CN103736331B - 一种泡沫金属过滤式油分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泡沫金属过滤式油分离器，包括顶部设置有进气接口和出气导管的外筒，出气导管底端延伸至外筒内的空腔，空腔和其下方的集油腔由落油伞隔开，落油伞下方设置有落油孔，集油腔底面中心设置有出油口，外筒内由上到下依次设置有三层泡沫金属过滤层，每两层泡沫金属过滤层之间设置有多个环形导油槽和多个向心导油槽，顶端封闭的导油管延伸至空腔内的底端开口并具有存油弯头，导油管分别与向心导油槽相连通。本发明使混合着油滴的气流经过三层泡沫金属过滤层进行过滤，滤去大部分油滴后的气流经过出气导管排出；而被过滤出的油滴经环向导油槽和向心导油槽、导油管落向落油伞，再经过落油孔到达集油腔，最后经出油口排出。

Description

一种泡沫金属过滤式油分离器

技术领域

本发明涉及一种油分离器，更具体的说，是涉及一种安装在制冷系统的压缩机出口和冷凝器进口之间的设备，可以将夹杂在高压气体中的油滴分离出来并统一回收。

背景技术

在制冷系统中，经压缩后的制冷剂处于高压高温的过热状态。由于它排出时的流速快、温度高，而汽缸壁上的部份润滑油由于受高温作用，难免成油蒸汽及油滴微粒与制冷剂蒸汽一同排出。油分离器就是一种安装在制冷系统的压缩机出口和冷凝器进口之间的设备，可以起到将夹杂在高压混合气体中的油滴分离出来并统一回收的作用。

根据原理和内在结构，目前油分离器主要分为两种：过滤式油分离器和离心式油分离器。过滤式油分离器主要采用多层钢网重叠在一起构成的过滤芯，由于多层钢网之间的层叠没有支撑，很容易造成钢网层与层之间的粘和或塌陷，甚至可能造成一定的气流短路，使分离效果大打折扣。同时，多层钢网层叠结构也不利于油的聚集与回流，而油滴凝聚在一起会堵塞钢网网孔，增大流通压降。另外，在过滤过程中也是大小油滴一起考虑，在钢网目数的选择上欠缺合理性，造成压降过大或过滤效率下降。

离心式油分离器主要依靠旋转产生离心力将大的油滴甩到壁面上，以达到气油分离的目的，但是对小液滴的作用并不大。小液滴受到的离心力小会导致小液滴会随着气流流出，无法被分离出来，造成分离效果不佳。

因此，如何进一步提高油分离器的分离效果仍是现在工程中存在的问题。

发明内容

本发明要解决的是气体中油滴不能有效地被进行分离，气流压降大，同时分离出的油不能有效回流的技术问题，提供了一种泡沫金属过滤式油分离器，采用泡沫金属材料制做成筒内过滤设施，有效提高分离效率。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种泡沫金属过滤式油分离器，包括立式的圆柱形外筒，所述外筒顶部设置有进气接口，所述外筒顶部中心固定连接有出气导管，所述出气导管顶端伸出于所述外筒、底端延伸至所述外筒内的空腔，所述空腔和其下方的集油腔由落油伞隔开，所述落油伞下方设置有落油孔，所述集油腔底面中心设置有出油口，所述外筒内由上到下依次设置有第一泡沫金属过滤层、第二泡沫金属过滤层和第三泡沫金属过滤层，所述第三泡沫金属过滤层底面位于所述出气导管底端以上；所述第二泡沫金属过滤层顶面设置有多个第一环形导油槽和多个第一向心导油槽，所述第一环形导油槽和所述第一向心导油槽相互连通；所述第三泡沫金属过滤层顶面分别设置有多个第二环形导油槽和多个第二向心导油槽，所述第二环形导油槽和所述第二向心导油槽相互连通；所述出气导管侧部设置有顶端封闭的导油管，所述导油管延伸至所述空腔内的底端开口并具有存油弯头，所述导油管上分别设置有第一回油孔和第二回油孔，所述第一回油孔与所述第一向心导油槽之一相通，所述第二回油孔与所述第二向心导油槽之一相通。

所述第一泡沫金属过滤层、所述第二泡沫金属过滤层和所述第三泡沫金属过滤层的泡沫金属骨架表面均包裹有疏油涂层。

所述第一泡沫金属过滤层、所述第二泡沫金属过滤层和所述第三泡沫金属过滤层的泡沫金属孔径依次减小。

所述第一泡沫金属过滤层的泡沫金属孔径为5～10mm，所述第二泡沫金属过滤层的泡沫金属孔径为0.1～5mm，所述第三泡沫金属过滤层的泡沫金属孔径为0.01～1mm。

所述第一泡沫金属过滤层的底面、所述第二泡沫金属过滤层的顶面和底面，所述第三泡沫金属过滤层的顶面和底面均由周边到中心向下倾斜，倾斜角度为3～5°。

所述第一环形导油槽、所述第一向心导油槽、所述第二环形导油槽、所述第二向心导油槽均由金属制成。

所述第一环形导油槽、所述第一向心导油槽、所述第二环形导油槽、所述第二向心导油槽的深度均为1～5cm。

所述第一环形导油槽和所述第二环形导油槽的数量均为3～5个，所述第一向心导油槽和所述第二向心导油槽的数量为10～15个。

多个所述第一环形导油槽在所述第二泡沫金属层过滤顶面上均布，多个所述第一向心导油槽在所述第二泡沫金属层过滤顶面上均布；多个所述第二环形导油槽在所述第三泡沫金属层过滤顶面上均布，多个所述第二向心导油槽在所述第三泡沫金属层过滤顶面上均布。

所述第一向心导油槽与所述第一回油孔相连接的下缘面具有下倾坡面；所述第二向心导油槽与所述第二回油孔相连接的下缘面具有下倾坡面。

本发明的有益效果是：

本发明采用三层泡沫金属过滤层进行过滤，即将泡沫金属应用于油分离器的过滤装置，泡沫金属由刚性金属骨架和内部孔洞组成，具有优异的物理特性和良好的机械性能，其比重小、不易被气流冲变形、孔隙度高、孔隙表面积大，能够增加气流通过面积，加之孔隙的不规则性与随机性，大大增强了油滴与刚性金属骨架碰撞的几率，能够对油滴形成有效的拦截，起到高效过滤的作用，使气油分离效果提高。

并且将泡沫金属的刚性金属骨架经疏油涂层处理，使泡沫金属骨架表面包裹有疏油涂层，使油不易粘在金属骨架表面，有利于油滴的凝聚和按引导方向流动，也避免阻塞泡沫金属孔隙。

同时，可以根据油滴从大到小分离的难易，对三层泡沫金属过滤层的孔隙率和孔隙尺寸进行有效选择，使气流先经过孔隙大的泡沫金属材料，之后在经过孔隙小的泡沫金属材料，使油滴在分离过程中逐渐变为小液滴，同时降低气体流通的阻力。

另外，在泡沫金属过滤层上设置导油槽，导油槽引导所分离出油的流向以便于油的迅速收集回流，同时避免由于油滴聚集阻塞泡沫金属过滤层中的孔隙。

因此，混合着油滴的气流经过三层泡沫金属过滤层进行过滤，并且三层泡沫金属过滤层孔径逐层减小，可以达到最佳的油气过滤分离效果。滤去大部分油滴后的气流经过出气导管排出；而被过滤出的油滴经环向导油槽和向心导油槽、导油管落向落油伞，再经过落油孔到达集油腔，最后经出油口排出。本发明可以使气流中的含油量降低到0.01%，油分离效果达到99%以上，同时能将压降减小到同样效率的普通油分离器的一半。

附图说明

图1是本发明所提供的泡沫金属过滤式油分离器的结构示意图；

图2是图1的A1-A1剖面图；

图3是图2中P1部分的局部视图；

图4是图2的A1-A1剖面图；

图5是图3中P2部分的局部视图；

图6是图2的A3-A3剖面图。

图中：1，进气接口；2，出气导管；3，外筒；41，第一泡沫金属过滤层；42，第二泡沫金属过滤层；43，第三泡沫金属过滤层；51，第一环形导油槽；52，第一向心导油槽；53，第二环形导油槽；54，第二向心导油槽；6，导油管；61，第一回油孔；62，第二回油孔；63，存油弯头；7，空腔；8，落油伞；9，落油孔；10，集油腔；11，出油口；12，支架。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1和图2所示，本实施例公开了一种泡沫金属过滤式油分离器，该泡沫金属过滤式油分离器具有立式的圆柱形外筒3，外筒3底部设置有用于支撑外筒3的支架12，外筒3顶部设置有进气接口1和出气导管2。进气接口1一端与外筒3顶部连通，另一端用于通入混合着油滴的气体。出气导管2位于外筒3顶部的中心位置，其顶端伸出于外筒3、底端延伸至外筒3内的空腔7，空腔7位于第三泡沫金属过滤层43以下。

外筒3内部由上到下依次设置有第一泡沫金属过滤层41、第二泡沫金属过滤层42和第三泡沫金属过滤层43，第三泡沫金属过滤层43底面位于出气导管2底端以上。第一泡沫金属过滤层41、第二泡沫金属过滤层42和第三泡沫金属过滤层43均由泡沫金属制成，泡沫金属可以选用泡沫铜、泡沫铝、泡沫铁以及泡沫镍等。

第一泡沫金属过滤层41、第二泡沫金属过滤层42和第三泡沫金属过滤层43的厚度可根据油滴与气流的特点设置，以便更有效的拦截不同大小的油滴，同时使压降达到最小。且第一泡沫金属过滤层41、第二泡沫金属过滤层42和第三泡沫金属过滤层43均经过疏油处理，使其泡沫金属骨架表面均包裹有疏油涂层，从而使泡沫金属具有疏油特性，进而使油滴不易粘在泡沫金属的金属骨架上，更易滚落凝聚并回流，防止油滴阻塞泡沫金属的内部孔洞，压降升高。

第一泡沫金属过滤层41、第二泡沫金属过滤层42和第三泡沫金属过滤层43的泡沫金属孔径逐层依次减小。其中，第一泡沫金属过滤层41的泡沫金属孔径范围在5～10mm，第二泡沫金属过滤层42的泡沫金属孔径范围在0.1～5mm，第三泡沫金属过滤层43的泡沫金属孔径范围在0.01～1mm。这样，经过过滤孔径层层减小的第一泡沫金属过滤层41、第二泡沫金属过滤层42和第三泡沫金属过滤层43的过滤作用后，能够达到最佳的油气过滤分离效果。

第一泡沫金属过滤层41的底面、第二泡沫金属过滤层42的顶面和底面，第三泡沫金属过滤层43的顶面和底面均由周边到中心向下倾斜，倾斜角度为3～5°，使得油能依靠重力向引导方向流动。

第二泡沫金属过滤层42顶面设置有金属制成的第一环形导油槽51和第一向心导油槽52，第一环形导油槽51和第一向心导油槽52的深度均为1～5cm。第一环形导油槽51和第一向心导油槽52由金属制成，这样能够保证其耐高温不变形，同时不会被润滑油溶解。第一环形导油槽51的数量一般为3～5个，相互之间间距相等；第一向心导油槽52的数量一般为10～15个，彼此相隔角度一致。多个第一环形导油槽51和多个第一向心导油槽52相互连通，从而构成第一泡沫金属过滤层41底部的导油网络，使从第一层泡沫金属过滤层41流下来的油能进入该导油网络，防止油阻塞第二泡沫金属过滤层42和第三泡沫金属过滤层43的孔隙。

如图4所示，第三泡沫金属过滤层43顶面设置有金属制成的第二环形导油槽53和第二向心导油槽54，第二环形导油槽53和第二向心导油槽54的深度均为1～5cm。第二环形导油槽53和第二向心导油槽54由金属制成，这样能够保证其耐高温不变形，同时不会被润滑油溶解。第二环形导油槽53的数量一般为3～5个，相互之间间距相等；第二向心导油槽54的数量一般为10～15个，彼此相隔角度一致。多个第二环形导油槽53和多个第二向心导油槽54相互连通，从而构成第二泡沫金属过滤层42底部的导油网络，使从第二层泡沫金属过滤层42流下来的油能进入该导油网络，防止油阻塞第三泡沫金属过滤层43的孔隙。

结合图5所示，出气导管2侧部设置有导油管6，导油管6顶端封闭，导油管6底端延伸至空腔7内，并且导油管6底端具有一个存油弯头63，存油弯头63中积存的油液可以将导油管6内的流体和空腔7内的流体分隔开，避免没经过过滤的流体直接进入到空腔7。

导油管6侧面分别设置有第一回油孔61和第二回油孔62。结合图3所示，第一回油孔61与第一向心导油槽52中的一个相通，而这个第一向心导油槽52与第一回油孔61相连接的下缘面具有弧形的下倾坡面。这样，第一环形导油槽51和第一向心导油槽52积存的油可以汇集并由第一回油孔61流入导油管6中，弧形的下倾坡面可以使油顺利进入导油管6。第二回油孔62与第二向心导油槽54中的一个相通，而这个第二向心导油槽54与第二回油孔62相连接的下缘面具有弧形的下倾坡面。同理，第二环形导油槽53和第二向心导油槽54积存的油可以汇集并由第二回油孔62流入导油管6中，弧形的下倾坡面可以使油顺利进入导油管6。

最终，被第一泡沫金属过滤层41、第二泡沫金属过滤层42过滤出的油滴进入导油管6，导油管6中的油通过其底端的存油弯头63溢流入空腔7。被第三泡沫金属过滤层43过滤出的油滴将会直接向下落入空腔7。

第三泡沫金属过滤层43下方为空腔7，空腔7下方为集油腔10。空腔7和集油腔10之间由落油伞8隔开，落油伞8为由若干支撑柱支撑的伞状圆盘结构。落油伞8正下方设置有落油孔9，落油孔9的直径小于落油伞8的投影直径。落入空腔7的油滴会顺着落油伞8的坡度流动至落油伞8下，并流过支撑柱，最终由落油孔9流出。

落油伞8还可阻止气体继续向下流动，避免气体通过落油孔9进入集油腔10，同时落油伞8可防止排出气流对落油孔9附近油的扰动，有利于油的顺利排出。

落油伞8顶面由中心到周边向下倾斜，倾斜角度为5～20°，有利于落在落油伞8上面的油依靠重力流回到落油孔9。落油伞8的半径一般保持在落油孔9半径的1.5～2倍之间，从而有效阻止气体通过落油孔9，并为落油孔9的布置提供空间。落油孔9的半径一般保持在外筒3内腔半径的1/6至1/3之间，为落油伞8的布置提供空间，保证油滴的无阻碍流入集油腔10，合理的尺寸可以防止落油伞8过小、落油孔9过大造成气体进入集油腔10。

如图6所示，集油腔10底面中心设置有出油口11，油在集油腔10中汇集储存，并可以通过出油口11流出集油腔10。

集油腔10安放有传统的浮球阀系统以回收油液，既方便回油又可避免油液位过高。集油腔10底面由周边到中心向下倾斜，倾斜角度为3～5°，以利于油从出油口11顺利流出。

可见，混合着油滴的气流进入本泡沫金属过滤式油分离器后，经过第一泡沫金属过滤层41、第二泡沫金属过滤层42和第三泡沫金属过滤层43进行过滤作用，滤去大部分油滴后经过出气导管2排出；而被过滤出的油滴经导油管6或直接落向落油伞8，再经过落油孔9到达集油腔10，最后经出油口排出。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种泡沫金属过滤式油分离器，包括立式的圆柱形外筒，所述外筒顶部设置有进气接口，所述外筒顶部中心固定连接有出气导管，所述出气导管顶端伸出于所述外筒、底端延伸至所述外筒内的空腔，所述空腔和其下方的集油腔由落油伞隔开，所述落油伞下方设置有落油孔，所述集油腔底面中心设置有出油口，其特征在于，所述外筒内由上到下依次设置有第一泡沫金属过滤层、第二泡沫金属过滤层和第三泡沫金属过滤层，所述第三泡沫金属过滤层底面位于所述出气导管底端以上；所述第二泡沫金属过滤层顶面设置有多个第一环形导油槽和多个第一向心导油槽，所述第一环形导油槽和所述第一向心导油槽相互连通；所述第三泡沫金属过滤层顶面分别设置有多个第二环形导油槽和多个第二向心导油槽，所述第二环形导油槽和所述第二向心导油槽相互连通；所述出气导管侧部设置有顶端封闭的导油管，所述导油管延伸至所述空腔内的底端开口并具有存油弯头，所述导油管上分别设置有第一回油孔和第二回油孔，所述第一回油孔与所述第一向心导油槽之一相通，所述第二回油孔与所述第二向心导油槽之一相通。

2.根据权利要求1所述的一种泡沫金属过滤式油分离器，其特征在于，所述第一泡沫金属过滤层、所述第二泡沫金属过滤层和所述第三泡沫金属过滤层的泡沫金属骨架表面均包裹有疏油涂层。

3.根据权利要求1所述的一种泡沫金属过滤式油分离器，其特征在于，所述第一泡沫金属过滤层、所述第二泡沫金属过滤层和所述第三泡沫金属过滤层的泡沫金属孔径依次减小。

4.根据权利要求3所述的一种泡沫金属过滤式油分离器，其特征在于，所述第一泡沫金属过滤层的泡沫金属孔径为5～10mm，所述第二泡沫金属过滤层的泡沫金属孔径为0.1～5mm，所述第三泡沫金属过滤层的泡沫金属孔径为0.01～1mm。

5.根据权利要求1所述的一种泡沫金属过滤式油分离器，其特征在于，所述第一泡沫金属过滤层的底面、所述第二泡沫金属过滤层的顶面和底面，所述第三泡沫金属过滤层的顶面和底面均由周边到中心向下倾斜，倾斜角度为3～5°。

6.根据权利要求1所述的一种泡沫金属过滤式油分离器，其特征在于，所述第一环形导油槽、所述第一向心导油槽、所述第二环形导油槽、所述第二向心导油槽均由金属制成。

7.根据权利要求1所述的一种泡沫金属过滤式油分离器，其特征在于，所述第一环形导油槽、所述第一向心导油槽、所述第二环形导油槽、所述第二向心导油槽的深度均为1～5cm。

8.根据权利要求1所述的一种泡沫金属过滤式油分离器，其特征在于，所述第一环形导油槽和所述第二环形导油槽的数量均为3～5个，所述第一向心导油槽和所述第二向心导油槽的数量为10～15个。

9.根据权利要求1所述的一种泡沫金属过滤式油分离器，其特征在于，多个所述第一环形导油槽在所述第二泡沫金属层过滤顶面上均布，多个所述第一向心导油槽在所述第二泡沫金属层过滤顶面上均布；多个所述第二环形导油槽在所述第三泡沫金属层过滤顶面上均布，多个所述第二向心导油槽在所述第三泡沫金属层过滤顶面上均布。

10.根据权利要求1所述的一种泡沫金属过滤式油分离器，其特征在于，所述第一向心导油槽与所述第一回油孔相连接的下缘面具有下倾坡面；所述第二向心导油槽与所述第二回油孔相连接的下缘面具有下倾坡面。