專利名稱：從潤滑油中去除顆粒的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本申請涉及從潤滑油中去除煙灰、淤渣和其它不溶顆粒的裝置和方法，和更具體地，本申請涉及通過使用電附聚作用的顆粒去除。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代汽車中，多種類型的流體過濾器是常見的。石油過濾器是用于在發(fā)動機中粗濾石油的流體過濾器，因此去除磨粒。多數(shù)這種類型的過濾器使用機械或‘篩’類型的過濾，具有在其中有多孔過濾器的可替換的筒，通過其油進行重復循環(huán)以去除雜質(zhì)諸如小的顆?；蛭酃负徒饘?。“臟”油在壓力下進入石油過濾器，通過其中是“干凈”的過濾介質(zhì)，然后在整個發(fā)動機中重新分布。通過保證雜質(zhì)將不通過發(fā)動機循環(huán)和到達緊貼的發(fā)動機零件，這可以阻止過早磨損。過濾也增加油的可用時間。對于內(nèi)燃機、特別是柴油機的正常操作常見的是導致污染的形成。這些污染包括煙灰和酸等等，煙灰由化石燃料的不完全燃燒形成，酸產(chǎn)生于燃燒。這兩種污染在發(fā)動機工作期間一般被引入到潤滑油中，并且往往增加油粘度和生成不想要的發(fā)動機沉積物，導致增加發(fā)動機磨損。這些問題的常規(guī)解決方案將各種添加劑加入到潤滑油中，在它們的初始配制期間。為了克服煙灰相關(guān)的問題，多種常規(guī)潤滑油包括阻止在其中的煙灰附聚的分散劑。這些在短時間期間中工作得很好，但是可能變?yōu)楹谋M的。另外，并且由于在油中這些分散劑的溶解性和化學穩(wěn)定性的限制，潤滑油和油過濾器的使用壽命小于最佳的。為了抵消酸性燃燒產(chǎn)物的影響，多種常規(guī)的發(fā)動機潤滑油包括已知為過堿的去垢劑的中和添加劑。這些是TBN(總堿值)的來源，它是油中過堿去垢劑的數(shù)量的一種測量，根據(jù)需要中和I克樣品中存在的所有堿性成分的氫氧化鉀的微克的當量值進行表示。TBN更高的油提供更長的持續(xù)酸中和。TBN的消耗是多種內(nèi)燃機的重要的限制因素，并且特別是對于使用柴油機的重型應用。為了改善發(fā)動機保護和克服其它問題，常規(guī)的潤滑油常常包括一種或多種更多添加劑，其可以是緩蝕劑、抗氧化劑、摩擦改進劑、傾點下降劑、去垢劑、粘度指數(shù)改進劑、抗磨損添加劑、和/或耐特壓添加劑。進一步包括這些添加劑可能是有益的；然而，用常規(guī)的方法，這些添加劑的數(shù)量和濃度受限于潤滑劑懸浮這些添加劑的能力以及這些添加劑在油中的化學穩(wěn)定性。除了捕獲雜質(zhì)和凈化油之外，石油過濾器的作用是保證快速和有效率的流動通過其介質(zhì)。油是發(fā)動機的生命線，并且其穩(wěn)定的流動對于發(fā)動機組件的合適的潤滑和阻止摩擦、熱和磨損是必不可少的。發(fā)動機組件依賴于油循環(huán)系統(tǒng)以遞送穩(wěn)定和足夠的發(fā)動機油的供應。因此，期望的是提供從油中去除油煙灰、淤渣和其它不溶顆粒的方法和裝置。發(fā)明概述本文公開的是從發(fā)動機油中去除煙灰、淤渣和其它不溶顆粒的裝置和方法。在一個示例性實施方式中，提供從發(fā)動機油中去除顆粒的方法，該方法包括在一對電極之間布置含有煙灰顆粒的油，其中電極中的一個是正電極；在該正電極上纏繞介質(zhì)，其中該介質(zhì)被 設置成收集接近正電極的部分的顆粒；施加電流到電極持續(xù)一時間段，其中部分的顆粒在介質(zhì)中附聚，和從油中去除附聚的顆粒。在另一個實施方式中，提供從發(fā)動機油中去除煙灰的方法，該方法包括以下的步驟在一對電極之間布置含有煙灰顆粒的油；施加直流或交流電到該對電極持續(xù)一段時間以生成電場，其中電場使得煙灰顆粒附聚，生成更大平均粒徑的煙灰顆粒；和通過過濾方法去除煙灰顆粒，其中過濾方法包括施加離心力到油，其中離心力使得煙灰顆粒布置介質(zhì)中，該介質(zhì)布置在從油中可去除的一對電極中一個電極上。在另一個實施方式中，提供從發(fā)動機油中去除煙灰顆粒的過濾器所述過濾器具有在其中布置的煙灰顆粒，過濾器具有具有入口和出口的套，入口和出口限定通過由套所限定的室的流路；布置在流路中的一對電極，電極布置在流路中、在入口之后，該對電極與直流電電連接，其中由該對電極生成電場和該對電極中的一個是正電極，其中電場使得部分的煙灰顆粒附聚在正電極上，其中至少該正電極從過濾器中是可去除的，以允許附聚在該正電極上的煙灰顆粒去除；以及施加到正電極表面的介質(zhì)，其中該介質(zhì)被設置成提高在正電極上的附聚部分的煙灰顆粒的收集效率。根據(jù)以下具體實施方式
、附圖和附加權(quán)利要求，本發(fā)明的上述和其它特征以及優(yōu)點將本領域技術(shù)人員所意識到和理解。


圖I和2圖解一對電極和顆粒附聚過程；圖3是圖解電場對于廢油的離心沉降的作用的圖；圖4是圖解電場對于廢油的煙灰濃度的作用的圖；圖5是圖解電附聚對于油的TBN的作用的圖；圖6是圖解電附聚的時間過程的圖；圖7是圖解根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的廢油的煙灰去除和電極煙灰負載的圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式構(gòu)造的過濾器的示意圖解；圖9是根據(jù)本發(fā)明的可選的示例性實施方式構(gòu)造的過濾器的示意圖解；
圖10是根據(jù)本發(fā)明的還可選的示例性實施方式構(gòu)造的過濾器的示意圖解；圖11是根據(jù)本發(fā)明的還另一個可選的示例性實施方式構(gòu)造的過濾器的示意圖解；圖12是根據(jù)本發(fā)明的還另一個可選的示例性實施方式構(gòu)造的過濾器的示意圖解；圖13是根據(jù)本發(fā)明的還另一個可選的示例性實施方式構(gòu)造的過濾器的示意圖解；圖13A是根據(jù)本發(fā)明的還另一個可選的示例性實施方式構(gòu)造的過濾器系統(tǒng)的示意圖解；圖14是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式構(gòu)造的過濾器的橫截面示意圖；
圖15是根據(jù)本發(fā)明的可選的示例性實施方式構(gòu)造的過濾器的橫截面示意圖；圖16是圖15中圖解的過濾器的部分橫截面示意圖；和圖17A-25圖解本發(fā)明還其它示例性實施方式。
具體實施例方式使用離心方法用于煙灰和/或顆粒去除的缺點是相對低的效率，如目前所實踐。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，提供從油中去除煙灰、淤渣和其它不溶顆粒的方法和裝置。非限制性實施方式涉及油過濾設備(即，過濾器)，其被設置成根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式施加電場。這種油過濾設備的一個非限制性實施例在2007年9月12日提交的美國專利申請序列號11/854,295中找到，其內(nèi)容通過在此引用并入本文。在此之后，附聚的煙灰和/或其它顆粒經(jīng)過顆粒覆蓋的電極的去除、離心力的施加、和/或通過過濾介質(zhì)的隨后過濾進行去除。根據(jù)示例性實施方式，該三種方法中的任一個可以單獨地應用或者彼此組合地應用。也參照美國專利公開號2008/0060949，其內(nèi)容通過在此引用并入本文。根據(jù)本發(fā)明的實施例實施方式，施加強電場到油將引起顆粒聚集，由此增強通過離心或其它分離技術(shù)的隨后去除。在一個示例性實施方式中，分離技術(shù)可以應用使用過濾介質(zhì)的隨后過濾、去除一個或多個電極、或者前述方法的任何組合，當顆粒已經(jīng)附聚或粘附到電極自身時，所述電極施加電場。根據(jù)實施例實施方式，電附聚的方法將引起平均的煙灰顆?；蚱渌w粒尺寸增加。當施加離心力或其它過濾技術(shù)之后，這將引起沉降或收集速度的增加。根據(jù)示例性實施方式，含有煙灰、淤渣和其它不溶顆粒的潤滑油位于與直流電源連接的兩個電極之間。施加多至5kV直流電到電極。當然，可以使用大于或小于5kV的電流。生成的強電場使得油中的煙灰、淤渣和其它不溶顆粒附聚在正電極上。為了增強顆粒附聚，將涂料施加到正電極的表面，其中涂料是具有煙灰收集作用劑的性能和被設置成提高在正電極上附聚的煙灰顆?；蚱渌w粒的收集效率。附聚的顆粒然后可以被主動地去除。在一個示例性實施方式中，具有附聚顆粒的正電極可以簡單地去除，且該電極丟棄或清潔。新電極、或清潔的電極重新放置在油過濾設備中，在一個實施方式中，該設備可以包括安裝在內(nèi)燃機例如柴油機上的油過濾器，其中從油中的煙灰去除是期望的。在另一個示例性實施方式中，和通過簡單地去除電場，部分或被動的解凝集作用可以發(fā)生，其中通過離心或其它分離方法，部分附聚顆粒然后將從油液相中分離，其它分離方法可以包括通過過濾介質(zhì)的過濾。根據(jù)示例性實施方式，電勢(voltage potential)施加到連接到電源的電極。在一個非限制性實施例中，施加多至5kV或更小的電勢到電極。當然，可以使用大于或小于5kV的電勢。強電場將使得煙灰附聚到正電極上。為了增強煙灰或其它顆粒附聚，涂料施加到正電極的表面，其中涂料是具有煙灰收集劑性的能和被設置成提高在正電極上的附聚的煙灰顆粒的收集效率。這種方式可以作為降低循環(huán)油中的煙灰水平的有效手段，并且沒有必要進一步的純化或后分離方案。然而，在液相中留下、在電極上沒有被收集的部分的煙灰或其它顆粒已經(jīng)證明是預附聚的，產(chǎn)生更大的平均粒徑或直徑。這種平均粒徑使得顆粒通過布置在過濾器的流路中的過濾器的過濾介質(zhì)被更有效地俘獲，所述過濾器根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的教導構(gòu)建。同樣，和在一些情況下，如果施加的電壓在性質(zhì)上是交流的，沒有觀察到在電極上的附聚，然而，附聚在循環(huán)油中出現(xiàn)。通過離心或其它下游分離方法，在電極上沒有收集的部分附聚或預附聚的煙灰然后可以與油液相分離。 附解本發(fā)明的各種示例性實施方式。在一個實施方式中，當暴露于強電場時，在遷移到正電極之前或期間，顆粒將預附聚或形成一簇。這將產(chǎn)生更大的平均粒徑和將可能增加顆粒的沉降和收集速度。圖I和2圖解一對電極10和12。也顯示多個煙灰顆粒14。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，和其中電場通過該對電極生成，煙灰顆粒14附聚成為圖I中示出的大塊的煙灰顆粒16。雖然示出煙灰顆粒14，但是也應該理解本發(fā)明的示例性實施方式考慮其它顆粒的電附聚作用，諸如淤渣和其它不溶顆粒。而且，大塊的煙灰顆粒然后被吸引朝向正電極10，顯示為粘附顆粒18?？蛇x地和如在圖2中示出，煙灰顆?？梢灾苯痈骄鄣秸姌O10之上，以提供在正電極上的附聚顆粒18。例如，煙灰顆粒獲得電荷和以一個接一個方式遷移到正(+)電極。該電極包括施加到表面的涂料，其中涂料是具有煙灰收集性能的作用劑和被設置成提高在正極的表面上的煙灰收集效率。在一個示例性實施方式中，電極可去除地放置在與油流流體連同的過濾器套內(nèi)，并且當正電極負載煙灰時，如果需要該正電極可以被去除和替換。如在此討論，過濾器可以是旁通過濾器，或者電極可以包括具有其它分離組件的(例如，介質(zhì)和/或離心機)的部分過濾器，或者含有電極的過濾器是部分的一系列的過濾器，其中第一過濾器包括電極和隨后的過濾器含有其它分離組件(例如，介質(zhì)和/或離心機)。在一個可選的實施方式中和通過過濾分離，該機理可能需要使用交流電，為了維持在通過離心下游分離的油流中附聚。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，電附聚的作用在離心機分離、隨著時間的煙灰濃度和TBN上研究。第一個實施例中，進行電場對于沉降速度的影響的時間性研究，其中觀察電極煙灰負載。實施例I-電附聚
權(quán)利要求
1.從發(fā)動機油中去除煙灰、淤渣和其它不溶顆粒的方法，所述方法包括 在一對電極之間布置含有顆粒的油，其中電極中的一個是正電極； 用介質(zhì)纏繞正電極的表面，其中所述介質(zhì)被設置成收集接近所述正電極的部分的顆粒; 施加直流電到電極持續(xù)一時間段以生成電場，其中所述電場使得部分的顆粒在所述介質(zhì)中附聚；和 去除介質(zhì)和附聚在介質(zhì)中的部分的顆粒，以減少油中的煙灰顆粒的量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述顆粒是煙灰顆粒和所述電場使得煙灰顆粒附聚，生成更大平均粒徑的煙灰顆粒，然后通過過濾方法去除煙灰顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述過濾方法包括施加離心力到所述油，其中所述離心力使得煙灰顆粒布置在從油中可去除的表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述表面位于所述正電極上，且所述正電極包括設置用于施加離心力的部分的設備。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述介質(zhì)選自紡織和非紡織纖維材料，包括以下任一種或其組合有機纖維，由纖維素、聚烯烴、聚酯、聚酰胺制成的天然或合成纖維；無機纖維，金屬和陶瓷纖維，不銹鋼纖維，氧化鋁和玻璃纖維以及石英纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述一對電極被設置作為一對同心圓柱，和其中所述一對電極中的一個插入到所述一對電極中的另一個電極中，并且所述一對電極以對面隔開關(guān)系相對于彼此進行放置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述介質(zhì)選自由聚氨酯、聚烯烴、聚酯、聚酰胺制成的開孔型有機和無機泡沫；燒結(jié)陶瓷，氧化鋁或氧化硅；和它們的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述一對電極被設置作為一對同心圓柱，和其中所述一對電極中的一個插入到所述一對電極中的另一個電極中，并且所述一對電極以對面隔開關(guān)系相對于彼此進行放置。
9.從發(fā)動機油中去除煙灰的方法，所述方法包括 在一對電極之間布置含有煙灰顆粒的油； 施加直流或交流電到該對電極持續(xù)一段時間以生成電場，其中電場使得煙灰顆粒附聚，生成更大平均粒徑的煙灰顆粒；和 通過過濾方法去除煙灰顆粒，其中所述過濾方法包括施加離心力到油，其中離心力使得煙灰顆粒布置在介質(zhì)中，所述介質(zhì)布置在從油中可去除的一對電極中一個電極上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其中介質(zhì)布置所述一對電極中的一個的正電極上,和所述正電極包括設置用于施加離心力的部分的設備。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述介質(zhì)選自紡織和非紡織纖維材料，包括以下任一種或其組合有機纖維，由纖維素、聚烯烴、聚酯、聚酰胺制成的天然或合成纖維；無機纖維，金屬和陶瓷纖維，不銹鋼纖維，氧化鋁和玻璃纖維以及石英纖維。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述一對電極被設置作為一對同心圓柱，和其中所述一對電極中的一個插入到所述一對電極中的另一個電極中，并且所述一對電極以對面隔開關(guān)系相對于彼此進行放置。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述介質(zhì)選自由聚氨酯、聚烯烴、聚酯、聚酰胺制成的開孔型有機和無機泡沫；燒結(jié)陶瓷，氧化鋁或氧化硅；和它們的組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述一對電極被設置作為一對同心圓柱，和其中所述一對電極中的一個插入到所述一對電極中的另一個電極中，并且所述一對電極以對面隔開關(guān)系相對于彼此進行放置。
15.從具有在其中布置煙灰顆粒的發(fā)動機油中去除煙灰顆粒的過濾器，所述過濾器包括 具有入口和出口的套，所述入口和所述出口限定通過由所述套限定的室的流路； 布置在所述流路中的一對電極，所述電極布置在流路中、在所述入口之后，所述一對電極與直流電電連接，其中由所述一對電極生成電場和所述一對電極中的一個是正電極，其中所述電場使得部分的煙灰顆粒附聚在正電極上，其中至少所述正電極從過濾器中是可去除的，以允許附聚在所述正電極上的煙灰顆粒去除；和 施加到所述正電極表面的介質(zhì)，其中所述介質(zhì)被設置成提高在所述正電極上的附聚部分的煙灰顆粒的收集效率。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過濾器，其中所述正電極由是不銹鋼、銅、鋁、鉬、或其它導電材料形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過濾器，其中所述介質(zhì)選自紡織和非紡織纖維材料，包括以下任一種或其組合有機纖維，由纖維素、聚烯烴、聚酯、聚酰胺制成的天然或合成纖維；無機纖維，金屬和陶瓷纖維，不銹鋼纖維，氧化鋁和玻璃纖維以及石英纖維。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過濾器，其中所述一對電極被設置作為一對同心圓柱，和其中所述一對電極中的一個插入到所述一對電極中的另一個電極中，并且所述一對電極以對面隔開關(guān)系相對于彼此進行放置。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過濾器，其中所述介質(zhì)選自由聚氨酯、聚烯烴、聚酯、聚酰胺制成的開孔型有機和無機泡沫；燒結(jié)陶瓷，氧化鋁或氧化硅；和它們的組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的過濾器，其中所述一對電極被設置作為一對同心圓柱，和其中所述一對電極中的一個插入到所述一對電極中的另一個電極中，并且所述一對電極以對面隔開關(guān)系相對于彼此進行放置，和其中所述過濾器進一步包括能夠施加離心力到油的可轉(zhuǎn)動構(gòu)件，且其中所述介質(zhì)和所述正電極連接到所述可轉(zhuǎn)動構(gòu)件。
全文摘要
提供從發(fā)動機油中去除煙灰、淤渣和其它不溶顆粒的方法，所述方法包括在一對電極之間布置含有煙灰顆粒的油，其中電極中的一個是正電極；用介質(zhì)纏繞正電極的表面，其中所述介質(zhì)被設置成收集接近所述正電極的部分的顆粒；施加電流到電極持續(xù)一時間段，其中部分的顆粒在介質(zhì)中附聚。同樣，本文公開從發(fā)動機油中去除煙灰、淤渣和其它不溶顆粒的過濾器。
文檔編號F01M1/10GK102892981SQ201180023193
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者納格爾斯瓦讓·拉奧·奇克拉, S·G·托什, D·E·鮑謝, R·P·羅爾巴克, B·K·阿茨, 彼得·昂格爾 申請人:弗拉明集團知識產(chǎn)權(quán)有限責任公司