CN117919790A - 一种从液体中分离气体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种从液体中分离气体的装置，属于管道配件技术领域。它解决了现有分离装置中气体分离效果不佳等问题。本从液体中分离气体的装置，包括具有排气室和分离室的壳体，分离室的上端和下端分别设置有进液接管和出液接管，分离室中固定有中心筒体和位于中心筒体下方的阻挡件，分离室和排气室通过中心筒体相连通，壳体与中心筒体之间固定有沿着上下方向螺旋设置的数个螺旋片，数个螺旋片相间设置形成与螺旋片数量相同的过流通道，过流通道的出口位于中心筒体的下端处，且过流通道的出口沿中心筒体的周向大致均匀分布，阻挡件的上表面具有向下凹入的凹腔，凹腔正对着中心筒体。本分离装置能够提高气体的分离效果。

Description

一种从液体中分离气体的装置

技术领域

本发明属于管道配件技术领域，涉及一种从液体中分离气体的装置。

背景技术

在水暖系统中热水通过管道进行输送，而水中混有气体，这些气体会影响水暖系统的使用安全并产生噪音，因此需要将多余的气体排出。一般会在水暖管道中安装排气组件，但是普通的排气组件无法将水中的气体分离出来，具有一定的局限性。

因此，在现有排气组件的基础上设计了气体分离装置，比如公告号为FR7012589的专利文献资料公开的一种气体分离器，通过将入口偏心设置且切向输入，出口位于入口的下方，使水流形成涡旋利用离心力使气体从水中分离，再通过自动排气组件将气体排出。或者如公布号为WO2023/218350A1的专利文献公开的一种气体分离器，也是将入口偏心设置且切向输入。但是这些偏心切向设置的入口会使液体在壳体内形成涡旋时在周向上处于受力不均状态，气体在涡旋中心聚集时不是汇聚成笔直状，而是成扭曲状，即涡旋的旋转中心在轴向上不是处于一条直线，导致离心作用大打折扣，气体分离效果不佳。

为了提高气体分离效果，常用的方法是增加气体分离器的数量，采用串联的方式以尽可能多的排出气体，保证水暖管道使用的安全，但是这样会增加管道安装成本和安装空间。或者采用在壳体上设置多个入口，但是这样会导致管道连接复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种从液体中分离气体的装置，解决了现有分离装置中气体分离效果不佳的技术问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种从液体中分离气体的装置，包括壳体，所述壳体的上部和下部分别具有排气室和分离室，所述排气室上安装有排气组件，所述分离室的上端和下端分别设置有进液接管和出液接管，所述分离室中固定有中心筒体和位于中心筒体下方的阻挡件，所述分离室和排气室通过中心筒体相连通，其特征在于，所述壳体与中心筒体之间固定有沿着上下方向螺旋设置的数个螺旋片，数个螺旋片相间设置形成与螺旋片数量相同的过流通道，所述过流通道的出口位于中心筒体的下端处，且所述过流通道的出口沿中心筒体的周向大致均匀分布，所述阻挡件的上表面具有向下凹入的凹腔，所述凹腔正对着中心筒体。

带有气体的液体从进液接管进入到分离室，然后液体在螺旋片的分割作用下形成数股液体并在中心筒体与壳体之间沿着过流通道向下螺旋运动，在螺旋运动的过程中产生切向离心力。由于过流通道的出口在中心筒体的下端处，且沿中心筒体的周向大致均匀分布，使得被螺旋片分割的数股液体能够从过流通道的出口大致均匀地螺旋流出，螺旋流出的数股液体又合为一个整体，这个整体液体呈涡旋状态且在周向上受力均匀，使涡旋的旋转中心在轴向上处于一条直线，从而使气体在涡旋中心处呈直线状态汇聚，气体上升进入到中心筒体的内腔中再进入到排气室，最后利用排气组件排出壳体。涡旋状的液体在进入到出液接管之前先接触到阻挡件，由于阻挡件上设置凹腔，且凹腔正对着中心筒体，涡旋状液体被阻挡件的侧壁切割为位于阻挡件外侧的外围液体以及位于阻挡件凹腔内的凹腔液体，离心力大脱气效果好的外围液体从出液接管流出，凹腔液体则继续在阻挡件凹腔内进行涡旋运动，使凹腔液体中的气体继续脱出，使气体充分地从液体中分离。因此，本分离装置能够提高气体的分离效果。

在上述的从液体中分离气体的装置中，所述中心筒体呈上小下大的锥形，所述分离室的侧壁呈直筒状。

这样设置使中心筒体的外侧面与分离室侧壁之间的间隔从上往下逐渐变小，即过流通道的流通截面积从上往下逐渐变小，而中心筒体的内孔从下往上逐渐变小。随着水流沿螺旋片向下运动，过流通道的流通截面积逐渐减小，使得水流的流速增大，这样水流从过流通道的出口流出时可以具有较大的离心力，有利于气体从液体中分离出来并在中心筒体的正下方呈直线聚集，提高气体的分离效果。气体从液体中分离出来时呈气泡状态，中心筒体的内孔从下往上逐渐变小，使中心筒体的内侧面在气泡上升过程中具有收拢汇聚作用，使气泡更充分的发生碰撞形成大气泡，大气泡能够快速上升进入到排气室，提高排气效率，而且中心筒体的下部口径较大，扩大了气泡收拢汇聚的范围，避免气泡逃逸到中心筒体外。

在上述的从液体中分离气体的装置中，所述中心筒体上部的内侧面上具有凸出的呈环形的挡环。挡环具有中心孔使气体通过，之后进入到排气室。挡环的作用则有利于气泡进一步发生碰撞，使气体快速通过中心孔。

在上述的从液体中分离气体的装置中，所有螺旋片的下端与中心筒体的下端齐平。这样可以使在过流通道脱出的气体在流出螺旋片时能够直接进入到中心筒体中，使气体尽快排出。

在上述的从液体中分离气体的装置中，所述出液接管位于分离室的底壁，所述凹腔的底面呈平面状，所述凹腔的侧面呈弧形，所述凹腔的口沿上具有呈直筒状的凸环，所述凸环与分离室的侧壁之间具有环隙，所述阻挡件下表面具有插设在出液接管中的连接筒，所述连接筒的上端伸出出液接管并开设有通孔。

在阻挡件凹腔中分离的气体受到阻挡件的阻挡作用不会随液体进入到出液接管，凸环具有进一步的阻挡作用。凹腔的底面呈平面状，凹腔的侧面呈弧形，则可以使液体在凹腔内继续涡旋，并保证对气体的阻挡作用。环隙和通孔则保证了脱气后的液体顺利从壳体中流出。

在上述的从液体中分离气体的装置中，所述出液接管设置在分离室下端的侧壁上，所述凹腔的底面为凹球面，所述凹腔侧面的下部为圆柱面，所述凹腔侧面的上部为圆锥面，所述阻挡件的上沿高于出液接管的内孔，所述阻挡件与分离室的侧壁之间具有过水空隙。在阻挡件凹腔中分离的气体受到阻挡件的阻挡作用不会随液体进入到出液接管，凹腔的底面为凹球面，凹腔侧面的下部为圆柱面，凹腔侧面的上部为圆锥面，可以使液体在凹腔内继续涡旋，并保证对气体的阻挡作用。过水空隙则保证了脱气后的液体顺利从壳体中流出。

在上述的从液体中分离气体的装置中，所述阻挡件下端的外侧面上具有固定环，所述固定环与壳体固定连接。通过固定环将阻挡件固定在壳体上，连接方便。

在上述的从液体中分离气体的装置中，所述螺旋片的外侧壁均与分离室的腔壁贴靠，所述螺旋片的内侧壁与中心筒体固定。这样可以使过流通道内的液体彼此分离，保证所有液体均利用螺旋片形成螺旋转动后流出过流通道，提高气体的分离效果。

在上述的从液体中分离气体的装置中，所述进液接管对应中心筒体的上端并沿中心筒体的径向设置。径向设置进液接管可以减少液体在中心筒体上端处时的受力不均匀性，有利于使液体在流出螺旋片后合为整体时受力均匀化，使气体在中心筒体下方呈直线聚集，提高气体的分离效果。另外进液接管径向设置使壳体在管道中安装方便。

在上述的从液体中分离气体的装置中，所述排气室的侧壁上连接有安全阀。当大量气体出现在管道中导致管道内压力变大时，气体通过排气室的排气孔往往无法快速全部排出，这时可以通过增大的压力将安全阀打开，通过安全阀能够及时将大量气体排出，避免大量气体在管道中流动带来的安全隐患。另外，当排气组件出现故障无法正常排气时，也可以通过安全阀进行排气，提高了使用安全性。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、液体在中心筒体下方涡旋时受力均匀，使气体在中心筒体的下方成直线状聚集，提高了气体分离效果。

2、多个螺旋片的设置使液体快速形成需要的离心力，能够缩短螺旋片的轴向高度，从而使壳体的整体高度较小，使本装置在管道中安装方便。

3、阻挡件的结构使液体在流出出液接管之前先进行分割，液体被阻挡件分割为外侧液体和凹腔液体，凹腔液体在阻挡件的凹腔中继续旋转进行气体分离，提高了气体分离效果。

4、中心筒体呈锥形，可以提高液体流出过流通道时的离心力，提高气体的分离效果，同时还能够有利于收拢气体，使气体快速排出。

5、进液接管径向设置，使本装置在水暖管道中安装方便，还能够有利于液体在中心筒体下方涡旋时受力均匀，提高气体分离效果。

6、排气室侧壁上连接安全阀，提高了水暖管道使用的安全性。

当大量气体出现在管道中导致管道内压力变大时，气体通过排气室的排气孔进行排气，同时还可以通过增大的压力将安全阀打开，通过安全阀能够及时将大量气体排出，避免大量气体在管道中流动带来的安全隐患。另外，当排气组件出现故障无法正常排气时，也可以通过安全阀进行排气，提高了使用安全性。

附图说明

图1是本装置实施例一的立体图。

图2是本装置实施例一剖开壳体时的立体图。

图3是本装置实施例一的剖视图。

图4是本装置实施例一螺旋件倒置后的立体图。

图5是本装置实施例一阻挡件的立体图。

图6是本装置实施例二的剖视图。

图中，1、壳体；1a、排气室；1a1、排气孔；1b、分离室；1b1、进液接管；1b2、出液接管；1c、隔板；1c1、过气孔；1c2、连接环；1d、安全接管；2、中心筒体；2a、挡环；2b、中心孔；3、螺旋片；3a、过流通道；3b、出口；4、阻挡件；4a、阻挡部；4a1、凹腔；4a2、凸环；4b、连接筒；4b1、通孔；4c、固定环；5、环隙；6、导气板；6a、通气孔；7、排气组件；7a、浮体；7b、杠杆；7c、排气芯子；7d、排气弹簧；7e、排气座；7f、导杆；8、安全阀；8a、阀体；8a1、阀座；8a2、阀孔；8b、阀杆；8c、皮膜；8d、安全弹簧；9、卡圈；10、进液接头；11、出液接头；12、安全接头；13、过水空隙。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1和图2所示，一种从液体中分离气体的装置，包括壳体1，壳体1上部具有排气室1a，壳体1下部具有分离室1b，排气室1a的侧壁和分离室1b的侧壁均呈圆筒状。排气室1a与分离室1b之间设置有隔板1c，隔板1c上开设有若干过气孔1c1。排气室1a上安装有排气组件7，排气室1a的腔壁和排气组件7组成了排气阀，排气室1a的侧壁上连接有安全阀8。排气室1a的侧壁上设置有安全接管1d，安全接管1d上连接有安全接头12，安全阀8的进口端与安全接头12通过卡圈9实现快速连接，安全阀8的出口3b端朝下设置。分离室1b的上端设置有与分离室1b连通的进液接管1b1，分离室1b的下端设置有与分离室1b连通的出液接管1b2。进液接管1b1沿径向设置，出液接管1b2沿轴向设置。进液接管1b1中连接有进液接头10，出液接管1b2中连接有出液接头11，通过进液接头10和出液接头11将本装置连接到管道中。为了便于组装，壳体1由上盖体、中主体和下主体分体连接而成，上盖体盖合并螺纹连接在中主体的上端，上盖体和中主体的上部围成排气室1a，下主体与中主体的下端螺纹连接，下主体与中主体的下部围成分离室1b。

如图2和图3所示，分离室1b中固定有沿上下方向设置的中心筒体2，中心筒体2呈上小下大的圆锥形，中心筒体2的外侧面与分离室1b侧壁之间的间隔从上往下逐渐变小，中心筒体2的内孔从下往上逐渐变大。中心筒体2与分离室1b同轴设置。排气室1a和分离室1b通过中心筒体2相连通。隔板1c的下表面上位于过气孔1c1的外侧具有向下凸出的连接环1c2，中心筒体2的上端与连接环1c2插接并形成螺纹连接。中心筒体2与壳体1之间固定有沿着上下方向螺旋设置的数个螺旋片3。数个螺旋片3相间设置形成与螺旋片3数量相同的过流通道3a，过流通道3a的出口3b位于中心筒体2的下端处，且过流通道3a的出口3b沿中心筒体2的周向大致均匀分布。本实施例中，螺旋片3的内侧壁与中心筒体2固定，螺旋片3的外侧壁与分离室1b的侧壁贴靠，螺旋片3与中心筒体2组成螺旋件。本实施例中设置有两个螺旋片3，也可以设置三个或者更多的螺旋片3，流量越大设置的螺旋片3越多。结合图4所示，螺旋片3呈等距螺旋设置，所有螺旋片3的下端位于中心筒体2的同一高度上，所有螺旋片3的下端与中心筒体2的下端齐平。所有螺旋片3的上端位于中心筒体2的同一高度上，螺旋片3的上端与隔板1c的下表面之间具有间隔，保证液体顺利进入到所有过流通道3a中。中心筒体2上部的内侧面上具有凸出呈环形的的挡环2a，挡环2a的中心处具有中心孔2b。过流通道3a的上端开口，保证所有过流通道3a中均有液体通过。

如图2和图3所示，出液接管1b2位于分离室1b的底壁且朝下设置，中心筒体2的下方还设置有阻挡件4。阻挡件4与中心筒体2之间具有间隔，形成涡旋空间。阻挡件4的上表面具有向下凹入的凹腔4a1，阻挡件4上端具有大致呈碗状或者碟状的阻挡部4a，凹腔4a1设置在阻挡部4a上，凹腔4a1正对着中心筒体2。凹腔4a1的底面呈平面状，凹腔4a1的侧面呈弧形。阻挡部4a的上沿上具有呈直筒状的凸环4a2，凸环4a2与分离室1b的侧壁之间具有环隙5。凸环4a2的位置与螺旋片3对应，凸环4a2的最大外径大于中心筒体2的最大外径。阻挡件4的下表面具有插设在出液接管1b2中的连接筒4b，连接筒4b的上端伸出出液接管1b2并开设有通孔4b1。结合图5所示，通孔4b1有四个并沿周向均匀设置。连接筒4b插入到出液接管1b2中并形成螺纹连接。

如图3所示，排气室1a的顶部设置有排气孔1a1，上盖体和中主体的上端之间固定有导气板6，导气板6上开设有通气孔6a。排气组件7包括浮体7a、杠杆7b、排气芯子7c、排气弹簧7d和排气座7e。排气座7e固定在导气板6上并位于通气孔6a的下方，杠杆7b的一端铰接在排气座7e上，杠杆7b的另一端与浮体7a钩连，浮体7a位于排气室1a内。排气芯子7c安装在排气座7e中，排气芯子7c的上端穿过杠杆7b后插入到通气孔6a中，杠杆7b能够作用在排气芯子7c上使排气芯子7c向下运动。排气弹簧7d连接在排气芯子7c和排气座7e之间，排气弹簧7d作用在排气芯子7c上使排气芯子7c将通气孔6a封闭。隔板1c上安装有向上设置的导杆7f，浮体7a套装在导杆7f上。正常供水时，液体进入到排气室1a将浮体7a托起，杠杆7b不受力，排气芯子7c在排气弹簧7d的作用下将通气孔6a关闭，当气体在排气室1a聚集后，排气室1a中的液体不断下降，浮体7a向下移动使杠杆7b转动，杠杆7b作用在排气芯子7c上使排气芯子7c克服排气弹簧7d的弹力向下运动，通气孔6a打开进行排气。气体排出后，排气室1a中液面上升将浮体7a重新托起，通气孔6a重新关闭。

如图3所示，安全阀8包括阀体8a和阀杆8b，阀体8a内设置有阀座8a1，阀座8a1上具有连通阀体8a进口端和阀体8a出口3b端的阀孔8a2，阀杆8b上连接有皮膜8c和安全弹簧8d，皮膜8c的外沿固定在阀体8a上，皮膜8c的中心区固定在阀杆8b的内端上，安全弹簧8d作用在阀杆8b上使皮膜8c抵靠在阀座8a1上将阀孔8a2关闭。当液体中混入大量气体使管道内的压力增大时，大量气体进入排气室1a，通过排气组件7排气的同时，气体推动安全阀8的阀杆8b向外移动，阀杆8b内端离开阀座8a1将阀孔8a2打开，大量气体通过安全阀8排出。

本装置在使用时，带有气体的液体从进液接管1b1进入到分离室1b，然后液体在螺旋片3的分割作用下形成数股液体并在过流通道3a内向下螺旋运动，从过流通道3a下端出口3b螺旋流出的数股液体又合为一个整体进入涡旋空间中，这个整体液体在涡旋空间中呈涡旋状态且在周向上受力均匀，从而使气体在涡旋中心处沿直线聚集，即涡旋中心在轴向上成一条直线，最底部的液体进入到阻挡件4的凹腔4a1中继续进行气体分离，气体则受到阻挡件侧壁的阻挡不会进入到进液接管1b1，气体上升进入到中心筒体2的内腔中，受到中心筒体2收拢作用，气泡在上升过程中不断碰撞形成大气泡，快速上升进入到排气室1a，最后通过排气组件7排出壳体1，脱气后的液体从出液接管1b2流出。气体在涡旋中心处沿直线聚集，充分利用了液体螺旋运动形成的离心力，使本分离装置能够提高气体的分离效果。

实施例二

阻挡件4的结构、安全阀8与壳体1的连接结构与实施例一不同，其中出液接管1b2设置在分离室1b下端的侧壁上，壳体1由上盖体、中主体和阻挡件4分体连接而成，进液接管1b1和出液接管1b2均设置在中主体上，阻挡件4螺纹连接在中主体下端口处。阻挡件4的上表面具有向下凹入的凹腔4a1，阻挡件4具有呈碗形的阻挡部4a，凹腔4a1设置在阻挡部4a上，凹腔4a1正对中心筒体2。凹腔4a1的底面呈凹球面状，阻挡部4a的上沿高于出液接管1b2的内孔，阻挡部4a的侧壁与分离室1b的侧壁之间具有过水空隙13。阻挡部4a侧壁的上部呈圆锥状，阻挡部4a侧壁的下部呈圆柱状，加强阻挡部4a对气体的阻挡作用。阻挡部4a下端的外侧面上具有固定环4c，固定环4c与壳体1固定连接。固定环4c插入到中主体的下端口处并形成螺纹连接。排气室1a侧壁上的安全接管1d与安全阀8的进口端直接连接。其他结构与实施例一相同。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种从液体中分离气体的装置，包括壳体(1)，所述壳体(1)的上部和下部分别具有排气室(1a)和分离室(1b)，所述排气室(1a)上安装有排气组件(7)，所述分离室(1b)的上端和下端分别设置有进液接管(1b1)和出液接管(1b2)，所述分离室(1b)中固定有中心筒体(2)和位于中心筒体(2)下方的阻挡件(4)，所述分离室(1b)和排气室(1a)通过中心筒体(2)相连通，其特征在于，所述壳体(1)与中心筒体(2)之间固定有沿着上下方向螺旋设置的数个螺旋片(3)，数个螺旋片(3)相间设置形成与螺旋片(3)数量相同的过流通道(3a)，所述过流通道(3a)的出口(3b)位于中心筒体(2)的下端处，且所述过流通道(3a)的出口(3b)沿中心筒体(2)的周向大致均匀分布，所述阻挡件(4)的上表面具有向下凹入的凹腔(4a1)，所述凹腔(4a1)正对着中心筒体(2)。

2.如权利要求1所述的从液体中分离气体的装置，其特征在于，所述中心筒体(2)呈上小下大的锥形，所述分离室(1b)的侧壁呈直筒状。

3.如权利要求2所述的从液体中分离气体的装置，其特征在于，所述中心筒体(2)上部的内侧面上具有凸出的呈环形的挡环(2a)。

4.如权利要求2所述的从液体中分离气体的装置，其特征在于，所有螺旋片(3)的下端与中心筒体(2)的下端齐平。

5.如权利要求1-4任一所述的从液体中分离气体的装置，其特征在于，所述出液接管(1b2)位于分离室(1b)的底壁，所述凹腔(4a1)的底面呈平面状，所述凹腔(4a1)的侧面呈弧形，所述凹腔(4a1)的口沿上具有呈直筒状的凸环(4a2)，所述凸环(4a2)与分离室(1b)的侧壁之间具有环隙(5)，所述阻挡件(4)下表面具有插设在出液接管(1b2)中的连接筒(4b)，所述连接筒(4b)的上端伸出出液接管(1b2)并开设有通孔(4b1)。

6.如权利要求1-4任一所述的从液体中分离气体的装置，其特征在于，所述出液接管(1b2)设置在分离室(1b)下端的侧壁上，所述凹腔(4a1)的底面为凹球面，所述凹腔(4a1)侧面的下部为圆柱面，所述凹腔(4a1)侧面的上部为圆锥面，所述阻挡件(4)的上沿高于出液接管(1b2)的内孔，所述阻挡件(4)与分离室(1b)的侧壁之间具有过水空隙(13)。

7.如权利要求6所述的从液体中分离气体的装置，其特征在于，所述阻挡件(4)下端的外侧面上具有固定环(4c)，所述固定环(4c)与壳体(1)固定连接。

8.如权利要求1-4任一所述的从液体中分离气体的装置，其特征在于，所述螺旋片(3)的外侧壁均与分离室(1b)的腔壁贴靠，所述螺旋片(3)的内侧壁与中心筒体(2)固定。

9.如权利要求1-4任一所述的从液体中分离气体的装置，其特征在于，所述进液接管(1b1)对应中心筒体(2)的上端并沿中心筒体(2)的径向设置。

10.如权利要求1-4任一所述的从液体中分离气体的装置，其特征在于，所述排气室(1a)的侧壁上连接有安全阀(8)。