[發明專利]一種微型氣液分離器件

在審

• 申請號: 202110107387.0
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112916060A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 屈飛;李龍;王輔輔;屈沖
• 申請（專利權）人: 陜西坤渺星河科技開發有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01D45/12
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 何彩霞

一種微型氣液分離器件,由氣液分離器上板層和氣液分離器下板層組成，氣液分離器上板層和氣液分離器下板層之間設置有金屬絲網層和密封圈；本發明可以實現對較小流量、低壓氣、液相混合物的高效分離，結合漸縮通道的較強液體毛細力和金屬絲網的阻液透氣特性，提高器件對氣、液相物質的分離效率，采用具有平滑流動結構的漸縮流道，增加液體的表面張力同時降低整體系統流阻。同時，采用特殊化學表面改性手段，針對水、油等不同液體屬性物質，對金屬絲網進行疏液表面處理，強化阻液透氣性能，進一步提高氣液分離器的性能，可大量推廣生產。

技術領域

本發明屬于微型芯片級化工、生物及醫療檢測等多相流動控制技術領域，具體涉及到一種微型氣液分離器件極其制備方法。

背景技術

作為目前生物芯片實驗室，規模化微流控技術，片上精密色譜、質譜檢測儀器等新型生物分析、化工及醫療健康產業的重要多相流體物質成分的控制手段之一，芯片級的微型氣液分離器件的設計及制備方法的研究都備受關注。

為了能夠制備出可用于獨立集成的模塊化微型氣、液相物質分離器件，近年來國內外有多種設計結構被提出。其中主要有基于高速離心式運動部件的主動式氣、液兩相分離器，基于柔性高分子薄膜材料的兩相流體分離器。目前片上微型氣液分離器面臨的主要技術難點在于，由于微型器件的尺寸限制，兩相流體運動退化為低流速、低雷諾數的線性流動規律，低流量的兩相物質供給很難滿足高速離心式的主動氣液兩相分離器的工作特點，分離效率低。此外，基于柔性高分子薄膜材料的兩相流體分離器流動阻力過大，需額外引入前級加壓裝置確保器件的分離效率和工作可靠性。然而，過多運動部件和壓力裝置的引入，會導致系統整體流體回路的流動穩定性和魯棒性急劇惡化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服上述現有技術的不足,提供一種設計合理、結構簡單、可以確保氣液相流體工質在高效分離的同時盡量減少整體流體回路的沿程阻力損失的一種微型氣液分離器件。

解決上述技術問題采用的技術方案是：一種微型氣液分離器件,由氣液分離器上板層和氣液分離器下板層組成，氣液分離器上板層和氣液分離器下板層之間設置有金屬絲網層和密封圈；

所述的氣液分離器上板層為圓柱形結構，氣液分離器上板層與氣液分離器下板層相接觸的端面中心位置加工有上板層金屬絲網對位沉臺，上板層金屬絲網對位沉臺外側加工有上板層密封圈槽，氣液分離器上板層上加工有上板層氣液混合物入口和單相液體出口，上板層氣液混合物入口和單相液體出口之間加工有1～5圈半環形流道，半環形流道一端與上板層氣液混合物入口相連通、另一端與單相液體出口相連通，半環形流道加工于上板層金屬絲網對位沉臺端面上，氣液分離器上板層中心位置加工有上板層中心裝配通孔；

所述的氣液分離器下板層與氣液分離器上板層接觸的端面上加工有與上板層金屬絲網對位沉臺相對應的下板層金屬絲網對位沉臺，下板層金屬絲網對位沉臺外側加工有與上板層密封圈槽相對應的下板層密封圈槽，下板層金屬絲網對位沉臺端面上加工有氣體富集腔，氣體富集腔端面上加工有氣液分離器下板層氣體出口，氣液分離器下板層中心位置加工有與上板層中心裝配通孔相對應的下板層中心裝配通孔。

本發明的半環形流道由徑向對稱的兩組半環形通道結構組成，每個半環形通道的混合液體入口截面形狀為截面深度500～1500μm，寬度1500～3000μm的矩形，半環形通道的單相液體出口截面形狀為截面深度500～1500μm，寬度200～600μm米的矩形；相鄰半環通道結構之間的距離為1000～2000μm，每個半環通道結構的入口都與上板層氣液混合物入口相連通，出口與單相液體出口相連通；半環形流道的寬度從混合液體入口端至單相液體出口端逐漸收斂。

本發明的氣液分離器上板層直徑為30～100mm，厚度為10～15mm，上板層氣液混合物入口和單相液體出口為通孔，直徑5mm；上板層中心裝配通孔用于后續整體結構裝配，直徑6～10mm，上板層金屬絲網對位沉臺深度為100～350μm，直徑為20～80mm。