一种多层网包覆式金属滤芯及其制造方法与流程

本发明涉及水介质过滤领域，具体涉及一种多层网包覆式金属滤芯及其制造方法。

背景技术：

自清洗水介质过滤器，用于将水介质中的固体颗粒物、悬浮物、水生物等物质进行清除，从而使水质达到应用或排放要求。现有技术中的滤器均包含滤芯，作为自清洗水介质过滤器的重要组成部件。现有的自清洗水介质过滤器采用的滤芯通常为单层冲孔网、楔形网、多层烧结网、渗透膜等，经过卷焊或组装等方式制作而成的。其结构普遍简单、经济性较好，但存在着过流量较小以及对某些特定的水质及应用环境不适用等特点，特别是采用烧结网生产的滤芯，存在着一个较大的缺陷：烧结网的有效过滤面积较低，为满足过滤流量，势必使滤芯的结构增大，最后使整个过滤器的设备体积大大增加，而对于船舶行业较小的安装空间是极其不合理的。基于此，本文提供了一种多层网通过包覆式结构滤芯及其制造方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多层网包覆式金属滤芯，滤芯的有效过滤面积较大；同时，本发明的目的还在于提供一种多层网包覆式金属滤芯的制造方法。

为实现上述目的，本发明的一种多层网包覆式金属滤芯的技术方案为：一种多层网包覆式金属滤芯，包括滤芯主体、上固定套和下固定套，上固定套和下固定套分别固定在滤芯主体的两端，滤芯主体包括均为筒状结构的至少一层骨架层、至少一层主滤层和至少一层保护层，骨架层、主滤层和保护层由内向外依次套接，骨架层和主滤层之间、主滤层和保护层之间均存在一定的间隙，且骨架层、主滤层和保护层的周面上均开设有网孔，需要过滤的原液体介质在穿过骨架层的网孔后，通过骨架层与主滤层之间的间隙后透过主滤层的网孔，再通过主滤层和保护层的间隙后透过保护层的网孔，且各过滤原液体介质的网孔未被骨架层、主滤层和保护层上的未开孔区域阻挡，各网孔处于100%透水状态。

其中，骨架层的开孔率＞保护层的开孔率＞主滤层的开孔率。

本发明中，骨架层、主滤层和保护层的各中心轴线重合设置，且各网孔沿骨架层、主滤层和保护层的筒状结构的径向开设。

其中，骨架层的径向厚度＞保护层的径向厚度＞主滤层的径向厚度。

其中，骨架层与主滤层之间的间隙的径向间距与主滤层与保护层之间的间隙的径向间距相同。

制造如上所述的一种多层网包覆式金属滤芯的方法，包括以下步骤：

（1）、将不锈钢板依次进行分切、冲孔后，按照目标尺寸要求裁剪后，进行压圆或者卷圆后纵焊焊接，制得骨架层，备用；

（2）、分别取主滤层和保护层进行裁剪至所需尺寸，将至少一层主滤层和至少一层保护层重叠放在一起，沿主滤层和保护层重叠放置的长度方向采用电阻焊进行焊接后形成包覆层，备用；

（3）、将步骤（2）形成的包覆层进行卷绕式覆盖在至少一层步骤（1）制得的骨架层上，使骨架层、主滤层和保护层由内向外依次设置，卷绕后包覆层接头为搭接型式，且包覆层接头的搭接量为3~5mm，其搭接焊缝位置与步骤（1）形成的骨架层的纵焊焊缝位置对称，采用气动式电阻焊方式将包覆层点焊固定在骨架层上，焊点沿包覆层的轴线方向呈一条直线，且焊点间间隙均布，相邻焊点之间的间隙为20~50mm；

（4）、将步骤（3）点焊固定好的滤芯主体安装在焊接平台上，进行焊接纵焊缝，焊接完成后进行滤芯主体的校圆处理，圆度公差控制在1mm之内，制得滤芯主体，备用；

（5）、将上固定套和下固定套安装于滤芯主体的上下两端，安装时，保证上固定套和下固定套端面的平行度，安装完成后，采用工装卡具固定稳定，然后焊接上固定套与滤芯主体、下固定套与滤芯主体，焊接前先进行点焊固定，点焊采用氩弧焊的方式对称定位，每段焊缝至少定位四个点，固定完成后，将滤芯主体安装于旋转焊接工作台，采用自动氩弧焊进行上固定套与滤芯主体、下固定套与滤芯主体之间的焊接；

（6）、将焊接完成的滤芯主体进行表面处理，将滤芯进入酸洗池中进行酸洗或者放入电解液池中进行电化学处理，包括去除滤芯主体上的油污、杂质、焊接氧化色，制得多层网包覆式金属滤芯。

进一步地，步骤（1）制得骨架层的具体方法为：将不锈钢板依次进行分切后，按照目标尺寸要求的开孔率和开孔的型式进行冲孔制造，冲孔完成后用剪板机进行剪裁不锈钢板至所需的尺寸，若板面平整度不满足要求时，先进行校平再进行剪裁，剪裁完成后采用压力机进行压圆或者采用卷圆机进行卷圆，使不锈钢板的两个直边段搭接形成对接坡口型式，两个直边段搭接的错边量不超过1mm，且两个直边段搭接的内外间隙为0~1mm，然后再采用自动氩弧焊对两个直边段搭接部分由外向内进行焊接，焊缝不得有烧穿和未焊合缺陷。

进一步地，步骤（2）中，包覆层的长度尺寸与步骤（1）制得的骨架层长度尺寸一致，包覆层的宽度尺寸比步骤（1）制得的骨架层的外径周长长3~5mm；步骤（2）的电阻焊采用气动式点焊方法，焊点成一条直线，且焊点间间隙均布，相邻焊点之间的间隙为20~50mm，主滤层和保护层之间不允许存在鼓包。

优选的，步骤（4）进行焊接纵焊缝的方法为：采用离子焊接方法，沿步骤（3）包覆层点焊固定在骨架层上的焊点所在的直线，将包覆层与骨架层焊接在一起，焊缝线为步骤（3）气动点焊形成的焊点直线，从滤芯主体的外侧向内侧进行焊接，实现单面焊接双面成型。

优选的，步骤（4）进行焊接纵焊缝的方法为：采用氩弧焊焊接方法，沿步骤（3）包覆层点焊固定在骨架层上的焊点所在的直线，将包覆层与骨架层焊接在一起，焊缝线为步骤（3）气动点焊形成的焊点直线，从滤芯主体的内侧向外侧进行焊接，实现单面焊接双面成型。

本发明的滤芯采用包覆网型式，骨架层和主滤层之间、主滤层和保护层之间均存在一定的间隙，骨架层、主滤层和保护层上的各网孔处于100%透水状态，提高了滤芯的实际透水率、从而提高了有效过滤面积，使过滤器的设计结构尺寸大大降低，从而更有助于满足船舶安装空间；同等条件下，采用本结构过滤器的体积将大大减小，从而实现了较大的经济价值。

本发明的滤芯结构为多层金属网包覆式通过焊接形成筒式滤芯，主滤层和保护层的金属网与网的焊接，因金属网的丝径较小，一般不能选用热输入较大的焊接方式，容易造成烧穿而无法焊接成型。本发明的主滤层和保护层的金属网与网的固定选用电阻焊方式，采用电阻焊点焊固定方式或者电阻焊缝焊方式整体固定；主滤层和保护层的金属网与骨架层的金属板材的焊接可采用氩弧焊或者微束等离子焊接。

优选的，步骤（4）采用氩弧焊进行焊接纵焊缝时，考虑到热输入相对较高、热源面积稍大等特点，使焊接热输入选择从骨架层侧施加，以减少包覆层的热输入，避免造成烧穿而无法焊接成型。

优选的，步骤（4）采用采用微束等离子焊接方法进行焊接纵焊缝时，考虑到热输入较小，热源面积较小等特点，包覆层搭接量可以较小，3mm为宜。

附图说明

图1和图2为步骤（1）骨架层的制造过程图；

图3为步骤（2）制得的包覆层的示意图；

图4和图5为步骤（3）滤芯主体的制造过程图；

图6为滤芯主体的示意图；

图7为滤芯主体的剖面图；

图8为主滤层的示意图；

图9为图8的仰视图；

图10为保护层的示意图；

图11为图10的仰视图；

图12为本发明的制造流程图。

附图标记：1、上固定套，2、滤芯主体，3、下固定套，4、骨架层，5、主滤层，6、保护层，7、间隙，8、网孔，9、未开孔区域，10、包覆层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

一种多层网包覆式金属滤芯，如图6所示，包括滤芯主体2、上固定套1和下固定套3，上固定套1和下固定套3分别固定在滤芯主体2的两端。其中，如图7所示，滤芯主体2包括均为筒状结构的至少一层骨架层4、至少一层主滤层5和至少一层保护层6，且骨架层4、主滤层5和保护层6由内向外依次套接，骨架层4和主滤层5之间、主滤层5和保护层6之间均存在一定的间隙，且骨架层4、主滤层5和保护层6的周面上均开设有网孔。

图7列举的滤芯主体的截面图为三层结构，但不限于三层，图中箭头方向为水流方向，需要过滤的原水依次穿过骨架层4、主滤层5和保护层6，由于三层网为包覆结构，层与层之间存在着一定的间隙，需要过滤的原液体介质在穿过骨架层4的网孔后，通过骨架层4与主滤层5之间的间隙后透过主滤层5的网孔，再通过主滤层5和保护层6的间隙后透过保护层6的网孔，且各过滤原液体介质的网孔未被骨架层4、主滤层5和保护层6上的未开孔区域阻挡，因此，各网孔处于100%透水状态。优选的另一种设置方式为：骨架层4为一层，主滤层5为多层，且主滤层5采用多层烧结网，层与层之间不存在间隙，保护层6为一层。

其中，骨架层4的开孔率＞保护层6的开孔率＞主滤层5的开孔率，该滤芯设置的精度非常高，由内向外是骨架层-主滤层-保护层，污物通常截留在主滤层上，因该滤芯用于安装在自动反冲洗过滤器中，在清洗时，水流逆向流动，如保护层开孔率太小，则清洗难度大；另外，保护层采用的编制丝径主滤层大，其强度高，开孔率也较主滤层大。

因此，水流的最小透水率即为主滤层5的开孔率。本发明的开孔率是指有效滤面上的孔眼总面积与有效滤面总面积的比值，用百分数表示。例如：骨架层4的开孔率60%，主滤层5的开孔率为13.7%，保护层6的开孔率为36%，则该结构滤芯主体2的透水率即为13.7%；传统的将几层网烧结在一起的烧结网滤芯，透水率则相对较低，比如按照上述参数来进行计算的，60%*13.7%*36%=2.8%，再该三种网的参数下，本发明结构透水率是传统结构透水率的四倍多，从而使滤芯的设计结构大大优化。同等条件下，采用本结构滤芯的过滤器设备型号将大大减小，从而实现了较大的经济价值。以根据需要调整滤芯主体2的高度和直径之比，实现最大化的过滤效果。

骨架层4作为滤芯主体2的强度支撑层，为滤芯主体2提供在经过滤介质过滤时的强度保证，当过滤介质穿过骨架层4后冲击主滤层5时，保护层6能够对主滤层5起到一定的保护作用，也可减少在安装、维护时主滤层5由于外部作用力造成的破坏程度。

其中，骨架层4、主滤层5和保护层6的各中心轴线重合设置，且各网孔分别沿各自处于的骨架层4、主滤层5和保护层6的筒状结构的径向开设。

优选的，骨架层4的径向厚度＞保护层6的径向厚度＞主滤层5的径向厚度。

优选的，骨架层4与主滤层5之间的间隙的径向间距与主滤层5与保护层6之间的间隙的径向间距相同。

如图1和图2所示，骨架层4由矩形不锈钢板冲压开孔后进行卷圆或压圆焊接而成。骨架层4作为滤芯主体2的强度支撑层，为滤芯主体2提供在经水介质过滤时的强度保证，矩形不锈钢板的厚度为1~2mm，既保证耐蚀性，又能提供必要的强度。优选的，骨架层为奥氏体不锈钢卷焊制造，奥氏体不锈钢的焊接采用氩弧焊、等离子弧焊等制造方法即可满足。

如图8和图9所示，主滤层5为金属丝编织密纹网，为平纹密纹网结构。为满足应用要求，精度一般在要求50微米以下，选用金属编织密纹网，执行标准GB/T21648《金属丝编织密纹网》，材质可根据实际应用条件选用耐腐蚀的双相不锈钢、镍基合金等。

如图10和图11所示，保护层6为经丝和纬丝编织的金属网，为斜纹编织。当过滤原水穿过骨架层4后冲击主滤层5时，保护层6能够对主滤层5起到一定的保护作用，也可在安装、维护时，减小主滤层5由于外部作用力造成的破坏程度。

一种多层网包覆式金属滤芯的制造方法，如图12所示，制作流程为：

步骤1.1、骨架层的制作：将不锈钢板进行分切后，冲孔剪裁、然后卷圆焊接成骨架层；

步骤1.2、包覆层的制作：分别剪裁主滤层和保护层至要求尺寸，通过电阻点焊固定成包覆层；

步骤2、多层网式滤筒包覆固定：将步骤1.2中固定好的包覆层卷绕在步骤步骤1.1制得的骨架层的圆筒上，形成搭接形式，进行点焊固定成多层网式滤筒；

步骤3、进行多层式滤筒焊接：将步骤2已固定好的滤筒安装在自动焊接平台上，进行焊接纵焊缝。

步骤4、组装滤芯上下固定端套：安装上固定套和下固定套至滤筒两端，保证上下端面平行度，固定稳定，形成滤芯组件；

步骤5、焊接上下固定端套环焊缝：将滤芯组件安装在旋转工作台上，采用氩弧焊焊接方式进行焊接；

步骤6、表面处理：将焊接完成的滤芯进行表面处理、去除滤芯上的油污、杂质、焊接氧化色等。制造完成后，对滤芯进行检验、包装。

一种多层网包覆式金属滤芯的制造方法，其详细步骤如下：

（1）、将不锈钢板依次进行分切、冲孔后，按照目标尺寸要求裁剪后，进行压圆或者卷圆后纵焊焊接，制得骨架层，备用；其中，制得骨架层的具体方法为：将不锈钢板依次进行分切后，按照目标尺寸要求的开孔率和开孔的型式进行冲孔制造，冲孔完成后用剪板机进行剪裁不锈钢板至所需的尺寸，若板面平整度不满足要求时，先进行校平再进行剪裁，剪裁完成后采用压力机进行压圆或者采用卷圆机进行卷圆，使不锈钢板的两个直边段搭接形成对接坡口型式，两个直边段搭接的错边量不超过1mm，且两个直边段搭接的内外间隙为0~1mm，然后再采用自动氩弧焊对两个直边段搭接部分由外向内进行焊接，焊缝不得有烧穿和未焊合缺陷，其制作过程参考图1和图2，图2中的骨架层4的周面开设有网孔8。

（2）、分别取主滤层和保护层进行裁剪至所需尺寸，将至少一层主滤层和至少一层保护层重叠放在一起，图3列举了一层主滤层5和一层保护层6重叠放在一起的情形。沿主滤层和保护层重叠放置的长度方向采用电阻焊进行焊接后形成包覆层，备用；其中，包覆层的长度尺寸与步骤（1）制得的骨架层长度尺寸一致，包覆层的宽度尺寸比步骤（1）制得的骨架层的端面的外径周长长3~5mm；步骤（2）的电阻焊采用气动式点焊方法，焊点成一条直线，且焊点间间隙均布，相邻焊点之间的间隙为20~50mm，主滤层和保护层之间不允许存在鼓包，贴合紧密。

（3）、将步骤（2）形成的包覆层进行卷绕式覆盖在至少一层步骤（1）制得的骨架层上，如图4所示；由于主滤层和保护层电焊固定，二者之间在焊接过程自然存在间隙，其间隙大于主滤层的网孔尺寸，优选的，主滤层的网孔尺寸为20微米。该步骤使骨架层、主滤层和保护层由内向外依次设置。其中，包覆层卷绕后，包覆层接头为搭接型式，且包覆层接头的搭接量为3~5mm，其搭接焊缝位置与步骤（1）形成的骨架层的纵焊焊缝位置对称，采用气动式电阻焊方式将包覆层点焊固定在骨架层上，形成点焊固定好的滤芯主体，如图5所示，其中，焊点沿包覆层的轴线方向呈一条直线，且焊点间间隙均布，相邻焊点之间的间隙为20~50mm；同理，包覆层与骨架层之间也存在一定的间隙。其中，如图1所示，骨架层上对应包覆层接头的位置并未设置开孔，保证骨架层和包覆层固定牢靠。

（4）、将步骤（3）点焊固定好的滤芯主体安装在焊接平台上，进行焊接纵焊缝，即将包覆层与骨架层焊接在一起，步骤（3）的点焊只为固定作用，结构并不牢靠，在这一步进行焊接，焊缝线为步骤（3）气动点焊形成的焊点直线。

该步骤进行焊接纵焊缝的方法为：采用离子焊接方法，沿步骤（3）包覆层点焊固定在骨架层上的焊点所在的直线，将包覆层与骨架层焊接在一起，焊缝线为步骤（3）气动点焊形成的焊点直线，从滤芯主体的外侧向内侧进行焊接，实现单面焊接双面成型；或者采用氩弧焊焊接方法，沿步骤（3）包覆层点焊固定在骨架层上的焊点所在的直线，将包覆层与骨架层焊接在一起，焊缝线为步骤（3）气动点焊形成的焊点直线，从滤芯主体的内侧向外侧进行焊接，实现单面焊接双面成型，两种方法均使金属网焊缝不得有烧穿等现象。焊接完成后进行滤芯主体的校圆处理，圆度公差控制在1mm之内，制得滤芯主体，备用；

本发明的单面焊接双面成型是指在有坡口的的工件上一面焊接，背面也能焊透，并形成纹路的一种焊接方法，是指单面开V型坡口，全焊透焊缝。要求从一面焊接，另一面自动成型、不再焊接、返修、加工。

（5）、将上固定套和下固定套安装于滤芯主体的上下两端，安装时，保证上固定套和下固定套端面的平行度，安装完成后，采用工装卡具固定稳定，然后焊接上固定套与滤芯主体、下固定套与滤芯主体，焊接前先进行点焊固定，点焊采用氩弧焊的方式对称定位，每段焊缝至少定位四个点，固定完成后，将滤芯主体安装于旋转焊接工作台，采用自动氩弧焊进行上固定套与滤芯主体、下固定套与滤芯主体之间的焊接，，焊缝不允许有气孔等缺陷，焊接后如图6所示；

（6）、将焊接完成的滤芯主体进行表面处理，将滤芯进入酸洗池中进行酸洗或者放入电解液池中进行电化学处理，包括去除滤芯主体上的油污、杂质、焊接氧化色，制得多层网包覆式金属滤芯。通过处理后的滤芯显示出金属光泽，外观良好。