专利名称：从润滑油中去除颗粒的方法和装置的制作方法
技术领域：
本申请涉及从润滑油中去除烟灰、淤渣和其它不溶颗粒的装置和方法，和更具体地，本申请涉及通过使用电附聚作用的颗粒去除。
背景技术：
在现代汽车中，多种类型的流体过滤器是常见的。石油过滤器是用于在发动机中粗滤石油的流体过滤器，因此去除磨粒。多数这种类型的过滤器使用机械或‘筛’类型的过滤，具有在其中有多孔过滤器的可替换的筒，通过其油进行重复循环以去除杂质诸如小的颗粒或污垢和金属。“脏”油在压力下进入石油过滤器，通过其中是“干净”的过滤介质，然后在整个发动机中重新分布。通过保证杂质将不通过发动机循环和到达紧贴的发动机零件，这可以阻止过早磨损。过滤也增加油的可用时间。对于内燃机、特别是柴油机的正常操作常见的是导致污染的形成。这些污染包括烟灰和酸等等，烟灰由化石燃料的不完全燃烧形成，酸产生于燃烧。这两种污染在发动机工作期间一般被引入到润滑油中，并且往往增加油粘度和生成不想要的发动机沉积物，导致增加发动机磨损。这些问题的常规解决方案将各种添加剂加入到润滑油中，在它们的初始配制期间。为了克服烟灰相关的问题，多种常规润滑油包括阻止在其中的烟灰附聚的分散剂。这些在短时间期间中工作得很好，但是可能变为耗尽的。另外，并且由于在油中这些分散剂的溶解性和化学稳定性的限制，润滑油和油过滤器的使用寿命小于最佳的。为了抵消酸性燃烧产物的影响，多种常规的发动机润滑油包括已知为过碱的去垢剂的中和添加剂。这些是TBN(总碱值)的来源，它是油中过碱去垢剂的数量的一种测量，根据需要中和I克样品中存在的所有碱性成分的氢氧化钾的微克的当量值进行表示。TBN更高的油提供更长的持续酸中和。TBN的消耗是多种内燃机的重要的限制因素，并且特别是对于使用柴油机的重型应用。为了改善发动机保护和克服其它问题，常规的润滑油常常包括一种或多种更多添加剂，其可以是缓蚀剂、抗氧化剂、摩擦改进剂、倾点下降剂、去垢剂、粘度指数改进剂、抗磨损添加剂、和/或耐特压添加剂。进一步包括这些添加剂可能是有益的；然而，用常规的方法，这些添加剂的数量和浓度受限于润滑剂悬浮这些添加剂的能力以及这些添加剂在油中的化学稳定性。除了捕获杂质和净化油之外，石油过滤器的作用是保证快速和有效率的流动通过其介质。油是发动机的生命线，并且其稳定的流动对于发动机组件的合适的润滑和阻止摩擦、热和磨损是必不可少的。发动机组件依赖于油循环系统以递送稳定和足够的发动机油的供应。因此，期望的是提供从油中去除油烟灰、淤渣和其它不溶颗粒的方法和装置。发明概述本文公开的是从发动机油中去除烟灰、淤渣和其它不溶颗粒的装置和方法。在一个示例性实施方式中，提供从发动机油中去除颗粒的方法，该方法包括在一对电极之间布置含有烟灰颗粒的油，其中电极中的一个是正电极；在该正电极上缠绕介质，其中该介质被 设置成收集接近正电极的部分的颗粒；施加电流到电极持续一时间段，其中部分的颗粒在介质中附聚，和从油中去除附聚的颗粒。在另一个实施方式中，提供从发动机油中去除烟灰的方法，该方法包括以下的步骤在一对电极之间布置含有烟灰颗粒的油；施加直流或交流电到该对电极持续一段时间以生成电场，其中电场使得烟灰颗粒附聚，生成更大平均粒径的烟灰颗粒；和通过过滤方法去除烟灰颗粒，其中过滤方法包括施加离心力到油，其中离心力使得烟灰颗粒布置介质中，该介质布置在从油中可去除的一对电极中一个电极上。在另一个实施方式中，提供从发动机油中去除烟灰颗粒的过滤器所述过滤器具有在其中布置的烟灰颗粒，过滤器具有具有入口和出口的套，入口和出口限定通过由套所限定的室的流路；布置在流路中的一对电极，电极布置在流路中、在入口之后，该对电极与直流电电连接，其中由该对电极生成电场和该对电极中的一个是正电极，其中电场使得部分的烟灰颗粒附聚在正电极上，其中至少该正电极从过滤器中是可去除的，以允许附聚在该正电极上的烟灰颗粒去除；以及施加到正电极表面的介质，其中该介质被设置成提高在正电极上的附聚部分的烟灰颗粒的收集效率。根据以下具体实施方式
、附图和附加权利要求，本发明的上述和其它特征以及优点将本领域技术人员所意识到和理解。
图I和2图解一对电极和颗粒附聚过程；图3是图解电场对于废油的离心沉降的作用的图；图4是图解电场对于废油的烟灰浓度的作用的图；图5是图解电附聚对于油的TBN的作用的图；图6是图解电附聚的时间过程的图；图7是图解根据本发明的示例性实施方式的废油的烟灰去除和电极烟灰负载的图；图8是根据本发明的示例性实施方式构造的过滤器的示意图解；图9是根据本发明的可选的示例性实施方式构造的过滤器的示意图解；
图10是根据本发明的还可选的示例性实施方式构造的过滤器的示意图解；图11是根据本发明的还另一个可选的示例性实施方式构造的过滤器的示意图解；图12是根据本发明的还另一个可选的示例性实施方式构造的过滤器的示意图解；图13是根据本发明的还另一个可选的示例性实施方式构造的过滤器的示意图解；图13A是根据本发明的还另一个可选的示例性实施方式构造的过滤器系统的示意图解；图14是根据本发明的示例性实施方式构造的过滤器的横截面示意图；
图15是根据本发明的可选的示例性实施方式构造的过滤器的横截面示意图；图16是图15中图解的过滤器的部分横截面示意图；和图17A-25图解本发明还其它示例性实施方式。
具体实施例方式使用离心方法用于烟灰和/或颗粒去除的缺点是相对低的效率，如目前所实践。根据本发明的示例性实施方式，提供从油中去除烟灰、淤渣和其它不溶颗粒的方法和装置。非限制性实施方式涉及油过滤设备(即，过滤器)，其被设置成根据本发明示例性实施方式施加电场。这种油过滤设备的一个非限制性实施例在2007年9月12日提交的美国专利申请序列号11/854,295中找到，其内容通过在此引用并入本文。在此之后，附聚的烟灰和/或其它颗粒经过颗粒覆盖的电极的去除、离心力的施加、和/或通过过滤介质的随后过滤进行去除。根据示例性实施方式，该三种方法中的任一个可以单独地应用或者彼此组合地应用。也参照美国专利公开号2008/0060949，其内容通过在此引用并入本文。根据本发明的实施例实施方式，施加强电场到油将引起颗粒聚集，由此增强通过离心或其它分离技术的随后去除。在一个示例性实施方式中，分离技术可以应用使用过滤介质的随后过滤、去除一个或多个电极、或者前述方法的任何组合，当颗粒已经附聚或粘附到电极自身时，所述电极施加电场。根据实施例实施方式，电附聚的方法将引起平均的烟灰颗粒或其它颗粒尺寸增加。当施加离心力或其它过滤技术之后，这将引起沉降或收集速度的增加。根据示例性实施方式，含有烟灰、淤渣和其它不溶颗粒的润滑油位于与直流电源连接的两个电极之间。施加多至5kV直流电到电极。当然，可以使用大于或小于5kV的电流。生成的强电场使得油中的烟灰、淤渣和其它不溶颗粒附聚在正电极上。为了增强颗粒附聚，将涂料施加到正电极的表面，其中涂料是具有烟灰收集作用剂的性能和被设置成提高在正电极上附聚的烟灰颗粒或其它颗粒的收集效率。附聚的颗粒然后可以被主动地去除。在一个示例性实施方式中，具有附聚颗粒的正电极可以简单地去除，且该电极丢弃或清洁。新电极、或清洁的电极重新放置在油过滤设备中，在一个实施方式中，该设备可以包括安装在内燃机例如柴油机上的油过滤器，其中从油中的烟灰去除是期望的。在另一个示例性实施方式中，和通过简单地去除电场，部分或被动的解凝集作用可以发生，其中通过离心或其它分离方法，部分附聚颗粒然后将从油液相中分离，其它分离方法可以包括通过过滤介质的过滤。根据示例性实施方式，电势(voltage potential)施加到连接到电源的电极。在一个非限制性实施例中，施加多至5kV或更小的电势到电极。当然，可以使用大于或小于5kV的电势。强电场将使得烟灰附聚到正电极上。为了增强烟灰或其它颗粒附聚，涂料施加到正电极的表面，其中涂料是具有烟灰收集剂性的能和被设置成提高在正电极上的附聚的烟灰颗粒的收集效率。这种方式可以作为降低循环油中的烟灰水平的有效手段，并且没有必要进一步的纯化或后分离方案。然而，在液相中留下、在电极上没有被收集的部分的烟灰或其它颗粒已经证明是预附聚的，产生更大的平均粒径或直径。这种平均粒径使得颗粒通过布置在过滤器的流路中的过滤器的过滤介质被更有效地俘获，所述过滤器根据本发明的示例性实施方式的教导构建。同样，和在一些情况下，如果施加的电压在性质上是交流的，没有观察到在电极上的附聚，然而，附聚在循环油中出现。通过离心或其它下游分离方法，在电极上没有收集的部分附聚或预附聚的烟灰然后可以与油液相分离。 附解本发明的各种示例性实施方式。在一个实施方式中，当暴露于强电场时，在迁移到正电极之前或期间，颗粒将预附聚或形成一簇。这将产生更大的平均粒径和将可能增加颗粒的沉降和收集速度。图I和2图解一对电极10和12。也显示多个烟灰颗粒14。根据本发明的示例性实施方式，和其中电场通过该对电极生成，烟灰颗粒14附聚成为图I中示出的大块的烟灰颗粒16。虽然示出烟灰颗粒14，但是也应该理解本发明的示例性实施方式考虑其它颗粒的电附聚作用，诸如淤渣和其它不溶颗粒。而且，大块的烟灰颗粒然后被吸引朝向正电极10，显示为粘附颗粒18。可选地和如在图2中示出，烟灰颗粒可以直接附聚到正电极10之上，以提供在正电极上的附聚颗粒18。例如，烟灰颗粒获得电荷和以一个接一个方式迁移到正(+)电极。该电极包括施加到表面的涂料，其中涂料是具有烟灰收集性能的作用剂和被设置成提高在正极的表面上的烟灰收集效率。在一个示例性实施方式中，电极可去除地放置在与油流流体连同的过滤器套内，并且当正电极负载烟灰时，如果需要该正电极可以被去除和替换。如在此讨论，过滤器可以是旁通过滤器，或者电极可以包括具有其它分离组件的(例如，介质和/或离心机)的部分过滤器，或者含有电极的过滤器是部分的一系列的过滤器，其中第一过滤器包括电极和随后的过滤器含有其它分离组件(例如，介质和/或离心机)。在一个可选的实施方式中和通过过滤分离，该机理可能需要使用交流电，为了维持在通过离心下游分离的油流中附聚。根据本发明的示例性实施方式，电附聚的作用在离心机分离、随着时间的烟灰浓度和TBN上研究。第一个实施例中，进行电场对于沉降速度的影响的时间性研究，其中观察电极烟灰负载。实施例I-电附聚
权利要求
1.从发动机油中去除烟灰、淤渣和其它不溶颗粒的方法，所述方法包括 在一对电极之间布置含有颗粒的油，其中电极中的一个是正电极； 用介质缠绕正电极的表面，其中所述介质被设置成收集接近所述正电极的部分的颗粒; 施加直流电到电极持续一时间段以生成电场，其中所述电场使得部分的颗粒在所述介质中附聚；和 去除介质和附聚在介质中的部分的颗粒，以减少油中的烟灰颗粒的量。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述颗粒是烟灰颗粒和所述电场使得烟灰颗粒附聚，生成更大平均粒径的烟灰颗粒，然后通过过滤方法去除烟灰颗粒。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述过滤方法包括施加离心力到所述油，其中所述离心力使得烟灰颗粒布置在从油中可去除的表面上。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述表面位于所述正电极上，且所述正电极包括设置用于施加离心力的部分的设备。
5.根据权利要求I所述的方法，其中所述介质选自纺织和非纺织纤维材料，包括以下任一种或其组合有机纤维，由纤维素、聚烯烃、聚酯、聚酰胺制成的天然或合成纤维；无机纤维，金属和陶瓷纤维，不锈钢纤维，氧化铝和玻璃纤维以及石英纤维。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述一对电极被设置作为一对同心圆柱，和其中所述一对电极中的一个插入到所述一对电极中的另一个电极中，并且所述一对电极以对面隔开关系相对于彼此进行放置。
7.根据权利要求I所述的方法，其中所述介质选自由聚氨酯、聚烯烃、聚酯、聚酰胺制成的开孔型有机和无机泡沫；烧结陶瓷，氧化铝或氧化硅；和它们的组合。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述一对电极被设置作为一对同心圆柱，和其中所述一对电极中的一个插入到所述一对电极中的另一个电极中，并且所述一对电极以对面隔开关系相对于彼此进行放置。
9.从发动机油中去除烟灰的方法，所述方法包括 在一对电极之间布置含有烟灰颗粒的油； 施加直流或交流电到该对电极持续一段时间以生成电场，其中电场使得烟灰颗粒附聚，生成更大平均粒径的烟灰颗粒；和 通过过滤方法去除烟灰颗粒，其中所述过滤方法包括施加离心力到油，其中离心力使得烟灰颗粒布置在介质中，所述介质布置在从油中可去除的一对电极中一个电极上。
10.根据权利要求9所述的方法,其中介质布置所述一对电极中的一个的正电极上,和所述正电极包括设置用于施加离心力的部分的设备。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述介质选自纺织和非纺织纤维材料，包括以下任一种或其组合有机纤维，由纤维素、聚烯烃、聚酯、聚酰胺制成的天然或合成纤维；无机纤维，金属和陶瓷纤维，不锈钢纤维，氧化铝和玻璃纤维以及石英纤维。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述一对电极被设置作为一对同心圆柱，和其中所述一对电极中的一个插入到所述一对电极中的另一个电极中，并且所述一对电极以对面隔开关系相对于彼此进行放置。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述介质选自由聚氨酯、聚烯烃、聚酯、聚酰胺制成的开孔型有机和无机泡沫；烧结陶瓷，氧化铝或氧化硅；和它们的组合。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述一对电极被设置作为一对同心圆柱，和其中所述一对电极中的一个插入到所述一对电极中的另一个电极中，并且所述一对电极以对面隔开关系相对于彼此进行放置。
15.从具有在其中布置烟灰颗粒的发动机油中去除烟灰颗粒的过滤器，所述过滤器包括 具有入口和出口的套，所述入口和所述出口限定通过由所述套限定的室的流路； 布置在所述流路中的一对电极，所述电极布置在流路中、在所述入口之后，所述一对电极与直流电电连接，其中由所述一对电极生成电场和所述一对电极中的一个是正电极，其中所述电场使得部分的烟灰颗粒附聚在正电极上，其中至少所述正电极从过滤器中是可去除的，以允许附聚在所述正电极上的烟灰颗粒去除；和 施加到所述正电极表面的介质，其中所述介质被设置成提高在所述正电极上的附聚部分的烟灰颗粒的收集效率。
16.根据权利要求15所述的过滤器，其中所述正电极由是不锈钢、铜、铝、钼、或其它导电材料形成。
17.根据权利要求15所述的过滤器，其中所述介质选自纺织和非纺织纤维材料，包括以下任一种或其组合有机纤维，由纤维素、聚烯烃、聚酯、聚酰胺制成的天然或合成纤维；无机纤维，金属和陶瓷纤维，不锈钢纤维，氧化铝和玻璃纤维以及石英纤维。
18.根据权利要求15所述的过滤器，其中所述一对电极被设置作为一对同心圆柱，和其中所述一对电极中的一个插入到所述一对电极中的另一个电极中，并且所述一对电极以对面隔开关系相对于彼此进行放置。
19.根据权利要求15所述的过滤器，其中所述介质选自由聚氨酯、聚烯烃、聚酯、聚酰胺制成的开孔型有机和无机泡沫；烧结陶瓷，氧化铝或氧化硅；和它们的组合。
20.根据权利要求19所述的过滤器，其中所述一对电极被设置作为一对同心圆柱，和其中所述一对电极中的一个插入到所述一对电极中的另一个电极中，并且所述一对电极以对面隔开关系相对于彼此进行放置，和其中所述过滤器进一步包括能够施加离心力到油的可转动构件，且其中所述介质和所述正电极连接到所述可转动构件。
全文摘要
提供从发动机油中去除烟灰、淤渣和其它不溶颗粒的方法，所述方法包括在一对电极之间布置含有烟灰颗粒的油，其中电极中的一个是正电极；用介质缠绕正电极的表面，其中所述介质被设置成收集接近所述正电极的部分的颗粒；施加电流到电极持续一时间段，其中部分的颗粒在介质中附聚。同样，本文公开从发动机油中去除烟灰、淤渣和其它不溶颗粒的过滤器。
文档编号F01M1/10GK102892981SQ201180023193
公开日2013年1月23日 申请日期2011年5月10日 优先权日2010年5月10日
发明者纳格尔斯瓦让·拉奥·奇克拉, S·G·托什, D·E·鲍谢, R·P·罗尔巴克, B·K·阿茨, 彼得·昂格尔 申请人:弗拉明集团知识产权有限责任公司