RU2557613C2 - Two-stage water separator for fuel and filter for separation of solid particles - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to fuel fluid separator and filter of solid particles. Said separator and filter comprises first or outer stage configured for coalescing water from fuel and second or inner stage to separate coalesced water from fluid flow and to remove fine solid particles from fluid flow. Coalescing stage comprises corrugated cylinder of polymer. Said corrugated cylinder crimp sockets and downstream crimp crests and discharge points located thereat. Separation stage comprises polymer smooth cylinder surrounded by sandwiched corrugated cylinder and staying in contact with its crimp crests.

EFFECT: higher efficiency of water and solid particles removal.

23 cl, 3 tbl, 10 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Это изобретение относится к водоотделителю для топлива и фильтру для отделения твердых частиц, сконструированных для предоставления высокой эффективности удаления воды и твердых частиц. Описание этой заявки, в частности, связано с описаниями заявки на патент США № 12/820784, зарегистрированной 22 июня 2010 г. и озаглавленной «TWO STAGE WATER SEPARATOR AND PARTICULATE FILTER», и заявки на патент США № 12/820791, зарегистрированной 22 июня 2010 г. и озаглавленной «MODULAR FILTER ELEMENTS FOR USE IN A FILTER-1N-FILTER CARTRIDGE», в отношении которых данная заявка испрашивает преимущество приоритета и содержание которых включено в данный документ посредством ссылки во всей его полноте.This invention relates to a fuel water separator and filter for separating particulate matter designed to provide high removal efficiency of water and particulate matter. The description of this application is, in particular, related to the descriptions of US patent application No. 12/820784, filed June 22, 2010 and entitled "TWO STAGE WATER SEPARATOR AND PARTICULATE FILTER", and US patent application No. 12/820791, registered on June 22 2010 and entitled "MODULAR FILTER ELEMENTS FOR USE IN A FILTER-1N-FILTER CARTRIDGE", for which this application claims priority advantage and the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

Уровень техникиState of the art

Фильтры для жидкостей широко известны и используются в различных системах фильтрации и видах применения, например, там, где имеется потребность в отделении твердых частиц и/или жидкости от рабочей жидкости в защищенной системе. В качестве одного из примеров, системы фильтрации топлива для двигателей хорошо известны и могут применять фильтры для текучих сред, которые направлены на отделение воды и твердых частиц от топлива. Фильтрующие картриджи в некоторых из этих фильтров имеют один фильтрующий элемент со средой, сконфигурированной, чтобы коалесцировать воду, и имеют другой фильтрующий элемент, который имеет среду, сконфигурированную для дополнительной фильтрации топлива и отделения коалесцированной воды от топлива. Во многих случаях фильтрующие элементы расположены в виде концентрической конфигурации с фильтром внутри фильтра, в которой внешний фильтрующий элемент окружает внутренний фильтрующий элемент.Filters for liquids are widely known and used in various filtration systems and applications, for example, where there is a need for the separation of solid particles and / or liquid from the working fluid in a protected system. As one example, fuel filtration systems for engines are well known and can use fluid filters that are designed to separate water and particulate matter from fuel. The filter cartridges in some of these filters have one filter element with a medium configured to coalesce water, and have another filter element that has a medium configured to further filter the fuel and separate the coalesced water from the fuel. In many cases, the filter elements are arranged in a concentric configuration with a filter inside the filter, in which an external filter element surrounds the internal filter element.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Описан фильтр, который обладает улучшенной способностью к разделению смесей топливо-вода на протяжении срока службы фильтра. Фильтр имеет двухступенчатую конфигурацию, например концентрическую конфигурацию с фильтром внутри фильтра, при первой или внешней ступени, сконфигурированной главным образом, чтобы коалесцировать воду из топлива или другой текучей среды, с которой фильтр используется, и второй или внутренней ступени, сконфигурированной, чтобы отделять коалесцированную воду от жидкости и также удалять тонкие твердые частицы загрязняющих веществ из текучей среды. Фильтр предпочтительно сконфигурирован для применения с топливом, таким как дизельное топливо с ультранизким содержанием серы (ULSD) или биодизельное топливо, однако идеи в отношении фильтра, описанного в данном документе, могут быть использованы с любым типом текучей среды, для которой требуется отделение воды от текучей среды, например с жидкостью для гидравлической системы, маслом или смазочной жидкостью, воздухом и т.п. При применении для дизельного топлива с ультранизким содержанием серы (ULSD), биодизельного топлива или других топлив, имеющих низкие величины поверхностного натяжения на границе раздела (IFT), например величины поверхностного натяжения на границе раздела (IFT) менее чем примерно 15 дин/см, достигается улучшенное разделение смесей топливо-вода.A filter is described which has improved ability to separate fuel-water mixtures over the life of the filter. The filter has a two-stage configuration, for example a concentric configuration with a filter inside the filter, with a first or external stage configured mainly to coalesce water from the fuel or other fluid with which the filter is used, and a second or internal stage configured to separate the coalesced water from liquids and also remove fine solid particles of contaminants from the fluid. The filter is preferably configured for use with fuels such as ultra-low sulfur diesel (ULSD) or biodiesel, however the ideas for the filter described in this document can be used with any type of fluid that requires the separation of water from the fluid media, e.g. with hydraulic fluid, oil or lubricating fluid, air, etc. When used for ultra low sulfur diesel fuel (ULSD), biodiesel or other fuels having a low surface tension at the interface (IFT), for example, surface tension at the interface (IFT) of less than about 15 dyne / cm, is achieved improved separation of fuel-water mixtures.

В одном из вариантов осуществления фильтр может быть изготовлен полностью из полимерных материалов. Например, двухступенчатый фильтр, включая среду и торцевые крышки, может быть изготовлен из термопластичного(ых) материала(ов), чтобы способствовать избавлению от отработанного фильтра, например, посредством утилизации или сжигания. Применение полностью полимерных (например, термопластичных) слоев среды делает возможным улучшенное связывание смежных слоев среды одного с другим. В дополнение к этому, полимерная среда предоставляет более высокую химическую стойкость/совместимость по сравнению со средой, образованной из других неполимерных материалов. Кроме того, определенные свойства среды, например размер пор и распределение пор по размеру, лучше регулируются при применении полимерных сред.In one embodiment, the filter may be made entirely of polymeric materials. For example, a two-stage filter, including media and end caps, may be made of thermoplastic material (s) to help dispose of the used filter, for example, by disposal or incineration. The use of fully polymeric (for example, thermoplastic) layers of the medium makes it possible to improve the bonding of adjacent layers of the medium to one another. In addition to this, the polymer medium provides higher chemical resistance / compatibility compared to the environment formed from other non-polymer materials. In addition, certain properties of the medium, such as pore size and pore size distribution, are better controlled when using polymer media.

Хотя фильтр будет описан главным образом как имеющий двухступенчатую конфигурацию, первая ступень может быть применена сама по себе в одноступенчатой конфигурации, применена в комбинации с другими конструкциями второй ступени или применена в комбинации с двумя или более дополнительными ступенями. Аналогичным образом, вторая ступень может быть применена сама по себе в одноступенчатой конфигурации, применена в комбинации с другими конструкциями первой ступени или применена в комбинации с двумя или более дополнительными ступенями.Although the filter will be described mainly as having a two-stage configuration, the first stage can be applied by itself in a single-stage configuration, applied in combination with other designs of the second stage, or applied in combination with two or more additional stages. Similarly, the second stage can be applied by itself in a single-stage configuration, applied in combination with other designs of the first stage, or applied in combination with two or more additional stages.

В одном из вариантов осуществления фильтр для коалесцирования жидкости включает гофрированный цилиндр из полимерной среды, сконфигурированный, чтобы коалесцировать воду, которая имеется в жидкости. Гофрированный цилиндр из полимерной среды имеет впадины складок и расположенные ниже по потоку вершины складок и места отвода расположенные на расположенных ниже по потоку вершинах складок или рядом с ними.In one embodiment, the fluid coalescing filter includes a corrugated cylinder of a polymer medium configured to coalesce water that is in the liquid. The corrugated cylinder from the polymer medium has troughs of folds and downstream vertices of the folds and places of discharge located on or near the tops of the folds of folds.

В одном из вариантов осуществления гофрированный цилиндр среды имеет противоположные концы, которые прикреплены к торцевым крышкам, например, при применении адгезива, заделыванием концов в торцевых крышках, которые предпочтительно изготовлены из полимерного (например, термопластичного) материала, при применении механических крепежных средств или при применении других подходящих методов закрепления. Гофрированный цилиндр может иметь единственный слой или более слоев среды.In one embodiment, the corrugated medium cylinder has opposite ends that are attached to the end caps, for example, when applying adhesive, sealing the ends in the end caps, which are preferably made of a polymeric (e.g. thermoplastic) material, when using mechanical fasteners, or when using other suitable fixing methods. The corrugated cylinder may have a single layer or more layers of medium.

Места отвода могут быть расположены, например, на местах соединения расположенных ниже по потоку вершин складок и негофрированного цилиндра из полимерной (например, термопластичной) среды или расположены на месте отверстий, образованных в расположенных ниже по потоку вершинах складок. Когда негофрированный цилиндр расположен рядом с вершинами складок, расстояние между внутренними вершинами гофрированного цилиндра и негофрированным цилиндром является таким, что отсутствует значительный зазор или существенное разделение между ними. Вершины складок гофрированного цилиндра могут быть закреплены или могут быть не закреплены на внешней поверхности негофрированного цилиндра. Также опорный цилиндр для поддержки среды может быть расположен между вершинами складок и негофрированным цилиндром или расположен внутри негофрированного цилиндра и окружен им.The drainage points can be located, for example, at the junctions of the downstream fold vertices and a non-corrugated cylinder made of a polymer (for example, thermoplastic) medium, or can be located at the holes formed in the downstream fold vertices. When the non-corrugated cylinder is located near the tops of the folds, the distance between the inner vertices of the corrugated cylinder and the non-corrugated cylinder is such that there is no significant clearance or significant separation between them. The creases of the corrugated cylinder folds may or may not be fixed to the outer surface of the corrugated cylinder. Also, the support cylinder for supporting the medium can be located between the vertices of the folds and the non-corrugated cylinder or located inside the non-corrugated cylinder and surrounded by it.

В случае двухступенчатой конфигурации первая ступень расположена выше по потоку второй ступени с зазором между ними. Например, первая и вторая ступени могут быть в компоновке с фильтром в фильтре, при первой ступени, являющейся внешней ступенью, и второй ступенью, являющейся внутренней ступенью. Внешняя ступень включает гофрированный цилиндр из полимерной (например, термопластичной) среды, сконфигурированный, чтобы коалесцировать воду, которая находится в текучей среде. Гофрированный цилиндр имеет впадины складок и расположенные ниже по потоку вершины складок и места отвода, расположенные на расположенных ниже по потоку вершинах складок. Внутренняя ступень включает негофрированный цилиндр из полимерной (например, термопластичной) среды, окружающий многослойный гофрированный цилиндр из полимерной (например, термопластичной) среды, и внутренняя ступень сконфигурирована, чтобы отделять коалесцированную воду от потока текучей среды и удалять тонкие твердые частицы загрязняющих веществ из потока текучей среды.In the case of a two-stage configuration, the first stage is located upstream of the second stage with a gap between them. For example, the first and second stages can be arranged with a filter in the filter, with the first stage being the external stage and the second stage being the internal stage. The outer stage includes a corrugated cylinder made of a polymer (eg, thermoplastic) medium configured to coalesce water that is in the fluid. The corrugated cylinder has troughs of the folds and downstream vertices of the folds and places of removal located on the downstream vertices of the folds. The inner stage includes a non-corrugated cylinder from a polymer (e.g., thermoplastic) medium surrounding a multilayer corrugated cylinder from a polymer (e.g., thermoplastic) medium, and the inner stage is configured to separate coalesced water from the fluid stream and remove fine particulate contaminants from the fluid stream Wednesday.

Внешняя ступень и внутренняя ступень могут быть прикреплены к торцевым крышкам. Торцевые крышки могут быть разделены таким образом, что внешняя ступень включает торцевые крышки, присоединенные к ее противоположным концам, а внутренняя ступень включает торцевые крышки, присоединенные к ее противоположным концам. В другом варианте осуществления внешняя ступень и внутренняя ступень могут использовать совместно одну или обе торцевые крышки, при этом единственная общая крышка присоединена к одному концу каждой из внешней ступени и внутренней ступени, и единственная общая крышка присоединена к противоположному концу каждой из внешней ступени и внутренней ступени.The outer stage and inner stage can be attached to the end caps. The end caps may be divided so that the outer step includes end caps attached to its opposite ends, and the inner step includes end caps attached to its opposite ends. In another embodiment, the outer stage and inner stage can share one or both end caps, with a single common cap attached to one end of each of the outer stage and inner stage, and a single common cap attached to the opposite end of each of the outer stage and inner stage .

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 представляет собой вид с пространственным разделением деталей одного из вариантов осуществления двухступенчатого фильтра, описанного в данном документе.Figure 1 is a view with a spatial separation of the details of one of the embodiments of the two-stage filter described in this document.

Фиг.2 представляет собой вид поперечного сечения двухступенчатого фильтра по фиг.1 в собранном состоянии.FIG. 2 is a cross-sectional view of the two-stage filter of FIG. 1 in an assembled state.

Фиг.3 представляет собой вид с пространственным разделением деталей другого варианта осуществления двухступенчатого фильтра, в котором могут быть использованы идеи, описанные в данном документе.FIG. 3 is an exploded view of another embodiment of a two-stage filter in which the ideas described herein may be used.

Фиг.4 представляет собой вид с пространственным разделением деталей первой или внешней ступени двухступенчатого фильтра по фиг.1 и 2.Figure 4 is a view with a spatial separation of the parts of the first or external stage of the two-stage filter of figures 1 and 2.

Фиг.5 представляет собой вид с пространственным разделением деталей второй или внутренней ступени двухступенчатого фильтра по фиг.1 и 2.Figure 5 is a view with a spatial separation of the details of the second or internal stage of the two-stage filter of figures 1 and 2.

Фиг.6A-6C показывают различные конфигурации слоев среды первой ступени.6A-6C show various configurations of the layers of the first stage medium.

Фиг.7 показывает типичную конфигурацию слоев среды второй ступени.7 shows a typical configuration of the layers of the medium of the second stage.

Фиг.8 показывает пример внешней ступени со щелями, отверстиями или проемами, сформированными в расположенных ниже по потоку вершинах складок, чтобы образовать места отвода.Fig. 8 shows an example of an external step with slots, holes, or openings formed at downstream crest tops to form drainage locations.

Подробное описаниеDetailed description

Конфигурация двухступенчатого фильтра с первой ступенью, которая сконфигурирована главным образом, чтобы коалесцировать воду из потока текучей среды, с которой фильтр используется, и второй ступенью, которая сконфигурирована, чтобы отделять коалесцированную воду от потока текучей среды и также удалять тонкие твердые частицы загрязняющих веществ из потока текучей среды. Текучая среда первоначально протекает через первую ступень, после чего протекает через вторую ступень. Хотя фильтр будет описан главным образом как имеющий двухступенчатую конфигурацию, первая ступень может быть применена сама по себе в одноступенчатой конфигурации, применена в комбинации с другими конструкциями второй ступени, чем те, что описаны в данном документе, или применена в комбинации с двумя или более дополнительными ступенями. Аналогичным образом, вторая ступень может быть применена сама по себе в одноступенчатой конфигурации, применена в комбинации с другими конструкциями первой ступени, чем те, что описаны в данном документе, или применена в комбинации с двумя или более дополнительными ступенями.A two-stage filter configuration with a first stage that is configured mainly to coalesce the water from the fluid stream with which the filter is used, and a second stage that is configured to separate the coalesced water from the fluid stream and also remove fine particulate contaminants from the stream fluid medium. The fluid initially flows through the first stage, and then flows through the second stage. Although the filter will be described mainly as having a two-stage configuration, the first stage can be applied by itself in a single-stage configuration, applied in combination with other designs of the second stage than those described herein, or applied in combination with two or more additional ones steps. Similarly, the second stage can be applied by itself in a single-stage configuration, applied in combination with other designs of the first stage than those described herein, or applied in combination with two or more additional stages.

Фильтр предпочтительно сконфигурирован для применения к топливу, предпочтительно дизельному топливу, такому как дизельное топливо с ультранизким содержанием серы (ULSD), биодизельное топливо или другие топлива, имеющие низкие величины поверхностного натяжения на границе раздела (IFT), для фильтрации топлива перед достижением им двигателя, в котором топливо сжигается. Однако идеи фильтра, описанные в данном документе, могут быть использованы с любым типом текучей среды, для которой требуется отделение воды от текучей среды, например с жидкостью для гидравлической системы, маслом или смазочной жидкостью, воздухом и т.п.The filter is preferably configured to be applied to a fuel, preferably diesel fuel, such as ultra-low sulfur diesel (ULSD), biodiesel or other fuels having a low surface tension at the interface (IFT), to filter the fuel before it reaches the engine, in which fuel is burned. However, the filter ideas described herein can be used with any type of fluid that requires the separation of water from the fluid, such as hydraulic fluid, oil or lubricating fluid, air, and the like.

Фиг.1 и 2 иллюстрируют пример двухступенчатого фильтра 10, имеющего верхнюю по потоку первую ступень 12, которая сконфигурирована главным образом, чтобы коалесцировать воду из потока текучей среды, и вторую ступень 14, расположенную ниже по потоку от первой ступени 12, которая сконфигурирована, чтобы отделять коалесцированную воду от потока текучей среды и также удалять тонкие твердые частицы загрязняющих веществ из потока текучей среды. В этом примере фильтр 10 является конструкцией с фильтром в фильтре, сконфигурированной для протекания от периферии к центру, при первой ступени 12, являющейся внешней ступенью для коагуляции, и второй ступенью 14, являющейся внутренней ступенью для разделения, при том, что внешняя ступень окружает внутреннюю ступень с зазором 16 между ними. Фильтр 10 сконфигурирован таким образом, что расположен внутри корпуса фильтра, при этом корпус закреплен на головке фильтра. Пример этого типа корпуса фильтра и закрепления на головке, используемого для одноступенчатого фильтра, описан в публикации заявки на патент США № 2007/0267338.1 and 2 illustrate an example of a two-stage filter 10 having an upstream first stage 12, which is configured mainly to coalesce water from a fluid stream, and a second stage 14 located downstream of the first stage 12, which is configured to separate coalesced water from the fluid stream and also remove fine solid particles of contaminants from the fluid stream. In this example, the filter 10 is a filter-in-filter design configured to flow from the periphery to the center, with the first stage 12 being the outer stage for coagulation and the second stage 14 being the inner stage for separation, while the outer stage surrounds the inner step with a gap of 16 between them. The filter 10 is configured so that it is located inside the filter housing, while the housing is mounted on the filter head. An example of this type of filter housing and head mount used for a single-stage filter is described in US Patent Application Publication No. 2007/0267338.

Торцевая крышка 18 соединена с первым или верхним концом первой ступени 12, а торцевая крышка 20 соединена со вторым или нижним концом первой ступени. Торцевые крышки 18, 20 изготовлены из полимерного материала, например термопластичного материала, и концы среды первой ступени соответствующим образом прикреплены к торцевым крышкам, например, при применении адгезива, заделывания концов среды в торцевые крышки или других подходящих методов закрепления. В другом варианте осуществления торцевые крышки 18, 20 могут быть изготовлены из неполимерного материала, например металла, при закреплении концов среды на металлических торцевых крышках при применении герметизирующего материала, известного в данной области техники.The end cap 18 is connected to the first or upper end of the first stage 12, and the end cap 20 is connected to the second or lower end of the first stage. The end caps 18, 20 are made of a polymeric material, for example a thermoplastic material, and the ends of the first stage medium are appropriately attached to the end caps, for example, by applying adhesive, sealing the ends of the medium into the end caps, or other suitable fixing methods. In another embodiment, the end caps 18, 20 may be made of a non-polymer material, such as metal, by attaching the ends of the medium to the metal end caps using a sealing material known in the art.

Как показано на фиг.2, торцевая крышка 18 включает центральное отверстие 22, образованное втулкой 23, которая образует выпускной канал для текучей среды, которая профильтрована фильтром 10. Эластомерная уплотнительная прокладка 25 окружает втулку 23 для герметизирующего контактирования с головкой фильтра, когда фильтр и корпус фильтра смонтированы. Торцевая крышка 20 включает отверстие 24, которое делает возможным введение второй ступени 14 внутрь первой ступени 12 во время сборки фильтра.As shown in FIG. 2, the end cap 18 includes a central opening 22 formed by a sleeve 23 that forms a fluid outlet that is filtered by a filter 10. An elastomeric seal 25 surrounds the sleeve 23 for sealing contact with the filter head when the filter and housing filter mounted. The end cap 20 includes an opening 24, which makes it possible to introduce the second stage 14 inside the first stage 12 during the assembly of the filter.

В дополнение к этому, торцевая крышка 26 соединена с первым или верхним концом второй ступени 14, а торцевая крышка 28 соединена со вторым или нижним концом второй ступени. Торцевые крышки 26, 28 также изготовлены из полимерного материала, например термопластичного материала, и концы среды второй ступени соответствующим образом прикреплены к торцевым крышкам, например, при применении адгезива, заделывания концов среды в торцевые крышки или других подходящих методов закрепления. В другом варианте осуществления торцевые крышки 26, 28 изготовлены из неполимерного материала, например металла, при закреплении концов среды на металлических торцевых крышках при применении герметизирующего материала, известного в данной области техники.In addition, the end cap 26 is connected to the first or upper end of the second stage 14, and the end cap 28 is connected to the second or lower end of the second stage. The end caps 26, 28 are also made of a polymeric material, such as a thermoplastic material, and the ends of the second stage medium are appropriately attached to the end caps, for example, by applying adhesive, sealing the ends of the medium into the end caps, or other suitable fixing methods. In another embodiment, the end caps 26, 28 are made of a non-polymer material, such as metal, by attaching the ends of the medium to the metal end caps using a sealing material known in the art.

Торцевая крышка 26 включает центральное отверстие 30 (см. фиг.1, 2 и 5), которое делает возможным скольжение торцевой крышки 26 по цилиндрической трубе 32 и размещение на ней (см. фиг.2), вытянутое вниз от торцевой крышки 18 и образующее часть центрального отверстия 22. Торцевая крышка 28 обычно закрыта, чтобы предотвращать протекание топлива через торцевую крышку 28.The end cover 26 includes a Central hole 30 (see figure 1, 2 and 5), which makes it possible to slide the end cover 26 along the cylindrical pipe 32 and the placement on it (see figure 2), elongated downward from the end cover 18 and forming part of the center hole 22. End cap 28 is typically closed to prevent fuel from flowing through end cap 28.

Первая ступень 12 и вторая ступень 14 могут быть соединены одна с другой при применении любого подходящего метода соединения. Пример подходящего метода соединения описан в публикации заявки на патент США № 2009/0065425. При применении метода, описанного в публикации № 2009/0065425, торцевые крышки 18, 26 могут быть соединены с помощью раздавливаемых ребер, наряду с тем, что торцевые крышки 20, 28 могут быть соединены с помощью применения упругих рычагов 34, которые защелкиваются при соединении с торцевой крышкой 20.The first stage 12 and the second stage 14 can be connected to each other using any suitable joining method. An example of a suitable joining method is described in US Patent Application Publication No. 2009/0065425. When applying the method described in publication No. 2009/0065425, the end caps 18, 26 can be connected using crushable ribs, while the end caps 20, 28 can be connected using elastic levers 34 that snap into place when connected to end cap 20.

Фиг.1 и 2 иллюстрируют, что торцевые крышки 18, 20 первой ступени 12 отделены от торцевых крышек 26, 28 второй ступени 14. Однако в другом варианте осуществления первая ступень 12 и вторая ступень 14 могут использовать совместно общие торцевые крышки, при этом единственная общая торцевая крышка присоединена к первым или верхним концам первой ступени и второй ступени, и единственная общая торцевая крышка присоединена ко вторым или нижним концам первой ступени и второй ступени. Пример первой ступени и второй ступени, использующие совместно общие торцевые крышки, может быть найден в публикации заявки на патент США № 2007/028991.1 and 2 illustrate that the end caps 18, 20 of the first stage 12 are separated from the end caps 26, 28 of the second stage 14. However, in another embodiment, the first stage 12 and the second stage 14 can share common end caps, the only common an end cap is attached to the first or upper ends of the first stage and second stage, and a single common end cap is attached to the second or lower ends of the first stage and second stage. An example of a first step and a second step sharing common end caps can be found in US Patent Application Publication No. 2007/028991.

Фиг.3 представляет собой перспективное изображение с пространственным разделением деталей другого варианта осуществления двухступенчатого фильтра 40, сконфигурированного в виде конструкции с фильтром в фильтре для протекания от периферии к центру, который может использовать идеи изобретения, описанные в данном документе, с первой ступенью 42, являющейся внешней ступенью для коагуляции, и второй ступенью 44, являющейся внутренней ступенью для разделения, при том, что внешняя ступень окружает внутреннюю ступень с зазором между ними. Фильтрующая среда первой ступени 42 и фильтрующая среда второй ступени 44 соединены с торцевыми крышками 46, 48 и 51, 53, соответственно, таким же образом, как описано выше для торцевых крышек 18, 20, 26, 28, хотя также может быть использована общая торцевая крышка на каждом конце. Фильтр 40 сконфигурирован таким образом, чтобы быть установленным над нагнетательной трубой внутри корпус фильтра. Кроме того, подробности этого общего типа конструкции двухступенчатого фильтра описаны в публикации заявки на патент США № 2009/0065425.Figure 3 is a perspective view with a spatial separation of the details of another variant implementation of the two-stage filter 40, configured as a filter with a filter for flowing from the periphery to the center, which can use the ideas of the invention described in this document, with the first stage 42, which is an external step for coagulation, and a second step 44, which is an inner step for separation, while the outer step surrounds the inner step with a gap between them. The filter medium of the first stage 42 and the filter medium of the second stage 44 are connected to the end caps 46, 48 and 51, 53, respectively, in the same manner as described above for the end caps 18, 20, 26, 28, although a common end cap can also be used cap on each end. The filter 40 is configured to be mounted above the discharge pipe inside the filter housing. In addition, details of this general type design of a two-stage filter are described in US Patent Application Publication No. 2009/0065425.

Фиг.4 и 5 иллюстрируют детали первой или внешней ступени 12 для коагуляции и второй или внутренней ступени 14 для разделения фильтра 10, соответственно. Ступени 42, 44 фильтра 40 сконфигурированы по существу таким же образом, что и ступени 12, 14, за исключением торцевых крышек, и не будут описываться отдельно.4 and 5 illustrate the details of the first or outer stage 12 for coagulation and the second or inner stage 14 for separating the filter 10, respectively. Steps 42, 44 of the filter 40 are configured in substantially the same manner as steps 12, 14, with the exception of the end caps, and will not be described separately.

Как показано на фиг.2 и 4, первая или внешняя ступень 12 для коагуляции включает гофрированный цилиндр 50 из полимерной среды, который в собранном состоянии окружает негофрированный цилиндр 52 из полимерной среды. Как показано на фиг.2 и 5, вторая или внутренняя ступень 14 для разделения включает негофрированный цилиндр 54 из полимерной среды, который в собранном состоянии окружает гофрированный цилиндр 56 из полимерной среды.As shown in FIGS. 2 and 4, the first or outer stage 12 for coagulation includes a corrugated cylinder 50 of a polymer medium, which, when assembled, surrounds a non-corrugated cylinder 52 of a polymer medium. As shown in FIGS. 2 and 5, the second or inner separation stage 14 includes a non-corrugated cylinder 54 of a polymer medium, which, when assembled, surrounds a corrugated cylinder 56 of a polymer medium.

При возвращении к фиг.2 и 4, гофрированная среда 50 включает внутренние (т.е. ниже по потоку) вершины 60 складок, которые при применении расположены рядом с внешней поверхностью цилиндра 52, так что отсутствует значительный зазор или существенное разделение между ними. В одном из вариантов осуществления внутренние вершины 60 складок находятся в плотном контакте с внешней поверхностью цилиндра 52. Внутренние вершины 60 складок могут быть или могут не быть закреплены или зафиксированы на внешней поверхности цилиндра 52, однако они расположены рядом с цилиндром, например, при соприкосновении с ним.Returning to FIGS. 2 and 4, the corrugated medium 50 includes internal (i.e., downstream) crease peaks 60 that, when applied, are located adjacent to the outer surface of the cylinder 52, so that there is no significant clearance or significant separation between them. In one embodiment, the inner crease vertices 60 are in close contact with the outer surface of the cylinder 52. The inner crease vertices 60 may or may not be fixed or fixed on the outer surface of the cylinder 52, however, they are located next to the cylinder, for example, in contact with him.

Фиг.6A показывает вид поперечного сечения одного из вариантов осуществления первой ступени 12 с толщиной слоев, преувеличенной для ясности. На фиг.6A расположенные ниже по потоку вершины складок 60 гофрированной среды 50 находятся в непосредственном, плотном контакте с внешней поверхностью негофрированной среды 52, при том, что вершины 60 опционально закреплены или не закреплены на указанной внешней поверхности. Таким образом, в варианте осуществления на фиг.6A не используется центральная труба, сито, элемент в виде клетки или другой опорный элемент для среды первой ступени 12. В этом случае, негофрированная среда 52 и/или гофрированная среда 50 должна быть достаточно жесткой, чтобы действовать сама по себе как опорный элемент.6A shows a cross-sectional view of one embodiment of the first stage 12 with a layer thickness exaggerated for clarity. 6A, the downstream vertices of the folds 60 of the corrugated medium 50 are in direct, tight contact with the outer surface of the non-corrugated medium 52, while the vertices 60 are optionally attached or not fixed to the specified external surface. Thus, in the embodiment of FIG. 6A, no central tube, sieve, cell element or other supporting element for the first stage medium 12 is used. In this case, the non-corrugated medium 52 and / or the corrugated medium 50 must be rigid enough to act on its own as a supporting element.

Фиг.6B показывает другой вариант осуществления первой ступени, в котором центральная труба, сито, элемент в виде клетки, пружина или другой опорный цилиндрический элемент 70 для среды первой ступени 12 расположен ниже по потоку цилиндра 52 из негофрированной среды и смежным с ним образом. Опорный элемент 70, если он используется, может быть сформирован из полимерного материала, например термопластичного материала, и снабжен отверстиями, чтобы предоставить возможность протекания текучей среды через первую ступень ко второй ступени. Опциональный опорный элемент 70 используется, чтобы предотвращать сплющивание внутренней негофрированной среды 52 под воздействием потока и перепада давления текучей среды. В идеальном случае, однако, гофрированная 50 и негофрированная среда 52 совместно предоставляют достаточную прочность и жесткость, делающую ненужным применение опорного элемента 70. В варианте осуществления на фиг.6B негофрированная среда 52 может быть соединена с опорным элементом 70 лишь на торцевых крышках, поскольку отсутствует необходимость ее соединения где-либо в другом месте вследствие давления текучей среды во время применения. Тем не менее, негофрированная среда 52 может быть прикреплена к опорному элементу 70 в любых подходящих местах.Fig. 6B shows another embodiment of the first stage, in which the central tube, sieve, cage element, spring or other supporting cylindrical element 70 for the medium of the first stage 12 is located downstream of the cylinder 52 of non-corrugated medium and adjacent to it. The support element 70, if used, may be formed of a polymeric material, for example a thermoplastic material, and provided with openings to allow fluid to flow through the first stage to the second stage. An optional support element 70 is used to prevent flattening of the inner non-corrugated medium 52 by flow and pressure drop of the fluid. In the ideal case, however, corrugated 50 and non-corrugated medium 52 together provide sufficient strength and rigidity, making the support element 70 unnecessary. In the embodiment of FIG. 6B, the non-corrugated medium 52 can only be connected to the support element 70 on the end caps, since the need for its connection elsewhere due to fluid pressure during use. However, non-corrugated medium 52 can be attached to the support element 70 at any suitable place.

Фиг.6C показывает другой вариант осуществления первой ступени, в котором опорный элемент 70 расположен между расположенной выше по потоку гофрированной средой 50 и расположенной ниже по потоку негофрированной средой 52, смежным с ними образом и при соприкосновении с ними. На фиг.6C опорный элемент 70 обеспечивает поддержку гофрированной среде 50, внутренние вершины 60 складок которой находятся в плотном контакте с ним, наряду с тем, что негофрированная среда 52 расположена внутри опорного элемента 70, в его ниже по потоку и в плотном контакте с ним. Негофрированная среда 52 может быть термически приварена к полимерному опорному элементу 70 или сформована литьем вместе с ним, чтобы прикрепить ее к опорному элементу.6C shows another embodiment of the first stage, in which the support member 70 is located between the upstream corrugated medium 50 and the downstream non-corrugated medium 52, in an adjacent manner and in contact with them. 6C, the support member 70 provides support for the corrugated medium 50, the inner crest peaks 60 of which are in close contact with it, while the non-corrugated medium 52 is located inside the support member 70, in its downstream and in close contact with it . The non-corrugated medium 52 can be thermally welded to the polymer support member 70 or molded with it to attach it to the support member.

На фиг.6A-6C номера 1-5 обозначают, в порядке от выше по потоку к ниже по потоку в направлении потока текучей среды, разные слои среды одного из примеров гофрированной среды 50. В примерах, описанных в данном документе, слои гофрированной среды 50 изготовлены из полимерных материалов, например термопластичных материалов.6A-6C, numbers 1-5 denote, in order from upstream to downstream in the direction of fluid flow, different media layers of one example of corrugated medium 50. In the examples described herein, layers of corrugated medium 50 made of polymeric materials, such as thermoplastic materials.

В одном из вариантов осуществления гофрированная среда 50 может включать три слоя полимерной, волокнистой фильтрующей среды (1-3), один слой полимерной нановолокнистой среды (4) и конечный слой (5) полимерной волокнистой среды. В этом примере негофрированная среда 52 является одиночным слоем полимерной волокнистой среды, сформированным в виде трубы и размещенным внутри гофрированной среды 50 с его расположенной выше по потоку поверхностью, находящейся в непосредственном соприкосновении с гофрированной средой посредством вершин 60 складок или в косвенном соприкосновении с гофрированной средой 50 посредством промежуточного опорного элемента 70.In one embodiment, the corrugated medium 50 may include three layers of a polymeric, fibrous filter medium (1-3), one layer of a polymeric nanofiber medium (4) and a final layer (5) of a polymeric fibrous medium. In this example, non-corrugated medium 52 is a single layer of a polymeric fibrous medium formed in the form of a pipe and placed inside the corrugated medium 50 with its upstream surface in direct contact with the corrugated medium through the crests 60 or in indirect contact with the corrugated medium 50 by means of an intermediate support element 70.

Типично, длины в осевом направлении L₁ (см. фиг.2) слоев гофрированной среды 50, негофрированной среды 52 и опорного элемента (если он используется) являются одинаковыми, при этом концы каждого из них встроены в торцевые крышки 18, 20 или герметизированы посадкой в адгезив, например полиуретан, или присоединены иным образом к торцевым крышкам, с тем, чтобы предотвращать обход среды нефильтрованной жидкостью.Typically, the axial lengths L ₁ (see FIG. 2) of the layers of the corrugated medium 50, the non-corrugated medium 52 and the support element (if used) are the same, with the ends of each of them embedded in the end caps 18, 20 or sealed by fit into an adhesive, for example polyurethane, or otherwise attached to the end caps in order to prevent bypass of the medium with unfiltered liquid.

Наряду с тем, что фиг.6A-6C показывают пять слоев для гофрированной среды 50 и один слой для негофрированной среды 52, больше или меньше слоев могут быть использованы для гофрированной среды 50 и негофрированной среды 52 в зависимости, например, от требований вида применения и конструкции коагулятора.While FIGS. 6A-6C show five layers for corrugated medium 50 and one layer for corrugated medium 52, more or less layers can be used for corrugated medium 50 and non-corrugated medium 52 depending, for example, on the requirements of the application and coagulator designs.

Теперь будут описаны функционирование и конструктивные ограничения для каждого слоя первой ступени или ступени 12 для коагуляции и то, как и когда они применяются. Для иллюстративных целей, примеры каждого слоя описаны в таблице 1 для трех разных комбинаций сред, на которые делается ссылка как на коагулятор X, Y, и Z. Следует указать на то, что эти три комбинации сред отражают выбор конструкционных решений на основе того определения, что в топливах с низким поверхностным натяжением на границе раздела, таких как дизельное топливо с ультранизким содержанием серы (ULSD) и биодизельное топливо, имеет место относительно небольшая термодинамическая движущая сила для коалесценции, и кинетика коалесценции склонна быть медленной. Примеры, описанные в данном документе, спроектированы для физического замедления прохождения капель через среду и для увеличения их концентрации в определенных местах внутри коагулятора.Now will be described the operation and design constraints for each layer of the first stage or stage 12 for coagulation and how and when they are applied. For illustrative purposes, examples of each layer are described in Table 1 for three different combinations of media that are referenced as a coagulator X, Y, and Z. It should be noted that these three combinations of media reflect the choice of structural solutions based on that definition. that in fuels with a low surface tension at the interface, such as diesel fuel with ultra low sulfur content (ULSD) and biodiesel, there is a relatively small thermodynamic driving force for coalescence, and the kinetics of the coalescence slope and be slow. The examples described in this document are designed to physically slow the passage of droplets through the medium and to increase their concentration in certain places inside the coagulator.

Комбинации среды, материалы и свойства, перечисленные в таблице 1, являются лишь примерами и представляют собой комбинации, материалы и свойства, которые, как полагают авторы изобретения, на момент регистрации данной заявки, могли бы предоставлять адекватные результаты определения эксплуатационных характеристик в отношении топливных систем с общей магистралью высокого давления для дизельного топлива с ультранизким содержанием серы (ULSD) или биодизельного топлива. Дополнительные исследования могут выявить подходящие комбинации среды, материалы и свойства материалов, иные, чем те, что перечислены в таблице 1, как в отношении дизельных топливных систем с общей магистралью высокого давления для дизельного топлива с ультранизким содержанием серы (ULSD) или биодизельного топлива, так и в отношении других видов текучих сред в других типах систем.The combination of medium, materials and properties listed in Table 1 are only examples and are combinations, materials and properties that, as the authors of the invention believe, at the time of registration of this application, could provide adequate results for determining operational characteristics in relation to fuel systems with common high-pressure line for ultra-low sulfur diesel fuel (ULSD) or biodiesel. Additional studies may reveal suitable combinations of media, materials, and material properties other than those listed in Table 1, as for diesel fuel systems with a common high-pressure line for ultra low sulfur diesel fuel (ULSD) or biodiesel, and in relation to other types of fluids in other types of systems.

Поэтому, несмотря на то, что в таблице 1 приведен перечень различных конкретных термопластичных материалов, таких как полиамид, полибутилентерефталат и полиэтилентерефталат, слои среды не ограничиваются этими конкретными термопластичными материалами. Могут быть применены и другие термопластичные материалы. Кроме того, слои среды не ограничиваются термопластичными материалами. Другие полимерные материалы могут быть применены для слоев среды, включая, однако не ограничиваясь ими, термоотверждающиеся пластики.Therefore, although Table 1 lists the various specific thermoplastic materials, such as polyamide, polybutylene terephthalate and polyethylene terephthalate, the layers of the medium are not limited to these specific thermoplastic materials. Other thermoplastic materials may be used. In addition, the layers of the medium are not limited to thermoplastic materials. Other polymeric materials can be used for media layers, including, but not limited to, thermosetting plastics.

Таблица 1
Типичные слои среды и свойства для внешней ступениTable 1
Typical environmental layers and properties for the external stage Коагулятор X - Коагулятор с изменением скоростиCoagulator X - Coagulator with a change in speed СлойLayer МатериалMaterial Номинальный средний диаметр волокон (мкм)Nominal average fiber diameter (μm) Средний размер пор (мкм)The average pore size (microns) Максимальный размер пор (мкм)Maximum Pore Size (μm) Проницаемость (куб.футов/мин)Permeability (cubic feet / min) Толщина (мм)Thickness (mm) Базовая масса (г/м²)Base weight (g / m ² ) 1one Полибутилентерефталатный нетканыйPolybutylene Terephthalate Non-Woven >10> 10 >50> 50 >100> 100 >250> 250 >0,3> 0.3 >40±10> 40 ± 10 22 Полибутилентерефталатный нетканыйPolybutylene Terephthalate Non-Woven 1,0-4,01.0-4.0 5,0-15,05.0-15.0 10,0-20,010.0-20.0 35-5535-55 0,7-0,150.7-0.15 27±527 ± 5 33 Полибутилентерефталатный нетканыйPolybutylene Terephthalate Non-Woven 1,0-5,01.0-5.0 15,0-30,015.0-30.0 25,0-40,025.0-40.0 75-10075-100 0,15-0,30.15-0.3 33±533 ± 5 4four Полиамидный нетканыйPolyamide non-woven 0,1-1,00.1-1.0 <8,0<8.0 5,0-15,05.0-15.0 5,0-20,05.0-20.0 0,1-0,250.1-0.25 >20> 20 55 Полиэтилентерефталатный нетканыйPolyethylene terephthalate non-woven >40> 40 20,0-40,020,0-40,0 40-6040-60 50-7550-75 0,4-0,70.4-0.7 198±20198 ± 20 66 Полиэтилентерефталатный нетканыйPolyethylene terephthalate non-woven >20> 20 25-4525-45 40-6040-60 150-200150-200 0,8-1,20.8-1.2 100±20100 ± 20  

Коагулятор Y - Однослойный поверхностный коагуляторCoagulator Y - Single-layer surface coagulator СлойLayer МатериалMaterial Номинальный средний диаметр волокон (мкм)Nominal average fiber diameter (μm) Средний размер пор (мкм)The average pore size (microns) Максимальный размер пор (мкм)Maximum Pore Size (μm) Проницаемость (куб.футов/мин)Permeability (cubic feet / min) Толщина (мм)Thickness (mm) Базовая масса (г/м²)Base weight (g / m ² ) 4four Полиамидный нетканыйPolyamide non-woven 0,1-1,00.1-1.0 <8,0<8.0 5,0-15,05.0-15.0 5,0-20,05.0-20.0 0,1-0,250.1-0.25 >20> 20 55 Полиэтилентерефталатный нетканый (опциональный)Polyethylene terephthalate non-woven (optional) >40> 40 20,0-40,020,0-40,0 40-6040-60 50-7550-75 0,4-0,70.4-0.7 198±20198 ± 20 66 Полиэтилентерефталатный нетканыйPolyethylene terephthalate non-woven >20> 20 25-4525-45 40-6040-60 150-200150-200 0,8-1,20.8-1.2 100±20100 ± 20   Коагулятор Z - Поверхностный коагуляторCoagulator Z - Surface Coagulator СлойLayer МатериалMaterial Номинальный средний диаметр волокон (мкм)Nominal average fiber diameter (μm) Средний размер пор (мкм)The average pore size (microns) Максимальный размер пор (мкм)Maximum Pore Size (μm) Проницаемость (куб.футов/мин)Permeability (cubic feet / min) Толщина (мм)Thickness (mm) Базовая масса (г/м²)Base weight (g / m ² ) 33 Полибутилентерефталатный нетканыйPolybutylene Terephthalate Non-Woven 1,0-5,01.0-5.0 15,0-30,015.0-30.0 25-4025-40 75-10075-100 0,15-0,30.15-0.3 33±533 ± 5 4four Полиамидный нетканыйPolyamide non-woven 0,1-1,00.1-1.0 <8,0<8.0 5,0-15,05.0-15.0 5,0-20,05.0-20.0 0,1-0,250.1-0.25 >20> 20 55 Полиэтилентерефталатный нетканый (опциональный)Polyethylene terephthalate non-woven (optional) >40> 40 20-4020-40 40-6040-60 50-7550-75 0,4-0,70.4-0.7 198±20198 ± 20 66 Полиэтилентерефталатный нетканыйPolyethylene terephthalate non-woven >20> 20 25-4525-45 40-6040-60 150-200150-200 0,8-1,20.8-1.2 100±20100 ± 20

В таблице 1 (и таблице 2 ниже): величина в г/м² определяется как граммы на квадратный метр, величина в куб.футах/мин определяется как кубические футы в минуту; толщина определяется от выше по потоку к ниже по потоку для основного направления потока жидкости через слои среды.In Table 1 (and Table 2 below): a value in g / m ² is defined as grams per square meter, a value in cubic feet / min is defined as cubic feet per minute; the thickness is determined from upstream to downstream for the main direction of fluid flow through the layers of the medium.

Коагулятор XCoagulator X

Пример коагулятора X включает по меньшей мере 6 слоев среды, и может быть использован опциональный опорный элемент. Слои 1-5 образуют гофрированную среду 50, и слой 6 образует негофрированный цилиндр 52. Коагулятор X может быть назван коагулятором с изменением скорости (см., например, публикацию PCT № WO 2010/042706) для применения в конструкции с фильтром в фильтре.An example of coagulator X includes at least 6 layers of medium, and an optional support element may be used. Layers 1-5 form a corrugated medium 50, and layer 6 forms a non-corrugated cylinder 52. Coagulator X may be called a speed-changing coagulator (see, for example, PCT publication No. WO 2010/042706) for use in a filter design with a filter.

Слой 1 функционирует как предварительный фильтр и уменьшает перепад давления на внешней ступени 12. Слой 1 является более открытым (например, имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и/или более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества), чем слой 2.Layer 1 functions as a pre-filter and reduces the pressure drop across the outer stage 12. Layer 1 is more open (for example, has a higher porosity, larger pore size, larger average fiber diameter, higher Fraser permeability and / or lower contaminant removal efficiency substances) than layer 2.

Слой 2 функционирует, чтобы улавливать тонкие эмульгированные капли, например капли воды в дизельном топливе с ультранизким содержанием серы (ULSD). Слой 2 является более плотным (например, имеющим более низкую пористость, меньший размер пор, меньший средний диаметр волокон, более низкую проницаемость по Фрейзеру и/или более высокую эффективность удаления загрязняющего вещества), чем слой 3.Layer 2 functions to capture fine emulsified droplets, such as water droplets in ultra low sulfur diesel fuel (ULSD). Layer 2 is denser (e.g., having lower porosity, smaller pore size, smaller average fiber diameter, lower Fraser permeability and / or higher contaminant removal efficiency) than layer 3.

Слой 3 функционирует, чтобы уменьшать скорость потока внутри слоя и предоставлять пространство для того, чтобы капли, уловленные в слое 2, стекали, аккумулировались и коалесцировали. Физические свойства слоя 3 являются такими, что скорость потока в этом слое меньше, чем в слое 4. Слой 3 является более открытым (например, имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и/или более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества), чем слой 4.Layer 3 functions to reduce the flow rate inside the layer and provide space for the droplets trapped in layer 2 to drain, accumulate and coalesce. The physical properties of layer 3 are such that the flow rate in this layer is lower than in layer 4. Layer 3 is more open (for example, has a higher porosity, larger pore size, larger average fiber diameter, higher Fraser permeability and / or lower contaminant removal efficiency) than layer 4.

Слой 4 функционирует, чтобы улавливать капли, которые не были уловлены предшествующими слоями, особенно более тонкие капли, и чтобы служить в качестве полупроницаемого барьера для прохождения уловленных капель. Функционирование в качестве полупроницаемого барьера принуждает капли к концентрированию и к аккумулированию в слое 3, предоставляя им больше времени и увеличенную возможность для протекания коалесценции. Слой 4 также является причиной локально увеличенной скорости потока и временного увеличения площади поверхности капель, что дополнительно улучшает коалесценцию. Скорость потока в слое 4 выше, чем в слое 5. Слой 4 является более плотным (например, имеет более низкую пористость, меньший размер пор, меньший средний диаметр волокон, более низкую проницаемость по Фрейзеру и/или более высокую эффективность удаления загрязняющего вещества), чем слой 5.Layer 4 functions to trap drops that have not been captured by the previous layers, especially thinner drops, and to serve as a semi-permeable barrier to the passage of trapped drops. Functioning as a semi-permeable barrier forces droplets to concentrate and accumulate in layer 3, giving them more time and an increased chance for coalescence to occur. Layer 4 also causes a locally increased flow rate and a temporary increase in droplet surface area, which further improves coalescence. The flow rate in layer 4 is higher than in layer 5. Layer 4 is denser (for example, has a lower porosity, smaller pore size, smaller average fiber diameter, lower Fraser permeability and / or higher contaminant removal efficiency), than layer 5.

Слой 4 может быть, например, термопластичной нановолокнистой фильтрующей средой с диаметром волокон менее чем 1 мкм, которая способствует достижению требуемой очень высокой эффективности удаления воды для современных топливных систем с общей магистралью высокого давления для дизельного топлива с ультранизким содержанием серы (ULSD) или биодизельного топлива. Слой 4 может быть сформирован при применении процесса электровыдувания, однако может быть сформирован при применении других подходящих процессов. В дополнение к свойствам, приведенным в таблице 1 для слоя 4, слой 4 может также иметь соотношение максимального и среднего размера пор менее чем примерно 3 и более предпочтительно менее чем примерно 2.Layer 4 can be, for example, a thermoplastic nanofiber filter medium with a fiber diameter of less than 1 μm, which helps to achieve the required very high water removal efficiency for modern fuel systems with a common high-pressure line for ultra-low sulfur diesel fuel (ULSD) or biodiesel . Layer 4 may be formed using an electrically blowing process, but may be formed using other suitable processes. In addition to the properties shown in table 1 for layer 4, layer 4 may also have a ratio of maximum and average pore size of less than about 3 and more preferably less than about 2.

Слой 5 функционирует, чтобы создавать окружение с уменьшенной скоростью для коалесцированных капель, сформированных в предшествующих слоях, чтобы они могли собираться и отводиться перед высвобождением. Слой 5 является более открытым (например, имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и/или более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества), чем слой 4.Layer 5 functions to create a reduced-speed environment for coalescing droplets formed in the preceding layers so that they can collect and discharge before being released. Layer 5 is more open (for example, has a higher porosity, larger pore size, larger average fiber diameter, higher Fraser permeability and / or lower contaminant removal efficiency) than layer 4.

Слой 6 (т.е. негофрированный цилиндр 52) функционирует, чтобы предоставлять места отвода для коалесцированных капель. В связи с этим, слой 6 является более открытым (например, имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и/или более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества), чем слой 5. В одном из вариантов осуществления слой 6 также предоставляет опору для первой ступени 12, как рассмотрено выше для фиг.6A, устраняя необходимость в отдельном опорном элементе.Layer 6 (i.e., the non-corrugated cylinder 52) functions to provide outlet points for coalescing drops. In this regard, layer 6 is more open (for example, has a higher porosity, a larger pore size, a larger average fiber diameter, a higher Fraser permeability and / or lower contaminant removal efficiency) than layer 5. In one of of embodiments, layer 6 also provides support for the first stage 12, as discussed above for FIG. 6A, eliminating the need for a separate support element.

Коагулятор YCoagulator Y

В примере коагуляторе Y два или три слоя среды используются с опциональным опорным элементом или без него. Коагулятор Y может быть назван однослойным поверхностным коагулятором (см. заявку на патент США с порядковым № 61/178738, зарегистрированную 15 мая 2009 г., и заявку на патент США с порядковым № 12/780392, зарегистрированную 14 мая 2010 г.) для применения в конструкции с фильтром в фильтре.In the Y coagulator example, two or three layers of medium are used with or without an optional support element. Coagulator Y may be called a single layer surface coagulator (see US Patent Application Serial No. 61/178738, registered May 15, 2009, and US Patent Application Serial No. 12/780392, registered May 14, 2010) for use in design with filter in filter.

Первый слой, слой 4, функционирует, чтобы предоставлять полупроницаемый барьер для прохождения тонких эмульгированных капель, принуждая их концентрироваться на его верхней по потоку поверхности. Таким образом, капли имеют время и подходящее окружение для протекания коалесценции и роста капель. Слой 4 является сравнительно плотным слоем с характеристиками, сравнимыми со слоем 4 в коагуляторе X или даже плотнее. Слой 4 основывается на просеивании, чтобы предотвратить прохождение тонких капель, и в этом примере может являться термопластичной нановолокнистой фильтрующей средой с волокнами диаметром менее чем примерно 1 мкм, иметь средний размер пор меньше, чем средний размер поступающих капель, и может иметь соотношение максимального и среднего размера пор менее чем примерно 3 и предпочтительно менее чем примерно 2. Слой 4 может быть сформирован при применении процесса электровыдувания, однако может быть сформирован при применении других подходящих процессов.The first layer, layer 4, functions to provide a semi-permeable barrier to the passage of thin emulsified droplets, forcing them to concentrate on its upstream surface. Thus, droplets have time and a suitable environment for coalescence and droplet growth. Layer 4 is a relatively dense layer with characteristics comparable to layer 4 in coagulator X or even denser. Layer 4 is based on screening to prevent the passage of thin droplets, and in this example it can be a thermoplastic nanofiber filter medium with fibers with a diameter of less than about 1 μm, have an average pore size smaller than the average size of the incoming drops, and may have a ratio of maximum and average the pore size is less than about 3 and preferably less than about 2. Layer 4 can be formed using the electric blowing process, but can be formed using other suitable s processes.

Слой 5 является опциональным и предоставляет опору для слоя 4, если это требуется, и служит в качестве пути для стекания коалесцированных капель, продавленных через слой 4. Слой 5 также соединяет слой 4 со слоем 6 для отделения (т.е. негофрированным цилиндром 52). Слой 5 создает окружение с уменьшенной скоростью для коалесцированных капель, чтобы они могли собираться и отводиться перед высвобождением. Слой 5 (если он используется) является более открытым, чем слой 4, и является структурно более прочным, чтобы предоставлять опору слою 4 и содействовать функционированию фильтрующей среды.Layer 5 is optional and provides support for layer 4, if required, and serves as a way for dripping coalesced droplets pressed through layer 4. Layer 5 also connects layer 4 to layer 6 for separation (i.e., non-corrugated cylinder 52) . Layer 5 creates an environment with a reduced speed for coalescing droplets so that they can collect and discharge before release. Layer 5 (if used) is more open than layer 4 and is structurally stronger to provide support to layer 4 and to facilitate the functioning of the filter medium.

Коагулятор Y имеет дополнительный негофрированный слой 6 (т.е. негофрированный цилиндр 52) ниже по потоку от слоя 4 и опциональный слой 5, который предоставляет места отвода для коалесцированных капель. Слой 6 является более открытым, чем опциональный слой 5.Coagulator Y has an additional non-corrugated layer 6 (i.e., non-corrugated cylinder 52) downstream of layer 4 and an optional layer 5, which provides outlet points for coalesced drops. Layer 6 is more open than optional layer 5.

Коагулятор ZCoagulator Z

В примере коагулятора Z используются три или более слоев среды с опциональным опорным элементом (см. заявку на патент США с порядковым № 61/179170, зарегистрированную 18 мая 2009 г.; заявку на патент США с порядковым № 61/179939, зарегистрированную 20 мая 2009 г.; и заявку на патент США с порядковым № 12/780392, зарегистрированную 14 мая 2010 г. Коагулятор Z является более комплексным поверхностным коагулятором, чем коагулятор Y, в конструкции с фильтром в фильтре.In the example of coagulator Z, three or more layers of medium with an optional support element are used (see US Patent Application Serial No. 61/179170, registered May 18, 2009; US Patent Application Serial No. 61/179939, registered May 20, 2009 g .; and US patent application serial number 12/780392, registered May 14, 2010. Coagulator Z is a more complex surface coagulator than coagulator Y, in the design with a filter in the filter.

Слой 3 функционирует, чтобы уменьшать перепад давления на коагуляторе, и служит в качестве предварительного фильтра для отделения твердых частиц для коагулятора и чтобы увеличить срок его службы. Слой 3 является более открытым, чем слой 4, и имеет более высокое капиллярное давление (т.е. большее избыточное капиллярное давление), чем слой 4.Layer 3 functions to reduce the pressure drop across the coagulator, and serves as a pre-filter to separate solid particles for the coagulator and to increase its service life. Layer 3 is more open than layer 4 and has a higher capillary pressure (i.e., greater excess capillary pressure) than layer 4.

Назначения и свойства слоя 4, слоя 5 (опционального) и слоя 6 являются такими же, как описано для коагулятора Y.The purposes and properties of layer 4, layer 5 (optional) and layer 6 are the same as described for coagulator Y.

Во всех трех коагуляторах X, Y и Z представляет интерес природа перехода от слоя 5 к слою 6. В проиллюстрированных и описанных вариантах осуществления слои 1-5 являются гофрированными. В связи с этим, профиль протекания потока в складках и протягивание уловленных капель побуждает их накапливаться во впадинах 62 (в направлении ниже по потоку) складок гофра. Это приводит к концентрированию капель в этой локализованной области, увеличивая коалесценцию посредством предоставления увеличенного времени для коалесценции капель, прежде чем они высвобождаются. Авторы данного изобретения наблюдали, что коалесцированные капли проявляют тенденцию к высвобождению из одних и тех же активных областей или зон на поверхности коагуляторов ниже по потоку, в то время как высвобождение небольших капель происходит где-нибудь в другом месте. Это указывает на то, что как только путь для выпуска через среду создан, он используется повторно.In all three coagulators X, Y, and Z, the nature of the transition from layer 5 to layer 6 is of interest. In the illustrated and described embodiments, layers 1-5 are corrugated. In this regard, the profile of the flow in the folds and the pulling of the captured droplets causes them to accumulate in the troughs 62 (in the downstream direction) of the corrugation folds. This leads to the concentration of droplets in this localized region, increasing coalescence by providing increased time for coalescence of the droplets before they are released. The inventors have observed that coalesced droplets tend to release from the same active regions or zones on the surface of the coagulators downstream, while the release of small drops occurs elsewhere. This indicates that once the path for release through the medium is created, it is reused.

В описанной первой ступени предпочтительные пути для выпуска, заканчивающиеся в более крупных порах, образованы плотного контакта внутренних вершин складок слоя 4 (для коагуляторов Y и Z) или слоя 5 (для коагулятора X, а также коагуляторов Y и Z, если слой 5 включен) с расположенной выше по потоку поверхностью негофрированного слоя 6. В месте соприкосновения между гофрированной средой и негофрированной средой возникает локализованное разрушение пористой структуры среды, которое создает эти предпочтительные пути для выпуска. Результатом является высвобождение капель большего размера. Кроме того, эти пути для выпуска возникают на дне 64 впадин 62 складок гофра (см. фиг.6A, 6B и 6C), где коалесцированные капли имеют тенденцию к концентрированию, и данный эффект является наибольшим. Соприкосновение между слоями 4 или 5 и слоем 6 не обязательно является непосредственным. Вместо этого, такие же преимущества могут быть достигнуты косвенным образом, посредством того, что внутренние или находящиеся ниже по потоку вершины 60 складок гофрированной среды 50 непосредственно соприкасаются с пористым опорным элементом 70, который, в свою очередь, находится в непосредственном соприкосновении со слоем 6 (т.е. негофрированным цилиндром 52) на своей стороне ниже по потоку, как показано на фиг.6C.In the first stage described, preferred release paths ending in larger pores are formed by tight contact of the inner vertices of the folds of layer 4 (for coagulators Y and Z) or layer 5 (for coagulator X, as well as coagulators Y and Z if layer 5 is turned on) with the upstream surface of the non-corrugated layer 6. At the point of contact between the corrugated medium and the non-corrugated medium, localized destruction of the porous structure of the medium occurs, which creates these preferred release routes. The result is the release of larger droplets. In addition, these release paths occur at the bottom of 64 troughs 62 of the corrugation folds (see FIGS. 6A, 6B and 6C), where coalesced drops tend to concentrate and this effect is greatest. The contact between layers 4 or 5 and layer 6 is not necessarily direct. Instead, the same advantages can be achieved indirectly by means of the fact that the internal or downstream vertices 60 of the folds of the corrugated medium 50 are in direct contact with the porous support element 70, which, in turn, is in direct contact with the layer 6 ( i.e., a non-corrugated cylinder 52) on its side downstream, as shown in FIG. 6C.

В дополнительном варианте осуществления гофрированная среда 50 может быть такой, как описано в случае примеров коагуляторов X, Y или Z, описанных выше, за исключением того, что слой 6, т.е. негофрированный цилиндр 52, может отсутствовать. Этот дополнительный вариант осуществления достигает такого же профиля протекания потока внутри складок гофра и таких же эффектов в отношении отвода уловленных капель, что и в коагуляторах X, Y или Z, чтобы обусловить концентрирование мелких капель и коалесцированных капель во впадинах 62 складок гофра для улучшения коалесценции. Однако вместо отвода коалесцированных капель к слою 6. капли высвобождаются из небольших щелей или отверстий (т.е. проемов) на внутренних вершинах 60 складок. Эти проемы могут быть сформированы прошивкой иглой или другими средствами и могут иметь размер порядка 30-300 мкм. Проемы служат в качестве мест отвода для коалесцированных капель.In a further embodiment, the corrugated medium 50 may be as described for the X, Y, or Z coagulators described above, except that layer 6, i.e. non-corrugated cylinder 52 may be absent. This additional embodiment achieves the same flow pattern inside the corrugation folds and the same effects with respect to the removal of trapped drops as in the X, Y or Z coagulators, so that small drops and coalesced drops are concentrated in the cavities 62 of the corrugation folds to improve coalescence. However, instead of diverting coalesced droplets to layer 6., droplets are released from small slots or openings (i.e., openings) at the inner vertices of 60 folds. These openings can be formed by piercing with a needle or other means and can have a size of the order of 30-300 microns. The openings serve as drainage points for coalescing drops.

Фиг.8 иллюстрирует пример проемов 80, сформированных на внутренних вершинах складок гофрированной среды 50. Также может присутствовать опциональный слой 82 с относительно большим размером пор (по сравнению со средой 50), который может являться эквивалентом негофрированного цилиндра 52 или опорного элемента 70. Как проиллюстрировано на фиг.8, во время протекания, эмульсия, содержащая мелкие капли воды, втекает в складку в месте (1). В месте (2) мелкие капли воды, которые не в состоянии пройти через барьер, образованный средой, протекают вдоль поверхности среды к впадине складки. В месте (3) мелкие капли воды накапливаются во впадине и коалесцируют в более крупные капли. В месте (4) перепад давления принуждает коалесцированные капли к прохождению через проем 80 на вершине складки. В месте (5) капли высвобождаются через слой 82, если он присутствует. В месте (6) коалесцированные капли воды оседают и/или переносятся вниз по потоку к внешнему, негофрированному цилиндру 54 второй ступени 14, где они отделяются и отводятся.Fig. 8 illustrates an example of openings 80 formed on the inner vertices of the folds of the corrugated medium 50. An optional layer 82 with a relatively large pore size (as compared with the medium 50) may also be present, which may be equivalent to a non-corrugated cylinder 52 or support element 70. As illustrated on Fig, during the course, the emulsion containing small drops of water flows into the crease in place (1). In place (2), small drops of water that are not able to pass through the barrier formed by the medium flow along the surface of the medium to the trench of the fold. In place (3), small drops of water accumulate in the cavity and coalesce into larger drops. At location (4), the pressure drop forces the coalesced droplets to pass through the opening 80 at the top of the fold. At location (5), droplets are released through layer 82, if present. In place (6), coalesced water droplets settle and / or are transferred downstream to the outer, non-corrugated cylinder 54 of the second stage 14, where they are separated and discharged.

Фиг.7 и таблица 2 представляют типичную конфигурацию второй или внутренней ступени 14 для разделения. Вторая ступень 14 служит, чтобы отделять коалесцированные капли воды из потока текучей среды и чтобы удалять тонкие твердые частицы загрязняющих веществ из потока текучей среды. Вторая ступень 14 включает внешний, негофрированный цилиндр 54, находящийся в плотном соприкосновении с внешними вершинами складок внутреннего многослойного гофрированного цилиндра 56.7 and table 2 represent a typical configuration of the second or inner stage 14 for separation. The second stage 14 serves to separate coalesced drops of water from the fluid stream and to remove fine solid particles of contaminants from the fluid stream. The second stage 14 includes an external, non-corrugated cylinder 54, which is in close contact with the outer peaks of the folds of the inner multilayer corrugated cylinder 56.

Как показано на фиг.2, длины L₂ в осевом направлении негофрированного цилиндра 54 и гофрированного цилиндра 56 являются по существу одинаковыми, при этом концы цилиндров встроены в торцевые крышки 26, 28 или герметизированы посадкой в адгезив, например полиуретан, или присоединены иным образом к торцевым крышкам, с тем, чтобы предотвращать обход среды нефильтрованной жидкостью.As shown in FIG. ₂ , the axial lengths L _{2 of the} non-corrugated cylinder 54 and the corrugated cylinder 56 are substantially the same, with the ends of the cylinders embedded in end caps 26, 28 or sealed by fitting in an adhesive, such as polyurethane, or otherwise attached to end caps in order to prevent bypass of the medium with unfiltered fluid.

Комбинации среды, материалы и свойства, перечисленные в таблице 2, являются лишь примерами и представляют собой комбинации, материалы и свойства, которые, как полагают авторы изобретения, на момент регистрации данной заявки, могли бы предоставлять адекватные результаты определения эксплуатационных характеристик в отношении топливных систем с общей магистралью высокого давления для дизельного топлива с ультранизким содержанием серы (ULSD) или биодизельного топлива. Дополнительные исследования могут выявить подходящие комбинации среды, материалы и свойства материалов, иные, чем те, что перечислены в таблице 2, как в отношении дизельных топливных систем с общей магистралью высокого давления для дизельного топлива с ультранизким содержанием серы (ULSD) или биодизельного топлива, так и в отношении других видов текучих сред в других типах систем.The combination of medium, materials and properties listed in Table 2 are only examples and represent combinations, materials and properties that, as the authors of the invention believe, at the time of registration of this application, could provide adequate results for determining operational characteristics in relation to fuel systems with common high-pressure line for ultra-low sulfur diesel fuel (ULSD) or biodiesel. Additional studies may reveal suitable combinations of media, materials, and material properties other than those listed in Table 2, as for diesel fuel systems with a common high pressure line for ultra low sulfur diesel fuel (ULSD) or biodiesel, and in relation to other types of fluids in other types of systems.

Поэтому, несмотря на то, что в таблице 2 приведен перечень различных конкретных термопластичных материалов, таких как полиамид, полибутилентерефталат и полиэтилентерефталат, слои среды не ограничиваются этими конкретными термопластичными материалами. Могут быть применены и другие термопластичные материалы. Кроме того, слои среды не ограничиваются термопластичными материалами. Другие полимерные материалы могут быть применены для слоев среды, включая, однако не ограничиваясь ими, термоотверждающиеся пластики.Therefore, although Table 2 lists various specific thermoplastic materials such as polyamide, polybutylene terephthalate and polyethylene terephthalate, the layers of the medium are not limited to these specific thermoplastic materials. Other thermoplastic materials may be used. In addition, the layers of the medium are not limited to thermoplastic materials. Other polymeric materials can be used for media layers, including, but not limited to, thermosetting plastics.

Таблица 2
Типичные слои среды и свойства внутренней ступениtable 2
Typical layers of the medium and properties of the inner stage СлойLayer МатериалMaterial Номинальный средний диаметр волокон (мкм)Nominal average fiber diameter (μm) Средний размер пор (мкм)The average pore size (microns) Максимальный размер пор (мкм)Maximum Pore Size (μm) Проницаемость (куб.футов/мин)Permeability (cubic feet / min) Толщина (мм)Thickness (mm) Базовая масса (г/м²)Base weight (g / m ² ) АBUT Полиэтилентерефталатная тканая сеткаPolyethylene terephthalate woven mesh ** 30-5030-50 30-5030-50 400-600400-600 0,03-0,10.03-0.1 37±1037 ± 10 BB Полибутилентерефталатный нетканыйPolybutylene Terephthalate Non-Woven >10> 10 >50> 50 >100> 100 225-325225-325 0,3-0,50.3-0.5 48±1048 ± 10 CC Полибутилентерефталатный нетканыйPolybutylene Terephthalate Non-Woven 1,0-5,01.0-5.0 5,0-15,05.0-15.0 10,0-25,010.0-25.0 35-5535-55 0,1-0,30.1-0.3 38±1038 ± 10 DD Полиамидный нетканыйPolyamide non-woven 0,1-0,80.1-0.8 1,0-8,01.0-8.0 1,0-10,01.0-10.0 3,0-20,03.0-20.0 0,1-0,30.1-0.3 >20> 20 EE Полиэтилентерефталатный нетканыйPolyethylene terephthalate non-woven >40> 40 20-3520-35 40-6540-65 50-7550-75 0,45-0,650.45-0.65 198±20198 ± 20 *Номинальный средний диаметр волокон для слоя A считается в данном случае несущественным для функциональных возможностей.* The nominal average fiber diameter for layer A is considered in this case to be insignificant for functionality.

В примере, проиллюстрированном на фиг.7 и в таблице 2 выше, вторая ступень включает по меньшей мере пять слоев. Слой A (т.е. негофрированный цилиндр 54) функционирует, чтобы отделять коалесцированные капли воды от топлива. Слой A может быть, например, тканой полимерной сеткой в форме трубы, которая отталкивает коалесцированные капли воды и предоставляет им возможность свободно стекать с поверхности. Слой A находится с внешней стороны и в плотном соприкосновении с внешними вершинами 90 складок внутреннего многослойного гофрированного цилиндра 56. Авторы изобретения в настоящее время полагают, что отверстия сетки слоя A должны быть менее чем 100 мкм и предпочтительно менее чем 50 мкм для видов применения с дизельным топливом с ультранизким содержанием серы (ULSD) и биодизельным топливом. Однако дополнительные исследования могут обнаружить другие подходящие размеры отверстий сетки.In the example illustrated in FIG. 7 and in table 2 above, the second stage includes at least five layers. Layer A (i.e., non-corrugated cylinder 54) functions to separate coalesced water droplets from fuel. Layer A may be, for example, a woven polymer network in the form of a pipe that repels coalesced water droplets and allows them to freely flow from the surface. Layer A is on the outside and in close contact with the outer peaks 90 of the folds of the inner multilayer corrugated cylinder 56. The inventors now believe that the mesh holes of layer A should be less than 100 μm and preferably less than 50 μm for diesel applications Ultra Low Sulfur Fuel (ULSD) and Biodiesel. However, additional studies may reveal other suitable mesh hole sizes.

Гофрированные слои (слои B-E, т.е. гофрированный цилиндр 56) функционируют, чтобы захватывать твердые частицы загрязняющих веществ и капли, не удаленные верхними по потоку слоями. Первые из этих гофрированных слоев, слоев B и C на фиг.7 и в таблице 2, являются промежуточными слоями, которые функционируют, чтобы уменьшать перепад давления, обеспечивать дополнительное удаление капель разного размера и уменьшать накапливание твердых частиц на последующем нановолокнистом фильтрующем слое, слое D. Слои B и C обладают свойствами, сходными со свойствами слоев 1 и 2 во внешней ступени 12. Слой B также способствует изготовлению и функционированию.The corrugated layers (B-E layers, i.e., corrugated cylinder 56) function to trap solid particles of contaminants and droplets not removed by the upstream layers. The first of these corrugated layers, layers B and C in FIG. 7 and in table 2, are intermediate layers that function to reduce pressure drop, provide additional removal of droplets of different sizes and reduce the accumulation of particulate matter on the subsequent nanofiber filter layer, layer D Layers B and C have properties similar to those of layers 1 and 2 in the outer stage 12. Layer B also aids fabrication and operation.

Следующий гофрированный слой, слой D, функционирует в качестве высокоэффективного фильтра для тонких твердых частиц, 4 мкм и менее. Для видов применения с общей магистралью высокого давления требуются высокие величины эффективности удаления таких малых частиц, как примерно 4 мкм, чтобы защитить топливные форсунки. Слои выше по потоку от слоя D функционируют главным образом, чтобы удалять и отделять капли воды. Слой D функционирует, чтобы защищать расположенную ниже по потоку систему, например систему инжекции топлива с общей магистралью высокого давления, от загрязнения твердыми частицами. Слой D также удаляет капли, которые могли пройти через предшествующие слои. Предпочтительно, слой D является более плотным, чем любые другие слои внешнего ступени 12 или внутренней ступени 14, и одном из типичных вариантов осуществления содержит термопластичную нановолокнистую фильтрующую среду с диаметром волокон менее чем 1 мкм. Как минимум, слой D должен быть таким же плотным, как и слой 4 внешней ступени 12.The next corrugated layer, layer D, functions as a high-performance filter for fine particulate matter, 4 microns or less. For applications with a common high-pressure line, high removal efficiencies of small particles such as about 4 microns are required to protect the fuel injectors. The layers upstream of layer D function mainly to remove and separate water droplets. Layer D functions to protect a downstream system, such as a fuel injection system with a common high-pressure line, from contamination with particulate matter. Layer D also removes droplets that may have passed through the previous layers. Preferably, the layer D is denser than any other layers of the outer stage 12 or the inner stage 14, and one of the typical embodiments contains a thermoplastic nanofiber filter medium with a fiber diameter of less than 1 μm. At a minimum, layer D should be as dense as layer 4 of outer stage 12.

Конечный слой, слой E, функционирует, чтобы обеспечивать поддержку для предшествующих слоев без существенного увеличения перепада давления. Слой E является относительно открытой средой, обладающей достаточной прочностью и жесткостью, чтобы поддерживать расположенные выше по потоку слои внутренней ступени 14 при условиях применения и чтобы улучшить функционирование среды внутренней ступени 14.The final layer, layer E, functions to provide support for the preceding layers without significantly increasing the pressure drop. Layer E is a relatively open medium with sufficient strength and rigidity to support upstream layers of the inner stage 14 under application conditions and to improve the functioning of the medium of the inner stage 14.

Примеры в таблицах 1 и 2 выше приводят различные слои среды как изготовленные из определенных термопластичных материалов. Торцевые крышки и опорный элемент 70 также описаны как изготовленные из термопластичных материалов. Однако, преимущества в эксплуатационных качествах фильтра, описанного в данном документе, могут быть получены, когда некоторые из компонентов не являются термопластичными, а изготовлены из других полимерных материалов или, в некоторых случаях, из неполимерных материалов. Например, один или более слоев среды внешней ступени 12 и/или внутренней ступени 14 могут быть изготовлены из полимерных материалов, не являющихся термопластичными материалами. В другом варианте осуществления торцевые крышки могут быть сформированы из материала, иного, чем термопластичные материалы, например металла или другого полимерного материала, такого как термоотверждающиеся пластики. В дополнение к этому, опорный элемент 70 может быть изготовлен из материалов, иных, чем термопластичные, например других полимерных материалов, металла или других материалов, известных в данной области техники.The examples in tables 1 and 2 above give various layers of the medium as made of certain thermoplastic materials. End caps and support member 70 are also described as being made of thermoplastic materials. However, the performance benefits of the filter described herein can be obtained when some of the components are not thermoplastic but are made from other polymeric materials or, in some cases, from non-polymeric materials. For example, one or more layers of the medium of the outer stage 12 and / or the inner stage 14 can be made of polymeric materials that are not thermoplastic materials. In another embodiment, the end caps may be formed from a material other than thermoplastic materials, such as a metal or other polymeric material, such as thermosetting plastics. In addition, the support member 70 may be made of materials other than thermoplastic, such as other polymeric materials, metal, or other materials known in the art.

Подходящие полимерные материалы, которые могут быть использованы для различных элементов фильтра, описанного в данном документе, могут включать, однако не ограничиваясь ими, полиамидный материал, полиалкилентерефталатный материал (например, полиэтилентерефталатный материал или полибутилентерефталатный материал), другой полиэфирный материал, галоидоуглеводородный материал (например, этилен-хлортрифторэтилен (ECTFE) под торговой маркой Halar®), и полиуретановый материал.Suitable polymeric materials that can be used for various filter elements described herein may include, but are not limited to, polyamide material, polyalkylene terephthalate material (e.g., polyethylene terephthalate material or polybutylene terephthalate material), another polyester material, halocarbon material (e.g. ethylene-chlorotrifluoroethylene (ECTFE) under the Halar® trademark), and polyurethane material.

Гофрированная среда 50 и гофрированная среда 56 могут быть сформированы при применении любых подходящих методов, известных в данной области техники, включая, однако не ограничиваясь ими, выдувание из расплава двух разных слоев среды, один поверх другого, процесс мокрой выкладки, электропрядение, электровыдувание, формование волокон из расплава, ультразвуковую сварку, совместное гофрирование или химическое или физическое связывание иным образом двух или более разных слоев совместно, или при применении других методов или комбинаций методов.Corrugated medium 50 and corrugated medium 56 can be formed using any suitable methods known in the art, including, but not limited to, blowing two different layers of the medium from the melt, one on top of the other, the process of wet laying, electrospinning, electro-blowing, molding melt fibers, ultrasonic welding, joint crimping, or chemical or physical bonding of otherwise two or more different layers together, or when other methods or combinations of methods are used at.

Данное изобретение может быть осуществлено в других формах без отклонения от его сущности и новых признаков. Варианты осуществления, описанные в этой заявке, должны рассматриваться во всех отношениях как иллюстративные и неограничивающие. Объем данного изобретения определяется приложенной формулой изобретения, а не предшествующим описанием, и предполагается, что все изменения, которые относятся к смыслу формулы изобретения и входят в объем ее эквивалентов, включены в нее.This invention can be carried out in other forms without deviating from its essence and new features. The embodiments described in this application should be considered in all respects as illustrative and non-limiting. The scope of this invention is determined by the appended claims, and not by the preceding description, and it is assumed that all changes that relate to the meaning of the claims and are included in the scope of its equivalents are included in it.

Claims (23)

1. Двухступенчатый фильтр для текучей среды, содержащий:
внешнюю ступень для коагуляции, окружающую внутреннюю ступень для разделения с зазором между ними, данная внешняя ступень для коагуляции включает гофрированный цилиндр из полимерной среды, выполненный с возможностью коалесцирования воды, которая находится в текучей среде, причем гофрированный цилиндр из полимерной среды имеет впадины складок и расположенные ниже по потоку вершины складок и места отвода, расположенные на упомянутых расположенных ниже по потоку вершинах складок или рядом с ними;
гофрированный цилиндр из полимерной среды внешней ступени для коагуляции имеет противоположные концы, которые прикреплены к торцевым крышкам;
внутренняя ступень для разделения включает в себя негофрированный цилиндр из полимерной среды, окружающий многослойный гофрированный цилиндр из полимерной среды, и данная внутренняя ступень для разделения выполнена с возможностью отделения коалесцированной воды от текучей среды и удаления тонких твердых загрязняющих веществ из текучей среды; и
негофрированный цилиндр из полимерной среды и многослойный гофрированный цилиндр из полимерной среды внутренней ступени для разделения каждый имеет противоположные концы, которые прикреплены к торцевым крышкам, причем гофрированный цилиндр из полимерной среды внешней ступени для коагуляции содержит в направлении потока по меньшей мере следующие слои:
(i) верхний слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный верхний слой имеет средний диаметр волокон >10 мкм, данный верхний слой имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем слой, расположенный непосредственно ниже по потоку от верхнего слоя;
(ii) нановолокнистый слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный нановолокнистый слой имеет средний диаметр волокон 0,1-1,0 мкм, данный нановолокнистый слой имеет средний размер пор <8 мкм; данный нановолокнистый слой имеет соотношение максимального и среднего размера пор менее чем примерно 3; и данный нановолокнистый слой имеет базовую массу больше чем примерно 20 г/м²; и
(iii) опорный слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный опорный слой имеет средний диаметр волокон >20 мкм, данный опорный слой имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем слой, расположенный непосредственно выше по потоку от данного опорного слоя.1. A two-stage fluid filter, comprising:
an external stage for coagulation surrounding the internal stage for separation with a gap between them, this external stage for coagulation includes a corrugated cylinder made of a polymer medium configured to coalesce water that is in a fluid medium, and the corrugated cylinder made of a polymer medium has troughs and folds downstream fold tops and drainage locations located on or adjacent to the aforementioned fold tops;
the corrugated cylinder from the polymer medium of the external stage for coagulation has opposite ends, which are attached to the end caps;
the inner stage for separation includes a non-corrugated cylinder made of a polymer medium surrounding a multilayer corrugated cylinder from a polymer medium, and this inner stage for separation is configured to separate coalesced water from the fluid and remove fine solid contaminants from the fluid; and
the non-corrugated cylinder from the polymer medium and the multilayer corrugated cylinder from the polymer medium of the inner stage for separation each have opposite ends that are attached to the end caps, and the corrugated cylinder from the polymer medium of the external stage for coagulation contains at least the following layers in the direction of flow:
(i) a top layer containing a polymeric nonwoven material, this top layer has an average fiber diameter> 10 μm, this top layer has a higher porosity, a larger pore size, a larger average fiber diameter, a higher Fraser permeability and lower contaminant removal efficiency substances than the layer located directly downstream of the upper layer;
(ii) a nanofiber layer containing a polymer non-woven material, this nanofiber layer has an average fiber diameter of 0.1-1.0 μm, this nanofiber layer has an average pore size <8 μm; this nanofiber layer has a ratio of maximum and average pore size of less than about 3; and this nanofiber layer has a base mass of more than about 20 g / m ² ; and
(iii) a backing layer containing a polymer nonwoven material, the backing layer has an average fiber diameter> 20 μm, the backing layer has a higher porosity, a larger pore size, a larger average fiber diameter, a higher Fraser permeability and lower contaminant removal efficiency substances than the layer located directly upstream from the given support layer. 2. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.1, в котором текучая среда является топливом, и внешняя ступень для коагуляции и внутренняя ступень для разделения выполнены с возможностью функционирования с топливом.2. The two-stage fluid filter according to claim 1, wherein the fluid is fuel and the outer coagulation stage and the inner separation stage are operable with fuel. 3. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.1, в котором гофрированный цилиндр из полимерной среды внешней ступени для коагуляции дополнительно содержит внутренний слой между верхним слоем и нановолокнистым слоем, данный внутренний слой содержит полимерный нетканый материал, данный внутренний слой имеет номинальный средний диаметр волокон в интервале примерно от 1,0 до 5,0 мкм, данный внутренний слой имеет средний размер пор в интервале примерно от 5,0 до 30,0 мкм, и данный внутренний слой имеет более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем нановолокнистый слой.3. The two-stage fluid filter according to claim 1, wherein the corrugated cylinder from a polymer medium of an external coagulation stage further comprises an inner layer between the upper layer and the nanofiber layer, this inner layer contains a polymer non-woven material, this inner layer has a nominal average fiber diameter in the range of about 1.0 to 5.0 microns, this inner layer has an average pore size in the range of about 5.0 to 30.0 microns, and this inner layer has a higher permeability according to Fraser and more lower efficiency of contaminant removal than the nanofiber layer. 4. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.3, в котором гофрированный цилиндр из полимерной среды внешней ступени для коагуляции дополнительно содержит средний слой между верхним слоем и внутренним слоем, данный средний слой содержит полимерный нетканый материал, данный средний слой имеет номинальный средний диаметр волокон в интервале примерно от 1,0 до 5,0 мкм, данный средний слой имеет средний размер пор в интервале примерно от 5,0 до 30,0 мкм, данный средний слой имеет более низкую проницаемость по Фрейзеру и более высокую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем верхний слой, и данный средний слой имеет более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем внутренний слой.4. The two-stage fluid filter according to claim 3, in which the corrugated cylinder from the polymer medium of the external stage for coagulation further comprises a middle layer between the upper layer and the inner layer, this middle layer contains a polymer non-woven material, this middle layer has a nominal average fiber diameter in the range of about 1.0 to 5.0 microns, this middle layer has an average pore size in the range of about 5.0 to 30.0 microns, this middle layer has lower Fraser permeability and higher efficiency v removing contaminant than the upper layer and the middle layer has a higher Frazier permeability and a lower contaminant removal efficiency than the inner layer. 5. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.3, в котором полимерные нетканые материалы содержат термопластичный материал.5. The two-stage fluid filter according to claim 3, wherein the polymeric nonwoven materials comprise a thermoplastic material. 6. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.5, в котором термопластичный материал нановолокнистого слоя содержит полиамид; и термопластичный материал других слоев содержит полиэфир, полиэтилентерефталат или полибутилентерефталат.6. The two-stage fluid filter according to claim 5, wherein the thermoplastic material of the nanofiber layer comprises polyamide; and the thermoplastic material of the other layers contains polyester, polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate. 7. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.3, в котором внешняя ступень для коагуляции дополнительно содержит центральную трубу, которая является негофрированной и выполнена с возможностью поддержания для гофрированного цилиндра.7. The two-stage fluid filter according to claim 3, wherein the external coagulation stage further comprises a central tube that is non-corrugated and configured to be supported for the corrugated cylinder. 8. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.1, в котором многослойный гофрированный цилиндр из полимерной среды внутренней ступени для разделения содержит в направлении потока по меньшей мере следующие слои:
(i) верхний слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный верхний слой имеет средний диаметр волокон >10 мкм, данный верхний слой имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем слой, расположенный непосредственно ниже по потоку от верхнего слоя;
(ii) нановолокнистый слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный нановолокнистый слой имеет средний диаметр волокон 0,1-1,0 мкм, и данный нановолокнистый слой имеет средний размер пор <8 мкм;
(iii) опорный слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный опорный слой имеет средний диаметр волокон >20 мкм, данный опорный слой имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем слой, расположенный непосредственно выше по потоку от данного опорного слоя.8. The two-stage filter for the fluid according to claim 1, in which the multilayer corrugated cylinder of the polymer medium of the internal stage for separation contains in the direction of flow at least the following layers:
(i) a top layer containing a polymeric nonwoven material, this top layer has an average fiber diameter> 10 μm, this top layer has a higher porosity, a larger pore size, a larger average fiber diameter, a higher Fraser permeability and lower contaminant removal efficiency substances than the layer located directly downstream of the upper layer;
(ii) a nanofiber layer containing a polymer nonwoven material, the nanofiber layer has an average fiber diameter of 0.1-1.0 μm, and the nanofiber layer has an average pore size <8 μm;
(iii) a backing layer containing a polymer nonwoven material, the backing layer has an average fiber diameter> 20 μm, the backing layer has a higher porosity, a larger pore size, a larger average fiber diameter, a higher Fraser permeability and lower contaminant removal efficiency substances than the layer located directly upstream from the given support layer. 9. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.8, в котором многослойный гофрированный цилиндр из полимерной среды внутренней ступени для разделения дополнительно содержит:
внутренний слой, содержащий полимерный нетканый материал, между верхним слоем и нановолокнистым слоем, данный внутренний слой имеет номинальный средний диаметр волокон в интервале примерно от 1,0 до 5,0 мкм, данный внутренний слой имеет средний размер пор в интервале примерно от 5,0 до 30,0 мкм, и данный внутренний слой имеет более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем нановолокнистый слой.9. The two-stage filter for the fluid of claim 8, in which the multilayer corrugated cylinder of a polymer medium of an internal stage for separation further comprises:
the inner layer containing the polymer non-woven material between the top layer and the nanofiber layer, this inner layer has a nominal average fiber diameter in the range of about 1.0 to 5.0 microns, this inner layer has an average pore size in the range of about 5.0 up to 30.0 μm, and this inner layer has a higher Fraser permeability and lower contaminant removal efficiency than the nanofiber layer. 10. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.9, в котором негофрированный цилиндр из полимерной среды внутренней ступени для разделения и полимерные нетканые материалы содержат термопластичный материал.10. The two-stage fluid filter according to claim 9, in which a non-pleated cylinder from a polymer medium of an internal separation stage and polymeric nonwoven materials comprise a thermoplastic material. 11. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.10, в котором термопластичный материал нановолокнистого слоя содержит полиамид; и термопластичный материал других слоев содержит полиэфир, полиэтилентерефталат или полибутилентерефталат.11. The two-stage fluid filter of claim 10, wherein the thermoplastic material of the nanofiber layer comprises a polyamide; and the thermoplastic material of the other layers contains polyester, polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate. 12. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.11, в котором полимерная среда негофрированного цилиндра внешней ступени для коагуляции содержит термопластичную среду.12. The two-stage fluid filter according to claim 11, wherein the polymeric medium of the non-corrugated external coagulation stage cylinder comprises a thermoplastic medium. 13. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.4, в котором в гофрированном цилиндре из полимерной среды внешней ступени для коагуляции:
верхний слой сконфигурирован, чтобы функционировать в качестве предварительного фильтра и уменьшать перепад давления;
средний слой сконфигурирован, чтобы улавливать тонкие эмульгированные капли воды;
внутренний слой сконфигурирован, чтобы уменьшать скорость потока;
нановолокнистый слой сконфигурирован, чтобы улавливать капли воды, не уловленные первым, вторым и третьим слоями; и
опорный слой сконфигурирован, чтобы уменьшать скорость потока.13. The two-stage filter for the fluid according to claim 4, in which in the corrugated cylinder of a polymer medium of an external stage for coagulation:
the top layer is configured to function as a pre-filter and reduce pressure drop;
the middle layer is configured to trap thin emulsified drops of water;
the inner layer is configured to reduce the flow rate;
the nanofiber layer is configured to trap water droplets not captured by the first, second and third layers; and
the backing layer is configured to reduce the flow rate. 14. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.7, в котором центральная труба выполнена с возможностью предоставления мест отвода для коалесцированных капель воды.14. The two-stage fluid filter according to claim 7, wherein the central pipe is configured to provide drainage points for coalescing water droplets. 15. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.9, в котором во внутренней ступени для разделения:
негофрированный цилиндр из полимерной среды выполнен с возможностью отделения коалесцированной воды от текучей среды; и
в многослойном гофрированном цилиндре из полимерной среды, гофрированный верхний слой и гофрированный внутренний слой выполнены с возможностью уменьшения перепада давления;
гофрированный нановолокнистый слой выполнен с возможностью функционирования в качестве высокоэффективного фильтра для тонких частиц; и гофрированный опорный слой выполнен с возможностью поддержания негофрированного цилиндра из полимерной среды и других гофрированных слоев.15. The two-stage fluid filter according to claim 9, wherein in the inner stage for separation:
a non-corrugated cylinder made of a polymer medium is configured to separate coalesced water from the fluid; and
in a multilayer corrugated cylinder made of a polymer medium, the corrugated upper layer and the corrugated inner layer are configured to reduce the pressure drop;
the corrugated nanofiber layer is configured to function as a high-performance filter for fine particles; and the corrugated support layer is configured to support a non-corrugated cylinder from a polymer medium and other corrugated layers. 16. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.1, в котором в гофрированном цилиндре из полимерной среды внешней ступени для коагуляции расположенные ниже по потоку вершины складок включают сформированные в них проемы.16. The two-stage fluid filter according to claim 1, wherein in the corrugated cylinder of a polymer medium of an external stage for coagulation, the downstream fold vertices include openings formed therein. 17. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.16, в котором негофрированный цилиндр из полимерной среды внешней ступени для коагуляции содержит термопластичный материал.17. The two-stage fluid filter according to claim 16, wherein the non-corrugated cylinder from the polymer medium of the external coagulation stage comprises a thermoplastic material. 18. Двухступенчатый фильтр для текучей среды, содержащий:
первую ступень, расположенную на расстоянии и выше по потоку от второй ступени с зазором между ними;
первая ступень включает в себя: гофрированную полимерную среду, выполненную с возможностью коалесцирования воды, которая находится в текучей среде, данная гофрированная полимерная среда имеет впадины складок и расположенные ниже по потоку вершины складок; негофрированную полимерную среду, расположенную ниже по потоку от гофрированной полимерной среды; и места отвода на расположенных ниже по потоку вершинах складок или рядом с ними; и
вторая ступень включает многослойную гофрированную полимерную среду и негофрированную полимерную среду выше по потоку от многослойной гофрированной полимерной среды, данная вторая ступень выполнена с возможностью отделения коалесцированной воды от текучей среды и удаления тонких твердых загрязняющих веществ из текучей среды.
причем гофрированная полимерная среда первой ступени для коагуляции содержит в направлении потока по меньшей мере следующие слои:
(i) верхний слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный верхний слой имеет средний диаметр волокон >10 мкм, данный верхний слой имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем слой, расположенный непосредственно ниже по потоку от верхнего слоя;
(ii) нановолокнистый слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный нановолокнистый слой имеет средний диаметр волокон 0,1-1,0 мкм, данный нановолокнистый слой имеет средний размер пор <8 мкм; данный нановолокнистый слой имеет соотношение максимального и среднего размера пор менее чем примерно 3; и данный нановолокнистый слой имеет базовую массу больше чем примерно 20 г/м²; и
(iii) опорный слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный опорный слой имеет средний диаметр волокон >20 мкм, данный опорный слой имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем слой, расположенный непосредственно выше по потоку от данного опорного слоя.18. A two-stage fluid filter, comprising:
the first stage, located at a distance and upstream from the second stage with a gap between them;
the first stage includes: a corrugated polymer medium configured to coalesce water that is in a fluid, this corrugated polymer medium has hollows of folds and downstream vertices of the folds; a non-corrugated polymer medium located downstream of the corrugated polymer medium; and places of withdrawal at or near the tops of the folds; and
the second stage includes a multilayer corrugated polymer medium and a non-corrugated polymer medium upstream of the multilayer corrugated polymer medium, this second stage is configured to separate coalesced water from the fluid and remove fine solid contaminants from the fluid.
moreover, the corrugated polymer medium of the first stage for coagulation contains at least the following layers in the direction of flow:
(i) a top layer containing a polymeric nonwoven material, this top layer has an average fiber diameter> 10 μm, this top layer has a higher porosity, a larger pore size, a larger average fiber diameter, a higher Fraser permeability and lower contaminant removal efficiency substances than the layer located directly downstream of the upper layer;
(ii) a nanofiber layer containing a polymer non-woven material, this nanofiber layer has an average fiber diameter of 0.1-1.0 μm, this nanofiber layer has an average pore size <8 μm; this nanofiber layer has a ratio of maximum and average pore size of less than about 3; and this nanofiber layer has a base mass of more than about 20 g / m ² ; and
(iii) a backing layer containing a polymer nonwoven material, the backing layer has an average fiber diameter> 20 μm, the backing layer has a higher porosity, a larger pore size, a larger average fiber diameter, a higher Fraser permeability and lower contaminant removal efficiency substances than the layer located directly upstream from the given support layer. 19. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.18, в котором полимерная среда первой ступени и второй ступени содержит термопластичный материал.19. The two-stage fluid filter according to claim 18, wherein the polymer medium of the first stage and second stage comprises a thermoplastic material. 20. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.1, в котором слои гофрированного цилиндра из полимерной среды объединены ультразвуковой сваркой.20. The two-stage filter for the fluid according to claim 1, in which the layers of the corrugated cylinder of the polymer medium are combined by ultrasonic welding. 21. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.18, в котором слои гофрированного цилиндра из полимерной среды объединены ультразвуковой сваркой.21. The two-stage fluid filter according to claim 18, wherein the layers of the corrugated cylinder of the polymer medium are joined by ultrasonic welding. 22. Двухступенчатый фильтр для текучей среды, содержащий:
внешнюю ступень для коагуляции, окружающую внутреннюю ступень для разделения с зазором между ними, данная внешняя ступень для коагуляции включает в себя многослойный гофрированный цилиндр из полимерной среды, выполненный с возможностью коалесцирования воды, которая находится в текучей среде, причем гофрированный цилиндр из полимерной среды имеет впадины складок и расположенные ниже по потоку вершины складок и места отвода, расположенные на упомянутых расположенных ниже по потоку вершинах складок или рядом с ними;
упомянутый гофрированный цилиндр из полимерной среды внешней ступени для коагуляции имеет противоположные концы, которые прикреплены к торцевым крышкам;
упомянутая внутренняя ступень для разделения включает в себя негофрированный цилиндр из полимерной среды, окружающий многослойный гофрированный цилиндр из полимерной среды, и данная внутренняя ступень для разделения выполнена с возможностью отделения коалесцированной воды от потока текучей среды и удаления тонких твердых загрязняющих веществ из текучей среды; и
упомянутый негофрированный цилиндр из полимерной среды и упомянутый многослойный гофрированный цилиндр из полимерной среды внутренней ступени для разделения каждый имеет противоположные концы, которые прикреплены к торцевым крышкам,
причем многослойный гофрированный цилиндр из полимерной среды внешней ступени для коагуляции содержит в направлении потока по меньшей мере следующие слои:
(i) верхний слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный верхний слой имеет средний диаметр волокон >10 мкм, данный верхний слой имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем слой, расположенный непосредственно ниже по потоку от верхнего слоя;
(ii) нановолокнистый слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный нановолокнистый слой имеет средний диаметр волокон 0,1-1,0 мкм, данный нановолокнистый слой имеет средний размер пор <8 мкм; данный нановолокнистый слой имеет соотношение максимального и среднего размера пор менее чем примерно 3; и данный нановолокнистый слой имеет базовую массу больше чем примерно 20 г/м²; и
(iii) опорный слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный опорный слой имеет средний диаметр волокон >20 мкм, данный опорный слой имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем слой, расположенный непосредственно выше по потоку от данного опорного слоя; и
причем многослойный гофрированный цилиндр из полимерной среды внутренней ступени для коагуляции содержит в направлении потока по меньшей мере следующие слои:
(i) верхний слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный верхний слой имеет средний диаметр волокон >10 мкм, данный верхний слой имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем слой, расположенный непосредственно ниже по потоку от верхнего слоя;
(ii) нановолокнистый слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный нановолокнистый слой имеет средний диаметр волокон 0,1-1,0 мкм, и данный нановолокнистый слой имеет средний размер пор <8 мкм;
(iii) опорный слой, содержащий полимерный нетканый материал, данный опорный слой имеет средний диаметр волокон >20 мкм, данный опорный слой имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества, чем слой, расположенный непосредственно выше по потоку от данного опорного слоя.22. A two-stage fluid filter, comprising:
an external stage for coagulation surrounding the internal stage for separation with a gap between them, this external stage for coagulation includes a multilayer corrugated cylinder made of a polymer medium, configured to coalesce water that is in a fluid medium, and the corrugated cylinder from a polymer medium has cavities folds and downstream vertices of the folds and drainage points located on or adjacent to the vertices of the folds mentioned downstream;
said corrugated cylinder from a polymer medium of an external stage for coagulation has opposite ends which are attached to end caps;
said inner separation stage includes a non-corrugated cylinder made of a polymer medium surrounding a multilayer corrugated cylinder from a polymer medium, and this internal separation stage is configured to separate coalesced water from the fluid stream and remove fine solid contaminants from the fluid; and
said non-corrugated cylinder from a polymeric medium and said multilayer corrugated cylinder from a polymeric medium of an internal stage for separation, each has opposite ends that are attached to end caps,
moreover, a multilayer corrugated cylinder from a polymer medium of an external stage for coagulation contains at least the following layers in the direction of flow:
(i) a top layer containing a polymeric nonwoven material, this top layer has an average fiber diameter> 10 μm, this top layer has a higher porosity, a larger pore size, a larger average fiber diameter, a higher Fraser permeability and lower contaminant removal efficiency substances than the layer located directly downstream of the upper layer;
(ii) a nanofiber layer containing a polymer non-woven material, this nanofiber layer has an average fiber diameter of 0.1-1.0 μm, this nanofiber layer has an average pore size <8 μm; this nanofiber layer has a ratio of maximum and average pore size of less than about 3; and this nanofiber layer has a base mass of more than about 20 g / m ² ; and
(iii) a backing layer containing a polymer nonwoven material, the backing layer has an average fiber diameter> 20 μm, the backing layer has a higher porosity, a larger pore size, a larger average fiber diameter, a higher Fraser permeability and lower contaminant removal efficiency substances than a layer located directly upstream of a given support layer; and
moreover, a multilayer corrugated cylinder from a polymeric medium of the internal stage for coagulation contains at least the following layers in the direction of flow:
(i) a top layer containing a polymeric nonwoven material, this top layer has an average fiber diameter> 10 μm, this top layer has a higher porosity, a larger pore size, a larger average fiber diameter, a higher Fraser permeability and lower contaminant removal efficiency substances than the layer located directly downstream of the upper layer;
(ii) a nanofiber layer containing a polymer nonwoven material, the nanofiber layer has an average fiber diameter of 0.1-1.0 μm, and the nanofiber layer has an average pore size <8 μm;
(iii) a backing layer containing a polymer nonwoven material, the backing layer has an average fiber diameter> 20 μm, the backing layer has a higher porosity, a larger pore size, a larger average fiber diameter, a higher Fraser permeability and lower contaminant removal efficiency substances than the layer located directly upstream from the given support layer. 23. Двухступенчатый фильтр для текучей среды по п.22, в котором слои многослойных гофрированных цилиндров из полимерной среды внешней ступени для коагуляции и внутренней ступени для разделения объединены ультразвуковой сваркой. 23. The two-stage filter for the fluid according to item 22, in which the layers of multilayer corrugated cylinders from a polymer medium of an external stage for coagulation and an internal stage for separation are combined by ultrasonic welding.

Images