CN109763960A - 一种换热式油气分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种换热式油气分离装置，包括罐体、上盖及底座，罐体的上端设有上盖、其下端设有底座；罐体的外壁设有一油气进管，其内腔设有油气分离滤芯；上盖内设有气液换热器，上盖的顶部设有出气管，上盖的外壁分别设有上进液管、上出液管，上进液管和上出液管分别延伸至上盖内部与气液换热器连通；底座内设有液液换热器，底座的底部设有排污管，底座的外壁分别设有下进液管、下出液管及排油管，下进液管和下出液管分别延伸至底座内部与液液换热器连通。本装置在实现油气分离的同时，还能降低空压机排出的高温油、高温气的温度，以及通过热交换获得热水供生产、生活使用，其结构简单，设计巧妙，安全可靠，节能环保，具有较高的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及热交换设备技术领域，具体涉及一种换热式油气分离装置。
背景技术
目前，所有的空压机油气分离器都是只有油气分离功能，不具备换热、降温功能，所以经油气分离器分离出来的高温油和高温气都必须进入散热器进行冷却，否则空压机不能正常运转，用气设备不能正常工作，而空压机的散热器体积大、设备多、功率大，比如水冷却空压机的散热器需要设计冷水泵、管路、凉水塔、凉水池等系统复杂，而且效果差维护困难。
为此，我们提出一种换热式油气分离装置，以解决上述问题。
发明内容
本发明的一个主要目的在于克服现有技术中的至少一种缺陷，提供一种换热式油气分离装置，本发明换热式油气分离装置在实现油气分离的同时，还能降低空压机排出的高温油、高温气的温度，以及通过热交换获得热水供生产、生活使用。
为了实现上述技术方案，本发明采用以下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供一种换热式油气分离装置，包括罐体、上盖及底座，所述罐体的上下两端为开口，所述罐体的上端设有上盖、其下端设有底座；所述罐体的外壁设有一油气进管，其内腔设有油气分离滤芯；所述上盖内设有气液换热器，上盖的顶部设有出气管，所述上盖的外壁分别设有上进液管、上出液管，所述上进液管和上出液管分别延伸至上盖内部与所述气液换热器连通；所述底座内设有液液换热器，底座的底部设有排污管，所述底座的外壁分别设有下进液管、下出液管及出油管，所述下进液管和下出液管分别延伸至底座内部与所述液液换热器连通。
根据本发明的一实施方式，所述上进液管与气液换热器的进液口连通，所述上出液管与气液换热器的出液口连通；所述下进液管与液液换热器的进液口连通，所述下出液管与液液换热器的出液口连通。
根据本发明的一实施方式，所述油气进管贯穿罐体的外壁并延伸至油气分离滤芯下侧。
根据本发明的一实施方式，还包括：
一油气温度传感器，设置于所述油气进管内，所述油气温度传感器用于采集油气进管内气体及液体的温度，所述油气温度传感器将采集的温度信号传输至控制器。
根据本发明的一实施方式，还包括：
一比例阀，设置于所述下进液管内，所述比例阀用于调节下进液管的进液量，所述比例阀与控制器电性连接。
根据本发明的一实施方式，所述气液换热器、液液换热器均采用盘管式换热器、翅片式换热器、半焊式换热器、容积式换热器等换热器中的一种。
根据本发明的一实施方式，所述开口均设有连接法兰，所述罐体通过连接法兰分别与上盖、底座连接。
根据本发明的一实施方式，所述上进液管、上出液管、出气管均与上盖的外壁焊接。
根据本发明的一实施方式，所述下进液管、下出液管、出油管、排污管均与底座的外壁焊接。
根据本发明的一实施方式，所述罐体为圆柱形钢制容器。
根据本发明的一实施方式，所述上盖为圆柱形或圆锥形钢制容器。
根据本发明的一实施方式，所述底座为圆柱形或圆锥形钢制容器。
根据本发明的一实施方式，所述上进液管、上出液管、下进液管、下出液管、排污管均采用钢管制作。
由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之一：
本发明所述一种换热式油气分离装置在实现油气分离的同时，还能降低空压机排出的高温油、高温气的温度，以及通过热交换获得热水供生产、生活使用。本发明能够在一个装置内实现油气分离及热交换，压降小，热损少，结构简单，设计巧妙，安全可靠，节能环保，具有较高的实用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述一种换热式油气分离装置的外部结构示意图；
图2为本发明所述一种换热式油气分离装置的内部结构示意图；
图3为本发明所述控制器与油气温度传感器、比例阀的连接示意图。
附图标记说明如下：
1-罐体、2-上盖、3-底座、4-油气进管、5-出气管、6-出油管、7-排污管、8-下进液管、9-上进液管、10-上出液管、11-下出液管、12-油气分离滤芯、13-气液换热器、14-液液换热器、15-油气温度传感器、16-比例阀、17-控制器。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参见图1、2、3，图1为本发明所述一种换热式油气分离装置的外部结构示意图，图2为本发明所述一种换热式油气分离装置的内部结构示意图，图3为本发明所述控制器与油气温度传感器、比例阀的连接示意图。
本发明所述一种换热式油气分离装置，包括罐体1、上盖2及底座3，所述罐体1的上下两端为开口，所述罐体1的上端设有上盖2、其下端设有底座3；所述罐体1的外壁切线方向设有一油气进管4，其内腔设有油气分离滤芯12；所述上盖2内设有气液换热器13，上盖2的顶部设有出气管5，所述上盖2的外壁分别设有上进液管9、上出液管10，所述上进液管9和上出液管10分别延伸至上盖2内部与所述气液换热器13连通；所述底座3内设有液液换热器14，底座3的底部设有排污管7，所述底座3的外壁分别设有下进液管8、下出液管11及出油管6，所述下进液管8和下出液管11分别延伸至底座3内部与所述液液换热器14连通。
本发明实施例还包括油气温度传感器15、比例阀16，所述油气温度传感器15设置于所述油气进管4内，所述油气温度传感器15用于采集油气进管5内气体及液体的温度，所述油气温度传感器15将采集的温度信号传输至控制器17。所述比例阀16设置于所述下进液管8内，所述比例阀16用于调节下进液管6的进液量，所述比例阀16与控制器17电性连接，通过控制器17控制比例阀16的启闭。
本发明中，所述上进液管9与气液换热器13的进液口连通，所述上出液管10与气液换热器13的出液口连通；所述下进液管8与液液换热器14的进液口连通，所述下出液管11与液液换热器14的出液口连通。
本发明中，所述油气进管4贯穿罐体1的外壁并延伸至油气分离滤芯12下侧。所述油气进管4能够使得空压机的高温高压油气通过油气进管4进入罐体1内。
本发明中，所述气液换热器13、液液换热器14均采用盘管式换热器。
本发明中，所述罐体1的开口均设有连接法兰，所述罐体1通过连接法兰分别与上盖2、底座3连接。具体地，所述上盖2的下端设有连接法兰，所述底座3的上部设有连接法兰，所述上盖2的下端与罐体1的上端通过螺栓将连接法兰连接、密封；所述底座3的上端与罐体1的下端通过螺栓将连接法兰连接、密封。
本发明实施例中，所述罐体1为圆柱形钢制容器，所述上盖2为圆柱形钢制容器，上盖2的顶部设有一圆锥部，所述底座3为圆柱形钢制容器，同样在底座3的底部设有一圆锥部。所述上进液管9、上出液管10、下进液管8、下出液管11、排污管7均采用钢管制作。所述上进液管9、上出液管10均与上盖1的外壁焊接。所述下进液管8、下出液管11、排污管7均与底座3的外壁焊接。
本发明的工作原理是：所述空压机机头产生的高温高压油气混合体经油气进管4进入的罐体1内，混合体内的大油滴在重力作用下下沉，如图2中实心箭头所示，而高温气带着小油滴向上流动经过油气分离滤芯12时将高温气中的小油滴过滤掉，高温气穿过油气分离滤芯12经过气液换热器13释放热量降温然后从出气管5输出到用气设备；所述油气分离滤芯12过滤出的小油滴汇集成大油滴和罐体1内的大油滴下沉汇集到底座3中和罐体1的下部，高温油经过液液换热器14释放热量降温后从出油管6排出经机油过滤器(图中未示)过滤后进入空压机机头(图中未示)进行循环使用。
本发明中，所述气液换热器13、液液换热器14中的流体可以是冷却液。所述气液换热器13中的冷却液如低温水、油、乳化液、防冻液等从上进液管9穿过上盖2进入气液换热器13，吸收高温气释放的热量后从上出液管10排出；所述液液换热器14中的冷却液经比例阀16从下进液管8穿过底座3进入液液换热器14,吸收高温油释放的热量后从下出液管11排出。
所述控制器17通过油气温度传感器15监测到油气温度值信号来控制比例阀16开启量的大小，进而控制空压机的排气温度始终保持在75℃到95℃之间的运行状态。当油气温度传感器15监测到油气温度低于75℃(或设定值)时，控制器17向比例阀16发出减少开启量比例值信号，这时比例阀16的开启量缩小，进入液液换热器14冷却液的流量减少，吸收高温油的热量减少使排油温度升高，升温后的排油通过空压机机头后使空压机的排气温度升高，使空压机的排气温度升高到75℃(或设定值)以上。
当油气温度传感器15监测到的油气温度高于95℃(或设定值)时，控制器17向比例阀16发出增加开启量比例值信号，这时比例阀16的开启量增大，进入液液换热器14的冷却液的流量增加，吸收高温油的热量增多使排油温度降低，降温后的排油通过空压机机头后使空压机的排气温度降低，使空压机的排气温度降低到95℃(或设定值)以下。
本发明中，所述比例阀16可以根据需要打开任意一个开度，由此控制通过流量的大小，所述比例阀16采用电动比例阀。所述油气温度传感器15为一种温度传感器，所述温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。所述控制器17可以采用Atmega64控制器。本领域技术人员可以根据需求采用不同型号的产品。所述油气分离滤芯12是一种将混合油中的气体分离出来的装置。在此，申请人需要说明，本发明的目的是保护一种换热式油气分离装置的整体技术方案，并未涉及对控制电路的改进或创新，所采用的工业器件如油气分离滤芯12、油气温度传感器15、比例阀16、控制器17均为现有的设备。
需要说明的是，所述当进入气液换热器13、液液换热器14的冷却液使用自来水时，则经过气液换热器13和经过液液换热器14出来的热水就可以供生产和生活使用。
综上所述，本发明所述一种换热式油气分离装置在实现油气分离的同时，还能降低空压机排出的高温油、高温气的温度，以及通过热交换获得热水供生产、生活使用。本发明的特点其一是能够在一个装置内实现油气分离、油气降温、余热回收三项功能，在降低空压机油气温度的同时产出热水供生产生活使用，达到节能环保；其二是气液换热器和液液换热器在该装置内的开放式设置，使空压机油气的压力损失小、热量损失少、换热效率高；其三是根据监测油气温度自动控制冷却液的流量进而保证空压机排气温度始终运行在75℃至95℃之间的最佳运行状态，不仅提高了机油的润滑效果、延长机油的使用时间和空压机的使用寿命，而且还提高了空压机的产气效率。以上这些特点和优势是目前所有空压机油气分离器都不具备的，因此是比较先进的。
应可理解的是，本发明不将其应用限制到本文提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施例，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本文公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。本文所述的实施例说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。
Claims (10)
1.一种换热式油气分离装置，包括罐体、上盖及底座，其特征在于，所述罐体的上下两端为开口，所述罐体的上端设有上盖、其下端设有底座；所述罐体的外壁设有一油气进管，其内腔设有油气分离滤芯；所述上盖内设有气液换热器，上盖的顶部设有出气管，所述上盖的外壁分别设有上进液管、上出液管，所述上进液管和上出液管分别延伸至上盖内部与所述气液换热器连通；所述底座内设有液液换热器，底座的底部设有排污管，所述底座的外壁分别设有下进液管、下出液管及出油管，所述下进液管和下出液管分别延伸至底座内部与所述液液换热器连通。
2.根据权利要求1所述的一种换热式油气分离装置，其特征在于，所述上进液管与气液换热器的进液口连通，所述上出液管与气液换热器的出液口连通；所述下进液管与液液换热器的进液口连通，所述下出液管与液液换热器的出液口连通。
3.根据权利要求1所述的一种换热式油气分离装置，其特征在于，还包括：一油气温度传感器，设置于所述油气进管内，所述油气温度传感器用于采集油气进管内气体及液体的温度，所述油气温度传感器将采集的温度信号传输至控制器。
4.根据权利要求1所述的一种换热式油气分离装置，其特征在于，还包括：一比例阀，设置于所述下进液管内，所述比例阀用于调节下进液管的进液量，所述比例阀与控制器电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种换热式油气分离装置，其特征在于，所述气液换热器、液液换热器均采用盘管式换热器、翅片式换热器、半焊式换热器、容积式换热器等换热器中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种换热式油气分离装置，其特征在于，所述开口均设有连接法兰，所述罐体通过连接法兰分别与上盖、底座连接。
7.根据权利要求1所述的一种换热式油气分离装置，其特征在于，所述上进液管、上出液管均与上盖的外壁焊接。
8.根据权利要求1所述的一种换热式油气分离装置，其特征在于，所述下进液管、下出液管、排污管均与底座的外壁焊接。
9.根据权利要求1所述的一种换热式油气分离装置，其特征在于，所述上进液管、上出液管、下进液管、下出液管、排污管均采用钢管制作。
10.一种使用方法：空压机机头产生的高压高温油气混合体经油气进管进入罐体内腔，混合体中的高温气向上经油气分离滤芯过滤、再经过气液换热器释放热量降温后从出气管输出到用气设备；混合体中的高温油和油气分离滤芯过滤下来的高温油向下经过液液换热器释放热量降温后从出油管输出，经机油滤芯过滤后进入空压机机头进行循环使用；气液换热器中的冷却液从上进液管进入，吸收高温气释放的热量后从上出液管排出，液液换热器中的冷却液从下进液管进入，吸收高温油释放的热量后从下出液管排出，当控制器通过油气温度传感器监测到油气温度低于75℃（或设定值）时即向比例阀发出减少开启量比例值信号，减少冷却液的进液量进而减少冷却液在液液换热器中吸收高温油的热量而使高温油的温度升高，升温后的高温油经机头后促使排气温度升高，进而使空压机的排气温度升高到75℃以上；当控制器通过油气温度传感器监测到油气温度高于95℃（或设定值）时即向比例阀发出增加开启量比例值信号，增加冷却液的进液量加大冷却液在液液换热器中吸收高温油的热量使高温油的温度降低，降温后的高温油经机头后促使排气温度下降，进而使空压机的排气温度降低到95℃之下；当冷却液为自来水时，经过气液换热器和液液换热器吸收热量升温后的热水可以供应生产和生活使用。
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