способ изготовления трубчатого фильтрующего элемента и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ изготовления трубчатого фильтрующего элемента из водной суспензии синтетических волокон и связующего, заключающийся в заливке суспензии в формирующее устройство, формировании фильтрующего элемента на перфорированных цилиндрах путем сжатия суспензии в зазоре коаксиальных цилиндров, последующей тремообработки, отличающийся тем, что используют суспензию с концентрацией 0,8 1% заливку суспензии производят при вращении внешнего цилиндра и непрерывной вибрации формирующего устройства, сжатие суспензии производят с двух сторон, элемент помещают на оправку для его сушки при 60 70^oС, в качестве синтетических волокон используют извитые и неизвитые расшлихтованные волокна длиной нарезки 3 4 мм, а в качестве связующего гомо- и сополимерные фибриды, полученные методом газожидкостной поликонденсации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют суспензию с соотношением синтетических волокон 70 30% и связующего 30 70%

3. Устройство для изготовления трубчатого фильтрующего элемента из водной суспензии синтетических волокон и связующего, содержащее перфорированный поршень, закрепленный на полой трубе и связанный с приводом, обеспечивающим перемещение поршня снизу вверх внутри трех коаксиально установленных перфорированных цилиндров, средства для термообработки элементов, отличающееся тем, что оно снабжено вибратором, оправкой с ограничителем высоты и дополнительным перфорированным поршнем, соединенным со средним коаксиальным цилиндром, связанным с дополнительным приводом, обеспечивающим перемещение поршня сверху вниз, а на основном поршне установлен внутренний перфорированный цилиндр, внешний цилиндр связан с приводом, обеспечивающим его вращение, оба поршня выполнены диаметрами, равными внутреннему диаметру внешнего цилиндра, а частоту расположения отверстий в цилиндрах увеличивают сверху вниз.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке жидких и газообразных сред, а именно к способам и устройствам для производства фильтрующих элементов, и предназначено для тонкой и средней механической очистки растворов гальванопроизводства, печатных плат, сточных вод, дизельного топлива и масел.

Известен способ [1] изготовления фильтровального элемента на основе коротковолокнистой хлопковой целлюлозы и стекловолокна. Целлюлозу распускают в ролле до состояния однородной волокнистой массы. Стекловолокно d=0,5-0,8 мм размалывают в ролле до необходимого состояния и смешивают с целлюлозой. Затем проводят вакуумное формование элементов на перфорированных оправках и сушку при 120-130^оС горячим воздухом снаружи внутрь. Высушенный элемент пропитывают фенолоспиртами и отверждают воздухом, циркулирующим изнутри наружу, при 150-170^оС. После термообработки фильтроэлемены подвергают зачистке, торцовке, шлифовке до заданных габаритных размеров.

Недостатками такого способа являются его многостадийность, применение и появление в процессе отверждения экологически вредных органических компонентов, а также довольно узкая сфера применения изделий вследствие их низкой химической стойкости в агрессивных средах.

Наиболее близким к предлагаемому является способ [2] изготовления трубчатых фильтровальных элементов из синтетических волокон со связующим путем формирования фильтрующего материала на перфорированных цилиндрах, причем формование проводят путем сжатия в зазоре между коаксиальными цилиндрами, благодаря чему под давлением из волокнистой массы отжимается жидкость через отверстия в цилиндре и масса распределяется по поверхности матрицы, принимая форму полого цилиндра. Затем заготовку термообрабатывают.

Недостатком данного способа является неравномерность плотности фильтрующего материала по высоте элемента, которая снижает механическую прочность фильтрующего элемента и ухудшает тонкость и полноту отсева. Наличие в момент формовки сплошного цилиндра не позволяет воде просачиваться через боковые перфорации, она может стекать лишь вниз, что не позволяет изготавливать фильтрующие элементы большой высоты. Кроме того, процесс формования замедлен, что уменьшает производительность и приводит к повышенному расходу электроэнергии. Многостадийное формование трудоемко, так как необходима заливка суспензии в несколько этапов, что требует согласованной работы деталей всего устройства, пропитки фильтрующего элемента связующим на отдельном этапе также усложняет данный способ.

Для устранения указанных недостатков в предложенном способе изготовления трубчатых фильтрующих элементов из водной суспензии синтетических волокон и связующего, заключающемся в заливке суспензии в формующее устройство, формировании фильтрующего элемента на перфорированных цилиндрах путем сжатия суспензии в зазоре трех коаксиальных цилиндров и последующей термообработки элемента, используют суспензию с концентрацией 0,8-1% заливку суспензии производят при вращении внешнего цилиндра и непрерывной вибрации формующего устройства, сжатие суспензии производят с двух сторон, сталкивают элементы на оправку, на которой производят их сушку при 60-70^оС, в качестве синтетических волокон используют извитые и неизвитые расшлихтованные волокна длиной нарезки 3-4 мм, а в качестве связующего гомо- и сополиамидные фибриды, полученные методом газожидкостной поликонденсации.

Можно использовать суспензию с соотношением синтетических волокон 70-30% и связующего 30-70%

Известно формующее устройство [2] для изготовления трубчатых фильтрующих элементов, содержащее перфорированный поршень, закрепленный на полой трубе и связанный с приводом, обеспечивающим перемещение поршня снизу вверх внутри трех коаксиально установленных перфорированных цилиндров. Имеются средства для термообработки фильтрующих элементов.

Однако в известном устройстве наличие только одного поршня обеспечивает лишь одностороннее сжатие суспензии между коаксиальными перфорированными цилиндрами, что не позволяет производить фильтры высокого качества. Многостадийное формование элементов трудоемко, а отвод воды только через поршень вниз не позволяет формовать фильтры большой высоты.

Указанные недостатки устранены в формующем устройстве для изготовления трубчатых фильтрующих элементов из водной суспензии синтетических волокон и связующего, содержащем перфорированный поршень, закрепленный на полой трубе и связанный с приводом, обеспечивающим перемещение поршня снизу вверх внутри трех коаксиально установленных перфорированных цилиндров, средства для термообработки элементов, за счет того, что устройство снабжено вибратором, оправкой с ограничителем высоты, вторым перфорированным поршнем, соединенным со средним коаксиальным цилиндром, связанным с дополнительным приводом, обеспечивающим перемещение поршня сверху вниз, а на первом поршне установлен внутренний перфорированный цилиндр, внешний цилиндр связан с приводом, обеспечивающим его вращение, оба поршня выполнены с диаметром, равным внутреннему диаметру внешнего цилиндра, а частота расположения отверстий в цилиндрах увеличивается сверху вниз.

На чертеже изображено устройство для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит три коаксиальных перфорированных цилиндра 1-3: внешний, средней и внутренний соответственно, нижний перфорированный поршень 4, соединенный с трубой 5 и связанный с приводом 6. Цилиндр 3 установлен на поршне 4. Цилиндр 2 соединен с верхним перфорированным поршнем 7 и связан с приводом 8. Внешний цилиндр 1 связан с приводом 9, обеспечивающим его вращение. Устройство связано с вибратором 10. Фильтрующий элемент 11, формируемый на перфорированных цилиндрах, сталкивается на оправки 12 с ограничителями высоты. Поршни 4 и 7 имеют диаметры, близкие к внутреннему диаметру цилиндра 1. Перфорация всей системы должна быть по возможности минимальной, это обеспечивает быстрое и равномерное удаление воды из зоны формования, чтобы уменьшить вероятность расслоения элемента.

Способ реализуется следующим образом.

Цилиндр 2 с поршнем 7 выводится из устройства. В зазор между цилиндрами 1 и 3 заливается суспензия при включенных приводе 9 и вибраторе 10. После заливки суспензии поршень 7 с цилиндром 2 вводят в зазор и перемещают вниз, а поршень 4 с трубой 5 перемещают вверх, при этом происходит сжатие суспензии с двух сторон, отжим воды и ее удаление как через перфорированные цилиндры, так и через поршни. Сжатый до заданной высоты элемент 11 выталкивают поршнем на металлическую оправку 12, имеющую ограничители высоты.

Так как влажный элемент не обладает механической прочностью, то производят его сушку, например, в сушильных шкафах в потоке нагнетаемого воздуха при 60-70^оС до постоянного веса при остаточной влажности не более 0,5% Готовые фильтрующие элементы снимают с оправок и в случае необходимости обрезают заусеницы. Сушка на сплошных оправках с ограничителями высоты позволяет сохранять заданные элементы размеры до приобретения им в процессе сушки самостоятельной механической прочности, а также создавать радиальный градиент пористости за счет усадки на оправку и уплотнение структуры от периферии к центру. Кроме того, выход влаги возможен только через наружную поверхность фильтрующего элемента.

В качестве связующего в фильтрующем материале используют полиамидные фибриды, полученные методом газожидкостной поликонденсации и подвергнутые экстракции. Полученный полимерный материал имеет кроме связующих свойств высокую химическую стойкость в кислото- и щелочесодержащих растворах. Фибриды, не подвергнутые экстракции, имеют недостаточную химическую стойкость, так как содержат низкомолекулярные фракции, растворимые в электролитах.

Влияние длины нарезки синтетических волокон на фильтрационные характеристики (50% полиамидного волокна) фильтрующего материала показано в табл.1.

Влияние состава исходной композиции на фильтровальные характеристики фильтрующего материала (полиамидное волокно) приведено в табл.2.

Водную суспензию фильтрующего материала готовят в быстроходном смесителе. Концентрация суспензии 0,8-1,0% является оптимальной, так как при концентрации меньше 0,8% возрастает объем суспензии, что требует больших емкостей и приводит к возрастанию капитальных затрат. Также возрастает количество сточных вод. При концентрации суспензии более 1,0% получаемые фильтрующие элементы обладают неравномерной структурой, так как удается добиться равномерного распределения по объему волокна и фибридов. При концентрации суспензии 0,8-1,0% достигается равномерное распределение по объему фибридов и синтетического волокна и хорошее их совмещение.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в том, что фильтрующие элементы, полученные предложенным способом, позволяют очищать от механических примесей размером до 1-3 мкм гальванические растворы, в том числе содержащие серную кислоту, технологическую воду, дизельное топливо. Достигается полнота отсева 100% Ресурс фильтрующих элементов в непрерывно работающих гальванических ваннах составляет 1-5 мес. Элементы отличаются высокой пропускной способностью, тонкостью и полнотой отсева, повышенной грязеемкостью, значительным ресурсом эксплуатации как в непрерывном, так и в периодическом режиме, химической стойкостью в электролитах меднения, содержащих до 150 г/л серной кислоты, никелирования, золочения, растворах химического меднения.