CN111205897B - 一种用于天然气过滤的滤芯结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天然气石油设备技术领域，公开了一种用于天然气过滤的滤芯结构，包括外筒、水汽挡板、第一环形隔板、第二环形隔板、折叠过滤层和二次过滤层；外筒中部设有出气通道，出气通道侧壁设有通气孔；外筒被第一环形隔板和第二环形隔板分隔成第一过滤通道、第二过滤通道和第三过滤通道；位于第一过滤通道底部的外筒设有排液口，外筒侧壁二分之一处至底部间隔布置有进气孔a；第一环形隔板设有进气孔b，第二环形隔板设有进气孔c；水汽挡板安置于第一过滤通道，折叠过滤层填充在第二过滤通道，二次过滤层填充于第三过滤通道；本发明能有效减少天然气中的含水量，提高过滤精度。

Description

一种用于天然气过滤的滤芯结构

技术领域

本发明涉及天然气石油设备技术领域，具体而言，涉及一种用于天然气过滤的滤芯结构。

背景技术

天然气作为我国能源战略转型的重要组成部分，在当前治理大气污染、煤改气政策的鼓励下，天然气已经进入了各行各业，新能源利用、低碳环保等也促使天然气汽车日异增加。

天然气储配系统中前端分离系统的核心是天然气过滤分离器，天然气过滤分离器主要用于分离出气体中的机械杂质、铁锈以及可能带入的液体，为防止这些物体进入后面系统，影响后续设备的正常操作；所以天然气过滤分离器就显得尤为重要，而其中起主要过滤功能的是滤芯结构，传统的滤芯为金属或者塑料制成的网状结构，短时间内过滤精度高，但随着过滤时间的增加，天然气中的水汽在网状结构的累积，慢慢汇聚成液体依附于网状结构，由于液体的张力会堵住滤芯，导致过滤精度的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于天然气过滤的滤芯结构，通过增设水汽挡板和改变进气方式，促使水汽汇集成液，提前排出，保证了滤芯的过滤精度。

本发明的实施例是这样实现的：一种用于天然气过滤的滤芯结构，包括外筒、水汽挡板、第一环形隔板、第二环形隔板、折叠过滤层和二次过滤层。

外筒中部设有出气通道，出气通道上端设有出气口，出气通道下端被外筒底部封闭，出气通道侧壁设有通气孔；外筒被第一环形隔板和第二环形隔板分隔成第一过滤通道、第二过滤通道和第三过滤通道,第一过滤通道、第二过滤通道、第三过滤通道和出气通道以外筒的中心轴为中心由外至内依次分布；位于第一过滤通道底部的外筒设有排液口，外筒侧壁二分之一处至底部间隔布置有进气孔a；第一环形隔板与外筒底部固定连接，第一环形隔板长度稍短于外筒侧壁长度,第一环形隔板二分之一处至顶部之间设有进气孔b，第二环形隔板固定连接于外筒的底部和顶部且设有进气孔c；水汽挡板安置于第一过滤通道，折叠过滤层填充在第二过滤通道，二次过滤层填充于第三过滤通道。

进一步的，水汽挡板包括水汽挡板a和水汽挡板b；外筒侧壁设有用于安装水汽挡板a的安装槽a；水汽挡板a包括V形挡板a和竖直向下的竖直挡板a，V形挡板a密封安装于安装槽，V形挡板a一端容置于第一过滤通道，V形挡板a另一端向外筒侧壁外延伸出，竖直挡板a与V形挡板a的下侧固定连接且竖直挡板a的近外筒筒壁一侧与外筒筒壁贴合。

第一环形隔板设有用于安装水汽挡板b的安装槽b，水汽挡板b包括V形挡板b和竖直向下的竖直挡板b，V形挡板b密封安装于安装槽b，竖直挡板b与V形挡板b的下侧固定连接且竖直挡板b的近第一环形隔板板壁一侧与第一环形隔板板壁贴合。

沿外筒的轴向，水汽挡板a与水汽挡板b交错布置于第一过滤通道内。

进一步的，水汽挡板a设有空腔开口a，水汽挡板b设有空腔开口b，空腔开口a位于V型挡板a延伸出筒外侧端部，空腔开口b位于V型挡板b与第一环形隔板固定连接处。

进一步的，水汽挡板a和水汽挡板b的竖直投影重叠部大于等于第一过滤通道宽度的三分之二。

进一步的，竖直挡板a两个为1组，每组竖直挡板a以V形挡板a的轴线为中心对称分布，竖直挡板a的组数大于等于1；竖直挡板b两个为1组，每组竖直挡板b以V形挡板b的轴线为中心对称分布，竖直挡板b的组数大于等于1。

进一步的，折叠过滤层横截面为“W”形且从外至内包括第一波纹过滤面、第二波纹过滤面和第三波纹过滤面，第一波纹过滤面的材质为方格形金属线织物，第二波纹过滤面的材质为间隙为金属丝网，第二波纹过滤面的材质为缠绕的金属线毡。

进一步的，第一波纹过滤面的波峰波谷之间的距离大于等于第二波纹过滤面的波峰波谷之间的距离大于等于第三波纹过滤面的距离。

进一步的，二次过滤层包括粗过滤层和细过滤层，粗过滤层置于细过滤层外侧，粗过滤层为粗玻璃纤维滤层，细过滤层为细玻璃纤维滤层。

进一步的，进气孔a的直径为5～10mm，进气孔b的直径为2～8mm，进气孔c的直径为1～4mm。

进一步的，水汽挡板材质为铜。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种用于天然气过滤的滤芯结构，通过增加水汽挡板和改变进气方式，促使水汽能更快的进行汇集、凝聚成液，提前排出，另外折叠过滤层的使用减少了水液附着于网孔的可能性，整体而言减少了水汽对滤芯过滤精度的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的用于天然气过滤的滤芯结构的剖视图；

图2为本发明提供的用于天然气过滤的滤芯结构横截面示意图；

图3为本发明提供的折叠过滤层的大样图；

图4为本发明提供的水汽挡板的安装示意图；

图5为本发明提供的水汽挡板a的结构示意图；

图6为本发明提供的水汽挡板b的结构示意图；

图7为本发明提供的水汽走向示意图；

图中：100-外筒，110-出气通道，111-出气口，112-通气孔，113-安装槽a，114-安装槽b，120-第一过滤通道，121-进气孔a，122-排液口，130-第二过滤通道，140-第三过滤通道，210-水汽挡板a，211-V形挡板a，212-竖直挡板a，213-空腔开口a，220-水汽挡板b，221-V形挡板b，222-竖直挡板b，223-空腔开口b，300-第一环形隔板，310-进气孔b，400-第二环形隔板，410-进气孔c，500-折叠过滤层，510-第一波纹过滤面，520-第二波纹过滤面，530-第三波纹过滤面，600-二次过滤层，610-粗过滤层，620-细过滤层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例：

如图1～7所示，图中箭头为进气方向，一种用于天然气过滤的滤芯结构

包括外筒100、水汽挡板、第一环形隔板300、第二环形隔板400、折叠过滤层500和二次过滤层600；整个结构竖直放置，第一环形隔板300与外筒100底部固定连接，第一环形隔板设有进气孔b310，具体的，在本实施例的更优方案中也可以按如下设置：第一环形隔板300长度稍短于外筒100侧壁长度，形成过滤通道，用以保证气体不在角落堆积，第一环形隔板300二分之一处至顶部之间设有进气孔b310，进气孔b310的直径为2～8mm；第二环形隔板400固定连接于外筒100的底部和顶部且设有进气孔c410，进气孔c410的直径为1～4mm。

外筒100中部设有出气通道110，出气通道110上端设有出气口111，出气通道110下端被外筒100底部封闭，出气通道110侧壁设有通气孔112；外筒100被第一环形隔板300和第二环形隔板400分隔成第一过滤通道120、第二过滤通道130和第三过滤通道140,第一过滤通道120、第二过滤通道130、第三过滤通道140和出气通道110以外筒100的中心轴为中心由外至内依次分布；位于第一过滤通道120底部的外筒100设有排液口122，外筒100侧壁二分之一处至底部间隔布置有进气孔a121，进气孔a121的直径为5～10mm；进气孔a121配合进气孔b310和进气孔c410，孔径逐渐缩小，孔的单位密度密度增加使含有水汽的气体能更均匀的进入下一个过滤环节，提高过滤效率；水汽挡板安置于第一过滤通道120，折叠过滤层500填充在第二过滤通道130，二次过滤层600填充于第三过滤通道140。

竖直安置好滤芯，使含有水汽的天然气从外筒100的进气孔a121进入滤芯，含有水汽的天然气首先与水汽挡板a210和水汽挡板b220接触，水汽挡板与外界存在短暂的温差会促使水汽凝结于水汽挡板a210和水汽挡板b220上，当汇集了一定量的水汽成为液体时，水液从排液口122排出，然后天然气通过第一环形隔板300的进气孔b310进去第二过滤通道130，通过折叠过滤层过滤，一些细微杂质和水汽能被折叠过滤层500过滤；进一步过滤的天然气通过第二环形隔板400的进气孔c410进去第三过滤通道140，通过与二次过滤层600的进一步高精度过滤，达到符合标准的天然气，然后经过出气通道110排出，进入下一使用设备。

整个结构首先对水汽进行了一次阻挡，通过水汽挡板对水汽进行一定的阻挡汇集，使天然气中的水汽能提前排除，然后通过逐次过滤层的设置，孔径，间隙大小的改变，减少水汽在过滤层中的附着，提高天然气的过滤精度。

具体的，本实施例中，如图1、图5所示，水汽挡板包括水汽挡板a210和水汽挡板b220；

外筒100侧壁设有用于安装水汽挡板a210的安装槽a113；水汽挡板a210包括V形挡板a211和竖直向下的竖直挡板a212，水汽挡板a210内部设有空腔和空腔开口a213，空腔充满V形挡板a211和竖直向下的竖直挡板a212，竖直挡板a212两个为1组，每组竖直挡板a212以V形挡板a211的轴线为中心对称分布，竖直挡板a212的组数大于等于1，增加挡板的阻隔面，使水汽能涡旋在挡板中，附着在挡板上，通过温度差凝聚在挡板上；V形挡板a211密封安装于安装槽a113，V形挡板a211一端容置于第一过滤通道120，V形挡板a211另一端向外筒100侧壁外延伸出3～5cm，空腔开口a213位于此延伸处，增大与外界的交换面，使滤芯内外产生局部微小温度差，促进水汽凝聚在挡板上；竖直挡板a212与V形挡板a211的下侧固定连接且竖直挡板a212的近外筒100筒壁一侧与外筒100筒壁贴合。

第一环形隔板300设有用于安装水汽挡板b220的安装槽b114，水汽挡板b220包括V形挡板b221和竖直向下的竖直挡板b222，水汽挡板b220内部设有空腔和空腔开口b223，空腔充满V形挡板b221和竖直向下的竖直挡板b222，V形挡板b221与第一环形隔板300固定连接于安装槽b114处，竖直挡板b222与V形挡板b的下侧固定连接且竖直挡板b222的近第一环形隔板300板壁一侧与第一环形隔板300板壁贴合，空腔开口b223位于水汽挡板b220与第一环形隔板300固定连接处；竖直挡板b222两个为1组，每组竖直挡板b222以V形挡板b的轴线为中心对称分布，竖直挡板b222的组数大于等于1，效果同水汽挡板a210；当然，空腔只是为了更加促进水汽挡板水汽凝结的作用，在其他实施例中，也可以不设置含有空腔的水汽挡板。

沿外筒100的轴向，水汽挡板a210与水汽挡板b220交错布置于第一过滤通道120内；水汽挡板a210和水汽挡板b220的竖直投影重叠部大于等于第一过滤通道120宽度的三分之二，保证能对水汽的阻挡面够大，竖直挡板a212和竖直挡板b222使水汽能涡旋于间隔内，增高水汽与挡板的接触，使水汽汇集附着于挡板上；在本实施例中，水汽挡板a210和水汽挡板b220均为铜制作而成，导热快；整个水汽挡板a210和水汽挡板b220的设置，使滤芯内部能与滤芯外部进行热交换，促使水汽能凝结。当然，在本发明的其它实施例中，水汽挡板也可以采用其它形状和安装方式，例如：弧形挡板或者直板，只要满足对水汽的阻挡即可。

具体的，折叠过滤层500横截面为“W”形的滤层围绕一圈而成且从外至内包括第一波纹过滤面510、第二波纹过滤面520和第三波纹过滤面530，第一波纹过滤面510的波峰波谷之间的距离大于等于第二波纹过滤面520的波峰波谷之间的距离，第二波纹过滤面520的波峰波谷之间的距离大于等于第三波纹过滤面530的距离，第一波纹过滤面510的材质为间隙为2～3mm方格形金属线织物，第二波纹过滤面520的材质为间隙为1～2mm烧结的金属丝网，第二波纹过滤面520的材质为间隙为0.1～1mm的缠绕的金属线毡，间隙由大变小和三道波纹面的设置保证水汽不会直接附着在波纹过滤面上，会沿波纹面的网格线下流，不会因为张力而堵满滤层；折叠过滤层500的设置增大过滤面和提供天然气的进气通道，使经过水汽挡板a210和水汽挡板b220的天然气能沿折叠部位充满整个第二过滤通道130；

二次过滤层600包括粗过滤层610和细过滤层620，粗过滤层610置于细过滤层620外侧，粗过滤层610为5～20um的玻璃纤维滤层，细过滤层620为0.5～10um的玻璃纤维滤层，进行高精度过滤。

竖直安置好滤芯，使含有水汽的天然气从外筒100下部进入滤芯，含有水汽的天然气首先与水汽挡板a210和水汽挡板b220接触，含有空腔的水汽挡板a210和水汽挡板b220与外界存在短暂的温差会促使水汽凝结于水汽挡板a210和水汽挡板b220上，另一方面，含有水汽的天然气会在竖直挡板a212和竖直挡板b222中涡旋，使水汽能更好的附着在水汽挡板a210和水汽挡板b220上，当汇集了一定量的水汽成为液体时，水液沿V型挡板下滑低落在滤芯第一过滤通道120底部从排液口122排出，然后天然气通过第一环形隔板300的进气孔b310和上部预留通道进去第二过滤通道130，通过折叠过滤层500的折叠处充满整个第二过滤通道130进行过滤，一些细微杂质和水汽能被折叠过滤层500的三个波纹面过滤面分别进行过滤，由于“w”形的滤层的设置，会使一部分水汽沿网格下滑，流入底部；进一步过滤的天然气通过第二环形隔板400的进气孔c进去第三过滤通道140，通过与二次过滤层600的进一步高精度过滤，达到符合标准的天然气，然后经过出气通道110排出，进入下一使用设备。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于天然气过滤的滤芯结构，其特征在于，包括外筒、水汽挡板、第一环形隔板、第二环形隔板、折叠过滤层和二次过滤层；

所述外筒中部设有出气通道，所述出气通道上端设有出气口，所述出气通道下端被所述外筒底部封闭，所述出气通道侧壁设有通气孔；所述外筒被所述第一环形隔板和所述第二环形隔板分隔成第一过滤通道、第二过滤通道和第三过滤通道, 所述第一过滤通道、第二过滤通道、第三过滤通道和出气通道以所述外筒的中心轴为中心由外至内依次分布；位于所述第一过滤通道底部的所述外筒设有排液口，所述外筒侧壁二分之一处至底部间隔布置有进气孔a；所述第一环形隔板与所述外筒底部固定连接，所述第一环形隔板长度稍短于所述外筒侧壁长度,所述第一环形隔板二分之一处至顶部之间设有进气孔b，所述第二环形隔板固定连接于所述外筒的底部和顶部且设有进气孔c；所述水汽挡板安置于所述第一过滤通道，所述折叠过滤层填充在所述第二过滤通道，所述二次过滤层填充于所述第三过滤通道；所述水汽挡板包括水汽挡板a和水汽挡板b；所述外筒侧壁设有用于安装所述水汽挡板a的安装槽a；所述水汽挡板a包括V形挡板a和竖直向下的竖直挡板a，所述V形挡板a密封安装于所述安装槽，所述V形挡板a一端容置于所述第一过滤通道，所述V形挡板a另一端向所述外筒侧壁外延伸出，所述竖直挡板a与所述V形挡板a的下侧固定连接且所述竖直挡板a的近所述外筒筒壁一侧与所述外筒筒壁贴合；

所述第一环形隔板设有用于安装所述水汽挡板b的安装槽b，所述水汽挡板b包括V形挡板b和竖直向下的竖直挡板b，所述V形挡板b密封安装于所述安装槽b，所述竖直挡板b与所述V形挡板b的下侧固定连接且所述竖直挡板b的近所述第一环形隔板板壁一侧与所述第一环形隔板板壁贴合；

沿所述外筒的轴向，所述水汽挡板a与水汽挡板b交错布置于所述第一过滤通道内；所述水汽挡板a设有空腔开口a，所述水汽挡板b设有空腔开口b，所述空腔开口a位于所述V型挡板a延伸出筒外侧端部，所述空腔开口b位于所述V型挡板b与所述第一环形隔板固定连接处；所述水汽挡板a和所述水汽挡板b的竖直投影重叠部大于等于所述第一过滤通道宽度的三分之二；所述竖直挡板a两个为1组，每组竖直挡板a以所述V形挡板a的轴线为中心对称分布，所述竖直挡板a的组数大于等于1；所述竖直挡板b两个为1组，每组竖直挡板b以所述V形挡板b的轴线为中心对称分布，所述竖直挡板b的组数大于等于1；所述折叠过滤层横截面为“W”形且从外至内包括第一波纹过滤面、第二波纹过滤面和第三波纹过滤面，所述第一波纹过滤面的材质为方格形金属线织物，所述第二波纹过滤面的材质为烧结的金属丝网，所述第二波纹过滤面的材质为缠绕的金属线毡。

2.如权利要求1所述的用于天然气过滤的滤芯结构，其特征在于：所述第一波纹过滤面的波峰波谷之间的距离大于等于所述第二波纹过滤面的波峰波谷之间的距离。

3.如权利要求1所述的用于天然气过滤的滤芯结构，其特征在于：所述二次过滤层包括粗过滤层和细过滤层，所述粗过滤层置于所述细过滤层外侧，所述粗过滤层为粗玻璃纤维滤层，所述细过滤层为细玻璃纤维滤层。

4.如权利要求1~3中任意一项所述的用于天然气过滤的滤芯结构，其特征在于：所述进气孔a的直径为5~10mm，所述进气孔b的直径为2~8mm，所述进气孔c的直径为1~4mm。

5.如权利要求1~3中任意一项所述的用于天然气过滤的滤芯结构，其特征在于：所述水汽挡板材质为铜。

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