一种环形水气分离装置、水气分离器的制作方法

本发明涉及水下供气设备领域，特别涉及一种环形水气分离装置以及有该装置构成的水气分离器。

背景技术：

水气分离结构是水下供气系统的核心部分。申请人在先申请的水下供气系统中采用的是平板形的水气分离结构，平板形水气分离结构的主要设计思想是最大化单位体积内水流和膜纤维接触的有效面积，让水流和纤维表面形成90度直角，在装置的体积上有一定的优势。但密集布放的方式也对水流形成一定的阻力，降低了水流通过水气分离装置的速度，从而影响了水下供气系统的提气速度。针对这一技术问题，申请人又提出了新的解决方案，设计了新的水气分离结构-环形水气分离结构，主要设计思想在增加水流和膜纤维的有效接触面积的同时尽量让水流和纤维丝表面平行，不让其对水流形成巨大阻力，最大化通过水气分离装置的水流量，从而提高水下供气系统的提气速度。

技术实现要素：

本发明的目的是充分利用水下空间，减小体积、提高水气分离效率，提供一种环形水气分离装置。

本发明的目的是按如下的方式来实现的：

一方面，本发明提供了一种环形水气分离装置，包括中空环形抽气通道1和中空纤维膜2，所述中空环形抽气通道1和所述中空纤维膜2连接形成连通空间；

所述中空纤维膜2上设置有微小空隙以允许流体中的气体分子进入到中空纤维膜2中，相邻两个所述中空纤维膜2之间留有空隙以允许水流通过；

所述中空环形抽气通道1上开有抽气口3。

进一步，所述中空环形抽气通道1道呈圆环形。

进一步，所述中空环形抽气通道1和所述中空纤维膜2整体呈锥筒形结构。

进一步，所述中空纤维膜2沿着所述中空环形抽气通道1均匀分布。

另一方面，本发明还提供一种水气分离器，由多个前述的环形水气分离装置组成，多个所述环形水气分离装置层叠分布，每个所述环形水气分离结构的抽气口3均连接到集气管路4上，并且相邻两个所述环形水气分离装置的中空环形抽气通道1之间通过支架5连接并固定。

进一步，所述多个环形水气分离装置同轴设置。

本发明的有益效果是，与平板结构的水气分离结构相比，充分利用空间和水流的作用，在使用的过程中，沿着水流的方向放置环形水气分离结构单体，在水流前进的过程中可以更多的与所述中空纤维膜接触，提高了水气分离效率，并且充分利用空间；采用锥形的结构设计，可以提高环形水气分离结构对水流的耐冲击能力，可以引导水流分散开，降低水流的阻力。

附图说明

图1是环形水气分离结构主视结构图。

图2是环形水气分离结构侧视结构图。

图3是环形水气分离结构的截面结构图。

图4是环形水气分离器的结构示意图。

具体实施方式

为使

本技术：
的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1、图2、图3所示，本发明实施例所述的环形水气分离结构，包括中空的环形抽气通道1和若干个与环形抽气通道1连接的中空纤维膜2，若干个所述中空纤维膜2和环形抽气通道1连接形成密闭的空间，每个所述中空纤维膜2上设有若干个微小的孔隙，以允许气体分子进入到中空纤维膜中，若干个所述中空纤维膜2向内侧收缩呈锥筒形状，并且相邻两个所述中空纤维膜2之间保留空隙，以允许水流通过，并且在水流通过的过程中与所述中空纤维膜2充分接触，进而提高了水气分离效率，所述环形抽气通道1上开有一个抽气口3，用以将分离出的气体输送并收集。

所述环形抽气通道1呈圆环形。

所述中空纤维膜2呈锥筒形结构，并且所有所述中空纤维膜2的末端集聚起来呈锥筒形状。

若干个所述中空纤维膜2沿着所述环形抽气通道1均匀分布。

如图4所示，本发明实施例所述的环形水气分离装置，由多个所述环形水气分离结构组成，多个所述环形水气分离结构层叠分布，每个所述环形水气分离结构的抽气口均连接到集气管路4上，并且相邻两个所述环形水气分离结构的环形抽气通道之间通过支架5连接并固定。采用层叠状的分布方式，可以充分利用水气分离结构的结构特点，减少其体积，提高其水气分离效率，使其可以充分利用水流的特性，与水流充分接触。

所有所述环形水气分离结构同轴设置。

相邻两个所述环形水气分离结构之间的距离沿着水流的方向逐级递减，以使下游的水流可以更好的进行水气分离。

目前典型的水气分离装置是平板结构和螺旋结构的水气分离装置,其不足之处如上文。本发明通过如附图1的水气分离装置结构，在保留平板结构最大化单位体积内水流和膜纤维接触的有效面积优点的同时,又充分吸收螺旋结构的让水流和膜纤维表面形成约60度角的优点，减少了降低了对水流形成的阻力，同时膜纤维之间不做螺旋旋转,又避免了螺旋结构实际工作中膜纤维相互缠绕影响水流利用率的问题,从而大幅提高了仿鱼鳃水下供气系统的提气速度。平板结构、螺旋结构、环形结构的水气分离器示意图和实物照片附后,各型结构研究和对比实验结果如下表所示。

以上实验是在水气分离装置中水流速度为1m/s所测平均数,水气分离器结构采用5个单环叠加而成。从数据可知本发明提供的水气分离装置结构的膜效率、重量比、体积比等指标均为最优。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种环形水气分离装置，其特征在于：

包括中空环形抽气通道(1)和中空纤维膜(2)，所述中空环形抽气通道(1)和所述中空纤维膜(2)连接形成连通空间；

所述中空纤维膜(2)上设置有微小空隙以允许流体中的气体分子进入到中空纤维膜(2)中，相邻两个所述中空纤维膜(2)之间留有空隙以允许水流通过；

所述中空环形抽气通道(1)上开有抽气口(3)。

2.根据权利要求1所述的环形水气分离装置，其特征在于，所述中空环形抽气通道(1)道呈圆环形。

3.根据权利要求1或2所述的环形水气分离装置，其特征在于，所述中空环形抽气通道(1)和所述中空纤维膜(2)整体呈锥筒形结构。

4.根据权利要求3所述的环形水气分离装置，其特征在于，所述中空纤维膜(2)沿着所述中空环形抽气通道(1)均匀分布。

5.一种水气分离器，其特征在于：

由多个权利要求1所述环形水气分离装置组成，多个所述环形水气分离装置层叠分布，每个所述环形水气分离结构的抽气口(3)均连接到集气管路(4)上，并且相邻两个所述环形水气分离装置的中空环形抽气通道(1)之间通过支架(5)连接并固定。

6.根据权利要求5所述的水气分离器，其特征在于，所述多个环形水气分离装置同轴设置。

技术总结
本发明公开了一种环形水气分离装置，包括中空环形抽气通道和中空纤维膜，所述中空环形抽气通道和所述中空纤维膜连接形成连通空间；所述中空纤维膜上设置有微小空隙以允许流体中的气体分子进入到中空纤维膜中，相邻两个所述中空纤维膜之间留有空隙以允许水流通过；所述中空环形抽气通道上开有抽气口。与平板结构的水气分离结构相比，充分利用空间和水流的作用，在使用的过程中，沿着水流的方向放置环形水气分离结构单体，在水流前进的过程中可以更多的与所述中空纤维膜接触，提高了水气分离效率，并且充分利用空间；采用锥形的结构设计，可以提高环形水气分离结构对水流的耐冲击能力，可以引导水流分散开，降低水流的阻力。

技术研发人员：秦成;王庆胜;杨晓宇;周超;邹忠伟;王冀川;沈勇;王义冬
受保护的技术使用者：中国人民解放军92228部队;重庆中电大宇卫星应用技术研究所
技术研发日：2020.03.31
技术公布日：2020.09.18