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線繞濾芯結構特點及過濾原理
一、濾芯類型
液體過濾用濾芯的種類繁多,基本上可以分為表面過濾型濾芯與深層過濾型濾芯2種。
1、表面過濾型濾芯
表面過濾型濾芯是在濾芯的表面進行污染物捕捉,一旦濾芯表面被污染物堵塞就不能繼續(xù)使用,
所以表面過濾
型濾芯的使用壽命短。雖然表面過濾型濾芯往往被認為能用液體和壓縮空氣混合在一起進行反沖洗后重新使
用,但這種方法并不能將濾芯沖洗干凈。因為反沖洗時,沖洗液總是先從濾芯阻力小的地方通過,當濾芯上某
局部被沖洗液沖凈暢通后,
濾芯上這一局部通道就成為濾芯阻力最小的通道,
接著全部沖洗液就會從這些通道
流過,
其他部分反而會堵得更密實,
孔隙變得更小。
若要將濾芯完全沖洗干凈,
最好的辦法是采用超聲波清洗,
采用純凈水作為清洗液,但超聲波清洗費用較高;也可以采用化學溶解法,例如污染物屬于酸溶性時,用稀酸
清洗,但這種方法可能引起濾芯孔徑的腐蝕與擴大,所以采用此方法清洗后的濾芯,需用純凈水沖洗干凈,并
經(jīng)過檢驗合格后方可繼續(xù)使用。
電鍍液過濾用濾芯中,
較早期的燒結型聚氯乙烯過濾棒,
目前使用的聚丙烯熔
噴濾芯、聚丙烯
PP濾紙、純木漿濾紙等,都是表面過濾型濾芯。
2、深層過濾芯
濾芯的清洗非常麻煩,
而提高濾芯納污量,
延長使用時間可減少清洗濾芯的頻率,
深層過濾型濾芯就能做到這
一點。深層過濾型濾芯使用過程中,污染物在濾芯內部按顆粒大小分層截住,所以濾芯的濾渣負荷能力高,使
用壽命長,
能較長久地維持濾芯的標稱過濾精度。
用來制作濾芯結構的材料很多,
所以這種濾芯幾乎可以適用
于各種性質的液體和氣體的過濾。電鍍液過濾使用的主要是全聚丙烯制成的線繞濾芯常被稱為棉芯
)
,其優(yōu)點
是:較小的壓差即可獲得較大的流量,過濾精度高,使用壽命長,在過濾過程中能較長久地保持濾芯精度等。
二、線繞濾芯
1
、線繞濾芯的成型及結構特點
制作線繞濾芯時,將帶絨毛的特制粗紗交叉卷繞在多孔骨架上,
逐層卷繞到所需要的規(guī)定直徑。
粗紗在骨架上
不斷交叉卷繞,形成含有上千個菱形孔的過濾層。濾芯上靠近骨架處過濾層上的菱形孔小,越往外,菱形孔越
大,最外層的菱形孔最大,菱形孔內外貫通就形成通道。為了增加液體在濾芯內的流程,菱形孔通道呈彎曲散
射狀,但各層菱形孔依然相通,彎曲使菱形孔通道延長,相當于增加了濾芯過濾層的厚度,提高了過濾效果,
這就是濾芯深層過濾之所在(見圖1, 紗線以一定的參數(shù)纏繞, 濾芯內部形成由表到里、由大變小的菱形彎曲過濾通道)。濾芯最內層菱形孔的大小是決定濾芯精度的關鍵,菱形孔越小,制成的濾芯精度越高;菱形孔
越大,制成的濾芯精度越低。
正規(guī)的濾芯生產企業(yè)都有特定的濾芯精度與菱形孔數(shù)量對照表,
不同的通道數(shù)代
表不同的濾芯精度。通常情況下,8 通道精度為100 μm,15 通道精度為 20 μm,19 通道精度 10 μm。
2、線繞濾芯的過濾原理
線繞濾芯的過濾除了靠濾芯粗紗交叉重疊而成的孔徑柵格攔截作用外,
還包括通道壁上纖維的掛鉤作用和顆粒在通道內的沉積作用。(1)濾芯通道壁上纖維的掛鉤作用 2 是不同通道濾芯剖面的示意圖。從圖 2 可出,
液體是從濾芯外層流經(jīng)一條窄長而彎曲的通道進入內
層的,在濾芯通道壁上布滿卷曲的纖維絨毛,能將液體中的顆粒鉤住并使其滯留在通道內。 (2)顆粒在濾芯通道內的沉積作用
濾芯的通道是窄長而彎曲的,
液體以一定的流速通過時會反復撞擊通道壁,
液體中的顆粒就逐漸沉積在通道內,
有如河水流經(jīng)河道的彎曲處時污泥沉積下來一樣。 3、線繞濾芯過濾特點
線繞濾芯的另一個特性就是能通過較大的流量。
每一種過濾精度的線繞濾芯都有固定的通道數(shù)目D,過濾精度確定后,通道數(shù) 根據(jù)濾芯長度不同相應增減。通道總數(shù)的公式為:通道數(shù) = D × L ×2。 以長為250 mm的濾芯為例, 其過濾精度為20 μm,其直徑上的通道數(shù)目為 15 個,而沿濾芯長度縱向的通道數(shù)目為 51 個, 該濾芯共有通道數(shù)為15 × 51 × 2 = 1530,即該濾芯上共有 1530 個獨立通道。假如過濾流速為0.5 m3/h(以清水為例,即 8.3 L/min,液體被入 1530個獨立通道進行過濾,
每個通道內的
流量實際上已下降為5.4 mL/min。 若過濾精度為3 μm,其通道數(shù)目為 27 個,通道數(shù)目為 91 個,則該濾芯上共有為27 ×91 ×2 = 4 914(個)此對于3 μm 精度的濾芯而言,雖然過濾介質(即纖維絨毛)
變得更密實了,但過濾通道增至4914 個,通道內的流量僅為 1.7 mL/min,此時的流量可以稱為“虹吸流量”。
由此可見,
線繞濾芯過濾時能以大流量通過濾芯,
卻以分散流量的結構方式,
使濾芯在較小壓差下仍能保持其
卓越的過濾性能,
這種結構形式的濾芯還有利于濾除液體中的膠狀或凝膠性物質。
線繞濾芯能以較大的濾孔過
濾掉比孔徑細小得多的顆粒,因此常被稱作精密過濾元件。
綜上所述,線繞濾芯不是任意卷繞而成的一只紗線卷,其對原材料(化纖、棉纖)
品質,加工成的粗紗與骨架都有嚴格的質量要求,使用特制的卷繞機精密加工
而成,每支濾芯都必須通過濾芯長度、直徑、外觀檢測,每批都要抽樣進行透氣性測試,按JB/T 7218–2004
《筒式加壓液體過濾濾芯》標準的要求定期抽樣檢測。 4、線繞濾芯的選用
由于競爭激烈,大多數(shù)濾芯廠家爭相壓縮成本,其主要方法和不良影響有: (1)
簡化繞線方式。雖然提高了生產效率,卻造成濾芯過濾通道大量堵塞,即形成盲孔(見圖3,簡化繞線方式會使表層菱形孔被下層紗線攔截,形成盲孔),使線繞濾芯退化成表面過濾型濾芯。
(2)
改變內、外徑標準,減少濾芯厚度。雖然這樣可以節(jié)省紗線原料,但會導致過濾層變薄,過濾通道縮短,
使過濾效果變差,穩(wěn)定性降低
(3)
使用劣等原料。雖然這樣可以降低成本,但會造成濾芯出現(xiàn)腐蝕。因此,在選擇濾芯供應廠商時,應考察
其是否有完備的濾芯質量管理機制,是否有能力確保濾芯質量。選用線繞濾芯時應該注意以下問題:
a.
觀看濾芯濾孔是否貫通,濾孔大量堵塞而成盲孔的濾芯已失去繞線濾芯的效果。
b.
檢查濾芯內、 外徑, 看過濾層次是否已被縮減。
使用一段時間后觀察濾芯的紗線、骨架是否有腐蝕情況。腐蝕不但會弱化過濾效果,而且會造成電鍍溶液
的污染。
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