除水和水管理系统的制作方法_2

文档序号:9518911阅读:来源:国知局
的技术人员应当理解,随着干气体内水分含量的下降,干气体的吸水能力会增加。在很多应用中,使用具有非常低的初始水分含量的干气体是有利的。使干气体通过罐(箱)120的液上(顶部)空间121a的作用是干气体会直接从液态燃料或油122里吸收水分,从而产生干燥效应。
[0017]当液态燃料或油122被搅动或在罐(箱)120内具有其它运动时,空气干燥系统130对于干燥液态燃料或油122里的水分尤其有用。即使在罐(箱)120内的水分总量超过液态燃料或油122的饱和点的情况也是这样。不过,在液态燃料或油122基本静止或不流动的情况,空气干燥系统130从液态燃料或油122中除去水分所需的时间长度可能显著增加。在已经积聚在罐(箱)底部的游离水124缓慢地吸收回液态燃料或油的情况中尤其如此。即使当液态油或燃料中存在的水分远低于饱和点时也是如此。在任何情况,给予足够的时间对液态油或燃料122进行脱水,空气干燥系统130可将液态油或燃料122中的水分含量减少到约3%的百分饱和度。
[0018]影响空气干燥系统130的效力的其它因素包括液态燃料或油122的温度和干空气被引入罐(箱)120的液上(顶部)空间121a的流速。随着液态燃料或油122的温度增加,空气干燥系统130变得更有效。因此,包括用于加热液态燃料或油122的机构的系统(对于一些最终用途应用是必要的和/或发生在最终用途应用中)会具有允许空气干燥系统130从液态燃料或油122中除去更大程度的水分的有益效果。该益处的产生是因为热的燃料或油与较低温度下的燃料或油相比具有更高的饱和点,并因此对于固定量的溶解水在较高温度具有较低的百分饱和度。关于自空气干燥系统130的空气流速,在一些应用中通过空气流速的变化实现大致成比例的干燥速率。例如,在某些环境下,将空气流速减少一半可使对液态燃料或油122进行脱水所需的时间长度加倍。不过,应当指出,这些关系出现在合理的值范围内并且还存在最小和最大率,在最小和最大率的范围内每个具体的过程会最佳工作。
[0019]系统100的另一方面是装置150。装置150表示能够使用存储在罐(箱)120内的液态燃料或油122的最终用途设备。通过非限制性示例的方式,装置150可以是发动机、液压系统或变速箱。如图1所示,装置150通过管线120a和150a与罐(箱)120液流相通,通过管线120a和150a可将液态燃料或油122的供应输送至装置150。装置150可包括栗(未示出)以实现该目的。还示出装置150通过微粒过滤器160免受可能的有害杂质(污染物)的损坏。如图所示,微粒过滤器160位于SAP过滤器110的下游,尽管对于具体的应用可能其它的位置是理想的。为了该目的,可使用能够从液态燃料或油中除去颗粒物质的许多类型的过滤器。在装置150不会消耗所有被传输的液态燃料或油122的应用中,未使用的部分可通过通道或管线150b返回罐(箱)120。在很多应用中,未使用部分的液态燃料或油122通过装置150或单独设备进行加热,如前文所述,这具有增强水分去除过程(工艺)的有益效果。在所有的液态燃料或油122在装置150处被消耗掉并且不存在返回管线150b的应用中,系统也会从液态燃料或油中有效地除去水(水分)。
[0020]在工作中,系统100会有效地将液态燃料或油122的水分含量保持在可接受的水平并且还会阻止游离水124被输送至装置150 (这可能导致灾难性的破坏)。当SAP过滤器110与空气干燥系统130结合使用时,例如图1中所示的结构,形成了一种改进(增强)的系统。该组合的一个有益方面是SAP过滤器110的大小可适合并且SAP过滤器可被设置成吸收通过空气干燥系统130难以从液态燃料或油122中提取的系统内的初始水量。所述情况可能由于多种原因发生。例如,在系统启动时液体温度最初可能是低的,游离水可能在不流动期间已经通过凝结积聚在罐(箱)中,先前溶解的水分可蒸发成水汽,或者燃料系统可能已经被大量的水意外地污染。此外,热交换器的泄漏和雨水也可能将游离水引入系统。因此,在系统100中使用SAP过滤器110会使得液态燃料或油122在不同的环境下保持在水分饱和点或甚至稍微低于水分饱和点。
[0021]不过,在系统被允许运行一段时间后,另一个动态(过程)出现。一旦空气干燥系统130能够从液态燃料或油122中充分地去除水分,液态油或燃料122中的水分水平会被降低至远低于饱和,尤其是如果装置150对系统加热。随着液态油或燃料122继续在饱和点之下脱水,相对干燥的燃料事实上会开始从SAP过滤器110里吸收最初捕获的水分。当这发生时,液态燃料或油122会继续通过空气干燥系统130干燥,而SAP过滤器110会继续被液态燃料或油122干燥,以便保持平衡。初始测试显示当暴露于最初在55°C并具有约3%的百分饱和度的液态碳氢化合物时,SAP材料会放弃至少80%的溶解水分。因此,液态燃料或油122会自动复原SAP过滤器110,使得当新的游离水进入系统时或当空气干燥系统130不再可用于或能够从系统去除水分时SAP过滤器110变成可用于吸收额外的水分。因此,SAP过滤器110和空气干燥系统130配合工作以产生有效的水管理系统,所述水管理系统自动复原自身而不需要特别的控制或过程(处理)。此外,系统100不要求直接的监督并且不需要关闭以便复原SAP过滤器110。此外,系统100会有效地工作,以便在不稳定和稳定状态条件下除去和处理(管理)水。因此,系统100可能比通常现有的技术更小、更紧凑、更节能并且除水更有效。
[0022]本发明的另一特征是SAP过滤器110可被设置成充当装置150的安全设备。SAP材料随着吸收水分而显著膨胀。通过利用该特性,过滤器外壳可被构造成通过膨胀的SAP材料使得向装置150的流动被封闭。因此,SAP过滤器110可被设置成在正常膨胀范围下允许流体通过过滤器,但是超过某个膨胀点切断流动。因此,当SAP过滤器110被暴露于超过其可安全处理能力的水浓度时,过滤器中的SAP材料会膨胀以切断向系统的流动。因此,SAP过滤器110的切断动作会保护易受影响的最终用途设备免受可能的灾难性损坏。
[0023]图4示出了图1所示系统的修改实施例,主要的区别是添加了第二吸水性过滤器,SAP过滤器110a。因此,在相似的示意图的部件处使用相同的附图标记。如图所示,SAP过滤器IlOa通过管线180a、180b和180c被设置在与SAP过滤器110平行的结构中。该结构允许系统每次仅与一个SAP过滤器配合工作并且通过至少两种方式增加系统的灵活性。第一,如果SAP过滤器中的一个出现故障或切断流向装置150的燃料,可使另一 SAP过滤器在线以便装置150可继续工作。第二,当SAP过滤器离线时可以复原该不使用的SAP过滤器。可由系统(未示出)控制SAP过滤器的交替,以便过滤器可以按基于时间的时间表、流体压力降或另一相关的变量复原。在图4所示的实施例中,额外的压缩空气管线130b和130c被管接至每个SAP过滤器110、110a,以便过滤器可通过空气干燥系统130直接复原。在所述应用中,安装(排气)孔170以便注入SAP过滤器110和IlOa的空气可排出系统是有益的。图4还示出了以与微粒过滤器160所述相似的方式运行的额外的微粒过滤器160a。本领域技术人员会理解,图4是系统的示意性示图并且不必要示出实际系统所需要的所有需要的管道、阀门和控制。
[0024]图2、3和5示出了系统的可替换实施例,尤其可用于也使用SAP过滤器的大容量存储器应用中。图2和3中所示实施例的很多元件与图1所示实施例的那些元件相似。因此,图1的全部描述在此被结合入对图2和3所示实施例的说明中。
[0025]图2和图3示出了用于存储和管理液态油或燃料222、322的水分含量的系统200、300。在所示的示例性实施例中,系统200、300包括SAP过滤器210、310 ;罐(箱)220、320 ;空气干燥系统230、330 ;和过滤器240、340。这些元件中的每一个的许多方面在本质上与系统100的相应元件相似。因此,这些元件会在此处以明显不同于系统100所述内容的程度进行描述。
[0026]系统200、300的一个方面是用于存储液态油或燃料的罐(箱)220、320。罐(箱)220、320可以是用于车辆或固定应用例如散装(大量)油或燃料储存罐(箱)的存储容器。在图2和3示出的示例性实施例中,罐(箱)220、320具有与系统100所述相似的内部空间221、321 ;顶部(液上)空间221a、321a ;和底部223、323。与图1所示的实施例不同,没有示出罐(箱)220、320直接连接至空气干燥系统或烟雾通气过滤器。不过,应当理解,所述结构在某些应用中可能是希望的。此外,应当理解在罐(箱)220、320是固定的系统中,如在散装油或燃料储存应用的情况,可在罐(箱)的底部形成大量的水。如果不除去这些水,可能会出现微生物生长,这会污染燃料。微生物生长在散装燃料和油存储工业中表示严重问题。
[0027]图2的S
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