[发明专利]过滤介质及其用途

说明书

本发明涉及一种过滤介质，该过滤介质至少由通过第三粘合剂与精滤器基质层合的预滤器基质形成，其中预滤器基质包含合成纤维和第一粘合剂，预滤器基质充当组合表面和深度滤器，并且精滤器基质包含至少第二粘合剂以及合成纤维和无机纤维之一。

本发明涉及用于输送和工业过滤二者的过滤介质。具体地讲，本发明涉及一种过滤介质，其利用表面和深度过滤二者有效地从气体去除固体颗粒，并且能够被脉冲清洁。

发明领域

越来越需要从大气、蒸气和液体(即，从各种流体)过滤杂质。尤其是，输送过滤和工业空气过滤，具体地讲，燃气轮机、内燃机和空气污染控制(APC)领域，都需要有效去除颗粒的过滤介质。此外，在工业化文明中，随着呼吸道疾病、过敏和哮喘症状的发生频率越来越高，室内空气质量正变得越来越重要。虽然采暖、通风和空调(HVAC)滤器可提供高颗粒去除能力，但这些滤器还产生显著的气流阻力。因此，高效HVAC滤器系统需要大功率风扇来移动空气。同样，用于燃气轮机中进气应用和输送的现有技术过滤介质导致增加能耗。此外，除了空气过滤，还需要从液体例如发动机油、液压油等中过滤杂质。

发明背景

传统上，在工业过滤中使用所谓的流通式滤器，其操作基于引导要过滤的流体或多或少地以直角通过过滤介质，直到介质堵塞，或更确切地讲，跨过滤介质的压力损失增加到必须更换过滤介质的程度。这样的现有技术的过滤介质用无机和合成纤维过滤例如空气。这种滤器的一个基本缺点是，滤器的能耗随时间增加，因为它们对空气流的阻力随着从空气去除的颗粒的量增加而增加。

控制能耗的一种方式是缩短滤器的更换间隔，以使对空气流的阻力不会增加得过高。然而，这种做法增加与维修和更换滤器相关的费用。缩短更换间隔的一种方式是用褶状滤器元件代替平的滤器元件，由此增加有效滤器面积。

流通式滤器有两种基本类型，即，一种采用表面过滤，另一种采用深度过滤。表面过滤是指其中过滤介质的表面如此致密以至于从流体分离的固体保留在滤器表面上的过程。在深度过滤中，过滤介质有孔，固体颗粒会被捕集于其中。滤器通常有可变大小的孔，使得孔位于滤器中越深，孔径越小。经常将这种滤器称为梯度结构滤器或梯度孔结构滤器。实际上，这意味着较大尺寸的固体被捕集在更靠近滤器入口面的孔中，较小的固体更深地在过滤介质内移动更长的距离，直至它们被捕集。微玻璃纤维最常被认为是深度滤器的最佳材料，尤其是在HVAC型滤器中。然而，由微玻璃制成的滤器或滤器元件本质上是易碎的，即，它们需要轻轻地操作，并且不能清洁，因此必须定期地更换它们，且更换间隔相对较短。自然，也有运用表面过滤和深度过滤二者的产品。

在各种工业应用中，延长滤器更换间隔或寿命的一种方式是使用脉冲清洁。在这样的应用中，为滤器装置提供用于以与正常过滤方向相反的方向定期地将压缩流体吹过滤器的工具，由此，流体脉冲将捕集在滤器孔中的大部分固体从滤器冲走。脉冲清洁可容易地自动化，从而节省人力和其它维修和维护费用。然而，由于脉冲清洁使用压缩流体，这意味着在滤器上有相当大的机械应力，由此在市场上只能找到几种类型的脉冲可清洁滤器元件。一种这样的类型为例如在WO-A1-2009152439中讨论的薄膜滤器，该薄膜滤器在支撑表面上具有薄膜层，薄膜层面向进入的流体。另一种类型是具有面向进入的流体的纳米纤维表面的滤器。两种滤器都是脉冲可清洁的，但它们只起表面滤器的作用，即，它们没有任何孔收集固体，而是固体保留在滤器的表面上。因此，滤器上的压差快速增加，几乎立即需要脉冲清洁。薄膜滤器和纳米纤维滤器二者的一个特征特性是，即使在脉冲清洁时，它们也以意外的方式非常突然地失去其过滤能力，因此，其更换间隔是不可预测的。此外，纳米纤维和薄膜二者都是昂贵的材料，因此，这种滤器的市场价格已经很高，更不用说涉及其突然更换的需要的各种成本，包括连续状态监测。