过滤元件及其制造和使用方法技术

提供了一种无芯的螺旋形卷绕非织造过滤元件。所述过滤元件包括至少一个具有选定孔隙率的基体介质的带和具有不同孔隙率的在至少一个基体介质的带内的夹层。所述过滤元件中所述夹层的存在可在过滤元件的毗连结构内产生额外的过滤表面区域。该夹层还可产生改变流动方向及增加特定尺寸污染物的沉积的能力。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2007年11月29日、申请号为200780044436.9、专利技术名称为“过滤元件及其制造和使用方法”(PCT/US2007/024603，进入国家阶段日期2009年6月1日)之申请的分案申请。
本专利技术涉及过滤元件及其制造中所用的方法。
技术介绍
已有用来以连续工艺制造管状过滤元件的机器。美国专利4,101,423公开了一种在单级多卷绕机器(multiple winding machine)上由螺旋状卷绕并重叠的多层制造的管状过滤元件，所述层例如高湿强度、高度多孔纸的内层、无菌级薄微孔过滤材料的第二层、发泡聚乙烯多孔片材的外层和支承所述过滤材料的多孔外层。这些层包绕在固定芯轴上而以单层重叠的方式自重叠并在卷绕时一致地沿所述芯轴推进以便该层合体的相邻层间无相对运动。阻止被过滤的颗粒物质和细菌通过的粘合剂材料将第二过滤层密封在重叠区域内。该管状层合结构的端部靠近所述结构各边缘处预定的长度用适宜的密封粘合剂材料如聚氨酯封装化合物浸渍。当粘合剂材料固化时，所述端部为管提供机械支承，同时阻止流体或颗粒和细菌污染物通过(参见第5栏，第4-26行)。美国专利4,986,909中示出了一种环状卷绕的螺旋形色谱柱。此处，片材式可溶胀纤维基体与隔离装置层的交替层的夹层结构或层合体与所述夹层结构的周缘被压缩成流体不透的构造。通常，可膨胀纤维基体与隔离装置的交替盘的周缘结合。优选所述纤维基体含有或其中粘结有热塑性聚合物材料，隔离装置也如此。边缘可通过适宜的加热如声波焊接结合(参见第10栏，第40-61行)。美国专利5,114,582中公开了另一种螺旋状环形卷绕的过滤元件，其包括一个或多个螺旋状卷绕于圆筒形渗透物输运管上的过滤元件。各过滤元件包括热封膜元件和进料隔离体(参见摘要)。美国专利5,264,162中公开了一种制造由碳-碳复合材料以垫条形式螺旋状卷绕于芯轴上制成的高渗透多孔管的方法。多孔管由所述材料通过在芯轴上卷绕由碳纤维前体制成的非织造片材，然后对组件进行压缩和热稳定化而制成。用树脂浸渍所述片材，然后对树脂进行热碳化处理。获得的管渗透性高、孔径小且内表面粗糙度低(参见摘要)。还公开了使用连续垫层可以在最终管中获得孔径在待过滤流体的方向上一般从管内侧向管外侧增大。有利的是这些孔径在一层和下一层之间的比率基本为10，这可通过调节垫的密度和/或纤维的直径获得(参见第4栏，第10-20行)。美国专利5,409,515中公开了一种螺旋状卷绕的单绕过滤元件，其包括聚四氟乙烯的多孔膜和一个或多个由热熔合成树脂制成的纤维构成的片体(参见摘要)。所述片体在选定的长度上热熔合(参见Col.第40-46行)。
技术实现思路
本专利技术的一般目的是提供用改进的方法制得的改进的过滤元件及用于其制造的机器。该目的通过由被压缩形成具有选定孔隙率的垫或片材的基体材料和粘结材料的均匀混合物的至少一种非织造织物制成的过滤元件达到。所述粘结纤维有至少一个熔融温度低于所述基体纤维的表面。所述片材形成为选定的几何形状并被加热至热熔以结合基体纤维成为多孔过滤元件。优选的形状为多个片材的螺旋卷绕管，各片材自重叠并被压缩以与另一片材重叠。各片材优选单独加热和压缩且片材可选择为具有不同的孔隙率和密度。粘结材料选自热塑性材料和树脂，基体材料选自热塑性材料和天然材料。优选用来生产所述过滤元件的机器采用的制造方法包括形成如上所述被压缩形成具有选定孔隙率的片材的基体纤维和粘结纤维的均匀网的非织造织物的步骤。多个非织造织物片材螺旋形地卷绕于带有单独的皮带的多站卷绕机上，各皮带由绞盘供以动力，从而形成各个层，这些层重叠而形成层合体。各皮带的张力选择为压缩各层至选定的程度。加热各层以实现热熔合步骤。冷却流体通过空心芯轴泵送以防止芯轴中的过度热积聚。机器由计算机控制，计算机接收调节机器功能的输入信号如绞盘驱动电机速度、片材卷绕皮带的张力、用来实现各层的热熔合的加热器阵列的温度和流经空心芯轴的冷却流体的流量。通过下面的详细描述，本专利技术的上述以及另外的目的、特征和优势将变得明显。附图说明图1为本专利技术的一个优选实施方案的部分截面的透视图，示出了在四站卷绕机中用四卷选定的非织造织物制得的多重叠无芯过滤元件。图2为横截面视图，示出了在空心芯轴上形成的图1的多重叠无芯过滤元件。图3为用来制造图1的过滤元件的机器的三个站的示意性顶视图。图4为透视图，示出了用来生产图1的过滤元件的多级卷绕机的一个优选实施方案。图5为用来生产图1的过滤元件的优选非织造织物制造工艺的框图。图6A示出了根据本专利技术的另一实施方案的具有夹层带(interlaying band)的多重叠无芯过滤元件的横截面视图。图6B示出了用来形成夹层带的条，所述条位置抵靠着用来形成过滤元件的带的条的表面以同时卷绕而提供图6A中所示的构造。图7示出了根据本专利技术的一个实施方案的具有插入带(interleafing band)的另一多重叠无芯过滤元件的横截面视图。图8示出了根据本专利技术的另一实施方案的具有另一插入带的多重叠无芯过滤元件的横截面视图。具体实施方式看附图的图1，数字11代表根据本专利技术的原理构造的多重叠无芯过滤元件。其包括第一多重叠非织造织物条13、第二多重叠非织造织物条15、第三多重叠非织造织物条17和第四多重叠非织造织物条19。各织物条13、15、17、19以重叠的层螺旋形地卷绕而分别形成重叠的带14、16、18、20。带14的径向内表面21形成从过滤元件的一端25向过滤元件11的相对端27延伸的轴向延伸环形空间(即通路)的周缘。图中放大了织物的厚度。在附图的图2中，数字47代表具有环形外表面49和环形内表面51的空心圆筒形芯轴，所述环形内表面51形成圆筒形通道53的周缘，液体或气体换热介质(未示出)通过圆筒形通道53流动。多重叠非织造织物条13的带14示意为被多重叠非织造织物条15的带16重叠，带16又被多重叠非织造织物条17的带18重叠，带18又被多重叠非织造织物条19的带20重叠。如附图的图3中所示，仅示出了图4中更详细地示出的多级卷绕机的三个级。在图3中，第一压缩皮带55示意为以多重叠方式绕空心芯轴47卷绕非织造织物条13。第二压缩皮带57示意为以多重叠方式绕多重叠非织造织物条13卷绕非织造织物条15。第三压缩皮带59示意为以<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过滤方法，包括：a.将流体流基本径向地引入通过过滤元件，所述过滤元件具有递增的密度梯度，以从所述流体流中移除某些颗粒；b.在所述过滤元件内在预定深度将所述径向流体流重新导向为基本轴向；和c.让经处理的流体离开所述过滤元件。

【技术特征摘要】
2006.12.01 US 11/607,3641.一种过滤方法，包括：
a.将流体流基本径向地引入通过过滤元件，所述过滤元件具有递
增的密度梯度，以从所述流体流中移除某些颗粒；
b.在所述过滤元件内在预定深度将所述径向流体流重新导向为基
本轴向；和
c.让经处理的流体离开所述过滤元件。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述重新导向步骤进一步加强
颗粒从所述流体流中的移除。...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹·克劳，约翰·A·克罗格，
申请(专利权)人：皮克法赛特美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US