CN113950363A - 无玻璃的非织造聚结器 - Google Patents

无玻璃的非织造聚结器 Download PDF

Info

Publication number
CN113950363A
CN113950363A CN202080020230.8A CN202080020230A CN113950363A CN 113950363 A CN113950363 A CN 113950363A CN 202080020230 A CN202080020230 A CN 202080020230A CN 113950363 A CN113950363 A CN 113950363A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coalescing
layer
filter element
upstream
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202080020230.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113950363B (zh
Inventor
S·阿加瓦尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Parker Hannifin Corp
Original Assignee
Parker Hannifin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Parker Hannifin Corp filed Critical Parker Hannifin Corp
Publication of CN113950363A publication Critical patent/CN113950363A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113950363B publication Critical patent/CN113950363B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/04—Breaking emulsions
    • B01D17/045—Breaking emulsions with coalescers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/08—Thickening liquid suspensions by filtration
    • B01D17/10—Thickening liquid suspensions by filtration with stationary filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/08—Filter cloth, i.e. woven, knitted or interlaced material
    • B01D39/083—Filter cloth, i.e. woven, knitted or interlaced material of organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/10—Filter screens essentially made of metal
    • B01D39/12—Filter screens essentially made of metal of wire gauze; of knitted wire; of expanded metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B01D39/163—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin sintered or bonded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/22—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
    • F02M37/32—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by filters or filter arrangements
    • F02M37/34—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by filters or filter arrangements by the filter structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0414—Surface modifiers, e.g. comprising ion exchange groups
    • B01D2239/0421—Rendering the filter material hydrophilic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0414—Surface modifiers, e.g. comprising ion exchange groups
    • B01D2239/0428—Rendering the filter material hydrophobic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0618—Non-woven
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0622—Melt-blown
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0627—Spun-bonded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0668—The layers being joined by heat or melt-bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/069—Special geometry of layers
    • B01D2239/0695—Wound layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1216—Pore size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1233—Fibre diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1258—Permeability
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1291—Other parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2275/00—Filter media structures for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2275/10—Multiple layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

提供过滤元件及使用和形成方法。过滤元件在微粒过滤功能下游提供水聚结和分离功能。至少过滤元件的聚结级会是无玻璃的。聚结级可具有带有密度梯度的介质以适应因水聚结而增大的水滴尺寸。

Description

无玻璃的非织造聚结器
技术领域
本发明涉及过滤流体，且尤其涉及用于从流体流、特别是从燃料中滤除分散的液滴的聚结过滤器。
背景技术
过滤器被使用来从气体和流体中滤除杂质。例如，过滤器被使用来从燃料中去除微粒杂质和水以改善下游系统的操作并防止对下游系统造成损坏。与过滤器一起的聚结介质被使用来促使流体内乳化分散的液滴结合成更大的液滴，然后借由例如剥离器或借由重力或者浮力，这些更大的液滴可从流体中被去除。
一些代表性的现有技术包括DE 11201110295 T5、US 8517185 B2以及RU2654979Cl、DE 102014015942 A1、美国公开号2018/0230952A1、DE 10211120638 A1和US 2014/0284263 A1。
悬浮相被称作不连续相或分散相，而其中悬浮有分散相的流体被称作连续相。随着连续相流体与分散相流体之间的界面张力(IFT)减小，聚结分散的液滴并将它们与连续相分离变得更有挑战性。例如，随着IFT减小，从燃料中分离出分散的水滴变得更困难。在IFT小于或等于16mN/m时，先前的燃料过滤器难以聚结和从燃料中分离水。因此，对于从具有低的与水的IFT的燃料(例如，具有大于或等于0.1％的生物柴油掺混％的燃料)中去除水，这些过滤器具有降低的效力。
现有燃料过滤器的另一个问题是，当同一过滤器级既被使用来从流体中滤除悬浮微粒物又被使用来从流体中滤除水时，在该过滤器级的寿命期内，被去除的微粒物会使水聚结及分离能力降低。这是因为过滤器级的过滤介质的纤维的孔隙和表面被流体(特别是燃料)中存在的坚硬的及柔软的污染物占据。如果有(燃料添加剂)，则燃料添加剂也会以类似的方式影响所述过滤器级。
因此，新进入的、未过滤的流体内的乳化水的微小水滴不会附着到过滤介质的纤维并进一步聚结。此外，燃料中的水滴被强制在过滤介质中通过比期望的(孔隙尺寸)更小的孔隙尺寸。这会导致水滴分散而不是水滴聚结或水滴尺寸增长。未聚结的水滴留存在燃料流中且然后简单地通过过滤器。由于杂质在过滤介质中累加积聚，该问题随着时间的推移而增大，使得过滤器的水分离特性随着时间的推移而减弱，并且在过滤器的整个生命周期内，过滤器具有日益变差的水分离。换言之，水分离特性在过滤器的整个生命周期内显著劣化。
现有过滤器的另一个问题是，传统聚结过滤器的过滤介质通常将包括由短切玻璃纤维形成的玻璃层。该层可与另一种材料(比如，熔喷层或纺粘层)共同打褶(co-pleat)。不幸的是，短切玻璃纤维在流体流的压力脉动或车辆振动(作用)下会随着过滤后的流体发生迁移。存在于燃料过滤器中的玻璃纤维的尺寸通常范围从0.2-4微米，该尺寸与喷射器喷嘴空隙的尺寸重叠，并且这些玻璃纤维会是研磨性的。因此，玻璃纤维的存在会损坏或另外地对下游的燃料喷射器的性能产生负面影响。
本公开涉及对现有技术的改进。
发明内容
在实施例的一个方面中，提供一种过滤元件。所述过滤元件包括上游介质包、可选的下游屏障网和位于上游介质包和屏障网的流路之间的聚结芯。上游介质包配置为从流体流中去除微粒(例如，柔软的及坚硬的)。聚结芯聚结流体流中分散的乳化液滴。聚结芯包括可选的上游稀松布(scrim)层、下游释放层和处在下游释放层的上游且在任何可选的稀松布层下游的至少三个聚结层。每个聚结层的纤维比上游的任何聚结层的纤维都粗。
聚结层的纤维可以是熔喷纤维。
在一个实施例中，聚结层合起来具有梯度密度结构。
在一个实施例中，聚结芯是无玻璃的。
在一个实施例中，所述至少三个聚结层各自是聚对苯二甲酸丁二醇酯，并且下游释放层是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯或粘胶人造丝(viscose rayon)。
在一个实施例中，上游介质包、下游屏障网和聚结芯布置成环形的、非褶型的配置构造。
然而，替代的布置结构也可具有由同心的褶包形成的聚结芯，或者替代的布置结构也可布置成圆锥形的/六边形的/八边形的/椭圆形的布置结构。聚结芯的形成可通过使不同预成型(pre-form)层成环形或螺旋形包缠来形成所述芯。仍另外地，所述各层也可通过将纤维直接喷涂或铺设在高度多孔的支撑结构或彼此(如果期望的梯度密度被形成)上而被形成。
类似地，上游介质包可以是褶型的、包缠式的、堆叠式的等。
在一个实施例中，上游介质包、下游屏障网和聚结芯是无玻璃的。
在一个实施例中，下游屏障网是疏水的。然而，在替代的布置结构中，屏障网也可以是亲水的、疏油的或亲油的，取决于分散相液体和连续相液体。例如，对于从废水中分离分散的油，屏障网可以是亲水的和疏油的。
在一个实施例中，上游介质包是褶型介质包，并且聚结芯是缠卷的过滤介质的筒形介质包。
在一个实施例中，所述至少三个聚结层中的每个具有一孔隙尺寸，每个聚结层的所述孔隙尺寸大于其上游的任何聚结层的所述孔隙尺寸，该孔隙尺寸可以是平均孔隙尺寸和/或最大孔隙尺寸。
在一个实施例中，所述至少三个聚结层包括：a)第一聚结层，所述第一聚结层具有在约0.7与5.0微米之间的标称平均纤维直径、小于约12微米的平均孔隙尺寸、小于约20微米的最大孔隙尺寸、在125Pa条件下在约12与40CFM之间的透气率、在约0.8与3.0mm之间的厚度和在约100与200g/m2之间的基重；b)在第一聚结层下游的第二聚结层，所述第二聚结层具有在约0.8与10.0微米之间的标称平均纤维直径、小于约15微米的平均孔隙尺寸、小于约25微米的最大孔隙尺寸、在125Pa条件下在约15与65CFM之间的透气率、在约0.4与1.0mm之间的厚度和在约50与100g/m2之间的基重；和C)在第二聚结层下游的第三聚结层，所述第三聚结层具有在约2与15微米之间的标称平均纤维直径、小于约25微米的平均孔隙尺寸、小于约50微米的最大孔隙尺寸、在125Pa条件下在约60与100CFM之间的透气率以及在约0.3与0.8mm之间的厚度和在约30与70g/m2之间的基重。
在一个实施例中，第一聚结层的平均孔隙尺寸为至少5微米，第二聚结层的平均孔隙尺寸为至少8微米，并且第三聚结层的平均孔隙尺寸为至少15微米。
在一个实施例中，聚结芯具有针对乳化分散水滴改进的聚结效率和比传统燃料过滤器低的燃料-水界面张力。这会在图4中图示出。例如，对于燃料-水界面张力在5-60mN/m之间，并且对于乳化分散的水滴，一些实施例可具有大于50％且更优选地大于或等于70％、更优选地大于或等于85％且甚至更优选地大于或等于99％的水聚结效率。同样地，这会在图4中图示出。
在一个实施例中，稀松布层和释放层由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酯形成，其中稀松布层具有比释放层更小的厚度、在125Pa条件下比释放层的透气率更大的透气率和与释放层相同的或大于释放层的标称平均纤维直径。
在一个实施例中，上游介质包是第一过滤级，并且聚结芯是第二过滤级。这些级未与彼此共同形成(co-form)(例如，共同打褶)。
在一个实施例中，下游屏障网从燃料流中去除聚结的水滴。
在一个实施例中，当在柴油燃料中时，释放层对水有吸附性。
在一个实施例中，未在上游介质包的上游设置排水部。
在一个实施例中，提供一种从燃料流中去除乳化水的方法。所述方法包括使燃料流通过如上所述的过滤元件。方法包括利用上游介质包去除微粒物。方法包括利用所述至少三个聚结层使燃料流内的乳化水聚结。方法包括使离开所述至少三个聚结层的聚结的水滴附着到释放层直至水滴达到这样的尺寸，即：在该尺寸条件下，作用在水滴上的流体动力学剪切力大于使水滴附着到释放层的附着力。方法包括使从释放层释放的水滴与燃料流分离。
在一种方法中，使从释放层释放的水滴与燃料流分离的步骤借助重力或聚结芯下游的屏障网来提供。
该网可以是疏水的、亲水的、亲油的或疏油的或者它们的组合，取决于被过滤的流体和被聚结的分散液滴。
在实施例中，提供一种形成所述过滤元件的方法。方法包括形成上游介质包。方法包括与上游介质包分开地形成聚结芯。例如，介质包未与聚结芯一起形成。
在一种方法中，形成上游介质包的步骤包括形成管状褶包，所述褶包的形状可以是筒形的、椭圆形的、多边形的。形成聚结芯的步骤不包括将聚结芯与上游介质包共同打褶。
方法和设备中的上游褶包可以与除聚结芯之外的不同的介质或金属丝网/支撑结构共同打褶。另外，也可设置不止一个同心的褶包。例如，可以在聚结芯的上游设置不同微米等级的不同褶包。
替代地，上游介质包可以是包缠式的、堆叠式的盘或者任何其它形式。
在一种方法中，形成聚结芯的步骤包括将所述至少三个聚结层包缠成非褶型的多层式的管。
然而，聚结芯层也可以是褶型的、堆叠式的盘、圆锥形的/六边形的/八边形的/椭圆形的或者其它形式。聚结芯可通过以下方式形成，即通过将不同的预成型介质层以环形或螺旋形的形式包缠，或者通过将对于具体各层期望的参数的纤维以梯度密度的形式直接喷涂在高度多孔的支撑结构或支撑管(例如，穿孔的中心管或塑料笼)上。对于螺旋形或环形包缠过程，每个聚结芯层可按照指定的梯度密度顺序单独地包缠。替代地，聚结芯的所有层也可以按照指定的顺序进行超声层压以获得单个介质片材，且然后该单个介质片材绕着高度多孔的支撑物(比如，支撑管)包缠。在环形或螺旋形包缠过程期间，重叠的边缘需沿支撑件的长度密封。聚结芯支撑管必须是像笼子一样为穿孔的。
在实施例中，提供一种包括上游介质包和聚结芯的过滤元件。所述上游介质包配置为去除流体流中的微粒。聚结芯在上游介质包的下游。聚结芯包括下游释放层和在下游释放层上游的至少三个聚结层纤维。每个聚结层的标称纤维直径比上游的任何聚结层的标称纤维直径都大。每个聚结层的平均孔隙尺寸比上游的任何聚结层的平均孔隙尺寸都大。每个聚结层的透气率比上游的任何聚结层的透气率都大。每个聚结层的基重比上游的任何聚结层的基重都小。
在实施例中，聚结芯由熔喷纤维形成。聚结层可经由纺熔(spun-melt)、力纺(force-spin)、纳米蜘蛛(nano-spider)、电吹(electroblow)、湿法成网、纺粘、干法成网或其它非织造制造工艺制造。
在实施例中，聚结芯纤维的形状为圆形的，但它也可以是任何形状，包括三叶形、多叶形、多边形、椭圆形、圆形锯齿状的、三角形、扁平形、星形、狗骨形、方形或任何其它形状。
当结合附图来理解时，通过以下的详细描述，本发明的其它方面、目的和优点将变得更加明显。
附图说明
被并入在本说明书中并形成本说明书的一部分的附图图示出本发明的若干方面，并与描述一起服务于阐明本发明的原理。在附图中：
图1是过滤元件的简化截面图示，示出了呈筒形配置构造或堆叠配置构造的微粒过滤级、水聚结级和水去除级；
图2是图1的水聚结级的放大图示；以及
图3是替代的水聚结级的放大图示。
图4-8是图表，图示出根据本公开的实施例来配置的过滤元件与传统过滤器相比的改进的性能特性。
尽管将会结合某些优选实施例来描述本发明，然而并不意图将本发明限于这些实施例。相反，意图在于涵盖包括在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有的替代物、修改和等同物。
具体实施方式
图1是根据实施例的过滤元件100的简化局部截面图示。过滤元件在从包括烃类液体或烃类液体掺混物(例如燃料，包括柴油燃料、生物柴油超低硫柴油(ULSD)、液压油、煤油、喷气燃料)或气溶胶的流体中滤除杂质方面特别有用。过滤元件100是包括上游的第一级、中间的第二级和下游的第三级的多级过滤元件，上游的第一级实施微粒与柔软材料过滤，中间的第二级进行聚结，并且下游的第三级去除聚结的流体。实施例在从烃类燃料滤除乳化水滴方面特别有用。
然而，系统也可被使用来从水(例如，废水)中去除任何的分散油滴。在该实例中，系统应上下倒置180度以用于从水(例如，净化的废水)中去除漂浮的聚结的油。
颗粒去除功能和水分离功能分离为独立的级。这防止在过滤元件的生命周期内过滤元件的颗粒去除功能使过滤元件的水分离功能的性能劣化。这样，水聚结和分离能力在过滤元件生命周期内较大程度地被维持，并比传统褶型深度聚结过滤器或屏障式过滤器有所改进。例如，图5和图6比较了在低IFT条件下本实施例与可比较的传统褶型深度聚结器在实验室污染加载之前和之后的乳化水分离性能。从图5和图6可以明显看出，根据本公开的过滤器提供比所述可比较的传统褶型深度聚结器优越许多的在实验室污染加载之前和之后的乳化水分离效率。对于先前的传统过滤器，水聚结和分离能力通常将基于过滤元件的微粒容纳能力来确定。
尽管图1图示出至少三级，然而本公开的特征也可并入在两级式过滤元件中。例如，过滤元件可将水聚结和水剥离功能并入到单个级中。
流体通过过滤元件100的各个级的流动由箭头102图示出。虽然本实施例设置径向向内指向的流，但本实施例的特征也可并入到径向向外指向型的过滤元件配置构造中。
图表提供在图4-8中，所述图表比较了根据本公开的过滤器与传统过滤器的乳化分散水滴聚结和分离性能。
图4至少部分地图示出根据本公开的过滤器的就作为IFT的函数的效率而言的改进的乳化水分离性能。
图5和图6图示出与可比较的传统过滤器(比如，共同打褶式深度聚结过滤器)相比在根据本公开的过滤器的寿命期内(例如，当过滤器变得载有微粒时)低IFT条件下的乳化水分离效率在更大程度上得到维持。图5和图6还图示出清洁的过滤器与处于清洁状态的传统过滤器相比水分离效率本身怎样得到改善。
图7图示出与传统褶型深度聚结过滤器相比根据本公开的过滤器怎样在更高的流速/聚结介质面积条件下提供改进的水分离效率。
图8图示出与可比较的传统褶型深度聚结过滤器相比根据本公开的过滤器怎样在减小的入口中值分散水滴尺寸条件下提供改进的水分离效率。
具体的特征、特性和实施例将在以下描述。
在图示的实施例中，第一级是配置为分离微粒物的褶型过滤介质包104，所述微粒物既包括坚硬的杂质也包括柔软的杂质。尽管被示意性地图示成褶型过滤介质管，但过滤介质包104也可采用其它形状，例如变成不包括褶皱的筒形管。例如，筒形管可以是包缠式的过滤介质。
在图示的实施例中，第一级是配置为分离微粒物的褶型过滤介质包104，所述微粒物既包括坚硬的杂质也包括柔软的杂质。尽管被示意性地图示成褶型过滤介质的筒形管，但过滤介质包104也可采用其它形状，例如变成不包括褶皱的或者可以包括褶皱的筒形的或椭圆形的管、矩形的、方形的、多边形的。例如，筒形管可以是包缠式的过滤介质或堆叠盘式的介质。过滤介质包104的过滤介质优选是无玻璃的以完全消除玻璃纤维迁移的风险。然而，由于包括第二级，玻璃纤维迁移的风险被降低，使得过滤介质包104可包含高达100％的玻璃纤维。
此外，借助使用单种制造技术或不同种非织造制造技术的组合，过滤介质包104可由合成材料或纤维素材料或者合成物、玻璃和纤维素的组合形成。第一级介质包104还可与来自同种或不同种非织造制造技术的介质共同打褶。替代地，过滤器级介质包104还可以与金属丝或塑料网以及由任何非织造技术(包括湿法成网、干法成网、聚合物成网)制成的非织造物共同打褶。
过滤介质包104可包括不同微米等级的多个介质包(打褶的或未打褶的)。
由于过滤介质包104并不旨在提供任何的水聚结或水分离功能，因此过滤介质包104的过滤介质可制作成比聚结芯更紧致，否则该过滤介质将意图另外地聚结或从流体流中分离水。这使过滤介质包104的效率能够比现有技术的过滤器更好(例如，更小的微粒尺寸可被滤除)。在一些实施例中，过滤介质包104的过滤介质可具有在约1-15μm之间的效率等级，且优选地在约2-10μm之间。然而，其它的范围和值也被考虑在内。
为了获得这些效率范围，介质的孔隙尺寸通常需减小。然而，如果第一级也用于水聚结，那么孔隙尺寸的减小会抵消期望的水聚结特征。这是因为乳化的水滴将被强制通过比期望更小的孔隙，这将导致任何已经形成的水滴分散。在过滤器的使用期限内尤其如此。
因图1的简化视图所致，过滤介质包104的过滤介质被图示为单层。然而，过滤介质包104也可由过滤介质的多个层压层形成并可与熔喷物、玻璃、合成纤维层、它们的复合物或支撑层(例如，金属或塑料稀松布或刚性支撑件)共同打褶。
第二级在第一级(例如，过滤介质包104)下游。第二级提供水聚结和水分离特征。
在图1所图示的实施例中，且另外参考图2，第二级由多个层形成，所述多个层中的一些由子层形成。在优选的实施例中，第二级的一些或所有层的形成通过包缠相关的过滤介质以形成管状的第二级。在一些实施例中，第二级的所述层中的一些或全部为非褶型的。
将参考流体流通过第二级的方向来描述第二级的各层。第二级可称为聚结芯112。在一个实施例中，聚结芯提供深度聚结而不是表面聚结。
聚结芯可以是在上游介质包104的下游的褶型同心褶包，或者聚结芯也可以布置成堆叠盘式图案或圆锥形/六边形/八边形/椭圆形管形式或者任何其它的形式。聚结芯也可通过以下方式形成，即通过使不同的预成型层以环形或螺旋形的形式包缠，或通过将指定参数的纤维以梯度密度的形式直接喷涂在高度多孔的支撑结构/管(例如，穿孔的金属中心管或塑料笼式中心管)上。
聚结芯应在上游介质包104的下游且应具有足够的刚度以不会在期望应用的流量和压力下塌陷。
第一层呈稀松布110的形式，并且第一层是第二级的最为上游的(那)层。稀松布层110保护下游的各层，例如在下游各层的元件组装或包缠过程期间。
稀松布层110优选由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酯、尼龙或者与分散及连续相流体化学相容的任何其它热塑性聚合物纤维/长丝形成。优选地，稀松布层110是纺粘聚酯。稀松布层110优选具有大于10微米且优选在约15-40微米之间的标称平均纤维直径，具有超过约50微米的平均孔隙尺寸，具有大于100微米的最大孔隙尺寸，具有在125Pa条件下大于约500立方英尺每分钟(CFM)且优选在约780与926CFM之间的透气率，具有大于或等于约0.1mm且优选在0.11与0.13mm之间的厚度，并具有在约10与30g/m2之间且优选在16与18g/m2之间的基重。
稀松布层大体上是非功能性的，因为它涉及从燃料流中滤除微粒或者水。因此，尽管特定的参数比如孔隙尺寸和最大孔隙尺寸被标识，然而这些参数可以变化。
成梯度密度形式布置的多个聚结层114、116、118在稀松布层110下游。尽管三个聚结层被示出，然而可以设置更多的聚结层。在图示的实施例中，每个聚结层114、116、118在图示的实施例中由两个子层形成。这样做是为了提供期望的材料厚度。然而，在其它的实施例中，比如在图3中图示的实施例中，每个聚结层会由单层材料形成，而不是由同种材料的多个子层形成。
在优选的实施例中，聚结层114、116、118由熔喷纤维形成，但也可以通过其它的非织造技术来制造，包括但不限于纺熔、力纺、纳米蜘蛛、电吹、湿法成网、纺粘、干法成网或任何其它的非织造制造技术，如果每层都满足结构特性。
优选地，聚结层114、116、118的纤维由以下制成：聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，尼龙，粘胶，聚醚砜(PES)，聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚氨酯，聚四氟乙烯(PTFE)，或与分散及连续相流体化学相容的任何其它热塑性聚合物纤维/长丝。更优选地，熔喷纤维为干法成网而不是湿法成网以维持孔隙率。
每个聚结层的纤维尺寸分布可以是多峰(polymodal)或双峰的(bi-modal)。双峰较多峰优选。利用双峰纤维尺寸分布，更低的基重、厚度或号码的聚结层可被使用。即使在双峰纤维尺寸分布的情况下，对于不同的层，从上游向下游侧以梯度密度形式增加的双峰型纤维直径也是优选的。
为允许燃料内的乳化水滴聚结而形成具有增大的尺寸的水滴，聚结层114、116、118配置为防止对尺寸不断增大的水滴加压，从而防止再分散。
在优选的实施例中，聚结芯112配置为针对乳化水滴和低IFT燃料提供与传统燃料过滤器相比提高的水聚结和分离效率。这在图4中的图表中图示出。例如，当过滤元件处于崭新/清洁状态时，针对乳化分散水滴和小于或等于60mN/m且更优选地小于40mN/m且甚至更优选地小于20mN/m并且大于或等于5mN/m的IFT，根据本公开的参数的一些过滤器具有大于或等于50％、优选地大于或等于70％、优选地大于或等于85％且甚至更优选地大于或等于99％的水聚结和分离效率。
此外，由元件的配置构造所致，水分离效率在过滤元件100的使用寿命期内维持得相当良好。例如，图5和图6比较了在低IFT条件下根据本公开的过滤器与可比较的传统褶型深度聚结器在实验室污染加载之前和之后的乳化水分离性能。从图5和图6中可以明显看出，当前实施例提供比所述可比较的传统褶型深度聚结器优越许多的在实验室污染加载之前和之后的乳化水分离效率
为了适应增大的水滴尺寸并防止增长的水滴尺寸再分散，当从一个聚结层向下游移至下一聚结层时，优选地，标称平均纤维直径优选增大，平均孔隙尺寸增大，透气率(在相同压力条件下)增大，并且基重减小。在一些实施例中，最大孔隙尺寸也沿下游方向增大。
如上所述，在图2中，每个聚结层包括多个子层。在图2中，第一聚结层114具有第一子层120和第二子层122。在该实施例中，子层120、122是相同的。两个子层被使用来提供沿着径向方向(即流体流通过第一聚结层114的方向)期望的总厚度。
第一聚结层114从燃料流中捕获最为微小的水滴。
在一个实施例中，整个第一聚结层114(例如子层120、122的组合)具有在约0.5与9微米之间且更优选地在约0.7与5微米之间的标称平均纤维直径，具有小于12微米、更优选地在约5与12微米之间且甚至更加优选地在约10与12微米之间的平均孔隙尺寸，具有小于25微米且更优选地小于20微米的最大孔隙尺寸，具有在125Pa条件下在约12与40立方英尺每分钟(CFM)之间且优选在约25与40CFM之间的透气率，具有在约0.8与3.0mm之间的厚度，具有在约100与200g/m2之间的基重，并可具有在约百分之10与23之间的孔隙率。
当多个子层120、122被提供时，在一些实施例中，每个子层120、122的厚度可在约0.38与0.64mm之间，基重可在约85与115g/m2之间，并且孔隙率可在百分之10与23之间。
第二聚结层116在第一聚结层114下游。第二聚结层116进一步聚结水滴。然而，该层配置为处理比由第一聚结层114处理的水滴平均更大的水滴。
因此，优选地，与第一次聚结层114相比，标称平均纤维直径优选增大，平均孔隙尺寸增大，最大孔隙尺寸增大，透气率(在相同压力条件下)增大，并且基重减小。
在图2中，第二聚结层116具有子层124、126，子层124、126可由同样的介质或稍微不同的介质形成。
在一个实施例中，整个第二聚结层116(例如子层124、126的组合)具有在约0.8与10微米之间且更优选地在约0.8与4.1微米之间的标称平均纤维直径，具有小于15微米、更优选地在约8与15微米之间且甚至更加优选地在约11与15微米之间的平均孔隙尺寸，具有小于30微米且甚至更加优选地小于25微米的最大孔隙尺寸，具有在125Pa条件下在约15与65立方英尺每分钟(CFM)之间且优选在约35与65CFM之间的透气率，具有在约0.3与1mm之间的厚度，具有在约50与100g/m2之间的基重，并可具有在约百分之10与24之间的孔隙率。
当多个子层124、126被提供时，在一些实施例中，每个子层124、126的厚度可在约0.15与0.26mm之间，基重可在约33与47g/m2之间，并且孔隙率可在约百分之10与24之间。
第三聚结层118在第二聚结层116下游。第三聚结层118进一步聚结水滴。同样，该层配置为处理比由第一聚结层114及第二聚结层116处理的水滴平均更大的水滴，这归因于由聚结过程所致的水滴尺寸的渐进增长。
因此，优选地，与第二次聚结层116相比，标称平均纤维直径优选增大，平均孔隙尺寸增大，最大孔隙尺寸增大，透气率(在相同压力条件下)增大，并且基重减小。
在图2中，第三聚结层118具有子层128、130，子层128、130可由同样的介质或稍微不同的介质形成。
在一个实施例中，整个第三聚结层118(例如子层128、130的组合)具有在约1.5与15微米之间且更优选地在约2与11.8微米之间的标称平均纤维直径，具有小于25微米、更优选地在约15与25微米之间且甚至更加优选地在约20与24微米之间的平均孔隙尺寸，具有小于55微米且更优选地小于50微米的最大孔隙尺寸，具有在125Pa条件下在约60与190立方英尺每分钟(CFM)之间且优选在约60与150CFM之间且更优选地在约60与100CFM之间的透气率，具有在约0.3与0.8mm之间的厚度，具有在约30与80g/m2之间的基重，并可具有在约百分之8与14之间的孔隙率。
当多个子层128、130被提供时，在一些实施例中，每个子层128、130的厚度可在约0.16与0.20mm之间，每层的基重可在约22与30g/m2之间，并且孔隙率可在约百分之8与14之间。
在聚结层114、116、118且特别是聚结层118下游，聚结芯112包括释放层136。释放层是聚结芯112的最下游的(那)层并且处在所有的聚结层下游。释放层136是高度多孔的且在柴油燃料中具有水吸附性。离开聚结层114、116、118的聚结的水滴被吸附在释放层136的纤维上。水滴保持通过释放层136被保持并继续聚结。当水滴上的流体动力学剪切力克服附着力时，大的聚结水滴从释放层136释放。
在一个实施例中，释放层136具有大于或等于约15微米、更优选地在约15与30微米之间且更优选地在约15与19微米之间的标称平均纤维直径，具有大于或等于40微米、更优选地在约40与50微米之间的平均孔隙尺寸，具有在125Pa条件下为至少150CFM、更优选地在约150与300立方英尺每分钟(CFM)之间且甚至更加优选地在约200与260CFM之间的透气率，具有大于0.4mm且优选在约0.46与0.66mm之间的厚度，具有在约70与170g/m2之间且更优选地在约90与120g/m2之间的基重，并可具有在约百分之10与19之间的孔隙率。
然后使水滴与燃料流分离。分离的模式取决于过滤元件的配置构造，例如二级式的或三级式的。在两级式的元件中，水滴可借由重力进行分离。在三级式的元件中，水滴可借由重力以及释放层136下游的疏水屏障网来分离。
图1图示出三级式元件并且包括屏障网138。在一个实施例中，屏障网是织造材料。屏障网的疏水特性基本上排斥水同时允许燃料继续行进通过，促进水与燃料流分离。然而，根据所讨论的分散及连续相流体，屏障网138也可以是疏水的、亲水的、疏油的或亲油的。
屏障网138可由PET或与分散及连续相流体相容的任何其它聚合物形成，并可具有大于10μm的网眼尺寸。在约10与120微米之间的网眼尺寸是优选的。在一些实施例中，网138可由经疏水处理的织造聚酯形成。替代地，具有疏水表面的材料也可被使用。例如，具有疏水表面的聚酰胺(PA)也可被用作屏障网138。
在优选的实施例中，过滤元件100包括排泄部140，所述排泄部可被使用来移除在聚结芯112的下游的分离的水。应注意，由于过滤介质包104并不意图实施水分离功能，因此不要求在过滤介质包104的上游(例如，如果它是表面聚结器)或者在过滤介质包104的下游且聚结芯112的上游(例如，如果它是深度聚结器)设置排泄部。
然而，在一些实施例中，为了提升在非常高流速条件下的乳化水分离，上游过滤介质包104可具有水分离特性并与聚结芯结合使用。例如，过滤介质包104可具有深度聚结或表面聚结特性。
在过滤介质包104提供某些表面聚结、未带有排泄部而程度达到发生水去除的情况中，介质包104将变得饱和并且水将直接通过介质包104。在根据本公开的过滤器中，排泄部仅设置在聚结芯的下游。为了提升水分离效率，排泄部也可设置在上游表面聚结介质包104的上游或者在深度聚结介质包104的下游且聚结芯112的上游。
在实施例中，聚结芯是无玻璃的且是100％合成的，其中所有工程设计的非织造层都以梯度密度形式布置。
如上所述的配置构造针对小于或等于60mN/m、优选地小于或等于25mN/m且基本大于等于5mN/m且更优选地大于或等于7mN/m的低IFT，高效地分离悬浮在流体中的乳化分散的不混溶的液滴，所述流体可以是烃类流体或烃类流体的掺混物(例如，柴油、煤油、喷气燃料、生物柴油、家用取暖油、液压油)和气溶胶或其它)。
通过将水分离功能与微粒滤除功能分离并利用过滤介质包104保护聚结芯112且特别是聚结层114、116、118免受燃料流中的微粒杂质的影响，聚结层114、116、118看见的是经清洁过的燃料流且不会受到微粒杂质的显著污染。因此，在过滤元件100的整个寿命期内聚结芯112都维持不错的水分离性能，参见例如5和图6。
尽管流体流可为径向向内的或径向向外的，然而以上相对于流体流描述的成层顺序应仍然保持相同。
注意到，聚结芯112的配置构造促进水聚结、同时降低水滴在向下游流过聚结芯的不同的层114、116、118时因其尺寸增大而再分散的风险。
注意到，根据Young Laplace方程，越大的液滴具有越低的内部压力，并且与较小的液滴相比越易于变形。因此，如果在聚结介质厚度(也等于聚结的水滴的行进距离)内的压降/面积不从上游向下游减小，那么聚结的液滴将面临与小的入口液滴相同的压降和孔隙尺寸间距。因此导致，聚结的液滴最终将采用孔隙的形状并将在压力释放后重新分散。
因此，本公开的实施例配置成使得压降为减小的并且孔隙尺寸为增大的，现在比进入元件时更大的聚结的水滴不会在它们向下游增长和流动时面临增大的压力。同时，增大的孔隙尺寸将为增长的水滴提供足够的空间，以便增长的水滴不会变形并且将作为增大的水滴而从聚结芯释放而未再分散。
此外，由本公开的实施例的配置构造所致，与其它现有技术的水分离过滤器不同的，不要求纳米纤维且尤其小于500nm的纳米纤维提供用于以上所标识的期望的水分离特性。这允许当前过滤元件100避免使用处理起来易碎、具有慢生产率且可能更加昂贵的纳米纤维。
另外，在一些实施例中，与现有技术的元件不同的，聚结芯112不含下游支撑层。然而，在其它实施例中，可提供这样的刚性支撑层。刚性支撑层优选是高度多孔的。例如，这样的支撑层大体上不会影响跨过滤元件的压降。然而，也可能提供跨过滤元件的压降的一些极小的增大(例如，优选地小于5％)。此外，虽然可以不提供支撑层，但可提供穿孔的中心管笼，聚结层114、116、118可围绕所述穿孔的中心管笼缠卷。
另外，在具有由内向外的流的实施例中，可提供外支撑件，所述外支撑件包围聚结芯的聚结层以提供稳定并防止鼓胀。例如，在一个实施例中，可绕着聚结芯设置笼。这将特别适用于高流量应用。在替代的实施例中，外支撑件可以是金属丝网。同样，外支撑件优选地不会明显地影响跨过滤元件的压降。
在一些实施例中，聚结芯112的填充密度大于或等于10％，但可大于或等于5％。最小填充密度允许去除通常很难与燃料分离的乳化水滴。
聚结芯112可既被用于真空侧应用也可被用于压力侧应用，而不会出现燃料缺乏。
由于过滤介质包104设计为进行颗粒过滤，因此优选的是，过滤介质包104具有比聚结芯112更高的颗粒去除效率。
本文中引用的所有参考文献包括出版物、专利申请和专利由此以引用的方式并入，就如同每篇参考文献被单独且具体地指示为以引用的方式并入而且在本文中阐述了其全部内容一样。
在描述本发明的语境中(尤其是在所附权利要求书的语境中)，术语“一”及“一个”和“该”以及类似指代的使用应解释为涵盖单数和复数两者，除非本文中另有说明或与上下文明显矛盾。除非另外指出，否则术语“包括”、“具有”、“包括有”和“包含”应解释为开放式术语(即，意为“包括但不限于”)。除非本文中另有说明，否则本文中对数值范围的记述仅旨在作为单独提及落入该范围内的每个单独的值的速记方法，并且每个单独的值被并入说明书中就如同在本文中单独地记述该值一样。除非本文中另有说明或与上下文明显矛盾，否则本文中描述的所有方法可以以任何适宜的顺序实施。除非另有声明，否则本文中所提供的任何及所有示例或者示例性语言(例如，“比如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明而不对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的元素对于本发明的实践是必不可少的。
本文中描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的用于实现本发明的最佳模式。在阅读以上描述之后，这些优选实施例的变型对于本领域普通技术人员来说会变得显而易见。发明人期望本领域技术人员视情况采用这样的变型，并且发明人也希望本发明以不同于本文中具体描述的方式被实践。相应地，本发明包括在所附权利要求书中记载的主题的为适用法律所允许的所有的修改和等同物。此外，除非本文中另有说明或与上下文明显矛盾，否则本发明还涵盖上述要素在其所有可行变型中的任何组合。

Claims (28)

1.一种过滤元件，包括：
i.上游介质包，所述上游介质包配置为去除流体流中的微粒；和
ii.在上游介质包下游用于去除流体流中的水的聚结芯，所述聚结芯包括：
a)下游释放层，和
b)在下游释放层的上游的至少三个聚结层，每个聚结层的纤维比上游的任何聚结层的纤维都粗。
2.如权利要求1所述的过滤元件，其中，所述聚结层合起来具有梯度密度。
3.如权利要求1所述的过滤元件，其中，所述聚结芯是无玻璃的。
4.如权利要求1所述的过滤元件，其中，所述至少三个聚结层各自是聚对苯二甲酸丁二醇酯，并且所述下游释放层是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯或粘胶人造丝。
5.如权利要求1所述的过滤元件，还包括下游屏障网，所述聚结芯定位在所述上游介质包与所述下游屏障网之间。
6.如权利要求5所述的过滤元件，其中，所述上游介质包、下游屏障网和聚结芯是无玻璃的。
7.如权利要求5所述的过滤元件，其中，所述下游屏障网是疏水的。
8.如权利要求1所述的过滤元件，其中，所述上游介质包是褶型介质包，并且所述聚结芯是筒形介质包。
9.如权利要求1所述的过滤元件，其中，所述至少三个聚结层中的每个具有平均和最大孔隙尺寸，每个聚结层的平均和最大孔隙尺寸比其上游的任何聚结层的平均和最大孔隙尺寸都大。
10.如权利要求1所述的过滤元件，其中，所述至少三个聚结层包括：
a)第一聚结层，所述第一聚结层具有在约0.5与5.0微米之间的标称平均纤维直径、小于约12微米的平均孔隙尺寸、小于约20微米的最大孔隙尺寸、在125Pa条件下在约12与40CFM之间的透气率、在约0.8与3.0mm之间的厚度和在约100与200g/m2之间的基重；
b)在第一聚结层下游的第二聚结层，所述第二聚结层具有在约0.8与10.0微米之间的标称平均纤维直径、小于约15微米的平均孔隙尺寸、小于约25微米的最大孔隙尺寸、在125Pa条件下在约15与65CFM之间的透气率、在约0.4与1.0mm之间的厚度和在约50与100g/m2之间的基重；
C)在第二聚结层下游的第三聚结层，所述第三聚结层具有在约2与15微米之间的标称平均纤维直径、小于约25微米的平均孔隙尺寸、小于约50微米的最大孔隙尺寸、在125Pa条件下在约60与100CFM之间的透气率以及在约0.3与0.8mm之间的厚度和在约30与70g/m2之间的基重。
11.如权利要求10所述的过滤元件，其中，第一聚结层的平均孔隙尺寸为至少5微米，第二聚结层的平均孔隙尺寸为至少8微米，并且第三聚结层的平均孔隙尺寸为至少15微米。
12.如权利要求1所述的过滤元件，其中，在小于或等于60mN/m的IFT条件下，所述聚结芯具有大于或等于70％的乳化水分离效率。
13.如权利要求1所述的过滤元件，其中，所述聚结芯包括处在所述至少三个聚结层的上游的上游稀松布层。
14.如权利要求1所述的过滤元件，其中，所述上游介质包是第一过滤级，并且所述聚结芯是第二过滤级，第一过滤级和第二过滤级未与彼此共同形成。
15.如权利要求5所述的过滤元件，其中，所述下游屏障网从燃料流中去除聚结的水滴。
16.如权利要求1所述的过滤元件，其中，当在柴油燃料中时，所述释放层对水有吸附性。
17.如权利要求1所述的过滤元件，其中，未在所述上游介质包的上游设置排水部。
18.如权利要求5所述的过滤元件，其中，所述上游介质包、下游屏障网和聚结芯布置成环形的、非褶型的配置构造。
19.如权利要求13所述的过滤元件，其中，所述稀松布层和释放层由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酯形成，其中，所述稀松布层具有比所述释放层更小的厚度、在125Pa条件下比所述释放层的透气率更大的透气率以及等于或大于所述释放层的标称平均纤维直径。
20.如权利要求1所述的过滤元件，其中，所述聚结层由熔喷纤维形成。
21.一种过滤元件，包括：
i.上游介质包，所述上游介质包配置为去除流体流中的微粒；
ii.聚结芯，所述聚结芯处在所述上游介质包的下游，所述聚结芯包括：
a)下游释放层，和
b)在所述下游释放层上游的至少三个聚结层，每个聚结层的标称纤维直径比上游的任何聚结层的标称纤维直径都大，并且每个聚结层的平均孔隙比上游的任何聚结层的平均孔隙尺寸都大。
22.如权利要求21所述的过滤元件，其中，所述聚结层的纤维是熔喷的。
23.如权利要求21所述的过滤元件，其中，每个聚结层的透气率比上游的任何聚结层的透气率都大，并且每个聚结层的基重比上游的任何聚结层的基重都小。
24.一种从燃料流中去除乳化水的方法，包括：
使燃料流通过根据任一前述权利要求所述的过滤元件；
利用上游介质包去除微粒物；
利用所述三个聚结层，凝结燃料流中的乳化水；
使离开所述至少三个聚结层的聚结的水滴附着到释放层直至水滴达到这样的尺寸，即在所述尺寸条件下作用在水滴上的流体动力学剪切力大于使水滴附着于释放层的附着力；以及
使从释放层释放的水滴与燃料流分离。
25.如权利要求24所述的方法，其中，使从释放层释放的水滴与燃料流分离的步骤借助重力或所述聚结芯下游的屏障网来提供。
26.一种形成如权利要求1至22中任一项所述的过滤元件的方法，包括：
形成上游介质包；和
与上游介质包分开地形成聚结芯。
27.如权利要求26所述的方法，其中，形成上游介质包的步骤包括形成管状褶包，并且形成聚结芯的步骤不包括将聚结芯与上游介质包共同打褶。
28.如权利要求27所述的方法，其中，形成聚结芯的步骤包括将所述至少三个聚结层包缠成非褶型的多层式的管。
CN202080020230.8A 2019-03-12 2020-03-11 无玻璃的非织造聚结器 Active CN113950363B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962817091P 2019-03-12 2019-03-12
US62/817,091 2019-03-12
US201962916543P 2019-10-17 2019-10-17
US62/916,543 2019-10-17
PCT/US2020/022047 WO2020185864A1 (en) 2019-03-12 2020-03-11 Glass-free nonwoven coalescer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113950363A true CN113950363A (zh) 2022-01-18
CN113950363B CN113950363B (zh) 2023-07-11

Family

ID=72426288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080020230.8A Active CN113950363B (zh) 2019-03-12 2020-03-11 无玻璃的非织造聚结器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210402326A1 (zh)
EP (1) EP3917647A4 (zh)
CN (1) CN113950363B (zh)
BR (1) BR112021017848A2 (zh)
WO (1) WO2020185864A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015042194A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-26 Parker-Hannifin Corporation High flow coalescer

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070084776A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Sasur Timothy M Water separation and filtration structure
CN101553660A (zh) * 2006-11-02 2009-10-07 杜邦公司 燃料过滤器
US20110168621A1 (en) * 2008-10-08 2011-07-14 Cummins Filtration Ip, Inc. Two stage fuel water separator and particulate filter
CN102665844A (zh) * 2009-10-09 2012-09-12 阿斯特罗姆公司 尤其可用于分离具有低界面张力的水-烃乳液的分离介质和方法
CN108778460A (zh) * 2016-02-29 2018-11-09 汉格斯特欧洲股份公司 用于燃料过滤器的滤芯的过滤材料、滤芯和燃料过滤器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITRE20080054A1 (it) * 2008-06-23 2009-12-24 Ufi Innovation Ct Srl '' filtro per carburante ''
JP5350936B2 (ja) * 2009-08-06 2013-11-27 和興フィルタテクノロジー株式会社 コアレッサカートリッジ
RU2561993C2 (ru) 2010-06-22 2015-09-10 КАММИНС ФИЛЬТРЕЙШН АйПи ИНК. Модульные фильтрующие элементы для применения в картридже с фильтром в фильтре
US10343085B2 (en) * 2011-10-14 2019-07-09 W. L. Gore & Associates, Inc. Multilayer porous composite
DE102011120641A1 (de) 2011-12-09 2013-06-13 Mann + Hummel Gmbh Kraftstofffilter einer Brennkraftmaschine und Filterelement eines Kraftstofffilters
US10058808B2 (en) * 2012-10-22 2018-08-28 Cummins Filtration Ip, Inc. Composite filter media utilizing bicomponent fibers
WO2015042194A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-26 Parker-Hannifin Corporation High flow coalescer
US10195542B2 (en) * 2014-05-15 2019-02-05 Hollingsworth & Vose Company Surface modified filter media
DE102014015942A1 (de) 2014-10-30 2016-05-04 Mann + Hummel Gmbh Koaleszenzelement und Filterelement mit einem Koaleszenzelement
PL3319704T3 (pl) * 2015-07-08 2020-08-10 Amazon Filters Spółka z Ograniczoną Odpowiedzialnością Układ separacyjny do równoczesnego usuwania cząstek fazy stałej i kropel cieczy zawieszonych w innej cieczy
DE102015013351A1 (de) 2015-10-15 2017-04-20 Mann + Hummel Gmbh Koaleszenzelement und Filterelement mit einem Koaleszenzelement

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070084776A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-19 Sasur Timothy M Water separation and filtration structure
CN101553660A (zh) * 2006-11-02 2009-10-07 杜邦公司 燃料过滤器
US20110168621A1 (en) * 2008-10-08 2011-07-14 Cummins Filtration Ip, Inc. Two stage fuel water separator and particulate filter
CN102665844A (zh) * 2009-10-09 2012-09-12 阿斯特罗姆公司 尤其可用于分离具有低界面张力的水-烃乳液的分离介质和方法
CN108778460A (zh) * 2016-02-29 2018-11-09 汉格斯特欧洲股份公司 用于燃料过滤器的滤芯的过滤材料、滤芯和燃料过滤器

Also Published As

Publication number Publication date
EP3917647A1 (en) 2021-12-08
CN113950363B (zh) 2023-07-11
EP3917647A4 (en) 2022-11-02
BR112021017848A2 (pt) 2021-11-30
US20210402326A1 (en) 2021-12-30
WO2020185864A1 (en) 2020-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8678202B2 (en) Modular filter elements for use in a filter-in-filter cartridge
JP5593344B2 (ja) エンジン用燃料のろ過方法
US9718005B2 (en) Fuel filter of an internal combustion engine, and filter element of a fuel filter
CN102946966B (zh) 二级燃料水分离器及粒子过滤器
EP3319704B1 (en) Separation system for simultaneous removal of both solid particles and liquid droplets suspended in another liquid
US20040060858A1 (en) Multi-layer pleat support filter construction
US20070175192A1 (en) Pleated hybrid air filter
US11857894B2 (en) Perforated layer coalescer
WO2014144536A1 (en) Modified surface energy non-woven filter element
US20180243673A1 (en) Self-cleaning filter
US20210236959A1 (en) High flow coalescer
US20200188829A1 (en) Coalescence filter
US20150122720A1 (en) Water Separating Device, Filter Element of a Fuel Filter and a Fuel Filter
US20210402326A1 (en) Glass-free nonwoven coalescer
US20010047967A1 (en) Method and apparatus for separating an immiscible liquid/liquid mixture containing solid matter
AU709516B2 (en) Method and apparatus for separating an immiscible liquid/liquid mixture containing solid matter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant