Двухступенчатый водоотделитель для топлива и фильтр для отделения твердых частиц

Двухступенчатый водоотделитель для топлива и фильтр для отделения твердых частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Это изобретение относится к водоотделителю для топлива и фильтру для отделения твердых частиц, сконструированных для предоставления высокой эффективности удаления воды и твердых частиц. Описание этой заявки, в частности, связано с описаниями заявки на патент США № 12/820784, зарегистрированной 22 июня 2010 г. и озаглавленной «TWO STAGE WATER SEPARATOR AND PARTICULATE FILTER», и заявки на патент США № 12/820791, зарегистрированной 22 июня 2010 г. и озаглавленной «MODULAR FILTER ELEMENTS FOR USE IN A FILTER-1N-FILTER CARTRIDGE», в отношении которых данная заявка испрашивает преимущество приоритета, и содержание которых включено в данный документ посредством ссылки во всей его полноте.

Уровень техники

Фильтры для жидкостей широко известны и используются в различных системах фильтрации и видах применения, например, там, где имеется потребность в отделении твердых частиц и/или жидкости от рабочей жидкости в защищенной системе. В качестве одного из примеров, системы фильтрации топлива для двигателей хорошо известны и могут применять фильтры для текучих сред, которые направлены на отделение воды и твердых частиц от топлива. Фильтрующие картриджи в некоторых из этих фильтров имеют один фильтрующий элемент со средой, сконфигурированной, чтобы коалесцировать воду, и имеют другой фильтрующий элемент, который имеет среду, сконфигурированную для дополнительной фильтрации топлива и отделения коалесцированной воды от топлива. Во многих случаях, фильтрующие элементы расположены в виде концентрической конфигурации с фильтром внутри фильтра, в которой внешний фильтрующий элемент окружает внутренний фильтрующий элемент.

Сущность изобретения

Описан фильтр, который обладает улучшенной способностью к разделению смесей топливо-вода на протяжении срока службы фильтра. Фильтр имеет двухступенчатую конфигурацию, например, концентрическую конфигурацию с фильтром внутри фильтра, при первой или внешней ступени, сконфигурированной главным образом, чтобы коалесцировать воду из топлива или другой текучей среды, с которой фильтр используется, и второй или внутренней ступени, сконфигурированной, чтобы отделять коалесцированную воду от жидкости и также удалять тонкие твердые частицы загрязняющих веществ из текучей среды. Фильтр предпочтительно сконфигурирован для применения с топливом, таким как дизельное топливо с ультранизким содержанием серы (ULSD) или биодизельное топливо, однако идеи в отношении фильтра, описанного в данном документе, могут быть использованы с любым типом текучей среды, для которой требуется отделение воды от текучей среды, например, с жидкостью для гидравлической системы, маслом или смазочной жидкостью, воздухом и т.п. При применении для дизельного топлива с ультранизким содержанием серы (ULSD), биодизельного топлива или других топлив, имеющих низкие величины поверхностного натяжения на границе раздела (IFT), например, величины поверхностного натяжения на границе раздела (IFT) менее чем примерно 15 дин/см, достигается улучшенное разделение смесей топливо-вода.

В одном из вариантов осуществления фильтр может быть изготовлен полностью из полимерных материалов. Например, двухступенчатый фильтр, включая среду и торцевые крышки, может быть изготовлен из термопластичного(ых) материала(ов), чтобы способствовать избавлению от отработанного фильтра, например, посредством утилизации или сжигания. Применение полностью полимерных (например, термопластичных) слоев среды делает возможным улучшенное связывание смежных слоев среды одного с другим. В дополнение к этому, полимерная среда предоставляет более высокую химическую стойкость/совместимость по сравнению со средой, образованной из других неполимерных материалов. Кроме того, определенные свойства среды, например, размер пор и распределение пор по размеру, лучше регулируются при применении полимерных сред.

Хотя фильтр будет описан главным образом как имеющий двухступенчатую конфигурацию, первая ступень может быть применена сама по себе в одноступенчатой конфигурации, применена в комбинации с другими конструкциями второй ступени или применена в комбинации с двумя или более дополнительными ступенями. Аналогичным образом, вторая ступень может быть применена сама по себе в одноступенчатой конфигурации, применена в комбинации с другими конструкциями первой ступени или применена в комбинации с двумя или более дополнительными ступенями.

В одном из вариантов осуществления фильтр для коалесцирования жидкости включает гофрированный цилиндр из полимерной среды, сконфигурированный, чтобы коалесцировать воду, которая имеется в жидкости. Гофрированный цилиндр из полимерной среды имеет впадины складок и расположенные ниже по потоку вершины складок и места отвода расположенные на расположенных ниже по потоку вершинах складок или рядом с ними.

В одном из вариантов осуществления гофрированный цилиндр среды имеет противоположные концы, которые прикреплены к торцевым крышкам, например, при применении адгезива, заделыванием концов в торцевых крышках, которые предпочтительно изготовлены из полимерного (например, термопластичного) материала, при применении механических крепежных средств или при применении других подходящих методов закрепления. Гофрированный цилиндр может иметь единственный слой или более слоев среды.

Места отвода могут быть расположены, например, на местах соединения расположенных ниже по потоку вершин складок и негофрированного цилиндра из полимерной (например, термопластичной) среды или расположены на месте отверстий, образованных в расположенных ниже по потоку вершинах складок. Когда негофрированный цилиндр расположен рядом с вершинами складок, расстояние между внутренними вершинами гофрированного цилиндра и негофрированным цилиндром является таким, что отсутствует значительный зазор или существенное разделение между ними. Вершины складок гофрированного цилиндра могут быть закреплены или могут быть не закреплены на внешней поверхности негофрированного цилиндра. Также опорный цилиндр для поддержки среды может быть расположен между вершинами складок и негофрированным цилиндром или расположен внутри негофрированного цилиндра и окружен им.

В случае двухступенчатой конфигурации первая ступень расположена выше по потоку второй ступени с зазором между ними. Например, первая и вторая ступени могут быть в компоновке с фильтром в фильтре, при первой ступени, являющейся внешней ступенью, и второй ступенью, являющейся внутренней ступенью. Внешняя ступень включает гофрированный цилиндр из полимерной (например, термопластичной) среды, сконфигурированный, чтобы коалесцировать воду, которая находится в текучей среде. Гофрированный цилиндр имеет впадины складок и расположенные ниже по потоку вершины складок и места отвода, расположенные на расположенных ниже по потоку вершинах складок. Внутренняя ступень включает негофрированный цилиндр из полимерной (например, термопластичной) среды, окружающий многослойный гофрированный цилиндр из полимерной (например, термопластичной) среды, и внутренняя ступень сконфигурирована, чтобы отделять коалесцированную воду от потока текучей среды и удалять тонкие твердые частицы загрязняющих веществ из потока текучей среды.

Внешняя ступень и внутренняя ступень могут быть прикреплены к торцевым крышкам. Торцевые крышки могут быть разделены таким образом, что внешняя ступень включает торцевые крышки, присоединенные к ее противоположным концам, а внутренняя ступень включает торцевые крышки, присоединенные к ее противоположным концам. В другом варианте осуществления внешняя ступень и внутренняя ступень могут использовать совместно одну или обе торцевые крышки, при этом единственная, общая крышка присоединена к одному концу каждой из внешней ступени и внутренней ступени, и единственная, общая крышка присоединена к противоположному концу каждой из внешней ступени и внутренней ступени.

Согласно формуле изобретения заявляется композиционная среда, сформированная из по меньшей мере трех слоев материала в направлении потока, а именно слой А, опционно слой В, слой С и слой D, слои имеют следующие характеристики:

Слой А сдержит материал из полимерной среды, имеющий средний размер пор больше чем приблизительно 10 мкм, и относительно слоя, находящегося непосредственно ниже по потоку от слоя А, слой А имеет:

(а) более высокую пористость,

(b) больший размер пор,

(c) больший средний диаметр волокон,

(d) более высокую проницаемость по Фрейзеру и

(e) более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества,

Слой С содержит полимерный материал содержащий нановолокна и имеющий:

(а) средний размер пор (М) 0,2-10 мкм;

(b) соотношение максимального размера пор (М_м) к среднему размеру пор (М_м/М) менее чем примерно 3,

(с) средний диаметр волокон 0,1-1,0 мкм, и

(d) базовую массу больше чем примерно 20 г/м²; и

Слой D содержит полимерный материал, имеющий средний размер пор больше, чем примерно 10 мкм и поддерживает предшествующие слои, и относительно слоя, находящегося непосредственно выше по потоку от слоя D, слой D имеет:

(а) более высокую пористость,

(b) больший размер пор,

(c) больший средний диаметр волокон,

(d) более высокую проницаемость по Фрейзеру и

(e) более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества,

причем композиционная среда имеет проницаемость меньше, чем примерно 40 куб футов/мин.

Предпочтительно один или более слоев соединены с одним или более смежными слоями посредством ультразвуковой сварки.

Предпочтительно Слой А содержит материал из полимерной среды, имеющий максимальный размер пор больше, чем приблизительно 50 мкм.

Предпочтительно Слой А содержит материал из полимерной среды, имеющий максимальный размер пор больше, чем приблизительно 100 мкм.

Предпочтительно Слой А содержит материал из полимерной среды, имеющий проницаемость 225-325 куб футов/мин.

Предпочтительно Слой D содержит материал из полимерной среды, имеющий номинальный средний диаметр волокон 10-100 мкм.

Предпочтительно Слой D содержит материал из полимерной среды, имеющий средний размер пор 20-35 мкм.

Предпочтительно Слой D содержит материал из полимерной среды, имеющий проницаемость 50-75 куб футов/мин.

Предпочтительно Слой D содержит материал из полимерной среды, имеющий базовую массу больше чем примерно 198±20 г/м².

Предпочтительно Слой В не является опционным и Слой В содержит материал из полимерной среды, имеющий одну или более из следующих характеристик:

(а) номинальный средний диаметр волокон 1-5 мкм;

(b) средний размер пор 5-30 мкм

(c) толщина 0,1-0,3 мм и

(d) базовую массу 38±10 г/м².

Предпочтительно, по меньшей мере, один из: Слоя А, Слоя В, Слоя С и Слоя D содержит полимерный материал, выбранный из группы, состоящей из полиамидного материала, полибутилентерефталатного материала (PBT), полиэтилентерефталатного материала (РЕТ) и полиэфирного материала.

Предпочтительно Слой А, Слой В, Слой С и Слой D содержит полимерный материал, который был спряден из расплава или раздут из расплава.

Предпочтительно Слой С содержит материал из полиамидной среды.

Предпочтительно, по меньшей мере, один из Слоя А, и Слоя В содержит PBT.

Предпочтительно, причем Слой D содержит PET.

Предпочтительно Слой С соединен по средством ультразвуковой сварки с по меньшей мере одним из Слоя А, Слоя В и Слоя D.

Также согласно формуле изобретения заявляется ступень для коагуляции, содержащая вышеуказанную композиционную среду.

Также согласно формуле изобретения заявляется фильтр, содержащий вышеуказанную ступень для коагуляции.

Также согласно формуле изобретения заявляется способ удаления воды из смеси воды в непрерывной фазе, содержащий этап, на котором пропускают указанную смесь через вышеуказанную композиционную среду.

Предпочтительно непрерывная фаза содержит углеводородную жидкость.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой вид с пространственным разделением деталей одного из вариантов осуществления двухступенчатого фильтра, описанного в данном документе.

Фиг.2 представляет собой вид поперечного сечения двухступенчатого фильтра по фиг.1 в собранном состоянии.

Фиг.3 представляет собой вид с пространственным разделением деталей другого варианта осуществления двухступенчатого фильтра, в котором могут быть использованы идеи, описанные в данном документе.

Фиг.4 представляет собой вид с пространственным разделением деталей первой или внешней ступени двухступенчатого фильтра по фиг.1 и 2.

Фиг.5 представляет собой вид с пространственным разделением деталей второй или внутренней ступени двухступенчатого фильтра по фиг.1 и 2.

Фиг.6A-6C показывают различные конфигурации слоев среды первой ступени.

Фиг.7 показывает типичную конфигурацию слоев среды второй ступени.

Фиг.8 показывает пример внешней ступени со щелями, отверстиями или проемами, сформированными в расположенных ниже по потоку вершинах складок, чтобы образовать места отвода.

Подробное описание

Конфигурация двухступенчатого фильтра с первой ступенью, которая сконфигурирована главным образом, чтобы коалесцировать воду из потока текучей среды, с которой фильтр используется, и второй ступенью, которая сконфигурирована, чтобы отделять коалесцированную воду от потока текучей среды и также удалять тонкие твердые частицы загрязняющих веществ из потока текучей среды. Текучая среда первоначально протекает через первую ступень, после чего протекает через вторую ступень. Хотя фильтр будет описан главным образом как имеющий двухступенчатую конфигурацию, первая ступень может быть применена сама по себе в одноступенчатой конфигурации, применена в комбинации с другими конструкциями второй ступени, чем те, что описаны в данном документе, или применена в комбинации с двумя или более дополнительными ступенями. Аналогичным образом, вторая ступень может быть применена сама по себе в одноступенчатой конфигурации, применена в комбинации с другими конструкциями первой ступени, чем те, что описаны в данном документе, или применена в комбинации с двумя или более дополнительными ступенями.

Фильтр предпочтительно сконфигурирован для применения к топливу, предпочтительно дизельному топливу, такому как дизельное топливо с ультранизким содержанием серы (ULSD), биодизельное топливо или другие топлива, имеющие низкие величины поверхностного натяжения на границе раздела (IFT), для фильтрации топлива перед достижением им двигателя, в котором топливо сжигается. Однако идеи фильтра, описанные в данном документе, могут быть использованы с любым типом текучей среды, для которой требуется отделение воды от текучей среды, например, с жидкостью для гидравлической системы, маслом или смазочной жидкостью, воздухом и т.п.

Фиг.1 и 2 иллюстрируют пример двухступенчатого фильтра 10, имеющего верхнюю по потоку первую ступень 12, которая сконфигурирована главным образом, чтобы коалесцировать воду из потока текучей среды, и вторую ступень 14, расположенную ниже по потоку от первой ступени 12, которая сконфигурирована, чтобы отделять коалесцированную воду от потока текучей среды и также удалять тонкие твердые частицы загрязняющих веществ из потока текучей среды. В этом примере, фильтр 10 является конструкцией с фильтром в фильтре, сконфигурированной для протекания от периферии к центру, при первой ступени 12, являющейся внешней ступенью для коагуляции, и второй ступенью 14, являющейся внутренней ступенью для разделения, при том, что внешняя ступень окружает внутреннюю ступень с зазором 16 между ними. Фильтр 10 сконфигурирован таким образом, что расположен внутри корпуса фильтра, при этом корпус закреплен на головке фильтра. Пример этого типа корпуса фильтра и закрепления на головке, используемого для одноступенчатого фильтра, описан в публикации заявки на патент США № 2007/0267338.

Торцевая крышка 18 соединена с первым или верхним концом первой ступени 12, а торцевая крышка 20 соединена со вторым или нижним концом первой ступени. Торцевые крышки 18, 20 изготовлены из полимерного материала, например, термопластичного материала, и концы среды первой ступени соответствующим образом прикреплены к торцевым крышкам, например, при применении адгезива, заделывания концов среды в торцевые крышки или других подходящих методов закрепления. В другом варианте осуществления торцевые крышки 18, 20 могут быть изготовлены из неполимерного материала, например, металла, при закреплении концов среды на металлических торцевых крышках при применении герметизирующего материала, известного в данной области техники.

Как показано на фиг.2, торцевая крышка 18 включает центральное отверстие 22, образованное втулкой 23, которая образует выпускной канал для текучей среды, которая профильтрована фильтром 10. Эластомерная уплотнительная прокладка 25 окружает втулку 23 для герметизирующего контактирования с головкой фильтра, когда фильтр и корпус фильтра смонтированы. Торцевая крышка 20 включает отверстие 24, которое делает возможным введение второй ступени 14 внутрь первой ступени 12 во время сборки фильтра.

В дополнение к этому, торцевая крышка 26 соединена с первым или верхним концом второй ступени 14, а торцевая крышка 28 соединена со вторым или нижним концом второй ступени. Торцевые крышки 26, 28 также изготовлены из полимерного материала, например, термопластичного материала, и концы среды второй ступени соответствующим образом прикреплены к торцевым крышкам, например, при применении адгезива, заделывания концов среды в торцевые крышки или других подходящих методов закрепления. В другом варианте осуществления торцевые крышки 26, 28 изготовлены из неполимерного материала, например, металла, при закреплении концов среды на металлических торцевых крышках при применении герметизирующего материала, известного в данной области техники.

Торцевая крышка 26 включает центральное отверстие 30 (см. фиг.1, 2 и 5), которое делает возможным скольжение торцевой крышки 26 по цилиндрической трубе 32 и размещение на ней (см. фиг.2), вытянутое вниз от торцевой крышки 18 и образующее часть центрального отверстия 22. Торцевая крышка 28 обычно закрыта, чтобы предотвращать протекание топлива через торцевую крышку 28.

Первая ступень 12 и вторая ступень 14 могут быть соединены одна с другой при применении любого подходящего метода соединения. Пример подходящего метода соединения описан в публикации заявки на патент США № 2009/0065425. При применении метода, описанного в публикации № 2009/0065425, торцевые крышки 18, 26 могут быть соединены с помощью раздавливаемых ребер, наряду с тем, что торцевые крышки 20, 28 могут быть соединены с помощью применения упругих рычагов 34, которые защелкиваются при соединении с торцевой крышкой 20.

Фиг.1 и 2 иллюстрируют, что торцевые крышки 18, 20 первой ступени 12 отделены от торцевых крышек 26, 28 второй ступени 14. Однако в другом варианте осуществления первая ступень 12 и вторая ступень 14 могут использовать совместно общие торцевые крышки, при этом единственная, общая торцевая крышка присоединена к первым или верхним концам первой ступени и второй ступени, и единственная, общая торцевая крышка присоединена ко вторым или нижним концам первой ступени и второй ступени. Пример первой ступени и второй ступени, использующие совместно общие торцевые крышки, может быть найден в публикации заявки на патент США № 2007/028991.

Фиг.3 представляет собой перспективное изображение с пространственным разделением деталей другого варианта осуществления двухступенчатого фильтра 40, сконфигурированного в виде конструкции с фильтром в фильтре для протекания от периферии к центру, который может использовать идеи изобретения, описанные в данном документе, с первой ступенью 42, являющейся внешней ступенью для коагуляции, и второй ступенью 44, являющейся внутренней ступенью для разделения, при том, что внешняя ступень окружает внутреннюю ступень с зазором между ними. Фильтрующая среда первой ступени 42 и фильтрующая среда второй ступени 44 соединены с торцевыми крышками 46, 48 и 51, 53, соответственно, таким же образом, как описано выше для торцевых крышек 18, 20, 26, 28, хотя также может быть использована общая торцевая крышка на каждом конце. Фильтр 40 сконфигурирован таким образом, чтобы быть установленным над нагнетательной трубой внутри корпус фильтра. Кроме того, подробности этого общего типа конструкции двухступенчатого фильтра описаны в публикации заявки на патент США № 2009/0065425.

Фиг.4 и 5 иллюстрируют детали первой или внешней ступени 12 для коагуляции и второй или внутренней ступени 14 для разделения фильтра 10, соответственно. Ступени 42, 44 фильтра 40 сконфигурированы по существу таким же образом, что и ступени 12, 14, за исключением торцевых крышек, и не будут описываться отдельно.

Как показано на фиг.2 и 4, первая или внешняя ступень 12 для коагуляции включает гофрированный цилиндр 50 из полимерной среды, который в собранном состоянии окружает негофрированный цилиндр 52 из полимерной среды. Как показано на фиг.2 и 5, вторая или внутренняя ступень 14 для разделения включает негофрированный цилиндр 54 из полимерной среды, который в собранном состоянии окружает гофрированный цилиндр 56 из полимерной среды.

При возвращении к фиг.2 и 4, гофрированная среда 50 включает внутренние (т.е. ниже по потоку) вершины 60 складок, которые при применении расположены рядом с внешней поверхностью цилиндра 52, так что отсутствует значительный зазор или существенное разделение между ними. В одном из вариантов осуществления внутренние вершины 60 складок находятся в плотном контакте с внешней поверхностью цилиндра 52. Внутренние вершины 60 складок могут быть или могут не быть закреплены или зафиксированы на внешней поверхности цилиндра 52, однако они расположены рядом с цилиндром, например, при соприкосновении с ним.

Фиг.6A показывает вид поперечного сечения одного из вариантов осуществления первой ступени 12 с толщиной слоев, преувеличенной для ясности. На фиг.6A расположенные ниже по потоку вершины складок 60 гофрированной среды 50 находятся в непосредственном, плотном контакте с внешней поверхностью негофрированной среды 52, при том, что вершины 60 опционально закреплены или не закреплены на указанной внешней поверхности. Таким образом, в варианте осуществления на фиг.6A не используется центральная труба, сито, элемент в виде клетки или другой опорный элемент для среды первой ступени 12. В этом случае, негофрированная среда 52 и/или гофрированная среда 50 должна быть достаточно жесткой, чтобы действовать сама по себе как опорный элемент.

Фиг.6B показывает другой вариант осуществления первой ступени, в котором центральная труба, сито, элемент в виде клетки, пружина или другой опорный цилиндрический элемент 70 для среды первой ступени 12 расположен ниже по потоку цилиндра 52 из негофрированной среды и смежным с ним образом. Опорный элемент 70, если он используется, может быть сформирован из полимерного материала, например, термопластичного материала, и снабжен отверстиями, чтобы предоставить возможность протекания текучей среды через первую ступень ко второй ступени. Опциональный опорный элемент 70 используется, чтобы предотвращать сплющивание внутренней негофрированной среды 52 под воздействием потока и перепада давления текучей среды. В идеальном случае, однако, гофрированная 50 и негофрированная среда 52 совместно предоставляют достаточную прочность и жесткость, делающую ненужным применение опорного элемента 70. В варианте осуществления на фиг.6B негофрированная среда 52 может быть соединена с опорным элементом 70 лишь на торцевых крышках, поскольку отсутствует необходимость ее соединения где-либо в другом месте вследствие давления текучей среды во время применения. Тем не менее, негофрированная среда 52 может быть прикреплена к опорному элементу 70 в любых подходящих местах.

Фиг.6C показывает другой вариант осуществления первой ступени, в котором опорный элемент 70 расположен между расположенной выше по потоку гофрированной средой 50 и расположенной ниже по потоку негофрированной средой 52, смежным с ними образом и при соприкосновении с ними. На фиг.6C опорный элемент 70 обеспечивает поддержку гофрированной среде 50, внутренние вершины 60 складок которой находятся в плотном контакте с ним, наряду с тем, что негофрированная среда 52 расположена внутри опорного элемента 70, в его ниже по потоку и в плотном контакте с ним. Негофрированная среда 52 может быть термически приварена к полимерному опорному элементу 70 или сформована литьем вместе с ним, чтобы прикрепить ее к опорному элементу.

На фиг.6A-6C номера 1-5 обозначают, в порядке от выше по потоку к ниже по потоку в направлении потока текучей среды, разные слои среды одного из примеров гофрированной среды 50. В примерах, описанных в данном документе, слои гофрированной среды 50 изготовлены из полимерных материалов, например, термопластичных материалов.

В одном из вариантов осуществления гофрированная среда 50 может включать три слоя полимерной, волокнистой фильтрующей среды (1-3), один слой полимерной нановолокнистой среды (4) и конечный слой (5) полимерной волокнистой среды. В этом примере, негофрированная среда 52 является одиночным слоем полимерной волокнистой среды, сформированным в виде трубы и размещенным внутри гофрированной среды 50 с его расположенной выше по потоку поверхностью, находящейся в непосредственном соприкосновении с гофрированной средой посредством вершин 60 складок или в косвенном соприкосновении с гофрированной средой 50 посредством промежуточного опорного элемента 70.

Типично, длины в осевом направлении L₁ (см. фиг.2) слоев гофрированной среды 50, негофрированной среды 52 и опорного элемента (если он используется) являются одинаковыми, при этом концы каждого из них встроены в торцевые крышки 18, 20 или герметизированы посадкой в адгезив, например, полиуретан, или присоединены иным образом к торцевым крышкам, с тем, чтобы предотвращать обход среды нефильтрованной жидкостью.

Наряду с тем, что фиг.6A-6C показывают пять слоев для гофрированной среды 50 и один слой для негофрированной среды 52, больше или меньше слоев могут быть использованы для гофрированной среды 50 и негофрированной среды 52 в зависимости, например, от требований вида применения и конструкции коагулятора.

Теперь будут описаны функционирование и конструктивные ограничения для каждого слоя первой ступени или ступени 12 для коагуляции и то, как и когда они применяются. Для иллюстративных целей, примеры каждого слоя описаны в таблице 1 для трех разных комбинаций сред, на которые делается ссылка как на коагулятор X, Y, и Z. Следует указать на то, что эти три комбинации сред отражают выбор конструкционных решений на основе того определения, что в топливах с низким поверхностным натяжением на границе раздела, таких как дизельное топливо с ультранизким содержанием серы (ULSD) и биодизельное топливо, имеет место относительно небольшая термодинамическая движущая сила для коалесценции, и кинетика коалесценции склонна быть медленной. Примеры, описанные в данном документе, спроектированы для физического замедления прохождения капель через среду и для увеличения их концентрации в определенных местах внутри коагулятора.

Комбинации среды, материалы и свойства, перечисленные в таблице 1, являются лишь примерами и представляют собой комбинации, материалы и свойства, которые, как полагают авторы изобретения, на момент регистрации данной заявки, могли бы предоставлять адекватные результаты определения эксплуатационных характеристик в отношении топливных систем с общей магистралью высокого давления для дизельного топлива с ультранизким содержанием серы (ULSD) или биодизельного топлива. Дополнительные исследования могут выявить подходящие комбинации среды, материалы и свойства материалов, иные, чем те, что перечислены в таблице 1, как в отношении дизельных топливных систем с общей магистралью высокого давления для дизельного топлива с ультранизким содержанием серы (ULSD) или биодизельного топлива, так и в отношении других видов текучих сред в других типах систем.

Поэтому, несмотря на то, что в таблице 1 приведен перечень различных конкретных термопластичных материалов, таких как полиамид, полибутилентерефталат и полиэтилентерефталат, слои среды не ограничиваются этими конкретными термопластичными материалами. Могут быть применены и другие термопластичные материалы. Кроме того, слои среды не ограничиваются термопластичными материалами. Другие полимерные материалы могут быть применены для слоев среды, включая, однако не ограничиваясь ими, термоотверждающиеся пластики.

Таблица 1 Типичные слои среды и свойства для внешней ступени
Коагулятор X - Коагулятор с изменением скорости
Слой	Материал	Номинальный средний диаметр волокон (мкм)	Средний размер пор (мкм)	Максимальный размер пор (мкм)	Проницаемость (куб.футов/мин)	Толщина (мм)	Базовая масса (г/м2)
1	Полибутилентерефталатный нетканый	>10	>50	>100	>250	>0,3	>40±10
2	Полибутилентерефталатный нетканый	1,0-4,0	5,0-15,0	10,0-20,0	35-55	0,7-0,15	27±5
3	Полибутилентерефталатный нетканый	1,0-5,0	15,0-30,0	25,0-40,0	75-100	0,15-0,3	33±5
4	Полиамидный нетканый	0,1-1,0	<8,0	5,0-15,0	5,0-20,0	0,1-0,25	>20
5	Полиэтилентерефталатный нетканый	>40	20,0-40,0	40-60	50-75	0,4-0,7	198±20
6	Полиэтилентерефталатный нетканый	>20	25-45	40-60	150-200	0,8-1,2	100±20
Коагулятор Y - Однослойный поверхностный коагулятор
Слой	Материал	Номинальный средний диаметр волокон (мкм)	Средний размер пор (мкм)	Максимальный размер пор (мкм)	Проницаемость (куб.футов/мин)	Толщина (мм)	Базовая масса (г/м2)
4	Полиамидный нетканый	0,1-1,0	<8,0	5,0-15,0	5,0-20,0	0,1-0,25	>20
5	Полиэтилентерефталатный нетканый (опциональный)	>40	20,0-40,0	40-60	50-75	0,4-0,7	198±20
6	Полиэтилентерефталатный нетканый	>20	25-45	40-60	150-200	0,8-1,2	100±20
Коагулятор Z - Поверхностный коагулятор
Слой	Материал	Номинальный средний диаметр волокон (мкм)	Средний размер пор (мкм)	Максимальный размер пор (мкм)	Проницаемость (куб.футов/мин)	Толщина (мм)	Базовая масса (г/м2)
3	Полибутилентерефталатный нетканый	1,0-5,0	15,0-30,0	25-40	75-100	0,15-0,3	33±5
4	Полиамидный нетканый	0,1-1,0	<8,0	5,0-15,0	5,0-20,0	0,1-0,25	>20
5	Полиэтилентерефталатный нетканый (опциональный)	>40	20-40	40-60	50-75	0,4-0,7	198±20
6	Полиэтилентерефталатный нетканый	>20	25-45	40-60	150-200	0,8-1,2	100±20

В таблице 1 (и таблице 2 ниже): величина в г/м² определяется как граммы на квадратный метр, величина в куб.футах/мин определяется как кубические футы в минуту; толщина определяется от выше по потоку к ниже по потоку для основного направления потока жидкости через слои среды.

Коагулятор X

Пример коагулятора X включает по меньшей мере 6 слоев среды, и может быть использован опциональный опорный элемент. Слои 1-5 образуют гофрированную среду 50, и слой 6 образует негофрированный цилиндр 52. Коагулятор X может быть назван коагулятором с изменением скорости (см., например, публикацию PCT № WO 2010/042706) для применения в конструкции с фильтром в фильтре.

Слой 1 функционирует как предварительный фильтр и уменьшает перепад давления на внешней ступени 12. Слой 1 является более открытым (например, имеет более высокую пористость, больший размер пор, больший средний диаметр волокон, более высокую проницаемость по Фрейзеру и/или более низкую эффективность удаления загрязняющего вещества), чем слой 2.

Слой 2 функционирует, чтобы улавливать тонкие эмульгированные капли, например, капли воды в дизельном топливе с ультранизким содержанием серы (ULSD). Слой 2 является более плотным (например, имеющим более низкую пористость, меньший размер пор, меньший средний диаметр волокон, более низкую проницаемость по Фрейзеру и/или более высокую эффективность удаления загрязняющего вещества), чем слой 3.

Слой 3 функционирует, чтобы уменьшать скорость потока внутри слоя и предоставлять пространство для того, чтобы капли, уловленные в слое 2, стекали, аккумулировались и коалесцировали. Физические свойс