[发明专利]穿孔层聚结器

说明书

本公开总体上涉及穿孔过滤介质和利用穿孔过滤介质的聚结器过滤元件。一种示例性聚结器过滤元件被构造成将混合物的分散相与连续相分离。过滤介质包括第一聚结层。第一聚结层包括第一过滤介质。第一过滤介质具有多个孔隙和第一穿孔。多个孔隙中的每一个都小于第一穿孔。第一穿孔形成在第一过滤介质中并延伸穿过第一过滤介质。多个孔隙被构造成捕获分散相的一部分。第一穿孔被构造成有助于分散相的聚结液滴穿过第一聚结层的传输，使得分散相的聚结液滴与第一聚结层中捕获的分散相的部分分离。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年7月19日提交的题为“穿孔层聚结器”的美国临时专利申请第62/364,179号的优先权。该申请的内容通过引用被并入本文。

技术领域

本申请涉及聚结过滤元件(coalescing filter element)。

背景

混合物在各种应用中可以包括两种不混溶的成分。例如，混合物可以具有连续相和分散相。常见的混合物包括水和燃料(例如，柴油、煤油、汽油等)，油和水，水和空气，油和空气，水和天然气，以及油和天然气。在许多应用中，期望将分散相与连续相分离。例如，分散相与连续相的分离在许多工业、商业和住宅应用中是重要的。在一种应用中，从燃料(即，连续相)中去除水(即，分散相)在内燃发动机的燃料过滤中是重要的，因为水可能导致内燃发动机内的部件的腐蚀。实现分离的一种方法是通过聚结过滤元件(称为“聚结器(coalescer)”)过滤混合物。在许多应用中，包括燃料-水分离，聚结器用于实现高污染物的去除(例如，从燃料去除水的液滴)。一些燃料(例如，生物柴油燃料等)具有相对高的表面活性和/或较差的水分离性。在使用这些燃料的应用中，从燃料去除水更加困难。

与颗粒过滤器不同，聚结过滤器(例如，聚结器等)旨在从连续相中捕获和去除分散相，并从聚结过滤介质(例如，过滤介质等)排出分散相，而不是像典型的颗粒过滤器那样无限定地聚集。换句话说，从聚结过滤介质排出分散相不是常规设计中颗粒过滤器结构和构造的功能。

在没有固体污染物的情况下，聚结器可以达到稳定状态，由此分散相进入过滤介质的速率等于其排出或释放的速率。聚结过滤介质保持的污染物的相对量表示为其“饱和度”。饱和度被定义为被捕获的分散相占据的过滤介质的空隙体积(void volume)的相对量。过滤介质空隙体积是未被收集污染物的纤维或其它结构占据的过滤介质的相对体积。过滤介质的稠度(solidity)是由收集污染物的纤维或其它结构所占据的过滤介质的相对体积。过滤介质空隙体积在数值上等于100减去介质的稠度，其中空隙体积和稠度两者都用百分比表示。饱和度的增加对应于压降(pressure drop)的增加，导致过滤器寿命缩短。增加分散相从过滤介质的排出速率会降低饱和度和压降。因此，通过聚结器实现分散相的高效分离可能导致过滤系统性能的不期望的折衷(例如，升高的压降、降低的过滤器寿命等)，这可能影响接收过滤流体的系统(例如，内燃发动机)的性能。

全球对使用聚结器从燃料去除水的高效燃料水分离器(“FWS”)存在需求。一些过滤系统通过使用多级聚结过滤器(multi-stage coalescing filters)以降低压降来实现高去除效率。然而，多级聚结过滤器可能非常昂贵，并且通常比单级聚结过滤器占据更多的空间。多层聚结过滤介质(multi-layer coalescing filter media)也用于FWS应用中。对于多层过滤介质和多级颗粒过滤器和聚结器，某些过滤介质层(例如，级等)比其它(介质)更快地聚集水是常见的，这对过滤器的寿命产生负面影响。

概述