ABSTRACT

There are few stereotypes for high-quality filter felt in the market because the key technology and equipment are not mature enough. This paper compared the traditional way of heat treatment, developed a new type of the heat treatment technology and designed a new kind of the heat setting device. Compared to the traditional one, the results show that this heat-setting technology has greatly improved the filtering accuracy, washing-resistant strength and product qualification rate of needle punched filter felt.

Keywords:Heat Treatment Technology, Needled Punched Filter, Heat Setting Machine, Externally Heated Arc

基于新型热处理方式的针刺过滤毡热 定型技术研究

李雪梅

白城师范学院机械工程学院，吉林 白城

收稿日期：2016年11月30日；录用日期：2016年12月23日；发布日期：2016年12月27日

摘 要

市场上专用于高品质过滤毡的定型机很少，关键技术和设备不够成熟。本文对比传统的热处理方式，研发了一种新型热处理技术，并设计了热定型装置。对比实践结果表明，此热定型技术大大提高了针刺过滤毡的过滤精度、耐洗涤强度和产品合格率。

关键词 :热处理技术，针刺过滤毡，热定型机，加热弧

1. 引言

如今提质降耗、节能减排已成为企业赖以生存的基本条件，对过滤介质的需求日益凸现。国内只有少数企业生产高品质过滤毡，关键技术和设备还相对落后。目前国内外市场上普通定型机很多，专用于针刺过滤毡的热定型机很少 [1] 。且针刺过滤毡热处理方式普遍采用传统的立式和箱式结构，定型后的产品存在过滤精度低、拉力小、不耐洗涤和有微孔等诸多问题。基于以上考虑，研发了一种新型的热处理技术，并研制了一套挤压热定型装置。

2. 设计思想

系统采用一种新型的热处理方式，由热定型和挤压两个工序完成。热定型处理是在过滤毡的外表面放置了一个半圆形加热弧，弧内固定了多根远红外加热管；挤压处理是在缠绕过滤毡的主动辊上方放置了一个挤压辊，两者通过拉簧紧压连接 [2] 。热处理方式如图1所示。

3. 装置设计

3.1. 装置结构设计

针刺过滤毡热定型装置是由加热弧和过滤毡主动辊等构成 [3] ，工作特征是：过滤毡主动辊一侧的加热弧轨道车上面固定有加热弧，加热弧内侧有多根加热管；与加热弧的内弧对应的是过滤毡旋转其上的过滤毡主动辊；在过滤毡主动辊上面放有挤压辊，由拉簧径向拉力紧压在主动辊上；滤毡主动辊的另一侧有张力轨道车，张力轨道车上面有下移动张力辊和上移动张力辊；过滤毡主动辊和张力轨道车之间有固定架张力辊。针刺过滤毡热定型装置示意图如图2所示。

目前市场上的过滤毡规格很多，最大幅宽为3000 mm，所以设计时就以最大幅宽为标准，加热弧、加热弧轨道车、主动辊、挤压辊、张力辊和张力轨道车的长度均设计为3000 mm。

3.2. 加热弧

根据主动辊的直径和主动辊与加热弧的间距，加热弧直径设计为830 mm，长度为3000 mm。内弧采用TC4钛合金板，厚度2 mm，外弧为铁板，厚度2 mm。内弧固定有弧形加热管支架，支架上固定了10根远红外加热管，加热管接线柱连接耐高温阻燃的硅胶线，接至控制柜上。在内弧与外弧夹层内铺置珍珠岩保温材料。

3.3. 加热弧轨道车

加热弧体积大且重量大，与加热弧轨道车间的联接显得尤为关键。在设计中采用焊接的方式直接联

图1. 热处理方式

图2. 针刺过滤毡热定型装置示意图

接。加热弧轨道车长度为3000 mm，如图3所示。在轨道车上放置电机，通过皮带连接减速机，减速机通过链条连接轨道轮，轨道轮在固定轨道上可以移动。电机采用Y90L-4型三相异步电动机，功率为1.5 KW；减速机27采用WD-102型蜗轮减速机，模数4，速比40:1，功率为1.5 KW [4] 。

3.4. 过滤毡主动辊

主动辊转速的快慢决定了过滤毡定型的轻重。根据工人操作的方便性和定型轻重的实践测试，主动辊直径选取为550 mm，长度为3000 mm。主动辊轴的轴承采用调心滚子轴承，轴承盒固定在地面 [5] 。在主动辊轴的一侧套有牙轮，通过链条和张紧轮与减速机相连。主动辊电机采用电磁调速方式，具有调速范围广、控制功率小和有速度负反馈等特点，这种调速能根据过滤毡的厚度相应地调节转速，有效地控制过滤毡定型的质量。电机选用YCT132-4B型电磁调速电机，功率为1.5 KW；减速机采用WD-102型蜗轮减速机。

3.5. 挤压辊

根据挤压达到的效果和装置的工艺要求，挤压辊直径选取为100 mm，长度为3000 mm，如图4所示。其作用是通过滤毡主动辊的相互挤压，使过滤毡厚度均匀且厚度小，表面没有微孔、透气均匀和过滤精度高。挤压辊放在过滤毡主动辊的上面，通过挤压辊轴的轴套下边缘的拉环，与主动辊轴承盒顶部的拉环经拉簧径向连接。挤压辊轴套的另一侧固定连接横杆，横杆与手压柄连接，用来抬起挤压辊以更换过滤毡。

图3. 加热弧

图4. 挤压辊

3.6. 固定架张力辊

根据固定支架的尺寸和厂房的实际情况，装置设有三个张力辊，直径为150 mm，长度3000 mm。其作用是使过滤毡在主动辊、固定架张力辊和上移动张力辊上缠绕和运转，以便加热管烘烤和挤压辊挤压。

3.7. 张力轨道车

张力轨道车长度为3000 mm。在轨道车上放置电机，通过皮带连接减速机，减速机通过链条连接轨道轮，轨道轮在固定轨道上可以移动。电机采用Y90L-4型三相异步电动机，功率为1.5 KW；减速机采用WD-102型蜗轮减速机。在轨道车上还固定了一个支架，支架上固定有上、下移动张力辊，其轴承采用调心球轴承。

3.8. 装置工艺流程

第一步：将加热弧内的加热管打开预热；

第二步：将所需定型的过滤毡缠绕在过滤毡主动辊和张力辊上；

第三步：开动过滤毡主动辊将速度调至设定值；

第四步：将加热弧开到距离过滤毡主动辊50 mm限定位置；

第五步：加热弧温度固定，定型轻重由过滤毡主动辊的速度调节，进行定型处理；

第六步：过滤毡一面定型完成后，退回加热弧，将过滤毡翻面再重复上述过程。

表1. 5 cm × 10 cm过滤毡测试结果

4. 装置测试

采用强度测试仪检测过滤毡的拉断强力和拉断伸长，采用透气测试仪检测过滤毡的透气量，采用天平检测过滤毡每平方米重量。

测试时，取规格1100 g/m²复合过滤毡，室温20℃~24℃，湿度50%~80%，采取中等定型程度，定型温度为190℃，过滤毡主动辊速度7 r/min。取5 cm × 10 cm样品过滤毡测试结果见表1。

本设备生产的1100 g/m²型过滤毡与国内厦门滤材厂、国外日本东洋纺、意大利斯奈克等作对比，结果显示：该设备的断裂强度高于国内同类产品100%，高于国外产品17.6%；断裂伸长率低于国内同类产品69%，低于国外产品48%；透气率低于国内同类产品33%，低于国外产品13%；最大透过粒径低于国内38%，低于国外22.5%；使用周期高于国内4倍，与国外相同。同时，过滤毡表面光滑，无结焦、无浮毛、不缩水、不变形、不掉毛、耐洗涤、抱合力大。

5. 结论

1) 采用新型热处理方式的针刺过滤毡热定型技术，克服了传统热定型的缺陷，开辟了过滤毡热定型技术的新途径。同时使过滤毡过滤精度和产品合格率大幅提升。

2) 采用新型热处理方式制造的针刺过滤毡热定型机，经其定型后产品可达到国外同类产品的先进水平。

基金项目

吉林省教育厅“十三五”科学技术研究项目(吉教科合字[2016]第39号)。

文章引用

李雪梅. 基于新型热处理方式的针刺过滤毡热定型技术研究
The Heat Formed Technology Research of Needle Punched Filter on New Style Heat Treatment[J]. 机械工程与技术, 2016, 05(04): 329-333. http://dx.doi.org/10.12677/MET.2016.54040

参考文献 (References)