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线绕滤芯结构特点及过滤原理
线绕滤芯结构特点及过滤原理

一、滤芯类型  液体过滤用滤芯的种类繁多,基本上可以分为表面过滤型滤芯与深层过滤型滤芯 2种。  1、表面过滤型滤芯  表面过滤型滤芯是在滤芯的表面进行污染物捕捉,一旦滤芯表面被污染物堵塞就不能继续使用,所以表面过滤型滤芯的使用寿命短。虽然表面过滤型滤芯往往被认为能用液体和压缩空气混合在一起进行反冲洗后重新使用,但这种方法并不能将滤芯冲洗干净。因为反冲洗时,冲洗液总是先从滤芯阻力小的地方通过,当滤芯上某局部被冲洗液冲净畅通后,滤芯上这一局部通道就成为滤芯阻力最小的通道,接着全部冲洗液就会从这些通道流过,其他部分反而会堵得更密实,孔隙变得更小。  若要将滤芯完全冲洗干净,最好的办法是采用超声波清洗,采用纯净水作为清洗液,但超声波清洗费用较高;也可以采用化学溶解法,例如污染物属于酸溶性时,用稀酸清洗,但这种方法可能引起滤芯孔径的腐蚀与扩大,所以采用此方法清洗后的滤芯,需用纯净水冲洗干净,并经过检验合格后方可继续使用。电镀液过滤用滤芯中,较早期的烧结型聚氯乙烯过滤棒,目前使用的聚丙烯熔喷滤芯、聚丙烯
PP滤纸、纯木浆滤纸等,都是表面过滤型滤芯。  2、深层过滤芯  滤芯的清洗非常麻烦,而提高滤芯纳污量,延长使用时间可减少清洗滤芯的频率,深层过滤型滤芯就能做到这一点。深层过滤型滤芯使用过程中,污染物在滤芯内部按颗粒大小分层截住,所以滤芯的滤渣负荷能力高,使用寿命长,能较长久地维持滤芯的标称过滤精度。用来制作滤芯结构的材料很多,所以这种滤芯几乎可以适用于各种性质的液体和气体的过滤。电镀液过滤使用的主要是全聚丙烯制成的线绕滤芯常被称为棉芯),其优点是:较小的压差即可获得较大的流量,过滤精度高,使用寿命长,在过滤过程中能较长久地保持滤芯精度等。  二、线绕滤芯  1、线绕滤芯的成型及结构特点  制作线绕滤芯时,将带绒毛的特制粗纱交叉卷绕在多孔骨架上,逐层卷绕到所需要的规定直径。粗纱在骨架上不断交叉卷绕,形成含有上千个菱形孔的过滤层。滤芯上靠近骨架处过滤层上的菱形孔小,越往外,菱形孔越大,最外层的菱形孔最大,菱形孔内外贯通就形成通道。为了增加液体在滤芯内的流程,菱形孔通道呈弯曲散射状,但各层菱形孔依然相通,弯曲使菱形孔通道延长,相当于增加了滤芯过滤层的厚度,提高了过滤效果,这就是滤芯深层过滤之所在(见图
1, 纱线以一定的参数缠绕,
滤芯内部形成由表到里、由大变小的菱形弯曲过滤通道)。滤芯最内层菱形孔的大小是决定滤芯精度的关键,菱形孔越小,制成的滤芯精度越高;菱形孔越大,制成的滤芯精度越低。正规的滤芯生产企业都有特定的滤芯精度与菱形孔数量对照表,不同的通道数代表不同的滤芯精度。通常情况下,8
通道精度为 100 μm,15 通道精度为 20 μm,19 通道精度为 10 μm。  2、线绕滤芯的过滤原理  线绕滤芯的过滤除了靠滤芯粗纱交叉重叠而成的孔径栅格拦截作用外,还包括通道壁上纤维的挂钩作用和颗粒在通道内的沉积作用。  (1)滤芯通道壁上纤维的挂钩作用  图 2 是不同通道滤芯剖面的示意图。从图 2
可以看出,液体是从滤芯外层流经一条窄长而弯曲的通道进入内层的,在滤芯通道壁上布满卷曲的纤维绒毛,能将液体中的颗粒钩住并使其滞留在通道内。  (2)颗粒在滤芯通道内的沉积作用  滤芯的通道是窄长而弯曲的,液体以一定的流速通过时会反复撞击通道壁,液体中的颗粒就逐渐沉积在通道内,有如河水流经河道的弯曲处时污泥沉积下来一样。  3、线绕滤芯过滤特点  线绕滤芯的另一个特性就是能通过较大的流量。每一种过滤精度的线绕滤芯都有固定的通道数目 D,过滤精度确定后,通道数 L
根据滤芯长度不同相应增减。通道总数的公式为:通道总数 = D × L × 2。  以长为250 mm的滤芯为例, 其过滤精度为20 μm,其直径上的通道数目为 15 个,而沿滤芯长度纵向的通道数目为 51 个, 则该滤芯共有通道数为
15 × 51 × 2 = 1530,即该滤芯上共有 1530 个独立通道。假如过滤流速为 0.5 m3/h(以清水为例),即 8.3
L/min,液体被分散流入 1530个独立通道进行过滤, 每个通道内的流量实际上已下降为 5.4 mL/min。 若过滤精度为 3 μm,其通道数目为 27
个,通道数目为 91 个, 则该滤芯上共有通道数为 27 × 91 × 2 = 4 914(个)。因此对于 3 μm
精度的滤芯而言,虽然过滤介质(即纤维绒毛)变得更密实了,但过滤通道增至4914 个,通道内的流量仅为 1.7
mL/min,此时的流量可以称为“虹吸流量”。  由此可见,线绕滤芯过滤时能以大流量通过滤芯,却以分散流量的结构方式,使滤芯在较小压差下仍能保持其卓越的过滤性能,这种结构形式的滤芯还有利于滤除液体中的胶状或凝胶性物质。线绕滤芯能以较大的滤孔过滤掉比孔径细小得多的颗粒,因此常被称作精密过滤元件。
综上所述,线绕滤芯不是任意卷绕而成的一只纱线卷,其对原材料(化纤、棉纤)品质,加工成的粗纱与骨架都有严格的质量要求,使用特制的卷绕机精密加工而成,每支滤芯都必须通过滤芯长度、直径、外观检测,每批都要抽样进行透气性测试,按
JB/T 7218–2004《筒式加压液体过滤滤芯》标准的要求定期抽样检测。  4、线绕滤芯的选用  由于竞争激烈,大多数滤芯厂家争相压缩成本,其主要方法和不良影响有:  (1) 简化绕线方式。虽然提高了生产效率,却造成滤芯过滤通道大量堵塞,即形成盲孔使线绕滤芯退化成表面过滤型滤芯。  (2) 改变内、外径标准,减少滤芯厚度。虽然这样可以节省纱线原料,但会导致过滤层变薄,过滤通道缩短,使过滤效果变差,稳定性降低。  (3)
使用劣等原料。虽然这样可以降低成本,但会造成滤芯出现腐蚀。因此,在选择滤芯供应厂商时,应考察其是否有完备的滤芯质量管理机制,是否有能力确保滤芯质量。  选用线绕滤芯时应该注意以下问题:  a. 观看滤芯滤孔是否贯通,滤孔大量堵塞而成 盲孔的滤芯已失去绕线滤芯的效果。  b. 检查滤芯内、 外径, 看过滤层次是否已被缩减。  c. 使用一段时间后观察滤芯的纱线、骨架是否有腐蚀情况。腐蚀不但会弱化过滤效果,而且会造成电镀溶液的污染。

 

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