惯性气液分离器及用在惯性气液分离器中的多孔收集基体

摘要

气液分离器具有壳体，壳体具有用于接收气-液流的入口和用于排出气体流的出口。壳体中的喷嘴结构具有接收气-液流并且使气-液流加速通过其中以产生多个气-液喷射流的多个喷嘴。壳体中的惯性收集器导致气-液喷射流的急剧的方向变化，导致液体颗粒从气-液流分离以产生气体流。惯性收集器具有多孔收集基体。根据本公开，满足以下三个条件的至少一个：(a)多孔收集基体包括小直径的纤维且具有低堆积密度；(b)多孔收集基体包括疏油纤维；以及(c)喷嘴结构和惯性收集器构造成允许多个气-液喷射流的充分扩展。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年8月30日提交的美国临时申请第61/694,804号的 权益和优先权，其公开内容据此通过引用以其整体并入。

领域

本公开涉及惯性气液分离器以及用于惯性气液分离器的多孔收集基 体。

背景

据此通过引用以其整体并入的美国专利第6,290,738号公开了包括壳 体的惯性气液分离器，壳体具有用于接收气-液流的入口和用于排出气体流 的出口。壳体中的喷嘴结构具有从入口接收气-液流并且使气-液流加速通 过喷嘴的多个喷嘴。壳体中的惯性收集器在该加速气-液流的路径中导致气 -液流的急剧的方向变化并且以优选的形式具有粗糙的多孔收集表面，该粗 糙多孔收集表面与平滑非多孔冲击件冲击表面相比，导致液体颗粒从较小 尺寸的液体颗粒的气-液流中分离，并且没有平滑非多孔冲击件冲击表面的 明显的界限尺寸(sharp cut-off size)，以提高包括对于较小液体颗粒的总体 分离效率。提供了各种壳体构型和几何形状。

据此通过引用以其整体并入的美国专利第8,360,251号公开了用于聚 结两相，即连续相和分散相的混合物的聚结介质。所公开的聚结介质具有 不同的孔隙率的多个层，其中聚结介质的内层比紧邻内层的层具有更高的 孔隙率。所公开的介质可以在用于从混合物去除分散相的聚结器、聚结系 统或聚结方法中使用。

据此通过引用以其整体并入的美国专利申请公开第2010/0050871号 公开了用于聚结两相，即连续相和分散相的混合物的聚结介质。介质包括 具有带有粗糙的表面的聚合的基底材料，并且该表面对于亲水性/疏水性是 异质的。介质构造成用于在连续相中聚结分散的液相，其中异质表面的优 势是对于分散的液相不润湿。介质构造成用于捕获分散的液相的小液滴， 其中空气层被限制在异质表面处并且凸起物的尖端延伸穿过受限制的层 并且接触小液滴。

发明内容

提供本概述来介绍在以下详细说明中进一步描述选择的概念。本概述 不意图确定权利要求主题的关键或必要特征，也不意图用作帮助限制要求 保护的主题的范围。

本公开涉及惯性气液分离器，该气液分离器包括壳体，该壳体具有用 于接收气-液流的入口和用于排出气体流的出口。喷嘴结构在壳体中入口的 下游，喷嘴结构具有多个喷嘴，该多个喷嘴接收气-液流并且使气-液流加 速通过其中，以便产生多个气-液喷射流。惯性收集器在壳体中多个喷嘴的 下游，惯性收集器导致气-液喷射流的急剧的方向变化，从而引起液体颗粒 从气-液流分离以便产生气体流。惯性收集器包括多孔收集基体。根据本公 开，以下三个条件的至少一个被满足：(a)多孔收集基体包括小直径的纤 维且具有低堆积密度；(b)多孔收集基体包括疏油纤维；以及(c)喷嘴结 构和惯性收集器构造成允许多个气-液喷射流的充分扩展。

本公开还涉及用于在从气-液流分离液体颗粒的惯性气液分离器中使 用的多孔收集基体。多孔收集基体包括小直径的纤维且具有低堆积密度， 以便对多孔收集基体提供高渗透率并且允许在多孔收集基体处被引导的 气-液喷射流渗入多孔收集基体。

附图简述

参考以下附图描述了惯性气液分离器的实例。在所有特征中使用相同 的数字来指示相同特征和相同部件。

图1图示了根据本公开的惯性气液分离器的一个实施方案。

图2图示了根据本公开的惯性气液分离器的另一实施方案。

图3图示了根据本公开的用于惯性气液分离器的惯性收集器的多孔收 集基体的一个实施方案。

图4图示了惯性收集器的多孔收集基体的另一实施方案。

图5图示了惯性收集器的多孔收集基体的另一实施方案。

图6图示了根据本公开的用于在惯性气液分离器中使用的喷嘴结构的 一个实施方案。

图7图示了与图6中的喷嘴结构有关的惯性收集器的一个实施方案。

图8图示了图7中的喷嘴结构和惯性收集器的剖面图。

图9是在根据本公开的喷嘴结构的一个实施方案中通过多个喷嘴的气 -液流的示意性描绘的流动。

图10图示了根据本公开的喷嘴结构和惯性收集器的另一实施方案。

图11是图10中的喷嘴结构和惯性收集器的剖面图。

图12图示了根据本公开的喷嘴结构和惯性收集器的另一实施方案。

图13是图12中的喷嘴结构和惯性收集器的剖面图。

详细说明

图1图示了用于从气-液流12中去除并聚结液体颗粒的惯性气液分离 器10。在示出的实施方案中，气液分离器10在用于内燃发动机14的曲轴 箱通风分离应用中使用。在该应用中，燃烧窜漏气体从发动机14的曲轴 箱16排出。未经处理的窜漏气体包含呈油雾和油烟形式的颗粒物质，以 及其它污染物。曲轴箱通风系统在污染物被释放到大气或重新回到发动机 的进气系统，例如在进气歧管18处之前控制污染物的浓度。油雾滴通常 直径小于5μ，并且由于常规纤维性过滤介质收集油和污染物并且变得饱含 油和污染物，因此使用常规纤维性过滤介质而同时维持低流动阻力难以去 除油雾滴。

惯性气液分离器10包括壳体20，壳体20具有用于从发动机曲轴箱 16接收气-液流12的入口22和用于使气体流26(在示出的实例中)排出 至进气歧管18的出口24。喷嘴结构28位于壳体20中入口22的下游。喷 嘴结构28具有接收气-液流12并且使气-液流12加速通过其中以便产生多 个气-液喷射流的多个喷嘴30。惯性收集器32位于壳体20中在该加速的 气-液喷射流的路径中，并且造成气-液喷射流急剧的方向变化，如在36处 所示。急剧的方向变化导致液体颗粒从气-液流分离以便产生气体流，这是 由于气-液流内的液体颗粒不能和气-液流中的气体一样迅速地改变方向， 并且所以惯性地聚集在惯性收集器32上。

惯性收集器32包括联接至多孔收集基体34的冲击板54，多孔收集基 体34与平滑非多孔冲击件冲击表面相比，导致液体颗粒从较小尺寸的液 体颗粒的气-液流分离，并且没有平滑非多孔冲击件冲击表面的明显的界限 尺寸。

所述多孔收集基体34提高了包括对于比平滑非多孔冲击件冲击表面 的界限尺寸更小(比如，例如界限尺寸的50％(d₅₀))的液体颗粒的总体 分离效率。该多孔收集基体34既导致：a)液体颗粒从气-液流分离；又导 致：b)液体颗粒在多孔收集基体34内聚集。多孔收集基体34具有用于 颗粒分离的界限尺寸，该界限尺寸不如平滑非多孔冲击件冲击表面的界限 尺寸那样明显，但提高了对于比该界限尺寸更小的颗粒的收集效率，也减 小了界限尺寸。多孔收集基体34提供聚结介质，使得液体颗粒一旦在多 孔收集基体34内被捕获，则液体颗粒将与多孔收集基体34中的其它液体 颗粒聚结，并且使得该加速的气-液喷射流和在多孔收集基体34处和在其 内由此产生的气体的高速度产生足够的拖曳力以使所捕获的液体移动到 多孔收集基体34的外缘并且从惯性收集器32中流出。

在36处所述急剧的方向变化之后，出口24接收缺少该分离的液体颗 粒的气体流，如在38处所示。多孔收集基体34和喷嘴30通过间隙40分 开，间隙40足以避免过度约束，但足够小以致气-液喷射流在到达多孔收 集基体34之前不扩散。壳体20具有经由其中的流动路径，该流动路径包 括用于入口22与间隙40之间的气-液流的第一流动路径部分42，以及用 于间隙40与出口24之间的气体流的第二流动路径部分44。通过壳体20 的流动路径在多孔收集基体34处的间隙40中具有方向变化，并且在所述 第二流动路径部分44中具有另一方向变化，如在46处所示。

图1的在所述第二流动路径部分44中的穿透过滤器(pass-through  filter)48提供备用安全过滤器，该过滤器捕集在惯性收集器32处分离之 后重新夹带在气体流中的液体颗粒。壳体中的排放管(drain)50排放来自 气液分离器10的分离流体。在图1中，排放管50将分离流体排到壳体20 外部，如52处所示，排回到图1的曲轴箱16。排放管50在重力方向上 (gravitationally)位于惯性收集器32下方并且在惯性收集器32的与穿透 过滤器48相对的侧面上。在图1中，气体流26沿垂直轴向方向流动。穿 透过滤器48沿着与所述竖直轴向方向垂直的径向的左右水平跨度延伸。 穿透过滤器48的所述径向水平跨度延伸穿过整个壳体20并且平行于多孔 收集基体34。气体流在分离之后沿着且平行于多孔收集基体34在36处径 向流动，并且然后如46处所示转向至少90°并通过穿透过滤器48流向出 口24，如在38处所示。

图2在适当的情况下使用与以上相同的参考数字以帮助理解。在图2 中，气体流26通过壳体20的轴向流动是水平的。壳体20中的排放管58 将来自气液分离器10的分离流体排放到壳体20外部，回到曲轴箱16。排 放管58在所述第二流动路径部分44中并将来自惯性收集器32的分离流 体通过穿透过滤器48排放，使得该穿透过滤器48既过滤气体流26又过 滤分离流体。排放管58在穿透过滤器48与出口24之间，并且在重力方 向上位于惯性收集器32、出口24和穿透过滤器48下方。

根据目前公开的气液分离器10，满足至少一个以下的条件：(a)多孔 收集基体34包括小直径的纤维且具有低堆积密度；(b)多孔收集基体34 包括疏油纤维；以及(c)喷嘴结构28和惯性收集器32构造成允许多个气 -液喷射流充分展开。

现在参考图3，将描述惯性收集器32的一个实施方案。应注意的是， 喷嘴结构28和惯性收集器32的方位与图1中所示的方位相比是翻转的。 如图3中所示，气-液流通过喷嘴结构28中的喷嘴30加速。气-液流朝联 接至冲击板54的多孔收集基体34加速。多孔收集基体34具有高渗透率， 从而允许气-液喷射流渗入多孔收集基体34。在一个实施方案中，多孔收 集基体34的渗透率为至少3.0e-10m²。在另一实施方案中，渗透率为至少 4.5e-10m²。如由箭头64所示，多孔收集基体34的高渗透率允许气-液喷射 流渗入多孔收集基体34的介质。多孔收集基体34以其自身的分离特征充 当过滤器。换言之，在多孔收集基体34内部，惯性冲击发生并且液体颗 粒冲击多孔收集基体34的纤维。在多孔收集基体34的介质内部还发生拦 截和扩散。然后液体颗粒在多孔收集基体34的介质内部聚结。因此，多 孔收集基体34的高渗透率导致超过如36处所示的且在上文描述的由急剧 的方向变化导致的分离(图1)的液体从气-液流进一步分离，并且提高了 气液分离器10的效率。

多孔收集基体34的介质的几个特性有助于气液分离器10的分离效 率。通常，对于穿过喷嘴结构28的给定的压降，较高的介质渗透率与较 高的分离效率相关。为了改变渗透率，可改变多孔收集基体34的介质的 纤维直径和堆积密度。通常，对于相等的压降，较小的纤维直径和较低的 堆积密度导致较高的分离效率，如以下在本文中描述的。此外，多孔收集 基体34的介质内部的惯性冲击随介质内部纤维直径和气-液喷射流的速度 分布两者而变。介质内较高的速度与较高的分离效率相关。气-液喷射流的 最高速度在最靠近多孔收集基体34的表面发生。因此，通过改变多孔收 集基体34的靠近其表面(在该位置速度最高且惯性冲击最大)的介质的 特性可提供提高的分离效率。

现在参考图4，将描述其中多孔收集基体34包括小直径的纤维且具有 低堆积密度的惯性收集器32的一个实施方案。在该实施方案中，选择纤 维的直径和介质的堆积密度，以便维持多孔收集基体34的高渗透率。通 常，为了实现本公开的目的，纤维可具有在10微米和70微米之间的直径 并且介质的堆积密度可小于0.2。在一个实例中，纤维的直径为18.6微米 并且堆积密度为0.05。在示出的实施方案中，多孔收集基体34包括至少 一层具有低堆积密度的纤维，其在至少一层具有高渗透率的纤维的上游。 在示出的实施方案中，多孔收集基体34包括由高渗透率背衬介质(backing  media)62支持的低堆积密度纳米纤维涂层60。纳米纤维涂层60包括具有 甚至更小直径(更具体地说，比以上描述的微米尺寸的纤维直径小一千倍) 的纤维。背衬介质62对纳米纤维涂层60提供支撑。此实施方案改变多孔 收集基体34的表面特征，而不改变多孔收集基体34的总体渗透率。通过 应用纳米纤维涂层60，提高图3中示出的实施方案的液体颗粒从气-液流 分离的效率是可能的。在其中纳米纤维涂层60具有同背衬介质62几乎相 同的渗透率的实施方案中，气-液喷射流的总体速度分布不变，但液体颗粒 从气-液流分离的效率由于纳米纤维涂层60的低堆积密度和小纤维直径而 提高。

现在参考图5，将描述惯性收集器32的另一实施方案。在此实施方案 中，冲击板54涂覆有多层纤维66。多层纤维66中的纤维的每个连续层的 纤维直径和堆积密度从最上游层纤维66a至最下游层纤维66d增加。在示 出的实施方案中，最下游层纤维66d由高渗透率背衬介质62支持。由于 不可能使介质堆积密度减少至零(因为该介质将不能够支撑自身)，所以 具有渐增的堆积密度的连续层66a-66d的多层介质对每个连续的介质层提 供支撑。从上游至下游(即，在箭头68的方向上)连续增加的纤维直径 和堆积密度的层提供液体从气-液流的增大的分离效率。

现在转到图6-13，现在将描述其中喷嘴结构28和惯性收集器32构造 成允许多个气-液喷射流的充分扩展的气液分离器10的实施方案。

图6显示了喷嘴结构28a的一个实施方案。喷嘴结构28a包括在圆柱 体部分70下游的圆锥部分72。圆锥部分72从圆柱体部分70的直径(外 边缘)向中心轴A向上凸圆地倾斜。多个喷嘴30穿过喷嘴结构28a设置。 在示出的实施方案中，沿着自喷嘴结构28a的中心轴A发出的线穿过圆锥 部分72设置多个喷嘴30。沿着自中心轴A发出的每条线，喷嘴30类似地 彼此间隔开，使得喷嘴30设置在围绕喷嘴结构28a的中心轴A的同心圆 中。多个喷嘴30还穿过喷嘴结构28a的圆柱体部分70设置，并且与设置 在圆锥部分72中以及设置在围绕中心轴A的同心圆中的喷嘴30径向对准。 如此实施方案中所示，与具有带有相同直径的下游平面部分(见图1和2) 的圆柱体部分，且具有和本文示出的圆锥部分72相同的尺寸和数目的喷 嘴30的喷嘴结构28相比，对于给定的穿过气液分离器10的压降，喷嘴 30在圆锥部分72上的对准增大了喷嘴间间隔(inter-nozzle spacing)。在图 6中示出的实施方案中，与图1和图2的实施方案相比，由于由喷嘴结构 28a的圆锥部分72的圆锥形状提供的增大的喷嘴间间隔，在被惯性收集器 32a偏转之后，气-液喷射流能够更加扩展。当喷射流遇到多孔收集基体34a 时，增大的喷嘴间间隔减少了喷射流彼此的干扰，在下文中更充分地描述 其效果。

如图7中所示，惯性收集器32a可被设计为也允许气-液喷射流更充分 的扩展。惯性收集器32a包括联接至冲击板54a的多孔收集基体34a。惯 性收集器32a具有自其中心部分76发出的多个辐条74。穿过喷嘴结构28a 的多个喷嘴30与惯性收集器32a的多个辐条74对准。发出的辐条74产生 穿过惯性收集器32a的多个槽78，当气-液喷射流到达惯性收集器32a时， 该槽78允许气-液喷射流更加充分的扩展。惯性收集器32a的中心部分76 包括也具有自其发出的多个辐条80的圆形板。这些辐条80产生槽82，当 气-液喷射流到达惯性收集器32a时，该槽82也允许气-液喷射流更加充分 的扩展。气-液喷射流跨过惯性收集器32a的每个辐条74、80的全宽扩展。 这允许通过如上文中描述的在多孔收集基体34a自身的介质内部发生的惯 性冲击和聚结来从气-液喷射流过滤液体颗粒，因为喷射流在其扩展跨过介 质时没有被彼此的干扰而受到限制。

如图8箭头84所示，槽78、82还导致气-液喷射流急剧的方向变化， 该方向变化超过气-液喷射流在到达惯性收集器32a时的急剧的方向变化， 如图1通过箭头36所示，其提供气-液喷射流的二次过滤。通过提供槽78、 82，由于被槽78、82迫使的气-液喷射流的急剧的方向变化，在多孔收集 基体34的介质内部增加过滤是可能的。

现在参考图9，将进一步描述图8的84处的急剧的方向变化的效果。 如图9箭头86所示，给定的气-液喷射流在到达惯性收集器32时不仅获得 (第一)急剧的方向变化，如36处所示的且如上文中参考图1中的箭头 36描述的，而且为通过槽78、82离开，还遇到另外的(第二)急剧的方 向变化，如86处所示。这引起气-液喷射流的更多的流动穿过多孔收集基 体34的介质，如88处所示，其增强了惯性冲击并且增加了在多孔收集基 体34的介质内的最终聚结，如上文中描述。图9的86处的急剧的方向变 化对应于图8的84处急剧的方向变化。

现在转到图10和图11，将描述喷嘴结构28b以及具有冲击板54b和 多孔收集基体34b的惯性收集器32b的另一实施方案。在一个实施方案中， 喷嘴结构28b包括阶梯式构型，使得多个喷嘴30被设置在不同平面上。 在一个实施方案中，阶梯式构型的不同平面彼此平行。例如，喷嘴结构28b 包括定位在第一平面上的第一板90以及定位在第一板90的两侧的第二板 92和第三板94。第一板90通过分别垂直于第一板90、第二板92和第三 板的94中的每一个延伸的第四板96和第五板98连接至第二板92和第三 板94。在一个实施方案中，第二板和第三板定位在第二平面上。在示出的 实施方案中，第二板92和第三板94在与第一板90的平面不同的同一平 面上。第二板92和第三板94关于喷嘴结构28b的纵轴L远离第一板90 向外延伸。

可以平行于喷嘴结构28b的纵轴L成排设置多个喷嘴30。例如，可在 第一板90上设置两排喷嘴，在第二板92上设置一排喷嘴30，以及在第三 板94上设置一排喷嘴30。可提供与本文示出的不同的可选的板构型、喷 嘴构型和较少或较多排的喷嘴。

惯性收集器32b包括阶梯式构型，该阶梯式构型从喷嘴结构28b的阶 梯式构型偏移并且对应于喷嘴结构28b的阶梯式构型。例如，惯性收集器 32b以距离D从喷嘴结构28b偏移。此距离D对应于以上参考图1描述的 间隙40。惯性收集器32b包括第一板91、第二板93和第三板95，其各自 以距离D分别从喷嘴结构28b的第一板90、第二板92和第三板94偏移。 在示出的实施方案中，第二板93和第三板95定位在第一板91的两侧。 多孔收集基体34b设置在板91、93、95中的每一个板上。至少一个槽100、 102设置在第一板91和第二板93之间以及第一板91和第三板95之间。 第一槽100设置在第一板91和第二板93之间。第二槽102设置在第一板 91和第三板95之间。槽100位于喷嘴结构28b的第四板96上方。槽102 位于喷嘴结构28b的第五板98上方。

喷嘴结构28b还包括从喷嘴结构28b向惯性收集器32b延伸的一个或 多个支柱104、106。第一支柱104垂直于第一板90且平行于第四板96延 伸。第一支柱104从第四板96横向地偏移并且从第二板92而不是第四板 96的相对侧延伸。第二支柱106垂直于第一板90且平行于第五板98延伸。 第二支柱106与第五板98横向地偏移并且从第三板94而不是第五板98 的相对侧延伸。支柱104、106分别接近槽100、102延伸，并且在气-液流 离开槽100、102之前导致气-液流的另外的(第二)急剧的方向变化。例 如，第一支柱104在气-液流离开槽100之前导致气-液流急剧的方向变化， 如图11的箭头108处所示。第二支柱106在气-液流离开槽102之前导致 如箭头110处所示的急剧的方向变化。在108和110处的这些急剧的方向 变化是除上文中关于图1和图9描述的36处的急剧的方向变化之外的方 向变化。在108和110处示出的这些第二急剧的方向变化提供以上关于图 9描述的二次过滤。

现在转到图12和图13，将描述喷嘴结构28c和相应的惯性收集器32c 的另一实施方案。如图13中所示，喷嘴结构28c包括定位在第一平面上的 第一板112以及定位在第二平面上且在第一板112的径向向外的第二板 114。在示出的实施方案中，第一板112包括圆形板，并且第二板114包括 具有相当于第一板112的外直径的内直径D1的环。第一板112通过垂直 于第一板112和第二板114中的每一个板延伸的第三板116连接至第二板 114。在示出的实施方案中，第三板116包括圆柱体结构，其具有与第二板 114的内直径和第一板112的外直径相同的直径D1的外直径。此外，在示 出的实施方案中，设置第四板118。第四板118包括环，其具有相当于第 二板114的外直径的内直径D2。第四板118通过第五板120连接至第二板 114，第五板120均垂直于第二板114和第四板118，并且包括具有与直径 D2相同的外直径的圆柱体结构。第一板112、第二板114和第四板118中 的每一个包括经由其延伸的多个喷嘴30。在示出的实施方案中，喷嘴30 与喷嘴结构28d的中心轴A’同轴对准。

在图12和图13的实施方案中，惯性收集器32c包括阶梯式构型，其 从喷嘴结构28c的阶梯式构型偏移并且对应于喷嘴结构28c的阶梯式构型。 惯性收集器32c以对应于间隙40的距离D从喷嘴结构28c偏移，见图1。 惯性收集器32c包括定位在第一平面上的第一板122。惯性收集器32c包 括定位在第二平面且在第一板122的径向向外的第二板124。至少一个槽 126设置在第一板122和第二板124之间。该至少一个槽126设置在将第 一板122连接至第二板124的支柱128之间。在示出的实施方案中，第一 板122包括圆形结构，其在喷嘴结构28c的第一板112的圆形结构的下游 且与喷嘴结构28c的第一板112的圆形结构对准。惯性收集器32a的第一 板122具有小于喷嘴结构28c的第二板114的内直径D1的直径D3。此直 径的差异产生惯性收集器32a的第一板122和喷嘴结构28c的第二板114 之间的间隙125。在气-液喷射流已经到达惯性收集器32c的第一板122之 后，间隙125允许气体流的流动通过。气体流从间隙125穿过槽126，并 且最终沿着图1的所述第二流动路径部分44流动。

第二板124包括环，其具有大于圆形第一板122的外直径D3的内直 径D4。第二板124的环具有外直径D5。直径D3和D4的差异提供上述槽 126。支柱128自第一板122的外直径D3至第二板124的内直径D4使第 一板122和第二板124连接。第三板130在第二板124的径向向外设置并 且包括具有大于第二板124的外直径D5的内直径D6。至少一个槽132设 置在二板124和第三板130之间。该至少一个槽132设置在支柱134之间， 支柱134在第二板124的外直径D4处使第三板130连接至第二板124。该 至少一个槽132由第二板124的外直径D5和第三板130的内直径D6之间 的差异提供。支柱134自第二板124的外直径D5至第三板130的内直径 D6使第二板124和第三板130连接。惯性收集器32c的第二板124的外直 径D5小于喷嘴结构28c的第二板114的外直径D2。这产生间隙127，在 气-液喷射流已经到达惯性收集器32c的第一板122之后，该间隙127允许 气体流通过。气体流从间隙127穿过槽132，并且最终沿着图1的所述第 二流动路径部分44流动。

多孔收集基体34c设置在惯性收集器32c上并且接收来自喷嘴结构28c 的每个板112、114、118中的多个喷嘴30的气-液流。喷嘴结构28c包括 从喷嘴结构28c向惯性收集器32c延伸的一个或多个壁136、138。在本文 示出的实施方案中，壁136、138包括圆柱体结构，该圆柱体结构大致具 有它们从其延伸的板的直径。例如，壁136大致具有第一板112的直径D1 以及壁138大致具有第二板114的外直径D2。壁136、138接近槽126、 132延伸并且在气-液流离开槽126、132之前导致气-液流的另外的急剧的 方向变化，如通过箭头140所示。140处该急剧的方向变化是除如以上关 于图1和图9描述的36处的急剧的方向变化之外的方向变化。140处的该 另外的(第二)急剧的方向变化引起上文中关于图9描述的二次过滤。

在多个平面上具有板的惯性收集器32b、32c的提供还允许多个气-液 喷射流的充分扩展。每个气-液喷射流因为具有比在可选构型中更少的相邻 气-液喷射流而较少受阻，并且可在比在可选构型中更大的多孔收集基体 34b、34c的表面积上充分扩展。例如，在图10和图11的实施方案中的气 -液喷射流可在第二板93的整个宽度W上横向扩展。尽管纵向方向L的相 邻喷射流可防止纵向方向L上的充分扩展，但喷嘴30的间隔可设计为允 许取决于所需的压降和空间约束的此种扩展。宽度W可设计成，使得正好 在气-液喷射流渐减的速度(由于多孔收集基体34b的介质内的阻碍)在多 孔收集基体34b内开始不再具有同样大的惯性冲击的效果时，气-液喷射流 遇到如108处所示的第二急剧的方向变化。类似地，图12和13的实施方 案中的气-液喷射流由于来自相邻气-液喷射流的较少的阻碍可充分扩展。 例如，气-液喷射流可跨过第二板124的整个宽度(从D4至D5)径向(关 于轴A’)扩展。气-液喷射流也可跨过第三板130的整个宽度径向扩展。 在此实施方案中，喷嘴30还可被隔开以允许圆周方向的更加充分的扩展。 允许气-液喷射流的充分扩展由于气-液喷射流可在介质的较多部分上维持 较高的速度而提高了效率。由于气-液喷射流穿过介质行进更久(其提高了 通过介质内的惯性冲击、拦截以及扩散的分离，所有惯性冲击、拦截以及 扩散有助于液体颗粒从气-液喷射流的进一步去除，这超过了由惯性收集器 32的初始惯性冲击提供的分离)，允许充分扩展也增大了效率。

上文中在图1-13中示出的任一个实施方案可包括具有纤维的多孔收 集基体34，纤维被处理使得其疏油以及抵抗油的堵塞。充满液体的介质增 大介质的堆积密度、降低渗透率并且改变气-液喷射流的速度分布，所有这 些促成了降低的分离效率。疏油纤维可通过减小纤维表面对捕获的液体油 的亲和力而防止多孔收集基体34的介质被液体颗粒充满。有效地，疏油 纤维可维持新介质的性质，使得介质的堆积密度和渗透率在介质的整个寿 命期间保持相对不变。在一个实施方案中，疏油纤维包括固有地疏油的聚 合物(inherently oleophobic polymer)。固有地疏油的聚合物可包括碳氟聚 合物、疏水聚酯或聚砜。例如，固有地疏油的聚合物可包括聚四氟乙烯或 聚对苯二甲酸丁二酯。可选地，疏油纤维可包括用疏油涂层处理的基础聚 合物。在其他实施方案中，玻璃、金属、陶瓷或碳纤维介质可使用疏油涂 层处理。疏油涂层可包括碳氟树脂、硅酮树脂或表面活性剂。表面活性剂 可包括聚硅氧烷比如羟基封端的聚二甲基硅氧烷。在另一实施方案中，疏 油纤维包括等离子体处理的纤维，比如通过引用以其整体在上文中并入的 美国专利申请公开第2010/0050871号中公开的。

应理解的是，已经满足条件(a)、(b)和/或(c)之一的任一个上述 实施方案可与其他条件中的任一个组合而提供。可提供一个条件，可提供 两个条件或者可提供所有三个条件。

因此，本公开涉及用于在从气-液流分离液体颗粒的惯性气液分离器 10中使用的多孔收集基体34。多孔收集基体34包括小直径的纤维且具有 低堆积密度，以便为多孔收集基体34提供高渗透率，并且允许在多孔收 集基体34处被引导的气-液喷射流渗入多孔收集基体34。例如，如图4中 所示，多孔收集基体34可包括具有低堆积密度的至少一层纤维，其在具 有高渗透率的至少一层纤维的上游。在一个实施方案中，纤维具有10微 米和70微米之间的直径。在一个实施方案中，多孔收集基体的堆积密度 小于0.2。在一个实施方案中，多孔收集基体的渗透率为至少3.0e-10m²。 在另一实施方案中，具有低堆积密度的纤维层可包括纳米纤维涂层60并 且具有高渗透率的纤维层可包括高渗透率背衬介质62。

在另一实施方案中，如图5中所示，多孔收集基体34还可包括的多 层纤维66，其中多层纤维66中的纤维的每个连续层的纤维直径和堆积密 度从最上游层纤维66a至最下游层纤维66d增大，并且其中最下游层纤维 66d由高渗透率背衬介质62支持。

多孔收集基体34还可包括如上文中描述的防止多孔收集基体34被液 体颗粒充满的疏油纤维。

在以上描述中，为了简洁、清晰以及便于理解，已使用某些术语。没 有不必要的限制超出现有技术的要求由此推测出来，因为这样的术语用于 描述目的且意在被广义地解释。本文描述的不同系统和方法步骤可单独或 与其他系统和方法组合使用。应预期的是在所附权利要求的范围内的各种 等同、替代和修改是可能的。所附权利要求中的每种限制意图在 35U.S.C.§112(f)下提出解释，只有术语“用于…的方法”或“用于…的步 骤”以各自的限制被明确地引用。