CN105673507A - 一种油气分离器及喷油式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气分离器及喷油式压缩机，所述油气分离器包括筒体，以及位于筒体轴向两端的进气端封头和排气端封头，其特征在于，所述筒体靠近进气端封头的一端设有供油气混合物进入筒体内部的进气管组件，所述进气管组件包括：圆弧弯管，水平穿设于筒体上部，且朝向进气端封头内表面一侧弯曲，进气接头，与圆弧弯管的进口端相连通，喷口管，与圆弧弯管的出口端相连通，所述喷口管的开口朝向进气端封头的内表面；所述进气端封头为凸形封头，所述进气端封头内表面上设有导流板，该导流板位于进气管组件的下方。本发明的油气分离器适用范围较广，当压缩机在变工况运行时，油气分离器具有良好的分离效果。

Description

一种油气分离器及喷油式压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种油气分离器及喷油式压缩机。

背景技术

喷油式压缩机在气体被压缩的过程中，需要向压缩机主机的压缩腔内喷入一定量的润滑油，这些润滑油可以起到润滑、密封以及冷却等作用，当压缩过程结束后，从压缩机主机的压缩腔内排出来的是具有一定压力和温度的压缩气体和润滑油的混合物，即油气混合物。因此喷油式压缩机还需要设置油气分离器，通过将油气混合物中的润滑油和压缩气体进行分离，其中分离后的润滑油经过油气分离器的抽油口进入喷油式压缩机的润滑油循环系统，而分离后的压缩气体经过油气分离器的排气口(或导流结构)进入油气分离滤芯。一般而言，油气混合物在油气分离器中的分离原理有两种方式，第一种分离方式是离心式分离，第二种是机械式碰撞分离。

随着压缩机行业的发展，变频调速控制技术得到普遍应用，一般的变频调速喷油式压缩机和永磁变频调速喷油式压缩机在压缩机的生产总量中的占比越来越大。但是，对于现有的调速变流量运行工况的压缩机来说，无论是一般的变频调速喷油式压缩机或者是永磁变频调速喷油式压缩机使用的依然是采用恒转速压缩机中的油气分离器进行油气分离，而调速变流量运行工况的压缩机流量变化范围较大，例如一般的变频调速喷油式压缩机在调速运行时，流量变化范围在30％～100％之间，永磁变频调速喷油式压缩机在调速运行时，流量变化范围在10％～100％之间，使用恒转速压缩机中的油气分离器，导致油气分离效果欠佳。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种油气分离器，可适应压缩机调速变流量运行工况过程，并且分离效果优良。

本发明的技术方案为：一种油气分离器，包括筒体，以及位于筒体轴向两端的进气端封头和排气端封头，所述筒体靠近进气端封头的一端设有供油气混合物进入筒体内部的进气管组件，所述进气管组件包括：

圆弧弯管，水平穿设于筒体上部，且朝向进气端封头内表面一侧弯曲，

进气接头，与圆弧弯管的进口端相连通，

喷口管，与圆弧弯管的出口端相连通，所述喷口管的开口朝向进气端封头的内表面；

所述进气端封头为凸形封头，所述进气端封头内表面上设有导流板，该导流板位于进气管组件的下方。

本发明的原理为：

第一级分离：

本发明中进气接头外接从压缩机主机而来的油气混合物，并将油气混合物导入到圆弧弯管内，油气混合物将在圆弧弯管内有一个速度V₁，并以V₁的速度呈离心式流动，使得油气混合物中的油滴因离心力的作用而得到分离，分离出来的油滴形成润滑油流动层，将沿着圆弧弯管的内表面流动，这个阶段的油气分离作为油气分离器的第一级分离。

第二级分离：

本发明中喷口管是一个减速扩压管，从圆弧弯管出来的油气混合物在喷口管的喷口处有一个速度值V₂，这个速度值V₂使油气混合物中的油滴有一个适合最佳分离效果的斯托克斯数，油气混合物在所述喷口管的喷口处以V₂的速度呈冲击射流方式喷出，而在喷口管内，油气混合物中的一些较大尺寸的油滴，因惯性力的作用，其流动并不与压缩气体完全同步，在喷口管的喷口处会以介于V₁和V₂之间的速度喷射出，更利于油滴的分离。

从喷口管喷出的冲击射流轴线与进气端封头内表面的交点与喷口管的喷出口面的距离L与油气混合物冲击射流的速度V₂匹配，从喷口管的喷口喷出的油气混合物冲击在进气端封头的内表面上，压缩气体在进气端封头的内表面的导流作用下偏离冲击射流的轴线，沿进气端封头的内表面铺展流动，具有最佳的斯托克斯数的油滴在惯性力的作用下会偏离压缩气体的流线而碰撞到进气端封头的内表面上，因液体的粘附作用被分离出来。

第三级分离：

油气混合物沿进气端封头的内表面铺展流动，并且这种铺展流动延续到导流板后，油气混合物中的油滴在惯性力和粘附力的作用下得到进一步的分离。

在第一级分离阶段，作为优选，所述圆弧弯管的圆弧角大于等于90度。

在第二级分离阶段，作为优选，所述喷口管的内径从圆弧弯管一端朝向喷口管开口一端逐渐增大。进气管组件的喷口管的进口处的内径d与圆弧弯管的内径相同；所述喷口管出口处的内径D与圆弧弯管的内径不同，使得喷口管可以起到减速扩压的作用。

在第三分离阶段，作为优选，所述喷口管出口端的开口方向位于进气端封头内表面的弯曲方向上。

在第三级分离阶段，为了更进一步提高分离效果，作为优先，所述圆弧弯管位于或靠近筒体的顶部。

在第三分离阶段，作为优选，所述进气端封头内表面的曲率连续。从喷口管喷射出来的射流近似沿进气端封头的内表面的切线方向射入，进气端封头的内表面是一个连续曲面，从喷口管喷射出来的冲击射流受这个连续曲面约束而沿曲面铺展，不形成激烈的冲击飞溅现象，射流在喷口管处的出口速度值V₂可以是一个较宽的范围，进气端封头的内表面的每一点都有一个曲率值，其结果是沿进气端封头内表面铺展流动的油气混合物呈离心式流动。

在第三分离阶段，作为优选，所述导流板为圆弧形导流板，该圆弧形导流板的一端焊接固定于进气端封头的内表面。圆弧形导流板可以使得油气混合物流动状态仍然是离心式流动，进气端封头的连续内表面曲面和圆弧形导流板的圆弧曲面的导流作用使得压缩气体的压力损失最小。

作为优选，所述排气端封头上设有用于将分离出来的气体从筒体内部排出的排气管组件。将排气管组件设置在排气端封头上，可以最大程度延长油气混合物在油气分离器内的滞留时间。同时，向排气端封头方向流动的气流将与排气端封头内表面碰撞，压缩气体在筒体内表面和排气端封头内表面的导流作用下从排气管流出。

本发明还提供了一种喷油式压缩机，包括油气分离器，所述油气分离器为上述油气分离器。

本发明采用圆弧弯管离心分离，喷口管和进气端封头匹配的冲击分离，进气端封头和圆弧形导流板离心和粘附分离为主的分离机理相结合的结构，使得油气混合物的流速在一个较宽的范围内均有优良的分离效果，并且压力损失小，既适用于固定流量的喷油式压缩机，也适应变流量运行的喷油式压缩机。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：(1)本发明中油气混合物在进气管组件的圆弧弯管内流动，质量远远大于空气分子质量的油滴因离心力作用被摔向管壁而得到分离，油气混合物在圆弧弯管内流动，即使流速较高时阻力损失也很小，因而油气混合物在圆弧弯管内的流速可以是一个较高值而得到很好的分离效果，同时油气混合物在圆弧弯管内的流速可以是一个较宽的范围而适应调速变流量运行工况。

(2)油气分离器的进气管组件设计一个喷口管，喷口管起减速扩压作用，可以获得适宜的冲击射流的喷射速度，使油气混合物中的油滴有一个适合最佳分离效果的斯托克斯数。

(3)冲击射流轴线与所述进气端封头内表面的交点与所述喷口管的喷出口面的距离与油气混合物冲击射流的速度匹配，用曲面作为冲击射流的折流板，当射流射入轴线与曲面的法线的夹角在一定范围时，不会形成激烈的冲击飞溅现象，又特别是冲击射流沿曲面的切向或近似切向射入时，油气混合物将沿曲面铺展，因而冲击射流在喷口管处的出口速度可以是一个较宽的范围，从而适应喷油式压缩机调速变流量运行工况。

(4)油气混合物进入油气分离器，流经进气管组件、进气端封头、圆弧形导流板，其流动是受圆弧或曲面约束，无激烈飞溅现象，压力损失最小。

(5)本发明的油气分离器适用范围较广，当压缩机在变工况运行时(流量较大范围内变化时)，油气分离器具有有良好的分离效果。

(6)本发明的油气分离器结构紧凑，结构简单，制造成本低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A-A向的剖面结构示意图。

图3为图1中B-B向的剖面结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括筒体2，以及位于筒体2轴向两端的进气端封头1和排气端封头3，筒体2靠近进气端封头1的一端设有供油气混合物进入筒体2内部的进气管组件5，排气端封头3上设有用于将分离出来的气体从筒体2内部排出的排气管组件6。

如图2所示，本发明的进气管组件5包括：

圆弧弯管5b，水平穿设于筒体2上部，并且圆弧弯管5b位于或靠近筒体2的顶部，且朝向进气端封头1内表面一侧弯曲，圆弧弯管5b的圆弧角α大于等于90度；

进气接头5a，与圆弧弯管5b的进口端相连通；

喷口管5c，与圆弧弯管5b的出口端相连通，喷口管5c的开口朝向进气端封头1的内表面，并且喷口管5c出口端的开口方向位于进气端封头1内表面的弯曲方向上，喷口管5c的内径从圆弧弯管5b一端朝向喷口管5c开口一端逐渐增大。

如图1所示，本发明中进气端封头1为凸形封头，内表面的曲率连续，进气端封头1内表面上设有导流板4，导流板4为圆弧形导流板，该圆弧形导流板的一端焊接固定于进气端封头1的内表面，该导流板4位于进气管组件5的下方。

如图1、图2和图3所示，本发明还包括安装于筒体2上的压力表接头7、安全阀接头8、油位视油管下接头9、油位视油管上接头10、排污接头11、抽油管组件12、加油盖接头13、安装支架14、名牌支架15。

其中压力表接头7外接压力表显示油气分离器内部压力；安全阀接头8外接安全阀，用于对本发明的油气分离器进行超压保护；油位视油管下接头9和油位视油管上接头10外接视油管，用于显示润滑油油位；排污接头11外接排污管，用于油气分离器排出油水污物；抽油管组件12用于润滑油循环抽油连接；加油盖接头13外接加油盖；安装支架14用于油气分离器的安装固定；所述名牌支架15用于安装油气分离器的名牌。

本发明的原理为：

第一级分离：进气接头5a外接从压缩机主机而来的油气混合物，并将油气混合物导入到圆弧弯管5b内。油气混合物在圆弧弯管5b内有一个速度V₁，并以V₁的速度呈离心式流动，油气混合物中的油滴因离心力的作用而得到分离；分离出来的油滴形成润滑油流动层，沿进气管组件5的内表面流动；这个阶段的油气分离看作是本发明油气分离器的第一级分离。具体实施时，圆弧弯管的圆弧角α大于等于90度。

第二级分离：喷口管5c是一个减速扩压管，油气混合物在喷口管5c的喷口处有一个速度值V₂，速度值V₂使油气混合物中的油滴有一个适合最佳分离效果的斯托克斯数；油气混合物在喷口管5c的喷口处以V₂的速度呈冲击射流方式喷出；在喷口管5c内，油气混合物中的一些较大尺寸的油滴，因惯性力的作用，其流动并不与压缩气体完全同步，在喷口管5c的喷口处会以介于V₁和V₂之间的速度喷射出，更利于油滴的分离。

冲击射流轴线与进气端封头1内表面的交点与喷口管5c的喷出口面的距离L与油气混合物冲击射流的速度V₂匹配。从喷口管5c的喷口喷出的油气混合物冲击在进气端封头1的内表面上，压缩气体在进气端封头1的内表面的导流作用下偏离冲击射流的轴线，沿进气端封头1的内表面铺展流动，具有最佳的斯托克斯数的油滴在惯性力的作用下会偏离压缩气体的流线而碰撞到进气端封头1的内表面上，因液体的粘附作用被分离出来；这个阶段的油气分离看作是本发明油气分离器的第二级分离。

第三级分离：从喷口管5c喷射出来的射流近似沿进气端封头1的内表面的切线方向射入，进气端封头1的内表面是一个连续曲面，从喷口管5c喷射出来的冲击射流受这个连续曲面约束而沿曲面铺展，不形成激烈的冲击飞溅现象，射流在喷口管处的出口速度值V₂可以是一个较宽的范围。

进气端封头1的内表面的每一点都有一个曲率值，其结果是沿进气端封头1内表面铺展流动的油气混合物呈离心式流动。当沿进气端封头1的内表面铺展流动的油气混合物流动到圆弧形导流板4后，油气混合物流动状态仍然是离心式流动，油气混合物中的油滴在惯性力和粘附力的作用下得到进一步的分离。具体实施时，进气管组件5尽可能地靠近筒体2顶部。本发明进气端封头的连续内表面曲面和圆弧形导流板4的圆弧曲面的导流作用使得压缩气体的压力损失最小。这个阶段的油气分离看作是所述油气分离器的第三级分离。

而且本发明将排气管组件6设置在排气端封头3上，最大程度延长油气混合物在油气分离器内的滞留时间。同时，向排气端封头3方向流动的气流将与排气端封头3内表面碰撞；压缩气体在筒体2内表面和排气端封头3内表面的导流作用下从排气管组件6流出。

本发明采用圆弧弯管5b离心分离，喷口管5c和进气端封头1匹配的冲击分离，进气端封头1和圆弧形导流板4离心和粘附分离为主的分离机理相结合的结构，使得油气混合物的流速在一个较宽的范围内均有优良的分离效果，并且压力损失小，既适用于固定流量的喷油式压缩机，也适应变流量运行的喷油式压缩机。

Claims (9)

1.一种油气分离器，包括筒体，以及位于筒体轴向两端的进气端封头和排气端封头，其特征在于，所述筒体靠近进气端封头的一端设有供油气混合物进入筒体内部的进气管组件，所述进气管组件包括：

圆弧弯管，水平穿设于筒体上部，且朝向进气端封头内表面一侧弯曲，

进气接头，与圆弧弯管的进口端相连通，

喷口管，与圆弧弯管的出口端相连通，所述喷口管的开口朝向进气端封头的内表面；

所述进气端封头为凸形封头，所述进气端封头内表面上设有导流板，该导流板位于进气管组件的下方。

2.如权利要求1所述的油气分离器，其特征在于，所述喷口管的内径从圆弧弯管一端朝向喷口管开口一端逐渐增大。

3.如权利要求1所述的油气分离器，其特征在于，所述圆弧弯管位于或靠近筒体的顶部。

4.如权利要求1所述的油气分离器，其特征在于，所述圆弧弯管的圆弧角大于等于90度。

5.如权利要求1所述的油气分离器，其特征在于，所述导流板为圆弧形导流板，该圆弧形导流板的一端焊接固定于进气端封头的内表面。

6.如权利要求1所述的油气分离器，其特征在于，所述排气端封头上设有用于将分离出来的气体从筒体内部排出的排气管组件。

7.如权利要求1所述的油气分离器，其特征在于，所述喷口管出口端的开口方向位于进气端封头内表面的弯曲方向上。

8.如权利要求1所述的油气分离器，其特征在于，所述进气端封头内表面的曲率连续。

9.一种喷油式压缩机，包括油气分离器，其特征在于，所述油气分离器为权利要求1～8任一所述的油气分离器。