过滤结构的支撑结构以及滤芯制造技术

本发明专利技术公开了过滤结构的支撑结构以及滤芯。所述支撑结构包括由带状的卷材卷绕而成的支撑筒，所述卷材具有多孔结构，所述卷材卷绕后形成的接缝不与所述支撑筒的中心轴平行。支撑筒在承受内、外压时，其最大主应力垂直于其中心轴且作用于每个圆截面；传统的直缝焊管(即接缝与焊管中心轴平行)，接缝处会直接承受最大的主应力，对焊缝强度要求较高。当接缝不与所述支撑筒的中心轴平行时，接缝处主要承受的应力为主应力的分力，即径向应力和轴向应力，两种应力值明显小于直缝焊管的主应力，因此，在相同工作压力和同一管径下，本发明专利技术的支撑结构厚度可以显著降低，且孔隙度可以显著提升，从而提升过滤结构的有效过滤面积。

Supporting structure of filter structure and filter element

The invention discloses a support structure of a filter structure and a filter element. The support structure includes a support cylinder winded by a strip-shaped coil, the coil has a porous structure, and the joint formed by the coil winding is not parallel to the central axis of the support cylinder. The maximum principal stress of the supporting cylinder is perpendicular to its central axis and acts on each circular section when it is subjected to internal and external pressures. The traditional longitudinal welded pipe (i.e. the seam is parallel to the central axis of the welded pipe) will directly bear the maximum principal stress at the seam, which requires high strength of the weld. When the joint is not parallel to the central axis of the supporting cylinder, the stress at the joint is the main stress component, i.e. radial stress and axial stress. The two stress values are obviously smaller than the principal stress of the straight welded pipe. Therefore, under the same working pressure and the same diameter, the thickness of the supporting structure of the invention can be significantly reduced, and the porosity can be significantly increased, thereby enhancing the filtration. The effective filtering area of the structure.

【技术实现步骤摘要】
过滤结构的支撑结构以及滤芯
本专利技术涉及过滤装置的
，具体而言，涉及过滤结构的支撑结构以及滤芯。
技术介绍
本申请的申请人日前提交了公开号分别为CN104874798A(名称为多孔薄膜及多孔薄膜的制备方法)、CN104874801A(名称为多孔薄膜及多孔薄膜的制备方法)、CN104959612A(名称为一种多孔薄膜及多孔薄膜的制备方法)、CN104959611A(名称为多孔薄膜及多孔薄膜的制备方法)的专利申请，公开了一种厚度≤1500微米的且可折叠的柔性金属薄膜，更为优选是当厚度≤200微米容易达到较高的透气性能。目前该柔性金属薄膜的应用主要是应用于陶瓷工业、冶金、煤化工、火力发电等高温高压及强腐蚀性等恶劣环境中的气固、液固过滤分离的滤芯。如图1所示，现有的以柔性金属膜为过滤材料的柔性袋式滤芯通常是按照膜筒的直径和长度来裁切柔性金属膜并焊接制作成膜筒，再在袋内配用专用的支撑结构、在两端配以密封结构进行使用。该类滤芯滤材适用温度范围较广，气通量较大，但仍存在以下问题：(1)支撑结构大多采用冲孔板搭边直缝焊接或管材直接开孔制作，由于支撑结构行为尺寸保证能力较差，需增加其壁厚来满足工况压差要求，通过厚度在1.2mm以上，导致滤芯重量显著提升；同时，支撑结构的孔隙率大多为40-60％，显著降低了膜筒的有效过滤面积；(2)膜筒采用直缝焊接结构，在承受外压时，直缝结构的受压能力差，因此只能在较低工况压差下使用；(3)在使用过程中支撑结构会与膜筒发生摩擦导致滤芯失效，影响滤芯可靠性；同时内部支撑结构会降低滤芯有效过滤面积，导致滤芯阻力增大，提供运行成本；(4)滤芯的密封结构差或密封效果好但结构复杂，导致过滤压力显著提升且造价高。
技术实现思路
本专利技术一方面的目的在于提供支撑结构，以解决现有技术中支撑结构强度差和较厚的问题。本专利技术另一方面的目的在于提供过滤结构以及过滤结构的制备方法，以解决现有技术中过滤结构强度差的问题。本专利技术再一方面的目的在于提供滤芯，以解决现有技术中滤芯强度差和有效过滤面积小的问题。本专利技术又一方面的目的在于提供密封结构，以解决现有技术密封结构差或密封效果好但结构复杂的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供的第一种支撑结构如下：过滤结构的支撑结构，所述支撑结构包括由带状的卷材卷绕而成的支撑筒，所述卷材具有多孔结构，所述卷材卷绕后形成的接缝不与所述支撑筒的中心轴平行。支撑筒在承受内、外压时，其最大主应力垂直于其中心轴且作用于每个圆截面；传统的直缝焊管(即接缝与焊管中心轴平行)，接缝处会直接承受最大的主应力，对焊缝强度要求较高。当接缝不与所述支撑筒的中心轴平行时，接缝处主要承受的应力为主应力的分力，即径向应力和轴向应力，两种应力值明显小于直缝焊管的主应力，因此，在相同工作压力和同一管径下，本专利技术的支撑结构厚度可以显著降低，且孔隙度可以显著提升，从而提升过滤结构的有效过滤面积，提升反吹清灰效果和过滤效率。进一步地，所述卷材的中心线卷绕后呈螺旋线形状。在材质相同条件下，螺旋成型支撑结构的刚度更优，能够明显降低接缝处所承受的应力。同时，相比直缝成型工艺，螺旋成型支撑结构更利于保证其圆度、直线度等形位公差尺寸，利于提升支撑结构的强度。进一步地，所述卷材为长方形。当卷材为规则的长方形时，可以确保连接处形状规则，且当所述卷材的中心线卷绕后呈螺旋线形状时，接缝也呈螺旋线形状，由此便于控制螺旋角的稳定，提升支撑筒的表面平整性。进一步地，所述螺旋线为圆柱螺旋线；圆柱螺旋线的径向投影为圆形。由此，支撑筒形状各处一致，支撑效果更好。进一步地，所述螺旋线的螺旋角α为50-75°。在支撑筒直径相同的情况下，螺旋角越大，所需卷材带宽越窄，连接处承受分应力会下降，但相同长度支撑结构对接长度增加，生产效率降低；当所述螺旋线为圆柱螺旋线；所述螺旋线的螺旋角α为50-75°时，连接处承受的合成应力是直缝焊管主应力的60-85％，且能够保持较高的生产效率。螺旋角α计算公式：cosα＝B/(π×D)，其中B为卷材宽度，D为支撑筒中径，D＝支撑筒的外径-支撑筒壁厚，或＝支撑筒的内径+支撑筒壁厚；下述过滤结构的螺旋角计算公式中，将支撑筒替换为膜筒、卷材替换为多孔过滤材料即可。进一步地，所述卷材的两个长边卷绕后接触焊接成型或采用胶带粘接。由此，连接处的结合力强且生产效率高。当采用接触焊接成型时，优选采用氩弧焊，便于加工且强度高。进一步地，焊接的宽度为2-4mm。由此，确保较强的结合力，也避免了焊缝过宽而影响过滤面积。进一步地，所述卷材的孔隙率为50-80％。当卷材的孔隙率高于上述数值范围时，强度较低。当卷材的孔隙率低于上述数值范围时，会降低有效过滤面积。由此，当所述卷材的孔隙率为50-80％时，可以确保较高的有效过滤面积和强度。进一步地，所述卷材的厚度为0.6-1mm。当卷材的厚度高于上述数值范围时，不利于螺旋成型；当卷材的厚度低于上述数值范围时，强度较低。由此，当所述卷材的厚度为0.6-1mm时，可以确保较高的成型效果和强度。滤芯，包括过滤结构和支撑结构，所述支撑结构为上述的过滤结构的支撑结构。进一步地，所述支撑结构位于所述过滤结构的内侧；所述过滤结构为柔性金属薄膜卷绕而成的膜筒。所述柔性金属薄膜指
技术介绍
中的任一种多孔薄膜。由此，更好的支撑过滤结构，形成高强度的外滤式过滤装置。为了实现上述目的，本专利技术提供的第二种支撑结构如下：过滤结构的支撑结构，所述支撑结构包括刚性骨架，所述刚性骨架包括外径与过滤结构内径匹配的支撑环、与过滤结构长度匹配且与所述支撑环连接的至少两个支撑杆；所述支撑杆与所述支撑环的内壁连接。相比于传统结构的多孔管式支撑结构，刚性骨架可以在确保较好的支撑效果的前提下最大程度保证较高的有效过滤面积。本专利技术的刚性骨架中提出将所述支撑杆与所述支撑环的内壁连接，这样设置的支撑环可以改善支撑结构长径比，使其受力状态由长圆筒变为短圆筒，改善支撑结构刚度；采用本专利技术的刚性骨架的支撑结构在相同工况下的刚度更优，耐负压更好，可以降低支撑结构与过滤结构的接触面积，从而提升有效过滤面积，提升反吹清灰效果和过滤效率。支撑杆可以对过滤结构产生二次支撑。进一步地，所述支撑环按照150-200mm的间距分布。由此，确保较好的支撑效果。进一步地，所述支撑环的环体直径为3-5mm。由此，一来确保较宽的气体流动通道，二来确保较好的强度，从而产生较好的支撑效果。进一步地，所述支撑杆为至少三个且呈等间距分布。由此，确保较好的支撑效果。进一步地，所述支撑杆按照20-30mm的间距分布。由此，确保较好的支撑效果。进一步地，所述支撑杆为圆柱形。由此，确保较好的支撑效果，防止因机械磨损而损坏过滤结构。进一步地，所述支撑杆的直径为3-5mm。由此，确保较好的支撑效果进一步地，所述支撑结构还包括设于所述刚性骨架外部的支撑筒，所述支撑筒由带状的卷材卷绕而成，所述卷材具有多孔结构，所述卷材卷绕后形成的接缝不与所述支撑筒的中心轴平行。由此，进一步提升支撑结构的强度，确保更好的支撑效果，适用于更高压差工况。进一步地，所述卷材的厚度为0.6-1mm；所述卷材的孔隙率为50-80％。进一步地，所述支撑结构位于所述过滤结构的内侧；所述过滤结构为柔性金属薄膜卷绕而成的膜筒。为了实现上述目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.过滤结构的支撑结构，其特征在于：所述支撑结构包括由带状的卷材(11)卷绕而成的支撑筒(1)，所述卷材(11)具有多孔结构，所述卷材(11)卷绕后形成的接缝不与所述支撑筒(1)的中心轴平行。

【技术特征摘要】
1.过滤结构的支撑结构，其特征在于：所述支撑结构包括由带状的卷材(11)卷绕而成的支撑筒(1)，所述卷材(11)具有多孔结构，所述卷材(11)卷绕后形成的接缝不与所述支撑筒(1)的中心轴平行。2.如权利要求1所述的过滤结构的支撑结构，其特征在于：所述卷材(11)的中心线卷绕后呈螺旋线形状。3.如权利要求2所述的过滤结构的支撑结构，其特征在于：所述卷材(11)为长方形。4.如权利要求2或3所述的过滤结构的支撑结构，其特征在于：所述螺旋线为圆柱螺旋线。5.如权利要求4所述的过滤结构的支撑结构，其特征在于：所述螺旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：高麟，汪涛，李翔，
申请(专利权)人：成都易态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51