DE102010061464A1

DE102010061464A1 - Filtersack und laminiertes Filtermedium

Info

Publication number: DE102010061464A1
Application number: DE102010061464A
Authority: DE
Inventors: Gopakumar Thottupurathu; Alan Smithies
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: BHA Altair LLC
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2011-06-30
Also published as: GB2476558A; GB201021183D0; CN102100993A; US20110146493A1

Abstract

Es ist eine Filterbaugruppe (40) zur Verwendung in einer Sackkammer (20), die einen Schlauchboden (48) mit einer hindurchführenden Öffnung (64) aufweist, geschaffen. Die Filterbaugruppe (40) weist einen Käfig (100) auf, der mit dem Schlauchboden (48) angrenzend an die Öffnung (64) verbunden werden kann. Der Käfig (100) enthält Drahtelemente. Ein Filtersack (80) ist von den Drahtelementen des Käfigs (100) gestützt, um den Filtersack in einem Betriebszustand und in Fluidverbindung mit der Öffnung (64) in dem Schlauchboden (48) zu halten. Ein Umkehrimpulsstrahl-Reinigungssystem (22) ist so positioniert ist, dass es einen Reinigungsimpuls durch die Öffnung (64) hindurch und in den Filtersack (80) hinein für mehrere Reinigungszyklen leitet. Der Filtersack (80) besteht aus einem laminierten Filtermedium (82). Das laminierte Filtermedium (82) enthält ein Stoffsubstrat (182). Das laminierte Filtermedium (82) enthält ferner eine Membrane (184), die auf das Stoffsubstrat (182) laminiert ist. Die Membrane (184) weist eine einzelne Lage eines expandierten Materials aus co-koaguliertem Polytetrafluorethylen mit Titandioxidpartikeln auf. Die Titandioxidpartikel sind in dem co-koagulierten Polytetrafluorethylen in einem Bereich von etwa 0,5 bis 4,5 Gewichtsprozent vorhanden.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist im Wesentlichen auf eine Filterbaugruppe zur Verwendung in einem Staubabscheider gerichtet. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf einen Filtersack und laminierte Filtermedien gerichtet.
Staubabscheider, wie z. B. Sackkammern, zum Filtern von partikelbeladenem Gas sind allgemein bekannt. Eine typische Sackkammer hat ein Gehäuse mit einer Schmutzgaskammer und einer Reingaskammer. Die zwei Kammern sind durch einen Schlauchboden getrennt. Der Schlauchboden hat eine Anzahl von Öffnungen, durch welche sich typischerweise Filter, wie z. B. Filtersäcke, erstrecken. Die Filtersäcke sind an dem Schlauchboden aufgehängt und erstrecken sich in die Schmutzgaskammer. Partikelbeladenes Gas wird in die Schmutzgaskammer eingeführt. Das Gas passiert die Filtersäcke und die Öffnungen in dem Schlauchboden zu der Reinluftkammer. Die Partikel werden aus dem Gasstrom durch die Filtersäcke abgetrennt. Das gefilterte Gas wird aus der Reingaskammer ausgegeben oder für weitere Zwecke weitergeführt.
Der Filtersack erstreckt sich typischerweise über einem Drahtkäfig und wird von diesem gestützt. Der Käfig verhindert das ”Zusammenfallen” des Filtersacks während eines Gasstroms durch den Filtersack in einer normalen Filterungsrichtung. Der Filtersack wird typischerweise auch Reinigungszyklen unterzogen, in welchen ein unter Druck stehender impulsartiger Strahl eines Gases, wie z. B. Luft, durch den Filtersack in einer zur normalen Filterungsströmungsrichtung entgegengesetzten Richtung geleitet wird. Abhängig von der Anwendung, in der der Staubabscheider eingesetzt wird, könnte der Filtersack aus einem laminierten Filtermedium bestehen. Das laminierte Filtermedium des Filtersacks neigt dazu, durch wiederholte Reinigungszyklen beschädigt zu werden. Der Schaden verringert den Filterwirkungsgrad und die Betriebslebensdauer des laminierten Filtermediums des Filtersacks. Es ist daher wünschenswert, einen Filtersack und laminierte Filtermedien zu haben, die einer relativ größeren Anzahl von Reinigungszyklen ohne Schaden widerstehen können als bisher bekannte Filtersäcke und laminierte Filtermedien.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Erfindung bietet gemäß wenigstens einem Aspekt ein verbessertes laminiertes Medium und einen verbesserten Filtersack. Das verbesserte laminierte Medium und der verbesserte Filtersack stellen eine relativ längere Betriebslebensdauer bereit, während gleichzeitig ein relativ hoher Filterungswirkungsgrad, eine relativ hohe Luftdurchlässigkeit und ein relativ niedriger Druckabfall beibehalten werden.
Ein Aspekt der Erfindung ist eine Filterbaugruppe zur Verwendung in einer Sackkammer, die einen Schlauchboden mit einer hindurchführenden Öffnung aufweist. Die Filterbaugruppe weist einen mit dem Schlauchboden angrenzend an die Öffnung verbindbaren Käfig auf. Der Käfig enthält Drahtelemente. Ein Filtersack wird durch die Drahtelemente des Käfigs gestützt, um den Filtersack in einem Betriebszustand und in Fluidverbindung mit der Öffnung in dem Schlauchboden zu halten. Ein Umkehrimpulsstrahl-Reinigungssystem ist so angeordnet, dass es einen Reinigungsimpuls durch die Öffnung hindurch und in den Filtersack hinein für mehrere Reinigungszyklen leitet. Der Filtersack besteht aus laminiertem Filtermedium. Das laminierte Filtermedium enthält ein Stoffsubstrat. Das laminierte Filtermedium enthält ferner eine auf das Stoffsubstrat laminierte Membrane. Die Membrane weist eine einzelne Schicht aus expandiertem Material aus co-koaguliertem Polytetrafluorethylen mit Titandioxidpartikeln auf. Die Titandioxidpartikel sind in dem co-koagulierten Polytetrafluorethylen in einem Bereich von etwa 0,5 bis 4,5 Gewichtsprozent enthalten.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Filtersack zur Verwendung in einer Sackkammer, die einen Schlauchboden mit einer Öffnung dadurch aufweist. Ein Drahtkäfig ist mit dem Schlauchboden angrenzend an die Öffnung verbindbar, um den Filtersack zu stützen und den Filtersack in einem Betriebszustand und mit der Öffnung in dem Schlauchboden in Fluidverbindung zu halten. Ein Umkehrimpulsstrahl-Reinigungssystem ist so angeordnet, dass es einen Reinigungsimpuls durch die Öffnung hindurch und in den Filtersack hinein für mehrere Reinigungszyklen leitet. Der Filtersack ist aus einem Laminat hergestellt. Das Laminat weist ein Stoffsubstrat auf. Das Laminat weist ferner eine auf das Stoffsubstrat laminierte Membrane auf. Die Membrane weist eine einzelne Schicht aus expandiertem Material aus co-koaguliertem Polytetrafluorethylen mit Titandioxidpartikeln auf. Die Titandioxidpartikel sind in dem co-koagulierten Polytetrafluorethylenharz in einem Bereich von etwa 0,5 bis 4,5 Gewichtsprozent enthalten. Das Laminat des Filtersacks hat eine Luftdurchlässigkeit bei 30000 Reinigungszyklen von wenigstens etwa 40% seiner anfänglichen Luftdurchlässigkeit gemäß ASTM D737.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Filtermedium zur Verwendung in einem Filtersack für industrielle Verschmutzungskontrolle. Das Filtermedium weist ein Stoffsubstrat auf. Das Filtermedium weist ferner eine auf das Stoffsubstrat laminierte Membrane auf. Die Membrane weist eine einzelne Schicht aus expandiertem Material aus co-koaguliertem Polytetrafluorethylen mit Titandioxidpartikeln auf. Die Titandioxidpartikel sind in dem co-koagulierten Polytetrafluorethylenharz in einem Bereich von etwa 0,5 bis 4,5 Gewichtsprozent enthalten.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung werden für den Fachmann, an den sich diese Erfindung richtet, mit dem Lesen der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in welchen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer Umkehrimpulsstrahl-Sackkammer ist, die mehrere Filtersäcke gemäß einem Aspekt der Erfindung darstellt;
2 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes der in 1 dargestellten Umkehrimpulsstrahl-Sackkammer ist;
3 eine perspektivische Ansicht eines laminierten Filtermediums gemäß einem Aspekt der Erfindung zur Verwendung in den in 1–2 dargestellten Filtersäcken ist;
4 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnittes des in 3 dargestellten Filtermediums ist;
5 eine graphische Darstellung von Testergebnissen für ein laminiertes Filtermedium ist, die die Luftdurchlässigkeit als eine Funktion von Reinigungszyklen darstellt;
6 eine graphische Darstellung von Testergebnissen für das laminierte Filtermedium ist, die die Staubeindringung als eine Funktion von Reinigungszyklen darstellt; und
7 eine graphische Darstellung von Testergebnissen für ein laminiertes Filtermedium ist, die den Druckabfall als eine Funktion von Reinigungszyklen darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ein Staubabscheider oder eine Sackkammer 20 mit einem Umkehrimpuls-Filterreinigungssystem 22 ist in 1 dargestellt. Die Sackkammer 20 enthält ein geschlossenes Gehäuse 24, das das Umkehrimpuls-Filterreinigungssystem 22 unterstützt. Das Gehäuse 24 besteht aus einem geeigneten Material, wie z. B. Metallblech. Partikelhaltiges Gas D strömt aus einem Einlass 26 in die Sackkammer 20 hinein. Das partikelhaltige Gas D wird durch relativ lange Filterbaugruppen 40 gemäß einem Aspekt der Erfindung, die sich in der Sackkammer 20 befinden, gefiltert. Das gefilterte Gas oder Reingas C tritt durch einen Auslass 42 der Sackkammer 20 aus.
Die Sackkammer 20 ist in einen ”Schmutzgas”-Sammelraum 44 und einen ”Reingas”-Sammelraum 46 durch einen aus einem geeigneten Material, wie z. B. Metallblech, hergestellten Schlauchboden 48 unterteilt. Der Einlass 26 steht mit dem Schmutzgassammelraum 44 in Fluidverbindung. Der Auslass 42 steht mit dem Reingassammelraum 46 in Fluidverbindung.
Die Sackkammer 20 besitzt auch eine Sammelkammer, die durch schräge Wände 60 definiert ist, die sich an einem unteren Ende des Schmutzgassammelraums 44 befinden. Die Sammelkammer nimmt kurzzeitig Partikel und anderen Schmutz, die von dem partikelhaltiges Gas D abgetrennt wurden oder von den Filterbaugruppen 40 abfallen, auf und speichert diese. Die gesammelten Partikel und der Schmutz treten aus der Sammelkammer durch eine Öffnung 62 aus.
Mehrere Öffnungen 64 (2) erstrecken sich durch den Schlauchboden 48. Eine Filterbaugruppe 40, die gemäß einem Aspekt der Erfindung aufgebaut ist, ist in einer entsprechenden Öffnung 64 eingebaut. Jede von den Filterbaugruppen 40 ist in der entsprechenden Öffnung 64 so eingebaut, dass sie gegen den Schlauchboden 48 abdichtet. Es kann jede geeignete Befestigungsstruktur zum Anbringen, Haltern und Abdichten der Filterbaugruppen 40 an dem Schlauchboden 48 verwendet werden.
Die Filterbaugruppen 40 filtern Partikel aus dem partikelhaltigen Gas D während seines Durchtritts durch jede Filterbaugruppe. Jede Filterbaugruppe 40 enthält einen aus einem laminierten Filtermedium 82 (3) hergestellten Filtersack 80. Der Filtersack 80 ist in einer schlauchartigen Konfiguration mit einem runden Querschnitt ausgebildet. Es ist ersichtlich, dass die Filterbaugruppe 40 jede gewünschte Länge haben kann, um die Filterungsanforderungen der Sackkammer 20 zu erfüllen.
Der Filtersack 80 ist konzentrisch um ein Stützelement der Filterbaugruppe 40, wie z. B. einen Käfig 100, herum angeordnet. Der Filtersack 80 ist um den Umfang des Käfigs 100 herum angeordnet. Der Käfig 100 besteht aus mehreren sich in Längsrichtung erstreckenden Drahtelementen, die durch mehrere sich in Umfangsrichtung erstreckende Drahtelemente miteinander verbunden sind. Der Filtersack 80 und der Käfig 100 haben entsprechende Längen oder axiale Erstreckungen, die von den Auslegungsanforderungen der Sackkammer 20 abhängen. Der Filtersack 80 kann aus jedem geeigneten Material für die gewünschten Filterungsanforderungen und Betriebsbedingungen aufgebaut sein.
Das Umkehrimpuls-Reinigungssystem 200 enthält ein Impulsventil 122 (1 und 2). Das Impulsventil 122 ist strömungsmäßig mit einem Druckluftverteiler oder -sammelrohr 124 verbunden, das unter Druck stehendes Fluid, wie z. B. Luft, liefert. Das Impulsventil 122 ist dafür eingerichtet, in dem Sammelrohr 124 gespeicherte Druckluft durch ein Blasrohr 126 zu leiten. Das Blasrohr 126 wird von dem Gehäuse 24 gehaltert.
Das Blasrohr 126 hat mehrere Düsen 140. Die Düse 140 definiert einen Durchtritt für die von dem Blasrohr 126 zugeführte Reinigungsluft. Die Düsen 140 sind in einem vorbestimmten Abstand zu dem Schlauchboden 24 angeordnet und befinden sich gemäß Darstellung in 2 entlang der Längsmittenachse einer entsprechenden Filterbaugruppe 40. Das Impulsventil 122 wird periodisch betätigt, um zu ermöglichen, dass ein Impuls P verdichteter Luft aus dem Verteiler 124 zu dem Blasrohr 126, durch die Düsen 140 hindurch und in die Filterbaugruppen 40 hinein strömt, während der Filterungsvorgang der Sackkammer 20 weiterläuft. Die Sackkammer 20 muss während dieser Reinigungsaktion nicht abgeschaltet werden, so dass sie nicht außer Betrieb geht.
Nach einer Filterungsbetriebsperiode der Sackkammer 20 nimmt ein Druckabfall über jeder von den Filterbaugruppen 40 aufgrund der Ansammlung von Partikeln, die von dem partikelhaltigen Gasstrom 40 abgetrennt werden, auf den Außenoberflächen der Filtersäcke 80 zu. Die Filterbaugruppen 40 werden periodisch gereinigt, indem Impulse P (2) eines Reinigungsgases, wie z. B. von Druckluft, in das offene Ende von jeder der Filterbaugruppen eingeleitet werden. Diese Reinigung wird als Umkehrimpulsreinigung bezeichnet.
Der Umkehrreinigungsimpuls P wird in jede Filterbaugruppe 40 in einem divergierenden Muster entlang einer Längsmittenachse des Filtereinsatzes geleitet. Der Umkehrreinigungsimpuls P strömt von der Innenseite der Filterbaugruppe 40 durch den Filtersack 80 zu der Außenseite der Filterbaugruppe in einer ”umgekehrten” oder entgegengesetzten Richtung zum normalen Gasfilterungsstrom. Dieser Reinigungsimpuls P entfernt wenigstens einen Teil und bevorzugt einen erheblichen Anteil der auf der Außenoberfläche der Filterbaugruppe 40 angesammelten Partikel und verringert den Druckabfall über der Filterbaugruppe.
Gemäß 1 ist dort das Umkehrimpuls-Reinigungssystem 22 gemäß einem Aspekt der Erfindung dargestellt. Der Umkehrreinigungsimpuls P wird durch das Reinigungssystem 22 bereitgestellt. Die Einführung eines Druckluft-Reinigungsimpulses P wird periodisch in jede Filterbaugruppe 40 hinein durch ihr offenes Ende hindurch ausgeführt. Mit ”periodisch” ist gemeint, dass das Umkehrimpuls-Reinigungssystem 22 so programmiert sein kann oder das System so manuell betätigt werden kann, dass zu gewählten Zeitpunkten ein Druckluft-Reinigungsimpuls P in die Filterbaugruppe 40 geleitet wird. Beispielsweise könnte der gewählte Zeitpunkt nach einer vorbestimmten Dauer, oder nachdem ein bestimmte Größe des Druckabfalls über den Filterbaugruppen 40 detektiert wird, vorliegen.
Der aus der Düse 140 austretende Reinigungsimpuls P erzeugt entlang der Längserstreckung der Filterbaugruppen 40 eine Druckwelle. Aufgrund der plötzlich auftretenden Druckänderung und der Umkehrung der Strömungsrichtung werden der Filtersack 80 und der angesammelte Partikelaufbau radial nach außen von dem Käfig 100 weggedrückt. Diese wiederholte Bewegung erzeugt ein Biegemoment des laminierten Filtermediums 82 über den Drähten des Käfigs 100, das eine Beschädigung an dem laminierten Filtermedium hervorrufen kann. Der Schaden kann den Filterungswirkungsgrad verringern.
Der angesammelte Partikelaufbau wird von den Außenoberflächen des Filtersackes 80 getrennt. Der abgetrennte angesammelte Partikelaufbau fällt in die Sammelkammer und verlässt die Sackkammer 20 über die Öffnung 62. Die Partikel können dann von der Sackkammer 20 beispielsweise mittels eines (nicht dargestellten) Schraubenförderers weggeführt werden.
Das laminierte Filtermedium 82 der Filtersäcke 80 (3–4) enthält wenigstens zwei Schichten in Form eines Stoffsubstrates 182 und einer Feinfilterungsmembrane 184. Die Membrane 184 ist auf das Stoffsubstrat 182 durch geeignete Mittel, wie z. B. thermisches Laminieren oder Klebstofflaminierung auflaminiert. Die Membrane 184 soll sich während des normalen Filterungsgasstroms durch das laminierte Filtermedium 82 des Filtersackes 80 stromaufwärts des Stoffsubstrats befinden. Das Stoffsubstrat 182 kann jede(s) geeignete Form und Material haben. Das Stoffsubstrat 182 ist in Form eines Glasfasergewebes dargestellt. Das Stoffsubstrat 182 kann ein gewebtes oder nicht-gewebtes Material wie z. B. Acryl, Aramid, Glasfaser, P84, Polyester, Polyphenylensulfid, Polypropylen und Polytetrafluorethylen, sein.
Die Membrane 194 ist gemäß einem ersten Aspekt porös und bevorzugt mikroporös mit einer dreidimensionalen Matrix oder gitterartigen Struktur aus zahlreichen Knoten, die über zahlreiche kleine Fibrillen miteinander verbunden sind, ausgebildet. Das Material, aus dem die Membrane 184 hergestellt ist, kann jedes geeignete Material sein, besteht aber bevorzugt aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE), das bevorzugt wenigstens teilweise gesintert ist.
Oberflächen der Knoten und Fibrillen definieren zahlreiche Zwischenverbindungsporen, die sich vollständig durch die Membrane 184 hindurch zwischen gegenüberliegenden Hauptseitenoberflächen der Membrane in einem gewundenen Pfad erstrecken. Eine geeignete durchschnittliche Größe für die Poren in der Membrane 184 kann in dem Bereich von 0,01 bis 10 μm und bevorzugt in dem Bereich von 1,0 bis 5,0 μm liegen.
Allgemein wird die Membrane 184 vorzugsweise durch Extrudieren eines Gemisches aus modifiziertem Polytetrafluorethylen-(PTFE)-Feinpulverpartikeln und einem Schmiermittel hergestellt. Das Extrudat wird dann kalandriert. Das kalandrierte Extrudat wird dann wenigstens in einer und bevorzugt zwei Richtungen ”expandiert” oder gestreckt, um die die Knoten verbindenden Fibrillen in einer dreidimensionalen Matrix oder Gitterstruktur zu erzeugen. ”Expandiert” soll über den elastischen Grenzwert des Materials hinaus ausreichend gestreckt bedeuten, um eine bleibende Dehnung oder Längung der Fibrillen herbeizuführen. Die Membrane 184 wird dann bevorzugt erwärmt oder ”gesintert”, um die Restspannung in dem Membranmaterial zu verringern und zu minimieren. Jedoch kann die Membrane 184 ungesintert oder teilweise gesintert sein, wie es für den vorgesehenen Einsatz der Membrane geeignet ist.
Die Membrane 184 gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält Metalloxidpartikel. Es hat sich herausgestellt, dass eine derartige Membrane 184 deutlich verbesserte Eigenschaften, wie z. B. verbesserte Abriebbeständigkeit, erhöhte Zugfestigkeit, ein erhöhtes Zugmodul aufweist, die die mechanische Stabilität und/oder Beständigkeit der Membrane verbessern können.
Die Membrane 184 ist bevorzugt nur eine einzige Lage des modifizierten Polytetrafluorethylens (PTFE). Als geeignetes modifiziertes Polytetrafluorethylen(PTFE)-Harz hat sich co-koaguliertes Polytetrafluorethylen mit Titandioxidpartikeln herausgestellt, das von Solvay unter dem Namen XPH beziehbar ist. Das modifizierte Polytetrafluorethylen(PTFE)-Harz wird mit einem geeigneten Schmiermittel vermischt. Die Titandioxidpartikel sind in dem co-koagulierten Polytetrafluorethylen in einem Bereich von 0,5 bis 4 Gewichtsprozent und bevorzugt in einem Bereich von etwa 1,5 bis 3,0 Gewichtsprozent vorhanden. Die Größe der Titandioxidpartikel liegt in dem Bereich von 150 bis 240 nm.
Das modifizierte PTFE-Harz kann beispielsweise in einem V-Mischer mit dem Schmiermittel für 1 bis 60 Minuten (bevorzugt etwa 20 Minuten) vermischt werden, bis das Gemisch annähernd homogen ist. Ein geeignetes Schmiermittel beinhaltet eine auf Kohlenwasserstoff basierende Flüssigkeit, wie z. B. die unter der Handelsbezeichnung Isopar von ExxonMobil Chemical Co. verkauften isoparaffinischen Lösungsmittel. Ein bevorzugtes Schmiermittel enthält Isopar K, Isopar M und/oder Isopar G. In bestimmten Ausführungsformen kann der Gewichtsprozentanteil des Schmiermittels in einem Bereich zwischen 15 und 23% des Harzgewichtes liegen, während die Temperatur unter 10°C (50°F) bleibt. Dieser üblicherweise als die ”Schmierungsrate” bezeichnete Gewichtsprozentanteil kann beispielsweise abhängig von den spezifischen Verarbeitungsparametern der in dem Extrusionsprozess eingesetzten Ausrüstung variieren.
Eine Dochtwirkung tritt nach dem Vermischen auf, und das Harz/Schmiermittel-Gemisch kann bei einer Temperatur von 80 bis 100°F für bis zu 24 Stunden aufbewahrt werden. In bestimmten Aspekten kann die Temperatur höher (z. B. 200°F) oder niedriger (z. B. 40°F) sein und die Zeit kann kürzer (z. B. 1 Stunde) oder länger (z. B. 120 Stunden) sein. In weiteren Ausführungsformen kann die Dochtwirkung optional sein.
Das Harz/Schmiermittel-Gemisch wird anschließend in einen Zylinder eingebracht. Das Gemisch wird dann unter Druck verpresst, um eine Vorform zu erhalten. In einigen Aspekten kann der Zylinder 50 Zoll lang sein und einen Innendurchmesser von 1 bis 5 Zoll haben, und es wird ein Druck von 150 psi eingesetzt, um das Gemisch bei Umgebungstemperatur in die Vorform zu pressen. Natürlich können auch andere Prozessparameter verwendet werden.
Die Vorform wird durch einen Kolbenextruder in ein Band extrudiert. In einigen Aspekten erfolgt die Extrusion bei einer Temperatur zwischen 90 und 110°F. Die Enddicke des Bandes kann zwischen 5 und 75 mils und bevorzugt zwischen 35 und 45 mils variieren. Natürlich können auch andere Prozessparameter verwendet werden.
Nach der Extrusion wird das Band kalandriert, indem das Band durch heiße Kalanderrollen geführt wird, um ein gewünschtes Band sowie eine Streckung in der Maschinenrichtung zu erzielen, um Fibrillen zu bilden. Die Kalandrierung kann bei einer Temperatur zwischen 300 und 400°F und mit einer geeigneten Geschwindigkeit, wie z. B. zwischen 10 und 20 Fuß/min erfolgen. Nach der Kalandrierung kann das Band über zusätzliche Rollen geführt werden, um das Schmiermittel aus dem Band zu verdampfen. Natürlich können auch andere Prozessparameter verwendet werden.
Das kalandrierte Band wird dann weiter in der Maschinenrichtung (MD) zwischen 1 und 10 mal gestreckt. Das MD-gestreckte Band wird mittels einer Spannoperation in die Membrane 184 umgeformt. Während dieses Prozesses wird das MD-gestreckte Band in der Transversal- oder Querrichtung gestreckt, um die relativ dünne Membrane 184 zu erzeugen. Bevorzugt erfolgt die Streckung mit einer Liniengeschwindigkeit zwischen 30 Fuß/mm und 80 Fuß/mm. Das MD-gestreckte Band kann zwischen 1 und 20 mal (bevorzugt zwischen 10 und 12 mal) in der Querrichtung gestreckt werden. Das Band kann während der Spannoperation verschiedenen Temperaturen ausgesetzt werden, wie z. B. zwischen 150 und 800°F oder beispielsweise bei 200°F, bei 500°F, bei 650°F oder bei 700°F. Diese Temperaturen können zunehmen oder anderweitig bei den Streckungszyklen oder Lagen in der Spannvorrichtung variieren.
Nach dem Spannen kann die Membrane 184 wärmebehandelt werden, um die Mikrostrukturen einer Membrane zu stabilisieren. Diese Sinterung kann in einem Ofen bei einer Temperatur zwischen 400 und 750°F, bevorzugt zwischen 650 und 750°F, für eine Zeitdauer zwischen 1 und 120 Sekunden, und bevorzugt zwischen 10 und 30 Sekunden, erfolgen. Die Enddicke der Membrane 184 kann in dem Bereich zwischen 0,05 und 20 mils und bevorzugt zwischen 0,1 und 2 mils liegen.
Exemplarische Beispiele der laminierten Filtermedien 82 wurden für einen Vergleichstest mit bekannten Filtersäcken hergestellt. Das laminierte Filtermedium 82 wurde in Filtersäcke 80 geformt und in einer kontrollierten Sackkammer getestet. Die Filtersäcke 80 wurden periodisch aus der Testsackkammer für Leistungstests entfernt. Die Laminate 82 der Filtersäcke 80 wurden mittels bekannter Industrietestverfahren getestet. Die Ergebnisse des Vergleichstests sind in den 5–7 dargestellt.
Als Probe 1 wurde ein bekanntes Bezugs-Filtersackprodukt für den Test ausgewählt. Die Probe 1 stellt eine bekannte expandierte Polytetrafluorethylenmembrane dar, die auf ein bekanntes Aramidstoffsubstrat (NOMEX^®) laminiert ist, das kommerziell als Filtersack unter der Teilenummer QN004 von der BHA Group, Inc. beziehbar ist.
Als Probe 2 wurde ebenfalls ein bekanntes Bezugs-Filtersackprodukt für den Test ausgewählt. Die Probe 2 stellt eine bekannte expandierte Polytetrafluorethylenmembrane dar, die auf ein bekanntes Glasfaserstoffsubstrat laminiert ist, das kommerziell als Filtersack unter der Teilenummer QG061 von der BHA Group, Inc. beziehbar ist.
Die Probe 3 wurde für den Test hergestellt. Die Probe 3 enthält die Membrane 184, die gemäß einem Aspekt der Erfindung hergestellt worden und vorstehend beschrieben ist, die expandiertes Material aus co-koaguliertem Polytetrafluorethylen mit Titandioxidpartikeln enthält. Die Membrane 184 ist auf das bekannte Aramidstoffsubstrat 182 (NOMEX^®) der Probe 1 laminiert.
Die Probe 4 wurde für den Test hergestellt. Die Probe 4 enthält die Membrane 184, die gemäß einem Aspekt der Erfindung hergestellt worden und vorstehend beschrieben ist, die expandiertes Material aus co-koaguliertem Polytetrafluorethylen mit Titandioxidpartikeln enthält. Die Membrane 184 ist auf das bekannte Glasfaserstoffsubstrat 182 der Probe 2 laminiert.
Die Luftdurchlässigkeit gemäß dem Industriestandardprüfverfahren (ASTM D737) der Proben in Abhängigkeit von Reinigungszyklen ist in der Graphik in 5 dargestellt. Die Probe verlor etwa ein Drittel ihrer Luftdurchlässigkeit bei 10000 Reinigungszyklen. Es wurde festgestellt, dass die Probe 1 beschädigt war, wie es typischerweise im Betrieb zu sehen ist, und sie wurde aus der weiteren Prüfung der Luftdurchlässigkeit ausgeschlossen. Die Probe 2 verlor etwa die Hälfte ihrer Luftdurchlässigkeit bei 20000 Reinigungszyklen. Es wurde festgestellt, dass die Probe 2 beschädigt war, wie es typischerweise im Betrieb zu sehen ist, und sie wurde aus der weiteren Prüfung der Luftdurchlässigkeit ausgeschlossen. Die Proben 3 und 4 verloren nur etwa 17% ihrer ursprünglichen Luftdurchlässigkeit bei 20000 bis 40000 Reinigungszyklen. Die Proben 3 und 4 waren zu diesem Zeitpunkt unbeschädigt und wurden noch als einsetzbar betrachtet. Dieses ist Beweis dafür, dass das laminierte Filtermedium 82 des Filtersacks 80 durch die Verwendung der neuen Membrane 184 deutlich haltbarer in der simulierten Filterungsanwendung als zuvor bekannte Laminate für Filtersäcke ist. Somit zeigen die Filterbaugruppe 40, der Filtersack 80 und das laminierte Filtermedium 82 eine verbesserte Luftdurchlässigkeit bei 30000 Reinigungszyklen gemäß ASTM D737 von wenigstens etwa 40% ihrer anfänglichen Luftdurchlässigkeit, bevorzugt wenigstens etwa 67% und noch bevorzugter wenigstens etwa 80%. Mit anderen Worten zeigen die Filterbaugruppe 40, der Filtersack 80 und das laminierte Filtermedium 82 eine verbesserte Luftdurchlässigkeit bei 30000 Reinigungszyklen gemäß ASTM D737 von wenigstens etwa 2,4 CFM, bevorzugt wenigstens etwa 4,0 CFM und mehr bevorzugt von wenigstens etwa 4,8 CFM.
Die Staubeindringung der Proben in Abhängigkeit von den Reinigungszyklen ist in der Graphik in 6 dargestellt. Als Staubeindringung ist hier der Prozentsatz der Oberfläche des Filtermediums definiert, der durch Belastungsstaub blockiert ist, der nicht durch Umkehrimpulsreinigung abgereinigt werden kann. Die Staubeindringung ist somit für die Fähigkeit des Filtermediums 82, gereinigt zu werden, kennzeichnen, welche die Luftdurchlässigkeit und den Druckabfall beeinflusst. Bei den Proben 1 und 2 ist ein erheblicher Prozentsatz (40% bzw. 50% bei 30000 Reinigungszyklen und 60% bzw. 70% bei 40000 Reinigungszyklen) des Filtermediums über die Dauer des Tests blockiert. Bei den Proben 3 und 4 ist ein relativ kleiner Prozentsatz (etwa 3% bei 30000 Reinigungszyklen und etwa 5% bei 40000 Reinigungszyklen) des Filtermediums über die Dauer des Tests blockiert. Dies ist Beweis dafür, dass das laminierte Filtermedium 82 des Filtersacks 80 aufgrund der neuen Membrane 184 in der simulierten Filterungsanwendung wesentlich besser als herkömmlich bekannte Laminate gereinigt werden kann.
Der Druckabfall gemäß der Industriestandardprüfverfahren (ASTM D6830) der Proben in Abhängigkeit von Reinigungszyklen ist in der Graphik in 7 dargestellt. Alle Proben verhielten sich über 20000 Reinigungszyklen im Wesentlichen gleich. Die Proben 1 und 2 erlitten bei etwa 30000 Reinigungszyklen einen Druckabfall, der sich gegenüber ihrem anfänglichen Druckabfall ungefähr verdoppelte. Bei den Proben 1 und 2 nahm bei etwa 40000 Reinigungszyklen der Druckabfall weiter zu. Die Proben 3 und 4 zeigten bei 30000 und 40000 Reinigungszyklen nur eine leichte Druckzunahme gegenüber ihrem anfänglichen Druckabfall. Dieses ist Beweis dafür, dass das laminierte Filtermedium 82 des Filtersacks 80 aufgrund der neuen Membrane 184 deutlich haltbarer als bisher bekannte Laminate in der simulierten Filterungsanwendung ist, was auf seine Reinigungsfähigkeit ohne Zunahme des Druckabfalls zurückzuführen ist. Somit zeigen die Filterbaugruppe 40, der Filtersack 80 und das laminierte Filtermedium 82 deutlich verbesserte Druckabfallergebnisse (die geringer als etwa 3,0 Zoll Wassersäule gemäß der Ermittlung durch ASTM D6830-Prüfverfahren sind) über dem laminierten Filtermedium des Filtersacks bei 30000 Reinigungszyklen. Mit anderen Worten zeigen die Filterbaugruppe 40, der Filtersack 80 und das laminierte Filtermedium 82 verbesserte Druckabfallergebnisse über dem laminierten Filtermedium des Filtersacks 80 gemäß Ermittlung nach dem ASTM D6830 Testverfahren bei 30000 Reinigungszyklen, durch Zunahme von weniger als 100% des anfänglichen Druckabfalls.
Aus der vorstehenden Beschreibung wenigstens eines Aspektes der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen erkennen. Derartige Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen innerhalb des Kenntnisstandes der Technik sollen durch die beigefügten Ansprüche abgedeckt sein. Alle offenbarten und beanspruchten Zahlen und Zahlenbereiche sind angenähert und beinhalten wenigstens eine gewisse Variation und Abweichung.
Es ist eine Filterbaugruppe 40 zur Verwendung in einer Sackkammer 20, die einen Schlauchboden 48 mit einer hindurchführenden Öffnung 64 aufweist, geschaffen. Die Filterbaugruppe 40 weist einen Käfig 100 auf, der mit dem Schlauchboden 48 angrenzend an die Öffnung 64 verbunden werden kann. Der Käfig 100 enthält Drahtelemente. Ein Filtersack 80 ist von den Drahtelementen des Käfigs 100 gestützt, um den Filtersack 80 in einem Betriebszustand und in Fluidverbindung mit der Öffnung 64 in dem Schlauchboden 48 zu halten. Ein Umkehrimpulsstrahl-Reinigungssystem 22 ist so positioniert ist, dass es einen Reinigungsimpuls durch die Öffnung 64 hindurch und in den Filtersack 80 hinein für mehrere Reinigungszyklen leitet. Der Filtersack 80 besteht aus einem laminierten Filtermedium 82. Das laminierte Filtermedium 82 enthält ein Stoffsubstrat 182. Das laminierte Filtermedium 82 enthält ferner eine Membrane 184, die auf das Stoffsubstrat 182 laminiert ist. Die Membrane 184 weist eine einzelne Lage eines expandierten Materials aus co-koaguliertem Polytetrafluorethylen mit Titandioxidpartikeln auf. Die Titandioxidpartikel sind in dem co-koagulierten Polytetrafluorethylen in einem Bereich von etwa 0,5 bis 4,5 Gewichtsprozent vorhanden.
Bezugszeichenliste

20: Sackkammer
22: Umkehrimpuls-Reinigungssystem
24: Gehäuse
26: Einlass
40: Filterbaugruppe
42: Auslass
44: Schmutzgassammelraum
46: Reingassammelraum
48: Schlauchboden
60: schräge Wände
62: Öffnung
64: Öffnung
80: Filtersack
82: laminiertes Filtermedium
100: Käfig
122: Impulsventil
124: Verteiler
126: Blasrohr
140: Düse
182: Stoffsubstrat
184: Membrane

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM D737 [0006]
ASTM D737 [0047]
ASTM D6830 [0049]
ASTM D6830-Prüfverfahren [0049]

Claims

Filterbaugruppe (40) zur Verwendung in einer Sackkammer (20), die einen Schlauchboden (48) mit einer hindurchführenden Öffnung (64) aufweist, wobei die Filterbaugruppe aufweist: einen Käfig (10), der mit dem Schlauchboden (48) angrenzend an die Öffnung (64) verbunden werden kann, wobei der Käfig Drahtelemente enthält; einen Filtersack (80), der von den Drahtelementen des Käfigs (100) gestützt ist, um den Filtersack in einem Betriebszustand und in Fluidverbindung mit der Öffnung (64) in dem Schlauchboden (48) zu halten; ein Umkehrimpulsstrahl-Reinigungssystem (22), das positioniert ist, um einen Reinigungsimpuls durch die Öffnung (64) hindurch und in den Filtersack (80) hinein für mehrere Reinigungszyklen zu leitet; und wobei der Filtersack (80) aus einem laminierten Filtermedium (82) hergestellt ist, das enthält: ein Stoffsubstrat (182); und eine Membrane (184), die auf das Stoffsubstrat (182) laminiert ist, wobei die Membrane eine einzige Lage eines expandierten Materials aus co-koaguliertem Polytetrafluorethylen mit Titandioxidpartikeln enthält, wobei die Titandioxidpartikel in dem co-koagulierten Polytetrafluorethylen in einem Bereich von etwa 0,5 bis 4,5 Gewichtsprozent vorhanden sind.
Filterbaugruppe (40) nach Anspruch 1, wobei die Titandioxidpartikel eine Größe in dem Bereich von 150 bis 250 Nanometer haben.
Filterbaugruppe (40) nach Anspruch 1, wobei das laminierte Filtermedium (82) des Filtersacks (80) eine Luftdurchlässigkeit bei 30000 Reinigungszyklen gemäß ASTM D737 von wenigstens 2,4 CFM hat.
Filterbaugruppe (40) nach Anspruch 1, wobei das laminierte Filtermedium (82) des Filtersacks (80) eine Luftdurchlässigkeit bei 30000 Reinigungszyklen gemäß ASTM D737 von wenigstens etwa 40% seiner anfänglichen Luftdurchlässigkeit hat.
Filterbaugruppe (40) nach Anspruch 1, wobei der Druckabfall über dem laminierten Filtermedium (82) des Filtersacks (80) bei 30000 Reinigungszyklen weniger als etwa 3,0 Zoll Wassersäule gemäß der Ermittlung durch das ASTM D6830 Prüfverfahren beträgt.
Filterbaugruppe (40) nach Anspruch 1, wobei der Druckabfall über dem laminierten Filtermedium (82) des Filtersacks (80) bei 30000 Reinigungszyklen gemäß der Ermittlung durch das ASTM D737 Prüfverfahren um weniger als 100% gegenüber dem anfänglichen Druckabfall über dem Filtersack zunimmt.
Filterbaugruppe (40) nach Anspruch 1, wobei das Stoffsubstrat (182) ein gewebtes oder nicht-gewebtes Material aufweist, das aus der aus der Gruppe ausgewählt ist, zu der Acryl, Aramid, Glasfaser, P84, Polyester, Polyphenylensulfid, Polypropylen und Polytetrafluorethylen gehören.
Filtersack (80) zur Verwendung in einer Sackkammer (20) mit einem Schlauchboden (48) mit einer hindurchführenden Öffnung (64), einem Drahtkäfig (10), der mit dem Schlauchboden (48) angrenzend an die Öffnung verbunden werden kann, um den Filtersack zu stützen und um den Filtersack in einem Betriebszustand und in Fluidverbindung mit der Öffnung in dem Schlauchboden zu halten, und einem Umkehrimpulsstrahl-Reinigungssystem (22), das positioniert ist, um einen Reinigungsimpuls durch die Öffnung hindurch und in den Filtersack hinein zu leiten, wobei der Filtersack aus einem Laminat (82) hergestellt ist, das aufweist: ein Stoffsubstrat (182); und eine Membrane (184), die auf das Stoffsubstrat laminiert ist, wobei die Membrane eine einzige Lage eines expandierten Materials aus co-koaguliertem Polytetrafluorethylenharz mit Titandioxidpartikeln aufweist, wobei die Titandioxidpartikel in dem co-koagulierten Polytetrafluorethylenharz in einem Bereich von etwa 0,5 bis 4,5 Gewichtsprozent vorhanden sind und wobei das Laminat des Filtersacks (80) eine Luftdurchlässigkeit bei 30000 Reinigungszyklen von wenigstens 40% seiner anfänglichen Luftdurchlässigkeit gemäß ASTM D737 aufweist.
Filtersack (80) nach Anspruch 8, wobei die Titandioxidpartikel eine Größe in dem Bereich von 150 bis 250 Nanometer haben.
Filtersack (80) nach Anspruch 8, wobei das Laminat (82) des Filtersacks eine Luftdurchlässigkeit bei 30000 Reinigungszyklen von wenigstens 2,4 CFM wie gemäß dem ASTM D737 Prüfverfahren bestimmt, aufweist.
Filtersack (80) nach Anspruch 8, wobei der Druckabfall über dem Laminat (82) des Filtersacks bei 30000 Reinigungszyklen weniger als etwa 3,0 Zoll Wassersäule, wie gemäß dem ASTM D6830 Prüfverfahren bestimmt, aufweist.
Filtersack (80) nach Anspruch 8, wobei der Druckabfall über dem Laminat (82) des Filtersacks, wie gemäß dem ASTM D737 Prüfverfahren bestimmt, bei 30000 Reinigungszyklen um weniger als 100 gegenüber dem anfänglichen Druckabfall über dem Filtersack zunimmt.
Filtersack (80) nach Anspruch 8, wobei das Stoffsubstrat (182) ein gewebtes oder nicht-gewebtes Material aufweist, das aus der Acryl, Aramid, Glasfaser, P84, Polyester, Polyphenylensulfid, Polypropylen und Polytetrafluorethylen enthaltenden Gruppe ausgewählt ist.