具有预分离功能的气液聚结滤芯制造技术

本发明专利技术提供一种具有预分离功能的气液聚结滤芯，其内的滤芯内骨架、滤芯聚结层、滤芯排液层、滤芯外骨架由内向外依次套置，且均为柱形结构；滤芯下端盖上设置进气口；进气口处设置导流装置，用于使进入滤芯的气体产生旋转气流；该导流通道设置于该滤芯内骨架的内部并连接该导流装置；该旋转气流在该导流通道内流动时，在离心力的作用下分离出液滴并甩到该导流通道壁面并在重力作用下向下排出，能有效利用滤芯内部空间，占用空间小，实现多级过滤池，有效滤除了气体中的液滴。

Gas-liquid coalescence filter element with pre-separation function

The invention provides a gas-liquid coalescence filter element with pre-separation function, in which the inner framework of the filter element, the coalescence layer of the filter element, the drainage layer of the filter element and the outer framework of the filter element are arranged successively from the inside to the outside, and all of them are cylindrical structures; an air inlet is arranged on the lower end cover of the filter element; a flow guide device is arranged at the air inlet to generate rotating air flow for the gas entering the filter element; and the flow guide channel is arranged on the filter element. The inner skeleton is connected with the diversion device; when the rotating airflow flows in the diversion channel, droplets are separated and thrown onto the wall of the diversion channel under the action of centrifugal force and discharged downward under the action of gravity, which can effectively utilize the inner space of the filter core, occupy small space, realize multi-stage filter and effectively filter the droplets in the gas.

【技术实现步骤摘要】
具有预分离功能的气液聚结滤芯
本专利技术涉及多相流分流
，尤其涉及一种具有预分离功能的气液聚结滤芯。
技术介绍
气液过滤广泛应用于各种工业过程，例如天然气净化及管道输送、压缩空气过滤、干气密封和燃料气过滤。比如，天然气处理及长距离输送过程中夹带的液体杂质，会造成计量仪器及压缩机组损坏、干气密封失效、管道腐蚀及磨损，因此需要设置相应的气液过滤装置(比如聚结过滤器)去除天然气中的液体杂质，其中，微小的液滴主要靠聚结过滤器的聚结滤芯的聚结分离作用进行去除。现场输气管道中天然气所含杂质较为复杂、工况变化较大、含液量波动较大，液体杂质主要有凝析油、游离水及经过中间设置的压气站压缩机组后会夹带润滑油等高粘度液滴。当现场处于高浓度、大粒径液滴工况时，现有聚结滤芯处理量无法满足要求，杂质将快速堵塞滤芯，导致滤芯失效，而且气流中夹带的高粘度液滴被聚结滤芯捕集后在纤维内部难以及时排出，导致滤芯压降迅速增加，液滴二次夹带(聚结过滤器已经捕集的液滴由于气流的作用会再次进入下游气流，从而引起下游气流中液滴浓度的增加，导致过滤效率下降，这种现象称为二次夹带，在微米级液滴中非常容易出现)也将增加。因此，现有聚结滤芯无法处理现场含液量波动较大、来流中含有高粘度液体杂质等复杂情况。为保证核心设备正常运行，沿途各压气站一般会设置惯性分离器、旋风分离器、过滤分离器和聚结分离器组合的多级分离器，虽然其处理量大，可以应对复杂工况，但存在成本高、占地面积大、整体结构及工艺流程复杂、不易安装操作等缺点。现有技术中提供一种多级过滤元件(美国专利技术专利US8936661B2)，参见图1，该多级过滤元件主要包括：管状过滤器引导件、外预过滤器套筒元件、内过滤器元件的第一级和第二级等元件组成；流体穿过外部预滤器套筒元件，进入到内过滤器元件内，然后穿过内部过滤器元件的第一级，通过管状过滤器引导件进入到第二级，并在第三过滤步骤中向外穿过内部元件。该专利技术将三级过滤元件组件集合到一个过滤元件上，可以分级去除流体中各种不同的杂质。但是，该多级过滤元件没有对滤芯内部空间进行合理利用，占地空间较大，同时，该多级过滤元件采用多孔介质作为预分离元件，将三级过滤元件组件集合到一个过滤元件上，当气流中含有高粘度液体杂质等复杂工况，杂质附着在多孔介质内部不易排出，将堵塞多孔介质，造成压降急剧升高，导致滤芯寿命减小，需频繁更换。现有技术中还提供一种高效过滤聚结集成滤芯(中国专利技术专利CN107930185A)，参见图2，该高效过滤聚结集成滤芯包括压紧装置、集成压盖、预过滤体、聚结体和集成端盖，预过滤体和聚结体通过压紧装置、集成压盖和集成端盖连接组合为一个集成体。该高效过滤聚结集成滤芯由过滤体和聚结体通过一定结构组合而成，延长了滤芯使用寿命，成本低，占用空间小。但是，该高效过滤聚结集成滤芯依旧采用多孔介质作为预分离元件，当气流中含有高粘度液体杂质等复杂工况，杂质附着在多孔介质内部不易排出，将堵塞多孔介质，造成压降急剧升高，导致滤芯寿命减小，需频繁更换。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种具有预分离功能的气液聚结滤芯，通过在滤芯内骨架所限定的空间中设置导流装置和导流通道，能有效利用滤芯内部空间，占用空间小，并且解决当气流中含有高粘度液体杂质等复杂工况，杂质附着在多孔介质内部不易排出，将堵塞多孔介质，造成压降急剧升高，导致滤芯寿命减小，需频繁更换的问题，并且适于现场含液量波动较大、来流中含有高粘度液体杂质等复杂情况，并有效减少液滴二次夹带现象。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具有预分离功能的气液聚结滤芯，包括：滤芯内骨架、滤芯聚结层、滤芯排液层、滤芯外骨架、滤芯上端盖、滤芯下端盖、导流装置以及导流通道；该滤芯内骨架、滤芯聚结层、滤芯排液层、滤芯外骨架由内向外依次套设，且均为柱形结构；该滤芯上端盖设置在该滤芯外骨架的上端，滤芯下端盖设置在该滤芯外骨架的下端；该滤芯下端盖上设置进气口；该进气口处设置导流装置，用于使进入滤芯的气体产生旋转气流；该导流通道设置于该滤芯内骨架内部，并连接该导流装置。进一步地，该导流装置采用轴向导流叶片。进一步地，该导流通道壁面设有弧形排液槽，该气体在离心力的作用下分离出液滴，该液滴在该旋转气流的作用下运动到该弧形排液槽，沿该弧形排液槽向下排出。进一步地，该导流通道侧面设有斜缝，该斜缝由该导流通道外侧向内侧的倾斜方向与该旋转气流的流动方向的夹角小于90度。进一步地，该导流通道上端设有喇叭口，用于导流扩散该旋转气流。进一步地，该滤芯内骨架开有通孔，该通孔的出口处设置第一导流槽。进一步地，该通孔沿气流方向倾斜设置。进一步地，该滤芯内骨架的内壁面设有排液槽，该旋转气流在该滤芯内骨架和该导流通道之间的空间旋转流动时，在离心力的作用下分离出的液滴沿该排液槽向下排出。进一步地，该滤芯内骨架的内壁面设有弧形结构，在该弧形结构两侧开有通孔，该通孔的出口处设置第二导流槽。进一步地，在该滤芯内骨架内壁面、通孔上方设置斜挡板钩。进一步地，该滤芯外骨架上设有流通孔，该滤芯外骨架内壁面流通孔位置设有第三导流槽。本专利技术提供的具有预分离功能的气液聚结滤芯，其内的该滤芯内骨架、滤芯聚结层、滤芯排液层、滤芯外骨架由内向外依次套置，且均为柱形结构；该滤芯上端盖设置在该滤芯外骨架的上端，滤芯下端盖设置在该滤芯外骨架的下端；该滤芯下端盖上设置进气口；该进气口处设置导流装置，用于使进入滤芯的气体产生旋转气流；该导流通道设置于该滤芯内骨架的内部并连接该导流装置；该旋转气流在该导流通道内流动时，在离心力的作用下分离出液滴并甩到该导流通道壁面并在重力作用下向下排出。首先，通过在滤芯内骨架所限定的空间中设置导流装置和导流通道，能有效利用滤芯内部空间，结构紧凑，占用空间小，节省空间50％以上，且便于拆装。其次，通过在进气口处设置导流装置，使进入滤芯的气体产生旋转气流，导流通道为旋转气流提供一定的分离空间(或称流通空间)，使得旋转气流中夹带的液滴在离心力的作用下分离出来并甩到导流通道的内壁，内壁上的液滴汇聚在一起，在重力作用下向下流动及时排除，有效滤除了气体中的液滴，满足处理量要求。再者，旋转气流流动到滤芯上端盖后，受到该滤芯上端盖的阻挡，旋转向下并扩散至导流装置与滤芯内骨架之间的空间内，旋转向下流动，即改变了气流沿内骨架的流动方向，该旋转向下的气流在离心力和惯性的作用下，分离出气流中液滴，并在向下的气流作用下，沿内骨架内壁向下排出，气流经滤芯内骨架流入滤芯聚结层(也可称为滤芯纤维层)，气体中的剩余少量液滴随气流进入滤芯聚结层，由滤芯聚结层聚结成大液滴，在气流的作用下流至排液层，在排液层中向下排出，经过过滤的气体通过滤芯外骨架向外流出，以此实现多级过滤，过滤效果好。高粘度液滴进入聚结层之前在离心力和惯性力作用下能够及时分离排出，而聚结层吸收的少量液滴运动到排液层由向下气流的作用下及时排出，滤芯聚结层仅需吸收剩余少量液滴，防止杂质将其堵塞，气流中夹带的高粘度液滴能够及时排出，并且能有效减少液滴二次夹带。本专利技术有效利用滤芯内部空间设置导流装置及通道而不是多孔介质预分离部分液滴、导流促进排液的思路，设计出的滤芯可应对含液量波动以及粘性杂质工况、及时将捕获的液滴排出、延长滤芯使用寿命，防止更换滤芯时停本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有预分离功能的气液聚结滤芯，其特征在于，包括：滤芯内骨架、滤芯聚结层、滤芯排液层、滤芯外骨架、滤芯上端盖、滤芯下端盖、导流装置以及导流通道；所述滤芯内骨架、滤芯聚结层、滤芯排液层、滤芯外骨架由内向外依次套设，且均为柱形结构；所述滤芯上端盖设置在所述滤芯外骨架的上端，滤芯下端盖设置在所述滤芯外骨架的下端；所述滤芯下端盖上设置进气口；所述进气口处设置导流装置，用于使进入滤芯的气体产生旋转气流；所述导流通道设置于所述滤芯内骨架内部，并连接所述导流装置。

【技术特征摘要】
1.一种具有预分离功能的气液聚结滤芯，其特征在于，包括：滤芯内骨架、滤芯聚结层、滤芯排液层、滤芯外骨架、滤芯上端盖、滤芯下端盖、导流装置以及导流通道；所述滤芯内骨架、滤芯聚结层、滤芯排液层、滤芯外骨架由内向外依次套设，且均为柱形结构；所述滤芯上端盖设置在所述滤芯外骨架的上端，滤芯下端盖设置在所述滤芯外骨架的下端；所述滤芯下端盖上设置进气口；所述进气口处设置导流装置，用于使进入滤芯的气体产生旋转气流；所述导流通道设置于所述滤芯内骨架内部，并连接所述导流装置。2.根据权利要求1所述的具有预分离功能的气液聚结滤芯，其特征在于，所述导流装置采用轴向导流叶片。3.根据权利要求1所述的具有预分离功能的气液聚结滤芯，其特征在于，所述导流通道壁面设有弧形排液槽，所述气体在离心力的作用下分离出液滴，所述液滴在所述旋转气流的作用下运动到所述弧形排液槽，沿所述弧形排液槽向下排出。4.根据权利要求1所述的具有预分离功能的气液聚结滤芯，其特征在于，所述导流通道侧面设有斜缝，所述斜缝由所述导流通道外侧向内侧的倾斜方向与所述旋转气流的流动方向的夹角小于90度。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘震，刘宇峰，姬忠礼，常程，卢锦杰，丛丽宇，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11