CN112973359B - 分段排液式组合型聚结滤芯 - Google Patents

Abstract

本发明为一种分段排液式组合型聚结滤芯，包括内侧聚结部件以及外侧分离部件，内侧聚结部件包括由上至下顺序连接的多个聚结过滤段，位于顶部的聚结过滤段的顶端设置有聚结部件顶盖，位于底部的聚结过滤段的底端设置有聚结部件底盖，聚结部件底盖上开设有与各聚结过滤段的内侧相连通的进气孔；各相邻两聚结过滤段之间均设置有排液连接件，排液连接件上沿排液连接件的周向设置有对位于其上方的聚结过滤段所捕获的液滴进行收集的排液槽；外侧分离部件包括多个叶片，各叶片环设于内侧聚结部件的外侧，且各叶片之间呈螺旋状排布，以在相邻两叶片之间形成螺旋状的气体通道。本发明解决了聚结滤芯过滤效果不佳、易产生液体二次夹带现象的技术问题。

Description

分段排液式组合型聚结滤芯

技术领域

本发明涉及天然气运输技术领域，尤其涉及一种分段排液式组合型聚结滤芯。

背景技术

目前，天然气运输技术中管道运输是实现大量油气资源长距离转移的最优方式。为实现长距离输送，需在管道沿线设置压气站给天然气增压，压气站核心动力设备为压缩机。然而，从地下采出的天然气会不同程度的夹带出部分矿物、黏土、水、凝析油等杂质，如果固体颗粒或液滴进入压缩机将造成叶片或干气密封系统磨损、腐蚀或热应变，严重时将导致压缩机停机。

为了保证压缩机长周期连续运行，进站的天然气一般会依次经过旋风分离器、过滤分离器和聚结器等装置，除去气体内夹带的固体和液体杂质。其中，聚结器主要用于除去1μm以下的液滴，其核心部件为聚结滤芯。

现有技术中所使用的聚结器的结构，如图1所示，聚结器内部设置有管板100，管板100将聚结器的内部分隔为上、下两部分，其中，下部为含液气体腔室，上部为洁净气体腔室。含有液滴的气体由聚结器的入口200进入到含液气体腔室，在气体推动力的作用下由各聚结滤芯300的底部开口进入至聚结滤芯300的内侧，气体由聚结滤芯300内壁面上过滤材料的孔隙进入聚结滤芯300，液滴经聚结(气体中的微小液滴在过滤材料内部由于碰撞、聚并、融合而成较大液滴的过程)后以液体形式由聚结滤芯300外壁面排出，排出的液体在重力作用下滑落至管板100上，而后液体通过洁净气体腔室下部的第一排液口400排出聚结器；所得到的洁气体由聚结滤芯300外壁面排出，而后经由通过洁净气体腔室上部的出口500排出至后续工段。当气体中含液量过高时，部分液体将直接在聚结滤芯300内壁面被拦截，而后在重力作用下滑落至含液气体腔室底部，而后通过含液气体腔室底部的第二排液口600排出聚结器。

现有技术中所使用的聚结滤芯300的结构，如图2、图3所示，聚结滤芯300以内支撑骨架3001作为支撑，在内支撑骨架3001的外侧缠绕聚结层滤材3002(滤芯内可实现液滴聚结的多层纤维滤材，通常由玻璃纤维构成，位于滤芯的内侧)，在聚结层滤材3002的外侧设置外支撑骨架3003，通过外支撑骨架3003对聚结层滤材3002进行固定，在外支撑骨架3003的外侧进一步缠绕排液层滤材3004(滤芯内用于将聚结后的液体对外排出的单层纤维滤材，可对聚结层二次夹带造成的大液滴进行拦截，通常为芳纶等聚合物纤维构成，位于滤芯的外侧)，并通过滤芯下端盖3005和滤芯上端盖3006相配合对内支撑骨架3001、聚结层滤材3002、外支撑骨架3003以及排液层滤材3004的两端进行密封，使得含液含尘气体只能沿径向通过聚结滤芯300，达到聚结过滤的效果。

但聚结滤芯在运行过程中通常存在以下缺点：

一、随着过滤过程的进行，被捕获的液体将向滤芯外侧运移，在滤芯聚结层的外表面将形成一层液膜，液膜出现会导致滤芯压降骤然增加，系统能耗显著增大，同时气体穿过液膜将造成液膜破裂，破裂的液膜会形成大量小液滴，导致气液分离效果明显下降；

二、目前，工业应该用的聚结滤芯多为圆筒状，长度约为0.9m至1.8m，实际使用过程中为立式放置，滤聚结芯排出的液体在重力作用下沿聚结滤芯的外表面滑落至聚结滤芯的底部，最后与聚结滤芯相分离，由聚结滤芯的长度导致液体在聚结滤芯的外表面需要较长的运动时间，在此过程中气流通过聚结滤芯的外表面时就容易产生液体二次夹带(液滴与气相分离后，在气流作用下再次进入气相的过程)的现象，影响过滤效果；

三、聚结滤芯在排液过程中，由聚结滤芯的上部滑落的液体将阻碍位于聚结滤芯下部的液体及时排出，使得越靠近聚结滤芯的底部，滤材内部液体堵塞情况越严重，进而造成在聚结滤芯的底部能够有效拦截细小液滴的洁净纤维面积大大减少，过滤效率明显降低。

上述情况尤其存在于天然气长输管道压气站及天然气净化厂等现场，当气量增大或上游来流气体内亚微米液滴含量骤然增加时，上述问题愈加显著。

针对相关技术中聚结滤芯过滤效果不佳、易产生液体二次夹带现象的问题，目前尚未给出有效的解决方案。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种分段排液式组合型聚结滤芯，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分段排液式组合型聚结滤芯，在内侧聚结部件的外侧设置外侧分离部件，可对聚结滤芯捕获的液体进行集中收集并及时排出，减少液滴二次夹带现象的出现，提高聚结滤芯的过滤效率。

本发明的另一目的在于提供一种分段排液式组合型聚结滤芯，对气体中混有的液滴进行聚结、外排的同时，能够所形成的大面积液膜进行破坏，有效抑制压降骤然上升的情况，延长聚结滤芯的使用寿命，实现系统节能。

本发明的目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种分段排液式组合型聚结滤芯，所述分段排液式组合型聚结滤芯包括对气体中混有的液滴进行聚结过滤的内侧聚结部件以及将聚结过滤后的气体与其中二次夹带的液滴进行分离的外侧分离部件，其中：

所述内侧聚结部件包括由上至下顺序连接的多个聚结过滤段，各所述聚结过滤段均为竖向设置的、两端开口的筒状结构，位于顶部的所述聚结过滤段的顶端设置有对所述聚结过滤段的顶端开口进行封堵的聚结部件顶盖，位于底部的所述聚结过滤段的底端设置有聚结部件底盖，所述聚结部件底盖上开设有与各所述聚结过滤段的内侧相连通的进气孔；各相邻两所述聚结过滤段之间均设置有环形的排液连接件，所述排液连接件上沿所述排液连接件的周向设置有对位于其上方的所述聚结过滤段所捕获的液滴进行收集的环形的排液槽；

所述外侧分离部件包括多个叶片，各所述叶片沿所述内侧聚结部件的周向环设于所述内侧聚结部件的外侧，且各所述叶片之间呈螺旋状排布，以在相邻两所述叶片之间形成螺旋状的气体通道。

在本发明的一较佳实施方式中，所述排液槽的底部沿所述排液槽的周向均匀开设有多个排液孔，所述排液槽的下方设置有排液管，所述排液管与所述排液连接件之间连接有固定件，所述排液管的顶端与对应的所述排液孔连接，所述排液管的底端沿竖向向下延伸。

在本发明的一较佳实施方式中，所述排液连接件的顶部和底部分别开设有环形的第一定位槽和第二定位槽，与所述排液连接件顶部连接的所述聚结过滤段的底部嵌入至所述第一定位槽内，与所述排液连接件底部连接的所述聚结过滤段的顶部嵌入至所述第二定位槽内。

在本发明的一较佳实施方式中，多个所述聚结过滤段由上至下分别为上部聚结过滤段、中部聚结过滤段和下部聚结过滤段，所述聚结部件顶盖的底部开设有环形的顶盖定位槽，所述聚结部件底盖的顶部开设有环形的底盖定位槽，所述上部聚结过滤段、所述中部聚结过滤段和所述下部聚结过滤段之间分别通过所述排液连接件连接，所述上部聚结过滤段的顶部嵌入至所述顶盖定位槽内，所述下部聚结过滤段的底部嵌入至所述底盖定位槽内。

在本发明的一较佳实施方式中，所述上部聚结过滤段包括上部第一支撑骨架和上部第二支撑骨架，所述上部第二支撑骨架套设于所述上部第一支撑骨架的外侧，所述上部第一支撑骨架的外壁与所述上部第二支撑骨架的内壁之间夹设有上部聚结层，所述上部第二支撑骨架的外壁上覆设有上部排液层；

所述中部聚结过滤段包括中部第一支撑骨架和中部第二支撑骨架，所述中部第二支撑骨架套设于所述中部第一支撑骨架的外侧，所述中部第一支撑骨架的外壁与所述中部第二支撑骨架的内壁之间夹设有中部聚结层，所述中部第二支撑骨架的外壁上覆设有中部排液层；

所述下部聚结过滤段包括下部第一支撑骨架和下部第二支撑骨架，所述下部第二支撑骨架套设于所述下部第一支撑骨架的外侧，所述下部第一支撑骨架的外壁与所述下部第二支撑骨架的内壁之间夹设有下部聚结层，所述下部第二支撑骨架的外壁上覆设有下部排液层；

所述上部聚结过滤段、中部聚结过滤段与下部聚结过滤段对通过气体的阻力比例为5:3:2或者6:3:1。

在本发明的一较佳实施方式中，所述外侧分离部件还包括分离部件排液层和分离部件顶盖，所述分离部件排液层环设于各所述叶片的外侧，所述分离部件排液层的顶部、各所述叶片的顶部以及聚结部件顶盖均与所述分离部件顶盖的底部连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述叶片的表面设置有疏液层，所述叶片上沿竖向开设有多条排液通道，且在所述排液通道的表面设置有超亲液层；

相邻两所述叶片之间的距离由靠近所述内侧聚结部件至远离所述内侧聚结部件方向逐渐减小。

在本发明的一较佳实施方式中，所述叶片的数量为8至20个，所述叶片靠近所述内侧聚结部件一侧的螺旋线的切线与所述叶片靠近所述内侧聚结部件一侧的圆周的切线之间夹角为10°至30°，所述叶片的径向宽度为20mm至40mm。

在本发明的一较佳实施方式中，所述叶片与所述排液连接件的外表面之间的径向距离为2mm至4mm。

在本发明的一较佳实施方式中，所述聚结过滤段在轴向上的长度为0.2m至0.4m。

由上所述，本发明的分段排液式组合型聚结滤芯的特点及优点是：

内侧聚结部件包括由上至下顺序连接的多个聚结过滤段，各相邻两聚结过滤段之间通过环形的排液连接件进行连接，排液连接件上设置有排液槽，各聚结过滤段捕获的液滴流至对应聚结过滤段下方的排液槽内，缩短了液体的滑落距离，有效避免气体夹带过多的液体进入至聚结滤芯的下游，防止大面积液膜的形成，有效抑制聚结滤芯内压降骤然上升，延长聚结滤芯的使用寿命；另外，保证液体能够的快速排出，防止聚结滤芯内部的孔隙被液体严重堵塞的情况发生，保证聚结滤芯能够长期保持对细小液滴的有效拦截，有效保障聚结滤芯的过滤效率。

内侧聚结部件的外侧沿内侧聚结部件的周向设置有多个叶片，各叶片之间呈螺旋状排布，以在相邻两叶片之间形成螺旋状的气体通道，通过离心力的作用对聚结过滤后的气体与其中二次夹带的液滴进行分离，提高聚结滤芯的过滤效率。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

其中：

图1：为现有技术中聚结器的结构示意图。

图2：为现有技术中聚结滤芯的结构示意图。

图3：为图2中C-C位置的横截面示意图。

图4：为本发明分段排液式组合型聚结滤芯的结构示意图。

图5：为本发明分段排液式组合型聚结滤芯中内侧聚结部件的结构示意图。

图6：为图5中A-A位置的横截面示意图。

图7：为本发明分段排液式组合型聚结滤芯中排液连接件的结构示意图。

图8：为本发明分段排液式组合型聚结滤芯中第一顶盖的结构示意图。

图9：为本发明分段排液式组合型聚结滤芯中第一顶盖的正视截面图。

图10：为本发明分段排液式组合型聚结滤芯中外侧分离部件的结构示意图。

图11：为图10中B-B位置的横截面示意图。

图12：为本发明分段排液式组合型聚结滤芯中各叶片的排布位置示意图。

图13：为本发明分段排液式组合型聚结滤芯中叶片的局部示意图。

图14：为本发明的多个分段排液式组合型聚结滤芯在聚结器内的排布位置示意图。

图15：为本发明的多个分段排液式组合型聚结滤芯外侧的气体流向示意图。

背景技术中的附图标号为：

100、管板； 200、入口；

300、聚结滤芯； 3001、内支撑骨架；

3002、聚结层滤材； 3003、外支撑骨架；

3004、排液层滤材； 3005、滤芯下端盖；

3006、滤芯上端盖； 400、第一排液口；

500、出口； 600、第二排液口。

本发明中的附图标号为：

1、内侧聚结部件； 10、聚结过滤段；

101、上部聚结过滤段； 1011、上部第一支撑骨架；

1012、上部聚结层； 1013、上部第二支撑骨架；

1014、上部排液层； 102、中部聚结过滤段；

1021、中部第一支撑骨架； 1022、中部聚结层；

1023、中部第二支撑骨架； 1024、中部排液层；

103、下部聚结过滤段； 1031、下部第一支撑骨架；

1032、下部聚结层； 1033、下部第二支撑骨架；

1034、下部排液层； 104、聚结部件顶盖；

1041、顶盖定位槽； 105、聚结部件底盖；

1051、进气孔； 106、排液连接件；

1061、排液槽； 1062、第一定位槽；

1063、排液孔； 107、排液管；

108、固定件； 2、外侧分离部件；

201、叶片； 2011、排液通道；

202、分离部件排液层； 203、分离部件顶盖；

204、气体通道； 3、管板。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图4至图12所示，本发明提供了一种分段排液式组合型聚结滤芯，该分段排液式组合型聚结滤芯包括内侧聚结部件1和外侧分离部件2，内侧聚结部件1用于对气体(如：天然气)中混有的液滴进行聚结过滤，外侧分离部件2用于将聚结过滤后的气体与聚结过滤后的气体中二次夹带的液滴进行分离。其中：内侧聚结部件1包括多个聚结过滤段10，各聚结过滤段10均为竖向设置的、两端开口的圆筒状结构，各聚结过滤段10由上至下顺序连接，位于顶部的聚结过滤段10(即：各聚结过滤段10中位于最上方的聚结过滤段10)的顶端固定设置有对聚结过滤段10的顶端开口进行封堵的聚结部件顶盖104，位于底部的聚结过滤段10(即：各聚结过滤段10中位于最下方的聚结过滤段10)的底端设置有聚结部件底盖105，聚结部件底盖105上开设有与各聚结过滤段10的内侧相连通的进气孔1051，气体可通过进气孔1051进入至各聚结过滤段10的内侧，再通过各聚结过滤段10对气体进行聚结过滤；各相邻两聚结过滤段10之间均设置有圆环形的排液连接件106，排液连接件106上沿排液连接件106的周向设置有对位于其上方的聚结过滤段10所捕获的液滴进行收集的圆环形的排液槽1061，各聚结过滤段10所捕获的液滴在滑落过程中直接流入至其下方的排液槽1061内，缩短液滴的滑落距离；外侧分离部件2包括多个叶片201，各叶片201沿内侧聚结部件1的周向环设于内侧聚结部件1的外侧，且各叶片201之间呈螺旋状排布，以在相邻两叶片201之间形成螺旋状的气体通道204。

本发明中内侧聚结部件1包括由上至下顺序连接的多个聚结过滤段10，各相邻两聚结过滤段10之间通过排液连接件106进行连接，排液连接件106上设置有排液槽1061，各聚结过滤段10捕获的液滴流至对应聚结过滤段10下方的排液槽1061内，将聚结滤芯整体进行分隔，缩短了液体的滑落距离，使每个聚结过滤段10所捕获的液滴可快速排出并通过排液槽1061收集，有效避免气体夹带过多的液体进入至聚结滤芯的下游，防止大面积液膜的形成，有效抑制聚结滤芯内压降骤然上升，延长聚结滤芯的使用寿命；本发明在使用过程中，能够保证液体快速排出，防止聚结滤芯内部的孔隙被液体严重堵塞的情况发生，保证聚结滤芯能够长期保持对细小液滴的有效拦截，有效保障聚结滤芯的过滤效率。本发明中在内侧聚结部件1的外侧沿内侧聚结部件1的周向设置有多个叶片201，各叶片201之间呈螺旋状排布，以在相邻两叶片201之间形成螺旋状的气体通道204，气体在外排过程中，由于离心力的作用能够对聚结过滤后的气体与其中二次夹带的液滴进行分离，从而有效提高聚结滤芯的过滤效率。

优选的，每段聚结过滤段10在轴向上的长度为0.2m至0.4m，聚结滤芯在轴向上的整体长度为0.6m至1.2m。当然，每段聚结过滤段10在轴向上的长度可根据实际工况进行调整。

实际工业生产中，气体流量波动范围较大，当气体流量由较稳定状态骤然增加时，内侧聚结部件1外表面的液体将受气流冲击而被带入聚结滤芯的下游，此时所形成的夹带液滴直径较大(为上百微米甚至毫米级别)。为了提高整体聚结过滤的稳定性，在内侧聚结部件1的外侧设置外侧分离部件2，从内侧聚结部件1流出的气体大部分经叶片201之间形成的气体通道204沿圆周方向流动，而后排出至聚结器的洁净气体侧，小部分气体由内侧聚结部件1与外侧分离部件2之间的底部间隙位置排出，因此，叶片201与内侧聚结部件1的外表面之间的径向距离不宜过大，为防止大量气体不经叶片分离而直接排出，优选的，叶片201与排液连接件106的外表面之间的径向距离为2mm至4mm。

在本发明的一个可选实施例中，如图4至图7所示，排液槽1061的底部沿排液槽1061的周向均匀开设有多个排液孔1063，排液槽1061的下方设置有排液管107，排液管107的顶端与对应的排液孔1063连接，排液管107的底端沿竖向向下延伸，排液管107的上部与排液连接件106的底部外壁之间焊接有固定件108，通过固定件108对排液管107进行固定，防止在排液过程中排液管107发生晃动。在使用过程中，各聚结过滤段10所捕获的液体可在短时间内排至排液槽1061内，而后经排液管107向下流动，最终从聚结滤芯的底部排出。

进一步的，如图4、图5所示，各排液连接件106中位于最下方的排液连接件106所连接的排液管107向下延伸至聚结滤芯的外部，位于最下方的排液连接件106上方的其他排液连接件106所连接的排液管107分别延伸至位于其下方的排液槽1061内，从而使得通过排液管107排出的液体流入至其下方的排液槽1061内，最终通过位于最下方的排液管107排出至聚结滤芯的外部，达到液体快速收集和排出的目的。

优选的，排液槽1061的深度为10mm至15mm，排液槽1061在径向上的宽度为3mm至8mm，排液管107的直径为4mm至6mm，排液孔1063的数量为3至6个。当然，排液槽1061的深度、排液槽1061在径向上的宽度、排液管107的直径以及排液孔1063的数量均可根据气体中含液量以及所采用的聚结滤芯的滤材排液能力进行调节。

进一步的，如图7所示，排液连接件106的顶部沿排液连接件106的周向开设有圆环形的第一定位槽1062，排液连接件106的底部沿排液连接件106的周向开设有圆环形的第二定位槽(未示出)，与排液连接件106顶部连接的聚结过滤段10的底部嵌入至第一定位槽1062内，与排液连接件106底部连接的聚结过滤段10的顶部嵌入至第二定位槽内。通过第一定位槽1062和第二定位槽对排液连接件106与聚结过滤段10进行固定，并将排液连接件106对相邻两聚结过滤段10进行分隔。

在本发明的一个可选实施例中，如图4至图6所示，聚结过滤段10的数量为3个，各聚结过滤段10由上至下分别为上部聚结过滤段101、中部聚结过滤段102和下部聚结过滤段103，如图8、图9所示，聚结部件顶盖104为沿水平方向设置的圆盘状结构，聚结部件顶盖104的底部沿聚结部件顶盖104的周向开设有圆环形的顶盖定位槽1041；聚结部件底盖105为沿水平方向设置的圆环状结构，聚结部件底盖105的顶部沿聚结部件底盖105的周向开设有圆环形的底盖定位槽，上部聚结过滤段101与中部聚结过滤段102之间以及中部聚结过滤段102与下部聚结过滤段103之间分别通过排液连接件106连接，上部聚结过滤段101的顶部固定嵌入至顶盖定位槽1041内，下部聚结过滤段103的底部嵌入至底盖定位槽内。通过聚结部件顶盖104、聚结部件底盖105以及各排液连接件106相配合对各聚结过滤段10进行连接和定位，保证各聚结过滤段10连接的稳定性。

具体的，如图4、图5所示，上部聚结过滤段101包括上部第一支撑骨架1011和上部第二支撑骨架1013，上部第一支撑骨架1011和上部第二支撑骨架1013均为沿竖直设置的圆筒状结构，上部第二支撑骨架1013固定套设于上部第一支撑骨架1011的外侧，上部第一支撑骨架1011的外壁与上部第二支撑骨架1013的内壁之间夹设有上部聚结层1012，上部第二支撑骨架1013的外壁上覆设有上部排液层1014，上部第一支撑骨架1011上和上部第二支撑骨架1013上均开设有多个透气孔，以便气体顺利通过上部第一支撑骨架1011和上部第二支撑骨架1013。

具体的，如图4、图5所示，中部聚结过滤段102包括中部第一支撑骨架1021和中部第二支撑骨架1023，中部第一支撑骨架1021和中部第二支撑骨架1023均为沿竖直设置的圆筒状结构，中部第二支撑骨架1023固定套设于中部第一支撑骨架1021的外侧，中部第一支撑骨架1021的外壁与中部第二支撑骨架1023的内壁之间夹设有中部聚结层1022，中部第二支撑骨架1023的外壁上覆设有中部排液层1024，中部第一支撑骨架1021上和中部第二支撑骨架1023上均开设有多个透气孔，以便气体顺利通过中部第一支撑骨架1021上和中部第二支撑骨架1023。

具体的，如图4、图5所示，下部聚结过滤段103包括下部第一支撑骨架1031和下部第二支撑骨架1033，下部第一支撑骨架1031和下部第二支撑骨架1033均为沿竖直设置的圆筒状结构，下部第二支撑骨架1033固定套设于下部第一支撑骨架1031的外侧，下部第一支撑骨架1031的外壁与下部第二支撑骨架1033的内壁之间夹设有下部聚结层1032，下部第二支撑骨架1033的外壁上覆设有下部排液层1034，下部第一支撑骨架1031上和下部第二支撑骨架1033上均开设有多个透气孔，以便气体顺利通过下部第一支撑骨架1031上和下部第二支撑骨架1033。

在本发明中，如图14、图15所示，多个聚结滤芯沿竖向均布于聚结器内的管板3上，位于各聚结滤芯外侧的环形空间内的气速沿竖向由下至上逐渐增大，这意味着上部聚结过滤段101外侧的气速要大于中部聚结过滤段102外侧和下部聚结过滤段103外侧的气速，在相同排液情况下，由上部聚结过滤段101排出的液体更容易被高速气流所夹带。因此，上部聚结层1012可采用缠绕结构(即：相邻滤材层之间不存在间隙)，下部聚结层1032可采用折波结构(即：相邻滤材层之间留有间隙)，从而使得在滤材种类及层数相同的情况下，下部聚结层1032与气体的接触面积大于上部聚结层1012与气体的接触面积(至少为2倍以上)，通过相同体积的气体时，下部聚结层1032对气体的过滤速度低，对气体造成的阻力小，所以当含液气体由聚结部件底盖105上的进气孔1051进入至聚结滤芯的内侧后，在各聚结过滤段10对气体阻力差异的作用下，将实现气体流量的自动分配，大部分含液气体将优先通过相对阻力较小的下部聚结过滤段103，降低下部聚结层1032对液体的夹带风险。当然，各聚结过滤段10中聚结层和排液层所使用的滤材、滤材的层数以及成型结构等，均可根据气体内含液量以及实际工况进行调整，以达到最佳的过滤效果。

优选的，上部聚结过滤段101、中部聚结过滤段102与下部聚结过滤段103对通过气体的阻力比例为5:3:2或者6:3:1，可通过调配各聚结过滤段10中的滤材结构参数来实现。

进一步的，下部聚结层1032可采用高精度滤材，从而保证良好的过滤效果，下部聚结层1032所使用的滤材平均孔径为0.5μm至2μm。

在本发明的一个可选实施例中，如图4、图10所示，外侧分离部件2还包括分离部件排液层202和分离部件顶盖203，分离部件排液层202为沿竖向设置的、两端开口的圆筒状结构，分离部件排液层202环设于各叶片201的外侧，分离部件排液层202的顶部、各叶片201的顶部以及聚结部件顶盖104均与分离部件顶盖203的底部连接。通过分离部件排液层202对气体中未分离的液滴进行捕获，以防止气体中仍然混有部分未被叶片201分离的液体。需要说明的是，外侧分离部件2为非封闭结构，叶片201之间气流速度较低，约为3m/s至8m/s，且分离部件排液层202的平均孔径较大，约为20μm至40μm，因此，增加分离部件排液层202所造成的过滤阻力对气流影响较小(约小于200Pa)，其与内侧聚结部件1对气体的阻力(约为6kPa至10kPa)相比，可忽略不计。

进一步的，如图12所示，相邻两所述叶片201之间的距离由靠近内侧聚结部件1至远离内侧聚结部件1方向逐渐减小(即：气体通道204的横截面积由靠近内侧聚结部件1至远离内侧聚结部件1方向逐渐减小)，以使气体在气体通道204内的流速逐渐增加，气速提高后可提高分离部件排液层202对液滴的惯性拦截效果。

在本发明的一个可选实施例中，如图13所示，叶片201的表面设置有疏液层，叶片201上沿竖向开设有多条排液通道2011，各排液通道2011之间按预设间距间隔排列，且在排液通道2011的表面设置有超亲液层，超亲液层可通过局部光刻蚀或者改性溶剂局部处理等方法构建形成，使排液通道2011表面的浸润性为超亲液。因此，进入到两相邻叶片201之间的气体通道204内的气体，在离心力的作用下将气体混有的液滴甩至叶片201的表面，进而利用叶片201表面排液通道2011(表面为超亲液层)与非排液通道(表面为疏液层)之间对液体润湿性的差异，促使液体向排液通道2011内移动，而后在排液通道2011内实现液滴聚并，并在重力作用下沿排液通道2011纵向流动，最终液体与叶片201相分离。

进一步的，叶片201的数量为8至20个，叶片201靠近内侧聚结部件1一侧的螺旋线的切线与叶片201靠近内侧聚结部件1一侧的圆周的切线之间夹角α为10°至30°，叶片201的径向宽度W为20mm至40mm。

优选的，叶片201的数量为10个，叶片201靠近内侧聚结部件1一侧的螺旋线的切线与叶片201靠近内侧聚结部件1一侧的圆周的切线之间夹角α为26°，叶片201的径向宽度W为36mm。

本发明的分段排液式组合型聚结滤芯的特点及优点是：

一、该分段排液式组合型聚结滤芯将聚结滤芯整体在竖向上分隔为单独的多个聚结过滤段10，相邻两聚结过滤段10之间通过排液连接件106连接，从而可对原来聚结滤芯上所形成的大面积液膜进行分割，减小了聚结滤芯上不同位置之间液体的相互作用，破坏液膜的强度，从而有效减少了成膜面积，使气体流通性增强，抑制了滤芯压降的骤然增加，实现系统节能。

二、该分段排液式组合型聚结滤芯与原有聚结滤芯结构相比，上部聚结过滤段101和中部聚结过滤段102所排出的液体，在内侧聚结部件1的外表面运移时间明显缩短，从而实现排出液体及时与聚结滤芯相分离，有效降低了液体滑落过程中液滴二次夹带现象，提高过滤效果。

三、该分段排液式组合型聚结滤芯将聚结滤芯整体在竖向上分隔为单独的多个聚结过滤段10，显著改善了液体沿聚结滤芯的轴向分布的不均匀性，消除了聚结滤芯的底部位置液滴堆积的现象，聚结滤芯中各部分滤材内的液体均可及时排出，从而保障了滤材内有效拦截细小液滴的洁净纤维面积，保证聚结滤芯长期对液滴具有良好的拦截能力。

四、该分段排液式组合型聚结滤芯中内侧聚结部件1的分段设置，可使聚结滤芯各部分滤材的配置更为灵活，通过滤材不同参数调节可控制不同位置所处理的气体量，对来流气体进行合理分配。例如，上部聚结过滤段101对气体的阻力大于下部聚结过滤段103对气体的阻力时，大部分含液气体将优先通过相对阻力较低的下部聚结过滤段103，从而减少了上部聚结过滤段101对气体的处理量，进而降低了其排液量，进而可降低聚结滤芯的上部区域出现液滴二次夹带的风险；下部聚结过滤段103可选用高精度滤材对气体中液滴进行高效拦截。

五、该分段排液式组合型聚结滤芯中内侧聚结部件1的分段设置，缩短了滤材在轴向上的宽度，便于加工制造，有助于提高生产效率，保证使用过程中滤材具有良好的均匀性和稳定性，降低生产成本。

六、该分段排液式组合型聚结滤芯通过设置外侧分离部件2，能够有效应对气体流量短时间内大幅波动的情况，气体在相邻两叶片201之间流动时受离心力的作用可将液滴甩到叶片201的表面，同时配合叶片201上超亲液型的排液通道2011，使液体聚并排出；另外，排液通道2011的横截面积沿气体的流向逐渐减小，配合分离部件排液层202进一步提高液滴的捕获能力，从而防止气体流量由较稳定状态骤然增加时液体受气流冲击而被带入滤芯下游。

七、现有聚结滤芯在排出气体后，气体直接沿竖向向上运动，在水平方向上没有相互作用，而本发明的分段排液式组合型聚结滤芯在聚结器内的排布如图14、图15所示，气体沿水平方向从分段排液式组合型聚结滤芯排出，并在水平方向上沿周向流动，从而使得多根聚结滤芯之间的气流首先发生相互碰撞，之后再沿竖向向上运动排出聚结器，在气流相互碰撞过程中，将进一步促使逃逸液滴(在气体中依然混有的微量液滴)的相互作用，进而降低最终液体的逃逸量，提高对液体的滤除效果。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种分段排液式组合型聚结滤芯，其特征在于，所述分段排液式组合型聚结滤芯包括对气体中混有的液滴进行聚结过滤的内侧聚结部件以及将聚结过滤后的气体与其中二次夹带的液滴进行分离的外侧分离部件，其中：

所述内侧聚结部件包括由上至下顺序连接的多个聚结过滤段，各所述聚结过滤段均为竖向设置的、两端开口的筒状结构，位于顶部的所述聚结过滤段的顶端设置有对所述聚结过滤段的顶端开口进行封堵的聚结部件顶盖，位于底部的所述聚结过滤段的底端设置有聚结部件底盖，所述聚结部件底盖上开设有与各所述聚结过滤段的内侧相连通的进气孔；各相邻两所述聚结过滤段之间均设置有环形的排液连接件，所述排液连接件上沿所述排液连接件的周向设置有对位于其上方的所述聚结过滤段所捕获的液滴进行收集的环形的排液槽；

所述外侧分离部件包括多个叶片，各所述叶片沿所述内侧聚结部件的周向环设于所述内侧聚结部件的外侧，且各所述叶片之间呈螺旋状排布，以在相邻两所述叶片之间形成螺旋状的气体通道；

相邻两所述叶片之间的距离由靠近所述内侧聚结部件至远离所述内侧聚结部件方向逐渐减小。

2.如权利要求1所述的分段排液式组合型聚结滤芯，其特征在于，所述排液槽的底部沿所述排液槽的周向均匀开设有多个排液孔，所述排液槽的下方设置有排液管，所述排液管与所述排液连接件之间连接有固定件，所述排液管的顶端与对应的所述排液孔连接，所述排液管的底端沿竖向向下延伸。

3.如权利要求1或2所述的分段排液式组合型聚结滤芯，其特征在于，所述排液连接件的顶部和底部分别开设有环形的第一定位槽和第二定位槽，与所述排液连接件顶部连接的所述聚结过滤段的底部嵌入至所述第一定位槽内，与所述排液连接件底部连接的所述聚结过滤段的顶部嵌入至所述第二定位槽内。

4.如权利要求3所述的分段排液式组合型聚结滤芯，其特征在于，多个所述聚结过滤段由上至下分别为上部聚结过滤段、中部聚结过滤段和下部聚结过滤段，所述聚结部件顶盖的底部开设有环形的顶盖定位槽，所述聚结部件底盖的顶部开设有环形的底盖定位槽，所述上部聚结过滤段、所述中部聚结过滤段和所述下部聚结过滤段之间分别通过所述排液连接件连接，所述上部聚结过滤段的顶部嵌入至所述顶盖定位槽内，所述下部聚结过滤段的底部嵌入至所述底盖定位槽内。

5.如权利要求4所述的分段排液式组合型聚结滤芯，其特征在于，所述上部聚结过滤段包括上部第一支撑骨架和上部第二支撑骨架，所述上部第二支撑骨架套设于所述上部第一支撑骨架的外侧，所述上部第一支撑骨架的外壁与所述上部第二支撑骨架的内壁之间夹设有上部聚结层，所述上部第二支撑骨架的外壁上覆设有上部排液层；

所述中部聚结过滤段包括中部第一支撑骨架和中部第二支撑骨架，所述中部第二支撑骨架套设于所述中部第一支撑骨架的外侧，所述中部第一支撑骨架的外壁与所述中部第二支撑骨架的内壁之间夹设有中部聚结层，所述中部第二支撑骨架的外壁上覆设有中部排液层；

所述下部聚结过滤段包括下部第一支撑骨架和下部第二支撑骨架，所述下部第二支撑骨架套设于所述下部第一支撑骨架的外侧，所述下部第一支撑骨架的外壁与所述下部第二支撑骨架的内壁之间夹设有下部聚结层，所述下部第二支撑骨架的外壁上覆设有下部排液层；

所述上部聚结过滤段、中部聚结过滤段与下部聚结过滤段对通过气体的阻力比例为5:3:2或者6:3:1。

6.如权利要求1所述的分段排液式组合型聚结滤芯，其特征在于，所述外侧分离部件还包括分离部件排液层和分离部件顶盖，所述分离部件排液层环设于各所述叶片的外侧，所述分离部件排液层的顶部、各所述叶片的顶部以及聚结部件顶盖均与所述分离部件顶盖的底部连接。

7.如权利要求6所述的分段排液式组合型聚结滤芯，其特征在于，所述叶片的表面设置有疏液层，所述叶片上沿竖向开设有多条排液通道，且在所述排液通道的表面设置有超亲液层。

8.如权利要求6所述的分段排液式组合型聚结滤芯，其特征在于，所述叶片的数量为8至20个，所述叶片靠近所述内侧聚结部件一侧的螺旋线的切线与所述叶片靠近所述内侧聚结部件一侧的圆周的切线之间夹角为10°至30°，所述叶片的径向宽度为20mm至40mm。

9.如权利要求1所述的分段排液式组合型聚结滤芯，其特征在于，所述叶片与所述排液连接件的外表面之间的径向距离为2mm至4mm。

10.如权利要求1所述的分段排液式组合型聚结滤芯，其特征在于，所述聚结过滤段在轴向上的长度为0.2m至0.4m。

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