除水和水管理系统的制作方法
【专利说明】除水和水管理系统
本申请是申请日为2010年6月29日的PCT国际专利申请，指定除美国外的所有国家时的申请人为美国公司唐纳森公司(Donaldson Company, Inc.)，仅指定美国时的申请人为美国公民 Brian D.Babcock, James Doyle, Gregory L.Lavallee, Michal John Madsen，和Philip Edward Johnson，并且要求申请日为2009年8月25日的美国临时专利申请61/236,653的优先权。
技术领域
[0001]本发明总体涉及用于去除和管理(处理)碳氢化合物液体中水分的系统。
【背景技术】
[0002]许多机械系统依靠液态碳氢化合物进行燃料、润滑油和/或电力传输。系统中存在的过量水尤其是游离水可能对这些类型的机械系统造成不利影响。游离水可通过多种方式在系统内形成，例如通过蒸发成水汽离开液态碳氢化合物，通过自身冷凝出液态碳氢化合物，或通过冷凝出可能存在于液态碳氢化合物储存罐的死区中的空气或水蒸气。游离水还可以由热交换器的泄漏和设备的冲洗物产生。已经开发的一种消除液态碳氢化合物中所存在水的解决方案是使用具有收集储存器的水分离器，其中所述收集储存器具有吸水过滤器。吸水过滤材料的示例是纤维素和超强吸水聚合物(SAP)。还可以通过使用聚结器、离心机和真空脱水系统从系统中去除水分。去除罐(箱)内水分的其它解决方案包括迫使干空气通过罐(箱)的死区或通过罐(箱)中的流体。尽管这些解决方案在某些应用中可能有效，仍需要去除和管理(处理)液态碳氢化合物系统中的水(水分)的更好的解决方案。
【发明内容】
[0003]本申请披露了一种系统，所述系统包括具有用于容纳液态燃料或油的内部空间的罐(箱)；吸水性过滤器，所述吸水性过滤器可包括超强吸水聚合物(SAP)，与所述罐(箱)的内部空间液流相通；与所述吸水性过滤器液流相通的空气干燥器，和位于所述空气干燥器下游的烟雾过滤器。所述吸水性过滤器可被定位(定向)在所述罐(箱)的内部空间的内部或外部。此外，所述空气干燥器和烟雾过滤器可被定位(定向)在所述罐(箱)的内部空间的外部。
[0004]本申请还披露了一种用于从液态燃料或油中除去至少一些水的系统，所述系统包括具有容纳液态燃料或油的内部空间的罐(箱)；位于所述罐(箱)的下游并且与所述罐(箱)的内部空间液流相通的吸水性过滤器例如超强吸水聚合物(SAP)过滤器；位于所述SAP过滤器的下游或上游的微粒过滤器，所述微粒过滤器从燃料或油中除去粒状杂质；和位于所述微粒过滤器的下游并且与微粒过滤器液流相通的装置，所述装置被构造和设置成使用至少一些已过滤的燃料或油。还披露了一种返回通道，所述返回通道引导至少一些所述燃料或油从所述装置回到所述罐(箱)，和空气干燥器，所述空气干燥器位于所述罐(箱)的上游并且与所述罐(箱)的内部空间液流相通以便从所述罐(箱)中除去至少一些水分。作为对空气干燥器的替代，可以使用来自另一过程(工序)的干气体。氮气也可用于干燥液体中的水分。可包括烟雾过滤器的通气过滤器也可与所述罐(箱)气流相通。此外，SAP过滤器被构造和设置成从燃料或油中除去至少一些水分并且还可通过燃料或油复原。所披露的装置可以是发动机、变速箱或液压系统。还披露了第二吸水性过滤器，所述第二吸水性过滤器在所述第一和第二吸水性过滤器可由空气干燥系统直接复原的结构中。
[0005]本文还披露了一种管理在具有液态燃料或油的系统中所存在的水量的方法。所述方法可包括以下步骤:将干燥空气引入容纳液态燃料或油的罐(箱)中，其中所述燃料或油内夹带有水(水分)；从所述罐(箱)中引导燃料或油并通过吸水性过滤器，例如超强吸水聚合物(SAP)过滤器，以便除去至少一些水分或使SAP过滤器复原；引导SAP过滤器中的燃料或油通过第二过滤器以便从所述燃料或油中除去至少一些杂质；将已过滤的燃料或油从第二过滤器引导至使用至少一些已过滤的燃料或油的装置；和，将至少一些已过滤的燃料或油从所述装置引导回所述罐(箱)。作为干空气的替代，还可以使用干气体，例如氮气。术语“夹带(的)”的使用，表示在存在液态燃料或油的情况下水作为游离水在储存液态燃料或油的相同容器中存在或作为溶解的水分在液体本身内存在。
【附图说明】
[0006]图1是水管理和除水系统的第一实施例的示意图。
[0007]图2是水管理和除水系统的第二实施例的示意图。
[0008]图3是水管理和除水系统的第三实施例的示意图。
[0009]图4是水管理和除水系统的第四实施例的示意图。
[0010]图5是水管理和除水系统的第五实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0011]现在对附图所示本发明的示例性方面进行详细描述。在尽可能的情况下，在所有的附图中会用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。
[0012]如图1-3所示，示出了水管理和除水系统100、200、300的三个实施例。每个所披露实施例的一个方面是超强吸水聚合物或SAP过滤器110、210、310。一般，超强吸水聚合物或SAP可用于需要或希望吸收水分的应用中。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在水分吸收应用中尤其有用，因为每单位重量的SAP可吸收非常大量的水。例如，在某些结构和应用中，SAP可吸收可达到它们重量的500倍的水。SAP的另一个特征是可将SAP内被吸收的水驱出以便SAP可用于将来的水分吸收。一种使SAP变干的方法包括向SAP施加压力。因为随着水分的吸收SAP大大膨胀，对SAP施加压力以减少其体积会使得溶解的水分被排出。另一种使SAP变干的方法是将SAP暴露于高温。另一种使SAP变干的方法是将材料暴露于大气或较干的空气，在这里水分会通过毛细作用离开纤维并蒸发。当将SAP暴露于相对较干的液体例如液态碳氢化合物时，这种动态过程也是可能的。在这种情况，干的液体将水(水分)从SAP的抽出可达到液态碳氢化合物接近其饱和点的一点。此外，应当指出，SAP可在液体系统内变成可动的，并且如果没有在外壳内被足够包含可导致系统自身内的污染。SAP过滤器110、210、310被构造成通过这种方式防止SAP材料污染系统100、200、300。
[0013]在图1所示的具体实施例中，示出SAP过滤器110用于包括罐(箱)120的液态燃料或油系统100中。罐(箱)120用于存储液态燃料或油122。罐(箱)120可以是用于车辆或用于固定应用例如散装油或燃料储存罐(箱)的储存容器。如图所示，罐(箱)120具有内部空间121，其中存储有液态燃料或油122。在液态燃料或油122上是顶部(液上)空间121a。罐(箱)120还具有底部123，在底部管线120a提供罐(箱)120和SAP过滤器110之间的液流相通。就可能积聚在罐(箱)120的底部123处的任何游离水124会被引导至SAP过滤器110 (水在SAP过滤器110被吸收)来说，在罐(箱)120的底部123处安装管线120a是有利的。
[0014]应当指出，SAP过滤器110可由其它类型的吸水性过滤器替代，而不偏离本文所提供的许多构思。例如，可使用纤维素吸水性过滤器或基于棉制品的过滤器。使用术语“吸水性过滤器”，表示包括至少基于纤维素的过滤器和基于SAP的过滤器。
[0015]图1中还示出了通气过滤器140。过滤器140用于随着罐(箱)120内液态燃料或油122水平的上升或者当干空气通过空气干燥系统130被引入液上(顶部)空间121a时允许大气空气离开罐(箱)120，如下文所述。通气过滤器140还用于在空气被排入大气前净化存在于液上(顶部)空间121a的烟雾以便使得对环境的负面影响最小化。可选的，被排出的空气可被导引至系统的另一部分例如发动机进气口。在所示的实施例中，通气过滤器140通过管线140a与液上(顶部)空间121a液流相通。通气过滤器140还可被设置成具有干燥材料或吸附剂，以便干燥随着罐(箱)120内液体水平的下降和真空或部分真空的产生可能需要通过通气过滤器140进入罐(箱)的大气空气。
[0016]本发明的另一方面是空气干燥系统130。空气干燥系统130用于通过管线130a将干空气栗入罐(箱)120的液上(顶部)空间121a中。可以按多种方式产生由空气干燥系统130输送的干空气。例如，可压缩大气空气以凝结和除去水分。还可通过使用冷干机、变压吸附干燥机、膜式干燥器和/或冷却器和吹风器的组合来干燥大气空气。在一些应用中，可使用空气压缩和过滤器的组合。此外，可使用系统内来自其它源或过程(工序)的干气体来代替干空气。还可以使用氮气。使用术语“干气体”，表示包括能够从液态碳氢化合物和/或从容纳液态碳氢化合物的罐(箱)的液上(顶部)空间吸收水分的任何气体。术语“干气体源”应当表示包括上文所述的能够产生和/或传输干气体的任何系统。本领域