КОМБИНИРОВАННЫЙ ПОРИСТЫЙ ФИЛЬТРОМАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК B23K20/04 

Изобретение относится к фильтрованию, а именно к конструкции пористого фильтроматериала и способу его изготовления, предназначенному для использования в отраслях промышленности, связанных с очисткой жидкости от механических загрязнений, например металлургической, химической, горной, криогенной и др.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей пористого фильтроматериала за счет возможности отделения различных по размерам фракций фильтруемых жидкостей и повышение его эксплуатационных свойств за счет использования различных материалов.

Это обеспечивается тем, что предложенный пористый фильтроматериал выполнен в виде пакета, содержащего последовательно уложенные один на другой слои проволочных сеток с ячейками с образованием цилиндрических каналов, собранных в брикеты. Ячейки сеток в каждом из брикетов выполнены разными по размерам, но одинаковыми в каждом брикете, с ориентацией проволок в соседних слоях брикетов, а также в соседних слоях сеток между брикетами под углом 30-45^о. Цилиндрические каналы пор выполнены дискретно уменьшающимися от брикета, размещенного с одной из внешних сторон к другому, при этом каналы пор связаны соотношением:
1,5 < d/d 65, а отношение толщины брикетов наружных слоев находится в диапазоне 10. . . 15, где d/d соответственно диаметры цилиндрических каналов пор брикетов сеток, расположенных на наружных поверхностях пакета.

На фиг. 1 показана конструкция предложенного комбинированного пористого фильтроматериала с послойным расположением брикетов в пакете материала с разными размерами ячеек сеток в пакете (по толщине пакета брикеты сеток располагаются в два или несколько слоев таким образом, что размеры ячеек фильтроматериала дискретно уменьшаются от наружного брикета к внутреннему); на фиг. 2 - условное изображение дискретно-изменяющегося диаметра поры фильтроматериала, составленного из двух брикетов металлических сеток.

Каждый брикет в свою очередь формируется из нескольких слоев сеток с одинаковыми размерами ячеек. Ориентация проволок при формировании брикетов сеток и пакета из брикетов осуществляется под углом 30-45^о в соседних слоях брикетов и соседних слоях сеток в каждом брикете. Количество слоев сеток в каждом брикете зависит от того, какую пористость и толщину должен иметь брикет. Количество брикетов в пакете фильтроматериала определяется размерами фракций фильтруемых жидкостей. Наружные слои фильтроматериала обеспечивают отделение крупных фракций, а внутренние слои - тонкую очистку. Диапазон отношения толщин брикетов наружных слоев, находящийся в пределах 10. . . 15, определяется тем, что при отношении толщин слоев не менее 10 обеспечивается возможность наполнения максимального количества продуктов тонкой фильтрации в порах пакетов с более крупными ячейками, а при отношении толщин пакетов более 15 резко возрастает гидравлическое сопротивление в порах пакетов с более крупными ячейками по мере накопления в них продуктов фильтрации и значительно затрудняется последующая очистка фильтра от продуктов фильтрации.

Диапазон изменения цилиндрических каналов ячеек в брикетах в пределах 1, 5 < <d/d 65 определяется максимальным и минимальным отношением размеров фильтруемых частиц в жидкостях, которые можно отфильтровать с использованием предложенного комбинированного пористого фильтроматериала.

Способ изготовления предложенного фильтроматериала заключается в следующем. Сформированный пакет металлических сеток в соответствии с конструкцией, описанной выше, помещают между металлическими листами с предусмотренными в них отверстиями, обваривают их по контуру. Полость образованного таким образом кожуха вакуумируют через эти отверстия или продувают инертным газом. Затем отверстия заваривают, нагревают кожух с пакетом металлических сеток до температуры, составляющей 0,85-0,87 от температуры плавления материала сеток, и прокатывают его со степенью обжатия, составляющей от 15 до 65% , после чего производят охлаждение, обрезание кожуха по контуру и удаление пакета из обкладочного материала.

Диапазон нагрева пакета металлических сеток перед прокаткой, составляющий 0,85-0,87 от температуры плавления материала сеток, определяется тем, что при превышении верхнего уровня нагрева пакета сеток перед прокаткой из-за сильного размягчения проволок, из которых сплетены сетки, не удается сформировать пакеты с необходимой структурой их пористости по толщине. При прокатке таких пакетов из различных сетчатых материалов формируется неоднородная по брикетам пористая структура, форма пор получается искаженной, в результате чего сильно возрастает гидравлическое сопротивление фильтрующего материала.

При нагреве пакета сеток до температуры ниже температуры нижнего предела указанного диапазона необходимое качество сварки сеток при прокатке может быть обеспечено только при очень больших степенях обжатия, которое приводит к резкому снижению проницаемости фильтроматериала, возрастанию коэффициентов гидравлического сопротивления за счет кавитационных явлений на рабочих поверхностях фильтрующего материала, что связано с резким изменением поперечных размеров пор, которое происходит при прокатке с высокими степенями обжатия. Поэтому верхний диапазон степени обжатия пакета металлических сеток не должен превышать 65% . При степенях обжатия пакета меньше 15% при прокатке не обеспечивается качественная сварка слоев сеток в брикетах и брикетов между собой. Ориентация проволок в соседних слоях сеток в каждом брикете и в соседних слоях сеток между брикетами при формировании пакета сеток перед прокаткой под углом 30-45^о обеспечивает возможность наиболее равномерного распределения пор по длине комбинированного пористого фильтроматериала.

Использование предложенного комбинированного пористого фильтроматериала и способа его изготовления позволяет создавать фильтроматериалы из различных металлов и сплавов, которые обеспечивают комбинированную очистку различных жидкостей при создании на их основе фильтров. (56) Авторское свидетельство СССР N 683881, кл. B 23 K 20/04, 1979.

Использование: для изготовления фильтроматериалов, предназначенных для очистки жидкостей от механических загрязнений. Существо: пористый фильтроматериал выполнен в виде пакета, содержащего последовательно уложенные один на другой слои проволочных сеток с ячейками с образованием цилиндрических каналов, собранных в брикеты. Ячейки сеток в каждом из брикетов выполнены разными по размерам, но одинаковыми в каждом брикете с ориентацией проволок в соседних слоях брикетов, а также в соседних слоях сеток между брикетами под углом 30 . . . 45. Цилиндрические каналы пор выполнены дискретно уменьшающимися от брикета, размещенного с одной из внешних сторон к другому, при этом каналы пор связаны соотношением: , а отношение толщины брикетов наружных слоев находится в диапазоне 10 . . . 15, где - соответственно диаметры цилиндрических каналов пор брикетов сеток, расположенных на наружных поверхностях пакета. Способ изготовления комбинированного фильтроматериала заключается в сборке пакета из последовательно уложенных друг на друга проволочных сеток с ячейками с образованием цилиндрических каналов пор, при этом пакет выполняют из слоев сеток, собранных в брикеты с разными по размерам ячейками в каждом из брикетов, но одинаковыми в каждом брикете, дискретно уменьшающимися от одного из наружного брикета к другому с ориентацией проволок в соседних слоях сеток между брикетами под углом 30 . . . 45. Собранный таким образом пакет подвергают горячей прокатке в вакууме при температуре нагрева, составляющей 0,85 . . . 0,87 от температуры плавления материала сеток и степени обжатия пакета, составляющей 15%< ε< 65%. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

1. Комбинированный пористый фильтроматериал, выполненный в виде пакета, содержащего последовательно уложенные один на другой слои проволочных сеток с ячейками с образованием цилиндрических каналов пор по высоте пакета, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем отделения различных по размерам фракций фильтруемых жидкостей и повышения его эксплуатационных свойств путем использования различных материалов, пакет выполнен из слоев сеток, собранных в брикеты, ячейки сеток в каждом из которых выполнены разными по размерам, но одинаковыми в каждом брикете, с ориентацией проволок в соседних слоях брикетов, а также в соседних слоях сеток между брикетами под углом 30 - 45^oС, цилиндрические каналы пор выполнены дискретно уменьшающимися от брикета, размещенного с одной из внешних сторон, к другому, при этом размеры каналов пор связаны соотношением: 1,5 <<<< d_фкн1 / d_фкн2 ≅ 65 , а отношение толщин брикетов наружных слоев находится в диапазоне 10-15, где d_фкн1 , d_фкн2 - соответственно диаметры цилиндрических каналов пор брикетов сеток, расположенных на наружных поверхностях пакета. 2. Способ изготовления комбинированного пористого фильтроматериала, включающий сборку пакета из последовательно уложенных одна на другую проволочных сеток с ячейками с образованием цилиндрических каналов пор и его последующую горячую прокатку, отличающийся тем, что пакет выполняют из слоев сеток, собранных в брикеты с разными по размерам ячейками в каждом из брикетов, но одинаковыми в каждом брикете, дискретно уменьшающимися от одного из наружного брикета к другому с ориентацией проволок в соседних слоях брикетов, а также в соседних слоях сеток между брикетами под углом 30 - 45^oС, последующую горячую прокатку осуществляют при температуре нагрева, составляющей 0,85 - 0,87 температуры плавления материала сеток, и степени обжатия пакета составляющей 15% <<<< ε <<<< 65% .