DE102011050648A1

DE102011050648A1 - Filterelement aus Mikroglas- und nichtgewebten Trägerschichtmedien

Info

Publication number: DE102011050648A1
Application number: DE102011050648A
Authority: DE
Inventors: Timothy John Nicholas
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: BHA Altair LLC
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2011-12-01
Also published as: US20110289894A1

Abstract

Es ist ein Verbundfilterelement geschaffen. Das Verbundfilterelement ist zur Filterung eines Fluids konfiguriert. Das Verbundfilterelement enthält ein Mikroglasmedium aus Glasfasern und einen auf das Mikroglasmedium laminierten Gitterstoff. Der Gitterstoff ist konfiguriert, um Halt für das Mikroglasmedium zu bieten. In einem Aspekt weist das Verbundfilterelement einen Abscheidegrad von mehr als oder gleich etwa 99,5% zum Rückhalten einer Partikelgröße von etwa 0,3 Mikrometer auf. In einem anderen Aspekt ist ein Rahmen (70) vorgesehen, der konfiguriert ist, um das wenigstens eine Verbundfilterelement (10) in einer V-förmigen Tasche zu halten, wobei eine Flächenmasse des Mikroglasmediums (20) und des Gitterstoffs (30) wenigstens etwa 90 g/m2 beträgt. In einem weiteren Aspekt kann der Gitterstoff ferner einem Druck von ungefähr 25'' Wassersäule standhalten, ohne dass sich die Glasfasern des Mikroglasmediums (20) voneinander trennen.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein ein Filterelement und insbesondere ein Verbundfilterelement, das einen Gitterstoff mit einem Mikroglasmedium aufweist.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Verbundfilterelemente können dazu verwendet werden, reine Luft verschiedenen Vorrichtungen zuzuführen. Derartige Vorrichtungen können Gasturbinen umfassen. Manchmal werden schmelzgeblasene Materialien als das Substrat innerhalb von Filterelementen verwendet. Schmelzgeblasene Materialien weisen gewöhnlich eine statische Ladung auf. Die statische Ladung verringert sich im Laufe der Zeit aufgrund vielfältiger Faktoren, was dazu führt, dass sich die Effizienz des Filters ebenfalls im Laufe der Zeit verringert.
Manchmal werden auch Glasmaterialien als das Substrat in Filterelementen verwendet. Anders als schmelzgeblasene Materialen halten Glasmaterialen keine statische Ladung. Jedoch weisen Glasmaterialien eine geringere Zugfestigkeit auf, was Glasmaterialien für Hochdruck- und/oder nasse (klamme/feuchte) Umgebungen unerwünscht macht. In diesen Umgebungen ist es möglich, dass Glasmaterialien Risse bilden können und somit eine reduzierte Filterfähigkeit erfahren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die folgende Kurzbeschreibung präsentiert eine vereinfachte Zusammenfassung, um ein Grundverständnis von einigen Aspekten der hierin erläuterten Systeme und/oder Verfahren zu schaffen. Diese Kurzbeschreibung stellt keine umfassende Übersicht über die hierin beschriebenen Systeme und/oder Verfahren dar. Sie ist nicht dazu vorgesehen, Schlüsselelemente/entscheidende Elemente zu identifizieren oder den Umfang derartiger Systeme und/oder Verfahren abzugrenzen. Ihr einziger Zweck besteht darin, einige Konzepte in einer vereinfachten Form als eine Verbreitung für die detailliertere Beschreibung, die später dargeboten wird, zu präsentieren.
Ein Aspekt der Erfindung ergibt ein Filterungssystem, das ein zur Filterung eines Fluids konfiguriertes Verbundfilterelement enthält, das ein Mikroglasmedium aus Glasfasern und einen auf dem Mikroglasmedium aufgebrachten Gitterstoff enthält. Der Gitterstoff ist konfiguriert, um Halt für das Mikroglasmedium zu bieten, und das Verbundfilterelement weist einen Abscheidegrad (Filterwirkungsgrad) von mehr als oder gleich 99,5% zum Rückhalten einer Partikelgröße von 0,3 Mikrometer auf.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ergibt ein Filterungssystem, das wenigstens ein Verbundfilterelement zur Filterung eines Fluids enthält, das ein Mikroglasmedium aus Glasfasern, einen auf das Mikroglasmedium laminierten Gitterstoff und einen Rahmen aufweist, der konfiguriert ist, um das wenigstens eine Verbundfilterelement zu halten. Der Gitterstoff ist konfiguriert, um Halt für das Mikroglasmedium zu bieten, wobei eine Flächenmasse des Mikroglasmediums und des Gitterstoffs wenigstens 90 g/m² beträgt. Der Rahmen enthält wenigstens eine V-förmige Tasche, die das wenigstens eine Verbundfilterelement aufnimmt.
Gemäß einem weiteren Aspekt ergibt die Erfindung ein Filterungssystem, das ein Verbundfilterelement enthält, das zur Filterung eines Fluids konfiguriert ist und das ein Mikroglasmedium aus Glasfasern und einen auf dem Mikroglasmedium aufgebrachten Gitterstoff enthält. Der Gitterstoff ist konfiguriert, um Halt für das Mikroglasmedium zu bieten, wobei das Verbundfilterelement einen Abscheidegrad von mehr als oder gleich 99,5% für eine Partikelgröße von 0,3 Mikrometer aufweist. Der Gitterstoff enthält ferner Mittel, um einem Druck von ungefähr 25 Zoll Wassersäule zu widerstehen, ohne dass sich die Glasfasern des Mikroglasmediums voneinander trennen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Das Vorstehende sowie weitere Aspekte der Erfindung werden für Fachleute auf dem Gebiet, die die Erfindung betrifft, beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich, in denen zeigen:
1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Abschnitts eines Verbundfilterelementes, das ein Mikroglasmedium und einen Gitterstoff gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält;
2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer größeren Menge des in 1 veranschaulichten Verbundfilterelementes in einer beispielhaften gewellten (gefalteten) Konfiguration gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
3 eine Perspektivansicht eines beispielhaften Filtereinsatzes, der das Verbundfilterelement nach 1 enthält, gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es sind beispielhafte Ausführungsformen, die einen oder mehrere Aspekte der Erfindung enthalten, beschrieben und in den Zeichnungen veranschaulicht. Diese veranschaulichten Beispiele sollen keine Beschränkung der Erfindung darstellen. Zum Beispiel können ein oder mehrere Aspekte der Erfindung in anderen Ausführungsformen und sogar anderen Arten von Vorrichtungen verwendet werden. Außerdem wird hierin eine bestimmte Terminologie lediglich der Zweckmäßigkeit wegen verwendet, und sie soll nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Noch weiter werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung der gleichen Elemente verwendet. Es sollte verstanden werden, dass die schematisierten Zeichnungen gegebenenfalls nicht mit den exakten relativen Maßen gezeichnet sein können.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes Verbundfilterelement 10 für ein Filterungssystem. Das Verbundfilterelement 10 ist zur Filterung eines Fluids, wie beispielsweise einer Flüssigkeit, Luft oder eines Gases, das dem Filterungssystem zugeführt wird, konfiguriert. Das Verbundfilterelement 10 enthält ein Mikroglasmedium 20. Wie in 2 veranschaulicht, indem das Mikroglasmedium 20 einen Teil eines Verbundfilterelementes 10 zur Fluidfilterung bildet, weist das Mikroglasmedium 20 zur Erleichterung der Beschreibung eine stromaufwärtige Seite 22 und eine stromabwärtige Seite 24 auf.
In einem Beispiel ist das Mikroglasmedium 20 eine einzige Schicht aus Mikroglasfasern. Es wird erwogen, dass mehrere Mikroglasschichten innerhalb des Mediums 20 vorgesehen sein können. Es kann eine Anzahl unterschiedlicher Prozesse verwendet werden, um das Mikroglasmedium 20 zu erzeugen. In einem Beispiel kann das Mikroglasmedium 20 aus einem Borosilikat-Mikroglasfasermedium erzeugt sein. Das Mikroglasmedium 20 kann ferner einige weitere Materialien enthalten. Zum Beispiel können die Fasern des Mikroglasmediums 20 mit einem Akrylatharz und Polyvinylalkohol miteinander verbunden sein. Hier nachstehend wird das Mikroglasmedium 20 einfach als ein Mikroglasmedium 20 bezeichnet.
Das Mikroglasmedium 20 in dem Verbundfilterelement 10 kann verschiedene physikalische Eigenschaften aufweisen. Zum Beispiel können die Glasfasern des Mikroglasmediums 20 verschiedene Durchmesser, wie beispielsweise zwischen etwa 0,3 und 10 Mikrometer, aufweisen. Das Mikroglasmedium 20 weist ein Flächengewicht oder eine Flächenmasse von ungefähr 70 g/m² oder in einem anderen Beispiel zwischen 65 und 75 g/m² auf. Dieser Bereich für die Flächenmasse kann einem Mikroglasmedium mit einem Abscheidegrad ungefähr der Filterklasse H12 oder in einem anderen Beispiel zwischen ungefähr 99,5% und 99,93% entsprechen. Die beispielhafte Flächenmasse kann auch größer sein, wenn beispielsweise ein höherer Nennabscheidegrad als die Filterklasse H12 für das Mikroglasmedium 20 vorgesehen ist, oder kann kleiner sein, wenn ein geringerer Abscheidegrad als H12 für das Mikroglasmedium 20 vorgesehen ist. In einem Beispiel beträgt die Zugfestigkeit des Mikroglasmediums 20 zwischen ungefähr 0,8 und 1,1 kN/m in der Maschinenrichtung und zwischen ungefähr 0,3 und 0,6 kN/m in der Querrichtung. Ferner beträgt in einem derartigen Beispiel die Zugdehnung in der Maschinenrichtung ungefähr 1,3 kN/m. Die vorgesehenen Werte für die Zugfestigkeit und die Zugdehnung können einem Mikroglasmedium mit einem Abscheidegrad ungefähr der Filterklasse H12 oder in einem anderen Beispiel zwischen ungefähr 99,5% und 99,93% entsprechen. Die Zugfestigkeit und die Zugdehnung können auch basierend auf unterschiedlichen Filterwirkungsgradklassen, die für das Mikroglasmedium 20 vorgesehen sind, variieren. Der Luftwiderstand für das Mikroglasmedium 20, das einen Abscheidegrad ungefähr der Filterklasse H12 oder in einem anderen Beispiel zwischen ungefähr 99,5% und 99,93% aufweisen kann, beträgt ungefähr 210 Pa und in einem anderen Beispiel soviel wie 235 Pa bei einem Luftwiderstand von 5,3 cm/s. Der Luftwiderstand kann bei einem höheren Abscheidegrad als der Klasse H12 steigen, oder der Luftwiderstand kann bei einem geringeren Abscheidegrad als der Klasse H12 abnehmen. Das Mikroglasmedium 20 weist eine Durchdringung von 0,1% für ein 0,3 Mikrometer Aerosol bei 5,3 cm/s oder für ein ungefähr 0,18 Mikrometer großes Aerosol bei 2,5 cm/s auf. Das Mikroglasmedium 20 weist ferner eine Durchdringung zwischen ungefähr 0,1% und 0,4% für ein 0,3 Mikrometer Aerosol bei 5,3 cm/s oder für ein ungefähr 0,18 Mikrometer Aerosol bei 2,5 cm/s auf. Die Durchdringungswerte variieren umgekehrt zu dem Abscheidegrad des Mikroglasmediums 20. Falls somit ein höherer Abscheidegrad geschaffen ist, ergibt sich ein geringerer Durchdringungswert. Die Steifheit des Mikroglasmediums 20 liegt im Bereich zwischen 500 und 750 Gu oder mg in der Maschinenrichtung. Das Mikroglasmedium 20 kann ferner eine hydrostatische Druckhöhe zwischen 4,5 und 6,5 kPa aufweisen. Somit kann das Mikroglasmedium 20 wenigstens eine der beschriebenen Eigenschaften aufweisen und kann auch eine beliebige Kombination der beschriebenen Eigenschaften enthalten. Die Eigenschaften können auch je nach dem durch das Mikroglasmedium 20 erzielten Abscheidegrad über die angegebenen Bereiche hinaus variieren.
Wie ferner in 1 veranschaulicht, enthält das Verbundfilterelement 10 ferner einen Gitterstoff 30 gemeinsam mit dem Mikroglasmedium 20. Der Gitterstoff 30 ermöglicht einen Durchgang eines Fluids von einer Seite zur anderen (z. B. ist der Gitterstoff relativ offen oder porös). In einem Beispiel ist der Gitterstoff 30 nicht gewebt. Der Gitterstoff 30 kann aus vielfältigen Materialien, einschließlich Polyester, Polypropylen oder anderen Polymeren, erzeugt sein. Der Gitterstoff 30 kann ein Flächengewicht oder eine Flächenmasse von ungefähr 30 g/m² oder in einem anderen Beispiel zwischen 25 und 35 g/m² aufweisen. In dem in 2 veranschaulichten Beispiel ist nur ein einziger Gitterstoff 30 vorgesehen, und der einzige Gitterstoff ist auf der stromabwärtigen Seite 24 des Mikroglasmediums 20 angeordnet. In einem anderen Beispiel könnte der einzige Gitterstoff 30 auf der stromaufwärtigen Seite 22 des Mikroglasmediums 20 angeordnet sein. In einem noch weiteren Beispiel könnte ein zweiter Gitterstoff hinzugefügt werden, so dass ein Gitterstoff an jeder der stromaufwärtigen Seite 22 und der stromabwärtigen Seite 24 des Mikroglasmediums 20 angeordnet ist.
Der Gitterstoff 30 kann verschiedene Abmessungen und physikalische Eigenschaften aufweisen. Der Gitterstoff 30 weist in einem Beispiel eine Dicke von ungefähr 550 Mikrometer auf. In einem Beispiel ist das Mikroglasmedium 20 dicker als der Gitterstoff 30, und in einem anderen Beispiel ist das Mikroglasmedium 20 dünner als der Gitterstoff 30.
Der Gitterstoff 30 sorgt für die Steifigkeit, Festigkeit und den Halt für das Mikroglasmedium 20 in dem Substrat. Die relativ größere Festigkeit des Gitterstoffs 30 gleicht eine relativ geringere Festigkeit des Mikroglasmediums 20 aus. Somit bietet der Gitterstoff 30 eine erhöhte Festigkeit für das gesamte Verbundfilterelement 10. Während Fluid durch das Verbundfilterelement 10 hindurchtritt und durch das Mikroglasmedium 20 gefiltert wird, gewährleistet der Gitterstoff 30 eine Festigkeit für das Verbundfilterelement 10. Hinsichtlich der Funktion kann der Gitterstoff 30 als ein Beispiel für Mittel zur Erzielung einer Festigkeit angesehen werden.
Die durch den Gitterstoff 30 gebotene Steifigkeit kann dem Verbundfilterelement 10 ermöglichen, zu einer Gestalt geformt und in einer Gestalt beibehalten werden. Demgemäß kann das Mikroglasmedium 20 in dem Verbundfilter 10 in die Form ausgebildet und darin beibehalten werden. Vergleiche z. B. die Formgestalt, die in 1 veranschaulicht ist.
Der Gitterstoff 30 kann weitere Eigenschaften bieten. Zum Beispiel wurden früher HDPE- und Nylonnetze innerhalb eines Filterelementes verwendet. Jedoch macht die Aufnahme des Gitterstoffs 30 an dem Filterelement 10 die Bereitstellung einer derartigen zusätzlichen Struktur überflüssig.
Blickt man auf das gesamte Verbundfilterelement 10 mit dem Mikroglasmedium 20 und dem Gitterstoff 30 kann das Verbundfilterelement nassen (klammen/feuchten) Umgebungen und/oder Hochdruckumgebungen besser standhalten im Vergleich zu dem Mikroglasmedium 20 alleine. Das Verbundfilterelement 10 mit dem Mikroglasmedium 20 und dem Gitterstoff 30 weist einen besseren Widerstand gegen Rissbildung im Vergleich zu dem Mikroglasmedium 20 alleine auf (d. h., falls das Mikroglasmedium 20 alleine in einer Hochdruck- und/oder nassen Umgebung platziert wird, besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Mikroglasmedium 20 reißt). Somit bietet der Gitterstoff 30 den Halt und die Festigkeit, um das Mikroglasmedium 20 zusammenzuhalten, selbst wenn das Verbundfilterelement 10 des Mikroglasmediums 20 in diesen Umgebungen angeordnet wird. In einem Beispiel ist der Gitterstoff 30 das Mittel, das die Festigkeit für das Mikroglasmedium 20 des Verbundfilterelementes 10 bietet, um einer WS (Wassersäule) von 25'' zu widerstehen, ohne dass sich die Glasfasern des Mikroglasmediums 20 oder des Verbundfilterelementes 10 voneinander trennen. Wenn sich die Glasfasern voneinander trennen, beginnt das Verbundfilterelement 10 auseinander zu fallen, da eine beträchtliche Menge der Glasfasern schließlich voneinander weg reißt. Wenn sich die Glasfasern des Mikroglasmediums 20 voneinander trennen, ist das Mikroglasmedium 20 zur Filterung des Fluids nicht mehr so nutzbar.
Das Verbundfilterelement 10 kann verschiedene Abmessungen und physikalische Eigenschaften aufweisen. In einem beispielhaften Test wurde festgestellt, dass der Gitterstoff 30 und das Mikroglasmedium 20 eine Zugfestigkeit im Bereich von ungefähr 15–20 N pro 15 mm Streifen in einer ersten Orientierungsrichtung sowie im Bereich von ungefähr 10–15 N pro 15 mm Streifen in der Querrichtung (durchgeführt entsprechend dem ISO 1924-2 Standard) erzielen. In einem Beispiel kann das Verbundfilterelement 10 eine Dicke von 0,4 mm ± 0,07 mm bei 6,7 N/cm² aufweisen, gemessen unter Verwendung des ISO 534 Standards. In einem weiteren beispielhaften Test weist das Verbundfilterelement 10 eine Gurley-Steifigkeit von wenigstens 700 mg auf. Das Verbundfilterelement 10 kann einer Anwendung von ungefähr 200 Pa bis 280 Pa bei 5,3 cm/s widerstehen. Höheren Drücken kann das Verbundfilterelement 10 ebenfalls standhalten, wenn beispielsweise das Verbundfilterelement 10 eine Filterklasse mit höherem Abscheidegrad aufweist. Geringeren Drücken kann das Verbundfilterelement 10 auch standhalten, wenn beispielsweise das Verbundfilterelement 10 eine Filterklasse mit geringerem Abscheidegrad aufweist. In einem weiteren Beispiel kann das Filterelement 10 einen Luftströmungswiderstand von ungefähr 19 mbar bei 400 cm³/s ergeben. Das Verbundfilterelement 10 kann wenigstens eine der beschriebenen Eigenschaften aufweisen und kann auch eine beliebige Kombination der beschriebenen Eigenschaften enthalten.
Das Verbundfilterelement 10 kann auch eine relativ größere Flächenmasse oder ein relativ größeres Flächengewicht ergeben, um eine Langlebigkeit und Festigkeit zu erzielen, um zu helfen, den Bedingungen zu widerstehen, in denen das Verbundfilterelement 10 eingesetzt wird. Die Umgebung kann eine nasse Umgebung oder eine Hochdruckumgebung sein. In einem Beispiel kann die Flächenmasse des Verbundfilterelementes 10 mit dem Mikroglasmedium 20 und dem Gitterstoff 30 größer sein als etwa 90 g/m². In einem weiteren Beispiel kann die Flächenmasse in dem Bereich zwischen etwa 90 und etwa 110 g/m² liegen, gemessen unter Verwendung des ISO 536 Standards.
Das Verbundfilterelement 10, einschließlich des Mikroglasmediums 20 und des Gitterstoffs 30, kann einen Wirkungsgrad einer HEPA-Filterklasse, wie beispielsweise einer H12-Filterklasse von mehr als oder gleich ungefähr 99,5% zur Rückhaltung einer Partikelgröße von etwa 0,3 Mikrometern entsprechend dem EN 1822 Standard, z. B., erzielen. Durch Auswahl verschiedener Eigenschaften für das Mikroglasmedium 20 kann auch eine Vielfalt anderer Filterwirkungsklassen für das Mikroglasmedium 20 und den Gitterstoff 30, zwischen etwa F5 (> 50%) und etwa U17, erreicht werden. In einem Beispiel kann der Abscheidegrad für ein Verbundfilterelement 10 ungefähr 99,6% betragen, der geringfügig besser ist als die H12-Filterklasse. Dieser Wirkungsgrad wird auf der Basis einer Geschwindigkeit von 5,3 cm/s unter Erzielung eines Einfangs von Partikeln der Größe von ungefähr 0,3 Mikrometer von etwa 99,6% z. B. gemäß dem EN 1822 Standard gemessen. In einem anderen Beispiel wurde der Abscheidegrad für das Verbundfilterelement 10 als ungefähr 99,93% gemessen, der geringfügig unterhalb der H13-Filterklasse liegt.
Es können auch nachfolgende Prozesse, wie beispielsweise eine Wellung bzw. Riffelung, Faltung und allgemeiner Zusammenbau, an dem Verbundfilterelement 10 durchgeführt werden. Eine Riffelung des Mikroglasmediums 20 ergibt ein größeres Volumen von Durchgangswegen für eine Luftströmung. Zum Beispiel können Riffelungen beispielsweise durch Riffelwalzen erzeugt werden. Beispielhafte Riffelungen 40, wie sie in 2 veranschaulicht sind, können als eine alternierende aufwärts und abwärts verlaufende im Wesentlichen V-förmige Welle in einem Filterelement konfiguriert sein. Wellenberge 42 und -täler 44 erstrecken sich durch das Mikroglasmedium 20 hindurch. Die Täler 44 können eine effektive Tiefe D aufweisen, um eine Atmungsaktivität des Mikroglasmediums 20 zu ermöglichen. In einem Beispiel kann die Tiefe ungefähr 27 mm betragen. Es kann auch eine gleichmäßige Riffelung (Wellung) über dem gesamten Querschnitt des Filtermediums erzielt werden. Eine Wellenteilung (Wiederholfrequenz) C in dem Beispiel kann etwa 8 Wellungen pro Zoll betragen.
Alternativ kann das Verbundfilterelement Faltungen aufweisen, die zu einer speziellen Orientierung geformt und darin beibehalten sind. Die Faltungen können in ähnlicher Weise eine Teilung C und eine Tiefe D aufweisen. Alternativ können unterschiedliche Konfigurationen zur Konturierung für das Verbundfilterelement 10 vorgesehen sein.
Das Verbundfilterelement 10 kann in einem Filterungssystem verwendet werden. Das Filterungssystem kann ein Turbinensystem, wie beispielsweise wenigstens eine Gasturbine, enthalten. Das Filterungssystem kann in verschiedenen Umgebungen verwendet werden, zu denen einschließlich, jedoch nicht ausschließlich, Offshore-Anwendungen, wie beispielsweise Marineanwendungen, eine Ölbohrinsel, ein Marineschiff oder eine Offshore-Plattform gehören. Das Verbundfilterelement 10 kann ferner in On-Shore-Anwendungen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Küstenanwendungen, Kraftwerken und Bereichen, die starken Winden ausgesetzt sind, verwendet werden. Außerdem können die Anwendungen an der Küste ein Aussetzen der Turbinen gegenüber Wasser, Feuchtigkeit und/oder erhöhten Feuchtewerten enthalten. Ferner kann das Verbundfilterelement 10 auch in anderen Anwendungen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt; Hochdruckanwendungen verwendet werden. In einem Beispiel enthält das Verbundfilterelement Mittel, um einem Druck von bis zu etwa 25'' WS (Wassersäule) zu widerstehen. Ohne einen Gitterstoff 30 vorzusehen, werden sich die Fasern des Mikroglasmediums 20 wahrscheinlich voneinander trennen, wenn sie diesem Druck ausgesetzt sind. In einem anderen Beispiel ergibt der Gitterstoff 30 des Verbundfilterelementes 10 das Mittel, um sowohl Feststoffen als auch Flüssigkeiten zu widerstehen. Ein Beispiel für einen Feststoff, dem das Filterelement 10 widerstehen kann, ist Salz. Der Gitterstoff 30 und das Filterelement 10 ergeben die Mittel, um eine Salzverunreinigung aufgrund von sowohl feuchten Teilchen und/oder trockenen Salzteilchen bei einem beliebigen Feuchteniveau zu beschränken oder zu verhindern, ohne dass sich die Glasfasern des Mikroglasmediums 20 voneinander trennen. In einem noch weiteren Beispiel ergibt der Gitterstoff 30 des Verbundfilterelementes 10 die Mittel, um Salzwasser oder Salz aus der Luft, beispielsweise aus Aerosolen oder der Dunstbildung aus der See oder dem Ozean, zu widerstehen, ohne dass sich die Glasfasern des Mikroglasmediums 20 voneinander trennen. Der Gitterstoff 30 kann ferner die Mitten bereitstellen, um einem Druck von bis zu etwa 25'' WS (Wassersäule) zu widerstehen, während er in der Lage ist, Feuchte und Salz standzuhalten, ohne dass sich die Glasfasern des Mikroglasmediums 20 voneinander trennen.
In einem weiteren Beispiel, das in 3 veranschaulicht ist, kann das wenigstens eine Verbundfilterelement 10 in einem Filtereinsatz 60 aufgenommen sein, der in einem Filterungssystem verwendet wird. Der Filtereinsatz 60 kann wenigstens ein Verbundfilterelement 10 enthalten. Der Filtereinsatz 60 kann vielfältige Formen, Größen und physikalischen Eigenschaften entsprechend einer gewünschten Nutzung und der Umgebung, der der Filtereinsatz 60 bestimmungsgemäß widerstehen soll, aufweisen. Der Filtereinsatz 60 enthält in diesem Beispiel mehrere Verbundfilterelemente 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, die zur Filterung eines Fluids, wie beispielsweise Luft oder Gase, konfiguriert sind. Das erste Verbundfilterelement 10 kann, wie in Bezug auf 1 und 2 beschrieben, jedes der anderen Verbundfilterelemente 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 repräsentieren. Der Filtereinsatz kann einen Rahmen 70 enthalten. Der Rahmen 70 ist konfiguriert, um wenigstens ein Verbundfilterelement 10 aufzunehmen. Der Rahmen 70 kann mehrere Taschen 72, 74, 76, 78 enthalten. Die vier Taschen 72, 74, 76, 78 in diesem Beispiel entsprechen der Aufnahme von acht Verbundfilterelementen 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18. In der ersten Tasche 72 sind ein erstes Verbundfilterelement 10 und ein zweites Verbundfilterelement 12 auf jeder Seite der ersten Tasche 72 enthalten. Die Tasche kann ungefähr 30 m² des Mikroglasmediums 20 enthalten. Die erhöhte Größe der Filterungsoberfläche kann helfen, einen geringeren Druckabfall zu erzielen.
Die Orientierung zwischen dem ersten Verbundfilterelement 10 und dem zweiten Verbundfilterelement 12 in der ersten Tasche 72 kann relativ V-förmig sein. Die Taschen 72, 74, 76, 78 können vielfältige Formen aufweisen, zu denen einschließlich, jedoch nicht ausschließlich, keilförmige oder V-förmige Taschen gehören. In diesem Beispiel enthält der Rahmen 70 eine V-zellenartige Konfiguration, indem er wenigstens eine V-förmige Tasche mit zwei Filterelementen aufweist, worin die beiden Filterelemente in einer V-förmigen Konfiguration relativ zueinander ausgerichtet sind. In einem alternativen Beispiel kann die wenigstens eine Tasche 72 ein Verbundfilterelement 10 aufnehmen, das mit der V-förmigen Gestalt der Tasche 72 übereinstimmt. In anderen Beispielen kann der Filtereinsatz 60 unterschiedliche Anzahl von Verbundfilterelementen, einschließlich so wenig wie nur ein einziges Verbundfilterelement 10 enthalten. In weiteren Beispielen weisen die Taschen 72, 74, 76, 78 innerhalb eines einzigen Filtereinsatzes unterschiedliche Orientierungen und Formen auf. In weiteren Beispielen kann ein System vorgesehen sein, das mehrere Filtereinsätze 60 verwendet, um eine Reihe von Filterungsschritten zu schaffen und/oder um einen größeren Oberflächenbereich abzudecken. In anderen Beispielen kann der Rahmen 70 vielfältige Formen, Orientierungen und Taschen aufweisen und ist nicht auf die in 1 veranschaulichte V-förmige Konfiguration beschränkt. In einem alternativen Beispiel kann der Filtereinsatz 60 einen Teil einer Sackfiltervorrichtung bilden. Ein Sackfilter stellt ungefähr 5 m² Medium bereit, während die V-zellenförmige Konfiguration 30 m² Medium bereitstellt. In diesem alternativen Beispiel kann das Mikroglasmedium 20 auf den Gitterstoff 30 aufgenäht sein. Zum Beispiel kann ein Sackfilter mit dem Gitterstoff 30 im Verhältnis zu jeder Tasche 72, 74, 76, 78 vorgesehen sein. Der Sackfilter kann vier Taschen oder eine beliebige sonstige Anzahl von Taschen aufweisen.
Verfahren zur Herstellung des Verbundfilterelementes 10 können verschiedene Merkmale der vorstehend beschriebenen Vorrichtung enthalten. In einem beispielhaften Verfahren zur Herstellung des Verbundfilterelementes 10 wird ein Mikroglasmedium 20 in dem wenigstens einen Verbundfilterelement 10, das zur Filterung eines Fluids eingerichtet ist, vorgesehen. Ein Gitterstoff 30, beispielsweise ein nichtgewebter Gitterstoff, wird während der Herstellung des Glasmediums hinzugefügt. Der Gitterstoff 30 wird auf dem Mikroglasmedium 20 aufgebracht. Es können unterschiedliche Prozesse dazu verwendet werden, den Gitterstoff 30 auf dem Mikroglasmedium 20 aufzubringen, zu denen einschließlich, jedoch nicht ausschließlich, ein Laminieren des Gitterstoffs 30 auf dem Mikroglasmedium 20 gehört. Der Gitterstoff 30 kann auf dem wenigstens einen Mikroglasmedium 20 laminiert werden, um zusätzliche Festigkeit zu schaffen. Alternativ kann der Gitterstoff 30 mit dem Mikroglasmedium 20 gemeinsam plissiert werden. Es wird ein Rahmen 70 bereitgestellt, um das wenigstens eine Filterelement zu haltern. Der Rahmen 70 kann vielfältige Formen und Größen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, entsprechend dem Beispiel nach 3 aufweisen. Das wenigstens eine Verbundfilterelement 10 kann an dem Rahmen 70 angeklebt oder angegossen werden. Es können andere Klebstoffe oder Befestigungsmittel verwendet werden, um das Filterelement an dem Rahmen 70 zu sichern oder anhaften zu lassen. In einem Beispiel wird nur der Außenumfang des Filterelementes mit einem Klebstoff zur Sicherung des Filterelementes an dem Rahmen 70 versehen. In einem weiteren Beispiel können andere Verfahren zur Stabilisierung des Filterelementes relativ zu dem Rahmen 70 vorgesehen sein, ohne dass irgendein Klebstoff bereitgestellt wird. Jedes Verbundfilterelement 10, das das Mikroglasmedium 20 und den Gitterstoff 30 enthält, kann irgendwelche der vorstehend erläuterten Eigenschaften aufweisen, wenn es durch das beispielhafte Verfahren erzeugt wird, zu denen einschließlich, jedoch nicht ausschließlich, ein Abscheidegrad von mehr als oder gleich 99,5%, eine Flächenmasse von wenigstens 90 g/m² und/oder eine Zugfestigkeit im Bereich von ungefähr 15–20 N pro 15 mm Streifen in der Maschinenrichtung und im Bereich von ungefähr 10–15 N pro 15 mm Streifen in der Querrichtung gehören.
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschrieben worden. Es werden Modifikationen und Veränderungen anderen beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung einfallen. Beispielhafte Ausführungsformen, die einen oder mehrere Aspekte der Erfindung enthalten, sollen all derartige Modifikationen und Veränderungen enthalten, sofern sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
Es ist ein Verbundfilterelement geschaffen. Das Verbundfilterelement ist zur Filterung eines Fluids konfiguriert. Das Verbundfilterelement enthält ein Mikroglasmedium aus Glasfasern und einen auf das Mikroglasmedium laminierten Gitterstoff. Der Gitterstoff ist konfiguriert, um Halt für das Mikroglasmedium zu bieten. In einem Aspekt weist das Verbundfilterelement einen Abscheidegrad von mehr als oder gleich etwa 99,5% zum Rückhalten einer Partikelgröße von etwa 0,3 Mikrometer auf. In einem anderen Aspekt ist ein Rahmen 70 vorgesehen, der konfiguriert ist, um das wenigstens eine Verbundfilterelement 10 in einer V-förmigen Tasche zu halten, wobei eine Flächenmasse des Mikroglasmediums 20 und des Gitterstoffs 30 wenigstens etwa 90 g/m² beträgt. In einem weiteren Aspekt kann der Gitterstoff ferner einem Druck von ungefähr 25'' Wassersäule standhalten, ohne dass sich die Glasfasern des Mikroglasmediums 20 voneinander trennen.
Bezugszeichenliste

10: Verbundfilterelement
12: Verbundfilterelement
13: Verbundfilterelement
14: Verbundfilterelement
15: Verbundfilterelement
20: Mikroglasmedium
22: Stromaufwärtige Seite
24: Stromabwärtige Seite
30: Gitterstoff
40: Wellungen, Riffelungen
42: Wellenberge
44: Täler
60: Filtereinsatz
70: Rahmen
72: Tasche
74: Tasche
76: Tasche
78: Tasche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 1924-2 Standard [0022]
ISO 534 Standards [0022]
ISO 536 Standards [0023]
EN 1822 Standard [0024]
EN 1822 Standard [0024]

Claims

Filterungssystem, das enthält: ein zur Filterung eines Fluids konfiguriertes Verbundfilterelement (10), das enthält: ein Mikroglasmedium (20) aus Glasfasern; und einen Gitterstoff (30), der auf dem Mikroglasmedium (20) aufgebracht ist, wobei der Gitterstoff (30) konfiguriert ist, um Halt für das Mikroglasmedium (20) zu bieten, und das Verbundfilterelement (10) einen Abscheidegrad von mehr als oder gleich etwa 99,5% zur Rückhaltung einer Partikelgröße von etwa 0,3 Mikrometer aufweist.
Filterungssystem nach Anspruch 1, wobei der Gitterstoff (30) stromabwärts von dem Mikroglasmedium (20) angeordnet ist.
Filterungssystem nach Anspruch 1, wobei das Mikroglasmedium (20) und der Gitterstoff (30) gemeinsam eine Zugfestigkeit zwischen ungefähr 15 und 20 N pro 15 mm Streifen in einer Maschinenrichtung und zwischen ungefähr 10 und 15 N pro 15 mm Streifen in einer Querrichtung aufweisen.
Filterungssystem nach Anspruch 1, das ferner einen Rahmen (70) enthält, der konfiguriert ist, um das Verbundfilterelement (10) aufzunehmen.
Filterungssystem nach Anspruch 4, wobei der Rahmen (70) eine V-zellenartige Konfiguration aufweist, die das Verbundfilterelement (10) aufnimmt.
Filterungssystem, das enthält: wenigstens ein Verbundfilterelement (10) zur Filterung eines Fluids, das enthält: ein Mikroglasmedium (20) aus Glasfasern; einen Gitterstoff (30), der auf das Mikroglasmedium (20) laminiert ist, wobei der Gitterstoff (30) konfiguriert ist, um Halt für das Mikroglasmedium (20) zu bieten, und wobei eine Flächenmasse des Mikroglasmediums (20) und des Gitterstoffs (30) wenigstens etwa 90 g/m² beträgt; und einen Rahmen (70), der konfiguriert ist, um das wenigstens eine Verbundfilterelement zu halten; wobei der Rahmen (70) wenigstens eine V-förmige Tasche (72) enthält, die das wenigstens eine Verbundfilterelement (10) aufnimmt.
Filterungssystem nach Anspruch 6, wobei das Mikroglasmedium (20) gefaltet ist.
Filterungssystem nach Anspruch 7, wobei das Mikroglasmedium (20), das gefaltet ist, Falten mit einer Tiefe von ungefähr 27 mm enthält.
Filterungssystem nach Anspruch 7, wobei das Mikroglasmedium (20), das gefaltet ist, acht oder weniger Falten pro Zoll enthält.
Filterungssystem nach Anspruch 6, wobei das wenigstens eine Verbundfilterelement (10) einen Abscheidegrad, der wenigstens etwa 50% beträgt, zur Rückhaltung einer Partikelgröße von etwa 0,3 Mikrometern aufweist und wobei eine Steifheit des Gitterstoffs (30) und des Mikroglasmediums (20) etwa 700 mg beträgt.
Filterungssystem nach Anspruch 6, wobei das wenigstens eine Verbundfilterelement (10) einen Abscheidegrad, der wenigstens etwa 99,5% beträgt, zur Rückhaltung einer Partikelgröße von etwa 0,3 Mikrometern aufweist.
Filterungssystem nach Anspruch 6, wobei der Gitterstoff (30) stromabwärts von dem Mikroglasmedium (20) angeordnet ist.
Filterungssystem nach Anspruch 6, wobei das Mikroglasmedium (20) und der Gitterstoff (30) eine Zugfestigkeit zwischen ungefähr 15 und 20 N pro 15 mm Streifen in einer Maschinenrichtung und zwischen ungefähr 10 und 15 N pro 15 mm Streifen in einer Querrichtung aufweisen.
Filterungssystem, das enthält: ein zur Filterung eines Fluids konfiguriertes Verbundfilterelement (10), das enthält: ein Mikroglasmedium (20) aus Glasfasern; und einen Gitterstoff (30), der auf dem Mikroglasmedium (20) aufgebracht ist, wobei der Gitterstoff (30) konfiguriert ist, um Halt für das Mikroglasmedium (20) zu bieten, wobei das Verbundfilterelement (10) einen Abscheidegrad von mehr als oder gleich etwa 99,5% für eine Partikelgröße von etwa 0,3 Mikrometer aufweist, und Mittel, um einem Druck von ungefähr 25'' Wassersäule standzuhalten, ohne dass sich die Glasfasern des Mikroglasmediums (20) voneinander trennen.
Filterungssystem nach Anspruch 14, das ferner einen Rahmen (70) enthält, der konfiguriert ist, um das Verbundfilterelement (10) aufzunehmen, wobei der Rahmen (70) eine V-zellenartige Konfiguration enthält, die das Verbundfilterelement (10) aufnimmt.
Filterungssystem nach Anspruch 14, wobei das Mikroglasmedium (20) und der Gitterstoff (30) eine Zugfestigkeit zwischen ungefähr 15 und 20 N pro 15 mm Streifen in einer Maschinenrichtung und zwischen ungefähr 10 und 15 N pro 15 mm Streifen in einer Querrichtung aufweisen.
Filterungssystem nach Anspruch 14, wobei eine Flächenmasse des Mikroglasmediums (20) und des Gitterstoffs (30) zwischen etwa 90 g/m² und etwa 110 g/m² beträgt.
Filterungssystem nach Anspruch 14, wobei die Mittel ferner einer Feuchte standhalten, ohne dass sich die Glasfasern des Mikroglasmediums (20) voneinander trennen.
Filterungssystem nach Anspruch 14, wobei die Mittel ferner eine Salzverunreinigung bei jedem Feuchteniveau beschränken, ohne dass sich die Glasfasern des Mikroglasmediums (20) voneinander trennen.