[发明专利]气液分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气液分离装置，该气液分离装置可用于飞行器，尤其是用于向飞行器的气动系统中的气动调节阀门提供气体的管线中。

背景技术

在飞行器、特别是民用客机的气动系统中，气动调节阀门通过电控(例如通过螺线管、电动力矩马达等)、气体驱动阀门调节机构的方式来实现对气体压力或流量的调节。为了对气动调节阀门的操作状态进行调节，需要设置引气管线，以向气动调节阀门的调节机构和作动机构提供操作气体，以用于阀门的调节和作动。

由于飞行器中的空间有限，引气管路的安装位置也受到限制。因此，飞行器中用于气动调节阀门的引气管路往往较长，需要穿过飞行器中多个不同区域。这些区域之间存在一定的温差，有时甚至温差较大，因此由引气管路提供的气体在经过不同区域的过程中会产生冷凝水。此外，引气管路各部分的水平高度也不同，因此会产生低点，冷凝水容易积聚在引气管路中的低点中。因此，流过引气管路的气体中会夹带有液态水。

若这些液态水进入气动调节阀门的调节和作动机构内，则阀门的工作可靠性将受到影响。因此，需要在对气动调节阀门供应气体的引气管路上设置气液分离装置，以将液态水从气体中分离出来，防止气体将液态水夹带到气动调节阀门的调节和作动机构中。

目前，工程上常用的气液分离装置有多种类型，它们的分离方法主要有以下几种：重力沉降、析流分离、离心力分离、丝网分离、超滤分离和填料分离。而从分离原理来看，以上所述类型的气液分离装置可分成两大类：

一种是利用组分质量的不同而对混合物进行分离。具体来说，气体和液体的密度不同，在流动过程中的运动惯性也不同。利用气体和液体的运动惯性的差异，可将气体和液体分离开。重力沉降、析流分离、离心力分离和填料分离方法就属于此类。

另一种是利用物质的分散系粒子大小的差异对混合物进行分离。一般来说，液体分子的聚积状态于气体分子的聚积状态不同，气体分子之间的间距较大，而液体分子之间的间距较小，因而气体粒子要比液体粒子小。因此，可以通过筛网之类的装置将气体和液体分离开。丝网分离和超滤分离方法就属于此类。

但是，目前在工程上应用的气液分离装置有其局限性。比如，重力沉降分离装置的分离效率低，同时其体积又比较庞大，占用空间大；析流分离装置的分离效率较高，体积也较小，但其分离负荷的范围较窄，若超出其分离负荷的范围，例如气液混合物的流速过大或过小，则其分离效率会急剧下降，并且析流分离装置的阻力也比较大。此外，目前所使用的大多数气液分离装置的工作负荷范围是气体流速为100kg/h以上。而在飞行器的气动系统中，气流速度通常小于10kg/h。若将目前常见的工作负荷范围为100kg/h以上的气液分离装置用于飞行器，则其分离效率将下降。

因此，需要一种能够用于10kg/h以下的负荷条件下的具有较高分离效率的气液分离装置。

发明内容

本发明是针对以上所披露的现有技术中所存在的技术问题而作出的。本发明的目的是提供一种具有较高分离效率的气液分离器，其适用于10kg/h以下的负荷条件。

本发明的上述目的通过一种气液分离装置来实现，其中，该气液分离装置包括分离器，分离器中形成有中空腔室，该分离器还包括分离器进口和分离器出口，分别与中空腔室连通，其中，中空腔室中供气体流动的流通面积至少大于分离器进口中供气体流动的流通面积。

通过在分离器中设置具有较大气体流通面积的中空腔室，当气体从分离器的进口流入中空腔室时，气体会经历膨胀吸热的过程，从而使气体中所夹带的水汽冷凝聚集，并在气体从分离器进口流向分离器出口的过程中沉降下来。这样，可有效地将水分从气体中分离出来。并且，可以看到，具有以上结构的气液分离装置的结构简单，可由金属加工，且体积也可做得比较小，重量较轻，因此易安装。且该气液分离装置中没有运动部件，因此易于清洗维护，使用寿命长。该气液分离装置尤其适用于飞行器的引气管路之类的气体流量低(例如10kg/h以下)的应用场合。

较佳地，中空腔室包括主腔室和位于分离器的顶部附近的顶部腔室，顶部腔室与主腔室流体连通，且主腔室中供气体流动的流通面积大于顶部腔室中供气体流动的流通面积。这样，可延长气体在分离器中的流动路径，进一步提高气液分离效率。

较佳地，分离器进口与主腔室连通，分离器出口与顶部腔室连通。或者，更一般地来说，将分离器进口和分离器出口设置成使分离器出口所处的水平高度比分离器进口所处的水平高度要高。这样，气体在从分离器进口流到分离器出口的过程中，存在一个上升过程，该上升过程可进一步促进液体(如冷凝水)的重力沉降作用。