CN108136299A - 过滤器装置方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适于过滤油脂和其他液体气溶胶的袋状过滤器，所述袋状过滤器具有第一深度负荷介质和第二深度负荷介质，所述第一深度负荷介质和所述第二深度负荷介质具有分隔件，所述分隔件阻止所述深度负荷介质的芯吸以提高过滤器寿命和容量。所述第一层还具有比所述第二层更低的效率来分布负荷并进一步提高寿命。所述间隔件可以具有非织造纤维网。所述袋状过滤器的各种特征确保流出物流的自由流动。

Description

过滤器装置方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年10月9日提交的美国临时申请第62/239,844号的权益，该申请全文以引用方式并入本文。
发明背景
已知袋状过滤器用于在建筑物中处理排气和新鲜空气以及再循环空气。袋状过滤器因加压空气流而充胀。袋状构型提供呈紧凑构型的大面积材料并且减少给定流量所需压力。已知构型包括由塑料或金属框架支撑的一组介质袋状物，塑料或金属框架为多个袋状物提供了入口歧管。袋状物可被可移除地安装。
袋状过滤器广泛用于干燥微粒。除其它外可能有益的是减少袋状过滤器组件数目和使组装更简单以及方便。
具有袋状过滤器的污染控制单元用于处理烹饪排气。污染控制单元可能采用两个或更多个过滤级，其中每个级都被支撑在其自己的框架中并且可单独地替换。级的效率逐渐提高，开始是用粗过滤器来捕获大颗粒，接着是更高效率的级。每个级负荷不同的比例的污染物，并且每个级的寿命周期变得几乎是独立的，从而需要离散且频繁的维护周期，所有这些都显著增加了操作成本。此连续效率的意图在于每个级保护在其之后的级不受可快速地堵塞其介质结构的大颗粒影响，从而基于它们相应的最终压降来在级之间实现平衡寿命周期负荷。
发明概要
本发明涉及了一种袋状过滤器组件。在实施方案中，所述袋状过滤器组件包括：过滤器集流管；至少两个过滤介质层；以及在所述两个层之间的分隔件(或间隔件)机构，其中第一层适于捕集穿过初级冲击型油脂过滤器的大颗粒和油脂并且具有深度不超过5mm的耐油纤维材料，并且第二层具有比所述第一层更细的材料，其中所述两个层形成为袋状过滤器结构，其中由所述第一层形成的一个袋状物定位在由所述第二层形成的袋状物内，其中所述第一层和所述第二层的所述纤维材料响应于厨房排气罩应用被选择，使得所述第一层和所述第二层以产生随时间增加的压降的速率来单独地负荷，直到达到预定义阈值，由此两个层同时失效。
在实施方案中，未采用分隔件，并且所述袋状物由于因空气压力而充胀时的尺寸差异被分隔开。在结合附图考虑时，所公开的主题的实施方案的目标和优点将从以下详细描述显而易见。
附图简述
下面将参照附图在下文详细地描述实施方案，其中相似参考数字表示相似元件。附图不一定按比例绘制。在适用时，一些特征可以不被示出以有助于描述基础特征。
图1A示出了根据所公开的主题的实施方案的袋状过滤器组件。
图1B示出了具有标示空气流的安装时方向的标签的袋状过滤器滤筒。
图2示出了图1A的袋状过滤器的袋状物部分，其示出了特定的间隔件实施方案。
图3示出了根据特定的间隔装置实施方案的图1A的袋状过滤器组件的袋状物部分。
图4示出了根据所公开的主题的实施方案的图3的组件的分解图。
图5示出了根据所公开的主题的实施方案的多层过滤复合材料，在它们之间有集成的间隔网，该多层过滤复合材料可形成单个多层袋状物。
图6示出了根据所公开的主题的实施方案的采用所公开的主题的袋状过滤器的排放系统。
图7示出了根据实施方案的袋状过滤器的尺寸参数。
图8A和8B示出了根据所公开的主题的实施方案的间隔件结构。
图9A至9E示出了各种袋状过滤器实施方案的袋状物介质和支撑特征。
图10A至10C示出了根据所公开的主题的现有技术基准和原型实施方案的袋状过滤器的测试结果。
图11示出了所公开的袋状过滤器实施方案的应用情景。
图12示出了根据所公开的主题的实施方案的袋状过滤器介质构造的特征。
图13示出了根据所公开的主题的实施方案的袋状过滤器的横截面以描述用于确保气体自由流过袋状过滤器的特征。
图14A至14D示出了根据所公开的主题的实施方案的有利于确保气体自由流过袋状过滤器的各种框架结构。
图15A至15C示出了根据所公开的主题的实施方案的有利于确保气体自由流过袋状过滤器的另外特征。
图16A和16B示出了根据所公开的主题的实施方案的形成袋状过滤器的袋状物的结构和方法。
详细描述
参照图1A，袋状过滤器组件6具有多个袋状过滤器9。每个袋状过滤器9包括多个级联袋状物10和12，如图2所示，在它们之间有分隔件18。框架部分14可提供来限定进气口16。框架部分14可以是如图1A中的2标示的单个框架的部分。
图1B示出了具有标示空气流的安装时方向的标签的袋状过滤器滤筒。此种特征通常用于流向敏感的过滤器单元。滤筒标示在400处并且流向标示标示在402处。
图3示出了第一袋状物12与第二袋状物10之间的焊接线的分隔件机构15。焊接线分隔件机构15可缝合到第一袋状物12的端部接缝中。焊接线分隔件机构15可预拉紧以保持第二袋状物10打开并且在第一袋状物12与第二袋状物10之间限定间隙。图3中示出了一个复合袋状物，但是该构型可重复用于组件6中的所有的袋状物。
图4示出了分隔件机构的分解图，分隔件机构采用诸如纤维网或模制结构的开放基质18的，开放基质填充第一袋状物12与第二袋状物10之间的空间而基本上不阻碍空气流。为了组装，在第一袋状物12插入到第二袋状物10中时，可将开放基质18折叠。可提供金属或塑料框架来用于根据需要加强元件。
图5示出了用于两层袋状过滤器的替代构造的复合材料28，其中第一过滤层34和第二过滤层30被开放材料32分隔开，开放材料可以是纺织物、纸板或塑料的蜂窝状分隔件、或织物以用于分隔第一过滤层和第二过滤层。后者(32)可以具有允许空气在孔格或接线或塑料网之间流动的六边形开孔泡沫材料。单个复合袋状物可由复合材料28形成以实现与图2的两袋状物系统类似的功能。可使用2个或更多个层来修改设计，并且可以形成多个级联袋状物，其中级联袋状物中的一个或多个由复合材料28形成。
图6示出了系统实施方案，其中范围100烹饪食物105以产生污染物108，污染物被排气罩110捕获。107处标示了可以是用于捕获油脂的任何类型的油脂过滤器，例如，所谓的冲击型过滤器。过滤器增压室112在负压下吸取污染的空气通过油脂过滤器107。负压由风扇118产生，风扇吸取污染的空气通过管道126，管道连接容纳有袋状过滤器组件124(诸如像图1A中所示的组件6)的袋状过滤器腔室114。穿过油脂过滤器107的污染的空气中的污染物被袋状过滤器124捕获。范围100和食物品105可用任何类型的污染物来源替代。
如图所示，两个或更多个过滤袋状物10、12装配到单个框架2中以按级清洁空气。第一级(第一袋状物12)具有比第二级更低的效率。在实施方案中，可串联地布置多于两个的袋状物以逐渐提高过滤效率。该布置产生了在物理空间内有较大的过滤表面积的紧凑设计。通过按逐渐提高效率的顺序来布置各个级，并且通过将过滤介质选择为使得所有的层同时失效(如通过其上压降指示的)，且响应于预测的污染物来源，可一次更换整个的过滤器6而不使介质发生浪费。逐渐提高效率有效地平衡了各个级之间的污染物负荷并提高了针对预定义应用的寿命周期，从而降低过滤成本。
所公开的主题包括用于在用来过滤来自商业烹饪操作的排气的污染控制单元(PCU)中使用的级联过滤器袋状物设计。后者的实施方案在图6中示出。过滤介质从油脂微粒清洁排气，并且可通过采用浸渍有吸附剂的介质来扩展到处理气态(非微粒)污染物。因此，在实施方案中，袋状物(以两个袋状物10和12示出，但是可存在更多个袋状物)中的一个或多个可由浸渍有吸附剂且可为组合的介质(诸如活性炭、高锰酸钾、或适合于吸附应用的气态污染物的沸石)组成。
图7示出了袋状过滤器组件的示意图。本实施方案的优点可从以下实例证实。对过滤来自烤肉的排气有逐渐提高的过滤效率的三级污染控制单元(PCU)的实验室测试表明在不得不替换第二级袋状过滤器前，第一级褶皱板过滤器已替换了五次。使用级联袋状物设计，将第一级褶皱板过滤器替换为第二级袋状物内的袋状物可以将维护周期减少到1。
根据实施方案，介质可以包括玻璃纤维、羊毛、或合成介质。例如，介质可以具有聚丙烯蓬松的超细纤维。过滤器框架可使用焊接线、注塑模制的塑料或本领域已知的其它材料来形成。在实施方案中，两层过滤器包括在第一袋状物12中的最低效率报告值(MERV)9介质(“MERV9介质”)和在第二袋状物中的MERV 14介质。
注意的是，在实施方案中的任一者中，第一袋状物和第二袋状物(以及另外的袋状物)之间的分隔件可被省略，并且因排气流而造成的充胀可以使袋状物之间分隔开，其中袋状物形成为不同的深度，使得它们通过充胀而分隔开。即，如图7所示的D3-D2。在每个级联袋状物充胀时，图7中的袋状物间距(PS)提供在它们之间的间隙。如果它们在充胀时在袋状物的前部部分处发生触碰，那么这阻碍空气流以形成过滤器组件的显著的耐压性。
图8A和8B示出了含三层发泡片材材料151A、151B和151C的间隔件，三层发泡片材材料彼此层叠以形成间隔件150。可包括更少或更多的层来形成间隔件。层151A、151B和151C可相对于彼此偏移。开放区域可以大于50％。总体深度可以大于3mm。片材可以是纸张、纸板、塑料或其它材料。在各种实施方案中，可使用结构上类似的材料来作为间隔件。发泡片材可以是波纹状的，使得它们形成具有相对低的表面的开放三维格状结构。在使用金属作为发泡片材材料的实施方案中，该构型可用于形成可用于在下文参照图11描述的优选系统实施方案的筛网过滤器。
图9A至9D示出了各种袋状过滤器实施方案的袋状物介质和支撑特征。图9A至9D中的每一者示出了单个袋状物的尖端，但是将理解为描述另外结合本文描述的实施方案的特征或现有技术实施方案的相容特征的任何组合(以任何和所有的组合)的完整的袋状过滤器的构造中的标识的特征。参照图9A，过滤介质由可粘结在一起或简单地彼此相邻的三个层形成。第一过滤层310在袋状物的内侧上，使得要过滤的气体流首先穿过第一过滤层310。相较作为气体流穿过的最后一层的第二过滤层306来说，第一过滤层310可以具有高度蓬松的非织造开放纤维和相对低的过滤效率。除了第二过滤层306的过滤效率显著高于第一过滤层310的过滤效率之外，第二过滤层还可具有类似的材料。分隔层308用作分隔层，并且在本实施方案中，分隔层308具有与第一过滤层和第三过滤层类似的构造，但是具有比第一过滤层310更低的效率。
现将参照图12描述图9A的实施方案的特征(和所公开的另外实施方案)。第一过滤层310对应于第一过滤层170，并且第二过滤层306对应于第一过滤层174。分隔层308对应于分隔层172。在图9A的实例中，层306-310被描述为在相对滤波效率上有所不同。过滤效率与第一过滤层170和第二过滤层174(以及310和306)之间的差别有关。第二过滤层170相对于第二过滤层174的过滤效率高的过滤效率促成过滤层在油脂环境中的均匀的负荷，因为油脂气溶胶趋于甚至更急剧地粘附到相对开放或低效率的介质。因此，即使非常低效率的介质在捕获油脂上也会相当有效。然而，开放性允许了第二过滤层170继续允许烟气流过而不会非常快速地堵塞，使得第二过滤层174可贡献于组合的介质114的总体容量以及去除较小的颗粒。
关于图9A的实施方案，分隔层308被描述为具有比过滤层308更低的效率。然而，分隔层172(对应于分隔层308)的关键功能是防止油脂从第二过滤层170的低效率介质芯吸到第二过滤层174的高效率介质。因此，分隔层172特性是两个介质之间的芯吸力的相对强度。通过使第二过滤层170产生比第二过滤层170更低的力，分隔层172允许第二过滤层174的具有较高的芯吸力的介质与第二过滤层170的具有较低的芯吸力的介质相邻地布置或布置在其下游。
在实施方案中，分隔层172具有格状或蜂窝状结构，格状或蜂窝状结构防止任何湍流(或初发湍流，诸如涡流)，否则湍流就可能会冲刷被第一过滤层170捕获的油脂并通过对流将其传送至第二过滤层174。防止任何湍流或初发湍流或层流击穿的任何类型的分隔特性)也可通过选择流速和特征流维度来保证。后者候选的最坏情况可以是分隔层172的标示在175处的宽度，然而分隔层172的结构也将起到作用。在实施方案中，分隔层172还可在形成流动阻力上起到作用，使得防止或至少大大地抑制在侧向方向(即，垂直于主流177方向)上的流量。这可防止可能导致油脂从第二过滤层170转移或脱离的平均流量。
介质114特性在相对芯吸力方面的以上讨论可转化为在过滤效率方面的图9A(和其它)的实施方案。换句话说，更高的效率的介质(更紧密地填装或更高的密度)将具有更高的芯吸力(毛细管作用力)。因此，层的相对效率至少在类似的类型的介质的芯吸力方面来转化。
在以上和任何实施方案中，过滤层可以是具有酚醛树脂的拉丝玻璃以粘结玻璃纤维。在替代实施方案中，过滤层可以是聚合物纤维，诸如聚酯。可使用其它材料来形成高度蓬松的开孔非织造织物。
现在回到图9A并还参照图14A至图14D所示，内部框架352为多层介质114、309提供了机械支撑。内部框架352在图9A中标示在304处。内部框架304包括主梁322和保持内部空间326开放的尖端扩张器324。外部框架354可以是接线或任何其它合适的材料。外部框架支撑第二过滤层174，第二过滤层进而支撑第一过滤层170和分隔层172。在图9A的实施方案中，外部框架302支撑第二过滤层309，第二过滤层进而支撑第一过滤层310和分隔层308。内部框架352和外部框架354可以具有焊接线、塑料或任何其它合适的材料。类似地，对于也可以是发泡片材、铁丝网栅栏(扭结丝网)型材料或其它材料的外部框架356和358。
在实施方案中，外部框架提供用于允许介质具有更松散且更开放的构造的装置，该构造可足够弹性以趋于膨胀而直至失效。在其它实施方案或类似的实施方案中，外部框架可防止介质拉伸以桥接相邻袋状物之间的间隙，如图9E所示，其中370标示处于松弛的状态的相邻袋状物，并且372标示在被排放系统加压之后的相邻袋状物。
图9B示出了类似于图9B的实施方案的实施方案，不同之处在于分隔层312(本来具有分隔层308或172的性质)的材料是与过滤层306和310的过滤介质不同类型的织物或材料。这不同于图9A的实施方案，其中介质309层都基本上相同，但是效率不同(即，包括明显的芯吸力)。可使用的材料的实例是发泡片材(包括其波纹状变型)的间隔件150的柔性实施方案。
图9C示出了没有外部框架302的另一变型。在类似于图9C的实施方案的实施方案中，分隔层315可以是选择为高抗拉强度的材料，其可被紧挨着拉过内部框架304。这样可防止或减轻参照图9E描述的鼓起效应。第一过滤层306和第二过滤层310的层可粘结到高抗拉强度分隔层315。间隔件的粘结性和高抗拉强度的组合可提供外部框架302的替代，同时仍然享有益处。间隔件150的实例将会提供高抗拉强度。可以采用像鱼网的开放编织织物，其可选地具有间隔件材料，间隔件材料具有比第一过滤层310更低的芯吸强度。其它实例对本领域的技术人员将显而易见。
图9D示出了其中在第二过滤层314上提供背衬层317的另一变型。此背衬层317可例如是粘合地层合到第二过滤层314的过滤介质的非织造布。高抗拉强度可允许将外部框架302省略。背衬层有利地提供在外侧上，并且因此可允许在第二过滤层3·14的出口点处使用高效率材料。如果在第一过滤层310中或在最终介质层的上游使用这种背衬，那么它可能快速地造成堵塞并且破坏所公开的实施方案的长过滤器寿命益处，减少对其下游的介质的利用。
图10A至10C示出了根据所公开的主题的现有技术基准和原型实施方案的袋状过滤器的测试结果。参照图10A，该图表示出了随压降变化的形成为袋状过滤器的各种过滤介质上积聚的质量。在给定的压降下积聚大量的滤出物质量的过滤器将不需要太频繁地替换，因为压降的增加通常是强制使过滤器被替换的条件。将观察到，没有先前的实施方案的多过滤层特性的基线介质在压降增加到发生变化的水平前负荷了低质量，变化标示在积聚的滤出物的五个不同的总质量处(质量此处在过滤器变化之间累积以示出本发明的过滤介质实例的相对有效性)。以下列示各种实例的结构。
·基线w/pre：基线情况，有两个过滤器，褶皱板2英寸深，并且单层8袋状物过滤器15英寸深，这两个过滤器的总体深度为18英寸。
·M9S2M13 18”：原型多层8袋状物过滤器，每个袋状物18英寸深，内部袋状物为MERV 9玻璃纤维，接着是高度开放的多孔结构聚酯分隔层，接着是最终MERV 13玻璃纤维外层。
·M9S2M14 18”：原型多层8袋状物过滤器，每个袋状物18英寸深，内部袋状物为MERV 9玻璃纤维，接着是高度开放的多孔结构聚酯分隔层，接着是最终MERV 14玻璃纤维外层。M9M14：传统2层8袋状物过滤器，每个袋状物18英寸深，内部袋状物为MERV 9玻璃纤维，接着是与之接触的MERV 14玻璃纤维层。
还将会观察到，从负荷角度看，最有效的实施方案是具有开放多孔聚酯的分隔层的两个实施方案。基线具有褶皱过滤器，褶皱过滤器具有15英寸深的单层袋状物。M9S2M13负荷的比M9S2M13更多，但是两者都要优于其它，基线和2层袋状物没有分隔层M9M14，其中这两个层直接接触。图10B示出了呈压降对运行时间格式的相同的实例。将观察到，具有分隔层的两个实施方案在高压降需要过滤器变化前具有最长的运行时间。如先前的图中那样，基线的多个峰值在此处示出了过滤器变化的数目。
图11示出了所公开的袋状过滤器实施方案的应用情景。冲击过滤器107(用于烤架的排气罩中使用的筒状过滤器)用作第一级。筛网过滤器(诸如150的金属实施方案)可以用作第二级。然后，根据所公开的实施方案的袋状过滤器114用作第三级。然后，高效率微粒捕获(HEPA)过滤器(诸如褶皱过滤器)用作第四级。在实施方案中，这些在低耐污染性应用(诸如非通风亭型烤架)中特别有用。
图13示出了根据所公开的主题的实施方案的袋状过滤器的横截面以描述用于确保气体自由流过袋状过滤器的特征。图11的构造的多层袋状物例如用于形成袋状物。在袋状物之间是发泡屏障202，该发泡屏障为例如在实施方案中另外用作过滤介质或分隔层的开放多孔筛网。发泡屏障202通过防止侧壁如图9E所示鼓起并切断气流来允许气体从过滤器袋状物204侧部无阻碍地流出，即使在过滤器袋状物204充胀时也是如此。发泡屏障202的厚度可大于或小于袋状过滤器114介质的对应的间隔层，如示出较厚的发泡屏障202材料的210处标示。
图15A和15C示出了根据所公开的主题的实施方案的有利于确保气体自由流过袋状过滤器的另外特征。参照图15A，根据各种实施方案中的任一者的含介质的袋状物402具有内部保持器404，内部保持器例如可以是螺纹以防止如参照图9E所述的袋状物的膨胀。在此处示出了框架403，袋状物附接到框架。这些特征可与所公开的其它特征中的任一者组合以形成另外实施方案。图15B示出了用于提供发泡屏障408的方式，发泡屏障可插入并紧固以通过一个或多个扦状物406保持到位。图15C示出了用于防止如参照图9E所述的袋状物的膨胀的另一机构。开放框架420具有用作发泡屏障的舌状物421，其插入于袋状物403之间。框架420还可提供支撑外部袋状物的功能以允许使用具有低抗拉强度的非常开放的介质。例如，玻璃纤维型介质就具有此特性，特别地是在它无背衬时。
图16A和16B示出了根据所公开的主题的实施方案的形成袋状过滤器的袋状物的结构和方法。单片介质(其可由多个层构成，如本文教导的那样)440与网状物442折叠在一起，网状物可以是如标示的那样定位的三角形。然后，折叠发热片材的边缘如447处标示的那样缝合在袋状物的尖端处，并且接着朝袋状物的根部缝合到网状物442。片材可继续不间断形成多个相邻的子弹形袋状物，如图15A至16B所示。
根据第一实施方案，所公开的主题包括一种用于过滤污染物流的过滤器。袋状过滤器具有第一袋状物，所述第一袋状物具有厚度小于20mm的第一介质材料并且具有油相容材料。所述袋状过滤器包括第二袋状物，所述第二袋状物具有厚度小于20mm的第二介质材料并且具有油相容材料。所述第二袋状物的第二介质材料具有比所述第一介质材料更高的效率。所述第一袋状物装配在所述第二袋状物内并且具有比所述第二袋状物更浅的深度，并且所述第一袋状物具有间隔件，所述间隔件在所述第一袋状物与所述第二袋状物之间提供间隙，所述间隔件具有至少2mm的大小的开口，所述开口具有大于50％的开放区域分数和限定至少3mm的最小间距的深度。
可修改第一实施方案以形成另外第一实施方案，另外第一实施方案包括所述第一袋状物与所述第二袋状物之间的开放分隔材料，所述开放分隔材料有效地在所述第一袋状物的所有点与所述第二袋状物的所有点之间限定气隙。可修改第一实施方案以形成另外第一实施方案，其中所述分隔材料包括塑料泡沫格。可修改第一实施方案以形成另外第一实施方案，其中所述分隔材料包括接线框架。可修改第一实施方案以形成另外第一实施方案，其中所述接线框架附接到所述第一袋状物。可修改第一实施方案以形成另外第一实施方案，其中所述第一袋状物具有MERV 9介质并且所述第二袋状物具有MERV 14介质。
根据第二实施方案，所公开的主题包括一种具有过滤器的排放系统，所述过滤器用于过滤污染物流。具有油脂过滤器和管道系统的排放罩适于支撑在所述油脂过滤器下游的袋状过滤器。在排放网络中的油脂过滤器之后是袋状过滤器。所述袋状过滤器包括第一袋状物，所述第一袋状物具有厚度小于20mm的第一介质材料并且具有油相容材料。所述袋状过滤器包括第二袋状物，所述第二袋状物具有厚度小于20mm的第二介质材料并且具有油相容材料。所述第二袋状物的第二介质材料具有比所述第一介质材料更高的效率。
可修改第二实施方案以形成另外第二实施方案，另外第二实施方案包括所述第一袋状物与所述第二袋状物之间的开放分隔材料，所述开放分隔材料有效地在所述第一袋状物的所有点与所述第二袋状物的所有点之间限定气隙。可修改第二实施方案以形成另外第二实施方案，其中所述分隔材料包括塑料泡沫格。可修改第二实施方案以形成另外第二实施方案，其中所述分隔材料包括接线框架。可修改第二实施方案以形成另外第二实施方案，其中所述接线框架附接到所述第一袋状物。可修改第二实施方案以形成另外第二实施方案，其中所述第一袋状物具有MERV 11介质并且所述第二袋状物具有MERV 14介质。可修改第二实施方案以形成另外第二实施方案，其中所述第一袋状物装配在所述第二袋状物内并且具有比所述第二袋状物更浅的深度，使得所述第一袋状物的下游端与所述第二袋状物之间存在顺流分隔距离，所述顺流分隔距离是所述第一袋状物的顺流深度的至少15％，使得在因气流而充胀时，所述第一袋状物和所述第二袋状物基本上是分隔的。
根据第三实施方案，所公开的主题包括一种用于过滤污染物流的过滤器。袋状过滤器包括第一袋状物，所述第一袋状物具有厚度小于20mm的第一介质材料并且具有油相容材料。所述袋状过滤器包括第二袋状物，所述第二袋状物具有厚度小于20mm的第二介质材料并且具有油相容材料。所述第二袋状物的第二介质材料具有比所述第一介质材料更高的效率。所述第一袋状物装配在所述第二袋状物内并且具有比所述第二袋状物更浅的深度，使得所述第一袋状物的下游端与所述第二袋状物之间存在顺流分隔距离，所述顺流分隔距离是所述第一袋状物的顺流深度的至少15％，使得在因气流而充胀时，所述第一袋状物和所述第二袋状物基本上是分隔的。
可修改第三实施方案以形成另外第三实施方案，另外第二实施方案包括所述第一袋状物与所述第二袋状物之间的开放分隔材料，所述开放分隔材料有效地在所述第一袋状物的所有点与所述第二袋状物的所有点之间限定气隙。可修改第三实施方案以形成另外第三实施方案，其中所述分隔材料包括塑料泡沫格。可修改第三实施方案以形成另外第三实施方案，其中所述分隔材料包括接线框架。可修改第三实施方案以形成另外第三实施方案，其中所述接线框架附接到所述第一袋状物。可修改第三实施方案以形成另外第三实施方案，其中所述第一袋状物具有MERV 9介质并且所述第二袋状物具有MERV 14介质。
将从前文显而易见，分隔层(或分隔件或间隔件或如另外标识的)可以具有各种构造。优选地，分隔层具有高度的灵活性。可通过实验来确定厚度足够来抑制或防止芯吸。第一过滤层和第二过滤层的相对效率可以经选择以使得在测试条件下，两个负荷在失效点上具有近似相同质量。在实施方案中，第一过滤层可以具有8或更低的MERV评级，并且第二过滤层可以具有13或更高的MERV评级。在实施方案中，第一过滤层可以具有6或更低的MERV评级，并且第二过滤层可以具有13或更高的MERV评级。在实施方案中，在后面的实施方案具有玻璃纤维，诸如用于空气过滤器中的玻璃纤维。
为了表征具有关于目标液体芯吸的不同趋势的不同材料，可以使用术语芯吸强度。具有较高的芯吸强度的材料产生比具有较低的芯吸强度的材料更强的毛细管作用力。如果材料彼此相邻放置，那么液体从高芯吸强度材料迁移到低芯吸强度材料的趋势将会低于在相反方向上迁移的趋势。芯吸强度可以是材料表面(例如亲水或疏水的纳米表面纹理)、结构(例如，纤维密度或孔的大小)或组成(聚合物、玻璃、金属、织物纱等)的性质。
如本文所用，MERV评级是指美国供热、制冷和空调工程师协会(ASHRAE)§52.2的定义。
根据第一实施方案，所公开的主题包括一种过滤器，所述过滤器具有含过滤材料的第一过滤层和第二过滤层，所述第一过滤层和所述第二过滤层与分隔层相邻，其中所述分隔层具有比所述第一过滤层更低的芯吸强度。所述过滤器具有优选的安装方向，使得气体从所述第一过滤层流动到所述第二过滤层。
第一实施方案包括变型，所述变型包括支撑框架，其中所述优选的安装方向标示在所述支撑框架上。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层包括呈非织造形式的玻璃或聚合物纤维。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层包括呈非织造形式的粘结的玻璃或聚合物纤维。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层包括形成高度蓬松的开孔基质的呈非织造形式的玻璃或聚合物纤维。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层具有比所述第二过滤层更高的芯吸强度。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成单个多层纺织物。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成单个多层纺织物片材，所述单个多层纺织物片材形成为袋状物。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成袋状物，所述袋状物布置为袋状过滤器。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成袋状过滤器的袋状物，所述过滤器还包括开孔材料，所述开孔材料处于所述袋状物之间并且被定位成防止相邻袋状物的壁直接接触，所述开孔材料允许气体从中流过。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成袋状过滤器的袋状物，所述过滤器还包括框架，所述框架具有延伸到所述袋状物中的每一者的内部中的相应部分。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成布置为袋状过滤器的袋状物，并且所述第一过滤层具有均匀的结构，而所述第二过滤层则具有抗拉强度比所述第二过滤层的其余部分更高的背衬，由此所述第二过滤层支撑所述第一过滤层和所述分隔层。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成布置为袋状过滤器的袋状物，并且所述第一过滤层和所述第二过滤层具有均匀的结构，而不存在抗拉强度比所述第一过滤层或所述第二过滤层的其余部分更高的背衬，所述分隔层具有比所述第一过滤层或所述第二过滤层更高的抗拉强度，并且所述第一过滤层和所述第二过滤层粘结到所述分隔层，由此所述分隔层支撑所述第一过滤层和所述第二过滤层。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成布置为袋状过滤器的袋状物，并且所述第一过滤层和所述第二过滤层具有均匀的结构，而不存在抗拉强度比所述第一过滤层或所述第二过滤层的其余部分更高的背衬，所述过滤器还包括外部框架，所述外部框架包围每个袋状物并且防止相邻袋状物的所述壁因充胀而彼此接触。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层粘结到所述分隔层。
第一实施方案包括变型，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成袋状过滤器的袋状物，所述过滤器还包括第二框架，所述第二框架具有延伸到所述袋状物中的每一者的所述内部中的相应部分。
根据第二实施方案，所公开的主题包括一种过滤织物，所述过滤织物具有第一开孔材料层、第二开孔材料层和第三开孔材料层。所述第一层具有比所述第三层更低的颗粒捕获效率。所述第一层具有比所述第三层更低的芯吸强度。所述第二层安置在所述第一层与所述第二层之间。所述第二层具有比所述第一层更低的芯吸强度。
第二实施方案包括变型，其中所述第一层和所述第二层具有非织造纺织物。
第二实施方案包括变型，其中所述第一层和所述第二层具有粘结的玻璃纤维。
第二实施方案包括变型，其中所述第一层和所述第二层具有粘结的聚合物纤维。
第二实施方案包括变型，其中所述过滤织物成形为袋状物。
第二实施方案包括变型，其中所述过滤织物成形为袋状物。
根据第三实施方案，所公开的主题包括一种用于过滤污染物流的过滤器。袋状过滤器具有第一袋状物，所述第一袋状物具有厚度小于20mm的第一介质材料并且具有油相容材料。所述袋状过滤器包括第二袋状物，所述第二袋状物具有厚度小于20mm的第二介质材料并且具有油相容材料。所述第二袋状物的第二介质材料具有比所述第一介质材料更高的效率。所述第一袋状物装配在所述第二袋状物内并且具有比所述第二袋状物更浅(或与之相同的长度)的深度，并且所述第一袋状物具有间隔件，所述间隔件在所述第一袋状物与所述第二袋状物之间提供间隙，所述间隔件具有至少2mm的大小的开口，所述开口具有大于50％的开放区域分数和限定至少3mm的最小间距的深度。
第三实施方案包括变型，所述变型包括所述第一袋状物与所述第二袋状物之间的开放分隔材料，所述开放分隔材料有效地在所述第一袋状物的所有点与所述第二袋状物的所有点之间限定气隙或耐流动介质。
第三实施方案包括变型，其中所述耐流动介质具有比所述第一袋状物的所述介质更低的芯吸强度。
第三实施方案包括变型，其中所述分隔材料包括塑料泡沫格。
第三实施方案包括变型，其中所述分隔材料包括接线框架。
第三实施方案包括变型，其中所述接线框架附接到所述第一袋状物。
第三实施方案包括变型，其中所述第一袋状物具有MERV 9介质并且所述第二袋状物具有MERV 14介质。
根据第四实施方案，所公开的主题包括一种具有过滤器的排放系统，所述过滤器用于过滤污染物流。排放罩具有油脂过滤器和管道系统，适于支撑在所述油脂过滤器下游的袋状过滤器。油脂过滤器定位在排放网络中，在所述油脂过滤器之后是袋状过滤器。所述袋状过滤器包括第一袋状物，所述第一袋状物具有厚度小于20mm的第一介质材料并且具有油相容材料。所述袋状过滤器包括第二袋状物，所述第二袋状物具有厚度小于20mm的第二介质材料并且具有油相容材料。所述第二袋状物的第二介质材料具有比所述第一介质材料更高的效率。
第四实施方案包括变型，所述变型包括所述第一袋状物与所述第二袋状物之间的开放分隔材料，所述开放分隔材料有效地在所述第一袋状物的所有点与所述第二袋状物的所有点之间限定气隙。
第四实施方案包括变型，其中所述分隔材料包括塑料泡沫格。
第四实施方案包括变型，其中所述分隔材料包括接线框架。
第四实施方案包括变型，其中所述接线框架附接到所述第一袋状物。
第四实施方案包括变型，其中所述第一袋状物具有MERV 11介质并且所述第二袋状物具有MERV 14介质。
第四实施方案包括变型，其中所述第一袋状物装配在所述第二袋状物内并且具有比所述第二袋状物更浅的深度，使得所述第一袋状物的下游端与所述第二袋状物之间存在顺流分隔距离，所述顺流分隔距离是所述第一袋状物的顺流深度的至少15％，使得在因气流而充胀时，所述第一袋状物和所述第二袋状物基本上是分隔的。
根据第五实施方案，所公开的主题包括一种用于过滤污染物流的过滤器。袋状过滤器包括第一袋状物，所述第一袋状物具有厚度小于20mm的第一介质材料并且具有油相容材料。所述袋状过滤器包括第二袋状物，所述第二袋状物具有厚度小于20mm的第二介质材料并且具有油相容材料。所述第二袋状物的第二介质材料具有比所述第一介质材料更高的效率。所述第一袋状物装配在所述第二袋状物内并且具有比所述第二袋状物更浅(或与之相同的长度)的深度，使得所述第一袋状物的下游端与所述第二袋状物之间可以存在顺流分隔距离，所述顺流分隔距离是所述第一袋状物的顺流深度的至少15％，使得在因气流而充胀时，所述第一袋状物和所述第二袋状物基本上是分隔的。
第五实施方案包括变型，所述变型包括所述第一袋状物与所述第二袋状物之间的开放分隔材料，所述开放分隔材料有效地在所述第一袋状物的所有点与所述第二袋状物的所有点之间限定气隙。
第五实施方案包括变型，其中所述分隔材料包括塑料泡沫格。
第五实施方案包括变型，其中所述分隔材料包括接线框架。
第五实施方案包括变型，其中所述接线框架附接到所述第一袋状物。
第五实施方案包括变型，其中所述第一袋状物具有MERV 9介质并且所述第二袋状物具有MERV 14介质。
根据第六实施方案，所公开的主题包括一种从气流清洁烟气的方法。所述方法包括使带油脂烟气流过第一深度负荷过滤器并接着流过第二深度负荷过滤器介质。所述方法包括借助于多孔分隔介质来维持所述第一深度负荷过滤器与所述第二深度负荷过滤器之间的间隙。所述第一深度负荷过滤器具有比所述第二深度负荷过滤器更低的效率评级。所述多孔介质具有比所述第一深度负荷过滤器更低的效率，所述多孔分隔介质、所述第一深度负荷过滤器和所述第二深度负荷过滤器全都具有非织造纤维。
第六实施方案包括变型，其中所述第一深度负荷过滤器具有无背衬层的均匀的非织造纤维。
第六实施方案包括变型，其中所述第二深度负荷过滤器具有抗拉强度比所述第二深度负荷过滤器的其余部分更高的背衬层，所述背衬层在所述第二深度负荷过滤器的下游面上，所述方法还包括支撑所述第一深度负荷过滤器、所述多孔介质和所述第二深度负荷过滤器。
第六实施方案包括变型，其中所述多孔分隔介质具有均匀的非织造纤维。
第六实施方案包括变型，其中所述多孔介质具有比所述第一深度负荷过滤器更高的抗拉强度。
在使用术语“芯吸效率”描述的实施方案中的任一者中，可使用术语“过滤效率”替代芯吸效率来替代地描述为潜在不同实施方案。或者，在替代方案中，可使用“毛细管作用强度”、“密度”或“MERV评级”来替代芯吸效率。
因此，显而易见，根据本公开提供了过滤器装置方法和系统。本发明允许了许多替代、修改和变化。所公开的实施方案在本发明的范围内可组合、重排、省略等以产生另外实施方案。此外，有时可有利地使用某些特征而不相应地使用其它特征。因此，申请人意图涵盖在本发明的精神和范围内的所有此类替代、修改、等效物和变化。

Claims (52)

1.一种过滤器，所述过滤器包括：
含过滤材料的第一过滤层和第二过滤层，所述第一过滤层和所述第二过滤层与分隔层相邻，其中所述分隔层具有比所述第一过滤层更低的芯吸强度；
所述过滤器具有优选的安装方向，使得气体从所述第一过滤层流动到所述第二过滤层。
2.如权利要求1所述的过滤器，所述过滤器还包括支撑框架，其中所述优选的安装方向标示在所述支撑框架上。
3.如权利要求1所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层包括呈非织造形式的玻璃或聚合物纤维。
4.如权利要求1所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层包括呈非织造形式的粘结的玻璃或聚合物纤维。
5.如权利要求1所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层包括形成高度蓬松的开孔基质的呈非织造形式的玻璃或聚合物纤维。
6.如权利要求1所述的过滤器，其中第一过滤层具有比所述第二过滤层更高的芯吸强度。
7.如权利要求25至30的任何组合所述的过滤器。
8.如权利要求1或7所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成单个多层纺织物。
9.如权利要求1或7所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成单个多层纺织物片材，所述单个多层纺织物片材形成为袋状物。
10.如权利要求1或7所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成袋状物，所述袋状物布置为袋状过滤器。
11.如权利要求1或7所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成袋状过滤器的袋状物，所述过滤器还包括开孔材料，所述开孔材料在所述袋状物之间并且被定位成防止相邻袋状物的壁直接接触，所述开孔材料允许气体从中流过。
12.如权利要求1或7所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成袋状过滤器的袋状物，所述过滤器还包括框架，所述框架具有延伸到所述袋状物中的每一者的内部中的相应部分。
13.如权利要求1或7所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成布置为袋状过滤器的袋状物，并且所述第一过滤层具有均匀的结构，而所述第二过滤层则具有抗拉强度比所述第二过滤层的其余部分更高的背衬，由此所述第二过滤层支撑所述第一过滤层和所述分隔层。
14.如权利要求1或7所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成布置为袋状过滤器的袋状物，并且所述第一过滤层和所述第二过滤层具有均匀的结构，而不存在抗拉强度比所述第一过滤层或所述第二过滤层的其余部分更高的背衬，所述分隔层具有比所述第一过滤层或所述第二过滤层更高的抗拉强度，并且所述第一过滤层和所述第二过滤层粘结到所述分隔层，由此所述分隔层支撑所述第一过滤层和所述第二过滤层。
15.如权利要求1或7所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成布置为袋状过滤器的袋状物，并且所述第一过滤层和所述第二过滤层具有均匀的结构，而不存在抗拉强度比所述第一过滤层或所述第二过滤层的其余部分更高的背衬，所述过滤器还包括外部框架，所述外部框架包围每个袋状物并且防止相邻袋状物的所述壁因充胀而彼此接触。
16.如权利要求15所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层粘结到所述分隔层。
17.如权利要求1或7所述的过滤器，其中所述第一过滤层和所述第二过滤层以及所述分隔层形成袋状过滤器的袋状物，所述过滤器还包括第二框架，所述第二框架具有延伸到所述袋状物中的每一者的所述内部中的相应部分。
18.一种过滤织物，所述过滤织物包括：
第一开孔材料层、第二开孔材料层和第三开孔材料层；
所述第一层具有比所述第三层更低的颗粒捕获效率；
所述第一层具有比所述第三层更低的芯吸强度；
所述第二层安置在所述第一层与所述第二层之间；
所述第二层具有比所述第一层更低的芯吸强度。
19.如权利要求18所述的过滤织物，其中所述第一层和所述第二层具有非织造纺织物。
20.如权利要求18所述的过滤织物，其中所述第一层和所述第二层具有粘结的玻璃纤维。
21.如权利要求18所述的过滤织物，其中所述第一层和所述第二层具有粘结的聚合物纤维。
22.如权利要求18至21中任一项所述的过滤织物，其中所述过滤织物成形为袋状物。
23.如权利要求18至21中任一项所述的过滤织物，其中所述过滤织物成形为袋状物。
24.一种用于过滤污染物流的过滤器，所述过滤器包括：
袋状过滤器；
所述袋状过滤器包括第一袋状物，所述第一袋状物具有厚度小于20mm的第一介质材料并且具有油相容材料；
所述袋状过滤器包括第二袋状物，所述第二袋状物具有厚度小于20mm的第二介质材料并且具有油相容材料；
所述第二袋状物的第二介质材料具有比所述第一介质材料更高的效率；
所述第一袋状物装配在所述第二袋状物内并且具有比所述第二袋状物更浅的深度，并且所述第一袋状物具有间隔件，所述间隔件在所述第一袋状物与所述第二袋状物之间提供间隙，所述间隔件具有至少2mm的大小的开口，所述开口具有大于50％的开放区域分数和限定至少3mm的最小间距的深度。
25.如权利要求24所述的过滤器，所述过滤器还包括所述第一袋状物与所述第二袋状物之间的开放分隔材料，所述开放分隔材料有效地在所述第一袋状物的所有点与所述第二袋状物的所有点之间限定气隙或耐流动介质。
26.如权利要求18所述的过滤器，其中所述耐流动介质具有比所述第一袋状物的所述介质更低的芯吸强度。
27.如权利要求25所述的过滤器，其中所述分隔材料包括塑料泡沫格。
28.如权利要求25所述的过滤器，其中所述分隔材料包括接线框架。
29.如权利要求28所述的过滤器，其中所述接线框架附接到所述第一袋状物。
30.如权利要求1所述的过滤器，其中所述第一袋状物具有MERV 9介质并且所述第二袋状物具有MERV 14介质。
31.一种具有过滤器的排放系统，所述过滤器用于过滤污染物流，所述排放系统包括：
排放罩，所述排放罩具有油脂过滤器和管道系统，所述排放罩适于支撑在所述油脂过滤器下游的袋状过滤器；
排放网络中的油脂过滤器，在所述油脂过滤器之后是袋状过滤器；
所述袋状过滤器包括第一袋状物，所述第一袋状物具有厚度小于20mm的第一介质材料并且具有油相容材料；
所述袋状过滤器包括第二袋状物，所述第二袋状物具有厚度小于20mm的第二介质材料并且具有油相容材料；
所述第二袋状物的第二介质材料具有比所述第一介质材料更高的效率。
32.如权利要求31所述的系统，所述袋状过滤器还包括所述第一袋状物与所述第二袋状物之间的开放分隔材料，所述开放分隔材料有效地在所述第一袋状物的所有点与所述第二袋状物的所有点之间限定气隙。
33.如权利要求32所述的系统，其中所述分隔材料包括塑料泡沫格。
34.如权利要求32所述的系统，其中所述分隔材料包括接线框架。
35.如权利要求34所述的系统，其中所述接线框架附接到所述第一袋状物。
36.如权利要求31所述的系统，其中所述第一袋状物具有MERV11介质并且所述第二袋状物具有MERV 14介质。
37.如权利要求31所述的系统，其中所述第一袋状物装配在所述第二袋状物内并且具有比所述第二袋状物更浅的深度，使得所述第一袋状物的下游端与所述第二袋状物之间存在顺流分隔距离，所述顺流分隔距离是所述第一袋状物的顺流深度的至少15％，使得在因气流而充胀时，所述第一袋状物和所述第二袋状物基本上是分隔的。
38.一种用于过滤污染物流的过滤器，所述过滤器包括：
袋状过滤器；
所述袋状过滤器包括第一袋状物，所述第一袋状物具有厚度小于20mm的第一介质材料并且具有油相容材料；
所述袋状过滤器包括第二袋状物，所述第二袋状物具有厚度小于20mm的第二介质材料并且具有油相容材料；
所述第二袋状物的第二介质材料具有比所述第一介质材料更高的效率；
所述第一袋状物装配在所述第二袋状物内并且具有比所述第二袋状物更浅的深度，使得所述第一袋状物的下游端与所述第二袋状物之间存在顺流分隔距离，所述顺流分隔距离是所述第一袋状物的顺流深度的至少15％，使得在因气流而充胀时，所述第一袋状物和所述第二袋状物基本上是分隔的。
39.如权利要求38所述的过滤器，所述过滤器还包括所述第一袋状物与所述第二袋状物之间的开放分隔材料，所述开放分隔材料有效地在所述第一袋状物的所有点与所述第二袋状物的所有点之间限定气隙。
40.如权利要求39所述的过滤器，其中所述分隔材料包括塑料泡沫格。
41.如权利要求39所述的过滤器，其中所述分隔材料包括接线框架。
42.如权利要求41所述的过滤器，其中所述接线框架附接到所述第一袋状物。
43.如权利要求38所述的过滤器，其中所述第一袋状物具有MERV 9介质并且所述第二袋状物具有MERV 14介质。
44.一种从气流清洁烟气的方法，所述方法包括：
使带油脂烟气流过第一深度负荷过滤器并接着流过第二深度负荷过滤器介质；
借助于多孔分隔介质来维持所述第一深度负荷过滤器与所述第二深度负荷过滤器之间的间隙；
所述第一深度负荷过滤器具有比所述第二深度负荷过滤器更低的效率评级；
所述多孔介质具有比所述第一深度负荷过滤器更低的效率，所述多孔分隔介质、所述第一深度负荷过滤器和所述第二深度负荷过滤器全都具有非织造纤维。
45.如权利要求44所述的方法，其中所述第一深度负荷过滤器具有无背衬层的均匀的非织造纤维。
46.如权利要求45所述的方法，其中所述第二深度负荷过滤器具有抗拉强度比所述第二深度负荷过滤器的其余部分更高的背衬层，所述背衬层在所述第二深度负荷过滤器的下游面上，所述方法还包括支撑所述第一深度负荷过滤器、所述多孔介质和所述第二深度负荷过滤器。
47.如权利要求46所述的方法，其中所述多孔分隔介质具有均匀的非织造纤维。
48.如权利要求47所述的方法，其中所述多孔介质具有比所述第一深度负荷过滤器更高的抗拉强度。
49.根据陈述“芯吸效率”的前述权利要求中任一项所述的权利要求，其中术语芯吸效率用“过滤效率”替代。
50.根据陈述“芯吸效率”的前述权利要求中任一项所述的权利要求，其中术语芯吸效率用“毛细管作用强度”替代。
51.根据陈述“芯吸效率”的前述权利要求中任一项所述的权利要求，其中术语芯吸效率用“密度”替代。
52.根据陈述“芯吸效率”的前述权利要求中任一项所述的权利要求，其中术语芯吸效率用“MERV评级”替代。
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