具有增强的分离作用的惯性冲击器的制作方法

专利名称：具有增强的分离作用的惯性冲击器的制作方法
具有增强的分离作用的惯性冲击器相关申请的交叉引用本申请要求于2009年7月四日提交的美国第61/229，573号临时专利申请及于 2009年7月四日提交的美国第61/229，578号临时专利申请的利益及优先权，且所述两申请皆通过引用合并于此。背景及概述本发明涉及惯性冲击分离器。在现有技术中已知的惯性冲击器，其包含的惯性气液冲击分离器的用途是从气液流中去除及聚结液体粒子，该用途包含发动机曲轴箱通风中的分离应用，该曲轴箱通风包含闭式曲轴箱通风(CCV)及开式曲轴箱通风。在惯性气液分离器内，从气液流中去除液体粒子要通过以下手段经由喷嘴或孔口使流或浮质加速至高速，并迎着冲击器导向该流或浮质，而这通常会引起急剧的方向上的变化，以达到分离所述的液体的目的。在现有技术中已知的聚结分离器，其中通过聚结从气液流中去除液体粒子。所述的分离器，包括惯性冲击器及聚结器，具有多种用途，包括在用于来自内燃机曲轴箱的窜漏气体的油分离应用。本发明是在对上述技术作出持续改进的努力中产生。附图的简要说明

图1至14来自第61/2 ，573号临时美国专利申请。图1示出了当前性能(现有技术)与期望性能的比较。图2示出了锥形冲击器。图3示出了使用锥形冲击器时的流迹线。图4示出了平板及锥形冲击器之间的静压力的对比。图5示出了稠密度是730kd/m3的平板及锥形冲击器(模型中不包含介质的影响) 之间相关收集效率的对比。图6示出了凹坑型锥形冲击器。图7示出了阐明粒子捕获机理的流迹线。图8示出了相关收集效率(模型中不包含介质的影响)。图9示出了虚拟平板冲击器。图10示出了用于虚拟平板冲击器时的流迹线。图11示出了虚拟平板冲击器。图12示出了虚拟锥形冲击器。图13示出了使用虚拟锥形冲击器时的流迹线。图14示出了使用虚拟锥形冲击器的收集效率曲线。图15-23分别来自第61/2 , 578号临时美国专利申请的图2-7，12-14。‘ 578申请的图1，8-11分别对应于上述的图1-5。图15示出了穿孔介质冲击器。图16示出了在4. 5SCFM(标准立方英尺/分钟)下使用平板及穿孔介质冲击器的流迹线。
图17示出了在6. 75SCFM下使用平板及穿孔介质冲击器的流迹线。图18示出了在10. 7SCFM下使用平板及穿孔介质冲击器的迹线。图19示出了在11. 6SCFM下使用平板及穿孔介质冲击器的流迹线。图20示出了穿透穿孔冲击介质层的流量的CFD对比。图21示出了横跨〃 Soupcan"节流的对比。图22的图表示出了用于实验工作中的超细油雾分布。图23是用于〃 Soupcan"时重量效率的对比。详细说明第61/229, 573号临时美国专利申请以下的说明来自第61/229，573号临时美国专利申请。现有的公开内容中已经提出将锥形及虚拟冲击器作为惯性气液分离器。锥形冲击器包括喷嘴及冲击器板，该喷嘴的用途是加速流，该冲击器板的形状是锥形而不是扁平形。 虚拟冲击器由两段组成，第一段仅是简易喷嘴及冲击器板。冲击器板具有与喷嘴同心的孔从而形成了第二段。已提出的设计要求具备在相当的压力消耗下比普通的平板冲击器(无介质)1)更小的D50切截尺寸；2)稍平坦的效率曲线。传统的平板冲击器具有非常急剧的收集效率曲线。这种类型用于对粒子尺寸分类的响应非常有益，但是在首要目标是过滤的场合却不是所期望的。扁平的收集效率曲线对于过滤目的会很理想，但是却不可能由任何惯性冲击器来实现。人们非常期望能够出现一种在同样的压力消耗下能够减小D50切截尺寸并能使效率曲线稍扁平的设计。锥形冲击器——单锥除了冲击器板的设计外，锥形冲击器与常规的冲击器非常类似。冲击器板在形状上以锥形代替扁平形。已提出的单锥冲击器的设计示出在图2中。其由锥形凸出组成，该锥形凸出与喷嘴占有同样的中心，并在尺寸上与喷嘴相当或比喷嘴大。如图2所示，介质可附接在凸出上方，所以拦截仍是重要的液滴捕获机理。如同已为人们所知的，介质是作为聚结过滤器。为了评价锥形冲击器的相关性能，在Fluent软件中运行了简易模型。选取的喷嘴尺寸为3mm、距冲击器板约4mm。图3示出了使用单锥构造时的流迹线，图4示出了静压力的等值线。从这些图形中显而易见，邻近流碰撞冲击器板处的停滞区域的尺寸。锥形的停滞区域小并且被限制在非常靠近锥体尖端的位置，而平板示出的停滞区域较大。由于这种影响，可以预期更小的、遵循流迹线的粒子能够非常接近壁。那么它们被捕获的机会将会比在平板冲击器中的大。图5示出了锥形冲击器及等同的平板冲击器(横跨各构造具同样的压力降)两者相关收集效率的比。D50割点转换至左侧，曲线稍为平坦。因为不能被充分理解，所以模型中未包含介质的影响，但是可以预见任何在具有介质情况的平板中观察到的切截尺寸的改进都能转化至锥形冲击器。具有锥形凹坑的单锥体可以通过引入如图6所示的锥形泛滥或凹坑进一步减小D50的切截尺寸。除了在邻近尖端处具有更加受限的停滞点外，还可以使流比在平板冲击器中转动更多的角度，这有助于改进切截尺寸及效率曲线。图7以更细节的方式示出了这种影响。再一次地，与等同的平板冲击器比较相关性能，并且在切截尺寸及效率曲线两方面皆有重大的改进(图8)。如前，任何模拟中都未包含介质的影响。
虚拟冲击器——平板虚拟冲击器用于将较小的粒子从较大的粒子中分离出来，是非常好的粒子尺寸分类装置。虚拟冲击器的构造非常简单。其包括被探针非常近地跟随的常规喷嘴，该探针与该喷嘴占有同样的中心，直径比喷嘴直径小。具有足以使它们冲击冲击器板的带有惯性的粒子被投入收集探针。较小的粒子被主空气流自喷射轴线径向带离，避开了收集探针。至此实现了粒子基于尺寸的分类。图9示出了虚拟冲击器的概念。其具有的两个喷嘴具有同样的中心，位置是一个在另一个之后，第二个喷嘴比第一个喷嘴小(当前地提出的d/2，需要更多第二喷嘴直径在切截尺寸上的影响的数据)。图10对于为什么虚拟冲击器会比等同的传统冲击器的性能更好给出了简要的解释。图11示出了使用虚拟冲击器时来自CFD的收集效率曲线。如上文所预测的，切截尺寸比等同的传统冲击器稍有改进。锥形虚拟冲击器将以上两种影响皆合并引入单一设计(锥形及虚拟)是逻辑推广。图12示出了这种类型的设计。其合并了所有粒子捕获增强的精髓，即a)邻近锥形凸出尖端的更小的停滞区域b)比900更大的流向改变c)用于冲击的更大的表面积d)邻近第一段喷嘴的双停滞点。可以预见，所有这些影响的相互作用更进一步减小切截尺寸。图13使用这样的几何形状时来自CFD虚拟的流迹线(不包含介质)，并且合并了所有现象。图14示出了使用虚拟锥形冲击器时的收集效率曲线，其比预期的更加急剧。但是此设计在同样的压力消耗下相比其他设计具有最好的切截尺寸。其他形状的冲击器板金字塔形，三棱形。特征在于1)冲击器板的形状；2)双段喷嘴；3)在一个设计中结合两者。第61/229, 578号临时美国专利申请以下的说明取自第61/229，573号临时美国专利申请。在此项公开中已提出将在冲击器板上具有锥形凸出和/或在穿孔冲击介质层内冲有孔的冲击器作为惯性气液分离器。锥形冲击器的组成包括用于加速空气流的喷嘴及具有锥形形状而不是普通的平板形状的冲击器板。穿孔介质冲击器板具有贯通介质层的孔，并且孔的中心与上游喷嘴的中心对准。已提出的设计的要求具备在相当的压力消耗下比普通的平板冲击器1)更小的D50切截尺寸2、更高的粒子收集效率。常规的平板冲击器具有非常急剧的收集效率曲线。这种特性用于例子尺寸的分类是绝佳的(例如，瀑布式(Cascade)冲击器)，但在过滤为目的场合却不是所期望的。扁平的收集效率曲线对于过滤目的会很理想，但是却不可能由任何惯性冲击器来实现。人们非常期望能够出现一种在相当的压力降下能够减小D50切截尺寸并能使效率曲线稍扁平的设计。穿孔介质冲击器除了贯穿介质层的一个或多个孔外，穿孔介质冲击器的设计与常规的冲击器非常类似。介质层是作为聚结过滤构造。孔的中心会与对应的上游喷嘴的中心对准。已提出的用于简易穿孔介质冲击器的设计显示在图15中。切口在尺寸上与喷嘴类似或比喷嘴大。 为了评价穿孔冲击器的性能，在Fluent软件中运行了简易的CFD模型。选取的喷嘴尺寸为3mm、距冲击器板约4mm。图16至19显示了单孔介质构造和平板冲击器两者在等同厚度多孔层而流速不同的情况下(4.5,6. 75,10. 7,andll.6SCFM)的流径的比较。CFD的结果显示，在穿孔介质冲击器中，穿透并穿过一定距离的多孔介质的流迹线的百分比要高很多。图 20在数量上示出了使用不同的构造时穿过介质层的流穿透的比较。图形阐明了穿孔冲击器比常规的平板冲击器穿过介质层的流量穿透性更佳，这会达到更好的聚结效果，并且接着会有更佳的过滤效果。更确切地说，具有增加的介质流量穿透的浮质分离效率的改进要归因于添加的效率构造，而使添加的效率构造发挥作用的是穿过介质的流的流线的纤维过滤 (惯性、拦截、扩散)。锥形冲击器除了冲击器板的设计外，锥形冲击器设计也与常规冲击器类似。冲击器板包含代替平板的一个或多个锥形形状。已提出的用于简易锥形冲击器的设计显示在图2中。该设计由锥形凸出组成，该锥形凸出与对应的上游喷嘴的中心对准，并在尺寸上与喷嘴相当或比喷嘴大。如图2所示，介质可附接在凸出上方，或仅附接至板的平坦面积上，以使拦截仍是重要的粒子捕获机理。如同已为人们所知的，介质是作为聚结过滤器。为了评价锥形冲击器的相关性能，在Fluent软件中运行了简易的CFD模型。选取的喷嘴尺寸为3mm、距冲击器板约4mm。图3显示了使用单锥构造时的流迹线，图4显示了使用常规平板冲击器和锥形冲击器的静压力的等值线。图形阐明了锥形冲击器在锥体尖端周围具有非常小并且受限的高静压力区域，而平板冲击器的该区域则较大。由于这种影响，可以预见，更小的、遵循流迹线的粒子能够非常接近壁表面，它们被捕获的机会将会比在平板冲击器中的大。图5示出了锥形冲击器及相当的平板冲击器(横跨两构造具同样的压力降)两者收集效率的相关比较。D50切截尺寸转换至左侧，曲线稍为平坦。因为不能被充分理解，所以CFD模型中未包含介质的影响，然而，可以预见在具有介质情况的平板中观察到的切截尺寸的改进也都能转化至锥形冲击器。冲击器板凸出的其他形状包含1)金字塔形，幻三棱形，及幻以上全部的拱曲或弧形变体。实验结果为了进一步证明所述两种可选冲击器设计的有效性，Cummins Filtration公司的冲击器产品“Soupcan” (94506A)被选中进行理论分析及实验室实验的基准测试。 “Soupcan”包含五个直径相等为0.167〃(约4. M毫米)。图21实质上显示的是，在可选设计中横跨冲击器无压力降影响，在图表中标明的最小变动在标准的部分到部分的变动范围以内。图22示出了在实验工作中使用的超细油雾分布，而图23标明了使用两可选冲击器设计时沿着基线"Soupcan"的重量效率。理论分析和实验数据阐明，通过可选的设计， 在对应的压力降下，穿孔介质及锥形冲击器两者皆实现更高的过滤效率。特征1)孔切入多孔冲击介质材料，孔与对应的冲击器喷嘴喷口对准，并允许喷口逐渐穿透多孔区的底层；幻冲击器板的几何形状(凸出锥体；金字塔形等)有或无多孔区冲击表面；幻在一个设计中两者共存。本申请图2中的惯性气液冲击分离器30被提供用于从气液流32中去除液体粒子，其包含具有入口 36和出口 38的壳体34，入口 36用于接收气液流32，出口 38用于排放气体流 40。壳体内的喷嘴或孔口 42接收来自入口 36的气液流，并且沿贯穿喷嘴42的轴线44轴向加速气液流。在壳体内的惯性收集器46在加速气液流的路径上，并且使液体粒子从气液流中分离出来。惯性冲击收集器46包含相对轴线44斜向延伸的冲击表面48。在一实施例中，冲击表面48由锥体50提供，锥体50具有轴向上与喷嘴42面对并与其对准的导引尖端。在一实施例中，锥体50在横截面上在沿正交于轴线44的平面M的48处具有柱状外表面，即，图2中表面M向纸内延伸。在另一实施例中，锥体50在横截面上沿正交于轴线 44的平面M具有多边形的外表面。在进一步的实施例中，锥体是金字塔形的。喷嘴42具有轴向延伸的中心线(图2的取向为上下)，锥体50具有轴向延伸的中心线(图2的取向为上下)，在一个优选实施例中，这样的中心线可以是同轴的，例如，如44处所阐明的。喷嘴 42具有横断轴线44的宽度56。锥体50具有横断轴线44的宽度58。在优选实施例中，锥体50的宽度58比喷嘴42的宽度56大或者与其相等。在进一步的实施例中，惯性冲击器包含聚结介质层60，例如，具有开口 62的纤维材料，锥体50穿过开口 62向喷嘴42延伸。聚结介质层60具有的第一部分64邻接锥体并且沿横断轴线44的方向延伸。聚结介质层60具有的第二部分66沿锥体50沿斜交轴线44 的尖锥部分延伸。第二部分66在开口 62处终止，锥体50穿过开口 62在导引尖端52处延伸。图6显示了进一步的实施例，并且在适当的地方使用了与之前类似的附图标记以易于理解。惯性冲击器包含凹坑70，在凹坑70内，锥体50位于锥体的基座72处。锥体50 从尖端52沿相对轴线44的第一斜向偏转表面74延伸至基座72。凹坑70从基座72沿相对轴线44的第二斜向偏转表面76延伸。穿过喷嘴42的流冲击第一斜向偏转表面74，并且沿小于90°的第一角度转第一弯78，以沿第一偏转方向80流动，接着冲击第二斜向偏转表面76，并且转第二弯82，以沿第二偏转方向84流动.。较佳地，第一和第二弯78和82的总和大于90°。在一实施例中，惯性冲击收集器包含聚结介质层86，例如，具有开口 88的纤维材料，锥体50穿过开口 88向喷嘴42延伸。聚结介质层86具有的第一部分90邻接凹坑 70，具有的第二部分92沿第二斜向偏转表面76延伸。第二部分92在开口 88处终止，锥体 50穿过开口 62在导引尖端52处延伸。在图6中，惯性冲击器包含凹坑70，冲击表面48从凹坑70沿相对于轴线44的第一斜向偏转表面74斜向延伸，第一斜向偏转表面74在凹坑70内具有所述的基座72。凹坑从基座72沿所述的相对轴线44的所述第二斜向偏转表面76延伸。图9示出了进一步的实施例，并且在适当的地方使用了与之前类似的附图标记以易于理解。壳体34具有入口 36和一个或多个出口 38、39，入口 36用于接收气液流32，出口 38、39用于排放气体流40、41。壳体内的第一喷嘴42接收来自入口 36的气液流32，并且沿贯穿喷嘴42的轴线44加速气液流。壳体内的第一惯性冲击收集器96在加速气液流的路径上，并且使液体粒子从气液流中分离出来。壳体内的第二喷嘴98由第一惯性冲击收集器96内98处的接收来自第一喷嘴42的流的喷口提供。壳体内的第二惯性冲击收集器 100在流从第二喷嘴98来的路径上，并且使液体粒子分离。第一和第二喷嘴42和98是串联的，以便使气液流32流过第一喷嘴42之后流过第二喷嘴98。在较佳的实施例中，第一和第二喷嘴42和98沿轴线44同轴，并且第二惯性冲击收集器100与第一和第二喷嘴42和 98中的各件在轴向上对准，并接收每个来自第一和第二喷嘴42和98中的流。第一喷嘴42 具有横断轴线44的第一宽度56。第二喷嘴98具有横断轴线44的第二宽度102。在优选
10实施例中，第二宽度102比第一宽度56小，并且在一实施例中，宽度102是宽度56的一半。 第一惯性冲击器96在轴向上与第一喷嘴对准。来自第一喷嘴42的流具有冲击第一惯性冲击收集器96的第一部分104，及在98处穿过喷口并冲击第二惯性冲击收集器100的第二部分 106。图12示出了进一步的实施例，并且在适当的地方使用了与之前类似的附图标记以易于理解。第二惯性冲击收集器IOOa具有锥体110，锥体110具有轴向上与第二喷嘴98a 面对并与其对准的导引尖端112。第二惯性冲击收集器IOOa还包含凹坑114，在凹坑114 内，锥体110位于锥体的基座116处。锥体110从尖端112沿相对轴线44的第一斜向偏转表面118延伸至基座116。凹坑114从基座116沿相对轴线44的第二斜向偏转表面120延伸。穿过第二喷嘴98a的流冲击第一斜向偏转表面118，并且沿小于90°的第一角度转第一弯122，以沿第一偏转方向IM流动，接着冲击第二斜向偏转表面120，并且转第二弯126， 以沿第二偏转方向1 流动.。在较佳实施例中，所述的第一和第二弯122和1 的总和大于90°。在进一步的实施例中，第一惯性冲击收集器96a包含平截头锥体，该平截头锥体具有平截头，该平截头具有轴向上与第一喷嘴42面对并与其对准的导引尖端132，其中平截头在导引尖端132处界定了第二喷嘴98a处的所述的喷口。如上所述，分离器的性能被绘制在图1、5、8、11、14中的收集效率相对粒子直径的变化中，包含被认为是切截尺寸的粒子直径的给定的范围内50%的收集效率。本系统提供了一种方法，该方法用于将所述给定的范围从狭窄的带范围扩大到较宽的带范围，并且用于转换范围，以将切截尺寸转换成包含更小的粒子直径。该方法包含识别停滞区域，该停滞区域在惯性冲击收集器的被来自喷嘴已被加速的流冲击的位置，并且包含减小停滞区域的广度，以从狭窄的带范围变到较宽的带范围，并且用于变到已转换的切截尺寸。图15示出了进一步的实施例，并且在适当的地方使用了与之前类似的附图标记以易于理解。惯性气液冲击分离器140被提供用于从气液流32中去除液体粒子，其包含具有入口 36和出口 38的壳体34，入口 36用于接收气液流32，出口 38用于排放气体流40。壳体内的喷嘴接收来自入口 36的气液流32，并且沿贯穿喷嘴42的轴线44轴向加速气液流。 在壳体内的惯性冲击收集器142在已被加速的气液流的路径上，并且使液体粒子从气液流中分离出来。惯性冲击收集器142包含相对轴线44斜向延伸的冲击表面48。惯性冲击收集器142具有聚结介质的穿孔层144，例如，具有至少一条开口 146的纤维材料，气液流流过开口 146。开口 146在轴向上与喷嘴42对准。喷嘴42具有横断轴线44的宽度56。开口 146具有横断轴线44的宽度148。在优选实施例中，开口 146的宽度148比喷嘴42的宽度 56大或者与其相等。惯性冲击收集器142包含跨越开口 146的冲击表面150。聚结介质层 144在开口 146处具有面对并界定该开口的侧表面152。来自喷嘴42的流具有的第一部分 IM靠着冲击表面150流动，具有的第二部分156靠着侧表面152流动。第二部分156是环状的并与第一部分154同一中心。环状的侧壁支承158，例如线网等，同心环绕开口 146 并在开口 146处配合及夹持聚结介质层144的侧表面152。环状侧壁支承158可被气液流渗透。在进一步的实施例中，冲击表面150可以包含诸如图2、6中的50、图12中的110的锥体，图2、6中的50、图12中的110的锥体具有导引尖端52、112，在轴向上与喷嘴42面对并与其对准及穿过开口 146向喷嘴42延伸。聚结介质层144可以具有诸如图2中的64的邻接锥体并且沿横断轴线44的方向延伸的第一部分、诸如66的沿锥体沿斜交轴线44的尖锥部分延伸的第二部分，其中第二部分在开口处终止，锥体穿过开口在导引尖端处延伸。锥体在横截面上沿正交于轴线44的平面M中可以具有柱状外表面。锥体50在横截面上沿正交于轴线44的平面M中具有多边形的外表面。锥体可以是金字塔形。喷嘴和锥体具有轴向延伸的中心线，在一实施例中，这样的中心线是同轴的。喷嘴具有横断轴线44的宽度 56。锥体50具有横断轴线44的诸如58的宽度。在优选实施例中，锥体的宽度58比喷嘴的宽度56大或者与其相等。 在上文的描述中，为简洁、清晰和理解而使用了某些术语。因为这些术语用于描述的目的并且意欲进行广泛地解释，所以这些术语中并不包含超过现有技术需求的不必要的限制。此处描述的不同构造、系统和方法步骤可单独地使用或与其它构造、系统和方法步骤组合使用。将预期到的是在所附权利要求的范围内，各种等同物、替换物和修改物是可能的。
权利要求
1.一种惯性气液冲击分离器，用于从气液流中去除液体粒子，其包括壳体，所述壳体具有用于接收气液流的入口和用于排出气流的出口 ；在所述壳体里的喷嘴，所述喷嘴用来接收来自所述入口的所述气液流，并且沿穿过所述喷嘴的轴线轴向地加速所述气液流；在所述壳体内的惯性冲击收集器，所述惯性冲击收集器位于所述加速气液流的路径上，并引起液体粒子从所述气液流的分离，其中所述惯性冲击收集器包括相对所述轴线斜向地延伸的冲击表面。
2.根据权利要求1所述的惯性气液冲击分离器，其中所述冲击表面包括锥体，所述锥体具有轴向上与所述喷嘴面对并与所述喷嘴对准的导引尖端。
3.根据权利要求2所述的惯性气液冲击分离器，其中所述锥体在横截面上沿正交于所述轴线的平面具有柱状外表面。
4.根据权利要求2所述的惯性气液冲击分离器，其中所述锥体在横截面上沿正交于所述轴线的平面具有多边形外表面。
5.根据权利要求4所述的惯性气液冲击分离器，其中所述锥体是金字塔形。
6.根据权利要求2所述的惯性气液冲击分离器，其中 所述喷嘴具有轴向延伸的中心线；所述锥体具有轴向延伸的中心线； 所述中心线是同轴的。
7.根据权利要求2所述的惯性气液冲击分离器，其中 所述喷嘴具有横断所述轴线的宽度；所述锥体具有横断所述轴线的宽度；所述锥体的所述宽度大于或等于所述喷嘴的所述宽度。
8.根据权利要求2所述的惯性气液冲击分离器，其中所述惯性冲击收集器包含聚结介质层，所述聚结介质层具有开口，所述锥体穿过所述开口向所述喷嘴延伸。
9.根据权利要求8所述的惯性气液冲击分离器，其中所述聚结介质层具有第一部分和第二部分，所述第一部分邻接所述锥体并且沿横断所述轴线的方向延伸，所述第二部分沿所述锥体沿相对所述轴线的斜向锥度延伸，所述第二部分在所述开口处终止，所述锥体穿过所述开口在所述导弓I尖端处延伸。
10.根据权利要求2所述的惯性气液冲击分离器，其中所述惯性冲击收集器包含凹坑，所述锥体在所述锥体的基座处安坐在所述凹坑内； 所述锥体从所述尖端沿相对所述轴线的第一斜向偏转表面延伸至所述基座； 所述凹坑从所述基座沿相对所述轴线的第二斜向偏转表面延伸； 穿过所述喷嘴的流冲击所述第一斜向偏转表面，并且沿小于90°的第一角度转第一弯，以沿第一偏转方向流动，接着冲击所述第二斜向偏转表面，并且转第二弯，以沿第二偏转方向流动；所述第一和第二弯的总和大于90°。
11.根据权利要求10所述的惯性气液冲击分离器，其中所述惯性冲击收集器包含聚结介质层，所述聚结介质层具有开口，所述锥体穿过所述开口向所述喷嘴延伸。
12.根据权利要求11所述的惯性气液冲击分离器，其中所述聚结介质层具有第一部分和第二部分，所述第一部分邻接所述凹坑，所述第二部分沿所述第二斜向偏转表面延伸，所述第二部分在所述开口处终止，所述锥体穿过所述开口在所述导引尖端处延伸。
13.根据权利要求1所述的惯性气液冲击分离器，其中所述惯性冲击收集器包含凹坑， 所述冲击表面从所述凹坑沿相对于所述轴线的第一斜向偏转表面斜向延伸，所述第一斜向偏转表面在所述凹坑内具有基座，所述凹坑从所述基座沿斜交所述轴线的第二偏转表面延伸，其中穿过所述喷嘴的流冲击所述第一斜向偏转表面，并且沿小于90°的第一角度转第一弯，以沿第一偏转方向流动，接着冲击所述第二斜向偏转表面，并且转第二弯，以沿第二偏转方向流动.，所述第一和第二弯的总和大于90°。
14.一种惯性气液冲击分离器，用于从气液流中去除液体粒子，包括壳体、第一喷嘴、 第一惯性冲击收集器、第二喷嘴、第二惯性冲击收集器，所述壳体具有入口和出口，所述入口用于接收气液流，所述出口用于排放气体流，所述第一喷嘴在所述壳体内，接收来自所述入口的所述气液流并且沿贯穿所述第一喷嘴的轴线轴向加速所述气液流，所述第一惯性冲击收集器在所述壳体内，位于所述加速气液流的路径上并引起液体粒子从所述气液流的分离，所述第二喷嘴在所述壳体内，由所述第一惯性冲击收集器内的接收来自所述第一喷嘴的流的喷口提供，所述第二惯性冲击收集器在所述壳体内，位于流从所述第二喷嘴来的路径上，并且使液体粒子分离。
15.根据权利要求14所述的惯性气液冲击分离器，其中所述第一和第二喷嘴是串联的，以便使所述气液流流过所述第一喷嘴之后流过所述第二喷嘴。
16.根据权利要求15所述的惯性气液冲击分离器，其中所述第一和第二喷嘴沿所述轴线同轴；所述第二惯性冲击收集器与所述第一和第二喷嘴中的各件在轴向上对准，并接收来自所述第一和第二喷嘴中的各件的流。
17.根据权利要求16所述的惯性气液冲击分离器，其中所述第一喷嘴具有横断所述轴线的第一宽度；所述第二喷嘴具有横断所述轴线的第二宽度；所述第二宽度比所述第一宽度小。
18.根据权利要求14所述的惯性气液冲击分离器，其中所述第一惯性冲击收集器在轴向上与所述第一喷嘴对准，其中来自所述第一喷嘴的流具有冲击所述第一惯性冲击收集器的第一部分，及穿过所述喷口并冲击所述第二惯性冲击收集器的第二部分。
19.根据权利要求14所述的惯性气液冲击分离器，其中所述第二惯性冲击收集器具有锥体，所述锥体具有轴向上与所述第二喷嘴面对并与其对准的导引尖端，所述第二惯性冲击收集器还包含凹坑，在所述凹坑内，所述锥体位于所述锥体的基座处，所述锥体从所述尖端沿相对所述轴线的第一斜向偏转表面延伸至所述基座，所述凹坑从所述基座沿相对所述轴线的第二斜向偏转表面延伸，其中穿过所述第二喷嘴的流冲击所述第一斜向偏转表面， 并且沿小于90°的第一角度转第一弯，以沿第一偏转方向流动，接着冲击所述第二斜向偏转表面，并且转第二弯，以沿第二偏转方向流动，其中所述第一和第二弯的总和大于90°
20.根据权利要求14所述的惯性气液冲击分离器，其中所述第一惯性冲击收集器包含平截头锥体，所述平截头锥体具有平截头，所述平截头具有轴向上与所述第一喷嘴面对并与其对准的导引尖端，所述平截头在所述导引尖端处界定了所述第二喷嘴的所述喷口。
21.在惯性气液冲击分离器中，所述惯性气液冲击分离器用于从气液流中去除液体粒子，包括壳体，所述壳体具有用于接收气液流的入口和用于排出气流的出口 ；在所述壳体里的喷嘴，所述喷嘴用来接收来自所述入口的所述气液流，并且沿通过所述喷嘴的轴线轴向地加速所述气液流；在所述壳体内的惯性冲击收集器，所述收集器位于所述加速气液流的路径上并引起液体粒子从所述气液流的分离，所述分离器的性能被绘制在收集效率相对粒子直径的变化中，包含被认为是切截尺寸的粒子直径的给定的范围内50%的收集效率， 有一种方法用于将所述给定的范围从狭窄的带范围扩大到较宽的带范围，并且用于转换范围，以将切截尺寸转换成包含更小的粒子直径，所述方法包括识别停滞区域，所述停滞区域在所述惯性冲击收集器的被来自所述喷嘴已被加速的流冲击的位置，并且包含减小所述停滞区域的广度，以从所述狭窄的带范围变到所述较宽的带范围，并且变到所述已转换的切截尺寸。
22.—种惯性气液冲击分离器，用于从气液流中去除液体粒子，包括壳体，所述壳体具有用于接收气液流的入口和用于排出气流的出口 ；在所述壳体里的喷嘴，所述喷嘴用来接收从所述入口来的所述气液流，并且沿通过所述喷嘴的轴线轴向地加速所述气液流；在所述壳体内的惯性冲击收集器，所述收集器位于所述加速气液流的路径上并引起液体粒子从所述气液流的分离，所述惯性冲击收集器具有聚结介质的穿孔层，所述聚结介质的穿孔层具有至少一个开口，所述气液流流过所述开口。
23.根据权利要求22所述的惯性气液冲击分离器，其中所述开口在轴向上与所述喷嘴对准。
24.根据权利要求23所述的惯性气液冲击分离器，其中所述喷嘴具有横断所述轴线的宽度；所述开口具有横断所述轴线的宽度；所述开口的所述宽度大于或等于所述喷嘴。
25.根据权利要求23所述的惯性气液冲击分离器，其中所述惯性冲击收集器包括跨越所述开口的冲击表面；所述聚结介质层在所述开口处具有面对并界定所述开口的侧表面；来自所述喷嘴的流具有第一部分和第二部分，所述第一部分迎着所述冲击表面流动， 所述第二部分迎着所述侧表面流动。
26.根据权利要求25所述的惯性气液冲击分离器，其中所述第二部分是环状的并与所述第一部分同心。
27.根据权利要求沈所述的惯性气液冲击分离器，包括环状的侧壁支承，所述环状的侧壁支承同心环绕所述开口并在所述开口处接合及夹持所述聚结介质层的所述侧表面。
28.根据权利要求27所述的惯性气液冲击分离器，其中所述环状侧壁支承可被所述气液流渗透。
29.根据权利要求25所述的惯性气液冲击分离器，其中所述冲击表面包括锥体，所述锥体具有导引尖端，所述导引尖端在轴向上与所述喷嘴面对并与所述喷嘴对准，及穿过所述开口向所述喷嘴延伸。
30.根据权利要求四所述的惯性气液冲击分离器，其中所述聚结介质层具有第一部分和第二部分，所述第一部分邻接所述锥体并且沿横断所述轴线的方向延伸，所述第二部分沿所述锥体沿相对所述轴线的斜向锥度延伸，所述第二部分在所述开口处终止，所述锥体穿过所述开口在所述导弓I尖端处延伸。
31.根据权利要求四所述的惯性气液冲击分离器，其中所述锥体在横截面上沿正交于所述轴线的平面具有柱状外表面。
32.根据权利要求四所述的惯性气液冲击分离器，其中所述锥体在横截面上沿正交于所述轴线的平面具有多边形外表面。
33.根据权利要求32所述的惯性气液冲击分离器，其中所述锥体是金字塔形。
34.根据权利要求四所述的惯性气液冲击分离器，其中 所述喷嘴具有轴向延伸的中心线；所述锥体具有轴向延伸的中心线； 所述中心线是同轴的。
35.根据权利要求四所述的惯性气液冲击分离器，其中 所述喷嘴具有横断所述轴线的宽度；所述锥体具有横断所述轴线的宽度；所述锥体的所述宽度大于或等于所述喷嘴的所述宽度。
全文摘要
一种惯性冲击分离器，包含惯性冲击收集器，该惯性冲击收集器具有相对被轴向加速的流斜向延伸的冲击表面，较佳地，该表面是具有导引尖端的锥形，该导引尖端在轴向上与加速喷嘴相面对并与所述喷嘴对准。在另一个方面，第一和第二惯性冲击收集器被串联提供，并且第一惯性冲击收集器内的喷口为第二惯性冲击收集器提供了喷嘴。通过减小停滞区域的广度用以从狭窄的带范围变到较宽的带范围并且用以转换切截尺寸来改进性能。惯性气液冲击分离器具有穿孔的聚结介质层，该聚结介质层具有至少一个开口，气液流穿过该开口流动。通过增大进入介质片的流的穿透率，并由此通过拦截、碰冲、扩散增强粒子的捕获提供改进的性能。
文档编号B01D45/08GK102470309SQ201080034458
公开日2012年5月23日 申请日期2010年5月13日 优先权日2009年7月29日
发明者冯世铭, 彼得·K·赫尔曼, 阿伦·贾纳基拉曼 申请人:康明斯过滤Ip公司