除水和水管理系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】除水和水管理系統(tǒng)
本申請是申請日為2010年6月29日的PCT國際專利申請，指定除美國外的所有國家時的申請人為美國公司唐納森公司(Donaldson Company, Inc.)，僅指定美國時的申請人為美國公民 Brian D.Babcock, James Doyle, Gregory L.Lavallee, Michal John Madsen，和Philip Edward Johnson，并且要求申請日為2009年8月25日的美國臨時專利申請61/236,653的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總體涉及用于去除和管理(處理)碳?xì)浠衔镆后w中水分的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]許多機(jī)械系統(tǒng)依靠液態(tài)碳?xì)浠衔镞M(jìn)行燃料、潤滑油和/或電力傳輸。系統(tǒng)中存在的過量水尤其是游離水可能對這些類型的機(jī)械系統(tǒng)造成不利影響。游離水可通過多種方式在系統(tǒng)內(nèi)形成，例如通過蒸發(fā)成水汽離開液態(tài)碳?xì)浠衔?，通過自身冷凝出液態(tài)碳?xì)浠衔?，或通過冷凝出可能存在于液態(tài)碳?xì)浠衔飪Υ婀薜乃绤^(qū)中的空氣或水蒸氣。游離水還可以由熱交換器的泄漏和設(shè)備的沖洗物產(chǎn)生。已經(jīng)開發(fā)的一種消除液態(tài)碳?xì)浠衔镏兴嬖谒慕鉀Q方案是使用具有收集儲存器的水分離器，其中所述收集儲存器具有吸水過濾器。吸水過濾材料的示例是纖維素和超強吸水聚合物(SAP)。還可以通過使用聚結(jié)器、離心機(jī)和真空脫水系統(tǒng)從系統(tǒng)中去除水分。去除罐(箱)內(nèi)水分的其它解決方案包括迫使干空氣通過罐(箱)的死區(qū)或通過罐(箱)中的流體。盡管這些解決方案在某些應(yīng)用中可能有效，仍需要去除和管理(處理)液態(tài)碳?xì)浠衔锵到y(tǒng)中的水(水分)的更好的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請披露了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有用于容納液態(tài)燃料或油的內(nèi)部空間的罐(箱)；吸水性過濾器，所述吸水性過濾器可包括超強吸水聚合物(SAP)，與所述罐(箱)的內(nèi)部空間液流相通；與所述吸水性過濾器液流相通的空氣干燥器，和位于所述空氣干燥器下游的煙霧過濾器。所述吸水性過濾器可被定位(定向)在所述罐(箱)的內(nèi)部空間的內(nèi)部或外部。此外，所述空氣干燥器和煙霧過濾器可被定位(定向)在所述罐(箱)的內(nèi)部空間的外部。
[0004]本申請還披露了一種用于從液態(tài)燃料或油中除去至少一些水的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有容納液態(tài)燃料或油的內(nèi)部空間的罐(箱)；位于所述罐(箱)的下游并且與所述罐(箱)的內(nèi)部空間液流相通的吸水性過濾器例如超強吸水聚合物(SAP)過濾器；位于所述SAP過濾器的下游或上游的微粒過濾器，所述微粒過濾器從燃料或油中除去粒狀雜質(zhì)；和位于所述微粒過濾器的下游并且與微粒過濾器液流相通的裝置，所述裝置被構(gòu)造和設(shè)置成使用至少一些已過濾的燃料或油。還披露了一種返回通道，所述返回通道引導(dǎo)至少一些所述燃料或油從所述裝置回到所述罐(箱)，和空氣干燥器，所述空氣干燥器位于所述罐(箱)的上游并且與所述罐(箱)的內(nèi)部空間液流相通以便從所述罐(箱)中除去至少一些水分。作為對空氣干燥器的替代，可以使用來自另一過程(工序)的干氣體。氮氣也可用于干燥液體中的水分?？砂熿F過濾器的通氣過濾器也可與所述罐(箱)氣流相通。此外，SAP過濾器被構(gòu)造和設(shè)置成從燃料或油中除去至少一些水分并且還可通過燃料或油復(fù)原。所披露的裝置可以是發(fā)動機(jī)、變速箱或液壓系統(tǒng)。還披露了第二吸水性過濾器，所述第二吸水性過濾器在所述第一和第二吸水性過濾器可由空氣干燥系統(tǒng)直接復(fù)原的結(jié)構(gòu)中。
[0005]本文還披露了一種管理在具有液態(tài)燃料或油的系統(tǒng)中所存在的水量的方法。所述方法可包括以下步驟:將干燥空氣引入容納液態(tài)燃料或油的罐(箱)中，其中所述燃料或油內(nèi)夾帶有水(水分)；從所述罐(箱)中引導(dǎo)燃料或油并通過吸水性過濾器，例如超強吸水聚合物(SAP)過濾器，以便除去至少一些水分或使SAP過濾器復(fù)原；引導(dǎo)SAP過濾器中的燃料或油通過第二過濾器以便從所述燃料或油中除去至少一些雜質(zhì)；將已過濾的燃料或油從第二過濾器引導(dǎo)至使用至少一些已過濾的燃料或油的裝置；和，將至少一些已過濾的燃料或油從所述裝置引導(dǎo)回所述罐(箱)。作為干空氣的替代，還可以使用干氣體，例如氮氣。術(shù)語“夾帶(的)”的使用，表示在存在液態(tài)燃料或油的情況下水作為游離水在儲存液態(tài)燃料或油的相同容器中存在或作為溶解的水分在液體本身內(nèi)存在。
【附圖說明】
[0006]圖1是水管理和除水系統(tǒng)的第一實施例的示意圖。
[0007]圖2是水管理和除水系統(tǒng)的第二實施例的示意圖。
[0008]圖3是水管理和除水系統(tǒng)的第三實施例的示意圖。
[0009]圖4是水管理和除水系統(tǒng)的第四實施例的示意圖。
[0010]圖5是水管理和除水系統(tǒng)的第五實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0011]現(xiàn)在對附圖所示本發(fā)明的示例性方面進(jìn)行詳細(xì)描述。在盡可能的情況下，在所有的附圖中會用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或相似的部件。
[0012]如圖1-3所示，示出了水管理和除水系統(tǒng)100、200、300的三個實施例。每個所披露實施例的一個方面是超強吸水聚合物或SAP過濾器110、210、310。一般，超強吸水聚合物或SAP可用于需要或希望吸收水分的應(yīng)用中。SAP的示例是聚丙烯酸脂、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚酯、多醣的聚合物和共聚物。SAP在水分吸收應(yīng)用中尤其有用，因為每單位重量的SAP可吸收非常大量的水。例如，在某些結(jié)構(gòu)和應(yīng)用中，SAP可吸收可達(dá)到它們重量的500倍的水。SAP的另一個特征是可將SAP內(nèi)被吸收的水驅(qū)出以便SAP可用于將來的水分吸收。一種使SAP變干的方法包括向SAP施加壓力。因為隨著水分的吸收SAP大大膨脹，對SAP施加壓力以減少其體積會使得溶解的水分被排出。另一種使SAP變干的方法是將SAP暴露于高溫。另一種使SAP變干的方法是將材料暴露于大氣或較干的空氣，在這里水分會通過毛細(xì)作用離開纖維并蒸發(fā)。當(dāng)將SAP暴露于相對較干的液體例如液態(tài)碳?xì)浠衔飼r，這種動態(tài)過程也是可能的。在這種情況，干的液體將水(水分)從SAP的抽出可達(dá)到液態(tài)碳?xì)浠衔锝咏滹柡忘c的一點。此外，應(yīng)當(dāng)指出，SAP可在液體系統(tǒng)內(nèi)變成可動的，并且如果沒有在外殼內(nèi)被足夠包含可導(dǎo)致系統(tǒng)自身內(nèi)的污染。SAP過濾器110、210、310被構(gòu)造成通過這種方式防止SAP材料污染系統(tǒng)100、200、300。
[0013]在圖1所示的具體實施例中，示出SAP過濾器110用于包括罐(箱)120的液態(tài)燃料或油系統(tǒng)100中。罐(箱)120用于存儲液態(tài)燃料或油122。罐(箱)120可以是用于車輛或用于固定應(yīng)用例如散裝油或燃料儲存罐(箱)的儲存容器。如圖所示，罐(箱)120具有內(nèi)部空間121，其中存儲有液態(tài)燃料或油122。在液態(tài)燃料或油122上是頂部(液上)空間121a。罐(箱)120還具有底部123，在底部管線120a提供罐(箱)120和SAP過濾器110之間的液流相通。就可能積聚在罐(箱)120的底部123處的任何游離水124會被引導(dǎo)至SAP過濾器110 (水在SAP過濾器110被吸收)來說，在罐(箱)120的底部123處安裝管線120a是有利的。
[0014]應(yīng)當(dāng)指出，SAP過濾器110可由其它類型的吸水性過濾器替代，而不偏離本文所提供的許多構(gòu)思。例如，可使用纖維素吸水性過濾器或基于棉制品的過濾器。使用術(shù)語“吸水性過濾器”，表示包括至少基于纖維素的過濾器和基于SAP的過濾器。
[0015]圖1中還示出了通氣過濾器140。過濾器140用于隨著罐(箱)120內(nèi)液態(tài)燃料或油122水平的上升或者當(dāng)干空氣通過空氣干燥系統(tǒng)130被引入液上(頂部)空間121a時允許大氣空氣離開罐(箱)120，如下文所述。通氣過濾器140還用于在空氣被排入大氣前凈化存在于液上(頂部)空間121a的煙霧以便使得對環(huán)境的負(fù)面影響最小化?？蛇x的，被排出的空氣可被導(dǎo)引至系統(tǒng)的另一部分例如發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口。在所示的實施例中，通氣過濾器140通過管線140a與液上(頂部)空間121a液流相通。通氣過濾器140還可被設(shè)置成具有干燥材料或吸附劑，以便干燥隨著罐(箱)120內(nèi)液體水平的下降和真空或部分真空的產(chǎn)生可能需要通過通氣過濾器140進(jìn)入罐(箱)的大氣空氣。
[0016]本發(fā)明的另一方面是空氣干燥系統(tǒng)130?？諝飧稍锵到y(tǒng)130用于通過管線130a將干空氣栗入罐(箱)120的液上(頂部)空間121a中。可以按多種方式產(chǎn)生由空氣干燥系統(tǒng)130輸送的干空氣。例如，可壓縮大氣空氣以凝結(jié)和除去水分。還可通過使用冷干機(jī)、變壓吸附干燥機(jī)、膜式干燥器和/或冷卻器和吹風(fēng)器的組合來干燥大氣空氣。在一些應(yīng)用中，可使用空氣壓縮和過濾器的組合。此外，可使用系統(tǒng)內(nèi)來自其它源或過程(工序)的干氣體來代替干空氣。還可以使用氮氣。使用術(shù)語“干氣體”，表示包括能夠從液態(tài)碳?xì)浠衔锖?或從容納液態(tài)碳?xì)浠衔锏墓?箱)的液上(頂部)空間吸收水分的任何氣體。術(shù)語“干氣體源”應(yīng)當(dāng)表示包括上文所述的能夠產(chǎn)生和/或傳輸干氣體的任何系統(tǒng)。本領(lǐng)域