一种整体式管状金属微滤膜元件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种整体式管状金属微滤膜元件，包括管体，所述管体一端封闭，另一端设置有法兰，所述管体与法兰为一体式结构，管体与法兰之间采用圆滑过渡，过渡角半径为2mm～5mm。另外，本发明专利技术还公开了该整体式管状金属微滤膜元件的制备方法。本发明专利技术通过对模具结构的特殊设计，在成型时能够减少管状金属微滤膜元件管体与法兰连接段的应力集中，保证整体成型，成型的管状金属微滤膜元件在使用过程中不会因为应力集中出现断裂的现象，制备的管状金属微滤膜为无焊缝的一体式结构，机械强度高，密封性能好，安全系数高，使用寿命远高于传统焊接法兰结构的管状金属微滤膜，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微滤膜
，具体涉及。
技术介绍
膜技术是当代新型高效分离净化技术，以其节约资源和环境友好的特征，成为解决当前人类面临的资源与环境协调发展等重大问题的共性支撑技术之一。膜分离技术的关键是膜材料，相比于有机和陶瓷膜材料，金属膜材料综合力学性能较好，可在较高的压力下使用，并且具有良好的导热性能，有效提高了膜组件的抗热震性和使用寿命，在流体过滤分离等
展现出广阔的应用前景。目前金属微滤膜元件大多参照GB6886-2008 (烧结不锈钢过滤元件)和GB6887-2007 (烧结金属过滤元件)执行，该标准中规定管状金属微滤膜元件为焊接法兰结构。然而实际使用过程中发现，在高温、强酸、强碱等腐蚀性工况条件下，焊接管状金属微滤膜元件，由于焊缝处应力集中和材质的差异等原因，焊缝处容易出现腐蚀和开裂等问题，难以满足现代工业使用寿命的要求。另外，对于一些特殊材质管状金属微滤膜元件，如Fe3Al金属间化合物管状微滤膜，传统焊接方法难以实现多孔管体与密封法兰的连接，同样限制了其大规模应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种整体式管状金属微滤膜元件。该管状金属微滤膜元件为无焊缝的一体式结构，机械强度高，密封性能好，安全系数高，使用寿命远高于传统焊接法兰结构的管状金属微滤膜元件，在污水处理、中水回收、食品饮料、生物医药、核工业、石油化工、煤化工、多晶硅、金属冶金、水泥玻璃等涉及流体过滤与分离的行业具有广泛的应用前景。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是:一种整体式管状金属微滤膜元件，其特征在于，包括管体，所述管体一端封闭，另一端设置有法兰，所述管体与法兰为一体式结构，管体与法兰之间采用圆滑过渡，过渡角半径为2mm?5mm。上述的一种整体式管状金属微滤膜元件，所述管状金属微滤膜元件管体的外径不小于30mm,管体的长径比为10?30,管体的壁厚为2mm?5mm。另外，本专利技术还提供了一种制备上述整体式管状金属微滤膜元件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:步骤一、设计模具，所述模具包括芯棒和外模，所述外模包括钢套和设置于钢套内且与钢套内壁紧密配合的胶套，所述胶套包括直管段和法兰段，所述直管段和法兰段为一体式结构，所述直管段和法兰段之间采用圆滑过渡，过渡角半径为5_?40_ ；步骤二、将芯棒装入外模中，采用内径与芯棒相配合且外径与法兰段内壁相配合的胶环密封法兰段的端部，然后向胶套与芯棒的空隙中填充金属粉末，振实后采用与直管段内壁相配合的胶塞将直管段端部密封，得到待成型件；步骤三、采用冷等静压对步骤二中所述待成型件进行压制成型，脱模后得到成型件；步骤四、对步骤三中所述成型件进行烧结，随炉冷却后得到半成品；步骤五、根据管状金属微滤膜元件的管体与法兰之间的过渡角，对步骤四中所述半成品进行机械加工，得到成品管状金属微滤膜元件。上述的方法，步骤一中所述胶套的材质为邵氏A型硬度为30?90的耐油橡胶。上述的方法，步骤一中所述芯棒和钢套的材质均为碳钢。上述的方法，步骤三中所述压制成型的压力为IOOMPa?300MPa，保压时间为2min ?20mino上述的方法，步骤四中所述烧结的温度为1000°C?1400°C，保温时间为0.5h?4h0上述的方法，步骤四中所述烧结的气氛条件为真空或氢气气氛。本专利技术与现有技术相比具有以下优点:1、本专利技术的管状金属微滤膜元件为无焊缝的一体式结构，机械强度高，密封性能好，安全系数高，使用寿命远高于传统焊接法兰结构的管状金属微滤膜元件，在污水处理、中水回收、食品饮料、生物医药、核工业、石油化工、煤化工、多晶硅、金属冶金、水泥玻璃等涉及流体过滤与分离的行业具有广泛的应用前景。2、本专利技术通过对模具结构的特殊设计，模具的外模采用钢套和与钢套内壁紧密配合的胶套，钢套能够很好的支撑胶套的形状，保证了管状金属微滤膜元件的成型形状；将胶套的直管段和法兰段之间采用圆滑过渡，设置过渡角半径为5_?40_，在成型时能够减少管状金属微滤膜元件管体与法兰连接段的应力集中，保证整体成型，成型的管状金属微滤膜元件在使用过程中不会因为应力集中出现断裂的现象；另外，通过在钢套内壁设置胶套，并采用胶塞和胶环进行密封，可以避免冷等静压过程中介质对成型件性能的影响。3、本专利技术的管状金属微滤膜元件与传统焊接法兰管状金属微滤膜元件相比，具有密封法兰与多孔管体结合强度高，耐蚀性能好，使用寿命长等优点，适用于液/固和气/固分离等场合，在石油化工、煤化工、多晶硅、金属冶金、水泥玻璃、污水处理和中水回用等领域具有广阔的应用前景。4、本专利技术的制备方法适用范围广，适合纯金属、合金以及金属间化合物等材质的管状金属微滤膜元件的制备。5、采用本专利技术的制备方法烧结制备的半成品，只需根据最终产品的尺寸要求对法兰处进行简单的机械加工(如车加工和磨削加工)即可制成符合要求的成品管状金属微滤膜元件。6、本专利技术的制备方法简单，易于操作，成品率高。下面结合附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】图1为本专利技术的管状金属微滤膜元件的结构示意图。图2为本专利技术待成型件的结构示意图。附图标记说明:I—管体；2—法兰；3—芯棒；4 一胶套；4-1 一直管段；4-2—法兰段；5—金属粉末；6—胶环；7—胶塞；8—钢套。【具体实施方式】实施例1针对水处理行业对管状不锈钢微滤膜元件的需求，为满足整体过滤系统对规格尺寸为054X 1000mm，长径比为18.5的管状不锈钢微滤膜使用寿命的要求，设计无焊缝、整体结构的管状不锈钢微滤膜，如图1所示，包括管体1，所述管体I 一端封闭，另一端设置有法兰2，所述管体I与法兰2为一体式结构，管体I与法兰2之间采用圆滑过渡，过渡角半径为3mm,管体I的外径为54mm,长度为1000mm,长径比为18.5,壁厚为2mm。本实施例的管状不锈钢微滤膜元件的制备方法为:步骤一、根据管状不锈钢微滤膜元件的形状和尺寸设计模具，如图2所示，所述模具包括芯棒3和外模，所述外模包括钢套8和设置于钢套8内且与钢套8内壁紧密配合的胶套4，所述胶套4包括直管段4-1和法兰段4-2，所述直管段4-1和法兰段4-2为一体式结构，所述直管段4-1和法兰段4-2之间采用圆滑过渡，过渡角半径为15mm ;所述胶套4材质为邵氏A型硬度为90的耐油橡胶；所述芯棒3和钢套8的材质均为碳钢；所述胶套4的直管段4-1的内径为56mm，壁厚为2mm，所述钢套8与直管段4-1相对应的部位的内径为60mm,所述芯棒3的外径为50mm ；步骤二、根据过滤系统对过滤精度和渗透通量的要求，将金属粉末(316L不锈钢粉末)进行筛分，取160目筛下及220目筛上物备用；步骤三、将胶套4装入钢套8内形成外模，然后将芯棒3装入外模内，采用内径与芯棒3相配合且外径与法兰段4-2内壁相配合的胶环6密封法兰段4-2的端部，然后向胶套4与芯棒3的空隙中填充步骤二中备用的金属粉末5，振实后采用与直管段4-1内壁相配合的胶塞7将直管段4-1端部密封，得到待成型件；步骤四、采用冷等静压对步骤三中所述待成型件进行压制成型，成型压力为200MPa，保压2min，脱模后得到成型件；步骤五、在氢气气氛下对步骤四中所述成型件进行烧结，随炉冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整体式管状金属微滤膜元件，其特征在于，包括管体（1），所述管体（1）一端封闭，另一端设置有法兰（2），所述管体（1）与法兰（2）为一体式结构，管体（1）与法兰（2）之间采用圆滑过渡，过渡角半径为2mm～5mm。

【技术特征摘要】
1.一种整体式管状金属微滤膜元件，其特征在于，包括管体(I)，所述管体(I) 一端封闭，另一端设置有法兰(2)，所述管体(I)与法兰(2)为一体式结构，管体(I)与法兰(2)之间采用圆滑过渡，过渡角半径为2mm?5mm。2.根据权利要求1所述的一种整体式管状金属微滤膜元件，其特征在于，所述管状金属微滤膜元件管体(I)的外径不小于30mm，管体(I)的长径比为10?30，管体(I)的壁厚为 2mm ?Smnin3.一种制备如权利要求1或2所述整体式管状金属微滤膜元件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、设计模具，所述模具包括芯棒(3)和外模，所述外模包括钢套(8)和设置于钢套(8)内且与钢套(8)内壁紧密配合的胶套(4)，所述胶套(4)包括直管段(4-1)和法兰段(4-2),所述直管段(4-1)和法兰段(4-2)为一体式结构，所述直管段(4-1)和法兰段(4-2)之间采用圆滑过渡，过渡角半径为5mm?40mm ； 步骤二、将芯棒(3)装入外模中，采用内径与芯棒(3)相配合且外径与法兰段(4-2)内壁相配合的胶环(6)密封法兰段(4-2)的端...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤慧萍，王建，杨坤，向长淑，汪强兵，杨保军，葛渊，石英，王晓罡，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61