Способ изготовления водоотталкивающей перегородки для фильтров-сепараторов

Изобретение относится к фильтрующим материалам для жидкостей или жидкостей в газообразном состоянии, к способам изготовления устройств, в частности водоотталкивающей перегородки, для очистки углеводородных жидкостей, преимущественно моторных топлив, от свободной воды и может применяться во всех областях техники. Согласно способу приготавливают раствор из фторопластовой суспензии и воды, взятых в соотношении 1:3, металлическую сетку с размером ячеек 80 мкм погружают в данный раствор, выдерживают заданное время, сушат, а термообработку осуществляют поэтапно. На первом этапе сетку с фторопластовым покрытием выдерживают при температуре 80±1°С в течение 25-30 мин, на втором этапе при 170°С и выдерживают при этой температуре 10-15 мин, а на третьем этапе повышают температуру до 380°С, при которой выдерживают перегородку в течение 20 мин, после чего снижают температуру до 60°С и извлекают из печи готовую к эксплуатации водоотталкивающую перегородку. Технический результат - повышение эффективности водоотталкивающих свойств перегородки (не более 0,001% мас.), увеличение ее срока эксплуатации (не менее 2 лет), снижение вымывания фторопластового покрытия при сохранении пропускной способности, все материалы изготовлены в РФ. 5 табл.

 

Изобретение относится к фильтрующим материалам для жидкостей или жидкостей в газообразном состоянии, в частности к способам изготовления устройств для очистки углеводородных жидкостей, преимущественно моторных топлив, от свободной воды и может применяться во всех областях техники.

Как показала практика существующие водоотталкивающие перегородки имеют относительно небольшой срок службы, а также недостаточно эффективные водоотталкивающие свойства. Необходимость совершенствования способов изготовления водоотталкивающих перегородок обусловливается повышением требований к чистоте моторных и особенно авиационных топлив, вследствие повышения динамических и статических нагрузок на детали, узлы машин и механизмов при модернизации, а также для увеличения их надежности и срока службы.

Перед авторами стояла задача разработать способ изготовления водоотталкивающей перегородки, обладающей следующими свойствами:

- содержание свободной воды после прохождения через перегородку не более 0,001% масс;

- срок эксплуатации изделия не менее 2 лет;

- снижение вымываемости водоотталкивающего слоя;

- из материалов, производимых в РФ.

При просмотре источников научно-технической и патентной информации был выявлены изделия, частично решающие поставленную задачу.

Так, известен способ изготовления водоотталкивающей перегородки для фильтров-сепараторов, состоящий из напыления на пористую основу с прямыми открытыми порами водного раствора, содержащего фторопластовую суспензию и этилцеллозольв, высушивания перегородки на воздухе до полного высыхания и одноэтапной термообработки при температуре 355-365°С в течение 30-40 мин (А.с. СССР, №1063441, B01D 39/00; B01D 37/02, 1982).

Недостатком данного способа является относительно низкая устойчивость покрытия к истиранию и малый срок службы перегородки, вследствие недостаточной толщины покрытия (4 мкм).

Известен способ изготовления водоотталкивающей перегородки, включающий обезжиривание пористой основы, нагрев до 100-120°С и нанесение на нее суспензии фторопласта путем распыления при давлении сжатого воздуха на входе в пульверизатор 0,5-3 кгс/см2 с последующим спеканием при температуре 300-420°С в течение 10-40 мин. (Патент РФ №2035968, B01D 39/00, 1995).

Недостатком данного способа являются относительно низкие водоотделяющие свойства перегородки, после прохождения через которую содержание свободной воды составляет 0,003% масс (Патент РФ №2035968, B01D 39/00, 1995, таблицы 1-4).

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является способ изготовления водоотталкивающей перегородки, заключающийся в нанесении на пористую основу с прямыми открытыми порами со стороной квадрата 80 мкм водной суспензии фторопласта с добавлением диспергирующего вещества - моноэтаноламиновых солей алкилбензосульфокислот (с молекулярной массой 400-480), предварительно пропущенной через фильтровальную перегородку с тонкостью очистки 40 мкм для удаления из суспензии механических примесей, путем погружения перегородки в данную суспензию на 15-20 мин, ее сушки на воздухе при комнатной температуре до полного высыхания и дальнейшей одноэтапной термообработки при температуре 355-365°С в течение 30-40 мин (А.с. СССР, №1279654, B01D 39/00, 1984).

Недостатком известного способа является невысокая эффективность водоотделения, а также малый срок службы перегородки ввиду быстрого истирания водоотталкивающего покрытия (А.с. СССР, №1279654, B01D 39/00, 1984, таблица 3).

Технический результат изобретения - повышение эффективности водоотталкивающих свойств перегородки с одновременным увеличением ее срока эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления водоотталкивающей перегородки для фильтров-сепараторов, включающем нанесение на металлическую сетку с прямыми открытыми порами предварительно подготовленную гидрофобную смесь из фторопластовой суспензии и воды, путем выдержки сетки в приготовленной смеси в течение 15-20 мин, последующую ее сушку при комнатной температуре до полного высыхания и термообработку при заданной температуре, согласно изобретению, фторопластовую суспензию и воду берут в соотношении 1:3, термообработку осуществляют поэтапно, на первом этапе сетку с фторопластовым покрытием выдерживают при температуре 80±1°С в течение 25-30 мин, на втором этапе повышают температуру до 170°С и выдерживают при этой температуре 10-15 мин, а на третьем этапе повышают температуру до 380°С, при которой выдерживают перегородку в течение 15-20 мин, после чего снижают температуру до 60°С и извлекают готовую водоотталкивающую перегородку.

Фторопластовая суспензия, как вариант, Ф-4Д по ТУ 6-05-1246-81 (URL: http://www.halopolymer.ru, дата обращения 27.03.2019) - жидкость от белого до светло-коричневого цвета, имеющая следующие характеристики: массовая доля нелетучих веществ не менее 50%, массовая доля стабилизатора 6-12% к сухому веществу, прочность при разрыве свободных пленок не менее 30 МПа, относительное удлинение при разрыве не менее 300%, температура эксплуатации от минус 250°С до 260°С.

Такие суспензии обладают широкой областью применения: для армированных изделий, покрытий на металлических поверхностях, создания политетрафторэтиленовых волокон и паст, пропиток и др. Им характерны следующие свойства: электроизоляционные, антиадгезионные, антикоррозионные, химическая стойкость ко всем известным реагентам (за исключением газообразного фтора, трехфтористого хлора, расплавов щелочных металлов), термостойкость, атмосферостойкость, (URL: http://www.halopolymer.ru, дата обращения 27.03.2019).

Обоснование используемой фторопластовой суспензии с водой в соотношении 1:3 получено в результате проведения исследований водоотталкивающего слоя перегородки после ее сушки (равномерность нанесенного слоя, его толщина, доля закупоренных пор в перегородке), путем оптической микроскопии (на микроскопе Nikon AZ100). Результаты представлены в таблице 1.

Как видно из результатов исследований (таблица 1), соотношение 1:3 позволяет получить равномерную толщину слоя фторопластового покрытия и практически полное отсутствие закупоренных пор перегородки.

Для обоснования эффективности использования поэтапной термообработки полученную основу перегородки (с нанесенной суспензией в соотношении 1:3 с водой) после воздействия различных температур и продолжительности этого воздействия испытывали, пропуская через нее топливо, например, топливо для реактивных двигателей марки ТС-1 по ГОСТ 10227-86. Результаты представлены в таблице 2.

Эти испытания проводили следующим образом. На каждом этапе термообработки при различных температурных режимах в печь помещали по 8 одинаковых перегородок (с нанесенной суспензией). Через каждые 5 минут извлекали одну перегородку для определения стойкости фторопластового покрытия к воздействию топлива. После каждого этапа через полученные перегородки (полуфабрикат) прокачивали предварительно отфильтрованное топливо и отбирали пробы для возможности обнаружения в них вымытых частиц фторопласта. Перегородки с наибольшей стойкостью к вымыванию фторопластового покрытия использовали на следующем этапе. Исследования отобранных проб на наличие частиц фторопласта проводили на микроскопе Nikon AZ100 по ГОСТ ИСО 4407, результаты представлены в таблице 2.

Как видно из результатов исследований (таблица 2), наилучшей стойкостью к вымыванию фторопластового слоя (на первом этапе термообработки) обладают перегородки при времени термообработки 25 и 30 мин. При длительности менее 25 мин адгезия фторопластового слоя с пористой основой недостаточно высока, и поэтому происходит его вымывание с перегородки, при термообработке более 30 мин также происходит вымывание фторопластового слоя, он теряет эластичность, поэтому оптимальный режим первого этапа термообработки достигается при температуре 80°С и продолжительности ее воздействия 25-30 мин.

Лучшей стойкостью к вымыванию фторопластового слоя (на втором этапе термообработки) обладают перегородки при термообработке 10 и 15 мин. При длительности менее 10 мин адгезия фторопластового слоя с пористой основой недостаточно высока, и поэтому происходит его вымывание с перегородки, при термообработке более 15 мин также происходит вымывание фторопластового слоя, он теряет свою эластичность, поэтому оптимальный режим второго этапа термообработки достигается при температуре 170°С и продолжительности ее воздействия 10-15 мин.

Только после третьего этапа термообработки получена водоотталкивающая перегородка, обладающая наилучшей стойкостью к вымыванию фторопластового слоя, при длительности термообработки 15 и 20 мин. При длительности менее 15 мин адгезия фторопластового слоя с пористой основой также недостаточно высока, и поэтому происходит его вымывание с перегородки, при термообработке более 20 мин также происходит вымывание фторопластового слоя, он теряет свою эластичность, поэтому оптимальный режим третьего этапа термообработки достигается при температуре 380°С и продолжительности ее воздействия 15-20 мин.

Осуществление способа изготовления водоотталкивающей перегородки для фильтров-сепараторов поясняется примером.

Пример. Необходимо изготовить водоотталкивающую перегородку, отвечающую следующим требованиям: содержание свободной воды после перегородки не более 0,001% масс, срок эксплуатации не менее 2 лет, низкая вымываемость водоотталкивающего слоя (по отношению к прототипу), из материалов произведенных в РФ. Для этого берут суспензию фторопласта Ф-4Д и тщательно перемешивают путем взбалтывания, после чего наливают 10 литров в отдельную емкость и добавляют 30 литров воды (соотношение 1:3 - обоснование таблица 1). Полученный раствор тщательно перемешивают путем взбалтывания, наливают в емкость, после чего подготовленную (сухую) сетку номер 008 по ТУ 14-4-507-99 (URL: http://https://metall-office.ru) из нержавеющей стали (размером 1000×1000 мм) со стороной квадрата ячейки 80 мкм погружают в горизонтальном положении в данную емкость на 1±0,05 см от поверхности раствора, выдерживают в течение 20 мин и медленно поднимают вверх, исключая наклон образца относительно горизонтальной плоскости. Покрытую раствором суспензии сетку вывешивают на кронштейне для стекания лишнего раствора в течение 10 мин (до полного высыхания, оцениваемого по прекращению падения капель).

Далее проводят термообработку покрытой раствором сетки в три этапа при определенных температурных режимах на каждом этапе, что обеспечивает требуемый результат (таблица 2).

На первом этапе сетку (образец) помещают в разогретую до температуры 80±1°С печь, фиксируют время и выдерживают при данной температуре в течение 30 мин.

На втором этапе, не извлекая образец из печи, повышают температуру до 170°С и выдерживают в течение 10 мин.

На третьем этапе, не извлекая образец из печи, повышают температуру до 380°С и выдерживают образец при данной температуре в течение 15 мин. Отсчет времени начинают после достижения указанной температуры.

По окончании третьего этапа термообработки нагрев прекращают и при достижении температуры печи 60°С извлекают водоотталкивающую перегородку, готовую к эксплуатации.

Полученная заявляемым способом водоотталкивающая перегородка прошла испытания по основным показателям качества, которые подтвердили получение требуемого технического результата (таблицы 4-5). Не смотря на то, что толщина водоотталкивающего слоя несколько больше, это не влияет на возможность установки данной перегородки в фильтры-сепараторы. Она обладает лучшими свойствами по отношению к существующим: уменьшено содержание свободной воды после перегородки до 0,001% масс; увеличен срок эксплуатации перегородки от 2 лет, снижено вымывание фторопластового покрытия, все материалы изготовлены в РФ.

Таким образом, заявляемую совокупность существенных признаков, изложенную в формуле изобретения, авторы не выявили из источников информации. Применение изобретения позволит очищать топливо от свободной воды до степени, установленной нормативными документами.

Способ изготовления водоотталкивающей перегородки для фильтров-сепараторов, включающий нанесение на металлическую сетку с прямыми открытыми порами предварительно подготовленной гидрофобной смеси из фторопластовой суспензии и воды путем выдержки сетки в приготовленной смеси в течение 15-20 мин, последующую ее сушку при комнатной температуре до полного высыхания и термообработку при заданной температуре, отличающийся тем, что фторопластовую суспензию и воду берут в соотношении 1:3, термообработку осуществляют поэтапно, на первом этапе сетку с фторопластовым покрытием выдерживают при температуре 80±1°С в течение 25-30 мин, на втором этапе повышают температуру до 170°С и выдерживают при этой температуре 10-15 мин, а на третьем этапе повышают температуру до 380°С, при которой выдерживают перегородку в течение 15-20 мин, после чего снижают температуру до 60°С и извлекают готовую водоотталкивающую перегородку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к фильтрам для жидкости, функционирующим в зонах высокого давления. Представлен фильтр для жидкости, состоящий из корпуса (7) фильтра, содержащего все его детали; фильтрующего элемента, улавливающего посторонние примеси, присутствующие в фильтруемой жидкости; прочного опорного элемента, предотвращающего деформацию фильтрующего элемента; крышки корпуса (9) фильтра и других компонентов.

Изобретение относится к фильтровальной технике и может быть использовано для очистки различных жидких сред от механических примесей, в том числе скважинных растворов.

Изобретение относится к способам изготовления фильтрующих элементов из проволочного материала, в частности, для грубой и тонкой фильтрации жидкости. Используют два длинномерных отрезка нерастянутой спирали равной длины и различного направления свивки и осуществляют навивку на оправке одного из длинномерных отрезков в цилиндрическую спираль с шагом, равным или более двух диаметров нерастянутой спирали используемого длинномерного отрезка.
Изобретение относится к технологии изготовления фильтрующего материала, в частности, для фильтрации жидкостей, очистки газовых потоков и других процессов разделения.

Изобретение относится к способам изготовления фильтров из проволочных материалов для фильтрования жидкотекучих и газообразных сред и может быть также использовано для фильтрования агрессивных и радиоактивных сред при высоких температуре (до 500°C) и давлении среды, и, в частности, для подземной фильтрации жидких и газообразных сред при добыче их из буровых скважин.

Изобретение относится к устройствам для фильтрации пластовой жидкости при добыче ее из скважины. Фильтр для скважин содержит жестко и герметично соединенные друг с другом секции, набранные из состыкованных по торцам с осевым натягом цилиндрических тонкостенных фильтрующих элементов и двух опор, на которые также с осевым натягом опираются первый и последний фильтрующие элементы секции.

Изобретение относится к изготовлению металлических фильтров. .
Группа изобретений относится к фильтрующему мешку для пылесоса и применению нетканого материала для фильтрующих мешков для пылесоса. Фильтрующий мешок для пылесоса содержит охватывающую внутреннюю часть стенку из воздухопроницаемого материала, а также входное отверстие, выполненное в стенке.
Группа изобретений относится к фильтрующему мешку для пылесоса и применению рециклированных пластиков для фильтрующих мешков для пылесоса. Фильтрующий мешок для пылесоса содержит охватывающую внутреннюю часть стенку из воздухопроницаемого материала, а также входное отверстие, выполненное в стенке.
Группа изобретений относится к фильтрующему мешку для пылесоса и применению нетканого материала для фильтрующих мешков для пылесоса. Фильтрующий мешок для пылесоса содержит охватывающую внутреннюю часть стенку из воздухопроницаемого материала, а также входное отверстие, выполненное в стенке.

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к гофрируемому текстильному материалу, который имеет электростатически заряженные волокна, и к способу получения такого материала.

Изобретение может быть использовано в машиностроении при изготовлении фильтрующих элементов воздушных фильтров двигателей внутреннего сгорания, в том числе и автотракторной техники.
Изобретение относится к нанобиотехнологии и может быть использовано при конструировании нановолокнистых пленок, мембран, подложек, фильтров. Способ получения пленки из нановолокон заключается в том, что создают разность потенциалов между металлическим капилляром и расположенным напротив него металлическим электродом, между которыми размещена пластина с отверстием.

Изобретение может быть использовано для умягчения и очистки жесткой, питьевой воды от ряда неорганических и органических примесей как в домашних, так и в производственных условиях.

Изобретение может быть использовано при изготовлении фильтрующих и теплообменных элементов из проволочного материала. В пресс-форме размещают заготовку из навитой в спираль проволоки и формируют ее прессованием до получения заготовки с заданной пористостью.

Фильтр // 2660875
Изобретение относится к устройствам для разделения нефтеводяных эмульсий и может быть использовано для очистки судовых нефтесодержащих вод и других нефтесодержащих стоков.

Изобретение относится к гибридным войлокам, которые изготовлены из образованных электропрядением нановолокон, с высокой проницаемостью и высокой емкостью. Предложен полученный электропрядением гибридный нановолоконный войлок, включающий композитное нановолокно, представляющее собой смесь дериватизированной наноцеллюлозы и первго полимера на нецеллюлозной основе, и однокомпонентное нановолокно, представляющее собой второй полимер на нецеллюлозной основе, причем первый и второй полимеры на нецеллюлозной основе могут быть дифференцированно удалены из нановолоконного войлока.

Группа изобретений относится к ускоренному и высокочувствительному способу обнаружения бактериальных патогенов. Раскрыт способ обнаружения бактерий, включающий обеспечение одной или более чем одной суспензии, причем каждая содержит по меньшей мере один вид меченых тестируемых бактериофагов, которые специфично связываются с видом бактерий, подлежащим обнаружению; добавление образца, подлежащего проверке на наличие по меньшей мере одного вида бактерий; фильтрацию полученной реакционной смеси; обнаружение комплексов бактерии-бактериофаги в концентрате; обнаружение несвязанных бактериофагов в фильтрате; обработку полученных сигналов, сгенерированных в результате обнаружения, и вывод результатов обнаружения пользователю.

Изобретение относится к фильтрующим материалам для жидкостей или жидкостей в газообразном состоянии, к способам изготовления устройств, в частности водоотталкивающей перегородки, для очистки углеводородных жидкостей, преимущественно моторных топлив, от свободной воды и может применяться во всех областях техники. Согласно способу приготавливают раствор из фторопластовой суспензии и воды, взятых в соотношении 1:3, металлическую сетку с размером ячеек 80 мкм погружают в данный раствор, выдерживают заданное время, сушат, а термообработку осуществляют поэтапно. На первом этапе сетку с фторопластовым покрытием выдерживают при температуре 80±1°С в течение 25-30 мин, на втором этапе при 170°С и выдерживают при этой температуре 10-15 мин, а на третьем этапе повышают температуру до 380°С, при которой выдерживают перегородку в течение 20 мин, после чего снижают температуру до 60°С и извлекают из печи готовую к эксплуатации водоотталкивающую перегородку. Технический результат - повышение эффективности водоотталкивающих свойств перегородки, увеличение ее срока эксплуатации, снижение вымывания фторопластового покрытия при сохранении пропускной способности, все материалы изготовлены в РФ. 5 табл.

Наверх