CN115175754A - 具有无纺介质的管状过滤器和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了包括多根单个的纤维的过滤元件，其中每根单个的纤维具有非圆形横截面。过滤元件还包括至少一个平坦片介质，其中所述多根单个的纤维被热结合到所述至少一个平坦片介质上，其中平坦片介质被螺旋卷绕以形成圆柱形轮廓。

Description

具有无纺介质的管状过滤器和方法
相关申请和援引纳入
本申请要求2020年1月23日提交的美国临时专利申请No.62/964,914和2021年1月21日提交的美国非临时专利申请No.17/154,487的权益和优先权。前述申请、前述申请引用的或申请审查期间引用的所有文件(“申请引用文件”)、申请引用文件中引用或援引的所有文件、本申请中引用或援引的所有文件(“本申请引用文件”)、本申请引用文件中引用或援引的所有文件，连同本申请中或通过援引纳入本申请的任何文件中提及的任何产品的任何制造商的说明书、描述、产品规格和产品单，均通过援引纳入本申请，并可在本发明的实践中使用。更具体地说，所有援引的文件都被援引纳入，其程度与每份单独的文件都被具体地和单独地指明被援引纳入的程度相同。
技术领域
本发明总体上涉及用于各种工业应用的过滤介质技术。
背景技术
过滤介质技术广泛用于各种工业应用中，包括但不限于石油和天然气工业。过滤器通常是具有入口端和出口端的细长的形状。气体或液体流过过滤器，诸如灰尘的各种污染物被过滤器壳体内的各种介质捕获并因此从气体或液体流中被去除。
虽然各种类型的过滤器的形状和基本功能相当一致，但实际过滤气体流或液体流的介质却差别很大。这些差别能够包括材料、制造过程和介质的布置。
过滤性能(例如收集的污染物的量和流速)仍然需要改进以及细长过滤器本身的强度和刚度需要提高。
发明内容
在本发明的一方面中，提供了一种过滤元件。该过滤元件包括多根单个的纤维，其中每根单个的纤维包括叶形横截面，其中该叶形横截面包括从中心部分延伸的多个叶形部。所述过滤元件还包括至少一个平坦片介质，其中所述多根单个的纤维被热结合到所述至少一个平坦片介质上，其中所述平坦片介质被螺旋卷绕以形成圆柱形轮廓。
在本发明的另一方面中，提供了一种制造过滤器的方法。该方法包括提供多根单个的过滤纤维和平坦片介质，并将该平坦片介质卷绕成螺旋形状。该方法还包括在卷绕平坦片介质的步骤中使用热量将多根单个的过滤纤维结合到平坦片介质上。
附图说明
根据以下描述，结合下面的附图，本发明将更容易理解，其中相同的附图标记表示相同元件，其中：
图1是过滤元件的图像。
图2A是过滤介质纤维的一个实施例的横截面图像。
图2B是过滤介质纤维的另一实施例的横截面图像。
图2C是过滤介质纤维的另一实施例的横截面图像。
图3A是没有热结合在一起的多根过滤介质纤维的图像。
图3B是热结合在一起的多根过滤介质纤维的图像。
图4是具有多个层的过滤元件的实施例。
具体实施方式
当结合附图、附图说明、摘要、背景、发明领域和相关标题阅读时，通过参考所提供的详细描述，可以最好地理解作为整体的以下发明。当在不同的附图中出现时，相同的附图标记表示相同的元件或功能等同的元件。摘要中列出的元件没有被引用，但是仍然通过关联引用了详细描述和相关发明的元件。
图1示出了细长的过滤元件10。细长的过滤元件10可包括由单个的纤维20(图2A)或单个的纤维22(图2B)或两种纤维20、22的组合(图2C)构成的多层的无纺过滤介质30(例如，如图4所示)。图3A和图3B示出了由多根单个的纤维22构成的一个这样的无纺过滤介质层30。图3A示出了纤维22结合在一起之前的多根单个的纤维22，而图3B示出了纤维22结合在一起之后的多根单个的纤维22。纤维能够以多种方式结合在一起，包括但不限于热结合、机械互锁、粘合剂、树脂、溶剂和化学结合剂。无纺过滤介质被设计用于吸引和捕获气体流或液体流中的污染物。例如，在气体流中，无纺过滤介质可被设计成当气体流在图2A、图2B和图2C中从左向右通过时吸引和捕获气体流中的液体和固体污染物。虽然细长的过滤元件10具有大致圆柱形的形状，但是本发明不限于此，因此可以使用其他形状。
每根单个的纤维的横截面轮廓传统上是圆形的，如图2A中附图标记20所示。然而，图2B中所示的纤维22的新颖设计使用了非圆形横截面来提高污染物保持力和聚结性能。在图2C中，过滤元件10使用具有圆形横截面的纤维20和具有非圆形横截面的纤维22的组合。在该实施例中，纤维22具有三叶形横截面，其中三个叶形部24从纤维22的中心部分26延伸。叶形部24可以在尺寸、形状和方向上都是一致的，或者叶形部可以在尺寸、形状和方向上是不规则的。此外，纤维22能够具有各种规则和不规则的横截面。虽然一个实施例使用三叶形横截面22，但是根据需要，能够使用任何数量的叶形部，包括四个或更多个叶形部。此外，尽管该特定实施例使用了叶形横截面，但是纤维22的任何类型的不规则横截面都可以有利地增加过滤元件10的整体功效。
三叶形横截面22具有显著的优点。例如，三叶形横截面22能够实现更开放的结构，该结构增加了每根纤维22之间的空隙空间以允许捕获液体或固体形式的污染物，以及增加了气体流通的路径。这些优点可以改善污染物保持力、去除效率、聚结性能和通过过滤元件10的气流。
过滤元件10可以以本领域已知的多种方式并参考通过援引纳入本文的美国专利No.5,893,956(如进一步描述)的图4制造。典型地，过滤元件10由无纺过滤介质的多个层30组成(如图3A和图3B所示)，每个层包含结合在一起的多根纤维20或纤维22，然后以螺旋卷绕的方式布置，如图4所示。层30能够以多种方式结合在一起，包括但不限于粘合剂、树脂、化学结合剂、烧结、层压或其他类似方法。虽然在该实施例中，层30由无纺过滤介质组成，但是这些层也可以由其他材料制成，包括但不限于编织网和膜材料。
在现有技术中，单个的纤维20、22在平坦片介质上热结合在一起。在单个的纤维热结合后，通过使用美国专利No.5,893,956的图4中所示的机器，将平坦片机械地卷绕成螺旋形状以形成圆柱形轮廓，这导致类似于图1所示的过滤元件10的轮廓。多个平坦片(每个平坦片具有它们自己的一组单个的纤维)可以层叠在一起以形成过滤元件10。这种标准的制造过程(特别是平坦片介质的机械卷绕)在热结合纤维上产生了不想要的应力和应变，因为纤维自然地想要回复到它们原来的未卷绕状态。这种不想要的应力降低了最终过滤元件10的耐用性和刚性。
为了减少或消除上述不想要的应力，本实施例可以以替代方式制造。具体地，本实施例在卷绕过程中将单个的纤维20、22热结合在一起，从而以不在纤维之间的热结合部上施加不想要的机械应力的方式形成最终的期望的圆柱形形状。
上文的详细描述和其中描述的示例仅仅是为了说明和描述的目的而呈现，而不是为了限制。因此，可以预期，本发明覆盖了落入上文公开的和本文要求保护的基本原理的构思和范围内的任何和所有修改、变体或等同物。

Claims (17)

1.一种过滤元件，包括：
至少一个层，所述层包括：多根单个的纤维，其中所述多根单个的纤维的至少一个子集各自包括非圆形横截面；以及至少一个平坦片介质，其中平坦片介质被构型为螺旋卷绕以具有圆柱形轮廓，使得当平坦片介质被构型为具有圆柱形轮廓时，所述多根单个的纤维被结合到所述至少一个平坦片介质上。
2.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述非圆形横截面包括从中心部分延伸的多个叶形部。
3.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述多个叶形部为三个叶形部。
4.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述多根单个的纤维热结合到所述至少一个平坦片介质上。
5.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述多根单个的纤维与所述至少一个平坦片介质机械互锁。
6.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，平坦片介质的圆柱形轮廓包括被构型为使气体或液体的流能够穿过的横截面，其中，所述多根单个的纤维被构型为在所述流穿过所述横截面时吸引和捕获所述流中的液体和固体污染物。
7.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述至少一层包括相互连接的多个层。
8.根据权利要求7所述的过滤元件，其特征在于，所述多个层的每一层中的平坦片介质的每个圆柱形轮廓包括被构型为使气体或液体的流穿过的横截面，其中，所述多根单个的纤维被构型为在所述流穿过每个横截面时吸引和捕获所述流中的液体和固体污染物。
9.根据权利要求8所述的过滤元件，其特征在于，所述非圆形横截面包括从中心部分延伸的多个叶形部。
10.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述多根单个的纤维的所述至少一个子集是所述多根单个的纤维的第一子集，其中所述多根单个的纤维的至少一个第二子集包括基本圆形的横截面。
11.一种制造过滤器的方法，包括：
提供多根单个的过滤纤维和平坦片介质，其中所述多根单个的纤维的至少一个子集各自包括非圆形横截面；
将平坦片介质卷绕成螺旋形状；和
在卷绕平坦片介质的步骤中，将所述多根单个的过滤纤维结合到平坦片介质上。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述非圆形横截面包括从中心部分延伸的多个叶形部。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个叶形部是三个叶形部。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括通过重复进行提供、卷绕和结合的步骤来形成多个平坦片介质，其中所述多个平坦片介质中的每一个包括其自己的多根单个的纤维。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括通过重复进行提供、卷绕和结合的步骤来形成多个平坦片介质，其中所述多个平坦片介质中的每一个包括其自己的多根单个的纤维。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，结合所述多根单个的过滤纤维的步骤还包括使用热量将所述多根单个的过滤纤维结合到平坦片介质上。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述多根单个的纤维的所述至少一个子集是所述多根单个的纤维的第一子集，其中所述多根纤维的至少一个第二子集包括基本圆形的横截面。
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8129019B2 (en) * 2006-11-03 2012-03-06 Behnam Pourdeyhimi High surface area fiber and textiles made from the same
KR100982235B1 (ko) * 2008-03-28 2010-09-14 코오롱글로텍주식회사 폴리올레핀 단섬유로 제조된 스펀레이스 부직포로 구성된정전필터층을 포함하는 에어필터
US8512432B2 (en) * 2008-08-01 2013-08-20 David Charles Jones Composite filter media
US20110210081A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 Clarcor Inc. Fine fiber liquid particulate filter media
EP3335778A1 (en) * 2012-01-04 2018-06-20 North Carolina State University Rotary disk water filter
KR101432518B1 (ko) * 2012-10-18 2014-08-22 도레이케미칼 주식회사 흡음성능이 우수한 섬유집합체 및 그 제조방법
KR102072529B1 (ko) * 2014-09-02 2020-02-25 이엠디 밀리포어 코포레이션 나노-피브릴화된 표면 특징을 갖는 고표면적 섬유 매질

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