Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИЛЬТРА

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологии изготовления изделий из полимерных материалов, и может быть применено для изготовления фильтров, например, маслосистем газотурбинных установок.

Известен способ, позволяющий изготавливать фильтры в пресс-формах (см., например, И.М. Буланов, В.В. Воробей. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998 г. - стр.156-159, 165-167).

Данный способ возможно использовать при изготовлении фильтров, включающих металлическую сетку, скрепленную по периферии с кольцами из легкоплавкого материала, например полиамида, методом спекания материала колец с сеткой при нагреве под давлением в пресс-форме.

Известен также способ изготовления фильтра, включающий размещение периферийной части металлической сетки между кольцами из легкоплавкого материала, например полиамида, скрепление сетки с кольцами и колец между собой (см. патент РФ №111478), являющийся наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения.

Изготовления фильтров производят в пресс-форме под воздействием температуры и давления.

Известный способ позволяет при изготовлении фильтров достаточно прочно скрепить периферийную часть металлической сетки с кольцами из легкоплавкого материала за счет проникновения в сетку, под воздействием давления, материала колец, расплавленного при нагреве до температуры, превышающей температуру плавления материала колец, с последующим его спеканием с сеткой при отверждении в процессе охлаждения.

Однако практическое применение известного способа для изготовления фильтров маслосистем крупногабаритных газотурбинных установок показало наличие на кольцах из легкоплавкого материала деформаций и наплывов.

Деформации и наплывы неизбежны и связаны с необходимостью нагрева материала колец до температуры, превышающей температуру плавления материала, и воздействием высокого давления.

Наличие наплывов требует дополнительной механической обработки для их удаления, а наличие деформаций в ряде случаев приводит к отбраковке изготовленного фильтра.

Кроме того, под воздействием высокой температуры возможен перегрев металлической сетки с ухудшением фильтрующих свойств изделия.

При изготовлении фильтров известным способом для каждого типоразмера фильтра требуется разработка и применение своей пресс-формы, что существенно удорожает стоимость изготовления партии фильтров разных размеров.

Указанные недостатки приводят к снижению качества изготовления фильтров известным способом, повышению трудоемкости и стоимости изготовления.

Технической задачей данного изобретения является повышение качества изготовления фильтров, снижение трудоемкости и стоимости изготовления.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления фильтров, включающем размещение металлической сетки между кольцами из легкоплавкого материала, например полиамида, и скрепление сетки с кольцами и колец между собой, поверхности колец в зонах скрепления с металлической сеткой обезжиривают, наносят на скрепляемые поверхности колец слой серной кислоты H₂SO₄ 94% концентрации, выдерживают при комнатной температуре в течение 30 секунд до образования конфекционной липкости материала колец под воздействием кислоты, затем размещают металлическую сетку между кольцами и помещают полученный пакет в пресс, создают давление 20-30 кгс/см² и выдерживают пакет под этим давлением в течение 3-4 часов, сбрасывают давление, после чего извлекают пакет из пресса и выдерживают в свободном состоянии не менее 24 часов.

Для обезжиривания скрепляемых с сеткой поверхностей колец применяют бензин - растворитель ТУ 38.401-67-108-92.

После размещения металлической сетки между кольцами фиксируют кольца относительно друг друга при помощи ленты фторопластовой и ленты липкой полиэтиленовой.

Эмпирически в результате опробования различных составов определено, что оптимальным с точки зрения обеспечения эффективной подготовки поверхностей материала колец является использование серной кислоты, легко наносимой на поверхности и хорошо сохраняемой на них, что позволяет достаточно быстро и качественно размягчить материал на обработанных кислотой поверхностях колец для последующего их скрепления между собой и с периферийной частью металлической сетки.

Обезжиривание скрепляемых с сеткой поверхностей колец позволяет наилучшим образом подготовить поверхности для обеспечения равномерного нанесения на них серной кислоты, при этом предпочтительным является применение для обезжиривания бензина - растворителя ТУ 38.401-67-108-92.

Применение серной кислоты H₂SO₄ 94% концентрации, наносимой на обезжиренные поверхности колец, с выдержкой при комнатной температуре в течение 30 секунд, позволяет наиболее оптимально довести материал колец под воздействием кислоты до конфекционной липкости и тем самым обеспечить предварительное скрепление этих поверхностей с металлической сеткой за счет проникновения размягченного материала колец в металлическую сетку после сборки пакета до размещения его в прессе.

Фиксирование колец относительно друг друга при помощи ленты фторопластовой и ленты липкой полиэтиленовой после сборки пакета позволяет исключить возможность смещения колец и сетки относительно друг друга в собранном пакете при установке в пресс, что повышает качество изготовления фильтра.

Воздействие в прессе на пакет давления 20-30 кгс/см² в течение 3-4 часов является оптимальным для завершения процесса проникновения размягченного материала колец в металлическую сетку и обеспечения прочного сцепления сетки с кольцами после затвердения размягченного материала колец.

В результате многочисленных экспериментов, при проведении которых варьировались параметры процесса изготовления фильтра (давление, время выдержки и др.), разработана совокупность расположенных в строго определенной последовательности операций с оптимальными значениями параметров, позволяющих обеспечить прочное скрепление металлической сетки с кольцами из легкоплавкого материала в прессе без использования пресс-формы, нагрева и соответственно без чрезмерных деформаций колец и силового воздействия на сетку.

Сущность способа поясняется чертежами.

На фиг.1, 2 приведены составляющие элементы конструкции фильтра.

Способ изготовления фильтра заключается в следующем.

Из полотна сетки, изготовленной из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т ГОСТ 3826-82, выкраивают по шаблону металлическую сетку 1, выполненную в виде круговой заготовки требуемого наружного диаметра.

Изготавливают из легкоплавкого материала, например полиамида марки ПА 6 ТУ 6-05-998-87, нижнее кольцо 2 и верхнее кольцо 3 фильтра.

На поверхности кольца 2 выполнена кольцевая проточка 4, а на ответной поверхности кольца 3 выполнен кольцевой выступ 5.

Обезжиривают склеиваемые поверхности колец 2 и 3, протирая их бязевой салфеткой, смоченной в бензине - растворителе ТУ 38.401-67-108-92. Обезжиренные поверхности сушат при температуре 18-25°С в течение 2-3 минут.

Подготавливают требуемое количество серной кислоты H₂SO₄ 94% концентрации.

Наносят кисточкой слой подготовленной серной кислоты на поверхность 6 кольца 2 и на поверхность 7 кольца 3, склеиваемые с сеткой 1.

Выдерживают при комнатной температуре в течение 30 секунд, затем размещают металлическую сетку 1 в нижнем кольце 2 и устанавливают на него верхнее кольцо 3, при этом выступ 5 входит в проточку 4, что позволяет четко зафиксировать кольца 2 и 3 относительно друг друга, исключить возможность их смещения при сборке пакета и в процессе воздействия на полученный пакет усилия пресса.

После размещения металлической сетки 1 между кольцами 2, 3 и предварительного скрепления с ними фиксируют кольца 2 и 3 относительно друг друга при помощи ленты фторопластовой и ленты липкой полиэтиленовой.

Помещают полученный пакет, включающий металлическую сетку 1, периферийная часть которой размещена между кольцами 2 и 3, не позднее чем через 20 минут после размещения металлической сетки между кольцами на пресс и создают давление 20-30 кгс/см².

При этом в пресс, в зависимости от габаритов, можно устанавливать одновременно до 16 фильтров различных типоразмеров, так как фильтры, применяемые, например, в составе маслосистем газотурбинной установки имеют сравнительно небольшие габариты.

Выдерживают пакет под давлением в течение 3-4 часов. После чего сбрасывают давление, извлекают пакет из пресса и выдерживают в свободном состоянии без приложения нагрузки не менее 24 часов.

Снимают ленту фторопластовую, ленту липкую полиэтиленовую и оценивают состояние готового фильтра.

Изготовление фильтров осуществляется в прессе, без применения пресс-формы и без нагрева пакета заготовки, при этом не требуется проведение дополнительной механической обработки, что в совокупности позволяет существенно снизить стоимость изготовления партии фильтров разных размеров.

На предприятии предлагаемым способом изготавливаются фильтры маслосистем газотурбинных установок.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить качество изготовления фильтров при обеспечении требуемой технологичности.