内面のほぼ全てが前記クリーニング・ヘッドからの真空に曝されるよう
、前記クリーニング部材に沿って配置される。一の実施形態では、クリーニング
・ヘッドは三角形のフィン・ノズルである。一の実施形態では、ハウジングは垂
直に配向される。
【0013】
【実施形態の説明】
本発明を、大容量で高流量の水用連続フィルタに適用する状態で説明する。当
業者には、本発明が多種多様な液体濾過状況への幅広い用途を有し、本発明の範
囲は、以下の実施形態の説明に制限されるものではないことが理解される。
【0014】 図1および図2で示すように、本発明の液体濾過装置10はハウジング12を
有し、これは好ましくは円筒形で、液体が漏れないドア15を設けた第1端部1
4、および第2端部17を有する。濾過装置10は、垂直、水平または他の方向
に配向することができる。流体流口を、ハウジング12のハウジング壁19を通
して設けることが好ましい。したがって、入口21がハウジング12の第1端部
14の近傍に設けられ、濾過された水の出口22がハウジング12の長さに沿っ
て中間に設けられて、放出口23がハウジング12の第2端部17付近に設けら
れる。
【0015】 仕切り25がハウジング12内に固定されて、第2端部17から隔置され、こ
れにより仕切り25と第2端部17との間に放出室28を画定する。放出口23
は、作業の真空サイクル中のみ開放する弁30を有する。弁30の動作は電子制
御装置によって支配されることが好ましい。
【0016】 1つまたは複数の金属フィルタ要素33がハウジング12内に配置可能である
。実施形態を、図2で示すように、2つのフィルタ要素33を有するものとして
説明する。本発明の利点の一つは、適切な数のフィルタ要素33でサイズを変更
し、特定の用途の仕様に適合する能力である。本発明の装置10に複数の比較的
小さいフィルタ要素33を使用することは、幾つかの明らかな利点を有し、これ
については以下で説明する。
【0017】 各フィルタ要素33は、内面31および外面32を伴うパネル、および第1お
よび第2フランジ付き端部35および36を有し、密封表面が形成されて、濾過
領域40の周囲で金属間の水シールを提供する。濾過領域40は、ハウジング壁
19とフィルタ要素33の外面32との間にある領域として画定される。濾過領
域40は、出口22と連通している。濾過前領域85は、ハウジング壁19とフ
ィルタ要素33の内面31との間にある領域として画定される。濾過前領域85
は、入口21と連通している。
【0018】 図10および図11の実施形態で示すように、本発明は、入口領域60と濾過
前領域85との間に配置されたプレスクリーン94も備えることができる。プレ
スクリーン94は、アミノサイズがフィルタ要素33より大きいフィルタ手段で
ある。プレスクリーン94は、プレスクリーン・ボルト98によってプレスクリ
ーン枠101に固定される。プレスクリーン94は、例えば海草、魚または貝殻
などの比較的大きい不純物が、これによってフィルタ要素33が遮断されるよう
な濾過領域40に入るのを防止するよう機能する。概して、プレスクリーン94
によって濾過される物体は、入口領域60の底部に落下するのに十分な大きさで
あり、ここでプレスクリーン・ドレーン90を、入口領域60より低い圧力へと
開放することによって、フィルタ・ハウジング12から定期的にパージすること
ができる。他の実施形態では、プレスクリーンは、入口21より前の流路内に配
置することができるか、作業条件に応じて、プレスクリーンを全く必要としなく
てもよい。
【0019】 図26のフィルタ要素33の斜視図の実施形態で示すように、本発明は、偏向
板170も備えることができる。偏向板170は、出口22の内側の口175と
フィルタ要素33の内側の口175に最も近い部分との間に配置される。偏向板
170は静的な流体配向手段であり、流体が出口22の内部口175に入って、
主に出口22に対して垂直な複数の方向から引き出されるようにする。偏向板1
70がないと、出口22の口に入る流体の流れは、濾過前領域85から、フィル
タ要素33の出口22の内部口175に最も近い部分を通して濾過領域40へと
通過する流体から主に引き出される。
【0020】 偏向板170は、内部口175と同じ形状で、内部口175と同じ大きさ、ま
たはそれより大きいことが好ましい。図示の実施形態では、偏向板170は円形
で、口175の直径の約1.5倍の直径を有する。偏向板170は、例えばフラ
ンジ付き端部35および36へのスポット溶接またはフィルタ要素の案内棒92
などの当技術分野で知られている任意の手段で、フィルタ要素33に固定される
。流入する流体の流れは、口175に隣接するフィルタ・スクリーン33から直
接ではなく、ある範囲の方向から引き出されるが、その分散および方向転換は、
同伴流体流の効率的な生成を促進する。この同伴流体流は、複数の方向で、かつ
主にフィルタ要素33の面に対して垂直に濾過領域40から引き出され、したが
って主にフィルタ・スクリーン33の一部分、つまり口175に最も近い部分を
流れる流路は生成しない。
【0021】 図27に示す別の実施形態では、偏向板は2枚の板171および172を備え
る。偏向板171は第1フィルタ手段33に固定されて、偏向板171は第2フ
ィルタ手段33に固定され、したがって第1および第2フィルタ手段が液体濾過
装置内で一緒に配置されると、偏向板171および172は整列し、円形の板を
形成する。この偏向板の実施形態は、口175の位置および液体濾過装置のフィ
ルタ要素33のサイズが、組立後に2つのフィルタ要素のフランジ付き端部35
および36が、口175を2分する線に対応する線に沿って合うような位置およ
びサイズである場合に使用される。したがって、組み立てると、偏向板171お
よび172は結合し、口175に対してセンタリングされた偏向板を形成する。
【0022】 フィルタ要素33は、金網タイプであることが好ましく、所望の孔径を画定す
る細かい金網を、薄板金で作成した構造スクリーンに加える(詳細は図示せず)
。構造スクリーンは、より細かい網の支持体として作用する。1つの実施形態で
は、構造スクリーンは、複数の口を有する剛性または半剛性の板で構成され、金
網が、Purolator Products Company(Tulsa, OK, USA)によって実行される独占的
プロセスなどの焼結プロセスによって、構造スクリーンに固定される。この実施
形態を使用することにより、細かい網への損傷が、構造スクリーンの任意の口に
ある網に限定される。というのは、隣接する金網が構造板に固定されるからであ
る。このタイプの孤立した損傷は、単に任意の構造スクリーンの口をはんだ付け
することにより、容易に修理することができる。また、この実施形態を使用する
と、先行技術のフィルタ要素と比較して、金網のクリーニングが容易になる。1
つの実施形態では、フィルタ要素の金網側は濾過前領域に面する。代替実施形態
では、フィルタ要素33はステンレス鋼の金網タイプで、所望の孔径を画定する
細かい金網が、これもステンレス鋼で作成した内部構造スクリーンと外部構造ス
クリーンとの間に挟まれる。別の実施形態では、フィルタ要素33は外部構造ス
クリーン、内部フィルタ網、内層と外層に挟まれた中間構造スクリーンを備える
【0023】 フィルタ要素の開口のサイズを選択することにより、フィルタは、例えばカワ
ホトトギスガイ、沈泥、藻、または他の粒子状物質の除去に使用することができ
る。1つの実施形態では、網のサイズは40ミクロン以下である。40ミクロン
という網サイズにより、フィルタはカワホトトギスガイの幼生を除去することが
できる。上述した実施形態では、フィルタは金属で構築され、ステンレス鋼のリ
ングがフィルタ要素のフランジ付き端部35および36を完成する。しかし、当
業者には、他の用途ではセラミックスまたはポリ塩化ビニルなどの多様な材料を
使用できることが理解される。あるいは、他の用途では静電気またはイオン・フ
ィルタを使用してもよい。
【0024】 図示の実施形態では、フィルタ要素は円筒形であるが、フィルタ要素が内面お
よび外面、および下記の方法で密封することができる密封表面を有する端部を有
する限り、フィルタ要素に他の寸法を使用できることが理解される。
【0025】 図8で示すように、フィルタ要素33のフランジ付き端部35は、面取りした
表面42を有し、これは第2フランジ付き端部36の密封表面の周囲で対合面4
3と突き当たり、2つのフィルタ要素33の入れ子係合を提供する。突き当たる
フランジ35と36の水封は、表面43に形成された溝45内に担持され、断面
の直径が小さいOリング44を追加することによって補助される。同様に、図9
で示すように、仕切り25には、面取りした仕切り密封表面49を設け、これは
第2フランジ付き端部36の対合面43と整列し、これとの密封係合を提供する
。図7で示すように、ハウジングのフランジ48によって、ハウジング12の第
1端部14に最も近い位置に配置されたフィルタ要素33の最も遠い第1フラン
ジ付き端部35の周囲で、濾過領域40に水封が提供される。ハウジング・フラ
ンジ48は、最も遠い第1フランジ付き端部35の密封表面50と整列する密封
表面49を有する。ハウジング・フランジ48は壁19に固定される。Oリング
52が、表面50に形成した溝53内に担持され、周囲の密封表面50とハウジ
ング・フランジ48との密封係合を提供する。したがって、これらの密封係合は
、濾過領域40と濾過前領域85との間に完全に密封を形成することができる。
【0026】 フィルタ要素33のフランジ付き端部35および36は、フィルタ案内棒56
を受けるため、その周囲に隔置された複数の穴55を有する。大抵の用途では、
所期の目的のために4本のフィルタ案内棒56で十分である。図示の実施形態で
は、棒は円筒形である。しかし、棒は、フィルタ要素を棒の長さに沿って設置し
、除去することができる限り、他の寸法でもよいことが理解される。フィルタ案
内棒56は、仕切り25を通って延在し、これに固定される。フィルタ案内棒5
6は、最も遠い第1フランジ付き端部35を越える程度まで延在するようなサイ
ズであり、フィルタ案内棒56は、フィルタ要素33をナット57(図7)によ
って所定の位置に固定できるよう、端部にねじを切る。精密機械加工したねじ無
しの締め付けナットを使用することが好ましい。しかし、例えばねじ付きボルト
またはラッチ機構など、当技術分野で知られている任意の適切な着脱式締め付け
手段を使用できることが理解される。
【0027】 フィルタ要素33を設置したり、ハウジング12から取り外したりする場合、
図7に示すように、精密加工したねじ無し締め付け結合構成によって、フィルタ
案内棒延長部59を、フィルタ案内棒56の端部に追加してもよい。このフィル
タ案内棒56は、先行技術に対して大きな利点を提供する。というのは、ハウジ
ング12内でフィルタ要素33の適切な配置を促進し、フィルタ要素33の密封
表面が適切に整列し、対合していることを保証し、各フィルタ案内棒56の端部
でナット57を締め付けることにより、フィルタ要素33が相互に圧迫されて必
要な水密を提供し、濾過領域40内の濾過済みの水を、濾過前領域85の未濾過
水から分離するからである。延長部59は、フィルタ案内棒56に取り付けられ
ると、フィルタ・スクリーンの設置および取り外しを補助する。この延長部は、
フィルタ・ハウジング12の前部から出るのに十分な長さであることが好ましい
【0028】 図10に示す実施形態では、フィルタ要素案内棒92は、フィルタ案内棒56
の所定の位置で使用される。フィルタ要素案内棒92は、フィルタ要素33の環
状のフランジ付き端部35と36の間に延在する。フィルタ要素案内棒92は、
フィルタ要素33に構造的支持を提供し、さらにフィルタ要素33を操作するグ
リップも提供する。図12で見られるように、フィルタ要素案内棒92は、溶接
部117によってフランジ付き端部35および36に固定される。フィルタ要素
案内棒92の案内突起131は、フランジ付き端部36から外側に突出する。フ
ィルタ要素33を組み立てると、案内突起131は案内棒受け113で受けられ
、したがって組立および再組立の間に、1つのフィルタ要素33を次の要素と整
列させる。
【0029】 一の実施形態では、濾過前領域85と濾過領域40との間のシールは、図11
に示す構造によって締め付け、固定することができる。第1の実施形態と同様に
、ハウジング・フランジ48が、ハウジング壁19の内面に沿って周方向に延在
し、例えば溶接部133によってこれに取り付けられる。全てのフィルタ要素3
3が設置されると、最も遠い第1フランジ付き端部35はハウジング・フランジ
に隣接する。位置ピン96が位置ピン受け114内に保持される。位置ピン96
は、最も遠い第1フランジ付き端部35から外側に突出し、支持構造枠105で
受ける。最も遠い第1フランジ付き端部35と支持構造枠105との間の密封は
、支持構造枠105の表面139に形成された溝137が担持した断面直径が小
さいOリング135を追加することによって補助される。プレスクリーン・フレ
ーム101は、支持構造枠105上に配置され、プレスクリーン枠ボルト98に
よってハウジング・フランジ48に固定される。Oリング111は、プレスクリ
ーン枠101に形成された溝112に担持されて、周囲の密封表面109と周囲
のハウジング・フランジ48との密封係合を提供する。Oリング52は、支持構
造枠105に形成した溝53に担持されて、支持構造枠105とプレスクリーン
枠101との密封係合を提供する。したがって、これらの密封構成は、ボルト1
03を締め付けると、濾過領域40と濾過前領域85との間に密封を形成する。
図12および10のフランジ付き端部35と36との密封および固定密封を保証
するため、プレスクリーン枠101を通してねじジャッキ107を受ける。ねじ
ジャッキ107は、締め付けると、支持構造枠105に力を加え、この力が各フ
ィルタ要素33のフランジ付きフランジに伝達される。
【0030】 上述に関して、図11の密封構造に対して他の基本的に同等の物を使用できる
ことが理解される。例えば、密封表面106をプレスクリーン枠101ではなく
ハウジング・フランジ48で密封するよう、構造を設計することができる。別の
例として、支持構造枠105を外し、支持構造75をプレスクリーン枠101に
組み込み、フランジ付き端部35がプレスクリーン枠101と直接対面すること
ができる。この実施形態では、ねじジャッキ107を位置ピン受け114で受け
て、整列を確保するか、プレスクリーン枠101上の別の位置ピン受け(図示せ
ず)を使用して、プレスクリーン枠101とフランジ付き端部35との整列を確
保することができる。しかし、上述し図11で図示した実施形態の使用は、周囲
のハウジング・フランジ48が完全に円形ではなくても、水密シールに適応する
ことが理解される。本発明の発明者は、ハウジング・フランジ48がハウジング
壁19に溶接されているので、ハウジング壁19が完全に円筒形でない、溶接プ
ロセスが歪みをもたらす、または作業中の水の負荷が歪みをもたらす場合、フラ
ンジ48が真の円を形成しないことを発見した。
【0031】 本発明は、さらに、図13に示すランナを備えることができる。ランナ119
はランナ溝121を有し、これは図10の案内棒92を受けるのに適切であるこ
とが好ましい。ランナ119は、フィルタ要素の重量の一部を支え、案内突起1
31と案内棒受け113との整列のガイドとして作用し、したがってフィルタ要
素33の設置、取り外しおよび支持を補助することにより、フィルタ要素33の
設置および取り外しを促進する。
【0032】 図1および図2に戻ると、入口領域60がハウジング12内で第1端部14か
ら第2フィルタ要素33までに画定される。入口21は、ハウジング12の壁1
9を通って入口領域60内へと延在する。第1端部14はフランジ62を有し、
これに対してドア125が、1つのOリングおよびフランジ62の周囲で隔置さ
れた複数のスイング・ボルト64の補助を受けて密封される。ドア15は蝶番6
5(図3で最もよく図示)を有し、スイングして第1端部14の口から完全に離
れ、これによってハウジング12の内部に容易にアクセスできるようにする。
【0033】 したがって、使用時には図1および図2の矢印で示すように、濾過されていな
い水は、入口21を通って濾過前領域85内へとフィルタ・ハウジング12に入
り、ここでシステムの圧力により、流れがフィルタ要素33のフィルタ網を通っ
て、濾過された水の流れを濾過領域40に提供する。水は、垂直にフィルタ要素
33を通過し、濾過領域に入る。ここから、濾過された水は、濾過領域40から
出口22を通り、その所期の目的までさらに続く。ある期間使用した後、フィル
タ要素33は、粒子状物質で部分的に詰まり、出口22で圧力低下が生じる。こ
の問題に応答して、本発明は真空フィルタ・クリーニング・システムを含むこと
ができる。
【0034】 図2で見られるように、中空シャフト70は、ハウジング12の第2端部17
から仕切り25の中心およびフィルタ要素33を通って延在する。シャフト70
は、ナット57でフィルタ案内棒56に取り付けた十字形の支持構造75内で、
軸受け73によって支持された第1端部72を有する。シャフト70は第1端部
72で閉じる。シャフト70は第2端部76は、図1で示す歯車箱79などの回
転手段に取り付けられる。歯車箱79はモータ77によって起動され、これは両
方ともハウジング12の第2端部17に配置される。歯車箱79は、シャフト7
0の様々な回転速度に関して様々な歯車を選択する手段を含むことができる。あ
るいは、歯車箱79は、予め選択した最適の歯数比を選択して、シャフト70の
最適の回転速度で設計することができる。最適速度は、フィルタの設計目的であ
るシステムの作動状態、例えば必要な流量、濾過前領域85と放出室28間の圧
力差、およびフィルタに流れる不純物のサイズおよび性質などによって決定され
る。
【0035】 別の代替例では、モータを使用するのではなく、フィルタは、例えば前記シャ
フト70に直接的または間接的に固定されたフィンなどによって、シャフト70
の回転に使用するため、システムを通る水の流れの力を利用するよう設計するこ
とができる。
【0036】 シャフト70は、シャフト70から各フィルタ要素33の内面に隣接した位置
まで半径方向外側に延在する複数の中空フィルタ・クリーニング・ヘッド80を
有する。シャフト70の放出室28内の第2端部に近い部分は、複数の穴81、
82、83および84(図2には82のみを図示)を有する。したがって、フィ
ルタ要素33の内面からクリーニング・ヘッド80、中空シャフト70を通り放
出室28までの流連絡が提供される。
【0037】 フィルタ要素上に捕捉された濾液が、例えば5psi(350kg/cm2
など所定の圧力低下を引き起こすほど密になったら、真空サイクルを開始して濾
液を除去してよい。真空サイクルが開始すると、モータ77が歯車箱79の内側
の歯車を回転し始め、歯車がフィルタ要素33の内側のシャフト70を回転させ
る。モータ77は、例えば電気または水タービンなど、当技術分野で知られてい
る任意の手段で動力供給することができる。
【0038】 シャフト上のクリーニング・ヘッド80は、口がフィルタ要素の内面31に近
い状態で配置される。通常の作動中にはフィルタ本体内に水圧があるので、弁3
が大気へと開くと、吸引圧が生成される。図1、図2、図5および図6の矢印で
見られるように、弁30が大気に対して開くと、水をシャフト70の穴81、8
2、83および84を通して引き出す吸引作用が生じ、これはクリーニング・ヘ
ッド80(83は図示せず;シャフト70の穴81の反対側に配置される)の端
部に吸引作用を提供する。真空サイクル中にシャフト70を回転させることによ
り、クリーニング・ヘッド80は、フィルタ要素33が前の効率に復帰できるよ
う捕捉された粒子状物質を除去することができる。真空サイクルの頻度および継
続時間は、特定の状況に適するよう調節可能であり、1つの実施形態では、サイ
クルは圧力が出口22で約5psi低下した場合に開始し、8〜10秒間維持さ
れる。他の実施形態では、シャフト70を通る水流の速度が、入口21を通る水
流の速度より遅い限り、真空サイクルは、濾過中に連続的に実行することができ
る。別の実施形態では、クリーニング・サイクル中、入口21に弁(図示せず)
を使用することにより、フィルタを通る流量を減少させるか、なくすことさえで
きる。
【0039】 図15に示す実施形態では、クリーニング・ヘッドは、フィン・ノズル・クリ
ーニング・ヘッド123である。フィン・ノズルの設計は、真空の効率および有
効力を増加させ、フィルタ要素のクリーニングを向上させる。フィン・ノズルの
設計は、さらに、クリーニング・ヘッドの外表面積を減少させ、したがって回転
中にクリーニング・ヘッドが遭遇する回転への抵抗を低下させて、クリーニング
・ヘッドを回転するのに必要なエネルギーを減少させる。図15に示す実施形態
では、クリーニング・ヘッドは、クリーニング・ヘッドの重量分布が、シャフト
70の中心線からより一様に分布するようオフセットされる。
【0040】 クリーニング・ヘッド123を2カ所で対にして接合することにより、ノズル
・クリーニング・ヘッド123に構造的強度を追加する。第1に、クリーニング
・ヘッド123は、その遠位端、つまりその入口120で対にして接合する。第
2に、クリーニング・ヘッドは、支持バー124によって対にして接合し、これ
はその入口120と接続管141、142、143および144との間のほぼ中
間位置でクリーニング・ヘッド123に接続する。
【0041】 図15に示す実施形態では、本発明は、さらに、対応するクリーニング・ヘッ
ド123とシャフト70の中空との間で流連絡する接続管141、142、14
3および144を備える。接続管141は、4本の接続管のうちシャフト70の
第1端部72に最も近い。接続管142は、4本の接続管のうちシャフト70の
第1端部72に2番目に近い。接続管143は、4本の接続管のうちシャフト7
0の第1端部72に3番目に近い。接続管144は、4本の接続管のうちシャフ
ト70の第2端部76に最も近い。
【0042】 クリーニング・ヘッド123の心棒129は、調節自在に接続管141、14
2、143および144に挿入され、ほぼ水密なシールを形成する。アジャスタ
ねじ127が、クリーニング・ヘッド123のシャフト70から外側への突出を
調節する手段を提供する。アジャスタねじ127を調節することにより、クリー
ニング・ヘッド123の入口123を、内面31から好ましい距離に配置するこ
とができる。内面31とクリーニング・ヘッド123の入口120間の好ましい
クリアランスは、フィルタ要素33から吸引される不純物のサイズによって決定
される。この好ましいクリアランスは、往々にして1/8インチから1/16イ
ンチ(1.59mmから3.17mm)である。
【0043】 図15から図25に示す実施形態では、シャフト70は、シャフト内に4つの
真空室161、162、163、164を備える。4つの真空室はそれぞれ異な
る長さである。シャフト70は、接続管141と穴81の間に延在して、これと
連通している第1真空室161を有する。第2真空室162は、接続管142と
穴82の間に延在して、これと連通している。第3真空室163は、接続管14
3と穴83(図示せず)の間に延在して、これと連通している。第4真空室16
4は、接続管144と穴84の間に延在して、これと連通している。別個の真空
室を使用することにより、穴81、82、83および84における真空は、各接
続管141、142、143および144にさらに一様に分布し、各心棒129
およびクリーニング123により一様に分布する。別個の真空室がない場合は、
シャフト70内の真空が主に、最も近いクリーニング・ヘッド、例えば接続管1
43および144から延在するクリーニング・ヘッドから引き出される。こうす
ると、接続管141および142から延在するクリーニング・ヘッドに可能な真
空が低下してしまう。
【0044】 真空室161、162、163および164は、様々な板および端壁をシャフ
ト70内に以下のように固定することによって生成することができる。
【0045】 図15および図17から図25で示すように、二分する板151が、接続管1
41からシャフト70の第2端76までシャフト70の内部に沿って縦方向に延
在し、シャフトの内部を二分する。図17で示すように、第1端壁181は、シ
ャフト70の第1端部72に隣接した真空室161の端部を密封し、したがって
二分されたシャフト70の内部の一部が、接続管141および穴81と連通し、
第1真空室161を形成する。
【0046】 図15および図19から図25で示すように、第1四分板153が、シャフト
70内で接続管142からシャフト70の第2端部76まで縦方向に延在し、そ
の長さに沿って真空室161の内部を二分して、第2真空室162を第1真空室
161から分割し、これシャフト70の内部に沿って続き、断面が半分に減少す
る。図19で示すように、第2端壁182は、シャフト70の第1端部72に隣
接した真空室162の端部を密封し、したがってシャフト70の内部の専用部分
が、接続管142および穴82と連通して、第2真空室162を形成する。
【0047】 図15および図21から図25に示すように、第3端壁183が、接続管14
3において真空室163の端部を密封し、したがってシャフト70の内部が接続
管143および穴83(図示せず)と連通して、第3真空室163を形成する。
【0048】 図15および図23から図25で示すように、第2四分板154が、シャフト
70内で接続管144からシャフト70の第2端部76まで縦方向に延在し、そ
の長さに沿って真空室163の内部を二分して第4真空室164を分割し、した
がって第3真空室163はシャフト70の内部に沿って続き、断面積が半分に減
少する。図23および図25で示すように、第4端壁184が、シャフト70の
第1端部72に隣接した真空室164の端部を密封する。したがって、シャフト
70の内部は接続管144および穴84と連通して、第4真空室164を形成す
る。
【0049】 シャフト70は第1端部72で閉じているので、真空室161、162、16
3または164のうち1つを備えていないシャフト70の内部は、基本的に水密
のままで、水がない。これは、流れない水を含む「デッド・ゾーン」がシャフト
70内に生成されるのを防止する。このような「デッド・ゾーン」を防止するこ
とにより、カワホトトギスガイなどの破壊屑や有機生長物が蓄積する可能性が低
下する。
【0050】 図15で示すように、穴81、82、83および84(83は図示せず;シャ
フト70の穴81の反対側に位置する)は、穴が集合的にシャフト70の端部7
6の構造的強度をそれほど低下させないよう配置される。4つの穴の間の距離を
最大にし、したがって各穴間の構造的シャフトの面積を最大にするため、穴81
、82、83および84それぞれを、シャフト70の周囲で回転方向に90°互
い違いに配置し、穴81および82は、穴82および84(83は図示せず;シ
ャフト70の穴81の反対側に位置する)に対してシャフト70上で縦方向に互
い違いに配置する。
【0051】 以上から、本発明は先行技術の装置に対して幾つかの利点を提供することが理
解される。ステンレス鋼の金網フィルタ・ユニットは高価な構成要素であり、特
に処理量の多い装置の必要な大きいユニットでは高価である。以前は、フィルタ
・ユニットは、特定の目的に役立つよう設計され、したがって1つの設計が通常
、拡大または縮小した用途には適切でないことが分かっていた。これに対して、
本発明は、広範囲の用途に役立つようなサイズおよび構成に容易にすることがで
きる構成要素の組合せを提供する。本発明はモジュール式システムであり、これ
は金属間水密を使用して相互に入れ子にする、複数の比較的小さいフィルタ・ユ
ニットを使用することができる。本発明のフィルタ要素の着脱式に固定する機構
は、比較的大きいサイズのフィルタ要素を1つ使用するのではなく、比較的小さ
いサイズの複数のフィルタ要素を使用できる点で、特に有用である。これは、フ
ィルタ要素の構築、保守、取り外しおよび交換を容易にする。このフィルタ・ユ
ニットは、比較的大きいユニットより軽量で、製造しやすく、したがって安価で
ある。より小型かつ軽量であるので、本発明のフィルタ・ユニットは設置および
取り外しが容易である。
【0052】 本発明の案内棒は、フィルタ・ユニットの正確な整列を保証し、フィルタ要素
とその個々のシールが適切に整列し、センタリングしていることを保証する手段
を提供して、それを所定の位置に固定することを概ね補助する。これらの棒によ
り、本発明の設計を拡大して、非常に大きい流れを処理することができる。棒は
、密封表面および支持構造の使用とあいまって、フィルタ要素を圧縮して、フィ
ルタの機能に必要な適切な密封を形成することを可能にする。また、十字形の支
持構造75を使用することにより、シャフト70をセンタリングし、しっかり支
持することができる。
【0053】 本発明の装置の一方端部にある大きい水密ドアにより、作業者は、装置に水が
ない間にシャフトの回転などのフィルタ動作をより簡単に観察し、先行技術の装
置の場合より迅速に誤動作を判断することができる。フィルタ要素の取り外しお
よび交換も、ドアの使用によって同様に容易になる。
【0054】 フィルタ要素の取り外しおよび交換は、本発明の密封機構により、さらに容易
になる。先行技術は、例えばロック用スリットと組み合わせた下部Oリングなど
を使用した密封方法を教示するが、本発明は、棒からの圧縮と組み合わせて密封
表面を使用することにより、フィルタ要素を回転したり、他の方法でロック解除
したりせずに、フィルタ要素を取り外し、交換することができる。このため、先
行技術の従来の密封方法で使用できたものより大きいフィルタ要素を扱うことが
できる。
【0055】 したがって、産業用フィルタのサイズおよび質量の問題に対抗する本発明の幾
つかの態様がある。本発明は、高い処理量および大きい容積のフィルタを必要と
する産業用途に特に適している。本発明の密封機構は、必要な水の流れを維持す
るために、フィルタの一方側からの圧力差を、例えば約5psi(350kg/
cm2)未満などの低いレベルに維持しなければならないフィルタに有用である
ことが判明した。
【0056】 本発明は、保守が少ないフィルタ・システムも提供し、したがって費用効率が
上昇する。使用する可動部品を最少にして、自動クリーニング・システムを提供
することにより、本発明のフィルタは数ヶ月、場合によっては数年も、動作手段
の標準的な保守を除く保守を必要とせずに作動することができ、動作手段はフィ
ルタ・ハウジングの外側に配置すると都合がよい。先行技術の自動クリーニング
・フィルタとは異なり、モータまたは歯車箱の保守は、フィルタ・ハウジングを
開いたり水抜きしたりすることなく、容易に実行することができる。
【0057】 本発明のフィルタは、発電所に見られるような水取り入れ口に特に適している
。本発明のフィルタは、例えば食品産業、パルプおよび製紙業、および養魚場な
ど、他の用途にも有用である。フィルタは、例えば油乳濁液を切断する濾過機械
など、水以外の用途にも有用である。
【0058】 本発明の好ましい実施形態について、例示のために開示してきたが、開示され
た装置の変形または変更が本発明の実施形態の範囲に入ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の斜視部分破断図である。
【図2】 図1に示した装置の側断面図である。
【図3】 図2の線3−3に沿って切り取った端面図である。
【図4】 図2の線4−4に沿って切り取った断面図である。
【図5】 図2の線5−5に沿って切り取った断面図である。
【図6】 図2の線6−6に沿って切り取った断面図である。
【図7】 図2のステーション7で得た詳細図である。
【図8】 図2のステーション8で得た詳細図である。
【図9】 図2のステーション9で得た詳細図である。
【図10】 図1の装置の代替実施形態の幾つかの構成を示す断面図である。
【図11】 図10のステーション11で得た詳細図である。
【図12】 図10のステーション12で得た詳細図である。
【図13】 図10の線13−13に沿って切り取った幾つかの構成の断面図である。
【図14】 図13のステーション14で得た詳細図である。
【図15】 図10のクリーニング部材の代替実施形態の側面図である。
【図16】 図15の線16−16に沿って切り取った幾つかの構成の断面図である。
【図17】 図15の線17−17に沿って切り取った幾つかの構成の断面図である。
【図18】 図15の線18−18に沿って切り取った幾つかの構成の断面図である。
【図19】 図15の線19−19に沿って切り取った幾つかの構成の断面図である。
【図20】 図15の線20−20に沿って切り取った幾つかの構成の断面図である。
【図21】 図15の線21−21に沿って切り取った幾つかの構成の断面図である。
【図22】 図15の線22−22に沿って切り取った幾つかの構成の断面図である。
【図23】 図15の線23−23に沿って切り取った幾つかの構成の断面図である。
【図24】 図15の線24−24に沿って切り取った幾つかの構成の断面図である。
【図25】 図15の中空シャフト70の実施形態の斜視部分破断図である。
【図26】 図10のフィルタ要素33の上斜視図である。
【図27】 図10のフィルタ要素33の代替実施形態の上斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 29/38 520B (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,C H,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM, HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,K G,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT ,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW, MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,S E,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT ,TZ,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA, ZW (72)発明者 マコウレイ,ケヴィン,グレイドン カナダ エム8ゼット 6シー4 オンタ リオ,トロント,キプリング アヴェニュ ー 800,オンタリオ パワー テクノロ ジーズ内

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入口(21)、出口(22)および内面を有するハウジング
    (12)を備えた、液体を濾過するフィルタ(10)であって、前記ハウジング
    が、 (i)内面(31)、外面(32)、およびそれぞれが密封面(50)を有す
    る第1および第2端部(35、36)を有するフィルタ要素(33)と、 (ii)前記ハウジングの内面上にある第1密封面(43)とを備え、前記第
    1密封面は、フィルタ要素の前記第1端部の密封面で密封可能であり、さらに、 (iii)前記ハウジングの内面上にある第2密封面(49)を備え、前記第
    2密封面は、フィルタ要素の前記第2端部の密封面で密封可能であり、前記密封
    面は、前記入口を通って、前記フィルタ要素の前記内面を通り、前記フィルタ要
    素の前記外面へ至り、前記出口から出る液体流路を画定するよう密封可能であり
    、さらに、 (iv)前記フィルタ要素の前記内面をクリーニングするよう構成されたクリ
    ーニング部材を備え、前記クリーニング部材が、 前記内面に隣接して配置された複数のクリーニング・ヘッド(129)と、 前記ハウジングを通して延在する放出口(82)と、 複数の導管(70)とを有し、前記導管はそれぞれ、前記クリーニング・ヘッ
    ドから放出口まで、クリーニング・ヘッドのうち1つと連通し、さらに、 導管およびクリーニング・ヘッドに接続され、それに吸引作用を提供し、前記
    フィルタ要素の内面から物質を吸引して導管に通し、放出口から出すよう配置さ
    れた真空部を有するフィルタ。
  2. 【請求項2】 4つのクリーニング・ヘッドおよび4本の導管を有する、請
    求項1に記載のフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記導管がそれぞれ、縦方向に四分された中空シャフトの4
    分の1に配置される、請求項2に記載のフィルタ。
  4. 【請求項4】 前記中空シャフトの前記4分の1が、前記放出口の反対側で
    前記導管のそれぞれのクリーニング・ヘッドに隣接した端部で密封される、請求
    項3に記載のフィルタ。
  5. 【請求項5】 前記クリーニング・ヘッドが、それぞれ第1および第2クリ
    ーニング・ヘッドを有する第1および第2対で配置され、前記第1および第2ク
    リーニング・ヘッドがそれぞれ、前記シャフトから平行に延在して、前記第1対
    が、前記シャフトから前記第2対とは反対の方向に延在する、請求項2、3また
    は4に記載のフィルタ。
  6. 【請求項6】 さらに、対で配置された複数のクリーニング・ヘッドを備え
    、前記対がそれぞれ第1および第2クリーニング・ヘッドを有し、前記第1クリ
    ーニング・ヘッドが、前記第2クリーニング・ヘッドに構造的に固定される、請
    求項1〜5のいずれか1項に記載のフィルタ。
  7. 【請求項7】 入口(21)、出口(22)および内面を有するハウジング
    (12)を備えた、液体を濾過するフィルタ(10)であって、前記ハウジング
    が、 (i)内面(31)、外面(32)、およびそれぞれが密封面(50)を有す
    る第1および第2端部(35、36)と、 (ii)前記ハウジングの内面上にある第1密封面(43)とを含み、前記第
    1密封面は、フィルタ要素の前記第1端部の密封面で密封可能であり、さらに、 (iii)前記ハウジングの内面上にある第2密封面(49)を含み、前記第
    2密封面は、フィルタ要素の前記第2端部の密封面で密封可能であり、前記密封
    面は、前記入口、前記フィルタ要素の前記内面を通って前記フィルタ要素の前記
    外面に至り、前記出口から出る液体流路を画定するよう密封可能であり、さらに
    、 (iv)前記出口と前記フィルタ要素との間に配置された偏向板(170)を
    含むフィルタ。
  8. 【請求項8】 前記偏向板が、前記出口を通る前記流路に垂直に、前記出口
    の断面と同様の形状を有する、請求項7に記載のフィルタ。
  9. 【請求項9】 前記偏向板が、前記出口を通る前記流路に垂直に、前記出口
    の断面積と同様の表面積を有する、請求項7に記載のフィルタ。
  10. 【請求項10】 前記偏向板が、前記出口を通る前記流路に垂直に、出口断
    面積の約1.5倍の表面積を有する、請求項7に記載のフィルタ。
  11. 【請求項11】 前記フィルタ要素が円筒形である、請求項1〜10のいず
    れか1項に記載のフィルタ。
  12. 【請求項12】 さらに、前記入口と前記フィルタ要素の間で流路に配置さ
    れたプレスクリーン、および前記プレスクリーンと前記入口の間で流路に配置さ
    れたプレスクリーン・ドレーンを備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載の
    フィルタ。
  13. 【請求項13】 前記フィルタが、さらに、前記クリーニング部材に接続さ
    れたモータ(77)を備え、前記モータが、前記クリーニング・ヘッドを前記フ
    ィルタ要素の前記内面に平行に動作させる、請求項1〜6のいずれか1項に記載
    のフィルタ。
  14. 【請求項14】 前記フィルタ要素が円筒形であり、前記クリーニング部材
    が回転方向に動作する、請求項13に記載のフィルタ。
  15. 【請求項15】 前記クリーニング・ヘッドが前記内面と接触しない、請求
    項1〜6または13〜14のいずれか1項に記載のフィルタ。
  16. 【請求項16】 前記クリーニング部材が前記ハウジングを貫通し、前記モ
    ータが前記ハウジングの外側に配置される、請求項13に記載のフィルタ。
  17. 【請求項17】 前記クリーニング部材が、さらに、前記導管と連絡する複
    数のクリーニング・ヘッドを備え、前記クリーニング・ヘッドが、前記クリーニ
    ング部材に沿って配置され、したがって前記モータの動作時に、前記内面のほぼ
    全部が、前記クリーニング・ヘッドからの真空に曝される、請求項1〜6または
    13のいずれか1項に記載のフィルタ。
  18. 【請求項18】 前記クリーニング・ヘッドが三角形のフィン・ノズルであ
    る、請求項1〜6または13〜17のいずれか1項に記載のフィルタ。
  19. 【請求項19】 前記ハウジングが垂直に配向される、請求項1〜18のい
    ずれか1項に記載のフィルタ。
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