CN109794114A - 包含多根内置过滤管的无支撑式过滤器及由该过滤器构成的过滤组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无支撑式过滤器，所述过滤器包括第一端、第二端以及置于其间的过滤介质阵列。过滤介质阵列包括大致平行排列且垂直于所述两端的多个呈管状构造的过滤介质，该管状过滤介质的管体做成褶皱形状。第一端和第二端以及多个管状过滤介质分别由能够自支撑而具有形态保持性并且具有可模制成型性的针刺无纺布一体模压制成，每个所述管状过滤介质是自支撑的，其内外没有提供支承件。本发明还涉及由上述无支撑式过滤器构成的过滤组件。

Description

包含多根内置过滤管的无支撑式过滤器及由该过滤器构成的 过滤组件

技术领域

本发明涉及过滤器技术领域，具体地说，涉及一种包含多根内置滤管的无支撑式过滤器，所述过滤器总体上不需要任何支撑结构，由能够自支撑而具有形态保持性并且具有良好可模制成型性和优异过滤性的针刺无纺布模压形成；以及涉及包括两个或以上过滤器的过滤组件。

发明背景

众所周知，过滤器是一种广泛地使用于化工、石油、煤矿、制药、食品等行业实现固相和液相分离以及固相和气相分离的重要设备。常见的过滤器例如包括实现固液或固气分离的筒式过滤器、高效空气过滤器(High efficiency particulate air Filter，HEPA)等等。

筒式过滤器包括有一个圆筒形筒体，该筒体通常由一种过滤材料或者介质制成。由于现有的过滤材料或者介质通常较软，需要借助于支撑构件或者结构才可以安装在过滤器中。但是这种支撑构件或者结构一方面增大了过滤器的材料成本和组装的复杂程度，另一方面也或多或少地降低了无纺布过滤元件的过滤性能，因为支撑构件或者结构的存在可能会阻挡过滤材料或者介质与流过的物质接触，或者可能会积聚灰尘或污物。更换这些常规的筒式过滤器涉及庞大的人力和时间，不但需要对固定支撑构件或者结构的紧固件(例如紧固螺栓和螺母，或者卡箍带)进行手动操作，繁琐耗时，劳动强度大，而且成本增加，生产周期延长。

此外，为了增大筒式过滤器的过滤面积，通常将筒体折叠成具有褶皱形状。但是褶皱的高度不能太大，否则褶皱由于强度不足容易塌陷或破损。例如，中国专利申请号201580025805.4提出了一种褶皱式滤筒，在褶皱的峰部设置了加强结构。但是这样的褶皱式滤筒结构复杂，制造和维护成本高。因此，对于给定尺寸(例如给定直径)的筒式过滤器，通过在筒体形成褶皱形状而增大的面积始终有限。

常规的高效空气过滤器通常包括立方体形外框、置于外框内的过滤介质和一叠连续前后折叠的例如玻璃纤维膜构成并形成波浪状垫片用来放置和支撑过滤介质。这种高效空气过滤器的过滤介质一般做成波浪状的扁平薄片。同样地，因为褶皱的高度不能太大，故可增大过滤面积的措施也有限。

无纺布，也称为不织布、非织造布，是一种不需要纺纱织布而形成的织物，它具有良好的过滤性、透气性和吸附性，非常适合用作过滤器的过滤介质。

申请人于2011年2月28日提交的国际专利申请PCT/CN2011/071371公开了一种针刺无纺布及其制造方法以及由该针刺无纺布形成的过滤器。所述针刺无纺布由包括低熔点短纤维和高熔点短纤维的至少两种短纤维制成。该发明的特征在于，所述低熔点纤维层是固化的材料，尤其是具有在被加热熔融之后可以固化的性质，以致于由此形成的针刺无纺布的硬度足以使该针刺无纺布能够自支撑而具有形态保持性，并且所述针刺无纺布具有可模制成型性。因此，除了保持普遍无纺布的过滤性、透气性和吸附性等特性之外，该针刺无纺布还具有优异的硬度或刚度或坚挺度，卓越的成型性，并且抗压强度非常高。所述针刺的无纺布的克重一般在500-2000g/m²范围内。

申请人于2011年12月21日提交的另一份国际专利申请PCT/CN2011/084323公开了一种针刺无纺布及其制造方法以及由该针刺无纺布形成的过滤器。所述无纺布由熔点相同或接近的单独一种短纤维或者不同种类的短纤维制成。该发明的特征在于，大约30-80％的短纤维熔化，然后使其固化硬化成为单熔点无纺布。同样，经测试发现，所述单熔点针刺无纺布除了保持普遍无纺布的过滤性、透气性和吸附性之外，它的硬度仍然足以使该无纺布能够自支撑而具有形态保持性，具有高的刚度或坚挺度和可模制成型性，并且克重一般在250-3000g/m²范围内。

申请人发明的上述针刺无纺布因此，迄今为止，现有技术中还没有公开一种刚度较高以使其能够自支撑而具有形态保持性和模制成型性，并且能够打褶的针刺无纺布(felt)；也没有发现由针刺无纺布(felt)做成的褶皱形状过滤器，其中针刺无纺布可以自支撑而形成过滤器的过滤介质，不需使用支撑框架

利用上述针刺无纺布的独有特性，尤其是它能够自支撑而具有形态保持性、良好可模制成型性，可以将该针刺无纺布(felt)模制成褶皱形状，所得到的褶皱无纺布不需使用任何支撑框架且具有形态保持性和尺寸稳定性。因为上述针刺无纺布还表现出优异的过滤性，可以通过模具将它模制成各种所希望的过滤元件，不但省去了用于支承过滤元件的支撑构件或者结构，而且减轻了安装和组装元件的工作量，大大降低了劳动强度和减少了操作。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种包含多根内置滤管的无支撑式过滤器，其与相同尺寸的现有过滤器相比，有效的过滤面积明显增大。

本发明的另一个目的是提供一种包含多根内置滤管的无支撑式过滤器，它易于制造且成本较低，其内外没有提供支承件，安装和组装过程十分简易。

本发明的再一个目的是提供一种多层过滤组件，由上述无支撑式过滤器层叠构成，各层过滤器的孔径不同，在流体流动方向形成梯度排列而逐渐递减，实现某种程度的深度过滤。这种梯度构造使得本发明的过滤组件能够更好地过滤各种尺寸的固体杂质而不容易发生堵塞。

为了实现上述目的，本发明提供了一种无支撑式过滤器，所述过滤器包括：

第一端和第二端，

置于所述第一端和所述第二端之间的过滤介质阵列，所述过滤介质阵列附于所述第一端的内表面上，包括多个呈管状构造的过滤介质，所述多个管状过滤介质大致平行排列且垂直于所述第一端的内表面，并且其管体做成褶皱形状；

所述第一端和第二端以及所述多个管状过滤介质分别由能够自支撑而具有形态保持性并且具有可模制成型性的针刺无纺布一体模压制成，其中所述针刺无纺布能够被模压成所需的形状，且在模压成所需的形状后在使用中能够在外部压力下稳定地保持所述形状的形态，以致于由所述针刺无纺布模压制成的每个所述管状过滤介质是自支撑的，其内外没有提供支承件，从而形成无支撑式过滤器。

本发明的无支撑式过滤器适合用作气-固和液-固分离过滤器的过滤介质。在本发明一实施例中，所述过滤器是筒式过滤器，所述第一端和第二端分别成形为所述筒式过滤器的第一端盖和第二端盖，所述筒式过滤器还包括从所述第一端盖延伸至所述第二端盖的过滤筒体，所述过滤筒体做成褶皱形状并且具有中空腔体，所述过滤介质阵列被放置在所述中空腔体内，其中所述过滤筒体由所述针刺无纺布模压制成自支撑的筒体，没有提供任何支承结构。较佳地，所述过滤筒体的平均孔径大于所述管状过滤介质的平均孔径。

在所述筒式过滤器中，所述过滤介质阵列附连在所述第一端盖的内表面上，所述第二端盖设有与所述多个管状过滤介质数量对应的开口，所述多个开口与所述多个管状过滤介质相通，以供过滤后的流体流出。

在所述筒式过滤器的第二端盖上，沿着具有所述开口的端面的周边向上延伸一定的高度形成空间，露出所述端面上的全部开口，以供所述流体流出。

根据本发明，所述过滤介质阵列通过如下方法之一或其任意组合附连在所述筒式过滤器的第一端盖的内表面上和/或第二端盖上：粘胶剂、缝制、热熔解结合和塑料焊接(plastic welding)。

在本发明另一实施例中，所述过滤器是高效空气过滤器(HEPA过滤器)，所述高效空气过滤器包括框架，所述第一端和第二端分别成形为所述框架的前侧和后侧，所述过滤介质阵列被放置在所述框架内，其中所述框架由所述针刺无纺布模压制成自支撑的框架，没有提供任何支承结构。在所述高效空气过滤器中，所述过滤介质阵列附连在所述框架的前侧的内表面上，所述框架的后侧设有与所述多个管状过滤介质数量对应的开口，所述多个开口与所述多个管状过滤介质相通，以供过滤后的流体流出。在一些实施例中，所述框架的前侧由多根支撑条搭接而成支撑端，所述过滤介质阵列附连在所述支撑端上。

在高效空气过滤器中，所述过滤介质阵列通过如下方法之一或其任意组合附连在所述前侧的内表面上和/或后侧上：粘胶剂、缝制和热熔解结合。

在一些情况下，本发明的过滤介质阵列还包括限制环，所述限制环上设有与所述多个管状过滤介质的数量对应的且贯穿限制环的多个通孔，所述通孔的尺寸允许所述管状过滤介质刚好通过，用于限制所述多个管状过滤介质在径向上的移动。较佳地，所述限制环由能够自支撑而具有形态保持性并且具有可模制成型性的针刺无纺布一体模压制成。

在本发明的优选实施例中，选用的针刺无纺布的厚度约是0.5-2.5mm，优选0.8-2.0mm，更优选1.0-1.5mm；管状过滤介质的外直径约是1.0-3英寸，优选1.0-1.5英寸；褶皱的高度约是1-2cm，优选1.1-1.5cm。

本发明的管状过滤介质可以与活性炭联用，例如在管状过滤介质上涂敷活性炭层或者活性炭以分离的层提供。

本发明使用的针刺无纺布例如可以采用国际专利申请PCT/CN2011/071371和PCT/CN2011/084323所公开的针刺无纺布，此处纳入其全部内容作为参考。上述专利申请公开的针刺无纺布均具有具有优异的硬度、可模制成型性和抗压强度、良好的良好的过滤性和透气性，适合用于本发明。

本发明另一方面涉及一种过滤组件，所述过滤组件包括两个或以上本发明的无支撑式过滤器，所述两个或以上无支撑式过滤器沿流体的流动方向叠加而成。较佳地，过滤组件被构造成所述两个或以上无支撑式过滤器的平均孔径沿流体的流动方向逐渐减少。

在过滤组件中相邻的两个无支撑式过滤器中邻接的两端留有空间，以供所述流体从所述两个过滤器中之一流入另一个过滤器。

在一些具体实施例中，在相邻的每两个无支撑式过滤器中沿流体方向上较后一个过滤器的流体入口端部内置风机，以减少大型过滤组件中采用单个大功率风机造成的噪音。

在另一些具体实施例中，在所述过滤组件的流体入口处设有加热器，用于加热所述流体。一般的，加热流体的温度比环境温度高2-5℃。加热器例如可选用电热丝作为加热元件。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的筒式过滤器的立体图。

图2是沿图1中B-B方向看的截面图。

图3是沿图1中A-A方向看的截面图。

图4是根据本发明第二实施例的筒式过滤器的立体图，该筒式过滤器是本发明第一实施例的一个变型。

图5是根据本发明第三实施例的高效空气过滤器的前侧立体图。

图6是根据图5的高效空气过滤器的后侧立体图。

图7是根据图5的高效空气过滤器的前侧的正视图。

图8是沿图6中C-C方向看的截面图。

图9是根据本发明一实施例的过滤组件的立体图。

图10是图9的过滤组件的立体图立体分解图

图11是图9的过滤组件的中间层过滤器的第一端盖的俯视立体图。

图12是图9的过滤组件的上层过滤器的第二端盖的顶视立体图。

附图中相同的部件以相同的附图标记来表示。

具体实施方式

本发明人惊奇地发现，无论是以单一熔点的短纤维，还是以两种熔点或以上的短纤维作为原料，经过特定的工序可以制成针刺无纺布，可参阅国际专利申请PCT/CN2011/071371和PCT/CN2011/084323的全部内容，在此引入作为参考。上述申请公开的针刺无纺布除了保持普通无纺布的良好的过滤性、透气性和吸附性之外，还具有优异的硬度或刚度或坚挺度，可以自支撑而不需使用支撑框架，抗压强度非常高。

上述针刺无纺布的另一个重要特征是，该无纺布在经过模具模压成任何形状或构造之后，能够稳定地保持该模压的形状或构造，表现出卓越的成型性和尺寸稳定性。由于具有非常好的模制成型性，所述针刺无纺布在许多领域都获得广泛的应用，例如在过滤设备的应用上，所述无纺布可以根据需要模制成各种不同形状的过滤器部件。

本发明正是基于上述发现提出一种可以显著地增大过滤面积的过滤器，并且可以大大地简化过滤器的安装、组装和维修等操作，其中所述过滤器的过滤介质上的褶皱通过模压形成波纹状。组成本发明过滤器的各个部件由能够自支撑而具有形态保持性并且具有可模制成型性的无纺布(例如上述两个专利申请公开的针刺无纺布)分别一体模压制成。由此制成的过滤器不但能够省却现有技术中安装支撑构件或者结构的繁琐步骤，使过滤器的安装过程更简单，而且节约了过滤器的材料成本和更换过滤器的操作成本。因为所使用的针刺无纺布具有尺寸稳定性、足够的刚度和高的抗压强度，所以由该针刺无纺布模制而成的褶皱不容易塌陷。

现在参看图1至图3，图中示出了根据本发明第一实施例制成的筒式过滤器100，该过滤器100的全部零部件均使用国际专利申请PCT/CN2011/071371或PCT/CN2011/084323所公开的针刺无纺布制成。如图1所示，筒式过滤器100包括第一端盖110、第二端盖120以及置于第一端盖110和第二端盖120之间的过滤介质阵列130。过滤介质阵列130的两端分别固定在第一端盖110和第二端盖120的内表面上，固定的方法包括使用粘胶剂、缝制、热熔解结合、类塑料焊接法(plastic welding)或其他任何合适的方法。过滤介质阵列130包括多个呈管状构造的过滤介质132，所述多个管状过滤介质132大致平行排列且垂直于第一端盖110的内表面，组合围绕成一个圆柱形。所述圆柱形阵列被构成它的尺寸能替换现有的筒式过滤器。这样，不必对已有的装置或设备进行改动，即可将现有的筒式过滤器替换成本发明的包含多根内置过滤管的无支撑式过滤器。

第一端盖110和第二端盖120由上述提到的针刺无纺布制成，呈环形。第一端盖110是封闭端盖，把过滤介质阵列130一端的所有管状过滤介质132的开口端封闭。或者，所有管状过滤介质132中固定于第一端盖110的那一端的开口封闭，再附连固定于第一端盖110。第二端盖120上设有与多个管状过滤介质132的数量对应的开口122，所述多个开口122与多个管状过滤介质132相通，流体经管状过滤介质132过滤后再从第二端盖120的开口122流出。

图2是沿图1中B-B方向看的截面图。如图所示，沿开口122所在的端面126的周边向上延伸一定的高度h，形成一空间，露出端面126上的全部开口122，以供所述流体流出第二端盖120。

从图3所示的截面图清晰可见，每个管状过滤介质132的管体作打褶处理，形成褶皱形状134。具体地，通过模压成型使管状过滤介质132的管体形成褶皱形状134。由多个管状过滤介质132组合形成过滤器，再加上每个管状过滤介质132的管体具有褶皱134，这样形成的过滤器具有的过滤面积与现有的筒式过滤介质相比显著地增大了，过滤效果更优越。此外，每个管状过滤介质132是自支撑的，其内外不需任何支撑构件或框架。这节约了过滤器的材料成本和更换过滤器的操作成本，而且根据本发明模制成的褶皱不容易塌陷，因此能够维持筒式过滤器的过滤面积。

作为一种选择，可以在制造过滤器的针刺无纺布表面上施加PTFE膜(聚四氟乙烯膜或者丙烯酸涂层，以增大无纺布的光滑度。这样有利于附着在过滤筒体上的粉尘脱落和清洁。

在本实施例中，选用的针刺无纺布的厚度约是0.5-2.5mm，优选0.8-2.0mm，更优选1.0-1.5mm；管状过滤介质132的外直径约是1.0-3英寸，优选1.0-1.5英寸；褶皱134的高度约是1-2cm，优选1.1-1.5cm。管状过滤介质132的外直径指的是管状过滤介质的褶皱的峰部所限定的圆的直径D(见图3所示)。

当管状过滤介质132的长度较长时，为了限制所述多个管状过滤介质受流体的径向冲击影响在径向上发生位移，过滤介质阵列130还包括限制环136。如图1所示，所述限制环136上设有与所述多个管状过滤介质的数量对应的且贯穿限制环136的多个通孔135。通孔135的尺寸允许管状过滤介质132刚好通过，籍此限制所述多个管状过滤介质132在径向上的移动。根据本发明，限制环136由能够自支撑而具有形态保持性并且具有可模制成型性的同一种针刺无纺布一体模压制成，限制环136上的通孔135模切而成。

由于选用的针刺无纺布具有优异的硬度和模制成型性，所以模压成型的具有褶皱的管状过滤介质132不必依靠任何支撑结构就能够稳定地保持褶皱形状和管状形态。安装时，只需要将各个管状过滤介质132按照所希望的阵列形式排列好，再通过合适的固定方法，例如粘胶剂或类塑料焊接法，把各个管状过滤介质132的两端管口固定在同样由针刺无纺布模制而成的第一端盖110和第二端盖120上。

由此可见，本发明的筒式过滤器省却了制造和安装支撑构件或框架等操作，同时大大增大了过滤面积。经测试，本发明的筒式过滤器与相同尺寸的现有筒式过滤介质相比，其过滤面积增大约70％至3倍。由于过滤面积增大，过滤器的尺寸可以缩小，减少了过滤器占用的空间。

图4示出了根据本发明第二实施例制成的筒式过滤器200，所述筒式过滤器200是图1-图3所示的筒式过滤器的一个变型。为了简单和清晰可见，图4没有显示第二端盖。如图所示，筒式过滤器200与上述第一实施例的筒式过滤器100同样地包括第一端盖210、第二端盖(为清楚显示内部结构而略去)以及置于第一端盖210和第二端盖之间的过滤介质阵列230。第一端盖210、第二端盖以及过滤介质阵列230的结构、制造和功能与上述第一实施例的大致相同，可参看第一实施例的相关描述，在此不再赘述。

本实施例的筒式过滤器200与第一实施例的筒式过滤器100不同之处在于，还包括从所述第一端盖210延伸至所述第二端盖的过滤筒体240，所述过滤筒体240也做成褶皱形状，沿着第一端盖210和第二端盖的周边围绕成中空腔体，过滤介质阵列230被放置在过滤筒体240的中空腔体内。过滤筒体240由上文讨论的相同针刺无纺布模压制成自支撑的筒体，没有提供任何支承结构。

第一端盖210也做成封闭端盖，把过滤介质阵列230一端的所有管状过滤介质232的开口端以及过滤筒体240的开口端封闭。或者，所有管状过滤介质中固定于第一端盖210的那一端的开口以及过滤筒体240的开口端封闭，再附连固定于第一端盖210。第二端盖封闭过滤筒体240的另一个开口端，其上仅设有与多个管状过滤介质232的数量对应的且与多个管状过滤介质232相通的开口，使得流体经过滤筒体240后再经管状过滤介质132过滤，才从第二端盖上与管状过滤介质232相连通的开口流出。同样地，沿第二端盖的开口端面的周边向上延伸一定的高度，形成一空间，露出该端面上的全部开口，以供所述流体流出第二端盖。

较佳地，过滤筒体240的平均孔径大于各个管状过滤介质232的平均孔径，实现流体的分级过滤。具体地，流体中含有的较大颗粒尺寸的固体被阻挡在过滤筒体240之外，较小颗粒尺寸的固体能够穿过过滤筒体240后，被截留在管状过滤介质232的表面上。较大颗粒尺寸的固体已经被阻挡在过滤筒体240之外，不会堵塞管状过滤介质232。

图5至图8示出根据本发明第三实施例制成的高效空气过滤器300。高效空气过滤器300包括截面为四边形的框架，框架由前侧311、后侧312、左侧313、右侧314、上侧315和下侧316组成，前侧311和后侧312限定过滤器300的深度。高效空气过滤器300还包括跟随框架的形状呈正方体的过滤介质阵列330。与上文讨论的第一和第二实施例的过滤介质阵列一样，本实施例的过滤介质阵列330包括多个大致平行排列且垂直于前侧311和后侧312的管状过滤介质332。所有管状过滤介质中固定于前侧311的那一端的开口封闭，再附连固定于前侧311的支撑条3112上。整个过滤介质阵列330沿过滤器300的深度被放置在框架的前侧311和后侧312之间，构成过滤器300的过滤介质。呈正方体的过滤介质阵列330的结构、制造和功能可参看上述第一实施例的圆柱形过滤介质阵列130，在此不再赘述。同样地，框架由上文讨论的相同针刺无纺布模压制成自支撑的框架，没有提供任何支承结构。

如图5所示，使用针刺无纺布模压一体制成由框架的左侧313、右侧314、上侧315和下侧316构成的框架主体，使用同样的针刺无纺布分别模压制成框架的前侧311和后侧312。框架的前侧311(即流体的入口端)由针刺无纺布模压制成的多根支撑条3112交错搭接成支撑端面，管状过滤介质332固定和被支撑在该支撑端面上。框架的后侧312(即流体的出口端)设有与多个管状过滤介质332的数量对应的开口3122，所述多个开口3122与多个管状过滤介质332相通。流体按照图5所示的箭头方向流入，经过管状过滤介质332过滤后，再按照图6所示的箭头方向从后侧312的开口3122流出。

由于采用独特的针刺无纺布，管状过滤介质332与框架的前侧311和后侧312的固定，以及框架的前侧311和后侧312与框架主体的固定，可以采用粘胶剂、缝制、热熔解结合、类塑料焊接法(plastic welding)或其他任何合适的方法。

与第一实施例一样，选用的针刺无纺布的厚度约是是0.5-2.5mm，优选0.8-2.0mm，更优选1.0-1.5mm；管状过滤介质332的外直径约是约是1.0-3英寸，优选1.0-1.5英；褶皱134的高度约是1-2cm，优选1.1-1.5cm。

传统的高效空气过滤器通常包括框架和置于其内的折叠式滤纸。对于折叠式滤纸，现有的做法是在形成的折缝内垫以纸或棉线等制作的分隔条，以支撑滤材折缝的空间，而且在动态下折叠式滤纸容易变形而影响气流通道，降低过滤效果。本发明的高效空气过滤器300以包含多根由针刺无纺布制成的且具有褶皱的管状过滤介质332的阵列取代折叠式滤纸，不但增大了过滤面积，而且省去了常规高效空气过滤器所必需的对折叠式滤纸进行处理的操作，大大降低了劳动强度和减少了操作、安装和折叠式滤纸的成本。此外，本发明的高效空气过滤器300还避免了折叠式滤纸变形而影响过滤效果。

由于选用的针刺无纺布具有优异的硬度、成型性和尺寸稳定性，所以模压成型的管状过滤介质332、由框架的左侧313右侧314、上侧315和下侧316构成的框架主体、以及框架的前侧311和后侧312都能够在外力作用下在使用中稳定地保持各自的形态，不论是管状过滤介质332还是框架本身，都不需要任何支撑结构。

图9至图12示出了根据本发明一实施例的过滤组件400。过滤组件400包括三个上文第二实施例描述的无支撑筒式过滤器，其结构可参看上文第一和第二实施例的描述。所述三个筒式过滤器包括下层过滤器201、中间过滤器202和上层过滤器203，它们沿流体的流动方向叠加而成，在本实施例中，流体由下向上流动。下层过滤器201、中间过滤器202和上层过滤器203的平均孔径逐渐减少，即下层过滤器201的平均孔径比中间过滤器202的平均孔径大，中间过滤器202的平均孔径比上层过滤器203的平均孔径大。将滤孔孔径逐渐递减配置实现了流体的分层过滤，可以取得较好的过滤效果，而且不容易阻塞过滤器的滤孔。

在下层过滤器201和中间过滤器202的第二端盖设有一空间，供流体从下层过滤器201的出口端流向中间过滤器202的入口端，以及从中间层过滤器202的出口端流向上层过滤器203的入口端。例如，所述空间可参照上文的第一实施例描述的方式形成。具体地，管状过滤介质与下层过滤器201的第二端盖的开口所处的端面固定连接，第二端盖的端面的圆周边向上延伸一定高度形成由下层过滤器201的第二端盖的端面与中间过滤器202的流体入口端限定的空间。该空间允许流体从下层过滤器201流向中间过滤器202。中间过滤器202的第二端盖具有类似的结构，与上层间过滤器203的流体入口端限定一空间。为了减少过滤器在工作时的噪音，在中间过滤器202和上层过滤器203的流体入口端以及上层过滤器203的流体出口端分别设置功率风机500，以取代现有过滤器中设置的一台大功率风机，如图10所示。可以采用现有技术中已知的各种方法将风机500固定在各层过滤器上，例如螺接或卡扣连接等等。

由于各层过滤器的端盖同样由针刺无纺布模压成型，下层过滤器201、中间过滤器202和上层过滤器203中相邻的两个过滤器的连接也可以采用粘胶剂、缝制、热熔解结合、类塑料焊接法或其他任何合适的方法，例如卡扣连接。

如图10所示，下层过滤器201的第二端盖2012上开有多个通孔2014，所述通孔2014与管状过滤介质的出口连通。在下层过滤器201和中间过滤器202之间设置风机保持器502，风机保持器502的下颈部503与下层过滤器201的第二端盖2012通过上文列出的方法固定连接，风机保持器502的上颈部504与与中间过滤器202的第一端盖2021通过上文列出的方法固定连接。

此外，图10也显示在过滤组件的入口处，即下层过滤器201的入口端面的内表面上设置了用于加热流体的加热器600，利用热空气上升、冷空气下沉的原理加强过滤组件内空气的对流，提高过滤效率。加热器600可以选用电加热丝，直接粘结在下层过滤器201的入口端面的内表面上。一般地，将流体加热至其温度比环境温度高2-5℃。

本实施例讨论了由筒式过滤器叠加构成的过滤组件，本领域技术人员应该懂得，由其它形状的过滤器叠加构成的过滤组件也是可能的。例如由第三实施例的高效空气过滤器在水平方向上沿流体的流动方向叠加形成过滤组件。

由于选用的针刺无纺布具有重量轻、硬度高、强度高、易于成型和形态保持性等特点，所以用具有这种特性的针刺无纺布模压成型为过滤介质和各种各样的过滤器零件，不但能够保持其模制形状，提供足够的抗压能力，而且大大地简化了过滤器的安装和更换操作，更有利于减轻劳动强度和节省操作成本。

以上以优选实施例介绍了本发明的包含多根内置过滤管的无支撑式过滤器及由该过滤器构成的过滤组件。本领域技术人员可以按照说明书中的教导对本发明进行各种改进和/修改，这些改进和/或修改都应当被包括在本发明权利要求书的范围中。

Claims (21)

1.一种无支撑式过滤器，所述过滤器包括：

第一端和第二端，

置于所述第一端和所述第二端之间的过滤介质阵列，所述过滤介质阵列附于所述第一端的内表面上，包括多个呈管状构造的过滤介质，所述多个管状过滤介质大致平行排列且垂直于所述第一端的内表面，并且其管体做成褶皱形状；

所述第一端和第二端以及所述多个管状过滤介质分别由能够自支撑而具有形态保持性并且具有可模制成型性的针刺无纺布一体模压制成，其中所述针刺无纺布能够被模压成所需的形状，且在模压成所需的形状后在使用中能够在外部压力下稳定地保持所述形状的形态，以致于由所述针刺无纺布模压制成的每个所述管状过滤介质是自支撑的，其内外没有提供支承件，从而形成无支撑式过滤器。

2.根据权利要求1所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述过滤器是筒式过滤器，所述第一端和第二端分别成形为所述筒式过滤器的第一端盖和第二端盖，所述筒式过滤器还包括从所述第一端盖延伸至所述第二端盖的过滤筒体，所述过滤筒体做成褶皱形状并且具有中空腔体，所述过滤介质阵列被放置在所述中空腔体内，其中所述过滤筒体由所述针刺无纺布模压制成自支撑的筒体，没有提供任何支承结构。

3.根据权利要求2所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述过滤筒体的平均孔径大于所述管状过滤介质的平均孔径。

4.根据权利要求2所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述过滤介质阵列附连在所述第一端盖的内表面上，所述第二端盖设有与所述多个管状过滤介质数量对应的开口，所述多个开口与所述多个管状过滤介质相通，以供过滤后的流体流出。

5.根据权利要求2所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述过滤介质阵列通过如下方法之一或其任意组合附连在所述第一端盖的内表面上：粘胶剂、缝制、热熔解结合和塑料焊接。

6.根据权利要求2所述的无支撑式过滤器，特征在于，在所述第二端盖上，沿着具有所述开口的端面的周边向上延伸一定的高度形成空间，露出所述端面上的全部开口，以供所述流体流出。

7.根据权利要求1所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述过滤器是高效空气过滤器，所述高效空气过滤器包括框架，所述第一端和第二端分别成形为所述框架的前侧和后侧，所述过滤介质阵列被放置在所述框架内，其中所述框架由所述针刺无纺布模压制成自支撑的框架，没有提供任何支承结构。

8.根据权利要求7所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述过滤介质阵列附连在所述框架的前侧的内表面上，所述框架的后侧设有与所述多个管状过滤介质数量对应的开口，所述多个开口与所述多个管状过滤介质相通，以供过滤后的流体流出。

9.根据权利要求7所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述过滤介质阵列通过如下方法之一或其任意组合附连在所述前侧的内表面上：粘胶剂、缝制和热熔解结合。

10.根据权利要求9所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述框架的前侧由多根支撑条搭接而成支撑端，所述过滤介质阵列附连在所述支撑端上。

11.根据权利要求1所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述过滤介质阵列还包括限制环，所述限制环上设有与所述多个管状过滤介质的数量对应的且贯穿限制环的多个通孔，所述通孔的尺寸允许所述管状过滤介质刚好通过，用于限制所述多个管状过滤介质在径向上的移动。

12.根据权利要求12所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述限制环由能够自支撑而具有形态保持性并且具有可模制成型性的针刺无纺布一体模压制成。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述针刺无纺布的厚度约是0.5-2.5mm，优选0.8-2.0mm，更优选1.0-1.5mm；所述管状过滤介质的外直径约是1.0-3英寸，优选1.0-1.5英寸；所述褶皱的高度约是1-2cm，优选1.1-1.5cm。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述管状过滤介质与活性炭联用。

15.根据权利要求16所述的无支撑式过滤器，特征在于，所述管状过滤介质上涂敷活性炭层或者活性炭以分离的层提供。

16.一种过滤组件，所述过滤组件包括两个或以上如权利要求1至15中任一项所述的无支撑式过滤器，所述两个或以上无支撑式过滤器沿流体的流动方向叠加而成。

17.根据权利要求16所述的过滤组件，特征在于，所述两个或以上无支撑式过滤器的平均孔径沿流体的流动方向逐渐减少。

18.根据权利要求16所述的过滤组件，特征在于，相邻的两个所述无支撑式过滤器中邻接的两端留有空间，以供所述流体从所述两个过滤器中之一流入另一个过滤器。

19.根据权利要求16所述的过滤组件，特征在于，在相邻的每两个无支撑式过滤器中沿流体方向上较后一个过滤器的流体入口端部内置风机，以及在所述过滤组件的流体出口端内置风机。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的过滤组件，特征在于，在所述过滤组件的流体入口处设有加热器，用于加热所述流体。

21.根据权利要求20所述的过滤组件，特征在于，所述流体被加热后的温度比环境温度高2-5℃。