Фильтровальные элементы тонкой очистки обычно изготовляются из фильтровальной бумаги или сеток саржевого плетения, а элементы грубой очистки — из сеток квадратного переплетения и проволочных эле­ ментов. Фильтроэлементы из бумаги и сеток саржевого плетения усили­ ваются металлическим каркасом (обычно из латунной сетки № 028).

СЕТЧАТЫЕ ФИЛЬТРЫ СЛОЖНОГО ПЛЕТЕНИЯ

В авиационных гидросистемах получили применение никелевые фильтрующие сетки сложного саржевого и иного плетения, которые от­ фильтровывают частицы размером 2—3 мк. Одновременно с этим фильт­ ры из этих сеток обладают высокой пропускной способностью.

Распространены сетки, изготовленные из витой проволоки, между нитями которой проложены элементы из плетеной проволоки или из про­ волоки, основа и уток которых перекрещиваются между собой через две-три нити, диаметр которой зачастую имеет размер в несколько микрон. Ячейки каждого слоя такого фильтра имеют такой же размер, что и отверстия фильтра из плетеной проволоки. Однако так как фильтр состоит из нескольких слоев (от 4 до 20), они приобретают характери­ стики глубинного.

Конструктивно эти элементы выполняются в том же виде, что и фильтры с обычными сетчатыми и бумажными элементами (см. рис. 325—327) и зачастую взаимозаменяемы с последними.

В зависимости от материала, из которого изготовляется сетка, сет­ чатые фильтроэлементы могут работать в диапазоне температур от —240 до +800° С.

ГЛУБИННЫЕ ФИЛЬТРЫ

В глубинных фильтрах жидкость проходит через толщу материала фильтрующего элемента (наполнителя) из спрессованного пористого материала, в качестве которого обычно применяется текстиль, войлок, бумага, целлюлоза, обожженная глина, пористый металл, пластмас­ са и др.

Фильтры этого типа, каждый капилляр которых имеет большое ко­ личество пор, доходящее до сотни и более, можно сравнить по эффектив­ ности фильтрования с многослойными фильтрами поверхностных типов с той же длиной капилляров и количеством в них пор.

Эти фильтры отличаются от рассмотренных тем, что при значитель­ ной толщине фильтровального материала поверхность входа (омывае­ мая поверхность) у них относительно мала. Так как загрязнитель задер­ живается в них в толще материала, глубинные фильтры при одинаковой загрязненности жидкости имеют более высокие сроки службы (большую грязесъемность) по сравнению с поверхностными фильтрами.

Наиболее распространены волокнистые наполнители из бумаги, вой­ лока, целлюлозы, стекловолокна и волокон синтетического происхожде­ ния с различными диаметрами волокон, плотностью их прессования и толщиной фильтроэлемента. Номинальные маркировки фильтров с та­ кими наполнителями по тонкости фильтрации колеблются от 1 до 100 мк. В частности, наполнители из синтетических волокон могут обеспечить благодаря высокопористой структуре, обусловленной малой толщиной волокон, тонкость очистки в 1—2 мк. Однако вследствие неоднородности наполнителя данные по тонкости фильтрации могут значительно коле­ баться. Преимуществом волокнистых материалов является относительно большая грязесъемность.

Высокой тонкостью очистки отличается фильтровальный картон, получаемый из смесей хлопковых волокон с циклонным пухом. Этот кар­ тон, пропитанный фенольной смолой, отфильтровывает твердые частицы

3 9 9

с размерами от 0,5 до 10 мк. Тонкость очистки фетрового фильтроэлемента, как правило, не превышает 15—20 мк.

Глубинные фильтры из волокнистой фильтровальной массы пригод­ ны для отфильтровывания смол и других вязких включений, при этом наиболее совершенными являются фильтры с переменной в направлении течения жидкости пористостью фильтровальной массы. В таких фильт­ рах масса с большими порами располагается у поверхности подвода фильтруемой жидкости и по направлению потока жидкости постепенно переходит к более плотной массе. Подобные фильтры отличаются отно­ сительно высоким по сравнению с фильтрами постоянной плотности сро­ ком службы и тонкостью фильтрации.

Наполнители из металлокерамических порошков

Эти наполнители изготовляются из различных материалов: метал­ лов, керамики, пластмасс и прочих материалов. Особенно распростра­ нены фильтры из пористых металлов и керамики, получаемые либо путем спекания металлических или керамических сферических порошков, либо способом порошковой металлургии.

Фильтроэлементы изготовляются обычно прессованием в виде дис­ ков, пластин и цилиндров. Пористые материалы в виде листов из метал­ лических порошков получают также путем холодного их проката.

Схема образования пористой структуры металлокерамического фильтровального материала представлена на рис330. Жидкость в этих фильтрах очи­ щается, протекая по извилистым каналам между шариками, причем задержанный за­ грязнитель распределяется практически равномерно по этим каналам, благодаря чему фильтры отличаются высокой грязесъемностью. Фильтры отличаются высокими фильтрующими качествами (обеспечивают тонкость фильтрования до размера частиц загрязнителя 1—3 мк), зависящими от раз­ мера (диаметра) исходного порошка. Рас­ пространены также фильтры из двух и бо­ лее фильтровальных слоев различной по­ ристости, расположенных с уменьшением пор по потоку жидкости. Подобные фильтры отличаются более высокой, чем однослой­ ные, грязесъемностью, что обусловлено тем, что круглые частицы, которые в однослой­

ном фильтре тонкой фракции приводят к закупорке поверхностных пор фильтроэлемента, здесь задерживаются фильтроэлементом из грубой фракции порошка.

Перепад давления в таком фильтре равен сумме перепадов на слоях из тонкой и грубой фракции порошка, причем величина перепада (до загрязнения фильтроэлемента) не зависит от того, каким слоем фильтроэлемент обращен к потоку жидкости. Однако грязесъемность будет боль­ шей при подаче жидкости со стороны слоя более грубой фракции порош­ ка. Тонкость фильтрации такого фильтра практически близка при прочих равных условиях к тонкости однослойного фильтра из порошка мелкой фракции.

Фильтры с фильтрующими элементами из спекшихся металлических шариков, а также с элементами из керамических порошков (стекла, кварца, фарфора и др.) пригодны для работы в условиях высоких тем­ ператур, допускаемых исходным материалом, а также при соответствую­ щем выборе материала, для работы в условиях агрессивных сред.

4 0 0

температур и обладают хорошей химической стойкостью к большинству кислот и щелочей, а также отличается дешевизной.

Размеры пор фильтровальных элементов из металлических порош­ ков и керамики определяют исходя из максимального условного диа­ метра d частицы загрязнителя, которая может пройти в канале между тремя плотно уложенными шариками. При правильной сферической форме порошка и точечном контакте шариков максимальный линейный размер пор (максимальный условный диаметр частицы загрязнителя,

где D — диаметр зерна (шарика) исходного порошка.

Максимальный линейный размер пор в действительности несколько меньше указанного значения вследствие уплотнения зерен при прессова­ нии, а также их шероховатости и нарушения, сферичности.

С учетом последних факторов величина фактического размера пор может быть определена по выражению

d~0,lD . (351)

Представляется возможным получить минимальный размер (диа­ метр) сферы металлического исходного материала примерно 5 мк, что соответствует условному диаметру пор фильтрующего элемента ~0,5 мк, и минимальный размер сферы керамических порошков примерно 6—7 мк, что соответствует среднему условному диаметру пор (диаметру) фильтрующего элемента 0,6—0,7 мк.

Металлические фильтровальные материалы изготовляют из спечен­ ных сферических порошков различных металлов и их соединений, обла­ дающих свойствами металла, в частности, из бронзы с содержанием олова 8—11%, углеродистой и нержавеющей стали, титана и других ме­ таллов. Наиболее широко применяется нержавеющая сталь, фильтры из которой пригодны для работы при температуре 350—400° С. Фильтры из порошков бронз пригодны для работы при температурах до 300° С.

Для получения высокого удельного расхода фильтра необходимо, чтобы после спекания шариков максимальное количество пор проходило от одной поверхности фильтра к противоположной и было сведено до минимума количество так называемых «слепых» (открытых только с одной стороны) и внутренних (не сообщающихся с поверхностью) пор. Это достигается применением специальных наполнителей, которые в про­ цессе спекания распадаются с образованием жидкой или газообразной фазы, препятствующей закупорке пор. В частности, для этого, а также для предотвращения осыпания в фракцию порошка добавляется 5—6% (по весу) парафина.

Улучшение качества поверхности и гранул исходного материала путем лужения и прочих способов уменьшает при всех прочих равных условиях сопротивление фильтроэлемента.

Проницаемость железистомедных (10% меди) фильтров приблизи­ тельно в 2 раза больше проницаемости фильтров чисто железных. Одной из причин этого, возможно, является то, что при применении этого мате­ риала уменьшается количество «слепых» (открытых только с одной сто­ роны) пор.

К преимуществам металлических фильтрующих материалов отно­ сится также то, что они допускают механическую обработку, опрессовку, спекание, а большинство — пайку, благодаря чему из них можно изго­ товлять фильтрующие элементы любой формы. В частности, фильтрую­

щие элементы из этого материала могут выполняться таких размеров и конфигураций, которые допускают установку их в штуцеры, подводящие жидкости к тем или другим гидроагрегатам, требующим особо тонкой очистки. В большинстве случаев фильтрующие элементы изготовляют либо в виде брикетов соответствующей формы, либо в виде листов тол­ щиной 0,4—1,0 мм. Из подобного листового материала может быть изго­ товлен фильтроэлемент, аналогичный по конструкции бумажным фильтроэлементам.

Распространены также элементы в виде цилиндра или набора дисков и капсюлей. Фильтр с фильтроэлементом пластинчатой конструк­ ции позволяет обеспечить малые габариты при относительно большой фильтровальной поверхности.

На рис. 331 показан фильтр из металлокерамических дисков (кап­ сюлей) а, установленный на одном из иностранных сверхзвуковых само­

и индикатором b загрязнения в виде красной кнопки, выступание кото­ рой свидетельствует о 50% загрязненности фильтра.

Допустимый перепад для стальных фильтроэлементов, изготовлен­ ных в виде цилиндра, с наружным диаметром 40 мм и толщиной стеною 3,5 мм при диаметре гранул исходного порошка 0,063; 0,1; 0,4 мм состав­ ляет соответственно 30; 70 и 100 кГ/см2.

Фильтры допускают регенерацию путем прокаливания фильтрую­ щего элемента в потоке горячего газа или изменением направления по­ тока жидкости, а также регенерацию механическими, химическими, вибрационными и ультразвуковыми способами. Опыт показывает, чтопродувка обратным потоком сжатого воздуха восстанавливает пропуск­ ную способность фильтроэлемента всего лишь на 50—60%.

Распространена регенерация в бензине с применением вибрации. Опыт показал (длительность регенерации 30 мин; частота 180 гц), что засоренный фильтр имел перепад давления (сопротивление) 6,8 кГ/см2 при начальном сопротивлении 2,4 кГ/см2\ после регенерации перепад давления составил 2,7 кГ\см2.

Особенно хорошие результаты показала регенерация металло-кера­ мических фильтров при помощи ультразвука, при которой фильтры прак­

4 0 2