使用親水材料的過濾水管理設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明大體涉及一種過濾介質，尤其涉及一種用于濾筒和空氣過濾系統的過濾介質。
【背景技術】
[0002]過濾介質用于多種場合。過濾介質的這樣一種應用為流體的過濾，包括氣態流體的過濾。過濾介質可允許期望的流體成分流過介質，同時阻止不想要的顆粒的流動。通過這種方式，僅期望的流體成分繼續穿過過濾介質和過濾系統。
[0003]過濾系統常用于過濾流入內燃機的空氣。過濾系統的一個特定類型為與燃氣渦輪機結合使用。這種類型的過濾系統可包括包含各種形狀和構造的過濾介質的濾筒。由于不想要的顆粒或其它成分積聚在濾筒的上游面，所以濾筒應當是可更換的，并且還應包含設計用于延長濾筒使用壽命的特征。這樣的一個特征為反脈沖機構。
【發明內容】
[0004]—方面，本發明提供一種包括疏水介質層和親水基質的介質。所述疏水介質層具有相反的第一面和第二面。所述親水基質沿著所述疏水介質層的第一面。所述疏水介質層的第一面具有由所述親水基質阻擋的第一部分、以及通過由所述親水基質限定的開口區域暴露的第二部分。
[0005]在一個實施方式中，所述疏水介質層包括多孔膜，該多孔膜包括ePTFE、PTFE和拉伸的薄膜過濾介質中的至少一種。所述多孔膜的平均孔尺寸在0.01微米和10微米之間，并且其空氣滲透率為通過ASTM D737測量的至少0.1CFM。
[0006]在一個實施方式中，所述疏水介質層包括多孔纖維交織物，所述多孔纖維交織物包括由聚烯烴、聚酰胺、聚酯纖維、聚砜、聚醚、丙烯酸類聚合物、甲基丙烯酸類聚合物、聚苯乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、膨體聚四氟乙烯(ePTFE)、紡織的聚四氟乙烯(PTFE)、和非紡織的聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一種形成的纖維。所述多孔纖維交織物的平均孔尺寸在0.01微米和10微米之間，并且其空氣滲透率為通過ASTM D737測量的至少0.1CFM。
[0007]在一個實施方式中，所述開口區域包括大于50%，以致所述疏水介質層的第一面的大于50%被暴露。
[0008]在一個實施方式中，所述開口區域包括大于75%，以致所述疏水介質層的第一面的大于75%被暴露。
[0009]在一個實施方式中，所述親水基質僅僅阻擋所述疏水介質層的第一面的5%至15%。
[0010]在一個實施方式中，所述親水基質包括多個連續或非連續的條帶，所述多個條帶中的每個具有在0.05和2毫米之間的寬度、長于該寬度的長度、以及在0.05和2毫米之間的深度厚度。
[0011]在一個實施方式中，所述親水基質包括多個連續或非連續的條帶，所述多個條帶中的每個跨過所述介質的整個寬度和長度范圍。
[0012]在一個實施方式中，所述介質為過濾介質。所述疏水介質層具有在0.01微米和10微米之間的平均孔尺寸、通過ASTM D737測量的至少0.1CFM的空氣滲透率、在0.5英寸水表壓降時大約3-10CFM的氣流量，以及具有通過ASTM D6830測量的對于0.3微米大小的氣溶膠顆粒的至少99.0 %的初始過濾效率。
[0013]在一個實施方式中，所述親水基質包括由任何適當的含胺親水聚合物中的至少一種(如聚乙稀醇-胺聚合物的共聚物(polyvinyl alcohol-coamine polymer))的化學沉積印記的化學沉積印記。
[0014]在一個實施方式中，使用交聯聚合物對所述親水基質進行永久性親水處理。
[0015]在一個實施方式中，所述親水基質包括纖維沉積物。該纖維沉積物包括聚交酯(polyactide)的或具有親水涂層的其它聚合物的纖維。
[0016]在一個實施方式中，所述纖維沿著所述疏水介質層的第一側與所述疏水介質層交織。
[0017]在一個實施方式中，所述親水基質在0.5英寸壓降下在3-10CFM之間的氣流范圍上測量時對所述疏水介質層產生小于10%的限制。
[0018]另一方面，本發明提供一種用于燃氣渦輪機(或其它工業上的應用)的空氣過濾系統，其包括進氣殼體組件和濾筒。所述進氣殼體組件布置在燃氣渦輪機的上游，且布置成過濾流到燃氣渦輪機的助燃空氣。所述濾筒布置在所述進氣殼體組件中。所述濾筒包括過濾介質。該過濾介質包括疏水介質層和親水基質。所述疏水介質層具有相反的第一面和第二面。所述親水基質沿著所述疏水介質層的第一面。所述疏水介質層的第一面具有由所述親水基質阻擋的第一部分、以及通過由所述親水基質限定的開口區域暴露的第二部分。所述疏水介質層具有在0.01微米至10微米之間的平均孔尺寸、以及通過ASTM D737測量的至少0.1CFM的空氣滲透率、在0.5英寸水表壓降下大約3-10CFM的氣流量，以及具有通過ASTM D6830測量的對于0.3微米大小的氣溶膠顆粒的至少99.0%的初始過濾效率。
[0019]在一個實施方式中，所述空氣過濾系統進一步包括布置成脈動穿過所述濾筒的空氣從而釋放灰塵的反脈沖裝置。
[0020]另一方面，本發明提供一種操作用于所述燃氣渦輪機的空氣過濾系統的方法。所述方法包括通過濾筒吸入空氣，所述空氣經受具有液滴的周期性霧，所述液滴具有直徑上在大約I和5微米之間的平均液滴尺寸，并且通過所述親水基質從所述疏水介質層中的孔吸走所述液滴。
[0021]另一方面涉及一種介質，其包括:具有相反的第一面和第二面的疏水過濾介質，所述疏水過濾介質包括多孔膜和多孔非紡織多孔纖維交織物中的至少一種，所述多孔膜和多孔非紡織多孔纖維交織物具有在0.01微米和10微米之間的平均孔尺寸，以及通過ASTMD737測量的至少0.1CFM的空氣滲透率；和，與所述疏水過濾介質一體的親水通道，所述疏水過濾介質具有限定在所述親水通道之間的開口區域，其中氣流能穿過開口區域在所述第一面和第二面之間通過，不穿過所述親水通道。
[0022]根據一個實施方式，疏水過濾介質包括ePTFE、PTFE、含氟的聚合物纖維、或其它疏水性處理的聚合物纖維中的至少一種。
[0023]根據一個實施方式，疏水過濾介質的第二面層壓到用于結構支撐的承載層上，單獨的所述承載層相對于單獨疏水過濾介質能提供更大的支撐特性，所述承載層包括在直徑上比所述疏水過濾介質的平均纖維或纖維絲尺寸大至少4倍的平均纖維尺寸、和/或比所述過濾介質大至少4倍的平均孔尺寸。
[0024]根據一個實施方式，所述親水通道(本文也稱作親水基質)形成或沉積在所述第一面上，該第一面形成所述疏水過濾介質的上游面。
[0025]根據一個實施方式，所述開口區域包括大于75%，以致穿過所述疏水過濾介質的大于75%的氣流能繞過所述親水通道。
[0026]根據一個實施方式，所述親水通道可為連續的且大體上豎直延伸以便于重力排放的條帶。
[0027]結合附圖，從以下的詳細說明中，本發明的其它方面、目的、和優勢將變得更加顯而易見。
【附圖說明】
[0028]所附的并作為說明書一部分的附圖用于闡述本發明的幾個方面，并連同說明書用于解釋本發明的原理。在附圖中:
[0029]圖1為示出根據一個示例性實施方式的基底和基質兩者的介質的主視圖；
[0030]圖2為包括根據一個示例性實施方式的圖1中介質的濾筒的剖開透視和局部示意圖；
[0031]圖3為包括根據一個示例性實施方式的圖2中濾筒的空氣過濾系統的示意側視圖；
[0032]圖4為沿著圖1中4-4線截取的圖1中介質的放大的示意性和展示性特寫剖視側面圖，示出了根據一個示例性實施方式的基底和基質兩者；
[0033]圖5為示出根據另一個示例性實施方式的基底和基質兩者的介質的主視圖；以及
[0034]圖6為沿著圖1中6-6線截取的圖5中介質的放大的示意性和展示性剖視側面圖，示出了根據一個示例性實施方式的基底和基質兩者。
[0035]圖7為根據另一個實施方式的過濾介質的截面圖。
[0036]圖8為根據另一個實施方式的采用介質的板式過濾器的透視圖。該板式過濾器可用作或作為以V-bank布置的多重板式過濾器或者其一部分(對于該實施方式中可使用的V-bank型過濾器構造，參見例如授予Nicholas的BHA Altair的專利U.S.8328895，其通過引用全文并入本申請)。
[0037]本發明將結合優選實施方式進行描述，但本發明并不限于這些實施方式。相反，目的在于涵蓋如所附權利要求限定的本發明的思想和范圍內所包含的所有代替方案、變型和等同方案。
【具體實施方式】
[0038]非紡織多孔介質，如PTFE或ePTFE，用于施加至或層壓在紡織或非紡織基底上，以提高顆粒去除效率。非紡織頂表面特意包括使得微粒至基底