线绕滤芯的结构特点及过滤原理分析

一、滤芯类型  

      液体过滤用滤芯的种类繁多，基本上可以分为表面过滤型滤芯与深层过滤型滤芯两种。

1、表面过滤型滤芯  

      表面过滤型滤芯是在滤芯的表面进行污染物捕捉，一旦滤芯表面被污染物堵塞就不能继续使用，所以表面过滤型滤芯的使用寿命短。虽然表面过滤型滤芯往往被认为能用液体和压缩空气混合在一起进行反冲洗后重新使用，但这种方法并不能将滤芯冲洗干净。因为反冲洗时，冲洗液总是先从滤芯阻力小的地方通过，当滤芯上某局部被冲洗液冲净畅通后，滤芯上这一局部通道就成为滤芯阻力最小的通道，接着全部冲洗液就会从这些通道流过，其他部分反而会堵得更密实，孔隙变得更小。若要将滤芯完全冲洗干净，最好的办法是采用超声波清洗，采用纯净水作为清洗液，但超声波清洗费用较高；也可以采用化学溶解法，例如污染物属于酸溶性时，用稀酸清洗，但这种方法可能引起滤芯孔径的腐蚀与扩大，所以采用此方法清洗后的滤芯，需用纯净水冲洗干净，并经过检验合格后方可继续使用。电镀液过滤用滤芯中，较早期的烧结型聚氯乙烯过滤棒，目前使用的聚丙烯熔喷滤芯、聚丙烯 PP滤纸、纯木浆滤纸等，都是表面过滤型滤芯。

2、深层过滤芯  

      滤芯的清洗非常麻烦，而提高滤芯纳污量，延长使用时间可减少清洗滤芯的频率，深层过滤型滤芯就能做到这一点。深层过滤型滤芯使用过程中，污染物在滤芯内部按颗粒大小分层截住，所以滤芯的滤渣负荷能力高，使用寿命长，能较长久地维持滤芯的标称过滤精度。用来制作滤芯结构的材料很多，所以这种滤芯几乎可以适用于各种性质的液体和气体的过滤。电镀液过滤使用的主要是全聚丙烯制成的线绕滤芯常被称为棉芯。其优点为：较小的压差即可获得较大的流量、过滤精度高、使用寿命长、在过滤过程中能较长久地保持滤芯精度等。

二、线绕滤芯结构特点

      制作线绕滤芯时，将带绒毛的特制粗纱交叉卷绕在多孔骨架上，逐层卷绕到所需要的规定直径。粗纱在骨架上不断交叉卷绕，形成含有上千个菱形孔的过滤层。滤芯上靠近骨架处过滤层上的菱形孔小，越往外，菱形孔越大，最外层的菱形孔最大，菱形孔内外贯通就形成通道。为了增加液体在滤芯内的流程，菱形孔通道呈弯曲散射状，但各层菱形孔依然相通，弯曲使菱形孔通道延长，相当于增加了滤芯过滤层的厚度，提高了过滤效果，这就是滤芯深层过滤之所在，纱线以一定的参数缠绕， 滤芯内部形成由表到里、由大变小的菱形弯曲过滤通道)。滤芯最内层菱形孔的大小是决定滤芯精度的关键，菱形孔越小，制成的滤芯精度越高；菱形孔越大，制成的滤芯精度越低。正规的滤芯生产企业都有特定的滤芯精度与菱形孔数量对照表，不同的通道数代表不同的滤芯精度。通常情况下，8 通道精度为 100μm，15 通道精度为20μm，19 通道精度为10μm。

三、线绕滤芯过滤特点  

     线绕滤芯的另一个特性就是能通过较大的流量。每一种过滤精度的线绕滤芯都有固定的通道数目 D，过滤精度确定后，通道数 L 根据滤芯长度不同相应增减。

      通道总数的公式为：通道总数 = D×L×2。

      以长为250 mm的滤芯为例， 其过滤精度为20 μm，其直径上的通道数目为15 个，而沿滤芯长度纵向的通道数目为 51 个，则该滤芯共有通道数为15×51×2 = 1530，即该滤芯上共有1530 个独立通道。假如过滤流速为0.5m3/h（以清水为例），即8.3 L/min，液体被分散流入1530个独立通道进行过滤， 每个通道内的流量实际上已下降为 5.4 mL/min。

      若过滤精度为 3 μm，其通道数目为 27 个，通道数目为 91 个， 则该滤芯上共有通道数为 27 × 91 × 2 = 4 914（个）。因此对于 3 μm 精度的滤芯而言，虽然过滤介质（即纤维绒毛）变得更密实了，但过滤通道增至4914 个，通道内的流量仅为 1.7 mL/min，此时的流量可以称为“虹吸流量”。

      由此可见，线绕滤芯过滤时能以大流量通过滤芯，却以分散流量的结构方式，使滤芯在较小压差下仍能保持其卓越的过滤性能，这种结构形式的滤芯还有利于滤除液体中的胶状或凝胶性物质。线绕滤芯能以较大的滤孔过滤掉比孔径细小得多的颗粒，因此常被称作精密过滤元件。

四、线绕滤芯的选用  

     由于竞争激烈，大多数滤芯厂家争相压缩成本，其主要方法和不良影响有：  

     1、简化绕线方式。虽然提高了生产效率，却造成滤芯过滤通道大量堵塞，即形成盲孔（简化绕线方式会使表层菱形孔被下层纱线拦截，形成盲孔），使线绕滤芯退化成表面过滤型滤芯。

     2、改变内、外径标准，减少滤芯厚度。虽然这样可以节省纱线原料，但会导致过滤层变薄，过滤通道缩短，使过滤效果变差，稳定性降低。 

     3、使用劣等原料。虽然这样可以降低成本，但会造成滤芯出现腐蚀。因此，在选择滤芯供应厂商时，应考察其是否有完备的滤芯质量管理机制，是否有能力确保滤芯质量。选用线绕滤芯时应该注意以下问题： 

     A、观看滤芯滤孔是否贯通，滤孔大量堵塞而成盲孔的滤芯已失去绕线滤芯的效果。

     B、检查滤芯内、外径，看过滤层次是否已被缩减。

     C、使用一段时间后观察滤芯的纱线、骨架是否有腐蚀情况。腐蚀不但会弱化过滤效果，而且会造成电镀溶液的污染。

五、线绕滤芯的应用领域  

     由于线绕滤芯具有流量大、低压差、以及适用于低粘度介质、抗腐蚀性强等特点，所以经常被用作大流量纯水系统的前置过滤、电厂钢厂的水污水、循环水的处理，食品行业例如如食用油、蔬菜油的过滤，糖浆、巧克力等各式浆液的过滤处理，另外在化学工业制剂的处理方面，例如电镀液药液的过滤，油漆、油料、涂料的过滤，机械用油、切削油、重油、燃油的过滤，高粘度树脂、油脂的过滤，制药的过滤之中也有着高效的应用。  

     由于线绕滤芯的结构是以防止纤维方式缠绕在骨架上的，所以它具有相较于一般过滤器滤芯更高的过滤压力承受能力，同时不损失压力，有着较长的使用寿命，聚丙烯纤维的无毒无害，以及热熔非胶粘的加工工艺，使得这种滤芯非常适用于食品饮料工业。  

     矿泉水，糖浆，酒类，食用油，饮料用水，可乐饮料等产品的生产往往需要用到线绕滤芯来，纯水，有机溶剂，印制线路板，电镀等行业以及医药卫生领域都对线绕滤芯有着很高的依赖性。  

线绕滤芯能有效除去液体中悬浮物，微粒等。流量大，压力损失小。滤渣负荷高，使用寿命长。可以承受较高的过滤压力。根据被过滤液体的性质，滤芯有多种不同的材质可供选择，使滤芯与滤液有良好的相容性。

六、线绕滤芯的过滤原理  

     线绕滤芯过滤除了靠滤芯粗纱交叉重叠而成的孔径栅格拦截作用外，还包括通道壁上纤维的挂钩作用和颗粒在通道内的沉积作用。  

1、滤芯通道壁上纤维的挂钩作用  

     液体是从滤芯外层流经一条窄长而弯曲的通道进入内层的，在滤芯通道壁上布满卷曲的纤维绒毛，能将液体中的颗粒钩住并使其滞留在通道内。

2、颗粒在滤芯通道内的沉积作用  

     滤芯的通道是窄长而弯曲的，液体以一定的流速通过时会反复撞击通道壁，液体中的颗粒就逐渐沉积在通道内，有如河水流经河道的弯曲处时污泥沉积下来一样。

3、过滤原理

     待过滤液体由滤器进口压入，经滤芯自外向里透过滤层而被过滤成清澄液体，然后经出口排出。杂质被截留在滤芯的深层及表面，从而液体被达到过滤的目的。

     液体先由进口管进入过滤器壳体的下部，然后从外向内流过滤芯，这时较粗的颗粒便会立即沉淀下来，由排污阀放出，较小的颗粒被滤芯拦截。最后洁净的液体经滤芯托盘汇集后，由出口管流出。待过滤液体液流入线绕滤芯，然后分流于滤芯内部，经过过滤、破乳、水分子长大、聚结的过程，过滤后液体从出口流出，杂质截留在滤芯内，聚结的水珠沉降于沉淀槽中，通过放污阀排出

4、线绕滤芯保养

     A、在使用除尘滤芯（pp滤芯，线绕滤芯）时要防止颗粒物质进行滤芯内部，堵塞或者卡住系统内部。  

     B、使用一段时间之后，要对滤芯进行维护和保养。   

     C、还要定期对其进行清洗。滤芯经过长时间使用后，系统中会沉积大量杂质或其他污染物，需要进行清洗以发挥出滤芯的最大作用。  

     D、要保证滤纸始终处于湿润状态，不能出现干燥情况，从而延长其使用时间以及保证过滤精度。  

     E、通过纤维式过滤法，粉尘非常容易进入除尘滤芯中的储尘器中，再经过反吹剥落滤筒上的粘性物质，不会影响滤筒过滤效果，也能更好保护环境，最大程度上延长其使用时间。