RO106863B1 - Corp gol, poros, din politetrafluoretilenă, destinat filtrării, și procedeu de realizare a acestuia, prin sinterizare - Google Patents

Abstract

Corpurile goale, poroase, din politetrafluoretilenă, obținute prin sinterizare, utilizate, în special, In industria chimică și a medicamentelor, pentru filtrarea fluidelor puternic corozive sau care necesită o puritate avansată, având temperaturi maxime de 5230°K, corpuri sub formă de disc cu zonă compactă, dispusă inelar, pe margine, sub formă de tub cu zone compacte inelare, dispuse la capete, sau cu flanșe compacte la capetele tubului poros, și sub formă de pahar cu flanșă compactă, corpurile filtrante realizându-se la o singură sinterizare și dintr-o bucată.

Description

Invenția se referă la un corp poros, din politetrafluoretilenă. cu zone de fixare compacte și un procedeu de realizare a acestuia, utilizat, îu special, ca filtre în industria chimică și a medicamentelor, pentru filtrarea fluidelor puternic coro zive sau care necesită o purilate avansată, având temperaturi maxime de 523^lT<.

în scopul filtrării sunt cunoscute corpuri poroase din politetrafluoretilenă realizate din pulberi, având forme sferice sau neregulate de dimensiuni dorite cuprinse între 0,01 și lmm.

Aceste filtre prezintă dezavantajul că au o rezistență mecanică scăzută care nu permite utilizarea unor forțe de strângere suficient de mari pentru a garanta etanșarea filtrului în zona de fixare și mai ales menținerea în timp a acestei etanșări, în special în perioada în care filtrul funcționează încărcat, căderea de presiune pe filtru fiind mai mare și deci forțele cc solicită filtrul fiind mai mari. Din această cauză se recurge la sisteme speciale de prindere ce se realizează greu cu mari consumuri dc materiale, în special politetrafluoretilenă.

Problema pe care o rezolvă invenția este aceea de a stabili un procedeu de realizare a corpurilor filtrante cu zone de filare compacte.

invenția înlătură dezavantajul de mai sus prin aceea câ se obțin corpuri filtrante, având zona de fixare executată din polițe trafluorelilenă compactă, corpurile având forma de disc cu zona compactă dispusă inelar pc margine, sub formă de tub cu zone compacte inelare dispuse la capete sau cu flanșe compacte la capetele tubului și sub formă dc pahar cu flanșa compactă, corpurile filtrante realizânduse la o singura sintetizare și dintr-o singură bucata.

Procedeul de realizare a corpurilor poroase din politetrafluoretilenă cu zone de fixare compacte, la presiuni cuprinse între 20.0 și 30,0 MPa, din pudră de politetrafluoretilenă pentru presare în matriță, urmată de presarea pulberei de granulație dorită împreună cu zonele compacte presate deja, presarea finală având loc la presiuni cuprinse între 10 și 15 MPa. Sintetizarea se va face urmărind ciclul de la sinterizarea pieselor compacte, ținând cont de grosimea maximă a lor, ciclu ce este cunoscut în tehnica, la corpurile filtrante lungi fiind necesare matrițe de ghidare.

Prin aplicarea invenției se obțin ca avantaje: o fixare sigură a corpului filtrant în sistemul de filtrare, se pot utiliza forțe de strângere mult mai mari, acestea fiind preluate de zona cu politetrafluoretilenă compactă.

Se dau, în continuare, patru exemple de realizare a invenției în legătură și cu fig. 1...9, care reprezintă:

- fig.1, secțiune printr-un corp poros sub formă de disc cu inel compact;

- fig.2, secțiune printr-un corp poros sub formă cilindrică cu inele de capăt compacte;

- fig.3, secțiune printr-un corp poros sub formă cilindrică cu flanșe compacte la capete;

- fig.4, secțiune printr-un corp poros sub formă de pahar cu flanșă compacta de prindere;

- fig.5, secțiune printr-o matriță de presare a corpurilor poroase sub formă de disc;

- fig.6, secțiune printr-o matriță de presare a unor flanșe de capăt;

- fig.7, secțiune printr-o matriță de presare a corpurilor poroase sub formă de pahar;

- fig.8, secțiune printr-un suport de sinterizare a corpurilor poroase cilindrice;

- fig.9, secțiune printr-un suport de sinterizare a corpurilor poroase sub formă de pahar.

Cele mai folosite filtre sunt cele care folosesc corpuri poroase, sub formă de disc, reprezentat în fig.l, având un inel

1, din politetrafluoretilenă compactă și un miez din politetrafluoretilenă poroasă

2. sub formă de tub, fig.2, cu zone compacte inelare la capete 3 între care este o zonă poroasă 4, sub formă de tub, fig.3, cu liaușe compacte la capete 5 și o zonă poroasă 6 între flanșe și sub formă de pahar, fig.4, având o flanșa din poliLelrafluorelilena compactă și o zonă filtrantă 8 sub formă de pahar. Aceste corpuri poroase se pot obține în felul următor:

Exemplul 1. Corpurile poroase sub formă de disc se obțin prin presarea separata a celor două zone într-o singură matriță prezentată în figura 5 și compusă dintr-un corp 9, un piston tubular 10, un piston cilindric 11 și un extractor 12. în prima faza se pregătesc pulberile din politetrafluoretilenă necesare celor două zone. Pentru zona compactă se va folosi pulbere pentru presarea în matrița, cantitatea slabilindu-se prin cântărire, cunoscâudu-se volumul inelului și densitatea după presare de 2,2 g/cm . Pentru zona poroasa se va folosi pulbere de extruder sortată la granulația dorită (granulații cuprinse între 0,01 și 0,8 mm) având densitatea de vrac cuprinsă între 0,5 și 0,65 g/cm ⁵ cantitatea stabil indii-se tot prin cântărire, cunoscându-sc volumul discului din politetrafluoretilenă poroasă și densitatea după presare care este cuprinsă între 0,7 și 0,8 g/cm⁵.

După pregătirea pulberilor, se coboară pistonul cilindric 11 până atinge extractorul 12, se introduce pulberea dozata pentru inel și se coboară pistonul tubular 10, apăsând cu o presiune cuprinsă între 20 și 30 MPa, menținând presiunea câteva secunde, după care se reduce presiunea, se extrage pistonul 11, se introduce pulberea dozată pentru zona poroasă și se începe presarea cu pistonul cilindric 11 până la presiunea de 10...15 MPa crescând în același timp și presiunea din inel până la 10... 15 MPa pentru a evita formarea fisurilor în inelul compact Se încetează presarea și se ridică cele două pistoane, mai întâi pistonul central 11, după care se ridică și pistonul tubular 10. corpul filtrant fiind scos din corpul 9 cu ajutorul extractorului 12.

Corpurile de filtru astfel obținute se sinterizeazâ în cuptor după un ciclu termic ce constă în încălzirea până la temperatura de 643°K cu o creștere a temperaturii de 3600/a, °K/h unde a este grosimea zonei din politetrafluoretilenă compactă, menținerea la temperatura de 643¾. timp T — 30+10 (a-6) (min), pentru a>6. T=30 (min), pentru a^6 și răcire controlată cu o viteză de 2500/s, *k/L

Exemplul 2. Corpurile poroase sub formă de tub cu zone compacte inelare dispuse la capete se realizează prin presarea separată a inelelor de capăt și a zonei poroase centrale.Cunoscând dimensiunile geometrice ale corpului filtrant se vor pregăti pulberi din politetrafluoretilenă, ca la exemplul 1. Se vor presa inelele de capăt la 20...30 MPa și zona centrală la 10...15 MPa, după care se reintroduce în matrița și se presează împreună cu zona poroasă la mijloc la o presiune de 10...15 MPa. Se extrage din matrița și se sinterizeazâ, după ciclul prezentat la exemplul 1.

Exemplul 3. Corpurile poroase sub forma dc tub cu flanșe compacte dispuse la capete se vor realiza ca la exemplul 2, prin presarea separată a flanșelor de capăt și a zonei poroase centrale. Flanșele de capăt se realizează cu ajutorul unei matrițe prezentate în fig.6 și compusă dintr-un corp 13, un piston inelar 14, un piston inelar mai mic 15 pentru executarea locașului unde va intra corpul poros, un miez liber 16 și un extractor 17. Pentru presare se va ridica pistonul inel mic 15 astfel, încât înălțimea b’ să fie de patru ori mai mare decât înălțimea b a pragului după presare (înălțimea b nu va fî mai mare dc 2... 10 mm), pulberea având un factor de compresie de patru, se introduce pudra de politetraflluoretilenă, dozata ca în exemplul 1, și se începe presarea până la 20...30 MPa prin apăsarea pistonului 14 și retragerea pistonului 15 odată cu avansarea pistonului 14. Se menține la presiunea maximă câteva secunde, se ridica pistonul 14, se acționează pistonul 15 care va antrena și extractorul 17 până ce flanșa presată va fi scoasă din corpul matriței.

Se blochează extractorul 17 pe poziție și se coboară pistonul 15. Se scoate piesa cu miezul 16 care va fi extras ulterior, se montează cele trei componente, ca în fig.3 și se sinterizeuză după ciclul prezentai la exemplul 1, uriiizându-se un suport de sintetizare ca cel prezentat în fig.7 și care este compus dintr- un ax 18 de ghidare sprijinit la partea inferioară peotalpă 19 și având la partea superioară un disc limita tor 20 ce poate fi blocat la înălțimea dorită cu ajutorul a două șuruburi 21 și care se poziționează la înălțimea d, deasupra corpului filtrant egală cu 20...23% din înălțimea totală a corpului filtrant. Suportul are rolul de a limita dilatarea corpului filtrant în timpul sintetizării în vederea creării unei presiuni între cele trei componente ale lui, pre siune ce asigură sudarea componentelor. Presiunea poate fi mărită prin coborârea limitatorului 20 sub 20% din înălțimea totală a corpului filtrant, dar apare pericolul deformării inversibile a zonei poroase.

Exemplul 4. Corpurile poroase sub formă de pahar cu fianșă compactă la capăt se pot realiza prin presare separată a flanșei și a paharului filtrant Flanșa se va realiza la fel ca în exemplul 3, pali jiul filtrant fiind realizat într-o matriță 8 compusă dintr-un corp 22, un piston inelar 23, un piston central 24 și un extraclor 25. Se introduce cantitatea de pulbere, dozată ca în exemplul 1, în matriță, care trebuie să aibă distanța dintre pistonul central 24 și extractorul 25 de patru ori mai mare decât grosimea finală a fundului paharului, se vibrează matrița astfel, încât pulberea să se taseze ușor și să se umple spațiul de sub pistonul central 24 și se presează simultan cu cele două pistoane 23 și 24, pistonul 23 având viteza mult mai mare decât cea a pistonului 24. Se menține sub presiunea de 10...15 MPa. timp de câteva secunde, se scoate de sub presiune și se lasă câteva secunde pentru relaxare, se ridică întâi pistonul 24 și apoi pistonul și se acționează extractorul 25 pentru ridicarea paharului 8 deasupra corpului 22.

Se montează flanșa 7 și se sintetizează, după ciclul prezentat la exemplul 1, într-un suport, prezentat în fig.9, și compus dintr- un suport 26, o bară de sprijin 27 pe care poate culisa un opritor 28 ce poate fi blocat pe poziția dorită cu un șurub 29, prin opritorul 28 trecând un ax 30 de ghidare a paharului 8 ce poate fi blocat cu un șurub 31. Distanța dintre suportul 26 și opritorul 28 va fi cu 20...23% mai mare decât înălțimea totala a corpului filtrant, sub formă de pahar, iar distanța dintre suportul 26 și axul 30 va fi cel puțin 1,3 din grosimea de fund a paharului 8, dar nu mai mare de două ori grosimea fundului paharului 8.

Revendicări

Claims (5)

1. Corp poros, din politetrafluoretilenă, destinat filtrării, caracterizat prin aceea ca este realizat din două zone, una de fixare din politetrafluoretilenă compactă, din pulbere pentru presare în matriță, obținută prin presare la 20,..30 MFa și una poroasa obținută prin presare la 10...15 MPa a pulberii din politetrafluoretilenă pentru extruder, la granulația dorită cuprinsă între 0,01 și 0,8 mm, obținând, în final, după sinterizare, niște corpuri poroase sub formă de disc (fig.1) având un inel de politetrafluoretilenă compactă (1) gi un miez poros (2), sub formă de tub (fig.2) cu zone compacte inelare la capete (3) între care este o zonă poroasă (4), sub formă dc tub (fig.3) cu flanșe compacte la capete (5) și o zonă poroasă (6) între flanșe și sub formă de pahare (fig.4), având o fianșă compactă de fixare (7) și o zonă (8) sub formă de pahar.

2. Procedeu de realizare a corpului poros, din politetrafluoretilenă, conform revendicării 1. caracterizat prin aceea că se presează zonele compacte din pulberi pentru presarea în matriță, can106863

Li ta tea de pulbere necesară fiind stabilită prin determinarea volumului zonei compacte care se înmulțește cu densitatea filială a politetrafluoretilenei compacte (2.2 g/cm³), presarea având loc la 20...30 MPa, și presarea zonei poroase din pulbere de extruder sortată la granulația dorită, cantitatea stabjlindu-se tot prin cântărire, cunoscând volumul zonoi poroase și densitatea după presare și relaxare^care este cuprinsă între 0,7 §i 0,8 g/cm , după asamblarea celor două sau trei zone urmând un ciclu de sinterizare în cuptor, ce constă în încălzirea până la temperatura de 643°K cu o creștere a temperaturii de 3600/a°K/h unde a este grosimea maximă a zonei din politetrafluoretileuă compacta, menținerea la acesta temperatură, timp de 30 min, pentru grosimi până la 6 mm a zonei compacte și T=30+10 (a-6)min pentru grosimi mai mari de 6 mm și răcirea controlată cu o viteză dc 2500/a °K/h, sinterizarea având loc liber la corpurile sub formă de disc și în suporturi de sintcrizarc pentru celelalte cazuri, în cazul corpurilor cu zone presate separat §i montate liber fiind obligatorie limitarea dilatării în timpul sinterizării la 20...23% din înălțimea totală a corpului filtrant rece.

3. Procedeu, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că obținerea corpurilor poroase în formă de disc se face într-o matriță alcătuită dintr-un corp (9), un piston tubular (10), un piston cilindric (11) și un extractor (12). presarea având loc prin coborârea pistonului cilindric (11) până atinge extractoml (12), sc introduce pulberea dozată pentru inel și se coboară pistonul tubular (10) ap»ăsând cu o presiune cuprinsă între 20 și 30 PMa, menținând presiunea câteva secunde, după care se reduce presiunea, se extrage pistonul (11), se introduce pulberea dozata pentru zona poroasă și se începe presarea cu pistonul cilindric (11) până la presiunea 10...15 MPa, crescând în același iimp și presiunea din inel până la 10-15 MPa, pentru a evita formarea fisurilor în inelul compact, după care se ridică mai întâi pistonul central (11), urmată de ridicarea pistonului tubular (10), corpul filtrant fiind scos din corpul (9) al matriței cu ajutorul extractorului (12).

4. Procedeu, conform revendicărilor

2 3, caracterizat prin aceea că obținerea flanșelor compacte de fixare se face prin presarea într-o matriță alcătuită dintr-un corp (13), un piston inelar (14), un alt piston inelar (15) pentru executarea locașului unde va intra corpul poros, un miez liber (16) și un extractor (17), presarea având loc prin ridicarea pistonului inelar (15) astfel, încât distanța până la pistonul inelar (14) să fie de patru ori mai mare decât grosimea finală a flanșei în această zonă, introducerea pudrei dozate și presarea la 20...30 MPa prin apăsarea pistonului (14) și retragerea pistonului (15) odată cu avansarea pistonului (14), se menține câteva secunde sub presiune, se ridică pistonul (14), se acționează pistonul (15) care va antrena și cxtractorul (17) până ce flanga presată (5) va fi scoasă din corpul (13) al matriței, se blochează extractorul (17) pe poziție și se coboară pistonul (15) piesa fiind scoasă cu miezul (16) care va fi extras ulterior.

5. Procedeu, conform revendicărilor 2 și 4, caracterizat prin aceea că paharele filtrante poroase se obțin prin presarea într-o matriță alcătuita dintr-un corp (22), un piston inelar (23), un piston central (24) și un extractor (25), introducându-se cantitatea de pulbere de granulație dorită §i în cantitatea necesara în matriță care trebuie să aibă distanța dintre pistonul central (24) și extractor (25), de patru ori mai mare decât grosimea finală a fundului paharului, se vibrează matrița astfel, încât pulberea să se taseze ușor și să se umple spațiul de sub pistonul central (24) și se presează simultan cu cele două pistoane (23 și 24), pistonul inelar (23) având viteza mult mai mare decât cea a pistonului central (24), se menține la presiunea de 10...15 io

MPa, timp de câteva secunde, se scoate de sub presiune lăsându-se câteva secunde pentru relaxare, se ridică întâi pistonul (24) și apoi pistonul inelar (23) și se acționează extractorul (25) pentru ridicarea paharului (8) deasupra corpului (22).