用于过滤通过过滤元件的流体的过滤元件、聚结过滤器、压缩空气过滤系统、过滤元件的应用以及制造聚结过滤器的方法转让专利
申请号 : CN201780021851.6
文献号 : CN109069950B
文献日 : 2022-03-18
发明人 : H·M·舒斯特 , A·雷巴蒂
申请人 : 唐纳森过滤德国有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种过滤元件(1),用于过滤通过所述过滤元件(1)的流体(12),具有‑一组第一通道(2),其中每个第一通道(2)从第一端(9)延伸至第二端(8),并且每个第一通道(2)在其第一端(9)具有入口开口,待过滤的流体(12)通过所述入口开口可流入各自的第一通道(2),并且第一通道在其第二端(8)闭合,和‑一组第二通道(15),其中每个第二通道(15)从第一端(9)延伸至第二端(8),并且每个第二通道(15)在其第二端(8)具有出口开口,已过滤的流体(13)通过所述出口开口可流出各自的第二通道(15),并且第二通道在其第一端(9)闭合,其中至少一个第一通道(2)被设置成邻近第二通道(15),并且第一通道(2)通过隔断墙(16、17)与第二通道(15)隔开,其中隔断墙(16、17)由过滤介质构成,待过滤的流体(12)通过所述过滤介质可从第一通道(2)流入第二通道(15),其中:过滤介质(18)包括聚结过滤介质(19),并且过滤元件包括排放介质(20、26);
其中过滤介质包括若干层,其中第一层是聚结过滤介质而第二层是排放介质即排放层,其中排放层直接邻接第二通道,其中待过滤的流体进入第一通道并只有通过穿过第一通道的隔断墙才能离开第一通道,而已过滤的流体流出第二通道的各自出口开口,其中已过滤的流体不通过任何其它的开口进入第二通道,而是经由隔断墙;
还包括背部元件,将第一通道与第二通道隔开的隔断墙以第一通道由背部元件的表面部分和面向它的隔断墙的表面界定的方式被紧固在背部元件上;和以圆柱形盘状闭合(27)形式的排放介质(26)抵靠第二通道(15)的出口开口;
其中背部元件也由聚结过滤介质和排放介质形成;
其中聚结过滤介质是玻璃纤维介质,而排放层是玻璃纤维或聚酯介质之一。
2.根据权利要求1所述的过滤元件,其中:过滤介质(18)具有第一层(19)的微纤维羊毛,其被设置成更接近第一通道(2);以及第二层(20)的排放介质,其被设置成更接近第二通道(15)。
3.根据权利要求1‑2中任一权利要求所述的过滤元件,其中:在垂直于从各自通道的各自第一端(9)延伸至第二端(8)的纵向轴的平面,第一通道(2)和/或第二通道(15)具有三角形或扇形或弓形状截面。
4.根据权利要求1所述的过滤元件,其中:每个第一通道(2)被设置成邻近两个第二通道(15),并且第一通道(2)通过第一隔断墙(16)与两个第二通道(15)的第一个隔开,并且第一通道(2)通过第二隔断墙(17)与两个第二通道(15)的第二个隔开,其中第一隔断墙(16)和第二隔断墙(17)各自由过滤介质(18)构成,待过滤的流体(12)通过所述过滤介质可从第一通道(2)流入第二通道(15)。
5.根据权利要求1所述的过滤元件,其中:一组第一通道的所有第一通道(2)由分配给相应第一通道(2)的背部元件(21)的表面部分界定。
6.根据权利要求1所述的过滤元件,其中:过滤元件(1)是圆柱形并且沿着纵向轴延伸,并且从各自通道(2、15)的各自第一端(9)延伸至第二端(8)的第一和/或第二通道(2、15)的纵向轴被设置成平行于过滤元件(1)的纵向轴。
7.一种聚结过滤器,具有根据权利要求1‑6中任一权利要求所述的过滤元件(1)。
8.一种压缩空气过滤系统,具有根据权利要求7所述的聚结过滤器。
9.根据权利要求1‑6中任一权利要求所述的过滤元件的应用,用于过滤空气,尤其用于过滤带有流体气溶胶的空气,或者过滤其中悬浮有第二流体的液滴的流体。
10.一种制造聚结过滤器的方法,包括:将根据权利要求1‑6中任一权利要求所述的过滤元件引入聚结过滤器的外壳,以及闭合外壳。
说明书 :
用于过滤通过过滤元件的流体的过滤元件、聚结过滤器、压缩
空气过滤系统、过滤元件的应用以及制造聚结过滤器的方法
法。
这些纤维上。聚结是微小液滴通过彼此接触而结合以形成越来越大的液滴的过程。相比于
连续相,通过它们的体积,它们形成甚至更大的阻力,通过所述阻力液滴(部分克服粘附力)
沿着纤维沿连续相通过过滤介质的流动方向被推动。此外,可以利用由于重力作用足够大
的液滴向下运动的效应。聚结效应可以在微小液滴接触纤维时已经开始(如果这个位置已
被先前接触的微小液滴占据的话),并且两微小液滴结合。此外或可替换地,聚结效应可以
因液滴而开始,所述液滴由于其阻力已经由连续相驱使和/或由于重力作用而沿着纤维流
动,与运动的更慢或者根本不沿着纤维运动的液滴接触。
提供排放介质。这常常与聚结过滤介质的表面密切接触。排放介质具有比聚结过滤介质低
的多的密度,因此也具有小的多的流动阻力。鉴于此,液滴(被连续相驱使)沿着纤维被推动
的力并因此液滴的推进速度降低了。
流出的液滴具体由重力支撑,并在重力作用之后,流体液滴如果具有的密度比连续相大的
话则向下运动;如果其密度更低,则液滴通过浮力向上运动。
每个第一通道在其第一端具有入口开口,待过滤的流体通过所述入口开口可流入各自的第
一通道,并且每个第一通道在其第二端闭合。另外,所述的过滤元件具有一组第二通道,其
中每个第二通道从第一端延伸至第二端,并且每个第二通道在其第二端具有出口开口,过
滤的流体通过所述出口开口可流出各自的第二通道,并且每个第二通道在其第一端闭合,
其中至少一个第一通道设置邻近第二通道并且第一通道与第二通道由隔断墙分开,其中隔
断墙由过滤介质构成,待过滤的流体通过所述过滤介质可从第一通道流入第二通道。就其
所用的材料而言,WO 2010/017407所述的过滤介质是同质的并且为单层。在WO2010/
017407A1的第16页第10‑17行描述了作为用于过滤介质的材料,使用了无纺布纤维材料,例
如,由纤维素纤维、合成纤维或两者组成,通常还包含树脂以及可能的其它材料。在该段,基
本上就其可塑性方面描述了过滤材料的选择,因为WO 2010/017407A1实质上关注其自身以
特定方式形成第一通道和第二通道的截面形状的可能性。WO 2010/017407A1中所述的过滤
元件不适用作聚结过滤器。如WO 2010/017407A1的第44页第6行及其后所述,尤其就它们的
灰尘摄取选择所述的过滤介质。所述的过滤元件因此是捕集并保留从过滤介质过滤出的颗
粒的过滤元件,并因此不是捕集滤出的颗粒或流体液滴但再次将其释放的聚结过滤器。这
些过滤元件因此专门被设计用于从空气/气体移除固态颗粒。关于其所述过滤元件的本质
差别在于,除了聚结过滤介质外,聚结过滤器还具有排放层,以便一旦其被分离,流体液滴
不能以不受控制的方式重新进入流体流。
的聚结过滤器、改进的压缩空气过滤系统/加压的气体系统、以及所述过滤元件的应用。此
外,还提出了制造聚结过滤器的改进的方法。
入各自的第一通道,并且所述每个第一通道在其第二端闭合。因此每个第一通道都是“死胡
同”。待过滤的流体可以进入第一通道。但是,流体只有穿过第一通道的隔断墙才能离开第
一通道。
流出各自的第二通道,其中各自的第二通道在其第一端闭合。因此,每个第二通道也形成
“死胡同”。其被设置成使得已过滤的流体可以流出其各自的出口开口。不过,已过滤的流体
并不通过任何其它的开口进入第二通道,而是经由隔断墙。
一通道流入第二通道。
包含在待过滤流体中的液滴在统计学上接触过滤纤维的情况下具有多孔纤维填充,并且由
于粘合力(黏附力)在第一步保持悬浮在这些过滤纤维上并形成小液滴,其中更多的接触微
滴与呈现的微滴结合并形成较大的液滴,具有缩减的表面积(见聚结),并流出。这样,聚结
过滤介质不同于WO2010/017407A1的已知介质,因为WO2010/017407A1中所述的介质主要被
设计成捕集灰尘并将灰尘保留在过滤介质本身。
滤元件中,设置有环绕过滤介质的容量大的内部空间。通过根据本发明的过滤元件,该空间
也可填充过滤介质。
制例如呈菱形模式被牢固地连接至第二层。不过,根据本发明,多层过滤介质不必然要通过
结合两个单独层来制造。在制造介质中,也可能直接在该介质提供若干层。例如,可以制造
玻璃纤维垫,在第一面(在第一层)具有高密度的玻璃纤维介质,但在相反面(第二层)具有
低纤维密度。在制造所述三维纤维材料中,还可以经由材料的厚度,例如通过改变纤维直径
和/或纤维量,结合入连续的梯度。
过流体流这些较大的微滴沿流动方向被传输通过聚结过滤介质是可能的。如果在其下游侧
过滤介质具有排放层,通过该排放层可以促进流体微滴的进一步聚结并进一步增加聚结的
流体微滴的移除。
动。可以设想,聚结的流体液滴在第二通道的出口开口的最接近邻近处从排放层浮现。不
过,在该时间点,流体液滴已经变得如此重以至于其不能再被从第二出口开口浮现的已过
滤的流体携带并落入设置在过滤元件下面的收集容器。
细和亚微细硼硅酸盐或石英玻璃纤维在聚结过滤中使得极高程度的分离成为可能。更具体
地说,玻璃纤维介质具有的孔隙度超过90%,尤其超过93%,并且分离度超过90%。过滤介
质通常根据其分离度进行再分/细分。在这些高性能聚结过滤器所属的称为悬浮物质过滤
器的领域,DIN EN 1822‑1除其他事项外提供了分类,将过滤器分为过滤器组EPA(高性能颗
粒过滤器)、HEPA(悬浮物质过滤器)和ULPA(高性能悬浮物质过滤器)并且定义过滤器等级
为E10(分离度>=85%)到U17(分离度>=99.999995%)。在优选形式的实施例中,聚结过滤
介质具有至少一层的所述悬浮物质分类的过滤介质,优选有若干层,其中每层可以是相同
悬浮物质过滤器分类的过滤介质,或者在可替换形式的实施例中为不同悬浮物质过滤器分
类的过滤介质层。
纤维羊毛,其被设置成更接近第一通道;以及第二层,被设计为排放层,被设置成更接近第
二通道。
面的缓慢行进。这样,可以产生亲水或疏水和/或亲脂或疏脂特性。
角形或扇形或区断形/弓形截面。具体地说,优选各自组的所有通道同样设计。在尤其优选
形式的实施例中,第一通道的几何形状和第二通道的几何形状对应于WO2010/017407A1中
这些通道所述的几何形状。如WO2010/017407A1中所述的通道的几何设计可能性,更具体地
说第24页第28行‑第35页第16行标题为“槽形”部分中所述的那些被援引加入包括在本发明
的说明部分,并且形成用于描述本发明的第一通道和第二通道的可能几何形状的描述的部
分。如WO2010/017407A1中所述的通道的体积的几何设计的可能性,更具体地说第35页第17
行‑第37页第18行标题为“槽纹体积不对称性”部分被援引加入包括在本发明的说明部分,
并且形成用于描述本发明的第一通道和第二通道的可能几何形状的描述的部分。如
WO2010/017407A1中所述的在其闭合端设计通道的闭合的可能性,更具体地说第37页第20
行‑第42页第16行标题为“槽纹闭合”部分被援引加入包括在本发明的说明部分,并且形成
用于描述本发明的第一通道和第二通道的可能闭合的描述的部分。如WO2010/017407A1中
所述的在其闭合端设计通道的塞的可能性,更具体地说第42页第18行‑第44页第3行标题为
“塞长度和槽纹高度”部分被援引加入包括在本发明的说明部分,并且形成用于描述本发明
的第一通道和第二通道的可能闭合的描述的部分。
通道的第二个隔开,并且第二隔断墙由过滤介质构成,待过滤的流体通过所述过滤介质可
从第一通道流入第二通道。具体地说,优选过滤介质是聚结过滤介质。
件上。具体地说,优选第一通道仅被背部元件的一个表面部分和面向它的隔断墙的表面界
定。
一流表面(优选第一端)和第二相对的流表面(优选第二端)之间延伸的入口流通道(优选第
一通道)和出口流通道(优选第二通道)。
和一组邻近第一流面闭合的槽纹(优选第二通道)的过滤介质。
的纵向轴。在通过将隔断墙紧固至背部元件而形成第一通道的情况,可通过缠绕其上设置
有第一通道的背部元件来形成过滤元件。第二通道可通过隔断墙和背部元件上缠绕的下一
层界定。
形式的实施例中,根据本发明的过滤元件被设置在聚结过滤器的外壳中。这可以实现,因为
聚结过滤器的外壳可被打开,使得进入到过滤元件成为可能。
有基本外壳主体和盖。在所述设计的情况,根据本发明的方法可以设想根据本发明的过滤
元件被插入外壳的基本主体,然后通过将盖放置在外壳上而闭合外壳。还可以设想,根据本
发明的过滤元件附接至盖(通常也被称为头部),制造根据本发明的聚结过滤器,其中盖和
外壳的基本主体相对于彼此移动,即,具体来说,外壳的基本主体在盖上移动或盖在外壳的
基本主体上移动,或盖和外壳的基本主体在彼此上移动。
发明的所述过滤元件用于制造根据本发明的聚结过滤器时付诸实施。不同形式的实施例是
可以想到的,其中聚结过滤器的盖具有用于连接至根据本发明的过滤元件的连接几何形
状,其中该连接几何形状还适用于连接至传统的聚结过滤器,例如,连接由WO2008/
125333A1可知的聚结过滤器。具有所述盖的聚结过滤器占据的体积取决于何种过滤元件以
及何种基本外壳主体附接至盖。如果在维修本发明的聚结过滤器的过程中,本发明的过滤
元件被取出,总是存在被结合入的过滤元件并非根据本发明的过滤元件并因而使得聚结过
滤器并非是根据本发明的聚结过滤器的可能性。这具有的缺点是,如果要保持相同分离性
能和相同压力损失,则聚结过滤器的体积显著增大,或者如果要保持相同的体积,则分离性
能显著下降并且压力损失增加。仅有当根据本发明的过滤元件安装在里面,才能实现体积
优势以及在小体积下与分离性能和压力损失相关的优势。为此,本发明的优势总是在替换
根据本发明的过滤元件时,例如维修的情况时重新确保。
滤器并且定期在维修期间提供新过滤元件来完成聚结过滤器。通常,可能由流体过滤器系
统,更具体地说是压缩空气过滤器系统占据的空间是非常有限的。通常,存在其它部件,尤
其是其它管线,位于紧邻聚结过滤器的附近。这些限制了聚结过滤器的基本外壳主体可从
聚结过滤器的盖(头部)移去的空间。由于根据本发明的过滤元件具有小的安装空间,在组
装过程中,每次如果根据本发明的聚结过滤器设置有根据本发明的过滤元件,可以重新确
保尤其是外壳基本主体和聚结过滤器的盖必须彼此移去在距离上的缩减。
待过滤的流体12通过所述入口开口流入各自的第一通道2。第一通道2在其第二端8通过密
封复合物11闭合。
流出各自的第二通道15,并且第二通道15在其第一端9通过密封块14闭合。
过第二隔断墙17与两个第二通道15的第二个隔开。第一隔断墙和第二隔断墙各自由更具体
的说相同的过滤介质18构成,待过滤的流体通过所述过滤介质可以从第一通道流入第二通
道。
被紧固在背部元件21上。背部元件21由与第一隔断墙16和第二隔断墙17相同的两层过滤介
质制成。
的第一通道的入口开口被定向朝向所述入口侧。此外,这种类型的紧凑的过滤元件包括出
口侧23,一组第二通道的第二通道的出口开口被定向朝向所述出口侧。环状突出部分25可
用于将过滤元件插入罐形外壳。