專利名稱：用于氣體/液體分離的入口折流板結(jié)構(gòu)、裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體/液體分離。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一用于氣體/液體分離過(guò)程中的入口折流板結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一利用一優(yōu)選的入口折流板的用于氣體/液體分離的裝置和分離方法。一特別有效的應(yīng)用是用于空氣壓縮機(jī)的空氣/油分離器。
背景技術(shù)：
某種氣體/液體分離組件，例如，用于空氣壓縮機(jī)，其包括兩個(gè)一般的部件一帶有蓋的容器；以及一可移去的和更換的(即，可維護(hù)的)分離器元件單元、構(gòu)造或布置。在某些組件中，一單一的可維護(hù)的分離器元件用作分離器元件結(jié)構(gòu)；而在另一些組件中，則使用多個(gè)可維護(hù)的元件。一般來(lái)說(shuō)，操作包括將一氣體/液體流引導(dǎo)入容器內(nèi)。氣體流最終引入通過(guò)可維護(hù)的分離器單元，即，通過(guò)可維護(hù)的分離器元件或多個(gè)元件。在分離器單元內(nèi)，發(fā)生液體的聚合和排放。其結(jié)果，夾帶在氣體流內(nèi)的液體濃度降低，可維護(hù)的元件定期地移去和更換。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明提供一氣體/液體分離器組件。組件一般地包括一容器和一預(yù)分離組件。在使用中，組件還包括至少一個(gè)可移去的和更換的(即，可維護(hù)的)分離器元件。
一般來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的容器包括一外壁，其通常是圓柱形的且具有氣體流動(dòng)入口和一下部坑。入口較佳地是徑向的入口。
預(yù)分離組件較佳地包括一入口折流板結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一軸向的圍板，其安裝有與外壁間隔的軸向延伸部以形成一氣體流動(dòng)的環(huán)腔。較佳地，該軸向圍板是一徑向連續(xù)的不滲透的結(jié)構(gòu)。預(yù)分離組件一般為至少一個(gè)可移去和可更換的(即，可維護(hù)的)氣體/液體分離器元件形成一安裝空間。該安裝空間的軸向尺寸一般對(duì)應(yīng)于用于組件的各至少一個(gè)氣體/液體分離器元件的軸向長(zhǎng)度。較佳地，軸向圍板定位成延伸該安裝空間的軸向長(zhǎng)度的至少20％且不大于60％。具體來(lái)說(shuō)，軸向圍板構(gòu)造成延伸該軸向長(zhǎng)度的至少35％且不大于50％。
預(yù)分離組件；即，入口折流板結(jié)構(gòu)，較佳地包括一入口圍裙，在某些實(shí)施例中，圍裙在軸向圍板和容器外壁之間延伸。一氣體流入口較佳地定位成引導(dǎo)入口氣體在入口圍裙上方的位置處流入氣體流的環(huán)腔內(nèi)。入口圍裙較佳地包括至少一個(gè)下導(dǎo)通道，其定位成沿徑向與入口間隔。
優(yōu)選實(shí)施例包括一定位在下導(dǎo)通道和氣體流入口之間的某一位置處的徑向葉輪，在該位置處，使氣體流通過(guò)一至少為70°(通常至少為180°)的徑向弧或路徑，然后，氣體才可通過(guò)下導(dǎo)通道。對(duì)于所示的某些特殊的實(shí)施例，該路徑較佳地定義為至少230°。
各種特殊的優(yōu)選結(jié)構(gòu)和特征將予以描述。
本發(fā)明還提供優(yōu)選的入口圍裙結(jié)構(gòu)用于優(yōu)選的氣體/液體分離器組件。
本發(fā)明還涉及組裝和使用的方法。尤其是，一組裝的方法包括將如上所述的一預(yù)分離器組件或入口折流板結(jié)構(gòu)定位在氣體/液體分離器組件的容器內(nèi)，以形成一優(yōu)選的入口環(huán)腔和其它特征。一優(yōu)選的使用方法包括引導(dǎo)其中具有液體的氣體流通過(guò)所形成的預(yù)分離器組件，然后，通過(guò)一可維護(hù)的分離器元件。這樣一方法通常包括將分離的液體的至少一部分收集在氣體/液體分離器組件內(nèi)的一下部坑內(nèi)。該方法較佳地包括引導(dǎo)氣體流進(jìn)入所述的預(yù)分離器組件內(nèi)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的氣體/液體分離器組件的示意的側(cè)視截面圖。
圖2是圖1所示結(jié)構(gòu)的預(yù)分離器的立體圖。
圖3是圖1和2所示結(jié)構(gòu)的入口折流板圍裙的俯視立體圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的氣體/液體分離器組件的側(cè)視截面圖。
圖5是大致沿圖4中線5-5截取的截面圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的氣體/液體分離器組件的側(cè)視截面圖。
圖7是圖6所示實(shí)施例的預(yù)分離器部件的立體圖。
圖8是圖6和7所示結(jié)構(gòu)的入口折流板圍裙的立體圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的氣體/液體分離器組件的示意的側(cè)視截面圖。
圖10是垂直于圖9截取的局部截面圖。
圖11是沿圖9中線11-11截取的截面圖。
圖12是用于圖9所示組件的預(yù)分離器部分內(nèi)的部件的側(cè)視截面圖。
具體實(shí)施例方式
I.一般性技術(shù)背景一般來(lái)說(shuō)，這里涉及的類型的氣體/液體分離器組件包括三個(gè)一般的部件一容器結(jié)構(gòu)；一入口折流板結(jié)構(gòu)；以及一內(nèi)部接納的可移動(dòng)的和更換的(即，可維護(hù)的)分離器結(jié)構(gòu)。內(nèi)部接納的可移動(dòng)的和更換的(即，可維護(hù)的)分離器結(jié)構(gòu)一般地包括一個(gè)或多個(gè)分離器(或分離器元件)，在維護(hù)的過(guò)程中它們及時(shí)地移去和更換；因此，稱之為術(shù)語(yǔ)“可維護(hù)的”。每個(gè)可維護(hù)的分離器元件包括一氣體可通過(guò)的介質(zhì)組。每個(gè)介質(zhì)組通常包括多層介質(zhì)以用于聚結(jié)和排放步驟。
這里，氣體/液體分離器組件或分離器元件將分類為“進(jìn)至出的流動(dòng)”或“出至近的流動(dòng)”，其取決于氣體流過(guò)各分離器元件的介質(zhì)組過(guò)程中，在使用中氣體流是從可維護(hù)分離器元件的外面朝向內(nèi)部還是從可維護(hù)分離器元件的內(nèi)部朝向外面。這里所述的技術(shù)可應(yīng)用于任何一種情形或兩者。提供兩種類型結(jié)構(gòu)的實(shí)例。
這里所述技術(shù)的一典型的應(yīng)用是用作為壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的氣體/油(具體來(lái)說(shuō)，空氣/油)的分離器。這樣一裝置通常適用于約60psi至200psi(約4.2-14.06kg/sq.cm)的量級(jí)上的內(nèi)壓的操作，例如，約80-120psi(約5.6-8.44kg/sq.cm)，通常為約100psi(約7kg/sq.cm)。使用的實(shí)例將是20hp至500hp(約14.9-373Kw)的壓縮機(jī)。
用于壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)的空氣/油分離器的過(guò)流量通常用通過(guò)分離器組件的自由空氣的體積(即，非壓縮的體積)進(jìn)行度量。典型的操作流量從每分鐘100立方英尺(47,000cu.cm/sec)的量級(jí)到每分鐘幾千立方英尺(約1百萬(wàn)cu.cm/sec)。
這里圖示和描述某些特殊的結(jié)構(gòu)。所討論的特殊結(jié)構(gòu)的尺寸是針對(duì)典型實(shí)例的應(yīng)用。這里所描述的技術(shù)和原理可適用于各種尺寸的各種系統(tǒng)，可用于各種各樣設(shè)備類型和尺寸(例如，各種壓縮機(jī))。
II.圖1-3的實(shí)施例在圖1-3中，圖中示出包括根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選組件的用作一空氣/油分離器的氣體/液體分離器。圖1所示的特殊組件構(gòu)造成用于約100psi(7kg/sq.cm)(例如，60-200psi)(4.2-14.1kg/sq.cm)的內(nèi)壓，并構(gòu)造成用于額定為約100-150hp(74.6-112Kw)的壓縮機(jī)，例如，約125hp(93Kw)。這樣一結(jié)構(gòu)的過(guò)流量一般約在500cfm(約236,000cu.cm/sec)的量級(jí)上。
圖1中的標(biāo)號(hào)1總地指根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的氣體/液體分離器組件。一般來(lái)說(shuō)，組件1包括一容器4，在此實(shí)例中為壓力容器5，其包括外殼6和蓋7；以及一接納在內(nèi)部的可移去的和更換的或可維護(hù)的分離器單元9，在此實(shí)例中包括一單一的可維護(hù)的分離器元件或分離器單元10?？梢悦靼姿咎囟ǖ姆蛛x器10是一從進(jìn)至出的流動(dòng)分離器11。蓋7和外殼6之間的一O形環(huán)密封顯示為標(biāo)號(hào)8。蓋7通過(guò)7a固定到位。
一般來(lái)說(shuō)，壓力容器5包括一氣體流入口12、一氣體流出口13，以及一液體排放出口16。在操作中，其中具有液體的一氣體流通過(guò)入口12引入到組件1的一內(nèi)部18。在組件1內(nèi)氣體流最終引入到分離器10的一內(nèi)部區(qū)域10a。最后，氣體從分離器10的內(nèi)部10a通過(guò)介質(zhì)組20，然后從壓力容器5向外通過(guò)、在此實(shí)例中通過(guò)氣體流出口13。
圖1所示的特定結(jié)構(gòu)使用一進(jìn)至出的流動(dòng)分離器單元11，這意味著當(dāng)氣體通過(guò)分離器單元11的介質(zhì)組20時(shí)，它們從分離器10的內(nèi)部10a(由介質(zhì)組20形成和包圍)通過(guò)進(jìn)入到一外部區(qū)域21(如箭頭22所示)。
仍參照?qǐng)D1，對(duì)于所示的特定組件1入口12是一側(cè)壁入口12a，這意味著它延伸通過(guò)側(cè)壁5a；出口13也是一側(cè)壁出口13a，這意味著它延伸通過(guò)側(cè)壁5a，排放出口16是一底部排放出口。文中所謂“底部”是指當(dāng)如圖1所示定向?yàn)榈湫偷氖褂脮r(shí)，底部指組件1的下部23。術(shù)語(yǔ)“側(cè)壁”是指在蓋7和底23之間延伸的外殼壁部分5a。
為了便于操作，組件1通常形成一封閉的上部區(qū)域25和一封閉的下部區(qū)域26，在此實(shí)例中，它們被管板結(jié)構(gòu)28分隔。管板結(jié)構(gòu)28一般是實(shí)心的對(duì)于通過(guò)其中的氣體流沒(méi)有孔存在，只在規(guī)定的特定的區(qū)域是例外。在此實(shí)例中管板結(jié)構(gòu)28形成一中心孔33。除了孔33之外，管板結(jié)構(gòu)28通常為實(shí)心并較佳地包括一環(huán)形安裝環(huán)35；一下垂的中心壁36，在此實(shí)例中是一圓柱形壁36a；以及帶有中心孔33的底部37。底部37附連在壁36的下邊緣36b。壁36和底部37大致形成一上部坑39(將在下文中討論)。從下文的詳細(xì)描述中將可理解到，孔33為從下部區(qū)域26進(jìn)入上部區(qū)域25(具體地來(lái)說(shuō)朝向分離器單元9內(nèi))的氣體流提供一流動(dòng)通道。
中心壁36較佳地是一徑向連續(xù)壁。文中所謂術(shù)語(yǔ)“徑向連續(xù)”是指它連續(xù)地圍繞中心軸線47延伸。并沒(méi)有特殊要求壁36是一圓柱形壁36a。然而，當(dāng)組件1包括一用于分離器10的單一的分離器元件時(shí)，這樣一結(jié)構(gòu)將是便利的。
下部區(qū)域26包括下部坑區(qū)域40，在此實(shí)例中其中顯示有液體(油)41。在氣體通過(guò)孔33進(jìn)入上部區(qū)域25內(nèi)之前，初始包括的許多液體通過(guò)氣體流入口12排出到下部坑區(qū)域40。
仍參照?qǐng)D1，組件1在區(qū)域26內(nèi)包括溫度探頭端口42、液位計(jì)接管43、下部坑填充管44、釋放閥孔45和壓力接管46。填充管44提供液體進(jìn)入下部坑40的可供選擇的入口，以便于操作(如果需要的話)，例如，當(dāng)組件1第一次放入管線上時(shí)，釋放閥孔45允許壓力通過(guò)釋放閥(未示出)有控制地釋放。溫度探頭端口42、液位計(jì)接管43和壓力接管46用于監(jiān)視設(shè)備。接管和孔42、43、44、45和46的特定的尺寸、數(shù)量和位置對(duì)于要進(jìn)行的特定操作來(lái)說(shuō)，只是一個(gè)選擇的事情。通常液體填充端口44的位置高于液位計(jì)接管43。通常釋放端口45定位在下部區(qū)域26的上部，較佳地與入口流環(huán)腔流體地連通(將在下文中概括)。釋放端口45相對(duì)于入口12的徑向位置(圍繞中心軸線47)顯示在圖1中，其轉(zhuǎn)過(guò)約180°。一更加優(yōu)選的徑向位置將在下文中討論。
參照?qǐng)D1，在坑40中，示出操作液體(油)的液位41a。在通常的使用中，包含在坑40內(nèi)的油量是一選擇一合適的油量的事情，其導(dǎo)致一理想的平均溫度或冷卻溫度，合適地引導(dǎo)油從排放口16回到所述壓縮機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)。通過(guò)端口42設(shè)置的溫度探頭可用來(lái)監(jiān)視該過(guò)程。
一接管46a還通過(guò)區(qū)域25內(nèi)的側(cè)壁5a定位，用來(lái)測(cè)定該區(qū)域內(nèi)的壓力。
如上所述，分離器10是一可移去的和可更換的(即，可維護(hù)的)部件。分離器10包括在一端處固定到一端帽50上的介質(zhì)組20(在此實(shí)例中是一圓柱形的介質(zhì)組48)。對(duì)于圖1所示的特定組件，端帽50是一關(guān)閉的端帽50a，這意味著它沒(méi)有與分離器10的內(nèi)部10a連通的孔。
在與端帽50相對(duì)的端部55處，分離器10包括一其中帶有中心孔57的端帽56。在使用過(guò)程中，中心孔57是一氣體流動(dòng)的孔，以便氣體通過(guò)進(jìn)入到內(nèi)部10a內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，孔57與孔33對(duì)齊，以使從區(qū)域26到區(qū)域25內(nèi)的通過(guò)孔33的氣體流導(dǎo)向到分離器10的內(nèi)部10a內(nèi)。
在分離器10和管板結(jié)構(gòu)28之間的連接處可使用各種密封結(jié)構(gòu)。例如，可使用徑向密封或軸向密封或它們兩者。在圖1所示的實(shí)例中，使用了一徑向密封結(jié)構(gòu)。
具體來(lái)說(shuō)，在中心孔57內(nèi)，設(shè)置密封環(huán)58造成與底部37上的圓柱形突出部60的徑向密封。突出部60連同底部37形成中心孔33。例如，密封環(huán)58可包括一O形環(huán)62。密封環(huán)58通常防止氣體逃逸出內(nèi)部10a進(jìn)入到區(qū)域21內(nèi)而不通過(guò)介質(zhì)組20。
另一變化的徑向密封可包括一圓柱形的突出部(代替突出部60)作為端帽55的一體的部分，使徑向密封圍繞突出部的外邊抵靠底部37的其余部分而形成。
參照?qǐng)D1，應(yīng)該指出的是，分離器10的軸向長(zhǎng)度略微短于蓋7和底部37之間的距離。在使用中，通過(guò)一開(kāi)口移去蓋7，用手將分離器10安裝在管子或突出部60上方。然后，蓋7可安裝到位。在操作壓力之下，分離器10通常偏置，直到它抵撞到蓋7為止。徑向密封結(jié)構(gòu)構(gòu)造成允許這樣的運(yùn)動(dòng)而沒(méi)有密封損失。這樣方式的結(jié)構(gòu)便于分離器10的制造，因?yàn)殚L(zhǎng)度上的緊密的制造公差將不是關(guān)鍵的。
這里使用的涉及密封的術(shù)語(yǔ)“徑向”意指用來(lái)朝向徑向向外或遠(yuǎn)離中心軸線47的壓力而定位的一密封。這里結(jié)合密封而使用的術(shù)語(yǔ)“軸向”意指用朝向軸線47的縱向延伸的大致方向的密封力進(jìn)行的一密封。例如，O形環(huán)8提供一軸向的密封。
一般來(lái)說(shuō)，如果分離器10設(shè)置有一軸向密封，則通常設(shè)置一密封環(huán)從端帽56沿軸向向外突出。在密封過(guò)程中該密封將定位成接合一部分的底部37。需要一提供壓力的結(jié)構(gòu)來(lái)確保該密封。該壓力可由蓋7或其它結(jié)構(gòu)來(lái)提供。
介質(zhì)組20的特殊結(jié)構(gòu)對(duì)于這里所述的入口折流板的一般原理不是關(guān)鍵的，只是一個(gè)選擇的事情。一般來(lái)說(shuō)，介質(zhì)組20的尺寸和結(jié)構(gòu)將根據(jù)以下的諸項(xiàng)目進(jìn)行選擇空氣流、要求的效率水平、可接受的限制量、優(yōu)選的使用壽命以及可提供的空間大小。
例如，空氣/油分離器的介質(zhì)組已描述在U.S.6,093,231；6,136,016；WO99/47211；U.K.1,603,519；U.S.6,419,721；以及4,836,931，本文援引上述全部的公開(kāi)內(nèi)容以供參考。例如，這些類型的結(jié)構(gòu)的原理可以應(yīng)用于本文中的分離器單元。
分離器10的介質(zhì)組通常包括一上游聚結(jié)層63和下游排放層64。由于分離器10是“進(jìn)至出”的，所以，聚結(jié)層63被排放層64包圍?？墒褂酶鞣N內(nèi)襯結(jié)構(gòu)或平紋棉麻織物結(jié)構(gòu)來(lái)便利組裝或操作。一般來(lái)說(shuō)，在聚結(jié)層63中，攜帶在氣體流中的細(xì)微液體顆粒進(jìn)行聚結(jié)。聚結(jié)的液體顆粒通常驅(qū)動(dòng)到排放層64內(nèi)，然后，從排放層64排放到上游坑區(qū)域39內(nèi)。一凈化管或管結(jié)構(gòu)68顯示為突出到上部坑39內(nèi)，以便從區(qū)域39中排放收集的液體。
仍參照?qǐng)D1，壓力容器5具有一圓柱形的外壁71和一圓形的底部72。圓柱形的外壁71形成中心軸線47，其通常通過(guò)圓形底部72的中心75。
一般來(lái)說(shuō)，這里所述類型的氣體/液體分離器設(shè)置有兩種類型的氣體入口結(jié)構(gòu)之一。一在本文中通常稱之為切向氣體入口的第一入口是具有一中心線相對(duì)于圓形的或圓柱形外壁大致朝向切向的氣體入口。本發(fā)明的附圖沒(méi)有示出一切向入口，但傳統(tǒng)的入口可用于許多的揭示的原理。一般來(lái)說(shuō)，與下文中討論的第二類型的氣體入口相比，具有切向入口的外殼制造相對(duì)昂貴。因此，為了成本的原因最好避免采用切向的出口。
圖1所示的第二類型的氣體入口一般地稱之為“徑向”或“徑向方向”的入口。示于圖1中的特殊的入口12是徑向方向的入口77。一般地來(lái)說(shuō)，徑向方向的入口77是這樣的入口方向，使氣體流大致地朝向壓力容器5的中心縱向軸線47。對(duì)于所示的特定的實(shí)例，氣體入口77的中心線78朝向與軸線47相交，但這不是特別地要求的。
可以認(rèn)識(shí)到，徑向入口為何比切向入口便宜。尤其是，一徑向入口通常只是一設(shè)置在側(cè)壁71內(nèi)的孔，用一饋送管或類似的結(jié)構(gòu)固定到其上。
仍參照?qǐng)D1，組件1包括一預(yù)分離器結(jié)構(gòu)80。一般來(lái)說(shuō)，在氣體/液體流通過(guò)進(jìn)入口或入口12進(jìn)入內(nèi)部18之后，預(yù)分離器結(jié)構(gòu)80提供氣體和液體的一定的初始分離。對(duì)于所示的特殊結(jié)構(gòu)，預(yù)分離器結(jié)構(gòu)80包括一入口折流板結(jié)構(gòu)82。
概括地說(shuō)，預(yù)分離器結(jié)構(gòu)80的入口折流板結(jié)構(gòu)82這樣構(gòu)造和定位，當(dāng)液體和氣體進(jìn)入入口12時(shí)，它們通過(guò)一弧形路徑移動(dòng)趨于驅(qū)動(dòng)一部分液體進(jìn)入折流板或壁結(jié)構(gòu)，以便收集和排出氣體流；且它引導(dǎo)氣體(氣體/液體混合物)進(jìn)入一優(yōu)選的流動(dòng)路徑以便于分離。一般來(lái)說(shuō)，目的在于獲得顯著的氣體/液體分離，然后氣體通過(guò)可維護(hù)的分離器單元9，沒(méi)有不理想的限制程度。
許多用于壓縮機(jī)的空氣/油分離器用于這樣的環(huán)境中，其中，入口流不僅包括夾帶在氣體中的油顆粒，而且包括大量的團(tuán)聚的液體油流。這樣一進(jìn)入分離器組件1的油流可在每分鐘8至100介侖的量級(jí)上(約為30-380升/分)。因此，組件1必須構(gòu)造成控制大量的團(tuán)聚的油流，連同氣體流和氣體/液體的分離。
所示特殊的入口折流板結(jié)構(gòu)82包括軸向圍板85和入口圍裙86。軸向圍板85較佳地包括一對(duì)著壁71的外表面36。因此，軸向圍板5較佳地是圓柱形，且最佳地是沿徑向連續(xù)。
入口圍裙86大致呈環(huán)形并沿徑向向外(相對(duì)于軸線47)延伸為軸向圍板85和外殼壁71的內(nèi)表面87之間的延伸部。從以下將會(huì)明白到，示于圖3中的特別優(yōu)選的入口圍裙86沿徑向不是連續(xù)的。入口圍裙86形成一下導(dǎo)管或通道結(jié)構(gòu)92(圖1中未可見(jiàn)，見(jiàn)圖2)。在此實(shí)例中，下導(dǎo)管或通道92包括入口圍裙86內(nèi)的一部分，其敞開(kāi)介于軸向圍板85和側(cè)壁71之間的一空間?？墒褂酶鞣N變化的下導(dǎo)管，包括一單一空間93的所示的下導(dǎo)管是一傳統(tǒng)的實(shí)例。
一般來(lái)說(shuō)，在圖2中，示出一部分的預(yù)分離器結(jié)構(gòu)，其一般地包括附連到側(cè)壁71和從側(cè)壁71懸置的部分。在圖3中，示出入口圍裙86。
參照?qǐng)D2，入口圍裙86較佳地包括一上表面86a，其構(gòu)造成一徑向排放的傾斜的表面，致使收集在其上的液體借助于重力朝向圍裙86的徑向外邊緣86b排放。這樣，收集在表面86a上的液體將趨于朝向圖1的側(cè)壁71的內(nèi)表面87排放。這將包括團(tuán)聚的油流。
再次參照?qǐng)D1，當(dāng)氣體/液體組合通過(guò)入口12進(jìn)入壓力容器5時(shí)，初始的入口流引導(dǎo)入預(yù)分離器結(jié)構(gòu)82。在預(yù)分離器結(jié)構(gòu)82內(nèi)，氣體流初始地被引導(dǎo)朝向軸向圍板85和徑向圍裙86。包含在氣體流內(nèi)的一部分液體將趨于收集在圍板85和徑向圍裙上表面86a上。由于下導(dǎo)管和圍裙86的斜度或傾斜(下傾)，在從圍板85到壁87的延伸中，收集的液體將趨于在重力下朝向外壁87流動(dòng)。最終，液體將通過(guò)下導(dǎo)管或通道92從區(qū)域98(形成在圍裙上表面86a上方)向下排放到下部坑40內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，氣體流將便于團(tuán)聚的液體流向下導(dǎo)管92。
參照?qǐng)D2，圍裙86的邊緣86c一般定位在與邊緣86d相同的軸向高度上。這將是一特別便于制造的結(jié)構(gòu)，其技術(shù)如下文所概括。如果需要的話，邊緣86c可以定位在略比邊緣86d低，以便于液體沿著表面86a朝向間隙92排放；并在通過(guò)間隙92之后，便于氣體流在區(qū)域26內(nèi)保持一螺旋的流動(dòng)。
因?yàn)槿肟?2是一徑向入口12a，所以，朝向中心軸向47的進(jìn)入壓力容器5內(nèi)的氣體/液體組合的初始流動(dòng)不是自動(dòng)地引入到一螺旋形流動(dòng)的形式。為了促使流動(dòng)引入到一螺旋形的形式，預(yù)分離器結(jié)構(gòu)82包括一徑向突緣或葉輪100(圖2)。突緣或葉輪100從表面86a沿著與圍裙86的傾斜方向相對(duì)的方向向上延伸，并在操作過(guò)程中進(jìn)行操作而關(guān)閉入口氣體的可能流動(dòng)的一個(gè)方向。對(duì)于圖2所示的特定結(jié)構(gòu)，突緣100定位成防止逆時(shí)針?lè)较虻牧鲃?dòng)(即，當(dāng)朝向圖1和2中的組件1的蓋7向下、沿箭頭105的方向觀看時(shí)，為逆時(shí)針?lè)较?。(當(dāng)然，設(shè)備可構(gòu)造成相對(duì)方向的流動(dòng))?？赏痪?00通常定位成離入口12的最近邊緣的徑向間隔或距離不大于45°，一般不大于30°。的確，葉輪100較佳地盡可能靠近入口12進(jìn)行定位。在圖2中，入口12的近似位置顯示為126，對(duì)于圖1-3所示的優(yōu)選實(shí)施例，較佳地，葉輪100沿氣體流動(dòng)方向定位成徑向間隔，離間隙93至少200°，通常為至少230°，更為較佳地至少為250°。
仍參照?qǐng)D2，對(duì)于所示的特定結(jié)構(gòu)，軸向圍板85包括壁36的外表面36a的一部分110。此外，軸向圍板85具有一徑向連續(xù)的外表面85a，在此實(shí)例中為圓柱形，因此在圍板85和壁內(nèi)表面87之間形成一環(huán)形流動(dòng)區(qū)域111(圖1)。沒(méi)有特別地要求圍板85a是圓柱形。然而，當(dāng)涉及一單一的圓柱形分離器10且使用一圓柱形外壁71時(shí)，通常地和較佳地將使用一圓柱形的圍板85。
參照?qǐng)D1，較佳地釋放閥接管45延伸通過(guò)壁71與流動(dòng)區(qū)域111連通。通常地和較佳地釋放閥接管45位于圖2的葉輪100附近，離入口12的相對(duì)側(cè)上(代替如圖1所示地位于離入口12圍繞壁71約180°)。在圖2中，釋放閥接管45位于鄰近區(qū)域112或重疊區(qū)域112。
可以預(yù)見(jiàn)在某些實(shí)例中對(duì)區(qū)域111可較佳地提供一全截面的區(qū)域，即，對(duì)由外壁71、突緣35、圍板85和折流板86形成的空間提供截面區(qū)域，其具有的面積大致與入口12的截面面積或入口面積相同。這樣，圍繞環(huán)腔111的流動(dòng)速度相對(duì)于通過(guò)入口12的流動(dòng)速度將不會(huì)顯著地增加。在此區(qū)域內(nèi)避免流速大的增加通常是優(yōu)選的，因?yàn)樗兄诒苊鈯A帶分離的液體(進(jìn)入氣體流內(nèi))。
此外，在區(qū)域111內(nèi)較佳地避免流速大的降低，以避免離心力的損失，通過(guò)驅(qū)動(dòng)液體滴對(duì)著壁71，離心力用來(lái)分離某些液滴，而氣體圍繞圍板85流動(dòng)。
對(duì)于典型的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，徑向圍裙86的上表面86a將以傾斜角A從腰部或內(nèi)邊緣或區(qū)域113到外邊緣或外部區(qū)域114沿徑向延伸部延伸(圖2)，其至少約為20°的量級(jí)，通常在20°至80°范圍內(nèi)的角度(包括20°和80°)，(例如，通常為30°-60°，對(duì)于所示特定實(shí)例為40°-50°)。在此實(shí)例中的術(shù)語(yǔ)“傾斜”和其變化意指，當(dāng)結(jié)構(gòu)對(duì)于正常使用定向而使排放口16朝向下時(shí)的一向下的角度。一般來(lái)說(shuō)，選擇傾斜角A一部分的作用在于，確保在區(qū)域111內(nèi)提供合適的橫截面面積。此外，對(duì)其進(jìn)行選擇以促進(jìn)團(tuán)聚液體的流速或朝向壁71。
一般來(lái)說(shuō)，較佳地在外殼1內(nèi)盡可能合理地定位圍裙86的高度，對(duì)環(huán)腔111的大小應(yīng)考慮到上述的優(yōu)選性。首選盡可能高的安裝的理由在于，較佳地使圖1中的圍裙86的底側(cè)86e和圍板36的下邊緣36b之間的區(qū)域內(nèi)的壁71的表面面積為最大。在此部位處壁71的表面面積最大化將便于空氣以旋轉(zhuǎn)的形式通過(guò)間隙92時(shí)液體進(jìn)行離心分離，并在圍板36的下邊緣36b的下方通過(guò)而開(kāi)始進(jìn)入孔33。
較佳地，圍裙86的邊緣86b定位在從圍板36的下邊緣36b朝向環(huán)35的距離的至少35％處(即，圍板36或圍板85的軸向長(zhǎng)度的35％)，更為較佳地為該距離的至少40％，通常為該距離的至少50％。
在所示的優(yōu)選實(shí)施例中，圖2的下導(dǎo)通道92是一設(shè)置在圍裙86內(nèi)的間隙，其完全地在圍板85和壁71之間延伸(圖1)。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)液體和氣體通過(guò)下導(dǎo)管或通道92向下流動(dòng)時(shí)，氣體在圍裙86下方朝向圍板85或壁71不膨脹，而有再次夾帶液體的風(fēng)險(xiǎn)。通常地和較佳地，下導(dǎo)通道92的徑向?qū)挾葘⑹莾?nèi)腰部或邊緣113和外邊緣114(或86b)之間的圍裙86的延伸部的距離的至少90％。較佳地為該距離的至少95％，最佳地為該距離的100％(如圖所示)。
圖2的下導(dǎo)管或通道92大致位置開(kāi)始于邊緣93a處，其相對(duì)于入口12的中心線47(圖1)間隔在一徑向位置處(沿氣體流的方向)，相交成至少70°的角，典型地至少為180°，通常為至少230°，例如，圍繞圍板85顯示為約250°至340°。再者，間隙或下導(dǎo)通道92離葉輪100較佳地徑向間隔至少200°，尤為較佳地至少230°，典型地至少250°(沿氣體流方向)。這將有助于氣體流離開(kāi)分離器結(jié)構(gòu)80之前提供增加的液體分離量。圍裙86和下導(dǎo)通道92的徑向長(zhǎng)度通常是根據(jù)要求的流速和對(duì)下導(dǎo)通道的限制進(jìn)行選擇的事情，通常為至少約30°而不大于130°的徑向延伸，典型地為30°至80°(包括30°和80°)，例如，將采用約40°至60°。這里涉及范圍所使用的術(shù)語(yǔ)“包括”是指端點(diǎn)值也包括在所述的范圍內(nèi)。即使該術(shù)語(yǔ)沒(méi)有具體地使用，所有描述的范圍都意圖是“包括”的含義。
如上所述，所述原理可應(yīng)用于各種尺寸和應(yīng)用的各種單元中。表明以下的尺寸是為了便于理解如何應(yīng)用本原理。例如，如果組件1用于一壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有約125hp(約93Kw)的發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率和約500cfm(約236,000cu.cm/sec)的預(yù)期輸出，則該單元可這樣構(gòu)成外殼具有總直徑約為9-11英寸(22.8-28cm)(例如，10英寸或2.5cm)和總高度約為40-45英寸(約為101cm-115cm)，(例如，42英寸或107cm)；一分離器10具有長(zhǎng)度約為20-25英寸(約為50-64cm)(例如，22英寸或56cm)，一外直徑約為5-6英寸(約為12-15.3cm)(例如，5.5英寸或14cm)，以及一內(nèi)直徑約為3-4英寸(約為7.6-10.2cm)(例如，3.5英寸或8.9cm)。底部37和坑40內(nèi)的液位41a之間的距離大致這樣選擇使該距離足夠大，通過(guò)氣體朝向孔33移動(dòng)阻止重新夾帶收集在坑內(nèi)的液體；并且距離足夠短以使組件1的總高度最小，便于使用方便和節(jié)約成本。典型的距離是液體深度的30％-60％的量級(jí)。
參照?qǐng)D1，應(yīng)該指出的是，以下的做法可提供一顯著的優(yōu)點(diǎn)，使壁36沿著分離器10縱向地延伸分離器10的軸向長(zhǎng)度的至少20％的距離，或分離器10定位的安裝間距較佳地是該距離的至少35％。這樣做的原因在于，這對(duì)于入口12和環(huán)腔111形成一有效的和優(yōu)選的位置以便于分離，同時(shí)將底部37和坑40內(nèi)的液位41a之間的距離減到最小。
較佳地，壁36不縱向延伸分離器10大于分離器10長(zhǎng)度的約60％，或分離器10定位的安裝間距較佳地不大于該長(zhǎng)度的50％。其原因在于，希望保持區(qū)域25內(nèi)的流速，使其不趨于重新夾帶排放到坑39內(nèi)的液體。約400ACFM(每分鐘實(shí)際立方英尺，即，用壓縮空氣不是自由空氣度量，或約為18,900cu.cm/sec)量級(jí)上的總流量通常實(shí)現(xiàn)顯著的氣體流，沒(méi)有不理想的重新夾帶的程度。
參照?qǐng)D3，圖中示出一如同圍裙86那樣有效的優(yōu)選的徑向圍裙115。圍裙115較佳地是一帶有葉輪100的單一的、一體的、徑向不連續(xù)的環(huán)結(jié)構(gòu)。其通常由單一的金屬板片形成，例如，用壓力加工形成。例如，可使用18號(hào)鋼(0.05英寸厚或0.13cm厚)。例如，通過(guò)電弧焊將其固定就位。
III.使用多個(gè)可維護(hù)的分離器元件的實(shí)施例上述原理可容易地應(yīng)用于使用多個(gè)可移去和可更換的分離器元件的氣體/液體分離器組件中。這樣的一實(shí)例示于圖4和5中。圖4和5的結(jié)構(gòu)構(gòu)造成使用與分離器10相同的分離器元件(即，相同的尺寸和結(jié)構(gòu))。然而，圖4和5的組件構(gòu)造成用于壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有450hp(約335Kw)的發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率和2,000cfm(約945,000cu.cm/sec)量級(jí)上的預(yù)期輸出。為了控制該較大的流量，可以看到在一外殼內(nèi)使用三個(gè)分離器元件，在此實(shí)例中，外殼具有的直徑約為16-20英寸(約40-51cm)(例如約18英寸或45.7cm)，具有的高度約為45-55英寸(約114-140cm)(例如約50英寸或127cm)。當(dāng)然，這些原理可應(yīng)用于一具有或多或少的分離器的組件，視壓縮機(jī)額定規(guī)格和期望的輸出而定。
參照?qǐng)D4，示出包括容器151的氣體/液體分離器150。容器151一般地包括一外殼152和一蓋153。蓋153通過(guò)螺栓154固定就位，其間用O形環(huán)155提供一密封。
如圖1-3的實(shí)施例，外殼152一般地具有一圓柱形外壁160和一圓形底部161。圖中示出一徑向朝向的通過(guò)壁160突出的入口170。此外，氣體/液體分離器組件150顯示有一上部出口171、一填充管173、一液位計(jì)174、釋放閥孔接管175、壓力接管176、177、溫度探頭接管178和下部排放口179。如圖1-3的實(shí)施例，壓力接管175顯示為圍繞外壁160和軸線180從入口170轉(zhuǎn)過(guò)約180°。這對(duì)于釋放閥孔接管175是一優(yōu)選的位置。確切地說(shuō)，是一類似于圖1-3實(shí)施例所述優(yōu)選的部位的較佳的部位。該部位表示如下。
一般來(lái)說(shuō)，管板結(jié)構(gòu)190將壓力容器151的內(nèi)部191分隔成上部區(qū)域195和下部區(qū)域196。管板結(jié)構(gòu)190通常包括向下朝向壁199和底部200的環(huán)形安裝環(huán)198。管板結(jié)構(gòu)190通常是實(shí)心的，除了通過(guò)選定的孔205之外，管板對(duì)于氣體流不滲透，選定孔用于氣體流入液體分離器元件內(nèi)，這將在下文中進(jìn)一步概括。如上所述，結(jié)構(gòu)150構(gòu)造成用于多個(gè)可移去的和可更換的(可維護(hù)的)分離器元件。對(duì)于所示的特定結(jié)構(gòu)150，底部200包括三個(gè)氣體流孔205(圖5)。在圖5中，還示出一探頭206。
對(duì)于所示特定的實(shí)施例，向下朝向的壁199是沿徑向連續(xù)的。壁199還顯示為一圓柱形壁199a。這是因?yàn)橐恢T如壁199a的圓柱形壁可方便地包圍三個(gè)分離器元件，其如下文中所概括和如圖5所示。
如果使用不同數(shù)量的分離器元件，則對(duì)于壁199可首選不同的形狀。例如，如果使用兩個(gè)元件，則它可優(yōu)選將壁199構(gòu)造成跑道形狀。一跑道形狀通常具有兩個(gè)相對(duì)平行的側(cè)壁，帶有弧形的端部而形成圓形。采用這樣一徑向連續(xù)的壁，可形成使用兩個(gè)元件的優(yōu)選的流動(dòng)形式。
組件150包括一可移去的和可更換的分離器結(jié)構(gòu)210，其包括三個(gè)個(gè)別的可移去的和可更換的分離器元件211。三個(gè)元件211在圖5中顯示為被壁199包圍。在圖5中，三個(gè)個(gè)別的元件211顯示為圍繞中心軸線180(圖4)均勻地沿徑向間隔；而壁199顯示為圓柱形。元件211可以與圖1的元件10相同。如圖1-3的實(shí)施例，壁199沿著分離器211的軸線長(zhǎng)度的至少25％，較佳地至少35％(最佳地不大于50％)延伸(圖4)。
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于圖5的分離器結(jié)構(gòu)150，各個(gè)三個(gè)可維護(hù)的分離器元件211可具有大致相同的結(jié)構(gòu)，使各個(gè)元件包括構(gòu)造成圓柱形的帶有第一和第二相對(duì)的端帽221、222的介質(zhì)組220(圖4)。一般來(lái)說(shuō)，端帽221、222可以大致類似于圖1的端帽50、56。即，一端帽222具有一敞開(kāi)的中心孔225，以使氣體流入介質(zhì)組內(nèi)部220a。中心孔225通常被一密封環(huán)226，例如O形環(huán)227包圍。密封環(huán)226構(gòu)造成與圓柱形件230形成一徑向密封，圓柱形件230與底部200內(nèi)的孔205相連。也可使用其它變化的密封結(jié)構(gòu)，例如，如上所述的密封結(jié)構(gòu)。
另一方面，端帽221通常呈關(guān)閉，即，不包括與區(qū)域220a連通的延伸通過(guò)其間的孔。
圖4的分離器元件211的軸向長(zhǎng)度略短于底部200和蓋153之間的距離。再者，為方便起見(jiàn)，徑向密封較佳地構(gòu)造成允許分離器元件211沿軸向稍微地滑動(dòng)。
分離器組件150是一相對(duì)于多個(gè)可移動(dòng)和可更換的分離器元件211的進(jìn)至出的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。然后，管板結(jié)構(gòu)190相對(duì)于各種介質(zhì)組220合適地分離結(jié)構(gòu)150為一上游側(cè)235和一下游側(cè)236。入口170朝向最終進(jìn)入上游側(cè)235的氣體流。所示特定的入口170是一徑向的入口170a。
氣體/液體分離器結(jié)構(gòu)或組件150包括一預(yù)分離器結(jié)構(gòu)240，其通常包括一入口折流板結(jié)構(gòu)241。
入口折流板結(jié)構(gòu)241包括軸向圍板243和入口圍裙244。對(duì)于所示特定的預(yù)分離器結(jié)構(gòu)240，軸向圍板243沿徑向連續(xù)，并且也呈圓柱形，由圓柱形側(cè)壁199的外表面199a限定。入口圍裙244除了合適的尺寸之外，可以大致地與上述圍裙86類似，并且在軸向圍板243和壁160的內(nèi)表面246之間大致沿徑向延伸。徑向圍裙244具有一上表面244a，其較佳地構(gòu)造成提供一朝向壁160的內(nèi)表面246的排放表面。徑向圍裙244較佳地以一向下或傾斜的角度延伸(類似于圖2的角度A)，該角度至少為20°，在此區(qū)域內(nèi)通常為30°至60°(例如，40°-50°)。
再者，徑向圍裙244可以類似于圖3的圍裙86成形和定位，例如，類似的下導(dǎo)管或通道249定位成從圖5的入口170的入口直線170a沿徑向(沿氣體流的方向)成至少70°，典型地至少為180°，通常為至少230°(對(duì)于所示實(shí)施例，較佳地為250°-340°)。
對(duì)于圖4所示的結(jié)構(gòu)，通常入口折流板241在軸向圍板243和壁160的內(nèi)表面246之間形成流動(dòng)環(huán)腔251。流動(dòng)環(huán)腔251較佳地具有一橫截面區(qū)域大致與入口170的橫截面尺寸相同。
對(duì)于所示的特定結(jié)構(gòu)，入口折流板241包括一圖5的徑向葉輪253(類似于圖2的葉輪100)，當(dāng)從圖5的定向觀看時(shí)其沿順時(shí)針?lè)较蚨ㄎ灰龑?dǎo)入口氣體流。當(dāng)然，可使用其它變化的流動(dòng)方向，使下導(dǎo)通道249合適地定位。葉輪253通常盡可能靠近入口170定位。對(duì)于所示實(shí)施例，葉輪253較佳地沿氣體流的方向徑向地與通道249間隔成200°，通常至少為230°，更為較佳地至少為250°。
參照?qǐng)D4，在操作中，一氣體/液體流將通過(guò)徑向入口170進(jìn)入結(jié)構(gòu)150。收集在入口折流板241上的一部分液體將向下排入下部坑257，以便排出到排放口179之外。氣體流最終在壁或圍板243的下邊緣下方經(jīng)過(guò)通過(guò)管板結(jié)構(gòu)190進(jìn)入個(gè)別的分離器211。對(duì)于一進(jìn)至出的流動(dòng)，氣體流沿箭頭258的方向通過(guò)介質(zhì)組220。在介質(zhì)組220內(nèi)發(fā)生聚結(jié)的排放，使液體流排入上部坑256內(nèi)。收集在上部坑256內(nèi)的液體通過(guò)清洗管257移去。氣體流通過(guò)出口171退出分離器結(jié)構(gòu)150。
如同圖1和2的實(shí)施例，介質(zhì)組220的特定結(jié)構(gòu)對(duì)于這里揭示的一般原理來(lái)說(shuō)不是關(guān)鍵的。一般來(lái)說(shuō)，所要求的是一內(nèi)部聚結(jié)層260和一外部排放層261，它們構(gòu)造成具有進(jìn)至出的流動(dòng)的理想的效率水平，以及理想的效率、約束、空氣流量和使用壽命。如果需要的話，可使用各種平紋棉麻織物層或內(nèi)襯。
定期地，當(dāng)分離器元件211計(jì)劃被更換時(shí)，可松動(dòng)螺栓154后移去蓋153實(shí)施一更換操作。
參照?qǐng)D5，圖中示出葉輪253相對(duì)于入口170的優(yōu)選的徑向位置。對(duì)于下導(dǎo)管249還示出優(yōu)選的徑向位置和延伸部。在標(biāo)號(hào)265處示出釋放閥孔175相對(duì)于入口170的優(yōu)選的徑向位置。該位置不同于圖4中所示的位置，后者是一欠佳的位置。如同圖1-3的實(shí)施例，優(yōu)選的位置將釋放閥定位在下導(dǎo)管的上方，因此，在釋放閥操作的過(guò)程中，在氣體可能到達(dá)釋放閥孔之前，確保相對(duì)高水平的氣體/液體分離。
圖1-3的實(shí)施例中所述的其它優(yōu)選的結(jié)構(gòu)類似地適用于圖4-5的實(shí)施例。
IV.圖6-8的實(shí)施例，使用一出至進(jìn)的流動(dòng)的分離器元件的組件如上所述，本文結(jié)合入口折流板結(jié)構(gòu)所述的原理可適用于構(gòu)造用于可移去的和可更換的分離器元件的氣體/液體分離器結(jié)構(gòu)，所述可移去的和可更換的分離器元件構(gòu)造成用于出至進(jìn)的流動(dòng)。顯示用于一單一可移去的和可更換的分離器元件的這樣一結(jié)構(gòu)的實(shí)例示于圖6-8中。根據(jù)此圖和所述的一般原理，將會(huì)明白包括一個(gè)以上分離器元件的一結(jié)構(gòu)。
示于圖6-8中的特定組件構(gòu)造用于一相對(duì)小的壓縮機(jī)，例如，用于一壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有約20至100hp(或約14.9-74.6Kw)的發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率(例如，40hp或約30Kw)和約185cfm(或約87,300cu.cm/sec)的預(yù)期輸出。這樣一組件可具有外直徑約為7-9英寸或17-23cm(例如，8英寸或20.3cm)和總高度約為27-33英寸或?yàn)?8-84cm(例如，30英寸或76cm)。然而，對(duì)于各種尺寸的壓縮機(jī)，所述原理可應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)中。
參照?qǐng)D6，一般氣體/液體分離器組件270包括容器271，在此實(shí)例中是具有一被可移去的蓋275關(guān)閉的外殼274的容器272。蓋275用螺栓276固定到位。
對(duì)于所示特定的組件270，容器271具有一大致圓柱形的外壁278和圓形底部279。容器272包括氣體流入口281、氣體流出口282和液體排放口283。
包括在組件270內(nèi)的還有液位端口286。
組件270可包括各種液體填充端口、壓力接管、溫度探頭和壓力釋放出口，它們大致類似于上述實(shí)施例中所述的，但如果要求的話對(duì)于這里的應(yīng)用進(jìn)行合適的定位。
氣體/液體分離器組件270一般地包括一預(yù)分離器300，其包括一入口折流板結(jié)構(gòu)301。入口折流板結(jié)構(gòu)301包括軸向圍板303和徑向入口圍裙304。一般地來(lái)說(shuō)，氣體流環(huán)腔306形成在軸向圍板303和壁278的內(nèi)表面307之間。環(huán)腔306的尺寸較佳地大致與入口281的截面區(qū)域相同。
對(duì)于所示實(shí)施例，圍板303是徑向連續(xù)的。所示優(yōu)選的圍板是圓柱形的，但其它變化形狀也是可能的。優(yōu)選的徑向入口圍裙304的上表面304a較佳地形成一排放表面，從鄰近軸向圍板303的內(nèi)邊緣、腰部或區(qū)域310(圖7)沿徑向向下排放到鄰近壁278的內(nèi)表面307的外邊緣或區(qū)域311。向下的傾斜角度較佳地是至少20°，通常位30°-60°(例如，40°-50°)。
徑向圍裙304包括一下導(dǎo)管或通道313(圖7)，在使用過(guò)程中，以允許液體排放和氣體從上區(qū)域315流入下區(qū)域314內(nèi)。通道313較佳地具有的徑向?qū)挾仁沁吘?10、311之間的徑向延伸部的至少90％，較佳地是至少95％。
入口折流板結(jié)構(gòu)示于圖7中。徑向圍裙示于圖8中。
入口折流板301包括徑向葉輪320，其定位成一方向以便葉輪致使氣體流沿一規(guī)定的方向移動(dòng)；在圖6-8所示的實(shí)施例的實(shí)例中，當(dāng)從圖7的箭頭322方向向下觀看結(jié)構(gòu)上時(shí)，所述方向是逆時(shí)針?lè)较?。下?dǎo)管通道313較佳地定位成沿徑向與圖6的徑向入口281的中心線281a間隔至少70°；尤為較佳地至少180°，通常至少為230°(例如，250°-340°)。較佳地，通道313具有一介于邊緣313a、313b之間的徑向長(zhǎng)度(圖7)，其至少為30°，通常為40°-130°，例如，約為60°-80°。
參照?qǐng)D6，氣體/液體分離器組件270包括可移去的和可更換的(即，可維護(hù)的)分離器元件327。元件327包括一介質(zhì)組328，在此實(shí)例中，是一圓柱形介質(zhì)組329，從端帽331向下延伸。端帽331具有一中心的氣體/流動(dòng)孔332。氣體流動(dòng)孔332是一用于氣體的出口孔，以便從由介質(zhì)組328形成的內(nèi)部區(qū)域328a逸出。
對(duì)于所示的特定結(jié)構(gòu)，例如，分離器元件327可具有一外直徑(OD)約4-6英寸或10-15.3cm(例如，5英寸或13cm)，一內(nèi)直徑(ID)約2-3英寸或5-7.6cm(例如，2.75英寸或7cm)，一總長(zhǎng)度約6-7英寸或15.2-12.8cm(例如，6.75英寸或17.1cm)。當(dāng)然，如果需要的話結(jié)構(gòu)可構(gòu)造成使用其它尺寸的元件。
參照?qǐng)D6，端帽331包括一環(huán)形的安裝突緣334，其定位成用螺栓276固定在蓋275和外殼274之間。定位墊片材料336來(lái)提供一密封。
元件327還包括關(guān)閉的端帽337。端帽337包括一內(nèi)部的液體收集坑或碗338。
如同本文所述的其它結(jié)構(gòu)，介質(zhì)組328內(nèi)的特定結(jié)構(gòu)不是關(guān)鍵的。一般來(lái)說(shuō)，介質(zhì)組328將包括一外聚結(jié)層340和一內(nèi)排放層341。由于流動(dòng)是從出到進(jìn)的，即，在正常使用中沿箭頭342的方向，所以，液體將收集在端帽331的區(qū)域338內(nèi)。清洗管344定位成從正常使用中的該位置移去液體。
在典型的使用中，被分離的氣體/液體混合物通過(guò)入口281進(jìn)入組件270。該氣體/液體首先引入預(yù)分離器組件300，對(duì)著軸向圍板303和徑向圍裙304(圖7)收集一部分液體。在此區(qū)域內(nèi)收集的液體將最終通過(guò)下導(dǎo)通道313流入下部坑350(圖6)，從由排放口283形成的下部坑350進(jìn)行排放。然后，氣體通過(guò)圍板303的下邊緣351的下方流入介質(zhì)組328周圍的區(qū)域352內(nèi)。氣體然后通過(guò)介質(zhì)組328，進(jìn)一步聚結(jié)液體，最終液體排放到形成在介質(zhì)組328的內(nèi)部328a內(nèi)的內(nèi)部坑338內(nèi)。液體含量減少后的氣體然后通過(guò)敞開(kāi)的端帽331離開(kāi)元件327，然后，通過(guò)出口282離開(kāi)容器271。
參照?qǐng)D8，徑向入口圍裙304較佳地具有一內(nèi)部結(jié)構(gòu)，葉輪320固定在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上。葉輪320可與圍裙的其余部分一體形成，或可以是分離的部件進(jìn)行附連。對(duì)于圖8所示的實(shí)施例，葉輪320是附連的分離部件，例如，通過(guò)焊接從入口圍裙或沿與傾斜相對(duì)的方向向上突出。
入口圍裙304不包括葉輪320的其余部分是一體的結(jié)構(gòu)，通常用車削加工形成的金屬結(jié)構(gòu)，使下導(dǎo)管313切去。與圖1-5的實(shí)施例中的圍裙86、244不同，圍裙304包括一朝向內(nèi)軸向(向上)的腰部360，以及一朝向外軸向(向下)的輪緣部分361。這些部分便于通過(guò)點(diǎn)焊操作安裝在組件270內(nèi)。
V.圖9-12的變化的實(shí)施例現(xiàn)將注意力引導(dǎo)到圖9。圖9是類似于圖1的一組件的截面圖。參照?qǐng)D9，所示組件400包括一外殼401，其具有一帶有一空氣流動(dòng)入口403的圓柱形側(cè)壁402、一底部坑404和排放口405。用于底部坑404的液體入口顯示為標(biāo)號(hào)406。組件包括一通過(guò)螺栓408而固定就位的頂蓋407。
除以上所述之外，組件400一般可類似于圖1的組件1和具有類似的特征。
組件400顯示為沒(méi)有定位在其中的分離器元件。應(yīng)該理解到，在使用中分離器元件可定位成進(jìn)至出的流動(dòng)，可以位于具有在頂蓋內(nèi)表面407a和表面430之間的軸向延伸部的安裝空間內(nèi)。
在圖10中，示出氣體出口435。
在圖9和10中，示出抽吸管440，其在接管441處延伸通過(guò)側(cè)壁401。
再次參照?qǐng)D9，組件400包括一預(yù)分離器結(jié)構(gòu)449。預(yù)分離器結(jié)構(gòu)449包括管板結(jié)構(gòu)450。管板結(jié)構(gòu)包括一具有一下部452和一上部453的壁部分451。下部452大致呈圓柱形，而上部453基本上具有一漏斗形，即，其側(cè)壁相對(duì)于下部成一角度延伸的形狀，形成的角度X在120°-170°的量級(jí)上。當(dāng)定向?yàn)槭褂脮r(shí)，管板結(jié)構(gòu)450安裝在安裝突緣454上。管板結(jié)構(gòu)450還包括底部板455，其中有流動(dòng)孔456。
如同圖1的結(jié)構(gòu)，側(cè)壁結(jié)構(gòu)451定位成沿著定位在底部455(即，表面430)和頂407a之間的一延伸部?jī)?nèi)的預(yù)分離器結(jié)構(gòu)向上延伸一段距離，該距離是安裝空間即分離器元件的軸向長(zhǎng)度的至少20％，通常為至少35％；且較佳地不大于安裝空間的軸向長(zhǎng)度的60％，尤為較佳地不大于50％，即，定位在由壁450圍繞的體積內(nèi)的任何分離器元件結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的百分比。延伸部的高度由下部452形成，其余部分由上部453形成。在測(cè)量該距離時(shí)突緣454不計(jì)入，因?yàn)樗旧吓c側(cè)壁齊平。
仍參照?qǐng)D9，結(jié)構(gòu)400還包括徑向圍裙490。徑向圍裙490沿傾斜方向在位置491處的管板結(jié)構(gòu)450和位置492處的外側(cè)壁401之間延伸。徑向圍裙490包括下部安裝突緣493。
對(duì)于所示的特定結(jié)構(gòu)，一圓柱形折流板496顯示為定位成從底部455向下延伸在徑向圍裙490內(nèi)和圍繞孔456。
圖11中的徑向圍裙490包括一形成在邊緣501和502之間的下導(dǎo)通道500。一上突緣鄰近邊緣502定位。因此，沿圖11中箭頭504的方向進(jìn)入入口403的空氣將引導(dǎo)到如箭頭506所示的逆時(shí)針?lè)较虻牧鲃?dòng)中。在邊緣501處，空氣向下引導(dǎo)到入口圍裙490的下方。下導(dǎo)管500還在徑向圍裙490和管板結(jié)構(gòu)450之間為收集在區(qū)域511(圖9)內(nèi)的液體向下排放提供一位置。
在圖12中，示出一徑向入口圍裙結(jié)構(gòu)520。它顯示為具有與圍裙490一體形成的圓柱形圍板496以及突緣493。
圖9-12呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)的操作原理類似于先前的實(shí)施例。圖9-12示出可使用部件的不同的機(jī)械連接。再者，圖9-12示出位于側(cè)壁451的上部?jī)?nèi)的理想的漏斗形表面453。此外，它們顯示使用在孔456和圍裙490之間向下垂下的第二圍板496，以確保通過(guò)圍裙490下面的空氣需要繼續(xù)向下前進(jìn)，直到它轉(zhuǎn)向和引導(dǎo)通過(guò)管板結(jié)構(gòu)。這有助于提供分離，而不會(huì)有不理想的重新夾帶的程度。
如同先前圖9的實(shí)施例，一坑形成在區(qū)域530內(nèi)，液體定期地從坑中移去，或在使用中由抽吸管440連續(xù)地移去。
圖9-12的結(jié)構(gòu)可用于各種分離器結(jié)構(gòu)?？衫靡粋€(gè)或多個(gè)分離器，視其如何構(gòu)造而定。在通常的使用中，底部455內(nèi)孔的數(shù)量對(duì)應(yīng)于分離器的數(shù)量。分離器可以是圓柱形或具有其它變化的形狀。
VI.某些一般的觀察根據(jù)本發(fā)明，描述了用于氣體/液體分離器(例如，壓縮機(jī)中的空氣/油分離器)中的預(yù)分離器結(jié)構(gòu)。預(yù)分離器結(jié)構(gòu)一般地包括一如概括的軸向圍板和一如概括的入口圍裙。顯示和描述了各個(gè)特別優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。
還根據(jù)本發(fā)明，描述了形成一空氣油分離器結(jié)構(gòu)或安裝一預(yù)分離器結(jié)構(gòu)的方法。該方法一般地包括在一圓柱形容器內(nèi)安裝一如所概括的預(yù)分離器結(jié)構(gòu)，合適地附連到容器側(cè)壁。當(dāng)然，較佳的定位是使氣體流入口引導(dǎo)到入口圍裙上方；且使葉輪和圍裙的徑向定位如所概括地用于各種實(shí)施例。
還提供一分離氣體和液體的方法(例如，從壓縮機(jī)中分離空氣/油)。該方法一般地包括引導(dǎo)入口流進(jìn)入如上所述的預(yù)分離器結(jié)構(gòu)，氣體流通過(guò)軸向圍板的下邊緣的下方，然后，其余的氣體通過(guò)可維護(hù)的分離器元件。當(dāng)然，可使用多元件的系統(tǒng)。
本文所述的技術(shù)可應(yīng)用于具有各種尺寸和特殊結(jié)構(gòu)的各種類型的設(shè)備。這里的一般的特征意指優(yōu)選的實(shí)例。
權(quán)利要求
1.一氣體/液體分離器組件，包括(a)一容器，其包括一外壁，且具有一氣體流動(dòng)入口和一下部坑；(b)一預(yù)分離組件，其包括(i)一與容器外壁間隔的沿徑向連續(xù)的軸向圍板，以在其間形成一氣體流環(huán)腔；以及(c)一用于至少一個(gè)可移去和可更換的分離器元件的安裝空間，其通過(guò)軸向圍板被包圍和與氣體流入口分隔；(i)軸向圍板沿用于至少一個(gè)可移去的和更換的分離器元件的安裝空間的軸向長(zhǎng)度的至少20％且不大于60％的距離延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)軸向圍板沿用于至少一個(gè)可移去的和更換的分離器元件的安裝空間的軸向長(zhǎng)度的至少35％且不大于60％的距離延伸。
3.如權(quán)利要求2所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)軸向圍板沿用于至少一個(gè)可移去的和更換的分離器元件的安裝空間的軸向長(zhǎng)度的至少35％且不大于50％的距離延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)軸向圍板具有一上漏斗部分和一下圓柱形部分。
5.如權(quán)利要求1所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于，包括(a)一入口圍裙，其定位在氣體流入口下方，并延伸到容器外壁；(i)氣體流入口定位成引導(dǎo)入口氣體流進(jìn)入在入口圍裙上方的氣體流環(huán)腔；(ii)入口圍裙包括至少一個(gè)下導(dǎo)通道，位于與入口徑向間隔的位置；以及(b)一徑向葉輪，其定位在下導(dǎo)通道和氣體流入口之間，以引導(dǎo)氣體通過(guò)一至少70°的徑向路徑，然后，氣體可從氣體流入口通過(guò)下導(dǎo)通道；以及(c)至少一個(gè)可移去的和可更換的分離器元件定位在安裝空間內(nèi)，該安裝空間用于至少一個(gè)可移去的和可更換的分離器元件，并被軸向圍板包圍和與氣體流入口間隔。
6.如權(quán)利要求5所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)徑向葉輪定位成引導(dǎo)氣體通過(guò)至少180°的徑向路徑，然后，氣體可從氣體流入口通過(guò)下導(dǎo)通道。
7.如權(quán)利要求6所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)軸向圍板是圓柱形的。
8.如權(quán)利要求5所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)外壁是大致的圓柱形；以及(b)氣體流入口是一徑向入口。
9.如權(quán)利要求8所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)容器包括一氣體流出口，其延伸通過(guò)外壁并通過(guò)一管板結(jié)構(gòu)與氣體流入口間隔；以及(b)至少一個(gè)可移去的和可更換的分離器元件構(gòu)造成進(jìn)至出的流動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于，包括(a)至少兩個(gè)可維護(hù)的分離器元件，各個(gè)元件定位在用于至少一個(gè)可移去的和可更換的分離器元件的安裝空間內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)下導(dǎo)通道與氣體流入口間隔至少230°的徑向路徑。
12.如權(quán)利要求11所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)下導(dǎo)通道具有一至少30°的徑向延伸。
13.如權(quán)利要求12所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)下導(dǎo)通道具有一不大于130°的徑向延伸。
14.如權(quán)利要求5所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)入口圍裙具有一上表面，其朝向所述外壁延伸向下傾斜。
15.如權(quán)利要求14所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)入口圍裙向下傾斜的角度在20°至60°的范圍內(nèi)，包括20°和60°。
16.如權(quán)利要求15所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)所述下導(dǎo)通道具有介于外壁和軸向圍板之間的延伸部的寬度，其為外壁和軸向圍板之間的入口圍裙的延伸部的至少90％。
17.如權(quán)利要求16所述的氣體/液體分離器組件，其特征在于(a)所述下導(dǎo)通道具有介于外壁和軸向圍板之間的延伸部的寬度，其為外壁和軸向圍板之間的入口圍裙的延伸部的至少95％。
18.一用于如權(quán)利要求1-17中任何一項(xiàng)所述的氣體/液體分離器組件的預(yù)分離器結(jié)構(gòu)；該預(yù)分離器結(jié)構(gòu)包括(a)一徑向連續(xù)的軸向圍板；(b)一入口圍裙，其具有至少一個(gè)下導(dǎo)通道；(i)入口圍裙具有一至少20°的傾斜角；(c)一徑向葉輪，其定位成引導(dǎo)氣體流圍繞軸向圍板至少180°的徑向距離，然后與下導(dǎo)通道相遇。
19.一用于如權(quán)利要求1-17中任何一項(xiàng)所述的氣體/液體分離器組件的入口圍裙結(jié)構(gòu)；該入口圍裙包括(a)一圓形圍裙結(jié)構(gòu)，其具有一上表面，其具有的從內(nèi)邊緣到外邊緣的傾斜角至少為20°，以及其中至少一個(gè)下導(dǎo)通道；以及(b)一徑向葉輪，其從圓形圍裙的上表面沿與傾斜相對(duì)的方向突出；(i)下導(dǎo)通道是圍裙內(nèi)的一間隙，離葉輪沿徑向定位在至少180°。
20.一將來(lái)自壓縮機(jī)的空氣/油混合物分離的方法；所述方法包括以下步驟(a)提供一如權(quán)利要求1-17中任何一項(xiàng)所述的氣體/液體分離器，其具有至少一個(gè)可移去和可更換的分離器元件，以及(b)從入口引導(dǎo)一流體流(i)圍繞軸向圍板至少70°的距離；(ii)向下；(iii)在軸向圍板的下邊緣下方；(iv)通過(guò)至少一個(gè)可移去和可更換的分離器元件；以及(v)向外通過(guò)一出口。
全文摘要
提供一氣體/液體分離器組件(1)，組件(1)一般地包括一帶有內(nèi)部接納的可維護(hù)的分離器元件(9)的結(jié)構(gòu)的容器(4)。設(shè)置一獨(dú)特的入口折流板結(jié)構(gòu)(80、82)，當(dāng)氣體通過(guò)組件(1)時(shí)，以便于液體與氣體預(yù)分離。組件(1)特別適用于空氣/油的分離，例如，用于壓縮機(jī)。還描述了組裝和使用的方法。
文檔編號(hào)B01D50/00GK1735448SQ200380108600
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月6日
發(fā)明者B·里德 申請(qǐng)人:唐納森公司