專利名稱:纖維層式分離器的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于改進(jìn)纖維層式分離器的，這種分離器能把氣流中懸浮微粒與氣流分離開。更詳細(xì)點(diǎn)說，本發(fā)明涉及到一種纖維層式分離器，這種分離器要能從根本上防止從含有空氣的懸浮微粒中吸收的液體再次挾帶懸浮微粒以便能擴(kuò)展氣床速度的工作范圍和/或使其懸浮微粒的填充量也比一般的纖維層式分離器要高。本從明還涉及到纖維層分離器上產(chǎn)生間斷點(diǎn)以改改纖維層上的液體排泄?fàn)顩r。
一些微小顆粒必須以氣體或蒸汽(以后稱為氣體)中分離出來，那些極細(xì)小的懸浮微粒在三微米以下，有的在一微米以下，纖維層式分離器在這方面已有廣泛的應(yīng)用，纖維層的收集率必須達(dá)98～99.9%。
纖維層下游面吸收的液體再次挾帶懸浮微粒是纖維層式分離器常遇到的問題。被處理的氣體中的懸浮微粒是小到三微米大到幾微米的微粒混合體，它們被凝聚在纖維層。我們希望凝聚的液體向下排掉，然而，氣體流動攜帶著液體流向纖維層的下游面，由于氣流的剪切作用使得在纖維層再次挾帶懸浮微粒。
向下液流導(dǎo)流板，網(wǎng)墊及過濾器被用來除去被挾帶來的懸浮微粒，然而，這些裝置都不能有效地除去那些小一些的顆粒，就是說，那些小于三微米的顆粒。另外，這些裝置通常都增加氣體系統(tǒng)的壓差。我們已作了一些努力，象通過設(shè)計(jì)纖維層式分離器使通過纖維的氣流速度(也就是纖維的速度)和/或懸浮微粒的填充量足夠的低使得挾帶的顆粒含量保持在可行或可接受的限制內(nèi)。以防止再次挾帶懸浮微粒，這種方法要求纖維層式分離器的尺寸更大一些以提供更大的纖維層而面積垂直對著氣流的方向或限制允許的氣流速率，其結(jié)果是每處理單位體積的氣體費(fèi)用增高了。
最新的解決再次挾帶懸浮微粒問題的辦法是采用雙組分纖維層式分離器，象在美國專利號4086070所表示的那樣。這種雙組分纖維層其結(jié)構(gòu)就是兩個纖維層緊緊地挨在一起，一個纖維層是由相對而言較粗的纖維構(gòu)成的，另一個纖維層是由相對而言較細(xì)的纖維構(gòu)成的。一般具有較粗纖維的纖維層放置在具有較細(xì)纖維的纖維層的上游。這種典型的排列方法在美國專利4086070中被顛倒過來，在那個專利中，第一個纖維層隨機(jī)排列的纖維其平均纖維直徑至少在五微米左右，它被安置在第二個纖維層的上游位置，第二個纖維層隨機(jī)排列的纖維其直徑都寧可是從十五微米到200微米。聚集在上游纖維層的懸浮微粒流向兩個纖維層之間的表面，在第二個纖維層向下排泄。這時的纖維層的比從前使的要好，隨著高速氣流，仍要帶一部分液體到下游面，在那時就可能重新挾帶著懸浮微粒。
在美國專利4，249，918繪出了防止重新挾帶懸浮微粒另一個賞試。纖維層是用粗紗纖維制成的，大部分纖維一般都是垂直方向排列的，粗紗是由許多薄薄的連綿不斷的大部分的纖維在垂直方向上經(jīng)過拉伸的纖維層形成的，這纖維層為聚集的液體向下流動提供通道，但是氣流仍帶一些液體流向下游面。
本發(fā)明的一個目的就是提供一種纖維層式分離器和一種在某些床速下對含有氣體而沒有任何顯著重新挾帶微粒程度的懸浮微粒的處理方法，如不這樣做就將發(fā)生重新挾帶微粒的現(xiàn)象。本發(fā)明還有一個目的就是纖維層式分離器的裝置，這種裝置中，在被聚集的懸浮微粒的實(shí)體部分到達(dá)下游面之前就被向下排出纖維層式分離器之外，在向下游面處有可能發(fā)生重新挾帶懸浮微粒的現(xiàn)象。
本發(fā)明另一個目的是提供一種纖維層式分離器在這種分離器上已經(jīng)產(chǎn)生出許多間斷點(diǎn)，極大地改善了液體排泄的狀況而且阻止了象通過纖維層到下游面的液體通道。
可以通過纖維層式分離器和它的使用方法實(shí)現(xiàn)這些目的和其他一些目的。纖維層式分離器包括一個主要由大量平行的人造纖維長條構(gòu)成的纖維層。這些人造纖維長條的重量每米大約0.1克到50克，纖維直徑大約從5微米到15微米，這些大量的平行排放的人造纖維長條在纖維層內(nèi)部形成許多層，而且在纖維層內(nèi)部經(jīng)過選擇的地方在層與層之間形成許多間斷點(diǎn)。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)在纖維層式分離器的纖維層內(nèi)部的間斷點(diǎn)的形成給聚集的液體的排泄提供了通道，而且從根本上阻止了這些液體通過纖維層到下游面的通道。因?yàn)橹匦聮稁腋∥⒘Ｔ诶w維層的下游面發(fā)生，因此，防止液體到達(dá)下游面將有效地減少重新挾帶懸浮微粒的現(xiàn)象。
在本發(fā)明中，提供的產(chǎn)生間斷點(diǎn)的方法是在用以構(gòu)成纖維層每層纖維長條之間隨機(jī)地安放一些人造纖維的柵網(wǎng)，其它的一些方法也可以用，這將在以后敘述，結(jié)果是建立了排泄聚集的懸浮微粒的垂直通道而且防止了聚集的懸浮微粒流向纖維層的下游面，所建立起來的通道可以認(rèn)為是與構(gòu)成纖維層式分離器的最大部分的單個纖維長條相比具有較低的毛細(xì)點(diǎn)，包括在纖維長條層內(nèi)部的纖維的纖維其作用和毛細(xì)管一樣，這樣就延緩了所收集的懸浮微粒向下的排泄。為了有效地排泄把間斷點(diǎn)當(dāng)做垂直通道間斷點(diǎn)具有較小的毛吸作用，所以，排泄得到改善就可以把那些聚集的液體從纖維層中除掉。
圖1所表示的是從圖2所示的圓形纖維床部件上除去的弧形的那部分。
圖2所表示的是一個圓形纖維床部件。
現(xiàn)在看到圖1，那所表示的是本發(fā)明纖維床式分離器的一個弧形部分10，這弧形部分是從圖2所示的圓形纖維層式分離器5上切下來的，纖維層主要是由大量平行安放的纖維長條12所組成的，這些纖維長條的直徑遠(yuǎn)比先有技術(shù)的粗紗的直徑細(xì)得多。過去在相鄰圓形粗紗之間形成了液體流過的通道，一般使用圓形纖維長條12并不能完全消除這些通道的形式，然而，那些細(xì)長條的直徑與到目前為止所使用的粗紗的直徑相比較要細(xì)得多，這樣就把這個通道分成許許多多的小通道，而且減少了纖維層5中任何位置自由纖維容量，提供了更均勻的纖維束密度，這是很重要的。因?yàn)樵谑褂美w維層式分離器時，纖維的功能就是收集和聚集那些懸浮微粒的，這些細(xì)長條是用人造纖維制成的。如果用玻璃纖維的話，每米的重量大約是0.1克到50克之間。先有技術(shù)粗紗通常重量在每米大約100克左右而且它的直徑比在本發(fā)明中打算使用的纖維長條的直徑明顯粗得多。
這些細(xì)長條可用不同材料的人造纖維制成，例如，象尼龍和聚酯等聚合材料，象不銹鋼和鈦等金屬材料還有陶瓷材料和玻璃。對材料的唯一的要求就是纖維不能太硬和/或不能易碎以致不能制成長條。這些長條必須能自支承，必須能保持它們的形狀而且必須十分柔軟，可以把它彎成所需要的環(huán)形纖維層。如果用玻璃制造纖維，這些纖維的平均直徑應(yīng)該是大約從5微米到30微米之間，優(yōu)先考慮用的平均直徑范圍是從大約5微米到大約15微米。用這樣的玻璃纖維制成的長條每米的重量應(yīng)是大約0.1克到大約50克，這些長條是用可以繞在一起的象頭發(fā)一樣的長人造纖維制成的。在生產(chǎn)過程中，每根長條都是單獨(dú)上捻的，所以在長條里的纖維是沒有排列方向的。
圖2表示了一個圓形纖維層式分離器5，典型的層式分離器5應(yīng)該安裝在一個垂直軸上。含有氣體的懸浮微粒應(yīng)該進(jìn)入纖維層式分離器的中空部分，然后呈輻射狀通過纖維層向外流出。纖維層式分離器5的弧形部分已切割下來并用圖1來表示。在圖1和圖2中箭頭所表示的是穿過纖維層式分離器的輻射氣流的方向。
纖維層式分離器5的弧形部分10如圖所示具有許多長條12層，而在每一層內(nèi)長條幾乎都是平行排列的，但徑向相鄰的兩層之間并不需要也沒有特殊要求必須平行排列。幾乎都是平行排列的意思是在一個特殊的長條12層中的大多數(shù)長條是一根一根平行排列的，在纖維層式分離器制造過程中可以看出有些長條12可以與相鄰的長條交叉。因?yàn)榘验L條繞在一個中心軸棒上形成一個筒形纖維層式分離器5是很容易。幾乎都是平行排列的長條將沿著纖維層式分離器的長度方向的螺旋線延伸。把這些長條放置在一個平面內(nèi)構(gòu)成一個平面纖維層式分離器也同樣很容易。讓相鄰的長條12層之間固定而讓相鄰層間的長條幾乎全部平行排列是在本發(fā)明的努力之中，然而，更傾向于在相鄰的長條12層之間不平行，也就是說，長條之間可以有一定的角度排放這樣相鄰層間長條也就互相交叉了。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在纖維層式分離器的纖維層中產(chǎn)生的間斷點(diǎn)將給聚集起來的液體的排泄提供了通道而且從根本上防止了這些液體穿過纖維層流向下游面。在本發(fā)明中優(yōu)先采用的產(chǎn)生間斷點(diǎn)的方法是在用于形成在本發(fā)明所使用纖維層的長條12層之間所選擇的位置上隨機(jī)安置用人造纖維制成的柵網(wǎng)填加物。提供足夠數(shù)量的長條12層就形成了一個所需厚度的纖維層式分離器以除去在氣流當(dāng)中的懸浮微粒。典型的長條層的厚度大約應(yīng)是1厘米到1.5厘米。在長條12層間將放置一個或更多隨機(jī)排放的人造纖維柵網(wǎng)16的在纖維層內(nèi)形成一個或更多的間斷點(diǎn)。
每根長條12是由許多人造纖維構(gòu)成的，而這些人造纖維都已被加捻捻成一股。當(dāng)長條從氣流中采集懸浮微粒時其作用就象一根毛吸管一樣。作為一根毛吸管，長條延緩了從纖維層部件5所采集聚集的懸浮微粒的排泄，在纖維層上的間斷點(diǎn)中斷或中斷了長條的這種毛吸作用。所以，隨機(jī)定向排放的人造纖維柵網(wǎng)16沒有芯體即沒有毛吸作用，這樣采集到的液體就穿過柵網(wǎng)16自由地排出纖維層式分離器5。柵網(wǎng)16的厚度可以是任意的，但一定要足以在長條層之間產(chǎn)生間斷點(diǎn)。我們用電池柵網(wǎng)和纖維柵已形成間斷點(diǎn)，電池柵網(wǎng)的厚度大約0.1毫米到0.4毫米而纖維柵網(wǎng)的厚度大約1.5厘米。這些事例說明了柵網(wǎng)16的厚度范圍。然而，柵網(wǎng)的厚度并不受這些厚度和這個范圍里的任一厚度的限制。威伯斯特新學(xué)生詞典326頁定義間斷點(diǎn)即空隙。在長條12層內(nèi)產(chǎn)生間斷點(diǎn)的方法是在長條12層之間隨機(jī)排放柵網(wǎng)16添加物，用其它適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ部梢援a(chǎn)生間斷點(diǎn)或空隙，應(yīng)用在長條12層之間配置一較大的纖維層的辦法也可以產(chǎn)生間斷點(diǎn)。也可以用放松捻度減小張力的辦法這樣纖維層就比較松或在長條12中間放一些纖維束其長度和密度都不一樣，這樣就減少了殘留的液體存儲空間，也就是減少了毛吸作用，用這樣的辦法產(chǎn)生間斷點(diǎn)。當(dāng)用較粗的纖維產(chǎn)生間斷點(diǎn)時，這粗纖維的直徑至少應(yīng)比構(gòu)成纖維層分離器的長條的直徑粗30%。用這些方法的任一個方法所產(chǎn)生的結(jié)果是為從纖維層式分離器聚集起的懸浮微粒的排泄產(chǎn)生出一個垂直的通道，而且防止聚集的懸浮微粒流向纖維層的下游面。
用在長條12層中間散布大量的纖維的方法產(chǎn)生不均勻性，這種不均勻正是我們有意要的形式。用柵網(wǎng)16構(gòu)成間斷點(diǎn)可以用些擰在一起較粗的纖維來通過纖維層式分離器來粗略地模擬一下?？梢灶A(yù)見在這些建議里的大束纖維與生產(chǎn)纖維層式分離器5中所利用的長條12相比較有較低的毛吸作用。減少了毛吸作用就意味著允許聚集的液體更多更快地流過纖維層。
在長條12層內(nèi)產(chǎn)生一個空隙即一個來填滿的空間也在本發(fā)明的打算之內(nèi)。不傾向在纖維層式分離器中產(chǎn)生空隙或間斷點(diǎn)采用這種方法是有其經(jīng)濟(jì)上的原因的，因?yàn)檫@種方法比其它方法要昂貴的多，如上所建議的那樣，這個空隙也可由在纖維層式分離器中插入其有較少的殘留的液體存儲空間的材料，也就是具有較低毛吸作用的材料來模擬。這些材料為聚集的液體的排泄提供了通道，從根本上防止了液體流向纖維層的下游面。
業(yè)已表明在本發(fā)明中用來構(gòu)成纖維層分離器的長條中間產(chǎn)生一間斷點(diǎn)或空隙可以改善流經(jīng)纖維層式分離器的氣體中的懸浮微粒的分離狀況?？捎迷诶w維層內(nèi)部開一個開口來形成間斷點(diǎn)，也可在基本上平行排列的長條層之間一定范圍內(nèi)隨機(jī)插入一些纖維或在長條層之間隨機(jī)插入一些纖維柵網(wǎng)來形成間斷點(diǎn)。間斷點(diǎn)還可用其他方法形成包括在長條間散布一些較重的纖維或象以前那樣在長條層之間用搓到一起和上捻擰在一起的更粗的粗紗。這些方法的任何一種都在構(gòu)成纖維層式分離器的長條層之間產(chǎn)生了明顯的孔隙。這些孔隙或間斷點(diǎn)阻止懸浮微粒隨著氣體流動而且能使液體從氣流中分離出來并穿過纖維層式分離器向下流出。
勘誤表 CPME854289
權(quán)利要求
1.一種用于氣流中收集懸浮微粒的纖維式分離包括一層具有直徑從5微米到30微米的人造纖維；一種在上述纖維層中產(chǎn)生至少一個斷點(diǎn)作為垂直表面的裝置。
2.權(quán)利要求
1的纖維層式分離器，其中，上述產(chǎn)生至少一個斷點(diǎn)裝置包括一薄層具有直徑大于形成上述人造纖維層的人造纖維直徑的人造纖維。
3.權(quán)利要求
2的纖維式分離器，其中，上述人造纖維的直徑至少比形成上述人造纖維層的上述纖維直徑大百分之三十。
4.權(quán)利要求
1的纖維層分離器，其中，上述產(chǎn)生至少一個斷點(diǎn)的裝置包括具有直徑至少比形成上述纖維層的人造纖維直徑大百分之三十的纖維，該纖維螺旋地裹在上述纖維層中。
5.一種從氣中收集懸浮微粒的纖維層式分離器包括一層由許多基本都平行的人造纖維條形成的纖維層，該人造纖維條每米重量約從0.1克至50克，上述基本都平行的纖維條在上述纖維層中形成薄層;一種在上述纖維層中的上述薄層之間至少選擇一個位置產(chǎn)生至少一個斷點(diǎn)的裝置。
6.權(quán)利要求
5的纖維式分離器，其中，上述至少一個斷點(diǎn)的裝置包括一個雜亂取向的人造纖維墊，上述纖維墊厚度大約從0.1毫米到大約0.4毫米。
7.權(quán)利要求
5的纖維層式分離器，其中，上述產(chǎn)生至少一個斷點(diǎn)的裝置包括一個雜亂取向的人造纖維墊，上述纖維墊厚度大約從0.25厘米到0.6厘米。
8.一種從氣流中收集懸浮微粒的纖維層分離器包括一層由許多基本都平行的人造纖維條形成的纖維層，該人造纖維條直徑一般為大約5微米到大約30微米，并且每米該人造纖維重量約從0.1克到約50克。上述許多基本都平行的人造纖維條在上述纖維層中形成一薄層，并且至少一個碎纖維條的直徑大致比其他基本都平行的人造纖維條直徑大，上述至少一個人造纖維條在上述纖維層中產(chǎn)生一個斷點(diǎn)，并提供一條上述收集的懸浮微粒向下流動的通道。
9.權(quán)利要求
6的纖維層式分離器。其中，至少一個人造纖維條的直徑比上述基本都平行的人造纖維條直徑大百分之三十。
10.一種從氣流中收集微粒的纖維層式分離器包括一層由許多基本都平行的人造纖維條形成的纖維層，該人造纖維條每米重量為從約0.1克到50克，而且一般直徑為從5微米到30微米，上述許多基本都平行的纖維在纖維層中形成一薄層。在上述纖維層中的至少一個選定位置的，至少一個雜亂取向人造纖維墊在上述基本都平行的人造纖維條之間產(chǎn)生至少一個斷點(diǎn)，上述至少一個人造纖維墊厚度約從0.25厘米到0.6厘米。
專利摘要
一種由人造纖維條形成的纖維層式分離器。在纖維層中一個選定位置產(chǎn)生一個斷點(diǎn)以改善液體以纖維層排出狀況。
文檔編號B01D46/02GK85105146SQ85105146
公開日1986年12月31日 申請日期1985年7月6日
發(fā)明者科卡達(dá)斯 申請人:孟山都公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan