[发明专利]一种用于过滤器的滤芯固定装置及其制备方法

说明书

本发明涉及一种滤芯固定装置，包括筒状主体，所述筒状主体包括具有多个网孔的侧壁以及由所述侧壁形成的用于容纳滤芯的空腔，其中所述多个网孔相互之间的网孔间隔由交叉铺设的纤维纱束和树脂一体成型，其中纤维纱束以缠绕方式铺设，纤维纱束的长度方向与网孔间隔的长度方向一致；形成网孔的第一对相对边的网孔间隔的长度方向与筒状主体的轴向的正向之间的夹角的为45‑75度；形成网孔的第二对相对边的网孔间隔的长度方向与筒状主体的轴向的反向之间的夹角为45‑75度。本发明的滤芯固定装置通过纤维纱束缠绕技术生产，生产效率高，成本低，并且具有良好的机械强度、刚度和使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种用于过滤器的滤芯固定装置及其制备方法，特别是一种由晶须复合材料制成的滤芯固定装置。

背景技术

在各个工业领域中，例如半导体工业和化工领域的氯碱、石化等行业，使用过滤器进行气液或气固分离是常见的操作。过滤器主要由外壳和内部过滤单元组成，过滤单元可以包括一个或多个固定于外壳中的过滤筒，过滤筒通常包括侧壁开孔的圆筒形笼状滤芯固定装置(又称“鼠笼”)和置于鼠笼中的滤芯(如图1和图2所示)，其中鼠笼用于支持、定位和固定滤芯，是过滤筒的受力和通气的主要部件。传统的复合材料鼠笼通常使用手糊工艺生产，侧壁开孔为正方形或者长方形或者菱形。在现有技术中，鼠笼的制作过程包括：在纤维布或纤维毡上裁剪出开孔，开孔之间保留“条”状间隔，由此形成具有网状结构的纤维布或纤维毡；然后将其铺设于表面设有对应的交叉沟槽的圆柱形模具中，使得“条”状间隔嵌于模具的沟槽内，接着在沟槽内填充树脂并使树脂充分渗入纤维布或纤维毡，待树脂固化成型后，脱模即得鼠笼。由于裁剪后的纤维布或纤维毡中的纤维呈“断裂”或“非整体”状态，成型后的鼠笼材料的抗拉强度通常为180MPa左右，因此鼠笼所能承受的轴向拉力和环向拉力均比较低，有可能在使用过程中发生鼠笼被拉断的事故。此外，上述制作过程往往采用手糊工艺，因此生产效率也比较低。

因此，仍然需要具有改进的用于过滤器的滤芯固定装置。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于过滤器的圆筒形笼以便解决前述现有技术中的问题。具体而言，本发明提供以下技术方案。

在一个方面，本发明提供一种滤芯固定装置，所述滤芯固定装置包括筒状主体，所述筒状主体包括具有用于滤过流体通过的多个网孔的侧壁以及由所述侧壁形成的用于容纳滤芯的空腔，其特征在于，所述多个网孔相互之间的网孔间隔由交叉铺设的纤维纱束和树脂一体成型，其中纤维纱束以缠绕方式铺设，纤维纱束的长度方向与网孔间隔的长度方向一致；形成网孔的第一对相对边的网孔间隔的长度方向与筒状主体的轴向的正向之间的夹角的θ1为45-75度；形成网孔的第二对相对边的网孔间隔的长度方向与筒状主体的轴向的反向之间的夹角θ2为45-75度。

进一步地，θ1和θ2相差0-15度，例如2-10度，3-8度，4-6度，例如5度；优选地，θ1和θ2相同。

进一步地，在以缠绕方式铺设纤维纱束时，对纤维纱束施加预紧力；优选地，设置预紧力的计算公式如下：

F_预＝{σ×(D×Π)}/40

σ＝(Π×D×d×h×ρ)×0.0098

其中，F_预表示设置的预紧力；D表示滤芯固定装置的外径；Π表示圆周率；σ表示复合材料最小许用应力；d表示纱束展纱宽度；h表示纱束展纱厚度；ρ表示材料密度。

进一步地，网孔间隔包括交叉铺设的n层纤维纱束和树脂，并且在铺设外层纤维纱束时施加的预紧力小于等于在铺设内层纤维纱束时施加的预紧力，其中n为大于等于2的整数。