[发明专利]螺旋形缠裹的过滤元件

说明书

本发明涉及流体处理元件。更具体地说，本发明涉及一种包含多层螺旋形缠裹的过滤介质的流体处理元件，此过滤介质为流体处理元件形成总体上渐变的孔结构，或是至少有一个扩散层与过滤介质层一起使用，扩散层最好是置于相邻的过滤介质层之间。

一种有很多用途的典型的流体处理元件包括一个中空的、通常是圆筒形的过滤元件，它带有适当的管端盖帽，以便将流体(例如，气体或液体)导引通过过滤元件的过滤介质。过滤介质的确切性质将随要对流体作的具体处理而变，为此，除了用来除掉颗粒状物的过滤介质之外，过滤元件中还可以包括脱盐装置或吸附剂，用来分离离子组分或化学组分。

通常是对要处理的流体加压，使其由这种流体处理元件的外部向内部流动，但并不要求一定这样作。应该指出，不管流体通过流体处理单元的正常流动如何，由于偶然的(例如，由于过滤元件下游流体压力的波动)或有意的(例如，为了从过滤元件表面上冲刷掉积累的颗粒状物滤饼)原因，使流体逆向流动的情形并不少见。

虽然管形的流体处理元件通常具有均匀的孔结构，但是一种这类流体处理元件，Profile^过滤元件(Pall公司)，采用渐变的或锥形的孔隙度的过滤介质，因此过滤介质的孔径大小沿流体流动方向减小。Profile过滤元件的过滤介质由不同直径的连续纤维系列构成，它们成层状叠合，形成了具有恒定空隙容积的渐变孔结构。在美国专利4,594,202和4,726,901中公开了这样一种介质。

过去几年曾经提出和使用了许多其它的流体处理元件构型，包括线绕型过滤元件、烧结不锈钢粉过滤元件、多层过滤元件、螺旋缠裹的流体处理元件和螺旋缠裹的过滤元件。尽管有这些不同的构型，但是仍然需要一种管形流体处理元件，它具有相对高强度、低压降、高杂质容量和长寿命等特点，而且制造和使用仍然经济合算。

本发明的一个目的是提供这样一种流体处理元件。本发明的这些目的和其它目的及优点，以及本发明的另外的特点，在本文对本发明的说明中将变得显而易见。

本发明涉及一种元件，用来处理流经其中的流体。该流体处理元件由多层过滤介质螺旋形地缠裹在一个可透的中空管上构成。过滤介质层的孔径等级的变化使流体处理元件具有渐变的孔结构。或者是，或是附加地，与螺旋形缠裹的过滤介质一起使用至少一个扩散层，它最好是位于至少两个过滤介质层之间。

本发明的流体处理元件一般为圆筒构型，其中多层过滤介质螺旋形地缠裹在一个可透的中空圆柱形管上。过滤介质层有不同等级的孔，以便使流体处理元件具有渐变的孔结构；或者，或是附加地，在两个过滤介质层中间安置至少一个扩散层。

虽然本发明的流体处理元件最好是有圆柱形截面的长管，但是流体处理元件可以是其它合适的构型。例如，流体处理元件可以是方形、椭圆形或卵形截面的长管。

任何能以薄片形式得到的合适的过滤介质均可用于本发明。优选的过滤介质包括高杂质容量的微纤维过滤介质和膜。过滤介质可以从任何合适的有机材料，例如尼龙、芳族聚酰胺、含氟聚合物、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚苯乙烯和聚氨酯树脂，或无机材料，例如玻璃、碳、不锈钢和铝，制备。在本发明的流体处理元件中可以使用各种流体介质的组合。例如，对于处理饮用水来说，本发明的流体处理元件可以包括一个内微孔膜、一系列聚丙烯高杂质容量微纤维过滤介质片、一层碳纤维和一个外聚丙烯过滤介质片以防止任何碳纤维层脱落到要处理的流体中。

一种用于本发明的优选的过滤介质是由玻璃材料，例如玻璃纤维，制成的过滤介质。这种过滤介质能耐受可能通过该流体处理元件的大多数物质的化学侵蚀，而且适合很多高温应用场合。对于按本发明使用来说，最优选的过滤介质是高杂质容量的过滤介质，特别是聚丙烯，它比较便宜，并且能耐受可能通过该流体处理元件的很多物质的化学侵蚀。优选的高杂质容量的过滤介质包括非织造微纤维的纤维质材料，例如Pall公司销售的HDC^(商标)。HDC^介质的微纤维基本上不存在纤维与纤维间的粘合，它是通过机械缠绕而彼此固定的。虽然HDC^是一种高杂质容量的介质，但是该介质缺乏足够的强度以便容易承受沿流体流动方面施加于介质上的力或介质内外任何较大的压差，因为它的纤维彼此没有粘合。已经发现，本发明的流体处理元件的螺旋形缠裹的构型克服了诸如HDC^介质之类的过滤介质片的缺点，使整个流体处理元件具有高强度。