CN101513582B - 用于气体/液体分离的分离器结构，装置及方法 - Google Patents

用于气体/液体分离的分离器结构，装置及方法 Download PDF

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Abstract

提供了可维修的气体/液体分离器(300)。所述气体/液体分离器的截面具有一长轴和一短轴，纵横比至少为1.3。优选的截面是椭圆形截面。提供了可以使用所述分离器装置的组件，另外，提供了使用和构造方法。

Description

用于气体/液体分离的分离器结构,装置及方法
本申请包括申请日为2003年11月17目的美国临时申请60/520,906所披露的内容(with edits)。以适当的程度要求60/520,906号申请的优先权。美国申请60/520,906的完整内容被结合入本文。
发明领域
本发明涉及气体/液体分离。本发明特别涉及用于进行气体/液体分离的可维修的分离器结构。本发明还涉及使用所述分离器的装置或系统，操作和分离方法，以及组装方法。一种特别有用的应用是作为空气压缩机的空气/油分离器。
背景技术
多种类型的设备和系统使用气体/液体分离组件。示例包括：压缩机和压缩空气系统；以及工业集雾器。
一般，所述组件包括可拆卸和可更换的(即，可维修的)分离器装置，构造或结构。在某些组件中，将单个可维修的分离器部件用作分离器部件构造；而在其他组件中，使用多个可维修的部件。一般，操作涉及引导气体/液体流过所述分离器装置，即，通过可维修的分离器部件。在所述分离器装置中，会发生液体凝结和排放。结果，降低了气流中夹带的液体浓度。定期地取出和更换可维修的部件。
发明内容
在这里，提供了使用气体/液体分离组件的技术。该技术包括提供独特的气体/液体分离器部件，具有相应的外部和/或内部形状。
本发明所提供的其他技术包括气体/液体分离器部件在分离器结构内的优选取向；分离器结构的优选的内部构造；和，优选的部件定义。还提供了组装和使用方法。
附图说明
图1是本发明空气/油分离器组件的剖视图，包括两个可维修的分离器部件。
图2是图1所示组件的剖视图，沿与图1所示视图成直角的方向剖开。
图3是图1所示组件的俯视平面图，所示出的组件去掉了顶盖。
图4是沿图1中的线4-4的剖视图。
图5是沿图2中的线5-5的剖视图。
图6是可用于图1-5所示组件的可维修分离器部件的俯视平面图。
图7是沿图6中的线7-7的剖视图。
图8是沿图6中的线8-8的剖视图。
图9是气体/液体分离器组件的示意性剖视图，其内有一个可维修的分离器部件。
图10是图9所示组件的俯视图，去掉了顶盖。
图11是其内具有三个可维修分离器部件的气体/液体分离器组件的示意性俯视图，图中去掉了顶盖。
图12是可用于图1所示组件的可维修分离器部件的第二种实施方案的透视图。
图13是图12所示分离器部件的俯视平面图。
图14是沿图13中的线14-14的剖视图。
图15是沿图13中的线15-15的剖视图。
具体实施方式
I.一般背景
一般，本发明所涉及的典型气体/液体分离器结构的类型的部件是可拆卸和可更换的，即，可维修的分离器结构。所述可拆卸和可更换的(即，可维修的)分离器结构通常包括一个或多个分离器(或分离器部件)，所述分离器在维修作业期间被及时(由于气体/液体分离组件的工作)取出并更换；因此，术语是″可维修的″。通常，每个可维修的分离器部件包括介质包，气体从介质包中通过。每个介质包通常包括层状或台阶状介质，用于进行凝结和排放步骤。
在这里，气体/液体分离器组件或分离器部件表征或分类为″内至外流动″或″外至内流动″，取决于使用时，在气流通过每个分离器部件的介质包期间，气流是从可维修的分离器部件外部导向内部；还是从可维修的分离器部件的内部导向外部。本发明所披露的技术可应用于任意一种或两种情况。在附图中所示出的例子涉及内至外流动结构。
本发明关于气体/液体分离所披露的原理可应用于多种结构中，一种类型典型的用途是作为压缩机结构的气体/油(特别是空气/油)分离器。这种装置通常适合在内部压力为大约60psi-200psi(大约4.2-14.06千克/平方厘米)，例如大约80-120psi(大约5.6-8.44千克/平方厘米)，通常为大约100psi(大约7千克/平方厘米)。使用的例子为与大约28hp-500hp(大约14.9-373Kw)的压缩机。
用于压缩机结构的空气/油分离器的通过量通常是以通过所述分离器组件的游离空气量(非压缩量)形式测定的。典型的工作流量为从100立方英尺/分钟(47,000立方厘米/秒)到数千立方英尺/分钟(大约1百万立方厘米/秒或更高)。
在这里示出了用于压缩机系统的空气/油分离的某些特定结构。本文所披露的技术和原理可应用于具有各种尺寸的多种系统，用于多种类型和大小的设备(例如，多种压缩机)。
在某些场合下，本文所披露的技术可应用于其他场合，例如在集雾结构中如工业集雾器，或用于压缩气体系统中的空气/水分离器。本申请的主题仅涉及将本文所披露的各种技术适用于所述组件。
II.图1-5所示的组件
在图1-5中，示出了可用作空气/油分离器的气体/液体分离器，包括本文所披露的优选分离器部件结构。在图1中，附图标记1通常表示根据本发明一种实施方案的气体/液体分离器组件。一般，组件1包括：容器4，在这里压力容器5包括外壳6和顶盖7；和内部容纳的，可取出和可更换或可维修的分离器装置9，在这里包括两个可维修的分离器部件或分离器10。如图所示的具体的分离器10是内至外流动的分离器11，会变得显而易见。位于盖子7和外壳6之间的O型环密封件用8表示。通过螺栓7a固定盖子7。通常将螺栓7a置于盖子7上成环形；并且，通常使用六至十二个这样的螺栓。
一般，压力容器5包括：气流入口12；气流出口13(在图1中看不到，参见图2)；和液体排放出口16。在工作时，通过入口12a将具有液体的气流导入组件1的内部18。在组件1中，最终引导气流通过分离器10的介质包20，并且然后从压力容器5向外流动，在这里通过气流出口13流动(图2)。
在图1中所示出的具体的结构使用内至外流动的分离器11。这表示，当所述气体通过分离器10的介质包20时，它们从分离器10的内部10a(由介质包20形成和环绕)流向外部区域21，正如一般用箭头22所示出。
仍然参见图1，对于所示出的组件1：入口12是侧壁入口12a，表示它延伸通过侧壁5a；而排放管16是底部排放管。本文所说的“底部”表示在通常使用时组件1的下部23，如图1所示。术语″侧壁″用于表示外壳壁部分5a，其在盖子7和底部23之间延伸。
为了便于操作，组件1通常形成闭合的上部区域25和闭合的下部区域26，在这里由隔板或管板结构28分离。管板结构28通常对于其间通过的气流是实心的和无孔的，除了特定区域外。在这里，管板结构28限定其内两个中央孔33。不过对于孔33来说，管板结构28通常是实心的，并且优选包括：环状安装法兰35；悬垂的中央壁36，在这里有上部漏斗部分36a和下部大体圆柱部分36b；底座37，其内具有中央孔33；和下部护罩38。底座37连接在壁36的下部边缘36c。下部护罩38从底座37悬垂。壁36和底座37通常形成上集存区39，将在下面讨论。正如通过以下详细说明可以理解的，孔33提供了气流从下部区域26进入上部区域25的流通通道，特别是通过流动进入分离器装置9；即进入单独的内至外流动的分离器11。
中央壁36优选是径向连续的壁。在本文中，术语″径向连续的″表示它环绕中心轴线47连续延伸。没有特殊要求壁36具有所示出的漏斗形部分36a。不过，这种结构有利于优选的集存区形成和通过量。
容器5的下部区域26包括下部集存区40，在这里示出带有液体(油)41。大部分液体最初包含在输入气流中，从气流入口12排到下部集存区40，在所述气体甚至通过孔33进入上部区25之前。
组件1包括，在区域26的下部集存区注入管44(图1)。注入管44提供了液体进入下部集存区40的可选入口，以便有利于操作，如果需要的话，例如当组件1首先被放置在管线上时。提供观察窗45(图2)，以便观察液位。回油管46(图2)可用于提供循环。如果需要的话，结构1还可以具有安全阀头43，参见图3。还可以提供未示出的温度开关。开关和孔的具体大小，数量和位置可以选择，以便用于具体的预期操作。相对入口12的安全阀头43的优选径向位置(环绕中心轴线47)如图3所示。
参见图1，在集存区40，示出了工作液体(油)高度41a。在典型用途中，容纳在集存区40中的油量可以选择，合适的油量会导致需要的平均温度或冷却温度，适合将油重新导入相关压缩机的机械系统。可以使用没有示出的温度探头监测上述过程。
正如所示出的，分离器10是可取出和可更换的，即，可维修的部件。分离器10每个包括固定在端盖50一端49的介质包20(在这里各自具有椭圆形截面的介质包20a)。对于图1所示具体的组件来说，每个端盖50是闭合的端盖50a，表示其上没有与相关的一个分离器10内部10a流通的空气流通孔。
每个分离器10，在与端盖50相对的一端55包括端盖56，其内具有中央孔57。中央孔57是气流孔，用于在使用期间让气体进入相关分离器10的内部10a。一般，每个孔57与一个孔33对齐，以便通过孔33从区域26进入区域25的气流通过孔57被导入分离器10的内部10a。
可以将多种密封结构用在每个分离器10和管板结构28间的结合部位。例如，可以使用径向密封或轴向密封或同时使用这两种密封。在图1所示例子中，使用了径向密封结构58。
对于所示出的例子来说，管板结构28上的每个孔33由管板结构28上的轴向壁部分环绕。图1所示的每个端盖56包括其上的轴向突出部分或凸出60，从相关的介质包20向外突出。每个径向密封结构58包括安装在突出部分60外侧的O型环58a。当突出部分60被推入管板结构28中的相关接收装置时形成密封。
当然，作为替代，径向密封可以管板结构28上的圆柱形突出部分向每个开口的端盖开口突入而形成。
术语″径向″用于描述密封件时，表示在密封压力下安装的密封件，径向朝向或离开中心轴线47。术语″轴向″在用于与密封件结合时，表示密封件具有沿系统纵轴47的纵向延伸的大体方向的密封力。例如，提供O型环8用于轴向密封。
一般，如果分离器10具有轴向密封，可以提供从每个端盖56轴向向外突出的密封环。安置这种密封件，以在密封期间与底座37的一部分结合。需要提供压力的结构，以便确保密封。该压力可以通过盖子7，或者通过其他结构提供。(当然，其他轴向密封可能涉及独立于所述部件的垫圈)。
参见图1，应当指出的是，在某些场合，分离器10的轴向长度可能略短于盖子7和底座37之间的距离。在使用时，可以按所披露的方法用手通过去掉了盖子7的开口安装分离器10。然后安装定位盖子7(螺栓固定)。在工作压力下，分离器10通常受到偏压，直到它们顶在盖子7上。将径向密封结构设计成允许这种移动，而不破坏密封。这种方式的结构，有利于分离器10的制造，因为长度的严格制造误差不是必要的。
参见图3。在图3中，所示出的组件1去掉了顶盖7(图1)。人们可以看到上表面部件61。上表面部件61上包括大体上的沙漏形孔62，它被成型为环绕分离器部件11的外围，使突出部分63在所述部件之间部分延伸。沙漏形孔62有助于确保两个部件11在放入外壳5中时是适当径向定向的。
仍然参见图3，螺栓孔总体上用64表示；并且O型环的容纳槽用65表示。
参见图1，所示出的具体的压力容器5具有圆柱形外壁71和圆形底部72。圆柱形外壁71形成了中心轴线47，它一般通过圆形底部72的中央75。
一般，本文所披露类型的气体/液体分离器具有两种类型的气体入口结构中的一种。第一种结构在本文中通常被称作切向气体入口，具有大体上沿圆形或圆柱形外壁71的切向方向的中心线的气体入口。本说明书的附图中没有示出切向入口，不过可以根据很多披露原理使用传统的切向入口。一般，与下面披露的第二种类型的气体入口相比，具有切向入口的外壳生产成本相对昂贵。因此，出于成本考虑，优选避免切向入口。
图4中示出的第二种类型的气体入口，在本文中总体上被称作″径向″或″径向导向″入口。在图4中示出的具体入口12是径向导向入口77。一般，径向导向入口77是将气流大体上导向压力容器5的中央纵轴47的入口。对于所示出的具体例子来说，气体入口77的中心线78朝向相交的纵轴47，尽管这不是特定需要的。
应当指出的是，图2所示的出口13是径向或径向导向的出口13a，使用相同的定义，除了用出口流代替入口流。
径向入口(和出口)为何比切向入口(和出口)的生产成本低是显而易见的。具体地讲，径向入口通常只是在侧壁71上的孔，其上固定进料管或类似结构。
参见图1，组件1包括预分离结构80。一般，当气体/液体流通过进口或入口12进入内部18时，预分离结构80对气体和液体进行某种最初的分离。对于所示出的具体结构来说，预分离结构80包括入口挡板结构82。
预分离结构80一般可以按照申请日为2002年12月6日的美国临时申请60/431,432所披露的内容和原理设计，该申请的完整内容被结合入本文。可以对具体的设计方便地进行改进以便适应相关用途。
一般来说，预分离结构80的入口挡板结构82是这样设计和安装的，以便当液体和气体进入入口12时，它们通过弓形通道运动：倾向于将一部分液体驱动到挡板或壁结构中，用于收集和排放所述气体；并且，它能将气体(气体/液体混合物)导入优选的流体通道，以便于分离。一般，这种结构的功能是在气体进入可维修的分离器装置9之前获得大体上的气体/液体分离，而没有不希望的限制水平。
用于压缩机的多种空气/油分离器被应用在输入流不仅包括夹带在气体中的油类颗粒，而且还包括大量液态油流体的场合下。例如，流入分离器组件1的这种油可能为每分钟8-100加仑(大约30-380升/分钟)。因此，在很多场合下，组件1必须被设计成能处理大量的与气流和气体/液体分离一起的油流体。
图2所示出的具体的入口挡板结构82包括轴向护罩部分85；和入口裙边86。轴向护罩85优选包括壁28的外表面。轴向护罩85优选大体是圆柱形，并且最优选它是径向连续的。
入口裙边86大体是圆环形状的，并且径向向外延伸(相对轴47)，在靠近轴向护罩85的点85a和外壳壁71的内表面87之间延伸。正如通过以下说明可以理解的，图4所示的具体优选入口裙边86不是径向连续的。入口裙边86形成了下导管或通道92(在图1中没有示出，参见图4)。在这里，下导管或通道92在入口裙边86上提供了部分93，在护罩85和侧壁71之间开有空间。可以使用多种其他的下导管，所示出的下导管涉及单个空间93，是一种常规例子。
参见图2，入口裙边86优选包括上表面86a，它被设计成径向下倾的排放表面，以导致在它上面收集的液体通过重力作用排放到裙边86的径向外边缘86b。这样，收集在表面86a上的液体倾向朝向壁71的内表面87排出，参见图2。这包括大量的油流体。
再次参见图1，当气体/液体组合通过进口12进入压力容器5，最初的输入流被导入预分离结构82。在预分离结构82中，气流首先被导向轴向护罩85和径向裙边86。包含在气流中的一部分液体倾向于集中在护罩85和径向裙边上表面86a上。由于裙边86的向下或外部锥形或倾斜(下倾)，从护罩85延伸到壁87，收集的液体倾向于在重力作用下流向外壁87。最终液体会从图2所示的区域98(在裙边上表面86a上形成)向下排入下部集存区80，通过下导管或通道92，参见图4。一般，流向下导管92的大量的液体流会受到所述气流的促进。
参见图4，一般，裙边86的边缘86c位于与边缘86d相同的轴向高度。这是尤其方便制造的结构。边缘86c可设置在略低于边缘86d的地方，以利于液体沿表面86a向间隙92排放；并有利于在通过间隙92后气流在区域26保持螺旋流动。
由于入口12是径向入口12a，气体/液体组合最初流入压力容器5，导向中心轴线47，不会自动形成螺旋流动形式。为了有利于流动方向形成螺旋形式，预分离结构82内包括径向法兰或叶片100，参见图4。法兰或叶片100从表面86a以与裙边86倾斜方向相反的方向向上延伸，并且在工作期间操作关闭输入气体的一个方向的可能流动。对于图4所示出的具体结构来说，安置法兰100以阻止顺时针方向流动(即，从图4的角度看是顺时针方向)，沿箭头105的方向。(当然，所述设备可以设计成相反方向的流动)。预计法兰100通常位于距入口12的最近边缘不超过45度，通常不超过30度的径向间隔或距离。实际上，叶片100优选尽可能地靠近入口12。优选的是，叶片100是径向间隔分布，从图4中看是顺时针方向，即在表面86a上，距离间隙93的边缘53a至少200°，一般至少为230°，优选至少250°。
参见图2，对于轴向护罩85和裙边86来说，在护罩85和壁内表面87之间形成了环形流动区111(图2)。
安全阀头43(图4)延伸通过壁71，与流动区域111连通。通常并优选的，安全阀头43靠近叶片100，位于与入口12相对侧。
可以预见，在某些场合，优选提供区域111的总体截面部分，即，由外壁71，护罩85和挡板86形成的空间的截面部分，其面积大体上与入口12的截面积或入口面积相同。这样，围绕环形物111的流动速度相对入口12的流动速度不会显著增加。一般优选避免流动速度在该区域大幅增加，因为这样有助于避免分离液体的夹带(进入气流)。
另外，优选避免在区域111的流动速度的大幅降低，以减少离心力的损失，离心力被用于通过沿壁71驱动液体分离某些液滴，同时气体环绕护罩85流动。
对于图2所示的典型的优选结构，径向裙边86的上表面86a从腰部或内边缘或区域113径向延伸到外边缘或外部区域114，下倾角度为A，参见图2，所述角度至少为大约20°，通常所述角度在30°-80°范围内(例如40°-70°)。在本文中，术语″下倾″及其变量表示当该结构在正常使用排放管16向下时的向下的角度。一般，下倾角A的选择会部分影响确保提供合适的截面积111。另外，还应当进行选择，以便于大量液体的流量或朝向壁71的流量。
参见图2，优选的是，护罩38从裙边86下面适当悬垂，以便通过间隙92的气体，参见图4，必须向下通过并且环绕下边缘38a，然后向上进入可维修的分离器结构9。这有助于避免在气体进入分离器结构9时，气体具有不希望的夹带含量。护罩38和裙边86可以是一个整体部件的一部分，如图所示。另外，它们可以是独立安装的部件。与裙边86不同，护罩38优选是径向连续。
在图4所示出的实施方案中，下导管通道92是设置在裙边86的间隙，其在护罩85和壁71之间(图1)完全延伸。这样设计的优点是，当液体和气体向下流动通过下导管或通道92时，所述气体在裙边86下面不会向护罩85或壁71膨胀，产生重新夹带液体的风险。通常优选的是，下导管通道92的径向宽度至少为内侧腰部或边缘113和外边缘114(或86b)之间的裙边86的延伸距离的至少90％。优选，它至少为所述距离的至少95％，最优选为所述距离的100％，如图所述。
图4的下导管或通道92的定位大体上从边缘93a开始，在径向位置相对入口12的中心线78间隔(沿气流方向)，角度至少为70°，典型至少为180°，通常至少230°，例如，所示出的是环绕护罩85大约250°-340°。另外，优选的是，间隙或下导管通道92距离叶片100径向间隔至少200°，更优选至少230°，通常至少250°，沿气流方向。在气流离开预分离结构80之前，这样可以提供更大量的液体分离。裙边86和下导管通道92的径向长度通常可以根据下导管通道需要的流量和阻力进行选择，通常径向延伸至少大约30°，并不超过130°，通常在30°-38°，例如包含大约40°-60°。术语″包含″在用于限定范围时，表示端点被包含在所指出的范围内。即使没有专门使用所述术语，所有提到的范围都是″包含的″。
参见图2，在隔离片28上面，以及在分离器部件结构9周围安置集存区39。示出了延伸通过龙头116的吸入管115，用于从该区域吸出收集的液体材料。
III.可维修的分离器部件
在图6-8中示出了可维修的分离器部件10的独特和有优势的结构。
所示出的优选的是分离器部件10的特征是，其外周形状的截面不是圆形的(沿垂直于中央纵轴的方向剖开)，而是以这种形式形成的，使所述介质包具有一个长的和一个短的截面中心轴线。所述介质包的一种有用的外周形状大体上是长圆形(obround)或椭圆形截面，其一种具体例子是椭圆形截面。其他可能形状的例子包括跑道形(两个平行的侧边带有相对的弯曲末端)和矩形(带有弧形拐角)。其他形状也是可行的。
所示出的优选的分离器部件10的另一个特征是，其介质包形成内部结构，其截面(沿垂直于中央纵轴方向剖开)不是圆形的，而是使介质包内表面具有一个长的和一个短的截面中心轴线。所述介质包内表面的一种有用的截面形状大体上是长圆形或椭圆形截面，其一种具体例子是椭圆形截面与所述外部截面匹配。其他可能形状的例子包括跑道形状(两个平行的侧边带有相对的或弯曲的末端)和矩形(具有弯曲的拐角)。其他形状也是可行的。
首次参见图6。图6是分离器部件130的俯视平面图，其可用作图1所示组件的部件10。分离器部件130具有外部端盖131。端盖131是闭合的端盖，并且在使用期间通常以类似于图1所示端盖50的方式安置。
参见图6，可以看出，在剖面，部件130具有中心135，长的截面轴线136从这里通过，并且短的截面轴线137同样从这里通过。长轴136和短轴137是大体上彼此垂直的。部件130的外周139的具体形状(以及它的介质包)是椭圆形，尽管，从椭圆形的变化形式同样是可行的。作为椭圆体，部件130具有两个相对的，狭窄弯曲的末端140，由两个弯曲的侧边141隔开。
参见图7和8，可以看出部件130的介质包142具有相当一致的截面，因此部件130(或介质包142)的内侧截面139a具有对应长轴136(图6)的长轴和对应短轴137(图6)的短轴，它们大体上是彼此垂直的。所述部件(及其介质包)的内部截面的具体形状是椭圆形的，不过由椭圆形产生的变化形式同样是可行的。作为椭圆体，内表面139a具有两个相对的狭窄弯曲的末端(末端140的内部，图6)，由两个弯曲的侧边隔开(侧边141的内部，图6)，参见图7和8。
在本文中，术语″纵横比″用于表示长的截面轴线136与短的截面轴线137的长度的比例。在典型结构中，对于端盖和所述介质包的外侧周边来说，该纵横比至少为1.3，一般至少为1.5，并通常在1.5-2.3的范围内。
仍然参见图6，长轴136可以被视为形成了通过分离器部件130纵向延伸的平面136a；而轴线137可以被视为形成了通过部件130纵向延伸的平面137a，后者垂直于第一平面136a。
仍然参见图7，它是大体上沿图6中的线7-7的分离器部件130的剖视图(换句话说，沿长轴136的方向；即，在平面136a上)。参见图7，分离器部件130包括具有外侧周边或外围139的闭合的端盖131；介质包142起着图1所示介质包20的作用；并且开着的端盖143上具有中央孔144。
仍然参见图7，所示出的具体的端盖143包括从这里轴向向外突出的突出部分或凸出148，即远离介质包140。在本文中术语″轴向″表示沿中央纵轴149延伸方向的延伸。突出部分148包括其上带有O型环150的外表面，用于在安装时形成密封。
孔144可以具有多种截面形状中的任意一种。例如，它可以是圆形的，因为其基本功能是在使用期间允许气流进入介质包142的内部142a。所示出的具体的孔144具有优选的截面形状，带有长截面轴和短截面轴，与端盖131的外侧周边形状139(或介质包142的外侧周边形状)类似。优选的，孔144的纵横比至少为1.3，一般至少为1.5。
突出部分148的外表面148a可以是多种形状中的任意一种。同样可以使用具有圆形截面的形状。不过，通常优选的是，外表面148a被设计成形成具有长截面轴线和短截面轴线的外周，纵横比至少为1.3，一般至少为1.5，通常在1.5-2.3的范围内。
介质包142的具体结构对于本文所披露的组件和结构的一般原理来说并不重要，是可以进行选择的。一般，介质包140的大小和结构可以根据诸如所需要的空气流，分离效率水平，可接受的阻力量，优选的使用寿命和可用的空间尺寸等因素进行选择。
例如，在U.S.6,093,231；U.S.6,136,016；WO99/47211；WO99/43412；UK1,603,519；U.S.6,419,721；和U.S.4,836,931中披露了空气/油分离器的介质包的部件，以上七份参考文献的完整内容被结合入本文。上述类型结构的原理，例如，可用于本发明的分离器装置中。
所示出的具体介质包142包括凝结级152和排放级153。凝结级包括合适的材料，导致进入凝结级的空气流中所夹带的液体颗粒凝结。排放级起着收集凝结颗粒的作用，以允许排放到所述部件周围的集存区。
预期凝结级152可以包括成型的介质8。预期排放级153至少在某些场合下包括有包装的毡制品(例如由诸如聚酯绒毡的毡制品形成，重量为10oz/sq.yd.；在0.5英寸H2O的渗透性为450cfm/ft2，标称厚度为0.1-0.2英寸)或空气成网材料，卷绕在凝结级152的周围(毡制品可以是超声波黏结的，然后翻转，并且滑靠在中央衬里上)。
凝结级158和排放级153的厚度根据具体的系统而改变。典型的例子是：凝结介质的厚度为大约0.4-0.6英寸，例如，0.5英寸；并且排放级介质的总体厚度为大约0.2-0.3英寸，例如，0.25英寸。对于排放级来说，这可以通过使用两卷具有所述特征的绒毡实现。
对于所示出的具体的介质包142来说，中央衬里154容纳在介质包140的中央。所述衬里通常是多孔的金属筛网，如膨胀的筛网或其他多孔结构，凝结级152和排放级153被支撑在其上。
在上文提到了，凝结级152可以包括成型的介质。一般成型的介质包括将介质纤维从悬浮液中沉积在成形的芯轴上构成的介质。可以应用黏结剂和/或可以使用黏结纤维，以有助于在芯轴上保持成型的形状。用于形成凝结级152的例子是将悬浮液中的纤维沉积在衬里154的椭圆形内表面上。
介质包142可选择性地包括内部衬里，和/或外部衬里，在图中没有具体示出。
端盖131，143可以用金属模制或形成。通常优选模制的端盖，因为所示出的结构可容易地模制。端盖可以直接模制在所述介质包上，或者可以预模制，并用填充材料固定。
参见图8，示出了分离器部件130的截面，该截面沿图6中的线8-8；即，沿短轴137或平面137a。
分离器部件130被设计成在正常工作时气体通过介质包142期间从内到外流动。结果，凝结级152被排放级153环绕。如果所述部件被用于从外到内流动的场合，凝结级152可以设置在排放级153周围。就是说，一般介质包142被设计成通过它的气流所遇到的第一个级是凝结级。
所述部件的大小是可以根据所涉及的系统进行选择的。对于所给出的例子来说，可以使用约7英寸(例如6-8英寸)的长截面尺寸，和约4英寸(例如大约3-5英寸)的短截面尺寸，以及超出上述范围的尺寸。对于典型的工作来说，总体长度可以根据通过所述部件的必需的总流量改变。示例长度为大约13英寸上至约25英寸，取决于系统。实际可以使用其他长度。作为一种例子，部件长度为大约15英寸应当足够了，预计每个部件每分钟的通过量为大约350标准cu./ft.；并且大约20英寸的长度应当是合适的，预计每个部件每分钟的通过量为大约450标准cu./ft.；一个部件具有7英寸的长轴和4英寸的短轴。
VI.只使用一个可维修的分离器部件的分离器组件.
参见图9和10。在图9和10中，示出了分离器组件155，使用单个分离器部件。组件155可以包括大体上与图1和2所示结构1类似的元件部分。具体地讲，分离器组件155包括：外壳156，带有圆柱形侧壁156a和底部156b。在底部156b上提供有排放管157。可以看到入口158和管板结构159，以及包括裙边161的预分离器结构160。
所述结构包括顶部162和可维修的分离器部件163。可维修的分离器部件163可以与图6-8所示部件130一致。
径向出口164在图9未示出，见图10。
在图1-3中所示出的其他一般特征可用于图9和10所示的结构，进行改进以适应使用一个分离器部件163。
V.使用具有长的截面轴线和短的截面轴线的非圆形外周的分离器部件的优点
本发明所披露的非圆形外周的分离器部件优选使用。通常，这种有用的分离器是具有以上纵横比的分离器。通过参考图5，10和11可以理解这种优选用途。
参见图10，示出了具有环形外壁156的气体/液体分离器组件155，去掉顶部。
一般，优选在气体/液体分离器163和出口164之间提供间距X，以提供良好的流动，而没有不期望的紊乱或不期望的液体到达出口的高度，对于图10所示的典型系统来说，使用一个部件，间距X通常为大约0.9-3英寸。
如果分离器163的截面只是圆形，并且保持这样的间距X，分离器的表面积会比所示出的具有纵横比的长圆形小。注意，分离器部件163优选的取向是使短轴170朝向出口164，使长轴171大体上垂直于出口164的中心线延伸(换句话说，部件168优选这样安装，使存在长轴171的纵向横截平面171a垂直于出口164的中心线。)
为了获得图10所示的优选取向，在分离器部件163的转动方向和气体出口164之间，可以提供具有定向结构的组件155。例如，分离器163可以具有椭圆形突出部分148，参见图7-8，在密封期间它们只能接合管板的类似形状部分，此时分离器部件163处在环绕中央纵轴149的合适的旋转方向上，图7和8，相对于出口164，图10。对于图10所示的具体结构来说，只用两种这样可行的旋转方向，并且由于在平面171a的每侧部件163的形状的总体对称性(镜像)，它们会是相同的(在图10中，螺栓孔用173表示)。
另外，图9所示的外壳196的区域180可以具有内部孔形状，部件163只有在相对长和短截面轴线取向合适时才能从该孔中通过。例如，可以在部分180上提供孔，形成具有相同纵横比的类似椭圆形，假定所使用的分离器163具有椭圆形形状。
本文所披露的分离器部件的独特结构在应用中同样是有利的，其中，该组件包括一个以上分离器部件。一个例子如图5所示。对于所示出的具体的结构来说，部件11是这样安置的，使长轴190或平面190a彼此平行。部件11是彼此隔开的(尽管它们可以接触)，位于中心线193的相对两侧，中心线延伸通过出口13。部件11优选是这样安置的，使长截面轴线190或平面190a大体上与中心线193平行。另外，部件11优选是这样安置的，使得短截面轴线194或平面194a彼此平行，并且优选彼此共平面，通过外壳4的环形侧壁5的中心轴线47。
这种取向将两个具有较大介质包表面积的部件11放置在一个环形外壁5中，同时在每个部件185和出口182之间保持充分的间隔Y。同样，Y可以选择，以确保良好的流动，并且避免不期望数量的液体到达出口。对于所示类型的典型的两个部件的系统来说，间距Y至少为大约1.2英寸应当是足够的。
图3所示的侧壁5的顶部件200在62具有孔的形状，方便安装时部件11的正确对齐。
对于图9和10所示的结构来说，部件11可以构造成具有与图7和8所示突出部分148类似的突出部分，只适于接合用于密封，部件11适当地径向定位。
图11中示出了安装有三个可维修的分离器部件的结构。参见图11，气体/液体分离器组件是用210示意性地表示的。气体/液体分离器组件210具有外壳211，它具有环形外壁211a。示出了气体出口213，作为径向导向的出口。圆形外壳211的中心轴线是用215表示的，与图1中的轴线47类似。
示出了安置在内部218中的三个相同尺寸和形状的部件217。每个部件217具有长截面轴线220或平面220a，和短截面轴线221或平面221a，优选具有上述的纵横比。部件217是这样安置的，使短轴221朝向中心轴线215，并且具有间隔Z。对于三个部件的系统来说，应当选择Z以避免不期望数量的液体到达出口，同时提供良好的流动特征。对于所示类型的典型的三个部件的系统来说，间距Z至少为1.5英寸应当足够。
部件217同样是这样安置的，使得所述部件中前两个(217a，217b)的长轴220朝向出口213，并且使得所述部件中的第三个(217c)如此安置，使得它的长轴220(和平面220a)大体上垂直于出口213的中线224。这通过使得部件217c的长轴220垂直于中心线224而实现的，是部件217c距离出口213最远的一个。从图11中可以看到，部件217的形状允许将三个部件放入圆形空间中，使得部件217具有较大总量的外周介质包面积可供利用(与圆形部件相比)。
VI.图12-15中所示的示例空气/油分离器部件
在图12-15中，示出了空气/油分离器部件300，可将它用作上文所披露的组件中的分离器部件。参见图12，分离器部件300包括介质包301，安置在第一开口的端盖305和第二闭合的端盖306之间的延伸部分。所述介质包可大体上如上文所述，通常具有凝结级和排放级。在介质包301中可以包括各种衬里和分离器，一般与上述原理一致。
将开口的端盖305安置在介质包301的第一端301a。端盖305包括具有开口孔311的突出部分310。突出部分310具有椭圆形形状。突出部分310包括槽312，用于在它里面放置O型环。
仍然参见图12，端盖306是闭合的端盖，并且固定在所述介质包301的末端301b。
在图13中，示出了椭圆形空气/油分离器部件300的俯视平面图，即在图13中，所示出的部件300朝向端盖305。
在图14中，所示出的椭圆形空气/油分离器部件300是沿图12中线14-14的截面示意图。在图14中，可以看出，端盖310是由两个部件构成的：部件310a，固定在介质包301的一端；和部件310b，固定在部件310a的主干310c的内侧。
更具体地讲，部件310包括肩形部分310b和轴向突出的主干310c。主干310c具有椭圆形形状。部件310b包括上部向外突出部分310e和肩形部分310f，以及内突出部分310g。将部件310b插入由主干310a所形成的孔，直到肩形部分310f与部件310c的支架310h结合。部件310b的肩形部分310f是这样安置的，当它通过与支架310h结合停止时，在突出部分310e和主干310c之间形成了O型环间隙312。这样，如果需要，O型环可以形成两个部件的端盖，而不需要进行机械加工操作以形成槽。部件310a，310b可各自是金属部件，或者模制的塑料部件，视需要而定。
当然端盖310可以是单个模制部件或单个机械加工部件，如果需要的话。
当端盖310由两个部件构成时，如图所示，两个部件310a，310b可以通过多种方式彼此固定，包括焊接或使用黏结剂或通过其他类似的有效方式。
端盖305包括边缘305a，环绕介质包301的末端301a。
参见图14，端盖306包括外侧壁306a，端壁306b和内部环形突出部分306c。端盖306可以由一个部件制成，例如金属部件或模制塑料部件，或者根据需要可以用两个或多个部件制成。
应当指出的是，端盖310的边缘306a和边缘305a；各自是相对介质包301径向向外分离安置的。这不是必需的。不过，使用这样的尺寸，对于某些端盖来说，允许将各种大小的介质包放入同一对端盖中，其中介质包厚度的尺寸略微有所改变。这对于某些应用来说可能是有利的。
仍然参见图14，应当指出的是，所示出的具体的介质包301包括外部排放级介质320，内部介质衬里321和内部凝结级322。当然，可以使用额外的结构，如内部衬里或外部衬里。
在图15中，示出了部件300的另一剖视图，在这里是沿较短的轴线剖开的。
对于根据图12-15所示结构的典型的优选部件，各种部件的较长尺寸相对较短尺寸之间的优选的纵横比如下：
1.对于闭合的端盖306的外周来说，较长的椭圆形轴线相对较短的椭圆形轴线的优选的纵横比为至少1.3，一般至少1.5，通常在1.5-2.3的范围内。例如1.65-1.85。
2.开口的端盖305的外周边缘305a具有与上面段落所述闭合的端盖306类似的优选的纵横比。
3.端盖310上通过突出部分310e所形成的椭圆形的纵横比(较长的椭圆形轴线相对较短的椭圆形轴线)至少为1.3，一般至少为1.5，通常在1.5-2.5的范围内。例如大约2.1-2.4。当然，该范围的纵横比还对应密封件尺寸。
4.对于图12-15所示部件来说，椭圆形孔311优选具有以下纵横比，对于较长的椭圆形轴线相对较短的椭圆形轴线：至少1.3，一般至少1.5，通常在1.5-3.0的范围内。例如2.4-2.7。
5.凝结级介质322的内表面322a通常具有纵横比(较长的椭圆形轴线相对较短的椭圆形轴线)至少为1.3，一般至少为1.5，通常包含1.8-2.6的范围。例如大约2.2-2.6。
6.排放级321的外表面321通常具有纵横比(较长的椭圆形轴线相对较短的椭圆形轴线)至少为1.3，一般至少为1.5，通常包含1.5-2.3的范围。例如1.65-2.1。
在图14和15中，提供了某些字母名称，以允许识别示例的尺寸。尽管可以采用多种不同的尺寸单位，这些尺寸有助于指出一般结构，这些结构可用于，例如，所述类型的系统，或者可以通过尺寸改变适用于多种其他系统的用途。所标明的尺寸如下：
A＝139.4mm(5.49英寸)；
B＝125.2mm(4.93英寸)；
C＝131.1mm(5.16英寸)；
D＝156.5mm(6.16英寸)；
E＝158.0mm(6.22英寸)(衬里外部的尺寸)；
F＝167.6mm(6.60英寸)；
G＝177.8mm(7.0英寸)
H＝249.9mm(9.84英寸)；
I＝254.0mm(10英寸)；
J＝276.2mm(10.88英寸)；
K＝63.2mm(2.49英寸)；
L＝49.0mm(1.93英寸)；
M＝54.9mm(2.16英寸)；
N＝80.3mm(3.16英寸)；
O＝81.8mm(3.22英寸)(衬里外部的尺寸)；
P＝91.4mm(3.60英寸)；和
Q＝101.6mm(4.0英寸)。
当然，根据本发明的原理可以使用具有不同尺寸的多种其他的空气/油分离器部件。

Claims (17)

1.一种气体/液体分离器部件，包括：
(a)介质包，所述介质包在第一端盖和第二相对的端盖之间延伸，所述介质包形成开口的中央内部并且包括排放级和凝结级；其中所述介质包具有非圆形的截面外周，其外周形状具有长的截面轴线和短的截面轴线，纵横比为至少1.3；和，
(b)轴向的突出部分，所述突出部分位于具有中央孔的端盖上，所述突出部分具有径向密封结构和通过其间的气流孔；
(i)所述径向密封结构对应于所述突出部分的形状，其具有非圆形周边，它具有长轴和短轴，并且长轴与短轴的长度之比为至少1.3。
2.根据权利要求1所述的气体/液体分离器部件，其中：
(a)其上具有突出部分的端盖由单个模制部件或单个机械加工部件构成。
3.根据权利要求1所述的气体/液体分离器部件，其中：
(a)其上具有突出部分的端盖由两个部件构成，其中第一部件固定在所述介质包的一端，而第二部件固定在第一部件的主干的内侧。
4.根据权利要求1所述的气体/液体分离器部件，其中：
(a)通过突出部分的气流孔设置用于引导要分离的气体/油进入由介质包形成的内部。
5.根据权利要求1所述的气体/液体分离器部件，其中：
(a)介质包包括排放级环绕凝结级。
6.根据权利要求1所述的气体/液体分离器部件，其中：
(a)端盖中的一个是闭合的，而端盖中的另一个具有中央孔，其中所述闭合的端盖固定在所述介质包的一端；和，
(b)突出部分是具有中央孔的端盖的一部分。
7.根据权利要求1所述的气体/液体分离器部件，其中：
(a)介质包具有长圆形截面。
8.根据权利要求1所述的气体/液体分离器部件，其中：
(a)介质包具有椭圆形截面。
9.根据权利要求1所述的气体/液体分离器部件，其中：
(a)介质包截面外周的长轴与短轴的长度之比在1.5-2.3的范围内，包括端点值。
10.根据权利要求9所述的气体/液体分离器部件，其中：
(a)突出部分的截面外周形状具有的长轴与短轴的长度之比为至少1.5。
11.根据权利要求10所述的气体/液体分离器部件，其中：
(a)端盖上通过突出部分所形成的椭圆形的纵横比在1.5-2.5的范围内。
12.根据权利要求10所述的气体/液体分离器部件，其中：
(a)端盖上通过突出部分所形成的椭圆形的纵横比在2.1-2.4的范围内。
13.根据权利要求1所述的气体/液体分离器部件，包括：
(a)密封结构是O型环，它位于突出部分的外部。
14.根据权利要求1所述的气体/液体分离器部件，其中：
(a)凝结级包括成型的介质，置于倚靠椭圆形多孔管的内表面。
15.一种用于气体/液体分离的组件，包括：
(a)容器，它包括：外壁；延伸通过外壁的气流入口，延伸通过外壁的气流出口；和，下部集存区；
(b)管板结构，将所述容器分隔成上部区和下部区；
(i)管板结构设置使得气流入口与下部区直接连通，并且气流出口设置直接从上部区接收气流；和，
(c)根据权利要求1-14中任一权利要求所述的气体/液体分离器部件，可操作地固定至管板结构，设置使得介质包伸入上部区，并且使得突出部分可移去地密封至管板。
16.根据权利要求15所述的组件，其中：
(a)气流出口是径向出口，具有径向的出口轴；
(b)所述组件只包括一个分离器组件；和，
(c)分离器组件包括具有长截面轴的介质包，并且设置使得长截面轴大体垂直于出口轴。
17.根据权利要求15所述的组件，其中：
(a)气流出口是径向出口，具有径向的出口中心轴；
(b)所述组件只包括三个分离器组件，它们各自包括具有长截面轴和短截面轴的介质包；
(c)三个分离器组件的前两个各自设置使得：
(i)出口中心轴朝向它们之间；和
(ii)使三个分离器组件前两个的每一个的介质包的较长截面轴朝向气流出口；和，
(d)三个分离器组件的第三个设置使得：
(i)出口中心轴与第三个分离器组件的介质包相交；和，
(ii)第三个分离器组件的较长截面轴大体与出口中心轴垂直；
(e)第三个分离器组件的位置比前两个分离器组件距离出口更远。
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