CN209033948U - 惯性分离装置及其集液器 - Google Patents

Abstract

本申请提出的惯性分离装置可用于分离气液混合介质中的气体和液体，包括导流器、集液器、出液通道和出气通道。所述导流器用于将所述气液混合介质从所述导流器的周缘导入所述集液器的内腔，所述出气通道和出液通道分别与所述集液器的内腔连通，用于分别输出分离后的气体和液体。所述集液器环绕所述导流器的周缘设置，所述集液器设有用于接收所述气液混合介质的混合介质入口，所述混合介质入口环绕所述导流器的周缘设置。

Description

惯性分离装置及其集液器

技术领域

本发明涉及一种惯性分离装置，特别涉及一种用于分离气体和液体的惯性分离装置。

背景技术

在现有的惯性分离器中，两相流体的旋流产生的离心力使得液相成分径向向外扩散撞击到容器的柱形内壁面上，形成液滴，经由相应的出口排出，其余的气相经过单独的出口排出容器。气液分离的程度很大程度上取决于容器的几何形状及其水动力特性。由于离心力很大程度上取决于容器的半径和内直径以及两相流体的流速，所以气液两相的分离效率的增加一般需要增加设备的尺寸。但在一些安装空间有限的场合，往往需要较小的设备尺寸。

发明内容

有鉴于此，本申请提出一种惯性分离装置，能够在尺寸紧凑的情况下，提高分离的效率。

本申请还提出一种惯性分离装置的集液器，能够在尺寸紧凑的情况下，提高分离的效率。

本申请提出的惯性分离装置可用于分离气液混合介质中的气体和液体，包括导流器、集液器、出液通道和出气通道。所述导流器用于将所述气液混合介质从所述导流器的周缘导入所述集液器的内腔，所述出气通道和出液通道分别与所述集液器的内腔连通，用于分别输出分离后的气体和液体。所述集液器环绕所述导流器的周缘设置，所述集液器设有用于接收所述气液混合介质的混合介质入口，所述混合介质入口环绕所述导流器的周缘设置。

在一实施例中，所述惯性分离装置包括一筒体，所述筒体包括一混合介质输入端和一出气端，所述导流器位于所述筒体内，所述混合介质输入端与所述导流器之间形成混合介质输入通道，所述导流器与所述出气端之间形成所述出气通道，所述集液器环绕所述筒体壁部设置。

在一实施例中，所述导流器包括导流锥以及导叶，所述导流锥包括导流锥基体以及从所述导流锥基体朝向所述混合介质输入端延伸出的混合介质导流锥部，所述导叶设置在所述导流锥基体朝向所述混合介质输入端的一侧表面上，所述导叶并位于所述导流锥基体的周缘，所述导流锥还包括从所述导流锥基体朝向所述出气端延伸的气体导流锥部，所述气体导流锥部与所述混合介质导流锥部外形一致，对称设置。

在一实施例中，导叶设置呈单独可拆卸的部件。

在一实施例中，所述筒体包括第一筒体部和第二筒体部对接而成，所述导流锥固定在所述第一筒体部面向所述第二筒体的一端部，所述集液器固定在所述第二筒体部面向所述第一筒体的一端部。

在一实施例中，所述出液通道利用一导气管与所述出气通道连通。

在一实施例中，所述惯性分离装置包括一筒体，所述筒体包括一混合介质输入端和一出气端，所述导流器位于所述筒体内，所述混合介质输入端与所述导流器之间形成混合介质输入通道，所述导流器与所述出气端之间形成所述出气通道，所述集液器的内腔为一开放的环，具有内腔第一端和内腔第二端，所述出液通道与所述内腔第二端连接，所述集液器具有从所述内腔第一端朝向所述内腔第二端的延伸路径，所述内腔的横截面面积在所述延伸路径上逐渐增加，所述集液器的材料沿环绕所述延伸路径的方向弯曲从而形成所述内腔，所述集液器沿所述延伸路径具有第一边缘部和第二边缘部，所述第一边缘部和所述第二边缘部不接合，从而在所述第一边缘部和所述第二边缘部之间形成环形的缝隙，所述导流锥与所述第一边缘部之间形成一气体出口，所述气体出口与所述出气通道连通。

在一实施例中，所述第二边缘设有一继续沿环绕所述延伸路径的方向弯折的阻挡部，用于阻挡液体从所述缝隙流出所述内腔。

在一实施例中，所述惯性分离装置在所述圆筒的圆周方向设有若干所述集液器，每一集液器与一个所述的出液通道连通。

另一方面，本申请提出一种惯性分离装置的集液器，所述集液器具有一内腔。所述内腔为一开放的环，具有内腔第一端和内腔第二端，所述内腔第二端作为分离出的液体的出口，所述集液器具有从所述内腔第一端朝向所述内腔第二端的延伸路径，所述集液器的材料沿环绕所述延伸路径的方向弯曲从而形成所述内腔，所述集液器沿所述第一延伸路径具有第一边缘部和第二边缘部，所述第一边缘部和所述第二边缘部不接合，从而在所述第一边缘部和所述第二边缘部之间形成环形的缝隙，所述环形的缝隙作为所述气液混合介质的输入口和分离出的气体的出口。

在一实施例中，所述内腔的横截面面积在所述延伸路径上逐渐增加，所述第二边缘设有一继续沿环绕所述延伸路径的方向弯折的阻挡部，用于阻挡液体从所述缝隙流出所述内腔。

综上所述，本申请提出了一种惯性分离装置，其通过设置环形的集液器，有别于传统的筒状集液器，显著减小设备尺寸。在一些实施例中，通过设置两侧外形相同的导流锥以及将导叶设置成单独可拆卸的部件，仅通过改变导叶安装位置就可以实现上进气或下进气，一个设备即可满足多种应用场景。另外，通过在出液通道和出气通道之间设置导气管，有效提高集液器内的流动速度，从而有效提高分离效率。

附图说明

图1是惯性分离装置一实施例的立体组合图。

图2是图1的惯性分离装置的立体分解图。

图3是图1的惯性分离装置的另一角度的分解图。

图4是图1的惯性分离装置的剖面分解示意图。

图5是图1的惯性分离装置的剖视图。

图6是图5的局部放大图。

图7是惯性分离装置另一实施例的立体组合图。

图8是图7的俯视图。

具体实施方式

在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。

图1是惯性分离装置一实施例的立体组合图，图2-4是图1的惯性分离装置的分解示意图，图5是图1的惯性分离装置的剖视图，图6是图5的局部放大图。

惯性分离装置包括一筒体10，所述筒体10包括一混合介质输入端12和一出气端14。一导流器16位于所述筒体10内。所述混合介质输入端12与所述导流器16之间形成混合介质输入通道18，所述导流器16与所述出气端14之间形成所述出气通道20。惯性分离装置还包括一集液器22。导流器16用于将气液混合介质从导流器16的周缘导入集液器22的内腔24，出气通道20和出液通道28分别与集液器22的内腔24连通，用于分别输出分离后的气体和液体。

在所示的实施例中，所述筒体10包括第一筒体部30和第二筒体部32对接而成。在所示的实施例中，第一筒体部30和第二筒体部32分别设有对接的法兰34、36。

所述导流器16固定在第一筒体部30面向第二筒体32的一端部，即设置法兰34的这一端。在所示的实施例中，第一筒体部30在其端部设有一固定架38。该固定架38与第一筒体部30的筒壁之间形成有间隙40，该间隙40与出气通道26连通。

导流器16包括导流锥42以及导叶44。所述导流锥42包括导流锥基体46以及从所述导流锥基体46朝向混合介质输入端12延伸出的混合介质导流锥部48。在所示的实施例中，导流锥42还包括从导流锥基体46朝向出气端14延伸的气体导流锥部50。导叶44设置在导流锥基体46朝向混合介质输入端12的一侧表面上，所述导叶44并位于所述导流锥基体的周缘，因此气液混合介质从所述导流器16的周缘导入集液器22的内腔24。在本实施例中，所述气体导流锥部50与所述混合介质导流锥部48外形一致，对称设置。如果将导叶形成一单独可拆卸的部件，则可以利用同一套设备适应混合介质上端进和下端进的情形。只要根据实际情况，将导叶44设置在导流锥42的上表面还是下表面即可，其余部件不需要更动。当然，应当理解的是，也可以只在面向混合介质输入端12这一侧设置混合介质导流锥部48，而不在另一侧设置气体导流锥部50。或者，两侧的导流锥部48、50的外形轮廓可以不一致。

集液器22环绕导流器16的周缘设置。在所述的实施例中，集液器22环绕筒体10壁部设置。更具体而言，所述集液器22固定在所述第二筒体部32面向所述第一筒体30的一端部，即设有法兰36的这一端。在所示的实施例中，集液器22固定在第二筒体部32上，而法兰36固定在集液器22上。

集液器22的内腔24为一开放的环，具有内腔第一端52和内腔第二端54。所述出液通道28与内腔第二端54连接。集液器22具有从内腔第一端52朝向内腔第二端54的延伸路径。在所示的实施例中，内腔24的横截面面积(即垂直于延伸路径的截面)在所述延伸路径上逐渐增加。混合介质源源不断地从导流器16导入到内腔24中，由于内部压力的作用，分离出的气体和液体将分别沿各自的路径从出气通道和出液通道排出。对于液相和固相物质而言，将整体上从小截面的一端向大截面的一端流动。下面对气液分离过程作进一步说明：气液混合介质在惯性力作用下，经过导流锥和叶片时，在相关表面湍流凝聚，形成气液分离，并进入集液腔，在内部压力和重力的作用下，分别进入出气通道和出液通道。导流锥根部表面设置非光滑表面，产生湍流凝聚作用，可以提高气液分离效率。

集液器22可以由一块板卷绕而成，也可以通过铸造形成。如果采用卷绕方式形成，集液器22的材料沿环绕所述延伸路径的方向弯曲从而形成所述内腔24。所述集液器22沿所述延伸路径具有第一边缘部56和第二边缘部58，所述第一边缘部56和所述第二边缘部58不接合，从而在所述第一边缘部和所述第二边缘部之间形成环形的缝隙60，所述导流器16与所述第一边缘部56之间形成一气体出口62，所述气体出口62与所述间隙40和出气通道20连通。缝隙60作为接收气液混合介质的混合介质入口，其环绕所述导流器16的周缘设置。

为了进一步阻挡液体从所述缝隙60流出所述内腔24，第二边缘58继续沿环绕所述延伸路径的方向弯折形成一阻挡部64，阻挡外流的液体和/或固体。

工作时，混合介质从混合介质输入端12进入筒体10，并沿混合介质输入通道18流动，借助导叶44的导向作用，混合介质从导流器16的周向经过集液器22的缝隙60进入集液器22的内腔24。混合介质沿着集液器22的内壁流动，流动至第二边缘部58的流体由于阻挡部64的阻挡，使得流体中的固体和液体无法从第二边缘部58离开内腔24，绝大部分固体和液体只能朝截面较大的内腔第二端54流动，进而从出液通道28排出筒体10。在内部压力的挤压下，分离出的气体从集液器22的缝隙60，经过气体出口62、间隙40进入出气通道20排出筒体10。因此，该缝隙60既作为混合介质的输入口，也作为分离后的气体的出口。

本申请还提出了一种提高流体在集液器22内的流动速度的结构。出液通道28利用一导气管66与出气通道20连通。由于会有少量气体随着液体一起从出液通道28排出，这些气体提高了液体通道28的排放被压。通过设置导气管66将该部分气体导引至出气通道20排出，有效降低了出液通道的排放被压，从而提高了液体排放速度，进而提高了集液器22内的流动速度。提高流体在集液器22内的流动速度有助于液体的凝聚，从而实现更高效的分离效果。不同的混合介质可能有不同的最佳流动速度，因此可以在导气管66安装调节阀，调节导气量的大小，以适应不同的工况。

在以上实施例中，所述惯性分离装置在所述圆筒的圆周方向设有一个集液器22，只有一个出液通道28与集液器22连接，该集液器22基本上环绕筒体10以及导流器16的周缘。在图7和8所示的实施例中，所述惯性分离装置在圆筒10的圆周方向设有四个集液器22，每一集液器22与一个出液通道28连通。此时，每个集液器22只环绕筒体10以及导流器16的四分之一周缘。当然，集液器22与出液通道28的数量可以根据实际情况，例如待处理的混合介质的量来定。

上述实施例使用了“环形”或“环绕”的术语，该术语并不限定集液器22必须环绕整个圆周，仅仅环绕圆周的部分也算作本申请所提出的环绕。另外，上述实施例中使用的术语“开放的环”是指一个环的两端没有相通而构成一个闭环，例如上述实施例中，截面较小的内腔第一端52与截面较大的内腔第二端54没有相通。而且，虽然本申请中描述惯性分离装置是为了分离混合介质中的气体与液体，但实际混合介质中有可能含有气相、液相和固相，一般固相会连通液相一起从液体通道28排出。本申请实施例及权利要求中为了描述简化，仅描述为分离液体和气体，并将排出液相和固相的通道统称为液体通道28，但应当了解的是，视乎混合介质内的物质组成，液体通道28也可能排出固相物质，或者液体中可夹杂固相物质。

综上所述，本申请提出了一种惯性分离装置，其通过设置环形的集液器，有别于传统的筒状集液器，显著减小设备尺寸。在一些实施例中，通过设置两侧外形相同的导流锥以及将导叶设置成单独可拆卸的部件，仅通过改变导叶安装位置就可以实现上进气或下进气，一个设备即可满足多种应用场景。另外，通过在出液通道和出气通道之间设置导气管，有效提高集液器内的流动速度，从而有效提高分离效率。

本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。

Claims (8)

1.一种惯性分离装置，包括导流器、集液器、出液通道和出气通道，所述导流器用于将气液混合介质从所述导流器的周缘导入所述集液器的内腔，所述出气通道和出液通道分别与所述集液器的内腔连通，用于分别输出分离后的气体和液体，其特征在于，所述集液器环绕所述导流器的周缘设置，所述集液器设有用于接收所述气液混合介质的混合介质入口，所述混合介质入口环绕所述导流器的周缘设置。

2.如权利要求1所述的惯性分离装置，其特征在于，所述惯性分离装置包括一筒体，所述筒体包括一混合介质输入端和一出气端，所述导流器位于所述筒体内，所述混合介质输入端与所述导流器之间形成混合介质输入通道，所述导流器与所述出气端之间形成所述出气通道，所述集液器环绕所述筒体壁部设置。

3.如权利要求2所述的惯性分离装置，其特征在于，所述导流器包括导流锥以及导叶，所述导流锥包括导流锥基体以及从所述导流锥基体朝向所述混合介质输入端延伸出的混合介质导流锥部，所述导叶设置在所述导流锥基体朝向所述混合介质输入端的一侧表面上，所述导叶并位于所述导流锥基体的周缘，所述导流锥还包括从所述导流锥基体朝向所述出气端延伸的气体导流锥部，所述气体导流锥部与所述混合介质导流锥部外形一致，对称设置。

4.如权利要求3所述的惯性分离装置，其特征在于，所述筒体包括第一筒体部和第二筒体部对接而成，所述导流锥固定在所述第一筒体部面向所述第二筒体的一端部，所述集液器固定在所述第二筒体部面向所述第一筒体的一端部。

5.如权利要求4所述的惯性分离装置，其特征在于，所述出液通道利用一导气管与所述出气通道连通。

6.如权利要求3所述的惯性分离装置，其特征在于，所述惯性分离装置包括一筒体，所述筒体包括一混合介质输入端和一出气端，所述导流器位于所述筒体内，所述混合介质输入端与所述导流器之间形成混合介质输入通道，所述导流器与所述出气端之间形成所述出气通道，所述集液器的内腔为一开放的环，具有内腔第一端和内腔第二端，所述出液通道与所述内腔第二端连接，所述集液器具有从所述内腔第一端朝向所述内腔第二端的延伸路径，所述内腔的横截面面积在所述延伸路径上逐渐增加，所述集液器的材料沿环绕所述延伸路径的方向弯曲从而形成所述内腔，所述集液器沿所述延伸路径具有第一边缘部和第二边缘部，所述第一边缘部和所述第二边缘部不接合，从而在所述第一边缘部和所述第二边缘部之间形成环形的缝隙，所述导流锥与所述第一边缘部之间形成一气体出口，所述气体出口与所述出气通道连通。

7.如权利要求6所述的惯性分离装置，其特征在于，所述第二边缘设有一继续沿环绕所述延伸路径的方向弯折的阻挡部，用于阻挡液体从所述缝隙流出所述内腔。

8.如权利要求2-7任意一项所述的惯性分离装置，其特征在于，所述惯性分离装置在所述筒体的圆周方向设有若干所述集液器，每一集液器与一个所述的出液通道连通。