Способ изготовления рельефного фильтрующего элемента и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к изготовлению рельефных фильтрующих элементов из волокнистых материалов и может быть использовано в медицинской, фармацевтической, химической, электронной отраслях промышленности при изготовлении рельефных фильтрующих элементов для воздушных фильтров. Изобретение позволяет повысить равномерность толщины фильтрующего элемента и улучшить качество его поверхности. Это достигается тем, что в способе изготовления рельефного фильтрующего элемента, включающем осаждение из суспензии волокон на рельефную форму с образованием бумагообразного слоя, осаждение проводят и на дополнительной рельефной форме с образованием бумагообразного слоя, а затем совмещают бумагообразные слои по их поверхности и в устройстве для изготовления рельефного фильтрующего элемента, содержащем корпус с камерой для суспензии волокон и размещенной в ней соединенной с камерой для сбора фильтрата полой рельефной формой. Камера для суспензии волокон снабжена дополнительной полой рельефной формой, соединенной с камерой для сбора фильтрата и выполненной с возможностью перемещения относительно полой рельефной формы. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к изготовлению рельефных фильтрующих элементов из волокнистых материалов и может быть использовано в медицинской, фармацевтической, химической, электронной отраслях промышленности при изготовлении рельефных фильтрующих элементов для воздушных фильтров.

Цель изобретения повышение равномерности толщины фильтрующего элемента и улучшение качества его поверхности.

На фиг. 1-3 изображены варианты устройства для изготовления рельефных фильтрующих элементов; на фиг. 4 схема одновременного формирования двух бумагообразных слоев из суспензии волокон; на фиг. 5 сечение тонкослойного рельефного фильтрующего элемента после соединения слоев.

Устройство для изготовления рельефных фильтрующих элементов содержит корпус 1 с камерой 2 для суспензии и камерой для сбора фильтрата с патрубками 3. Внутри камеры 2 для суспензии волокон расположены две полые рельефные полые формы: основная 4 и дополнительная 5, имеющие проницаемые для жидкости рельефные поверхности, профиль которых соответствует профилю поверхностей изготовляемых фильтрующих элементов из слоев 6 и 7. Для обеспечения точного совмещения форм они соединены шарниром 8, вокруг которого возможны поворот одной из форм и наложение их друг на друга.

При необходимости изготовления разнородного по сечению фильтрующего элемента (например, один слой изготовлен из крупного волокна, а другой из мелкого волокна) камеру 2 для суспензии разделяют непроницаемой для жидкости перегородкой 9 на две части, в одной из которых находится одна форма, а в другой вторая (фиг. 2).

Способ изготовления рельефных фильтрующих элементов осуществляют следующим образом.

Волокнистую суспензию необходимой консистенции заливают в камеру 2 для суспензии, помещают в суспензию дополнительную форму 5 (фиг. 1), после чего создают внутри рельефных форм 4 и 5 разрежение, под действием которого через проницаемую рельефную поверхность форм отсасывается фильтрат, который через патрубки 3 удаляют в камеру для сбора фильтрата (не показана). При этом, на рельефной поверхности форм осаждаются бумагообразные слои 6, 7 волокон. После достижения заданной толщины слоев 6 и 7 (или после осаждения заданного объема суспензии) формы 4 и 5 соединяют с образованием единого фильтрующего элемента (фиг. 5), который затем отделяют от форм и направляют на последующую обработку.

При необходимости изготовления разнородного по толщине фильтрующего элемента (например, с использованием в разных слоях различного волокна) камеру для суспензии перед ее заполнением разделяют непроницаемой для жидкости перегородкой 9 (фиг. 3), на две части, в одной из которых находится форма 4, а в другой форма 5. После этого части камеры 2 для суспензии заполняют различными волокнистыми суспензиями требуемой консистенции и осаждают волокна на формы 4 и 5. При этом на формах 4 и 5 происходит образование разнородных слоев 6 и 7. После осаждения заданных объемов суспензии перегородку 9 убирают из камеры 2 и совмещают формы 4 и 5 путем поворота вокруг шарнира 8. При наложении двух слоев образуется единый фильтрующий элемент, состоящий из разнородных слоев 6 и 7. Затем элемент отделяют от форм и направляют на дальнейшую обработку. После съема сформированного рельефного элемента готовят очередные порции суспензии и повторяют операции изготовления фильтрующих элементов требуемое число раз.

Вид используемых в устройстве материалов и конструктивные особенности устройства определяются свойствами используемых суспензий и требуемыми свойствами фильтрующих элементов.

Использование предлагаемого способа и устройства для его реализации позволяет изготавливать тонкослойные рельефные фильтрующие элементы требуемого качества и позволяет достичь цель изобретения повышение качества тонкослойных рельефных элементов за счет обеспечения равнотолщинности элемента и обеспечения возможности изготовления элементов с заданным профилем поверхности обеих его сторон.

Формирование двух бумагообразных слоев волокнистого материала на формах, профиль которых соответствует заданному профилю поверхности обеих сторон рельефного элемента, позволяет изготавливать элементы в тесном соответствии с заданным профилем двух слоев элемента и последующее их соединение в один слой позволяет решить проблему равнотолщинности элемента. При формировании рельефных элементов путем изготовления только одного слоя неизбежно образуется (вследствие особенностей гидродинамики) разнотолщинность слоя во впадинах слои всегда формируется большей высоты, а на вершинах выступов рельефа меньшей высоты. Все известные способы только корректируют эту особенность, но не позволяют обеспечить равнотолщинность рельефных элементов, получаемых методом осаждения волокон из суспензии.

Предлагаемый способ позволяет полностью исключить эту проблему, так как при совмещении двух слоев выступы рельефа одного слоя точно совпадают со впадинами рельефа другого слоя и разнотолщинность слоев автоматически взаимно компенсируется.

Использование шарнира 8 позволяет обеспечить точное совмещение слоев, а использование перегородки 9 позволяет изготавливать элементы, состоящие из разнородных слоев.

П р и м е р 1. (сравнительный). Для экспериментальной проверки способа изготовления фильтров очистки воздуха использовали суспензию стекловолокна размером 0,25 мкм и 0,45 мкм в соотношении 1:4, концентрацией 0,1% абс.сухого волокна с добавкой 2% ПВА по массе сухого волокна. Суспензию помещали в камеру для суспензии, внутри которой расположена гофрированная форма с высотой гофр 4,5 мм и плоским углом в вершинах гофр 90^о. Гофры изготовлены из латунной сетки с шагом 1,5 мм. Осаждение проводили под действием вакуума Р 0,6 кг/см², в результате чего на сетке был получен бумагообразный фильтрующий элемент с толщиной стенок 0,6 мм и массой 160 г/с². После осаждения фильтрующий элемент сушили горячим воздухом при 100-120^оС, затем проводили с элементом контрольные испытания. Параметры контрольных испытаний приведены в таблице.

П р и м е р ы 2-4. Условия эксперимента аналогичны условиям по примеру 1, но осаждение стекловолокна проводили одновременно на две формы с образованием двух бумагообразных слоев, которые затем объединяли в один фильтрующий элемент с толщиной стенок 0,6 мм и массой 160 г/м². Условия сушки и контрольных испытаний аналогичны примеру 1.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Сравнительный анализ показателей (см. табл. ) фильтрующих элементов, изготовленных по известному и предложенному способам, показывает, что изобретение позволяет обеспечить равнотолщинность стенок элементов и существенно улучшить задерживающую способность фильтрующих элементов, а также обеспечить возможность изготовления заданного профиля поверхности с обеих сторон фильтрующего элемента.

Испытание способа и устройства для его реализации показала, что по сравнению с другими решениями, изобретение позволяет получать более качественные фильтрующие элементы (обеспечивается заданная толщина и качество поверхности), в которых в несколько раз улучшается степень очистки воздуха от пыли (по величине проскока по естественной пыли).

Формула изобретения

1. Способ изготовления рельефного фильтрующего элемента, включающий осаждение из суспензии волокон на рельефную форму с образованием бумагообразного слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности толщины фильтрующего элемента и улучшения качества его поверхности, дополнительно проводят осаждение волокон на дополнительной рельефной форме с образованием бумагообразного слоя, а затем совмещают бумагообразные слои по их свободной поверхности с образованием единого фильтрующего элемента.

2. Устройство для изготовления рельефного фильтрующего элемента, содержащее корпус с камерой для суспензии волокон и размещенной в ней, соединенной с камерой для сбора фильтрата полой рельефной формой, отличающееся тем, что, с целью повышения равномерности толщины фильтрующего элемента и улучшения качества его поверхности, камера для суспензии волокон снабжена дополнительной полой рельефной формой, соединенной с камерой для сбора фильтрата и выполненной с возможностью перемещения относительно полой рельефной формы.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что полые рельефные формы соединены шарнирно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6