[发明专利]包括复合材料过滤介质的过滤单元

说明书

相关申请交互参考

本申请是2008年8月1日提交的美国专利申请系列号12/184,634 的部分延续，其是2007年8月22日提交的美国专利申请系列号11/ 843,228的部分延续，要求2007年3月5日提交的临时专利申请系列号 60/893,008的优先权。

发明背景

本发明领域一般地涉及过滤元件，更具体地，涉及具有波纹的 (corrugated)或拷花的(embossed)复合材料非织造过滤介质的过滤元件。

一些已知的过滤介质复合材料结构结合了产生基材的湿铺层 (wet-laid)造纸工艺和在过滤介质基材的一面或两面上沉积轻质纳米纤 维涂层的静电纺丝技术。一般，介质基材的基础重量是100～120g/m²， 纳米纤维层的基础重量是0.5g/m²或更小。

已经知道，轻质纳米纤维层在高机械应力作用下易受损伤，尤其因 为纳米纤维层是由直径小于500nm，更典型地，100nm的纤维形成的。 已经知道，存在纳米纤维从过滤介质上脱落下来的“脱落”问题，因为 对于依赖于极性引力的传统静电纺丝纤维，纳米纤维与基础介质之间的 引力结合较弱。另外，已知的用静电纺丝法纺成的纳米纤维层在结构上 是二维的或在厚度上是单纤维层，而且当纳米纤维层开裂或断裂时，尘 埃能轻易地透过基础介质基材。纳米纤维层受损后，尘埃可透过基础介 质并造成过滤器操作压降的升高。而且已知的介质基材也有机械应力限 制且在高尘含量下易变形。

上述已知的过滤介质复合材料结构，在用来过滤发电燃气轮机的入 口空气时，在过滤器的整个操作寿命期间都允许细尘颗粒透过过滤器。 一般而言，按ASHRAE52.2-1999试验法在已知操作流率下试验时，这 类已知过滤介质在一般大于7.0mm H₂O的压降下，都将提供捕获0.4μm 颗粒的约55％的新型或清理操作效率。已经知道，由于这种低起始效率， 在24,000h操作寿命期间，多达15～20lb的尘埃能透过已知过滤介质。 涡轮叶片长期暴露在尘埃中会造成涡轮叶片严重和灾难性的结垢和腐 蚀。清理涡轮叶片的现用方法需要定期从生产线上拆下涡轮，用水洗净 叶片。涡轮停机时间很昂贵，因为涡轮不运转且因此停止发电了。理想 的是提供在类似或更低压降下效率比已知过滤介质更高的过滤介质，以 缩短或取消为清理涡轮叶片和/或更换已损叶片的涡轮停机时间。

发明概述

在一个方面，提供了包括第一端盖、第二端盖，和复合材料过滤介 质结构的过滤单元。该复合材料过滤介质结构包括基础基材，该基础基 材包括利用纺粘法由很多双组分合成纤维形成的非织造合成织物，并具 有很多基本平行的粘结区间断线的粘结区图案。该基础基材的最低过滤 效率，按ASHRAE 52.2-1999试验法测定，为约50％。该复合材料过滤 介质结构还包括通过电喷纺丝法在基础基材的一面上沉积的纳米纤维 层，该纳米纤维层包含很多纳米纤维，按ASHRAE 52.2-1999试验法测 定，该复合材料过滤介质结构的最低过滤效率为约75％。该复合材料过 滤介质结构还包括使用相对的波纹辊在约90℃-约140℃的温度下形成 的多个波纹。

在另一个方面，提供了包括第一端盖、第二端盖的过滤单元，和复 合材料过滤介质结构。该复合材料过滤介质结构包括基础基材，该基础 基材包括利用纺粘法由很多双组分合成纤维形成的非织造合成织物，并 具有很多基本平行的粘结区间断线的粘结区图案。该基础基材的最低过 滤效率，按ASHRAE 52.2-1999试验法测定，为约50％。该复合材料过 滤介质结构还包括通过电喷纺丝法在基础基材的一面上沉积的纳米纤 维层，该纳米纤维层包含很多纳米纤维，按ASHRAE 52.2-1999试验法 测定，该复合材料过滤介质结构的最低过滤效率为约75％。该复合材料 过滤介质结构还包括使用相对的拷花辊在约90℃-约140℃的温度下形 成的拷花图案。

附图简述

图1是复合材料过滤介质的示例性方面的截面示意图。

图2是图1中所示用于过滤介质中的双组分纤维的光学显微镜照 片。

图3是图1中所示基础介质基材的光学显微镜照片。

图4是图1中所示基础介质基材的粘结图案的顶视图。