专利名称：加强过滤元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于过滤诸如从各种工厂排放的废气里的灰尘和尘粒的过滤元件。本发明还涉及制造这种过滤元件的工艺方法。
众所周知，从炼钢、发电、陶瓷、冶金、化工和其它各种工厂中产生的热气体中含有尘粒，为了除去这些尘粒使用了公开而未审查的日本专利申请(公开)号5-277321所描述型式的过滤元件。该专利所描述的过滤元件是用聚合物材料非织造布或毡制成的过滤板组合成的，过滤板加工成具有波纹形截面的板。
为制造具有波纹形截面的过滤板，诸如聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚酯和聚丙烯等聚合物材料纤维经梳理和针刺形成具有预定纤维密度的非织造布，然后在具有波纹形表面轮廓的模制机上进行热轧压制处理，织物即被制成具有波纹形截面的多孔过滤板。
一对这样的过滤板以这样一种方式配装在一起，使得一个过滤板的波形截面上的槽与另一过滤板的波形截面上的槽相接触，而一个过滤板的波形截面上的脊与另一个过滤板的波形截面上的脊相对，从而形成了一个具有许多供被滤气体通过的通道的过滤元件。
该过滤元件中的气体通道与抽气源相连以使待过滤的含尘气体被吸入而通过过滤元件，由此气体中的尘粒被截聚在过滤板的外表面上而在上述气体通道中产生洁静的气体。
使用具有波形截面的过滤板时，上述的过滤元件须具有足够大的表面积以使更大量的含尘气体被高效率地处理。而且，每一过滤板的波形截面上连接交错排列的脊和槽的斜面用以承受抽吸含尘气体的负压，因而使过滤板作为一个整体来说具有更高的强度。
使用上述的用聚合物材料非织造布或毡成形的过滤元件过滤热的含尘气体存在的问题是，随着使用时间的延长，过滤板的柔性增加以致其波形几何形状在抽吸含尘气体的负压作用下逐渐被破坏，且吸尘力有时超过过滤板的抗拉强度从而使过滤元件破裂。
为了清除过滤板表面积聚的尘粒，可按维护周期对过滤元件施加振动或将脉冲式气流吹入过滤元件，但这也会引起波形过滤板变形或过滤元件破裂的问题。
因此，采用由加工成波形截面板的聚合物材料非织造布或毡制成的过滤板的传统过滤元件存在着过滤热的含尘气体时强度低和用脉冲式气流清理时耐久性低等问题。
本发明即是在这种情况下完成的，其目的是提供一种采用由聚合物材料非织造布或毡制成的波形截面过滤板的过滤元件，该过滤元件不仅在过滤热的含尘气体时的强度上而且在对脉冲式喷气的耐久性上均得到了改善。
本发明的该目的可以使用含有一对过滤板的过滤元件达到，每一过滤板均由聚合物材料非织造布或毡制成，并将其加工成具有波形截面的板，波形截面是由交替排列的脊和槽构成的，过滤板以这样的方式配置使得一个过波板的槽与另一个过滤板的槽相对，过滤元件用沿垂直于脊和槽的长度方向设置的加强件来加强，每个加强件的两端部固定在过滤元件的两端部上。
上述加强件可选自截面形状与过滤板相似并且具有可以外接过滤板的脊和槽的尺寸的构件；截面形状与过滤板相似并且具有可以内接(即，与外接相对)过滤板的脊和槽的尺寸的构件；具有一般U形截面的含有一条底板和一对竖立于底板相对两端的凸缘的构件。这些加强件可以单独使用也可以适当地组合使用。
用加强过滤元件可以达到同样目的，它包括一对每只均具有波形截面的加强件，波形截面由许多交替排列的脊和槽构成，并且加强件以这样的方式配置使得一只加强件上的槽与另一只加强件上的槽相对；每只均由聚合物材料非织造布或毡制成的一对过滤板，它们被加工成由重复的波形截面构成的形状，每个波形截面包括覆盖加强件相应脊的顶部的顶，与上述顶相连并沿上述加强件的斜面延伸的斜面，至少一个在距加强件的相应槽相对较远的选定位置上连接过滤板的相邻斜面的第一底，和至少一个距加强件的相应槽相对较近的第二底；以及将上述过滤板和加强件在其两端部连接在一起的连接件。
本发明的过滤元件具有用加强件加强的过滤板因而其强度得到大大加强，即使由于过滤热的含尘气体时过滤板的柔性增加，它们也不易变形。并且，它们获得了对脉冲式喷气重复清除尘粒的较高的耐久性。
如果加强件与过滤板在截面形状上相似，具有可以外接过滤板的脊和槽的尺寸，并且如果这些加强件以这样的方式相对放置使得上述过滤元件固定于其间，过滤板的波形几何形状就被加强件的波形几何形状保持住，因而过滤板的波形轮廓将不易变形，即使由于过滤热的含尘气体时其柔性增加。而且，为清除聚集的灰尘而将脉冲式喷气吹入过滤元件的气体通道中时所引起的过滤板膨胀变形大大地降低，从而增加了过滤元件对重复除尘操作的耐久性。
如果加强件与过滤板在截面形状上相似，并且具有可以内接过滤板的脊和槽的尺寸，并且如果这些加强件在过滤元件内部以一种相对的方式设置，由抽吸被滤气体的负压引起的过滤板波形截面的向内变形(凹陷)就被加强件大大地减少了，因此负压从而抽气量可以增加，从而允许处理更大量的含尘气体。
通过以适当方式合并这两种加强件可以达到更大的加强效果。
此外，如果每只过滤板被加工成由重复的波形截面构成的形状，每个波形截面包括覆盖加强件的相应顶部的顶，与上述顶相连并沿上述加强件的斜面延伸的斜面，在选定位置连接上述斜面的第一底，延伸至上述加强件的槽的第二底，过滤板本身就被加强从而可提供更强的过滤元件。
此外，本发明的过滤元件还可用来收集分散于气体中的原料颗粒供再利用。
更进一步，上面提到的本发明目的还可以通过一种包括一对过滤板的过滤元件达到，每只过滤板均由聚合物材料非织造布或毡制成，它被加工成具有波形截面的板，过滤板以这样的方式设置使得一只过滤板上的槽与另一只过滤板上的槽相对，其特征是每只过滤板设有连接相邻脊并与脊形成整体的连接部。
本发明的该过滤元件，其每只过滤板的波形截面上的相邻脊用连接部相互连接，因而过滤板的波形截面将不容易在角落处弯曲因而可有效地防止变形，即使在过滤热的含尘气体时引起过滤板柔性增加的情况下。
连接每只过滤板的波形截面的相邻脊的连接部还可以起到加强过滤板本身的作用，因而，不仅其对重复使用脉冲式喷气除尘的耐久性得到了加强，而且抽吸含尘气体的负压也可以大大地增加从而改善了处理含尘气体的能力。
本发明的另一目的是提供一种优选的方法，通过这种方法可以高效率地制造出透气性成型部件比如过滤元件，而操作者只需要较小的努力，用该方法制造的过滤元件具有下列特点(1)具有从小到大各种型号而且厚度为最小；(2)具有透过各种粒度的透气性；(3)不易堵塞以保证较长的使用寿命；(4)高耐热性；(5)具有所需形状又有大的表面面积；(6)具有能有效反向清洗的网孔结构。
本发明的上述目的可以用下面的方法达到一种制造高耐热性的聚酰亚胺纤维的成型部件方法，聚酰亚胺具有下面通式(I)的重复单元 这里n是一个大于1的整数；X是选自下列基团的四价芳香基团 R是选自下列基团的至少一个二价芳香基团 聚酰亚胺纤维的成型部件是透气性的并具有0.5～1g/cm3的体积密度，所述方法包括这些步骤用高耐热性聚酰亚胺纤维制成非织造布或毡，然后采用履带式模具或槽纹辊进行预热、成型和冷却等相继步骤，将上述非织造布或毡在横向或纵向压成波形，然后将两个波形非织造布或毡部件拼合在一起，由此制成了具有足够自我支撑刚度的具有波形表面的过滤元件。
图1是本发明实施例1的加强过滤元件的透视图。
图2是一过滤板的透视图。
图3是一过滤元件的透视图，它是由两只图2所示的过滤板拼合而成的。
图4是一种加强件的透视图。
图5是另一种加强件的透视图。
图6是又一种加强件的透视图。
图7是另外一种加强件的透视图。
图8是图1的8-8剖面图。
图9是一截面图，它表示本发明实施例2的加强过滤元件的基本部分。
图10是表示本发明实施例3的加强过滤元件的基本部分的横截面图。
图11是表示本发明实施例4的加强过滤元件的基本部分的横截面图。
图12是本发明实施例5的加强过滤元件的透视图。
图13是图12是13-13剖面图。
图14是表示本发明实施例6的加强过滤元件的基本部分的横截面图。
图15是使用履带式模具实施本发明方法的波纹板轧机侧视图。
图16是图15所示波纹板轧机的平面图。
图17是使用槽辊实施本发明方法的波纹板轧机的侧视图。
图18是图17所示波纹板轧机的平面图。
图19是根据本发明具有波形表面的用聚酰亚胺纤维制成的成型部件的透视图。
图20是根据本发明用图19所示的两块成型部件拼合制成的具有波纹表面的箱型过滤元件的透视图。
图21是根据本发明用聚酰亚胺纤维制成的、具有波形表面且自我支撑的成型部件的透视图。
图22是按本发明的具有能反向清洗的网孔结构的箱型过滤元件的透视图。
图23是按本发明用聚酰亚胺纤维制成的长的自我支撑的成型部件的透视图。
图24是根据本发明的长的管形过滤元件的透视图。
图25是本发明的过滤元件的透视图。
图26是图25所示过滤元件的一块过滤板的透视图。
图27是图26的27-27剖面图。
图28是图26的28-28剖面图。
图29是本发明过滤元件过滤板的改进形式的透视图。
本发明的加强过滤元件的实施例将参照附图进行详细描述。应当指出的是，本发明的加强过滤元件决不仅仅限于下面的说明和附图，而是可在不背离本发明宗旨和范围的前提下进行各种修改。
图1是按本发明实施例1的加强过滤元件的透视图。图8是图1的8-8剖面图。该加强过滤元件，一般用A表示，包括一对具有波形截面的过滤板10和两对具有波形截面并沿过滤板的外表面延伸的加强件20。
每只过滤板10均由面密度为500g/cm2、厚度为2.0mm、宽3000mm、长1,500mm的聚酰亚胺毡制成。聚酰亚胺毡被装入模具中并在320℃下保持30分钟，即被成形为一1,000mm宽1.500mm长的具有波形截面的密实的硬板。
如图2所特别表示的，每个过滤板10包含交错排列的平行的脊11和槽12；每个脊11由一个平板状的顶13和一对相对的斜面14和15界定；每个槽12由与所述顶13隔开且与之平行延伸的平板状的底17和上述的一对斜面14和15界定。每个过滤板还有一对凸缘16，它们位于过滤板宽度方向上的两相对端部并与上述底17平齐。
如图3所示，一对过滤板10以这样的方式拼装在一起，使得一只过滤板的顶13与另一只过滤板的顶相对，而一只过滤板的槽12的底17和凸缘16与另一只过滤板的相应部位接合。这样拼装的过滤板接合在一起就构成了许多气体通道61(在所示情况下，过滤元件60有8个气体通道)。过滤元件60通常在其上端装有一连接部件(未画出)以便与集尘装置的容器的上板相连，而过滤元件60的下端用适当的方法封闭。
每个加强件20通过将长条金属片弯成具有波形截面的形状而制成。如图4所特别表示的，每个加强件20包括交错平行排列的脊21和槽22；每个脊21由平板状的顶23和一对相对的斜面24和25界定，而每个槽22由与上述顶23隔开且与之平行延伸的平板状的底27和上述的一对斜面24和25界定。每个加强件20还有一对凸缘26，它们位于加强件宽度方向上的两相对端部并与上述底27平齐。
由交错的脊21和槽22构成的每个加强件20的波形截面与每只过滤板10的波形截面在形状上是相同的；而且，为保证每个加强件20的波形截面能与每个过滤板10的顶13和底17外接，脊21的顶23被做成比过滤板10的顶13具有较大的宽度，而槽22的底27被做成比过滤板的底17具有较小的宽度。
当加强件20被装在过滤元件60上时，顶23与过滤板10的顶13彼此留有一定间隔，斜面24和25也与过滤板10的斜面14和15彼此留有一定间隔，但另一方面，底27与过滤板10的底17的外表面相接触，凸缘26也与过滤板10的凸缘16的外表面相接触(见图8)。
如图8所示，不少于一组(图1所示情况为两组)的成对使用的加强件20将过滤元件60固定在其间，而且，重叠的过滤板10和加强件20用螺栓1和螺母2在相对应的凸缘16和26处固装在一起，这样实施例1的加强过滤元件A就完成了。
如果有必要，可以在过滤板10上那些将成为纵向挠性振动的波腹的部位设置加强件20，这被证明对抑制过滤板10发生纵向扭曲和其它变形是非常有效的。
因此，实施例1的加强过滤元件A借助于沿过滤板外表面延伸的加强件20使过滤板10得以加强，因而，即使由于过滤热的含尘气体引起过滤板10的温度升高而使其柔性增加，过滤板10的波形截面几何形状也可以保持而不发生变形，并且过滤灰尘或尘粒的有效面积也可保持在相应较高的水平。
如果为了反向冲洗目的在过滤元件60中通入高压空气，由于过滤板10膨胀而产生的变形可以借助加强件20得以有效地阻止，因而过滤板10得到了保护使其波形不发生变形。
此外，实施例1的加强过滤元件A在过滤板10上的每个脊11与加强件20上的每个脊21之间形成有间隙；因而，当对过滤元件60施加小的振动以从这个过滤元件的表面除去集聚的灰尘时，过滤板10的脊11不会与加强件20的脊21产生摩擦，从而保证过滤板10不被磨损以至破裂。
在实施例1中，加强件20是用长条金属片成型的，但这不是本发明的唯一形式，它也可以用其它材料比如耐热塑料板、碳纤维板、玻璃纤维板和陶瓷板制成。如果希望的话，可在加强件上形成许多通孔以保证含尘气体畅通。
图9是本发明的实施例2的加强过滤元件的基本部分的剖面图。该加强过滤元件，通常表示为B，与实施例1中所描述的相同，只是其加强件20被具有可内接于过滤板10的截面形状的加强件30所代替。
每个加强件30通过将长条金属片弯成具有波形截面的形状而制成。如图5特别表示的，每个加强件30包括交错平行的脊31和槽32；每个脊31由平板状的顶33和一对斜面34和35构成，槽32由与上述顶33隔开并与之平行延伸的平板状的底37和上述一对斜面34和35构成。每个加强件30还有一对凸缘36，它们位于其宽度方向上的两相对端部并与上述底37平齐。
由交错的脊31和槽32构成的每个加强件30的波形截面与每只过滤板10的波形截面在形状上是相同的；而且，为保证每个加强件30的波形截面能与每个过滤板10的顶13和底17内接，脊31的顶33被做成比每个过滤板10的顶13具有较小的宽度，而槽32的底37被做成比过滤板的底17具有较大的宽度。
当一对加强件30相对放置并被安装在过滤板10的内侧时，顶33与过滤板10的顶13分隔开而斜面34和35也与过滤板10的一对斜面14和15分隔开，但另一方面，底37与过滤板10的底17的内表面相接触，凸缘36也与过滤板10的凸缘16的内表面相接触。
此外，重叠的过滤板10和加强件30用螺栓1螺母2和加强板4在相对应的凸缘16和36处固装在一起，这样加强过滤元件B就完成了。
因此，实施例2的加强过滤元件B借助于沿过滤板内表面延伸的加强件30使过滤板10得以加强，因而，即使由于过滤热的含尘气体过滤板10的温度升高而使其柔性增加，过滤板10的波形轮廓也不易变形，因此过滤灰尘或尘粒的有效面积可保持在相应较高的水平。
更为有利是的，抽吸含尘气体的负压可以置于较高水平而不增加过滤板10屈服于负压的机会，这样过滤板10的波形轮廓可以确保不发生变形。
此外，实施例2的加强过滤元件B在过滤板10的每个脊11与加强件30的每个脊31之间形成有间隙；因而，当对过滤元件60施加小的振动以将集聚的灰尘从这个过滤元件表面去除时，过滤板10上的脊11将不会摩擦加强件30上的脊31，从而保证过滤板10不被磨损以至破裂。
在实施例2中，加强件30是用长条金属片成型的，但这不是本发明的唯一形式，它们也可以用其它材料比如耐热塑料板、碳纤维板、玻璃纤维板和陶瓷板制成。此外，可在加强件上形成许多通孔以保证含尘气体的畅通。
图10是按本发明实施例3的加强过滤元件基本部分的剖面图。该加强过滤元件，一般表示为C，是将实施例1和2的过滤元件加以组合而成，其中过滤板10被夹在装在外面的加强件20和装在内部的加强件30之间而被加强。
因此，实施例3的加强过滤元件C借助于沿其外表面延伸的加强件20(第一类型的加强件)和沿其内表面延伸的加强件30(第二类型的加强件)使过滤板10得以加强；因而，即使由于过滤热的含尘气体过滤板10的柔性增加，过滤板10的波形轮廓也不易变形，因此过滤灰尘或尘粒的有效面积可以保持在相应较高的水平。
如果为了反向清洗的目的在过滤元件60中通入高压气体，由于过滤板10膨胀而发生的变形可以有效地被第一类型的加强件20阻止；更有利的是，抽吸含尘气体的负压可以设定较高的值而不增加过滤板10屈服于负压的机会，这样过滤板10的波形轮廓可以确保不发生变形。
此外，实施例3的加强过滤元件C在过滤板10的顶13和第一类型的加强件20的顶23之间、顶13和第二类型的加强件30的顶33之间均形成有间隙，因而当对过滤元件60施加小的振动以除去过滤元件表面聚集的灰尘时，过滤板10顶13将不会与第一类型的加强件20的顶23和第二类型的加强件30的顶33产生摩擦，这样就确保了过滤板10不被磨损以至破裂。
图11是按本发明的实施例4的加强过滤元件的基本部分的剖面图。该加强过滤元件，一般表示为D，与实施例3中描述的相同，只是加强件30被图6所示的平板形加强件40所代替。
因此，加强过滤元件D用加强件20(见图4)作为第一种类型加强件，而用加强件40(见图6)作为第二种类型加强件，第二种类型加强件与第一种类型加强件以这样的方式相对，使之固定于过滤板10之间。
与仅使用加强件20的实施例1的加强过滤元件A比较，具有上述构造的加强过滤元件D不仅保证了用平板状加强件40加强的过滤板10具有较高的刚度，而且证明它对降低过滤板10沿宽度方向可能发生的尺寸变化是十分有效的。
图12是按本发明的实施例5的加强过滤元件的透视图。图13是图12的13-13剖面图。该加强过滤元件，一般用E表示，与实施例3中描述的相同，只是加强件20被如图7所示的具有底51和凸缘52的U形截面的加强件50所代替。
因此，加强过滤元件E用加强件30(见图5)作为第一种类型加强件，用加强件50(见图7)作为第二种类型加强件，第二种类型加强件以这样的方式与第一种类型加强件30相对，使其被置于过滤元件60外部的两侧，第一种类型加强件30的凸缘36与过滤板10的凸缘16借助于中间支撑管3连成整体。
与仅使用加强件30的实施例2的加强过滤元件B相比，具有上述构造的加强过滤元件E不仅保证了用U形截面的第二种类型加强件50加强的过滤板具有较高的刚度，而且证明它对降低过滤板10沿宽度方向可能发生的尺寸变化是十分有效的。
图14是按本发明的实施例6的加强过滤元件基本部分的剖面图。实施例1至5所示的是使用不同设计的加强件或其各种组合的加强过滤元件。与之比较，实施例6的加强过滤元件，一般用F表示，采用了一种独特形状的过滤板。
一般用80表示的加强件是将金属片弯曲成波形而制成的。每一加强件包括交错排列的平行的脊81和平板形的底82和83。每个脊81由一对斜面84和85构成，而底82和83是与脊81相对的槽并且与上述斜面84和85一同伸展。每个加强件80还有一对位于其宽度方向的相对端部并且与上述底82和83齐平的凸缘86。
一般用70表示的各过滤板具有波形截面，包括有覆盖加强件80的脊81的顶部的顶73，与上述顶73相连并沿加强件80的斜面84和85延伸的斜面76和77，在选定位置一般来说在中间位置连接上述斜面76和77的第一底74，和沿伸至加强件80的底82的第二底75。在图14所示的情况下，每个过滤板70的波形截面是由两个第一底74和三个顶73循环构成的；作为选择，第一底74可以和第二底75交替排列形成重复单元。
为保证过滤板70强度的均匀性，过滤板70的第一和第二底74和75最好宽度(相邻脊间的空隙)相同。因而，加强件80的底82和83是这样设计的，使得与过滤板70的第一底74相对的底83的宽度比与过滤板70的第二底75相对的底82的宽度窄。
为实现实施例6的加强过滤元件F，以其相应的底82和83相互接触的方式而相对放置的一对加强件80，被置于过滤板70的内侧，这样重叠的过滤板70和加强件80借助加强板4利用螺栓1和螺母2在相应的凸缘76和86上紧固在一起。
实施例6的加强过滤元件F与实施例2的加强过滤元件B相似之处在于，过滤板70是用沿着其内表面延伸的加强件80来加强的。因而，实施例6的加强过滤元件F产生与实施例2的加强过滤元件B相同的效果，这个效果由于用第一底74连接斜面76和77而使过滤板70本身的强度增加而得到了加强。
按实施例1至6制成的加强过滤元件在加速老化条件下进行过滤实验，其中过滤温度设定为比普通使用温度高的270℃，且用脉冲式喷气除尘的时间间隔为12秒，比在正常操作条件下的时间间隔短。被过滤的喂入气体用5g/cm3的Kanto Loam砂(JIS 11级)作灰尘，速度为1m/min。过滤后气体中所含尘粒量用Shibata Scient-ific Techno1ogy，Ltd的数字灰尘测定仪根据光散射的积分原理进行测量。
当所测尘粒量超过0.5mg/cm3时，被测过滤元件即被认为已经失效。实验结果用失效时间表示，如表1所示。
作为比较，一对与实施例1相同的过滤板以这样的方式放置，使得一只过滤板的槽与另一只过滤板的槽相对以制成如图3所示结构的过滤元件；在这只过滤元件中不使用加强件。对作为比较的过滤元件进行上段所述的同样的过滤实验，实验结果也列于表1。
表1
很明显，使用加强件对于延长失效时间有很大的效果。
由于具有前文描述的结构特点，本发明的过滤元件具有下列突出的优点。
本发明的过滤元件具有用加强件加强的过滤板，因而其强度大大增加，即使由于过滤热的含尘气体使过滤板的柔性增加，也不易发生变形，而且，它们还获得了对于脉冲式喷气重复除尘的耐久性。
如果加强件在截面形状上与上述过滤板相似并且如果它们具有可与上述过滤板的脊和槽外接的尺寸，并且如果它们以这样的方式相对放置，使得上述过滤元件固定于其间，则过滤板的波形几何形状即被加强件的几何形状所保持，因而，过滤板的波形轮廓将不易变形，即使由于过滤热的含尘气体使其柔性增加。此外，当为了除去聚集的灰尘而在过滤元件的气体通道内吹入脉冲式喷气时，由于过滤板膨胀而引起的变形被充分地减少了，从而提高了过滤元件对重复除尘操作的耐久性。
如果加强件在截面形状上与上述过滤板相似并且如果它们具有这样的尺寸使得它们与上述过滤板的脊和槽内接，并且如果它们在过滤元件内部以一种相对的方式设置，则由抽吸被滤气体的负压引起的过滤板波形截面的向内变形(凹陷)就被加强件大大地减小了，这样负压从而抽气量可以增加，从而可处理更大量的含尘气体。
通过以适当方式将这两种类型的加强件合并使用可以达到更大的加强效果。
此外，如果每个过滤板被加工成由重复的波形截面构成的形状，每个波形截面包括覆盖上述加强件的相应脊的顶部的顶，与上述顶部相连的并沿上述加强件的斜面延伸的斜面，在选定位置连接上述斜面的第一底部，以及延伸至上述加强件的槽的第二底部，则过滤板本身被加强从而形成更强的过滤元件。
如上面提到过的，构成过滤板的波形部件通常是由聚合物材料纤维如聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚酯、聚丙烯、聚酰胺和聚乙烯制成的。这些纤维的非织造布或毡可以通过间隔粘合工艺制成所需要的形状即波形形状，在该工艺中通过使用在织物上施加粘合剂、在织物中混入低熔点合成纤维、在织物上散布低熔点合成树脂颗粒等方法将纤维粘结在一起。在用特定类型的聚酰亚胺纤维制造波形部件的情况下，透气性波形部件可以通过利用聚酰亚胺自身的性质以一种有效的方式制造。即通过在高于聚酰亚胺玻璃化转变点的温度下加热高耐热性芳香聚酰亚胺纤维的非织造布或毡以适当时间，当它们软化时聚酰亚胺纤维将收缩，这加速了纤维致密化倾向，这样就形成了具有多孔和自我支撑特性的可用作过滤板的透气性波形部件。
下面描述的是一个使用履带式模具的波纹板轧机的具体实施例，该模具用来执行预热、模压和冷却等连续步骤以制造聚酰亚胺纤维波纹部件。然而应该指出的是，本发明决不仅仅限于这一具体实施例。还应指出的是预热、模压、冷却这些步骤也可以用槽纹辊代替履带模具来完成。
现在将参照图15和16对本发明使用的波纹板轧机进行描述，图15和16分别为波纹板轧机的侧视图和平面图。
图15和16所示的波纹板轧机包括一预热区103，它由喂入区的卷筒101上退绕的毡102喂料；以及一热模压区104、一冷却区105和一切断机，冷却后的波纹板在切断机上被切成所需的尺寸。下面的描述是以图15所示使用履带式模具的波纹板轧机的侧视图为基础的。
如图15所示，预热区103装备了一对相对的预热履带式模具106，热模压区104装备了一对相对的热模压履带式模具107，冷却区105装备了一对相对的冷却履带式模具108。从喂入区的卷筒101退绕下来的毡102被输送至并通过预热区103中的预热履带式模具106之间进行预热，然后预热了的毡102被输送至并通过热模压区104中的热模压履带式模具107之间而将其热模压成预定的波形表面；接着，波形毡被输送至并通过冷却区105中的冷却履带式模具108之间，以便将其冷却定型。最后，冷却毡在切断机109上被切成所需要的大小。110表示的是一块切下来的具有波形表面的预期形状的板。
图17和18分别是用于本发明的一种改进型式的波纹板轧机的侧视图和平面图，其中，预热、模压和冷却步骤在槽纹辊上完成。如图所示，预热区103装备有一对相对的预热槽纹辊111，热模压区104装备有一对相对的热模压槽纹辊112，而冷却区105装备有一对相对的冷却槽纹辊113。如同使用履带式模具的波纹板轧机的情况，从喂入区中的卷筒101退绕下来的毡102经过预热、热模压和冷却等连续步骤而形成预定的波形表面；然后，成型的毡送至切断机109被切成所需的大小110。
实施例7是由下述方法构成的。
拉伸比为1∶5、粗为30μm的聚酰亚胺纤维是由二苯甲酮-3，3′，4，4′-四羧酸二酐和4，4′-亚甲基-双(异氰酸甲苯酯)制成的。将纤维用针刺方法预成型以制备出表面密度为475g/m2、厚度为2.5mm和宽度为1,630mm的针刺毡102样品。
这样制备的毡102被绕在卷筒101上然后用图15所示的带有履带式模具的波纹板轧机用下述的方式加工以制造具有波形表面的透气性聚酰亚胺纤维成形件。
从卷筒101上退绕下来的毡102送入300℃的预热区103并在预热履带式模具106上预热。被预热的毡102被传送至保持在340℃的热模压区104，在这里通过热模压履带式模具107在垂直于毡102移动的方向上形成25mm高的波形(其截面见图19)。接着，毡被送入冷却区105，在冷却履带式模具108上被冷却至70℃。然后，被冷却的毡被输送至切断机109被切断成1,000mm的长度，这样就制成了具有波形表面的透气性聚酰亚胺纤维成型件(图19中用114表示)。
两张这样的成型件接合在一起形成一个自我支撑的具有波形表面的箱形过滤元件(图20中用115表示)；该过滤元件50mm高、1,000mm宽和1,500mm长。
实施例7中所用的聚酰亚胺具有下述化学结构 实施例8是由下述方法构成的。
一个针刺毡102样品用实施例7中的针刺方法制备。这样制备的毡102卷绕在卷筒101上并用图17所示的带槽纹辊的波纹板轧机以下述方式加工以制成具有波形表面的透气性聚酰亚胺纤维成型件。
从卷筒101上退绕下来的毡102被送入约300℃的预热区103在预热槽纹辊111上预热。被预热的毡102被送至保持在340℃的热模压区104，在这里通过热模压槽纹辊112在平行于毡102移动的方向上形成波形(每第三个波形比前两个波形高5mm，见图21的截面)。接着，毡被送入冷却区105，在冷却槽纹辊113上冷却至70℃。然后，冷却的毡被送至切断机109切断成1,500mm的长度，这样就制成了具有波形表面的透气性聚酰亚胺纤维成型件(在图21中表示为116)。
两张这样的切断成型件接合在一起形成了具有波形表面和能有效清洗的网孔结构的、自我支撑的箱形过滤元件(图22中表示为117)；该过滤元件60mm高、1,000mm宽和1,500mm长。
实施例9由下述方法构成。
一针刺毡102样品用实施例7中的针刺方法制备，只是将实施例7中针刺毛毡102的宽度1,630mm改变成800mm。
这样制成的针刺毡102卷绕在卷筒101上，采用实施例8中的同样步骤用图17所示的带槽纹辊的波纹板轧机加工成具有波纹高度40mm的波形表面的、透气性聚酰亚胺纤维成型件。在切断机109上切断后得到的成型件长度很长(10m)，如图23所示，它被表示为118。
将这个成型件的两个侧边对接形成了一个具有108个波形、直径115mm和10m长的筒形过滤元件(在图24中用119表示)。
本发明的方法能用聚酰亚胺纤维制造出一种成型件，它具有高耐热性，具有透过各种粒度的透气性，具有光滑表面因而尘粒不易粘附其上并且沉积的尘粒易于除去，因而，堵塞的可能性低从而保证了长的使用寿命。根据本发明，由阻燃和高耐热性芳香聚酰亚胺纤维制成的非织造布或毡，通过在串联排列的履带式模具或槽纹辊上连续进行预热、模压和冷却步骤，可在横向或纵向上形成波纹形，一对这样的波形非织造布或毡连在一起形成了具有足够刚度以自我支撑的波形表面的过滤元件。
如果希望，毡可以在纵向上压制波形，然后将两侧边对接形成一具有足够刚度以自我支撑的、波形表面的、长的筒形过滤元件。
如果模压以这样的方式进行使得横向或纵向波纹的高度在一定间隔发生变化，就可以制成具有能有效反向清洗的网孔结构的透气性聚酰亚胺纤维成型件。
如果加强件被置于过滤元件内部，则加强件须在两块切断的成型件接合在一起之前置于其间。
另一个加强过滤元件的实施例将在下面描述。
图25是本发明过滤元件的透视图；图26是图25所示过滤元件的一过滤板的透视图；图27是图26的27-27剖面图；图28是图26的28-28剖面图；图29是本发明过滤元件的改进型过滤板的透视图。
在图25中一般表示为G的本发明的过滤元件，是由一对过滤板250拼合而成的，在每只过滤板250中，波形截面中的相邻脊211由多个连接部220相互连接。
如图26所示，每只过滤板250具有由多个连接部220相互连接的相邻脊211。每个过滤板250还具有槽212和一对凸缘216。为制造过滤板250，聚合物材料如聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚酯和聚丙烯制成的纤维经梳理和针刺形成具有预定纤维密度的非织造布，然后在具有能形成连接部220的波形表面轮廓的模制机上热压成型。由于过滤元件G需耐热性，使用的聚合物材料最好是聚酰亚胺纤维。采用履带式模具或槽纹辊的工艺方法可应用于本例情况。
由于连接部220被制成过滤板250波形截面的一个整体连接部分，每一连接部包括一与过滤板250的顶213齐平延伸的平面部分221和一对从平面部分221向过滤板250的底217倾斜的斜面222和223(见图27和28)。平面部分221可以与顶213有不同水平平面。
连接部220沿垂直于过滤板250的脊211的长度方向横跨过滤板250的宽呈直线设置。直线相对于脊211长度方向可以不呈90°角，只要连接部220能提供预期的加强性能。呈直线形的连接部220沿过滤板250的纵向被分隔开。通过在将成为过滤板250的挠性振动的波腹区域的地方形成连接部220，过滤板250的强度可得到进一步提高。
因此，不仅过滤板250上的相邻脊211的顶213被连接部220的平面部分221相互连接起来，而且过滤板250的波形截面上的相对斜面214和215也被连接部220的斜面222和223相互连接起来；这样，过滤板250就不能在波形截面的顶213与斜面214和215形成的角部和底217与斜面214和215形成的角部弯曲。换句话说，过滤板250被有效地加强使其波形轮廓不易变形。
因此，过滤元件G具有被连接部220加强的过滤板250的波形部分，即使由于过滤热的含尘气体其温度升高而引起过滤板250的柔性增加，过滤板250的波形轮廓也不易变形。
此外，即使当为了清除尘粒在过滤元件G的气体通道中吹入高压脉冲式喷气气体时，连接部也会减少由于过滤板250的膨胀而引起的变形，这样就阻止了其波形轮廓的变形；因而，过滤元件G对反向清洗的耐久性被有效改善。
进而，即使抽吸待滤气体的负压增加，由连接部220加强的过滤板250的波形轮廓也不易变形，因而，过滤板250的过滤能力得到有效地增强。
在图25至28所示情况中，连接部220横跨过滤板250的宽度呈直线设置，但这并不是本发明唯一情况，沿波形截面的一个脊211长度方向上的连接部220可以与沿相邻脊211的长度方向的连接部交错排列，如图29所示的过滤板260的情况。
实施例10是由下述的方法构成的。
表面密度为500g/cm2、2.0mm厚、3,000mm宽和1,500mm长的聚酰亚胺毡放入320℃的模具中保持30分钟，以形成1,000mm宽和1,500mm长的、具有波形截面形状和如图26所示的相连的脊的过滤板。过滤板的脊为30mm高，其顶部之间相距28mm。相邻的脊被沿过滤板纵向间隔300mm的连接部相互连接。连接部为15mm宽，每个连接部在其相对两端均有向下倾斜30℃的斜面。
一对这样的过滤板拼合在一起形成图25所示的过滤元件。然后对该过滤元件在加速老化条件下进行过滤实验，其中过滤温度设定在比通常使用温度高的270℃，用脉冲式喷气除尘的时间间隔为12秒，比正常操作的时间间隔短。被过滤的喂入气体用含5g/cm3的KantoLoam砂(JIS 11级)作灰尘，速度为1m/min。过滤后气体中所含尘粒量用Shibata Scientific Technology，Ltd的数字灰尘测定仪根据光散射积分原理测量。当所测含尘量超过0.05mg/cm3时，被测过滤元件被认为失效。失效时间为118小时。
在另一实验中，含5g/cm3Kanto Loam砂(JIS 11级)的热气体(270℃)用0.05kg/m2的抽气压过滤250小时，粘附的尘粒用3kg/cm2的脉冲式喷气除去。过滤之后，过滤元件被拆开，对过滤板进行检验，但未发现其波形轮廓发生任何变形。
与实施例10相同的聚酰亚胺毡放入320℃模具中并保持30分钟，形成具有如图2所示波形截面形状的、1,000mm宽1,500mm长的过滤板。一对这样的过滤板拼合成图3所示的过滤元件。每个过滤板上的脊具有与实施例10相同的顶部间距和高度。
对该过滤元件进行实施例10相同条件下的过滤实验，失效时间为64小时，过滤板的波形轮廓在纵向上发生了扭曲，并且所导致的脊间距的不均匀性表明过滤板发生了显著变形。
因此，这表明连接过滤板上的脊具有加强效果。
因此，本发明的过滤元件提供了下列突出的优点。
每个过滤板的波形截面上的相邻脊用连接部互相连接，因而，过滤板的波形截面将不易在角部弯曲，并且可有效地防止变形，即使由于过滤热的含尘气体使过滤板的柔性增加。
连接每个过滤板的波形截面上的相邻脊的连接部还可以起加强过滤板本身的作用，因而不仅其对除尘操作所使用的重复脉冲式喷气的耐久性得到了提高，而且抽吸含尘气体的负压也可以大大地增加从而提高处理含尘气体的能力。
虽然参照具体的实施例对本发明进行了详细的描述，但对该领域的技术人员来说，很明显，可以在不脱离其主旨和范围的情况下对其进行各种变化和改型。
权利要求
1.一种加强过滤元件，包括一对过滤板，每只均由聚合物材料非织造布或毡制成并且被成型为具有许多交错的脊和槽的呈波形截面的板，所述过滤板以这样的方式配置使得其中一只过滤板的槽与另一只过滤板的槽相对，并形成两个端部；和至少一组具有两个端部且沿垂直于所述脊和槽的长度方向设置以加强所述的一对过滤板的加固部件，所述的至少一组加固部件的两端部分别固定到所述的一对过滤板的两端部上。
2.根据权利要求1的一种加强过滤元件，其中所述的至少一组加固部件包括一对截面形状与所述过滤板相似的加强件。
3.根据权利要求2的一种加强过滤元件，其中所述的一对加强件具有这样的尺寸使其能外接所述过滤板的脊和槽，并且所述的一对加强件以这样的方式相对设置以使得所述过滤板被固定于其间。
4.根据权利要求2的一种加强过滤元件，其中所述的一对加强件具有这样的尺寸使其能内接所述过滤板的脊和槽，并且所述一对加强件在所述过滤板内侧以彼此相对的方式设置。
5.根据权利要求1的一种加强过滤元件，其中所述的至少一组加固部件包括一对第一型加强件，其截面形状与所述过滤板相似，并且具有这样的尺寸使其能外接所述过滤板的脊和槽；和一对第二型加强件，其截面形状与所述过滤板相似，并且具有这样的尺寸使其能内接所述过滤板的脊和槽；其中，所述第一型的一对加强件以这样的方式在所述过滤板的外侧相对设置以使所述过滤板被固定在其间；所述第二型的一对加强件在所述过滤板内侧以相对的方式设置。
6.根据权利要求5的一种加强过滤元件，其中所述第一型的一对加强件分别与所述第二型的一对加强件相对，中间被所述过滤板隔开。
7.根据权利要求1的一种加强过滤元件，其中所述的至少一组加固件包括一对第一型加强件，其截面形状与所述过滤板相似，并具有这样的尺寸使其外接所述过滤板的脊和槽；和一个第二型加强件，它是一条平板；其中所述第一型的一对加强件以这样的方式相对设置使所述过滤板被固定在其间；所述第二型的加强件在所述过滤板内侧以这样的方式设置使其与所述第一型的一对加强件相对，中间被所述过滤板隔开。
8.根据权利要求1的一种加强过滤元件，其中所述的至少一组加固件包括一对第一型加强件，其截面形状与所述过滤板相似，并具有这样的尺寸使其内接所述过滤板的脊和槽；和一对第二型加强件，每个所述第二型加强件具有U型截面，并由一个底板和一对相对竖立于所述底板两端的凸缘构成；其中所述第一型的一对加强件在所述过滤板内侧以相对的方式设置，并且所述第二型的一对加强件以这样的方式设置使其底部与所述过滤板相对，而所述第二型的一只加强件的每个凸缘与所述第二型的另一只加强件的相应凸缘通过一个连接件相连。
9.根据权利要求1的一种加强过滤元件，其中在所述至少一组加固部件上形成许多通孔。
10.一种加强过滤元件，包括一对加强件，每个加强件具有由许多交错的脊和槽构成的波形截面，所述加强件以这样的方式放置使其中一个加强件上的槽与另一个加强件上的槽相对并形成两个端部；一对具有两个端部的过滤板，每只过滤板由聚合物材料非织造布或毡制成并且被成型为重复波形截面形状，每个波形截面包括覆盖所述加强件脊的顶部的顶；与所述顶相连并沿所述加强件的斜面延伸的斜面；在远离所述加强件的相应槽的位置处连接所述过滤板的相邻斜面的至少一个第一底；和比上述的至少一个第一底更接近所述加强件的相应槽的至少一个第二底；和在其两端部连接所述过滤板和所述加强件的连接件。
11.根据权利要求10的一种加强过滤元件，其中所述过滤元件的顶和斜面与所述加强件相接触。
12.根据权利要求10的一种加强过滤元件，其中所述第一底的宽度与所述第二底的宽度基本相同。
13.根据权利要求10的一种加强过滤元件，其中所述过滤元件外接所述加强件。
14.根据权利要求10的一种加强过滤元件，其中在所述加强件上形成许多通孔。
15.一种加强过滤元件，包括一对过滤板，每只均是由聚合物材料非织造布或毡制成，并被成型为具有许多脊和槽的呈波形截面的板，所述过滤板以这样的方式放置以使一个过滤板的槽与另一只过滤板的槽相对，每个过滤板具有使相邻脊相互连接的整体连接部。
16.根据权利要求15的加强过滤元件，其中所述连接部与所述过滤板的脊齐平。
17.根据权利要求15的加强过滤元件，其中所述连接部沿与所述槽延伸方向垂直的方向上成直线排列。
18.根据权利要求15的加强过滤元件，其中所述连接部沿垂直于所述槽延伸方向的方向上成两条直线排列。
19.一种制造高耐热性的聚酰亚胺纤维成型部件的方法，聚酰亚胺具有下面式(I)的重复单元 这里n是一个大于1的整数；X是选自下列基团的四价芳香基团， R是选自下列基团的至少一个二价芳香基团， 所述聚酰亚胺纤维成型部件是透气性的并具有0.5～1g/cm的体积密度，所述方法包括这些步骤将所述高耐热性聚酰亚胺纤维非织造布或毡加工成型，然后用履带式模具或槽纹辊连续进行预热、成型和冷却，将所述非织造布或毡在横向或纵向上压成波形，然后将两只波形非织造布或毡对接在一起，由此制成具有足够刚度自我支撑的、具有波形表面的过滤元件。
20.根据权利要求19的方法，其中模压以这样的方式进行使得横向或纵向波形的高度以给定间隔周期性地变化。
21.一种加强过滤元件，包括一种透气性过滤元件，它由聚合物材料制成，并成型为中空的波形结构以便在其中形成许多气体通道，每个气体通道均在纵向上延伸；和至少一组加固部件，用于加强所述过滤元件使之保持所述波形结构的几何形状，所述的至少一组加固部件相对于所述纵向方向横向设置。
22.根据权利要求21的一种加强过滤元件，其中所述的至少一组加固部件包括用螺栓和螺母连接在所述过滤元件凸缘上的分隔件。
23.根据权利要求21的一种加强过滤元件，其中所述的至少一组加固部件包括用聚合物材料制成的整体部件，它与所述过滤元件同时整体成型。
24.根据权利要求21的一种加强过滤元件，其中所述的至少一组加固部件是透气性的。
25.根据权利要求21的一种加强过滤元件，其中所述的至少一组加固部件被设置在所述过滤元件的外部并且可以和所述过滤元件的一个外表面相接触以防止所述过滤元件的过分膨胀。
26.根据权利要求21的一种加强过滤元件，其中所述的至少一组加固部件被设置在所述过滤元件的外部并且支撑所述过滤元件的凸缘以防止所述过滤元件的横向变形。
27.根据权利要求21的一种加强过滤元件，其中所述的至少一组加固部件被设置在所述过滤元件的内部并且可以和所述过滤元件的一个内表面相接触以防止所述过滤元件的过渡收缩。
28.根据权利要求21的一种加强过滤元件，其中所述的至少一组加固部件被设置在所述过滤元件的内部并且支撑所述过滤元件的凸缘以防止所述过滤元件发生横向变形。
29.根据权利要求21的一种加强过滤元件，其中所述的波形结构是由交错的脊的和槽构成的，并且其中所述的至少一组加固部件与所述脊间有一间隙。
30.根据权利要求21的一种加强过滤元件，其中所述的波形结构是由交错的脊和槽构成的，并且其中所述至少一组加固部件与所述槽相接触。
31.根据权利要求21的一种加强过滤元件，其中所述的气体通道相互之间是连通的。
32.根据权利要求21的一种加强过滤元件，其中所述的气体通道相互之间是分隔开的。
33.根据权利要求21的一种加强过滤元件，其中所述过滤元件在纵向上具有末端，至少一个末端与抽气源相连，并且其中所述加固部件与所述两个纵向末端隔开设置。
34.根据权力要求21的一种加强过滤元件，其中所述至少一组加固部件沿垂直于所述纵向方向设置。
全文摘要
一种过滤元件，包括一对过滤板，它们由聚合物材料非织造布或毡制成并被成型为具有波形截面的板，并且以这样方式放置使得其中一只过滤板上的槽与另一只过滤板的槽相对，过滤元件用沿着它的宽度方向设置的加强件加强。加强件和过滤元件用螺栓在它们对应的端部固定。加强件的截面形状与过滤板相似以使其外接过滤板的波形截面，这样一对加强件将过滤元件固定于其间。
文档编号B01D46/52GK1119962SQ9510222
公开日1996年4月10日 申请日期1995年3月9日 优先权日1994年7月12日
发明者柳原广行, 谷口清峰, 栌山毅, 大高仁志, 桥本祯二, 相马三三 申请人:日铁矿业株式会社