气液分离器的制作方法

1.本技术涉及气液分离器。


背景技术：

2.气液分离器一般包括入口、气体出口和液体出口。其中，入口位于侧部，气体出口位于上部，并且液体出口位于下部。入口用于接收气体和液体的混合流体。混合流体从入口进入气液分离器后，由于液体和气体的重力不同，因此气体会向上运动通过气体出口流出气液分离器，而液体会向下运动通过液体出口流出气液分离器。通过采用重力的分离方式分离出的气体夹带液滴的量较大。


技术实现要素：

3.本技术的示例性实施例可以解决至少一些上述问题。
4.本技术提供一种气液分离器，所述气液分离器包括壳体组件和数个第一筋条。所述壳体组件具有限定壳体容腔的内侧壁，所述壳体组件包括入口、气体出口和液体出口，所述入口、所述气体出口和所述液体出口与所述壳体容腔连通，所述入口设置在所述壳体容腔的内侧壁上，所述气体出口设置在所述入口的上方，所述液体出口设置在所述入口的下方。所述数个第一筋条设置在所述壳体组件的所述内侧壁上。其中，所述数个第一筋条中的每一个相对于所述壳体组件的高度方向成角度布置，并且所述数个第一筋条中的每一个包括第一筋条迎风端和第一筋条背风端，其中，在从所述入口进入所述壳体容腔的流体的流动方向上，所述第一筋条迎风端位于所述第一筋条背风端的上游，在所述壳体组件的高度方向上，所述第一筋条迎风端高于所述第一筋条背风端。
5.根据上述气液分离器，所述壳体组件包括外壳体和壳体衬套，所述壳体衬套设置在所述外壳体内，并且限定所述壳体容腔的内侧壁由所述壳体衬套形成。
6.根据上述气液分离器，所述数个第一筋条中的每一个与高度方向的夹角为大于0
°
并且小于等于45
°
。
7.根据上述气液分离器，所述数个第一筋条被布置成多组第一筋条。其中，每组第一筋条沿所述壳体组件的高度方向布置，并且所述多组第一筋条沿所述壳体组件的周向布置并相互隔开。
8.根据上述气液分离器，在从所述入口进入所述壳体容腔的流体的流动方向上，对于相邻的第一筋条，位于较高高度的第一筋条的第一筋条背风端位于较低高度的第一筋条的第一筋条背风端的下游。
9.根据上述气液分离器，所述气液分离器内套筒。所述内套筒设置在所述壳体容腔中；所述内套筒的外侧壁与限定所述壳体容腔的所述内侧壁之间具有一定距离，以形成环形通道，所述入口与所述环形通道连通。所述内套筒还包括数个第二筋条，所述数个第二筋条设置在所述内套筒本体的所述外侧壁上。其中，所述数个第二筋条中的每一个相对于所述壳体组件的高度方向成角度布置，并且所述数个第二筋条中的每一个包括第二筋条迎风
端和第二筋条背风端，其中，在从所述入口进入所述壳体容腔的流体的流动方向上，所述第二筋条迎风端位于所述第二筋条背风端的上游，在所述壳体组件的高度方向上，第二筋条迎风端高于第二筋条背风端。
10.根据上述气液分离器，所述内套筒包括内套筒本体，所述内套筒本体限定内套筒容腔，所述内套筒容腔与所述液体出口连通，并且其中，所述内套筒本体的下部设有连通口，以使得所述环形通道能够通过所述连通口与所述内套筒容腔连通。
11.根据上述气液分离器，所述内套筒还包括环状挡板，所述环状挡板盖设在所述环形通道的上方。
12.根据上述气液分离器，所述气液分离器还包括第一入口管段和第二入口管段，所述第一入口管段和所述第二入口管段相连接，并且所述第一入口管段通过所述第二入口管段与所述入口相连通。其中，在所述高度方向上，所述第二入口管段的尺寸大于与所述第一入口管段的尺寸。
13.根据上述气液分离器，所述气液分离器还包括附加气液分离装置，所述附加气液分离装置横置在所述壳体容腔中，并且位于所述壳体容腔分为上容腔和下容腔。其中，所述附加气液分离装置中设有数个弯折的通道，所述上容腔和所述下容腔通过所述数个弯折的通道连通。所述附加气液分离装置还包括叠置的第一板和第二板，所述第一板和所述第二板由模制制成，所述数个弯折的通道中的每一个贯穿所述第一板和所述第二板。
14.根据上述气液分离器，所述数个弯折的通道中的每一个包括形成在所述第一板中的第一竖向通道和第一倾斜通道以及形成在所述第二板中的第二竖向通道和第二倾斜通道。其中，所述第一倾斜通道和第二倾斜通道相连通。
15.本技术的气液分离器结构紧凑，整体体积小，并且分离效率高。
附图说明
16.本技术特征和优点可通过参照附图阅读以下详细说明得到更好地理解，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：
17.图1a为本技术的一个实施例的气液分离器的立体图；
18.图1b为图1a所示的气液分离器的局部剖视图；
19.图2a为图1a所示的壳体组件的侧视图；
20.图2b为图1a所示的壳体组件的俯视图；
21.图2c为图1a所示的壳体组件的轴向剖视图；
22.图2d为图1a所示的壳体组件的爆炸图；
23.图3为图1a所示的内套筒的侧视图；
24.图4a为附加气液分离装置的爆炸图；
25.图4b为附加气液分离装置的放大剖视图。
具体实施方式
26.下面将参考构成本说明书一部分的附图对本技术的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，在以下的附图中，同样的零部件使用同样的附图号，相似的零部件使用相似的附图号。
27.下面将参考构成本说明书一部分的附图对本技术的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本技术中使用表示方向的术语，诸如“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”、等描述本技术的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，这些术语是基于附图中显示的示例性方位而确定的。由于本技术所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。
28.本技术中所使用的诸如“第一”和“第二”等序数词仅仅用于区分和标识，而不具有任何其他含义，如未特别指明则不表示特定的顺序，也不具有特定的关联性。例如，术语“第一筋条”本身并不暗示“第二筋条”的存在，术语“第二筋条”本身也不暗示“第一筋条”的存在。
29.图1a为本技术的一个实施例的气液分离器100的立体图。图1b为图1a所示的气液分离器100的局部剖视图。如图1a-1b所示，气液分离器100包括壳体组件102、内套筒106和附加气液分离装置108。其中，壳体组件102限定壳体容腔142，用于容纳内套筒106和附加气液分离装置108。
30.图2a-2d分别为图1a所示的壳体组件102的侧视图、俯视图、轴向剖视图和爆炸图。如图2a-2d所示，壳体组件102包括外壳体122、入口管段、下盖124和壳体衬套104。其中，外壳体122大致为沿高度方向延伸的筒体，其具有中心轴线x。外壳体122的下部具有开口，并且在开口的边缘形成翻边123，用于与下盖124相连接。外壳体122的上部逐渐收缩，并在顶部形成气体出口134，用于排出气体。外壳体122的侧部设有壳体入口(未示出)，用于与入口管段相连通。外壳体122具有内侧壁。外壳体122的内侧壁上设有第一限位部231和第二限位部232。第一限位部231和第二限位部232分别沿径向向内突出于外壳体122的内侧壁，分别用于对附加气液分离装置108的上部和壳体衬套104的上部限位。具体来说，附加气液分离装置108和壳体衬套104可以依次通过外壳体122的下部的开口进入外壳体122，并被装配到位。
31.壳体衬套104大致为桶状，壳体衬套104的外壁紧贴外壳体122的内侧壁设置。由此，壳体容腔142的至少一部分是由壳体衬套104的内侧壁244限定的。内侧壁244上设有入口132。作为一个示例，入口132的大小和形状与壳体入口的大小和形状完全相同，并且入口132与壳体入口对齐设置，从而使得流体能够通过入口管段后流经壳体入口和入口132流入壳体容腔142。入口132设置在外壳体122沿高度方向的中部，以保证入口132的下部有足够的深度容纳被分离后的液体，并且入口132的上部有足够的空间安装附加气液分离装置108。
32.壳体衬套104的内侧壁244上设有数个第一筋条222。在本技术的实施例中，数个第一筋条222中的每一个大致沿直线延伸形成。数个第一筋条222的截面形状可以是三角形、圆形、方形等。数个第一筋条222中的每一个相对于壳体衬套104的高度方向(即x轴方向)成角度α布置。每个第一筋条包括第一筋条迎风端252和第一筋条背风端254。在从入口132流入壳体容腔142的流体的流动方向上，第一筋条迎风端252位于第一筋条背风端254的上游。在壳体衬套104的高度方向上，第一筋条迎风端252的高度高于第一筋条背风端254的高度。这样，在流体从入口132流入壳体容腔142的过程中，流体能够冲击第一筋条222，从而使得流体中的液体撞击第一筋条222后附着在第一筋条222上，以将液体与气体分离。作为一个示例，在本技术的实施例中，数个第一筋条222中的每一个与高度方向的角度α满足大于0
°
并且小于45
°
。这样的布置可以使得第一筋条222在高度方向上的长度较长，以提高流体撞击第一筋条222的可能性，并且能够诱导第一筋条222附近的流体(例如，分离后的气体)斜向下方运动，从而利用流体的运动加速已聚集在第一筋条222上的液体的向下坠落，从而提高液体与气体的分离率。
33.此外，数个第一筋条222还被布置成多组第一筋条。每组第一筋条沿壳体衬套104的高度方向布置，并且多组第一筋条沿内侧壁244的周向布置并且相互隔开，从而使得附着在第一筋条222上的液体能够沿着壳体衬套104的内侧壁244(即，在多组第一筋条的间隔处)滑落至壳体容腔142的底部。对于每组第一筋条来说，对于相邻的第一筋条，位于较高高度的第一筋条222的第一筋条背风端254在位于较低高度的第一筋条222的第一筋条背风端254的下游。当附着在第一筋条222上的液体在被吹至第一筋条背风端254并脱离第一筋条222时，这样的布置能够避免位于较高高度的第一筋条222上的液滴滴落到位于较低高度的第一筋条222上，从而避免液体在位于较低高度的第一筋条222上堆积。作为一个示例，在本技术的实施例中，对于每组第一筋条来说，数个第一筋条背风端254形成一直线，其与高度方向成一夹角β。夹角β的取值范围为大于0
°
并且小于30
°
。
34.壳体衬套104的底部还设有数个槽152，用于与下盖124上的突出部153相配合，从而避免壳体衬套104因进入壳体组件102的流体的冲击相对外壳体122产生转动。
35.下盖124大致为圆盘状，下盖124上设有液体出口136，以排出与气体分离后的液体。下盖124通过连接件151连接在外壳体122的下部。在本技术的实施例中，连接件151为螺母和螺杆。本领域的技术人员可以理解，连接件151也可以为其他公知的连接方式。下盖124的上部设有数个突出部153，数个突出部153能够卡入壳体衬套104的底部的数个槽152，从而防止壳体衬套104在外壳体122中转动。下盖124的上部还设有数个突出杆154。数个突出杆154能够与内套筒本体302中的数个连接部312(参见图3)相配合，从而与内套筒本体302相连接。
36.壳体组件102还包括入口管段。入口管段具有中心轴线y。中心轴线y与外壳体122的径向垂直，并且其垂点靠近外壳体122的边缘，以使得从入口管段进入壳体容腔142的流体能够尽量贴着壳体容腔142的内侧壁244流动。具体来说，入口管段包括第一入口管段143和第二入口管段144。第一入口管段143通过第二入口管段144与壳体入口相连通。其中，第一入口管段143为圆管段。第二入口管段144为椭圆管段。第二入口管段144被布置为：在外壳体122的高度方向(即，沿中心轴线x方向)上的椭圆管段的尺寸大于在水平方向上的椭圆管段的尺寸，从而使得当流体从入口管段进入壳体容腔142时，流体能够在高度方向上发生流动扩散，以使得更多的流体能够贴着壳体容腔142的内侧壁244流动，提高液体收集效率。
37.本领域的技术人员可以理解，虽然本技术中第一入口管段143为圆管段，第二入口管段144为椭圆管段，但只要在外壳体122的高度方向上，第二入口管段144的尺寸大于第一入口管段143的尺寸即可，因为当第二入口管段144的尺寸大于第一入口管段143的尺寸时，其能够在高度方向上对流体产生射流效果。
38.本领域的技术人员还可以理解，虽然在本实施例中壳体组件102包括外壳体122和壳体衬套104，并且壳体衬套104抵靠外壳体122的内侧壁上，但是在其他实施例中，外壳体122和壳体衬套104也可以一体制成。
39.图3为图1a所示的内套筒106的侧视图。如图3所示，内套筒106包括内套筒本体302
和环状挡板332。内套筒本体302大致为圆筒状，其限定内套筒容腔304。内套筒本体302的下部用于与下盖124连接，从而使得内套筒容腔304能够与液体出口136连通。更具体地说，内套筒本体302的下部设有数个连接部312，其中设有孔洞，以容纳下盖124上的数个突出杆154，从而使得内套筒本体302与下盖124相连接。内套筒本体302的上部设有环状挡板332。环状挡板332从内套筒本体302的上边缘水平向外延伸而成。当内套筒106在壳体组件102中装配到位时，环状挡板332的外边缘抵靠壳体衬套104的内侧壁244，并且内套筒本体302的外侧壁与外壳体122的内侧壁之间具有一定距离，以使得壳体衬套104、内套筒106和下盖124共同限定环形通道。内套筒本体302的下部还设有数个连通口306，以使得环形通道能够通过连通口306与内套筒容腔304连通。
40.如图3所示，内套筒106还包括数个第二筋条322。数个第二筋条322设置在内套筒本体302的外侧壁344上。在本技术的实施例中，数个第二筋条322中的每一个大致沿直线延伸形成。数个第二筋条322的截面形状可以是三角形、圆形、方形等。
41.数个第二筋条322中的每一个相对于壳体组件102的高度方向成角度γ布置。每个第二筋条322包括第二筋条迎风端352和第二筋条背风端354。在从入口132流入壳体容腔142的流体的流动方向上，第二筋条迎风端352位于第二筋条背风端354的上游。在壳体组件102的高度方向上，第二筋条迎风端352的高度高于第二筋条背风端354的高度。这样，在流体从入口132流入环形通道的过程中，流体会冲击第二筋条322，从而使得流体中的液体撞击第二筋条322后附着在第二筋条322上，以将液体与气体分离。作为一个示例，在本技术的实施例中，数个第二筋条322中的每一个与高度方向的角度γ满足大于0
°
并且小于45
°
。这样的布置可以使得第二筋条322在高度方向上的长度较长，以提高流体撞击第二筋条322的可能性，并且能够诱导第二筋条322附近的流体(例如，分离后的气体)斜向下方运动，从而利用流体的运动加速已聚集在第二筋条322上的液体的向下坠落，从而提高液体与气体的分离率。
42.此外，数个第二筋条322还被布置成多组第二筋条。每组第二筋条沿壳体组件102的高度方向布置，并且多组第二筋条沿内套筒本体302的周向布置并且相互隔开，从而使得附着在第二筋条上的液体能够沿着内套筒本体302的外侧壁344(即，在多组第二筋条的间隔处)滑落至环形通道的底部。对于每组第二筋条来说，对于相邻的第二筋条，位于较高高度的第二筋条322的第二筋条背风端354在位于较低高度的第二筋条322的第二筋条迎风端352的下游。当附着在第二筋条322上的液体在被吹至第二筋条背风端354并脱离第二筋条322时，这样的布置能够避免位于较高高度的第二筋条322上的液滴滴落到位于较低高度的第二筋条322上，从而避免液体在位于较低高度的第二筋条322上堆积。作为一个示例，在本技术的实施例中，对于每组第二筋条来说，数个第二筋条背风端354形成一直线，其与高度方向成一夹角η。夹角η的取值范围为大于0
°
并且小于30
°
。
43.图4a-4b分别为附加气液分离装置108的爆炸图和放大剖视图。具体来说，附加气液分离装置108包括第一板401和第二板402。在本技术的实施例中，第一板401和第二板402结构相同。因此下面以第一板401为例介绍其具体结构：
44.如图4a-4b所示，第一板401大致为能够与外壳体122的内侧壁相匹配的圆盘。其包括竖向贯穿第一板401的数个弯折的通道。数个弯折的通道中的每一个包括第一竖向通道431和第一倾斜通道432。其中，第一竖向通道431相对于水平方向大致垂直分布，从而使得
流体更容易进入附加气液分离装置108中。第一倾斜通道432相对于水平方向呈45
°
分布，从而使得进入弯折的通道中的流体的流向发生改变。第一板401还包括一对安装孔441和一对突出部442。其中，一对安装孔441竖向贯穿第一板401设置，并且设置在第一板401的同一直径上的相对两边缘处。一对突出部442从第一板401的下表面向下延伸形成，也设置在第一板401的同一直径上的相对两边缘处。一对安装孔441的直线连线与一对突出部442的直线连线大致呈垂直状态，从而增强其稳定性。相似地，第二板402中包括数个弯折的通道。数个弯折的通道中的每一个包括第二竖向通道451和第二倾斜通道452。第二板402还包括一对安装孔461和一对突出部462。
45.第一板401和第二板402通过简单组装能够形成附加气液分离装置108。具体来说，将第一板401和第二板402叠置在一起，使第一板401中的一对突出部442插入第二板402中的一对安装孔461中，并将第二板402中的一对突出部462插入第一板401中的一对安装孔441中。当第一板401和第二板402叠置在一起装配到位时，第一板401中的弯折的通道和第二板402中的弯折的通道能够相互连通。更具体地说，第一板401中的第一倾斜通道432会与第二板402中的第二倾斜通道452相连通，从而形成弯折的通道。作为一个示例，第一倾斜通道432与第二倾斜通道452形成的夹角的取值范围为大于等于45
°
并且小于等于90
°
。在本技术的实施例中，第一板401和第二板402的厚度约为10-30mm，第一板401中的弯折的通道和第二板402中的弯折的通道的宽度约为4-10mm。
46.传统的附加气液分离装置包括基板和数个分隔板。数个分隔板相互间隔一段距离，并通过连接件固定在基板上，以形成数个弯折的通道，用于接收混合流体。但这种传统的附加气液分离装置的安装过程非常繁琐，数个分隔板的每一个都需要依靠连接件与基板固定，加工时间增加的同时部件成本也高。
47.然而，本技术中的附加气液分离装置108具有易于生产、装配简单的优点。具体来说，本技术中的附加气液分离装置108中的第一板401和第二板402的结构相同，并且每一块都包括倾斜通道和竖向通道。其中，竖向通道利于混合流体进入和流出附加气液分离装置108，而倾斜通道与竖向通道形成弯折，以使得混合流体的运动方向发生改变。倾斜通道和竖向通道的结构使本技术的附加气液分离装置108可以由塑料制成，并通过模制方式生产。模制的生产方式能够使制造效率大大提高。此外，当第一板401和第二板402模制出后，通过其上设置的一对安装孔461和一对突出部就能够相互安装在一起，而不需要额外的连接件和加工工具。另外，在塑料制成的附加气液分离装置108上还能够涂覆其他具有良好疏水性的材料(例如，特氟龙)，从而增加附加气液分离装置108的气液分离率。
48.参考图1b，附加气液分离装置108被安装在外壳体122中，附加气液分离装置108的上部抵靠第一限位部231，附加气液分离装置108的下部抵靠壳体衬套104，从而被装配在外壳体122中。由此，壳体容腔142被附加气液分离装置108分隔为上容腔和下容腔。其中，壳体衬套104和内套筒106均设置在下容腔中。位于下容腔中的流体需经过附加气液分离装置108中的弯折的通道后进入上容腔。
49.下面参考图1b来描述气体和液体混合流体(下称“混合流体”)从入口管段进入气液分离器100后的流动路径。具体来说，混合流体从第一入口管段143和第二入口管段144流入壳体入口。当混合流体在第二入口管段144中流动时，由于第二入口管段144在高度方向上的尺寸增大，因此混合流体产生沿高度方向的射流。当混合流体通过壳体入口进入环形
通道时，发生射流的混合流体与壳体衬套104的内侧壁244的接触面积增加，从而增大了混合流体撞击内侧壁244和设置在内侧壁244上的数个第一筋条222的概率。进入环形通道的混合流体中的液体由于其相比气体具有更大的离心力而撞击壳体衬套104的内侧壁244和设置在内侧壁244上的数个第一筋条222。在壳体衬套104的内侧壁244和数个第一筋条222上形成液膜，并因重力而坠落。此外，在环形通道中的混合流体的流向会沿着环形通道的方向不断改变方向，并在改变方向是撞击内套筒106的外侧壁344以及设置在外侧壁344上的数个第二筋条322。因此，混合流体中的一部分液体也会在外侧壁344上形成液膜，并因重力而坠落。与混合流体分离的液体沉积在环形通道的底部，并通过数个连通口306沉积在气液分离器100的底部。作为一个示例，液体出口136上可以设置阀，从而使得液体出口136与外界的管道处于断开状态，以使与混合流体分离的液体沉积在底部。沉积在底部的液体能够产生液封，从而使得气体不能够直接通过液体出口136流出气液分离器100。
50.由于环形通道的上方被环状挡板332挡住，因此在环形通道中的剩余混合流体无法从上方离开环形通道，而只能通过数个连通口306流入内套筒容腔304后向上流动。当携带体积较小的液体的混合流体从下容腔向上容腔流动时，其需要通过第一板401和第二板402中的弯折的通道。更具体地说，混合流体依次通过第二板402中的第二竖向通道451和第二倾斜通道452以及第一板401中的第一倾斜通道432和第一竖向通道431。在该弯折的通道中，混合流体需三次改变流动方向后才能通过。由于弯折的通道的尺寸较小并且弯折的通道中设有多个弯折，因此液体在惯性力的作用下在弯折的通道中遭到撞击，并在重力的作用下流至气液分离器100的底部。而气体能够通过弯折的通道向上流动，通过附加气液分离装置108后进入上容腔，再通过气体出口134流出气液分离器100。
51.结合图1b中可以看出，从入口管段进入气液分离器100后的混合流体都在下容腔中运动。在下容腔中，混合流体至少需要经过两次流向的改变。其一是混合流体撞击环形通道的流向的改变，其二是混合流体从环形通道通过数个连通口306流入内套筒容腔304时发生的流向的改变(流向由向下流动改变为向上流动)。流向的改变能够使得大部分体积较大的液体从混合流体中分离出来。作为一个示例，在下容腔中，混合流体中粒径大于100um的液体可被收集。随后，混合流体通过附加气液分离装置108。在附加气液分离装置108中再次经历分离。作为一个示例，附加气液分离装置108能够将粒径大于10um的液滴分离。至此，本技术的气液分离器100能够将大粒径和小粒径的液体都从流体中分离出去，从而实现较高的分离率。
52.需要说明的是，虽然本技术的实施例中内套筒106包括环状挡板332以封住环形通道的上端从而迫使混合流体通过下方的数个连通口306流入内套筒容腔304，但在其他示例中，内套筒106也可以不包括环状挡板332。换句话说，混合气体在进入环形通道后，可以从环形通道的上端朝向附加气液分离装置108流动。
53.本技术的气液分离器100利用环形通道和附加气液分离装置108来主要实现对混合流体的气液分离。其中，环形通道的内侧壁和外侧壁分别设置了第一筋条和第二筋条，从而增加液体的分离效率。本技术的气液分离器100结构紧凑，整体体积小，并且分离效率高。
54.尽管本文中仅对本技术的一些特征进行了图示和描述，但是对本领域技术人员来说可以进行多种改进和变化。因此应该理解，所附的权利要求旨在覆盖所有落入本技术实质精神范围内的上述改进和变化。