开题报告---自清洗过滤器的设计

1、自清洗过滤器的设计自清洗过滤器的设计 1题目来源该题目来自于社会生产实践2研究目的和意义自清洗过滤器又称为自动管道式过滤器是一种利用滤网直接拦截水中的杂质，去除水体悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生,以净化水质及保护系统其他设备正常工作的精密设备，水由进水口进入自清洗过滤器机体， 由于智能化（PLC、PAC）设计，系统可自动识别杂质沉积程度，给排污阀信号自动排污。自清洗过滤器是目前在水处理行业应用比较广泛的设备，其简单的设计以及良好的性能使污水达到最佳的过滤效果。主要组件有：电机、电控箱、控制管路、主管组件、滤芯组件、316L不锈钢刷、框架组件、传动轴、进出口连

2、接法兰等。 自清洗过滤器克服传统过滤产品的纳污量小、易受污物堵塞、过滤部分需拆卸清洗且无法监控过滤器状态等众多缺点，具有对原水进行过滤并自动对滤芯进行清洗排污的功能，且清洗排污时系统不间断供水，可以监控过滤器的工作状态，自动化程度很高。覆盖了由10um到3000um的各种过滤精度的需求。 自清洗过滤器，运行及控制不需外接任何能源就可以自动清洗过滤，自动排污。反冲洗期间不断流，清洗过滤周期可以调节，自清洗过滤时间默认为10-60/s，清洗过滤损失水量只占过滤水量的0.080.6；过滤精度可达10-3000 微米；工作压力可达1.0-1.6Mpa；单台流量：4-4160m/h。可立式、卧式、倒置任

3、意方向任意位置安装，可用于工业、农业、市政电力、电子、医药、食品、印染、建筑、钢铁、冶金、造纸等各行各业水过滤。秉承从危险的工作环境中解救出来！专业从事循环水处理设备研发、制造的现代化高新技术企业。自清洗过滤器采用国际水处理行业设备先进技术，致力于给水系统、循环水系统、污水系统及中水系统设备设计、制造、设备、调试及服务。 由于自清洗过滤去的使用广泛且工作效率高，所以其具有良好的开发前景，值得升入研究。3阅读的资料及参考文献1 刘延俊.液压与气亚传动（第2版）.机械工业出版社2机械工业部机械标准化研究所.过滤器行业标准 JB/T 7679-95.3编委会编写.机械设计手册 .化学工业出版社. 2

4、003.104李斌艳 、肖文福 .机械设计基础课程设计指导书 .江西高校出版社.2005.085 机械设计手册编委会.机械设计手册第3版 .北京机械工业出版社.2004.08.6 机电传动控制（第四版）.华中科技大学出版社2006.107成大先. 机械设计手册M. 北京. 化学工业出版社. 20028 张莹.机械设计基础M. 北京.机械工业出版社. 1997.79梁德本、叶玉驹. 机械制图手册M. 北京. 机械工业出版社. 200210黄平，刘建素等. 常用机械零件及机构图册M. 北京. 化学工业出版社.199911吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京.高等教育出版社.200512联合

5、编写组编.机械设计手册.中册.M.北京.化学工业出版社.198713申永胜. 机械原理教程M. 北京.清华大学出版社M. 2006 14余俊等. 机械设计手册2M. 北京.机械工业出版社. 199115邱宣怀等. 机械设计手册5M. 北京。机械工业出版社. 199116 袁恩熙.工程流体力学.石油工业出版社.200617杜君文主编. 机械制造技术装备及设计M . 天津大学出版社. 1998.8.第一版18李学雷主编. 机械设计基础M . 科学出版社. 2004 .11 .第一版19汪凯、涂国芳. 机械原理计算机辅助设计. 广州: 华南理工大学出版社. 198920长江大学教务处.毕业论文学生工

6、作手册.教务处.2011.321Del Williams.Manufacturers Use Sele-cleaning Filters .2004.1222Boynton Beach.Refinery st self-cleaning filters cut labordisposal costs.2006.223 Dr marcas N .All hands PE.Automatic self-cleaning Filter for chiller protection.2007.1024Dr.Eng.Msc.EC.Camelia.Applying finite Element Metho

7、d for solving a self cleaning filtering Battery Module prototype-casestudy 第 10 页 (共 10 页)4内外现状及发展趋势4.1发展概况 自清洗过滤器，他突出的优点是体积小、造价低、技术水平高、使用方便，可以直接安置在管道上。在冶金行业的循环水系统中，自清洗过滤器的应用日趋广泛，我国近期引进的连铸、高炉、热轧用水系统各种加热炉、乳化剂系统以及封闭的水循环系统，大量采用了具有V型断面缝隙式的自动清洗过滤器。 根据近年来对日本、以色列、德国等工业发达国家的自动清洗过滤器进行大量的技术交流和资料收集，综合了我国宝钢、鞍钢等

8、许多大型企业的安装、调试及运行经验，我国研制成功了多种新型V型断面的缝隙式现代过滤桶，使我国的自动清洗过滤器设计制造技术步入了一个新的水平。 4.2自清洗过滤器结构及工作原理 4.2.1自清洗过滤器工作原理（吸式）水由入口进入，首先经过粗滤网滤掉较大颗粒的杂质，然后到达细滤网。在过滤过程中，细滤网逐渐累积水中的脏物、杂质，形成过滤杂质层，由于杂质层堆积在细滤网的内侧，因此在细滤网的内、外两侧就形成了一个压差。 当过滤器的压差达到过滤器预设值时，将开始自动清洗过程，此间净水供应不断流，清洗阀打开，清洗室及吸污器内水压大幅度下降，通过滤筒与吸污管的压力差，吸污管与清洗室之间通过吸嘴产生一个吸力，形

9、成一个吸污过程。同时，过滤器电力马达带动吸污管沿轴向做螺旋运动。 吸污器轴向运动与旋转运动的结合将整个滤网内表面完全清洗干净。整个冲洗过程只需数十秒钟。排污阀在清洗结束时关闭。过滤器开始准备下一个冲洗周期。 4.2.2自清洗过滤器工作原理（刷式）待处理的水由入水口进入机体，水中的杂质沉积在不锈钢滤网上，由此产生压差。通过压差开关监测进出水口压差变化，当压差达到设定值时，电控器给水力控制阀、驱动电机信号，引发下列动作：电动机带动刷子旋转，对滤芯进行清洗，同时控制阀打开进行排污，整个清洗过程只需持续数十秒钟，当清洗结束时，关闭控制阀，电机停止转动，系统恢复至其初始状态，开始进入下一个过滤工序。设备

10、安装后，由技术人员进行调试，设定过滤时间和清洗转换时间，待处理的水由入水口进入机体，过滤器开始正常工作，当达到预设清洗时间时，电控器给水力控制阀、驱动电机信号，引发下列动作：电动机带动刷子旋转，对滤芯进行清洗，同时控制阀打开进行排污，整个清洗过程只需持续数十秒钟，当清洗结束时，关闭控制阀，电机停止转动，系统恢复至其初始状态，开始进入下一个过滤工序。 4.2.3自清洗过滤器工作原理（反冲洗）水由进水口进入过滤器，首先经过粗滤芯组件滤掉较大颗粒的杂质，然后到达细滤网，通过细滤网滤除细小颗粒的杂质后，清水由出水口排出。在过滤过程中，细滤网的内层杂质逐渐堆积，它的内外两侧就形成了一个压差。当这个压差达

11、到预设值时，过滤器将开始自动清洗过程：排污阀打开，主管组件的水力马达室和水力缸释放压力并将水排出；水力马达室及吸污管内的压力大幅下降，由于负压作用，通过吸嘴吸取细滤网内壁的污物，由水力马达流入水力马达室，由排污阀排出，形成一个吸污过程。当水流经过滤器水力马达时，带动吸污管进行旋转，由水力缸活塞带动吸污管作轴向运动，吸污器组件通过轴向运动与旋转运动的结合将整个滤网内表面完全清洗干净。整个清洗过程将持续数十秒。排污阀在清洗结束时关闭，增加的水压会使水力缸活塞回到其初始位置，过滤器开始准备下一个冲洗周期。在清洗过程中，过滤机正常的过滤工作不间断。4.3自清洗过滤器的分类目前国内外尚无统一的对自清洗过

12、滤器的分类方法，以下分类是综合了国内外许多企业按不同精度、不同规格、关键部件不同结构或安装方式来分类的。4.3.1按过滤精度分类过滤精度：即过滤网通的等效孔径（粒径）低等精度：2-10mm（圆孔或锥孔，才用机械方法做空）；中等精度：0.2-2mm（V型断面网筒，采用CAM高技术手段制造）；高等精度：0.03-0.2mm（V型断面网筒及其余特种编织网结合的网筒）；超高精度<0.03mm（特种编织网或烧结网）4.3.2按主管道接口方位分类直通式：进出口管道在同一中心线上非直通式：进出口管道不在同一中心线上4.3.3按过滤网通分类单筒式 双筒式4.4自清洗过滤器的实例图(图1)（图2）（图3）

13、（图4） （图5） 4.6国内外自清洗过滤器发展现状4.6.1清洗过滤器发展历程中国古代即已应用过滤技术于生产，公元前二百年已有植物纤维制作的纸。公元105年，蔡伦改进了造纸法，他在造纸过程中将植物纤维纸浆荡于致密的细竹帘上，水经竹帘缝隙滤过，一薄层湿纸浆留于竹帘面上，干后即成纸张。最早的过滤大多为重力过滤，后来采用加压过滤提高了过滤速度，进而又出现了真空过滤。20世纪初发明的转鼓真空自清洗过滤器实现了过滤操作的连续化。此后，各种类型的连续自清洗过滤器相继出现。间歇操作的自清洗过滤器因能实现自动化操作而得到发展，过滤面积越来越大。为得到含湿量低的滤渣，机械压榨的自清洗过滤器得到了发展。正在发展

14、的新型过滤设备有：机械力压榨过滤设备；能实现无滤渣层过滤的动态自清洗过滤器；洗选煤炭污水处理、化工和石油工业用的大型过滤设备。在过滤理论研究方面，滤渣层过滤阻力和孔隙率的测算、过滤速度、过滤设备的模拟和放大、稀薄液体澄清过滤和动态自清洗过滤器理，以及过滤介质的研究，都是重要的课题。利用电子计算机控制过滤操作是过滤设备的发展方向。4.6.2目前自清洗过滤器的发展方向随着工业化的发展，工业污染对水质造成极大伤害，现我国目前出品的全自动过滤器在很大程度上减少污水的排放，使得污水过滤后得到二次利用，既保护了环境又节省了水资源。国内的过滤设备广泛应用在化工、汽车、机械、冶金、制药、食品、造纸、塑胶、医院

15、、纺织、轻工、电镀、国防、建筑、航空航天、矿山安全及环保电子电力、新型复合材料等行业，并服务于多个领域。随着中国国民经济的高速增长和科学技术水平的不断提高，生物化工新材料、精细化工、制药、食品等行业的迅速崛起，要求过滤向高纯度、高分离精度发展，其应用领域也在不断扩大并形成了一个规模巨大的市场。 为进一步推动我国过滤行业的发展加强过滤行业国际、海内交流与合作，提高我国过滤技术和生产工艺，不断推进产业升级，国际最新过滤设备和技术都在我国制造的过滤设备中一一呈现。1、设备与技术处理：滤材深加工设备（注塑、密封、滤芯成型、复合、涂层和叠层等），工业污水处理设备及系统（除铁、去除硬度盐、水消毒、净化和精

16、细过滤等），家用水质净化处理过滤设备，各种膜及膜过滤装置，污水处理，设计和安装清洗设施，辅助设备（管材，管件，水龙头，适配器和刀片等）；2、材料过滤：合纤、玻璃、金属纤维等各种原料的非织造（无纺）、织造、造纸、针织等滤材、金属烧结机各种复合滤材等，袋式除尘及成套装置、相关系统纳米过滤介质等；3、各种液-固分离装置、设备：滤清器、压滤机、过滤机，带式、真空式、圆盘式、板框式等；4、其他：实验室控制、测试设备和装置，过滤测试仪器，过滤与分离技术工程服务咨询、服务等，各种网、丝、丝网制品、丝网机械、拔丝模具、拔丝辅料、丝网表面处理设备及原料、丝网机械相关配件等。目前国内的自清洗过滤器正在快速发展，其

17、应用越越来越广泛。在我国的经济发展中正越来越大的发挥作用。同时我国和国外先进技术的差距也越来越小。许多高新技术的出现必能使我国自清洗过滤器的水平上一个新的台阶。4.6.3自清洗过滤器的应用前景展望 自清洗顾虑器在工业方面可应用于：水源水过滤、冷却水过滤、工艺水过滤、及废水处理等。自清洗过滤器的应用可提高换热装置的效率。可延长轧钢设备的寿命，可保护膜分离设备的分离膜。在农业方面可应用于：农业灌溉，草地灌溉，园艺灌溉对各种灌溉设备提供完善的保护。自清洗过滤器的发源于以色列，源于以色列极度缺水，以色列被迫开发了多样化的水资源管理技术和节水新技术，他们首先发明自清洗过滤器并用于农业灌溉并逐渐发展到工业

18、及各行各业。我国同样面临水资源短缺，水的人均资源与以色列差不多。石油、化工、钢铁业的高速发展，对实行清洁生产提出了更高的要求。自清洗过滤器在石油、化工、钢铁、电力有很多的应用是清洁生产的重要装备。随着我国水资源的紧缺、工业的高速发展、环境的恶化自清洗过滤器必将得到越来越多的重视。我国的工业水重复利用和再生利用程度较低，用水工艺比较落后。这些都预示着自清洗过滤器会在我国有着较快的发展5关键问题及解决思路5.1 设计应完成的主要内容（1）自清洗废水过滤器概况； （2）自清洗废水过滤器结构方案；（3）冲洗叶轮参数计算及结构设计；（4）部分零部件选型。5.2研究的关键问题 （1）自清洗过滤器结构方案的确定，参考所收集的文献，提出不同的方案结合所要求的数据进行比较，选择比较优化的一种；（2）在确定好了自清洗过滤器的清洗方式后设计计算过滤网的规格及计算过滤速率；（3）计算水压；（4）冲洗叶轮的参数计算； （5）过滤水压损失的计算。5.3设计的目标及具体要求（1）在完成开题报告过程中阅读较充分的参考资料，基本了解本设计领域的发展状况和趋势，明确完成毕业设计的思路，并做出可行的计划安排；（2）译文原文应来自于英文学术期刊，文句通顺，译意基本正确，译文不少于3千字；（3）毕业设计说明书正文字数不少于 1.2万字或1.2万字篇幅；（4）全部采用计算机绘图：总装图1张（1号图纸）；零件