从气体中分离液体的分离装置和方法及压缩机设备与流程

本发明涉及用于从气体中分离液体的分离装置。

更具体地，本发明旨在例如从来自注液式压缩机的压缩气体中去除以细小液滴或薄雾形式包含在气体中的注入液体。

背景技术：

这种液体一般是水或油，但是本发明不限于此。

众所周知，为此目的，压缩机的排气口连接到液体分离器，压缩气体通过液体分离器，以从气体中去除液体。

已知有各种液体分离器，诸如旋风分离器、所谓的旋流管、管内旋流器、段塞流阻尼器、蒸汽罩、或采用过滤介质的分离器。

众所周知，这些分离器可以很好地将所存在液体的较大液滴从气体中分离，但是对于较小液滴来说则效率不高。

结果，液体分离器下游的气体仍然含有一定量的极小液滴形式的液体。

因此，通过再次引导气体通过液体分离器，也不会分离太多甚至分离不出液体，因为液体分离器仍然会让剩余的极小液滴通过。

当然，这是不希望的，因为最终目的是使压缩气体不再包含或几乎不再包含液体，因为仍然存在的液体会给压缩气体的消费者等带来问题。

为了确保下一液体分离器还是具有分离液体的能力，就必须确保气体中仍然存在的液体形成较大液滴，以便可以通过液体分离器有效地从气体中滤出。

为了实现这个目的，一种方式是在两个液体分离器之间安装数米长的长管道。这样，液滴将有时间和空间重新分布并达到平衡，以便液滴再次融合在一起形成较大液滴。这意味着平均液滴尺寸将更大。

这样做的缺点是使得装置相当庞大。

另一个解决方案是在两个液体分离器之间设置雾垫，从而让小液滴融合在一起。

这样做的缺点是在雾垫上引入了压降。此外，雾垫将不得不定期更换，因为它会结垢，从而降低其正常性能。

cn107.088.344描述了一种复杂装置，通过采用声波产生切向圆形旋风雾化来融合液体的小液滴。

us2.369.020描述了一种通过使气体膨胀并利用释放的能量产生高频压力波来从压缩气体中分离液体的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是通过提供一种分离装置来提供对上述至少一个缺点和其它缺点的解决方案，该分离装置允许在气体中的液体的较小液滴融合成较大液滴，但不产生压降或该分离装置不会变得非常庞大。

为此目的，本发明涉及一种用于从气体中分离液体的分离装置，其中，分离装置包括串联布置的两个液体分离器，这两个液体分离器配置成允许气流从第一液体分离器的出口流到第二液体分离器的入口，其特征在于，设置有用于在气流中产生径向驻波的驻波产生装置。

优点是：通过在气流中产生径向驻波，气体中的液滴开始向径向波的波腹转移。

因此，它们将能够更快地融合成较大液滴，从而将增大液滴的平均尺寸。

第二液体分离器将能够分离呈所产生大液滴形式的液体，与液体以较小液滴存在于气体中的情况相比，这将更加有效。

换句话说：与没有上述产生径向驻波的驻波产生装置的情况相比，现在可以分离的液体总量将要高得多。

另一个优点是：由于径向驻波，所以没有压降。

上述驻波产生装置也不会产生污垢，并且如果需要，驻波产生装置可以集成到分离装置中。

优选地，驻波产生装置可以调节径向驻波的频率，以便获得最佳结果。可以例如基于气流湿度或基于气流流量来实现此种调节，但是本发明不限于此。

为了允许气体从第一液体分离器的出口流到第二液体分离器的入口，通常第一液体分离器的出口通过连接元件连接到第二液体分离器的入口。

连接元件通常是管道或导管，具有例如圆形流动截面或横截面，但是能够将第一液体分离器的出口连接到第二液体分离器的入口的任何形式的连接元件都是合适的，不管横截面设计如何。例如，具有多边形横截面的管道或导管也是可以的。

在下文中无论何处提及到管道时，指的是广义的连接元件，该连接元件不限于具有圆形横截面的管道。

通过在气流中产生径向驻波，气体中的液滴朝向径向波的波腹移动，从而更快地融合成较大液滴。

因此，上述管道不应长于连接两个液体分离器所严格需要的长度。这将使得分离装置的设计非常紧凑。

本发明还涉及一种压缩机设备，配备有注液式压缩机元件和用于从压缩气体中分离液体的分离装置，压缩机元件具有用于压缩气体气流的出口，其中，分离装置包括串联布置的两个液体分离器，这两个液体分离器配置成允许气流从第一液体分离器的出口流到第二液体分离器的入口，其特征在于，在第一液体分离器和第二液体分离器之间设置有用于在气流中产生径向驻波的驻波产生装置。

本发明还涉及一种用于从气体中分离液体的方法，其中，该方法包括引导气体通过串联布置的两个液体分离器，其特征在于，该方法还包括在气体通过第一液体分离器之后在气体中产生径向驻波的步骤。

此方法的优点类似于根据本发明的分离装置的前述优点。

附图说明

为了更好地示出本发明的特征，通过参考附图以非限制性示例在下文中描述根据本发明用于从气体中分离液体的分离装置和方法的多个优选变型，其中：

图1示意性地示出了压缩机设备，设置有基于本发明用于从气体中分离液体的分离装置；

图2示出了根据图1中线ii-ii截取的截面；

图3示出了根据图1中线iii-iii截取的截面；

图4示出了图3的变型；

图5示出了图1的变型。

具体实施方式

图1中示意性示出的压缩机设备1包括压缩机元件2，在本例中压缩机元件2是喷油式螺杆压缩机元件2。也可以注入除油之外的液体(例如水)，或者可以使用不属于螺杆式的其他类型压缩机元件2。

如本领域中所知，压缩机元件2包括壳体3，在该示例中，壳体3容纳两个协作的螺杆转子4a、4b，螺杆转子4a、4b通过轴承5而可旋转地设置。

壳体3设置有用于吸入气体(例如空气)的入口6和用于压缩气体的出口7。

压缩机设备1还设置有驱动装置8(例如电动机)，该驱动装置8联接到一个螺杆转子4a的轴9以对其驱动。显然，可以使用任何类型的驱动装置。

通常，第二螺杆转子4b由第一螺杆转子4a驱动。

附图还示意性地示出了用于油的多个注入点10。显然，这些注入点10仅仅是为了例示的目的而描述的，并且不构成对本发明的任何限制。根据本发明，也不排除注入除油之外的液体。

通常，将在壳体3中注入油以用于冷却、润滑和密封螺杆转子4a、4b，并且也可在轴承5的位置处注入。

压缩机元件2的出口7连接到根据本发明的分离装置11。

分离装置主要包括串联布置的两个液体分离器12a、12b。

压缩机元件2的出口7连接到第一液体分离器12a的入口13a。

第一液体分离器12a的出口14a通过连接元件15连接到第二液体分离器12b的入口13b。连接元件15允许气流从第一液体分离器12a的出口14a流向第二液体分离器12b的入口13b。

在本例中，连接元件15是具有圆形横截面的管道。然而，本发明不限于此，并且管道也可以具有其他不同的横截面。

第二液体分离器12b的出口14b则可以连接到例如压缩空气网络，压缩空气的多个用户连接到该压缩空气网络。

在所描述的实施例中，第二液体分离器12b是所谓的旋风分离器，并且该第二液体分离器12b包括壳体16b，其中，管道的一个端部17b在出口14b处延伸一定距离进入壳体16b。该端部17b也称为“涡流探测器”。所述一定距离应该优选地近似等于管道直径。

在本例中，第一液体分离器4a和第二液体分离器4b都是旋风分离器。

尽管在所描述的示例中分离装置11仅包括两个液体分离器12a、12b，但是不排除分离装置11设置有多于两个液体分离器12a、12b，所有液体分离器都串联布置。

根据本发明，在管道中设置有用于产生径向驻波的驻波产生装置18。换句话说，驻波产生装置18将在包含在管道中的气体或流过管道的气流中产生驻波。

径向驻波优选地是超声波径向驻波，因此在本例中它们不会产生任何能听见的烦恼噪声。

显然，不排除以较低频率产生驻波。

驻波产生装置18可以以多种不同的方式来实现。

在本例中，驻波产生装置包括多个(在本例中是四个)压电致动器19。

不排除可以有少于或多于四个此种压电致动器19。

代替压电致动器19，驻波产生装置18还可以包括一个或多个电磁体。

如图2所示，所示示例中的驻波产生装置18安装在上述管道上。

在本例中，确保驻波产生装置对称安装在管道上。

在多于两个液体分离器12a、12b串联布置的情况下，对于两个相继液体分离器12a、12b之间的每个管道将设置驻波产生装置18，以在管道中产生径向驻波。

分离装置11还设置有控制单元20，以控制驻波产生装置18。在本例中，可以是对例如所产生径向驻波的频率的控制。

压缩机设备1的操作非常简单，如下所述。

在操作期间，驱动装置8将驱动螺杆转子4a旋转，并且经由同步齿轮，另一个螺杆转子4b也将与其一起被驱动。

作为两个螺杆转子4a、4b旋转的结果，可按公知的方式压缩气体。

在操作期间，液体(例如油)也将被注入压缩机元件2中以用于冷却、润滑和密封。

结果，液滴形式的油将存在于通过出口7离开压缩机元件2的压缩气体中。

将压缩气体送到第一液体分离器12a的入口13a，在第一液体分离器中将进行第一次分离。

将要离开第一液体分离器12a的气体仍会包含一定量的小液滴形式的油。

然后，气体将通过管道流到第二液体分离器12b的入口13b。

在该管道中，将通过压电致动器19在气体中产生径向驻波。

结果，小液滴将朝向径向驻波的节点位置移动，如图2和图3示意性地所示。

结果，将由沿管道纵向分布的液滴形成类似圆柱体。

这样，小液滴相互碰撞的机会增加，从而它们会融合成更大的液滴。

换句话说：由于在通过管道时相互碰撞的机会增加，液滴达到平衡将更快，即在更短的时间内或更短的距离内通过管道，类似于气体通过数米长的管道输送的情况。

控制单元20将调节径向驻波的频率，从而获得液滴尺寸的最佳分布。

具有大液滴的气体将到达第二液体分离器12b的入口13b，而该第二液体分离器12b将能够以与气体通过第一液体分离器12a期间相似或几乎相似的效率从气体中分离液体。

通过出口14b离开第二液体分离器12b的气体中几乎没有任何液体或不再有液体。

通常，当通过第一液体分离器12a时，如果涉及的是旋风分离器，则将分离至少99.9％的现有液体。换句话说，实现了至少99.9％的效率。这意味着气体中剩余液体总量不超过0.1％。

当通过第二液体分离器12b时，将再次实现99.9％的效率。这意味着99.9％的剩余液体将被去除，从而气体中剩余液体总量为0.0001％。

然后，这种非常纯净的气体可以被输送到消费者网络中。

图4示出了图3的变型，在本例中，驻波产生装置18不是沿着管道外部放置，而是驻波产生装置18安装在管道中，也就是说，安装在管道的内部。

在管道中设置有导管21，其中，驻波产生装置18设置在该导管21上。驻波产生装置18将激励导管21，以便在通过管道的气流中产生驻波。

本实施例的优点是由管道屏蔽或保护驻波产生装置18。

另外，操作类似于上面所述的实施例。

图5示出了图1的变型，在本例中，两个相继的液体分离器12a、12b之间的连接以一种不同的方式实现。

在上述各实施例中，液体分离器12a、12b配置成借助于将出口14a连接到入口13b的连接元件15来允许气流从第一液体分离器12a的出口14a流向第二液体分离器12b的入口13b。

在本实施例中，没有连接元件15，而是第一、第二液体分离器12a、12b设置在壳体22中，壳体具有用于待净化气体的入口23和用于净化后气体的出口24。

入口23经由管道25连接到第一液体分离器12a的入口13a。第一液体分离器12a的出口14a进入壳体22的第一部分26a。

通过驻波产生装置18使第一部分26a与第二部分26b分开，以在气流中产生径向驻波。

通过第二液体分离器12b使第二部分26b与第三部分26c分开，第二液体分离器12b通过其入口13b连接到第二部分26b，并通过其出口14b连接到第三部分26c。

该第三部分26c与壳体22的排气口24直接相连。

待净化气体通过入口23和管道25进入第一液体分离器12a，在第一液体分离器中进行第一次分离。

然后，气体将进入第一部分26a，之后它必须通过驻波产生装置18进入第二部分26b。

当通过驻波产生装置18时，剩余的液滴将融合形成更大的液滴。

当气流已经进入第二部分26b时，在它可以进入第三部分26c并通过出口24离开壳体22之前，它将必须通过第二液体分离器12b，在第二液体分离器中将发生第二次分离。

显然，本实施例中的驻波产生装置18可以以各种方式实现。

尽管在所描述的示例中，第一液体分离器和第二液体分离器都是旋风分离器，但这对于本发明不是必需的。第一液体分离器也可以是其它类型的液体分离器，进行(粗略的)预分离。第二液体分离器也可以是其它类型的液体分离器，进行(精细的)液体分离。在这种情况下，第二液体分离器优选但不必须是过滤器。

本发明不限于作为示例描述并在附图中示出的实施例。在不超出本发明范围的情况下，可以根据各种变型实现根据本发明用于从气体中分离液体的类似分离装置和方法。