本發(fā)明涉及一種處理流體混合物用的裝置，流體混合物含有氣體諸如尤其是氫(h2)、空氣、氮氣(n2)或天然氣，以及液體諸如尤其是離子液體、液壓油或工藝液體。

本發(fā)明尤其涉及處于高壓下的流體混合物的處理，該混合物含有氣體諸如氫和小部分液體諸如離子液體。

背景技術(shù)：

所謂離子液體的準(zhǔn)確理解，作為示例，在專業(yè)論文“ionischeflüssigkeiten：einzigartigematerialienmit(離子液體：具有各種各樣可能性的獨特材料”中指出，可在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站“chemanager-online.com”下載，2014年7月15日公布的數(shù)據(jù)。

最近在氫驅(qū)動汽車用的加油站上以約700bar至1000bar的高壓準(zhǔn)備氫。有利地采用所謂“離子壓縮機”來進行壓縮，正如作為示例在互聯(lián)網(wǎng)出版物“，，lonenverdichtertechnologie，wiefunktionierteinlonenverdichter？(離子壓縮機工藝，離子壓縮機如何起作用？)”的公司說明材料“flowserve”所公開的，可從www.dbi-gti.de下載，2014年7月15日公開的數(shù)據(jù)(fcs-praesentation170909deutsch-dbi)下載。在此，是類似活塞壓縮機的壓縮機，它利用離子液柱代替活塞。起擠壓件作用的液體與擠壓活塞相比，具有可以更好地帶走所產(chǎn)生的熱量的優(yōu)點，因為它以一定的比例與被壓縮的氣體從壓縮機輸送。離子液體已知是在100℃以下的溫度呈液態(tài)的有機鹽，而在此該鹽不溶解在溶劑諸如水中。在該高的壓力水平下在離子壓縮機運行時液體組分進入氣體中。這種進入在專業(yè)術(shù)語上還稱為夾帶(verschleppung)，這使處理流體混合物成為必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于這個問題，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種裝置，使更可靠地分離混合物組分成為可能。

按照本發(fā)明，該任務(wù)通過具有專利權(quán)利更求1全部特征的裝置解決。

據(jù)此，本發(fā)明設(shè)置至少一個第一分離級，用來把流體混合物分離成液體部分和被殘留液體組分污染的氣體部分，由此在至少另一個分離級中清除該殘留的液體組分。由此，按照本發(fā)明，分離過程在多級中發(fā)生，以此在執(zhí)行第一分離過程之后，在第二分離級中進行精細(xì)分離，以便使有關(guān)的液體部分諸如離子液體以對于應(yīng)用所必要的純度再次可供使用，并且所獲得的氣體組分不含有這種液體。

可特別有利地設(shè)置離心分離器作為第一分離級，其中密度比氣體大的液體，由于所產(chǎn)生的旋流的離心作用，向旋風(fēng)筒外殼壁部移動，以便從該處滴落。因為起分離過程作用的離心力由流入旋風(fēng)筒外殼并流過該裝置的流體混合物的速度產(chǎn)生，所以按照本發(fā)明的裝置還可以進行高效運行。

為了有效地進行殘留液體部分的精細(xì)分離，可特別有利地設(shè)置聚結(jié)過濾器作為第二分離級。該第二分離級可以直接連接該第一分離級，或者優(yōu)選間接地通過中間接口連接第三分離級。

在本發(fā)明特別有利的實施例中，所有分離級都設(shè)置在一個共同的外殼中，該外殼具有流體混合物用的入口、與液體分離的氣體部分的出口，以及至少一個用以引出分離出來的液體的卸空出口。因此，整個裝置形成一個緊湊的結(jié)構(gòu)單元，沒有外部管道連接(verrohrungen)也行，考慮到非常高的壓力水平，這是特別有利的。

該外殼可以具有一個沿著垂直軸延伸的空腔，其中離心分離器設(shè)置在處于其上的聚結(jié)過濾器和處于其下的接納沉積的液體用的收集腔之間。在這種布置下液體可以直接從離心分離器滴入收集腔。

在此，該布置可以有利地設(shè)計為，離心分離器旋風(fēng)筒圓柱體的內(nèi)壁本身在其與收集腔鄰接的下端，在與軸同心的管段之間限定環(huán)形開孔，后者形成旋風(fēng)筒圓柱體軸向遠(yuǎn)端區(qū)域和收集腔之間的連接。因此，貼附在旋風(fēng)筒外殼內(nèi)壁上的小滴可以沒有過渡地滴入收集腔。

限定該環(huán)形開孔的管段可以形成旋風(fēng)筒圓柱體軸向近端區(qū)域和收集腔上部區(qū)域之間的連接部分，以便在處于旋風(fēng)筒外殼軸向近端區(qū)域的氣體作為密度較小的混合物組分直接到達收集腔的上部區(qū)域。

該聚結(jié)過濾器可以具有在這種類型的過濾器的常規(guī)方式包圍內(nèi)部過濾器中空空間的過濾材料，其中收集腔與旋風(fēng)筒圓柱體軸向近端區(qū)域通過管段連接的上部區(qū)域和聚結(jié)過濾器的過濾器中空空間之間設(shè)置連接通道。以此該通過該管段從旋風(fēng)分離器出來的含有減少了的液體部分的氣體到達該進行精細(xì)分離的第二分離級。

在特別有利的實施例中，該聚結(jié)過濾器具有同軸的內(nèi)管，該內(nèi)管在其上端匯入外殼的與過濾器殼表面外側(cè)鄰接的空間，并在其下端引向氣體部分用的外殼出口。特別有利的是，以此使氣體從含有聚結(jié)過濾器的過濾器腔，而不從包圍過濾器外殼表面的空間引出，而且通過軸向內(nèi)管引出，以便在該過濾器腔中維持最優(yōu)流動狀態(tài)，并以此不出現(xiàn)如下風(fēng)險，即一起帶走在過濾器外殼表面外側(cè)沉積的聚結(jié)液體。按照帶有內(nèi)管的聚結(jié)過濾器這種構(gòu)造結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點是在更換過濾材料時便于拆卸。這樣該過濾材料可以與內(nèi)管一起作為安裝單元在拆除外殼之后從該裝置取出，并更換新的安裝單元。這時，氣體部分用的外殼出口和通往過濾器腔的連接通道，可以設(shè)置在不與外殼一起拆卸的裝置部分中。

為了特別有效地進行精細(xì)分離，特別有利的是，在收集腔上端和引向聚結(jié)過濾器的過濾器中空空間內(nèi)部的連接通道之間，設(shè)置除霧器作為第三分離級。因此，該第三分離級設(shè)置在該第一分離級和該第二分離級之間。

在收集腔底部區(qū)域和卸空出口之間可以設(shè)置顆粒過濾器，以便離子液體在卸空收集腔時進行維修過濾(pflegefiltration)。該收集腔可以設(shè)計來儲存液體體積，其中可以設(shè)置液位檢測，以便按照液位高度的比例進行卸空過程。

按照本發(fā)明的裝置在外殼非常緊湊地實施和需要的管道連接尺寸最小的情況下，使特別有效的液體分離成為可能，其中可以以不銹鋼元件技術(shù)設(shè)置壓力穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)方式。

現(xiàn)將參照在附圖中所顯示的實施例，詳細(xì)地闡述本發(fā)明。

附圖說明

附圖中：

圖1是按照本發(fā)明的裝置的一個實施例的簡化縱剖面；

圖2是只表示離心分離器和處于其上的聚結(jié)過濾器區(qū)域的中斷的縱剖面，其中該剖面相對于圖1旋轉(zhuǎn)了90°；

圖3是對應(yīng)于圖的1剖面線i11-i11的水平剖面；

圖4是包含離心分離器的縱向段的放大顯示的部分縱剖面，其具有與圖1相同的截面；而

圖5是離心分離器和聚結(jié)過濾器縱向區(qū)域同樣放大的部分縱剖面，具有與圖2相同的截面。

具體實施方式

現(xiàn)將參照附圖以裝置為例闡述本發(fā)明，該裝置設(shè)置來從處于700bar至1000bar壓力下的流體混合物的液流分離液體組分。該流體混合物起初具有帶有一部分離子液體的氫氣。存在于流體混合物中的固體顆粒也同樣可能借助于該裝置從氣體中分開出來。顯然，所描述的裝置可以用來處理在氣體中含有待分離的液體部分和在某些情況下待分離的固體顆粒的其他介質(zhì)混合物。

該裝置所示的實施例，具有縱向伸展的外殼1，它在巨大的整體中具有圓形空心圓柱體的形狀，其軸3在該裝置內(nèi)置位置上垂直走向。外殼1具有上外殼件5，它以其圓整的端段7界定聚結(jié)器-過濾器腔9。上外殼件5下敞開端與中間件11密封螺接，形成下外殼件13的過渡，繼續(xù)上外殼件5的圓柱體外形，并界定處于內(nèi)部的收集腔15，在其下端用密封擰入的底部件17閉合。在底部件17中具有卸空出口19，具有前接的顆粒過濾器21，處于收集腔15內(nèi)的液體通過它可從收集腔15的底部區(qū)域引出。

中間件11具有旋轉(zhuǎn)體的形狀，它接在其與上外殼件5螺接的螺紋段23上，形成徑向伸出的法蘭25，其上再次連接下螺紋段27，其上形成與下外殼件13的密封螺接。這時，法蘭25在上側(cè)和下側(cè)形成上外殼件5的端部邊緣或下外殼件13的端部邊緣用的相應(yīng)支承面。在中間件11中有形成第一分離級的離心分離器29，帶有與軸3同心的圓柱體的旋風(fēng)筒外殼31，在其上端通入流入孔33。流體混合物通過它從在法蘭25中形成的流體入口35沿著切線流入旋風(fēng)筒外殼31，以便在旋風(fēng)筒外殼31內(nèi)以在旋風(fēng)分離器29情況下的常規(guī)方式形成旋流或旋風(fēng)筒。此外，在中間件11中具有出口37，用以引出從流體混合物分離出來的氣體部分、相對入口35和出口37錯開90°設(shè)置的流體出口39(參見圖2和5)以及形成液體連接的通道。

正如圖4最明顯可見的，形成插入中間件11的套管41，它軸向通過中間件11下端在收集腔15的方向上延伸到旋風(fēng)筒外殼31內(nèi)壁43末段。內(nèi)壁43在套管41下端限定管段47之間的環(huán)形開孔45，它與軸3同心在套管41中延伸，并通過其下端延伸入收集腔15。在這種設(shè)置下，環(huán)形開孔45形成旋風(fēng)筒外殼31軸向遠(yuǎn)端下部區(qū)域和收集腔15之間的連接，亦即，出口孔，通過它液滴可以直接滴入收集腔15，它作為流體混合物密度較大的混合物組分受離心力作用積累在內(nèi)壁43上。

在旋風(fēng)筒外殼31的上端、在中間件11中在48處錨定的支撐桿49同軸穿過旋風(fēng)筒外殼31延伸，并經(jīng)由管段47下端延伸出去。借助于位于支撐桿49下端50的塞子51，在支撐桿49上安裝有蓋帽部分52，繼而管段47下端與此螺接，以便支撐桿49形成管段47用的支撐件，它包圍支撐桿49一段距離。管段47的內(nèi)部空間53以此形成旋風(fēng)筒外殼31軸向近端區(qū)域和氣體出口接頭55之間的連接，蓋帽部分52內(nèi)部匯入管段47的內(nèi)部空間53中。因此，處于旋風(fēng)筒外殼31軸向近端區(qū)域中的氣體部分通過出口接口55進入收集腔15的上部區(qū)域。

在中間件11面向收集腔15的端平面上，在其端部邊緣57內(nèi)部有漏斗形凹槽59。由此出發(fā)，正如最好從圖5顯而易見的是，連接通道61延伸到中間件11的上端平面。在端部邊緣57和下外殼件13內(nèi)壁區(qū)段63之間以本身已知的結(jié)構(gòu)方式設(shè)置除霧器65，它包圍套管41從凹槽59伸出的末端。因此，從管接頭55出來的氣體部分以及至少部分地混有液體、并在外圓周側(cè)包圍管段47的其他氣體部分，在進入凹槽59之前經(jīng)過除霧器65，在相應(yīng)氣體部分從液體進一步釋放之前，在上升運動中在該流動路徑上流過連接通道61，流到中間件11上側(cè)。

在形成聚結(jié)過濾器腔9的下端的中間件11上側(cè)，設(shè)置形成第二分離級的聚結(jié)過濾器67。它具有鄰接在中間件11上側(cè)的形成下端部71用的座的底座部分69，過濾材料73由下端部延伸到聚結(jié)過濾器67的上端部75。在被過濾材料63包圍的過濾器中空空間77的內(nèi)部，內(nèi)管79同軸地通過整個聚結(jié)過濾器67延伸，其中內(nèi)管79在其上部的緊固端部75的末端81敞開，并因此與過濾器腔9的空間連接。在中間件11中延伸的內(nèi)管79的另一個下端，如圖1和4所示，通過斜通道83與氣體部分用的出口37連接。

如圖5流動箭頭所示，在收集腔15上部區(qū)域中從管接頭55流出的氣體，穿過離心分離器29之后只具有減少了的液體組分，經(jīng)過除霧器65，通過連接通道61，隨后底座部分69的通路85，以及聚結(jié)過濾器67的下端部71中的開孔87之后，到達過濾器67中空空間77內(nèi)部，從內(nèi)向外流過形成第二分離級的過濾材料73。在此，殘留的液體組分存留在過濾材料73外側(cè)，從這里在過濾器腔9內(nèi)部下行，并從過濾器腔9底部通過垂直通道89到達液體出口39。

從過濾器中空空間77內(nèi)部流經(jīng)過濾材料73之后到達包圍的過濾器腔9的氣體，經(jīng)過旋風(fēng)分離器29之后，經(jīng)過除霧器65和聚結(jié)過濾器67之后不含液體組分。借助于旋風(fēng)分離器29，不僅液體而且固體顆粒由于密度比氫大而可以與氫分開。在分離過程中中間接入的除霧器65使大于5μm的液滴從流體混合物的氣流沉積成為可能，以便后隨的聚結(jié)過濾器67只用來處理小于5μm的液滴。因此除霧器65位于聚結(jié)過濾器67之前作為第三分離級用于特別有效的精細(xì)分離。如圖5所示，從過濾器腔9，用箭頭91表示的氣體通過上端81到達內(nèi)管79內(nèi)，并由此通過斜通道83到達氣體側(cè)出口37。在流動通過軸向的內(nèi)管79時避免了如下危險，即處于過濾器腔9內(nèi)過濾材料73外側(cè)的液滴被帶到氣體出口37。

在所示的實施例中，形成收集腔15，用以接納通過旋風(fēng)筒外殼31環(huán)形開孔45滴入收集腔的分離液體的儲存，例如，其中在下外殼件13內(nèi)收集腔15中可以接納5升容積。如圖1所示，為了控制通過出口19進行的卸空過程，可以設(shè)置借助于液位指示器的控制裝置。在當(dāng)前的實例中，在這方面設(shè)置在引導(dǎo)裝置95上引導(dǎo)的浮體93，形成行程測量系統(tǒng)97用的測量段。在此，可以是無接觸傳感器裝置，例如，磁致伸縮方法，其中在引導(dǎo)裝置95內(nèi)部張緊波導(dǎo)管。

總而言之，可以確定，按照本發(fā)明的裝置的具體實施方式用來處理僅僅稍微帶有液體，例如最多被污染5％的數(shù)量級的離子液體的高壓氣流，例如，氫。

對于如下的分離，按照本發(fā)明的裝置的解決方案具有三個不同的分離級，不僅用來分離液體形式而且用來分離顆粒狀污染物。按處理過程的順序，這是：

1.離心分離器，使分離密度較高的顆粒和液體成為可能，

2.除霧器，使分離較大，例如大于5μm的液滴成為可能，并以此防止聚結(jié)過濾器元件的液體穿透，和

3.聚結(jié)過濾件，用來淀積最細(xì)氣溶膠，優(yōu)選具有液滴尺寸＜5μm的氣溶膠。

過濾后的氣體從收集腔9通過同軸設(shè)置的導(dǎo)出管79的導(dǎo)出對于裝置而言除了提供液體夾帶最小化以外，還有其他優(yōu)點，即可以把壓力容器或聚結(jié)過濾器的過濾器外殼以兩部分(組件5和11)實施，其中所有引入和引出裝置可以安置在該裝置的固定部分11內(nèi)。這異乎尋常地便于零件更換，因為無需拆卸管道，該外殼罐允許“方便地”觸及，以便更換零件。否則必須把該外殼構(gòu)造成三部分，這帶來維修較不方便和較高成本。