凝聚過濾器及凝聚介質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種凝聚過濾器及凝聚介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 使用凝聚過濾器從兩種不混溶相（連續(xù)相和分散相）的混合物中凝聚分散相本身 是已知的。實(shí)際應(yīng)用的示例包括從來自空氣壓縮機(jī)和曲軸箱的壓縮空氣中分離油懸浮小 滴、從作為燃料-水系統(tǒng)中的連續(xù)相的燃料中分離作為分散相的水，或者從具有為連續(xù)相 的水的水-油系統(tǒng)中分尚作為分散相的油。
[0003] 凝聚由凝聚介質(zhì)引起，凝聚介質(zhì)典型地包括由一種或多種多孔纖維基質(zhì)形成的多 個層，所述纖維基質(zhì)可以是可潤濕的（親油的或者吸流體的或者能吸收的）或者不可潤濕 的（疏油性的或者排斥流體的）。所述纖維材料具有引起分散相的聚集或者凝聚的表面。 帶有分散相小滴的分散流體通過流體的連續(xù)相或者載體移動通過凝聚介質(zhì)，例如油-污染 空氣。所述分散相通常在凝聚介質(zhì)的纖維上的第一層中已經(jīng)凝聚。在連續(xù)供給流體時，小 滴成長為大滴。所述滴被利用空氣流運(yùn)送通過過濾器，并且一旦它們到達(dá)不再粘附到凝聚 介質(zhì)的纖維的大小，則它們典型地在重力作用下離開過濾器。在有時使用時，過濾器通常達(dá) 到穩(wěn)態(tài)條件，其中液滴的分散相在凝聚介質(zhì)中的積累率對應(yīng)于過濾器的排出速率。凝聚后 的液滴典型地具有5至500 μ m的液滴直徑。
[0004] 為制成凝聚過濾器，使用多種類型的材料，例如，有機(jī)和無機(jī)的纖維材料或者多孔 性材料。這些材料可以以多種形式獲得，例如，作為均質(zhì)、非均質(zhì)、成層或打褶或壓延材料、 復(fù)合材料、層壓制件以及它們的組合。適用于凝聚過濾器的形式典型地是網(wǎng)、布、筒、立方體 或者其它簡單或復(fù)雜的幾何形狀。過濾材料的分離能力依賴于許多參數(shù)，包括過濾器或者 凝聚介質(zhì)中纖維的成分和定向、過濾材料在實(shí)際狀態(tài)下的收益、載體（連續(xù)相）中污染物 (分散相）的濃度、過濾材料承受的壓力以及過濾器隨時間暴露于連續(xù)相的體積。
[0005] 過去進(jìn)行了許多嘗試來改進(jìn)凝聚過濾器單元的分離能力，尤其是通過在凝聚介質(zhì) 中使用復(fù)合纖維結(jié)構(gòu)或者多孔結(jié)構(gòu)。US 8, 114, 183描述一種用于分離不互混的連續(xù)相和分 散相的凝聚過濾器。所述凝聚過濾器包括軸向延伸的帶有凝聚介質(zhì)的凝聚元件，凝聚介質(zhì) 包括沿重力方向定向的許多纖維。由于凝聚介質(zhì)的纖維沿著凝聚元件的周界切向地延伸， 減少流動阻力并且促進(jìn)底部出口處的排出。凝聚元件在其軸線的橫向方向上具有包括內(nèi)部 空腔的閉環(huán)形式的橫截面。為實(shí)現(xiàn)最高可能的排出壓力，凝聚元件的豎直尺寸盡可能地大， 并且凝聚元件的橫向尺寸朝向底部減小。US 8, 114, 183進(jìn)一步描述使得凝聚元件的纖維平 均直徑和/或孔隙度朝向凝聚元件中央減小，意在捕獲較大尺寸的污染物，這會在起始的 疏松的弱約束性層中引起凝聚元件的閉塞。
[0006] 根據(jù)US 8, 409, 448,已知用于分別從連續(xù)親水性的或者親脂性的液相去除不互混 的親脂性的或者親水性的液體的凝聚過濾器是由具有變化疏水性和親水性的表面性質(zhì)的 纖維的摻合物構(gòu)建成。凝聚和潤濕性能夠通過控制疏水性和親水性的纖維的量來控制。但 是，現(xiàn)有技術(shù)的凝聚過濾器具有缺陷：過濾器兩端的壓降通常仍過大，換句話說，在過濾器 兩端發(fā)生大的壓力下降，這不利地影響過濾器性能。用于減小該壓降的已知措施是取走或 者減少過濾材料的層數(shù)。但是，這不利地影響到過濾效率。過濾效率是指凝聚過濾器過濾 的流體的量與過濾器進(jìn)口處的流體的量的相對值。由此，存在對于在使用中呈現(xiàn)最高可能 過濾效率的凝聚過濾器的需要。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 因此，本實(shí)用新型構(gòu)思提供具有改進(jìn)的過濾效率的凝聚過濾器。
[0008] 根據(jù)本實(shí)用新型，這利用凝聚過濾器實(shí)現(xiàn)，該凝聚過濾器通過凝聚至少一種污染 物而凈化包含載體和該至少一種液體污染物的流體，其中所述凝聚過濾器包括用于將所述 流體供給到所述凝聚過濾器中的過濾元件的進(jìn)口，其中所述過濾元件包括主凝聚介質(zhì)，該 主凝聚介質(zhì)被提供用于在所述流體移位通過所述主凝聚介質(zhì)期間在所述主凝聚介質(zhì)中凝 聚所述至少一種污染物，其中所述凝聚過濾器進(jìn)一步包括用于將凝聚后的污染物從所述過 濾元件排出的出口，其中所述主凝聚介質(zhì)包括至少一個多孔材料層，其特征在于，在2N/cm2的壓強(qiáng)下測量時，所述主凝聚介質(zhì)的總厚度為至少3. 5_。
[0009] 相應(yīng)地，本實(shí)用新型的凝聚過濾器的特征在于，在2N/cm2的壓力下且在要凝聚的 流體的流動方向上測量，主凝聚介質(zhì)的總厚度為至少3. 5_，優(yōu)選地至少4_，優(yōu)選地至少 5_，更優(yōu)選地至少6_，最優(yōu)選地至少7_，特別是至少7. 5_。在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)，"總 厚度"理解為是指沿流體流過凝聚過濾器且因此流過凝聚介質(zhì)的方向同時主凝聚介質(zhì)受到 2N/cm2的環(huán)境壓力情況下測量的主凝聚介質(zhì)的厚度。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)的凝聚過濾器相比，根據(jù)本實(shí)用新型的主凝聚介質(zhì)的大層厚使得可以 提高過濾效率。大層厚特別地允許凝聚收益、即主凝聚介質(zhì)過濾的或者在主凝聚介質(zhì)中凝 聚的污染物的量與過濾器進(jìn)口處的污染物的量的相對值的明顯增大。
[0011] 發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在本實(shí)用新型的凝聚介質(zhì)中，主凝聚介質(zhì)的大層厚幾乎不影響 毛細(xì)壓力，而且流體在其移位通過主凝聚介質(zhì)期間要克服的阻力（所謂的通道壓力）保持 受限且與毛細(xì)壓力相比較小。這是令人驚訝的，因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中為增大過濾效率通常會限 制或降低凝聚過濾器的層厚，例如用受限數(shù)目的多孔材料層，以將過濾器兩端的壓降保持 為較低。本實(shí)用新型現(xiàn)在使得可以不僅提高過濾效率，而且可以降低凝聚過濾器兩端的壓 降，且由此改進(jìn)過濾器性能。
[0012] 為在現(xiàn)有過濾器裝置中實(shí)際可用的目的并且考慮到成本，主凝聚介質(zhì)優(yōu)選地具有 最大50mm、優(yōu)選地最大40mm、更優(yōu)選地最大30mm、最優(yōu)選地最大25mm，特別是最大20mm的 總厚度。實(shí)際上，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，主凝聚介質(zhì)的更大厚度并不明顯改進(jìn)過濾效率，而材料 成本趨于變得不成比例地高。另外，隨著厚度增大，存在凝聚后的污染物穿過主凝聚介質(zhì)要 克服的壓力（所謂的通道壓力）變得過高的風(fēng)險。實(shí)際上，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一旦已經(jīng)發(fā)生 污染物凝聚成為大滴，則在存在于通過凝聚介質(zhì)的流體中的載體的運(yùn)送的作用下，發(fā)生通 過主凝聚介質(zhì)的運(yùn)送。由此表現(xiàn)為，以延伸通過凝聚介質(zhì)的厚度的通道形式將凝聚后的滴 運(yùn)送通過主凝聚介質(zhì)要克服的壓力依賴于主凝聚介質(zhì)的厚度。
[0013] 本實(shí)用新型的主凝聚介質(zhì)能夠例如通過處理諸如玻璃纖維的纖維材料來簡單地 制成，以這樣的方式在纖維之間提供具有孔隙或者開口的層形式或者片形式的材料。在流 體從中移動通過的且發(fā)生凝聚的凝聚介質(zhì)的纖維材料中的孔隙大體由存在于纖維材料的 纖維之間的空間形成。使此可行的適用技術(shù)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，并且具體地包 括制造一個或多個片材，例如紡織或無紡纖維材料、編織材料、編帶纖維、薄膜、紗布以及前 述材料的組合或者其層壓制件或者復(fù)合材料。適用于本實(shí)用新型的主凝聚介質(zhì)中使用的纖 維材料對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，并且優(yōu)選地選擇為能夠影響污染物在凝聚介質(zhì)中的 捕獲和凝聚。但是，其它的多孔性材料應(yīng)也適合用作主凝聚介質(zhì)。
[0014] 主凝聚介質(zhì)優(yōu)選地為多孔材料，該多孔材料的孔隙的平均直徑在2和100 μπι之 間，優(yōu)選地在3和70 μ m之間，更優(yōu)選地在5和50 μ m之間，特別地在5和35 μ m之間，更特 別地在5和30 μ m之間。
[0015] 孔隙度如上所述由孔隙提供的主凝聚介質(zhì)具有疏松結(jié)構(gòu)。
[0016] 由纖維材料制成的主凝聚介質(zhì)將通常大體上包含具有0. 25-20 μπκ優(yōu)選地 0. 5-10 μπι的平均直徑的纖維，但具有更小或更大直徑的纖維可以存在。通常，主凝聚介質(zhì) 將由直徑在前述限界內(nèi)變化的許多纖維組成。
[0017] 本實(shí)用新型的主凝聚介質(zhì)優(yōu)選地具有至少301/m2. s、優(yōu)選地至少501/m2. s、更優(yōu) 選地至少601/m2. s、最優(yōu)選地至少801/m2. s、特別是至少1001/m2. s或以上的透氣率。該 透氣率能夠在寬限界內(nèi)變化，且在實(shí)踐中將典型地不高于最大20001/m2. s，優(yōu)