刮式自清洗过滤器的设计研究
摘 要：随着水资源日益匮乏，水污染日益严重，对废水的综合治理越来越重要。刮式自清洗过滤器因简单的操作以及良好的性能可使污水达到最佳的过滤效果，特别是对于一些难处理的黏附介质更具有清污彻底的效果。本文针对我国刮式自清洗过滤器存在的缺陷，分析了国外先进的过滤器结构，介绍了新研制刮式过滤器的结构与设计等方法，为我国的自清洗过滤器的设计提供参考。
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关键词：刮式自清洗器 过滤 设计
一、引言
随着经济的的发展，各行各业对水的需要越来越大，但在水资源日益匮乏、水污染日益严重的今天，为了满足对水资源的需求，刮式自清洗过滤器因具有高效处理污水的能力，且可利用水压自我控制、自我清洗，且清洗时不断流等优点，而被广泛的应用在工业、农业、医药等行业的水处理过程中。自清洗过滤器的形式很多，按照清洗的方式可分为吸污式、刮式、转臂式等，本文着重研究的是刮式自清洗过滤器。我国相对于国外先进的过滤器结构，技术水平还存在着十分明显的差距，提高我国自清洗过滤器的技术水平是十分必要的。
现我国，刮式自清洗过滤器是利用刮式清除过滤网上的黏性杂质，工作时刮式要与滤网接触，但是因过滤网采用的是卷制后焊接，很难保证滤网的圆柱度，从而导致清污不彻底。针对于这些缺点，我国分析借鉴了国外先进的过滤器技术，以此改进我国的过滤器技术，从而开发一种去污彻底、运行可靠的刮式自清洗过滤器。本文就是以新开发的hbaf4z-500型刮式式自清洁过滤器做了一个设计分析研究。
二、刮式自清洗过滤器的工作原理
目前国内外的刮式自清洗过滤器的结构形式多种多样，本文根据我国的刮式自清洗过滤器存在的结构复杂且滤网上杂质清除不彻底的问题，设计了一款新型的刮式结构，以此来解决过滤器的清污问题。刮式自清洗过滤器由筒体、滤网、减速机、刮式、传动机构、压差感应器、清洗装置、排污阀、电控箱等部件组成。
在正常过滤时，污水从过滤器进口进入，通过滤芯从内往外过滤。污水中的杂质被截留在滤芯内表面，当杂质达到一定厚度时，会形成一个杂质层，使滤芯的内、外两侧产生一个压差。当这个压差达到预设值时，清洗过程将会自动开启，此时净水供应不断流。具体工作流程如下：压差达到设定值，压差传感器发出信号传给控制箱，启动减速机电机，减速机带动刮式进行旋转，对滤芯进行清洗。减速机启动并转动2-3圈后，排污阀自动打开，进行排污。
清洗的过程中刮式在离心力与弹簧力共同的作用下，刮式与滤网保持完全的接触，且它们之间的法向力很小，杂质经过刮式与滤网切向力的作用后会被彻底的清洗，同时还避免了杂质在法向力的作用下被挤压到过滤网的可能。刮式清除的杂质会在重力的作用及水流的带动下沉积到过滤器底部，并经排污阀排出。排污口口径根据过滤器滤芯的容积及清洗时间进行选择，确保清洗过程中滤芯内部污物与污水的混合液能全部排出。
经过清洗流程，就会将整个过滤网表层进行完全的清洗，而这个冲洗的过程仅数十秒的时间。清洗结束后排污阀会自动关闭，减速机停止工作，系统恢复到最初状态，然后准备下一个冲洗周期。
三、刮式自清洗过滤器的设计
（一）设计参数
工作介质为水，其中含有黏性杂质：过滤的精度为250微米，设计流量为2000m3/h，气动排污阀工作压力为1.0mpa，工作温度低于100℃，控制箱为220v，50hz。要求在排污时，耗费的水量不得超过过滤出水量的1%。排污的控制形式可以采用压差控制与定时控制、手动和自动控制等。工作要求就是要做到连续不间断过滤、彻底清洗。
（二）结构形式的要求
由于水中含有大量的黏性杂质，所以选择的是hbaf4z-500型的刮式式自清洁过滤器结构，使用刮式清洗系统，可以达到更好的清污效果，滤网要选择锲形滤网结构。
（三）进出口通径
（四）滤网尺寸计算
水流通过滤网时的速度称为过滤速度。在过滤面积一定时过滤速度越大，过滤器的过滤能力越大，但会使某些污物容易挤过滤网，使过滤后的水质达不到使用要求.如果过滤速度过小为了达到一定的过滤能力则需要较大的滤网面积. 这样会使过滤器的体积变大造价升高.一般的自清洗过滤器的过滤速度都在0.5-3m/s之间。
（五）清污装置设计
刮式自清洁过滤器清污装置的关键部分就是刮式，刮式是直接与滤网上的杂质相接触的，杂质的清除都是通过刮式进行的。所以，在设计时要保证工作中的刮式与滤网无间隙的接触，刮式要根据滤网圆柱度的变化而采用沿径向伸缩的方式，为避免杂质在法向力的作用下被挤压到过滤网内，刮式与滤网间要有一个夹角，这个夹角为90度。为了保证工作过程中刮式与滤网无间隙的接触，所以要确定最大的长度尺寸，这个最大的长度尺寸要按照加工、安装极限尺寸来确立。在设计时，清污装置其它的结构要考虑装配、加工难度以及制造成本等问题，保证机器的运转灵活性。
四、总结
过滤器在经济的发展中起着重要的地位。刮式自清洗过滤器在各行中得到运用，为工业发展提供清洁的水资源。为了为生产提供更多更清洁的水资源，过滤器的设计技术就要跟上发展的需求，要不断地研发新型的刮式自清洗过滤器，保证清污的过程中不间断供水、高效清洗并延长清洗组件使用寿命。通过对刮式自清洗过滤器原理及设计的分析，从而设计出运行可靠、性能稳定、清洁彻底、使用效果良好、服役年限长的刮式自清洗过滤器。
参考文献
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