專利名稱：Ptfe折褶過濾元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及空氣過濾器，更特別是，涉及可在不同環(huán)境中在袋濾室中操作的 可折褶空氣過濾器。
背景技術(shù)：
空氣過濾器已知并用于很多不同應(yīng)用，包括袋濾室。各袋濾室可提供有一個或多 個空氣過濾器，用于在不同環(huán)境過濾臟空氣。目前技術(shù)過濾器包括標(biāo)準(zhǔn)圓形玻璃濾袋、折褶 的玻璃過濾元件、過濾筒等。在用于高溫環(huán)境時，例如涉及水泥或礦物處理、焚化等，一般基 于玻璃的過濾介質(zhì)主要用于這些類型的過濾器。然而，對于涉及高溫并且具有酸性或堿性 氣流或塵的環(huán)境，可能需要超過基于玻璃的過濾介質(zhì)的性能提高。

發(fā)明內(nèi)容
為了基本理解本發(fā)明的一些實例方面，以下提供本發(fā)明的簡要概述。此概述不是 本發(fā)明的廣泛綜述。另外，此概述不是要確定本發(fā)明的關(guān)鍵元素，也不描繪本發(fā)明的范圍。 此概述的唯一目的是以簡化形式提供本發(fā)明的一些概念，作為以后提供更詳細(xì)說明的前奏。根據(jù)一個方面，本發(fā)明提供一種過濾介質(zhì)，所述過濾介質(zhì)包括粗孔織品(scrim)、 在粗孔織品上的聚四氟乙烯(PTFE)介質(zhì)基體和粘著到粗孔織品上PTFE介質(zhì)基體的膨體聚 四氟乙烯(ePTFE)膜層。所述過濾介質(zhì)可折褶，并且具有在0. 5英寸H2O壓降約3_10立方 /英尺/分鐘的透氣率，和在未使用、未折褶條件下用0. 3微米攻擊氣溶膠以10. 5英尺/分鐘 流速試驗時，和在根據(jù)ASTM D6830可除塵性能試驗后試驗時，大于99. 0%的初始過濾效率。


通過閱讀以下說明并參考附圖，本發(fā)明的前述和其他方面對本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的 技術(shù)人員將變得顯而易見，其中圖1為實例袋濾室的透視圖，該袋濾室具有多個過濾筒并且結(jié)合本發(fā)明的至少一 個方面；圖2為實例過濾筒的放大透視圖，該過濾筒來自圖1的實例并且結(jié)合本發(fā)明的至 少一個方面；圖3為圖2的實例過濾筒的側(cè)視圖；圖4顯示沿圖3的線A-A截取的過濾筒的放大橫截面圖，并且顯示根據(jù)本發(fā)明的 至少一個方面的復(fù)合過濾介質(zhì)；和圖5顯示沿圖4中的線5-5截取的復(fù)合過濾介質(zhì)的放大透視截面圖。
具體實施例方式在附圖中描述和說明結(jié)合本發(fā)明的一個或多個方面的實例實施方案。這些舉例說明的實例不是對本發(fā)明的限制。例如，可在其他實施方案和甚至其他類型裝置中利用本發(fā) 明的一個或多個方面。另外，本文使用某些術(shù)語只是為了方便，不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明的限 制。還另外，在附圖中，相同標(biāo)記數(shù)字用于表示相同元件。圖1作為環(huán)境圖解顯示實例袋濾室10的內(nèi)部，在該環(huán)境內(nèi)可利用本發(fā)明。袋濾 室10可由封閉式殼體12限定，并且可分成兩個區(qū)段，臟空氣室14和清潔空氣室16。臟空 氣室14和清潔空氣室16可相互流體連通布置，并由管板22分離，管板22為壁、分離器等。 臟空氣室14與臟空氣入口沈流體連通，從而允許未過濾的空氣通過臟空氣入口進(jìn)入袋濾 室10。清潔空氣室16與清潔空氣出口 28流體連通，從而允許經(jīng)過濾的空氣通過清潔空氣 出口離開袋濾室10。臟空氣室14和清潔空氣室16可通過在管板22中形成的一個或多個 圓形孔口流體連通布置。各孔口的大小可以制成接受并容納過濾筒30。管板22防止空氣 通過管板。相反，空氣可從臟空氣室14通過過濾筒30通到清潔空氣室16。應(yīng)理解，袋濾室 10可以變化，所提供的實例不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在圖1所示的實例中，顯示6個過濾筒30。然而，袋濾室可包括任何數(shù)目(即，一 個或多個)過濾筒30。過濾筒30 —般為伸長體，該伸長體可以基本豎直方式相互平行布置 (例如，伸長軸)。過濾筒30能夠過濾空氣，以去除多種干燥成分。例如，過濾筒30可用于 但不因此限于過濾具有400下至500 °F溫度和最高達(dá)550 °F溫度波動的熱氣體。另外，過 濾筒30可在所述溫度，在可具有酸性或堿性氣流和/或塵的環(huán)境中應(yīng)用。這些應(yīng)用可包括 但不限于炭黑處理、二氧化鈦處理等。如圖2-4所示，代表性實例過濾筒30包括根據(jù)本發(fā)明的一個方面的過濾介質(zhì)40。 在所示實例中，過濾介質(zhì)40圍繞內(nèi)芯42布置(圖4)。內(nèi)芯42限定在過濾筒30內(nèi)形成的 伸長中心通道44。伸長沿著中心軸46。芯42可由許多不同的金屬材料制成，如鋼、鈦等， 并且可足夠硬，以對過濾筒30提供一些支持。芯42在其表面上包括孔口，以允許空氣通過 芯。例如，芯42可包括多個穿孔、孔、洞等，以允許空氣從芯的外部通到中心通道44。在所示實例中(圖2-4)，過濾介質(zhì)40作為管布置，以環(huán)繞內(nèi)芯42，并具有多個褶 狀物48。褶狀物48平行于軸伸長，并且以之字形圖案朝向和離開中心軸46延伸。在褶狀 物折彎之間的區(qū)段基本為平區(qū)段。過濾介質(zhì)40具有內(nèi)表面52和外表面M。在所示實施方 案中，在褶狀物48的徑向向內(nèi)范圍內(nèi)，內(nèi)表面52的一部分與內(nèi)芯嚙合和/或與其鄰接。在所示實例中，可圍繞過濾介質(zhì)40提供附接工具58。附接工具58可幫助過濾介 質(zhì)40圍繞內(nèi)芯42保持在適當(dāng)位置。在一個具體實例中，附接工具58可包括粘合劑，以將 內(nèi)表面52在褶狀物48的向內(nèi)范圍固定到內(nèi)芯42的外部。在另一個實例中，如圖2-3所 示，附接工具58可包括一個或多個保持帶，用于將過濾介質(zhì)40保持和/或固定在適當(dāng)位 置。這些保持帶可包括許多具有高拉伸強(qiáng)度的材料，包括擠出的聚合物、織造聚酯、金屬、高 溫織物等。另外，這些保持帶可圍繞過濾介質(zhì)的周邊固定在許多位置，例如，在過濾筒底部 和頂部之間的中心位置。類似地，為了固定過濾介質(zhì)，可提供多于一個保持帶，如在所示實 例中，使用兩個保持帶。各保持帶可包括在帶各端形成的孔。在一個實例中，為了通過各孔并將保持帶保 持在適當(dāng)位置，可提供固定工具，如具有鉚釘?shù)目籽劢M件。在此備用方案中，為了固定帶，固 定工具可包括螺母螺栓組件、螺絲組件等。在還另一個實例中，保持帶各端相反可焊接在一 起，以將帶保持在適當(dāng)位置。一旦由附接工具、焊接等固定，就可使保持帶置于過濾筒周圍。保持帶內(nèi)部或在備用方案中，為過濾介質(zhì)的外表面可用粘合劑涂覆。粘合劑可用于使保持 帶靠在過濾介質(zhì)外表面的適當(dāng)位置保持，從而限制保持帶的任何滑動。過濾筒30也可在過濾筒的一端或兩端包括一個或多個端蓋62，64 (上端蓋和下端 蓋)。端蓋62，64可用于允許和/或防止空氣通過過濾筒的末端，并保證空氣流只通過過 濾介質(zhì)40，以幫助過濾處理。所述蓋可包括剛性元件、密封等，這為本發(fā)明的技術(shù)人員所理 解。另外，在所示實例中，提供下端蓋64用于完全封閉，而提供上端蓋62用于周邊密封，并 且在中心開放，以允許空氣從中心通道44流出。把注意力轉(zhuǎn)向圖4和5，圖4和5顯示根據(jù)本發(fā)明的至少一個方面的一個實例復(fù) 合過濾介質(zhì)40的細(xì)節(jié)。過濾介質(zhì)40包括聚四氟乙烯(PTFE)介質(zhì)基體70。在所示的一個 實例中，提供絲網(wǎng)粗孔織品72。在一個具體實例中，基體70的PTFE材料提供于絲網(wǎng)粗孔 織品72的各側(cè)上，以將粗孔織品夾在基體內(nèi)。通過使PTFE介質(zhì)基體70纏入絲網(wǎng)粗孔織品 72中，可提供此構(gòu)型。粗孔織品72可由織造絲制成，絲可以為金屬。用于粗孔織品72的材料的一些實 例為鋼、鈦等。粗孔織品72提供空氣流動孔口，以允許空氣通過，使空氣以過濾介質(zhì)40的 臟側(cè)(外部)到凈側(cè)(內(nèi)部)的方向通過。粗孔織品72也為過濾介質(zhì)40提供剛性。這種 剛性允許過濾介質(zhì)40形成一定形狀，并保持形成的形狀。特別是，過濾介質(zhì)40可形成并保 持如圖1-4所示折褶的形狀。再次轉(zhuǎn)向圖5，膨體聚四氟乙烯(ePTFE)膜層76熱層壓于PTFE介質(zhì)基體70的一 個表面(例如，朝向復(fù)合過濾介質(zhì)40的“臟”側(cè)的表面)上。照此，過濾介質(zhì)40的外表面 54為ePTFE膜76，過濾介質(zhì)的內(nèi)表面為PTFE介質(zhì)基體70。ePTFE膜76層壓到PTFE介質(zhì) 基體70可通過熱粘合提供。ePTFE膜76為比PTFE介質(zhì)基體70薄得多的層。另外，ePTFE 膜76自身(即，不層壓到PTFE介質(zhì)基體)幾乎沒有或沒有剛性。如上提到，復(fù)合過濾介質(zhì)可形成大體管形形狀，并且包括許多褶狀物。褶狀物的內(nèi) 表面可鄰近內(nèi)芯，而外表面可鄰近保持帶放置。復(fù)合過濾介質(zhì)為剛性，以保持形狀(即，圓 筒形)。過濾介質(zhì)可具有多種性質(zhì)，包括在0. 5 20壓降3-10立方/英尺/分鐘的透氣率。 在未使用平片(未折褶)形式，用0. 3微米攻擊氣溶膠以10. 5英尺/分鐘流速，并且也根 據(jù)ASTM D6830可除塵性能試驗后兩種情況試驗時，初始過濾效率可大于99%。這相當(dāng)于在 用相同0. 3微米攻擊氣溶膠以10. 5英尺/分鐘流速試驗時，在褶狀物折彎之間的平區(qū)段至 少99%的過濾效率。制造PTFE介質(zhì)基體70的方法可以為射流噴網(wǎng)法(spinlacing process)。最初可 梳理PTFE短纖維。下一步，可通過使用高壓噴水使短纖維固結(jié)成過濾氈。過濾氈又可包含 許多材料，包括PTFE氈。在此點，PTFE短纖維和過濾氈共同包含PTFE介質(zhì)基體。PTFE介 質(zhì)基體可以但不必需用硬化可折褶樹脂處理。而是PTFE纖維可固結(jié)至粗孔織品上或固結(jié) 至粗孔織品，該粗孔織品可使介質(zhì)可折褶，以形成水力纏結(jié)介質(zhì)。然后，水力纏結(jié)介質(zhì)可用 含氟聚合物樹脂后處理，以允許熱層壓ePTFE膜層76。應(yīng)理解，介質(zhì)不必需用含氟聚合物樹 脂處理，然而，樹脂允許較容易地?zé)釋訅骸Ｓ不瘶渲砂诰埘啺?PI)的樹脂。聚酰亞胺是衍生自雙官能羧酸酐和伯 二胺的縮合聚合物的一般種類。它們沿著聚合物主鏈包含“酰亞胺”鍵一C0--NR--C0--作為線形或雜環(huán)單元。雜環(huán)結(jié)構(gòu)通常作為與苯(鄰苯二甲酰亞胺)或萘(萘二甲酰亞胺)縮 合的五元環(huán)或六元環(huán)存在。聚酰亞胺包括但不限于聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚醚酰亞胺(PEI)和聚雙馬來酰亞 胺(PBMI)的一般種類。PAI為在聚合物主鏈中包含“酰亞胺”鍵和“酰胺” (一C0--NH--)鍵 的高性能聚合物。PAI樹脂通過芳族三氯化物與芳族二胺的溶液縮合制備。PEI為由雙酚 和二硝基雙酰亞胺反應(yīng)制備的縮合聚合物。PEI聚合物在聚合物主鏈中包含“酰亞胺”和 “醚” (一0--)鍵。醚鍵可提高處理容易程度和柔韌性。一般在乙酸酐和催化量的乙酸鎳和 三乙胺存在下，由馬來酸酐和二胺的二步反應(yīng)制備PBMI。聚酰亞胺包括熱固性和熱塑性聚 合物，可設(shè)計這些聚合物，以適合具體最終用途性能需要。硬化樹脂可與任何能夠經(jīng)受特殊過濾應(yīng)用條件的基體組合使用。對于高溫應(yīng)用， 這可包括聚合物基體，如聚亞芳基硫醚、聚酰亞胺、芳族聚酰胺、聚酰胺、玻璃及其混合物或 摻混物。另外，聚苯硫醚(PPS)、亞類聚亞芳基硫醚的摻混物可與大于10%的芳族聚酰胺、 聚酰亞胺、丙烯酸類、預(yù)氧化的丙烯酸類或類似聚合物及其混合物一起使用。在這些實例 中，經(jīng)處理的過濾介質(zhì)可通過任何適合方法折褶，包括刀片、推桿褶裥機(jī)等。由于聚酰亞胺 的高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，在折褶過程期間的溫度可根據(jù)使用的具體聚酰亞胺升高到430下。 在隨后冷卻后，硬化樹脂可幫助過濾介質(zhì)保持折褶結(jié)構(gòu)。在備用方案中，作為用于保持的唯 一方法，過濾介質(zhì)可通過射流噴網(wǎng)法包括粗孔織品。粗孔織品可減少硬化樹脂應(yīng)用的需要， 并且可允許過濾介質(zhì)通過任何適合方法折褶，包括刀片、推桿褶裥機(jī)等。已參考上述實例實施方案描述了本發(fā)明。通過閱讀和理解本說明書，可想到很多 修改和變化。結(jié)合本發(fā)明的一個或多個方面的實例實施方案將包括落在附加權(quán)利要求范圍 內(nèi)的所有此類修改和變化。部件清單
10袋濾室
12封閉式殼體
14臟空氣室
16清潔空氣室
22管板
沈臟空氣入口
觀清潔空氣出口
30過濾筒
40復(fù)合過濾介質(zhì)
42內(nèi)芯
44中心通道
46中心軸
48褶狀物
52內(nèi)表面
54外表面
58附接工具(帶
62上端蓋
64下端蓋70PTFE介質(zhì)基體72粗孔織品76ePTFE 膜
權(quán)利要求
1.一種過濾介質(zhì)(40)，所述過濾介質(zhì)00)包括粗孔織品(72)；在粗孔織品(7 上的聚四氟乙烯(PTFE)介質(zhì)基體(70)；和粘著到粗孔織品(72)上PTFE介質(zhì)基體(70)的膨體聚四氟乙烯(ePTFE)膜層(76)；過濾介質(zhì)GO)可折褶，并且具有在0. 5英寸H2O壓降約3-10立方/英尺/分鐘的透 氣率，和在未使用、未折褶條件下，用0. 3微米攻擊氣溶膠以10. 5英尺/分鐘流速試驗時， 和在根據(jù)ASTM D6830可除塵性能試驗后試驗時，大于99. 0%的初始過濾效率。
2.權(quán)利要求1的過濾介質(zhì)(40)，所述過濾介質(zhì)00)還包含硬化劑，該硬化劑包括適用 于處理聚四氟乙烯(PTFE)介質(zhì)基體(70)的聚酰亞胺。
3.權(quán)利要求2的過濾介質(zhì)(40)，其中所述硬化劑包括聚酰胺酰亞胺(PAI)。
4.權(quán)利要求3的過濾介質(zhì)(40)，所述過濾介質(zhì)00)還包含適用于處理聚四氟乙烯 (PTFE)介質(zhì)基體(70)的含氟聚合物(FP)樹脂。
5.權(quán)利要求4的過濾介質(zhì)(40)，其中所述聚四氟乙烯(PTFE)介質(zhì)基體(70)熱層壓到 膨體聚四氟乙烯(ePTFE)膜層(76)。
6.權(quán)利要求1的過濾介質(zhì)(40)，其中所述粗孔織品(7 為金屬。
7.權(quán)利要求6的過濾介質(zhì)(40)，所述過濾介質(zhì)00)還包含適用于處理聚四氟乙烯 (PTFE)介質(zhì)基體(70)的含氟聚合物(FP)樹脂。
8.權(quán)利要求7的過濾介質(zhì)(40)，其中所述聚四氟乙烯(PTFE)介質(zhì)基體(70)熱層壓到 膨體聚四氟乙烯(ePTFE)膜層(76)。
全文摘要
過濾介質(zhì)(40)包括粗孔織品(72)、在粗孔織品(72)上的聚四氟乙烯(PTFE)介質(zhì)基體(70)和粘著到粗孔織品(72)上PTFE介質(zhì)基體(70)的膨體聚四氟乙烯(ePTFE)膜(76)層。過濾介質(zhì)(40)可折褶，并且具有在0.5英寸H2O壓降約3-10立方/英尺/分鐘的透氣率，和在未使用、未折褶條件下，用0.3微米攻擊氣溶膠以10.5英尺/分鐘流速試驗時，和在根據(jù)ASTM D6830可除塵性能試驗試驗時，大于99.0％的初始過濾效率。
文檔編號B01D39/16GK102100992SQ201010604109
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者A.斯米蒂斯, K.L.奧爾森 申請人:Bha控股公司