KR20070114716A - 연무질 제거장치를 위한 섬유 집적 봉입물 조각 - Google Patents

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스티븐 에이. 지볼드
더글라스 이. 아즈웰
프레드릭 엘. 뮐러
존 에스. 메르즈
피에르 엘. 에만스
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엠이씨에스, 인코포레이티드
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Abstract

섬유 층 연무질 제거장치는 바늘 펀칭되지 않은 집적 층을 포함한 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각으로 형성된 섬유 층을 갖는다. 섬유 층은, 섬유 층을 통해 통과하는 기체 흐름으로부터 작은 입자의 에어로졸을 제거함에 있어서 고 효율을 유지하면서, 매우 얇게 만들어질 수 있다. 섬유 층 집적 봉입물 조각은 연무질 제거장치 위에 요소를 나선형으로 감싸는 것에 의해 연무질 제거장치에 그 자체로 적용되어진다. 섬유 층 집적 봉입물 조각은 섬유 요소가 그 자체로 겹쳐진 위치에서 밀봉되도록 겹쳐질 수 있다. 연무질 제거장치 섬유 층을 만드는데 사용하기 위해 상이한 형식으로 섬유 층 집적 봉입물 조각이 현장에 제공될 수 있다.
연무질 제거장치, 복합 섬유 집적 봉입물 조각, 섬유 층.

Description

연무질 제거장치를 위한 섬유 집적 봉입물 조각 {FIBER COLLECTING MEDIA STRIP FOR A MIST ELIMINATOR}
본 발명은 일반적으로 섬유 층 연무질(mist) 제거장치, 및 그를 위한 섬유 층 및 집적 봉입물에 관한 것이다.
섬유 층 연무질 제거장치는 기체 흐름으로부터 에어로졸을 제거하는데 공업적으로 널리 응용된다. 기체 흐름에서 에어로졸 ("연무질")은 제조 방법의 과정에서 흔히 발생한다. 예를들어, 에어로졸은 액체를 분무하는 기계적 힘 (예를들어, 액체를 포함한 유동이 구조물 내에 들어갈 때)의 결과로서 형성될 수 있다. 기체 흐름의 냉각은 연무질을 형성하는 증기 응축을 일으킬 수도 있고, 반응 생성물이 연무질인 온도 및 압력에서 2 이상의 기체의 화학 반응이 일어날 수도 있다. 그러나, 에어로졸은 기체 흐름에 존재하게 되고, 에어로졸이 부식성일 수도 있거나 또는 다른 방식으로 처리 장치의 손상 또는 오염을 일으킬 수 있기 때문에, 에어로졸을 다른 처리 장치 내에 주입하는 것이 바람직하지 않을 수도 있다. 또한, 특정한 에어로졸을 환경으로 배출하는 것이 바람직하지 않을 수 있다. 섬유 층 연무질 제거장치의 더욱 빈번한 응용의 일부는, 산 제조에서 황산 연무질과 같은 산 연무질을 제거하는 것, 폴리비닐 클로라이드 마루 또는 벽 피복재의 제조에서 가소화제 연무질을 제거하는 것, 및 질산암모늄 프릴 타워의 방출로부터 수용성 고체 에어로 졸을 제거하는 것을 포함한다. 이러한 각종 응용에서, 섬유 층 연무질 제거장치는, 다른 것 중에서, 섬유 층의 두께에 의존하여 99% 이상의 분리 효율을 달성할 수도 있다.
섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층을 만들기 위하여 다양한 재료로 만들어진 섬유가 사용될 수도 있는 것으로 일반적으로 알려져 있다. 섬유 층은 이동하는 기체 흐름에 비말동반된 미세한 액체 연무질 및 가용성 고체 입자를 수집하고 층의 구조물을 통해 이들을 배출하도록 설계된다. 전형적으로, 집적 섬유의 층을 금속 와이어 스크린 또는 유사한 외부 지지체 구조물과 조합한다. 집적 섬유의 층과 외부 지지체 구조물의 조합이 섬유 층 조립체로서 알려져 있다. 이하에서 사용된 바와 같이, 섬유 층이란 이러한 지지체 구조물과는 떨어져 있는 섬유 층 조립체의 일부를 가리킨다. 2개의 대향 지지체 스크린 사이에 벌크 섬유를 충진하거나 (벌크-충진된 층), 섬유 층 재료의 관을 예비-성형하거나, 또는 원통형 지지체 스크린 주위에 섬유로 만들어진 조방사를 감음 (감겨진 층)으로써 섬유 층이 형성될 수도 있다. 이러한 배치에 한정되진 않지만, 섬유 층 조립체는 수직 원통형의 형태로 가장 빈번히 배치된다. 원통형 섬유 층 조립체는 최소의 공간에서 매우 효율적인 섬유 층 표면적을 가능하게 한다. 다른 한편, 더욱 작은 기체 유동을 위해 편평한 섬유 층 조립체가 특별히 응용된다.
작동 시에, 액체 및/또는 습윤된 가용성 고체 에어로졸을 함유하는 기체의 수평 흐름이, 섬유 층 조립체의 섬유 층을 통해 침투하고 통과하도록 만들어진다. 섬유 층 내의 섬유는 충격, 차단 및 브라운(Brownian) 확산의 메카니즘에 의해 기 체 내의 에어로졸을 포획한다. 포획된 에어로졸이 섬유에 합착되어 섬유 층에서 액체 방울을 형성한다. 이동하는 기체는 방울이 섬유 층의 하류 면 쪽으로 이동하도록 하고, 여기에서 포획된 액체가 섬유 층을 나오고 중력 하에서 아래쪽으로 배수된다.
섬유 층을 이루는 섬유는 다양한 물질로부터 만들어질 수 있다. 섬유 층을 만들기 위해 사용되는 물질은 예를들어 스테인레스 스틸, 티타늄 등과 같은 금속, 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 중합체 물질의 섬유, 및 유리를 포함한다. 부식 조건 및/또는 고온을 겪게 되는 응용에서, 긴 스테이플 화학 등급 유리 섬유는 섬유 층 연무질 제거장치의 섬유 층에서 특히 널리 사용되는 것으로 밝혀졌다. 5마이크론 이하 내지 200마이크론 이상의 직경 범위를 가진 섬유 뿐만 아니라 다양한 직경의 섬유의 조합이 섬유 층에서 사용되어 왔다. 선행 기술 섬유 층의 벌크 밀도는 약 5 lb/ft3 (80 kg/m3) 내지 20 lb/ft3 (320 kg/m3)의 범위인 반면, 섬유 층 두께는 원하는 분리 효율에 의존하여 약 0.5 내지 약 6 인치 (1 내지 15 cm) 또는 그 이상의 범위이다.
섬유 층이 효과적으로 기능하도록 하기 위하여, 섬유 층은 기계적으로 안정해야 한다. 기계적으로 안정한 섬유 층은, 처리되어지는 기체 및 에어로졸 수집 동안에 포획되고 배수되는 액체에 의해 발휘되는 힘에 노출될 때, 인접한 섬유에 대해 섬유를 실질적으로 변위시키지 않으면서 그의 구조적 무결성을 유지하는 섬유 층이다. 기계적 안정성이 유지되지 않는다면, 층의 성능 특징은 좋지 못하게 변할 것이다. 기계적 안정성이 부족한 섬유 층에서, 이동하는 기체 흐름은 섬유를 실질적으로 강제로 변위시키고, 섬유 층의 다른 부분에서 인접한 섬유들 사이에 빈 공간을 증가시키면서, 섬유 층의 일부분에서 액체가 적재된 섬유를 매트 또는 펠트로 만든다. 섬유 층의 매트 부분은 기체의 유동 및 포획된 액체의 배수 양쪽 모두에 대해 더욱 저항성이다. 배수가 불가능한 포획된 액체는 이동하는 기체 흐름에 의해 다시 비말동반되고, 그 결과 분리 효율이 감소된다. 또한, 불안정한 섬유 층의 매트 부분에 걸쳐 압력 강하가 증가된다. 다른 한편, 섬유 변위가 인접한 섬유들 간의 평균 공극 공간을 증가시키는 기계적으로 불안정한 섬유 층 부분에서, 집적 섬유와의 충분한 접촉 없이 섬유 층을 통해 에어로졸 함유 기체를 통과시킴으로써 분리 효율을 감소시키는, 육안으로 보이는 공극 또는 채널이 형성된다. 벌크-충진 및 감겨진 섬유 층 조립체에서, 기계적 안정성은 섬유 층의 벌크 밀도에 대부분 의존한다. 통상적으로 만들어진 섬유 층 조립체에서, 선행 기술에 의해 개시된 범위 내의 섬유 층 벌크 밀도는 전형적으로 인접한 섬유들 간에 충분한 접촉을 제공하여, 이동하는 기체 흐름에 의해 발휘되는 힘에 노출될 때 섬유의 실질적인 이동을 막는다. 벌크-충진 섬유 층에서, 2개의 대향하는 지지 스크린에 의해 충진된 섬유에 가해지는 반응성 압축력에 의하여, 섬유 층의 밀도 및 섬유 이동에 대한 저항성이 유지된다. 예비성형된 섬유 층 관에서, 재료를 바늘 펀칭하거나 열 성형할 수도 있고, 그 결과 전체 층을 강화시키기 위해 충분히 섬유가 엉키거나 섬유가 결합된다. 예비성형된 섬유 층 관은, 섬유가 층 안에서 변위하기 때문에, 시간에 걸쳐 재설정되거나 조절되어야 한다. 감겨진 섬유 층에서, 기계적 안정성을 제공하기 위해 필요한 섬유 층의 밀도는, 원통형 지지 스크린 둘레에 감겨질 때 조방사에서의 장력 및 섬유 조방사의 외부 표면에 인접한 원통 위에 감겨질 수도 있는 와이어 스크린 또는 유사한 구조물에 의한 섬유 층의 압축을 포함하는 몇 가지 요인의 결과이다.
그러나, 기계적 안정성을 달성하기 위해 벌크 밀도가 무차별적으로 증가될 수는 없다. 섬유 층의 벌크 밀도가 너무 많이 증가된다면, 층은 범람(flooding)되는 경향이 있을 것이다. 효과적인 섬유 층은, 집적 섬유가 수집된 액체로 코팅될 때라도 자유 기체 유동 및 액체 배수를 가능하게 하는 비교적 개방된 구조이다. 섬유의 표면에 수집된 액체가 부착되는 것이 액체의 배수를 막는 정도까지 수집된 액체가 인접한 섬유들 간에 공간의 간격을 메울 수 없도록, 층에서 인접한 섬유들 사이에 충분한 공극 공간이 존재해야 한다.
섬유 층에서 개방 공간의 측정은, 하기 식에 따라 섬유 층의 벌크 밀도 및 섬유 재료의 평균 밀도에 의해 정의되는 공극 분율이다.
섬유 층 공극 분율 = 1 - [섬유 층 벌크 밀도/평균 섬유 재료 밀도]
섬유 층은 전형적으로 약 0.89 초과의 공극 분율을 갖는다.
일반적으로, 섬유 층을 포함한 섬유 재료의 평균 섬유 직경을 감소시킴으로써 분리 효율의 손실 없이 섬유 층의 두께가 감소될 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 약 5 마이크론 미만의 평균 직경을 가진 섬유를 포함하는 벌크-충진 및 감겨진 섬유 층에 대하여, 벌크 밀도가 기계적 안정성을 보장할 정도로 충분히 높을 때, 얻어지는 공극 분율은 너무 낮아서 섬유 층이 전형적인 작업 조건 하에서 범람되는 경향이 있다. 또한, 통상적인 얇게 감긴 층은 본질적으로 덜 균일한 것으로 밝혀졌다. 범람된 층은, 포획된 액체가 대부분 섬유 층 내의 인접한 섬유 간에 공극 공간을 채우고 있는 섬유 층이다. 범람된 섬유 층은 불안정한 섬유 층의 매트 부분과 매우 유사하다. 범람된 섬유 층에 포획된 액체는 적절히 배수할 수 없고, 그 대신 섬유 층의 하류 면에서 이동하는 기체 흐름에 다시 비말동반될 수도 있다. 또한, 섬유 층이 범람될 때, 섬유 층 조립체를 가로지른 압력 강하가 증가된다. 만일 섬유 층을 가로질러 부착력을 극복하고 섬유로부터 수집된 방울을 제거하기에 충분한 압력 차이가 사용된다면, 수집된 액체는 섬유 층의 하류 면으로부터 송풍되고 이곳에서 기체 흐름에 의해 다시 비말 동반되어, 결국 분리 효율을 낮추고 작업 비용을 증가시킨다.
작은 평균 직경 섬유를 포함한 섬유 층이 범람되는 것을 막기 위하여, 층의 벌크 밀도를 감소시킴으로써 (즉, 공극 분율을 증가시킴으로써), 섬유 층의 단위 부피 당 섬유의 면적으로 표현되는 특정한 섬유 표면적이 저하될 수도 있다. 그러나, 약 5 마이크론 미만의 평균 직경을 가진 섬유를 포함하는 벌크-충진되거나 감겨진 섬유 층의 벌크 밀도가 범람을 피하기에 충분한 값으로 감소된다면, 이러한 섬유 층은 이동하는 기체 흐름에 의해 발휘되는 힘을 견디기 위해 필요한 기계적 안정성이 부족하다. 그 결과, 이동하는 기체 흐름은 섬유를 실질적으로 변위시키고, 그 결과 앞서 기재된 바와 같이 섬유 층 매트화 및/또는 채널화가 일어난다. 따라서, 실제로, 통상적으로 구성된 고 효율 섬유 층 조립체는, 5 내지 15 마이크 론의 평균 섬유 직경을 갖고 5 내지 15 lb/ft3 (80 내지 240 kg/m3)의 벌크 밀도를 가진 섬유로 만들어진 2 내지 6 인치 (6 내지 15 cm) 두께의 섬유 층을 포함한다.
연무질 제거장치에서 사용된 섬유 층과 반대로, 백하우스(baghouse), 클린 룸 및 호흡 필터와 같은 일부 다른 유형의 기체 필터는 5 마이크론 미만의 평균 직경을 가진 유리 필터를 성공적으로 이용할 수도 있고, 심지어 1 마이크론 미만의 직경을 가진 섬유를 포함할 수도 있다. 그러나, 이러한 유형의 기체 필터는, 이들이 전형적으로 고체 입자 또는 단지 비교적 소량의 액체 에어로졸을 수집할 때 공극 및 표면 여과를 사용하기 위해 설계된다는 점에서, 섬유 층 연무질 제거장치와 구별된다. 액체 에어로졸을 수집하기 위해 사용된다면, 이들은 전형적으로 섬유 층 연무질 제거장치에서 전형적으로 마주치게 되는 액체 부하 속도로 쉽게 범람된다. 이와 비교하면, 섬유 층 연무질 제거장치는, 이동하는 기체 흐름에 비말동반된 비교적 다량의 액체가 섬유 층으로 침투되도록 설계되며, 이 곳에서 액체가 포획되고 연속적으로 배수된다. 따라서, 섬유 층 연무질 제거장치의 섬유 층에서 비교적 작은 직경 섬유와 연관된 문제점에 대한 해결책은, 다른 기체 필터와 관련된 선행 기술에 의해서는 나타나지도 제안되지도 않는다.
섬유 층의 하류 면에서 이동하는 기체 흐름에 의해 수집된 액체의 재-비말동반은 섬유 층 연무질 제거장치 적용에서, 특히 높은 액체 부하 속도 또는 높은 기체 흐름 속도를 특징으로 하는 공정에서 종종 문제가 된다. 이러한 문제에 대한 만족스런 해결책은, 주요 여과 섬유 층과 배수 섬유 층을 조합하여 섬유 층을 형성 하는 것을 포함한다. 배수 층은 주요 여과 층의 하류에 있고, 보통 주요 여과 층을 포함한 섬유에 비하여 더욱 큰 평균 직경을 가진 섬유를 포함한다.
이러한 성공에도 불구하고, 선행 기술의 섬유 층 조립체는 섬유 층의 결점에서 비롯된 몇 가지 단점을 갖는다. 감겨진 섬유 층 조립체는 전형적으로 대략 원통형 형태인 섬유 조방사를 사용하여 형성된다. 조방사를 원통형 형성 스크린 주위에서 스크린 길이를 따라 앞 뒤로 감는다. 이것은 기술 및 적절한 기계를 필요로 한다. 감김이 올바르게 수행된다 하더라도, 얻어지는 감겨진 섬유 층은 층의 표면적에 걸쳐 기체 유동의 상당한 차이를 가질 수도 있다. 이러한 변차는, 원통형 조방사를 사용하여 원통 위에 균일한 표면을 형성하는 것이 본래 곤란한 것의 결과이다. 조방사 재료에서 일반적인 변차는 조방사를 상이한 정도까지 편평하게 만들고, 이것은 조방사에 의해 형성되는 섬유 층의 균일성에 영향을 미친다. 비-균일성은 특히 더욱 작은 두께를 가진 감겨진 섬유에서 관찰된다.
벌크-충진 및 감겨진 섬유 층 조립체와 관련된 다른 단점은, 연무질 제거장치로부터 조립체를 제거하고 섬유 층이 치환을 필요로 할 때 이들을 제조업자에게 되돌려 보내는 것이 필요하다는 것이다. 무거운 지지체 구조물을 운송하는 불편함 이외에도, 섬유 층 연무질 제거장치를 점검을 위해 돌려보내고 과다한 비가동시간을 없애기 위하여 서로 바꿀 수 있는 여분의 섬유 층 조립체를 입수할 수 있어야 한다. 섬유 층의 현장 대체는 섬유 층을 조립함에 있어서의 곤란함에 의해 방해를 받는다. 대향하는 지지 스크린 사이에서 새로운 벌크 섬유를 적절히 충진하기 위해서는 상당한 기술 및 시간이 요구되고, 그 결과 섬유 층에서의 불균일성이 최소 화되는 반면, 원통형 지지체 구조물 위에 섬유를 감는 것은 고가의 기계를 필요로 한다. 일부 제조업자에 의하여 예비주조 또는 예비성형된 섬유 층 단편이 사용되었으나, 이들은 이음매 또는 고정부에서 누출을 겪고, 추가의 현장 지속 및 조절을 필요로 한다. 이것은, 지속 및/또는 조절을 수행하기 위해 플랜트가 폐쇄되어야 하기 때문에, 섬유 층이 사용되는 플랜트의 생산성을 감소시킨다.
세 번째 단점은, 약 5 마이크론 미만의 평균 섬유 직경을 가진 섬유가 추가의 가공 (예를들어, 바늘 펀칭) 없이 통상적인 섬유 층을 만드는데 효과적으로 사용될 수 없기 때문에, 높은 분리 효율을 필요로 하는 용도에서 섬유 층 두께가 감소될 수 없는 것이다. 엄격한 산업 공정 환경에서 더욱 얇은 고 효율 섬유 층이 가능하다면, 섬유 층은 섬유 층 연무질 제거장치를 위해 이용가능한 부피에서 섬유 층 표면적을 최대화하는 형태로 배치될 수 있다. 이것은 얇은 여과지 및 펠트가 주름잡기를 통해 고 표면적 필터 형태로 만들어질 수 있다는 점에서 건식 필터 기술과 유사하다. 증가된 섬유 층 표면적을 가진 더 얇고 고 효율의 섬유 층은, 섬유 층을 가로지른 압력 강하를 감소시킴으로써, 섬유 층 연무질 제거장치의 작업 비용을 감소시킬 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 한가지 측면에서, 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층 조립체는, 일반적으로 상류 공간 및 하류 공간을 한정하는 벽을 가진 섬유 층 지지체를 포함한다. 벽은, 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 벽을 통해 일반적으로 자유롭게 이동될 수 있게 하는 구멍을 그 안에 포함한다. 섬유 층은 섬유 층 지지체에 의해 지탱되고, 일반적으로 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 이동하는 섬유 층을 통해 통과하도록 하는 벽 구멍을 포함한다. 섬유 층은, 섬유 층에 구조적 무결성을 제공하기 위하여 만들어진 바늘 펀칭된 섬유의 외부 층 및 섬유 층에 구조적 무결성을 제공하기 위하여 만들어진 바늘 펀칭된 섬유의 내부 층을 포함한 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각(strip)을 포함한다. 외부 및 내부 층 사이에 끼인 중간 층은 바늘 펀칭되지 않는다.
본 발명의 다른 측면에서, 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 이동하는 기체 흐름으로부터 제거하기 위해 사용되는 연무질 제거장치의 섬유 층을 형성하기 위하여, 섬유 층 집적 봉입물 조각을 사용할 수 있다. 섬유 층을 통하는 것 이외에는 지지체 구조물을 통해 기체 흐름의 유동을 일반적으로 차단하기 위하여, 섬유 층이 연무질 제거장치의 지지체 구조물을 일반적으로 덮도록 개조시킨다. 섬유 층 집적 봉입물 조각은 앞의 단락에서 기재된 것과 동일한 일반적인 구조를 갖는다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위하여 섬유 층을 형성하는데 있어서 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각이 사용될 수 있다. 섬유 층을 통하는 것 이외에는 지지체 구조물을 통해 기체 흐름의 유동을 차단하기 위하여, 섬유 층이 섬유 층 조립체의 지지체 구조물을 일반적으로 덮도록 개조시킨다. 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각은 일반적으로 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각에 구조적 무결성을 제공하기 위해 만들어진 섬유의 외부 층을 포함한다. 복합 섬 유 층 집적 봉입물 조각에 구조적 무결성을 제공하기 위하여 섬유의 내부 층을 만들었다. 외부 층과 내부 층 사이에 끼인 중간 층은 외부 및 내부 층에 비해 기체 흐름으로부터 에어로졸을 제거하는데 더욱 효율적이다. 적어도 외부 층과 내부 층은, 외부 층 단편, 내부 층 단편 및 중간 층 단편을 포함하는 조각으로 분리되도록 형성된다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층 조립체는 일반적으로 상류 공간 및 하류 공간을 한정하는 벽을 가진 섬유 층 지지체를 포함한다. 벽은 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 벽을 통해 일반적으로 자유롭게 이동될 수 있게 하는 구멍을 그 안에 포함한다. 섬유 층은 섬유 층 지지체에 의해 지탱되고, 일반적으로 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 이동하는 섬유 층을 통해 통과하도록 하는 벽 구멍을 덮는다. 섬유 층은 섬유 층 지지체 주위에 여러 회전으로 감싸진 길게 뻗은 섬유 층 집적 봉입물 조각을 포함하고, 적어도 일부의 회전은 나선 경로를 따라 뻗어 있다. 섬유 층 집적 봉입물 조각은 일반적으로 인접한 회전에 겹친 회전의 적어도 일부이고 편평하다.
본 발명의 다른 측면에서, 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층 조립체는, 상류 공간 및 하류 공간을 한정하는 벽을 가진 섬유 층 지지체를 포함한다. 벽은 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 벽을 통해 일반적으 로 자유롭게 이동될 수 있게 하는 구멍을 그 안에 포함한다. 섬유 층은 섬유 층 지지체에 의해 지탱되고, 일반적으로 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 이동하는 섬유 층을 통해 통과하도록 하는 벽 구멍을 덮는다. 섬유 층은 섬유 층 지지체 주위에 감싸진 길게 뻗은 섬유 층 집적 봉입물 조각을 포함한다. 적어도 일부의 회전은 나선 경로를 따라 뻗어 있고, 적어도 일부의 회전은 인접한 회전에 겹쳐진다. 중간 배수 층이 섬유 층 집적 봉입물 조각의 인접한 회전 사이에 위치한다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 이동하는 기체 흐름으로부터 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위하여 섬유 층을 제조하는데 있어서 섬유 층 집적 봉입물 조각이 사용될 수 있다. 섬유 층을 통하는 것 이외에는 지지체 구조물을 통한 기체 흐름의 유동을 일반적으로 차단하기 위하여, 섬유 층 연무질 제거장치의 지지체 구조물을 일반적으로 덮도록 섬유 층을 개조시킨다. 섬유 층 집적 봉입물 조각은 일반적으로 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸을 제거할 수 있는 섬유로 이루어진 길게 뻗은 조각 형태를 포함하였다. 지지체 구조물 둘레에 여러 번 겹친 회전으로 감싸는 것에 의해 지지체 구조물을 덮기 위해 조각의 크기를 맞춘다. 조각은 대향하는 일반적으로 편평한 면을 갖고, 면의 적어도 하나는 조각의 인접한 회전의 겹침을 정렬하기 위해 그 위에 배치된 정렬 표시를 갖는다.
본 발명의 다른 측면에서, 섬유 층을 통하는 이외에는 지지체 구조물을 통해 기체 흐름의 유동을 차단하기 위하여 연무질 제거장치의 지지체 구조물을 일반적으 로 덮기 위해, 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하는데 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층을 개조시킨다. 섬유 층은 약 0.6 인치 (1.5m)의 압축된 두께를 갖는다. 섬유 층은 약 59 피트/분 (18.0 m/분)의 속도로 이동하고, 폴리알파-올레핀 오일의 2.7 mg/ft3 (95 mg/m3)의 부하량을 가진 기체 흐름으로부터 0.3 마이크론의 크기를 가진 에어로졸 입자의 적어도 약 99.09%를 제거하기 위해 만들어진 집적 봉입물 조각을 갖는다. 섬유 층을 가로지른 압력 강하는 약 11.1 인치의 물 (2.76 kPa) 보다 작거나 같다.
섬유 층을 통하는 것 이외에는 지지체 구조물을 통해 기체 흐름의 유동을 일반적으로 차단하기 위해 연무질 제거장치의 지지체 구조물을 덮기 위하여, 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층을 개조시킨다. 섬유 층은 약 0.6 인치 (1.5 cm)의 압축된 두께를 갖고, 1.8 mg/ft3 (64 mg/m3)의 폴리알파-올레핀 오일의 부하량을 갖고 약 23.4 피트/분 (7.1 미터/분)의 속도로 이동하는 기체 흐름으로부터, 0.3 마이크론 크기를 가진 에어로졸 입자의 적어도 약 99.65%를 제거하기 위해 만들어진 집적 봉입물 조각을 갖는다. 섬유 층을 가로지른 압력 강하는 약 2.4 인치의 물 (0.60kPa) 보다 작거나 같다.
이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층 조립체는 일반적으로 상류 공간 및 하류 공간을 한정하는 벽을 가진 섬유 층 지지체를 포함한다. 벽은 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 벽을 통해 자유롭게 이동하도록 하는 구멍을 포함한다. 섬유 층은 섬유 층 지지체에 의해 지탱되고, 일반적으로 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 이동하는 섬유 층을 통해 통과하도록 하는 벽 구멍을 덮는다. 섬유 층은 섬유 층에 구조적 무결성을 제공하기 위해 만들어진 바늘 펀칭된 섬유의 제1 층을 포함하는 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각을 포함한다. 제1 층에 의해 지지된 수집 층은 바늘 펀칭되지 않는다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은 부분적으로 명백할 것이고 부분적으로 하기 지적된다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라 만들어진 연무질 제거장치의 섬유 층 조립체를 보여주기 위하여 절단된 수조의 일부와 함께 연무질 제거장치의 투시도이다;
도 2는 섬유 층 조립체의 확대된 투시도이다;
도 3은 도 2의 섬유 층 조립체의 확대된 단편적인 수직 단면이다;
도 4는 섬유 층 조립체의 섬유 층을 보여주기 위해 제거된 외부 스크린을 가진 섬유 층 조립체의 확대된 투시도이다;
도 5A는 섬유 층을 형성하기 위해 사용된 섬유 층 집적 봉입물 조각의 단면도이다;
도 5B는 변형된 섬유 층 집적 봉입물 조각의 단면도이다;
도 5C는 주름잡힌 섬유 층 집적 봉입물 조각의 투시도이다;
도 6A는 섬유 층 집적 봉입물 조각의 편평한 면의 단편적인 정면도이다;
도 6B는 섬유 층 집적 봉입물 조각의 점점 가늘어지는 말단의 단편적인 정면도이다;
도 7은 역류 연무질 제거장치에서 사용하기 위한 제1 변형 섬유 층을 나타내는 것 이외에는 도 3과 유사한 섬유 층 조립체의 확대된 단편적인 수직 단면이다;
도 8은 제2 변형 섬유 층을 나타내는 것 이외에는 도 3과 유사한 섬유 층 조립체의 확대된 단편적인 수직 단면이다;
도 9는 제3 변형된 섬유 층을 나타내는 것 이외에는 도 3과 유사한 섬유 층 조립체의 확대된 단편적인 수직 단면이다;
도 10은 제4 변형된 섬유 층을 나타내는 것 이외에는 도 3과 유사한 섬유 층 조립체의 확대된 단편적인 수직 단면이다;
도 11은 제5 변형된 섬유 층을 나타내는 것 이외에는 도 3과 유사한 섬유 층 조립체의 확대된 단편적인 수직 단면이다;
도 12는 섬유 층 집적 봉입물 조각의 롤의 투시도이다;
도 13은 함께 연결된 다중 섬유 층 봉입물의 시트 롤의 단편적인 투시도이다;
도 14A는 통상적인 섬유 층의 성능 결과를 나타내는 표이다;
도 14B는 본 발명의 섬유 층의 성능을 나타내는 표이다;
도 15는 본 발명의 섬유 층의 성능을 나타내는 표이다.
상응하는 참조번호는 몇몇 도면 전체에서 상응하는 부분을 나타낸다.
이제 도면, 특히 도 1을 참조하면, 연무질 제거장치 (일반적으로 (1)로 표시)는 기체의 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 기체 흐름의 유동 선에 위치할 수 있는 유형이다. 연무질 제거장치는 기체 흐름으로부터 제거하고자 하는 액체 에어로졸 함량 (특히, 서브마이크론 크기를 가진 액체 에어로졸 입자가 존재하는 경우)을 가진 기체 흐름에서 사용하기 위해 특별한 용도를 가진 유형이다. 연무질 제거장치(1)는 수조의 열린 꼭대기를 닫기 위해 수조에 밀봉적으로 부착된 제거가능한 뚜껑(5)을 가진 수조(일반적으로 (3)으로 표시됨)를 포함한다. 수조(3) 내의 환상 설치 판(7)은 수조를 상부 챔버(9)와 하부 챔버(1)로 나눈다. 기체 흐름은 환상 설치 판(7)의 중심 구멍(13)을 통해서만 하부 챔버(11)로부터 상부 챔버(9)로 이동할 수도 있다. 수조(3)는, 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고형물로 적재된 기체의 흐름을 수조의 하부 챔버(11) 내에 수용하기 위한 기체 흐름 입구(15), 및 여과되고 깨끗한 기체가 연무질 제거장치(1) 밖으로 나와 배기 또는 기타 처리 장치 (도시되지 않음)로 통과될 수 있도록 하기 위해 수조에서 상부 챔버(9)와 유체 소통 상태에 있는 여과되고 깨끗한 기체 흐름 출구(17)를 포함한다.
일반적으로 (19)로 표시되는 섬유 층 조립체가 수조(3)의 하부 챔버(11)에 위치하고 일반적으로 폐쇄된 바닥 및 개방된 꼭대기를 가진 관 형태를 갖는다. 필터 층 조립체의 개방된 꼭대기가 설치 판의 중심 구멍(13)과 맞추어지도록 필터 층 조립체(19)를 설치 판(7) 위에 밀봉적으로 설치한다. 기체가 필터 층 조립체(19)를 통해 통과하지 않는 한, 하부 챔버(11)로부터 상부 챔버(9)로 기체가 유동될 수 없다. 필터 층 조립체가 설치 판으로부터 아래로 매달리도록 설치 판(7)은 수조(3) 내에서 필터 층 조립체(19)를 지탱한다. 섬유 층 조립체는 기체 흐름으로부터 매우 높은 퍼센트의 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하고, 이것은 수조(3)의 바닥으로 배수된다. 수조(3)의 바닥 근처에 있는 배수 파이프(21)는 액체 및/또는 습윤된 가용성 고체 및 수조 바닥에 수집된 용해된 고체를 배수시킨다.
도 1의 도시된 연무질 제거장치(1)는 전방으로 유동하거나 "매달린 방식" 연무질 제거장치이다. 또한, 역류 연무질 제거장치를 갖는 것이 알려져 있다 (도시되지 않음). 역류 연무질 제거장치의 섬유 층의 구조를 도 7에 관해 이하에서 설명하지만, 일반적으로 기체 흐름의 유동은 도 1에 나타낸 것과 같이 연무질 제거장치의 전방 흐름과 반대인 것으로 언급된다. 따라서, 기체 흐름은 도 1의 연무질 제거장치(1)의 기체 흐름 출구(17)로 표시된 것을 통해 들어간다. 기체는 설치 판(7)의 중심 구멍 및 섬유 층 조립체의 개방 꼭대기를 통해 섬유 층 조립체(19) 내로 들어간다. 이어서, 기체가 섬유 층 조립체(19)를 통해 바깥쪽으로 방사상으로 통과하여 기체 흐름 입구(15)를 통해 나간다. 섬유 층 조립체(19)에 의해 포획되어진 액체 및 습윤화되거나 용해된 가용성 고체는, 역류 연무질 제거장치에서 조립체의 바깥쪽으로부터 수조(3)의 바닥으로 배수되고 수조 배수 파이프(21)와 같은 수단에 의해 제거된다. 본 발명은 순류 및 역류 연무질 제거장치 양쪽 모두에 적용되는 것으로 이해될 것이다.
이제 도 2 내지 4를 참조하면, 순류 연무질 제거장치(1)의 섬유 층 조립체(19)는 수조(3)의 바닥 위의 공간에 자리잡은 배수 다리(25)를 포함한다. 배수 다리(25)는 배수 관(25A), 원형 바닥 판(25B), 및 배수 관과 바닥 판에 있는 구멍을 통해 연장된 통로(25C)를 포함한다. 통로(25C)는 수집된 액체 및 섬유 층 조립체(19)에 의해 기체 흐름으로부터 제거된 입자를 배수하기 위하여 수조(3) 내로 개방된다. 수조(3) 바닥에서 수집된 액체 및 습윤되거나 용해된 가용성 고체를 배수 파이프(21)를 통해 배수시킨다. 내부 스크린 및 외부 스크린 (일반적으로, 각각 (27) 및 (29)로 표시됨)은 바닥 판(25B)으로부터 설치 판(7)으로 연장되고 방사상으로 자리잡은 관계로 동심 배치된다. 도시된 구현양태에서, 집합적으로, 내부 및 외부 스크린(27, 29)은 수조(3) 내이지만 내부 스크린(27) 바깥쪽에 있는 외부 (상류) 공간(33)으로부터 내부 스크린(27) 내의 내부 (하류) 공간(31)을 분리시키는 벽을 구성한다. 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 다른 방식 (예를들어, 단지 하나의 스크린을 갖거나 스크린을 갖지 않음)으로 벽이 구성될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 내부 및 외부 스크린(27, 29)은, 기체 흐름이 내부 공간(31)과 외부 공간(33) 사이에서 내부 및 외부 스크린을 통해 자유롭게 이동하도록 하는 비교적 큰 구멍을 한정할 수 있도록 일반적으로 그물 구조이다. 스크린(27, 29)은 환상 설치 판(7)의 윗쪽 면에 배치된 환상 플랜지(34)에 연결된다. 환상 플랜지(34)가 설치 판(7)에 부착되고 스크린(27, 29) 및 배수 다리(25)를 지탱한다. 도시된 구현양태에서, 내부 스크린(27), 외부 스크린(29) 및 환상 플랜지(34)는 섬유 층 지지체를 포함한다. 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 섬유 층을 지탱하기 위한 다른 구조가 사용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
섬유 층 조립체(19)의 섬유 층 (일반적으로 (35)로 나타냄)이 내부 및 외부 스크린(27, 29) 사이에서 방사상 공간에 위치하고, 섬유 층 조립체 내에서 기체 흐름이 섬유 층 조립체 주위의 외부 공간(33)으로부터 내부 공간(31)으로 이동하기 위해서는 섬유 층을 통해 통과해야만 하도록 실질적으로 공간을 채우고 스크린에 있는 구멍을 덮는다 (도 1 참조). 섬유 층(35)은 일반적으로 관 형태이고, 수조(3) 내의 외부 공간(33)으로부터 내부 공간(31)으로 유동할 때 기체가 섬유 층을 우회하지 않도록 당업자에게 알려진 바와 같이 설치 판(7) 및 배수 다리(25)의 바닥 판(25B)에 대해 대향 말단에서 효과적으로 밀봉된다. 섬유 층(35)의 일부를 형성하기 위하여, 일반적으로 (37)로 표시된, 길게 뻗고 일반적으로 편평한 섬유 층 집적 봉입물 조각을 사용한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 섬유 층 집적 봉입물 조각(37) (또는 "포켓 조각 필터")을 내부 스크린(27) 주위에서 나선모양으로 감는다. 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)의 말단이 한 지점까지 실질적으로 폭이 점점 가늘어진다. 내부 스크린(27)의 한쪽 말단에서 원주로 뻗도록 테이퍼의 가장자리(38) (도 6B 참조)를 배치하고, 이에 의해 나선의 각을 설정한다. 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)의 인접한 회전(39)이 서로 겹치도록 감싼다. 섬유 층 집적 봉입물 조각의 추가의 부분(36)을 섬유 층(35)의 말단 또는 내부 스크린(27)을 완전히 덮는 연속 섬유 층 표면을 형성하기 위해 필요한 곳에 적용할 수도 있다. 예를들어, 섬유 층 집적 봉입물 조각의 추가의 조각(36)을 내부 및 외부 스크린(27, 29)의 말단 옆에서 (나선이 아니라) 원으로 감싸서 말단을 완전히 덮을 수 있다. 충분한 기체 밀봉을 보장하기 위하여 섬유 층(35)의 말단에서 유리 조방사 (나타내지 않음)를 사용할 수도 있다. 본 발명의 범위 내에서 나선형 감싸기에 의한 것이 아닌 다른 방식으로 섬유 층이 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를들어, 섬유 층은 내부 및 외부 스크린(27, 29)의 높이와 동일한 폭을 가진 섬유 층 집적 봉입물 조각의 원통형 관에 의해 형성될 수 있다.
감싸진 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)과 내부 스크린(27) 사이에 위치한 배수 층(41) (도 3)은, 섬유 층 집적 봉입물 조각으로부터 액체 및 습윤화되거나 용해된 가용성 고형물을 수용하고 이것을 배수 관(25A)에 있는 통로(25C)를 통해 수조(3) 내로 배수하기 위하여 섬유 층(35)의 바닥으로 보낸다 (도 1). 배수 층(41)은 내부 스크린(27)의 전체 외부 표면을 덮는다. 배수 층(41)을 위하여, 기체를 그것을 통해 통과시키면서 자유롭게 배수시키는 적절한 재료가 사용될 수도 있다. 도시된 구현양태에서, 배수 층(41)은 공동-양도된 미국 특허 4,086,070호 및 4,249,918호 (그의 개시내용은 참고문헌으로 포함된다)에 개시된 배수 층과 유사할 수도 있다.
내부 스크린(27) 위에 감싸진 섬유 층 집적 봉입물 조각(37) 위에 외부 스크린(29)을 적용하고, 이것은 도 3에 나타낸 것과 같이 섬유 층 집적 봉입물 조각의 인접한 겹친 회전(39) 사이에서 이음매를 밀봉하기 위해 외피를 압축한다. 내부 및 외부 스크린(27, 29)의 각각은, 이들이 서로 겹친 곳에서 함께 연결된 수직 와이어 (각각 45 및 49)와 수평 와이어 (각각 47 및 51)의 배치에 의해 형성된다. 내부 스크린(27)의 수평 와이어(47)를 내부 스크린의 수직 와이어(45)의 외부에 위치시킨다. 외부 스크린(29)의 수평 와이어(51)를 외부 스크린의 수직 와이어(49)의 내부에 위치시킨다. 내부 및 외부 스크린이 섬유 층 조립체(19)에 배치될 때, 외부 스크린의 수평 와이어(51)로부터 내부 스크린의 수평 와이어(47)가 수직으로 오프셋되도록 내부 스크린(27) 및 외부 스크린(29)의 수평 와이어의 위치를 배치한다. 따라서, 수평 와이어(47, 51)는 섬유 층(35)의 기능성을 저하시킬 수 있는 핀치 점을 형성하지 않는다. 수평 와이어(47, 51)의 교대하는 배열은 섬유 층(35)을 강제로 다소 물결치는 배치로 만들고, 이는 섬유 층을 잡아서 이것을 안전한 위치로, 특히 섬유 층의 축방향 이동에 대해 유지시키는 역할을 한다. 도 3은 내부 및 외부 스크린(27, 29) 사이에서 실제 조건으로 섬유 층(35)을 나타내기 위한 것이다. 외부 스크린(29)은 섬유 층을 안정화하고 섬유 층 집적 봉입물 조각 (37)의 인접한 회전(39) 사이에서 밀봉하기 위해 내부 스크린(27)에 맞대어 섬유 층(35)을 압축한다. (외부 스크린(29)에 의해 압축에 앞서 나타날 수도 있기 때문에) 다른 유사한 도면 (도 7 내지 11)은 섬유 층을 개략적으로 나타낸다.
섬유 층 집적 봉입물 조각(37)은 바람직하게는 내부 층(57) 및 외부 층(59) 및 내부와 외부 층 사이에 끼워진 중간 층(61)을 포함한 복합 구조를 갖는다 (도 5A). 내부 및 외부 층(57, 59)은 양호한 강도 특징을 나타내는 섬유성 재료로 형성되지만, 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기에 효과가 적을 수도 있다. 또한, 중간 층(61)은 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하는데 있어서 효율이 높은 섬유성 재료로 형성되지만, 내부 및 외부 층(57, 59)에 비해 훨씬 더 낮은 강도를 갖는다. 예를들어, 중간 층(61)은 바늘 펀칭되지 않는 반면, 내부 및 외부 층은 바늘 펀칭될 수 있다. 따라서, 중간 층(61)은 기체 흐름이 층 내의 섬유를 우회하기 위한 유동 경로를 제공할 수 있는 불연속성(예컨대 바늘 펀칭에 의해 유발될 수 있음)을 갖지 않는다. 내부 및 외부 층(57, 59)은 적절한 섬유성 재료, 예컨대 이코매트(ECOMAT) 300 바늘 펀칭된 부직 유리 섬유 매트 (미국 콜로라도주 덴버의 존스 맨빌 코포레이션(Johns Manville Corporation)으로부터 입수가능함)로 만들어질 수 있다. 다른 재료, 예컨대 존스 맨빌로부터 입수가능한 이코매트 180 스크림 강화 유리 섬유 매트가 가능하다. 더욱 조밀한 섬유 층(35)을 위하여 이코매트 300 매트에 비해 이코매트 180 매트가 더 얇다. 중간 재료는 예를들어 JM B105 유리 섬유 매트 (존스 맨빌 코포레이션으로부터 입수가능함)일 수 있다. JM B105 매트는 부직, 멜트블로운 유리 섬유 배팅이다. 특정한 용도에 의존하여, 중간 층이 다중 유리 섬유 매트에 의해 형성될 수도 있다.
섬유 층 집적 봉입물 조각(37)의 내부 및 외부 층(57, 59) 내의 섬유는 예를들어 약 6 내지 8 마이크론 이상의 평균 직경을 가질 수 있다. 중간 층에서의 섬유는 평균 직경이 약 5마이크론 이하로 작은 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 중간 층(61)에 있는 섬유는 약 4 마이크론 이하의 평균 직경을 갖는다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서, 내부 및 외부 층(57, 59)를 형성하는 섬유에 비해 동일하거나 더욱 큰 평균 직경을 가진 중간 층(61)에 있는 섬유가 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 바람직하게는, 사용된 섬유는 화학적으로 결합되지 않은 긴 스테이플 섬유 (예를들어, 0.25 인치 내지 6 인치 또는 0.6 cm 내지 15 cm)이다. 그 대신, 섬유가 충분하게 얽히거나 고정되어 연무질 제거장치 위에 설치될 때 안정한 층을 형성한다. 섬유는 가공 조건 하에서 내구성이 있어야 하고, 바람직하게는 함께 화학적으로 결합되지 않아야 한다. 특정한 고 부식성 환경에서, 예컨대 기체 흐름이 황산을 함유할 경우에 유리 섬유가 바람직하다. 그러나, 섬유는 중합체 또는 특정한 용도를 위해 적절한 다른 재료일 수도 있다. 화학적으로 친화성인 공정에서 사용될 때, 기체 흐름에서 에어로졸에 의한 습윤에 대해 저항성을 갖도록 중간 층(61)의 섬유를 처리할 수도 있다. 에어로졸에 의한 습윤에 대해 저항성을 갖도록 내부 및 외부 층(57, 59)을 처리할 수도 있다. 내부 및 외부 층(57, 59) 및 중간 층(61)의 항-습윤 처리는, 일단 기체 흐름으로부터 제거될 때 이러한 층들이 에어로졸 (및 습윤되거나 용해된 가용성 고체)을 보유하는 것을 막음으로써 기체 흐름으로부터 에어로졸을 제거하는 것을 더욱 촉진한다. 배수 층(41)이 바람직하게 형성되거나 습윤가능하게 처리된다.
다른 구현양태 (도시되지 않음)에서, 더욱 큰 직경을 가진 더욱 긴 섬유에 의해 중간 층(61)이 형성되고, 더욱 큰 섬유 내에서 더 짧고 더 작은 직경의 섬유가 산재된다. 예를들어, 더 작은 섬유는 약 3 마이크론 이하의 평균 직경을 가질 수도 있다. 하나의 경우에서, 더 작은 섬유가 약 0.01 마이크론 내지 3 마이크론의 평균 직경을 갖는다. 더 작은 섬유는, 심지어 압축 하에서도, 중간 층(61) 내에 공극 공간을 보존하도록 더욱 큰 섬유가 떨어져서 유지되도록 하는데 도움이 되는 것으로 생각된다.
도 5A에 나타낸 것과 같이, 내부 및 외부 층의 대향하는 세로 가장자리를 따라서 스티칭(65)에 의해 내부 및 외부 층(57, 59)이 함께 연결된다. 스티칭(65)은 세로 가장자리에서 중간 층(61)을 따라 연장된다. 도시된 구현양태에서, 기체 흐름 중의 부식 에어로졸에 대한 저항성을 위하여 폴리테트라플루오로에틸렌 코팅 실로 스티칭(65)이 형성되지만, 다른 재료가 사용될 수도 있다. 또한, 내부 층(57), 외부 층(59) 및 중간 층(61)을 함께 연결하는 다른 방식이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수도 있다. 예를들어, 층들은 스테플링(stapling), 열 융합 및 교착, 또는 다른 적절한 방식(도시되지 않음)에 의해 결합될 수도 있다. 또한, 본 발명의 범위 내에서 단지 하나의 세로 가장자리를 따라 스티칭 또는 다른 상호연결이 존재할 수도 있다. 또한, 도 5A에 나타낸 바와 같이 층들 사이에서 고정된 연결 없이 내부 층, 외부 층 및 중간 층이 연결될 수도 있는 것으로 생각된다. 더욱이, 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤화된 가용성 고형물을 제거하는 능력의 측면에서 균등한 중간 층을 형성하는 섬유를, 직접적으로 바늘 펀칭되거나 달리 보강된 재료의 층 (예를들어, 외부 또는 내부 층) 위에 놓음으로써, 섬유 층 집적 봉입물 (도시되지 않음)가 형성될 수도 있다. 예를들어, 보강된 층의 유리 섬유 위에 직접적으로 놓인 유리 멜트블로운 섬유를, 보강 층에 의해 영구적으로 부착되고 지지되도록 보강 층과 함께 융합할 수 있다. 이러한 경우에, 내부 또는 외부 층이 섬유 층 집적 봉입물 조각에 반드시 존재할 필요는 없다. 집적 봉입물 조각 (도시되지 않음)의 다른 변형에서, 내부 및 외부 층의 적어도 하나를 유리 스크림으로 대체할 수도 있다.
도 5B 및 5C는 섬유 층 집적 봉입물 조각의 구조에서 2가지 가능한 변화를 나타내고, 이것을 일반적으로 각각 (37') 및 (37")으로 표시한다. 섬유 층 집적 봉입물 조각 (37')은 봉입물의 내부 및 외부 층(57', 59') 사이에서 배수 층(41')을 포함한다. 더욱 구체적으로, 순류 연무질 제거장치에서 사용하기 위하여, 배수 층(41')이 중간 층(61') 및 내부 층(57') 사이에 배치된다. 내부 스크린(27)을 덮는 다른 배수 층 (도시되지 않음)을 갖거나 갖지 않은 채로 섬유 층 집적 봉입물 조각 (37')이 사용될 수도 있다. 도 5C에 나타낸 섬유 층 집적 봉입물 조각 (37")의 제2 변형은 도 5A 또는 도 5B에 나타낸 섬유 층 집적 봉입물 (37, 37')과 동일한 구조를 가질 수도 있다. 도 5C에서, 집적 봉입물의 표면적을 증가시키기 위해 집적 봉입물 조각(37")을 주름잡았다. 주름잡힌 배치로 봉입물(37")를 유지하기 위하여 형성된 와이어 스크린(40")을 사용한다.
도시된 구현양태에서, 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)의 두께는 상이한 응용 및 상이한 허용 효율을 위해 다를 수 있다. 그러나, 이코매트 300 매트 및 3개의 JM B005 매트를 사용하는 한가지 구현양태에서, 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)은 약 1 인치 (3 cm)의 압축되지 않은 두께를 갖는다. 내부 및 외부 스크린 (27, 29) 사이에 압축될 때, 두께는 약 0.5 인치 (1 cm)이다. 이코매트 180 및 단일 JM B005 매트를 사용하는 다른 구현양태에서, 섬유 층 집적 봉입물 조각은 약 0.5 인치 (1 cm)의 비압축 두께를 갖는다. 내부 및 외부 스크린 (27, 29) 사이에서 압축될 때, 두께는 약 0.25 인치 (0.6 cm)이다. 6 피트 (1.8m)의 섬유 층(35)의 높이 및 0.5 인치 (1 cm)의 압축된 섬유 층 두께를 위하여, 섬유 층 조립체(19)를 수용하는 외피가 바뀌지 않는다 하더라도, 내부 스크린(27)의 직경은, 섬유 층(35)이 유리 조방사 층에 비해 더 넓은 전체 유동 면적을 갖도록 하는 정도일 수 있다. 더욱 큰 유동 면적은 전체 크기를 증가시키지 않으면서 섬유 층 조립체(19)의 용량을 증가시킨다.
앞서 언급된 바와 같이, 스크린의 한쪽 말단으로부터 다른 말단으로 조각을 나선 형으로 감쌈으로써 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)을 내부 스크린(27)에 적용한다. 비-나선형 말단 처리 (예를들어, 추가의 조각(36) 및/또는 원통형 조방사)가 나선형 감싸기와 조합되어 바람직하게 사용된다. 나선의 각각의 회전(39)이 이전의 회전에 겹치도록 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)을 감싼다. 도 3에 나타낼 수 있듯이, 외피(wrap)에서의 각각의 하부 회전(39)의 일부가 그것 바로 위의 회전에 겹친다. 도시된 구현양태에서, 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)의 폭은 약 18 인치 (46 cm)이지만, 내부 스크린(27)의 높이와 동일한 폭을 포함하는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 다른 폭 (예를들어, 24 인치 또는 61 cm)가 사용될 수도 있다. 그 경우에, 섬유 층 집적 봉입물 조각은 나선형으로 감기지 않을 것이지만, 스크린 위에서 꼭 맞는 관으로서 형성된다. 좁은 섬유 층 집적 봉입물 조각 및 나선형 감김이 도시된 구현양태에서 사용될 때, 각각의 회전(39)이 이전의 회전에 약 2 내지 6 인치 (6 내지 15 cm), 더욱 바람직하게는 약 2 내지 3 인치 (6 내지 8 cm) 만큼 겹친다. 섬유 층 재료를 통해 통과하지 않으면서 (즉, "기체 우회"), 기체가 회전(39) 사이에서 유동하는 것을 억제하기에 충분한 표면 접촉이 존재하도록 겹침을 선택한다. 겹침의 정확한 거리는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 여기에 기재된 것 이외일 수 있다. 또한, 겹침이 사용되지 않을 수도 있는 것으로 생각된다. 간단하게 도시하기 위하여, 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)을 도 3에서 일체된 부분으로서 개략적으로 나타낸다. 그러나, 섬유 층 집적 봉입물 조각은 바람직하게는 도 5에 나타낸 복합 배치를 갖는다. 더욱이, 나선형 외피를 형성하기 위해 다수의 조각 (도시되지 않음)이 사용될 수도 있다.
도 6A에 나타낸 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)의 한가지 변형에서, 내부 스크린(27) 위에 요소를 나선형으로 감쌀 때, 인접한 회전(39)의 테두리가 어느 곳에 위치하는지를 나타내기 위하여, 외부 층 위에 요소를 점선(69)으로 표시한다. 선(69)의 존재는, 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)을 사용하여 섬유 층(35)을 형성하기 위해 비교적 숙련되지 않은 노동이 사용되는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 섬유 층(35)을 교체하는 것이 필요할 때, 섬유 층 조립체(19)는 다시 새롭게 하기 위하여 먼 거리의 설비로 보내지 말아야 하고, 첫 번째의 것을 다시 새롭게 하는 동안에 제2 섬유 층 조립체를 설치할 준비를 하는 것이 필요하지 않을 수도 있다. 섬유 층 집적 봉입물 조각에 장력을 거의 또는 전혀 적용하지 않으면서, 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)을 감쌀 수도 있다. 내부 및 외부 스크린(27, 29)에 의해 섬유 층(35)에 적용되는 압력과 조합된 겹침은, 섬유 층 집적 봉입물 조각에서 상당한 장력의 부재하에서, 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)의 인접한 회전(39) 사이를 밀봉하기에 충분한 것으로 밝혀졌다. 점선(69)을 도 6A에 나타내긴 하지만, 본 발명의 범위 내에서, 직선 또는 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)의 인접한 회전(39) 사이에서 겹침의 양을 나타내기에 충분한 기타 표시가 사용될 수도 있다.
도 3을 다시 참조하면, 요소의 각각의 회전(39)이 그것의 바로 위의 회전에 겹치도록 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)을 감싸고, 위쪽 회전의 바닥 테두리는 아래쪽 회전의 재료와 떨어져 있고, 내부 스크린(27)에 직접적으로 맞대어 놓일 때 배수 층(41)에 노출된다. 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)의 위쪽 회전(39)의 노출된 바닥 테두리는, 액체를 위쪽 회전(39) 밖으로 유동시킬 수 있고, 방해 없이 배수 층(41)으로 직접적으로 이동하는 배수 돌출부(71)를 한정한다. 섬유 층 집적 봉입물 조각(37) 내에서 각각의 회전(39)의 바닥 쪽으로 이동하도록 하기 위해, 중력이 액체를 기체 흐름으로부터 제거시킨다는 것을 이해할 것이다. 섬유 층의 집적 재료가 하나의 부분으로 형성된다면, 또는 감싸진 섬유 층 집적 봉입물 조각의 각각의 회전의 바닥 테두리가 그 바로 아래의 회전의 위쪽 테두리와 맞추어진다면, 섬유 층 집적 봉입물 조각의 재료 내에서 액체가 섬유 층의 바닥 쪽으로 완전히 유동된다. 그 결과, 섬유 층 집적 봉입물 조각이 액체를 쉽게 방출하지 않기 때문에, 액체는 섬유 층의 바닥에서 섬유 층 집적 봉입물 조각의 회전에 축적되는 경향이 있다. 축적된 액체는 섬유 층을 통한 기체 유동에 대해 장벽을 제공하고, 따라서 섬유 층의 모든 부위가 대략 동일한 압력 강하 (즉, 섬유 층을 통한 기체 유동에 대한 저항성)를 갖지 않으며, 섬유 층의 유효 사용 면적을 감소시키고 따라서 섬유 층 조립체의 용량을 감소시킨다. 그러나, 본 발명의 배수 돌출부(71)는, 액체가 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)의 한번 회전(39)으로부터 섬유 층 집적 봉입물 조각의 다음 회전 대신에 배수 층(41)으로 직접적으로 통과되도록 한다. 배수 층(41)에서, 액체가 더욱 쉽게 흐르고, 따라서 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)의 회전(39)의 어느 것도 다른 것에 비해 훨씬 더 많은 액체를 축적하는 경향이 있으며, 섬유 층(35)을 가로지른 압력 강하는 꼭대기로부터 바닥까지 실질적으로 균일하다.
역류 연무질 제거장치를 위한 제1 변형 섬유 층(135)을 도 3과 유사한 단편적인 단면으로 도 7에 개략적으로 나타낸다. 변형된 섬유 층(135)의 재배치된 부분은 섬유 층(35)의 상응하는 부분과 동일한 참조 번호 + "100"으로 주어질 것이다. 앞서 언급된 바와 같이, 역류 연무질 제거장치에서, 기체 흐름은 내부 스크린(27)으로부터 외부 스크린(29)을 지나 섬유 층(135)을 통해 바깥쪽으로 방사상으로 유동된다. 섬유 층(135)의 구조는 나타낸 것 이외에는 표준 유동 연무질 제거장치(1) (도 3에 나타내지 않음)의 섬유 층(35)과 유사하다. 배수 층(141)은 내부 스크린(27)에 맞대기 보다는 오히려 외부 스크린(29)의 내부에 맞대어 위치한다. 섬유 층 집적 봉입물 조각(137)을 앞에서의 같이 나선형으로 감지만, 각각의 회전(139)이 그 바로 아래의 회전에 겹치도록 감싸고, 외부 스크린(29) 위의 배수 층(141)에 직접적으로 노출되는 배수 돌출부(171)를 형성한다. 배수 돌출부(171)의 작업 및 장점은 표준 유동 연무질 제거장치(1)의 배수 돌출부(71)에 대해서와 동일하다.
도 8에 개략적으로 도시된 표준 유동 섬유 층의 제2 변형은, 도 3에 나타낸 섬유 층 조립체(19)의 구조와 일반적으로 유사하다. 변형된 섬유 층(235)의 재배치된 부분은 섬유 층(35)의 상응하는 부분과 동일한 참조 번호 + "200"으로 주어진다. 배수 층(41)과 유사한 주 배수 층(241)에 추가로, 배수 조각(242) (넓게 "중간 배수 층")은 섬유 층 집적 봉입물 조각(237)과 함께 나선형으로 감기고, 그 결과 섬유 층 집적 봉입물 조각이 겹쳐진 인접한 회전(239) 사이에 배수 조각이 배치된다. 배수 조각(242)의 재료는 주 배수 층(241)과 동일할 수도 있다. 배수 조각(242)은 섬유 층(235)의 실질적으로 전체 높이 만큼 뻗은 배수 층(241)에 맞대어 겹친 곳으로부터 바깥쪽으로 뻗어 있다. 이것을 수행함에 있어서, 배수 조각(242)은 섬유 층 집적 봉입물 조각(237)의 상부 회전(239)의 바닥 테두리에 의해 형성되는 배수 돌출부(271) 아래로 뻗어 있고, 배수 돌출부와 섬유 층 집적 봉입물 조각의 그 다음 아래쪽 회전 사이의 모든 곳에 삽입되어 있다. 배수 돌출부(271)에서 위쪽 회전(239) 밖으로 배수되는 액체는 곧게 아래로 떨어져서 배수 조각(242)을 때리고, 배수 조각에서 배수 층(241)으로 보내진다. 하나의 회전으로부터 그 다음 회전으로 액체의 전달을 억제하는 섬유 층 집적 봉입물 조각의 인접한 회전(239) 사이에 장벽 (즉, 배수 조각(242))을 제공함으로써, 배수 조각(242)은 섬유 층 집적 봉입물 조각(237)에 의해 포획된 액체를 배수 층(241)으로 이동시키는 섬유 층(235)의 능력을 증진시킨다. 도 8에 나타낸 섬유 층을 제조하기 위하여, 배수 조각(242)은 섬유 층 집적 봉입물 조각(237)과 함께 내부 스크린(27) 위에 감싸질 수 있다. 배수 조각(242)이 하나의 연속 조각 (도시됨) 또는 다수의 짧은 조각 (도시되지 않음)으로 형성될 수 있다.
도 9는, 3개 섬유 층 봉입물(337)을 일반적으로 맞추어진 세로 가장자리와 함께 서로의 위에 놓은 다음 내부 스크린(27) 위에 나선형으로 감싼 섬유 층(335)의 제3 변형을 도시하고 있다. 적층물로 배열된 섬유 층 봉입물의 수는 본 발명의 범위 내에서 3 이외의 것일 수도 있다. 변형된 섬유 층(335)의 재배치 부분이 섬유 층(35)의 상응하는 부분과 동일한 참조번호 + "300"으로 주어질 수 있다. 단일 층 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)을 위한 것과 동일한 방식으로, 겹쳐진 섬유 층 봉입물(337)을 내부 스크린(27) 위에 감쌀 수도 있다. 섬유 층 집적 봉입물 조각(337)은 도 5에 나타낸 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)과 동일한 구조를 가질 수 있거나, 또는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 적절한 다른 구조를 가질 수도 있다.
내부 스크린(27) 위에서 서로의 위에 적층된 2개의 나선으로 감긴 외피를 포함하도록 섬유 층(435)의 제4 변형을 도 10에 나타낸다. 변형된 섬유 층(435)의 재배치된 부분을 섬유 층(35)의 상응하는 부분과 동일한 참조 번호 + "400"으로 나타낸다. 자체의 섬유 층 집적 봉입물 조각 (437'), (437")에 의해 각각의 외피가 형성된다. 도 9의 섬유 층(335)와 달리, 섬유 층 집적 봉입물 조각(437', 437")을 서로의 위에 놓지 않거나 한번의 작업으로 감싼다. 도 3의 섬유 층에서와 동일한 방식으로 첫번째 감김이 형성될 수 있다. 섬유 층 집적 봉입물 조각(437')을 내부 스크린(27) 위의 배수 층(441)에 겹쳐 놓는다. 섬유 층 집적 봉입물 조각(437")을 감싸진 섬유 층 집적 봉입물 조각(437')의 방사상 외부 표면 위에 감음으로써 두번째 외피가 형성된다. 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 외피의 수는 2 이상일 수도 있는 것으로 이해된다. 또한, 다른 배수 층 (도시되지 않음)이 외피 사이에 위치할 수도 있다. 도 9 및 10의 적층된 섬유 층 구조의 한가지 장점은, 상이한 적용을 위한 섬유 층이 동일한 기본 재료 (예를들어, 섬유 층 집적 봉입물 조각 (37))로 형성될 수 있다는 것이다. 층의 수를 선택하는 것은, 수행되어질 특정한 작업을 위해 섬유 층의 구조를 맞추는 데 있다.
섬유 층(535)의 제5 변형을 도 11에 나타낸다. 섬유 층(35)에 상응하는 섬유 층(535)의 일부를 동일한 참조번호 + "500"으로 나타낸다. 나선형으로 감긴 섬유 층 집적 봉입물 조각 (537)의 인접한 회전(539)이 서로 겹쳐 있는 이음매에서 추가의 재료로 섬유 층(535)을 만든다. 기체 우회가 일어난다면, 이러한 겹친 이음매가 가장 가능한 위치인 것으로 생각된다. 따라서, 섬유유리 또는 기타 적절한 재료로 만들어진 조방사의 다수 가닥(540)을 이음매 위에서 나선으로 감긴 섬유 층 집적 봉입물 조각(537)의 방사상 외부 표면 위에 감아서 이음매에서 섬유 층(535)을 더욱 밀봉한다. 또한, 겹친 이음매가 조방사의 감싸진 띠와 맞춰지도록 조방사(540)를 내부 스크린(27) 위에 감싸고 섬유 층 집적 봉입물 조각(537)을 그 위에 감쌀 수 있다. 다른 가능한 선택사항은 이음매 위에 코크 (도시되지 않음) 또는 기타 적절한 밀봉제를 적용하는 것이다. 바람직하게는, 섬유 층(535)을 통한 기체의 흐름을 가능한 한 적게 방해하기 때문에, 이러한 밀봉 구조가 존재해야 한다.
본 발명의 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)을 현장에서 사용할 수 있고, 적재 및 현장에서 사용하기 위해 적절한 형식으로 포장될 수도 있다. 예를들어, 도 12에 나타낸 것과 같이, 도 3에 나타낸 것과 같이 형성된 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)을 적재를 위해 롤 (일반적으로 (77)로 나타냄)을 형성하는 방추(75) 위에 감을 수 있다. 필요할 때, 섬유 층 조립체(19)의 내부 스크린(27) 위에 감기 위하여 롤(77)로부터 섬유 층 집적 봉입물 조각(37)을 빼낼 수 있다. 도 13에 나타낸 다른 형식은, 병렬식으로 배열되고 함께 연결되어진 여러 개 (6개) 섬유 층 집적 봉입물 조각 (37A-37F)을 함유하는 섬유 층 재료 (일반적으로 (81)로 표시)의 하나의 시트를 갖는다. 섬유 층 재료를 일반적으로 (83)으로 나타낸 롤 위에 포장할 수 있다. 섬유 층 재료(81)의 전체 폭을 연장하는 것 이외에는 내부 층(57)와 유사한 내부 층, 시트(81)의 전체 폭을 연장시키는 것 이외에는 외부 층(59)과 유사한 외부 층, 및 시트의 전체 폭을 연장시키는 것 이외에는 중간 층(61)에 유사한 중간 층을 가진 섬유 층 재료를 형성할 수 있다. 내부 층 및 외부 층과의 조립 이전에, 중간 층을 구획으로 분리할 수도 있다. 각각의 개별 요소의 성분 (즉, 내부 층 단편, 외부 층 단편 및 중간 층 단편)을 사용하기 위해 각각의 섬유 층 집적 봉입물 조각(37A-37F)의 테두리를 따라 바느질 또는 기타 적절한 수단에 의해 형성된 스티칭 (65A-65F)을 형성할 수 있다. 그러나, 스티칭(65A-65F)이 생략될 수도 있는 것으로 생각된다. 인접한 섬유 집적 봉입물 (37A-37F) 사이에 구멍들의 선(85)은, 연결된 조각 (37A-37F)가 개별 사용을 위해 해체될 수 있도록 하는 약한 부위를 형성한다. 인접한 조각들 (37A-37F) 간의 부착을 약하게 하는 다른 방법이 사용될 수 있다. 게다가, 섬유 층 재료에서 약한 선을 사전형성하는 것은 불가능하다. 그 대신에, 필요할 때 섬유 층 집적 봉입물을 분리시키기 위해 절단 도구 (도시되지 않음)가 사용될 수 있다. 그러나, 현장에 적재하기에 앞서서 각각의 섬유 층 집적 봉입물의 폭을 설정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 원리에 따라 만들어진 본보기 섬유 층 조립체(19)를 시험하고, 그의 성능을 기존의 섬유 층 조립체의 성능과 비교한다. 기존의 섬유 층 조립체의 시험 결과를 도 14A에 표로 나타내고, 본보기 섬유 층 조립체(19)의 시험 결과를 도 14B에 표로 나타낸다. 기존의 섬유 층 조립체는 몬산토 인바이로-켐 시스템스 인코포레이티드(Monsanto Enviro-Chem Systems, Inc.) (미국 미조리주 세인트루이스)로부터 통상적으로 입수가능한 유리 조방사 충진 섬유 층 조립체이다. 유리 조방사 섬유 층 조립체는 섬유 조방사를 원통형 스크린 위에 감쌈으로써 형성된다.
실질적으로 도 7에 나타낸 바와 같은 섬유 층(135)을 생성하기 위하여 (즉, 역류를 위해) 내부 스크린(27) 위에 섬유 층 집적 봉입물 조각을 감쌈으로써 본보기 섬유 층 조립체(19)가 형성된다. 층으로 배열된 3개의 JM B005 매트에 의해 중간 층이 형성되고, 스티칭이 아니라 스테플링에 의해서 내부 및 외부 층이 함께 연결되는 것 이외에는, 시험되어지는 섬유 층 집적 봉입물 조각이 도 5에 나타낸 구조를 갖는다. 내부 및 외부 층은 상기 나타낸 구현양태를 위해 기재된 바와 같이 이코매트(ECOMAT)(300) 섬유 매트이다. 외피에서 섬유 층 집적 봉입물 조각의 인접한 회전(39) 간의 겹침은 약 2 인치 (6 cm)이다. 2개의 섬유 매트를 사용하여 도 7과 유사한 배수 층을 형성하였다. 섬유 층 집적 봉입물 조각은 18 인치 (46 cm) 폭 × 35 피트 (10.7 cm) 길이이다. 섬유 층(35)의 외부 직경은 23.2 인치 (58.9 cm)이고, 내부 직경은 22 인치 (56 cm)이며, 압축된 섬유 층 두께 (배수 층 포함)는 0.6 인치 (1.5 cm)이고 섬유 층의 높이는 6 피트 (1.8 m)이다. 섬유 층 면적은 34.5 ft2 (3.21 m2)이고, 섬유 층 부피는 1.8 ft3 (0.05 m3)이다. 집적 봉입물 조각(37)에서 사용된 섬유의 전체 질량은 10.9 파운드 (5.0 kg)이고 부피는 약 1.5 ft3 (0.04 m3)이다. 집적 봉입물 조각의 전체 밀도는 7.4 lb/ft3 (118.5 kg/m3)이다. 전체 수는 섬유 층에서 겹친 면적을 고려한다.
이코매트 300 매트에 의해 형성된 섬유 층 집적 봉입물 조각의 내부 및 외부 층은 또한 35 피트 (10.6 m) 길이 × 18 인치 (46 cm) 폭이다. 양쪽 층의 압축된 두께는 0.25 인치 (0.6 cm)이다. 층들의 전체 섬유 층 면적은 42.5 ft2 (3.95 m2)이고, 층들의 합한 부피는 대략 0.8 ft3이다. 내부 및 외부 층의 평균 섬유 직경은 10.4 마이크론이다. 사용된 섬유의 전체 질량은 5.0 lb (2.3 kg)이고, 내부 및 외부 층의 전체 밀도는 6.8 lb/ft3 (108.9 kg/m3)이다. JM B005에 의해 형성된 중간 층은 35 피트 (10.7 m) 길이 × 18 인치 (46 cm) 폭이다. 중간 층의 압축된 두께는 0.25 인치 (0.8 cm)이다. 중간 층의 섬유 층 면적은 42.5 ft2 (3.95 m2)이고, 부피는 대략 0.8 ft3 (0.02 m3)이다. 사용된 섬유의 전체 질량은 5.9 lb (2.67 kg)이고, 중간 층 섬유 층의 밀도는 7.9 lb/ft3 (126.5 kg/m3)이다.
도 14A 및 14B에서 표를 참조하면, 4개의 상이한 조건 하에서 2개의 섬유 층 조립체의 각각에 대해 시험을 시행한다: 저속/저 부하량 (LVLL); 저속/고 부하량 (LVHL); 고속/저 부하량 (HVLL); 및 고속/고 부하량 (HVHL). 초고속 및 저 부하량(HHVLL)의 조건 하에서 본보기 조립체 (19)에 대한 추가의 시험을 시행하였다. 첫 번째 데이터 열은 기체 흐름 중의 에어로졸 (즉, 폴리알파-올레핀 오일 연무질)의 양 (또는 부하량)의 측정치이다. 두 번째 및 세 번째 열은 섬유 층(35)의 단위 길이 (높이) 당 기체 흐름의 속도 및 기체의 부피 유동을 나타낸다. 네 번째 내지 일곱 번째 열은 섬유 층(35)에 의해 제공된 기체 흐름에 대한 저항성에 관한 데이터를 포함한다. 네 번째 열은 섬유 층(35)을 가로지는 압력 강하를 나타낸다. 다섯 번째 및 여섯 번째 열은 유동 저항성 (C0)을 나타내고, 이것은 섬유 층(35)이 액체를 함유하지 않을 때 (열 5) 및 섬유 층이 기체 흐름으로부터 포획된 액체를 함유할 때 (열 6) 기체 흐름 속도에 대한 압력 강하의 비율이다. 일곱 번째 열(W/D)은 습윤 유동 저항성 대 건조 유동 저항성의 비율이다. 열 8 내지 12는 표시된 크기의 입자 (마이크론)를 제거함에 있어서 섬유 층(35)의 효율을 나타낸다. 마지막 열은 모든 조합된 입자 크기를 제거함에 있어서 섬유 층(35)의 전체 효율을 나타낸다. 입자 크기 분포 및 기체 흐름 중의 에어로졸 부하량을 중력에 의해 측정하기 위해 설계된 앤더슨 마크(Anderson Mark) IV 캐스캐이드 충격장치를 데이타를 얻기 위해 사용하였다.
데이터는, 동일한 기체 흐름 유동 속도와 에어로졸 부하 조건에 대하여, 본 발명의 원리에 따라 만들어진 섬유 층(135)이, 입자를 제거함에 있어서 동일하거나 양호한 효율을 달성하면서, 섬유 층을 통한 기체의 유동에 대해 낮은 저항성을 제공한다는 것을 나타낸다. 저속 및 저 부하량 조건에서 차이가 특히 크다. 저속/저 부하량 (LVLL)에서, 본보기 섬유 층(35)을 위한 습윤 및 건조 조건에서의 유동 저항성은 유리 조방사 섬유 층에 대해서보다 더 낮다. 그러나, 입자 제거 효율은 모든 측정된 입자 크기 및 전체에서 더 양호하다. 매우 크고 매우 작은 입자에 대한 효율 개선이 특히 극적이다. 본보기 섬유 층(35)과 유리 조방사 섬유 층 간에 고속/저 부하량 (HVLL) 비교를 위해 유사한 결과가 밝혀졌다. 모든 측정된 조건에 대해, 입자 제거 효율이 입자 크기의 범위에 걸쳐 균일하게 높게 유지되는 것을 알 수 있다.
이제 도 15를 참조하면, 상이한 조건 하에서 상이한 층 두께에서 본 발명의 섬유 층(35)의 성능을 나타낸다. 다른 두께의 섬유 층에 대한 결과를 계산하기 위하여 0.6 인치 (1.5 cm) 압축 두께에서 섬유 층(35)의 효율에 대한 데이터를 사용한다. 첫 번째 조건은 저속 및 저 부하량 (LVLL)이다. 알 수 있듯이, 기체 흐름 속도 및 에어로졸 부하량은 각각 23.4 ft/분 (7.1 m/분) 및 1.8 mg/ft3 (64 mg/m3)로 동일하다. 알 수 있듯이, 섬유 층의 두께가 0.3 인치 (0.8 cm)로 강하될 때까지, 0.3 마이크론 이상의 크기를 가진 기체 흐름에서 입자에 대한 수집 효율은 거의 100%이다. 낮은 효율이 허용될 수 있는 많은 응용이 존재한다. 0.3 인치 (0.8 cm)의 두께에서 효율이 떨어지긴 하지만, 효율은 실제 응용을 위해 충분히 높게 유지된다. 두 번째 일련의 조건은 저속, 그러나 고 부하량 (LVHL)를 위한 것이다. 속도는 LVLL을 위해 동일하지만, 제거되어지는 연무질이 47.4 mg/ft3 (1,674 mg/m3)로 증가된다. 0.6 인치 (1.5 cm) 내지 1.2 인치 (3.0 cm)의 섬유 층 두께에 대한 0.3 마이크론 입자의 수집 효율은 매우 높게 유지된다. 효율은 LVLL 조건 하에서 보다0.3 인치 (0.8 cm)의 두께를 가진 섬유 층에 대해 다소 더 많이 떨어진다.
세 번째 일련의 조건은 고속, 그러나 저 부하량이다. 저 부하량 조건 하에서의 작업은 모든 두께를 위해 매우 양호하다. 0.3 마이크론 입자의 실질적으로 100%가 모든 층 두께에서 수집된다. 도 15의 표는 0.2 마이크론 입자의 수집 데이타를 나타내고, 따라서 효율에서의 일부 변화를 증명할 수 있다. 네 번째 일련의 조건은 고속 및 고 부하량이다. 다시, 고 부하량에서 상이한 두께의 섬유 층 중에서 효율의 더욱 큰 차이를 볼 수 있다. 그러나, 통상적인 응용을 가진 수준 내에서 효율이 유지된다. 마지막으로, 다섯 번째 일련의 조건은 저 부하량에서의 초고 속도를 포함한다. 심지어 매우 고속 조건 하에서 본 발명의 섬유 층은 기체 흐름으로부터 에어로졸 입자의 큰 퍼센트를 추출할 수 있다.
본 발명의 섬유 층 및 섬유 층 집적 봉입물 조각은 몇 가지 장점을 제공한다. 이것은 저 부하량 및 저 기체 흐름 속도에서 높은 효율을 갖고, 섬유 층에 걸쳐 압력 강하가 매우 낮다. 아마도 이중 시험된 두께에서 (예를들어, 1.2 인치 또는 3 cm 압축된 두께) HEPA 범위에서의 수집 효율 (5 인치의 H2O에서 99.997% 또는 1.25 kPa 압력 강하)이 달성될 수도 있다. 또한, 데이터는 높은 기체 흐름 속도에서 집적 봉입물 조각의 사용을 지탱한다.
상기 내용에 비추어, 본 발명의 몇 가지 목적이 달성되고 기타 유리한 결과가 수득되는 것을 알 수 있다.
본 발명의 요소 또는 그의 다양한 변형, 구현양태(들) 또는 그의 측면을 도입할 때, 단수 표현은 하나 이상의 요소가 존재함을 의미하는 것으로 해석된다. 용어 "함유하는", "포함하는" 및 "갖는"은 총괄적인 것으로 해석되고 기재된 요소 이외의 추가의 요소가 존재할 수도 있음을 의미한다. 특정한 배향 (예를들어, "꼭대기", "바닥", "측면" 등)을 표시하는 용어의 사용은 설명의 편의를 위한 것이고, 기재된 물품의 특정한 배향을 요구하는 것이 아니다.
본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변화를 행할 수 있기 때문에, 상기 설명에 함유되고 첨부된 도면에 나타낸 모든 주제는 제한적인 의미가 아니라 예증을 위한 것으로 해석되어야 한다.

Claims (72)

  1. 섬유 층 조립체가
    상류 공간 및 하류 공간을 한정하는 벽을 갖고, 그 벽이 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 벽을 통해 자유롭게 이동하도록 그 안에 구멍을 갖는 것인 섬유 층 지지체;
    섬유 층 지지체에 의해 지탱되고, 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 이동하는 섬유 층을 통해 통과하도록 벽 구멍을 일반적으로 덮는 섬유 층을 포함하고,
    섬유 층이
    복합 섬유 층 집적 봉입물 조각에 구조적 무결성을 제공하도록 만들어진 섬유 매트를 포함한 외부 층,
    복합 섬유 층 집적 봉입물 조각에 구조적 무결성을 제공하도록 만들어진 섬유 매트를 포함한 내부 층, 및
    바늘-펀칭되지 않고 외부 및 내부 층 사이에 끼인 중간 층
    을 포함하며, 외부 및 내부 층은 각각 중간 층 보다 구조적으로 더 튼튼한 구성을 갖는 것인
    복합 섬유 층 집적 봉입물 조각을 포함하는 것인,
    이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 외부 층, 내부 층 및 중간 층이 서로 고정된 상호연결을 갖지 않는 것인 섬유 층 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각이 섬유 층 지지체 벽의 높이보다 적은 폭을 갖고, 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각이 섬유 층 지지체 주위에 여러 회전으로 감싸지고, 회전의 적어도 일부가 나선 경로를 따라 뻗어 있는 것인 섬유 층 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 회전의 적어도 일부가 인접한 회전과 겹치는 것인 섬유 층 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 인접한 회전이 겹치는 위치에서 배수 돌출부를 형성하도록 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 인접한 회전이 겹쳐지고, 이에 의해 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 회전의 하부 테두리가 회전으로부터 액체를 배수하도록 하는 것인 섬유 층 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 인접한 회전 사이에 배치되고 일반적으로 돌출부 아래로 튀어나와 있는 배수 재료의 층을 더욱 포함하는 섬유 층 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 인접한 회전 사이의 배수 층으로부터 배수되어지는 포획된 액체 및 가용성 고체를 수용하기 위한 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 인접한 회전 사이로부터 튀어나와 있는 배수 층의 일부와 일반적으로 대향 관계로 위치된 배수 재료의 주 층을 더욱 포함하는 섬유 층 조립체.
  8. 제4항에 있어서, 섬유 층 집적 봉입물 조각의 인접한 회전의 겹침이, 기체가 겹친 위치에서 섬유 층을 우회하는 것을 억제하기에 충분한 것인 섬유 층 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 섬유 층 집적 봉입물 조각의 겹쳐진 인접한 회전이 약 2 인치 (5 cm) 내지 약 6 인치 (15 cm)의 겹침을 갖는 것인 섬유 층 조립체.
  10. 제8항에 있어서, 섬유 층 집적 봉입물 조각의 겹쳐진 인접한 회전이 약 2 인치 (5.1 cm) 내지 약 3 인치 (8 cm)의 겹침을 갖는 것인 섬유 층 조립체.
  11. 제4항에 있어서, 외부 층이, 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 이전의 회전과 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 하나의 회전의 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 세로(longitudinal) 테두리를 정렬하는데 있어서 사용하기 위한 표시를 그 위에 갖는 것인 섬유 층 조립체.
  12. 제4항에 있어서, 섬유 층 집적 봉입물 조각이 제1 섬유 층 집적 봉입물 조각을 구성하고, 섬유 층이 제1 섬유 층 집적 봉입물 조각에 겹쳐 놓인 제2 섬유 층 집적 봉입물 조각을 더욱 포함하는 것인 섬유 층 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 제1 및 제2 섬유 층 봉입물 조각이 일반적으로 서로 맞추어진 세로 테두리를 갖는 것인 섬유 층 조립체.
  14. 제1항에 있어서, 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 압축된 두께가 약 0.6 인치 (1.5 cm) 이하인 섬유 층 조립체.
  15. 제1항에 있어서, 외부 층 및 내부 층이 각각 약 6 마이크론 이상의 평균 직경을 가진 섬유를 포함하고, 중간 층이 약 5 마이크론 이하의 평균 직경을 가진 섬유를 포함하는 것인 섬유 층 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 중간 층의 섬유가 약 4 마이크론 이하의 평균 직경을 갖는 것인 섬유 층 조립체.
  17. 제15항에 있어서, 외부 층, 내부 층 및 중간 층의 섬유가 유리로 만들어지고, 내부 및 외부 층의 섬유가 바늘 펀칭된 것인 섬유 층 조립체.
  18. 제1항에 있어서, 섬유 층이 배수 층을 더욱 포함하는 것인 섬유 층 조립체.
  19. 제18항에 있어서, 배수 층이 내부 층과 외부 층 사이에 끼워져 있는 것인 섬유 층 조립체.
  20. 제19항에 있어서, 외부 층, 내부 층 및 중간 층의 섬유가 배수 층의 섬유에 비해 기체 흐름 내의 에어로졸에 의한 습윤에 대해 더욱 저항성인 것인 섬유 층 조립체.
  21. 제1항에 있어서, 외부 층 및 내부 층이 외부 및 내부 층의 세로 가장자리의 적어도 하나에서 함께 연결되는 것인 섬유 층 조립체.
  22. 제21항에 있어서, 외부 및 내부 층의 세로 가장자리가 바느질, 스테플링, 열 융합 및 교착(gluing)의 적어도 하나에 의해 함께 연결되는 것인 섬유 층 조립체.
  23. 제1항에 있어서, 중간 층이 멜트블로운 섬유 배팅인 섬유 층 조립체.
  24. 제1항에 있어서, 중간 층의 섬유가 상호 간의 화학 결합을 갖지 않는 것인 섬유 층 조립체.
  25. 제24항에 있어서, 섬유 층 집적 봉입물 조각이 주름 잡힌 것인 섬유 층 조립체.
  26. 제1항에 있어서, 섬유 층 지지체 벽이 일반적으로 대향 관계로 배열된 내부 스크린과 외부 스크린을 포함하고, 섬유 층이 내부 및 외부 스크린 사이에 배치되며, 각각의 스크린이 서로 교차하는 수평 와이어 및 수직 와이어를 포함한 그물을 포함하고 서로 연결되며, 내부 스크린의 수평 와이어가 외부 스크린의 수평 와이어로부터 수직으로 오프셋(offset)되도록 스크린이 배열되는 것인 섬유 층 조립체.
  27. 섬유 층을 통하는 것을 제외하고는 지지체 구조물을 통해 기체 흐름의 유동을 일반적으로 차단하기 위하여, 섬유 층이 연무질 제거장치의 지지체 구조물을 일반적으로 덮도록 개조되어지고,
    섬유 층 집적 봉입물 조각이
    복합 섬유 층 집적 봉입물 조각에 구조적 무결성을 제공하기 위해 만들어진 섬유 매트를 포함한 외부 층;
    복합 섬유 층 집적 봉입물 조각에 구조적 무결성을 제공하기 위해 만들어진 섬유 매트를 포함하는 내부 층; 및
    바늘-펀칭되지 않고, 외부 및 내부 층 사이에 끼워진 중간 층
    을 포함하며, 외부 및 내부 층은 각각 중간 층 보다 구조적으로 더 튼튼한 구성을 갖는 것인 ,
    이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 연무질 제거장치의 섬유 층을 형성하기 위한 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  28. 제27항에 있어서, 외부 및 내부 층이 외부 및 내부 층의 적어도 하나의 세로 가장자리를 따라 적어도 하나의 바느질, 스테플링, 열 융합 및 교착에 의해 함께 연결되는 것인, 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  29. 제28항에 있어서, 중간 층이 상기 하나의 세로 가장자리를 따라 외부 및 내부 층에 연결되는 것인 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  30. 제28항에 있어서, 외부 및 내부 층이 외부 및 내부 층의 양쪽 세로 가장자리를 따라 함께 연결되는 것인 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  31. 제27항에 있어서, 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 비압축 두께가 약 1.2 인치(3 cm) 이하인 섬유 층 집적 봉입물 조각
  32. 제27항에 있어서, 외부 층 및 내부 층이 각각 약 6 마이크론 이상의 평균 직경을 가진 섬유를 포함하고, 중간 층이 약 5 마이크론 이하의 평균 직경을 가진 섬유를 포함하는 것인 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  33. 제32항에 있어서, 중간 층의 섬유가 약 4 마이크론 이하의 평균 직경을 갖는 것인 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  34. 제32항에 있어서, 외부 층, 내부 층 및 중간 층의 섬유가 유리로 만들어지고, 외부 및 내부 층이 바늘 펀칭된 것인 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  35. 제27항에 있어서, 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각 내에서 내부 층과 외부 층 사이에 끼워진 배수 층을 더욱 포함하는 것인 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  36. 제35항에 있어서, 기체 흐름 내의 에어로졸에 의한 습윤에 대해 저항성이 되도록 외부 층, 내부 층 및 중간 층의 섬유를 처리하고, 배수 층의 섬유는 에어로졸에 의한 습윤에 대해 저항성이 되도록 하는 처리를 하지 않은 것인, 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  37. 제27항에 있어서, 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각이 연무질 제거장치의 지지체 구조물 주위에 감싸질 때, 외부 층이, 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 이전의 회전과 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 하나의 회전의 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 세로 테두리를 정렬함에 있어서 사용하기 위한 표시를 그 위에 갖는 것인 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  38. 제27항에 있어서, 섬유 층 집적 봉입물 조각이 롤 형태인 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  39. 제27항에 있어서, 중간 층이 더욱 큰 평균 직경을 가진 섬유에 산재된 약 3 마이크론 이하의 평균 직경을 가진 섬유를 포함하는 것인 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  40. 제39항에 있어서, 산재된 섬유가 약 0.01 마이크론 내지 약 3 마이크론 범위에 속하는 평균 직경을 갖는 것인 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  41. 섬유 층을 통하는 것을 제외하고는 지지체 구조물을 통한 기체 흐름의 유동을 일반적으로 차단하기 위해 섬유 층이 섬유 층 조립체의 지지체 구조물을 일반적으로 덮기 위해 개조되어지고, 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료가
    복합 섬유 층 집적 봉입물 재료에 구조적 무결성을 제공하기 위해 만들어진 섬유의 외부 층;
    복합 섬유 층 집적 봉입물 재료에 구조적 무결성을 제공하기 위해 만들어진 섬유의 내부 층; 및
    외부 및 내부 층에 비해 기체 흐름으로부터 에어로졸을 제거하는데 더욱 효율적이고, 외부 층과 내부 층 간에 끼워진 중간 층
    을 포함하고;
    적어도 외부 층 및 내부 층이 외부 층 단편(section), 내부 층 단편 및 중간 층 단편을 포함한 조각으로 분리되도록 형성되는 것인, 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층을 제조하는데 있어서 사용하기 위한 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료.
  42. 제41항에 있어서, 내부 및 외부 층이 각각 일반적으로 겹친 관계로 약한 부위를 갖고, 약한 부위는 내부 및 외부 층을 조각으로 분리되도록 부서지기 쉬운 것인 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료.
  43. 제42항에 있어서, 정렬된 약한 부위의 적어도 한쪽 면을 따른 위치에서 외부 및 내부 층이 함께 연결되는 것인 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료.
  44. 제43항에 있어서, 외부 및 내부 층이 바느질, 스테플링, 열 융합 및 교착의 적어도 하나에 의해 상기 위치에서 함께 연결되는 것인 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료.
  45. 제42항에 있어서, 외부 및 내부 층의 각각의 약한 부위가 구멍의 선을 포함하는 것인 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료.
  46. 제41항에 있어서, 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료가 롤로 존재하는 것인 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료.
  47. 제41항에 있어서, 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료의 비압축 두께가 약 1.2 인치 (3 cm) 이하인 것인 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료.
  48. 제41항에 있어서, 외부 층 및 내부 층이 각각 약 6 마이크론 이상의 평균 직경을 가진 섬유를 포함하고, 중간 층이 약 5 마이크론 이하의 평균 직경을 갖는 섬유를 포함하는 것인 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료.
  49. 제48항에 있어서, 중간 층의 섬유가 약 4 마이크론 이하의 평균 직경을 갖는 것인, 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료.
  50. 제48항에 있어서, 외부 층, 내부 층 및 중간 층의 섬유가 유리로 만들어진 것인 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료.
  51. 제41항에 있어서, 내부 층과 외부 층 사이에 끼워진 배수 층을 더욱 포함하는 것인 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료.
  52. 제41항에 있어서, 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각이 섬유 층 연무질 제거장치의 지지체 구조물 둘레에 감싸질 때, 외부 층이, 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 이전의 회전과 섬유 층 집적 봉입물 조각의 하나의 회전의 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각의 세로 테두리를 정렬하는데 있어서 사용하기 위한 표시를 그 위에 갖는 것인 복합 섬유 층 집적 봉입물 재료.
  53. 섬유 층 조립체가
    상류 공간과 하류 공간을 한정하는 벽을 갖고, 그 벽이 벽을 통해 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 자유롭게 이동하도록 그 안에 구멍을 갖는 것인 벽을 포함하는, 섬유 층 지지체;
    섬유 층 지지체에 의해 지탱되고, 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 이동하는 섬유 층을 통해 통과하도록 벽 구멍을 일반적으로 덮으며,
    각각 섬유 매트를 포함한 외부 및 내부 층 및 바늘-펀칭되지 않고 외부 및 내부 층 사이에 끼인 재료의 중간 층을 포함하는 길게 뻗은 섬유 층 집적 봉입물 조각을 포함하며, 외부 및 내부 층은 각각 중간층보다 구조적으로 더 튼튼한 구성을 갖고, 섬유 층 집적 봉입물 조각은 섬유 층 지지체 주위에 여러 회전으로 감싸지고, 회전의 적어도 일부가 나선 경로를 따라 벋어 있으며, 섬유 층 집적 봉입물 조각은 일반적으로 평평하고, 회전의 적어도 일부가 인접한 회전과 겹치는 것인, 섬유 층을 포함하는 것인,
    이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하 는데 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층 조립체.
  54. 제53항에 있어서, 섬유 층 집적 봉입물 조각의 회전이 서로 겹쳐 있는 위치에서 겹쳐진 회전 간의 밀봉을 위하여, 섬유 층이 섬유 층 집적 봉입물 조각 위에 배치된 밀봉 재료를 더욱 포함하는 것인 섬유 층 조립체.
  55. 제53항에 있어서, 섬유 층이 섬유 층 지지체 위에 감긴 일반적으로 원통형 조방사를 더욱 포함하는 섬유 층 조립체.
  56. 제54항에 있어서, 편평한 섬유 층 집적 봉입물 조각의 회전이 겹치는 위치에서만 조방사(roving)가 위치하는 것인 섬유 층 조립체.
  57. 제53항에 있어서, 인접한 회전의 겹침이 겹친 위치에서 기체가 섬유 층을 우회하는 것을 억제하기에 충분한 것인 섬유 층 조립체.
  58. 제57항에 있어서, 인접한 회전의 겹침이 약 2 인치 (5 cm) 내지 약 6 인치 (15 cm)의 겹침을 갖는 것인 섬유 층 조립체.
  59. 제58항에 있어서, 겹쳐진 인접한 회전의 겹침이 약 2 인치 (5.1 cm) 내지 약 3 인치 (8 cm)의 겹침을 갖는 것인 섬유 층 조립체.
  60. 섬유 층 조립체가
    상류 공간 및 하류 공간을 한정하는 벽을 갖고, 그 벽이 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 벽을 통해 자유롭게 이동하도록 그 안에 구멍을 가진 벽을 포함하는, 섬유 층 지지체;
    섬유 층 지지체에 의해 지탱되고, 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 섬유 층을 통해 통과하도록 벽 구멍을 일반적으로 덮는 섬유 층을 포함하며, 섬유 층이 섬유 층 지지체 둘레에 감싸진 길게 뻗은 섬유 층 집적 봉입물 조각, 나선 경로를 따라 뻗은 적어도 일부의 회전, 인접한 회전에 겹친 적어도 일부의 회전, 및 섬유 층 집적 봉입물 조각의 인접한 회전 사이에 위치한 중간 배수 층을 포함하는 것인,
    이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층 조립체.
  61. 제60항에 있어서, 중간 배수 층이 섬유 층 집적 봉입물 조각의 인접한 겹친 회전 사이로부터 바깥쪽으로 튀어나와 있는 부분을 포함하는 것인 섬유 층 조립체.
  62. 제61항에 있어서, 인접한 회전이 겹쳐서 섬유 층 집적 봉입물 조각의 회전의 하부 테두리가 회전으로부터 액체를 배수할 수 있도록 하는 위치에서 배수 돌출부를 형성하도록 하기 위하여 섬유 층 집적 봉입물 조각의 인접한 회전이 겹쳐있는 것인 섬유 층 조립체.
  63. 제62항에 있어서, 중간 배수 층의 튀어나와 있는 부분이 일반적으로 돌출부 아래에 있는 것인 섬유 층 조립체.
  64. 제63항에 있어서, 인접한 회전 사이에서 중간 배수 층으로부터 배수되어지는 포획된 액체 및 가용성 고체를 수용하기 위해 섬유 층 집적 봉입물 조각의 인접한 회전 사이로부터 튀어나와 있는 중간 배수 층 부분과 일반적으로 대향 관계로 위치되어 있는 배수 재료의 주 층을 더욱 포함하는 것인 섬유 층 조립체.
  65. 섬유 층을 통하는 것을 제외하고는 지지체 구조물을 통해 기체 흐름의 유동을 일반적으로 차단하기 위해 섬유 층이 섬유 층 연무질 제거장치의 지지체 구조물을 일반적으로 덮도록 개조되어지고, 섬유 층 집적 봉입물 조각이 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸을 제거할 수 있는 섬유로 형성된 길게 뻗은 조각을 포함하고, 조각은 여러 번 겹치는 회전으로 지지체 구조물 주위를 감싸는 것에 의해 지지체 구조물을 덮을 크기이고, 조각은 대향하는 일반적으로 편평한 면을 가지며, 면의 적어도 하나가 조각의 인접한 회전의 겹침을 정렬하기 위해 배치된 정렬 표시를 갖는 것인, 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위해 섬유 층을 만드는데 사용하기 위한 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  66. 제65항에 있어서, 길게 뻗은 조각이 세로 테두리를 갖고, 정렬 표시가 테두리의 적어도 하나에 일반적으로 평행하게 뻗어 있는 것인 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  67. 제66항에 있어서, 정렬 표시가 조각의 세로 테두리 위에서 더 가깝게, 그리고 더 가까운 세로 테두리로부터 적어도 약 2 인치 (6 cm)에 위치하는 것인 섬유 층 집적 봉입물 조각.
  68. 섬유 층이 각각 섬유 매트를 포함한 외부 및 내부 층 및 바늘-펀칭되지 않고 외부 및 내부 층 사이에 끼인 재료의 중간 층을 포함하는 감긴 조각으로 형성되며, 외부 및 내부 층은 각각 중간 층 보다 구조적으로 더 튼튼한 구성을 갖고, 섬유 층은 섬유 층을 통하는 것을 제외하고는 지지체 구조물을 통해 기체 흐름의 유동을 일반적으로 차단하기 위해 연무질 제거장치의 지지체 구조물을 일반적으로 덮도록 개조되어지며, 섬유 층이 약 0.6 인치 (1.5 cm)의 압축된 두께를 갖고 2.7 mg/ft3 (95 mg/m3)의 폴리알파-올레핀 오일의 부하량을 갖고 약 59 피트/분의 속도 (18.0 피트/분)의 속도로 이동하는 기체 흐름으로부터 0.3 마이크론 크기를 가진 에어로졸 입자의 적어도 약 99.09%를 제거하도록 만들어진 집적 봉입물 조각을 가지고, 여기에서 섬유 층을 가로지른 압력 강하가 11.1 인치의 물 (2.76kPa)보다 작거나 같은 것인, 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층.
  69. 섬유 층이 각각 섬유 매트를 포함한 외부 및 내부 층 및 바늘-펀칭되지 않고 외부 및 내부 층 사이에 끼인 재료의 중간 층을 포함하는 감긴 조각으로 형성되며, 외부 및 내부 층은 각각 중간 층 보다 구조적으로 더 튼튼한 구성을 갖고, 섬유 층은 섬유 층을 통하는 것을 제외하고는 지지체 구조물을 통해 기체 흐름의 유동을 일반적으로 차단하기 위하여 연무질 제거장치의 지지체 구조물을 일반적으로 덮도록 개조되고, 섬유 층이 약 0.6 인치 (1.5 cm)의 압축된 두께를 갖고 1.8 mg/ft3 (64 mg/m3)의 폴리알파-올레핀 오일의 부하량을 갖고 약 23.4피트/분의 속도 (7.1피트/분)의 속도로 이동하는 기체 흐름으로부터 0.3 마이크론 크기를 가진 에어로졸 입자의 적어도 약 99.65%를 제거하도록 만들어진 집적 봉입물 조각을 가지며, 여기에서 섬유 층을 가로지른 압력 강하가 약 2.4 인치의 물 (0.60 kPa)보다 작거나 같은 것인, 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층.
  70. 섬유 층 조립체가
    상류 공간 및 하류 공간을 한정하는 벽을 갖고, 그 벽이 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 벽을 통해 일반적으로 자유롭게 이동하도록 그 안에 구멍을 가진 벽을 갖는 섬유 층 지지체;
    섬유 층 지지체에 의해 지탱되고, 기체 흐름이 상류 공간으로부터 하류 공간으로 이동하는 섬유 층을 통해 통과하도록 벽 구멍을 일반적으로 덮는 섬유 층을 포함하고, 섬유 층이
    섬유 층에 구조적 무결성을 제공하도록 만들어진 섬유의 매트를 포함한 제1 층; 및
    바늘-펀칭되지 않고, 섬유 층에 구조적 무결성을 제공하도록 제1 층에 의해 지탱되는 집적 층
    을 포함하며, 제1 층은 집적 층보다 구조적으로 더 튼튼한 것인 복합 섬유 층 집적 봉입물 조각을 포함하는 것인, 이동하는 기체 흐름으로부터 에어로졸 및/또는 습윤된 가용성 고체를 제거하기 위해 사용되는 섬유 층 연무질 제거장치를 위한 섬유 층 조립체.
  71. 제70항에 있어서, 집적 층을 형성하는 섬유가 서로 화학적으로 결합되지 않는 것인 섬유 층 조립체.
  72. 제70항에 있어서, 섬유 층이 섬유 층 지지체 위에 감긴 일반적으로 원통형 조방사를 더욱 포함하는 섬유 층 조립체.
KR1020077018035A 2005-01-07 2006-01-05 연무질 제거장치를 위한 섬유 집적 봉입물 조각 KR20070114716A (ko)

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