空间优化的聚结器制造技术

提供一种聚结器，该聚结器使高去除效率、低压降、长寿命和小尺寸之间的折衷最小化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及聚结器。
技术介绍
在现有技术中，已知聚结器用来聚结具有两种不混溶的相，即连 续相和分散相的介质。例如在发动机曲轴箱通风系统和其它空气-油 分离系统中，连续相是空气，而分散相是油在诸如燃料过滤器的燃 料-水分离系统中，燃料是连续相，而水是分散相；在水-油分离系统中， 水是连续相，而油是分散相。聚结器元件具有聚结器介质，该聚结器 介质俘获分散相的微滴，使微滴聚结地成长为较大的液滴，该液滴进 一步聚结并成长以形成排出的池。本专利技术特别好地适用于发动机曲轴 箱的通风应用，但也可以用于具有不混溶的流体(例如，空气-油、燃 料-水、水-油等)的其它分离系统。在设计聚结器中，经常需要做出折衷。例如，a)髙去除效率或b) 低压降或c)长使用寿命或d)小尺寸可以单独地实现，但不必组合地实 现。本专利技术解决并减小组合中的这些折衷。附图说明图2是示出加载和饱和的曲线图。 图3是根据No.l 1/230694申请的聚结器的透视图。 图4是图3的聚结器的前正视图，并且示出根据No.ll/230694申 请的另外实施例。图5类似图4并且示出另一实施例。 图6类似图4并且示出另一实施例。 图7类似图4并且示出另一实施例。 图8类似图4并且示出另一实施例。 图9类似图4并且示出另一实施例。 图10类似图4并且示出又一实施例。 图11是示出纤维取向角的示意图。 图12类似图11并且示出另一实施例。 图13类似图11并且示出另一实施例。 图14类似图11并且示出另一实施例。 图15类似图11并且示出另一实施例。 图16类似图11并且示出另一实施例。 图17类似图ll并且示出另一实施例。 图18类似图ll并且示出另一实施例。 图19类似图ll并且示出另一实施例。 图20类似图ll并且示出另一实施例。 图21类似图11并且示出另一实施例。 图22类似图ll并且示出另一实施例。图23是用扫描电子显微镜以43X的放大率获取的纤维介质的显微 照片。图24是相对于图23成90。取向用扫描电子显微镜以35X的放大 率获取的纤维介质的显微照片。图25是又一实施例的示意图，示出跨越局部凹处的纤维取向。 图26-28取自上述专利No.l 1/273101申请。图26是示意性透视图，示出用来制造根据No.ll/273101申请的 聚结器的方法。图27类似图26并且示出又一实施例。图28是曲线图，示出根据No.11/273101申请的聚结器特性。图29是剖视图，示出根据本专利技术的聚结器。图30类似图29并且示出另一实施例。图31类似图29并且示出另一实施例。图32类似图29并且示出另一实施例。图33类似图29并且示出另一实施例。图34类似图29并且示出另一实施例。图35类似图29并且示出另一实施例。图36类似图29并且示出另一实施例。图37类似图29并且示出另一实施例。具体实施例方式美国专利申请No. 11/230694下面关于图1-25的描述取自上述No.11/230694申请。图1示出用来聚结介质22的聚结器20，该介质具有两种不混溶 的相，即连续相24和分散相26。例如，对于发动机曲轴箱通风聚结器 的情况，连续相24是空气，并且分散相是油，例如，以具有微滴26 的细雾的形式，该微滴26的直径大约为一微米和更小。连续相24从 上游流到下游，即在图1中从左流到右。聚结器包括纤维介质28，该 纤维介质28俘获分散相的微滴，使微滴聚结地成长为较大的液滴(例 如像在30、 32处所示的)，它进一步聚结并成长以形成例如34的池， 该池如在36处所示的那样排出。在气体或空气流24内，微滴26可碰 撞并且通过液滴到液滴的聚结而尺寸增加。在进入聚结器20时，微滴 通过撞击、拦截、扩散、或者静电的或其它过滤机理被俘获。微滴在 被俘获时尺寸增加，并且未俘获的微滴聚结以形成较大的液滴。当液 滴变得足够大并且汇聚在34使得流动力和/或'重力超过附着力时，变大 的/汇聚的液滴流过纤维介质层并且如在36处所示那样被释放。分散相 饱和度在聚结器内变化，典型地，由于粘性力，在接近下游面(图1的右手面)处具有增加的饱和度，并且由于重力，在聚结器的底部具 有增加的饱和度。与空隙率一样，饱和度是无量纲数，代表由俘获的 分散相占据的过滤器介质的空隙空间的百分率或百分比。饱和不意味 着整个空隙体积充满俘获的诸如油的分散相，而是意味着该元件保持 尽可能多的油。在饱和的情况下，在图1中，与顶部和左部相比，底 部和右部保持更多的油。在没有固体污染物的情况下，在聚结器的加载期间跨越聚结器的压降增加(图2的左侧)，且然后一旦聚结器变得饱和，压降就变得 稳定(图2的右侧)。图2是以毫米水柱为单位的压降AP对以分钟为 单位的时间的图表。在加载期间，俘获的速率大于排出的速率。在饱 和期间，俘获的速率等于排出的速率。实际上，由于固体污染物被俘 获并由聚结器保持和/或俘获速率超过从聚结器排出的速率，因而出现 堵塞或过高的压力。在本公开内容的两个希望的方面，聚结器的固体 保持容量增加且聚结器的排出速率增加。上述饱和度分布图在聚结器 设计中是重要的，因为增加的饱和度对应于纤维介质层中的减小的有 效空隙率和增加的限制。No.ll/230694申请的公开内容提供了一种具有纤维介质的聚结 器，该纤维介质适于通过增加来自它的排出来减小跨越它的压力降。 这以将要被描述的各种方式实现。图3示出纤维介质聚结器40，该纤维介质聚结器40具有空心内 部42且提供由内向外的流动，即如在44处示出的进入空心内部42的 入流，和随后从空心内部42通过纤维介质46向外的流动，如在箭头 48处所示。聚结器40具有沿第一水平面50的第一横截面积Ap和沿 第二水平面52的第二横截面积A2。水平面52在竖直方向上位于水平 面50下方(图3、 4)。横截面积A2小于横截面积A,。聚结器40具 有周边54,该周边54具有跨越它的多个弦，所述多个弦包括诸如56 的竖直弦和诸如58的水平弦。最长的弦竖直地延伸，例如56。水平弦速率是分散相柱的高 度的函数，该分散相柱的髙度与元件高度和横截面积成比例。通过沿 竖直取向提供形状的较长尺寸，最大化了排出压力。通过使横截面积 向着聚结器的底部减小，获得两个优点。首先，在限制为最大且污染 流体的流动速率和去除为最小的情况下，浸透了分散相的元件的体积 被最小化。相反，在限制最小且污染流体的流动速率和去除最大的情 况下，所述元件的体积被最大化。第二，较大比例的元件体积可用来 俘获并保持可能堵塞聚结器或以其它方式引起过度压降的任何固体。 由于相对于上段增加的局部饱和度，下段更具有限制性并且具有比上 段小的流动速率。人们可能期望在下端中去除也较高，然而实际情况 不是这样，原因是(a)由于较小的流穿过下段，它对由元件进行的 总去除的贡献较小；和(b)下段中的局部速度相对较高，这连同增加 的饱和度一起增加了液滴的再H散，这不利地影响了去除。图3、 4将竖直平面中的上述给定形状示出为空心跑道形状。竖直 平面中的其它给定形状是可能的，例如空心的椭圆形形状62 (图5)、 空心的三角形形状64 (图6)、空心的正方形形状66 (图7)、空心 的梯形形状68 (图8)和空心的圆形形状70 (图9)。从内向外流是 优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚结器，用于聚结具有两种不混溶的相即连续相和分散相的介质，所述连续相沿流动方向从上游流到下游，所述聚结器包括沿轴线轴向地延伸并具有聚结器介质的聚结器元件，所述聚结器介质俘获所述分散相的微滴并使所述微滴聚结地成长为较大的液滴，所述液滴进一步聚结并成长以形成排出的池，所述元件在与所述轴线成横向的平面中具有封闭环横截面的几何形状，并且具有限定内腔的内表面且具有外表面，所述外表面从所述内表面向外间隔开所述内和外表面之间的所述元件的厚度，所述介质沿所述厚度具有深度尺寸，所述内和外表面中的一个是上游表面，所述内和外表面中的另一个是下游表面，其中，组合满足下列五个标准中的至少两个：　Ａ）所述介质是纤维深度介质；　Ｂ）所述介质具有梯度轮廓，其至少一个参数沿所述流动方向作为进入所述介质的深度的函数而变化；　 Ｃ）所述元件具有由所述横向平面中的具有非圆形几何形状的所述上游表面提供的上游面面积；　Ｄ）所述内腔具有根据跨越所述元件的压降所选定的最小横截面积；　Ｅ）所述聚结器具有为了空间效率而选定的微分体积比率，其中，所述微分体积比率是介质 体积对元件体积的比率，其中介质体积和元件体积如在说明书中所定义的；　并且其中，所述两个标准中的一个是标准Ｃ到Ｅ中的一个。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩W施万特，巴丽M韦德甘，罗格L佐奇，杰弗里A费德劳伊兹，库尔特MA巴德奥，罗伯特E缪斯，彼得K赫尔曼，
申请(专利权)人：弗利特加尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]