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。 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.
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
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
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 [
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 [
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 [
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。
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。
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 [
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 [
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
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。
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。
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。
| 序号 | 项目 | 国内 | 国外 | 本设备 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 断裂强度N/5 × 10 cm | ≥1000 | ≥1700 | ≥2000 |
| 2 | 断裂伸长率% | ≤55 | ≤35 | ≤18 |
| 3 | 透气率m3/m2s | ≤2.87 | ≤2.21 | ≤1.92 |
| 4 | 透水性mL/min | ≥300 | ≥350 | ≥350 |
| 5 | 滤毡孔径及最大透过粒径μm | ≤35 | ≤28 | ≤21.7 |
| 6 | 使用时间 | 30天 | 120天 | 120天 |
表1. 5 cm × 10 cm过滤毡测试结果
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。
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。
吉林省教育厅“十三五”科学技术研究项目(吉教科合字[
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