Металлокерамические фильтры в последнее время полу­чили сравнительно широкое распространение в различных отрас­лях народного хозяйства. При добыче нефти и газа их применяют для очистки нефти и газа от песка, при получении полипропиле­на — для улавливания пыли и т. д.

Для изготовления металлокерамических фильтров используют малоуглеродистую нержавеющую сталь, титан, никель, монель- металл, бронзу, фосфористую медь и другие металлы. Из этих ма­териалов приготовляют порошки с частицами сферической формы,

которые являются исходным материалом для получения фильтрующих элементов различных форм и размеров.

Металлокерамический фильтр лучше задерживает мелкие твер­дые частицы, чем фильтрующие ткани, благодаря извилистым и многослойным порам и жесткому, неподвижно фиксированному расположению металлических частиц. Попадание в фильтрат ча­стиц фильтра полностью устранено. Металлокерамические филь­тры более прочны и эластичны по сравнению с керамическими, лучше сопротивляются разрушению и противостоят резким коле­баниям температуры. Они могут быть выполнены коррозионностой­кими и жаростойкими. В этом отношении они превосходят все из­вестные до сих пор фильтры. Они характеризуются высокой тепло­проводностью, электропроводностью и сравнительной простотой регенерации.

Ввиду отсутствия электрокапиллярных явлений сопротивление их меньше, чем керамических и других соответствующих фильтров из диэлектриков, особенно при фильтрации сухих паров, газов и жидкостей — диэлектриков.

Благодаря высокой электропроводности эти фильтры можно применять, например, как взрывобезопасные при фильтрации жид­кого горючего, а также в качестве пористых электродов и элек­трических фильтров для ускоренного и фракционного фильтрова­ния заряженных суспензий, эмульсий и золей.

Находят применение металлокерамические фильтры и для филь­трации топлив и масел.

Фильтрующие металлокерамические элементы изготовляют не­сколькими способами:

прессованием порошков в стальных прессформах с после­дующим спеканием сформованного элемента;

засыпкой металлического порошка в заранее изготовленную из графита, керамики или металла форму и спеканием его вместе с формой;

прокаткой порошков между стальными валиками и после­дующим спеканием полученной ленты или листов (толщиной 0,4— 1,0 мм).

Последний способ наиболее перспективен. Прокатывают обыч­но порошки аустенитных нержавеющих сталей. Если не требуется высокая прочность фильтров, то пористые листы изготовляют не­посредственно спеканием слоя порошка без предварительной или промежуточной прокатки. Из таких прокатанных листов можно изготовлять различные по конструкции фильтрующие элементы.

Сейчас техника изготовления и применения металлокерамиче­ских фильтрующих материалов находится еще в начале развития. Свойства металлокерамических фильтров, вероятно, обеспечат в будущем их широкое применение.

Недостатком этих фильтров является обусловленная техноло­гией прессования сравнительная простота форм (пластинки, трубы и т. п.) и небольшие размеры.

Сквозная пористость фильтров определяет количество проходя­щей через них жидкости и, следовательно, скорость фильтрации. От эффективной величины пор зависят размеры улавливаемых фильтром частиц. Общая пористость изделия слагается из откры­тых, капиллярных, пор и закрытых, изолированных.

Качество фильтра и его проницаемость для фильтруемой среды определяются только наружной сквозной пористостью.

Фильтры, изготовленные методами порошковой металлургии, обладают общей пористостью от 30 до 60%, реже до 70%, в зави­симости от требуемой проницаемости. Изделия с пористостью ни­же 30% для фильтрования практически не пригодны. Надо учиты­вать также, что не все поры сквозные. Большая часть пор, особен­но в фильтрах большой толщины, с одной стороны закрыта. Отно­сительное количество несквозных пор возрастает с увеличением толщины фильтра.

При современном уровне техники могут быть изготовлены ме­таллокерамические фильтрующие элементы с тонкостью очистки до 0,5—1,0 мк.

Размер задерживаемых частиц определяется размером частиц порошка, из которого изготовлен фильтр, так как последний опре­деляет поперечное сечение пор, образующихся между частицами. Практически установлено, что диаметр пор равен 10% от диаметра частиц порошка. Эта величина и определяет возможный макси­мальный размер частиц загрязнений, которые могут проходить через пористый металлокерамический фильтр из сферического по­рошка. Однако фильтры способны задерживать значительное ко­личество частиц загрязнений с размерами меньше размеров попе­речника пор, что объясняется многослойностью и извилистостью поровых каналов.

В процессе эксплуатации пропускная способность металлокера­мического элемента постепенно снижается и увеличивается его со­противление вследствие забивки пористой структуры элемента ча­стицами загрязнений. Применение металлокерамических фильтров только тогда рентабельно, когда они подвергаются многократной регенерации (не менее 5—6 раз). Поэтому регенерация и очистка фильтров имеют большое практическое значение. Застрявшие в фильтре загрязнения должны удаляться по возможности полностью и простым способом. Наиболее рациональным должен быть при­знан тот способ, при котором в наибольшей степени сохраняется первоначальная проницаемость фильтра и не изменяются осталь­ные его свойства, например прочностные, не протекают химические реакции с материалом фильтра, могущие привести к внутренней коррозии.

Целесообразность регенерации фильтров часто определя­ется экономическими соображениями. Если фильтр изготовлен из дешевого сырья массовым способом производства, а регенера­цией удается восстановить его производительность лишь частично, то регенерация может быть экономически нецелесообразной.

Выбор способа регенерации металлокерамических фильтров оп­ределяется характером осадка. Промывка отработанного фильтра той же жидкостью методом противодавления не обеспечивает пол­ного восстановления проницаемости элемента.

Ниже приведена пропускная способность металлокерамическо­го и бумажного фильтрующих элементов в зависимости от числа их регенераций:

По мере эксплуатации время между очистками сокращается. После снижения проницаемости фильтра до 70—80% от первона­чальной величины фильтр обычно заменяют новым. Обнаружено, что при хранении бывших в употреблении фильтров из желез­ного порошка на воздухе их регенерируемость ухудшается, так как легкие фракции топлива улетучиваются и фильтр быстрее окисляется.

Следует отметить, что наиболее перспективный метод регене­рации металлокерамических фильтров — применение ультразвука. Этот метод дает возможность почти полностью восстанавливать проницаемость фильтрующих элементов. При ультразвуковом ме­тоде очистки изделие погружают в моющую жидкость, в которой возбуждаются ультразвуковые колебания. Силы, действующие на частицы загрязнений, равномерно распределены по всему объему моющей жидкости, поэтому очищаются даже самые мелкие поры, трещины, углубления.

Специальное конструкторское бюро по металлокерамическим изделиям и фильтрам (СКБ-Ф) сконструировало фильтрующий элемент с чечевицеобразными металлокерамическими дисками (рис. 52) для фильтрации топлив, масел и специальных жидко­стей. Например, для тонкой очистки масла АМГ-10 элемент изго­тавливают из оловянистой бронзы, площадь фильтрации его около 340 см2.

Тонкость фильтрации бронзового элемента составляет 8—12 мк, а элемента из никелевой сетки саржевого переплетения 24—28 мк при прочих равных условиях.

 СКБ-Ф изготавливает разнообразные металлокерамические эле­менты из сферических металических порошков методом прессова­ния [38].

Металлокерамические фильтры подразделяются на фильтры тонкой (5—20 мк) и грубой (свыше 20 мк) очистки.

Фильтры тонкой очистки изготовляют из частиц сферических порошков размерами: 0,063—0,071; 0,071—0,09; 0,09—0,1 мм; филь­тры грубой очистки — из частиц 0,1—0,2; 0,2—0,3; 0,3—0,4; 0,4— 0,6 мм.

Рис. 52. Металлокерамические фильтрующие элементы.

Фильтрующие перегородки методом прессования изготовляют толщиной не менее 3 мм (при меньшей толщине они не обладают достаточной прочностью, а при большей ухудшается их проницае­мость). Такие металлокерамические пере­городки способны противостоять перепаду давления от 30 до 135 кг/см2 [39].

Металлокерамические фильтрующие элементы наборного типа (см. рис. 51) бы­ли испытаны В/К «Реготмас». Металлоке­рамические фильтрующие диски этих эле­ментов изготовлены из прокатанных листов.

Пористость фильтрующих пластин 30—35%.

Фильтрующие диски (наружным диаметром 110 мм, внутренним диаметром 35 мм, толщиной 0,5—0,6 мм) штамповали из ли­стов, изготовленных прокаткой и спеканием железного порошка с несферическими гра­нулами.

Устройство металлокерамического на­борного фильтрующего элемента такое же, как и элементов этого типа с фильтрующи­ми пластинами из органических материалов (бумаги, картона, нетканого фильтрующе­го материала и т. п.).

В качестве прокладок может применять­ся картон. Картонные диски выдерживают 8 промывок в зависимости от толщины картона (1,5—2,5 мм).

Тонкость отсева загрязнителя наборным металлокерамическим элементом пористостью 30—35% составляет 0,96—0,97. Содержа­ние механических примесей в фильтрате, очищенном металлокера­мическим наборным фильтром, не превышает 0,0006—0,001%.

Кратность регенерации железных фильтрующих пластин равна 6. Регенерацию отработанных фильтрующих пластин проводили многократной промывкой в бензине на специальном стенде и про­дувкой воздухом.

Наборные металлокерамические элементы показали высокую работоспособность при очистке топлива в двигателях 2Д100, уста­новленных на тепловозах ТЭ-3.

Наборные металлокерамические элементы имеют серьезные не­достатки, которые ограничивают в настоящее время внедрение их для очистки жидких нефтепродуктов, в частности масел. К этим недостаткам, помимо трудоемкости сборки элементов, относится также невозможность регенерации их без разборки. Однако металлокерамические элементы наборного типа из-за их сравни­тельно высокой грязеемкости и большого срока службы предпочти­тельнее металлокерамических фильтров, выполненных в виде ци­линдров, станков, чашек и т. п.

Необходимо отметить, что наиболее перспективным фильтрую­щим элементом тонкой очистки масла и топлива является гермети­зированный сменный элемент независимо от его конструктивного оформления и материала фильтрующей перегородки. Поэтому це­лесообразно металлокерамические элементы из прокатанных ли­стов выполнять не в виде элемента наборного типа, а, например, в виде гармошки с вертикальными складками, со сварными торцо­выми пластинами из этого же прокатанного металлокерамического материала и с уплотнительными сальниками из маслобензостойкой резины.