专利名称:纤维层式分离器的制作方法
本发明是关于改进纤维层式分离器的，这种分离器能把气流中悬浮微粒与气流分离开。更详细点说，本发明涉及到一种纤维层式分离器，这种分离器要能从根本上防止从含有空气的悬浮微粒中吸收的液体再次挟带悬浮微粒以便能扩展气床速度的工作范围和/或使其悬浮微粒的填充量也比一般的纤维层式分离器要高。本从明还涉及到纤维层分离器上产生间断点以改改纤维层上的液体排泄状况。
一些微小颗粒必须以气体或蒸汽(以后称为气体)中分离出来，那些极细小的悬浮微粒在三微米以下，有的在一微米以下，纤维层式分离器在这方面已有广泛的应用，纤维层的收集率必须达98～99.9%。
纤维层下游面吸收的液体再次挟带悬浮微粒是纤维层式分离器常遇到的问题。被处理的气体中的悬浮微粒是小到三微米大到几微米的微粒混合体，它们被凝聚在纤维层。我们希望凝聚的液体向下排掉，然而，气体流动携带着液体流向纤维层的下游面，由于气流的剪切作用使得在纤维层再次挟带悬浮微粒。
向下液流导流板，网垫及过滤器被用来除去被挟带来的悬浮微粒，然而，这些装置都不能有效地除去那些小一些的颗粒，就是说，那些小于三微米的颗粒。另外，这些装置通常都增加气体系统的压差。我们已作了一些努力，象通过设计纤维层式分离器使通过纤维的气流速度(也就是纤维的速度)和/或悬浮微粒的填充量足够的低使得挟带的颗粒含量保持在可行或可接受的限制内。以防止再次挟带悬浮微粒，这种方法要求纤维层式分离器的尺寸更大一些以提供更大的纤维层而面积垂直对着气流的方向或限制允许的气流速率，其结果是每处理单位体积的气体费用增高了。
最新的解决再次挟带悬浮微粒问题的办法是采用双组分纤维层式分离器，象在美国专利号4086070所表示的那样。这种双组分纤维层其结构就是两个纤维层紧紧地挨在一起，一个纤维层是由相对而言较粗的纤维构成的，另一个纤维层是由相对而言较细的纤维构成的。一般具有较粗纤维的纤维层放置在具有较细纤维的纤维层的上游。这种典型的排列方法在美国专利4086070中被颠倒过来，在那个专利中，第一个纤维层随机排列的纤维其平均纤维直径至少在五微米左右，它被安置在第二个纤维层的上游位置，第二个纤维层随机排列的纤维其直径都宁可是从十五微米到200微米。聚集在上游纤维层的悬浮微粒流向两个纤维层之间的表面，在第二个纤维层向下排泄。这时的纤维层的比从前使的要好，随着高速气流，仍要带一部分液体到下游面，在那时就可能重新挟带着悬浮微粒。
在美国专利4，249，918绘出了防止重新挟带悬浮微粒另一个赏试。纤维层是用粗纱纤维制成的，大部分纤维一般都是垂直方向排列的，粗纱是由许多薄薄的连绵不断的大部分的纤维在垂直方向上经过拉伸的纤维层形成的，这纤维层为聚集的液体向下流动提供通道，但是气流仍带一些液体流向下游面。
本发明的一个目的就是提供一种纤维层式分离器和一种在某些床速下对含有气体而没有任何显著重新挟带微粒程度的悬浮微粒的处理方法，如不这样做就将发生重新挟带微粒的现象。本发明还有一个目的就是纤维层式分离器的装置，这种装置中，在被聚集的悬浮微粒的实体部分到达下游面之前就被向下排出纤维层式分离器之外，在向下游面处有可能发生重新挟带悬浮微粒的现象。
本发明另一个目的是提供一种纤维层式分离器在这种分离器上已经产生出许多间断点，极大地改善了液体排泄的状况而且阻止了象通过纤维层到下游面的液体通道。
可以通过纤维层式分离器和它的使用方法实现这些目的和其他一些目的。纤维层式分离器包括一个主要由大量平行的人造纤维长条构成的纤维层。这些人造纤维长条的重量每米大约0.1克到50克，纤维直径大约从5微米到15微米，这些大量的平行排放的人造纤维长条在纤维层内部形成许多层，而且在纤维层内部经过选择的地方在层与层之间形成许多间断点。
业已发现在纤维层式分离器的纤维层内部的间断点的形成给聚集的液体的排泄提供了通道，而且从根本上阻止了这些液体通过纤维层到下游面的通道。因为重新挟带悬浮微粒在纤维层的下游面发生，因此，防止液体到达下游面将有效地减少重新挟带悬浮微粒的现象。
在本发明中，提供的产生间断点的方法是在用以构成纤维层每层纤维长条之间随机地安放一些人造纤维的栅网，其它的一些方法也可以用，这将在以后叙述，结果是建立了排泄聚集的悬浮微粒的垂直通道而且防止了聚集的悬浮微粒流向纤维层的下游面，所建立起来的通道可以认为是与构成纤维层式分离器的最大部分的单个纤维长条相比具有较低的毛细点，包括在纤维长条层内部的纤维的纤维其作用和毛细管一样，这样就延缓了所收集的悬浮微粒向下的排泄。为了有效地排泄把间断点当做垂直通道间断点具有较小的毛吸作用，所以，排泄得到改善就可以把那些聚集的液体从纤维层中除掉。
图1所表示的是从图2所示的圆形纤维床部件上除去的弧形的那部分。
图2所表示的是一个圆形纤维床部件。
现在看到图1，那所表示的是本发明纤维床式分离器的一个弧形部分10，这弧形部分是从图2所示的圆形纤维层式分离器5上切下来的，纤维层主要是由大量平行安放的纤维长条12所组成的，这些纤维长条的直径远比先有技术的粗纱的直径细得多。过去在相邻圆形粗纱之间形成了液体流过的通道，一般使用圆形纤维长条12并不能完全消除这些通道的形式，然而，那些细长条的直径与到目前为止所使用的粗纱的直径相比较要细得多，这样就把这个通道分成许许多多的小通道，而且减少了纤维层5中任何位置自由纤维容量，提供了更均匀的纤维束密度，这是很重要的。因为在使用纤维层式分离器时，纤维的功能就是收集和聚集那些悬浮微粒的，这些细长条是用人造纤维制成的。如果用玻璃纤维的话，每米的重量大约是0.1克到50克之间。先有技术粗纱通常重量在每米大约100克左右而且它的直径比在本发明中打算使用的纤维长条的直径明显粗得多。
这些细长条可用不同材料的人造纤维制成，例如，象尼龙和聚酯等聚合材料，象不锈钢和钛等金属材料还有陶瓷材料和玻璃。对材料的唯一的要求就是纤维不能太硬和/或不能易碎以致不能制成长条。这些长条必须能自支承，必须能保持它们的形状而且必须十分柔软，可以把它弯成所需要的环形纤维层。如果用玻璃制造纤维，这些纤维的平均直径应该是大约从5微米到30微米之间，优先考虑用的平均直径范围是从大约5微米到大约15微米。用这样的玻璃纤维制成的长条每米的重量应是大约0.1克到大约50克，这些长条是用可以绕在一起的象头发一样的长人造纤维制成的。在生产过程中，每根长条都是单独上捻的，所以在长条里的纤维是没有排列方向的。
图2表示了一个圆形纤维层式分离器5，典型的层式分离器5应该安装在一个垂直轴上。含有气体的悬浮微粒应该进入纤维层式分离器的中空部分，然后呈辐射状通过纤维层向外流出。纤维层式分离器5的弧形部分已切割下来并用图1来表示。在图1和图2中箭头所表示的是穿过纤维层式分离器的辐射气流的方向。
纤维层式分离器5的弧形部分10如图所示具有许多长条12层，而在每一层内长条几乎都是平行排列的，但径向相邻的两层之间并不需要也没有特殊要求必须平行排列。几乎都是平行排列的意思是在一个特殊的长条12层中的大多数长条是一根一根平行排列的，在纤维层式分离器制造过程中可以看出有些长条12可以与相邻的长条交叉。因为把长条绕在一个中心轴棒上形成一个筒形纤维层式分离器5是很容易。几乎都是平行排列的长条将沿着纤维层式分离器的长度方向的螺旋线延伸。把这些长条放置在一个平面内构成一个平面纤维层式分离器也同样很容易。让相邻的长条12层之间固定而让相邻层间的长条几乎全部平行排列是在本发明的努力之中，然而，更倾向于在相邻的长条12层之间不平行，也就是说，长条之间可以有一定的角度排放这样相邻层间长条也就互相交叉了。
业已发现，在纤维层式分离器的纤维层中产生的间断点将给聚集起来的液体的排泄提供了通道而且从根本上防止了这些液体穿过纤维层流向下游面。在本发明中优先采用的产生间断点的方法是在用于形成在本发明所使用纤维层的长条12层之间所选择的位置上随机安置用人造纤维制成的栅网填加物。提供足够数量的长条12层就形成了一个所需厚度的纤维层式分离器以除去在气流当中的悬浮微粒。典型的长条层的厚度大约应是1厘米到1.5厘米。在长条12层间将放置一个或更多随机排放的人造纤维栅网16的在纤维层内形成一个或更多的间断点。
每根长条12是由许多人造纤维构成的，而这些人造纤维都已被加捻捻成一股。当长条从气流中采集悬浮微粒时其作用就象一根毛吸管一样。作为一根毛吸管，长条延缓了从纤维层部件5所采集聚集的悬浮微粒的排泄，在纤维层上的间断点中断或中断了长条的这种毛吸作用。所以，随机定向排放的人造纤维栅网16没有芯体即没有毛吸作用，这样采集到的液体就穿过栅网16自由地排出纤维层式分离器5。栅网16的厚度可以是任意的，但一定要足以在长条层之间产生间断点。我们用电池栅网和纤维栅已形成间断点，电池栅网的厚度大约0.1毫米到0.4毫米而纤维栅网的厚度大约1.5厘米。这些事例说明了栅网16的厚度范围。然而，栅网的厚度并不受这些厚度和这个范围里的任一厚度的限制。威伯斯特新学生词典326页定义间断点即空隙。在长条12层内产生间断点的方法是在长条12层之间随机排放栅网16添加物，用其它适当的方法也可以产生间断点或空隙，应用在长条12层之间配置一较大的纤维层的办法也可以产生间断点。也可以用放松捻度减小张力的办法这样纤维层就比较松或在长条12中间放一些纤维束其长度和密度都不一样，这样就减少了残留的液体存储空间，也就是减少了毛吸作用，用这样的办法产生间断点。当用较粗的纤维产生间断点时，这粗纤维的直径至少应比构成纤维层分离器的长条的直径粗30%。用这些方法的任一个方法所产生的结果是为从纤维层式分离器聚集起的悬浮微粒的排泄产生出一个垂直的通道，而且防止聚集的悬浮微粒流向纤维层的下游面。
用在长条12层中间散布大量的纤维的方法产生不均匀性，这种不均匀正是我们有意要的形式。用栅网16构成间断点可以用些拧在一起较粗的纤维来通过纤维层式分离器来粗略地模拟一下。可以预见在这些建议里的大束纤维与生产纤维层式分离器5中所利用的长条12相比较有较低的毛吸作用。减少了毛吸作用就意味着允许聚集的液体更多更快地流过纤维层。
在长条12层内产生一个空隙即一个来填满的空间也在本发明的打算之内。不倾向在纤维层式分离器中产生空隙或间断点采用这种方法是有其经济上的原因的，因为这种方法比其它方法要昂贵的多，如上所建议的那样，这个空隙也可由在纤维层式分离器中插入其有较少的残留的液体存储空间的材料，也就是具有较低毛吸作用的材料来模拟。这些材料为聚集的液体的排泄提供了通道，从根本上防止了液体流向纤维层的下游面。
业已表明在本发明中用来构成纤维层分离器的长条中间产生一间断点或空隙可以改善流经纤维层式分离器的气体中的悬浮微粒的分离状况。可用在纤维层内部开一个开口来形成间断点，也可在基本上平行排列的长条层之间一定范围内随机插入一些纤维或在长条层之间随机插入一些纤维栅网来形成间断点。间断点还可用其他方法形成包括在长条间散布一些较重的纤维或象以前那样在长条层之间用搓到一起和上捻拧在一起的更粗的粗纱。这些方法的任何一种都在构成纤维层式分离器的长条层之间产生了明显的孔隙。这些孔隙或间断点阻止悬浮微粒随着气体流动而且能使液体从气流中分离出来并穿过纤维层式分离器向下流出。
勘误表 CPME854289
权利要求
1.一种用于气流中收集悬浮微粒的纤维式分离包括一层具有直径从5微米到30微米的人造纤维；一种在上述纤维层中产生至少一个断点作为垂直表面的装置。
2.权利要求
1的纤维层式分离器，其中，上述产生至少一个断点装置包括一薄层具有直径大于形成上述人造纤维层的人造纤维直径的人造纤维。
3.权利要求
2的纤维式分离器，其中，上述人造纤维的直径至少比形成上述人造纤维层的上述纤维直径大百分之三十。
4.权利要求
1的纤维层分离器，其中，上述产生至少一个断点的装置包括具有直径至少比形成上述纤维层的人造纤维直径大百分之三十的纤维，该纤维螺旋地裹在上述纤维层中。
5.一种从气中收集悬浮微粒的纤维层式分离器包括一层由许多基本都平行的人造纤维条形成的纤维层，该人造纤维条每米重量约从0.1克至50克，上述基本都平行的纤维条在上述纤维层中形成薄层;一种在上述纤维层中的上述薄层之间至少选择一个位置产生至少一个断点的装置。
6.权利要求
5的纤维式分离器，其中，上述至少一个断点的装置包括一个杂乱取向的人造纤维垫，上述纤维垫厚度大约从0.1毫米到大约0.4毫米。
7.权利要求
5的纤维层式分离器，其中，上述产生至少一个断点的装置包括一个杂乱取向的人造纤维垫，上述纤维垫厚度大约从0.25厘米到0.6厘米。
8.一种从气流中收集悬浮微粒的纤维层分离器包括一层由许多基本都平行的人造纤维条形成的纤维层，该人造纤维条直径一般为大约5微米到大约30微米，并且每米该人造纤维重量约从0.1克到约50克。上述许多基本都平行的人造纤维条在上述纤维层中形成一薄层，并且至少一个碎纤维条的直径大致比其他基本都平行的人造纤维条直径大，上述至少一个人造纤维条在上述纤维层中产生一个断点，并提供一条上述收集的悬浮微粒向下流动的通道。
9.权利要求
6的纤维层式分离器。其中，至少一个人造纤维条的直径比上述基本都平行的人造纤维条直径大百分之三十。
10.一种从气流中收集微粒的纤维层式分离器包括一层由许多基本都平行的人造纤维条形成的纤维层，该人造纤维条每米重量为从约0.1克到50克，而且一般直径为从5微米到30微米，上述许多基本都平行的纤维在纤维层中形成一薄层。在上述纤维层中的至少一个选定位置的，至少一个杂乱取向人造纤维垫在上述基本都平行的人造纤维条之间产生至少一个断点，上述至少一个人造纤维垫厚度约从0.25厘米到0.6厘米。
专利摘要
一种由人造纤维条形成的纤维层式分离器。在纤维层中一个选定位置产生一个断点以改善液体以纤维层排出状况。
文档编号B01D46/02GK85105146SQ85105146
公开日1986年12月31日 申请日期1985年7月6日
发明者科卡达斯 申请人:孟山都公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan