專利名稱：制造用于氣/油分離器中介質的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可用于氣/油分離器的介質，例如，凝結級，排放級或兩者。具體地講，本發(fā)明涉及由纖維的含水泥漿形成的這種介質，使用水基樹脂系統(tǒng)在纖維之間提供粘合。本發(fā)明還涉及包括這種介質的氣/油分離器和形成方法。
背景技術：
已知各種氣/油分離器結構。一些結構被披露在，例如，下述文獻中，其中每個下述文獻都以全文形式被結合入本文US5,605,555；6,093,231；6,136,076；6,485,535；和PCT申請US03/40691，申請日為2003年12月17日。
一般，所述分離器包括介質級，它包括無紡纖維材料。通常所述結構包括凝結級介質和排放級介質。至少凝結級介質有時通過將含水纖維泥漿的纖維應用在心軸上，通過真空抽吸，以形成介質包(成形的介質)的方式而形成。最終，介質包被凝固的樹脂浸透。
在很多系統(tǒng)里，所述樹脂結構來自有機溶劑系統(tǒng)，在大多數(shù)情況下，為丙酮，甲基異丁基酮(MIBK)，甲醇，異丙醇和/或二價酸酯的各種混合物。
一種通常的工藝包括通過在溶劑中溶解或稀釋樹脂產(chǎn)生泥漿，以便于樹脂容易滲透入介質。浸透是通過將成形的介質浸沒在大桶的樹脂/溶劑溶液中，例如約5分鐘，來完成的。然后將浸透的介質移出并引流，例如長達12小時，以便從介質孔中除去過量的樹脂。由于低蒸汽壓力，溶劑比樹脂凝膠蒸發(fā)得快。這使得介質孔的成膜速率減到最小。雖然所述工藝產(chǎn)生了好的最終介質結構，但是所述工藝蒸汽也產(chǎn)生了火，健康和環(huán)境問題。
一般，希望改用水基系統(tǒng)，以避免在工藝過程中使用有機溶劑。一些這樣做的方法披露于，例如，申請日為2003年4月4日的美國臨時申請60/460,375，并且該申請被申請日為2004年4月2日提交的PCT申請要求優(yōu)先權，該PCT申請的標題為“包括樹脂粘合劑的含水系統(tǒng)中制備的過濾介質(Filter Media Preparedin Aqueous System Including Resin Binder)”，現(xiàn)在以公開號WO04/089509公開。所述臨時申請和PCT申請的全部公開內容在此被結合入本文。
希望改進用于浸透工藝的水基系統(tǒng)，其中成形的介質被浸在水基樹脂系統(tǒng)并且被水基樹脂系統(tǒng)浸透，隨后在纖維基中形成粘合劑系統(tǒng)。

發(fā)明內容
在本文中，描述了用于生成基于纖維的基體的技術，所述纖維基體具有由水基系統(tǒng)提供的樹脂。所產(chǎn)生的基體可用作氣液分離器，例如氣/油分離器中的介質級。
所述技術一般涉及(a)用于所述工藝的優(yōu)選水基樹脂；和(b)用于將樹脂結合入基體的優(yōu)選條件。應用本文所述的優(yōu)選材料和技術的一個效果是，形成的基體內沒有不可接受程度的樹脂蠕變或遷移。
對纖維基體內樹脂遷移的管理，使之低于不可接受的水平，部分涉及樹脂凝固之前，從含水系統(tǒng)加載的樹脂條件和從樹脂系統(tǒng)(和樹脂凝結)脫水的條件。本文描述了優(yōu)選的條件和各種樹脂。
本文還描述了包括至少一個根據(jù)所述技術形成的介質級的氣液分離器；和其使用方法。
本文描述了多種技術和條件。不需要滿足本文所述的所有條件，以根據(jù)本發(fā)明改進材料和工藝。


圖1是根據(jù)本發(fā)明包括介質級的氣/油分離器的俯視平面圖。
圖2是沿圖1中線2-2的示意性截面圖。
圖3是圖2中部分的放大示意性局部圖。
具體實施例方式
I.確認水基樹脂系統(tǒng) 本文所披露的原理部分涉及在不使用大量有機溶劑的情況下，確認生成可用于氣/油分離器裝置中纖維介質的優(yōu)選條件。所確認的優(yōu)選條件是根據(jù)使用某些現(xiàn)有的水基樹脂系統(tǒng)而得到的，盡管可以使用其它樹脂系統(tǒng)。所評估的樹脂包括下述類型A.水基乳膠；B.水基聚氨酯分散體；C.水基環(huán)氧樹脂；D.水基酚醛樹脂。
A.水基乳膠 可用的水基乳膠包括(但不限于)來自下述供應商的下述類型的水基乳膠 1.Acronal S888S，S886和NX5818，它們是可購于北卡羅來納州夏洛特(Charlotte，NC)的BASF公司的苯乙烯丙烯酸鹽聚合物。
2.Acronal 2348，采用多元醇作為交聯(lián)劑配制的替代多羧酸溶液，可購于北卡羅來納州夏洛特(Charlotte，NC)的BASF公司。
3.Acrodur 950L，包含多羥基醇交聯(lián)劑的改性多羧酸共聚物，來自北卡羅來納州夏洛特(Charlotte，NC)的BASF公司。
4.Carboset GA 1087，一種苯乙烯丙烯酸共聚物乳劑，來自俄亥俄州克利夫蘭(Cleveland，OH)的Noveon公司。
5.Carboset GA 1166，一種丙烯酸分散體，來自俄亥俄州克利夫蘭(Cleveland，OH)的Noveon公司。
6.Carbocure TSR-72，一種丙烯酸分散體，來自俄亥俄州克利夫蘭(Cleveland，OH)的Noveon公司。
7.PD 2085-A2，一種丙烯酸和氨基甲酸乙酯乳劑的混合物，可購于明尼蘇達州圣保羅(St.Paul，MN)的H.B.Fuller公司。
8.PD-8176，一種自交聯(lián)丙烯酸乳膠，可購于明尼蘇達州圣保羅(St.Paul，MN)的H.B.Fuller公司。
9.PD 3808，PD 2045-H和3160K，全部為丙烯酸乳膠，可購于明尼蘇達州圣保羅(St.Paul，MN)的H.B.Fuller公司。
10.NF-3，一種合成聚合物，可購于明尼蘇達州圣保羅(St.Paul，MN)的H.B.Fuller公司。
11.Airflex 4530和810，丙烯酸乳膠，來自Air Products of Allentown，PA(賓夕法尼亞州)。
另外兩種可用的丙烯酸溶液是NF-4和PD-0466，兩者都可購于H.BFuller公司。NF-4是羧基和羥基在水中的自交聯(lián)丙烯酸溶液聚合物，它具有100℃Tg，并且其在200℃熱固成形。PD-0466是丙烯酸基和環(huán)氧官能基的自交聯(lián)無甲醛丙烯酸乳膠，在42％固態(tài)具有41℃ Tg和pH值為3.0。它在130℃可完全交聯(lián)。
B.聚氨酯分散體 一般具有兩族可用的聚氨酯；即，脂肪族和芳香族。脂肪族聚氨酯通常是基于脂肪族異氰酸鹽(例如HPI和IPDI)并主要是聚酯和/或丙烯酸苯酚。芳香族聚氨酯通常是基于芳香族異氰酸鹽(例如MDI和TDI)的聚氨酯并主要是聚醚多醇。
可用的水基聚氨酯包括(但不限于)下述各項 1.Sancure 2715，基于聚醚的羧化氨基甲酸乙酯聚合物分散體，來自Noveon，Cleveland，OH(俄亥俄州克利夫蘭的Noveon公司)。
2.Sancure 13077，基于聚酯的羧化氨基甲酸乙酯分散體，來自Noveon，Cleveland，OH(俄亥俄州克利夫蘭的Noveon公司)。
3.Solucote 1087和1012，聚氨酯分散體，來自SOLUOL Chemical，Co.，West Warwick，RI。
4.Witcobond W-290HSC，W-296和W-320，每種均是脂肪族聚氨酯分散體，來自Crompton Corp.-Uniroyal Chemicals，Middlebury，CT(康涅狄格州)。
5.PD 4009，4044和2104，它們是含水聚氨酯分散體，來自H.B.Fuller，St.Paul，MN(明尼蘇達州圣保羅)。
C.水基環(huán)氧樹脂 可用的水基環(huán)氧樹脂包括(但不限于)下述各項 1.Waterborne EPI-REZ Resins 3510-W-60，3515-W-60和3519-W-50，每種來自Shell Chemical，Houston，TX(得克薩斯州休斯頓)，并由ResolutionPerformance Chemical經(jīng)銷。
2.PN 2072 T4，環(huán)氧樹脂衍生物，來自H.B.Fuller，St.Paul，MN(明尼蘇達州圣保羅)。
D.酚醛樹脂 酚醛樹脂一般是苯酚甲醛樹脂，脲醛和蜜胺甲醛樹脂。苯酚甲醛樹脂有兩種主要商用的樹脂系統(tǒng)，即Resoles(甲階酚醛樹酯)和Novolacs(酚醛清漆)。Resoles(甲階酚醛樹酯)通過將苯酚和甲醛在堿性條件下反應而獲得，其中甲醛對苯酚的摩爾比大于1。Novolacs(酚醛清漆)通過將苯酚和甲醛在酸性條件下反應而獲得，其中苯酚對甲醛的摩爾比大于1。
可用的酚醛樹脂包括(但不限于)下述各項 1.Resi-Mat GP 2928，2948和2981，來自Georgia Pacific Resin，Inc.，Decatur，GA(佐治亞州)。
2.GP 235 G10，來自Georgia Pacific Resin Inc.，Decatur，GA(佐治亞州)。
3.AROFENE DR 520，571，T2155-W-55和AROTAP R-1-W-150，來自Ashland Chemical Co.，Columbus，OH(俄亥俄州)。
選定樹脂最終是選擇的問題，根據(jù)可用成本和處理考慮。一般酚醛樹脂是最便宜的，并且這個因素是理想的。然而，從酚醛樹脂中會釋放出不希望程度的游離酚，造成環(huán)境問題。
可購于H.B.Fuller公司的合成聚合物NF-3，NF-4和PD-0466在某些工業(yè)應用中可用來取代酚醛樹脂，因為它們沒有甲醛釋放。
一般，不釋放苯酚和甲醛的環(huán)氧樹脂可以是可選的樹脂。然而，通常環(huán)氧樹脂對比許多其它指定的樹脂來說相對昂貴。
II.使用乳膠或聚氨酯的浸透工藝A.對成形的介質基體進行浸透工藝的水基樹脂系統(tǒng)。
通常，樹脂從制造商/供應商處接收并在水中稀釋至以重量計2-10％(通常5-10％)固體含量。稀釋前樹脂的固體含量可通過使用，例如由Mettler-Toledo ofToledo，Ohio(俄亥俄州)制造的濕度分析器來確定。另外，它可根據(jù)下述過程確定 1.稱重商用溶液樣本以獲得“濕試樣重量”。
2.在加熱爐中以150℃使樣本變干，直到弄干所有液體。稱重干樣本以獲得“干試樣重量”。
3.根據(jù)下述公式計算未稀釋樹脂中的固體含量固體含量(％)＝(干試樣重量/濕試樣重量)×100 一旦已知供應商提供材料的樹脂含量，它可用來確定應當使用多少水以生成2-10％(通常為5-10％)固體含量合成物，用于浸透工藝。作為商用供應，樹脂通常以溶液的方式獲得，具有21-65％非揮發(fā)性的樹脂含量。
使用下述技術，樹脂被提供在成形的介質基體中。通常，在浸透工藝之后，成形的介質基體中以重量計的樹脂含量大約為4-20％。(即，大約4-20％最終樹脂加載的介質基體，包括樹脂或凝固樹脂。) 盡管其他方案是可行的，可通過泵提供可用的真空抽吸，以28英寸水銀柱每分鐘抽吸大約550立方英尺(CFM)的體積，即在0.95Bar壓力下為15.6立方米。為了控制穿過介質的樹脂量，可在真空管線上安裝閥門，以調節(jié)流量。閥門開口，在某些實施例中，比例為1-100％，并且通過設置開口在1-20％之間，可以獲得在介質中的樹脂含量為1-60％，以重量計。
B.使用乳膠和聚氨酯樹脂的浸透工藝的方法1.僅僅浸沒。
由下述特征制成的介質基體(成形的介質)，被完全浸沒在溶液中約5分鐘。然后將其移出并擱置以排水。最后，將其熱處理以凝固樹脂。
一般，這種方法不是優(yōu)選的，因為達到水的浸透壓力所需的溫度要高于達到乳膠樹脂的膠凝點所需的溫度，因此水份被完全蒸發(fā)之前就已超過了樹脂的臨界成膜溫度。因此，在水份被完全蒸發(fā)之前，樹脂薄膜覆蓋并試圖密封介質孔。這是不希望的，因為孔的堵塞會降低纖維基體作為氣/油分離器中介質部件的理想性。
僅將介質浸沒于水溶液5分鐘，然后移出以排水的另一個問題是，在排水過程中水可使介質變形。這有時在本文被稱作介質“松垂”。
2.通過真空抽吸使樹脂系統(tǒng)抽吸通過介質；加熱爐干燥。
為了降低可能松垂的周期，并阻止膜的形成，代替將介質浸沒于溶液5分鐘，將介質浸沒于樹脂溶液中并且(a)在上述真空源的幫助下，抽吸樹脂溶液通過成形的介質(在真空抽吸作用下)至少約10秒(例如在10-200秒的時間范圍內)。所述介質然后從溶液移出，而真空源繼續(xù)作用至少另外10秒(例如10-200秒)。這將快速地從介質包排出過量的樹脂溶液，并阻止松垂。浸透的樹脂然后優(yōu)選置于低于120℃的加熱爐中，通常為80℃-110℃，以蒸發(fā)水份并凝結未凝固的樹脂，可用的時間為至少45分鐘，但其它條件是可行的。然后變干的介質包受到更高的爐溫，以使樹脂凝固，通常為至少115℃，經(jīng)常至少150℃，例如150℃-180℃，放置足以使樹脂凝固的一段時間，通常為至少幾分鐘，經(jīng)常為0.5-3小時。
當這個工藝被使用，通常(a)乳膠溶液包括各種丙烯酸樹脂，乙酸乙烯酯，乙烯基丙烯酸酯的分散體；和(b)聚氨酯在干燥/凝固步驟中傾向于遷移。其結果通常是所得到介質包的外表面上具有硬殼，并且由于該位置樹脂的流失而導致相對柔軟的中心。
3.對樹脂浸透使用真空抽吸步驟；室溫干燥。
在這種方法中，樹脂溶液也在真空源的幫助下，被抽吸通過成形的介質包大約5-300秒的時間，并且所述介質包隨后從水基系統(tǒng)的浸沒中被移出，而真空源繼續(xù)作用至少另外10秒(通常為10-200秒)，以從介質包抽吸過量的樹脂。浸透的介質包隨后被放置在處于室溫的架上，以干燥和凝結樹脂，通常24小時，盡管時間可以變化。然后介質包被置于爐中凝固，通常在110℃-180℃的溫度范圍內，并通常經(jīng)過幾分鐘至3小時的時間，盡管凝固時間可以變化。
一般，當進行該工藝時，如果樣本在干燥步驟之后并在凝固步驟之前以橫截面切片，可觀察到相當少的樹脂遷移，如果有的話。如果在凝固步驟之后檢查，可觀察到的樹脂遷移大大減少(與上文的工藝#2相比)，尤其是苯乙烯丁基二烯乳膠，以及一些醋酸鹽，丙烯酸和聚氨酯。
不過，來自某些丙烯酸樹脂，乙酸乙烯酯和乙烯基丙烯酸酯的分散體的乳膠仍然傾向于遷移，以在表面上形成硬膜外殼?？梢约僭O，避免遷移的成功量取決于由樹脂配方設計師在他們商用成分中所使用的特定表面活性劑。
來自下述供應商的下述樹脂傾向于在室溫干燥時仍然具有某些不希望程度的遷移Noveon的GA 1166HS；Air Products的Airflex 4530和810；H.B.Fuller的PD8176；和BASF的S88S和NX5818。上述水基乳膠列表中的其它乳膠在室溫下干燥時沒有顯示出不希望程度的遷移。
4.真空抽吸以浸透介質；在降低的溫度條件下干燥。
在該方法中，樹脂溶液以類似于上述第2和第3部分過程的方式加載入纖維基體，通過至少5秒的抽吸(通常為5-300秒)，然后介質從溶液中移出并且繼續(xù)真空抽吸一段時間，經(jīng)常至少約10秒(通常為10-200秒)，以減少過量的樹脂成分。浸透后的介質然后在降低的溫度下干燥，在不大于10℃的環(huán)境中，優(yōu)選不大于0℃，例如在-7℃至-18℃的溫度范圍內，經(jīng)過足以使樹脂凝結的一段干燥時間，通常至少為12小時。樣本然后被置于室溫，通常至少1小時，然后在固化爐中以110℃-180℃放置足以凝固的一段時間，通常在至少150℃放置至少幾分鐘直到5小時。
通過這種方法，所指定的樹脂沒有觀察到成膜，并且沒有顯然可見的遷移。
為了簡化樹脂遷移的目測，可在浸透所述介質之前在溶液中使用顏色染料。介質的橫截面表示遷移染色集中發(fā)生在系統(tǒng)內的特定位置，通常是介質表面。
C.用于水基環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂浸透工藝的方法1.一般背景 一般，環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂被稀釋至與乳膠和聚氨酯具有相同的固體含量，即2-10％(通常5-10％)固體含量。固化劑被添加到環(huán)氧樹脂溶液中，其中固化劑的固體部分對樹脂部分的重量比為1∶100-20∶100。被測試的固化劑降低了環(huán)氧樹脂中的膠凝時間。被評估的固化劑是由Shell Chemical和HuntsmanChemicals供應的脂族胺和脂環(huán)族胺，和由Sachem of Austin，Texas(得克薩斯州)提供的四丁基溴化胺(TBAB)。
所使用的Shell Chemical的固化劑是EPI-CURE 3295，一種低粘度脂族胺絡合物。
被評估的環(huán)氧樹脂是EPI-REZ Resin 3510-W-60；EPI-REZ Resin3515-W-60；和EPI-REZ Resin 3519-W-50，都來自Shell Chemical。
酚醛溶液不用固化劑。在工藝中使用時，它們通常被稀釋至與乳膠相同的比率，即5-10％固體含量。
(a)用真空抽吸浸透和加熱爐干燥。
在上文的B.2.中描述的工藝條件被用于環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂。沒有明顯的成膜或遷移。酚醛樹脂傾向于產(chǎn)生苯酚甲醛樹脂的殘留氣味。
(b)真空抽吸以浸透所述介質；室溫或降低的溫度下干燥。
環(huán)氧樹脂溶液和酚醛樹脂被應用在如上述B.3.和B.4.所述相同的方法中。沒有明顯的樹脂成膜或遷移。酚醛樹脂產(chǎn)生苯酚甲醛樹脂的殘留氣味。
2.關于水基環(huán)氧樹脂的進一步討論 通常選用水基環(huán)氧樹脂系統(tǒng)。它們表現(xiàn)出良好的耐化學性和耐溶劑性。優(yōu)選地，所用的水基環(huán)氧樹脂是無甲醛的(即，根據(jù)固體的總重量，以重量計含有大于0.001％的甲醛)。優(yōu)選地，環(huán)氧樹脂具有較高的玻璃轉化溫度(Tg)，通常Tg＞100℃。
通?？捎玫乃h(huán)氧樹脂的種類是從下面的組中選取的環(huán)氧樹脂，所述組主要包括液體Bisphenol A(雙酚A)環(huán)氧樹脂的分散體；氨基甲酸乙酯改性的Bisphenol A(雙酚A)環(huán)氧樹脂的分散體；環(huán)氧化的o-甲酚酚醛清漆樹脂(epoxidized o-cresylic novolac resin)的分散體；Bisphenol A(雙酚A)酚醛清漆樹脂的分散體；CTBN(丁二烯-丙烯腈)改性的環(huán)氧樹脂的分散體；及其混合物。每種可以制備成pH值為2-11。該樹脂然后與少量的固化劑混合，通常是水溶性的或水溶性胺基化合物或者溴化物基化合物。這些化合物可以是，例如，脂族胺絡合物，改性的環(huán)脂胺，酰胺胺或四丁基胺溴化物(TBAB)。
上述指定的Shell公司的環(huán)氧樹脂是可用的并且令人滿意。
對于水基環(huán)氧樹脂，通常在用真空抽吸將環(huán)氧樹脂加載到心軸或其它結構后，包括纖維材料及其上環(huán)氧樹脂的元件被從溶液中取出，并且在真空抽吸作用下使室溫空氣抽吸穿過所述介質至少20秒。然后使所述介質干燥，通常在100℃下，至少1小時。進行凝固步驟，通常在150℃，至少15分鐘(0.25小時)。
III.形成用于氣/油分離器系統(tǒng)的介質的一般工藝 根據(jù)上述第II部分所表征的一般方法，開發(fā)出了下述形成用于氣/油分離器的成型介質包的一般工藝。
成型的介質基體一般由纖維的水懸浮液制備，通常是玻璃纖維，例如硼硅酸鹽玻璃纖維。所述懸浮液一般通過攪動加入纖維的水系統(tǒng)而制備。所述系統(tǒng)的pH值通常調至約2.5-4.0，具有酸，例如硫酸，醋酸或硝酸。不過，更高的pH值，高達11.0，是可行的。
纖維一般選定為直徑小于5微米，通常直徑小于3微米。纖維的長度一般選定不大于10mm，通常5mm或更短。通常，每加侖水中的纖維重量范圍為4-8克。
為了制備纖維基體，連接到真空源的心軸浸泡在泥漿中，通過真空抽吸足夠長的時間，以在心軸上生成理想深度的成型介質基體。對于通常的商用工藝，(對于特定的纖維懸浮液)指定條件會經(jīng)過一段時間，或直到特定的纖維懸浮液被完全抽吸通過心軸。
隨后，心軸(仍然具有連接至其的真空抽吸和其上的成型纖維層)浸泡在水樹脂溶液中，通過真空抽吸足夠長的時間，以用樹脂浸透介質，所述時間通常為5-300秒。
所述心軸(仍然具有連接至其的真空抽吸和其上的成型纖維層)，然后受到穿過其間的空氣抽吸足夠長的一段時間，以除去過量的水和樹脂。通常所述時間為大約10-200秒。
在制作過程中，可以用一個真空源產(chǎn)生心軸和纖維組合，然后所述組合連接到另一個真空源，以用于下一個步驟；或者，可以使用相同的真空源。另外，纖維基體可從心軸移去，并安裝在第二心軸上，但這通常不是優(yōu)選的。
該浸透的基體然后可從心軸分離，或如果需要的話可留在其上，并且在表征的各種條件下進行處理。優(yōu)選的處理方法如下所述 1.對于樹脂是環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂的系統(tǒng)在不高于120℃的溫度下(優(yōu)選不高于100℃)干燥足夠長的一段時間，以蒸發(fā)所有的過量水份并凝結所述樹脂而沒有不希望程度的遷移；和，繼續(xù)用加熱爐處理以凝固所述樹脂，通常在110℃-180℃的溫度范圍內，通常150℃-180℃。通常，可在加熱爐中處理5小時或更短的時間完成所述凝固。
2.對于來自下述組中的任何樹脂水基環(huán)氧樹脂；水基酚醛樹脂；聚氨酯和乳膠 (a)在環(huán)境溫度不超過室溫(24℃)，優(yōu)選不高于10℃，更優(yōu)選不高于0℃并通常且優(yōu)選不高于-5℃下，干燥足夠長的一段時間，以除去過量的水分，并凝結樹脂而沒有不希望程度的遷移；和 (b)接下來在加熱爐中凝固樹脂適當長的一段時間，通常在至少110℃，經(jīng)常150℃-180℃。凝固時間通常為5小時或更少。
在本文中，當說到干燥是在某一溫度或在該溫度之下進行時，例如低于室溫的溫度，并不意味著所述元件不會暴露于更高溫度條件。(例如，在通常操作中，所述元件從水槽取出時會處于室溫。)相反，這表示在實質干燥發(fā)生和樹脂遷移之前，所述元件在實質樹脂遷移前處于指定的優(yōu)選溫度環(huán)境下，以確保大部分干燥時間和樹脂凝結在限定的溫度條件下發(fā)生，而沒有不可接受程度的樹脂遷移。
IV.通常具有介質的氣/油分離器 這種分離器的一種類型是一般用于分離壓縮機系統(tǒng)中氣/油的類型。通常，所述分離器是可維修的部件，即，在使用時它們可插入并從外殼移去。所述分離器一般包括下述部件(a)安裝組件；(b)凝結級；和(c)排放級。
凝結級和排放級可一體一起放置在分離器中，或者它們可以分別組裝但在整個分離器件內。在通常的結構中，至少凝結級層會包括如本文所表征形成的介質。在一些情況，凝結級和排放級都包括所述介質。
可使用多種類型的結構，包括下述示例圓柱形介質結構；橢圓形介質結構；和圓錐形介質結構。介質可以形成為外向內流動工作或內向外流動工作。在外向內流動工作系統(tǒng)中，一般凝結級圍繞排放級。對于內向外流動結構，一般排放級圍繞凝結級。這是因為在正常工作中，由分離器驅動的空氣首先被引向凝結級，其次通過排放級。
可使用多種安裝裝置和介質包結構，包括披露于U.S.5,605,555；6,093,231；6,136,076；WO99/47211；U.S.6,485,535，PCT申請US03/38822，申請日為2003年12月5日，公布號為WO04/052503，這些文獻的全部公開內容在此被結合入本文。
在油冷旋動式螺桿空氣壓縮機中，壓縮空氣中裝滿油霧。在將壓縮空氣釋放入動力管線供應給終端用戶之前，氣/油分離器從氣流中除去油。離開氣/油分離器的空氣通常會具有以重量計為百萬分之2(ppm)的油含量。氣/油分離器承受的通常工作條件是溫度為170-225(76.7-107.2℃)并且氣壓范圍為60-190psig(4.1-13.1Bar)。氣/油分離器的性能規(guī)范通常是2ppm油含量離開分離器，并且啟始壓降為小于2psid(0.138Bar)。
附圖1-3示出了通常的氣/油分離器40。在使用中，分離器40懸掛在壓縮空氣容器內，具有凸緣41由容器蓋夾緊。壓縮空氣穿過該分離器40到動力管線。分離器40從氣流中除去油霧。對于附圖中的分離器40，空氣從外部通到內部，盡管其它方案是可行的。就是說，上述樹脂應用工藝可用于制成內向外流動和外向內流動分離器的介質。
附圖中構成分離器40的部件在下述段落中描述。
參見圖2，示出了墊圈49。兩個墊圈49通常在相對側連接至分離器凸緣50。凸緣50可以是金屬或塑料直接模制到介質上；圖示為金屬凸緣。在安裝分離器40時，這些墊圈49密封接收槽。頂部墊圈49a密封在接收室蓋和分離器凸緣41之間。底部墊圈49b密封在懸掛分離器40的接收室唇緣和分離器凸緣41之間。墊圈49可由多種材料制成，包括，例如，橡膠，軟木，硅酮，和類似聚氨酯和環(huán)氧樹脂的彈性化合物。另外，可以使用在此被結合入本文的PCT申請US03/40691，申請日為2003年12月17日中所述的模制在位的(mold-in-place)墊圈。
參見圖3，可在58處使用可選的外部標識包。所述58處的可選外部標識包通常是高滲透性材料，印有客戶標識。它可由聚酯或其它聚合材料或處理過的紙板制成。
在圖2和3中，示出了端蓋67。端蓋67起著塞子的作用，從而空氣只能從凸緣41的出口孔68排出。它還提供容器69，用于收集凝結油并通過壓縮機的回油裝置清除。端蓋67具有密封劑槽70，其中彈性材料，如聚氨酯或環(huán)氧樹脂，被倒入密封劑槽中，以密封凝結級和排放級的介質管。端蓋67可以是金屬或塑料直接模制在介質上。圖中所示的是金屬端蓋。
在圖1和圖2中，示出了凸緣組件41。當凸緣41不直接模制到介質上時，凸緣組件41包含密封劑槽41a，其中彈性材料，如聚氨酯或環(huán)氧樹脂，被倒入密封劑槽中，以密封凝結級和排放級的介質管。
在圖2和圖3中，示出了介質組件90。所述介質組件90包括用于氣/油分離器40的凝結級91。所示的示例包括可選的外襯92，玻璃纖維介質91，和多孔的金屬介質支承管93。所示的外襯92是網(wǎng)眼鋼板，但其它替換物也是可用的。襯墊92用于提供均勻表面，其周圍提供有外部標識包。玻璃介質91起分離介質的作用，其中它收集油滴，并提供表面以凝結和增長成量。它可以是根據(jù)上文所述制備的介質。多孔的支承管(中心襯墊)對玻璃介質提供結構支撐。
在圖2和圖3中，示出了介質層104。該介質104是分離器中的主排放介質。介質104除去離開凝結級91的較大油滴，并將它們排入端蓋67中的清除容器69。它可以由無紡的聚酯材料，金屬纖維，絮凝了玻璃或其它聚合材料的金屬纖維，或結合的玻璃纖維制成。它可以是根據(jù)上文所述制備的介質。
在圖2和圖3中，可在105處使用介質層。該介質被用作纖維織品，以捕獲任何從排放介質104逃離被再次帶走的油滴。它通常并優(yōu)選地由紡粘聚酯材料制成。
在圖2和圖3中，可選擇在112處使用篩網(wǎng)。篩網(wǎng)112可由鋁制成，并可根據(jù)客戶要求放置在組件中。它沒有從空氣中分離油滴的功能。
在圖2和圖3中示出了內襯113。所述內襯113由網(wǎng)眼鋼板管制成，但也可使用塑料。它是排放介質的支承管。
對于通常示例的系統(tǒng)，分離器40的長度大約為247.6±3mm；凸緣41的外徑約為200.2mm；端蓋67的外徑約為174.8mm；孔68的內徑約為96.8mm；凸緣41的區(qū)域41b具有約169.9mm的內徑和約14.2mm的高度；并且介質90具有約228.6mm的長度。金屬凸緣41可具有約1.63mm的厚度，并且每個墊圈約為1.5mm厚。當然，也可使用不同的尺寸。
對于附圖中所描述的結構，也可使用多種其他的結構。附圖只是表示分離器組件的通常部件，尤其是外向內流動的分離器組件，被設置成可使用根據(jù)本發(fā)明所構造的介質。對于所示的圓柱形，也可使用其它形狀替換。同樣，如上所指出的，可以使用內向外流動的分離器。這種結構通常不使用凸緣50，而是使用套管或類似結構，例如申請日為2004年11月16日的PCTUS04/38369中所示，該文獻在此被結合入本文。
在分離器中有兩個主分離介質；油在凝結級中被凝結，并通過重力排放從氣流進入排放級。由目前公開的工藝和部件制成的介質可用于上述兩級的任何一個或兩者。壓縮空氣穿過凝結級，而油懸浮微粒凝結形成較大的油滴。較大的油滴進一步在排放級凝結，并變得太大而無法懸浮在空中；它們留在排放級介質上，而凈化的空氣排出分離器。附圖示出在105的凝結級。它包含由多孔金屬制成的支承管113，凝結介質，和由網(wǎng)眼鋼板制成的外襯。這是在空氣壓縮機內部應用的通常氣/油分離器。
凝結介質還可用于其它應用，以從空氣中分離油霧。它可被用作過濾器進一步凈化空氣壓縮機下游的空氣質量；這種應用被稱為“軸向凝聚器”或“使用點凝聚器”，用于壓縮空氣管線中的后處理。它們也是分離器，但有時被稱為凝聚器。這些凝聚器連接到空氣壓縮機下游的動力管線。這些凝聚器的功能是進一步降低壓縮空氣管線中的油含量。在壓縮空氣離開壓縮機中的氣/油分離器之后，它進入熱交換器，在這里冷卻。離開熱交換器的壓縮空氣然后穿過軸向凝聚器的脫水系統(tǒng)，并然后進入終端用戶動力管線。作為軸向凝聚器，介質會以與在氣/油分離器中相同的方式作用。介質會在更低溫度(通常為160或更低，即，71.1℃或更低)，和具有更小上游要求(upstream challenge)的情況下從空氣中分離油霧。在這里，上游要求通常是2ppm或更低，其中在壓縮機氣/油分離器中，上游要求可能是數(shù)千ppm。這些軸向凝聚器具有它們自己的外殼；氣/油分離器通常被容納在空氣壓縮機的接收槽中。一些氣/油分離器是旋壓型的，因此它們被容納在罐中，所述罐被旋擰到空氣壓縮機管道的頭部。軸向凝聚器和其它分離器之間的其它不同之處是，從空氣管線除去的油是如何傳送的。在如圖2所示的氣/油分離器中，分離出的油被用管回送到油循環(huán)管線。對于軸向凝聚器，由于聚結的油量很少，以至于它經(jīng)常被廢棄，而沒有回油管線至空氣壓縮機。
一般，根據(jù)本發(fā)明的公開內容，提供了一種用于氣/油分離器(軸向凝聚器；壓縮機系統(tǒng)分離器或其它)的介質基體。所述介質基體一般包括玻璃纖維基體，它包括水基樹脂系統(tǒng)。
權利要求
1.一種制備氣/油分離器的方法，所述分離器包括至少第一介質級；所述方法包括如下步驟(a)在真空抽吸作用下通過抽吸水基樹脂系統(tǒng)穿過介質包，用樹脂浸透纖維介質包；(b)在步驟1(a)之后，在真空抽吸作用下抽吸空氣通過所述介質包；(c)在步驟1(b)之后進一步干燥所述介質包；(d)通過至少有些暴露于至少115℃的環(huán)境溫度，凝固介質包中的樹脂；(e)將所述第一介質級包括在所述氣/油分離器中。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中(a)所述水基樹脂系統(tǒng)是水基環(huán)氧樹脂系統(tǒng)，它的甲醛含量不大于固體總重量的0.001％。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中(a)所述在真空抽吸作用下抽吸空氣通過介質包的步驟進行至少10秒。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中(a)所述在真空抽吸作用下抽吸空氣通過介質包的步驟，其進行的時間在10-200秒范圍內。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中(a)所述進一步干燥介質包的步驟，在80℃-110℃的溫度范圍內進行。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中(a)所述進一步干燥的步驟進行1小時。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中(a)所述凝固樹脂的步驟在暴露于至少150℃的溫度下進行。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中(a)所述凝固樹脂的步驟在暴露于至少150℃的溫度下進行至少0.25小時。
9.根據(jù)權利要求2-8中任一權利要求所述的方法，其中(a)所述水基環(huán)氧樹脂系統(tǒng)包括環(huán)氧樹脂的分散體，選自主要包括下述的組中液體Bisphenol A環(huán)氧樹脂的分散體；氨基甲酸乙酯改性的Bisphenol A環(huán)氧樹脂的分散體；環(huán)氧化的o-甲酚酚醛清漆樹脂的分散體；Bisphenol A酚醛清漆樹脂的分散體；丁二烯-丙烯腈改性的環(huán)氧樹脂的分散體；和它們的混合物。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中(a)所述水基樹脂系統(tǒng)選自于水基環(huán)氧樹脂和水基酚醛樹脂；和(b)所述進一步干燥的步驟1(c)在暴露于不高于110℃的環(huán)境溫度下進行。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中(a)所述進一步干燥的步驟1(c)，在所述介質包處于不高于24℃的環(huán)境溫度下進行。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中(a)所述進一步干燥的步驟1(c)包括使所述樹脂浸透的纖維基體在10℃或更低的環(huán)境溫度下進行干燥步驟。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中(a)所述進一步干燥的步驟1(c)包括使所述樹脂浸透的纖維基體在0℃或更低的環(huán)境溫度下進行干燥步驟。
14.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中(a)所述進一步干燥的步驟1(c)包括使所述樹脂浸透的纖維基體在-5℃或更低的環(huán)境溫度下進行干燥步驟。
15.一種根據(jù)權利要求1-14中至少一個權利要求的方法制成的氣/油分離器。
16.一種根據(jù)權利要求2-9中至少一個權利要求的方法制成的氣/油分離器。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于制備介質結構的技術，所述介質結構具有由水基樹脂系統(tǒng)提供的樹脂。所述介質一般包括構造為無紡基體的纖維。本發(fā)明提供了優(yōu)選的樹脂結構，和樹脂應用、干燥和凝固的條件。本發(fā)明還描述了包含介質的裝置，其中所述裝置包括根據(jù)優(yōu)選實施例制備的介質。
文檔編號B01D39/20GK1988947SQ200580024325
公開日2007年6月27日 申請日期2005年6月2日 優(yōu)先權日2004年6月4日
發(fā)明者K·B·德瑪 申請人:唐納森公司