CN1656022A - 从运转机器中去除颗粒污染物 - Google Patents

Abstract

从运转机器中去除颗粒污染物的方法和设备，包括：平衡的电荷积聚，来消除或减小在所述运转机器内循环的流体中的所述颗粒污染物和流体容器之间的电势。

Description

从运转机器中去除颗粒污染物

技术领域

本发明一般涉及颗粒的去除，特别涉及但不限于从运转机器中去除颗粒污染物的装置和方法。

背景技术

运转机器使用绝缘液体来传热至耗散点，来减少磨擦和以液压的方式传递力。这种绝缘液体包括润滑油、液压液体和用于机器或贮备为将来使用的燃料，包含和运输颗粒污染物到这种物理系统(包括贮槽)的远程位置。这种颗粒物在制造、运输、传送、贮存和使用这种液体的过程中被引入。这种污染物在以下几个方面是有害的。

1.它们在机械系统的各个地方累积。

2.它们为水的累积提供表面积。

3.它们为不平衡静电荷的累积提供场所。

4.它们与水联合，为细菌提供孵化的场所。

5.它们为加速液体氧化的化学过程提供材料。

6.这种细颗粒的收集，可以在热或机械的冲击下返回到液体中，在旋转或平移机器中构成突然的大量的机械磨损的肇端，导致灾难性的失效。

7.在化学反应后，它们能构成单体，当在液体容器系统的边界存在热梯度时，单体累积和聚合成通常称之为“清漆”的物质。相对于绝缘液体而言，这种清漆在机械上是坚固的，而且具有高的热阻。

8.当接触到容器系统的末端而且有足够的速度时，这种颗粒物的循环将根据不同颗粒物质和容器产生电荷，并与速度成比例。由于在颗粒物附近的液体是绝缘体，电荷将趋向于保留在颗粒上，在由Millikin和其他人创立的限制条件内。

9.这种电荷，与在油颗粒界面处的水联合，能够引起电化学反应，在污染颗粒存在的情况下，这是无意的，且是有害的。

这种颗粒物以胶体悬浮物保持在溶液中，直到受到凝结、絮凝、团聚等力的作用，产生颗粒团并以一种不可控的方式累积在静止的漩涡或狭窄的通道处，进行受限制的流动。这些液体中许多是亲水的，从它们的周围环境中吸收水。这种水与颗粒污染物联合作用，导致加速氧化，酸化和液体性能的化学退化。

而且，从运转系统中去除这些颗粒物，消除了加速机械摩损的机理。此外，去除这些颗粒污染物和颗粒上吸附的水，排除了液体容器系统界面处水解涂层的沉积，因此使热传导最大。

另外，与从液体中去除的颗粒缔合的水的带走消除了细菌繁殖的潜在场所。从液体环境中消除这些污染物，排除了污染所带来的上述无意的、因此有害的化学和机械结果。

发明内容

本发明实现了上述目的，在一个优选的实施方案中，提供了一种从运转机器中去除颗粒污染物的方法，包括：使用平衡电荷积聚来消除或减小在所述运转机器中循环的流体中的所述颗粒污染物和流体密封装置之间的电势。在另一个优选实施方案中，提供了从运转机器中去除颗粒污染物的设备。

附图简要说明

参考附图便于理解本发明和相关的各个方面。附图的提供仅仅是为了说明的目的，而不是旨在限定本发明的范围。其中：

图1是本发明可以使用的机器的示意图。

图2是本发明方法的流程图。

图3(A)和3(B)是根据本发明的电传感器的示意图。

图4(A)和4(B)是根据本发明的颗粒电荷传感器的示意图。

图5～8是根据本发明的各种预处理选择的示意图。

图9-12是根据本发明的各种化学处理选择的示意图。

图13(A)和13(B)是根据本发明的充电/混合室的示意图。

图14是根据本发明的固体提取器的示意图。

图15(A)是根据本发明的收集室的示意图。

图15(B)给出了增加固体含量的影响。

实施发明的最佳方式

在此详细描述的净化系统旨在，但不限于，从一个远程系统(可以是运转机器或不运转的机器)去除颗粒污染物。从流体中去除污染物是这种系统化净化的必要组成部分。本发明也可以用于去除某种化学污染物，以便于从机器中去除污染物。

在由于热循环或强制循环而产生的液体正常循环过程中，电荷转移到始终存在于液体中的一部分固体颗粒污染上或在其上诱发电荷。这些带电颗粒有与同样组成的材料的电荷极性。如果在液体内一种或一类材料作为污染物在液体中占主导地位，污染物将呈现单一极性的电荷。在这种电荷产生相对地面超过30毫伏的不平衡电压时，这种污染物将形成稳定的胶体悬浮物。这种胶粒的迁移能够形成与在电解质中阴离子和阳离子迁移一样大的电流。照此方式，它们能够在导电表面上电沉积一定范围的污染物。这些带电荷颗粒产生如上所述的不利影响。

这些带电荷且吸水饱和的颗粒，在整个容器环境沉降，构成电化学反应池，它们加速化学和电化学反应。

这些颗粒的本性通常是这样，如果这些污染物从其它宏观和微观的机械组件中充分去除，电荷能够在颗粒的液体机械界面贮存在颗粒上。如果这些电荷是单一极性的，它们将按照库仑定律产生排斥力。这种力趋向于分散同类的荷电粒子。

如果产生两股隔离的液体，每一股产生一路单一极性的荷电粒子流，然而这两股液体极性相反，这些相反的荷电粒子能用于从贮存器或其它液体可能通过的地点收集带电或不带电的颗粒。

在此所述的方法是从机器和/或贮槽去除那些污染颗粒至中心去除点，这样做排除了原始液体性质的加速衰退。从机器/容器环境中去除这种颗粒物对延长液体/机器/容器系统的寿命至关重要。

具体地说，通过使用控制电流注入到循环液体中颗粒污染物的表面，迫使颗粒上平均静电荷为零，然后经过一段时间，在液体中任何点的绝对电荷减小到零。这种在系统内部消除所有颗粒上的不平衡电荷的方法，造成了一个胶体悬浮液不可能维持的环境。这是有利的，因为这样改善了在中和点的凝结和团聚。在这种方法中，中和点是液体内部处于相同和相反电荷的颗粒流体之间的交界点。

污染颗粒表面上产生的电荷的极性是由颗粒、容器和液体的性质来决定。电荷的数量与微分速度(differential velocity)成比例。由于构成大多数容器的材料是单一的材料，而且颗粒污染物通常是占主导地位的一种物质，因此传递的电荷的极性在本质上是单一极性的。

本发明促使液体流入一个隔离的系统。本发明将运动的液体分成两股。本发明通过使用高电压和电荷转移电极，产生了一个比正常存在于液体中更高数量的荷电颗粒，基于体积而言。转移到颗粒上的电荷分布于两个隔离的电极，两个电极上的电荷极性相反。本发明控制了将转移到颗粒上的电流，这样使得电流在开始时几乎相等。然后，这两股带电液体流进行混合，使颗粒污染物团聚成更大的尺寸。

混合的带电流体通过一个电绝缘的颗粒去除子系统，去除一些污染物。这一子系统是由适合于从支流中去除颗粒的部分导电设备构成。液体和颗粒的入射流将影响部分导电的设备，去除比表观尺寸更大的颗粒。子系统的导电性质将颗粒上含有的总电荷转移至控制输出端。从子系统到控制端的反馈连接将所有不平衡电荷转移至控制端，以保持系统的电压为零。

太小而不能被该系统去除的颗粒物，从子系统中流过，具有与子系统同样的平均电荷极性。

在离开子系统通过最后的“收集滤器”之前，液体和颗粒物在子系统内部反复循环多次。与一次性通过所达到的过程相比，这一反复过程使污染物暴露在超过20倍的穿过充电混合均衡净化系统的距离。这一过程的结果是将污染物控制在十亿分之一的水平。

执行这一操作提高的效率和速度具有明显的好处。通过在系统内部循环从液体流中减小和消除颗粒污染物，污染物的减少为穿过一次的系统的4个数量级以上。控制内部和外部循环的净电荷为零，加速在这两个区域的操作。

有必要对附图进行说明，近似或相同的部件在所有附图中给出一致的标记数字，对附图数字的附注(当使用时)引导读者最清楚地看到描述的部件，尽管那些零部件也示于其它附图中。

图1说明了可以在本发明中使用的典型的机器，一般由附注数字30标注。所述机器包括由多个轴承42所支撑的一个旋转轴40，并由泵44循环的液体所润滑。润滑液累积在机器30的底部或者在另一个液体贮存器中。应该理解，机器30可以采取不同的形式，该图仅仅是为了说明目的。出口50输送润滑液至本发明的系统中，返回52从本发明的系统传送润滑液。轴承42显示出提供了正电荷，但电荷也可以是负电荷占主导地位。

图2是本发明系统的流程图，由数字100标注，应该说明的是，“流体2”大于或等于“流体1”，“流体1”比“流体3”大得多。系统100包括作为在其前端的主要部件的一级泵110，从机器30(图1)中传送润滑液，预处理段112和一个化学处理段114。二级泵120在固体提出段122和充电/混合段124之间循环液体。相对清洁的液体从充电/混合段124流入收集段126，去除任何细小的颗粒物，然后返回至机器30(图1)。团聚的颗粒从固体提取段122流过三级泵130，再通过过滤压缩器132，去除团聚的颗粒。传感器#1-#5向电动控制器140提供输入，电动控制器提供输出至充电/混合段124的电极。没有参见图2具体描述的部件用它们通常的符号示出。

图3(A)和3(B)示意说明传感器#1(图2)，由数字150标注，它测量电极152和液体容器之间的电势。

图4(A)和4(B)示意说明传感器#2(图2)，由数字150标注，它测量施加于液体中颗粒表面的电势。

图5-8示意说明预处理段112(图2)的不同选择，描述去除进入系统100的超大颗粒物。离开预处理段112的液体流较好的将污染物浓度减小到约低于0.1体积％水平。在图5所示的选择是优先的选择。

图9-12示意说明化学处理段114(图2)的不同的选择，描述了去除可能存在于液体流中的不希望有的化学组分。优选项是在图9中所示的“无”，液体流中不存在不希望的化学物质时是理想的。

图13(A)和13(B)示意说明充电/混合段124(图2)，施加于电极上的电荷较好的不超过+/-30千伏。

图14示意描述了用于浓缩团聚物质的标准hydro clone特定变动。这样便于它们的去除。大气平衡是用于保持hydro clone中心的空气锥体，以防止在底流端形成真空。

图15示意说明了捕获、稳定、保留在液体中积聚的固体的构造和方法。

采用平衡电荷积聚具有以下有益效果：

1.消除或减小了流体中颗料污染物和流体容器之间的电势，因此消除了从引起在机器内部积聚的流体除去带电颗粒物的力。

2.随着在循环液体内部细颗粒的相应减少，消除或减少了在亲水液体内部聚集和贮存水的表面积。从流体中消除这种水：

(a)使为腐蚀的前体的电化学电池分隔(decouple)，

(b)消除淤渣的必需组分，

(c)消除水解化学反应的组分，和

(d)消除液体内离子活性组分积累的组分。

3.随着在再循环液体内部细颗粒的相应减少，消除或减小了液体内气体聚集和贮存的表面积，这些气体：

(a)加速液体的氧化和硝化，

(b)改变液体的润湿性能，

(c)减小流体的热容，和

(d)改变与压力相联系的粘度，它通常有一种正(positive)的第一衍生物。

4.随着在再循环液体内部细颗粒的相应减少，增加了液体的表面张力。

5.随着在再循环液体内部细颗粒的相应减少，增加了液体对那些已从液体去除的组分的溶解度。例如，对限于流体内的任何污染物和污染物的浓缩物，存在溶解度常数，其定义了在特定温度下溶解的物质与不溶解物质之比。采用本发明去除这些污染物，通过溶解度常数的作用，可以自动促进累积在液体容器边缘的组分的溶解。

6.随着直径小于或大于1微米的细小固体污染物的去除，在液体内部存在液体和气体污染物的表观蒸气压的提高，导致这些组分逸出，进入流体容器的上端，因此，在去除这些颗粒物之后建立液体内污染物的水平，它是这些液体和气体的先前和历史水平的1/2到1/10。

7.消除或减少上述的固相、液相和气相污染物，使磨擦磨损和腐蚀磨损减小了最小10倍。

8.如上所述，消除或减少污染物，增强了与这些液体调配在一起的添加剂的预期作用，以达到下述目的：

(a)和摩损表面相结合，增强摩损性能，

(b)和氧分子相结合，较好地减小了原有液体的氧化，

(c)改善了液体水界面张力，和

(d)减小了硝化或溶解的氮氧化物。

在上述的本发明的实施例中，应该认识到各个部件和/或其特征不必限于一个具体实施方式，但在其应用场合，是可以互换，并能应用于任何选定的实施方式，即使它们没有加以具体地说明。

在这里使用的空间定位术语如“以上”、“以下、“上部”、“下部”、“外部”、“内部”、“垂直”、“平行”等等，参照在附图中各部件的位置，并且本发明不必限于这样的位置。

这样可以看出，上述的目标，包括或者不同于前述说明的目标，可以有效地获得，由于可以在不偏离表面范围下针对上述构造和/或方法作出一定的变动，应该认为所有上述说明包含的或在附图所显示的所有物质仅仅是出于描述的需要，而不是出于限制的目的。

也应该理解为，以下的权利要求旨在覆盖在此描述的本发明的所有一般和具体的特征，而且本发明范围内的所有为语言的形式陈述在其范围内。

Claims (4)

1.一种从运转机器中去除颗粒污染物的方法，包括：使用平衡电荷积聚来消除或减小在所述运转机器内循环的流体中的所述颗粒污染物和流体容器之间的电势。

2.根据权利要求1所述的从运转机器中去除颗粒污染物的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：使用所述的平衡电荷积聚从在所述运转机器中循环的流体中消除或减少细颗粒。

3.一种从运转机器中去除颗粒污染物的系统，包括：平衡电荷积聚设备，消除或减小在所述运转机器中循环的流体中所述颗粒污染物和流体容器之间的电势。

4.根据权利要求3所述的从运转机器中去除颗粒污染物的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：从在所述运转机器中循环的流体中去除或减少细颗粒的设备。

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