Фильтрующий элемент, а также способы его изготовления и использования

Фильтрующий элемент, а также способы его изготовления и использования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к фильтрующим элементам и способам, используемым при их изготовлении.

Уровень техники

Известны станки, используемые при изготовлении трубчатых фильтрующих элементов в непрерывном технологическом процессе. В патенте США № 4101423 описан трубчатый фильтрующий элемент, изготавливаемый на однорядном намоточном станке путем многократной намотки и состоящий из намотанных по винтовой линии и перекрывающихся слоев, таких как внутренний слой с высокой влагопрочностью, бумага с высокой пористостью, второй слой из тонкого микропористого фильтрационного материала, обладающего стерилизационными свойствами, и внешний слой из пористого листа вспененного полиэтилена, а также внешний пористый слой, служащий опорой фильтрационному материалу. Слои оборачивают вокруг неподвижной оправки таким образом, чтобы они перекрывали сами себя с получением однослойного перекрывания, и с синхронным движением вдоль оправки по мере их обертывания, в результате чего не происходит относительного перемещения между соседними слоями многослойной конструкции. Адгезионный материал, который препятствует проникновению вещества в виде макрочастиц и бактерий, удаляемых при фильтрации, образует уплотнение для второго фильтрационного слоя в области перекрывания. Концы трубчатой многослойной конструкции пропитывают на участке заранее определенной длины поблизости от каждого из краев конструкции подходящим уплотняющим адгезионным материалом, например полиуретановым герметизирующим компаундом. Когда адгезионный материал отверждается, концевые участки обеспечивают механическую поддержку для трубки, в то же время препятствуя проникновению текучей среды или загрязнений в виде макрочастиц и бактерий (см. колонку 5, строки 4-26).

В патенте США № 4986909 рассмотрена спиралевидная хроматографическая колонка, полученная намоткой по окружности. В данном случае имеет место "сэндвич" или многослойная конструкция из чередующихся слоев разбухающей волокнистой матрицы в листовой форме и слоев из разделителя, причем периферию этого сэндвича обрабатывают с применением сжатия, получая структуру, непроницаемую для текучей среды. Как правило, периферийные края чередующихся дисков из разбухающей волокнистой матрицы и разделителя соединяют. В предпочтительном случае волокнистая матрица содержит или связана при помощи термопластичного полимерного материала, как и разделитель. Края могут быть соединены с использованием подходящего способа нагрева, например ультразвуковой сварки (см. колонку 10, строки 40-61).

Другой спиральный полученный путем намотки по окружности фильтрующий элемент описан в патенте США № 5114582 и содержит один или более фильтрующих элементов, намотанных по спирали на цилиндрическую проницаемую транспортирующую трубку. Каждый фильтрующий элемент содержит герметизируемый за счет нагрева мембранный элемент и ограничитель подачи (см. реферат).

В патенте США № 5,264,162 описан процесс изготовления пористых трубок, обладающих высокой проницаемостью и состоящих из углерод-углеродного композитного материала в виде ленты из мата, наматываемой по спирали на оправку. Пористые трубки изготавливают из упомянутого материала путем намотки вокруг оправки нетканого листа, состоящего из материала-предшественника из углеродного волокна, с последующей обработкой полученного узла путем сжатия и стабилизации в горячем состоянии. Упомянутый лист пропитывают смолой. Получаются трубки, обладающие высокой проницаемостью, небольшим диаметром пор и внутренней поверхностью с низкой морщинистостью (см. реферат). Также описано применение последовательных слоев из мата, что позволяет обеспечить в получаемой трубе диаметр пор, который увеличивается в направлении фильтруемого потока, в общем случае - в направлении изнутри трубки наружу. Целесообразно, чтобы отношение диаметров пор при переходе от одного слоя к следующему фактически составляло 1:10, что можно обеспечить путем регулирования плотности мата и/или диаметра волокон (см. колонку 4, строки 10-20).

В патенте США № 5,409,515 описан фильтрующий элемент, полученный путем намотки по винтовой линии с одиночным оборачиванием, включающий пористую мембрану из политетрафторэтилена и один или более листов, состоящих из волокон, изготовленных из термоплавкой синтетической смолы (см. реферат). Упомянутые листы расплавляют за счет нагревания на выбранной длине (см. колонку, строки 40-46).

Сущность изобретения

Основной задачей изобретения является предложить усовершенствованный фильтрующий элемент, изготовленный с использованием усовершенствованных способов и станков.

Эта задача достигается за счет фильтрующего элемента, изготовленного, по меньшей мере, из одного нетканого материала, состоящего из однородной смеси из основы и связующего, который сжимают, чтобы получить мат или лист с выбранной пористостью. Волокно связующего имеет, по меньшей мере, поверхность с температурой плавления ниже, чем у волокна основы. Лист подвергают формообразованию с получением выбранной геометрической формы и нагревают до расплавления, чтобы связать волокно основы с получением пористого фильтрующего элемента. Предпочтительной формой является труба, полученная наматыванием по винтовой линии из множества листов, причем каждый лист накладывают таким образом, чтобы он перекрывал сам себя, и сжимают для перекрывания другого листа. В предпочтительном случае каждый лист нагревают и сжимают по отдельности, и могут быть выбраны листы, обладающие разной пористостью и плотностью. Связующее выбирают из группы, состоящей из термопластика и смолы, а материал основы выбирают из группы, состоящей из термопластика и природного вещества.

В станочном оборудовании, в предпочтительном случае применяемом при производстве фильтрующего элемента, используют способ изготовления, который включает этап создания нетканого материала, представляющего собой однородную ткань из волокна основы и волокна связующего, как рассмотрено выше, сжатого для получения листа с выбранной пористостью. Множество листов из нетканого материала наматывают по винтовой линии на многорядном намоточном станке с независимыми ремнями, каждый из которых приводится в действие кабестаном, чтобы получить отдельные слои, которые перекрываются с образованием многослойной конструкции. Натяжение каждого из ремней выбирают таким образом, чтобы сжимать каждый слой с выбранной степенью. Каждый слой нагревают, чтобы выполнить этап расплавления. Через полую оправку нагнетают охлаждающую текучую среду, чтобы предотвратить накопление избыточной теплоты в оправке. Работой станка управляют при помощи компьютера, который принимает входные сигналы, регулирующие такие функции станка, как скорость приводного электродвигателя кабестана, натяжение ремней, наматывающих листы, температура комплекта нагревателей, используемого для выполнения расплавления каждого слоя, и поток охлаждающей текучей среды, протекающий через полую оправку.

Указанные выше, а также дополнительные задачи, отличительные особенности и преимущества данного изобретения станут очевидными из приведенного ниже подробного описания.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой общий вид с частичным разрезом, соответствующий предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения, фильтрующего элемента без сердечника с многократным перекрыванием, который изготовлен на четырехрядном намоточном станке с использованием четырех рулонов выбранного нетканого материала.

Фиг.2 представляет собой поперечное сечение фильтрующего элемента без сердечника с многократным перекрыванием, который показан на фиг.1, создаваемого на полой оправке.

Фиг.3 представляет собой схематичный вид сверху трех рядов станка, используемого при изготовлении фильтрующего элемента, показанного на фиг.1.

Фиг.4 представляет собой общий вид, иллюстрирующий предпочтительный вариант многорядного намоточного станка, используемого при производстве фильтрующего элемента, показанного на фиг.1.

Фиг.5 представляет собой блок-схему предпочтительного процесса изготовления нетканого материала, используемого при производстве фильтрующего элемента, показанного на фиг.1.

На фиг.6А представлено поперечное сечение фильтрующего элемента без сердечника с многократным перекрыванием, который содержит промежуточную полосу в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения.

На фиг.6В показана лента для создания промежуточной полосы, расположенная вплотную к поверхности ленты для создания полосы фильтрующего элемента с целью одновременной намотки, чтобы обеспечить получение конфигурации, показанной на фиг.6А.

На фиг.7 представлено поперечное сечение другого фильтрующего элемента без сердечника с многократным перекрыванием, который содержит прокладочную полосу в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.

На фиг.8 представлено поперечное сечение фильтрующего элемента без сердечника с многократным перекрыванием, который содержит другую прокладочную полосу в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации

Обратимся к фиг.1, входящей в состав чертежей, где ссылочным номером 11 обозначен фильтрующий элемент без сердечника с многократным перекрыванием, созданный в соответствии с принципами данного изобретения. Он включает первую ленту 13 из нетканого материала с многократным перекрыванием, вторую ленту 15 из нетканого материала с многократным перекрыванием, третью ленту 17 из нетканого материала с многократным перекрыванием и четвертую ленту 19 из нетканого материала с многократным перекрыванием. Каждую из лент 13, 15, 17 и 19 наматывают по спирали или винтовой линии перекрывающимися слоями, чтобы получить перекрывающиеся полосы 14, 16, 18 и 20 соответственно. Внутренняя в радиальном направлении поверхность 21 полосы 14 образует границу вытянутого в осевом направлении кольцевого пространства (т.е. прохода), который идет от одного торца 25 фильтрующего элемента 11 к противоположному торцу 27 этого элемента. На чертежах толщина материала завышена.

На фиг.2, входящей в состав чертежей, ссылочным номером 47 обозначена полая цилиндрическая оправка с внешней кольцевой поверхностью 49 и внутренней кольцевой поверхностью 51, причем упомянутая внутренняя кольцевая поверхность 51 образует границу цилиндрического канала 53, по которому протекает теплообменная среда в виде жидкости или газа (не показана). Показано, что полоса 14, образованная лентой 13 из нетканого материала с многократным перекрыванием, перекрывается полосой 16, образованной лентой 15 из нетканого материала с многократным перекрыванием, которая, в свою очередь, перекрывается полосой 18, образованной лентой 17 из нетканого материала с многократным перекрыванием, которая далее перекрывается полосой 20, образованной лентой 19 из нетканого материала с многократным перекрыванием.

На фиг.3, входящей в состав чертежей, показаны только три ряда многорядного намоточного станка, который более подробно показан на фиг.4. На фиг.3 первый сжимающий ремень 55 изображен обертывающим (в режиме многократного перекрывания) ленту 13 из нетканого материала вокруг полой оправки 47. Второй сжимающий ремень 57 изображен обертывающим (в режиме многократного перекрывания) ленту 15 из нетканого материала вокруг ленты 13 из нетканого материала с многократным перекрыванием. Третий сжимающий ремень 59 изображен обертывающим (в режиме многократного перекрывания) ленту 17 из нетканого материала вокруг ленты 15 из нетканого материала с многократным перекрыванием. Первый комплект нагревателей, состоящий из предпочтительно инфракрасных нагревателей 63, изображен в положении, когда он оказывает тепловое воздействие, одновременно со сжатием со стороны сжимающего ремня 55, на ленту 13 из нетканого материала с многократным перекрыванием. Второй комплект нагревателей, состоящий из инфракрасных нагревателей 65, изображен в положении, когда он оказывает тепловое воздействие, одновременно со сжатием со стороны сжимающего ремня 57, на ленту 15 из нетканого материала с многократным перекрыванием. Третий комплект нагревателей, состоящий из инфракрасных нагревателей 67, изображен в положении, когда он оказывает тепловое воздействие, одновременно со сжатием со стороны сжимающего ремня 59, на ленту 17 из нетканого материала с многократным перекрыванием.

Обратимся теперь к фиг.4, входящей в состав чертежей, где ссылочным номером 71 обозначен многорядный намоточный станок, предназначенный для изготовления фильтрующих элементов 11 без сердечника с многократным перекрыванием. Рулон ленты 13 из нетканого материала показан установленным на рулонную опору 75, состоящую из вертикально стоящего элемента 77, на котором установлены один или более цилиндрических валов 79 рулонной опоры, идущих перпендикулярно в направлении от вертикально стоящего элемента 77 и предназначенных для приема трубчатого сердечника (не показан) рулона ленты 13 из нетканого материала. Каждый из валов 79 рулонной опоры соединен с вертикально стоящим элементом 77 в некоторой точке, расположенной по длине этого элемента 77. Вертикально стоящий элемент 77 в основании соединен с множеством горизонтальных ножек (не показаны), которые проходят перпендикулярно в направлении от вертикально стоящего элемента 77, на такое расстояние, чтобы обеспечить опору этому элементу 77, каждому из валов 79 рулонной опоры и каждому рулону ленты 13 из нетканого материала, который устанавливают на каждый из валов 79 рулонной опоры.

Подающий лоток 81 состоит из прямоугольной пластины, каждый из двух противоположных краев 83 и 85 которой, имеющих наибольшую длину, повернут вверх под прямым углом, чтобы создать канал, который служит опорой и направляет ленту 13 из нетканого материала, а также выполнен с возможностью регулирования по ширине этой ленты. Каждый ряд намоточного станка 71 имеет подающий лоток 81 и ролик 147 натяжителя, соединенный с воздушным цилиндром (не показан).

Опора 87 комплекта нагревателей, монтажная пластина для первого комплекта 63 нагревателей, стоит вертикально в плоскости, которая перпендикулярна оси 89 намоточного станка 71. Опора 87 комплекта нагревателей соединена по краю ее основания с опорной конструкцией 91 станка, которая проходит параллельно оси 89 намоточного станка 71 и служит опорой каждому из его рядов. Опора 87 комплекта нагревателей имеет поверхность входа (не показана) и поверхность 93 выхода. Полая оправка 47 соединена с поверхностью 93 выхода и проходит вдоль оси 89 и через каждый из рядов намоточного станка 71. К поверхности входа опоры 87 комплекта нагревателей прикреплен трубопровод (не показан) для транспортировки теплообменной среды от нагнетающего устройства (схематично представлено на фиг.7, ссылочный номер 324) к опоре 87 комплекта нагревателей, через отверстие (не показано) в опоре 87 комплекта нагревателей, и в цилиндрический канал 53 (см. фиг.2) полой оправки 47. С поверхностью 93 выхода опоры 87 комплекта нагревателей соединено множество механизмов 97 управления нагревателями, каждый из которых состоит из дискового регулировочного механизма 99, соединенного посредством зубчатого механизма (не показан) с пластиной 101 механизма управления нагревателями.

Инфракрасный нагреватель 63 прикреплен к каждой из пластин 101 механизма управления нагревателями, проходит в направлении от поверхности 93 выхода опоры 87 комплекта нагревателей и параллельно оси 89 намоточного станка 71. Каждый из инфракрасных нагревателей 63 прикреплен к соответствующей пластине 101 механизма управления нагревателями таким образом, чтобы направлять тепло к полой оправке 47 и перпендикулярно этой оправке. Каждый из инфракрасных нагревателей 63 проходит в направлении от поверхности 93 выхода опоры 87 комплекта нагревателей на заданное расстояние.

Пара кабестанов, состоящих из ведущего кабестана 105 и ведомого кабестана 106, установлена вертикально, при этом их оси (не показаны) перпендикулярны оси 89 намоточного станка 71 и расположены с обеих сторон от упомянутой оси 89. Ведущий кабестан 105 установлен на редукторе 107 ведущего кабестана, а ведомый кабестан 106 установлен на редукторе 109 ведомого кабестана. Редуктор 107 ведущего кабестана у его основания соединен с платформой 113 редуктора. Платформа 113 представляет собой прямоугольную пластину, которая лежит сверху опорной конструкции 91 станка в горизонтальной плоскости. Приводной электродвигатель кабестана (не показан) установлен под платформой 113 редуктора и вал этого двигателя (не показан) проходит через отверстие (не показано) в платформе 113 редуктора и соединяет с зубчатыми колесами редуктора 107 ведущего кабестана. Редуктор 107 ведущего кабестана соединен с редуктором 109 ведомого кабестана при помощи шлицевого вала (не показан для первого ряда, но идентичен шлицевому валу 111 для четвертого ряда), что обеспечивает средство приведения в действие кабестанов 105 и 106 с одинаковой угловой скоростью, но в противоположных направлениях.

Редуктор 109 ведомого кабестана у его основания соединен с пластиной 115 скольжения редуктора. На нижней стороне пластина 115 скольжения редуктора имеет множество канавок, проходящих по ее длине и параллельных длинной стороне платформы 113 редуктора. В канавках пластины 115 скольжения редуктора размещены направляющие цифрового датчика 117 линейного перемещения, что позволяет цифровым датчикам 117 линейного перемещения с определенным шагом определять положение ведомого кабестана 109 на направляющих цифрового датчика 117 линейного перемещения относительно точки начала отсчета, находящейся в этом датчике 117. Цифровой датчик 117 линейного перемещения может относиться к тому типу, который описан в патенте США № 4586760, или любому другому устройству для инкрементного измерения линейного перемещения, известному специалистам в данной области техники. Поблизости от центра платформы 113 редуктора на всю толщину платформы выполнена прорезь в форме дуги (не показана для первого ряда, но идентична прорези 119 в форме дуги для четвертого ряда), хорда которой параллельна длинной стороне платформы 113 редуктора. Задающий винт регулировки платформы редуктора (не показан для первого ряда, но идентичен задающему винту 121 регулировки платформы редуктора для четвертого ряда) проходит через прорезь в форме дуги, идентичную прорези 119, и входит в резьбовое отверстие (не показано) в опорной конструкции 91 станка. При помощи этого механизма может быть отрегулирован угол ремня 55 по отношению к оправке 47.

Центры втулок 123 и 125 кабестана лежат соответственно на осях ведущего кабестана 105 и ведомого кабестана 106. Внутренние в радиальном направлении поверхности втулок 123 и 125 кабестанов сопряжены с внешними в радиальном направлении поверхностями ведущего кабестана 105 и ведомого кабестана 106 соответственно и прикреплены к ним при помощи подходящих средств в выбранном месте на ведущем кабестане 105 и ведомом кабестане 106. Кольцевые фланцы 127 и 129 втулок кабестанов проходят в радиальном направлении наружу от ведущего кабестана 105 и ведомого кабестана 106 соответственно.

Сжимающий ремень 55 образует замкнутую петлю, идущую вокруг половины периферийной поверхности ведущего кабестана 105 и половины периферийной поверхности ведомого кабестана 106, и его натяжение обеспечивается расстоянием между осями ведущего кабестана 105 и ведомого кабестана 106. Сжимающий ремень проходит между ведущим кабестаном 105 и ведомым кабестаном 106, пересекаясь сам с собой один раз. В дополнение к этому, сжимающий ремень 55 образует один виток спирали вокруг полой оправки 47.

Воздушный цилиндр 133 натяжителя установлен на платформу 113 редуктора с того же края, что и редуктор 109 ведомого кабестана. Воздушный цилиндр 133 натяжителя представляет собой обычно используемый пневматический цилиндр со штоком 135, который проходит от одного из торцов воздушного цилиндра 133 натяжителя параллельно длинной стороне платформы 113 редуктора и на противоположном конце соединен с редуктором 109 ведомого кабестана.

На фиг.4 показано три дополнительных ряда многорядного намоточного станка 71. Каждый такой дополнительный ряд состоит из тех же компонентов, что и первый ряд, за исключением того, что в опоре 137 комплекта нагревателей в каждом дополнительном ряду выполнено отверстие 139, центр которого лежит на оси 89 намоточного станка 71, через это отверстие полая оправка 47 проходит с зазором, достаточным для полос 14, 16, 18 и 20 фильтрующего элемента 11; а также за исключением того, что подающий лоток 81 заменен подающим натяжителем 141, состоящим из вертикально стоящего элемента 143, соединенного у его основания с множеством горизонтальных ножек 145 и соединенного на противоположном конце с роликами 147 подающего натяжителя.

Обратимся теперь к фиг.5, входящей в состав чертежей, на которой представлена блок-схема, содержащая все этапы процесса изготовления нетканого материала. Каждый значимый этап упомянутого процесса изготовления изображен в виде отдельного блока. В блоке 151 указан этап 1 приобретения волокна, обычно в виде тюка, покупаемого у производителя текстильных волокнистых материалов. Каждая лента 13, 15, 17 и 19 состоит из одного или более волокнистых материалов. Если лента 13, 15, 17 и 19 состоит только из одного волокнистого материала, он должен относиться к тому типу волокна, которое состоит из внешней оболочки с меньшей температурой плавления и сердцевины с большей температурой плавления. Если лента 13, 15, 17 и 19 состоит из двух или более волокнистых материалов, то, по меньшей мере, один из них должен иметь меньшую температуру плавления по сравнению с другими либо относиться к упомянутому выше типу из оболочки и сердцевины.

В блоке 153 указан этап 2 распаковывания и взвешивания волокнистых материалов. Материалы перемещают в перемешиватель синхронного типа, где они дополнительно разворачиваются в процессе подготовки к окончательному перемешиванию в блоке 155.

В блоке 155 указан этап 3 окончательного перемешивания волокнистых материалов, где отдельные волокна тщательно перемешивают при помощи последовательности цилиндрических роликов и приемных барабанов, чтобы получить однородную дисперсионную систему из волокон. Этот этап выполняют в перемешивателе, аналогичном перемешивателю, описанному в патенте США № 3744092.

В блоке 157 указан этап 4 транспортировки тщательно смешанных волокон от перемешивателя к податчику через систему воздушных каналов, состоящую из канала с диаметром приблизительно 12 дюймов, по которому циркулирует воздух со скоростью приблизительно 1500 футов в минуту.

В блоке 159 указан этап 5 подачи перемешанных волокон в податчик, аналогичный податчику, описанному в патентах США №№ 2774294 и 2890497.

В блоке 161 этап 6 представляет собой этап создания ткани, на котором волокна перемещают из податчика в ткацкий станок, аналогичный ткацкому станку, описанному в патентах США №№ 2890497 и 2703441, состоящий из множества цилиндрических роликов и приемного барабана, в результате чего создают непрерывную ткань из равномерно распределенных волокон.

В блоке 163 этап 7 представляет собой этап перевода в ожиженное состояние и сжатия, выполняемый в последовательности печей с воздушным обдувом и/или альтернативных источниках теплоты, в которых поток воздуха, нагретого до выбранной температуры, подают на ткань, таким образом вызывая переход в ожиженное состояние всех или части конкретных типов равномерно распределенных волокон, как более полно будет рассмотрено далее. Одновременно с переводом в ожиженное состояние всех или части конкретных типов равномерно распределенных волокон выполняют сжатие созданной непрерывной ткани в тонкий лист. Воздух, находящийся в печах с воздушным обдувом, насыщен паром низкого давления на уровне приблизительно 100%. Через трубы в печи с воздушным обдувом нагнетают воду в жидком состоянии, которая в этих печах разливается по пластинам из нержавеющей стали, таким образом создавая пар низкого давления. Требуемый уровень насыщения зависит от температуры внутри печей с воздушным обдувом, которая находится в диапазоне от 200 до 550 градусов по Фаренгейту. Пар нейтрализует статическое электричество, созданное воздухом, который подается в режиме рециркуляции со скоростями до 40000 кубических футов в минуту. В ткани, находящейся в печи с воздушным обдувом, существует разность давлений от 4 до 8 дюймов водяного столба. Время нахождения ткани в печах с воздушным обдувом зависит от скорости выгрузки ткани, производимой на ткацком станке, и его согласуют с этой скоростью.

В блоке 165 указан этап 8 сжатия листа из равномерно распределенных волокон в нетканый материал с толщиной, которая требуется для желаемой эффективности фильтрации, этот этап выполняют путем перемещения листа между двумя роликами из нержавеющей стали.

В блоке 166 указан этап 8-А создания рулона из нетканого материала на намоточном устройстве.

В блоке 167 этап 9 процесса изготовления представляет собой создание лент из листа нетканого материала. В выбранных местах по ширине листа нетканого материала располагают режущие устройства, чтобы разрезать лист на множество лент выбранной ширины, в результате чего получают ленты из нетканого материала, такие как 13, 15, 17 и 19.

В блоке 169 на этапе 10 нетканые листы 13, 15, 17, 19 наматывают на патроны, имеющие вид цилиндрических трубок, на хорошо известном намоточном устройстве, состоящем из множества цилиндрических роликов, служащих для выравнивания и намотки лент из нетканого материала 13, 15, 17, 19 на патроны.

Процесс изготовления нетканого листа в целом выполняют в среде с контролируемой влажностью. Относительная влажность воздуха в этой среде составляет от 60% до 80%, как измерено при помощи влажного термометра/сухого термометра и энтальпийной диаграммы.

Каждая лента 13, 15, 17, 19 состоит из выбранных полимерных волокнистых материалов, таких как полиэстер и полипропилен, которые служат как волокном основы, так и волокном связующего. Волокно основы обладает более высокой температурой плавления, чем волокно связующего. Назначением волокна основы является создание структур с небольшими порами в фильтрующем элементе 11 без сердечника. Назначением волокна связующего является связывание волокон основы с получением жесткого фильтрующего элемента, которому не требуется отдельный сердечник. Волокнистый связующий материал может состоять из чистого волокна или из волокна, содержащего внешнюю оболочку с меньшей температурой плавления и внутреннюю сердцевину с большей температурой плавления. Если волокно связующего относится к чистому типу, то оно будет полностью переходить в ожиженное состояние при наличии достаточной теплоты. Если волокно связующего содержит внешнюю оболочку и внутренний сердечник, то его будут обрабатывать при температурах, которые переводят в ожиженное состояние только внешнюю оболочку, при этом внутренний сердечник будет оставаться нетронутым, чтобы помогать волокну основы создавать структуру с небольшими порами. Таким образом, назначением волокна связующего является его переход в ожиженное состояние полностью или частично при наличии теплоты и растекание его жидкой части по волокнам основы с получением связующей зоны между волокнами основы, в результате чего волокна основы связываются вместе при охлаждении. Связующий материал может иметь форму, отличающуюся от волокнистой.

Согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения в процессе изготовления, показанном на фиг.5, волокна основы и волокна связующего перемешивают, чтобы получить рулоны лент 13, 15, 17, 19 из нетканого материала, причем каждая лента имеет выбранный состав. После завершения изготовления рулонов лент 13, 15, 17, 19 из нетканого материала эти рулоны устанавливают на валы 79 рулонной опоры 75 в каждом ряду намоточной машины 71. Каждая рулонная опора 75 расположена таким образом, чтобы подавать ленты 13, 15, 17, 19 из нетканого материала на полую оправку 47 под выбранным углом. Затем для фильтрующего элемента 11 без сердечника с многократным перекрыванием выбирают желаемые спецификации методом, указанным в патенте США № 5,827,430, который этим упоминанием включен в текст данного описания.

Раскатывают часть ленты 13 из нетканого материала определенной длины и устанавливают в подающий лоток 81 таким образом, чтобы она лежала между повернутыми вверх краями 83 и 85 этого лотка 81. Подающий лоток 81 расположен таким образом, чтобы лента 13 из нетканого материала поступала на полую оправку 47 под выбранным углом, после чего редуктор 107 ведущего кабестана приводит во вращение ведущий кабестан 105. Шлицевой вал первого ряда намоточной машины 71 передает мощность в редуктор 109 ведомого кабестана, зубчатые колеса которого вращают ведомый кабестан 106 с той же угловой скоростью, но в противоположном направлении по сравнению с ведущим кабестаном 105. Трение между внутренней поверхностью сжимающего ремня 55 и внешними в радиальном направлении поверхностями ведущего кабестана 105 и ведомого кабестана 106 позволяет ремню поворачиваться вместе с кабестанами 105 и 106 без скольжения по касательной. Фланцы 127 и 129 втулок 123 и 125 кабестанов соответственно препятствуют соскальзыванию сжимающего ремня 55 вниз на ведущем и ведомом кабестанах 105 и 106 соответственно.

Затем передний край 31 ленты 13 из нетканого материала устанавливают между внешней кольцевой поверхностью 49 полой оправки 47 и сжимающим ремнем 55 в том месте, где сжимающий ремень 55 создает одиночную спиральную петлю вокруг полой оправки 47. Так как обусловленное трением прихватывание, возникающее между сжимающим ремнем 55 и лентой 13 из нетканого материала, больше обусловленного трением прихватывания, возникающего между лентой 13 из нетканого материала и полой оправкой 47, получают фильтрующий элемент 11 без сердечника, имеющий коническую винтовую форму, создание которого происходит вдоль полой оправки 47 в направлении к ее свободному концу. Угол между лентой 13 из нетканого материала и полой оправкой 47 при подаче этой ленты таков, что лента 13 из нетканого материала накладывается на саму себя множество раз при одновременном ее сжатии между сжимающим ремнем 55 и полой оправкой 47, что приводит к получению конической винтообразной формы с многократным перекрыванием, являющейся отличительной особенностью настоящего изобретения. Источником выбранной сжимающей силы сжимающего ремня 55 является натяжение, существующее в сжимающем ремне 55, которое определяется выбранным расстоянием между осями ведущего кабестана 105 и ведомого кабестана 106. Так как ведомый кабестан 106 соединен с редуктором 109 ведомого кабестана, который соединен у его основания с пластиной 115 скольжения редуктора, то ведомый кабестан 106 имеет свободу поступательного перемещения по направляющим цифрового датчика 117 линейного перемещения. Цифровой датчик 117 линейного перемещения с определенным шагом определяет положение редуктора 109 ведомого кабестана на направляющих цифрового датчика 117 линейного перемещения относительно точки начала отсчета, находящейся в этом датчике 117. Сжимающая сила, прикладываемая сжимающим ремнем 55 к ленте 13 из нетканого материала, контролируется и поддерживается при помощи давления, выбранного для воздушного цилиндра 133 пневматического натяжителя, шток 135 которого соединен с основанием редуктора 109 ведомого кабестана. Давление в воздушном цилиндре 133 пневматического натяжителя регулируют в соответствии с текущими входными данными, в результате чего его шток 135 либо выдвигается, либо убирается, что позволяет контролировать и поддерживать сжимающую силу, прикладываемую сжимающим ремнем 55 к ленте 13 из нетканого материала.

Одновременно с упомянутым выше сжатием на ленту 13 из нетканого материала с многократным перекрыванием воздействуют выбранным количеством теплоты, созданной входящими в комплект инфракрасными нагревателями 63, которые расположены на выбранном расстоянии от ленты 13 из нетканого материала. Каждый инфракрасный нагреватель 63 соединен с пластиной 101 механизма управления нагревателями, которая обеспечивает перемещение каждого инфракрасного нагревателя 63 в направлении к полой оправке 47 или от нее. Дисковый механизм 99 регулирования пластины 101 механизма управления нагревателем делает возможной пошаговую регулировку расстояния между каждым из инфракрасных нагревателей 63 и полой оправкой 47. Каждый инфракрасный нагреватель 63 нагревает ленту 13 из нетканого материала с многократным перекрыванием до выбранной температуры, в результате чего волокна основы этой ленты 13 из нетканого материала с многократным перекрыванием связываются вместе как внутри ленты, так и между многократно перекрывающимися слоями полосы 14 за счет растекания волокон связующего, переведенных в ожиженное состояние.

Во время одновременного нагрева и сжатия ленты 13 из нетканого материала с целью получения требуемой пористости, при помощи нагнетающего устройства (не показано) через цилиндрический канал 53 полой оправки 47 нагнетают теплообменную среду с выбранной скоростью протекания, чтобы поддержать выбранную температуру на внешней поверхности 49 полой оправки 47. С теплообменной средой связаны одно или более устройств измерения температуры (не показаны), таких как термопары, чтобы измерить температуру теплообменной среды.

Лента 13 из нетканого материала продолжает перекрывать саму себя, за счет чего образуется полоса 14, которую пропускают вдоль полой оправки 47 через отверстия 139 в опорах 137 комплекта нагревателей каждого из оставшихся рядов намоточного станка 71 непрерывным бесконечным образом. Как только полоса 14 прошла через все ряды намоточного станка 71, часть ленты 15 из нетканого материала для второго ряда, имеющую определенную длину, раскатывают и подают между роликами 147 подающего натяжителя 141. Затем передний край 35 ленты 15 из нетканого материала устанавливают между сжимающим ремнем 57 и внешней кольцевой поверхностью полосы 14 в том месте, где сжимающий ремень 57 создает одиночную спираль вокруг полой оправки 47.

Ленту 15 из нетканого материала одновременно сжимают и нагревают при помощи тех же средств, что и ленту 13 из нетканого материала для первого ряда. Лента 15 из нетканого материала продолжает перекрывать саму себя, за счет чего образуется полоса 16, внутренняя кольцевая поверхность которой связана с внешней кольцевой поверхностью полосы 14. Объединенные полосы 14 и 16 пропускают вдоль полой оправки 47 через отверстия 139 в опорах 137 комплекта нагревателей каждого из оставшихся рядов намоточного станка 71 непрерывным бесконечным образом. Как только объединенные полосы 14 и 16 прошли через все оставшиеся ряды намоточного станка 71, раскатывают часть ленты 17 из нетканого материала для третьего ряда, имеющую определенную длину, и подают между роликами 147 подающего натяжителя 141. Затем передний край 39 ленты 17 из нетканого материала устанавливают между сжимающим ремнем 59 и внешней кольцевой поверхностью полосы 16 в том месте, где сжимающий ремень 59 создает одиночную спираль вокруг полой оправки 47.

Ленту 17 из нетканого материала одновременно сжимают и нагревают при помощи тех же средств, что и ленту 13 из нетканого материала для первого ряда. Лента 17 из нетканого материала продолжает перекрывать саму себя, за счет чего образуется полоса 18, внутренняя кольцевая поверхность которой связана с внешней кольцевой поверхностью полосы 16. Объединенные полосы 14, 16 и 18 пропускают вдоль полой оправки 47 через отверстия 139 в опорах 137 комплекта нагревателей каждого из оставшихся рядов намоточного станка 71 непрерывным бесконечным образом. Как только объединенные полосы 14, 16 и 18 прошли через все оставшиеся ряды намоточного станка 71, раскатывают часть ленты 19 из нетканого материала для четвертого ряда, имеющую определенную длину, и подают между роликами 147 подающего натяжителя 141. Затем передний край 43 ленты 19 из нетканого материала устанавливают между сжимающим ремнем 61 и внешней кольцевой поверхностью полосы 18 в том месте, где сжимающий ремень 61 создает одиночную спираль вокруг полой оправки 47.

Лента 19 из нетканого материала продолжает перекрывать с