CN212369741U - 一种高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯，其包括滤管及设置于滤管上的安装端头，其中安装端头与滤管开口端一体化成型且在安装端头的内部设有与滤管内腔相通的轴向通孔，滤管盲端与滤管管壁一体化成型，所述滤管由一次烧结成型的筒形支撑层及依次烧结于筒形支撑层上的筒形过渡层和筒形过滤层构成，所述安装端头上设有用于实现相邻滤芯安装定位的滤芯定位板及用于实现滤芯与滤芯管板连接安装的外螺纹连接管。本实用新型还具体公开了该金属烧结滤芯的制备方法和应用。本实用新型渐变孔径比均一孔径滤芯反洗再生容易，所需反洗压力、系统能耗更小，有利于长周期运行。

Description

一种高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯

技术领域

本实用新型属于非对称金属烧结滤芯技术领域，具体涉及一种高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯。

背景技术

催化浆液过滤器是去除ACO轻油加工装置经催化裂化后剩余油中催化剂颗粒的过滤装置。ACO催化剂浆液是作为燃料油的调合组分，因此需要进一步去除催化剂浆液中的杂质固体含量，使用的过滤装置要求出口固含量小于50ppmw。催化剂浆液中的催化剂含量高达12000~18000ppmw、工作温度200℃且浆液中含有10000ppmw的胶质和沥青、在线反冲洗压力高达1.15MPa，因此欲达到装置要求目标，所需过滤精度及其效率至少为1μm@95%，并且要在高温下承受长周期1.15MPa压力的反冲洗，这要求滤芯不仅具备高精度，还应有较高的流通量、高温下强度高、滤芯的滤材结构设计利于反洗再生。

甲醇制乙烯、丙烯的DMTO工艺是目前重要的化工技术。该技术以煤或天然气合成的甲醇为原料生产低碳烯烃，是发展非石油资源生产乙烯、丙烯等产品的核心技术。现阶段国内已经采用以上技术投产的生产企业，在运行过程中均出现了因为急冷（水洗）水中固体催化剂含量过高、副产物成分复杂等原因，导致系统运行出现较大的问题。固含量过高的急冷（水洗）水在生产中可引发极为严重的后果，严重影响装置安全、稳定、长周期、满负荷运行，甚至必须停工抢修。调研分析后发现存在于急冷（水洗）水中固体催化剂颗粒物粒径分布为：＜5μm=68.03%、5～10μm=19.76%、10～40μm=12.21%，小粒径占据绝大部分这就需要过滤元件孔径小、流通量大、具备优良的反洗再生能力。

目前过滤层在外部的非对称金属烧结滤芯的生产工艺主要有以下三种：

1、等静压基材+喷涂技术，参见公布专利CN102489079A，如图1-2所示，先烧结一种等静压成型孔径较大的粉末管基材然后在外表面喷涂一层粉末粒度为200～800目的细粉层，然后经过多次烧结制出非对称金属烧结滤芯，由于采用湿法喷涂并且基材和粉末层都是金属材料，在没有胶黏剂存在的情况下两者很难结合在一起，加入胶黏剂之后过滤层与基材结合问题解决了但是随之产生一个问题，喷涂后的滤管烧结后胶黏剂会有残留，这会严重影响滤材开孔率和流通量。过滤层的喷涂是建立在以轴线旋转基材（圆柱状管件）上进行的，需要投入自动化装备并且喷涂料利用率低不可回收，滤管涂层制作时间长，整体生产效率低，因为含有胶黏剂加之采用高压喷出对环保有很大威胁。另外金属粉末粒径非常细小加入胶黏剂后对喷涂设备也是一个极大的挑战，喷嘴经常堵塞生产一段时间后不得不停工检修，并且高精度的喷嘴目前国内全部依赖进口，费用高昂且没有主动权容易受制于人。过滤层是为了控制精度粉末粒径选择会尽可能小，但是为了保证流通量所以不可能喷涂太厚，因此要想具备高强度那只能是提高基材强度，基材如果选用粒径较大的粉末强度是有保证，但是粗粉末基材在喷涂时细粉会堵塞基材上的大部分孔隙，这样很难保证流通量，想要保证强度只有牺牲高过滤精度，同样如果选用较细粉末作为基材用料喷涂过滤层精度和强度倒是能同时兼顾，可是流通量和滤芯阻力大大增加，反洗再生能力严重削弱，滤芯寿命降低给客户增加了运行成本，即使做出最优化的设计，由于等静压工艺本身成型压力过高的制约也很难选择出一种合适的基材用料将高精度、高强度、大流量、易反洗等性能结合起来，并且行业内公知的等静压是依靠高压流体在粉末滤管内外壁同时形成相同大小压力，从而实现粉末粒料相互咬合具备强度，在粉末粒径一定情况下等静压成型压力与基材强度成正比与基材流通量成反比。通常情况等静压设备起步都在几十兆帕压力以上，即使选取最小成型压力，强大压力也会将粉末颗粒之间的“拱桥效应”削弱，这样生产出来的多孔材料孔隙都在30%以下。因为基材是粉末烧结管状元件，工业级高温真空烧结工艺制作的产品圆度、直线度、同轴度以及直径偏差都在2mm左右。为了保证流通量过滤层不可能喷涂太厚，实际生产中过滤层厚度一般不超过0.5mm，就算抛去喷涂设备的精度误差，单纯在几何尺寸偏差2mm的基材上实现均匀喷涂过滤层几乎很难完成，以上生产实际问题给过滤层的性能带来很多不确定性。

综上所述，采用等静压基材+喷涂技术生产的非对称金属烧结滤芯在以上两种典型工况里往往只能做到高精度，或者大流量、易反洗，无法解决现实生产的矛盾，保证性能就得牺牲寿命，保证了寿命性能就不达标。此工艺制作的非对称烧结滤芯性能一般投入成本高，过程复杂不易操作，生产效率低。

2、轧制基材+喷涂技术，参见公布专利CN107983016A和公告专利CN204767841U，如图3-4所示，先烧结一种轧制成型的基材（轧制成型原理是利用两个相切辊轴之间的缝隙对物料形成压力来连续压制所需的片状材料），再在轧制基材外表面喷涂一层粉末粒度为200-800目的细粉层，然后经过真空烧结制出非对称片状滤材，因为片状滤材的缘故最终要制作成滤芯比其它成型方式至少多出滤材卷筒、纵缝焊接工序。

轧制基材一般会是金属粉末烧结板、多层金属烧结网、金属纤维烧结毡中的一种或是两种材料的组合，与第一种方法一样此法依然是基材承担滤材强度，喷涂层作为过滤层，因为是片材并且是平面喷涂施工基材孔径选择尤为重要，孔径选择大了流通量提上去了，但是过滤层细粉会掉入支撑层内堵塞一部分孔隙，选择过小孔径过滤层细粉与支撑层结合问题倒是解决了，但势必造成强度降低（编织网、烧结毡的孔径大小与强度成正比），看似金属粉末烧结板可以选择作为基材，因为粉末材料的孔径大小与强度成反比，虽然说配合过滤层的细粉选择粉末轧制板材不会出现细粉堵塞基材的情况，但是选择过小的孔径基材本身就已经降低了流通量，这种组合依然只是舍弃了流通量来保证强度和生产的可行性，就算选取合适的基材制做出了基本符合要求的非对称烧结片材，接下来的滤芯制作却是一个高难度挑战，滤材卷制圆筒过程会对原有形成的孔隙结构产生拉伸破坏，纵缝焊接产生的热影响经常出现过滤层龟裂，对滤芯过滤精度产生致命隐患。在滤芯直径相同的情况下，有焊缝的滤芯通常比没有焊缝的滤芯有效过滤面积减小，虽说单支滤芯影响不大，但对于一台安装上百支滤芯的装置来说可是天壤之别。因为焊缝的存在使得在反冲洗过程存在盲区，随之而来还有反冲洗产生的高压，焊缝处也不能及时卸载，久而久之焊缝强度也会受损。

综上所述，采用轧制基材+喷涂技术生产的非对称金属烧结滤芯在以上两种典型工况里不可能实现高精度过滤和优异的反冲洗效果，只适用一些对精度要求不高但有强度需求的小众工况，产生经济效益十分有限。另外此工艺制作的非对称金属烧结滤芯对基材轧制、滤材卷筒、焊接工艺要求极其苛刻，任何一个环节失误都是致命的，因此产品废品率也相对较高。

3、真空沉积技术，参见公布专利CN103446806A，如图5所示，先烧结一种多孔基材，采用夹具将多孔基材固定于密闭的沉积室内，并使得多孔支撑体待沉积的一侧与位于沉积室一端的送粉器相连通，多孔支撑体的另一侧与位于沉积室另一端的真空泵相连通，向送粉器中添加待沉积的粉末原料，开启真空泵使得多孔基材两侧产生压差，然后打开送粉器，通过气体将送粉器内的粉末原料输送至多孔基材待沉积的一侧，利用基材两侧的压差使粉末原料沉积于基材表面。此法虽然工序简单也能制作渐变孔径的非对称金属烧结滤材，但因设计原理仅是依靠负压沉积，只适合制作片状材料。对于制作管状产品，多维空间空气流场的不同很难制作出表面一致的梯度孔径。

因为此技术只能制作片状材料，就片状材料非对称涂层制作而言虽然技术上解决了过滤层孔径梯度分布，生产效率有很大提高但是依然存在第二种方法出现的基材选择困难、滤材卷筒孔径变形、焊接龟裂、反冲洗效果不佳这些问题。

目前非对称金属烧结滤芯的安装方式为：图6-7采用的安装形式已经使用多年，虽然生产制造简单，但是后期安装费工，滤芯组装到管板上至少需要两人配合完成，由于滤芯没有定位，拧紧螺母时只能依靠手握紧下部滤管来产生反作用力，这样的操作方式对高精度过滤层有损伤的风险，一般情况为了尽可能节约成本管板上滤芯布置相对紧凑，随着滤芯组装数量的增加，在有限的空间里拧紧滤芯这个工作变得越来越困难。因为使用非对称滤芯的工况都有反冲洗或反吹设计，这种没有定位的滤芯在长期高压反洗/吹介质震动下螺母会经常性的脱落。图8-9是在传统安装结构基础上改进而来的，主要改进有两点，一是在滤芯端盖顶部增加一个定位销，定位销与滤芯采用过盈配合固定；其次是在滤芯管板上加工与定位销匹配的沉孔，并且需要注意沉孔规格与定位销采用公差配合，这样设计虽然解决了滤芯安装手工预紧力不足的问题，也减轻了因手工干预可能产生的过滤层损伤，但是在生产加工上增加了难度，管板体积通常很大要想加工出适合公差配合的沉孔必须得动用加工中心一类的大型设备，这样生产成本增加，另外这种单点支撑定位的方式虽说能起到一定固定滤芯的作用，但是在长期高压反洗/吹介质震动下滤芯局部受力久而久之会出现应力集中，导致密封面出现缝隙，最终密封失效。

实用新型内容

本实用新型提供了一种渐变孔径金属粉末烧结滤芯及其制备方法，意在解决上述几种方法生产非对称金属滤芯遇到的过滤层细粉选择与基材孔径搭配不能兼顾反洗效果和滤芯强度的问题；

本实用新型提供了一种快速便捷的多层金属覆合材料的制备方法，意在简化现有非对称金属烧结滤芯制备方法需要经过粉末筛分、制作毛坯的模具、等静压成型或轧制成型基材、烧结、过滤层制浆、粉末喷涂、过滤层定型烧结、成品烧结、机械车削或滤管卷筒及纵缝焊接、零部件焊接等复杂工序过程；

本实用新型提供了一种高精度大流量易反洗的非对称金属烧结滤芯及其制备方法，有效解决了现有非对称金属烧结滤芯实际应用中的过滤精度、过滤流量、反洗效果三者不能兼顾的不足；

本实用新型提供了一种整体成型多层金属覆合材料的制备方法，有效规避零部件之间的焊接及二次加工对过滤层造成的损伤；

本实用新型提供了一种更加快捷及抗疲劳安装结构及安装方式，以尽可能降低零部件加工成本、减少加工工序、滤芯安装过程简单可靠、现场运行高效稳定；

本实用新型提供了一种工艺操作简便、绿色环保、安全可靠、加工效率高且粉末原料可回收、过滤元件一体成型的非对称结构金属烧结滤芯。本实用新型金属烧结滤芯的生产过程中没有多余的二次加工，生产成本低廉，对生产设备的要求低，适于大规模工业化生产。

本实用新型设计的金属烧结滤芯的安装结构设计也有别于传统金属烧结滤芯，以安装简便、降低劳动强度、可靠性高为目的，非常适合在工业应用上大规模推广。该方法制备的非对称结构金属烧结滤芯过滤效率远高于传统非对称金属烧结滤芯，本实用新型生产的非对称金属烧结滤芯可以广泛应用于石油化工、煤炭、水处理、生物制药等行业的气固、液固分离，尤其适合在高温、高杂质含量、高粘度、高精度以及对滤芯有在线再生需求的工况，典型应用有ACO轻油加工催化剂浆液过滤、煤气化飞灰过滤、尼龙厂已内酰胺羟胺肟化工艺催化剂回收、甲醇制烯烃工艺水浆过滤以及化工厂含碱废水过滤等工业领域。

本实用新型为实现上述目的采用如下技术方案，一种高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯，其特征在于包括滤管及设置于滤管上的安装端头，其中安装端头与滤管开口端一体化成型且在安装端头的内部设有与滤管内腔相通的轴向通孔，滤管盲端与滤管管壁一体化成型，所述滤管由一次烧结成型的筒形支撑层及依次设置于筒形支撑层上的筒形过渡层和筒形过滤层构成，所述安装端头上设有用于实现相邻滤芯安装定位的滤芯定位板及用于实现滤芯与滤芯管板连接安装的外螺纹连接管。

进一步限定，所述滤芯定位板为六棱柱结构，用于通过相邻滤芯六棱柱侧面的相互支撑实现相邻滤芯的安装定位进而实现滤芯与滤芯管板的安装，滤芯定位板相互支撑自成一体以避免反冲洗震动造成的螺纹松脱。

进一步限定，所述滤芯定位板的外侧设有环形凹槽，该环形凹槽内设有与滤芯管板压紧密封的密封圈。

进一步限定，所述安装端头底端设有阶梯式锯齿接口且在阶梯式锯齿接口侧壁上沿圆周方向分布有多个径向通孔，滤管烧结成型后在滤管开口端内侧成型有与径向通孔卡接配合的插接榫，用于有效提升滤管与安装端头烧结成型后的结合强度。径向通孔是为强化致密金属材料与松散粉末材料烧结结合强度而设计，在加入粉末原料后端头上的通孔就会被粉末填充，毛坯做成后就不存在通孔了。致密金属与松散材料因热膨胀系数不同而非常难以结合，本实用新型中阶梯式锯齿接口及径向通孔设计也是有助于致密金属与松散粉末材料两者在烧结中的完美结合。

本实用新型所述的高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：支撑层的制备

步骤S11：将基材制作工装的A口与真空泵连通，A口圆周方向通过传动轮与电机连接传动，B口与气动送粉器相连；

步骤S12：将安装端头、内气囊密封安装至A口底端旋转吸盘上，再将外气囊及工装壳体密封安装至基材制作工装底端形成真空腔；

步骤S13：通过B口向工装壳体内部的内气囊与外气囊之间注入分散剂乙醇；

步骤S14：启动真空泵、气动送粉器，在送粉器内加入D₅₀=50目不规则金属粉末，开启电机让旋转吸气管即A口以300r/min的转速逆时针旋转，此时调节真空泵的真空度为-0.1MPa，利用旋转轴产生的离心力及真空泵的负压将工装壳体内的粉末浆料以滤饼形式抽吸到内气囊外壁上，根据送粉器设定的送粉量来控制基材内层毛坯的厚度，事先经计算得出支撑层用料量，待用完所需的原料后关闭气动送粉器，维持真空泵和电机持续运行2min，以便将工装壳体内的浆料完全利用制成支撑层坯体；

步骤S15：关闭电机待旋转吸气管静止后关闭真空泵，并在A口接入压缩空气，断开B口送粉器使B口处于放空状态，然后在C口接入压缩空气；

步骤S16：调节A口压缩空气压力至100KPa，再缓慢增加C口压缩空气压力直至100KPa，保压2min，然后对C口泄压，待压力释放后对A口泄压，直至A口、C口压力完全释放即得到滤芯内支撑层；

步骤S2：过渡层的制备

步骤S21：重复步骤S11-S14的过程，但此次在送粉器内加入D₅₀=80目不规则金属粉末，开启电机让旋转吸气管以120r/min的转速逆时针旋转，此时调节真空泵的真空度为-0.08MPa，利用旋转轴产生的离心力及真空泵的负压将壳体内的粉末浆料以滤饼形式抽吸到支撑层外壁上，根据送粉器设定的送粉量来控制过渡层I毛坯的厚度，事先经计算得出支撑层用料量，待用完所需的原料后关闭气动送粉器，维持真空泵和电机持续运行2min，以便将工装壳体内的浆料完全利用制成过渡层I坯体；

步骤S22：重复步骤S11-S14的过程，但此次在送粉器内加入D₅₀=150目不规则金属粉末，开启电机让旋转吸气管以80r/min的转速逆时针旋转，此时调节真空泵的真空度为-0.06MPa，利用旋转轴产生的离心力及真空泵的负压将壳体内的粉末浆料以滤饼形式抽吸到过渡层I外壁上，根据送粉器设定的送粉量来控制过渡层II毛坯的厚度，事先经计算得出支撑层用料量，待用完所需的原料后关闭气动送粉器，维持真空泵和电机持续运行2min，以便将工装壳体内的浆料完全利用制成过渡层II坯体；

根据设计需求过渡层可为一层或多层，制作过程同上；

步骤S3：过滤层的制备

重复步骤S11-S14的过程，但此次在送粉器内加入D₅₀=2500目球形粉末和40μm不锈钢短纤，球形粉末与不锈钢短纤混合质量比例按2:1配制，开启电机让旋转吸气管以60r/min的转速逆时针旋转，此时调节真空泵的真空度为-0.05MPa，利用旋转轴产生的离心力及真空泵的负压将壳体内的粉末浆料以滤饼形式抽吸到过渡层外壁上，由于纤维的架桥作用粉末颗粒附着于纤维交点处，自然分布均匀，根据送粉器设定的送粉量来控制基材内层毛坯的厚度，事先经计算得出支撑层用料量，待用完所需的原料后关闭气动送粉器，提升真空泵的真空度为-0.08MPa，保持电机持续运行2min，将工装壳体内的浆料完全利用制成多层覆合滤层材料非对称滤芯坯体；

步骤S4：滤芯塑型

步骤S41：将制作过滤层的工装A口与压缩空气相连，此时暂不通气，切断圆周方向传动电机，B口接入压缩空气缓慢开启，打开C口排出残留浆液，待无液体流出时关闭C口阀门，打开A口压缩空气阀门，以100Pa/S速率同时调升A口、B口压力至2000Pa并保压1min；

步骤S42：将A口、B口压缩空气同时以50Pa/S速率降压，待两侧压力分别到1000Pa时，开启C口泄压直至A口、B口压缩空气压力降至0Pa，打开工装壳体，拆下所有与滤芯连接的工装得到塑型后的非对称滤芯毛坯；

步骤S5：滤芯真空烧结工艺

将塑型非对称滤芯毛坯装入真空烧结炉中准备烧结，第一阶段以2℃/min的升温速率升温至250℃并保温1h，第二阶段继续以2℃/min的升温速率升温至600℃并保温1h，第三阶段以20℃/min的升温速率升温至900℃并保温1h，第四阶段以2℃/min的升温速率升温至1050℃并保温1.5h；

步骤S6：滤芯降温工艺

将滤芯烧结完成后以2℃/min的降温速率降温至850℃并保温10min，再向真空烧结炉内通氩并继续以5℃/min的降温速率降温至室温，出炉后得到成品高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯。

本实用新型所述高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯的应用，其特征在于：该高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯应用于石油化工、煤炭、水处理、生物制药行业的气固分离、液固分离，尤其适合在高温、高杂质含量、高粘度、高精度以及对滤芯有在线再生需求的工况；具体应用于有ACO轻油加工催化剂浆液过滤、煤气化飞灰过滤、尼龙厂已内酰胺羟胺肟化工艺催化剂回收、甲醇制烯烃工艺水浆过滤以及化工厂含碱废水过滤工业领域。

本实用新型所述高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯的应用，其特征在于具体安装过程为：首先在安装端头滤芯定位板外侧的环形凹槽内加装密封圈，再将安装端头外螺纹连接管穿插于滤芯管板的安装孔内，首个滤芯的安装需要借助外力固定滤芯的滤管或滤芯定位板以实现外螺纹连接管末端通过螺母与滤芯管板连接固定，其它滤芯的安装通过六棱柱结构滤芯定位板与相邻滤芯的滤芯定位板六棱柱侧面的相互支撑实现滤芯的自身安装定位，然后在外螺纹连接管末端通过螺母与滤芯管板连接固定即可实现滤芯的安装，滤芯定位板相互支撑自成一体以避免反冲洗震动造成的螺纹松脱。

本实用新型采用的离心抽吸法是以粒径极粗、较粗、细、极细至少四种规格粉末及超细不锈钢短纤作为原料制成浆液(浆液不含分子有机物，烧结后不会存在积炭占据滤材孔隙的情况)，用专用工装逐级吸附最终在外表面附着一层超细金属膜过滤层。为了提高过滤层的孔隙率，本实用新型试验多次最终采用添加一种不锈钢短纤与过滤层超细粉末混合制浆工艺（不锈钢短纤在离心抽吸过程中纤维的架桥作用使得粉末颗粒附着于纤维交点处，自然分布均匀，粉末依托纤维生成的三维立体结构大大增加了孔隙率）成功解决单纯使用粉末孔隙率的现状。这种结构能很好地兼顾过滤性能和反洗（反吹）再生能力。孔径粗的内层金属作为载体，能在保证滤芯机械强度的同时，为反洗提供了类似文丘里效应的通道，分离固体颗粒的功能则由金属膜过滤层承担。这种方法制成的滤芯分离精度最高可达0.1微米。传统的非对称烧结滤芯，包括等静压成型的管状元件和轧制成型的片状元件，目前主要依靠上文提到的三种方法生产，虽然各有特色但都存在不足，粉体在管截面方向上形成的孔径在流体透过的方向上没有明显的梯度变化。这种非对称结构滤芯的过滤机理主要是深层过滤。深层过滤时过滤介质容易镶嵌在滤芯中间孔隙从而堵塞孔道，而且不容易反洗去除。无法将高精度、高强度、大流通量、优异的反洗效果优化融合。本实用新型滤芯与其它非对称烧结滤芯区别在于过滤层厚度薄，孔径小，支撑层至少有两层过渡，滤材流进面到出流面孔径呈阶梯型递增。过滤层的孔隙大小分布均匀一致且区间范围小。较紧密的孔隙大小分布保证微粒滞留于多孔材料表面（表面过滤机理），在过滤过程中，即使有细小微粒进入过滤层，因为从外向内孔径递增的缘故也不会滞留孔道内，这些微粒随着过滤介质的带动排到滤芯下游，进入反洗/吹周期后拦截在过滤层表面的滤饼，因为过滤层薄的缘故反洗压力传递到滤饼层不会出现过多损失，并且在由内向外滤层孔径逐渐缩小的“文丘里”结构加持下反洗变得异常容易。如此周而复始运行，过滤元件流通性并不会产生衰减，这样就实现了高精度、大流量、长周期运行给客户节约成本带来可观经济效益。

本实用新型滤芯不同于其它非对称烧结滤芯需要焊接纵缝，或是焊接两端安装部件，本实用新型采用专用工装生产，可一次性得到非对称过滤元件毛坯，只需要烧结一次就能得到，无需二次加工或焊接安装部件，大大提高生产效率。本实用新型滤芯设计的安装结构简单快捷，结构巧妙，以较小的成本获得，适合大批量生产。

本实用新型滤芯根据产品精度需要迎着介质进入的方向依次为超细粉末、超细不锈钢短纤、中等粒度粉末、极粗粉末构成，这样的设计可以得到渐变孔径，正常过滤时介质由小孔径一侧进入被截留、累积，随着差压的上升从过滤器滤芯内部引出洁净的高压流体对滤芯外表面形成的滤饼进行清洗再生。这种渐变孔径比均一孔径滤芯反洗再生容易，所需反洗压力、系统能耗更小，有利于长周期运行。

附图说明

图1是现有技术中等静压工艺非对称烧结滤芯基材制作示意图；

图2是现有技术中等静压工艺非对称金属烧结滤芯结构图；

图3是现有技术中轧制工艺非对称金属烧结滤材结构图；

图4是现有技术中轧制工艺非对称金属烧结滤芯结构图；

图5是现有技术中真空沉积工艺非对称金属烧结滤材制作示意图；

图6是传统非对称金属烧结滤芯安装结构图；

图7是传统非对称金属烧结滤芯组装图；

图8是现有技术改进后非对称金属烧结滤芯安装结构图；

图9是现有技术改进后非对称金属烧结滤芯组装图；

图10是本实用新型非对称金属烧结滤芯与其它工艺生产烧结滤芯流通量对比图；

图11是等静压工艺非对称金属烧结滤芯孔径分布及液固分离效率图；

图12是轧制工艺非对称金属烧结滤芯孔径分布及液固分离效率图；

图13是本实用新型非对称金属烧结滤芯孔径分布及液固分离效率图；

图14是本实用新型非对称金属烧结滤芯基材即支撑层与过渡层的制作原理图；

图15是本实用新型非对称金属烧结滤芯过滤层的制作原理图；

图16是本实用新型非对称金属烧结滤芯的塑型原理图；

图17是本实用新型中非对称金属烧结滤芯的结构示意图；

图18是本实用新型中非对称金属烧结滤芯中滤管的结构示意图；

图19是图18的局部结构示意图；

图20是本实用新型非对称金属烧结滤芯安装结构图；

图21是本实用新型非对称金属烧结滤芯组装图。

图中：1-滤管，2-安装端头，3-筒形支撑层，4-筒形过渡层，5-筒形过滤层，6-滤芯定位板，7-外螺纹连接管。

具体实施方式

结合附图详细描述本实用新型的技术方案。本实用新型技术方案的理论原型，过滤机理分为两大类：表面过滤即滤饼过滤和深层过滤。顾名思义表面过滤是将颗粒物拦截在过滤元件表面，深层过滤是颗粒物被截留于介质内部的孔隙中。由于过滤器要进行长期稳定运行，过程中进行反洗再生。因此要想过滤器长周期稳定运行工作原理决定了只能进行表面过滤，根据表面过滤工作模式，过滤器运行中工作压差满足Darcy流体理论：

，V-流量、d-过滤层厚度、η-介质粘度、S-过滤面积、α-过滤材料的透过系数。根据Darcy流体理论可以看出透过过滤元件的流量与过滤元件的过滤精度、厚度成反比。因此要想得到高通量滤芯采用孔径渐变型的非对称结构是符合设计原理的。在保证过滤元件强度的条件下减少过滤层（金属膜）的厚度是降低阻力、提高通量的必然选择。

本实用新型所述的高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯，包括滤管1及设置于滤管1上的安装端头2，其中安装端头2与滤管1开口端一体化成型且在安装端头2的内部设有与滤管1内腔相通的轴向通孔，滤管1盲端与滤管1管壁一体化成型，所述滤管1由一次烧结成型的筒形支撑层3及依次设置于筒形支撑层3上的筒形过渡层4和筒形过滤层5构成，所述安装端头2上设有用于实现相邻滤芯安装定位的滤芯定位板6及用于实现滤芯与滤芯管板连接安装的外螺纹连接管7；所述滤芯定位板6为六棱柱结构，用于通过相邻滤芯六棱柱侧面的相互支撑实现相邻滤芯的安装定位进而实现滤芯与滤芯管板的安装，滤芯定位板6相互支撑自成一体以避免反冲洗震动造成的螺纹松脱。

本实用新型所述高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯应用于石油化工、煤炭、水处理、生物制药行业的气固分离、液固分离，尤其适合在高温、高杂质含量、高粘度、高精度以及对滤芯有在线再生需求的工况；具体应用于有ACO轻油加工催化剂浆液过滤、煤气化飞灰过滤、尼龙厂已内酰胺羟胺肟化工艺催化剂回收、甲醇制烯烃工艺水浆过滤以及化工厂含碱废水过滤工业领域。

本实用新型所述高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯的具体安装过程为：首先在安装端头滤芯定位板外侧的环形凹槽内加装密封圈，再将安装端头外螺纹连接管穿插于滤芯管板的安装孔内，首个滤芯的安装需要借助外力固定滤芯的滤管或滤芯定位板以实现外螺纹连接管末端通过螺母与滤芯管板连接固定，其它滤芯的安装通过六棱柱结构滤芯定位板与相邻滤芯的滤芯定位板六棱柱侧面的相互支撑实现滤芯的自身安装定位，然后在外螺纹连接管末端通过螺母与滤芯管板连接固定即可实现滤芯的安装，滤芯定位板相互支撑自成一体以避免反冲洗震动造成的螺纹松脱。

本实用新型滤芯根据产品精度需要迎着介质进入的方向依次为超细粉末、超细不锈钢短纤、中等粒度粉末、极粗粉末构成，这样的设计可以得到渐变孔径，正常过滤时介质由小孔径一侧进入被截留、累积，随着差压的上升从过滤器滤芯内部引出洁净的高压流体对滤芯外表面形成的滤饼进行清洗再生。这种渐变孔径比均一孔径滤芯反洗再生容易，所需反洗压力、系统能耗更小，有利于长周期运行。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯，其特征在于包括滤管及设置于滤管上的安装端头，其中安装端头与滤管开口端一体化成型且在安装端头的内部设有与滤管内腔相通的轴向通孔，滤管盲端与滤管管壁一体化成型，所述滤管由一次烧结成型的筒形支撑层及依次设置于筒形支撑层上的筒形过渡层和筒形过滤层构成，所述安装端头上设有用于实现相邻滤芯安装定位的滤芯定位板及用于实现滤芯与滤芯管板连接安装的外螺纹连接管。

2.根据权利要求1所述的高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯，其特征在于：所述滤芯定位板为六棱柱结构，用于通过相邻滤芯六棱柱侧面的相互支撑实现相邻滤芯的安装定位进而实现滤芯与滤芯管板的安装，滤芯定位板相互支撑自成一体以避免反冲洗震动造成的螺纹松脱。

3.根据权利要求1所述的高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯，其特征在于：所述滤芯定位板的外侧设有环形凹槽，该环形凹槽内设有与滤芯管板压紧密封的密封圈。

4.根据权利要求1所述的高精度大流量易反洗非对称金属烧结滤芯，其特征在于：所述安装端头底端设有阶梯式锯齿接口且在阶梯式锯齿接口侧壁上沿圆周方向分布有多个径向通孔，滤管烧结成型后在滤管开口端内侧成型有与径向通孔卡接配合的插接榫，用于有效提升滤管与安装端头烧结成型后的结合强度。

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