分区流体分离制造技术

一种渗透蒸发元件，包括具有由沿整料的轴向长度延伸的多孔通道壁隔开的平行通道阵列的陶瓷整料和沿整料的轴向长度涂覆第一多个多孔通道壁的功能性膜。功能性膜用于将流体分离成保留部分和渗透部分。由功能性膜涂覆的多孔通道壁限定多个离散贯穿段，其中每个离散贯穿段由多个未涂覆的多孔通道壁彼此间隔开。进入离散贯穿段的流体分离成大部分穿过离散贯穿段流出的保留部分和径向向外穿过未涂覆的多孔通道壁并穿过整料皮流出陶瓷整料的渗透部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分区流体分离本申请根据35U.S.C.§119要求2011年11月28日提交的美国临时申请第61/563860号的优先权益，本申请所依赖的内容以参见的方式纳入本文。领域本说明书通常涉及分区的陶瓷整料，且更具体地说，涉及用于将流体分离成组成成分的分区的陶瓷整料。技术背景通常，以汽油为燃料的内燃机在压缩冲程期间发出火花以点燃燃烧室中的汽化汽油。在某些运行条件下，由于在压缩冲程期间需要推迟火花定时以避免导致发动机爆震的燃料预燃，某些内燃机可能已减小功率输出。为了将火花定时提前，可使用具有较高抗爆震性能(用较高的研究法辛烷值(RON)表示)的燃料。然而，购买具有较高RON的燃料通常比具有较低RON的燃料更昂贵。高RON燃料的可用性还可能受到市场情况限制。诸如美国专利第7,107,942号所述的燃料分离装置通过使合成燃料流经过燃料分离膜将燃料流分离成具有高RON成分和低RON成分的流股。然而，这种燃料分离装置可易于降低燃料的高RON部分和低RON部分的分离性能并可能成本高昂。因此，存在对用于流体成分分离的具有改善性能的成本有效的分区的陶瓷整料的需求。
技术实现思路
根据各种实施例，渗透蒸发元件包括陶瓷整料，该陶瓷整料具有由沿整料的轴向长度延伸的多孔通道壁隔开的平行通道阵列，以及功能性膜，该功能性膜沿整料的轴向长度涂覆第一多个多孔通道壁。功能性膜用于将流体分离成保留部分和渗透部分。由功能性膜涂覆的多孔通道壁限定多个离散贯穿段，其中每个离散贯穿段由多个未涂覆的多孔通道壁彼此隔开。进入离散贯穿段的流体分离成保留部分，该保留部分大部分穿过离散贯穿段流出，以及渗透部分，该渗透部分径向向外穿过未涂覆的多孔通道壁、多孔整料本体并穿过整料的皮流出陶瓷整料。根据另外实施例，车载燃料分离装置包括渗透蒸发元件、燃料加热器和燃料冷却器。渗透蒸发元件包括陶瓷整料，该陶瓷整料具有由沿整料的长度延伸的多孔通道壁隔开的平行通道阵列，以及聚合膜，该聚合膜沿整料长度涂覆多个多孔通道壁。渗透蒸发元件的聚合膜限定由多个涂覆的多孔通道壁组成的多个离散贯穿段。渗透蒸发元件的每个离散贯穿段由未涂覆的多孔通道壁彼此间隔开。根据又一些实施例，渗透蒸发元件的陶瓷整料包括由沿整料的轴向长度延伸的多孔通道壁隔开的平行通道阵列。陶瓷整料还包括功能性膜，该功能性膜沿整料的轴向长度涂覆第一多个多孔通道壁，功能性膜用于将流体分离成保留部分和渗透部分。由功能性膜涂覆的多孔通道壁限定多个离散贯穿段，其中每个离散贯穿段由多个未涂覆的多孔通道壁彼此隔开。进入离散贯穿段的流体分离成保留部分，该保留部分大部分穿过离散贯穿段流出，以及渗透部分，该渗透部分径向向外穿过未涂覆的多孔通道壁并穿过整料的皮流出陶瓷整料。以下将详细阐述各实施例的其它特征和优点，本领域的技术人员来说，其部分可从说明书中容易地理解到或通过本文所述的本专利技术的实践而认识到，说明书包括详细说明、权利要求书以及附图。应予理解的是，上面的总体说明和下面的详细说明都描述了本专利技术的各实施例，并意在提供概况或框架以便理解如所要求保护的主体的性质和特征。包括附图以提供对各实施例的进一步理解，附图包括在说明书中并构成说明书的一部分。附图示出本专利技术的各实施例并与说明书一起用于解释本主题的原理和操作。附图说明图1根据本文所述和所示的一个或多个实施例形象地示出具有分区的陶瓷整料的渗透蒸发元件的剖视图；图2形象地示出图1所示的具有分区的陶瓷整料的渗透蒸发元件沿线A-A的局部侧剖视图；图3形象地示出图1所示的具有分区的陶瓷整料的渗透蒸发元件的一个实施例沿线B-B的局部正剖视图；图4形象地示出图1所示的具有分区的陶瓷整料的渗透蒸发元件的一个实施例沿线B-B的局部正剖视图；图5形象地示出图1所示的具有分区的陶瓷整料的渗透蒸发元件的一个实施例沿线A-A的局部侧剖视图；图6根据本文所述和所示的一个或多个实施例形象地示出面密封件的立体图；图7A根据本文所述和所示的一个或多个实施例形象地示出面密封件的立体图；图7B根据本文所述和所示的一个或多个实施例形象地示出面密封件的立体图；图8根据本文所述和所示的一个或多个实施例形象地示出具有分区的陶瓷整料的渗透蒸发元件的局部侧剖视图；图9根据本文所述和所示的一个或多个实施例形象地示出包括渗透蒸发元件的局部侧剖视图；以及图10根据本文所述和所示的一个或多个实施例示意性地示出包括渗透蒸发元件的车载燃料分离装置。图11根据本文所述和所示的一个或多个实施例示出使用分区的元件的分离段分离汽油的渗透蒸发性能。图12根据本文所述和所示的一个或多个实施例提供了分区的元件的图片：A)全新的、B)具有一个用于通过渗透蒸发分离汽油的部分以及C)具有两个用于通过渗透蒸发分离汽油的部分。具体实施方式现参照图1，根据本文所述和所示的一个或多个实施例示意性地示出了包含分区的陶瓷整料的渗透蒸发元件。陶瓷整料是包括由多孔通道壁隔开的多个平行通道的蜂窝状结构。多个多孔通道壁沿整料的轴向长度涂有功能性膜。为了限定整料的离散贯穿段，功能性膜将流过整料的流体分离成保留部分和渗透部分。每个离散贯穿段由多个未涂覆的多孔通道壁彼此隔开。引入其中一个离散贯穿段的流体分离成沿离散贯穿段流动的保留部分和流动穿过涂覆和未涂覆的多孔通道壁的渗透部分。本文将更详细描述具体的渗透蒸发元件和制造渗透蒸发元件的方法。术语“渗透蒸发”是指目标流体流动穿过在整料壁上的薄膜的能力。这种现象是溶液扩散过程，该溶液扩散过程的特征在于：进料成分吸附到薄膜(对于给定成分的溶解度，用Si表征)、扩散穿过薄膜(对于给定成分的扩散率，用Di表征)以及成分从薄膜的背面脱附到整料本体。S和D对于到组件的进料中的每个种类是不同的。这提供了给定材料的渗透性或渗透率Pi为DixSi。此外，种类的选择性αi/j在比例上由Pi/Pj.给出。详细参照图1，示出了渗透蒸发元件100的一部分。渗透蒸发元件100包括整料组件110，整料组件110包括陶瓷整料120、上游分段的端盖130和下游分段的端盖132。陶瓷整料120具有轴向长度123和特征周界或皮125。上游分段的端盖130和下游分段的端盖132沿陶瓷整料120的相反轴向端121布置。整料组件110定位在壳体组件140内，壳体组件140以剖切方式示出。壳体组件140包围整料组件110并提供流体入口端口142、保留出口端口144和渗透出口端口146之间的流密连接。如以下将讨论的，引入陶瓷整料120的流体分离成两个流体流股。一个流体流股轴向流动穿过陶瓷整料120的多个平行通道122并通过保留出口端口144流出渗透蒸发元件100。另一流体流股流动穿过陶瓷整料120的多个多孔通道壁124并通过渗透出口端口146流出渗透蒸发元件100。参照图1和3-4，多个平行通道122的横截面是大致圆形。然而，在可替代实施例中，本文中的多个通道可具有包括矩形、方形、椭圆形、三角形、八边形、六边形或其组合的其它横截面构型。在本文所述实施例中，陶瓷整料120可由多达大约500个通道每平米英寸(cpsi)的通道密度组成。例如，在有些实施例中，陶瓷整料120可具有从大约70cpsi至大约400cpsi范围内的通道密度。在另一些实施例中，陶瓷整料120可具有从大约200cpsi至大约250cps本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种渗透蒸发元件，包括：陶瓷整料，所述陶瓷整料具有由沿所述整料的轴向长度延伸的多孔通道壁隔开的平行通道阵列；以及功能性膜，所述功能性膜沿所述整料的所述轴向长度涂覆第一多个所述多孔通道壁，所述功能性膜用于将流体分离成保留部分和渗透部分，其中：由所述功能性膜涂覆的所述多孔通道壁限定多个离散贯穿段；每个所述离散贯穿段由多个未涂覆的多孔通道壁彼此隔开；以及进入所述离散贯穿段的流体分离成大部分穿过所述离散贯穿段流出的保留部分和径向向外穿过所述未涂覆的多孔通道壁并穿过所述整料的皮流出所述陶瓷整料的渗透部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.28 US 61/563,8601.一种流体分离元件(100)，包括：陶瓷整料(120)，所述陶瓷整料具有平行通道(122)阵列，所述平行通道阵列由沿所述陶瓷整料(120)的轴向长度(123)延伸的多孔通道壁(124)隔开；功能性膜(126)，所述功能性膜沿所述陶瓷整料(120)的所述轴向长度(123)涂覆第一多个所述多孔通道壁(124)，所述功能性膜(126)用于将流体(90)分离成保留部分(90B)和渗透部分(90A)；以及分段的端盖(130)，所述分段的端盖定位在所述陶瓷整料(120)的轴端，所述分段的端盖(130)具有多个开口(134)，其中：所述分段的端盖(130)的多个开口(134)限定所述陶瓷整料(120)的多孔通道壁(124)的多个离散贯穿段(128)；所述分段的端盖(130)导向所述流体(90)以流入所述多个离散贯穿段(128)；以及进入所述离散贯穿段(128)的流体(90)分离成大部分穿过所述离散贯穿段(128)流出的保留部分(90B)和径向向外穿过未涂覆的多孔通道壁并穿过所述陶瓷整料(120)的皮(125)流出所述陶瓷整料(120)的渗透部分(90A)；每个所述离散贯穿段(128)由多个未涂覆的多孔通道壁(124B)彼此隔开；以及所述分段的端盖(130)定位成使得所述多个开口(134)暴露所述多个离散贯穿段(128)并覆盖所述多个未涂覆的多孔通道壁(124B)。2.如权利要求1所述的流体分离元件(100)，其特征在于：还包括与所述分段的端盖(130)接触的面密封件(160)，所述面密封件(160)具有由流密壁部分(164)隔开的多个窗口(162)，其中所述窗口(162)定位成暴露所述多个离散贯穿段(128)而流密壁部分(164)保持所述多个窗口(162)之间的流体(90)隔离。3.如权利要求2所述的流体分离元件(100)，其特征在于：还包括定位成紧邻所述分段的端盖的耦合环(147)，所述耦合环(147)包括凹陷到接触面(149)中的密封压盖(148)，所述密封压盖(148)具有基本上类似于所述面密封件(160)的形状。4.如权利要求1所述的流体分离元件(100)，其特征在于：还包括壳体组件(140)，所述多孔陶瓷整料(120)定位在所述壳体组件(140)中，所述壳体组件(140)包括：流体入口端口(142)；保留出口端口(144)；以及渗透出口端口(146)。5.如权利要求4所述的流体分离元件(100...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·J·德鲁里，D·L·邓宁，P·O·约翰逊，R·鲁彻斯，R·D·帕特里奇，B·T·斯特恩奎斯特，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US