CN101223838A - 用于冷却电子部件的风机冷却单元 - Google Patents
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Abstract
一种用来冷却诸如空气冷却远程通讯基站的电子部件的风机冷却单元(100),其包括保护性覆盖器,该覆盖器用于容纳电子部件的外壳(8)的至少空气入口开口(11)。保护性覆盖器(1)具有框架(2),复合过滤介质(3)安装在框架上以形成气密配合。复合过滤介质(3)包括薄膜过滤层(20)和至少一个深度过滤介质层(18),薄膜过滤层(20)具有诸如膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)的多孔聚合物隔膜,而深度过滤介质层(18)设置在薄膜过滤层(20)的上游侧上。深度过滤介质层包括带有静电荷的纤维。ePTFE薄膜较佳地由PTFE均聚物和改性的PTFE聚合物的混合物制成。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于冷却电子部件的风机冷却单元,尤其是用于诸如空气冷却的远程通讯基站中暴露于天气中部位的风机冷却单元。
背景技术
WO 00/04980中描述了一种用于空气冷却的远程通讯基站的现有技术的风机冷却单元。它包括用来容纳远程通讯电子部件的外壳,外壳中的至少一个空气入口开口和至少一个空气出口开口,产生从空气入口开口通过外壳到空气出口开口的气流的至少一个风机,以及至少一个保护性覆盖器,其至少全部地覆盖空气入口开口,以便从进入外壳的气流中除去颗粒。保护性覆盖器包括复合过滤介质和框架,复合过滤介质安装在框架内,以在过滤介质和框架之间形成气密的配合。过滤介质包括具有多孔聚合物薄膜的薄膜过滤层,以及在该薄膜过滤层前面和后面上的支承材料,诸如无纺织物、纺织织物、针织织物、网或打孔薄片。支承材料和薄膜过滤层可拆卸地叠放,或可形成叠层。薄膜过滤层可由合成的聚合物组成,这样的聚合物可选自以下组群:聚乙烯、聚丙烯和含氟聚合物,含氟聚合物包括四氟乙烯/(全氟烃基)乙烯乙烷基共聚物(PFA)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)以及聚四氟乙烯(PTFE),最好是膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)。可在保护性覆盖器前面的外部之上配装百叶窗板,以保护抵御故意破坏和机械损坏,但也可防止飞溅水直接到达复合过滤介质。
现有技术的风机冷却单元特别适用于这样的地方:带有电子部件的外壳位于敞开的空气中,很少或没有保护并暴露在天气条件之下。薄膜过滤介质允许通过高速气流,并通过风机冷却单元即使在环境温度升高情况下也允许达到小于10k的温差,并还根据严格的欧洲远程通讯标准确保抵御水和潮气渗透的保护。
本发明的目的是提出一种风机冷却单元,其具有改进的保持水、潮气和任何其它包含在气流中可导致电子部件毁坏或损坏的元素的保持能力。
发明内容
根据本发明,通过风机冷却单元来实现上述目的,该风机单元是根据上述现有技术的风机单元,但它带有保护性覆盖器的不同复合过滤介质。本发明的复合过滤介质除了薄膜过滤层外还包括至少一层深度过滤介质层,该介质层相对于通过过滤器的气流方向设置在薄膜过滤层的上游侧上。
该深度过滤介质层较佳地包括具有静电荷的纤维,该电荷的强度不会影响到外壳内的电子部件。尽管可用各种已知技术制造带电的过滤材料,但US5,401,446中描述了一种对纤维网冷态充电的简便方法。通过吸引小颗粒进入纤维并保持在纤维内,可提高该充电的纤维的过滤特性。业已发现,它由此在过滤介质内的压降下降速率的增加比深度过滤介质层内没有电荷的情况更慢。
在深度过滤介质层(预过滤器)内除去小颗粒可以防止因在薄膜表面(与“深”过滤介质相比,它是“表面”过滤介质)上形成滤饼引起的薄膜过滤层早期阻塞。因此在较长时间内维持滤饼的渗透性。据估计根据本发明的过滤器可设计成在高度污染的区域内在电子部件寿期内连续地使用而不需更换过滤器。
不同于深度过滤介质的支承层较佳地设置在薄膜上游侧或下游侧上,以提供支承而承受气流和造成的压降。然而,应该指出的是,支承层将显著地影响到过滤介质的总体渗透性。这在支承层是层叠到薄膜上时是尤其优选的情形。因此,由于与支承层层叠,过滤器的渗透性可减小到原来的1/5。
尽管深度过滤介质层较佳地包括无纺纤维网,尤其是热熔的吹制网,但薄膜过滤层较佳地由多孔聚四氟乙烯(ePTFE)制成。ePTFE是疏水的,精细的微孔结构形成抵抗水进入并在高效捕捉小颗粒的表面;因此,它也可有效地防止盐粒通过。业已证明,如US 5,814,405中所述,使用ePTFE薄膜特别地有利。本文所述薄膜具有高的过滤效率、气流和冲击强度。制作合适的ePTFE薄膜的方法在文中作了充分描述,且以参见的方式纳入本文。这些ePTFE薄膜可从特拉华州纽华克(Newark)的W.L.戈尔联合公司(W.L.Gore &Associates,Inc.)购得。然而,也可使用用其它方法制造的同样结构的ePTFE薄膜。
业已发现,该特定类型的ePTFE薄膜在相关的因素之间提供了良好的权衡:空气渗透性、水和盐保持力、颗粒过滤效率和处理。尤其是,当在使用这种ePTFE薄膜时过滤介质折叠而形成打褶的圆筒或板形过滤器看起来不再是问题时,通常会出现销孔。
薄膜的这些有利的特性可归结于其微结构。具体来说,US5,814,405中描述的ePTFE薄膜具有内部的微结构,其基本上由一系列由原纤互连的节点组成,其中,各节点通常平行地布置并高度拉长,且具有25∶1或更大的纵横比,较佳地是150∶1或更大。当ePTFE薄膜由PTFE均聚物和改性的PTFE聚合物两者混合物形成时,就可实现这一点。
尽管US5,814,405中揭示的薄膜平均流动孔大小在低于或等于1.5μm的范围内,但出于本发明的目的,平均流动孔尺寸较佳地大于1.5μm,尤其是在1.5μm至15μm之间,在优选实施例中,约为3μm。在薄膜制造过程中进一步沿纵向和/或横向方向膨胀薄膜直到获得理想的多孔性为止,就可容易地实现上述结果。
因此,可提供保护性覆盖器,其包括带有打褶叠层的复合过滤介质,复合过滤介质包括ePTFE薄膜和支承层以及至少一个带静电荷的热熔吹制过滤介质,该叠层具有约为3弗雷泽(Frazier)至15弗雷泽的空气渗透性,以及对于0.3μm大小的颗粒在cm/s下的颗粒过滤效率至少为90%,而热熔吹制过滤介质具有约为30弗雷泽至130弗雷泽的空气渗透性,以及对于0.3μm大小的颗粒的颗粒过滤效率至少为50%。从这种复合过滤器(H12-13)可获得对于0.3μm颗粒的99%和更高的过滤效率,对于空气冷却的远程通讯基站来说是高度理想的。
对于本发明,并不需要单独的除雾器。还有,本发明的过滤介质可用于一40℃至+70℃之间的环境中。最后,单独的盐过滤器也不是必要的,因为薄膜介质是抵抗水的(IPX5),并还提供高的盐保持力。因此有效地防止对电子部件的腐蚀。根据本发明的单级过滤介质重量轻,据估计在最严重环境条件下可具有长的寿命。
由于复合过滤介质的多层结构,仅某些非常小的空气颗粒会穿过深度过滤介质的预过滤器,并以一定的延迟达到薄膜表面。因此具有约90%的过滤效率的热熔吹制预过滤器可过滤掉大部分的颗粒。随着时间的推移,滤饼形成在预过滤器的上游侧上。这种滤饼提供附加的过滤效应。滤饼的过滤效率随着时间推移而提高并构成一种类型的预-预过滤器。当以上述方式加载的过滤器暴露于具有大于90%相对湿度的潮湿气候中时,滤饼对于全部过滤介质呈现重要的功能。具体来说,如果滤饼直接形成在薄膜材料的表面上,则滤饼颗粒在潮湿气候中的膨胀导致在过滤介质上的压降加大。然而,如果滤饼诸如借助于预过滤器与薄膜表面分离,那么这种压降加大就会减小。
附图说明
图1是根据本发明的风机冷却单元,
图2是用于风机冷却单元的保护性覆盖器的立体图,
图3是环形保护性覆盖器,
图4是类似于图2中所示的保护性覆盖器、但在上游侧上具有百叶窗板的立体图,
图5是通过图2中保护性覆盖器的一部分的剖视图,
图6是用于本发明风机冷却单元的保护性覆盖器的复合过滤介质的剖视图,
图7是具有位于过滤介质下游侧上的单独支承层的另一复合过滤介质的剖视图,
图8是具有中心设置的单独支承层的又一复合过滤介质的剖视图,
图9是具有位于过滤介质上游侧上的附加稳定层的另一过滤介质的剖视图,
图10作为实例示出了形成复合过滤介质部分的较佳薄膜过滤层结构的放大剖视图,以及
图11是示出复合过滤介质相对于其它薄膜过滤器提高的特性的曲线图。
具体实施方式
图1示意地示出了风机冷却单元100,其中布置了诸如电路、放大器、半导体等的电子部件,电子部件整体上用标号7表示。借助于布置在外壳8后壁13上的一个或多个风机6产生气流,其流动方向如箭头所示。风机数量取决于外壳8的尺寸和所要冷却的部件7。合适的风机6是轴流和径流风机。气流穿过空气入口开口11进入到外壳8内并从外壳8会聚在相对侧上而穿过空气出口开口12。空气入口和出口开口11、12用保护性覆盖器1密封,其中保护性覆盖器是水密封的多孔材料,这样,由风机6抽吸的空气可进入到外壳内部并唯独地通过保护性覆盖器1,并因此过滤通过过滤介质3。保护性覆盖器1可选择地布置在外壳8内或如图1示意地所示布置在外壳8外。呈百叶窗板形式的板5设置在保护性覆盖器1前面的外面以保护而抵御机械损坏、毁坏和溅水。空气较佳地在外壳8的整个前表面上吸入,穿过电子部件7之间并借助于折流板9导向到风机6后面,而进到空气出口开口12。折流板9帮助将气流连接到角落上并将热空气导向到空气出口开口12。建立在露天中的远程通讯装置的基站或开关柜的外壳8的典型尺寸是1500×1000×1000mm3(H×W×D),而保护覆盖器1例如具有的尺寸为1000×450×100mm3(H×W×D)。该尺寸取决于外壳8的大小和需运输的空气量。
图2至5示出保护性覆盖器1的特定结构。图5示出可用塑料或金属制成的框架2,这里,由于稳定性和重量的原因,铝框架是优选的。在框架2中,布置了呈打褶形式折叠的过滤介质3。各褶垂直地布置以允许收集在过滤介质前表面上的潮气向下流动。如图2所示,框架2的深度应选择为使折叠的过滤介质3的两个长侧边缘不突出超过框架2的壁2c,以在过滤介质3和框架2之间可形成气密的连接,以防止空气绕过过滤介质3。
过滤介质3较佳地以图2所示打褶方式折叠在其自身上,以提供更佳的结构整体性并显著地提高用于过滤的暴露表面的面积。各褶的高度较佳地不大于250mm,最好在约30至90mm范围内。尽管过滤介质3在图2中显示为打褶而形成打褶板,但也可以将板的两个边缘连结起来而形成如图3所示的圆筒性过滤介质。在此情形中,过滤介质3布置成圆形,其侧部边缘用相应的封口帽2a、2b进行封口。框架2由两个封口帽2a,2b来形成的这种覆盖器的结构,基本上对应于呈圆筒形式的环形过滤器。封口帽2a具有允许空气沿箭头方向移动的开口15。具有开口15的封口帽2a连接到外壳8。
打褶的过滤介质3的各褶较佳地用上游侧和/或下游侧上的间隔装置加以稳定,以使过滤器能在高达和超过5cm/s的高的表面速度下运行。
理想地是,过滤介质3使用制陶材料4安装到框架2上(图5),材料4诸如聚亚氨酯、环氧树脂、硅树脂、热溶粘结剂或塑料溶胶。为了建立起紧密的密封,制陶材料4应选择或处理成打湿放置到过滤介质3内以确保有连续的密封。在一板形的实例中,过滤介质3可设计为空气流量高达1500m3/h,最好约为200m3/h至500m3/h。
图4示出类似于图2所示的保护性覆盖器1,但其带有一体地形成在其上游侧上的百页窗板5。该百页窗板5可借助于制陶材料4连同过滤介质3一起密封在其位置上。
用于本发明风机冷却单元100的保护性覆盖器1内的复合过滤介质3提供了至少两个过滤层:薄膜过滤层和深度过滤层。薄膜过滤层包括多孔的聚合物薄膜。相对于气流方向在薄膜过滤层的上游设置有至少一个深度过滤介质层。复合的过滤介质可选择地包括支承层。该支承层可以相对于通过过滤器的气流定位在薄膜过滤层的上游或下游。支承层可选择地层叠到薄膜上。
图6至8示出复合过滤介质3的若干个方面的剖视图。深度过滤介质层18设置在薄膜过滤层20的上游,流动方向如箭头所示(图6)。图7中所示的是过滤介质3,其包括设置在薄膜过滤层20下游侧上的支承层22。在图3中,支承层22设置在薄膜过滤层20的上游侧上介于深度过滤介质层18和薄膜过滤层20之间。尽管支承层22较佳地层叠到薄膜过滤层20上,但深度过滤介质层18可分别松散地与薄膜过滤层20和支承层22接触。
此外,如图9所示,可布置呈纤维网形式的稳定层23,其为位于深度过滤介质层18顶上的最上层,以便在操作和处理过滤介质10过程中,防止扰乱深度过滤介质层18内的纤维。稳定层23较佳地由无纺织物制成,该织物的面重量约为2至10g/m2,最好为3至5g/m2,并可用加热、机械方法或借助于粘结剂附连到深度过滤介质层18。
复合过滤介质3的深度过滤介质层18较佳地是无纺的纤维聚合物网,诸如旋转粘结或较佳地热熔吹制的网,其由聚丙烯或聚乙烯、无纺聚酯织物、玻璃纤维、微玻璃纤维、纤维素和聚四氟乙烯组成。
热熔吹制网是通过用会聚的加热空气流带走热熔的旋转纤维而产生极其细的细丝而制成的。热熔吹制工艺形成连续的次丹尼尔(sub-denier)纤维,其具有相当小的直径,直径通常小于10微米。
热熔吹制聚合物纤维网层可用各种聚合物材料制成,包括有聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯以及聚乙烯。其中聚丙烯是更佳的聚合物材料。通常形成网的聚合物纤维的直径在约0.5μm至10μm范围内。较佳地,纤维直径为约1μm至约5μm。
深度过滤介质层18的厚度不是关键的。如果深度过滤介质是例如热熔吹制网,则其厚度可以是约从0.25mm至3mm。较厚的厚度会导致较高的灰尘容量。然而,过厚的深度过滤介质层会限制复合过滤介质中所可使用的总层数。
深度过滤介质的基础重量的选择也在本技术领域内技术人员的能力范围之内。例如,热熔吹制聚合物纤维网的重量可以是在约1g/m2至100g/m2的范围之内,较佳地,热熔吹制聚合物纤维网的基础重量在约10g/m2至50g/m2的范围之内。
至少一个深度过滤介质层形成为电介体的过滤介质,其包括具有静电荷的高效层。采用各种已知技术将电荷赋予热熔吹制纤维网以提高其过滤特性。
例如,根据授予Tsai等人的美国专利No.5,401,446中所描述的方式,通过使网顺序地经受一系列的电场,可方便地对合适的网进行冷态充电,该相邻的电场彼此基本上具有相对的电极。如文中所述,网的一侧最初经受正电荷,而网的另一侧最初经受负电荷。然后,网的第一侧经受负电荷,而网的另一侧经受正电荷。然而,电介体的过滤器材料也可用各种其它已知技术进行制造。
深度过滤介质层18也可包含粘结剂以提高过滤特性,并也可具有低水平的可萃取的碳氢化合物以改进特性。纤维可包含某种热熔的可处理的碳氟化合物,例如,含氟化合物的唑烷酮和哌嗪,以及含有全氟半族的低聚物的化合物。使用这样的添加剂对于带电网纤维的特性特别有利。此外,预过滤器可以用含有氟化聚合物的合适化学品进行表面处理,以提供一定的水排斥性。
微孔聚合物的薄膜过滤层20设置在深度过滤介质层18的下游。微孔聚合物的薄膜过滤层20用来捕获穿过深度过滤层的颗粒。微孔聚合物的薄膜在从流体流中去除颗粒和有机物方面显示出可信度和可靠性。薄膜的特征通常在于,其聚合物的成分、空气的渗透性、水挤入压力和过滤效率。
根据应用的要求,各种微孔聚合物薄膜可用作为薄膜过滤层。薄膜过滤层可用以下示例材料构造:硝化纤维、三乙酰基纤维、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚砜、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、丙烯酸盐共聚物。
薄膜过滤层最好用能够防止液体穿过的不沾水的材料构成。薄膜过滤层必须能够承受横贯过滤介质上施加的压差而没有任何液体通过。较佳的薄膜具有至少为0.2巴的水挤入压力,较佳地大于0.5巴,空气平均渗透率约为7弗雷泽至100弗雷泽,更佳地空气平均渗透率至少约为30弗雷泽,最佳地至少约为60弗雷泽。
较佳地是,薄膜过滤层是微孔的氟聚合物,例如,ePTFE、氟化的乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基的聚合物(PFA)、聚丙烯(PU)、聚乙烯(PE)或超高分子量的聚乙烯(uhmwPE)。
最佳的是,薄膜过滤层包括ePTFE。US 5,814,405中描述了合适的ePTFE薄膜。文中描述的薄膜具有良好的过滤效率、高的空气流量和冲击强度。图5示出取自上述美国专利的SEM图像,将该图引入到本申请中以给出这里所描述的eFTFE薄膜的微结构的实例。如图所示,薄膜的微结构包括一系列通过原纤互连的节点,其中,各节点基本上平行地和高度拉长地布置,并具有25∶1或以上的纵横比。认为微结构的长节点可在过滤器打褶过程中帮助防止薄膜的任何开裂,由此,避免销孔形成的危险。
薄膜过滤层20可选择地包含过滤材料以提高过滤器的某些特性。US5,814,405中描述了合适的填充物和制备用于本发明中的填充薄膜的方法,合适的填充物诸如碳黑或其它导电填充物、催化剂颗粒、烟熏硅石、胶状硅石或诸如活性碳或陶瓷填充物之类、诸如活性铝和TiO2之类的的吸收材料。
提供支承层22来稳定过滤层20。因此,较佳的支承材料必须有足够刚性以支承薄膜和深度过滤层,但也要足够软和柔顺来避免薄膜的损坏。支承层22可包括无纺或纺织的织物。合适支承层材料的其它实例可包括(但不局限于)纺织的和无纺的聚酯、聚丙烯、聚乙烯、玻璃纤维、微玻璃纤维,以及聚四氟乙烯。支承层22的纤维厚度较佳地在10μm至30μm的范围内,更佳地不小于15μm。沿着打褶方向,材料应在诸褶内提供气流通道,同时,保持诸褶分开(即,防止诸褶坍瘪)。诸如旋转粘结的无纺织物那样的材料特别适用于本发明中。
支承层22可以定位在薄膜过滤层20的上游或下游。支承材料22可以层叠到薄膜过滤层上以形成基层。在此方面,基层既有利地提供了对覆盖的热熔吹制介质层的支承又用作最后的过滤表面。
试验方法
渗透性
可根据弗雷泽数试验方法确定空气渗透性。在此方法中,通过将一试验试样夹紧在垫片-法兰固定夹具内测量空气渗透性,该夹具提供直径近似为2.75英寸和面积为6平方英寸的圆形截面以用于气流的测量。该试样夹具的上游侧连接到一流量计,该流量计与干的压缩空气源串联。该试样夹具的下游侧通向大气。进行试验是将0.5英寸水柱的气压施加到试样上游侧并记录下穿过串联流量计(浮球式转子流量计)空气流率。试验前将该试样调节到21℃和65%相对湿度并保持至少4小时。结果报告以弗雷泽数形式给出,其单位是0.5英寸水柱的气压下试样的立方英尺/分钟/平方英尺。
灰尘容量
可根据以下方法确定灰尘容量。使用恒定输出的雾化器(明尼苏达州肖维(Shoreview)的TSI Model 3096)将3%的氯化钠水溶液雾化。通过加热到80℃使颗粒干燥,然后,用干净的干空气稀释。用空气动力学的粒度分级器(例如,TSI Model 3320;Shoreview,MN)测量颗粒大小的分布。确定出平均颗粒几何直径和标准偏差。
直径为44.4mm的过滤器试验试样在试验前进行称重,并放置在过滤器固定架内。表面速度设定为5.3cm/s。用压力传感器(例如,Heise Model PM10;Stratford,CT)连续地监视横贯过滤器的压降。用氯化钠浮质加载到过滤器上,直到横贯过滤介质上的最后压降达到750Pa为止。试验的试样在试验之后再次称重以确定质量加载。灰尘加载容量是试验试样的最后和初始质量之间的差。
过滤效率
用自动的效率测试仪(例如,Model 8160,由明尼苏达州圣保罗的TSI公司(TSI,Inc.)出品)来测量颗粒的收集效率。该试验在室温(70)和40%相对湿度条件下进行。将邻苯二甲酸二辛酯(DOP)溶液雾化而产生含有直径在0.03至0.5微米的颗粒的浮质。过滤器试样受到气流速度为5.3cm/s的浮质的挑战。两个冷凝核子颗粒计数器同时测量试验试样上游和下游的粒子浓度。粒子状态的效率报告以过滤器收集的上游迎战颗粒的百分数给出。
充电和放电的热熔吹制产品的比较
充电和放电的热熔吹制产品的不同效率显示在下面表1中,该表针对三个实例A、B和C。
表1
过滤器 | 渗透性,弗雷泽 | 加载容量mg | 灰尘容量g/m2 | 改进 |
实例A ePTFE实例B ePTFE+MB充电实例C ePTFE+MB中性 | 7.64.95.1 | 8.812.64.4 | 6.49.13.2 | -43%-50% |
实例A涉及ePTFE薄膜层叠,其包括ePTFE薄膜并带有203g/m3聚酯旋转粘结的背衬作为支承层。薄膜的渗透性约为7.6弗雷泽并在一定试验条件下显现6.4g/m3的灰尘容量。
实例B涉及本发明的复合过滤介质,其具有30g/m3的聚丙烯热熔吹制产品,并用超声波方法粘结到实例A的ePTFE薄膜叠层上。该实例中使用的热熔吹制产品可从麻萨诸塞州的东沃尔波尔(Walpole)的H&V公司(Hollingsworthand Vose company)以零件号TR1462A购取。在具有大小约为0.8mm那样小焊点的过滤器的整个表面上进行α音速(alphasonic)的连接,大约为55500点/m3。复合过滤介质的渗透性约为4.9弗雷泽,而在同样试验条件下过滤介质显示的灰尘容量为9.1g/m3,这有43%的改进。
尽管根据本发明实例B中的复合过滤介质带有静电荷,但实例C涉及同样的复合过滤介质,然而,其通过浸蘸在异丙基酒精或异丙醇内来中和静电荷实现放电,随后进行干燥。尽管渗透性变化不大,但可以期望实例C显示比实例B低的灰尘容量,即,灰尘容量只有3.2g/m3。令人惊奇的是,未充电的复合过滤介质造成的灰尘容量甚至低于单独的ePTFE层叠的灰尘容量。
对照实例
可从W.L.戈尔联合公司(W.L.Gore & Associates,Inc.)(特拉华州的纽华克(Newark))购得的微孔ePTFE薄膜层叠说明了薄膜过滤器的加载容量。ePTFE薄膜的空气渗透性在18至29弗雷泽范围之内,球冲击强度大于0.2巴,重量约为5g/m2。ePTFE薄膜粘结到聚酯旋转粘结的支承材料上(可从日本的东丽公司(Toray)购得),其具有基础重量为270g/m2,空气渗透性在28至32弗雷泽之间,且耐破度大于14巴。薄膜在180℃和350℃之间的温度以及0.1至7巴之间的压力下粘结到支承材料上。合成的ePTFE叠层的空气渗透性在5至8弗雷泽之间。根据上述试验程序,过滤器用氯化钠浮质加载,直到压降达到750Pa为止。在图6中示出了叠层的灰尘加载曲线。总的灰尘加载容量是14mg。
实例1
一层10g/m2的热熔吹制介质(DelPore 6001-10P,可从特拉华州的米德尔顿(Middletown)的德尔斯达公司(DelStar,Inc.)购得)放置在对照实例1的ePTFE薄膜层叠的上游以形成复合介质。热熔吹制介质由10g/m2的聚丙烯热熔吹制层和10g/m2的聚酯旋转粘结的平纹棉麻织物制成。聚丙烯纤维的直径为1至5μm。平均微孔尺寸约为15μm,而介质厚度约为0.2mm。深度过滤层的空气渗透性约为130弗雷泽。对介质充电以提高颗粒的收集效率。根据上述试验程序,过滤器用氯化钠浮质加载,直到压降达到750Pa为止。加载曲线显示在图6中。
实例2
一层30g/m2的热熔吹制介质的深度过滤介质(DelPore 6001-30P,可从特拉华州的米德尔顿(Middletown)的德尔斯达公司(DelStar,Inc.)购得)定位在对照实例1的微孔ePTFE叠层的上游以形成复合介质。热熔吹制介质由30g/m2的聚丙烯纤维层和10g/m2的聚酯旋转粘结的平纹棉麻织物制成。聚丙烯纤维的直径为1至5μm。平均微孔尺寸约为15μm,而介质厚度约为0.56mm。热熔吹制物的空气渗透性约为37弗雷泽。对介质充电以提高颗粒的收集效率。将该热熔介质的两层放置在微孔ePTFE叠层的上游。根据上述试验程序,过滤器用氯化钠浮质加载,直到压降达到750Pa为止。结果显示在图6中。
实例3
一层30g/m2的热熔吹制聚丙烯的深度过滤介质(DelPore 6001-30P,可从美国特拉华州的米德尔顿(Middletown)的德尔斯达公司(DelStar,Inc.)购得)设置在对照实例的微孔ePTFE叠层的上游以形成复合介质。热熔吹制介质由30g/m2的聚丙烯纤维层和10g/m2的聚酯旋转粘结的平纹棉麻织物制成。平纹织物支承软的热熔吹制介质。聚丙烯纤维的直径为1至5μm。平均微孔大小约为15μm,而介质厚度约为0.56mm。热熔吹制物的空气渗透性约为37弗雷泽。对介质充电以提高颗粒的收集效率。将一层该热熔介质的放置在微孔ePTFE叠层的上游并连接到其上以形成复合过滤介质,其中,平纹织物形成外部的上游侧。根据上述试验程序,过滤器用氯化钠浮质加载,直到压降达到760Pa为止。
如图3所示,使用复合介质来形成筒形过滤器。该筒形过滤器包括布置成圆形的打褶的复合介质材料,于是,至少一个侧边缘用相应的封口帽密封。筒形过滤器包括70cm的高度和35cm的直径。一个过滤器的打褶复合介质材料具有12.6m2的过滤面积。如果过滤器是新的话,那么,在近似为180Pa压降下空气流率达到1000m3/h。介质材料圆的内部15具有金属栅格。
过滤器的过滤效率显示在以下表2中。表2示出ePTFE薄膜(如实例1所述)、一层30g/m2热熔吹制物以及根据实例3的过滤器复合物三者之间的效率。
所有三个实例用1cm/s和5.3cm/s的逼近速度进行试验。根据实例3的复合物具有最高的过滤效率。
表2
颗粒大小,μm | 效率@1cm/s | 效率@5.3cm/s | ||||
ePTFE | 30g/m2热熔吹制物 | 复合物 | ePTFE | 30g/m2热熔吹制物 | 复合物 | |
0.030.050.070.1 | 99.78699.65299.49099.274 | 99.21895.12094.80995.721 | 99.97799.96199.94699.939 | 97.14195.99795.08294.868 | 83.18581.52380.41781.093 | 99.22698.89898.70398.867 |
0.150.20.3 | 99.18999.26599.570 | 96.84797.65598.587 | 99.95499.97499.993 | 95.55196.65998.360 | 81.64382.34985.424 | 99.14599.44099.779 |
Claims (24)
1.用来冷却电子部件(7)的风机冷却单元(100),该风机冷却单元包括容纳所述电子部件(7)的外壳(8)、所述外壳(8)内的至少一个空气入口开口(11)和至少一个空气出口开口(12)、产生从所述空气入口开口(11)通过所述外壳(8)到所述空气出口开口(12)的气流的至少一个风机(6)、以及至少一个保护性覆盖器(1),所述保护性覆盖器完全地覆盖至少所述空气入口开口(11)以从进入所述外壳(8)的气流中除去颗粒,所述保护覆盖器包括复合过滤介质(3)和框架(2),所述复合过滤介质(3)安装到所述框架中,从而在所述过滤介质(3)和所述框架(2)之间形成气密的配合,其中,所述过滤介质(3)包括
-薄膜过滤层(20),所述薄膜过滤层包括多孔的聚合物薄膜,以及
-至少一个深度过滤介质层(18),所述深度过滤介质层包括纤维并相对于流过过滤器的气流方向设置在所述薄膜过滤层(20)的上游侧上,其中,所述深度过滤介质层(18)的纤维较佳地带有静电荷。
2.如权利要求1所述的风机冷却单元,其特征在于,所述薄膜过滤层(20)包括多孔的聚四氟乙烯(ePTFE)。
3.如权利要求1或2中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,支承层(22)设置在所述薄膜过滤层(20)的上游侧或下游侧上并与所述薄膜过滤层(20)相邻。
4.如权利要求3所述的风机冷却单元,其特征在于,所述支承层(22)层叠到所述薄膜过滤层(20)上。
5.如权利要求1至4中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,所述至少一个深度过滤介质层(18)包括无纺纤维的聚合物网。
6.如权利要求5所述的风机冷却单元,其特征在于,所述无纺纤维的聚合物网是热熔吹制的网。
7.如权利要求1至6中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,所述薄膜过滤层具有至少为7弗雷泽的渗透性,更佳地至少约为30弗雷泽,最佳地为60弗雷泽或更高。
8.如权利要求1至7中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,所述至少一个深度过滤介质层(18)各具有至少约为30弗雷泽的渗透性,更佳地至少约为100弗雷泽。
9.如权利要求1至8中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,包括稳定层(23),该稳定层与所述至少一个深度过滤介质层(18)相邻并位于其上游侧上,以防止扰乱所述至少一个深度过滤介质层(18)内的纤维。
10.如权利要求1至9中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,所述复合过滤介质(3)对于0.3微米大小的颗粒在10cm/s或更低的表面速度下具有至少为90%的颗粒过滤效率。
11.如权利要求1至10中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,所述薄膜过滤层(20)和所述至少一个深度过滤介质层(18)是打褶的。
12.如权利要求11所述的风机冷却单元,其特征在于,所述过滤介质(3)的形状为打褶板。
13.如权利要求12所述的风机冷却单元,其特征在于,所述板的两个边缘连结起来而形成圆筒形过滤介质。
14.如权利要求1至13中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,所述薄膜过滤层(20)是微孔的聚四氟乙烯(ePTFE)薄膜,该薄膜具有基本上由一系列由原纤互连的节点组成的内部微结构,其中,各节点基本上平行地布置、高度拉长并具有25∶1或更大的纵横比。
15.如权利要求14所述的风机冷却单元,其特征在于,各节点具有150∶1或更大的纵横比。
16.如权利要求14或15中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,聚四氟乙烯(PTFE)是PTFE均聚物和改性PTFE聚合物的混合物。
17.如权利要求14至16中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,所述薄膜过滤层的平均流动孔尺寸大于1.5μm。
18.如权利要求17所述的风机冷却单元,其特征在于,所述平均流动孔尺寸约为3μm。
19.如权利要求1至18中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,所述保护性覆盖器(1)安装在所述空气入口开口(11)。
20.如权利要求1至19中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,所述风机(6)配装在所述外壳(8)内位于与所述空气入口开口(11)相对处的外壳壁(13)上。
21.如权利要求1至20中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,所述外壳(8)是全天候的外壳,用于在暴露于全天候条件下的一位置处使用。
22.如权利要求1至21中任一项所述的风机冷却单元,其特征在于,百叶窗板(5)配装在所述保护覆盖器(1)前面的外侧上。
23.如权利要求1至22中任一项所述的风机冷却单元的用途,用于冷却电子部件(7)。
24.如权利要求23所述的用途,其特征在于,用于空气冷却远程通讯基站。
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