专利名称：冷凝物分离器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于气态压力介质的冷凝物分离器，配有一个入口 和一个出口，其分别与一个分离容器的容器内腔相连，在该分离容器的 内腔中安置有在从入口至出口的流动压力介质的流动路程中安置的所 布置的冷却水分离机构，该分离机构包含一个渴旋分离装置。
背景技术：
EP 1 586 363 Al所介绍的一种冷凝物分离器是与一个冷凝物过滤 器相联合的，依此，在分离容器中所安置的涡旋分离装置执行一种以离 心分离原理为基础的冷凝物分离作用， 一个前置的过滤装置将空气中的 种种脏物加以清除。被分离出来的冷凝物聚积在下面的分离容器的容器 内腔中，并从该处利用 一个冷凝物排放装置加以排出。
当气态的压力介质特别是压缩空气由涡旋分离装置置于旋转运动 中时，在涡旋分离装置中就通过作用于液态分子的离心力而实现冷凝物 的分离。惰性的和相对重的冷凝物不会跟随气体流程，而是溅到分离容 器壁上，它在此向下流淌。无冷凝物的气体流，经过出口离开该分离容 器。
这种冷凝物分离器为了实现可靠的功能，要求将液体成分加以清除 的压力介质有相当高的流速。只有在压力介质高的流速条件下和在压力 介质高的流量值情况下，才能形成足够高的离心力，将液体分子从空气 通道中甩出。
为了适应小的流速及小的流量值的应用情况，因此通常采用那些按 照聚结原理工作的分离方法。相应的就本专利申请者所知道的分离器 (当然没有书面说明)都包含着具有这样一种构造的聚结壁，即可以造 成液体聚结的结构，当聚结壁被气态压力介质所流过时。最微小的液体 分子和小液滴聚结成越来越大的液滴，这些液滴随着气体流动而#皮挤压 通过该聚结壁，最终聚结起来，也就是形成一个液体膜，该液体膜然后 朝下流淌。上述方法在高的流速情况下只能很受限制地进行工作..为了 能够稍广泛地使用该方法，通常设定被穿流的聚结壁具有比较大的表面，借以减小流动横断面，从而减小流速。不过，其后果是，分离器要 有较大的尺寸，从而使得模块化的、为处理压缩空气所用的保养单元的 组合成了问题。
发明内容
本发明的任务在于提出 一 些措施，借以在不同的流速条件下也能够 从气态压力介质中实现可靠的冷凝物分离。
为了解决上述任务，对文首述及的那种冷凝物分离器做了如下设
定除了涡旋分离装置之外，冷凝物分离机构还包含一个针对压力介质
流动方向与涡旋分离装置相串联的聚结分离装置。
因此，冷凝物分离器的分离容器在其容器内腔中包含两种所述的分 离装置。这两种分离装置在功能上是相串联的，也就是它们被气态压力 介质依次地穿流，根据流速，通常要么是涡旋分离装置(在高流速条件
下)发挥主导作用；要么是聚结分离装置(在较低流速条件下)发挥主
导作用。但总是这两个分离装置同时地或强或弱地发挥作用。因此，利 用同一个冷凝物分离器就能以高的分离效用涵盖压力介质的一个很大
的流速谱。由于两个分离装置被安置在同一个分离容器中，已证明其在 现场的安装是很简单的；同样简单的是，将聚积的冷凝物从用于容纳两 个分离装置的冷凝物的容器内腔中排出。
就联合的冷凝物分离机构的功能而言，如若将聚结分离装置针对压 力介质的流动方向安装在涡旋分离装置的前面，还能确立一种有利的附 加效应。那么，聚结分离装置尤其在中等流量值的条件下，有助于将微 细的液体微粒聚结成较小的水滴，从而使之获得较大重量，所以在后面 所安装的涡旋分离器中就能较容易地被分离。在一个很高流速和一个很 低流速之间的相对大的带宽范围内，如此组配的冷凝物分离器就能特别 有效地工作。
由于在实现冷凝物分离器时因为有涡旋分离装置可用，所以不再必 须为聚结分离装置提供大的流动横断面，所以冷凝物分离器总体地可设 计得很紧凑，从而可以毫无问题地适于集成到具有 一 般标准尺寸的保养
单元中..
本发明的 一些有利的改进见各项从属权利要求中所述。
如前所述，特别有利的是，将聚结分离装置安装在涡旋分离装置的前面。当然，从原则上说，将顺序反过来也是可行的。
聚结分离装置最好包含一个内室，于此，该装置特别是加以布置， 使得它被压力介质由里向外地穿流。内室最好处在一个设计为空心体的 聚结元件中，该聚结元件形成一个围绕着该内室的、在压力介质穿流时 引起液体聚结的聚结壁。该聚结壁最好设计呈筒状的。它最好包含一种 多微孔的和/或纤维性的材料，这种材料可以明显地引起聚结过程。该材 料可被容纳在一个金属栅格结构中。
此外提出另一项有利的改进，依此，涡旋分离装置和聚结分离装置 组合成一分分离-结构单元。这一点特别开辟了一个可行的途径，就是可 简单地一起安装两个分离装置。而且这样也可简化为了固定在冷凝物分 离器中所需的措施。
若将两个分离装置彼此可松开地固定在分离-结构单元中，则也是很 有利的。假如聚结分离装置被严重污染，它就可毫无问题地加以更换， 而仍可继续使用涡旋分离器。
如果将两个分离装置共轴地相继地加以布置的话，则冷凝物分离器 的细长结构形式是有利的。于此，可以特别采取一种如下的定位，即该 装置的纵轴线垂直地特别是与 一条在输入口和输出口之间延伸的设想 的连接轴线成直角地伸延。这一点主要有利于作为冷凝物分离模块整合 到一个模块式的、可用于压缩空气处理的保养单元中，该保养单元还有 其它保养模块，例如一个过滤器模块和/或一个压力调节模块，它们可以 相互地连接起来。由于分离装置彼此衔接地排列所导致的较长的结构形 式不会对模块式保养单元的栅距造成不利影响。
冷凝物分离器最好配备一个具有入口和出口的装置头部、在此头部 上可卸下地安置最好呈杯形的分离容器，该头部最好还支承着两个分离 装置。如果这两个分离装置组合成一个分离-结构单元，则它们可以特别 悬伸地伸入到容器-内腔中。
如果聚结分离装置具有一个包围一个内室的聚结壁，该聚结壁在冷
凝物分离器的运转中由内朝外地被压力介质所穿流，则有利的是在结 束分离过程之后引导压力介质通过内室达到出口。此外，聚结分离装置 最好包含一个穿过内室的回流管，从而使流入的和流出的压力介质彼此 保持分开，并可实现一种紧凑的布置.，
如果在聚结分离装置上连接一个涡旋分离装置，那么，通过回流管还可使压力介质更有利地达到出口 。于此，压力介质通过涡旋分离装置 而进入到回流管中。
为了使冷凝物无阻碍地流入到分离容器的下部，同时为了防止气态 压力介质与已分离的冷凝物相接触，最好将一个可渗透液体的分隔盘插 入到分离容器的容器内腔中。通过该分隔盘，可将容器内腔分成为一个 包含两个分离装置的上分离室和一个下冷凝物积聚室。分隔盘可以作为 单独的元件使用，例如通过卡合定位。
最好在分离容器的下面配置一个冷凝物排泄装置，该排泄装置根据 设计结构之不同可以依靠手工操作来排放聚积的冷凝物，也可以根据液 位实现自动排放。
下面将参照附图对本发明做详细说明。附图表示 图1本发明提出的冷凝物分离器的一个优选的第一结构形式纵剖 面图2通过图1中剖切线II-II的冷凝物分离器横断面图3通过图1中in-ni剖切线的冷凝物分离器横断面图4图1中所示的冷凝物分离器的一个透视分解图。
具体实施例方式
图1表示一个整体以附图标记号2表示的冷凝物分离器，其性质是 作为在一个按;漠块形式设计的、用于处理压缩空气的伺服单无1中的保 养模块。该保养单元除了冷凝物分离器2之外，还至少包含另一个保养 模块3，该保养模块可卸下地安装在冷凝物分离器2上。示范的做法是， 在冷凝物分离器2上固定另两个保养模块3,冷凝物分离器处于两个保 养模块之间，不过这两个保养模块在附图中仅以虛线示出。
冷凝物分离器2的作用在于将气态压力介质中所含有微细液体微 粒子特别是水分离出去，从而将压力介质脱去这些液体成份。虽不是仅 仅的，但却是特别重要的是在气动领域，在这里要达到的目的是为气动 系统的工作提供一种尽可能干燥的压缩空气。依此，冷凝物分离器2的 优先用途还是从压缩空气中分离出冷凝物。
在保养单元l中，除了设计为保养模块的冷凝物分离器2之外，还至少存在的另一个保养模块3例如是一个过滤器模块(以之用于过滤压 缩空气)； 一个注油器模块(以之用于将润滑剂加入到压缩空气中)和 /或一个压力调节模块(以之用亍将压缩空气的压力调节到一个为所连接 的气动系统所要求的压力水平)。
冷凝物分离器2最好包含一个按常规使用情况安置在上面的装置头
4,在其上特别是垂直向下伸出地安置一个可卸下的分离容器5。在装置 头4上，安置了一个入口 6和一个出口 7，用于气态压力介质，该入口 和出口与一个被分离容器5所包围的容器内腔8相沟通。在该容器内腔 8中，安置了总体以附图标记12表示的冷凝物分离机构，该分离机构被 的经过入口 6流入和经过出口 7流出的压力介质所穿流，以实现分离其 中所含冷凝物的目的。压力介质的流动路线在附图中以多个流向箭头13 表示。
入口 6和出口 7最好共轴地处在一条设想的连接轴线14上，该轴 线在冷凝物分离器2的使用情况下通常是水平地延伸的。依此，入口 6 和出口 7最好处在优选呈立方形的装置头4的彼此对置的外表面6a、 7a 上。在装置头4上的所述外表面6a、 7a的范围内存在固定机构15,借 以实现与已述及的其它保养模块3的可卸下的联接。
分离容器5具有一种纵长的构形，并安置在装置头4上，使得其纵 轴线16与连接轴线14成直角地延伸。在冷凝物分离器2的通常使用情 况下，分离容器5以垂直的纵轴线16向下伸。
分离容器5最好设计呈杯形的。它在此具有例如一个空心筒柱状的 圆周壁17,其纵轴线与前面所述及的纵轴线16相重合， 一个底壁18在 下面与之相连接。分离容器5以其敞开着的上侧向前可卸下地固定在装 置头4上。为此所用的固定机构22例如可以作为螺紋连接机构或者作 为卡接机构。在装置头4和安置在其上的分离容器5之间，有一种用密 封件23实现的气密的连接。
通过一个置于容器内腔8中的分隔盘24,将容器内腔8分成为一个 与装置头4相连的居上的分离室25和一个直达底壁18的冷凝物积聚室 26,.在分离室25中有冷凝物分离机构12，在其中被分离的冷凝物穿流 过设计得可渗透液体的分隔盘24而向下流淌，然后积聚在冷凝物积聚 室26中.，分隔盘24例如包含由侧边凹部形成的通道24a ，以使被分离 出来的冷凝物流过。分离容器5在下侧部配有一个冷凝物排放装置27。该排放装置特别 地置入到底壁18中。例如，在冷凝物达到一定的液位时，该排放装置
便自动地将已积聚的冷凝物排出，为此，它包含一个与浮子28相连的 排放阀29。用于手工操作的冷凝物排放装置但也是可以考虑的。
气体流13主要地发生在分离室25中。分隔盘24可防止在冷凝物 积聚室26中产生非所希望的涡流现象。
冷凝物分离机构12包含两个按不同原理进行工作的分离装置，其 中一个是聚结分离装置32,另一个是涡旋分离装置33。这两个分离装 置一起被安置在容器内腔8中，于此，是如此地安装的，使得它们针对 其分离功能沿着乂人入口 6向出口 7流动的压力介质的流动方向而彼此4美 起来。在聚结分离装置32中，通过聚结作用实现水分离；在涡旋分离 装置33中，则通过离心力效应实现水分离。
最好串接，使得聚结分离装置32在功能上居于涡旋分离装置33之 前。于此得出的优点在于涡旋分离装置33的效用得到改进，因为在 聚结分离装置32中的液体微粒聚成较大的液滴，然后处于较高的离心 力下，从而在涡旋分离装置33中可更有效地从气态压力介质中加以分 离。
有利的是将两个分离装置32、 33组合成一个分离结构单元34。 在实施例中即是如此，于此，分离结构单元34在与分离容器5的同一 边上，独立于该分离容地安置在装置头4上，从而使得它从装置头相对 于纵轴线16同轴地伸出。所安置的分离容器5则覆盖在分离结构单元 34上。若将分离容器卸下，则分离结构单元34仍作为自身支承的单元 保留在装置头4上。
以下做法也是有利的将两个分离装置32、 33可卸下地彼此固定., 这样它们可以各自独立地加以更^:。例如，可用螺紋连接4几构35可卸 下地将它们连接起来。
整个分离结构单元34最好是可卸下地固定在装置头4上..这种固 定也最好通过螺紋固定斥几构36来加以实现。这种布置特别被执行，使 得聚结分离装置32经过上述螺纹连接机构36而旋紧在装置头4上，而 使涡旋分离装置33经过前述的螺紋连接机构35而与聚结分离装置32 旋紧在一起。代替螺紋连接机构35、 36,也可采用其它能实现固定的连 接方式.也存在这样的可能性，就是将涡旋分离装置33固定在装置头4上，从而然后将聚结分离装置32固定在涡旋分离装置33上。
聚结分离装置32首先是在较低的流速从而在较小的气体流量值的 情况下才具有最好的效用，而涡旋分离装置33的最佳工作点则在较高 的流速情况下，也就是在较大的气体流量情况下。通过这两个分离装置 32、 33的联合，可在大的流速范围内或者说大的流量范围内保证有效的 冷凝物分离，依此，在中等的范围内，通过分离功能的所述的交互作用， 可取得比只采用两种分离方法中的一种时有更好分离质量。
聚结分离装置32最好包含一个设计作为空心体的聚结元件37，该 聚结元件围一个内腔38。该内腔38与入口6个连，使得压力介质首先 进入内腔38,然后从该处出发，穿过聚结元件37的壁部而进入到分离 容器内腔8中，在穿过上述壁部时，会产生聚结效应。换言之，压力介 质就是由里向外地流过聚结分离装置32的。
为了实现聚结过程，优选采用了设计成空心筒柱状的聚结元件37 的聚结壁42,该聚结壁最好与纵轴线16共轴地加以定位，并环绕着从 入口 6供应压力介质的内月空38。压力介质特別/人端侧流入内腔38,最 好直接地连通到装置头4。在与装置头4相对置的底侧上，内腔38通过 聚结元件37的一个底壁43而被气密地加以封闭。因此，压力介质只能 通过聚结壁42再流入到容器内腔8中。
聚结元件42是按已知的方式设计的，最好具有一个配有通孔的支 撑结构44,在其中嵌置着一种用于聚结作用的聚结材料45，特别是一 种纤维质的和/或多微孔的材料，例如一种泡沫材料、 一种毡绒材料或一 种纤维材料。
那种带有孔的支撑结构44例如可以是一种金属栅网结构。它最好 设计成双层壁的结构，在其一个内壁区段和一个外壁区段之间容纳聚结 材料45。
穿流过聚结壁42的压力介质，在限定于聚结元件37和分离容器5 的圓周壁17之间的环形空室中向下流动，并接着聚结元件37达到相连 接的涡旋分离装置33中。涡旋分离装置与前述的圆周壁17限界出一个 环形的分离室46,在其行程中有一个与纵轴线16共轴的涡旋环47,该 涡旋环由多个依周向彼此有一定间距地相继的涡旋元件48组成.这些 涡旋元件在它们之间分别界定出一个可让气体通过的通道49,涡旋元件 48起着导引面的功用，这些导引面使得基本上沿着纵轴线16的轴向到达的气态压力介质带上一种涡旋，从而沿着分离室46的切向的旋转。
较重的液体微粒于是被甩到圆周壁17的内表面上，从这里液体微粒向 下流，并穿过分隔盘24而流入到冷^t物积聚室26中。
聚结在聚结壁42的外表面上的液体由于其自重之故也向下流，于 此，该液体通过相互连接的分离室46和分隔盘24最终也流到冷凝物积 聚室26中。
从分离容器内腔8中，被除去了液体的气态压力介质，通过两个分 离装置32、 33，到达出口7;于此，其与仍然带有液体的、流入的压力 介质相分开，因此它不会重新吸纳湿气。
此外，涡旋分离装置33还包含一个设计为空心体的回流体52，该 回流体的最好基本上成空心筒体形的与纵轴线16共轴的外壁53限界出 一个第一回流通路54,该回流通^各依轴向穿过回流体52。外壁53同时 也是涡旋环47的支座。
在第一个回流通路54上，朝向装置头4连接一个共轴的第二回流 通路55，此回流通路是由聚结分离装置32的一个回流管56所形成的， 该回流管共轴地穿过聚结元件37的内室38。
回流管56可将其下端固定在底壁43上的一个中心的壁部开口中， 回流体52也经过螺紋连4妻^L构35而固定在该底壁上。有一种密封的连 接，使得两个回流通路54 、 55直接地彼此沟通。
回流管56以其上端置入到装置头4的一个出口通路57中，特别是 利用螺紋拧入，该出口通路连通着出口7。
回流管56最好是唯一的元件，经过此元件使分离结构单元34可卸 下地固定在装置头4上。
在一个或两个分离装置32、 33中被除去了液体微粒的气态压力介 质在从分离室46出来后，由分隔盘24加以转向，^f吏它/人下向上地流入 回流体52中，最后在流过两个回流通路54、 55之后，除去了湿气地经 过出口 7离开冷凝物分离器2。
权利要求
1.用于气态压力介质的冷凝物分离器，具有入口(6)和出口(7)，入口和出口各自同分离容器(5)的容器内腔(8)相连，在分离容器内腔中在从入口(6)至出口(7)流动的压力介质的流动路径中安置了冷凝物分离机构(12)，该冷凝物分离机构包含涡旋分离装置(33)，其特征在于冷凝物分离机构(12)除包含涡旋分离装置(33)之外，还包含关于压力介质流动方向与涡旋分离装置(33)相串联的聚结分离装置(32)。
2. 按权利要求1所述的冷凝物分离器， 其特征在于所述聚结分离装置(32)具有内室(38),布置该聚结分离装置， 使得它一皮压力介质从内向外:l也穿流而过。
3. 按权利要求1或2所述的冷凝物分离器， 其特征在于所述聚结分离装置(32)包含设计为空心体的聚结元件(37),布 置该聚结元件，使得它的引起液体聚结的周边聚结壁(42)被压力介质 从内向外穿流而过。
4. 按权利要求1至3中任一项所述的冷凝物分离器， 其特征在于所述聚结分离装置(32)反向于压力介质流动方向连接在涡旋分离 装置(33)前面。
5. 按权利要求1至4中任一项所述的冷凝物分离器， 其特征在于所述涡旋分离装置(33)和聚结分离装置(32)组合成分离结构单 元(34)。
6. 按权利要求5所述的冷凝物分离器， 其特征在于所述两个分离装置(32、 33)可卸下地彼此固定在一起
7. 按权利要求5或6所述的冷凝物分离器， 其特征在于所述分离容器(5 )可取下地安置在具有入口 ( 6 )和出u ( 7 )的 装置头(4)上，其中，分离结构单元(34)被装置头(4) t承着，并伸入到独立于分离结构单元(34)而安置在装置头(4)上的分离容器 (5)的容器内腔(8)中。
8. 按权利要求1至7中任一项所述的冷凝物分离器， 其特征在于所述两个分离装置(32、 33)共轴地依次安置。
9. 按权利要求1至8中任一项所述的冷凝物分离器， 其特征在于所述两个分离装置(32, 33 )沿容器内腔(8)的纵向依次安置。
10. 按权利要求8或9所述的冷凝物分离器， 其特征在于所述两个分离装置(32, 33 )沿纵轴线(16)的方向依次安置，该 纵轴线与在入口 (6)和出口 (7)之间延伸的设想的连接轴线成直角地 延伸。
11. 按权利要求1至9中任一项所述的冷凝物分离器， 其特征在于所述聚结分离装置(32)具有围绕成内室(38)的、被待处理的压 力介质所穿流的、并于此引起液体聚结的周边的聚结壁(42),该聚结 壁被压力介质在其从入口 (6)至出口 (7)的路径上从内向外地径向穿 流而过，其中，内室(38);波由聚结壁(42)所包围的回流管(56)轴 向穿过， 一皮除去了液体的压力介质通过该回流管被引导向出口 (7)。
12. 按权利要求11所迷的冷凝物分离器， 其特征在于所述涡旋分离装置(33)沿压力介质的流向连接在聚结分离装置 (32)后面，其中，在涡旋分离装置(33)中被除去了液体的压力介质 通过涡旋分离装置(33)而被引导到回流管(56)。
13. 按权利要求12所迷的冷凝物分离器 其特征在于所述涡旋分离装置(33)具有涡旋环(47),该渴旋坏由空心的回 流体(52)支承着，在涡旋分离装置(33)中已除去了液体的压力介质 通过该回流体而回流到回流管(56 )中。
14. 按权利要求1至13中任一项所述的冷凝物分离器-其特征在于在两个分离装置(32、 33)中已处理的压力介质以与待处理的压力 介质相反的流被引导通过这两个分离装置(32, 33 )被引向出口 (7), 其中，它与流入的压力介质相分开地一皮引导通过至少一个回流通^各(54, 55)。
15. 按权利要求1至14中任一项所述的冷凝物分离器， 其特征在于所述容器内腔(8)由可让液体通过的分隔盘(24)分成为包含有 两个分离装置(32, 33 )的上分离室(25)和接受在两个分离装置(32, 33)中已被分离出的冷凝物的下冷凝物收集室(26)。
16. 按权利要求1至15中任一项所述的冷凝物分离器， 其特征在于在分离容器(5)的在使用位置处于下方的底侧上安置了冷凝物排 放装置(27)。
17. 按权利要求1至16中任一项所述的冷凝物分离器， 其特征在于所述分离容器(5)被安置在装置头(4)上，该装置头具有入口 (6) 和出口 (7)，并配有固定机构(15),该装置头通过这些固定机构可 与那些用于准备压缩空气的保养模块(3)相耦联。
18. 按权利要求1至17中任一项所述的冷凝物分离器， 其特征在于设计为模块式的保养单元(1)的保养模块，在伺服单元上可卸下 地安装了至少一个另外的保养模块(3)。
全文摘要
提出一种用于气态压力介质的冷凝物分离器，依此，在分离容器(5)中一起安置了一个聚结分离装置(32)和一个涡旋分离装置(33)，这两个分离装置被将要除去湿气的压力介质先后地穿流而过。因此，可在压力介质的一个大的流速范围内实现一种很良好的冷凝物分离效应。
文档编号B01D51/02GK101306281SQ200810080749
公开日2008年11月19日 申请日期2008年2月18日 优先权日2007年2月16日
发明者A·德克, M·索恩 申请人:费斯托股份有限两合公司