本實(shí)用新型涉及船舶壓載水系統(tǒng)，詳細(xì)講是一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉，維護(hù)方便、快捷，清潔效果好，使用成本低廉的負(fù)壓式自清洗過濾器。

背景技術(shù)：

我們知道，過濾器是船舶壓載水系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件，就海盾壓載水管理系統(tǒng)，過濾器設(shè)置于紫外反應(yīng)器之前，其作用是去除顆粒物等雜質(zhì)，同時去除50μm以上的浮游生物。防止船舶壓載水排放引起的外來物種入侵、病原體傳播，避免對環(huán)境、人類健康、財產(chǎn)及資源等方面造成損害。過濾系統(tǒng)運(yùn)行和自清洗不影響紫外的處理過程，自清洗沖洗液排放到采水海域中。

現(xiàn)有的船舶壓載水系統(tǒng)的濾器樣式較多，如氣體輔助液體反沖洗濾器、機(jī)械刷式自清洗濾器，輪盤式自清洗濾器、負(fù)壓式自清洗濾器。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，氣體輔助液體反沖洗濾器、機(jī)械刷式自清洗濾器，輪盤式自清洗濾器在極端惡劣水域工況下反清洗頻繁、甚至出現(xiàn)濾芯完全堵塞現(xiàn)象。而負(fù)壓式自清洗濾器盡管清洗頻繁，但每次反清洗后，濾器可恢復(fù)初始壓差，可適用于極端惡劣水域工作。現(xiàn)有的負(fù)壓式自清洗濾器的結(jié)構(gòu)是：設(shè)有濾器殼體，濾器殼體上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口和出水口間設(shè)有濾芯，進(jìn)水口側(cè)的濾芯上設(shè)有負(fù)壓清洗吸嘴，進(jìn)水口側(cè)的濾器殼體內(nèi)設(shè)有清洗吸管，清洗吸嘴與清洗吸管相連，清洗吸管另一端與排污泵進(jìn)水口連接；濾器殼體外設(shè)有工作電機(jī)，工作電機(jī)經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動清洗吸嘴在濾芯上前后左右移動?，F(xiàn)有的這種負(fù)壓式自清洗濾器傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，易損壞，維修難度大、成本高，對濾網(wǎng)的清洗效率低，清洗不均勻、效果差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有濾器的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉，維護(hù)方便、清洗效果好，使用成本低廉并且能適用于極端惡劣水域的負(fù)壓式自清洗濾器。

本實(shí)用新型解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足所采用的技術(shù)方案是：

一種負(fù)壓式自清洗過濾器，設(shè)有濾器殼體，濾器殼體上設(shè)有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口和出水口間設(shè)有筒狀濾芯，進(jìn)水口直接與筒狀濾芯腔體內(nèi)部連通，出水口直接與筒狀濾芯腔體外部連通，其特征在于：筒狀濾芯內(nèi)設(shè)有兩端分別經(jīng)軸承與濾器殼體相連的空心排污軸，空心排污軸一端連接有固定排污管，空心排污軸另一端封閉、與驅(qū)動電機(jī)的主軸相連；空心排污軸上周向設(shè)有至少兩排、軸向均布的吸污支管，吸污支管與空心排污軸內(nèi)部連通，吸污支管上設(shè)有吸污口與筒狀濾芯內(nèi)壁接觸的吸污頭。

本實(shí)用新型中所述的吸污頭的結(jié)構(gòu)是：設(shè)有外殼體，外殼體內(nèi)設(shè)有吸污腔，外殼體上部設(shè)有長條狀吸污口，外殼體下部設(shè)有與吸污腔連通的插接管，插接管下端部軸向設(shè)有滑動防旋槽。吸污頭經(jīng)插接管插設(shè)在吸污支管內(nèi)，吸污支管內(nèi)設(shè)有與滑動防旋槽相配合的防旋凸起，外殼體下側(cè)與吸污支管上端間設(shè)有壓簧。

本實(shí)用新型中所述的任意一個吸污頭的長條狀吸污口在濾芯內(nèi)壁上吸污的范圍與其它排的與其相鄰的吸污頭的長條狀吸污口在濾芯內(nèi)壁上吸污的范圍相連或部分重合。

本實(shí)用新型中所述的空心排污軸的內(nèi)部的腔體為由固定排污管側(cè)至驅(qū)動電機(jī)側(cè)直徑逐漸變小的錐形腔。錐形腔可以使各吸污支管獲得的吸力更均衡，是吸污頭產(chǎn)的吸污效果相近，對濾芯的清洗均勻、清洗效果更佳。

本實(shí)用新型中所述的筒狀濾芯內(nèi)側(cè)與外側(cè)間設(shè)有壓差變送器，用于檢測筒狀濾芯內(nèi)側(cè)與外側(cè)的壓力差，當(dāng)壓差超過設(shè)定值時，清洗裝置工作。

本實(shí)用新型中所述的濾器殼體上側(cè)設(shè)有呼吸閥。呼吸閥可排出濾器殼體內(nèi)的多余氣體，或負(fù)壓時，向其內(nèi)部吸入適量的氣體。

本實(shí)用新型中所述的空心排污軸的內(nèi)部錐形腔具體形狀經(jīng)CFD軟件計算獲得，其方法如下：

a、設(shè)置基于壓力穩(wěn)態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)k-epsion湍流模型，設(shè)定流體的主要操作參數(shù)（海水密度998.3kg/m3，溫度293k），忽略壁面黏度對水流速度的影響。

b、在邊界條件中，入口（inlet）選擇流速入口（velocity-inlet），根據(jù)實(shí)際排污泵額定流量、吸污口數(shù)目及吸入口徑來設(shè)定流速，設(shè)置k和epsion值分別為0.009和0.0076；

c、出口（outlet）選擇自由流動（out-flow)，因計算模型為穩(wěn)態(tài)流動，流量均衡參數(shù)設(shè)置為1。

d、以入口（inlet）作為計算起始邊界，以內(nèi)部流體（interior-body fluid）作為參考邊界，對三維吸污管進(jìn)行壓力場、湍流場和速度場的求解，從而得出在不同吸污管設(shè)計條件下的各個場分布差別；

e、選擇從吸污口至排污口壓降最明顯的結(jié)構(gòu)參數(shù)為本實(shí)用新型中空心排污軸錐形腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)。因?yàn)V嘴結(jié)構(gòu)對排污主管道內(nèi)部流場的影響較小，計算時可忽略。

本計算方法中所述的吸污口為空心排污軸與吸污支管連接處的流體入口，所述的排污口為空心排污軸一端、將空心排污軸內(nèi)流體排出處的流體出口。

本實(shí)用新型在使用時，進(jìn)水口接進(jìn)水泵，出水口接儲水箱，固定排污管連接排污泵，當(dāng)濾芯有臟污堵塞需要清洗時，排污泵與驅(qū)動電機(jī)同時工作，驅(qū)動電機(jī)帶動空心排污軸、吸污支管和吸污頭轉(zhuǎn)動，排污泵為吸污頭提供吸力、對濾網(wǎng)進(jìn)行反沖洗。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉，維護(hù)方便、快捷，清潔效果好，使用成本低廉。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的A處局部放大圖。

圖3是本實(shí)用新型中吸污頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型中空心排污軸的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-4所示的負(fù)壓式自清洗過濾器，設(shè)有濾器殼體1，濾器殼體1上設(shè)有進(jìn)水口2和出水口3，進(jìn)水口2和出水口3間設(shè)有筒狀濾芯4，進(jìn)水口2直接與筒狀濾芯4腔體內(nèi)部連通，出水口3直接與筒狀濾芯4腔體外部連通，從圖1中可以看出，濾器殼體1呈橫置的圓筒狀，圓筒狀濾器殼體的兩端分別設(shè)有左端蓋13和右端蓋14，筒狀濾芯4與圓筒狀濾器殼體軸線重合的固定在左端蓋13和右端蓋14之間，進(jìn)水口2設(shè)在右端蓋14的中部，出水口3設(shè)在圓筒狀濾器殼體側(cè)壁上，上述結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，不再贅述。本實(shí)用新型的特征在于：筒狀濾芯4內(nèi)設(shè)有兩端分別經(jīng)軸承與濾器殼體1相連的空心排污軸5，空心排污軸5的軸線與筒狀濾芯4軸線重合，空心排污軸5一端連接有固定排污管6，空心排污軸5另一端封閉、與驅(qū)動電機(jī)7的主軸相連；從圖1中可以看出，右端蓋14中部的進(jìn)水口內(nèi)經(jīng)支架安裝有滑動軸承12，空心排污軸右端安裝在滑動軸承12內(nèi)，滑動軸承12右側(cè)經(jīng)連接座15固定有與空心排污軸連通的固定排污管6；濾器殼體的左端蓋外側(cè)設(shè)有驅(qū)動電機(jī)7，左端蓋13中部設(shè)有滑動軸承，驅(qū)動電機(jī)主軸經(jīng)減速器、滑動軸承與空心排污軸左端相連?？招呐盼圯S5上周向設(shè)有至少兩排、軸向均布的吸污支管8，吸污支管8與空心排污軸5內(nèi)部連通，吸污支管8上設(shè)有吸污口與筒狀濾芯內(nèi)壁接觸的吸污頭9。吸污頭9的結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示：設(shè)有外殼體91，外殼體91內(nèi)設(shè)有吸污腔92，外殼體91上部設(shè)有長條狀吸污口93，外殼體下部設(shè)有與吸污腔92連通的插接管94，插接管94下端部軸向設(shè)有滑動防旋槽95。吸污頭9經(jīng)插接管94插設(shè)在吸污支管8內(nèi)，吸污支管內(nèi)設(shè)有與滑動防旋槽95相配合的防旋凸起96，防旋凸起與滑動防旋槽相配合防止吸污頭帶動插接管在吸污支管內(nèi)轉(zhuǎn)動，使長條狀吸污口始終與筒狀濾芯的軸線平行，且能夠上下相對滑動，外殼體91下側(cè)與吸污支管8上端間設(shè)有壓簧97，可以保證本實(shí)用新型長時間運(yùn)行后吸污口仍然與筒狀濾芯內(nèi)壁緊密接觸。從圖1中可以看出，本實(shí)用新型中空心排污軸5周向上設(shè)有兩排吸污支管8，兩排吸污支管在空心排污軸軸向上相互交錯排列，每個吸污頭的長條狀吸污口93的長度不小于另一排與之相鄰軸向兩個吸污支管間的距離，使得吸污頭吸污清洗的范圍覆蓋整個濾芯內(nèi)壁。清洗徹底，清洗效果好。筒狀濾芯內(nèi)側(cè)與外側(cè)間設(shè)有壓差變送器，用于檢測筒狀濾芯內(nèi)側(cè)與外側(cè)的壓力差，當(dāng)壓差超過設(shè)定值時，清洗裝置工作。濾器殼體上側(cè)設(shè)有呼吸閥；呼吸閥可排出濾器殼體內(nèi)的多余氣體，或負(fù)壓時，向其內(nèi)部吸入適量的氣體。

本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)，中所述的空心排污軸的內(nèi)部的腔體為由固定排污管側(cè)至驅(qū)動電機(jī)側(cè)直徑逐漸變小的錐形腔。錐形腔可以使各吸污支管獲得的吸力更均衡，是吸污頭產(chǎn)的吸污效果相近，對濾芯的清洗均勻、清洗效果更佳。

本實(shí)用新型中所述的空心排污軸的內(nèi)部錐形腔具體形狀經(jīng)CFD軟件計算獲得，其方法如下：

a、設(shè)置基于壓力穩(wěn)態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)k-epsion湍流模型，設(shè)定流體的主要操作參數(shù)：海水密度998.3kg/m3，溫度293k，忽略壁面黏度對水流速度的影響。

b、在邊界條件中，入口（inlet）選擇流速入口（velocity-inlet），根據(jù)實(shí)際排污泵額定流量、吸污口數(shù)目及吸入口徑來設(shè)定流速，因過濾器排污泵額定流量為50m3/h，根據(jù)吸入口數(shù)目（25個）及吸入口內(nèi)徑（25mm），設(shè)定入口流速為1.18m/s；根據(jù)負(fù)壓自清洗濾器的吸污原理，可知入口壓力為0.5MPa（表壓）；同時設(shè)置k和epsion值分別為0.009和0.0076；

c、出口（outlet）選擇自由流動（out-flow)，因計算模型為穩(wěn)態(tài)流動，流量均衡參數(shù)設(shè)置為1。

d、以入口（inlet）作為計算起始邊界，以內(nèi)部流體（interior-body fluid）作為參考邊界，對三維吸污管進(jìn)行壓力場、湍流場和速度場的求解，從而得出在不同吸污管設(shè)計條件下的各個場分布差別。最終以從吸污口至排污口壓降最明顯的設(shè)計結(jié)構(gòu)為選用標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)V嘴結(jié)構(gòu)對排污主管道內(nèi)部流場的影響較小，計算時可忽略。

經(jīng)計算，當(dāng)主管長度為1300mm、內(nèi)徑最大為50mm、最小為25mm時，內(nèi)部壓降最大，速度場分布均勻，且排污口速度符合該排污流量下的吸污管道實(shí)際運(yùn)行情況。因此，中空心排污軸錐形腔的設(shè)計制造為長度為1300mm、內(nèi)徑最大為50mm、最小為25mm的錐形。

本實(shí)用新型在使用時，進(jìn)水口接進(jìn)水泵，出水口接儲水箱，固定排污管連接排污泵，當(dāng)濾芯有臟污堵塞需要清洗時，排污泵與驅(qū)動電機(jī)同時工作，驅(qū)動電機(jī)帶動空心排污軸、吸污支管和吸污頭轉(zhuǎn)動，排污泵為吸污頭提供吸力、對濾網(wǎng)進(jìn)行反沖洗。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉，維護(hù)方便、快捷，清潔效果好，使用成本低廉。