具有多种旦尼尔纤维的过滤器

背景技术

过滤器用于许多目的，诸如从流体流中去除小悬浮微粒。过滤器可以包括具有多个旦尼尔的纤维。

发明内容

在一些方面，公开了一种过滤介质。该过滤介质可以包括进气侧、排气侧和分布于过滤介质中的多根纤维，并且这些纤维可以具有多个旦尼尔。靠近进气侧设置的纤维可以具有第一旦尼尔，并且靠近排气侧设置的纤维可以具有第二旦尼尔，第一旦尼尔可以大于第二旦尼尔。

附图说明

图1是根据本公开的示例性实施方案的包括烹煮设备和排气系统的过滤器固定系统的示意性系统视图。

图2是根据本公开的示例性实施方案的过滤介质的上部透视图。

图3A是根据本公开的示例性实施方案的具有多个区的过滤介质的上部分解透视图。

图3B是根据本公开的示例性实施方案的具有多个区的过滤介质的上部透视图。

图4是根据本公开的示例性实施方案的过滤介质的上部透视图。

图5A至图5F是示出根据本公开的示例性实施方案的多种旦尼尔曲线的示意图。

具体实施方式

在以下说明中参考附图，该附图形成本发明的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。

过滤器可用于广泛的应用中。在一些实施方案中，过滤器可被设计用于进行一般空气过滤以主要过滤空气中的微粒。例如，过滤器可被设计成过滤直径小于10微米、直径小于5微米、直径小于2.5微米、直径小于1.0微米、直径小于0.5微米或直径小于0.3微米等的颗粒。

过滤器也可以用于特定位置，诸如排气罩，以用于商业烹饪环境中的油脂过滤。在商业厨房中，出于健康、安全和环境原因，排气罩中的油脂捕集可能是重要的。然而，排气罩或排气系统内部和周围的油脂堆积可能会造成火灾危险。为了减轻危险，商业厨房通常使用由不易燃材料(诸如金属或金属合金，包括不锈钢、镀锌钢或铝)制成的气流断流器或中断器(诸如挡板)。挡板可防止火在烹煮表面和排气系统之间蔓延。另外，雾化的油脂可行进穿过由挡板形成的复杂路径并在表面上冷凝，从而防止油脂进一步向上聚积在管道中。然而，挡板上的这种油脂堆积需要定期清洁以维持挡板作为防火屏障和油脂收集器的有效性。美学上，商业罩挡板上的可见油脂也可能是不令人期望的。移除、清洁和重新安装挡板可能是耗时的、费力的、昂贵的和危险的。因此，对于常规的挡板，本公开可提供油脂捕集解决方案，该油脂捕集解决方案减少或防止在排气系统部件上的油脂积聚，是轻的并且容易安装在排气罩中，并且可便于在传统上由挡板占据的位置中容易地替换排气罩内的过滤介质。还可预见到其他有益效果和用途。

本公开提供了一种过滤器固定系统，其可以包括过滤介质。该过滤器固定系统可以在排气罩中接收和保持过滤介质以过滤油脂液滴，但是过滤介质的其他用途和位置也在本公开的范围内。这种过滤器固定系统和过滤介质可被设计成替换排气罩中的传统挡板，从而只需要对现有排气系统进行最小的修改或无需修改。另外，由过滤器固定系统接收和/或固定的过滤介质可防止火焰穿过过滤器固定系统并且防止油脂积聚在排气系统的位于过滤介质下游的部分上。为清楚起见，从烹煮设备移动穿过排气系统并经过鼓风机可定义为朝下游方向移动，同时在相反方向上移动可定义为朝上游方向移动。

在一些实施方案中，过滤介质包括多根纤维。这些纤维中的每一根都可以具有与之相关的特定旦尼尔。旦尼尔可以描述纤维的线性质量密度的计量单位。在一些实施方案中，旦尼尔可以指示单位距离纤维的质量，并且更具体地可以指示每9000米纤维的质量(以克为单位)。如本说明书中将描述的，设置在过滤介质中的各个位置的各种纤维可以具有不同的旦尼尔。

图1是包括烹煮设备50和排气系统54的过滤器固定系统90的示意性剖视图。烹饪设备50可以是烤箱、炉子、烤架、炸锅、烤器或本领域技术人员已知的任何其他常用烹饪设备。排气系统54可包括限定排气罩凸缘60的排气罩58。排气罩58可被定位成捕集因使用烹饪设备50而产生的所有或一部分油脂和其他微粒。鼓风机66可经由管道62产生靠近烹饪设备50的减压区(相对于环境压力)，该减压区可促进因使用烹饪设备50而产生的油脂和其他微粒经由排气罩58进入排气系统54。在这种系统中，如图1所示，空气、气体、油脂和/或微粒可经由排气罩58(以及过滤器固定系统90和过滤介质80，如下文将描述的)行进到排气系统54中，如箭头70所示。然后，过滤后的空气、气体和任何残余油脂和/或微粒可在离开排气系统54之前穿过导管62和鼓风机66，如箭头74所示。应理解，可释放地安装在排气罩凸缘60或排气罩58上、靠近、邻近和/或与之接触的过滤器固定系统90和过滤介质80在本公开的范围内。

图2示出了过滤介质80的示意性透视图。过滤介质80可以限定进气侧100。进气侧100可以是流体流进入过滤介质80的一侧。在一些实施方案中，进气侧100可以是面向烹饪设备50和/或面向过滤器固定系统90内的上游的一侧。过滤介质80还可以限定排气侧104。排气侧104可以是流体流离开过滤介质80的一侧。在一些实施方案中，排气侧104可以是面向过滤器固定系统90内的下游和/或面向排气罩58的内部的一侧。过滤介质80可以限定高度(H)、宽度(W)和深度(D)方向，如图所示。深度可以基本上沿着通过过滤介质80的流体流动方向测量。此外，进气侧100可以在过滤介质80上与排气侧104基本上相对。

纤维108可以完全或部分地形成过滤介质80。在一些实施方案中，一些纤维112可以设置在进气侧100处。在一些实施方案中，纤维112可以设置为靠近进气侧100。在各种实施方案中，纤维112可以设置在距进气侧100至少、至多、为或约为0mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm或25mm处。在一些实施方案中，一些纤维116可以设置在排气侧104处。在一些实施方案中，纤维116可以设置为靠近排气侧104。在各种实施方案中，纤维116可以设置在距排气侧104至少、至多、为或约为0mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm或25mm处。

在一些实施方案中，纤维112具有第一旦尼尔，并且纤维116具有第二旦尼尔。在各种实施方案中，第一旦尼尔大于、或者大于或等于第二旦尼尔。在各种实施方案中，第一旦尼尔比第二旦尼尔大、大大约、大至多或大至少：5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、110％、120％、130％、140％、150％、160％、170％、180％、190％、200％、225％、250％、275％、300％、400％、500％、750％、1,000％、2,000％、5,000％、10,000％、20,000％、30,000％、40,000％、50,000％、75,000％或100,000％。在一些实施方案中，第一旦尼尔比第二旦尼尔大或大大约200％至5,000％，包括端值。在各种实施方案中，第一旦尼尔为、为约、为至多或为至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、125、150、175、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1,000、1,500、2,000、2,500、3,000、3,500、4,000、4,500、5,000、7,500和10,000。应当理解，在给定实施方案中，第一旦尼尔和第二旦尼尔可以各自具有与该列表不同的旦尼尔。

图3A和图3B示出了具有多个区的过滤介质80的实施方案。具体地，过滤介质80可以包括限定第一区进气侧124和第一区排气侧128的第一区120。第一区进气侧124可以是流体流进入过滤介质80的第一区120的一侧。在一些实施方案中，第一区进气侧124可以是面向烹饪设备50和/或面向过滤器固定系统90内的上游的一侧。第一区排气侧128可以是流体流离开第一区120的一侧。此外，第一区进气侧124可以在第一区120上与第一区排气侧128基本上相对。

过滤介质80还可以包括限定第二区进气侧136和第二区排气侧140的第二区132。第二区进气侧136可以是流体流进入过滤介质80的第二区132的一侧。在一些实施方案中，第二区进气侧136可以是面向第一区排气侧128和/或面向过滤器固定系统90内的上游的一侧。第二区排气侧140可以是流体流离开第二区132的一侧和/或在过滤器固定系统90内面向上游的一侧。此外，第二区进气侧136可以在第二区132上与第二区排气侧140基本上相对。

过滤介质80还可以包括限定第三区进气侧148和第三区排气侧152的第三区144。第三区进气侧148可以是流体流进入过滤介质80的第三区144的一侧。在一些实施方案中，第三区进气侧148可以是面向第二区排气侧140和/或面向过滤器固定系统90内的上游的一侧。第三区排气侧152可以是流体流离开第三区144的一侧、流体流离开过滤介质80的一侧和/或在过滤器固定系统90内面向上游的一侧。此外，第三区进气侧148可以在第三区144上与第三区排气侧152基本上相对。

如在图3B中可见，区120、132、144可以各自形成如沿着过滤介质80的深度(D)测量的过滤介质80的全部或一部分。在各种实施方案中，第一区120、第二区132和第三区144可以各自形成如沿着过滤介质80的深度(D)测量的过滤介质的至少、至多或约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。此外，尽管示出为长方体，但区120、132、144可以具有任何形状，并且可以形成过滤介质80的任何部分。此外，区120、132、144可以靠近、邻近、粘附、接触或在其他区120、132、144中的任一个上。

纤维108可以设置在整个过滤介质80中。在一些实施方案中，第一区纤维180可以设置在第一区120中并且可以具有第一区旦尼尔。在一些实施方案中，第二区纤维184可以设置在第二区132中并且可以具有第二区旦尼尔。在一些实施方案中，第三区纤维188可以设置在第三区144中并且可以具有第三区旦尼尔。在各种实施方案中，在各种实施方案中，第一区旦尼尔、第二区旦尼尔或第三区旦尼尔为、为约、为至多或为至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、125、150、175、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1,000、1,500、2,000、2,500、3,000、3,500、4,000、4,500、5,000、7,500和10,000。应当理解，在给定实施方案中，三个区旦尼尔可以各自为与该列表不同的旦尼尔。

第一区纤维180、第二区纤维184和第三区纤维188可以分别形成第一区120、第二区132和第三区144中的所有纤维。在一些实施方案中，第一区纤维180、第二区纤维184和第三区纤维188可以分别形成第一区120、第二区132和第三区144的或第一区120、第二区132和第三区144中的纤维的、约、至少或至多：5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％。

在各种实施方案中，第一区旦尼尔大于、或者大于或等于第二区旦尼尔。在各种实施方案中，第一区旦尼尔比第二区旦尼尔大、大大约、大至多或大至少：5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、110％、120％、130％、140％、150％、160％、170％、180％、190％、200％、225％、250％、275％、300％、400％、500％、750％、1,000％、2,500％、5,000％或10,000％。在一些实施方案中，第一区旦尼尔比第二区旦尼尔大200％至2,000％，包括端值。

在各种实施方案中，第二区旦尼尔大于、或者大于或等于第三区旦尼尔。在各种实施方案中，第二区旦尼尔比第三区旦尼尔大、大大约、大至多或大至少：5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、110％、120％、130％、140％、150％、160％、170％、180％、190％、200％、225％、250％、275％、300％、400％、500％、750％、1,000％、2,500％、5,000％或10,000％。在一些实施方案中，第二区旦尼尔比第三区旦尼尔大200％至2,000％，包括端值。

在各种实施方案中，第一区旦尼尔大于、或者大于或等于第三区旦尼尔。在各种实施方案中，第一区旦尼尔比第三区旦尼尔大、大大约、大至多或大至少：5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％、110％、120％、130％、140％、150％、160％、170％、180％、190％、200％、225％、250％、275％、300％、400％、500％、750％、1,000％、2,500％、5,000％或10,000％。

在一些实施方案中，第一区纤维180、第二区纤维184和第三区纤维188中的一个或多个可以设置在第一区120、第二区132和/或第三区144内。在这种实施方案中，例如第一区120中的第一区纤维180和第二区纤维184的混合物和例如第二区132中的第一区纤维180和第二区纤维184的混合物可以通过防止纤维旦尼尔或平均纤维旦尼尔的突然变化来促进区之间的更平缓的过渡。此外，在这种示例中，第一区120中的第一区纤维180和第二区纤维184的混合物可以包括大部分第一区纤维180，并且第二区132中的第一区纤维180和第二区纤维184的混合物可以包括大部分第二区纤维184。类似的概念和比率可以延伸到所有区，或者延伸到任何所公开的区之间的界面。

图4示出了包含多根纤维108的过滤介质80的实施方案。具体地，示出了纤维200、204和208。应当理解，过滤介质80可以包括比纤维200、204和208更多的纤维，并且纤维200、204和208可以设置在过滤介质80中的各个位置。纤维200可以比纤维204更靠近进气侧100设置，并且纤维204可以比纤维208更靠近进气侧100设置。纤维208可以比纤维204更靠近排气侧104设置，并且纤维204可以比纤维200更靠近排气侧104设置。

纤维200、204和208可以具有不同的旦尼尔。在一些实施方案中，旦尼尔可以在旦尼尔曲线或旦尼尔(Y轴)与纤维(X轴)的图中从纤维200向纤维204减小，并且从纤维204向纤维208减小。应当理解，附加的纤维可以设置在三个区中，但是纤维200、204、208用作示例性元件来示出旦尼尔曲线，如本文所述。在一些实施方案中，旦尼尔可以以线性或基本上线性的方式从纤维200向204再向208减小，如图5A的旦尼尔曲线中基本上恒定的斜率所示。在一些实施方案中，旦尼尔可以从纤维200向204再向208减小，使得图5B中所示的旦尼尔曲线包括具有增加斜率的部分。在一些实施方案中，旦尼尔可以从纤维200向204再向208减小，使得图5C中所示的旦尼尔曲线包括具有减小斜率的部分。在一些实施方案中，旦尼尔可以从纤维200向204再向208减小，使得图5D中所示的旦尼尔曲线包括具有指数斜率的部分，其中指数是不同于1的数。在一些实施方案中，旦尼尔可以从纤维200向204再向208减小，使得图5E中所示的旦尼尔曲线包括具有增加斜率的部分和具有减小斜率的部分。在一些实施方案中，旦尼尔可以从纤维200向204再向208变化，使得图5F中所示的旦尼尔曲线包括双峰形状。

在一些实施方案中，一种或多种纤维(108,112,116,180,184,188,200,204,208)可以形成非织造材料和/或非针织材料，从而形成过滤介质80的全部或一部分。非织造材料和/或非针织材料可以描述通过化学、机械、热处理或溶剂处理而不是通过针织或织造结合在一起的材料。非织造材料可以是蓬松的、梳理的、气流成网的或机械粘结的(诸如水刺、针刺或针轧)。非织造材料可为粘结的(例如，纤维在各种位置处彼此粘结)或非粘结的。

一种或多种纤维(108,112,116,180,184,188,200,204,208)或过滤介质80的另一组分可以包括热定形材料或熔融材料，其提供非织造材料和/或过滤介质80中的一些或全部粘结，诸如薄片、粉末、纤维或它们的组合。热定形材料可以包括任何合适的热塑性或热固性聚合物，诸如聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)或它们的组合。在熔化和/或热粘结之后，薄片、粉末和/或纤维可以熔化并将纤维(108,112,116,180,184,188,200,204,208)粘结在一起，从而增加过滤介质80的强度和稳定性。

过滤介质80和纤维(108,112,116,180,184,188,200,204,208)可以包括阻燃(FR)材料、氧化聚丙烯腈纤维(OPAN)、变性聚丙烯腈纤维、阻燃人造丝、聚丙烯腈(PAN)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、木棉纤维、聚乳酸(PLA)、棉、尼龙、聚酯、人造丝(例如，非阻燃人造丝)、羊毛、玄武岩、玻璃纤维、陶瓷或它们的组合。在一些实施方案中，过滤介质80和纤维(108,112,116,180,184,188,200,204,208)可以包括已被处理或涂覆为阻燃的常规过滤介质材料(诸如聚烯烃)、常规过滤介质材料和金属网和/或阻燃屏障。在一些实施方案中，纤维(108,112,116,180,184,188,200,204,208)可以是双组分纤维或由多于一种材料制成的纤维，诸如本公开中列出的那些。在各种实施方案中，过滤介质80可以是打褶的、非打褶的和/或多层的，这基于应用。

过滤介质80和纤维(108,112,116,180,184,188,200,204,208)还可包含涂层、热定形或熔融材料(例如粉末、薄片和/或纤维)、金属纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、芳族聚酰胺纤维、吸附剂、膨胀型材料(例如纤维或颗粒)、云母、硅藻土、玻璃泡、碳颗粒或它们的组合。阻燃材料的示例包括被指定为阻燃剂的任何聚合物(例如，作为纯材料或作为包括该材料的化合物)、铝、多磷酸盐、磷、氮、硫、硅、锑、氯、溴、镁、锌、碳或它们的组合。阻燃材料可为含卤素阻燃剂或非卤化阻燃剂。涂层或添加剂的示例可包括可膨胀石墨、蛭石、多磷酸铵、氧化铝三水合物(ATH)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化铝(Al(OH)3)、钼酸盐化合物、氯化化合物、溴化化合物、氧化锑、有机磷化合物或它们的组合。

在一些实施方案中，过滤介质80和纤维(108,112,116,180,184,188,200,204,208)可以包括使用90％的旦尼尔直径为5.0dtex×60mm的氧化聚丙烯腈(OPAN)短纤维(以商品名ZOLTEK

在一些实施方案中，过滤介质80和纤维(108,112,116,180,184,188,200,204,208)可以包括使用旦尼尔直径为1000dtex的尼龙短纤维和10％的面积重量为550克/平方米粘结纤维(以商品名

在一些实施方案中，过滤介质80和纤维(108,112,116,180,184,188,200,204,208)可以包括使用40％的5.0dtex×60mm OPAN短纤维、40％的500dtex PET短纤维(可从David Poole商购获得)和20％的面积重量为225克/平方米的15dtex粘结纤维制备的气流成网非织造网。

在各种实施方案中，过滤介质80、第一区120、第二区132和/或第三区144可以具有任何合适的总密度，诸如约、小于、等于或大于：20、40、60、80、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375或400g/m

在一些实施方案中，过滤介质80可以充电、不充电或间歇充电。在一些实施方案中，过滤介质80可以设计成使用(被空气中的微粒充分饱和)一次并丢弃、充分饱和后洗涤并重新使用、或充分饱和后洗涤并重新使用预定的有限次数。

本公开提供了一种具有增强的实用性、寿命、吸收特性和效率的过滤介质80和过滤器固定系统90。具体地，流体流中的空气中的微粒(诸如油脂)可以以不同的尺寸、质量、重量、形状或其他可测量的量度存在。在整个具有基本上均匀的密度和/或纤维旦尼尔的常规过滤器中，当各种尺寸的微粒填充纤维之间的空间和/或纤维内的区域时，进气侧(或面向进入的流体流的一侧)会被空气中的微粒堵塞或饱和。在此之后，过滤器的更多下游部分可能会由于进气侧或附近的堵塞而接收减少的流量，从而导致过滤介质的下游相对于过滤器上游的压力的压降。因此，在必须更换或清洁常规过滤器之前，过滤器的下游部分没有充分发挥其潜力。

相反，本公开提供了一种具有不同旦尼尔的纤维108的过滤介质80，如上所述。此类布置可以提供增强的功能性，因为令人惊讶的是，较小的空气中的微粒可以通过更靠近进气侧100的较高旦尼尔(并形成较低密度的网)纤维，而被更靠近排气侧104的较低旦尼尔(并形成较高密度的网)纤维捕获。本公开能够实现比常规过滤器增加的实用性和功能性。

另外，本公开提供了一种过滤介质80，其能够实现比常规过滤介质更好的性能(诸如促进更多的油脂/空气中的微粒过滤和吸收)，同时维持常规过滤介质的重量和/或总体尺寸。此外，本公开提供了一种简化的过滤介质80，因为将需要多个常规过滤介质部分才能匹配通过如上文所述的不同纤维旦尼尔实现的所公开过滤介质80的性能，从而增加了成本、复杂性、尺寸、重量以及处理和固定的难度。

尽管将已采用的术语和表达用作描述而非限制术语，并且不旨在使用此类术语和表达排除所示和所描述的特征或其部分的任何等同物，但是已经认识到，在本发明实施方案的范围内的各种修改是可以的。因此，应当理解，尽管本公开已通过具体实施方案和任选的特征而具体公开，但是本领域普通技术人员可推出本文所公开的概念的修改和变型，并且此类修改和变型被认为在本发明的实施方案的范围内。本文引用的专利、专利文献和公布的全部公开内容均全文以引用方式并入，如同每个文件都单独引用一样。如果在所写的本说明书和以引用方式并入本文的任何文献中的公开内容之间存在任何冲突或矛盾，则将以所写的本说明书为准。