[发明专利]具有改进性能的空气套式的聚结器介质

说明书

相关申请的交叉引用

根据美国法典第35编第119(e)款，本申请要求在2008年9月3日提交的第61/093,831号美国临时申请的利益，第61/093,831号美国临时申请的内容通过全部引用合并于本文。

技术领域

本发明的领域涉及聚结介质、聚结系统和用于聚结两相混合物的方法，两相即连续相和分散相。特别地，所述领域涉及聚结介质、聚结系统和为了从混合物中收集和去除分散相而聚结分散相液滴的方法。

背景技术

在某些方面，此披露的信息描述了聚结器介质。聚结器介质拥有与介质表面邻近的薄的空气膜或空气层，以从固体介质表面充分地分离分散相(油或水)并且促进从介质聚结和排出分散相。薄的空气膜是表面粗糙、表面异质性、接触角和润湿性特征的结果，在操作条件下维持从固体表面分离分散相。

聚结器用于分离两不互溶的流体，诸如从气流中去除油雾或从燃料中去除小水滴。在曲轴箱通风运用中，需要很高的小液滴去除效率以保护环境(在开放的曲轴箱通风应用中)和保护涡轮增压器(在封闭的曲轴箱通风应用中)。此外，低限制或压降是所期望的：(1)为了避免在曲轴箱中的超压的增长形成(buildup)；(2)为了减少旁通阀的开启和产生的小液滴去除的降低，和(3)为了延长聚结器的服务间隔时间。通常，在去除效率、压降和寿命之间存在权衡取舍(tradeoff)。获得更合意的权衡取舍是所期望的，即获得更合意的高效率、低压降和过滤器寿命增加的总水平。

聚结器被广泛用于从气态的或液态的连续相中去除不可互溶的小液滴，诸如在曲轴箱通风过滤、燃料水分离和油-水分离中。现有技术聚结器设计包含了通过利用分级捕获(即，减少聚结介质中的纤维直径、气孔大小和/或多孔性)或通过利用厚纵深的聚结器(thick depth coalescers)来加强小液滴捕获和聚结的原则。经常，为了增长聚结器的寿命，现有技术聚结介质在内层上游可有更加开放的层，为了增大被排放的液滴的大小，现有技术聚结介质在内层下游可有更加开放的层。润湿性也被认为是影响聚结器的性能(例如，见第6,767,459号美国专利和第2007-0131235号、第2007-0062887号美国公布的专利申请)。美国专利第5,443,724号披露，为了改善聚结器性能，介质应当具有大于水的表面能(即，介质应当优先地被聚结的小液滴和连续相润湿)。第4,081,373号美国专利披露，为了从燃料中去除水，聚结介质应当是疏水的。第2006-0242933号美国公布的专利申请披露了一种油-雾聚结器，在这种油-雾聚结器中过滤介质是疏油的，因此使流动的雾能够聚结形成小液滴并从过滤介质中排出。该公布的申请也披露了第二介质层，可选择地，也许是疏水的。

用于从连续相中聚结分散相的改进的聚结器介质是所期望的。这里，描述了空气套式的聚结器介质，空气套式的聚结器介质展现出所期望的关于分散相的排出、减少的压降和增加的分散相的去除的属性。

发明内容

所披露的是具有独特的表面属性的聚结器介质和生产聚结器介质的方法。与现有的聚结器介质相比，为了促进从聚结器聚结和排出分散相，所披露的聚结器介质产生与介质表面邻近的薄的空气膜或空气层，以从基体介质表面物理地和充分地分离分散相(油或水)。现有的聚结器依赖所捕获的分散相和聚结器介质表面之间的紧密的接触。对于曲轴箱通风应用，分散相可为浓缩的碳氢化合物、油、水或这些的混合物。

所披露的聚结介质可利用于聚结两相的混合物，即连续相和分散相。为了从混合物中收集和去除分散相，所披露的介质可利用于聚结器、系统和方法。连续相可包括连续气相和连续液相。分散相可包括分散液相。

所披露的聚结器、聚结系统和方法可利用于聚结任何合适的混合物。合适的混合物包括连续相和分散相。在某些具体实施方式中，连续相是气体并且分散相是液体。例如，所披露的系统和方法可被配置用于，或被利用于从气流中聚结碳氢化合物液体的小液滴(例如碳氢化合物燃料，生物柴油燃料或润滑的、液压的或传动油)、水或这些的混合物。

在某些具体实施方式中，所披露的聚结介质可被配置以用在聚结器、聚结系统或聚结方法中。所披露的聚结器、聚结系统和聚结方法可包括或利用所披露的聚结介质，聚结介质用于在连续相中从分散相的混合物中聚结分散相。可选择地，聚结器、聚结系统和聚结方法可包括或利用另外的介质。例如，所披露的聚结器、聚结系统和聚结方法可进一步包括或可进一步利用用于去除浓缩的碳氢化合物、油、水或这些的混合物的另外的介质，其中另外的介质被置于聚结介质的上游或下游。