酷尔森：了解用于过滤的微米金属丝网

选择合适的金属丝过滤网不仅只是考虑其微米过滤等级。

过滤设计人员希望依靠某些已知的量来开始新的过滤器产品设计。不幸的是，金属丝网不是其中之一。

金属丝网的质量通常与更柔顺的材料所具有的典型物理性质不符。有这么多的编织模式可供选择，每一个都有自己的一套性能参数。因此，在合适流动所需的孔径和产品在操作条件下的耐久性之间存在不可避免的折衷；将金属丝网制成制造产品与用固体材料制造完全不同。

为了更好地理解金属丝网选择的复杂性，我们将考虑一个只为60微米过滤等级的示例。通过隔离特定的微米精度，我们可以分析影响过滤网选择的其他变量。

在寻找一款60微米的网片时，又符合设计者的耐用性和配置规格，为了推荐合适的网片，网片供应商会有几个问题。

其中一些常见问题：

• 网格将承受多少压差？

• 通过网格所需的体积流量是多少？

• 如何安装网格？它需要一个支撑结构吗？

• 需要打褶、打孔或成型吗？

• 边缘是否会用塑料焊接、压接、粘合、包边或包覆成型？

• 所有这些将如何实现可制造性，并考虑材料成本和可用性？

在考虑了对这些问题的回答后，知识渊博人士将考虑各种标称 60 微米的网状编织和一些紧密匹配的网状结构。

这些金属丝网与过滤器有什么不一样？

表1显示了九种不同类型的金属丝网织物，所有这些织物都具有接近60微米的保持力。比较这些编织，前四个是大多数人认为的微型编织过滤网：方形编织，就像熟悉的防虫网，只是更精细。事实上，对于大多数过滤应用来说，如此精细的方形网眼往往过于脆弱。研究表明，只有大约五分之一的工程师知道存在不同的丝网编织，而不是方形编织。

金属丝网比较：表1

过滤器精度和耐用性之间的平衡

从表2中可以清楚地看出，尽管微米过滤等级可能符合规范，但一些网眼织物的耐用性不足以满足规定的压力或过滤器的磨损寿命。在设计金属丝网过滤器组件时，这两个变量是相互关联的，并且在正确的网格选择中起着很大的作用。

金属丝网编织性能比较：表2

金属网过滤器的耐用性受到四种不同方式的影响：持续的高压、反复的压力波动、腐蚀以及清洁和维修过滤器时的操作员错误。

1、持续压力

随着微米网过滤器捕获的颗粒逐渐堵塞筛网，背压会增加。在某些情况下，系统的运行需要在压力超过网格遭受损坏的阈值之前定期去盲。如果无人看管，这种压力可能只是超过爆破压力，这是一场耐用性灾难。

然而，在达到爆破压力之前，可能会发生不太明显的系统故障，例如超过旁通阀设置，这可能会将未经过滤的流体和固体放在不需要的地方。更好的设计可以提高过滤器的损坏阈值，更好的维护依从性可以防止网眼从一开始就遭受破坏性压力。

2、反复压力波动

在正确设计和维护的过滤系统中，微米网的耐用性不应因正常使用和作而受到显着影响。除了考虑恒定压力对网状过滤器的影响外，还必须考虑压力变化的频率。能够承受100psi恒定压力的网格可能会因在0到50psi 之间振荡而很快失效。

压力振荡（例如来自隔膜泵或自动化系统）反复触发回流清洁循环，可能会比具有稳定压力的系统更快地使线材加工硬化，并且总压差更小，从而损害网格。

图 1：在无支撑跨度上反复循环网格造成的加工硬化应力断裂。

图 2：金属丝网过滤器上应力疲劳的电子显微照片。

3、过度处理

在过滤过程中，微米网被颗粒慢慢阻挡。这会降低通过过滤器的体积流量或导致压差建立，直到通过蛮力达到相同的体积流量。增加的压力会导致网格磨损和损坏。或者，过滤器将需要更频繁的清洁和维护，从而增加因处理（或处理不当）而磨损网片的机会。生产时间的损失也会产生重大的经济影响。

4、从耐用性开始

▲不要让你的过滤器超过它的极限。

▲与其选择具有大流量额定值的微米滤网，不如考虑具有相同微米截留尺寸但结构更坚固的滤网，即使这意味着需要增加网的总表面积。它的使用寿命更长，需要更少的维护。

▲建立维护协议，以尽量减少损坏网状过滤器的机会，或使过滤器能够承受一些粗暴的处理。

▲加强网格的另一种方法是减少网格中的电线相对于彼此移动的可能性。这称为固定网格的孔径，这降低了制造方法、压力峰值或操作员处理不当使网格变形或扭曲其孔径的可能性。固定孔径的方法包括压延、热处理或烧结网格。

一些更坚固的荷兰编织网对于打褶机来说太硬了，而另一些则对于焊接机来说太薄了。一个网格的流速可能提高 1%，但成本增加500%。

可制造性

将金属丝网制成过滤器组件的形状

如果所需金属丝网的计算表面积小于过滤器外壳中分配的空间，则需要通过滚动、压制、冲压或打褶网将其形成必要的形状，以增加滤液通过的表面积。

这意味着需要考虑所选编织的可制造性：

▲它将如何保持到位？

▲过滤器需要经常清洁吗？

▲会被回流清洗吗？

▲从外壳上取下过滤器？

▲是否需要将其焊接到支撑结构上以方便清洁或使拆卸变得实用？

一些更坚固的荷兰编织网对于打褶机来说太硬了，而另一些则对于焊接机来说太薄了。一个网格的流速可能提高 1%，但成本增加 500%。

在考虑过滤器组件的特定编织时，表 2 简要概述了每种编织类型的可制造性。过滤器设计人员必须意识到，与特定网格的可制造性相关的实际问题通常与理论网格表中建议的性能不同，因为制造过程会极大地影响其过滤性能。

这些因素中的每一个以及更多因素都是为什么与金属丝网过滤应用工程师的早期合作是一个区分实用与可能的机会。

图 3：褶皱式在线金属丝网过滤器在有限的空间内提供高表面积。

材料是否适合预期加工？加工——即将一卷编织金属丝网变成过滤器的难易程度，以及需要多少步骤——是过滤器设计和网眼选择的关键。微米金属丝网的成型和安装方式有无数种，因此没有完整的步骤列表或流程图可以遵循以较大限度地提高可制造性。

但是，有几个方面需要考虑：

▲编织网的强度很重要。需要支持纸薄的微米网。

▲选择一个金属丝网，该金属丝网能够承受用于塑造滤光片网格的任何成型和处理过程。如果按压成形状，开放区域会有一些畸形。这可以接受吗？如果褶皱有太尖锐的折痕，网眼会撕裂吗？

▲如何安装金属丝网以及需要进行哪些边缘处理来准备？环氧树脂、焊接、包覆成型、压接？

▲网眼是否需要热处理，以消除编织丝在成型过程中冷加工的可能性？

▲如果烧结多层网，能否在不分层的情况下形成网？

▲谁来构建过滤器？您应该在内部切割、成型和组装所有组件，还是将部分或全部制造外包出去，以便您可以专注于工程？

▲当使用金属丝布作为过滤器的过滤介质时，考虑其可加工性和可用性是制造功能性、耐用且具有成本效益的产品的简单途径。

图 4：非常细的金属丝网滤布的缝焊失败。

金属丝网可用性金属丝网制造商发布了他们能够编织的所有产品的表格。然而，这些表格通常没有说明这些微米级网格有多常见。虽然许多备受尊敬的网片供应商拥有数千种标准类型的库存，但工程师指定的网片实际上可能并不在货架上准备发货。知识渊博的网格人士将能够推荐一个更容易获得的具有类似属性的网格。

有了定制编织，采购几乎任何网眼都是可能的，但这是有代价的。与网格达人的合作将帮助设计师找到适合预期应用且具成本效益的网格。

结论

从金属丝网设计过滤器并不容易。也许更有经验的丝网过滤器设计师清楚他们不知道的事情。他们从以往的经验中了解到，成功的较短路径是咨询他们信任的金属丝网专业人士，以帮助确定材料呈现的困难变量。