專利名稱：緊湊型纖維層除霧器的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及除霧器，并且更具體地講涉及具有高去除效率以及低壓降同時無二次夾帶的緊湊型纖維層除霧器。
背景技術：
氣流中不希望的液態浮粒和/或微粒夾帶是普遍存在的問題，其可以通過在氣流中放置纖維層來解決，該纖維層被選擇來捕獲液體或微粒并同時允許氣流通過。有關濾出浮粒、夾帶的液體和/或微粒的考慮因素包括纖維層去除氣流夾帶物質的功效，以及移動氣流通過纖維層以實現分離所需的能量。所消耗的能量通過整個纖維層(即，纖維層的上游側和下游側之間)上的壓降來反映。除需要能量外，背壓可能對產生氣流的機械裝置的運行十分有害。氣流必須被迫通過的纖維層的面積越小，壓降越大，并因此對上游設備的背壓越大。此外，雖然較厚的纖維層提供較高的收集效率，但這也將產生較大的壓降。較薄的纖維層不能從氣流中充分地去除浮粒，特別是在質量平均粒徑是亞微米的情況時。
發明內容
在本發明的一個方面，用于從氣流中分離浮粒的除霧器一般包括容器，該容器具有位于容器的入口端的入口和位于容器的出口端的出口。每個過濾板包括具有由細纖維形成的纖維過濾材料的纖維墊。纖維墊具有沿過濾板縱向延伸的褶皺。過濾板被設置在容器中從而使得相鄰過濾板的過濾墊被間隔開。過濾板限定相鄰過濾板之間的流道以及過濾板與相鄰容器壁之間的流道。一些流道限定與入口流體相通的進氣流道，并在容器的出口端被封堵以阻止氣流從進氣流道流出到出口，并且一些流道限定與出口流體相通的出氣流道，并在容器的入口端被封堵以阻止通過入口進入容器的氣流進入出氣流道。因此，氣流進入容器，進入進氣流道，并由此相對于進氣方向橫向穿過過濾板中的一個，從而進入通向容器出口通道的出氣流道。在本發明的另一方面，用于從氣流中分離浮粒的除霧器一般包括如在前述段落中所提出的容器。每個過濾板均包括具有纖維過濾材料的褶皺纖維墊。過濾板被設置在容器中從而使得相鄰過濾板的過濾墊被間隔開。過濾板限定流道。流道中的至少一個限定與入口流體相通的進氣流道，并在容器的出口端被封堵以阻止氣流從進氣流道流出到出口，并且流道中的至少一個限定與出口流體相通的出氣流道，并在容器的入口端被封堵以阻止通過入口進入容器的氣流進入出氣流道。因此，氣流進入容器，相對于進氣方向橫向穿過過濾板中的至少一個，從而進入通向容器出口通道的出氣流道。其它目的和特征部分將顯而易見并且部分將在下文中指出。
圖1是偏離組件中心得到的纖維層除霧器的垂直剖面圖，并且移走了頂蓋；圖2是纖維層除霧器的側視4
圖3是在包括圖1中的線3-3的平面中所截取的纖維層除霧器的剖面圖。圖4是組成除霧器的纖維層的四個纖維層過濾板的分解示意圖。圖5是在包括圖4中的線5-5的平面中所截取的局部放大剖面圖。圖6是除霧器的外殼的透視圖，其中為了顯示內部結構拆除了一些部分并且移走了出口端壁；和圖7是除霧器的俯視平面圖，其中為了顯示出口開口移走了頂蓋。在附圖中的幾個視圖中相應的附圖標記指示相應的部件。
具體實施例方式現在參見附圖并具體參見圖1、2和6，顯示本發明的纖維層除霧器1包括限定內部空間5的外殼3，所述內部空間5具有矩形橫截面(參考標號通常表示其對象)。在一個實施例中，內部空間5被相對限制成具有14英寸(36cm) X 14英寸(36cm) X 36英寸(91cm)的尺寸。外殼3包括左和右側壁7、9;前和后壁11、13;底壁15和頂壁17。為方便起見，除霧器1將根據圖1和2中的取向進行描述。應當理解，在本發明的范圍內可以使用其它的取向。入口管19通過底壁15中的開口 21與外殼3的內部空間5流體相通。入口管19與進氣管23相連，所述進氣管23從任何產生含有液體浮粒的氣流的機械裝置或處理裝置(未示出)延伸出。例如，進氣管23可以攜帶航改型汽輪機潤滑油排氣孔的流出物，所述流出物夾帶有大量的汽輪機軸承潤滑劑(即，油)。外殼3的頂壁17包括形成外殼的出口的一對狹槽25 (參見圖1和7)。覆蓋(但在其上間隔開來)頂壁17的頂蓋27幫助將外來雜質阻擋在外殼3之外并分流出口狹槽25的流出物(參見圖2)。應當理解，在沒有脫離本發明的范圍的情況下，外殼可以具有其它的構造。外殼可以具有除所述尺寸之外的其它尺寸，但應當注意，本發明具有在與需要過濾的氣流相比較小的空間中使用的特定應用。外殼3包含四個過濾板(通常用31、33、35和37標記)，每個過濾板都包括矩形框架39，所述矩形框架39支撐在相對的板面篩網43之間的褶皺纖維墊41 (參見圖4)。在一個實施例中，板面篩網43是由具有約0. 011英寸(0. 28mm)的直徑的金屬線制成的不銹鋼 18X18的網。在所示的實施例中，褶皺纖維墊41包括在支撐篩網44之間壓縮的纖維材料。 框架39包括不銹鋼槽并且使用聚氨酯或其它合適的灌封材料(未示出)將褶皺墊41密封至所述不銹鋼槽。應當理解，在本發明的范圍內，過濾板的數目可以是除四個之外的其它數目。過濾板中的三個(31、33、3幻的框架39的一個面具有沿著框架面的三個側面延伸的墊圈45。留下第四個側面未涉及的原因是將在下文中進行更詳細的解釋。所述褶皺纖維墊41 可由合適的纖維材料形成并且具有氣流的液載需要的特性。例如，合適的纖維墊可以是一種使用合適的纖維粘合劑和通過纖維處理或修飾由聚合物或玻璃纖維制成。在一個實施例中，纖維墊41是LF_472”纖維墊，其可得自美國的Johns Manville of Denver, Colorado 公司。所述LF-41//’纖維墊由具有約1至10微米(一英寸的千分之0. 04至0. 4)，并更優選在1和5微米(一英寸的千分之0. 04至0. 20)之間的平均直徑的纖維構成。所述纖維墊具有約半英寸(12.7mm)的未壓縮厚度，約0. 40°z/ft2 (121. 6g/m2)的復合重量。在具有約 25ft/fflin(0. 13m/s)的流速的氣流中，整個纖維墊的額定壓降為約0.45”WC(112Pa)。當并入過濾板31-37中時，所述纖維墊41具有約0. 1至0. 53英寸O. 5至13mm)的壓縮褶皺厚度PT 和約1至12lte/ft3(16至192kg/m3)的壓縮密度。優選地，將所述纖維處理成疏油性的或疏水性的，使得捕獲的液體(即，油)阻塞過濾器的面積較小，以便減小實現所需效率必要的除霧器壓降和總過濾容積。如在圖3和5中最好地示出了使纖維墊41打褶以增大能夠用于浮粒捕捉的表面積。通過改變褶皺深度PD和褶皺間隔PS最大化表面積。褶皺深度PD優選在約1至4英寸O. 5至IOcm)的范圍內，并且更優選在約2至3英寸(5至7. 5cm)。褶皺間隔PS優選在約0. 5至3個褶皺每英寸(0. 2至1. 2個褶皺每厘米)，并更優選在約2至 2. 5個褶皺每英寸(0. 75至1個褶皺每厘米)。如果氣流包括易于堵塞過濾材料(“封堵劑”)的微粒或液體，可將較粗孔的預過濾墊(未示出)結合在過濾板的上游面上。此外， 如果進氣流的氣霧負載很高，可將排液層(未示出)添加至中心過濾板的下游面以抑制所捕獲的液體的二次夾帶。應當理解，在本發明的范圍內，所述過濾板可具有其它的結構。例如，可以省去板面篩網43。外殼3的內部被構造為彼此相互間隔的關系安裝過濾板31-37。所述過濾板31-37 是矩形的并且被排列，從而使得它們的長度沿著外殼3的高度(所述高度是外殼的最大尺寸)而延伸。參見圖6，除霧器1還包括在外殼3中靠近底壁15的支架板49，但間隔在所述底壁之上以允許氣流進入在底壁和支架板之間的外殼的內部空間5。支架板49包括中心入口狹槽51和兩個側凹槽53、55。氣流通過中心入口狹槽51或側凹槽53、55流至過濾板31-37。支架板49包括突起57 (僅示出了兩個)并且外殼3包括突起59 (僅示出了其中的四個)，所述突起59接合過濾板框架39以使相鄰的過濾板31-37彼此間相互間隔開或使左或右過濾板31、37(分別)與外殼的左或右側壁7、9間隔開。局部過濾板31-37的部分以虛線示出，并且將支架板49部分拆除以顯示在圖6中的底壁15中的入口開口 21。可在外殼3的前壁11上和支架板49的前面上設置其它突起(未示出)。所述間隔使得過濾板31-37限定在相鄰的過濾板之間和在外部的兩個過濾板和外殼3的側壁之間的五個流道 (分別被標記為61、63、65、67和69)。過濾板35上的墊圈45 (參見圖4)在外殼3的右側面上接合過濾板37的框架39 的內表面。所述墊圈45幫助保持間隔和密封所述內表面，并還幫助阻擋氣體從入口開口 21 進入在右過濾板37和緊靠右過濾板的中心過濾板35之間的空間。將例如聚氨酯的密封劑 /粘合劑施用至墊圈45和框架39的內表面以形成強力密封。此外，兩個過濾板35、37的框架39都使用聚氨酯或其它合適的密封劑來密封至外殼3內的頂壁17。在所示的實施例中，沒有將過濾板35、37密封至左、右、前和后壁7、9、11、13或支架板49。在本發明的范圍內可以使用其它合適的密封裝置以防止氣體旁路。右側上的支架板49中的凹槽55通向在右過濾板37和外殼3的右壁13之間限定的流道69。然而，所述流道69在其上端被過濾板37與外殼3的頂壁17之間的密封連接部分封堵。兩個中心過濾板35、33在底壁15處沒有相互密封并且與支架板49中的入口狹槽51相通。然而，在中心過濾板33、35之間的流道65在其上端被過濾板與頂壁17之間的密封連接部分封堵。應當理解，靠近左壁7的過濾板31和靠近左過濾板的中心過濾板33具有與剛剛描述的右過濾板37和相鄰的中心過濾板35相同的構造。進入外殼3到達在底壁15和支架板49之間的穩壓室73中氣流被分成三股氣流。 一股氣流穿過支架板49中的入口狹槽51進入中心過濾板33、35之間的流道65，如箭頭75 所示。由于在頂壁17上自流道65出來后沒有出口，氣流被分散并橫向受力，如箭頭77所示，穿過從氣流中過濾出浮粒(例如，油)的中心過濾板33、35，并進入與出口狹槽25流體相通的流道63、67。另外的兩股氣流分別穿過支架板49 (在左和右過濾板31、37之間以及在外殼3的左和右壁7、9之間)中的凹槽53、55，如箭頭79和81所示。進入左和右過濾板 31、37和對應的左和右壁7、9之間的流道61、69的氣流79、81同樣被過濾板與頂壁17之間的密封連接部分封堵。氣體被迫向內流過過濾板31、37的纖維墊41，如箭頭83、85所示，以便過濾浮粒。橫向氣流83、85進入與出口狹槽25相連的流道63、67。褶皺速度(即，流體穿過整個纖維墊41厚度的速度)相對較慢。在一個實例中，通過進氣管23將汽輪機軸承潤滑油排出物運送至除霧器1。在該實例中，外殼3的尺寸是14英寸(36cm)寬X 14英寸(36cm)厚X 36英寸(91cm)高。能夠用于浮粒收集的過濾板31、33、35、37的纖維墊41的總暴露表面積是154ft2 (14m2)。在約 50ft3/min (0. 02m3/min)的流速時整個除霧器1的壓降小于0. 5'Vc (125Pa)。對于約500mg/m3 的進氣氣霧負載，除霧器1的去除效率是99. 5%。據預計將排出不大于約1至2ppmw的汽輪機油霧。更概括地說，能夠過濾氣流的過濾板的面積與容器的容積的比率優選為約20ft2/ ft3 (66m2/m3)至約 36ft2/ft3 (118m2/m3)。當介紹本發明或其優選實施例的元件時，冠詞“ 一個”、“ 一種”、“該，，和“所述，，旨
在指存在一個或多個元件。術語“包含”、“包括”和“具有”是用來表示包括在內的并指除了所列出的元件外，還可有其它元件。此外，“上”、“下”、“內部”、“外部”和其它方向性術語的使用僅為了方便說明起見，但并不要求部件具有任何特定的取向。根據以上所述，由此可見，實現了本發明的幾個目標并且獲得了其它有利的結果。在沒有脫離本發明范圍的情況下，可對上述的結構進行各種修改，在上述具體實施方式
中所包含的和附圖中所示的所有的主題內容旨在是示例性的并不具有任何限制意義。
權利要求
1.一種用于從氣流中分離浮粒的除霧器，該除霧器包括容器，所述容器具有位于所述容器的入口端的入口和位于所述容器的出口端的出口 ；過濾板，每個過濾板均包括具有由細纖維形成的纖維過濾材料的纖維墊，所述纖維墊具有沿所述過濾板縱向延伸的褶皺，所述過濾板被設置在所述容器中從而使得相鄰過濾板的過濾墊被間隔開，所述過濾板限定相鄰過濾板之間的流道以及在過濾板與相鄰容器壁之間的流道，一些流道限定與所述入口流體相通的進氣流道，并在所述容器的出口端被封堵以阻止氣流從所述進氣流道流出到出口，并且一些流道限定與所述出口流體相通的出氣流道，并在容器的入口端被封堵以阻止通過入口進入容器的氣流進入出氣流道，由此所述氣流進入所述容器，進入所述進氣流道，并由此相對于所述進氣方向橫向穿過所述過濾板中的一個，從而進入通向所述容器出口通道的出氣流道。
2.如權利要求1所述的除霧器，其中形成所述過濾材料的纖維具有小于約10微米(一英寸的千分之0.4)的平均直徑。
3.如權利要求2所述的除霧器，其中所述纖維板中的過濾材料的壓縮褶皺厚度小于約 0. 5 英寸(13mm)。
4.如權利要求3所述的除霧器，其中所述壓縮過濾材料的密度大于或等于約llbs/ft3(16kg/m3)。
5.如權利要求4所述的除霧器，其中所述壓縮過濾材料的密度小于約12lbs/ft3(192kg/m3)。
6.如權利要求3所述的除霧器，其中所述纖維材料中的纖維是疏油性的或疏水性的中的至少一種。
7.如權利要求1所述的除霧器，其中每個過濾板均包括安裝所述纖維墊的剛性周邊框架。
8.如權利要求7所述的除霧器，其中每個過濾板均還包括安裝在所述框架上的板面篩網，所述過濾材料被設置在所述篩網之間。
9.如權利要求1所述的除霧器，其中能夠用于過濾氣流的所述過濾板的面積與所述容器的容積的比率為至少約20ft2/ft3(66m2/m3)至約36ft2/ft3 (118m2/m3)。
10.如權利要求1所述的除霧器，還包括在容器中的支架板，所述支架板與所述容器的入口間隔開以限定與所述進氣流道流體相通的穩壓室。
11.如權利要求10所述的除霧器，其中所述過濾板沒有密封與支架板的連接部分以及至所述容器的連接部分，以阻止流體除了通過所述進氣和出氣流道外從入口到出口穿過所述容器。
12.如權利要求1所述的除霧器，其中所述進氣流道中的至少一個被限定在所述容器壁和所述過濾板中的一個之間。
13.如權利要求1所述的除霧器，其中所述過濾板的每個褶皺的深度均至少是約1英寸 (2. 54cm) ο
14.如權利要求1所述的除霧器，其中所述褶皺的密度是約1至3個褶皺每英寸(0.2 至1. 2個褶皺每厘米)。
15.如權利要求1所述的除霧器，其中所述纖維墊還包括支撐篩網，所述支撐篩網在其之間接納纖維材料并將所述纖維材料固定在壓縮構造中。
16.如權利要求1所述的除霧器，其中所述過濾板中的至少一些包括墊圈，所述墊圈與所述過濾板中的相鄰的另一個密封接觸并間隔開。
17.如權利要求16所述的除霧器，其中所述墊圈具有大致的U-形并且圍繞所述過濾板的四個側面中的三個延伸。
18.一種用于從氣流中分離浮粒的除霧器，該除霧器包括容器，所述容器具有位于所述容器的入口端的入口和位于所述容器的出口端的出口 ；過濾板，每個過濾板均包括具有纖維過濾材料的纖維墊，所述纖維墊具有褶皺，所述過濾板被設置在所述容器中從而使得相鄰過濾板的過濾墊被間隔開，所述過濾板限定流道， 所述流道中的至少一個限定與所述入口流體相通的進氣流道，并在所述容器的出口端被封堵以阻止氣流從所述進氣流道流出到出口，并且所述流道中的至少一個限定與所述出口流體相通的出氣流道，并在所述容器的入口端被封堵以阻止通過入口進入容器的氣流進入出氣流道，由此所述氣流進入所述容器，并相對于所述進氣方向橫向穿過所述過濾板中的至少一個，從而進入通向所述容器出口通道的出氣流道。
全文摘要
一種用于去除氣流中的浮粒以及尤其是液體的除霧器。所述除霧器包括由纖維材料所制成的過濾板，其通常大致平行于進入除霧器的氣流方向而設置。所述除霧器的結構在低工作壓降下在緊湊的容積內控制氣體流速并充分地去除浮粒。
文檔編號B01D46/52GK102215933SQ200980143172
公開日2011年10月12日 申請日期2009年8月19日 優先權日2008年10月29日
發明者D·E·阿茲維爾, F·L·穆勒, M·斯彭斯, S·A·齊博德 申請人:Mecs公司