一种高效油气分离装置及方法与流程

本发明涉及低温真空，尤其涉及一种高效油气分离装置及方法。

背景技术：

1、低温泵用g-m制冷机需要纯度为99.99％以上高纯氦气，氦气中不得有油蒸汽存在。若油蒸汽带入制冷机系统，整个系统将被油蒸气污染。在低温条件下，油蒸气积聚在低温部件表面，使回热器热交换效率降低，制冷量下降，甚至达不到制冷温度，制冷机无法工作。而润滑油又是油润滑压缩机必备条件之一。这就要求具备高效率油分离结构，以保证清洁的高纯氦气进入制冷机。

2、从压缩机中出来的油气混合物，大部分油滴直径通常处在1～50μm，但也有少部分1μm以下的油滴。在重力作用下，只要油气混合物的流速不是太快，大的油滴最终都会落到油气分离器的底部。油滴直径越小，其下落的时间就越长。对于直径很小的润滑油微粒，却可以长时间悬浮在空气中，无法在自身重力的作用下，从气体中被分离出来。

3、针对不同的油滴大小，通常选用不同分离机理的两种油气分离方法。一种称为机械法，它是依靠油滴自身重力或者离心力的作用，从气体中分离直径较大的油滴。另一种为亲和聚结法，通过特殊材料制成的元件使直径较小的油滴先聚结为直径较大的油滴，然后再分离出来。

4、氦气压缩机一般都同时采用这两种不同的油气分离方法，即用机械法作为粗分离，而用亲和聚结法作为精分离，在现有技术中，一般将玻璃纤维单层或者多层缠绕在圆柱的筒状结构上，采用多层结构的玻璃纤维层。但尚未发现有单独采用多层多级结构且设置有专门的排液层的结构，油滴的大小大部分在0.01um至1um之间跨越两个量级，如果采用现有技术中相同规格的过滤材料不利于过滤效果的实现。即使在同一滤芯的不同层之间采用不同规格，如果不做间隙的话，由于缺少大液滴的沉降，也不利于过滤效果的实现，同时对于不同结构特性、不同润湿特性的材料也进行了有益的排列和掺杂，在掺杂过程中，发现了高效排液的新机理和结构，提出了新型的高效油气分离装置和方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种高效油气分离装置及方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种高效油气分离装置，包括分离器本体，所述分离器本体上设置有流道和一级出油口，所述流道下方的分离器本体内部设有一级分离机构，所述流道上方的分离器本体内部设有二级分离机构。

4、优选地，所述一级分离机构设有一级不锈钢多孔筒、一级滤芯和一级堵盖，所述一级滤芯包覆在一级不锈钢多孔筒的外侧，所述一级堵盖密封在一级不锈钢多孔筒和一级滤芯底部。

5、优选地，所述二级分离机构设有二级不锈钢多孔筒、二级滤芯和二级堵盖，所述二级滤芯包覆在二级不锈钢多孔筒的外侧，所述二级堵盖密封在二级不锈钢多孔筒和二级滤芯顶部。

6、优选地，所述一级滤芯与二级滤芯均包含过滤层和排液层，所述排液层主体采用疏油的纤维材料，用于排液，在疏油的纤维材料间隙之间掺杂更细更多的亲油材料，用于将周围成型的油滴引入排液层。

7、优选地，所述二级滤芯的网孔孔径小于一级滤芯的网孔孔径，所述过滤层主体采用玻璃纤维，在玻璃纤维中混杂纳米纤维材料，所述一级不锈钢多孔筒与二级不锈钢多孔筒均为中空结构且外壁上均设有若干个通孔。

8、优选地，所述流道一端连通有油气进气口，另一端连通有二级出油口，所述一级出油口和二级出油口均设计有油过滤器，所述一级出油口和二级出油口均外接毛细管道，所述毛细管道设计为螺旋形状。

9、优选地，所述分离器本体内部顶端设有羊毛毡，所述羊毛毡底部设有多孔板，所述分离器本体顶端连通有排气口。

10、优选地，所述一种高效油气分离装置的分离方法，包括以下步骤：

11、s1、将油气从油气进气口通入分离器本体，油气经流道进入一级分离机构；

12、s2、进入一级分离机构的油气依次经过一级不锈钢多孔筒、一级滤芯的过滤层、排液层，油滴经过过滤，小油滴亲和凝聚成大油滴经排液层后进行重力沉降，后通过一级出油口排出；

13、s3、剩余油气经流道进入二级分离机构，依次经过二级不锈钢多孔筒、二级滤芯的过滤层、排液层，油滴经过过滤，小油滴亲和凝聚成大油滴经排液层后进行重力沉降，后通过二级出油口排出；

14、s4、分离后的气体依次经过多孔板和羊毛毡后通过排气口排出。

15、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

16、1、本申请中分离器本体采用立式结构，使得油可以经过重力沉降，聚集到底部，分别从一级和二级的排油口排出；两级滤芯结构采用大比表面积的多孔介质结构，严格控制气液两相的流速，一般的气液两相流的流速低于2m/s，较低的流速可以尽可能的降低宏观液滴的破裂现象发生。

17、2、本申请中排油口均设计有油过滤器，确保排出的油不含杂质，防止油堵塞连接排油口外接的毛细管道，排油口外接的毛细管道设计为螺旋形状，一方面减震，另一方面设计合适的流阻，确保回油顺畅的同时阻止气体通过。

18、3、本申请中设置采用不同过滤精度的两级或者多级的精密分离结构，用于高效油气分离，降低气膜的形成概率，提高过滤能力。

技术特征：

1.一种高效油气分离装置，包括分离器本体，其特征在于，所述分离器本体上设置有流道(1)和一级出油口(2)，所述流道(1)下方的分离器本体内部设有一级分离机构，所述流道(1)上方的分离器本体内部设有二级分离机构。

2.根据权利要求1所述的一种高效油气分离装置，其特征在于，所述一级分离机构设有一级不锈钢多孔筒(3)、一级滤芯(4)和一级堵盖(5)，所述一级滤芯(4)包覆在一级不锈钢多孔筒(3)的外侧，所述一级堵盖(5)密封在一级不锈钢多孔筒(3)和一级滤芯(4)底部。

3.根据权利要求2所述的一种高效油气分离装置，其特征在于，所述二级分离机构设有二级不锈钢多孔筒(6)、二级滤芯(7)和二级堵盖(8)，所述二级滤芯(7)包覆在二级不锈钢多孔筒(6)的外侧，所述二级堵盖(8)密封在二级不锈钢多孔筒(6)和二级滤芯(7)顶部。

4.根据权利要求3所述的一种高效油气分离装置，其特征在于，所述一级滤芯(4)与二级滤芯(7)均包含过滤层(9)和排液层(10)，所述排液层(10)主体采用疏油的纤维材料，用于排液，在疏油的纤维材料间隙之间掺杂更细更多的亲油材料，用于将周围成型的油滴引入排液层(10)。

5.根据权利要求4所述的一种高效油气分离装置，其特征在于，所述二级滤芯(7)的网孔孔径小于一级滤芯(4)的网孔孔径，所述过滤层(9)主体采用玻璃纤维，在玻璃纤维中混杂纳米纤维材料，所述一级不锈钢多孔筒(3)与二级不锈钢多孔筒(6)均为中空结构且外壁上均设有若干个通孔。

6.根据权利要求5所述的一种高效油气分离装置，其特征在于，所述流道(1)一端连通有油气进气口(11)，另一端连通有二级出油口(12)，所述一级出油口(2)和二级出油口(12)均设计有油过滤器，所述一级出油口(2)和二级出油口(12)均外接毛细管道，所述毛细管道设计为螺旋形状。

7.根据权利要求6所述的一种高效油气分离装置，其特征在于，所述分离器本体内部顶端设有羊毛毡(13)，所述羊毛毡(13)底部设有多孔板(14)，所述分离器本体顶端连通有排气口(15)。

8.基于权利要求7所述的一种高效油气分离装置的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种高效油气分离装置，包括分离器本体，所述分离器本体上设置有流道和一级出油口，所述流道下方的分离器本体内部设有一级分离机构，所述流道上方的分离器本体内部设有二级分离机构。本发明中，通过设置采用不同过滤精度的两级或者多级的精密分离结构，用于高效油气分离，降低气膜的形成概率，提高过滤能力；分离器本体采用立式结构，使得油可以经过重力沉降，聚集到底部，分别从一级和二级的排油口排出；两级滤芯结构采用大比表面积的多孔介质结构，严格控制气液两相的流速，较低的流速可以尽可能的降低宏观液滴的破裂现象发生。

技术研发人员：赵月帅,龚洁,汪志伟,邵容平,方嬿,张立明
受保护的技术使用者：北京卫星环境工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5