一種多層網包覆式金屬濾芯及其制造方法與流程

本發明涉及水介質過濾領域，具體涉及一種多層網包覆式金屬濾芯及其制造方法。

背景技術：

自清洗水介質過濾器，用于將水介質中的固體顆粒物、懸浮物、水生物等物質進行清除，從而使水質達到應用或排放要求。現有技術中的濾器均包含濾芯，作為自清洗水介質過濾器的重要組成部件。現有的自清洗水介質過濾器采用的濾芯通常為單層沖孔網、楔形網、多層燒結網、滲透膜等，經過卷焊或組裝等方式制作而成的。其結構普遍簡單、經濟性較好，但存在著過流量較小以及對某些特定的水質及應用環境不適用等特點，特別是采用燒結網生產的濾芯，存在著一個較大的缺陷：燒結網的有效過濾面積較低，為滿足過濾流量，勢必使濾芯的結構增大，最后使整個過濾器的設備體積大大增加，而對于船舶行業較小的安裝空間是極其不合理的。基于此，本文提供了一種多層網通過包覆式結構濾芯及其制造方法。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種多層網包覆式金屬濾芯，濾芯的有效過濾面積較大；同時，本發明的目的還在于提供一種多層網包覆式金屬濾芯的制造方法。

為實現上述目的，本發明的一種多層網包覆式金屬濾芯的技術方案為：一種多層網包覆式金屬濾芯，包括濾芯主體、上固定套和下固定套，上固定套和下固定套分別固定在濾芯主體的兩端，濾芯主體包括均為筒狀結構的至少一層骨架層、至少一層主濾層和至少一層保護層，骨架層、主濾層和保護層由內向外依次套接，骨架層和主濾層之間、主濾層和保護層之間均存在一定的間隙，且骨架層、主濾層和保護層的周面上均開設有網孔，需要過濾的原液體介質在穿過骨架層的網孔后，通過骨架層與主濾層之間的間隙后透過主濾層的網孔，再通過主濾層和保護層的間隙后透過保護層的網孔，且各過濾原液體介質的網孔未被骨架層、主濾層和保護層上的未開孔區域阻擋，各網孔處于100%透水狀態。

其中，骨架層的開孔率＞保護層的開孔率＞主濾層的開孔率。

本發明中，骨架層、主濾層和保護層的各中心軸線重合設置，且各網孔沿骨架層、主濾層和保護層的筒狀結構的徑向開設。

其中，骨架層的徑向厚度＞保護層的徑向厚度＞主濾層的徑向厚度。

其中，骨架層與主濾層之間的間隙的徑向間距與主濾層與保護層之間的間隙的徑向間距相同。

制造如上所述的一種多層網包覆式金屬濾芯的方法，包括以下步驟：

（1）、將不銹鋼板依次進行分切、沖孔后，按照目標尺寸要求裁剪后，進行壓圓或者卷圓后縱焊焊接，制得骨架層，備用；

（2）、分別取主濾層和保護層進行裁剪至所需尺寸，將至少一層主濾層和至少一層保護層重疊放在一起，沿主濾層和保護層重疊放置的長度方向采用電阻焊進行焊接后形成包覆層，備用；

（3）、將步驟（2）形成的包覆層進行卷繞式覆蓋在至少一層步驟（1）制得的骨架層上，使骨架層、主濾層和保護層由內向外依次設置，卷繞后包覆層接頭為搭接型式，且包覆層接頭的搭接量為3~5mm，其搭接焊縫位置與步驟（1）形成的骨架層的縱焊焊縫位置對稱，采用氣動式電阻焊方式將包覆層點焊固定在骨架層上，焊點沿包覆層的軸線方向呈一條直線，且焊點間間隙均布，相鄰焊點之間的間隙為20~50mm；

（4）、將步驟（3）點焊固定好的濾芯主體安裝在焊接平臺上，進行焊接縱焊縫，焊接完成后進行濾芯主體的校圓處理，圓度公差控制在1mm之內，制得濾芯主體，備用；

（5）、將上固定套和下固定套安裝于濾芯主體的上下兩端，安裝時，保證上固定套和下固定套端面的平行度，安裝完成后，采用工裝卡具固定穩定，然后焊接上固定套與濾芯主體、下固定套與濾芯主體，焊接前先進行點焊固定，點焊采用氬弧焊的方式對稱定位，每段焊縫至少定位四個點，固定完成后，將濾芯主體安裝于旋轉焊接工作臺，采用自動氬弧焊進行上固定套與濾芯主體、下固定套與濾芯主體之間的焊接；

（6）、將焊接完成的濾芯主體進行表面處理，將濾芯進入酸洗池中進行酸洗或者放入電解液池中進行電化學處理，包括去除濾芯主體上的油污、雜質、焊接氧化色，制得多層網包覆式金屬濾芯。

進一步地，步驟（1）制得骨架層的具體方法為：將不銹鋼板依次進行分切后，按照目標尺寸要求的開孔率和開孔的型式進行沖孔制造，沖孔完成后用剪板機進行剪裁不銹鋼板至所需的尺寸，若板面平整度不滿足要求時，先進行校平再進行剪裁，剪裁完成后采用壓力機進行壓圓或者采用卷圓機進行卷圓，使不銹鋼板的兩個直邊段搭接形成對接坡口型式，兩個直邊段搭接的錯邊量不超過1mm，且兩個直邊段搭接的內外間隙為0~1mm，然后再采用自動氬弧焊對兩個直邊段搭接部分由外向內進行焊接，焊縫不得有燒穿和未焊合缺陷。

進一步地，步驟（2）中，包覆層的長度尺寸與步驟（1）制得的骨架層長度尺寸一致，包覆層的寬度尺寸比步驟（1）制得的骨架層的外徑周長長3~5mm；步驟（2）的電阻焊采用氣動式點焊方法，焊點成一條直線，且焊點間間隙均布，相鄰焊點之間的間隙為20~50mm，主濾層和保護層之間不允許存在鼓包。

優選的，步驟（4）進行焊接縱焊縫的方法為：采用離子焊接方法，沿步驟（3）包覆層點焊固定在骨架層上的焊點所在的直線，將包覆層與骨架層焊接在一起，焊縫線為步驟（3）氣動點焊形成的焊點直線，從濾芯主體的外側向內側進行焊接，實現單面焊接雙面成型。

優選的，步驟（4）進行焊接縱焊縫的方法為：采用氬弧焊焊接方法，沿步驟（3）包覆層點焊固定在骨架層上的焊點所在的直線，將包覆層與骨架層焊接在一起，焊縫線為步驟（3）氣動點焊形成的焊點直線，從濾芯主體的內側向外側進行焊接，實現單面焊接雙面成型。

本發明的濾芯采用包覆網型式，骨架層和主濾層之間、主濾層和保護層之間均存在一定的間隙，骨架層、主濾層和保護層上的各網孔處于100%透水狀態，提高了濾芯的實際透水率、從而提高了有效過濾面積，使過濾器的設計結構尺寸大大降低，從而更有助于滿足船舶安裝空間；同等條件下，采用本結構過濾器的體積將大大減小，從而實現了較大的經濟價值。

本發明的濾芯結構為多層金屬網包覆式通過焊接形成筒式濾芯，主濾層和保護層的金屬網與網的焊接，因金屬網的絲徑較小，一般不能選用熱輸入較大的焊接方式，容易造成燒穿而無法焊接成型。本發明的主濾層和保護層的金屬網與網的固定選用電阻焊方式，采用電阻焊點焊固定方式或者電阻焊縫焊方式整體固定；主濾層和保護層的金屬網與骨架層的金屬板材的焊接可采用氬弧焊或者微束等離子焊接。

優選的，步驟（4）采用氬弧焊進行焊接縱焊縫時，考慮到熱輸入相對較高、熱源面積稍大等特點，使焊接熱輸入選擇從骨架層側施加，以減少包覆層的熱輸入，避免造成燒穿而無法焊接成型。

優選的，步驟（4）采用采用微束等離子焊接方法進行焊接縱焊縫時，考慮到熱輸入較小，熱源面積較小等特點，包覆層搭接量可以較小，3mm為宜。

附圖說明

圖1和圖2為步驟（1）骨架層的制造過程圖；

圖3為步驟（2）制得的包覆層的示意圖；

圖4和圖5為步驟（3）濾芯主體的制造過程圖；

圖6為濾芯主體的示意圖；

圖7為濾芯主體的剖面圖；

圖8為主濾層的示意圖；

圖9為圖8的仰視圖；

圖10為保護層的示意圖；

圖11為圖10的仰視圖；

圖12為本發明的制造流程圖。

附圖標記：1、上固定套，2、濾芯主體，3、下固定套，4、骨架層，5、主濾層，6、保護層，7、間隙，8、網孔，9、未開孔區域，10、包覆層。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。

一種多層網包覆式金屬濾芯，如圖6所示，包括濾芯主體2、上固定套1和下固定套3，上固定套1和下固定套3分別固定在濾芯主體2的兩端。其中，如圖7所示，濾芯主體2包括均為筒狀結構的至少一層骨架層4、至少一層主濾層5和至少一層保護層6，且骨架層4、主濾層5和保護層6由內向外依次套接，骨架層4和主濾層5之間、主濾層5和保護層6之間均存在一定的間隙，且骨架層4、主濾層5和保護層6的周面上均開設有網孔。

圖7列舉的濾芯主體的截面圖為三層結構，但不限于三層，圖中箭頭方向為水流方向，需要過濾的原水依次穿過骨架層4、主濾層5和保護層6，由于三層網為包覆結構，層與層之間存在著一定的間隙，需要過濾的原液體介質在穿過骨架層4的網孔后，通過骨架層4與主濾層5之間的間隙后透過主濾層5的網孔，再通過主濾層5和保護層6的間隙后透過保護層6的網孔，且各過濾原液體介質的網孔未被骨架層4、主濾層5和保護層6上的未開孔區域阻擋，因此，各網孔處于100%透水狀態。優選的另一種設置方式為：骨架層4為一層，主濾層5為多層，且主濾層5采用多層燒結網，層與層之間不存在間隙，保護層6為一層。

其中，骨架層4的開孔率＞保護層6的開孔率＞主濾層5的開孔率，該濾芯設置的精度非常高，由內向外是骨架層-主濾層-保護層，污物通常截留在主濾層上，因該濾芯用于安裝在自動反沖洗過濾器中，在清洗時，水流逆向流動，如保護層開孔率太小，則清洗難度大；另外，保護層采用的編制絲徑主濾層大，其強度高，開孔率也較主濾層大。

因此，水流的最小透水率即為主濾層5的開孔率。本發明的開孔率是指有效濾面上的孔眼總面積與有效濾面總面積的比值，用百分數表示。例如：骨架層4的開孔率60%，主濾層5的開孔率為13.7%，保護層6的開孔率為36%，則該結構濾芯主體2的透水率即為13.7%；傳統的將幾層網燒結在一起的燒結網濾芯，透水率則相對較低，比如按照上述參數來進行計算的，60%*13.7%*36%=2.8%，再該三種網的參數下，本發明結構透水率是傳統結構透水率的四倍多，從而使濾芯的設計結構大大優化。同等條件下，采用本結構濾芯的過濾器設備型號將大大減小，從而實現了較大的經濟價值。以根據需要調整濾芯主體2的高度和直徑之比，實現最大化的過濾效果。

骨架層4作為濾芯主體2的強度支撐層，為濾芯主體2提供在經過濾介質過濾時的強度保證，當過濾介質穿過骨架層4后沖擊主濾層5時，保護層6能夠對主濾層5起到一定的保護作用，也可減少在安裝、維護時主濾層5由于外部作用力造成的破壞程度。

其中，骨架層4、主濾層5和保護層6的各中心軸線重合設置，且各網孔分別沿各自處于的骨架層4、主濾層5和保護層6的筒狀結構的徑向開設。

優選的，骨架層4的徑向厚度＞保護層6的徑向厚度＞主濾層5的徑向厚度。

優選的，骨架層4與主濾層5之間的間隙的徑向間距與主濾層5與保護層6之間的間隙的徑向間距相同。

如圖1和圖2所示，骨架層4由矩形不銹鋼板沖壓開孔后進行卷圓或壓圓焊接而成。骨架層4作為濾芯主體2的強度支撐層，為濾芯主體2提供在經水介質過濾時的強度保證，矩形不銹鋼板的厚度為1~2mm，既保證耐蝕性，又能提供必要的強度。優選的，骨架層為奧氏體不銹鋼卷焊制造，奧氏體不銹鋼的焊接采用氬弧焊、等離子弧焊等制造方法即可滿足。

如圖8和圖9所示，主濾層5為金屬絲編織密紋網，為平紋密紋網結構。為滿足應用要求，精度一般在要求50微米以下，選用金屬編織密紋網，執行標準GB/T21648《金屬絲編織密紋網》，材質可根據實際應用條件選用耐腐蝕的雙相不銹鋼、鎳基合金等。

如圖10和圖11所示，保護層6為經絲和緯絲編織的金屬網，為斜紋編織。當過濾原水穿過骨架層4后沖擊主濾層5時，保護層6能夠對主濾層5起到一定的保護作用，也可在安裝、維護時，減小主濾層5由于外部作用力造成的破壞程度。

一種多層網包覆式金屬濾芯的制造方法，如圖12所示，制作流程為：

步驟1.1、骨架層的制作：將不銹鋼板進行分切后，沖孔剪裁、然后卷圓焊接成骨架層；

步驟1.2、包覆層的制作：分別剪裁主濾層和保護層至要求尺寸，通過電阻點焊固定成包覆層；

步驟2、多層網式濾筒包覆固定：將步驟1.2中固定好的包覆層卷繞在步驟步驟1.1制得的骨架層的圓筒上，形成搭接形式，進行點焊固定成多層網式濾筒；

步驟3、進行多層式濾筒焊接：將步驟2已固定好的濾筒安裝在自動焊接平臺上，進行焊接縱焊縫。

步驟4、組裝濾芯上下固定端套：安裝上固定套和下固定套至濾筒兩端，保證上下端面平行度，固定穩定，形成濾芯組件；

步驟5、焊接上下固定端套環焊縫：將濾芯組件安裝在旋轉工作臺上，采用氬弧焊焊接方式進行焊接；

步驟6、表面處理：將焊接完成的濾芯進行表面處理、去除濾芯上的油污、雜質、焊接氧化色等。制造完成后，對濾芯進行檢驗、包裝。

一種多層網包覆式金屬濾芯的制造方法，其詳細步驟如下：

（1）、將不銹鋼板依次進行分切、沖孔后，按照目標尺寸要求裁剪后，進行壓圓或者卷圓后縱焊焊接，制得骨架層，備用；其中，制得骨架層的具體方法為：將不銹鋼板依次進行分切后，按照目標尺寸要求的開孔率和開孔的型式進行沖孔制造，沖孔完成后用剪板機進行剪裁不銹鋼板至所需的尺寸，若板面平整度不滿足要求時，先進行校平再進行剪裁，剪裁完成后采用壓力機進行壓圓或者采用卷圓機進行卷圓，使不銹鋼板的兩個直邊段搭接形成對接坡口型式，兩個直邊段搭接的錯邊量不超過1mm，且兩個直邊段搭接的內外間隙為0~1mm，然后再采用自動氬弧焊對兩個直邊段搭接部分由外向內進行焊接，焊縫不得有燒穿和未焊合缺陷，其制作過程參考圖1和圖2，圖2中的骨架層4的周面開設有網孔8。

（2）、分別取主濾層和保護層進行裁剪至所需尺寸，將至少一層主濾層和至少一層保護層重疊放在一起，圖3列舉了一層主濾層5和一層保護層6重疊放在一起的情形。沿主濾層和保護層重疊放置的長度方向采用電阻焊進行焊接后形成包覆層，備用；其中，包覆層的長度尺寸與步驟（1）制得的骨架層長度尺寸一致，包覆層的寬度尺寸比步驟（1）制得的骨架層的端面的外徑周長長3~5mm；步驟（2）的電阻焊采用氣動式點焊方法，焊點成一條直線，且焊點間間隙均布，相鄰焊點之間的間隙為20~50mm，主濾層和保護層之間不允許存在鼓包，貼合緊密。

（3）、將步驟（2）形成的包覆層進行卷繞式覆蓋在至少一層步驟（1）制得的骨架層上，如圖4所示；由于主濾層和保護層電焊固定，二者之間在焊接過程自然存在間隙，其間隙大于主濾層的網孔尺寸，優選的，主濾層的網孔尺寸為20微米。該步驟使骨架層、主濾層和保護層由內向外依次設置。其中，包覆層卷繞后，包覆層接頭為搭接型式，且包覆層接頭的搭接量為3~5mm，其搭接焊縫位置與步驟（1）形成的骨架層的縱焊焊縫位置對稱，采用氣動式電阻焊方式將包覆層點焊固定在骨架層上，形成點焊固定好的濾芯主體，如圖5所示，其中，焊點沿包覆層的軸線方向呈一條直線，且焊點間間隙均布，相鄰焊點之間的間隙為20~50mm；同理，包覆層與骨架層之間也存在一定的間隙。其中，如圖1所示，骨架層上對應包覆層接頭的位置并未設置開孔，保證骨架層和包覆層固定牢靠。

（4）、將步驟（3）點焊固定好的濾芯主體安裝在焊接平臺上，進行焊接縱焊縫，即將包覆層與骨架層焊接在一起，步驟（3）的點焊只為固定作用，結構并不牢靠，在這一步進行焊接，焊縫線為步驟（3）氣動點焊形成的焊點直線。

該步驟進行焊接縱焊縫的方法為：采用離子焊接方法，沿步驟（3）包覆層點焊固定在骨架層上的焊點所在的直線，將包覆層與骨架層焊接在一起，焊縫線為步驟（3）氣動點焊形成的焊點直線，從濾芯主體的外側向內側進行焊接，實現單面焊接雙面成型；或者采用氬弧焊焊接方法，沿步驟（3）包覆層點焊固定在骨架層上的焊點所在的直線，將包覆層與骨架層焊接在一起，焊縫線為步驟（3）氣動點焊形成的焊點直線，從濾芯主體的內側向外側進行焊接，實現單面焊接雙面成型，兩種方法均使金屬網焊縫不得有燒穿等現象。焊接完成后進行濾芯主體的校圓處理，圓度公差控制在1mm之內，制得濾芯主體，備用；

本發明的單面焊接雙面成型是指在有坡口的的工件上一面焊接，背面也能焊透，并形成紋路的一種焊接方法，是指單面開V型坡口，全焊透焊縫。要求從一面焊接，另一面自動成型、不再焊接、返修、加工。

（5）、將上固定套和下固定套安裝于濾芯主體的上下兩端，安裝時，保證上固定套和下固定套端面的平行度，安裝完成后，采用工裝卡具固定穩定，然后焊接上固定套與濾芯主體、下固定套與濾芯主體，焊接前先進行點焊固定，點焊采用氬弧焊的方式對稱定位，每段焊縫至少定位四個點，固定完成后，將濾芯主體安裝于旋轉焊接工作臺，采用自動氬弧焊進行上固定套與濾芯主體、下固定套與濾芯主體之間的焊接，，焊縫不允許有氣孔等缺陷，焊接后如圖6所示；

（6）、將焊接完成的濾芯主體進行表面處理，將濾芯進入酸洗池中進行酸洗或者放入電解液池中進行電化學處理，包括去除濾芯主體上的油污、雜質、焊接氧化色，制得多層網包覆式金屬濾芯。通過處理后的濾芯顯示出金屬光澤，外觀良好。