[发明专利]具有包括纳米纤维的多种纤维结构的复合过滤器介质

说明书

过滤器介质包括第一纤维层和位于第一纤维层下游的第二纤维层。所述第一纤维层的第一几何平均纤维直径小于1μm，使得纤维直径的几何标准偏差大于2。所述第二纤维层的第二几何平均纤维直径小于1μm，使得纤维直径的几何标准偏差小于2。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年5月3日提交的美国临时申请号为62/666,315的优先权和权益，在此通过引用将其全部公开内容并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用于内燃机系统的过滤器。

背景技术

内燃机通常在运行期间使用各种流体。例如，燃料(例如，柴油、汽油、天然气等)用于使发动机运转。空气可以与燃料混合以产生空气燃料混合物，然后由发动机使用该燃料混合物在化学计量或稀薄条件下运行。此外，可以向发动机提供一种或多种润滑剂，以润滑发动机的各个部分(例如，活塞缸、曲轴、轴承、齿轮、阀、凸轮等)。这些流体可能被颗粒物质(例如碳、粉尘、金属颗粒等)污染，如果不从流体中去除，可能会损坏发动机的各个部件。为了去除这种颗粒物质或其他污染物，通常在输送流体之前，使流体穿过构造成从流体中去除颗粒物质的过滤器元件(例如，燃料过滤器、润滑剂过滤器、空气过滤器等)。在本领域中，对提供高颗粒去除、低限制和长寿命的过滤器的需求不断增长。

发明内容

本文所述的实施例总体上涉及包括多种纤维结构的过滤器介质，所述多种纤维结构包括纳米纤维。本文的实施例更具体地涉及一种过滤器介质，其包括上游纤维层和下游纤维层，所述上游纤维层被配置为降低小颗粒的浓度而不会被较大颗粒过载，所述下游纤维层被配置为去除小颗粒，同时去除浓度不断增加的大颗粒。

在一组实施例中，过滤器介质包括第一纤维层和位于第一纤维层下游的第二纤维层。第一纤维层的第一几何平均纤维直径小于1μm，并且几何标准偏差大于2。第二纤维层的第二几何平均纤维直径小于1μm，并且几何标准偏差小于或等于2。在一些实施例中，第一纤维层的几何平均纤维直径小于或等于第二纤维层的第二几何平均纤维直径。在一些实施例中，第二纤维层的几何平均纤维直径大于或等于第一纤维层的第一几何平均纤维直径。

在另一组实施例中，过滤器介质包括第一纤维层和位于第一纤维层下游的第二纤维层。第一纤维层和第二纤维层中的每一个的平均流动孔径(P50)等于或小于10μm，并且第一纤维层的P99与P50的第一比率大于第二纤维层的P99与P50的第二比率。

在又一组实施例中，过滤器介质包括第一纤维层和位于第一纤维层下游的第二纤维层。第一纤维层的弗雷泽渗透率小于每分钟20立方英尺(cfm)，并且第二纤维层的弗雷泽渗透率大于5cfm。

应当理解，前述概念和下面更详细讨论的附加概念的所有组合(假设这样的概念并不相互矛盾)被认为是本文公开的主题的一部分。特别地，出现在本公开结尾的所要求保护的主题的所有组合都被认为是本文公开的主题的一部分。

附图说明

从以下描述和所附权利要求，结合附图，本公开的前述和其他特征将变得更加明显。应理解，这些附图仅描绘了根据本公开的若干实施方式，因此，不应认为是对其范围的限制，将通过使用附图以额外的特征和细节来描述本公开。

图1是根据实施例的过滤器介质的示意图。

图2是用玻璃纳米纤维过滤器介质(介质A)、聚合物纳米纤维介质(介质B)和介质C(其包括位于玻璃过滤器介质下游的聚合物纳米纤维介质)的β比率表示的响应于包含0-5μm范围内的颗粒的粉尘流过介质A、B和C的污染物去除曲线图。

图3是介质A、B和C的压降对比时间的曲线图。

图4是包含1.5μm(c)的粉尘的介质A、B和C的β比率对比时间的曲线图。

图5是包含2.0μm(c)的粉尘的介质A、B和C的β比率对比时间的曲线图。