專利名稱：從運轉(zhuǎn)機器中去除顆粒污染物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及顆粒的去除，特別涉及但不限于從運轉(zhuǎn)機器中去除顆粒污染物的裝置和方法。
背景技術(shù)：
運轉(zhuǎn)機器使用絕緣液體來傳熱至耗散點，來減少磨擦和以液壓的方式傳遞力。這種絕緣液體包括潤滑油、液壓液體和用于機器或貯備為將來使用的燃料，包含和運輸顆粒污染物到這種物理系統(tǒng)(包括貯槽)的遠程位置。這種顆粒物在制造、運輸、傳送、貯存和使用這種液體的過程中被引入。這種污染物在以下幾個方面是有害的。
1.它們在機械系統(tǒng)的各個地方累積。
2.它們?yōu)樗睦鄯e提供表面積。
3.它們?yōu)椴黄胶忪o電荷的累積提供場所。
4.它們與水聯(lián)合，為細菌提供孵化的場所。
5.它們?yōu)榧铀僖后w氧化的化學(xué)過程提供材料。
6.這種細顆粒的收集，可以在熱或機械的沖擊下返回到液體中，在旋轉(zhuǎn)或平移機器中構(gòu)成突然的大量的機械磨損的肇端，導(dǎo)致災(zāi)難性的失效。
7.在化學(xué)反應(yīng)后，它們能構(gòu)成單體，當(dāng)在液體容器系統(tǒng)的邊界存在熱梯度時，單體累積和聚合成通常稱之為“清漆”的物質(zhì)。相對于絕緣液體而言，這種清漆在機械上是堅固的，而且具有高的熱阻。
8.當(dāng)接觸到容器系統(tǒng)的末端而且有足夠的速度時，這種顆粒物的循環(huán)將根據(jù)不同顆粒物質(zhì)和容器產(chǎn)生電荷，并與速度成比例。由于在顆粒物附近的液體是絕緣體，電荷將趨向于保留在顆粒上，在由Millikin和其他人創(chuàng)立的限制條件內(nèi)。
9.這種電荷，與在油顆粒界面處的水聯(lián)合，能夠引起電化學(xué)反應(yīng)，在污染顆粒存在的情況下，這是無意的，且是有害的。
這種顆粒物以膠體懸浮物保持在溶液中，直到受到凝結(jié)、絮凝、團聚等力的作用，產(chǎn)生顆粒團并以一種不可控的方式累積在靜止的漩渦或狹窄的通道處，進行受限制的流動。這些液體中許多是親水的，從它們的周圍環(huán)境中吸收水。這種水與顆粒污染物聯(lián)合作用，導(dǎo)致加速氧化，酸化和液體性能的化學(xué)退化。
而且，從運轉(zhuǎn)系統(tǒng)中去除這些顆粒物，消除了加速機械摩損的機理。此外，去除這些顆粒污染物和顆粒上吸附的水，排除了液體容器系統(tǒng)界面處水解涂層的沉積，因此使熱傳導(dǎo)最大。
另外，與從液體中去除的顆粒締合的水的帶走消除了細菌繁殖的潛在場所。從液體環(huán)境中消除這些污染物，排除了污染所帶來的上述無意的、因此有害的化學(xué)和機械結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實現(xiàn)了上述目的，在一個優(yōu)選的實施方案中，提供了一種從運轉(zhuǎn)機器中去除顆粒污染物的方法，包括使用平衡電荷積聚來消除或減小在所述運轉(zhuǎn)機器中循環(huán)的流體中的所述顆粒污染物和流體密封裝置之間的電勢。在另一個優(yōu)選實施方案中，提供了從運轉(zhuǎn)機器中去除顆粒污染物的設(shè)備。
附圖簡要說明參考附圖便于理解本發(fā)明和相關(guān)的各個方面。附圖的提供僅僅是為了說明的目的，而不是旨在限定本發(fā)明的范圍。其中

圖1是本發(fā)明可以使用的機器的示意圖。
圖2是本發(fā)明方法的流程圖。
圖3(A)和3(B)是根據(jù)本發(fā)明的電傳感器的示意圖。
圖4(A)和4(B)是根據(jù)本發(fā)明的顆粒電荷傳感器的示意圖。
圖5～8是根據(jù)本發(fā)明的各種預(yù)處理選擇的示意圖。
圖9-12是根據(jù)本發(fā)明的各種化學(xué)處理選擇的示意圖。
圖13(A)和13(B)是根據(jù)本發(fā)明的充電/混合室的示意圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的固體提取器的示意圖。
圖15(A)是根據(jù)本發(fā)明的收集室的示意圖。
圖15(B)給出了增加固體含量的影響。
實施發(fā)明的最佳方式在此詳細描述的凈化系統(tǒng)旨在，但不限于，從一個遠程系統(tǒng)(可以是運轉(zhuǎn)機器或不運轉(zhuǎn)的機器)去除顆粒污染物。從流體中去除污染物是這種系統(tǒng)化凈化的必要組成部分。本發(fā)明也可以用于去除某種化學(xué)污染物，以便于從機器中去除污染物。
在由于熱循環(huán)或強制循環(huán)而產(chǎn)生的液體正常循環(huán)過程中，電荷轉(zhuǎn)移到始終存在于液體中的一部分固體顆粒污染上或在其上誘發(fā)電荷。這些帶電顆粒有與同樣組成的材料的電荷極性。如果在液體內(nèi)一種或一類材料作為污染物在液體中占主導(dǎo)地位，污染物將呈現(xiàn)單一極性的電荷。在這種電荷產(chǎn)生相對地面超過30毫伏的不平衡電壓時，這種污染物將形成穩(wěn)定的膠體懸浮物。這種膠粒的遷移能夠形成與在電解質(zhì)中陰離子和陽離子遷移一樣大的電流。照此方式，它們能夠在導(dǎo)電表面上電沉積一定范圍的污染物。這些帶電荷顆粒產(chǎn)生如上所述的不利影響。
這些帶電荷且吸水飽和的顆粒，在整個容器環(huán)境沉降，構(gòu)成電化學(xué)反應(yīng)池，它們加速化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)。
這些顆粒的本性通常是這樣，如果這些污染物從其它宏觀和微觀的機械組件中充分去除，電荷能夠在顆粒的液體機械界面貯存在顆粒上。如果這些電荷是單一極性的，它們將按照庫侖定律產(chǎn)生排斥力。這種力趨向于分散同類的荷電粒子。
如果產(chǎn)生兩股隔離的液體，每一股產(chǎn)生一路單一極性的荷電粒子流，然而這兩股液體極性相反，這些相反的荷電粒子能用于從貯存器或其它液體可能通過的地點收集帶電或不帶電的顆粒。
在此所述的方法是從機器和/或貯槽去除那些污染顆粒至中心去除點，這樣做排除了原始液體性質(zhì)的加速衰退。從機器/容器環(huán)境中去除這種顆粒物對延長液體/機器/容器系統(tǒng)的壽命至關(guān)重要。
具體地說，通過使用控制電流注入到循環(huán)液體中顆粒污染物的表面，迫使顆粒上平均靜電荷為零，然后經(jīng)過一段時間，在液體中任何點的絕對電荷減小到零。這種在系統(tǒng)內(nèi)部消除所有顆粒上的不平衡電荷的方法，造成了一個膠體懸浮液不可能維持的環(huán)境。這是有利的，因為這樣改善了在中和點的凝結(jié)和團聚。在這種方法中，中和點是液體內(nèi)部處于相同和相反電荷的顆粒流體之間的交界點。
污染顆粒表面上產(chǎn)生的電荷的極性是由顆粒、容器和液體的性質(zhì)來決定。電荷的數(shù)量與微分速度(differential velocity)成比例。由于構(gòu)成大多數(shù)容器的材料是單一的材料，而且顆粒污染物通常是占主導(dǎo)地位的一種物質(zhì)，因此傳遞的電荷的極性在本質(zhì)上是單一極性的。
本發(fā)明促使液體流入一個隔離的系統(tǒng)。本發(fā)明將運動的液體分成兩股。本發(fā)明通過使用高電壓和電荷轉(zhuǎn)移電極，產(chǎn)生了一個比正常存在于液體中更高數(shù)量的荷電顆粒，基于體積而言。轉(zhuǎn)移到顆粒上的電荷分布于兩個隔離的電極，兩個電極上的電荷極性相反。本發(fā)明控制了將轉(zhuǎn)移到顆粒上的電流，這樣使得電流在開始時幾乎相等。然后，這兩股帶電液體流進行混合，使顆粒污染物團聚成更大的尺寸。
混合的帶電流體通過一個電絕緣的顆粒去除子系統(tǒng)，去除一些污染物。這一子系統(tǒng)是由適合于從支流中去除顆粒的部分導(dǎo)電設(shè)備構(gòu)成。液體和顆粒的入射流將影響部分導(dǎo)電的設(shè)備，去除比表觀尺寸更大的顆粒。子系統(tǒng)的導(dǎo)電性質(zhì)將顆粒上含有的總電荷轉(zhuǎn)移至控制輸出端。從子系統(tǒng)到控制端的反饋連接將所有不平衡電荷轉(zhuǎn)移至控制端，以保持系統(tǒng)的電壓為零。
太小而不能被該系統(tǒng)去除的顆粒物，從子系統(tǒng)中流過，具有與子系統(tǒng)同樣的平均電荷極性。
在離開子系統(tǒng)通過最后的“收集濾器”之前，液體和顆粒物在子系統(tǒng)內(nèi)部反復(fù)循環(huán)多次。與一次性通過所達到的過程相比，這一反復(fù)過程使污染物暴露在超過20倍的穿過充電混合均衡凈化系統(tǒng)的距離。這一過程的結(jié)果是將污染物控制在十億分之一的水平。
執(zhí)行這一操作提高的效率和速度具有明顯的好處。通過在系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)從液體流中減小和消除顆粒污染物，污染物的減少為穿過一次的系統(tǒng)的4個數(shù)量級以上。控制內(nèi)部和外部循環(huán)的凈電荷為零，加速在這兩個區(qū)域的操作。
有必要對附圖進行說明，近似或相同的部件在所有附圖中給出一致的標(biāo)記數(shù)字，對附圖數(shù)字的附注(當(dāng)使用時)引導(dǎo)讀者最清楚地看到描述的部件，盡管那些零部件也示于其它附圖中。
圖1說明了可以在本發(fā)明中使用的典型的機器，一般由附注數(shù)字30標(biāo)注。所述機器包括由多個軸承42所支撐的一個旋轉(zhuǎn)軸40，并由泵44循環(huán)的液體所潤滑。潤滑液累積在機器30的底部或者在另一個液體貯存器中。應(yīng)該理解，機器30可以采取不同的形式，該圖僅僅是為了說明目的。出口50輸送潤滑液至本發(fā)明的系統(tǒng)中，返回52從本發(fā)明的系統(tǒng)傳送潤滑液。軸承42顯示出提供了正電荷，但電荷也可以是負電荷占主導(dǎo)地位。
圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的流程圖，由數(shù)字100標(biāo)注，應(yīng)該說明的是，“流體2”大于或等于“流體1”，“流體1”比“流體3”大得多。系統(tǒng)100包括作為在其前端的主要部件的一級泵110，從機器30(圖1)中傳送潤滑液，預(yù)處理段112和一個化學(xué)處理段114。二級泵120在固體提出段122和充電/混合段124之間循環(huán)液體。相對清潔的液體從充電/混合段124流入收集段126，去除任何細小的顆粒物，然后返回至機器30(圖1)。團聚的顆粒從固體提取段122流過三級泵130，再通過過濾壓縮器132，去除團聚的顆粒。傳感器#1-#5向電動控制器140提供輸入，電動控制器提供輸出至充電/混合段124的電極。沒有參見圖2具體描述的部件用它們通常的符號示出。
圖3(A)和3(B)示意說明傳感器#1(圖2)，由數(shù)字150標(biāo)注，它測量電極152和液體容器之間的電勢。
圖4(A)和4(B)示意說明傳感器#2(圖2)，由數(shù)字150標(biāo)注，它測量施加于液體中顆粒表面的電勢。
圖5-8示意說明預(yù)處理段112(圖2)的不同選擇，描述去除進入系統(tǒng)100的超大顆粒物。離開預(yù)處理段112的液體流較好的將污染物濃度減小到約低于0.1體積％水平。在圖5所示的選擇是優(yōu)先的選擇。
圖9-12示意說明化學(xué)處理段114(圖2)的不同的選擇，描述了去除可能存在于液體流中的不希望有的化學(xué)組分。優(yōu)選項是在圖9中所示的“無”，液體流中不存在不希望的化學(xué)物質(zhì)時是理想的。
圖13(A)和13(B)示意說明充電/混合段124(圖2)，施加于電極上的電荷較好的不超過+/-30千伏。
圖14示意描述了用于濃縮團聚物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)hydro clone特定變動。這樣便于它們的去除。大氣平衡是用于保持hydro clone中心的空氣錐體，以防止在底流端形成真空。
圖15示意說明了捕獲、穩(wěn)定、保留在液體中積聚的固體的構(gòu)造和方法。
采用平衡電荷積聚具有以下有益效果1.消除或減小了流體中顆料污染物和流體容器之間的電勢，因此消除了從引起在機器內(nèi)部積聚的流體除去帶電顆粒物的力。
2.隨著在循環(huán)液體內(nèi)部細顆粒的相應(yīng)減少，消除或減少了在親水液體內(nèi)部聚集和貯存水的表面積。從流體中消除這種水(a)使為腐蝕的前體的電化學(xué)電池分隔(decouple)，(b)消除淤渣的必需組分，(c)消除水解化學(xué)反應(yīng)的組分，和(d)消除液體內(nèi)離子活性組分積累的組分。
3.隨著在再循環(huán)液體內(nèi)部細顆粒的相應(yīng)減少，消除或減小了液體內(nèi)氣體聚集和貯存的表面積，這些氣體(a)加速液體的氧化和硝化，(b)改變液體的潤濕性能，(c)減小流體的熱容，和
(d)改變與壓力相聯(lián)系的粘度，它通常有一種正(positive)的第一衍生物。
4.隨著在再循環(huán)液體內(nèi)部細顆粒的相應(yīng)減少，增加了液體的表面張力。
5.隨著在再循環(huán)液體內(nèi)部細顆粒的相應(yīng)減少，增加了液體對那些已從液體去除的組分的溶解度。例如，對限于流體內(nèi)的任何污染物和污染物的濃縮物，存在溶解度常數(shù)，其定義了在特定溫度下溶解的物質(zhì)與不溶解物質(zhì)之比。采用本發(fā)明去除這些污染物，通過溶解度常數(shù)的作用，可以自動促進累積在液體容器邊緣的組分的溶解。
6.隨著直徑小于或大于1微米的細小固體污染物的去除，在液體內(nèi)部存在液體和氣體污染物的表觀蒸氣壓的提高，導(dǎo)致這些組分逸出，進入流體容器的上端，因此，在去除這些顆粒物之后建立液體內(nèi)污染物的水平，它是這些液體和氣體的先前和歷史水平的1/2到1/10。
7.消除或減少上述的固相、液相和氣相污染物，使磨擦磨損和腐蝕磨損減小了最小10倍。
8.如上所述，消除或減少污染物，增強了與這些液體調(diào)配在一起的添加劑的預(yù)期作用，以達到下述目的(a)和摩損表面相結(jié)合，增強摩損性能，(b)和氧分子相結(jié)合，較好地減小了原有液體的氧化，(c)改善了液體水界面張力，和(d)減小了硝化或溶解的氮氧化物。
在上述的本發(fā)明的實施例中，應(yīng)該認識到各個部件和/或其特征不必限于一個具體實施方式
，但在其應(yīng)用場合，是可以互換，并能應(yīng)用于任何選定的實施方式，即使它們沒有加以具體地說明。
在這里使用的空間定位術(shù)語如“以上”、“以下、“上部”、“下部”、“外部”、“內(nèi)部”、“垂直”、“平行”等等，參照在附圖中各部件的位置，并且本發(fā)明不必限于這樣的位置。
這樣可以看出，上述的目標(biāo)，包括或者不同于前述說明的目標(biāo)，可以有效地獲得，由于可以在不偏離表面范圍下針對上述構(gòu)造和/或方法作出一定的變動，應(yīng)該認為所有上述說明包含的或在附圖所顯示的所有物質(zhì)僅僅是出于描述的需要，而不是出于限制的目的。
也應(yīng)該理解為，以下的權(quán)利要求旨在覆蓋在此描述的本發(fā)明的所有一般和具體的特征，而且本發(fā)明范圍內(nèi)的所有為語言的形式陳述在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種從運轉(zhuǎn)機器中去除顆粒污染物的方法，包括使用平衡電荷積聚來消除或減小在所述運轉(zhuǎn)機器內(nèi)循環(huán)的流體中的所述顆粒污染物和流體容器之間的電勢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從運轉(zhuǎn)機器中去除顆粒污染物的方法，其特征在于，所述方法進一步包括使用所述的平衡電荷積聚從在所述運轉(zhuǎn)機器中循環(huán)的流體中消除或減少細顆粒。
3.一種從運轉(zhuǎn)機器中去除顆粒污染物的系統(tǒng)，包括平衡電荷積聚設(shè)備，消除或減小在所述運轉(zhuǎn)機器中循環(huán)的流體中所述顆粒污染物和流體容器之間的電勢。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從運轉(zhuǎn)機器中去除顆粒污染物的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)進一步包括從在所述運轉(zhuǎn)機器中循環(huán)的流體中去除或減少細顆粒的設(shè)備。
全文摘要
從運轉(zhuǎn)機器中去除顆粒污染物的方法和設(shè)備，包括平衡的電荷積聚，來消除或減小在所述運轉(zhuǎn)機器內(nèi)循環(huán)的流體中的所述顆粒污染物和流體容器之間的電勢。
文檔編號C02F1/38GK1656022SQ03812338
公開日2005年8月17日 申請日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月28日
發(fā)明者G·L·蒙森 申請人:伊索普射流技術(shù)股份有限公司