CN116440615A - 一种高温空气过滤器 - Google Patents

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CN116440615A CN202310618650.1A CN202310618650A CN116440615A CN 116440615 A CN116440615 A CN 116440615A CN 202310618650 A CN202310618650 A CN 202310618650A CN 116440615 A CN116440615 A CN 116440615A
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杨印景
张爱健
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Abstract

本发明公开了一种高温空气过滤器，包括：框架，通过两侧板和两端板限定沿第一方向延伸的气体通道；滤膜，设于气体通道，并折叠形成褶；隔离件，设于滤膜的相邻褶之间，以保持褶间距；第一密封件，在滤膜端面和端板之间；第二密封件，在滤膜侧面和侧板之间过盈设置；第一或/和第二密封件由PI密封棉制成，PI密封棉为多孔材料，在压差200Pa下透气量为150‑600L/m2/s，柔软度为20‑200mN，热分解温度大于400℃；其中第一或/和第二密封件PI密封棉为多孔材料，在保证密封性能的前提下，利用PI密封棉上的多个透气孔，将PI密封棉的热量向外传递，延长高温下的使用寿命；PI密封棉能发生合适的变形，保证长时间有效密封和过滤作用，不会发生掉渣现象，过滤后空气洁净度高。

Description

一种高温空气过滤器
技术领域
本发明属于空气过滤器技术领域，尤其是涉及一种用于干燥机等的循环空气净化、焚烧炉的废气处理的高温空气过滤器，其能在高温环境下使用。
背景技术
高效高温空气过滤器主要用于捕集0.5μm以上的颗粒灰尘及各种悬浮物，其主要由滤芯和壳体两部分组成，在250℃-500℃的高温环境下使用，过滤效率可达到99％@0.3μm。在这样的条件下使用的过滤器遭遇的问题包括密封件和框架构件的分离，以及密封件和框架构件分离导致的空气泄漏、密封件的裂开和粘合剂的粉末化或粉碎。这些问题可能是由于高温和由不同速率的热膨胀、粘合效果不佳和强度低导致的。当过滤器在低温(例如大约25℃)和高温(例如在200℃-500℃的范围内)之间的重复循环的长时间应用中，这些问题特别明显。
为了提供在高过滤器等级如HEPA等级H13或更高等级的HEPA过滤器，使得在低温和高温温差较大的情况下循环使用，仍然可以保持其结构刚性和过滤效率，延长其使用寿命。中国专利CN106334391B公开了《高温过滤器组件》，其中透气过滤器介质的所述整体式片材包括无粘结剂玻璃或矿物纤维过滤器介质。无粘结剂玻璃或矿物纤维过滤器介质优选地由玻璃或矿物纤维制备而没有添加通常用于将介质的纤维粘结在一起的有机粘结剂、补强剂或添加剂。作为例子，密封地嵌在固态无机密封剂成分中的无粘结剂玻璃或矿物纤维过滤器介质的使用优于嵌在无机/陶瓷灌封成分中的包括有机粘结剂的基于玻璃或矿物纤维的HEPA过滤器介质，因为前者将由于在烧焊期间在接合部中的有机粘结剂材料的失去而不恶化。根据本发明的高效高温空气过滤器组件保持其结构刚性和高过滤效率，即使当暴露于高温相对长的时间段时，特别是当受到在低温(例如大约25℃)和高温(例如在200℃-500℃的范围内)之间的重复循环时。
但是上述结构的过滤器组件在高温下过滤器介质容易发生大幅度的膨胀，而在低温下又容易发生大幅度的收缩，导致密封性能不佳。
中国专利CN103796729B公开了《高温空气过滤器》，其通过将滤材折叠为锯齿状并将平均纤维直径为0.6μm-1μm的玻璃纤维制片状密封件插入到在折叠后的折叠空间内插入有波形隔离件的过滤器组合件的锯齿状的端面，利用截面呈日文コ字状且具备使开放端向内侧弯折的弯折部的过滤器框包围上述过滤器组合件的至少上述锯齿状的端面侧而得到，在下游侧的上述弯折部与上述过滤器组合件之间设置有止挡件，并且在上述片状密封件与上述过滤器组合件之间，以与上述过滤器组合件的上述折叠空间中的隔离件密合的方式埋入有平均纤维直径为1.2μm-1.5μm的玻璃纤维制长方状密封件。上述长方状密封件的设置使得即使在300℃以上的高温负荷下滤材强度降低而欲在滤材的锯齿状两端部产生破裂，长方状密封件也能够克服破裂，防止漏气并确保密封性。而且，即使过滤器组合件因自重而挠曲从而过滤器组合件的上端侧离开过滤器框，在过滤器组合件的下端侧，上述长方状密封件与片状密封件也成为一体而能够保持与过滤器框之间的气密性，能够确保密封性。
但是上述长方状密封件为超细玻璃纤维材质，属于无机纤维构成的构件，其在高温下容易掉渣，对过滤后气体的洁净度产生不利影响。因此，需要找到一种可以承受高温的使用环境，在高温下不会发生掉渣，过滤效果好，且过滤效率高的密封件。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高温空气过滤器，其可以长时间在高温环境下工作，不会发生掉渣现象，空气过滤洁净度高，同时具有良好的密封性能，过滤效果好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高温空气过滤器，包括：
框架，通过两侧板和两端板限定沿第一方向延伸的气体通道；
滤膜，设于所述气体通道，并折叠形成褶；
隔离件，设于滤膜的相邻褶之间，以保持褶间距；
第一密封件，在所述滤膜端面和端板之间设置；
第二密封件，在所述滤膜侧面和侧板之间过盈设置；
所述第一密封件或/和第二密封件由PI密封棉制成，所述PI密封棉为多孔材料，其在压差200Pa下透气量为150-600L/m2/s，其柔软度为20-200mN，其热分解温度大于400℃。
现有技术中的密封件为了避免温差较大的使用环境下发生大幅度的膨胀或收缩导致滤膜和框架之间产生较大间隙，继而导致密封性能不佳，通常选用玻璃纤维作为密封件，但玻璃纤维属于无机材料，其在高温下容易掉渣，针对上述问题，常规的解决办法是选用有机材料中耐高温性能最好的PI密封棉替代玻璃纤维作为密封件，但是普通PI密封棉的最高耐受温度也不能满足高温空气过滤器长时间处于高温环境下的工作状态，如果长时间工作，PI密封棉的密封性能会大大降低，无法制得高纯度气体，气体中含有较多的杂质颗粒，不满足实际应用的需求。
在现有技术已经发现PI密封棉的最高耐受温度无法满足长时间的高温工作环境(300℃)的前提下，本领域技术人员不会再在PI密封棉上提出进一步的改进，而是会另外寻求更好的密封材料，而且，一般认为密封件要达到良好的密封效果，不能存在较大的透气孔，避免带有杂质的空气通过透气孔直接排出，导致空气净化效果不佳。
本发明中的PI密封棉指的是由聚酰亚胺制成的软性材质，其不是常规意义上的“棉”，而是具有与“棉”类似的柔软度、透气性的材质，本发明创新地提出PI密封棉为多孔材料，即PI密封棉带有多个可以透气的孔，且在压差200Pa下透气量为150-600L/m2/s，通过定义PI密封棉的透气量对PI密封棉的性状进行限定，选用合适的PI密封棉可以在保证密封性能的前提下，利用PI密封棉上的多个透气孔，将PI密封棉的热量向外传递和消散，允许一部分热量通过透气孔散失，延长其在高温下的使用寿命；PI密封棉的柔软度为20-200mN，从而随着工作环境的变化，即使框架和滤膜之间产生较大的间隙，由PI密封棉制成的第一密封件或/和第二密封件也能发生合适的变形，继而对框架和滤膜之间的间隙进行填充，从而时刻保证框架和滤膜之间的高密封性能，防止气体的泄露，即使气体通道内流通的气体温度不低于200℃，也能保证PI密封棉的长时间有效密封和过滤作用；与此同时，在上述合适的柔软度范围内，当第一密封件或/和第二密封件被挤压变形后，仍然能保持一定大小和体积的透气孔，保证PI密封棉稳定透气，避免热量积聚导致局部热量过高导致的性能受损；热分解温度由热重分析仪测得，PI密封棉的热分解温度大于400℃，从而PI密封棉在长时间的高温环境下使用不会发生掉渣现象，过滤后的空气洁净度高，能够满足实际的应用。
进一步的，所述滤膜和端板之间设有用于支撑所述第一密封件的压板，该压板开设有散热孔；作为优选，所述第一密封件以第一方向为轴向缠绕于该压板。
压板可以给第一密封件提供支撑作用，避免第一密封件产生大幅度的塌陷，从而保证第一密封件与端板之间的紧密配合，达到良好的密封性能；压板开设有散热孔可以起到对第一密封件的降温作用，高温空气过滤器应用环境温度可超过300℃，持续高温将造成第一密封件玻璃化转变更快甚至发生键断裂及碳化等，对第一密封件降温可以提高第一密封件的使用寿命，也就是在选用透气量合适、柔软度佳的PI密封棉的基础上，不仅在选材上进行改进，还在结构上进行改进，将选材和结构结合，使得PI密封棉内部不会积聚过多的热量，减少过多的热量对PI密封棉的不利影响，延长PI密封棉在高温下的使用寿命，同时保证其密封效果；第一密封件以第一方向为轴向缠绕在压板上，可以避免第一密封件受拉扯而撕裂，防止第一密封件碎屑脱落后进入气体通道的下游侧，同时第一密封件与压板的两侧表面均接触，散热面积增大，形成更好的散热效果；此外，第一密封件在压板的两侧边缘缠住，可以使第一密封件和第二密封件之间形成过盈配合，有效提高了端板和侧板连接处的密封性能；压板对第一密封件形成良好的支撑作用，避免第一密封件变形褶皱导致过滤面积减小，同时第一密封件在压板的支撑下，也能与第二密封件端面配合，两者形成有效的抵接密封，密封效果更佳，进一步保证对杂质颗粒的高效截留，利于最终获得高洁净度的高温气体。
进一步的，所述PI密封棉的PMI平均孔径为5-10um；所述PI密封棉的孔隙率不低于60％；所述PI密封棉的厚度为1-8mm。
PI密封棉的PMI平均孔径通过PMI孔径测试仪检测得到，如果PMI平均孔径过大，则杂质会通过孔洞直接排出，过滤效果不佳，如果PMI平均孔径过小，则PI密封棉的透气性能下降，散热性能不佳，平均孔径处在5-10um的合理范围内，可以兼顾良好的散热性能以延长使用寿命，同时截留较多的杂质颗粒；常用的孔隙率测试方法有压汞法、密度发和干湿膜称重法等，如果孔隙率过小，则PI密封棉较硬，即其柔软度不佳，继而密封效果也不好，同时其透气量也会受到不利影响，此外孔隙率过低时，容易导致PI密封棉的载量过低，即无法长时间高效截留杂质颗粒，使用寿命也会受到一定的影响；PI密封棉采用2-10um的厚度，避免其厚度过小在滤膜和框架之间产生较大缝隙时无法遮挡缝隙导致密封性能不佳，后者厚度过小导致截留下的杂质量偏小，也避免其厚度过大导致滤膜的过滤面积减小，无法达到良好的过滤效果；上述PI密封棉的PMI平均孔径、孔隙率和厚度的选择，也能保证PI密封棉能够达到合适透气量的同时，保持在合适的柔软度，且热分解温度也提高。
进一步的，所述PI密封棉包括用于形成多孔结构的纤维，相邻纤维之间存在一定面积的粘结区；所述纤维的SEM平均直径为0.4-1.5um，所述粘结区的SEM平均面积为0.6-2um2。
相邻纤维之间存在一定面积的粘结区，即PI密封棉的纤维之间有粘结，保证PI密封棉具有足够的结构强度，高温环境下不会发生掉渣；纤维的SEM平均直径可以通过使用扫描电子显微镜对PI密封棉进行形貌表征后，再利用计算机软件(如Matlab、NIS-Elements等)或手工进行测量后计算测得，当然本领域技术人员也可以通过其他测量手段获得上述参数，上述测量手段仅供参考；如果纤维的SEM平均直径过大则无法保证PI密封棉的多孔结构，导致散热性能不佳，如果纤维的SEM平均直径过小则无法保证PI密封棉的结构强度，导致容易发生掉渣现象，纤维的SEM平均直径处于上述合适的区间内，保证PI密封棉兼具稳固的结构性能和较佳的透气量，继而具备良好的散热性能，长时间在高温下使用后也能维持良好的密封性能，最终过滤后的空气洁净度高；如果纤维的粘结区面积过大，则无法确保PI密封面的孔隙率，无法达到良好的散热效果，如果粘结区面积过小，则无法保证结构强度，使用寿命短；纤维SEM平均直径和粘结区的SEM平均面积选择，在保证其结构强度的前提下，不会对透气性产生较为不利的影响，保证有效的散热性能，延长PI密封棉的使用寿命，同时过滤效果好。
进一步的，所述PI密封棉的克重为5-15g/m2，所述PI密封棉中PI材料的重均分子量为2万-3.5万，分子量分布为1.5-3。
PI密封棉的克重即PI密封棉的面密度，其为第一密封件或/和第二密封件外表面上实体部分的含量，如果PI密封棉的克重过小，会导致PI密封棉的柔软度偏高、机械强度过低，如果PI密封棉的克重过大，则会导致PI密封棉的柔软度偏小，即PI密封棉偏硬，或者PI密封棉重量偏大导致对滤膜的下压变形，选择合适的克重范围，可以保证PI密封棉具有合适的柔软度，即使框架和滤膜之间产生较大的间隙，由PI密封棉制成的第一密封件或/和第二密封件也能发生合适的变形，从而时刻保证框架和滤膜之间的高密封性能，与此同时，合适的柔软度也能在第一密封件或/和第二密封件被挤压变形后，仍然能保持一定大小和体积的透气孔，保证PI密封棉稳定透气，避免热量积聚导致局部热量过高导致的性能受损；PI密封棉中PI材料的重均分子量通过GPC测得，合适的重均分子量分布保证了PI密封棉具有良好的机械强度，分子量的分布影响PI密封棉的孔洞分布的均匀性，使得PI密封棉各处机械强度相对均衡，且各处透气性相对一致；上述特征的存在进一步使得PI密封棉具备良好的散热性能，从而积聚在PI密封棉上的热量能被一定分散，保证PI密封棉稳定透气，避免热量积聚导致局部热量过高导致的性能受损。
进一步的，所述隔离件的纵向尺寸小于滤膜的纵向尺寸，以在第一密封件、隔离件和滤膜之间形成空腔，该空腔内设有PI滤棉，该PI滤棉为多孔材料，其抵接于第一密封件以封堵滤膜与第一密封件之间的间隙，且PI滤棉在压差200Pa下透气量为100-800L/m2/s，其柔软度为10-300mN。
采用上述技术方案，利用第一密封件实现滤膜端面和端板之间的密封，利用第二密封件实现滤膜侧面和侧板之间的密封，同时在第一密封件、隔离件和滤膜之间形成的空腔内设置PI滤棉，当第一密封件在生产、使用过程中产生褶皱，滤膜抵接在褶皱的第一密封件上时，气体可以不经过滤膜的过滤直接通过褶皱边缘的间隙，此时PI滤棉的设置可以避免气体直接从褶皱处的间隙通过，保证所有气体都经过滤膜或/和第一密封件或/和PI滤棉的过滤处理，达到良好的过滤效果；与此同时，滤膜的刚性相对较低，在滤膜和第一密封件相抵时，滤膜受力后也会产生局部形变，导致气体不经过滤膜的过滤直接通过形变处，此时PI滤棉可以避免气体直接从形变处的间隙通过，保证所有气体都经过滤膜或/和第一密封件或/和PI滤棉的过滤处理；并且，当框架使用中受热膨胀后，在第一密封件和滤膜之间产生间隙，PI滤棉的设置使得气体不会直接通过该间隙，而是经过滤膜或/和第一密封件或/和PI滤棉的过滤处理，保证最终的过滤效果，使得过滤后的空气达到较高的洁净度；PI滤棉配合PI密封棉形成辅助的过滤作用，降低PI密封棉的过滤负担；PI滤棉为多孔材料，即PI滤棉带有多个可以透气的孔，且在压差200Pa下透气量为100-800L/m2/s，通过定义PI滤棉的透气量对PI滤棉的性状进行限定，选用合适的PI滤棉可以在保证密封性能的前提下，利用PI滤棉上的多个透气孔，将PI滤棉的热量向外传递和消散，允许一部分热量通过透气孔散失，延长其在高温下的使用寿命；PI滤棉的柔软度为10-300mN，从而随着工作环境的变化，PI滤棉能发生合适的变形，从而时刻保证框架和滤膜之间的高密封性能，即使气体通道内流通的气体温度不低于200℃，也能保证PI滤棉的长时间有效密封和过滤作用；与此同时，在上述合适的柔软度范围内，当PI滤棉被挤压变形后，仍然能保持一定大小和体积的透气孔，保证PI滤棉稳定透气，避免热量积聚导致局部热量过高导致的性能受损。
进一步的，所述框架在气体通道的上、下游均对应设有第一挡条，该第一挡条与两侧板围设形成第一安装空间；所述第一挡条在第一方向的投影面覆盖第一密封件和PI滤棉。
采用上述技术方案，使得PI滤棉和第一密封件均位于第一安装空间内，避免第一密封件和PI滤棉在气流吹动下脱离预设位置，此时高温气体集中向滤膜方向流动，在第一挡条的遮挡下，高温气体不会直接向PI滤棉和第一密封件流动，避免高温气体直接冲击PI滤棉和第一密封件，减小了高温气体对PI滤棉和第一密封件的不利影响，延长其使用寿命，保证其长时间在使用环境下的有效密封性能和过滤性能，避免第一密封件和PI滤棉在气体冲击下造成碎屑的脱落，保证良好的过滤效果；第一挡条也可以给滤膜形成限位作用，避免滤膜在待过滤气体的吹动下发生移位。
进一步的，所述框架在气体通道的上、下游均对应设有第二挡条，该第二挡条与两端板围设形成第二安装空间；且第二挡条在第一方向的投影面覆盖所述第二密封件。
采用上述技术方案，使得第二密封件位于第二安装空间内，此时高温气体集中向滤膜方向流动，在第二挡条的遮挡下，高温气体不会直接向第二密封件流动，避免第二密封件直接受到高温气体的冲击，减小了高温气体对第二密封件的不利影响，延长其使用寿命，保证其长时间在使用环境下的有效密封性能和过滤性能。
进一步的，所述PI滤棉的PMI平均孔径为3-15um；所述PI滤棉的孔隙率不低于50％；所述PI滤棉的厚度为1-8mm。
PI滤棉的PMI平均孔径通过PMI孔径测试仪检测得到，如果PMI平均孔径过大，则杂质会通过孔洞直接排出，过滤效果不佳，如果PMI平均孔径过小，则PI滤棉的透气性能下降，散热性能不佳，平均孔径处在3-15um的合理范围内，可以兼顾良好的散热性能以延长使用寿命，同时截留较多的杂质颗粒；常用的孔隙率测试方法有压汞法、密度发和干湿膜称重法，如果孔隙率过小，则会影响整体的密封效果，气体依然存在泄漏的风险；同时为了进一步保证过滤效果，也需要PI滤棉具有较高的纳污量，能够截留更多的杂质，进一步延长高温气体过滤器的使用寿命，经济效益高；PI滤棉采用1-8mm的厚度，避免其厚度过小在滤膜和框架之间产生较大缝隙时无法遮挡缝隙导致密封性能不佳，后者厚度过小导致截留下的杂质量偏小，也避免其厚度过大导致滤膜的过滤面积减小，无法达到良好的过滤效果。
进一步的，所述PI滤棉包括对应设置于褶峰和褶谷的封闭段和一体连接于该封闭段两侧的延伸段；相邻滤棉的延伸段在侧向上的投影面具有重合部分；所述PI滤棉自然状态下的纵向尺寸大于空腔的纵向尺寸。
PI滤棉包括封闭段和延伸段，当其置入空腔后，封闭段与褶峰或褶谷贴合形成密封，延伸段与滤膜的褶侧面贴合形成密封，可以更好地契合滤膜的结构，保证良好的密封效果；相邻滤棉的延伸段具有重合部分，避免滤膜未与延伸段叠合的部分发生形变产生间隙导致未过滤的气体直接从形变处未经滤膜过滤直接排出，保证所有气体均经过过滤后流动至下游侧，保证良好的过滤效果；PI滤棉自然状态下的纵向尺寸大于空腔的纵向尺寸，当PI滤棉装配在空腔内时，其处于一个被压缩的状态，保证PI滤棉密封抵接在第一密封件上，保证滤膜和第一密封件之间的间隙被有效封堵；PI滤膜抵接第一密封件，也可以使得第一密封件更好地贴合压板，使得第一密封件的热量能通过压板快速消散，延长第一密封件在高温下的使用寿命。
进一步的，所述压板由硬质材料制成；所述压板上散热孔的孔径为1-10mm，相邻散热孔的间距为5-80mm。
压板由硬质材料制成，优选为铝，不锈钢等金属材质，使得其对第一密封件的支撑更稳固，同时PI密封棉也可以与第一密封件和压板的组合抵接配合更稳固，进而第一密封件、PI密封棉的热量可以通过压板更快地散发，避免局部温度过高；如果热传导系数过小，则散热效果不佳，PI密封棉内部的热量无法及时传导至压板，压板本身的热量也无法及时通过散热孔向外散发，如果热传导系数过大，则对选材的要求过高，热传导系数在合适的范围内，使得压板具备良好的散热性能，保证压板快速吸收PI密封棉的热量并迅速通过散热孔向外分散，保证良好的散热性，延长PI密封棉在高温环境下的使用寿命，同时保证压板的结构强度，避免长时间高温环境下使用发生变形；如果压板上散热孔的孔径过大、相邻散热孔的间距过小，则压板的强度无法保证，长时间使用后容易发生变形，如果散热孔的孔径过小、相邻散热孔的间距过大，则压板的散热速度无法保证，影响PI密封棉的散热，容易导致PI密封棉内部集中过多的热量继而在高温环境下发生掉渣，而且压板散热孔的数量和面积偏小也会导致压板整体重量过大，导致其对滤膜的压力多大造成滤膜的下塌。
进一步的，所述压板的厚度为0.5-10mm，所述散热孔的总面积为S1，所述压板的面积为S2，则S1/S2为5-30％。
如果压板的厚度过大，则其会占用框架过多的体积，无法保证滤膜的过滤面积，高温空气的过滤效率低，如果压板的厚度过小，则其对第一密封件的支撑作用不佳，导致其和第一密封件同时发生形变，影响最终的过滤效果；如果S1/S2的比值过大，则压板的强度无法得到保证，如果S1/S2的比值过小，则压板的散热性能无法保证，在上述比值下可以兼顾强度和散热性能。
进一步的，所述散热孔包括孔径为5-10mm的第一散热孔和孔径为1-5mm的第二散热孔，所述第一散热孔的孔径大于第二散热孔的孔径，第二散热孔设于压板的外圈、以将第一散热孔围设在内部，且第二散热孔的边缘与压板边缘的间距为15-35mm。
第一散热孔的孔径大于第二散热孔的孔径，第二散热孔位于压板的外圈，而压板的外圈大概率被框架四周遮挡且受到第一密封件和第二密封件的抵压，也就是说压板外圈受到高温气体直接冲击的概率较小，此时第二散热孔无需设置过大的孔径，保证压板有足够的强度；而第一散热孔所在区域高温气体通过量较大，设置较大孔径的第一散热孔可以保证良好的散热效果，同时在上述孔径数值下也不会对压板的结构强度产生不利影响，避免压板长时间使用后变形。
进一步的，所述滤膜厚度为0.1-3mm，其挺度为800-1600mg，其抗张强度为0.2-5.0kN/m，其伸长率大于0.55％。
大量的高温空气从滤膜经过，滤膜的厚度处于合适的范围，可以保证空气过滤的截留效率，保证高温空气中的杂质被有效截留，避免因为滤膜的厚度偏小导致无法充分过滤高温空气，同时避免滤膜的厚度偏大导致其硬度增加，同时大量的热量积聚在滤膜，导致在高温环境下长时间使用后发生掉渣现象；挺度可以通过Taber挺度仪测得，抗张强度可以通过恒速拉伸法测得，滤膜的挺度和抗张强度处于合适的范围，其伸长率大于0.55％，使得滤膜在保证其结构强度的同时，能发生一定的热胀冷缩，即使滤膜受到流动的高温气体的冲击，也能尽量恢复至初始状态，避免高温空气在滤膜产生形变后从间隙直接排出，保证高温气体尽可能都经过滤膜的过滤作用，保证高温空气的洁净度；滤膜挺度处于合适的范围，也避免滤膜产生大幅度的形变甚至塌陷，保证其各处都能发挥过滤作用；上述厚度和挺度的选择，保证滤膜具有足够的过滤面积，大量的高温空气从滤膜经过，实现良好的过滤效果，此时需要经过第一密封件、第二密封件实现过滤的高温空气量就相应减少，降低第一密封件和第二密封件的过滤压力，延长其使用寿命；滤膜的孔径根据实际应用可进行适当调整。
进一步的，所述隔离件为铝隔板，或为不锈钢材质，其厚度为0.2-5mm。
隔离件为硬质材料，其可以给滤膜提供一定的支撑作用，避免滤膜发生塌陷等形变，保证滤膜的有效过滤面积；隔离件的热传导系数处于较大的范围内，使得高温空气传导给滤膜的热量可以通过隔离件消散，保证良好的散热效果；隔离件的厚度处于合适的范围内，避免其厚度过大导致占用气体通道过多的体积，继而无法保证滤膜的过滤面积，也避免其厚度过大导致不易弯折形成波浪状，避免其厚度过小导致对滤膜的支撑作用不佳，甚至其和滤膜同时发生形变，影响最终的过滤效果；隔离件弯折形成波浪状，使得其与滤膜的接触面积小，避免减小滤膜的有效过滤面，同时其弯折形成波浪状，可以将高温空气短时间停留在相邻波浪状结构之间，使得待过滤空气与滤膜接触时间长，保证杂质被有效截留，提高过滤效率。
本发明的有益效果是：
1)本发明创新地提出PI密封棉为多孔材料，即PI密封棉带有多个可以透气的孔，且在压差200Pa下透气量为150-600L/m2/s，选用合适的PI密封棉可以在保证密封性能的前提下，利用PI密封棉上的多个透气孔，将PI密封棉的热量向外传递和消散，允许一部分热量通过透气孔散失，延长其在高温下的使用寿命；PI密封棉的柔软度为20-200mN，从而随着工作环境的变化，即使框架和滤膜之间产生较大的间隙，由PI密封棉制成的第一密封件或/和第二密封件也能发生合适的变形，继而对框架和滤膜之间的间隙进行填充，从而时刻保证框架和滤膜之间的高密封性能，即使气体通道内流通的气体温度不低于200℃，也能保证PI密封棉的长时间有效密封和过滤作用；与此同时，在上述合适的柔软度范围内，当第一密封件或/和第二密封件被挤压变形后，仍然能保持一定大小和体积的透气孔，保证PI密封棉稳定透气，避免热量积聚导致局部热量过高导致的性能受损；热分解温度由热重分析仪测得，PI密封棉的热分解温度大于400℃，从而PI密封棉在长时间的高温环境下使用不会发生掉渣现象，过滤后的空气洁净度高；
2)选用带有散热孔的压板给第一密封件提供支撑作用，避免第一密封件产生大幅度的塌陷，从而保证第一密封件与端板之间的紧密配合，达到良好的密封性能；压板开设有散热孔可以起到对第一密封件的降温作用，高温空气过滤器应用环境温度可超过300℃，对第一密封件降温可以提高第一密封件的使用寿命，也就是在选用透气量合适、柔软度佳的PI密封棉的基础上，不仅在选材上进行改进，还在结构上进行改进，将选材和结构结合，使得PI密封棉内部不会积聚过多的热量，减少过多的热量对PI密封棉的不利影响，延长PI密封棉在高温下的使用寿命，同时保证其密封效果；第一密封件以第一方向为轴向缠绕在压板上，可以避免第一密封件受拉扯而撕裂，防止第一密封件碎屑脱落后进入气体通道的下游侧，同时第一密封件与压板的两侧表面均接触，散热面积增大，形成更好的散热效果；此外，第一密封件在压板的两侧边缘缠住，可以使第一密封件和第二密封件之间形成过盈配合，有效提高了端板和侧板连接处的密封性能；压板对第一密封件形成良好的支撑作用，避免第一密封件变形褶皱导致过滤面积减小，同时第一密封件在压板的支撑下，也能与第二密封件端面配合，两者形成有效的抵接密封，密封效果更佳；
3)利用第一密封件实现滤膜端面和端板之间的密封，利用第二密封件实现滤膜侧面和侧板之间的密封，同时在第一密封件、隔离件和滤膜之间形成的空腔内设置PI滤棉，当第一密封件在生产、使用过程中产生褶皱，滤膜抵接在褶皱的第一密封件上时，气体可以不经过滤膜的过滤直接通过褶皱边缘的间隙，此时PI滤棉的设置可以避免气体直接从褶皱处的间隙通过，保证所有气体都经过滤膜或/和第一密封件或/和PI滤棉的过滤处理，达到良好的过滤效果；与此同时，滤膜的刚性相对较低，在滤膜和第一密封件相抵时，滤膜受力后也会产生局部形变，导致气体不经过滤膜的过滤直接通过形变处，此时PI滤棉可以避免气体直接从形变处的间隙通过，保证所有气体都经过滤膜或/和第一密封件或/和PI滤棉的过滤处理；并且，当框架使用中受热膨胀后，在第一密封件和滤膜之间产生间隙，PI滤棉的设置使得气体不会直接通过该间隙，而是经过滤膜或/和第一密封件或/和PI滤棉的过滤处理，保证最终的过滤效果，使得过滤后的空气达到较高的洁净度；PI滤棉配合PI密封棉形成辅助的过滤作用，降低PI密封棉的过滤负担。
附图说明
图1为本发明的局部结构示意图。
图2为本发明的背部结构示意图。
图3为本发明中除去框架的结构示意图。
图4为本发明中除去框架、压板、上端第一密封件的结构示意图。
图5为本发明中滤膜和第二密封件的配合结构示意图。
图6为本发明中滤膜、PI滤棉和第二密封件的配合结构示意图。
图7为本发明中滤膜、PI滤棉和第二密封件的配合结构俯视图。
图8为本发明中PI滤棉的俯视图。
图9为本发明中除去框架、第二密封件的俯视图。
图10为图9中的A-A剖视图。
图11为本发明中压板和支撑板的配合结构示意图。
图12为本发明中压板的俯视图。
图13为图11中的B处结构放大图。
图14为本发明中第一密封件缠绕在压板上的结构示意图。
图15为图14中的C处结构放大图。
图16为本发明中第一密封件缠绕在压板上的侧视图。
图17为本发明中PI密封棉的扫描电镜(SEM)示意图，其中放大倍率为1000×。
图18为本发明中PI密封棉的扫描电镜(SEM)示意图，其中放大倍率为2000×。
图19为本发明中PI密封棉的扫描电镜(SEM)示意图，其中放大倍率为5000×。
其中，1-框架，11-侧板，12-端板，13-第一挡条，14-第一安装空间，15-第二挡条，16-第二安装空间，17-支撑板，171-主体部，172-凸起部，2-气体通道，3-滤膜，31-褶，311-褶峰，312-褶谷，313-腿，32-滤膜起始端，33-滤膜末端，4-隔离件，5-第一密封件，6-第二密封件，7-空腔，8-滤棉，81-封闭段，82-延伸段，83-重合部分，9-压板，91-散热孔，92-止挡件，D1-第一方向，D2-第二方向，D3-第三方向。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
一种高温空气过滤器，包括框架1，滤膜3，隔离件4，第一密封件5，第二密封件6，及PI滤棉8。如图1所示，框架1为不锈钢材质，其包括两侧板11和两端板12，两侧板11在竖直方向相互平行，两端板12在平行方向相互平行，从而两侧板11和两端板12限定形成边界呈方框型的气体通道2，此处定义气体通道2的延伸方向为图1中的第一方向D1，气体的入口一侧为气体通道2的上游侧(下文中的上游即为气体通道2的上游侧)，气体的出口一侧为气体通道2的下游侧(下文中的下游即为气体通道2的下游侧)。
如图2-图5所示，滤膜3设置在气体通道2上，其可以是玻璃纤维材质，即滤膜3为玻纤滤膜，当然滤膜3也可以是别的耐高温材质，其根据具体的产品、应用需求选用不同过滤精度的滤膜，并且滤膜3折叠形成褶31，且褶31沿着图1中的第二方向D2在两侧板11之间延伸。该褶31包括气体通道2上游侧的褶1、气体通道2下游侧的褶谷312和连接褶峰311和褶谷312的腿313。具体的，滤膜3的厚度为0.1-3mm，优选的滤膜3的厚度为1.5mm，其空气阻力为150-400Pa；其挺度为800-1600mg，优选的滤膜3的挺度为1350mg，其抗张强度为0.2-5.0kN/m，优选的滤膜3的抗张强度为2.6kN/m，其伸长率大于0.55％，优选的滤膜3的伸长率大于0.65％。
隔离件4设置在褶31的相邻腿313之间，从而可以保持相邻腿313间的间距，避免相邻腿313相互靠近甚至贴合。具体的，隔离件4为铝隔板，或为不锈钢材质，其厚度为0.2-5mm，优选的隔离件4的厚度为1.2mm。
隔离件4的纵向尺寸小于滤膜3的纵向尺寸，从而在第一密封件5、隔离件4和滤膜3之间形成空腔7。此处定义图1中的第三方向D3为纵向，且第三方向D3、第一方向D1和第二方向D2相互垂直。在本实施例中，隔离件4设置在每个褶31的相邻腿313之间，且被弯折形成波浪状，以保证滤膜3的有效过滤面积。
第一密封件5设置在滤膜3端面和端板12之间，此处可以是设置在滤膜3上端面和上端板之间，也可以是设置在滤膜3下端面和下端板之间，还可以是既设置在滤膜3上端面和上端板之间，同时也设置在滤膜3下端面和下端板之间，具体不作限制。在本实施例中，第一密封件5由PI密封棉制成。
第二密封件6过盈配合地设置在滤膜3侧面和侧板11之间，此处可以是过盈配合地设置在滤膜3左侧面和左侧板之间，也可以是过盈配合地设置在滤膜3右侧面和右侧板之间，还可以是既过盈配合地设置在滤膜3左侧面和左侧板之间，同时也过盈配合地设置在滤膜3右侧面和右侧板之间，具体不作限制。在本实施例中，第二密封件6由PI密封棉制成。
上述第一密封件5和第二密封件6均由PI密封棉制成；或者，只有第一密封件5由PI密封棉制成，第二密封件6为其他耐高温的密封材质；或者，只有第二密封件6由PI密封棉制成，第一密封件5为其他耐高温的密封材质。
PI密封棉指的是由聚酰亚胺制成的软性材质，其不是常规意义上的“棉”，而是具有与“棉”类似的柔软度、透气性的材质，且本发明中PI密封棉为多孔材料，即PI密封棉带有多个可以透气的孔，且在压差200Pa下透气量为150-600L/m2/s，优选的PI密封棉在压差200Pa下透气量为350L/m2/s，从而在保证密封性能的前提下，利用PI密封棉上的多个透气孔，将PI密封棉的热量向外传递和消散，允许一部分热量通过透气孔散失，延长其在高温下的使用寿命；PI密封棉的柔软度为20-200mN，优选的其柔软度为150mN，从而随着工作环境的变化，即使框架1和滤膜3之间产生较大的间隙，由PI密封棉制成的第一密封件5或/和第二密封件6也能发生合适的变形，从而时刻保证框架1和滤膜3之间的高密封性能，即使气体通道2内流通的气体温度不低于200℃，也能保证PI密封棉的长时间有效密封和过滤作用；与此同时，在上述合适的柔软度范围内，当第一密封件5或/和第二密封件6被挤压变形后，仍然能保持一定大小和体积的透气孔，保证PI密封棉稳定透气，避免热量积聚导致局部热量过高导致的性能受损；PI密封棉的热分解温度大于400℃，从而PI密封棉在长时间的高温环境下使用不会发生掉渣现象，过滤后的空气洁净度高。
PI密封棉的PMI平均孔径为5-10um，PI密封棉的孔隙率不低于60％；PI密封棉的厚度为1-8mm，优选的厚度为5mm。在本实施例中，PI密封棉的PMI平均孔径通过PMI孔径测试仪检测得到。
PI密封棉包括用于形成多孔结构的纤维，相邻纤维之间存在一定面积的粘结区，即PI密封棉的纤维之间有粘结，保证PI密封棉具有足够的结构强度，高温环境下不会发生掉渣；纤维的SEM平均直径为0.4-1.5um，优选的纤维的SEM平均直径为0.8um，粘结区的SEM平均面积为0.6-2um2，优选的粘结区的SEM平均面积为1.5um2。
PI密封棉的克重为5-15g/m2，PI密封棉的克重即PI密封棉的面密度，其为第一密封件或/和第二密封件外表面上实体部分的含量，优选的，PI密封棉的克重为11g/m2；PI密封棉中PI材料的重均分子量为2万-3.5万，其通过GPC测得，分子量分布为1.5-3。
用扫描电镜对多个实施例所采用的PI密封棉的结构进行形貌表征和性能测试，然后获得所需数据，具体结果如下表：
表1：
与此同时，对压差200Pa下透气量不处于合适范围内、柔软度不处于合适范围内的对比实施例进行形貌表征，具体结果如下表：
表2：
需要注意的是，上述实施例1-6、对比例1、对比例2是在滤膜2的过滤精度相同的前提下进行。将上述表1中的多个实施例和表2中的对比例的PI密封棉进行性能测试，获得结果如下表：
表3：
由表1、表2、表3可知，本发明选用PI密封棉制成第一密封件或/和第二密封件，同时PI密封棉的性能是在压差200Pa下透气量为150-600L/m2/s，柔软度为20-200mN，在高低温冲击试验(交替维持1小时300℃和25℃为一次循环过程，总共进行16次循环)中，其没有发生掉渣现象，说明PI密封棉内积聚的热量通过孔洞向外及时分散，使得PI密封棉自身的温度不会达到热分解温度，从而延长了PI密封棉的使用寿命。与此同时，过滤效率(％)@0.3um达到99.9％，即对0.3um以上的颗粒过滤效率达到99.9％以上，说明第一密封件和第二密封件的密封效果佳，待过滤空气不会从滤膜和框架之间因为温差较大而产生的间隙直接排出，所有的高温空气都能得到滤膜和第一密封件、第二密封件的有效过滤。而对比例中的PI密封棉由于透气量和柔软度的性能不符合要求，其无法承受高低温冲击试验，出现开裂且掉粉的现象，最终过滤效率无法满足过滤要求，下游产品受到污染。由于半导体领域对空气洁净度的要求高，在本发明的过滤效率下，过滤得到的空气洁净度高，符合下游产品的要求。
其中，过滤效率(％)@0.3um的测试方式为，用激光粒子计数器对高温空气过滤器上游和下游进行取样，通过上游和下游的对比可以得到0.3um以上的颗粒去除效率，进而得到杂质的过滤效率。当然，也可以对高温空气过滤器的下游进行取样，在上游取样正常的前提下，如果此时下游中没有取到0.3um以上的颗粒，则说明经过高温空气过滤器过滤后的空气洁净度高。在对实施例1-6的高温空气过滤器的下游空气进行检测时，发现其下游几乎没有0.3um以上的杂质颗粒，说明其制得的高温气体洁净度非常高，满足实际应用需求。
透气量测试方法为，将PI密封棉夹持在织物透气仪的进气孔上，调节风机速度，使PI密封棉两面达到规定的压差，根据喷嘴孔径和二侧压差大小测定PI密封棉的透气率。其中透气率指PI密封棉两面在规定的压差下，单位时间内，垂直流过PI密封棉单位面积的气流量，单位为mm/s。试验步骤：1)将PI密封棉试样裁剪成面积为20cm2的圆形；2)开机进行试验参数设定，设定测试压差为为200Pa；3)将PI密封棉试样放入检测区，夹持在试样圆台上，测试位置应避开PI密封棉试样的边缘及折皱处，夹持试样时采用一定的张力使试样平整而又不变形，为防止漏气可在试样的低压一侧垫上垫圈；4)仪器开始自动或手动测试模式，吸风机启动使空气通过PI密封棉试样，当压力降逐渐接近200Pa时，可自动记录气流流量；5)测试完成，按测试头压板，释放夹持PI密封棉试样，将PI密封棉试样下一测试位置放置至检测区，按压测试头压板夹紧试样，按下启动键，再次开始进行测试；6)重复上述操作直至做完一组试样，在相同的条件下，同一样品的不同部位重复测试至少5次；7)试验结束后，可通过测试面板进行查询，可依次查询和浏览每次测试结果，并显示测试平均值，如遇夹具漏气的现象，可测定漏气量，并从数据中去掉该值。
柔软度测试方法为，
按GB/T450采取PI密封棉样品，按GB/T10739进行温湿处理；按PI密封棉实际层数切取尺寸为100mm×100mm的试样，并分别标明PI密封棉试样的纵横向及正反面。
试验步骤：1)开机预热，按仪器说明书进行校准；2)将PI密封棉试样置于仪器试验台中央，并尽可能地使之对称于狭缝。对于多层试样，应先将试样分层，再按原来的顺序重叠在一起进行柔软度的测定。按下测定按钮，开始测定。板状侧头将PI密封棉试样压入狭缝约8mm深度时，仪器记录PI密封棉试样本身的抗弯曲力和PI密封棉试样与缝隙处摩擦力的最大矢量之和，即为PI密封棉试样的柔软度，仪器示值越小说明试样越柔软。板状测头走完全程后，仪器记录测定值；按步骤2)测定PI密封棉剩余试样，纵横向一般分别测定10个有效数据。每个方向测定时试样应5个正面向上，5个正面向下。(注：纵向柔软度测定时，试样的纵向与狭缝的方向垂直；横向柔软度测定时，试样的纵向与狭缝的方向平行)。
结果的计算：分别以纵、横向测定结果的算术平均值表示结果，以毫牛顿(mN)表示，修约至整数注。
为了证明本发明中第一密封件5或/和第二密封件6选用PI密封棉的性能优于现有技术中采用陶瓷胶对高温空气过滤器进行密封、现有技术中采用玻璃纤维对高温空气过滤器进行密封的方案，进行以下性能测试，获得对比例3、对比例4的结果如下表：
表4：
由表4可知，陶瓷胶和玻璃纤维均在高低温冲击试验(交替维持1小时300℃和25℃为一次循环过程，总共进行16次循环)中，出现开裂且掉粉的现象，过滤后的空气混入杂质，最终过滤效率无法满足过滤要求，下游产品受到污染。
空腔7内设置有PI滤棉8，该PI滤棉8为多孔材料，其抵接在第一密封件5上从而可以封堵滤膜3和第一密封件5之间的间隙。当第一密封件5在生产、使用过程中产生褶皱，滤膜3抵接在褶皱的第一密封件5上时，气体可以不经过滤膜3的过滤直接通过褶皱边缘的间隙，此时在空腔7内设置PI滤棉8，可以避免气体直接从褶皱处的间隙通过，保证所有气体都经过滤膜3或/和PI滤棉8的过滤处理，达到良好的过滤效果。与此同时，滤膜3的刚性相对较低，在滤膜3和第一密封件5相抵时，滤膜3受力后也会产生局部形变，导致气体不经过滤膜3的过滤直接通过形变处，此时PI滤棉8可以避免气体直接从形变处的间隙通过，保证所有气体都经过滤膜3或/和PI滤棉8的过滤处理。并且，当框架1使用中受热膨胀后，在第一密封件5和滤膜3之间产生间隙，气体不会直接通过该间隙，而是经过滤膜3或/和PI滤棉8的过滤处理。
PI滤棉8为多孔材料，即PI滤棉8带有多个可以透气的孔，且在压差200Pa下透气量为100-800L/m2/s，优选的PI滤棉8在压差200Pa下透气量为480L/m2/s，从而在保证密封性能的前提下，利用PI滤棉8上的多个透气孔，将PI滤棉8的热量向外传递和消散，允许一部分热量通过透气孔散失，延长其在高温下的使用寿命；PI滤棉8的柔软度为10-300mN，优选的其柔软度为170mN，从而随着工作环境的变化，PI滤棉8能发生合适的变形，从而时刻保证框架1和滤膜3之间的高密封性能，即使气体通道2内流通的气体温度不低于200℃，也能保证PI滤棉8的长时间有效密封和过滤作用；与此同时，在上述合适的柔软度范围内，当PI滤棉8被挤压变形后，仍然能保持一定大小和体积的透气孔，保证PI滤棉8稳定透气，避免热量积聚导致局部热量过高导致的性能受损。
PI滤棉8的PMI平均孔径为3-15um，优选的SEM平均直径为9um，PI滤棉8的孔隙率大于90％；PI滤棉8的厚度为1-8mm，优选的厚度为5mm。在本实施例中，PI滤棉8的PMI平均孔径通过PMI孔径测试仪检测得到，PI滤棉8的孔隙率数据采用干湿膜称重法测试得到。
在第一密封件5或/和第二密封件6由PI密封棉制成的前提下，在空腔7内叠加设置PI滤棉8，避免气体直接从第一密封件褶皱处的间隙通过，保证所有气体都经过滤膜3或/和第一密封件5或/和PI滤棉8的过滤处理，达到良好的过滤效果，此时密封性能更佳，过滤效果更好，过滤效率(％)@0.3um达到99.99％。PI滤棉8配合PI密封棉形成辅助的过滤作用，降低PI密封棉的过滤负担，此时PI密封棉的使用寿命也显著延长。
如图6-图8所示，PI滤棉8包括封闭段81和一体连接在封闭段81两侧的延伸段82，封闭段81对应设置在滤膜3的褶峰311和褶谷312，且相邻PI滤棉8的延伸段82在侧向上的投影面具有重合部分83。换句话说，封闭端81的外壁贴合在褶峰311和褶谷312的侧壁，PI滤棉8的延伸段82在第一方向D1上的延伸长度超过相邻的另一PI滤棉8的端部，使得相邻PI滤棉8的延伸段82在第一方向D1上有重叠，从而避免气体在滤膜3端面和第一密封件5之间的间隙通过，保证所有从间隙中通过的气体均经过PI滤棉8过滤后流动至下游侧。
在本实施例中，PI滤棉8的截面呈V字形，其延伸段82贴合在滤膜3的腿313。当然在其他实施例中，PI滤棉8的截面也可以是U字形或其他任意形状。在一个褶31的褶峰311和褶谷312设置有两个PI滤棉8，位于褶峰311内的PI滤棉8的封闭段81位于上游侧，位于褶谷312内的PI滤棉8的封闭段81位于下游侧。优选的，PI滤棉8在弹性作用下与滤膜3的褶峰311、褶谷312和腿313相抵。
PI滤棉8自然状态下的纵向尺寸大于空腔7的纵向尺寸，换句话说，当PI滤棉8装配在空腔7内时，其处于一个被压缩的状态，保证PI滤棉8密封抵接在第一密封件5上，保证滤膜3和第一密封件5之间的间隙被有效封堵。
框架1在气体通道2的上游、下游均对应设有第一挡条13，第一挡条13沿着框架1的第二方向D2延伸整个长度方向，该第一挡条13与两侧板11围设形成第一安装空间14，第一挡条13在第一方向D1的投影面覆盖第一密封件5和PI滤棉8，换句话说，第一密封件5和PI滤棉8完全落在第一安装空间14内，第一密封件5和PI滤棉8的高度不会超出第一挡条13。将第一密封件5和PI滤棉8设置在第一安装空间14内，避免第一密封件5和PI滤棉8在气流吹动下脱离预设位置，此时高温气体集中向滤膜3方向流动，在第一挡条13的遮挡下，高温气体不会直接向PI滤棉8和第一密封件5流动，避免高温气体直接冲击PI滤棉8和第一密封件5，减小了高温气体对PI滤棉8和第一密封件5的不利影响，延长其使用寿命，保证其长时间在使用环境下的有效密封性能和过滤性能，避免第一密封件5和PI滤棉8在气体冲击下造成碎屑的脱落，保证良好的过滤效果。
如图9、图10所示，在本实施例中，框架1的上端板12和滤膜3之间、下端板12和滤膜3之间均设置有第一密封件5，且均形成空腔7，继而均设置有PI滤棉8。因此第一挡条13的数量也为两个，第一安装空间14的数量也为两个。更具体地说，靠近上端板12的第一挡条13的底面位于PI滤棉8下底面的下方，靠近下端板12的第一挡条13的顶面位于PI滤棉8上顶面的上方。
如图3、图5-图7所示，第二密封件6呈V字形，其侧壁与侧板11贴合密封，滤膜3的起始端32和末端33伸入该第二密封件6内。第二密封件6沿着第三方向D3延伸框架1的上端板和下端板之间的整个高度方向。第二密封件6的表面与PI滤棉8接触形成密封，具体是与PI滤棉8的延伸段82侧面接触形成密封。第二密封件6的侧面与第一密封件5接触形成密封，具体在本实施例中，可以是第二密封件6的上端面、下端面均与第一密封件5接触形成密封。第二密封件6可以同时与PI滤棉8、第一密封件5形成接触密封，也可以只与PI滤棉8形成接触密封，或者只与第一密封件5形成接触密封。
框架1在气体通道2的上游、下游均对应设有第二挡条15，第二挡条15沿着框架1的第三方向D3延伸整个高度方向，该第二挡条15与两端板12围设形成第二安装空间16，第二挡条15在第一方向D1的投影面覆盖第二密封件6，换句话说，第二密封件6完全落在第二安装空间16内，第二密封件6的宽度不会超出第二挡条15。将第二密封件6设置在第二安装空间16内，可以避免第二密封件6在气流吹动下脱离预设位置，保证其良好的密封效果，且避免第二密封件6在气体冲击下造成碎屑的脱落，保证良好的过滤效果。
如图3、图10-图16所示，PI滤棉8和端板12之间设置有压板9，压板9上开设有多个散热孔91，作为优选，第一密封件5以第一方向D1为轴向缠绕在该压板9上。压板9可以给第一密封件5提供有效的支撑，避免第一密封件5产生大幅度的塌陷，从而保证第一密封件5与端板12之间的紧密配合，达到良好的密封性能；压板9上开设有多个散热孔91，可以对第一密封件5起到降温的作用。高温空气过滤器应用环境温度可超过300℃，持续高温将造成第一密封件5玻璃化转变更快甚至发生键断裂及碳化等，将压板9开设散热孔91发挥散热板的功能，在给第一密封件5提供支撑的前提下，还可以对第一密封件5降温，提高第一密封件5的使用寿命。也就是在选用透气量合适、柔软度佳的PI密封棉的基础上，不仅在选材上进行改进，还在结构上进行改进，将选材和结构结合，使得PI密封棉内部不会积聚过多的热量，减少过多的热量对PI密封棉的不利影响，延长PI密封棉在高温下的使用寿命，同时保证其密封效果；第一密封件5以第一方向D1为轴向缠绕在压板9上，可以避免第一密封件5受拉扯而撕裂，防止第一密封件5碎屑脱落后进入气体通道2的下游侧，同时第一密封件5与压板9的两侧表面均接触，散热面积增大，形成更好的散热效果；此外，第一密封件5在压板9的两侧边缘缠住，可以使第一密封件5和第二密封件6之间形成过盈配合，有效提高了端板12和侧板11连接处的密封性能。
压板9由硬质材料制成，其厚度为0.5-10mm，优选的压板9厚度为1-8mm，压板9上散热孔91的孔径为1-10mm，相邻散热孔91的间距为5-80mm，优选的间距为20-60mm，更优选的间距为30-50mm，即图12中L1为5-80mm，优选的L1为25mm。散热孔91的孔径可以不完全相同(根据实际需要进行调整)，例如可以为其包括第一散热孔911和第二散热孔912，第一散热孔911的孔径大于第二散热孔912的孔径，第一散热孔911的孔径为5-10mm，即图12中D1为5-10mm，第二散热孔912的孔径为1-5mm，即图12中D2为5-10mm，且第二散热孔912位于压板9的外圈，从而将第一散热孔911围设在内部，并且第二散热孔912的边缘与压板9边缘的间距为15-35mm，即图12中L2为15-35mm。散热孔91的总面积为S1，压板9的面积为S2，则S1/S2为5-30％，优选的S1/S2为10-15％，更优选的S1/S2为11.86％。
在第一密封件5或/和第二密封件6由PI密封棉制成的前提下，再叠加使用带有散热孔91的压板9，也就是在选用透气量合适、柔软度佳的PI密封棉的基础上，继续在结构上进行改进，将选材和结构结合，使得PI密封棉内部不会积聚过多的热量，减少过多的热量对PI密封棉的不利影响，此时，PI密封棉在高低温冲击试验(交替维持1小时300℃和25℃为一次循环过程，总共进行16次循环)中，仍然维持初始状态，没有发生掉渣开裂现象，即压板9的配合进一步延长了PI密封棉在高温下的使用寿命，同时过滤效率(％)@0.3um达到99.99％，说明在压板9的支撑下，第一密封件5和第二密封件6、框架1之间的密封性能更佳，密封效果更好，所有的待过滤高温空气都能经过滤膜3或/和第一密封件5或/和第二密封件6或/和PI滤棉8的有效过滤。
为了进一步证明带有散热孔91的压板9对PI密封棉的有效散热作用，还进行高温加速耐久性试验，其在350℃高温下持续工作45天，测试得到高温空气过滤器的过滤效率和空气阻力几乎保持不变，使用寿命显著延长。
压板9在滤膜3的下游侧具有止挡件92，隔离件4在第一方向D1上凸出于滤膜3并可以与该止挡件92相抵接。工作过程中，滤膜3被气流吹动向下游方向移动，当隔离件4抵接在止挡件92上后，可以阻止滤膜3进一步向下游流动，进而避免滤膜3脱离框架1。与此同时，止挡件92也可以阻止第一密封件5在长时间使用后脱离压板9。当然，在其他实施例中，上述止挡件92也可以设置在端板12的下游侧。
由于第一密封件5以第一方向D1为轴向缠绕在压板9上，可以避免止挡件92缠住第一密封件5，避免第一密封件5受拉扯而撕裂，且防止位于止档件92后端的第一密封件5碎屑脱落后进入气体通道2的下游侧；此外，第一密封件5在压板9的两侧边缘缠住，可以使第一密封件5与第二密封件6之间形成过盈配合，有效提高了端板12和侧板11连接处的密封性能。
为了避免滤膜3在第三方向D3上被两端的压板9压坏，在框架1内还设有纵向延伸的支撑板17，该支撑板17纵向的两端与第一密封件5相抵设置。换句话说，支撑板17在第三方向D3上延伸框架1的整个高度方向，直至其与第一密封件5相抵，支撑板17可以保持框架1两端板12之间的距离。
为了避免支撑板17发生移位，支撑板17包括主体部171和位于主体部171第三方向D3两端的凸起部172，该凸起部171与压板9的上游侧端面相抵接，也就是说在压板9的阻挡下，支撑板17不会向下游侧移动，避免支撑板17向下游方向运动而损伤滤膜3。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种高温空气过滤器，包括：
框架，通过两侧板和两端板限定沿第一方向延伸的气体通道；
滤膜，设于所述气体通道，并折叠形成褶；
隔离件，设于滤膜的相邻褶之间，以保持褶间距；
第一密封件，在所述滤膜端面和端板之间设置；
第二密封件，在所述滤膜侧面和侧板之间过盈设置；其特征在于，
所述第一密封件或/和第二密封件由PI密封棉制成，所述PI密封棉为多孔材料，其在压差200Pa下透气量为150-600L/m2/s，其柔软度为20-200mN，其热分解温度大于400℃。
2.根据权利要求1所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述滤膜和端板之间设有用于支撑所述第一密封件的压板，该压板开设有散热孔；作为优选，所述第一密封件以第一方向为轴向缠绕于该压板。
3.根据权利要求1所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述PI密封棉的PMI平均孔径为5-10um；所述PI密封棉的孔隙率不低于60％；所述PI密封棉的厚度为1-8mm。
4.根据权利要求1所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述PI密封棉包括用于形成多孔结构的纤维，相邻纤维之间存在一定面积的粘结区；所述纤维的SEM平均直径为0.4-1.5um，所述粘结区的SEM平均面积为0.6-2um2。
5.根据权利要求1所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述PI密封棉的克重为5-15g/m2，所述PI密封棉中PI材料的重均分子量为2万-3.5万，分子量分布为1.5-3。
6.根据权利要求1所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述隔离件的纵向尺寸小于滤膜的纵向尺寸，以在第一密封件、隔离件和滤膜之间形成空腔，该空腔内设有PI滤棉，该PI滤棉为多孔材料，其抵接于第一密封件以封堵滤膜与第一密封件之间的间隙，且PI滤棉在压差200Pa下透气量为100-800L/m2/s，其柔软度为10-300mN。
7.根据权利要求1所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述框架在气体通道的上、下游均对应设有第一挡条，该第一挡条与两侧板围设形成第一安装空间；所述第一挡条在第一方向的投影面覆盖第一密封件和PI滤棉。
8.根据权利要求1所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述框架在气体通道的上、下游均对应设有第二挡条，该第二挡条与两端板围设形成第二安装空间；且第二挡条在第一方向的投影面覆盖所述第二密封件。
9.根据权利要求6所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述PI滤棉的PMI平均孔径为3-15um；所述PI滤棉的孔隙率不低于50％；所述PI滤棉的厚度为1-8mm。
10.根据权利要求6所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述PI滤棉包括对应设置于褶峰和褶谷的封闭段和一体连接于该封闭段两侧的延伸段；相邻滤棉的延伸段在侧向上的投影面具有重合部分；所述PI滤棉自然状态下的纵向尺寸大于空腔的纵向尺寸。
11.根据权利要求2所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述压板由硬质材料制成；所述压板上散热孔的孔径为1-10mm，相邻所述散热孔的间距为5-80mm。
12.根据权利要求2所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述压板的厚度为0.5-10mm，所述散热孔的总面积为S1，所述压板的面积为S2，则S1/S2为5-30％。
13.根据权利要求2所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述散热孔包括孔径为5-10mm的第一散热孔和孔径为1-5mm的第二散热孔，所述第一散热孔的孔径大于第二散热孔的孔径，第二散热孔设于压板的外圈、以将第一散热孔围设在内部，且第二散热孔的边缘与压板边缘的间距为15-35mm。
14.根据权利要求1所述的高温空气过滤器，其特征在于：所述滤膜的厚度为0.1-3mm，其挺度为800-1600mg，其抗张强度为0.2-5.0kN/m，其伸长率大于0.55％。
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