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CN101321571A - 过滤元件 - Google Patents

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Abstract

一种径流过滤元件(10)包括至少一个缠绕主体(14)，所述的缠绕主体(14)包括径向延伸的过滤区域(20)，所述的过滤区域(20)具有交替的共同缠绕的液体渗透层，所述的层分别地主要材料是纤维素材料和主要材料是合成材料或聚合材料。

Description

过滤元件
技术领域
本发明涉及一种过滤元件。尤其是，本发明涉及一种径流过滤元件，涉及一种过滤液体的方法，还涉及一种制造径流过滤元件的方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种径向流动径流的过滤元件，所述的过滤元件包括至少一个缠绕主体，所述的主体具有径向延伸的过滤区域，所述的过滤区域具有交替的共同缠绕液体渗透层，所述的层分别地主要材料是纤维素材料和主要材料是合成材料或聚合材料。
通过“径向延伸”表明的意思是，具有径向的尺寸或者厚度的区域，但是这一区域不需要从圆柱体的中心开始。
合成塑料或者聚合材料与纤维素材料相比具有较高的液体渗透率。这就意味着，在同样的压差下应用时，与一层相同厚度的纤维素材料相比，一层特定厚度的合成塑料或者聚合材料将会在给定的时间段内通过更多的特定液体。因此，合成塑料或者聚合材料的层可以相对于纤维素材料的层具有更高的液体渗透率。
由纤维素材料制成的层和/或由合成塑料或者聚合材料制成的层可以包括分别为纤维素材料或合成塑料或聚合材料的多于一层的层。
在本发明的一个实施例中，纤维素材料的层由至少两层的一定长度的纤维素材料构成，例如两层，并且合成塑料或聚合材料的层是由单层的一定长度的合成塑料或聚合材料构成。
纤维素材料和合成塑料或聚合材料可以与石油和液态烃燃料相适应，作为一种石油或燃料过滤元件的过滤元件。
对于组合层来说，纤维素材料可以具有的基本质量在大约12g/m2到大约36g/m2之间。对于组合层来说，可替代的纤维素材料具有的基本质量在大约16g/m2到大约36g/m2之间。替代的，对于组合层来说，纤维素材料可以具有的基本质量在大约30g/m2到大约36g/m2之间，例如大约33g/m2。
合成塑料或聚合材料可以是聚酯。聚酯可以具有的基本质量在大约10g/m2到大约40g/m2之间。聚酯可替代具有的基本质量在大约15g/m2到大约35g/m2之间。可替代的，聚酯可以具有的基本质量在大约20g/m2到大约30g/m2之间，例如大约25g/m2。
合成塑料或聚合材料可以是聚丙烯。
过滤元件可以包括中空的液体渗透核心，环绕所述液体渗透核心缠绕着缠绕主体的层。中空核心的液体渗透率可以通过经过中空核心的典型圆柱形壁面的大量的孔来提供。换句话说，中空核心可以是多孔的。所述的核心可以是纤维素材料的，例如纸板，并且其可以具有大约1mm到大约3mm之间的壁面厚度，例如大约2mm。可替代的，所述的核心可以是合成塑料或聚合材料，并且可以是笼状结构。
缠绕主体可以包括径向放置的内层或者填充区域，所述的内层或填充区域从过滤区域径向地向内延伸，因此所述的内层或填充区域与过滤区域同心。内层或填充区域可以在核心和过滤区域之间径向延伸。
内层或填充区域可以包括液体渗透的、主要由合成塑料或聚合材料的缠绕层。在本发明的一个实施例中，内层或填充区域包括仅合成塑料或聚合材料的液体渗透的缠绕层，例如聚酯，而不包括任何由纤维素材料制成的层。
缠绕主体可以包括径向延伸的表面区域，所述的表面区域包括主要材料是合成塑料或聚合材料的液体渗透的缠绕层。因此，当呈现出来时，表面区域与过滤区域同心。在本发明的一个实施例中，表面区域仅包括合成塑料或聚合材料的液体渗透的缠绕层，例如聚酯，而不包括任何由纤维素材料制成的层。
当过滤区域和/或表面区域呈现出来时，具有至少2mm的径向厚度。
表面区域的至少一些合成塑料或聚合材料的液体渗透层可沿着至少一条热焊缝热焊在一起，所述的热焊缝可以相对于缠绕主体纵向延伸。
缠绕主体的末端可以配置有液体不可渗透的端盖。端盖可以以覆盖有液体不可渗透的材料的形式形成，例如橡胶涂层。
根据本发明的另一个方面，提供了一种过滤液体的方法，所述的方法包括强制地使液体经过一主体，所述的主体包括交替的液体渗透层，所述层的主要材料是纤维素材料和主要材料是合成塑料或聚合材料，所述的层在层与层之间构成接触面，并且液体的流动是垂直于接触面的。
交替的层可以是形成缠绕主体的一部分的共同缠绕层，例如圆柱形主体。交替的层可以是上文中描述过的。
主体可以是如上文所述的径流过滤元件的缠绕主体。
液体可以被强制地径向地从外部经过缠绕主体流到内部。可替代的，液体可以被强制地径向地从内部经过缠绕主体流到外部。过滤元件的特征是有利的，不会因为无意的错误连接使过滤管必然地损伤过滤元件。
液体可以通过径向压差的手段强制地经过主体，上述压差至少约为0.2bar，但是典型地低于大约10bar。
所述的方法可以包括除去液体中的微粒和水，所述的液体可以是石油或燃料。
根据本发明的更进一步的方面，提供了一种制造径流过滤元件的方法，所述的方法包括将一定长度的主要材料是纤维素材料的液体渗透材料和一定长度的主要材料是合成塑料或聚合材料的液体渗透材料环绕着一个核心或心轴共同缠绕以形成一个缠绕主体。
所述的方法可以包括，首先将一定长度的主要材料是合成塑料或聚合材料的液体渗透材料环绕着一个核心或心轴进行缠绕，从而构成所期望厚度的径向延伸的内层或填充区域，然后继续将一定长度的主要材料是合成塑料或聚合材料的液体渗透材料进行共同缠绕，从而以构成所期望厚度的径向延伸的过滤区域。
所述的方法包括，一旦过滤区域达到其所期望的厚度就停止缠绕所述长度的纤维素材料，并且继续缠绕特定长度的合成塑料或聚合材料到构成所期望厚度的表面区域。
所述的方法可以包括将表面区域的缠绕层的至少一些层热焊在一起。
所述的方法可以包括缠绕主体的密封末端。因此，缠绕主体的末端可以具有液体不可渗透的端盖或密封部分，所述的端盖或密封部分可以是如上文所述的。
纤维素材料和合成塑料或聚合材料可以是如上文所述的。
核心是中空的，主要材料是纤维素材料，但是所述核心具有比构成缠绕主体部分的纤维素材料更大的基本质量，例如纸板。可替代的，核心可以是合成塑料或聚合材料，并且可以是笼状结构。
本发明扩展到涉及一种根据本发明的方法制成的过滤元件。
附图说明
本发明现仅通过实施例的方式参照附图进行描述，其中：
图1示出了根据本发明的过滤元件的三维断面图(不具有端盖)；
图2示出了如图1所示的过滤元件的俯视图(不具有端盖)；以及
图3示出了如图1所示过滤元件的沿图2中的III-III线的纵断面图，(不具有端盖)。
具体实施方式
参照附图，附图标记10通常表示根据本发明的径流过滤元件，所述的过滤元件特别适用于过滤石油或燃料，例如柴油。过滤元件10包括中空的、末端开放的、液体可渗透的核心或内管12，以及环绕着核心12缠绕圆柱形缠绕主体14。
核心12是圆柱形的，并由纸板制成。核心12具有厚度大约为3mm的壁面。在核心12的圆柱形壁面上设置有大量轴向的圆形隔开的孔16，使得核心12是可液体渗透的。在本发明的另一个实施例中(未示出)，核心包括合成塑料或聚合材料的圆柱形主体，并具有按行列设置的矩形开口，使得核心具有圆柱形笼或网的外观。
缠绕主体14包括三个区域，也就是填充区域18、过滤区域20和表面区域22。区域18、20、22轴向延伸，使得缠绕主体14具有与核心12相同的长度，并且也径向地给每个区域提供径向的尺寸。每个区域18、20、22因此在横截面或端面视图上为环形的，如图2所示。在本发明的一个实施例中，核心12具有大约34mm的外径，填充区域18具有大约50mm的外径，过滤区域20具有大约93mm的外径，表面区域22具有大约96mm的外径。在本发明的另一个实施例中，核心12具有大约34mm的外径，填充区域18具有大约65mm的外径，过滤区域20具有大约105mm的外径，表面区域22具有大约110mm的外径。
填充区域18包括一定长度聚酯材料的缠绕层，具有大约25g/m2的基本质量。
过滤区域20包括交替的共同缠绕层，所述的共同缠绕层由相同长度的聚酯材料和一定长度的两层的纤维素材料构成，所述的纤维素材料作为“Wipes Jumbo Wiper Roll”(项目编号91020)出售，由南非的Kimberly-Clark限定(专利)。用于组合层的纤维素材料具有基本质量33g/m2。
表面区域22再一次地仅由相同长度的聚酯材料构成缠绕层。表面区域22的聚酯层的至少一些层是热焊在一起的，留下了两个纵向延伸的、在圆周方向上稍微间隔开的热焊缝24。
填充区域18因此为位于核心12和过滤区域20之间的三明治夹层，顺次的过滤区域20为位于填充区域18和表面区域22之间的三明治夹层。为了制造过滤元件10，一定长度的聚酯材料首先环绕着核心12缠绕，直到填充区域18到达其预期的直径。之后，特定长度的聚酯材料与一定长度的纤维素材料一起环绕着填充区域18进一步的缠绕，直到过滤区域20达到其预定直径。然后，特定长度的纤维素材料缠绕成的结构终止，例如通过切断或裁剪纤维素材料的长度，但是特定长度的聚酯材料被进一步环绕过滤区域20缠绕，直到表面区域22达到其预期的直径。之后，特定长度的聚合材料被切断或裁剪，并且表面区域22的聚酯层的至少一些层被热焊在一起，这是为了防止缠绕主体14松开。
在卷绕缠绕主体14的过程中，特定长度的聚酯材料的长度以及特定长度的纤维素材料承受介于大约2.4N和大约11.8N之间的张力，优选地介于大约2.9N和大约8.8N之间，更优选地介于大约3.9N和大约7.8N之间，例如5.8N。
缠绕主体14的相对的环状端面26被液体不可渗透的端盖(未示出)所密封，典型的，采用以液体不可渗透材料涂覆的形式，例如橡胶涂层，或者将高温ABS塑料材料粘合在端面26上。
在使用中，过滤元件10被放置在过滤器壳体中，所述的过滤器壳体具有液体入口和过滤液出口，从而使被过滤的液体强制地径向地从缠绕主体14的外部经过表面区域22、过滤区域20、填充区域18进入中空的核心12内部，从所述核心12的内部将过滤液取出。然而，流动方向可以是相反的，而不会损失运行效率。在过滤区域20中，下至小于0.2μm微粒尺寸的微粒都被去除。任何存在于液体(典型的为石油或燃料)中的水都被保留在过滤区域20中。经过缠绕主体14的大约0.2bar到大约10bar之间的压差可以被用于强制液体径向地通过缠绕主体14。作为现有的填充区域18和表面区域22的结果，其中提供了一体结构的缠绕主体14，使得过滤元件10可经受住这样高的压差。
申请人发现，与本发明的过滤元件10相似但是仅包括纤维素材料制成的缠绕层的过滤元件，不允许例如燃料或石油的液体以足够高的流量被过滤，并且申请人还发现这样的过滤器堵塞或失效的太快。令人惊讶的是，申请人发现采用图示的过滤元件10，过滤器的流量可以由一个系数增加到10。本发明的过滤元件这一令人惊讶的优异性的原因，如例示出的，申请人并不清楚。然而在不会跳出理论的界限，申请人猜想，过滤元件10极好的效率和过滤能力可能同纤维素材料和合成塑料或聚合纤维之间的相互作用有关，并且与在纤维素材料和合成塑料或聚合材料中，位于纤维素材料的层与合成塑料或聚合材料的层的交界面上的多个孔和缝隙有关。特别地，申请人猜想，由合成塑料或聚合材料的更大的纤维引起的合成塑料或聚合材料上更大的孔缩短了液体必须流经缠绕主体14的路径，并且与仅包含纤维素材料层的缠绕主体相比，其中纤维素材料具有较小的孔或缝隙以及更小的纤维，也使得路径更不曲折。也可能合成塑料或聚合材料的更大的纤维不像经过纤维素材料的路径那样容易堵住或阻塞，不像仅使用纤维素材料制成的层所发生的情况。令人惊讶并且非常有利的是，看来可以通过改变过滤元件中位于合成塑料或聚合材料的层与纤维素材料的层之间的总交界面或接触面积来控制过滤能力(例如，在给定压差下可被过滤的液体的流量)，并控制过滤元件的效率。

Claims (20)

1、一种径流过滤元件，其特征在于，包括至少一个缠绕主体，所述的缠绕主体包括径向延伸的过滤区域，所述的过滤区域具有交替的共同缠绕的液体渗透层，所述的层分别地主要由纤维素材料和主要由合成材料或聚合材料构成。
2、根据权利要求1所述地过滤元件，其特征在于，合成塑料或聚合材料的层与纤维素材料的层相比具有更高的液体渗透率。
3、根据权利要求1或2所述的过滤元件，其特征在于，纤维素材料和/或合成塑料或聚合材料的层包括分别为纤维素材料或合成塑料或聚合材料的多于一层的层。
4、根据权利要求3所述的过滤元件，其特征在于，纤维素材料的层由至少两层是一定长度的纤维素材料构成，并且合成塑料或聚合材料的层由单层的一定长度的合成塑料或聚合材料构成。
5、根据前面任一项所述的过滤元件，其特征在于，纤维素材料和合成塑料或聚合材料与石油或液态烃燃料相适应，作为一种石油或燃料过滤元件的过滤元件。
6、根据前面任一项所述的过滤元件，其特征在于，合成塑料或聚合材料是基本质量在10g/m2到40g/m2之间的聚酯。
7、根据前面任一项所述的过滤元件，其特征在于，合成塑料或聚合材料是聚丙烯。
8、根据前面任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述的过滤元件包括径向地隔开的内层或填充区域，所述的内层或填充区域从过滤区域向内径向地延伸，并且因此所述的内层或填充区域与过滤区域同心。
9、根据权利要求8所述的过滤元件，其特征在于，内层或填充区域包括主要材料是合成塑料或聚合材料的液体渗透缠绕层，不包括任何纤维素材料的层。
10、根据前面任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述的过滤元件包括径向延伸的表面区域，所述的表面区域包括主要材料是合成塑料或聚合材料的液体渗透缠绕层，不包括任何由纤维素材料构成的层。
11、根据前面任一项所述的过滤元件，其特征在于，缠绕主体的末端设置有液体不可渗透的端盖。
12、一种过滤液体的方法，其特征在于，所述的方法包括强制液体经过一个主体，所述的主体包括交替的液体渗透层，所述层的主要材料是纤维素材料和主要材料是合成塑料或聚合材料，所述的层在层与层之间构成接触面，并且液体的流动是垂直于接触面的。
13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，交替的层是构成缠绕主体的一部分的共同缠绕层。
14、根据权利要求13所述的方法，其特征在于，主体为根据权利要求1到11中任一项所述的径流过滤元件的缠绕主体。
15、一种用于制造径流过滤元件的方法，其特征在于，所述的方法包括将一定长度的主要材料是纤维素材料的液体渗透层和一定长度的主要材料是合成塑料或聚合材料的液体渗透层环绕着一个核心或心轴共同缠绕以构成缠绕主体。
16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于，包括首先将一定长度的主要材料是合成塑料或聚合材料的液体渗透层环绕着核心或心轴缠绕以构成径向延伸的预期厚度的内层或填充区域，然后继续将特定长度的纤维素材料和合成塑料或聚合材料共同缠绕以形成径向延伸的预期厚度的过滤区域。
17、根据权利要求16所述的方法，其特征在于，包括一旦过滤区域达到其预期的厚度就终止纤维素材料的缠绕，并且继续缠绕合成塑料或聚合材料以形成预期厚度的表面区域。
18、根据权利要求17所述的方法，其特征在于，包括将表面区域的缠绕层中的至少一些层热焊在一起，并且密封缠绕主体的末端。
19、根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其特征在于，核心是中空的，并且主要包含纤维素材料，但是具有比构成缠绕主体部分的纤维素材料更高的基本质量。
20、根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其特征在于，核心为中空的，并且为合成塑料或聚合材料。
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