用于除雾器的纤维收集介质条带的制作方法

专利名称：用于除雾器的纤维收集介质条带的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及纤维床除雾器，以及用于该纤维床除雾器的纤维床和 收集介质。
背景技术：
纤维床除雾器在从气流中去除悬浮孩i粒方面已有广泛的工业应用。在
制造工艺的过程中产生气流中的悬浮微粒("雾")是常见的。例如，使 液体雾化的机械力(例如当包含液体的气流进入结构中时)可形成悬浮微
粒。气流的冷却会导致蒸汽冷凝以形成雾，并且在^^应产物为雾的温度和 压力下可发生两种或多种气体的化学反应。但是，悬浮微粒处在气流中， 人们不希望其进入其它处理设备中，因为悬浮微粒可能是腐蚀性的或者会 导致处理设备损坏或结垢。此外，也不希望特定的悬浮樹:粒排放到环境中。 纤维床除雾器的某些更经常的应用包括在酸制造过程中去除酸雾如硫酸 雾，在聚氯乙烯的地板或墙面涂料的制造过程中去除增塑剂雾，以及^U^' 酸铵造粒塔的排放物中去除水溶性固体悬浮微粒。在这些不同的应用中， 纤维床除雾器可根据特別是纤维床的厚度而实现99%或更高的分离效率。 通常已知，由不同材料制成的纤维可用于制造纤维床除雾器用的纤维 床。纤维床被设计为收集移动气流中夹带的细微的液雾和可溶性固体颗粒 并将它们通过床的结构排出。收集纤维床通常与金属丝筛网或类似的外部支承结构相关联。收集纤维床和外部支承结构的组合已知为纤维床组件。 如在下文中所用，纤维床指的是纤维床組件的除了任何这样的支承结构之 外的部分。纤维床可通过在两个相对的支承筛网之间塞满散纤维(散装床)、 使纤维床材料管预成形或在圆筒形支承筛网上缠绕粗纱(缠绕床)而形成。 尽管不限于这种构型，但纤维床组件常常构造为竖直圆筒体的形式。圆筒 形纤维床组件可在最小的空间内获得高效的纤维床表面积。另一方面，平 的纤维床组件尤其应用于较小的气流。
在工作时，使含有液态和/或润湿的可溶性固体悬浮W 立的水平气流穿 越和流过纤维床组件的纤维床。纤维床内的纤维通过碰撞、拦截和布朗运 动机理捕集气流中的悬浮微粒。被捕集的悬浮樹^立聚结在纤维上以在纤维 床内形成液滴。移动气流迫使液滴朝纤维床的下游面运动，在那里被捕集 的液体离开纤维床并在重力作用下向下排出。
组成纤维床的纤维可由多种材料制成。用于制造床纤维的材料包括例 如不锈钢、钬等金属，聚酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、 聚乙烯、聚丙烯等纤维聚合材料，以及玻璃。在遇到腐蚀性条件和/或高温 的应用中，特别广泛地将化学级别的长玻璃纤维用于纤维床除雾器的纤维
床中。已在纤维床中使用了直径为从5微米或更小至200微米以上的纤维 以及直径变化的纤维的组合。现有技术的纤维床的容积密度在51b/ft3 (80 kg/m3)至20 1b/ft3 (320 kg/m3)以上之间变化，而纤维床厚度在约0.5英 寸至约6英寸(1至15 cm)之间变化或更厚，这取决于所期望的分离效率。 为使纤维床有效工作，床必须是机械稳定的。机械稳定的纤维床是指 可保持其结构完整性而在收集悬浮微粒期间受到由被处理的气体和被捕集
并排出的液体所施加的力时纤维相对于相邻的纤维不会产生大的移位的纤 维床。如果无法保持机械稳定性，则床的性能特性就会产生不利的变化。 在缺乏机械稳定性的纤维床中，移动的气流迫使纤维产生大的移位，导致 在纤维床的某些部分中载有液体的纤维缠结或粘结，同时增加纤维床的其 它部分中相邻纤维之间的空隙空间。纤维床的缠结部分更能抵抗气体的流 动和被捕集液体的排出。不能排出的被捕集液体常常被移动的气流再次夹
12带，导致分离效率降低。此外，不稳定纤维床的缠结部分上的压降增大。 另 一方面，在机械不稳定纤维床的那些纤维移位使相邻纤维之间的平均空 隙空间增大的部分中会形成肉眼可见的孔隙或通道，这些孔隙或通道使得 含有悬浮微粒的气体通过纤维床而不与收集纤维充分接触，从而降低了分 离效率。在散装的和缠绕的纤维床组件中，机械稳定性大部分取决于纤维 床的容积密度。在这些传统结构的纤维床组件中，在现有技术所公开范围 内的纤维床容积密度通常提供了相邻纤维之间的充分接触以防止纤维在受
到由移动气流所施加的力时产生大的运动。在散装纤维床中，纤维床的密
作用压缩力维持。在预成形的纤维床管中，材料可被针刺(needle punched ) 或热成形以产生显著的纤维缠结或纤维粘结从而强化整个床。由于纤维在 床内移位，预成形的纤维床管在超过一段时间后必须重新设定或调整。在 缠绕纤维床中，提供机械稳定性所需的纤维床密度是多个因素起作用的结 果，其中包括当粗纱被缠绕在圆筒形支承筛网上时粗纱内的张力以及由可
纤维床的压缩。
但是，容积密度不能无限制地增加以获得机械稳定性。如果纤维床的 容积密度过于增加，则床将易于满溢，有效的纤维床是较开放的结构，即 使在收集纤维已覆有被收集液体时也允许气体自由流动和液体自由排出。 在床内相邻的纤维之间必须具有充分的空隙空间，使得被收集液体不能如 此程度地跨越相邻纤维之间的空间以致于被收集液体在纤维表面上的附着 会阻碍液体排出。
纤维床内开放空间的度量是空隙度，其由纤维床的容积密度和纤维材 料的平均密度根据如下公式来定义
纤维床空隙度=1 一 [纤维床容积密度/纤维材料平均密度l 纤维床通常具有大约0.89以上的空隙度。
众所周知，通过减小组成纤维床的纤维材料的平均纤维直径可减小纤 维床的厚度而不损失分离效率。但是，对于包括平均直径小于大约5微米的纤维的散装和缠绕纤维床而言，当容积密度大到足以确保机械稳定性时， 所得到的空隙度如此之低以至于床在一般的工作条件下易于满溢。此外， 已经发现，传统的薄缠绕床固有地不太均一。满溢的床是指被捕集液体大 量地充满纤维床内相邻纤维之间的空隙空间的纤维床。满溢的纤维床非常 像是不稳定纤维床的缠结部分。满溢的纤维床内的被捕集液体无法适当地 排出而是会在纤维床的下游面再次被夹带到移动气流中。此外，当纤维床 满溢时，纤维床组件上的压降增大，如果纤维床上的压差足以克服附着力 并从纤维上移除被收集液滴，则被收集液体会从纤维床的下游面被吹走， 在那里被收集液体被气流再次夹带，从而导致低分离效率和运行成本增加。 为了防止由平均直径小的纤维組成的纤维床满溢，可通过减小床的容 积密度(即增加空隙度)来减小比纤维表面积，其表述为每单位体积的纤
维床具有的纤维面积。但是，如果由平均直径小于大约5微米的纤维组成 的散装或缠绕纤维床的容积密度减小到足以避免满溢的值，则这样的纤维 床缺少承受由移动气流所施加的力所必需的机械稳定性。结果，移动气流 使得纤维发生大的移位，从而如前所述导致纤维床缠结和/或形成通道。因 此，在实际中，传统结构的高效纤维床组件包括2至6英寸(6至15cm) 厚的纤维床，由平均纤维直径在5至15微米之间的纤维构成，并且容积密 度在5至15 lb/ft3之间(80至240 kg/m3)。
与用在除雾器中的纤维床相比，某些其它类型的滤气器如袋滤室、净 化室和呼吸过滤器成功地利用了平均直径小于5微米的玻璃纤维，甚至包 括直径小于l微米的纤维。但是，这些类型的滤气器与纤维床除雾器的不 同之处在于，它们通过被设计成利用孔隙和表面过滤来收集固体颗粒或仅 仅较少量的液体悬浮微粒。如果用来收集液体悬浮微粒，则它们在纤维床 除雾器中通常会遇到的液体装载率下易于满溢。相比之下，纤维床除雾器 被设计成允许较大量的液体夹带在移动气流中以穿过液体被捕集并持续排 出的纤维床。因此，与这些其它滤气器有关的现有技术既未示出也未启示 与在纤维床除雾器的纤维床中采用小直径纤维相关的问题的解决方案。
在纤维床的下游面被收集液体被移动气流再次夹带常常是纤维床除雾器应用中所产生的问题，特别是在以高液体装载率或高气流速率为特征的 工作中。该问题的令人满意的解决方案包括将主过滤纤维层与排出纤维层 组合以形成纤维床。排出层位于主过滤层的下游并通常包括与构成主过滤 层的纤维相比平均直径更大的纤维。
尽管它们有成功之处，但现有技术的纤维床组件由于纤维床的缺陷而 具有多种缺点。缠绕纤维床组件通常使用大致为圆柱形的纤维粗纱形成。 粗纱围绕圆筒形筛网并沿筛网的长度来回地缠绕。这需要技术和适当的机 器。即使缠绕正确，所得到的缠绕纤维床在床的表面区域上也可能具有气 流的显著差异。这些差异是由使用圆柱形粗纱在圃筒体上形成均一表面所 固有的困难所导致的。粗纱材料的正常差异导致粗纱变平的程度不同，这 影响了由粗纱形成的纤维床的均一性。这种非均一性尤其在具有较小厚度 的缠绕纤维床内能被观察到。
关于散装和缠绕纤维床组件的另一个缺点是，当纤维床需要更换时， 需要将组件从除雾器移除并将其返回给制造商。除了运输笨重支承结构的 不便之外，纤维床除雾器还必须具有可互换的备用纤维床组件，以便重新 工作并避免过长的停工时间。现场更换纤维床受到組装纤维床的困难的阻 碍。需要相当的技术和时间在相对的支承筛网之间适当地塞入新的散纤维， 以尽量减少纤维床内的不均一性，同时在圆筒形支承结构上缠绕纤维需要 大型的机器。 一些制造商已经使用了预制的或预成形的纤维床部件，但是 它们在接合处泄漏或沉降，需要额外的现场维护和调整。
第三个缺点在于，由于平均直径小于大约5孩t米的纤维不能无需额外 加工(如针刺)就有效地用于构造传统的纤维床，所以在需要高分离效率 的应用中不能减小纤维床厚度。如果在严峻的工业处理环境中要使用更薄 的高效率纤维床，则纤维床可构造为在纤维床除雾器可用的给定体积下使 纤维床表面积最大化的形状。这类似于干燥过滤器技术，其中薄滤纸和毛 毡允许通过打褶形成大表面积的过滤器。具有增大的纤维床表面积的更薄 的高效率纤维床允许通过降低纤维床上的压降来降低纤维床除雾器的运行 成本。
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发明内容
在本发明的一个方面中，用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的 可溶性固体的纤维床除雾器所用的纤维床组件通常包括具有限定上游空间 和下游空间的壁的纤维床支承件。所述壁在其内包括开口以允许气流从上 游空间基本自由地穿过所述壁移动到下游空间。纤维床由纤维床支承件支 承并基本覆盖所述壁开口 ，使得气流穿过纤维床从上游空间移动至下游空 间。纤维床包括复合纤维床收集介质条带，该条带通常包括构造成向纤维 床提供结构完整性的由针刺的纤维构成的外层和内层。夹在外层和内层之 间的中间层为非针刺的。
在本发明的另一个方面中，纤维床收集介质条带可用于形成从移动气 流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的除雾器的纤维床。该纤维床适 于基本覆盖除雾器的支承结构，用于主要阻挡气流除穿过纤维床之外地穿 过支承结构的流动。纤维床收集介质条带具有与前述段落所述的相同的大 体结构。
在本发明的又一个方面中，复合纤维床收集介质条带可用于制造从移 动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤维床除雾器的纤维床。 该纤维床适于基本覆盖纤维床组件的支承结构，用于主要阻挡气流除穿过 纤维床之外地穿过支承结构的流动。复合纤维床收集介质条带通常包括构 造成向复合纤维床收集介质条带提供结构完整性的纤维外层。 一纤维内层 构造成向复合纤维床收集介质条带提供结构完整性。夹在外层和内层之间
的中间层比外层和内层更为有效地从移动气流中移除悬浮孩iL粒。至少外层 和内层形成为分离成包括外层部分、内层部分和中间层部分的条带。
在本发明的再一个方面中，用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿 的可溶性固体的纤维床除雾器的纤维床组件通常包括具有限定上游空间和 下游空间的壁的纤维床支承件。所述壁在其内包括开口以允许气流从上游 空间基本自由地穿过所述壁移动至下游空间。纤维床由纤维床支承件支承 并基本覆盖所述壁开口 ，使得气流穿过纤维床从上游空间移动至下游空间。纤维床包括在纤维床支承件上缠绕成多个绕圏(turn)的狭长的纤维床收集介质条带，至少一些绕图沿螺旋形路径延伸。纤维床收集介质条带基本为平的并且至少一些绕圏与相邻绕圏交迭。
在本发明的又一个方面中，用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤维床除雾器的纤维床组件通常包括具有限定上游空间和下游空间的壁的纤维床支承件。所述壁在其内包括开口以允许气流从上游空间基本自由地穿过所述壁移动至下游空间。纤维床由纤维床支承件支承并基本覆盖所述壁开口 ，使得气流穿过纤维床从上游空间移动至下游空间。纤维床包括缠绕在纤维床支承件上的狭长的纤维床收集介质条带。至少一些绕圈沿螺旋形路径延伸，并且至少一些绕圏与相邻绕围交迭。 一中间排出层位于纤维床收集介质条带的相邻绕圏之间。
在本发明的又一个方面中，纤维床收集介质条带可用于制造从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤维床除雾器的纤维床。该纤维床适于基本覆盖纤维床除雾器的支承结构，用于主要阻挡气流除穿过纤维床之外地穿过支承结构的流动。纤维床收集介质条带通常包括由能够从移动气流中去除悬浮微粒的纤维形成的狭长条带。条带的尺寸设定为通过在支承结构上缠绕成多个交迭绕圏而覆盖支承结构。条带具有相对的、基本平的面，至少一个面在其上具有对准标记，该对准标记定位成使条带的相邻绕圏的交迭部分对准。
在本发明的另一个方面中，用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤维床除雾器的纤维床适于基本覆盖除雾器的支承结构，用于主要阻挡气流除穿过纤维床之外地穿过支承结构的流动。纤维床的压缩厚度为大约0.6英寸(1.5cm)。纤维床还具有收集介质条带，该条带构造成从气流中移除至少约99.09%的尺寸为0.3微米的悬浮微粒，所述气流具有2.7 mg/ft3 ( 95mg/m3 )的聚a烯烃合成油负载并且以大约为59英尺每分钟(18.0米每分钟)的速率移动。纤维床上的压降小于或等于大约11.1英寸的水柱(2.76kPa)。
用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤维床除
17雾器的纤维床适于基本覆盖除雾器的支承结构，用于主要阻挡气流除穿过
纤维床之外地穿过支承结构的流动。纤维床的压缩厚度为大约0.6英寸(1.5cm )并具有收集介质条带，该条带构造成从气流中移除至少约99.65%的尺寸为0.3微米的悬浮微粒，所述气流具有1.8mg/ft3 ( 64mg/m3 )的聚a烯烃合成油负载并且以大约为23.4英尺每分钟(7.1米每分钟)的速率移动。纤维床上的压降小于或等于大约2,4英寸的水柱(0.60kPa)。
用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤维床除雾器的纤维床组件通常包括具有限定上游空间和下游空间的壁的纤维床支
承件。所述壁在其内包括开口以允许气流从上游空间基本自由地穿过所述壁移动至下游空间。纤维床由纤维床支承件支承并基本覆盖所迷壁开口 ，使得气流穿过纤维床从上游空间移动至下游空间。纤维床包括复合纤维床收集介质条带，该条带包括构造成向纤维床提供结构完整性的由针刺的纤维构成的第一层。由第一层支承的收集层为非针刺的。
下面将部分地看到和部分地指出本发明的其它目的和特征。


图l为除雾器的透视图，其中其箱体的一部分被剥离以示出根据本发明的原理构造的除雾器的纤维床组件；
图2为纤维床组件的放大透视图3示出图2的纤维床组件的放大的局部纵剖视图4为纤维床组件的放大透视图，其中外层筛网被移除以示出纤维床组件的纤维床；
图5A为用于形成纤维床的纤维床收集介质条带的截面图5B为变型的纤维床收集介质条带的截面图5C为打褶的纤维床收集介质条带的透视图6A为纤维床收集介质条带的平侧面的局部正视图6B为纤维床收集介质条带的锥形端的局部正视图7为与图3类似的纤维床组件的放大的局部纵剖视图，但示出用于逆流除雾器的第一变型纤维床；
图8为与图3类似的纤维床组件的放大的局部纵剖视图，但示出第二变型纤维床；
图9为与图3类似的纤维床组件的放大的局部纵剖视图，但示出笫三变型纤维床；
图IO为与图3类似的纤维床组件的放大的局部纵剖视图，但示出笫四变型纤维床；
图ll为与图3类似的纤维床组件的放大的局部纵剖视图，但示出第五变型纤维床；
图12为纤维床收集介质条带的巻状物的透视图13为多个连接在一起的纤维床介质的片材的巻状物的局部透视图14A为示出传统纤维床的性能结果的表格；
图14B为示出本发明的纤维床的性能的表格；以及
图15为示出本发明的纤维床的性能的表格。
在附图的各个视图中，对应的附图标记表示对应的部件。
具体实施例方式
现在参照附图，特别是附图1，除雾器(整体表示为1)是那种可置于气流的流径内以从气流中去除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的类型。所述除雾器是具有特定应用的类型，其用于这样的气流，在该气流中具有要从中去除的液体悬浮微粒内含物(特别是其中液体悬浮微粒具有亚微尺寸)。除雾器1包括箱体(整体表示为3)，该箱体具有密封地附装于该箱体上的可拆卸的盖5以封闭该箱体的开放顶部。箱体3内的环形安f^7将箱体划分为上腔室9和下腔室11。气流仅可通过环形安装板7的中心孔13从下腔室11流到上腔室9。箱体3包括用于将载有悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体接纳到箱体的下腔室11内的气流入口 15，以及净皮过滤的千净气流的出口17，该出口与箱体内的上腔室9流体连通，并允许被过滤的干净气流从除雾器1流出到排气处理设备或其它处理设备(未示出)。整体表示为19的纤维床组件位于箱体3的下腔室11内并且大致呈带有封闭底部和开口顶部的管状。过滤床组件19密封地安装在安^17上，使得该过滤床组件的开放顶部与安装板的中心孔13对准。除非穿过纤维床組件19，否则气体不能从下腔室11流入上腔室9。安装板7将过滤床组件19在箱体3内支承为使得过滤床组件从安装板向下悬挂。纤维床组件从气流中去除非常高比例的悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体并将它们排向箱体3的底部。箱体3底部附近的排出管21排出收集在箱体底部的液体和/或润湿的可溶性或被溶解的固体。
图l所示的除雾器l是顺流的或"悬挂式"的除雾器。还已知具有逆流除雾器(未示出)。逆流除雾器的纤维床构造将结合图7作进一步说明，但是一般来说其气流的流动(方向)与图1所示的顺流除雾器中的流动相反。这样，气流将通过图l的除雾器l的已经示出的气流出口 17进入。气体将通过安装板7的中心孔13和纤维床组件的开放顶部进入纤维床组件19。然后气体沿径向向外穿过纤维床组件19并通过气流入口 15排出。由纤维床组件19捕集的液体和润湿的或被溶解的可溶性固体将从组件的外部排入逆流除雾器内的箱体3的底部并通过类似于箱体排出管21的部件移除。应当理解，本发明既适用于顺流除雾器，也适用于逆流除雾器。
现在再参照附图2-4，顺流除雾器1的纤维床組件19包括在箱体3的底部上方间隔开的排出支脚25。排出支脚25包括排出管25A、环形底板25B以及穿过排出管延伸并在底板上开口的通道25C。通道25C通向箱体3以排出通过纤维床组件19从气流中去除的被收集液体和颗粒。收集在箱体3底部的液体和润湿的或溶解的可溶性固体通过排出管21排出。内筛网和外篩网(整体分别用27和29表示)从底板25B向上延伸至安装板7并且同轴地设置成沿径向隔开。总的来说，内筛网27和外筛网29构成所示实施例中的壁，该壁将内筛网27内的内(下游)空间31与位于箱体3内但在内筛网27之外的外(上游)空间33分隔开。应当理解，可通过其它方式构造所述壁(例如，只有单个篩网或无筛网)而不会脱离本发明的范围。内筛网27和外筛网29—般为网孔构造，从而它们各自限定较大的开口，使得气流可基本自由地穿过内、外筛网在内空间31和外空间33之间移动。篩网27、 29连接到位于环形安装板7的上侧的环形凸缘34。环形凸缘34附^安^17上并支承筛网27、 29和排出支脚25。在所示实施例中，内筛网27、外筛网29和环形凸缘34构成纤维床支承件。应当理解，也可使用其它的用于支承纤维床的构造而不会脱离本发明的范围。
纤维床组件19的纤维床(整体表示为35 )位于内筛网27和外筛网29之间的径向空间内并基本充满该空间且覆盖筛网内的开口 ，使得气流必须穿过纤维床才能从围绕纤维床组件的外空间33移动到纤维床组件内的内空间31 (见图1)。纤维床35大致为管状并且以本领域技术人员公知的方式在其相对端部有效地密封至安装板7和排出支脚25的底板25B，从而气体在从箱体3内的外空间33流向内空间31时不会绕过纤维床。狭长的、大致为平的纤维床收集介质条带一一整体表示为37——用于形成纤维床35的一部分。从图4中可更清楚地看出，纤维床收集介质条带37 (或"袋式(pocket)条带过滤器，，)被螺旋式地缠绕在内篩网27上。纤维床收集介质条带37的端部在宽度上基本缩小为一个点。该锥形的边缘38 (参见图6B)定位成在内筛网27的一个端部沿周向延伸并由此设定螺旋的角度。进行缠绕使得纤维床收集介质条带37的相邻绕圏39彼此交迭。纤维床收集介质条带37的附加部分36可施加在纤维床35的端部或其它需要的地方以形成完全覆盖内筛网27的连续的纤维床表面。例如，纤维床收集介质条带的附加部分36可在内筛网27和外筛网29的端部附近缠绕成圆圏(而非螺旋)以完全覆盖所述端部。玻璃纤维无捻纱(未示出)也可用在纤维床35的端部以确保充分的气体密封。应当理解，可用不同于螺旋缠绕的其它方式形成纤维床而不会脱离本发明的范围。例如，可用宽度与内筛网27和外筛网29的高度相同的纤维床收集介质条带的圆筒形管形成纤维床。
位于缠绕的纤维床收集介质条带37和内筛网27之间的排出层41 (图3)接纳来自纤维床收集介质条带的液体和润湿的或溶解的可溶性固体并将它们输送至纤维床35的底部以通过排出管25A内的通道25C排出到箱体3内(图1)。排出层41覆盖内篩网27的整个外表面。任何排放自由同时
21也允许气体穿过的适当材料都可用于排出层41。在所示实施例中，排出层 41可类似于在共同申请的U.S.专利No. 4，086，070和No. 4，249，918所公开 的排出层，这些专利文件的公开内容结合于此作为参考。
外篩网29施加在位于内筛网27上的缠绕纤维床收集介质条带37上， 并且压紧该缠绕物以密封纤维床收集介质条带的相邻的交迭绕圏39之间 的接合部，如图3所示。内筛网27和外筛网29的每一个都通过在彼此交 迭处连接在一起的竖直丝(分别为45和49 )和水平丝(分别为47和51) 的阵列形成。内篩网27的水平丝47位于内筛网的竖直丝45的外侧。外筛 网29的水平丝51位于外筛网的竖直丝49的内侧。内筛网27和外筛网29 的水平丝的位置构造成这样，使得当内和外筛网设置在纤维床组件19内 时，内筛网的水平丝47在竖直方向上与外筛网的水平丝51偏离。因此水 平丝47、 51不会形成可能降低纤维床35的功能的扭点(pinch point)。 水平丝47、 51的交错布置使得纤维床35成为略微波状的构型，该构型作
用为夹紧纤维床并将其稳固地保持就位，特别是防止纤维床的轴向运动。 图3示出纤维床35处在其位于内筛网27和外筛网29之间的实际状态。外 筛网29将纤维床35压靠在内筛网27上以稳定纤维床并在纤维床收集介质 条带37的相邻绕圏39之间产生密封。其它类似的示图(图7-11)示意性 地示出纤维床(示出为在被外筛网29压紧之前的状态)。
纤维床收集介质条带37优选地具有包括内层57、外层59和夹在内、 外层之间的中间层61的复合结构(图5A)。内层57和外层59由具有良 好强度性能的纤维材料形成，但在从气流中去除悬浮孩t粒和/或润湿的可溶 性固体方面不太有效。中间层61也由纤维材料形成，该纤维材料可高效地 从气流中去除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体，但强度比内层57和外层 59差。例如，内、外层可为针刺的，而中间层61为非针刺的。因而，中 间层61不具有任何非连续性(例如可由针刺造成)，非连续性可为气流提 供流动路径以绕开层中的纤维。内层57和外层59可由任何适当的纤维材 料制成，例如在本国可得到的来自科罗拉多州的丹佛的Johns Manville公 司的ECOMAT 300针刺非织造玻璃纤维垫/纤维层。也可采用其它材料，例如可从Johns Manville得到的ECOMAT 180稀木i^的增强玻璃纤维垫。 ECOMAT 180垫比ECOMAT 300垫更薄以得到更紧凑的纤维床35。中间 材料可以例如是JM B015玻璃纤维垫，也可从Johns Manville得到。JM B015垫是非织造的、熔喷的玻璃纤维棉絮(batting)。根据特定的应用， 中间层可由多个玻璃纤维垫形成。
纤维床收集^h质条带37的内层57和外层59中的纤维可具有例如大约 6至8 ^:米或更大的平均直径。中间层内的纤维优选更小，例如平均直径 为大约5微米或更小。更优选地，中间层61内的纤维的平均直径为大约4 微米或更小。但是，应当理解，在本发明的范围内，也可使中间层61内的 纤维的平均直径与形成内层57和外层59的纤维的平均直径相等或更大。 优选地，所用纤维是化学上不粘合的长纤维(例如，0.25-6英寸或 0.6-15cm)。而是，纤维在安装于除雾器上时充分地缠结或固定以形成穗 定的床。纤维在处理状态下应当耐用并优选在化学上不粘合在一起。在某 些高腐蚀性如气流包含硫酸的环境中，玻璃纤维比较理想。但是，纤维可 为适于特定用途的聚合材料或其它材料。当用在化学相容的处理中时，中 间层61的纤维可被处理成使得它们不会被气流中的悬浮微粒所润湿。内层 57和外层59也可#_处理成不会被悬浮孩吏粒所润湿。内层57、外层59和中 间层61的抗润湿处理通过在悬浮微粒(和润湿或溶解的可溶性固体) 一旦 从气流中去除就防止这些层持有悬浮賴:粒而进一步促进悬浮孩吏粒从气流中 的移除。排出层41优选地形成为或处理成可润湿的，
在另一个实施例中(未示出)，中间层61由具有较大直径的较长纤维 形成，而较短、直径较小的纤维散布在较大的纤维中。例如，较小纤维可 能具有大约3微米或更小的平均直径。在一个例子中，较小纤维的平均直 径在约0.01至3微米之间。较小纤维被认为有助于使较大纤维保持分开以 便即使在受压时也可维持中间层61内的空隙空间。
如图5A所示，内层57和外层59沿内和外层的相对的纵向边缘通过 缝线65连接在一起。缝线65也在纵向边缘延伸穿过中间层61。在所示实 施例中，缝线65用涂有聚四氟乙烯的线形成以抵抗气流中的腐蚀性悬浮微
23粒，但是也可使用其它材料。此外，在本发明的范围内也可使用其它使内
层57、外层59和中间层61连接在一起的方法。例如，所述层可通过用钉 钉(stapling)、热熔合和胶合或其它适当方式(未示出)来连接。此外， 在本发明的范围内可存在仅沿一个纵向边缘的缝线或其它互连方式。还可 想到，内层、外层和中间层可如图5A所示4皮设置，但在层之间没有任何 固定连接。此外，可通过在针刺的或其它增强材料的层(例如，类似于外 或内层)上根据中间层从气流中去除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的能 力直接铺设形成中间层等价物的纤维而形成纤维床收集介质(未示出)。 例如，直接铺设在增强层的玻璃纤维上的玻璃熔喷纤维可与增强层熔合以 便永久性地由增强层粘附和支承。这样，内层或外层在纤维床收集介质条 带中都不是必需存在的。在收集介质条带的另一种形式中(未示出)，内 和外层中的至少一个可用玻璃纤维稀松织物(glass scrim)来代替。
图5B和5C示出纤维床收集介质条带构造的两个可能的变型，整体分 别用37'和37"表示。纤维床收集介质条带37'包括位于介质的内层57，和外 层59'之间的排出层41，。更具体地，排出层41'位于中间层61'与内层57' 之间以用于顺流除雾器。纤维床收集介质条带37'在使用时可带有或不带有 覆盖内筛网27的另一个排出层(未示出)。图5C所示的纤维床收集介质 条带的第二个变型37"可具有与图5A或5B所示的纤维床收集介质37、37， 相同的构造。在图5C中，收集介质条带37"被压褶以增加收集介质的表面 积。成形的丝筛网40"用于将介质37"保持为打褶构型。
在所示实施例中，对于不同的应用和不同的可接受效率，纤维床收集 介质条带37的厚度可以不同。但是，在采用ECOMAT 300垫和三个JM B005垫的一个实施例中，纤维床收集介质条带37具有大约为1英寸(3cm ) 的未压缩厚度。当在内筛网27和外筛网29之间被压紧时厚度约为0.5英 寸(lcm)。在采用ECOMAT 180垫和单个JMB005垫的另一个实施例 中，纤维床收集介质条带具有大约为O.S英寸(lcm)的未压缩厚度。当在 内篩网27和外筛网29之间被压紧时厚度约为0.25英寸(0.6cm)。对于6 英尺(1.8m)的纤维床35的高度以及0,5英寸(lcm)的压缩纤维床厚度而言，内筛网27的直径可设定为使纤维床35与玻璃纤维无捻纱^f目比具 有更大的总流动面积，尽管纤维床组件19被接纳在其中的封套没有改变。 更大的流动面积增加了纤维床组件19的容量却没有增加其总体尺寸。
如前所述，通过从筛网的一端至另一端螺旋式地缠绕条带将纤维床收 集介质条带37施加在内筛网27上。非螺旋端部处理(例如，附加部分36 和/或圓柱形粗纱)也优选地与螺旋缠绕结合使用。纤维床收集介质条带37 缠绕成使螺旋的每个绕圏39都与前一个绕图交迭。从图3可看出，在缠绕 中每个下绕圏39的一部分与紧挨着其上的绕圏交迭。在所示实施例中，纤 维床收集介质条带37的宽度约为18英寸U6cm)，但也可采用其它宽度
(例如24英寸或61cm )——包括与内筛网27的高度相同的宽度——而不 会脱离本发明的范围。这样，纤维床收集介质条带将不缠绕成螺旋状，而 是形成为管以配合在筛网上。在如所示实施例中那样使用较窄的纤维床收 集介质条带和螺旋式缠绕时，每个绕圏39与之前的绕圏交迭约2至6英寸
(6至15cm )，更优选为大约2至3英寸(6至8 cm )。交迭被选择为使 得具有充分的表面接触以阻止气体从绕圏39之间流过而不通过纤维床材 料(即，"气体绕行")。交迭的精确距离可不同于本文所迷而不会脱离 本发明的范围。还可以想到不采用交迭。在图3中为简化图示，纤维床收 集介质条带37示意性地示出为单一部件。但是，纤维床收集介质条带优选 具有如图5所示的复合构型。此外，可使用多个条带(未示出)以形成螺 旋式缠绕。
在图6A所示的纤维床收集介质条带37的一种形式中，在该元件的外 层59上用虚线69标记以示出当将该元件螺旋缠绕在内筛网27上时在何处 安置相邻绕圏39的边缘。线69的存在使得可用较不熟练的劳动力来使用 纤维床收集介质条带37形成纤维床35。例如当需要更换纤维床35时，不 必将纤维床组件19送到远处的设备进行整修并且在第一个纤维床组件整 修期间可能无需准备安装笫二个纤维床组件。纤维床收集介质条带37的缠 绕能在对纤维床收集介质条带施加很小的张力或无张力的情况下进行。已 经发现，在纤维床收集介质条带内没有任何显著张力的情况下，交迭与内、筛网27和外筛网29施加在纤维床35上的压力的结合足以在纤维床收集介 质条带37的相邻绕圏之间形成密封，
尽管在图6A中示出虚线69，但在本发明的范围内也可使用实线或其 它足以示出纤维床收集介质条带37的相邻绕圏39之间的交迭量的标记。
再参照图3，纤维床收集介质条带37被缠绕成该元件的每个绕圏39 都与紧挨其上的绕圈交迭，上绕圏的底缘与下绕围的材料隔开并暴露于直 接抵靠在内筛网27上的排出层41。纤维床收集介质条带37的上绕圏39 的暴露的底缘限定一排出悬垂部71，该悬垂部允许液体从上绕圏39流出 并无阻塞地直接转移到排出层41。应当理解，重力使得从气流中去除的液 体在纤维床收集介质条带37内朝每个绕闺39的底部移动。如果纤维床的 收集材料形成为单件式的，或者如果缠绕的纤维床收集介质条带的每个绕 圏的底缘与紧挨其下的绕圏的顶缘对准，则液体将完全在纤维床收集介质 条带的材料内朝纤维床的底部向下流动。结果，液体将易于在纤维床的底 部积聚在纤维床收集介质条带的绕圏内，这是因为纤维床收集介质条带不 会轻易释放液体。积聚的液体对通过纤维床的气流形成阻碍，使得并非纤 维床的所有部分都具有大致相同的压降(即对于气体流过纤维床的阻力)， 从而减小了纤维床的有效使用面积并由此降低纤维床组件的容量。但是， 本发明的排出悬垂部71允许液体从纤维床收集介质条带37的一个绕圏39 直接流向排出层41而不是流入纤维床收集介质条带的下一个绕圏。在排出 层41内，液体更容易流动，从而纤维床收集介质条带37的每个绕围39 都不易于比其它绕圏积聚多得多的液体，并且纤维床35上的压降从上到下 基本一致。
在图7中以类似于图3的局部剖视图的形式示意性地示出用于逆流除 雾器的第一变型纤维床135。变型的纤维床135的重新构造的部件与纤维 床35的相应部件具有相同的附图标记，不过要加上"100"。如前所述， 在逆流除雾器中，气流从内筛网27之内沿径向向外通过纤维床135而流过 外筛网29。纤维床135的构造除所指出的以外都类似于标准(气)流除雾 器1的纤维床35 (如图3所示)。排出层141靠置在外筛网29的内侧而不是靠置在内筛网27上。纤维床收集介质条带137如前所述地螺旋缠绕， 但是缠绕如此进行，使得每个绕圈139与紧挨其下的绕圏交迭，形成直接 暴露于外筛网29上的排出层141的排出悬垂部171。排出悬垂部171的运 作和优点与用于标准流除雾器1的排出悬垂部71相同。
在图8中示意性示出的标准流纤维床的第二变型在构造上大致类似于 图3所示的纤维床组件19.变型的纤维床235的重新构造的部件与纤维床 35的相应部件具有相同的附图标记，不过要加上"200"。除了类似于排 出层41的主排出层241之外，排出条带242(从广义上说为"中间排出层，，) 与纤维床收集介质条带237 —起螺旋地缠绕，使得这些排出条带设置在纤 维床收集介质条带的相邻绕圏239之间的交迭处。排出条带242的材料可 与主排出层241相同。排出条带242从交迭处向外延伸并靠在几乎延伸纤 维床235的整个高度的排出层241上。这样，排出条带242在由纤维床收 集介质条带237的上绕圏239的底缘形成的排出悬垂部271之下延伸并介 于排出悬垂部与纤维床收集介质条带的下一个下绕圏之间的各处。在排出 悬垂部271处从上绕圏239排出的直线下落的液体碰到排出条带242上并 在排出条带内输送至排出层241。通过在纤维床收集介质条带的相邻绕團 239之间提供屏障(即排出条带242 )而防止液体从一个绕圏转移至下一个 绕圈，排出条带242增强了纤维床235的使被纤维床收集介质条带237捕 集的液体移至排出层241的能力。排出条带242可与纤维床收集介质条带 237 —起缠绕在内筛网27上以制造如图8所示的纤维床。排出条带242可 形成为单个连续的条带(如所示)或形成为多个较短的条带(未示出)。
图9示出纤维床的第三变型335，其中三个纤维床介质337彼此叠置 且它们的纵向边缘大致对准，随后螺旋地缠绕在内篩网27上。在本发明的 范围内，设置成堆叠的纤维床介质的数量可以不是三个。变型的纤维床335 的重新构造的部件与纤维床35的相应部件具有相同的附图标记，不过要加 上"300"。可使用与单层纤维床收集介质条带37相同的方式将叠置的纤 维床介质337缠绕在内筛网27上。纤维床收集介质条带337可具有与图5 所示的纤维床收集介质条带37相同的构造，或适于从气流中去除悬浮微粒
27和/或润湿的可溶性固体的其它构造。
纤维床的第四变型435如图IO所示，包括在内筛网27上的彼此层叠 的两个螺旋缠绕的缠绕部。变型的纤维床435的重新构造的部件与纤维床 35的相应部件具有相同的附图标记，不过要加上"400"。每个缠绕部分 别由其自身的纤维床收集介质条带437，、 437'，形成。不像图9的纤维床335 那样，纤维床收集介质条带437'、 437"不是在单一操作中彼此层叠或缠绕。 第一缠绕部能以与图3的纤维床相同的方式形成。纤维床收集介质条带 437'叠置在内筛网27上的排出层441上.笫二缠绕部通过将纤维床收集介 质条带437"缠绕在缠绕的纤维床收集介质条带437'的径向外表面上而形 成。应当理解，缠绕部的数量可大于2而不会脱离本发明的范围。此外， 可在缠绕部之间设置另一个排出层(未示出)。图9和图IO的层叠纤维床 构造的一个优点在于，用于不同应用的纤维床可用相同的基本材料(例如， 纤维床收集介质条带37)形成。层数的选择可适应^M于特定功能的纤维 床的构造。
纤维床的第五变型535如图ll所示。纤维床535与纤维床35的对应 部件具有相同的附图标记，不过要加上"500"。纤维床535在螺旋缠绕的 纤维床收集介质条带537的相邻绕圏539交迭的接缝处构造有附加材料。 已认为如果产生气体绕行，则这些交迭的接缝处是最容易发生的部位。因 此，由玻璃纤维或其它适当材料制成的多股粗纱540在接缝处缠绕在螺旋 缠绕的纤维床收集介质条带537的径向外表面上以进一步在接缝处密封纤 维床535。还可将粗纱540缠绕在内筛网27和缠绕在内筛网上的纤维床收 集介质条带537上，使得交迭的接缝与粗纱的缠绕带对准。另一个可能的 选择是在接缝上施用填缝物(未示出)或其它适当的密封剂。优选地，任 何这种密封结构应当尽可能少地阻碍气体流过纤维床535。
本发明的纤维床收集介质条带37可用于工作场地并且可包装成适于 运输到工作场地以及用在工作场地的形式。如图12所示，例如如图3所示 地形成的纤维床收集介质条带37可缠绕在轴杆75上形成巻状物(整体表 示为77)以用于运输。当需要时，纤维床收集介质条带37可从巻状物77上释放以缠绕在纤维床组件19的内篩网27上。图13所示的另一种形式具 有单片纤维床材料(整体表示为81)，其包含并排设置并连接在一起的多 个(6个)纤维床收集介质条带37A-37F。纤维床材料可包裹在整体用83 表示的巻状物上。旰维床材料可由与内层57类似但延伸纤维床材料81的 整个宽度的内层、与外层59类似但延伸材料片81的整个宽度的外层以及 与中间层61类似但延伸材料片的整个宽度的中间层形成。在与内和外层组 装前，中间层也可被分离为几个部分。通过缝纫或其它适当手段形成的缝 线65A-65F可沿各个纤维床收集介质条带37A-37F的边缘形成以使各个元 件的组成部分(即，内层部分、外层部分和中间层部分)成为整体。但是 能想到也可省略缝线65A-65F。相邻纤维床收集介质37A-37F之间的穿孔 线85形成了易断裂部分，使得连接在一起的条带37A-37F可被撕开以单 独使用。也可采用其它削弱相邻条带37A-37F之间的连接的方式。此外， 在纤维床材料中也可不预先形成削弱线。而是可使用切割工具(未示出)
在需要时分离纤维床收集介质。但是，优选在运输到工作场地前就确定每 个纤维床收集介质的宽度。
对根据本发明的原理所构造的纤维床组件19的样品进行测试，并将其 性能与现有的纤维床组件进行比较。对于现有的纤维床组件的测试结果如 图14A列表所示，而对于纤维床组件19的样品的测试结果如图14B列表 所示。现有的纤维床组件为玻璃纤维无掄纱包裹的纤维床组件，可从密苏 里州的圣路易斯的Monsanto Enviro-Chem Systems公司获得。玻璃纤维 无捻纱纤维床组件通过在圆筒形筛网上缠绕纤维粗纱而形成。
纤维床组件19的样品通过在内筛网27上缠绕纤维床收集介质条带而 形成，以制造大致如图7所示的纤维床135 (即，用于逆流)。除了中间 层由3个分层设置的JM B005垫形成并且内和外层通过用钉钉而非缝合连 接在一起之外，所测试的纤维床收集介质条带具有如图5所示的构造。内 和外层为ECOMAT 300纤维垫，如上面所示的实施例所述。缠绕中的纤 维床收集介质条带的相邻绕圏39之间的交迭约为2英寸(6cm)。类似于 图7中的排出层^f吏用两个纤维垫形成。纤维床收集介质条带宽18英寸(46cm),长35英尺(10.7m)。纤维床35的外径为23.2英寸(58.9cm ), 内径为22英寸(56cm )，受压纤维床厚度(包括排出层)为0.6英寸(1.5cm ) 并且纤维床的高度为6英尺(1.8m)。纤维床面积为34.5ft2 (3.21m2)， 纤维床的容积为1.8 ft3 (0.05m3)。用在收集介质条带37中的纤维总质量 为10.9磅(5.0kg)，其体积约为1.5ft3 (0.04m3)。收集介质条带的总密 度为7.4 lb/ft3 (118.5kg/m3 )。所有的数据都考虑了纤维床中的交迭面积。 由ECOMAT 300垫形成的纤维床收集介质条带的内和外层也是长35 英尺(10.6m),宽18英寸(46cm)。两个层的受压厚度加在一起为0.25 英寸(0.6cm)。层的总体纤维床面积为42.5ft2 (3.95m2)并且层的组合体 积约为0.8ft3。内和外层的平均纤维直径为10.4微米。所用纤维的总质量 为5,0 lb (2.3kg)并且内、外层的总密度为6.8 lb/ft3 (108.9kg/m3)。由 JM B005垫形成的中间层也是长35英尺(10.7m )，宽18英寸(46cm )。 中间层的受压厚度为0.25英寸(0.8cm )。中间层的纤维床面积为42.5 ft2
(3.95m2 )并且体积约为0.8ft3( 0.02m3 )。所用纤维的总质量为5.9 lb(2，67 kg)并且纤维床中间层的密度为7.9 lb/ft3 (126.5kg/m3)。
参照图14A和14B中的表格，对两个纤维床組件中的每一个都在四种 不同条件下进行了测试低速/低负载(LVLL);低速/高负载(LVHL); 高速/低负载(HVLL);以及高速/高负载(HVHL).对于组件19的样 品的额外测试在超高速和低负载(HHVLL)的条件下进行。第1个数据 栏是气流中悬浮微:粒(即聚a烯烃合成油雾)的量(或负载)的测量值。 笫2和第3栏示出气流的速率和纤维床35的单位长度(高度)上气体的体 积流量。第4到第7栏包括与由纤维床35提供的对气流的阻力有关的数据。 第4枉示出纤维床35上的压降。第5和第6栏示出流阻(Co),即当纤 维床35不含有液体时(第5栏)和当纤维床含有从气流中捕集的液体时(第 6栏)压降与气流速率的比率。第7栏(W/D)为湿流阻与干流阻的比率。 第8栏到笫12栏示出纤维床35移除所示尺寸(以微米计)的颗粒的效率。 最后一栏示出纤维床35移除所有尺寸的颗粒的总体效率。使用用于重量分 析地测定颗粒侧分布和气流中载有的悬浮微粒的Anderson Mark IV阶式200910167073.9
碰撞采样器来获得数据。
数据显示，对于相同的气流流量和悬浮孩t粒装载条件，根据本发明的
原理构造的纤维床135对气体流过纤维床的阻力较小，却获得了相同或更 好的颗粒移除效率。在低速和低负载的条件下差异尤其显著。在低速/低负 载(LVLL)的条件下，对于样品纤维床35而言，在湿和干的条件下流阻 都低于玻璃纤维无捻纱纤维床。但是，颗粒移除效率对于所测定的各种颗 粒尺寸以及总体上而言都更高。对于非常大和非常小的颗粒而言效率提高 得尤为明显。在高速/低负载(HVLL)的条件下对于样品纤维床35和玻 璃纤维无捻纱纤维床之间的比较也得到类似的结果.可以看出对于所有的 测量条件，在整个颗粒尺寸的范围内都一致地保持很高的颗粒移除效率。
现在参照图15,示出本发明的纤维床35在不同条件、不同床厚度下 的性能。压缩厚度在0.6英寸(1.5cm )的纤维床的效率的数据用于计算其 它厚度的纤维床的结果。第一种条件是低速和低负载(LVLL)。可以看 出气流速率和悬浮微粒负载相同，分别为23.4ft/min( 7.1m/min )和1.8mg/ft3 (64mg/m3)。可以看出对于气流中尺寸为0.3微米或更大的颗粒的收集效 率接近100%直至纤维床厚度跌至0.3英寸(0.8 cm)。在很多应用中，较 低的效率是可以接受的。尽管在厚度为0.3英寸(0.8 cm)时效率下降，但 对于实际应用来说该效率已经足够高了 。第二组条件是低速但高负载 (LVHL )。速率与LVLL相同，但要去除的雾增至47.4mg/ft3 (1，674mg/m3)。厚度在0.6英寸(1.5cm )至1.2英寸(3.0cm )之间的纤 维床对于0.3微米颗粒的收集效率保持得很高。厚度为0.3英寸(0.8 cm) 的纤维床的效率比在LVLL条件下下降得稍多 一点。
笫三组^H牛是高速但低负栽，在低负载条件下对所有厚度而言仍然工 作良好。对于所有床厚度都基本上100%地收集0.3微米的颗粒。图15中 的表格示出收集0.2微米颗粒的数据，从而可观察到效率的某些变化。第 四组条件为高速高负栽。同样，在较高负载下可看到不同厚度的纤维床之 间在收集效率上的较大差异。但是，效率仍然保持在具有商业应用价值的 水平内。最后，第五組条件为超高速低负载。即使在非常高速的条件下本
31发明的纤维床也能从气流中提取出大量的悬浮微粒。
本发明的纤维床和纤维床收集介质条带具有多个优点。其在低负载和 低气流速率下具有高效率，在纤维床上的压降很小。在厚度可能为被测试
厚度的两倍(例如1.2英寸或3cm的压缩厚度)时，可实现在HEPA范围 内的收集效率(在5英寸H20或1.25kPa的压降下为99.997% )。此外， 这些数据支持在高气流速率下使用收集介质条带。
综上所述，可以看出本发明的多个目的得以实现并获得了其它的有利 结果。
在介绍本发明或其不同变型、实施例或方面的元件时，冠词"一(a)"、 "一 (an)"、"这个/那个(the)，，以及"所述，，都意味着存在一个或 多个元件。术语"包含(comprising)，，、"包括(including)"和"具 有(having)"是指包括在内的并意味着可能存在除所列出的元件之外的 其它元件。指示特定取向的术语(如"顶"、"底"、"侧，，等)的使用 只是为了便于说明而没有要求所述物件具有特定的取向。
由于可根据上述内容作出多种改变而不会脱离本发明的范围，所以包 含在上述说明中和示出在附图中的所有内容都应当解释为例示性而非限制 性的。
权利要求
1、一种用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤维床除雾器的纤维床组件，该纤维床组件包括纤维床支承件，该纤维床支承件具有限定上游空间和下游空间的壁，该壁在其自身内包括开口以允许所述气流从所述上游空间基本自由地穿过所述壁移动至所述下游空间；纤维床，该纤维床由所述纤维床支承件支承并基本覆盖所述壁开口，使得所述气流穿过所述纤维床从所述上游空间移动至所述下游空间，所述纤维床包括复合纤维床收集介质条带，该条带包括外层，该外层包括构造成向所述复合纤维床收集介质条带提供结构完整性的纤维垫，内层，该内层包括构造成向所述复合纤维床收集介质条带提供结构完整性的纤维垫，以及中间层，所述中间层形成为比所述内层和外层具有更高的收集效率，所述中间层夹在所述外层和所述内层之间，该中间层为非针刺的，所述外层和所述内层都包括平均直径为大约6微米或更大的纤维，所述中间层包括平均直径为大约5微米或更小的纤维，所述外层、内层和中间层的纤维由玻璃制成，并且所述内层和外层的纤维为针刺的。
2、 如权利要求1所述的纤维床组件，其特征在于，所述外层、内层和 中间层彼此之间没有任何固定的相互连接。
3、 如权利要求l所述的纤维床组件，其特征在于，所述复合纤维床收 集介质条带的宽度小于所述纤维床支承件的壁的高度，所述复合纤维床收 集介质条带以多个绕圏缠绕在所述纤维床支承件上，至少一些绕圏沿螺旋 形路径延伸。
4、 如权利要求3所述的纤维床组件，其特征在于，所述复合纤维床收 集介质条带的至少一些绕圈与所述绕圏的相邻绕圏交迭。
5、 如权利要求4所述的纤维床组件，其特征在于，所述复合纤维床收 集介质条带的相邻绕圈交迭成在相邻绕圏交迭的部位形成排出悬垂部，从 而允许所述复合纤维床收集介质条带的绕圏的底缘从该绕圈排出液体。
6、 如权利要求5所述的纤维床组件，其特征在于，还包括设置在所述 复合纤维床收集介质条带的相邻绕圏之间并大致在所述悬垂部下方伸出的排出材料层。
7、 如权利要求6所述的纤维床组件，其特征在于，还包括设置成与所 述排出层的从所述复合纤维床收集介质条带的相邻绕圏之间伸出的部分大 致相对以接纳要从所勤目邻绕圏之间的排出层排出的被捕集液体和可溶性 固体的主排出材料层。
8、 如权利要求4所述的纤维床组件，其特征在于，所述纤维床收集介 质条带的相邻绕圏的交迭足以防止气体在所述交迭的位置绕过所述纤维 床。
9、 如权利要求8所述的纤维床组件，其特征在于，所述纤维床收集介 质条带的交迭的相邻绕圏具有在大约2英寸(5cm)至大约6英寸(15cm) 之间的交迭。
10、 如权利要求8所述的纤维床组件，其特征在于，所述纤维床收集 介质条带的交迭的相邻绕圏具有在大约2英寸(5.1cm )至大约3英寸(8cm ) 之间的交迭。
11、 如权利要求4所迷的纤维床组件，其特征在于，所述外层在其上 具有用于使所述复合纤维床收集介质条带的 一个绕圏的复合纤維床收集介 质条带纵向边缘与所迷复合纤维床收集介质条带的前一个绕圈对准的标 记。
12、 如权利要求4所述的纤维床组件，其特征在于，所述纤维床收集介质条带构成第一纤维床收集介质条带，所述纤维床还包括叠置在所述第 一纤维床收集介质条带上的第二纤维床收集介质条带。
13、 如权利要求12所述的纤维床组件，其特征在于，所述第一和第二 纤维床介质条带具有基本上相互对准的纵向边缘。
14、 如权利要求1所述的纤维床组件，其特征在于，所述复合纤维床 收集介质条带的压缩厚度小于或等于大约0.6英寸(1.5cm)。
15、 如权利要求1所述的纤维床组件，其特征在于，所述中间层的纤 维的平均直径为大约4微米或更小。
16、 如权利要求1所述的纤维床组件，其特征在于，所述纤维床还包 括排出层。
17、 如权利要求16所述的纤维床组件，其特征在于，所述排出层夹在 所述内层和所述外层之间。
18、 如权利要求17所述的纤维床组件，其特征在于，所述外层、内层 和中间层的纤维对于被所述气流中的悬浮微粒润湿的抵抗力比所述排出层 的纤维更强。
19、 一种用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤 维床除雾器的纤维床组件，该纤维床组件包括纤维床支承件，该纤维床支承件具有限定上游空间和下游空间的壁， 该壁在其自身内包括开口以允许所述气流从所述上游空间基本自由地穿过 所述壁移动至所述下游空间；纤维床，该纤维床由所述纤维床支承件支承并基本覆盖所述壁开口 ， 使得所述气流穿过所述纤维床从所述上游空间移动至所述下游空间，所述 纤维床包括复合纤维床收集介质条带，该条带包括外层，该外层包括构造成向所述复合纤维床收集介质条带提供结 构完整性的纤维垫，内层，该内层包括构造成向所述复合纤维床收集介质条带提供结 构完整性的纤维垫，以及夹在所述外层和所述内层之间的中间层，该中间层为非针刺的； 其中，所述外层和内层至少在所述外层和内层的纵向边缘之一被 连接在一起。
20、 如权利要求19所述的纤维床组件，其特征在于，所述外层和内层 的纵向边缘通过缝纫、用钉钉、热熔合和胶合中的至少一个连接在一起。
21、 如权利要求1所迷的纤维床组件，其特征在于，所述中间层为熔 喷的纤维棉絮。
22、 如权利要求l所述的纤维床组件，其特征在于，所述中间层的纤 维不会彼此化学粘合。
23、 如权利要求22所述的纤维床组件，其特征在于，所述纤维床收集 介质条带被打褶。
24、 一种用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤 维床除雾器的纤维床组件，该纤维床组件包括纤维床支承件，该纤维床支承件具有限定上游空间和下游空间的壁， 该壁在其自身内包括开口以允许所述气流从所述上游空间基本自由地穿过 所述壁移动至所述下游空间；所述纤维床支承件的壁包拾没置成大致相对 的内筛网和外篩网，所述纤维床设置在所述内筛网和外筛网之间，每个筛 网包括网孔件，该网孔件包括相互交叉和互连的水平丝和竖直丝，所述筛 网设置成使所述内篩网的水平丝在竖直方向上与所述外筛网的水平丝偏 移；纤维床，该纤维床由所述纤维床支承件支承并基本覆盖所述壁开口， 4吏得所述气流穿过所述纤维床从所述上游空间移动至所述下游空间，所述 纤维床包括复合纤维床收集介质条带，该条带包括外层，该外层包括构造成向所述复合纤维床收集介质条带提供结 构完整性的纤维垫，内层，该内层包括构造成向所述复合纤维床收集介质条带提供结 构完整性的纤维垫，以及中间层，所述中间层形成为比所述内层和外层具有更高的收集效 率，所述中间层夹在所述外层和所述内层之间，该中间层为非针刺的。
25、 一种纤维床收集介质条带，该纤维床收集介质条带用于形成用于 从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的除雾器的纤维床，所 述纤维床适于基本覆盖所述除雾器的支承结构，以用于基本阻挡所述气流除穿过所述纤维床之外地穿过所述支承结构的流动，所述纤维床收集介质条带包括外层，该外层包括构造成向所述复合纤维床收集介质条带提供结构完 整性的纤维垫，内层，该内层包括构造成向所述复合纤维床收集介质条带提供结构完 整性的纤维垫，夹在所述外层和所述内层之间的中间层，该中间层为非针刺的；以及 在所述复合纤维床收集介质条带中夹在所述内层和外层之间的排出层。
26、 如权利要求25所述的纤维床收集介质条带，其特征在于，所述外 层、内层和中间层的纤维被处理成使得它们可抵抗被所述气流中的悬浮微 粒所润湿，而所述排出层的纤维不进行任何使其抵抗被所述悬浮微粒所润 湿的处理。
27、 如权利要求25所述的纤维床收集介质条带，其特征在于，所述外 层在其上具有用于当将所述复合纤维床收集介质缠绕在所述除雾器的支承 结构上时使所述复合纤维床收集介质条带的一个绕圏的复合纤维床收集介 质条带纵向边缘与所述复合纤维床收集介质条带的前一个绕圏对准的标 记。
28、 如权利要求25所述的纤维床收集介质条带，其特征在于，所述纤 维床收集介质条带成巻状。
29、 如权利要求25所述的纤维床收集介质条带，其特征在于，所述中 间层包括平均直径为大约3微米或更小的纤维，而这些纤维散布在具有更 大平均直径的纤维中。
30、 如权利要求29所述的纤维床收集介质条带，其特征在于，所述散 布的纤维的平均直径在大约0.01微米至大约3微米之间的范围内。
31、 一种复合纤维床收集介质条带，该复合纤维床收集介质条带用于 制造用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤维床除 雾器的纤维床，所述纤维床适于基本覆盖纤维床组件的支承结构，以用于 基本阻挡所迷气流除穿过所述纤维床之外地穿过所述支承结构的流动，所迷复合纤维床收集介质条带包括构造成向所述复合纤维床收集介质条带提供结构完整性的纤维外层， 构造成向所述复合纤维床收集介质条带提供结构完整性的纤维内层，以及夹在所述外层和所述内层之间的中间层，该中间层比所述外层和内层 更有效地从所述气流中移除悬浮微粒；至少所述外层和内层形成为分离成包括外层部分、内层部分和中间层 部分的条带，所述内层和外层都具有大致成叠置关系的易断裂部分，所述 易断裂部分可被弄断以将所述内层和外层分离成所述条带。
32、 如权利要求31所述的复合纤维床收集介质条带，其特征在于，所 述外层和内层在沿对准的易断裂部分的至少一侧的位置处连接在一起。
33、 如权利要求32所述的复合纤维床收集介质条带，其特征在于，所 述外层和内层在所述位置处通过缝纫、用钉钉、热熔合和胶合中的至少一 个连接在一起。
34、 如权利要求31所述的复合纤维床收集介质条带，其特征在于，所 迷外层和内层的易断裂部分都包括穿孔线。
35、 如权利要求31所述的复合纤维床收集介质条带，其特征在于，所 迷复合纤维床收集介质条带成巻状。
36、 如权利要求31所述的复合纤维床收集介质条带，其特征在于，所 述复合纤维床收集介质条带的未压缩厚度小于或等于大约1.2英寸(3cm )。
37、 如权利要求31所述的复合纤维床收集介质条带，其特征在于，所 迷外层和内层都包括平均直径为大约6微米或更大的纤维，所述中间层包 括平均直径为大约5微米或更小的纤维。
38、 如权利要求37所述的复合纤维床收集介质条带，其特征在于，所 述中间层的纤维的平均直径为大约4微米或更小。
39、 如权利要求37所述的复合纤维床收集介质条带，其特征在于，所 迷外层、内层和中间层的纤维由玻璃制成。
40、 如权利要求31所述的复合纤维床收集介质条带，其特征在于，还包括夹在所述内层和所述外层之间的排出层。
41、 如权利要求31所述的复合纤维床收集介质条带，其特征在于，所 述外层在其上具有用于当将所述复合纤维床收集介质条带缠绕在所述纤维 床除雾器的支承结构上时使所述纤维床收集介质条带的一个绕圏的复合纤 维床收集介质条带纵向边缘与所述复合纤维床收集介质条带的前一个绕圏 对准的标记。
42、 一种用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤 维床除雾器的纤维床组件，该纤维床组件包括纤维床支承件，该纤维床支承件具有限定上游空间和下游空间的壁， 该壁在其自身内包括开口以允许所述气流从所述上游空间基本自由地穿过 所述壁移动至所述下游空间；纤维床，该纤维床由所述纤维床支承件支承并基本覆盖所述壁开口 ， 使得所述气流穿过所述纤维床从所述上游空间移动至所述下游空间，所述 纤维床包括狭长的纤维床收集介质条带，所述纤维床收集介质条带以多个 绕圈缠绕在所述纤维床支承件上，至少一些绕圏沿螺旋形路径延伸，所述 纤维床收集介质条带大致为平的并且至少一些绕圏与相邻绕圈交迭，所述纤维床还包括在所述纤维床收集介质条带的绕圏相互交迭的部位处设置在 所述纤维床收集介质条带上以在交迭的绕圏之间产生密封的密封材料，所述密封材料允许气体从其流过。
43、 如权利要求42所述的纤维床组件，其特征在于，所述密封材料包 括缠绕在所述纤维床支承件上的大致为圆柱形的粗纱。
44、 如权利要求43所述的纤维床组件，其特征在于，所述粗纱仅位于 所述平的纤维床收集介质条带的绕圏交迭的位置处。
45、 一种用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤 维床除雾器的纤维床组件，该纤维床组件包括纤维床支承件，该纤维床支承件具有限定上游空间和下游空间的壁， 该壁在其自身内包括开口以允许所述气流从所述上游空间基本自由地穿过 所述壁移动至所述下游空间；纤维床，该纤维床由所述纤维床支承件支承并基本覆盖所述壁开口 ， 使得所述气流穿过所述纤维床从所述上游空间移动至所述下游空间，所述纤维床包括缠绕在所述纤维床支承件上的狭长的纤维床收集介质条带， 至少一些绕圏沿螺旋形路径延伸，至少一些绕團与相邻绕圏交迭；和位于 所述纤维床收集介质条带的相邻绕圏之间的中间排出层。
46、 如权利要求45所述的纤维床组件，其特征在于，所述中间排出层 包括从所述纤维床收集介质条带的相邻的交迭绕圏之间向外伸出的部分。
47、 如权利要求46所述的纤维床组件，其特征在于，所述纤维床收集 介质条带的相邻绕圈交迭成在相邻绕圏交迭的位置形成排出悬垂部，由此 允许所述纤维床收集介质条带的绕圏的底缘从该绕圏排出液体。
48、 如权利要求47所述的纤维床组件，其特征在于，所述中间排出层 的伸出部分大致位于所述悬垂部之下。
49、 如权利要求48所述的纤维床组件，其特征在于，还包括设置成与 所述中间排出层的从所述纤维床收集介质条带的相邻绕圏之间伸出的部分 大致相对以接纳要从所述相邻绕圈之间的所述中间排出层排出的被捕集液 体和可溶性固体的主排出材料层。
50、 一种纤维床收集介质条带，该纤维床收集介质条带用于制造从移 动气流中移除悬浮樹^立和/或润湿的可溶性固体的纤维床除雾器的纤维床， 所述纤维床适于基本覆盖所述纤维床除雾器的支承结构，以用于主要阻挡 所迷气流除穿过所述纤维床之外地穿过所述支承结构的流动，所述纤维床 收集介质条带包括由能够从所述移动气流中移除悬浮微粒的纤维形成的狭 长的条带，该条带具有相对的纵向边缘并且尺寸设定为通过在所述支承结 构上缠绕成多个交迭绕圏而覆盖所述支承结构，所述条带具有相对的、基 本平的面，至少一个面在其上具有对准标记，该对准标记定位在与所述条 带的纵向边缘之一相距一定距离处以使所述条带的相邻绕圏的相对的纵向 边缘对准。
51、 如权利要求50所述的纤维床收集介质条带，其特征在于，所述对 准标记与至少 一个所述边缘大致平行地延伸。
52、 如权利要求51所述的纤维床收集介质条带，其特征在于，所述对 准标记更靠近所述条带的纵向边缘之一，并且离更近的纵向边缘的距离为 至少大约2英寸(6 cm)。
53、 一种用于从移动气流中移除悬浮微粒和/或润湿的可溶性固体的纤 维床除雾器的纤维床组件，该纤维床组件包括纤维床支承件，该纤维床支承件具有限定上游空间和下游空间的壁， 所述壁在其自身内包括开口以允许所述气流从所述上游空间基本自由地穿 过所述壁移动至所述下游空间；纤维床，该纤维床由所述纤维床支承件支承并基本覆盖所迷壁开口 ， 使得所述气流穿过所述纤维床从所述上游空间移动至所述下游空间，所迷 纤维床包括复合纤维床收集介质条带，该条带包括笫一层，该第一层包括构造成向所述纤维床提供结构完整性的纤维垫，以及收集层，该收集层由所述第一层支承，所述收集层是非针刺的， 所述收集层比所述第一层具有更高的收集效率，所述第一层和收集层 沿它们的纵向边缘中的至少 一条被连接在一起。
全文摘要
一种纤维床除雾器，具有由包括非针刺的收集层的复合纤维床收集介质条带形成的纤维床。该纤维床可制造得非常薄，同时保持从穿过纤维床的气流中去除悬浮微粒的高效率。所述纤维床收集介质条带通过将元件螺旋地缠绕在除雾器上而施加在除雾器上。所述纤维床收集介质条带自身可交迭以在纤维元件自身交迭的位置处进行密封。所述纤维床收集介质条带能以不同方式应用于工作场地以用于制造纤维床除雾器。
文档编号B01D46/24GK101632888SQ20091016707
公开日2010年1月27日 申请日期2006年1月5日 优先权日2005年1月7日
发明者D·E·阿兹维尔, F·L·穆勒, J·S·梅茨, P·L·埃曼斯, S·A·齐博德 申请人:Mecs公司