大型熔喷深度滤筒制造技术

本发明专利技术公开一种具有三个或更多个同心区的管状深度过滤器元件。每个区由基本上连续的熔喷长丝制成。外部区的长丝优选地具有比其他区的长丝更大的直径。所述外部区与另一个区的至少85％、并且优选地全部重叠。视情况，一根或多根另外的长丝可横穿所有区。所述深度过滤器元件通过将长丝喷射到旋转芯模上以形成与圆锥形压辊接触的长丝团来制成。所述长丝从沿着所述芯模的长度间隔开的三个或更多个喷嘴喷射。所述长丝中的一根以下述喷射图案形成，所述喷射图案朝向相邻喷射图案成角度，以便与所述相邻喷射图案的至少50％或85％、并且优选地全部重叠。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉引用本申请要求2013年11月6日提交的美国临时申请61/900,702的权益，所述申请通过引用并入。
本说明书涉及深度滤筒、熔喷介质及它们的制造方法。
技术介绍
深度过滤器在过滤介质的整个深度上留住颗粒。各种介质可用于构造深度过滤器，其中之一是熔喷或纺粘长丝无纺介质。深度过滤器可具有多个层(或区)，其中具有最大孔径的层通常形成上游层并且具有最小孔径的层形成下游层。这与可替代地称为网式过滤器的表面过滤器形成对照，表面过滤器主要通过在上游分离层上或其附近的而不是在过滤器的整个深度上的尺寸排阻来留住颗粒。表面过滤器可以为小于其额定绝对粒度的颗粒提供一些深度过滤，但是深度过滤的量受到表面过滤器不足的厚度限制，以及受到使得上游分离层后面的任何层尽可能可渗透的要求限制。深度过滤器可通过深度过滤器相当大的厚度与表面过滤器区分开，所述厚度通常是至少5mm并且更经常地是至少10mm。深度过滤器还通常以提供平滑内外圆周表面以最大化其容积的构型来提供，而表面过滤器通常折叠或褶皱以便最大化其表面积。筒式过滤器是设计成设置在壳体中的可去除或可替换过滤器元件。一些筒式过滤器可进行清洁，但是它们通常在其使用寿命结束时被丢弃。深度滤筒可根据其纳垢容量(DHC)分级，纳垢容量以过滤器在堵塞前可容纳的固体颗粒的克数为单位来测量。筒的使用寿命测量为过滤器元件在指定条件下在达到跨深度滤筒的指定最大压降前可操作的时间。筒的使用寿命可受其DHC限制，或受筒在变成负载有颗粒时经受外加压力的机械能力限制。其他分级标准包括过滤器去除指定尺寸的颗粒的效率和过滤器的净水压降。例如，去除效率分级可指定为对低至指定微米尺寸的颗粒的90％的去除效率或指定为对低至指定微米尺寸的颗粒的“绝对”(意味着99％)去除。2006年1月17日对奥莱尔(Aune)等人颁发的美国专利号6,986,427描述可用于深度过滤器元件的熔喷无纺介质。所述介质通过将多根熔喷长丝引导到管状结构的锥形端侧而制成。管状结构在旋压芯模上旋转。在沿着芯模的长度将管状结构拉出喷丝区域的同时，随着材料添加到管状结构的锥形端，管状结构的长度增加。不同长丝被引导到圆锥体的不同部分处，并且长丝可沿着圆锥体的长度在一个或多个特性方面有所变化。这在管状元件中产生在一个或多个特性方面具有对应变化的同心环形区。可跨圆锥体的长度施加一根或多根其他熔喷长丝，以添加跨多个区穿过元件的深度延伸的长丝，从而增强所述介质。与美国专利号6,986,427共享优先权申请的美国专利号6,938,781描述无纺深度滤筒，所述无纺深度滤筒包括基本上连续的熔喷聚合物长丝的圆柱形团和延伸穿过所述团的基本上连续的横穿熔喷聚合物长丝。圆柱形团具有深度维度、纵向维度和周向维度。圆柱形团的长丝总体上定向在纵向和周向维度上并形成多个同心区。横穿长丝穿过圆柱形团的相当大部分的长度在纵向维度上延伸，同时围绕圆柱形团在周向维度上延伸，并且穿过圆柱形团的两个或更多个区的大致上整个厚度在深度维度上径向地延伸。根据以上描述的专利制造的聚丙烯深度滤筒由通用水处理技术公司(GEWaterandProcessTechnologies)联合Z.PLEX商标销售。这些筒具有约1英寸的内径和约2或2.75英寸的外径。它们用在许多滤水应用中。
技术实现思路
以下介绍旨在向读者介绍以下具体实施方式并且不限制或限定所要求保护的专利技术。所要求保护的专利技术可以是以下描述的元件或步骤的子组合，或包括本说明书的其他部分中所描述的元件或步骤。如以上所指示，根据美国专利号6,938,781和6,986,427制造的商用深度滤筒具有小于3英寸的外径。大直径过滤器，具体地是具有大于3英寸(8cm)且一直到7英寸(18cm)的标称外径的过滤器，通常由呈褶皱过滤器形式的表面过滤器构造出。具有标称6.5英寸外径和40英寸长度的褶皱滤筒可具有约70-80平方英尺的表面积。相比之下，相同尺寸的深度过滤器在其外表面具有约5平方英尺的表面积并且在其内表面具有约3平方英尺的表面积。由于这个有限的表面积，常规深度过滤器并未预期具有低净水压降，例如在标称40英尺长的过滤器中在40US加仑每分钟(gpm)的流速下小于0.5psi，且对于小于20微米的颗粒具有90％的去除效率。然而，深度过滤器具有一些优点，包括例如抵抗表面负载有有机或乳化污垢物的能力。本说明书描述一种具有三个或更多个同心区的管状深度过滤器元件。每个区由基本上连续的熔喷长丝制成。可替代地或另外地，每个区由一根或多根长丝制成，并且外部区的一根或多根长丝具有比其他区的一根或多根长丝更大的直径。外部区长丝贯穿另一个区的至少50％或85％、并且优选地贯穿全部的深度与另一个区的长丝重叠或交叉或既重叠又交叉。视情况，一根或多根另外的长丝可横穿所有区。示例性实施例具有5个区。本说明书还描述制造深度过滤器元件的方法。熔喷长丝喷射到旋转芯模上以形成与圆锥形压辊接触的长丝团。长丝从沿着芯模的长度间隔开的三个或更多个喷嘴喷射。长丝中的一根以下述喷射图案形成，所述喷射图案与相邻长丝的喷射图案的至少50％或85％、并且优选地全部重叠。优选地，重叠喷射图案由形成外部区的喷嘴产生，所述外部区相对于垂直于芯模的线朝向邻近的区成至少10度的角。本说明书中描述的深度过滤器元件提供现有滤筒的有用替代方案。深度过滤器元件可用于例如提供外径为至少4.5英寸、具有显著寿命和低净水压降的过滤器。附图说明图1是深度滤筒从其右侧拍摄的照片。图2是图1的深度滤筒从其左侧拍摄的照片。图3是图1的深度滤筒在其形成时的示意端视图。图4是用于制造图1的深度滤筒的机器的示意图。图5是示出比较四区深度滤筒和五区深度滤筒及图1的深度滤筒的纳垢容量的实验结果的图表。图6是示出图5中测试的深度滤筒的寿命的实验结果图表。具体实施方式如本说明书贯穿本说明书和权利要求书所使用的近似语言可用于修饰任何量，这些量能够变化，而不导致与其相关的基本功能的改变。因此，由一个或多个术语，例如“约”修饰的值并不限于所指出的精确值。在一些情况下，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度。范围限制可以相结合和/或互换，并且除非上下文或语言另外指示，否则此类范围及所有子范围包括在本说明书中。除了在操作实例中或另外指示的情况，否则，本说明书和权利要求书中所使用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有三个或更多个同心区的管状深度过滤器元件，其中(i)每个区由基本上连续的长丝制成或(ii)外部区的一根或多根长丝具有比其他区的长丝更大的直径，并且其中所述外部区的长丝贯穿另一个区的深度的至少50％与所述另一个区的长丝重叠、交叉或交络。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.06 US 61/9007021.一种具有三个或更多个同心区的管状深度过滤器元件，其中(i)
每个区由基本上连续的长丝制成或(ii)外部区的一根或多根长丝具
有比其他区的长丝更大的直径，并且其中所述外部区的长丝贯穿另一
个区的深度的至少50％与所述另一个区的长丝重叠、交叉或交络。
2.如权利要求1所述的管状深度过滤器元件，其中所述外部区的
长丝贯穿另一个区的深度的至少50％与所述另一个区的长丝重叠、交
叉或交络。
3.如权利要求1或2所述的管状深度过滤器元件，其中所述外部
区的所述长丝贯穿所述另一个区的深度的全部与所述另一个区的所
述长丝重叠、交叉或交络。
4.如权利要求1至3中任一项所述的管状深度过滤器元件，所述
管状深度过滤器元件具有四个或更多个同心区。
5.如权利要求4所述的管状深度过滤器，所述管状深度过滤器具
有五个或更多个同心区。
6.如权利要求1至5中任一项所述的管状深度过滤器，所述管状
深度过滤器具有横穿所有所述区的一根或多根另外的长丝。
7.如权利要求1至6中任一项所述的管状深度过滤器元件，所述
管状深度过滤器元件具有4.5英寸或更大的外径。
8.如权利要求7所述的管状深度过滤器元件，所述管状深度过滤
器元件具有6英寸或更大的外径。
9.如权利要求7或8所述的管状深度过滤器元件，所述管状深度
过滤器元件对于20微米的颗粒具有至少90％的去除效率或对于70微
米颗粒绝对去除。
10.如权利要求7至9中任一项所述的管状深度过滤器元件，所述
管状深度过滤器元件在在40gpm下操作的至少37英寸长的过滤器中
具有0.5psi或更小的净水渗透性，...

【专利技术属性】
技术研发人员：TG斯蒂夫特，TM昂，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US