CN111589594A - 旋风分离器、压缩机和从液体和气体流中分离液体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋风分离器、压缩机和从液体和气体流中分离液体的方法。一种旋风分离器(1)，用于将液体从气体和液体流(8)中分离，旋风分离器包括壳体，壳体具有大体管状的内壁(2)，用于流的入口(3)设置在壳体中以至少部分地切向地将流运载到内壁上，此外出口(4)设置在壳体的顶部处，以使得在操作期间流在入口与出口之间形成涡流(5)，并且，液体(6)由于离心力而撞击内壁以便排出，其特征在于，至少在入口上方的区域中壳体具有大体管状的辅助壁(7)，辅助壁的外侧与内壁间隔开并朝向内壁，以使得在操作期间涡流至少部分地由辅助壁的内侧约束，以减少涡流与内壁处液体之间的接触。

Description

旋风分离器、压缩机和从液体和气体流中分离液体的方法

技术领域

本发明涉及旋风分离器，用于将液体从气体和液体流中分离出来，其中，旋风分离器具有壳体，壳体具有大体为管状的内壁，内壁设置有用于流的入口以便沿着内壁至少部分切向地输送流，在壳体的顶部处还设置有出口，以使得在操作过程中流在入口与出口之间形成涡流，产生的离心力使液体与内壁接触以便排出。

背景技术

旋风分离器是利用离心力基于比重(相对密度)差异来分离物料混合物的装置。该装置例如用于从气流中去除灰尘或从水中去除颗粒。本发明尤其涉及用于从气体中去除液体的旋风分离器。因此，液体具有比气体更高的比重。

在旋风分离器中，气体和液体流切向地泵入管状段中，从而导致流旋转并产生涡流。诸如液体之类的重颗粒运载到内壁上，在内壁上向下流动。因此，重颗粒终结在旋风分离器的下部中，在下部重颗粒可以排出。其余的流通过管状段上端处几乎居中的开口离开旋风分离器。

旋风分离器的已知缺点是分离效率欠优。更具体地，已经发现已知的旋风分离器在用于从带有高负载的气体和液体流中分离液体方面工作欠优。负载定义为相对于气体质量流量的液体质量流量。实践中，喷油压缩机的油气质量比可以约为5以上。在每秒总输出流量为3kg的情况下，每秒多达2.5kg油会与压缩后气体一起从压缩机出口出来。这是带有高负载的压缩空气和油流的示例。因此将清楚的是，有利的是经由旋风分离器从空气中去除最大量油，而对气流的负面影响最小。特别是，优选的是旋风分离器出口处气体中的液体比旋风分离器入口处的液体少达千倍。在用于高负载气体的现有工程技术中，在若干步骤中将液体从气体中分离，以实现流中液体百分比的下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种分离器，用于在减少气流中断的情况下将液体从气体和液体流中有效地分离。

为此，根据本发明的旋风分离器的特征在于，至少在入口上方的区域中壳体具有大体为管状的辅助壁，辅助壁的外侧与内壁间隔开一定距离并朝向内壁，以使得在操作期间涡流至少部分地由辅助壁的内侧约束，以便减少涡流与内壁处液体之间的接触。

本发明基于以下见解：撞击旋风分离器壳体内壁的液体仍然会通过液体表面与涡流的相互作用而返回到流中。作为液体再纳入到流中的主要决定因素中的两个因素是液体表面处流的速度和壁上的膜厚度。如果这些值中的一个太大，则液体表面将不再光滑。诸如表面张力、粘度、密度差、对壁粘附性等因素也起作用。实践中，撞击壳体内壁的液体的液体表面并不总是光滑的。因为涡流沿着不光滑表面流动，所以已经撞击壳体内壁的液体的一部分仍会包括在流中，这降低了分离效率。不光滑表面进一步增强了液体纳入到涡流中，因为液体颗粒更容易从不光滑表面分离。

本发明设置有形成了壳体一部分的辅助壁，以使得大部分液体分离到壳体内壁上，而一部分涡流在辅助壁内移动。一部分液体将沉积在辅助壁上，并且在那里将形成明显更薄且因此也更稳定的膜。由于辅助壁，撞击内壁的液体表面至少部分地与涡流屏蔽开，以减少液体表面与涡流之间的相互作用。这将减少液体纳入回到流中的效果，从而使分离更加有效。测试和模拟已经表明，与现有技术的旋风分离器相比，根据本发明的旋风分离器可以从气体和液体流中排出液体的量和效率显著更高。因此，根据本发明的旋风分离器特别适合于从带有高负载的气体和液体流中分离液体。

入口优选地在操作期间取向成使得来自入口的流几乎完全直接进给到内壁。换句话说，在入口与内壁之间延伸的路径中没有显著元件。因为流几乎完全直接终结在内壁上，所以流中的液体也将最大程度地压靠在内壁上，以在内壁上形成液体膜或液体层。通过形成液体膜或液体层，液体将趋于向下流动以排出。流将随着涡流从壳体的入口移动到出口。涡流产生离心力，导致液体颗粒移动到涡流外部，在涡流外部，液体颗粒将通常沉积在壳体的内壁和辅助壁上。

优选地，辅助壁相对于内壁定位成使得在操作期间涡流的下段由内壁沿其圆周界定，并且涡流的上段由辅助壁的内侧沿其圆周界定。在本文中，入口优选地设置在涡流下段的水平高度处。因为涡流下部由内壁沿其圆周界定，所以液体和气体流中的大部分液体将沉积在壳体的内壁上。当涡流上段由辅助壁的内侧沿其圆周界定时，辅助壁将涡流与形成在壳体内壁处的液体表面屏蔽开。如上所说明的，这减少了液体再纳入回到涡流中，从而提高了分离效率。

优选地，残留在流中的一部分液体通过离心力而终结在辅助壁的内侧上，以实现两阶段分离。涡流的下段由内壁(大部分液体终结在此)沿其圆周界定。可以认为在流中存在不同的液体相。第一相称为自由液体，第二相称为液滴，并且第三相称为雾。只有有限量液体可以保持悬浮在气流中。因此，大部分质量将通常存在于自由液体中。在下段中，主要分离出自由液体。但是，因为涡流也延伸通过辅助壁的内侧，所以来自流的一部分液体(以下称为残留液体)也将通过离心力而撞击该辅助壁，与沉积在内壁上相比，在辅助壁处残留液体通常形成更薄且因此更稳定的膜。实际上，主要处于第二相的液体将撞击辅助壁的内侧。该残留液体也将从辅助壁流走排出。这导致了两阶段分离。特别是，第一阶段将通过内壁来实现，而第二阶段将通过辅助壁的内侧来实现。与单阶段分离器相比，两阶段分离显著提高了分离效率，从而大大提高了出口处相对于入口处的液体百分比。

优选地，大致为环形的腔室形成在内壁与辅助壁外侧之间，腔室厚度由内壁与辅助壁外侧之间的距离确定，并且腔室在底部敞开以允许内壁处液体流入流出腔室。环形腔室提供了供与壳体内壁接触的液体的至少一部分可以流入流出的空间。该液体在该空间中与涡流屏蔽开，以使得涡流不能与该空间中的液体发生相互作用。本领域技术人员将清楚的是，环厚度与接收液体的空间的容量有关。该容量基于旋风分离器的预期用途来确定。当旋风分离器用于分离大量液体时，环将设置有相应的厚度，以允许大量液体流入流出腔室。本领域技术人员理解，这种配置和优化可以基于测试和模拟来进行。因而，将辅助壁外侧与内壁之间的距离保持为最小。因此，辅助壁的内侧的表面得以最大化，以使得液体的纳入和涡流在内壁上的制动最小化。这与已知的顶壁撇油器相反，顶壁撇油器与内壁之间的距离将通常更大，因为理论上在顶壁撇油器内侧上不存在可观量的液体，并且不会在涡流的显著高度上延伸。

腔室的高度优选地大于环厚度。高度大于环厚度的环形腔室看起来是最佳的，以允许撞击壳体内壁的液体通过离心力流入流出腔室。高度优选地大到足以具有足够的容量以用于来自第一分离的液体。本领域技术人员可以基于测试和模拟确定高度。该高度不必与辅助壁内侧的高度相同。旋风分离器的总高度可以基于送入流的已知特性来优化，更具体地基于送入流的负载和性质(包括平均液滴尺寸)来优化。因而，带有小液滴的少量负载将导致内壁高度低于辅助壁高度，并且带有较大液滴的较大负载将导致内壁高度大于辅助壁高度。

优选地，腔室的环厚度小于入口的直径。当环厚度小于入口的直径时，辅助壁对涡流的干扰看起来最小，以使得气流受到的负面影响较小。

环形腔室优选地在顶部封闭。顶部封闭的环形腔室迫使涡流从辅助壁内侧延伸到出口。因此，优化了气流，更具体是优化了通过旋风分离器的流动方向。

优选地，内壁围绕第一轴线形成，并且辅助壁围绕第二轴线形成，其中，第一轴线和第二轴线大致重合。通过允许内壁的轴线与辅助壁的轴线重合，内壁和辅助壁同心地延伸相当大的量。由于同心结构，涡流以最佳方式从入口导引到出口，以使得对通过旋风分离器的气流产生最小负面影响。此外，当内壁和辅助壁同心地延伸时，液体由于离心力而沉积在内壁和辅助壁上看起来是最佳的。

内壁优选地形成壳体的下段，并且辅助壁与内壁一起延伸到壳体的顶部。辅助壁和内壁的重叠形成了在辅助壁外侧与内壁之间的空间，因此，通过离心力而撞击内壁的液体不受涡流的影响。涡流实际上将在辅助壁内侧之内延伸。在下段的位置处，旋风分离器将表现出可与传统旋风分离器相比拟的操作。在下段上方，本发明的旋风分离器的效率得到显著提高，因为减少了涡流与内壁处液体之间的相互作用。液体的第二分离将由于离心力而发生，以使得将发生液体从流中的两阶段分离。

壳体优选地在底部具有排出口，用于排出液体。液体可以经由排出口从旋风分离器中以几乎连续的方式排出。应该清楚的是，术语“底部”可以广义地解释，并且出口也可以设置在壳体下段中的侧面。

本发明还涉及用于压缩气体的压缩机，压缩机设置有至少一个压缩机元件，压缩机元件具有用于压缩后气体的出口，用于压缩后气体的出口连接到根据前述任一方面所述旋风分离器的入口。在油压缩机或水压缩机中，添加油或水，以用于在空气压缩期间润滑零件、提供额外密封以及出于其他次要的原因。在气体压缩期间使用的液体将通常至少部分地与气体一起流过压缩机元件的出口。通过将根据本发明的旋风分离器装配在压缩机后面，大部分液体可以从出自压缩机元件的气体和液体流分离。这一方面实现了快速且有效的液体回收，优选地实现重新使用。这还实现了有效地进一步输送和使用压缩气体。

本发明还涉及用于从液体和气体流分离液体的方法，该方法包括：

-通过入口将液体和气体流引入具有大体管状内壁的壳体中，液体和气体流至少部分切向地撞击内壁；

-通过设置在壳体顶部处的出口将液体和气体流排出；

以使得：

-液体和气体流在入口与出口之间形成涡流；并且

-液体由于离心力撞击内壁以便排出，并且该方法包括排出液体；

其特征在于，至少在入口上方的区域中涡流至少部分地在辅助壁的内侧延伸，以便减少涡流与内壁处液体之间的接触。

该方法着重于如上所述旋风分离器的使用。该方法的优点和效果可与上述优点和效果相当。应用该方法导致液体从液体和气体流中的两阶段分离。此外，与壳体内壁接触的液体至少部分地与延伸通过壳体的涡流屏蔽开，从而使液体表面与涡流之间的相互作用最小化。这样，使液体再纳入回到涡流中最小化。

残留液体优选地终结在辅助壁内侧上以排出，并且该方法还包括排出残留液体。通过排出残留液体，实现了液体从流中的完整两阶段分离。

附图说明

下面用附图中所描绘的实施例来更详细地解释本发明。

在附图中：

图1示出根据本发明的旋风分离器的第一实施例；

图2示出根据本发明的旋风分离器的第二实施例；

图3示出根据本发明的旋风分离器的第三实施例；

图4A和图4B示出液体再纳入到流中的图；

图5示出根据本发明的实施例具有旋风分离器的压缩机；并且

图6A、图6B、图6C示出大体管状壁的一些示例的横截面。

在附图中，相同或相当的元件用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1示出根据本发明的优选实施例的旋风分离器1。旋风分离器1包括壳体，在本例中壳体形成为筒。由壳体界定了空间。气体和/或液体可以通过空间。

旋风分离器1的壳体具有大体为管状的内壁2。在本例中，“大体为管状”定义为普通技术人员认可为管状的形状，优选为具有大致圆形横截面的管状。大体为管状优选地定义为形状与理想圆柱形最多偏差20％、优选地不超过10％的大体上圆柱形。偏差可以是连续的或不连续的。偏差可以表现在径向上和/或轴向上。内壁2可以是例如略椭圆形或略圆锥形的，并且仍认为大体为管状。图6A、图6B、图6C示出大体为管状壁的一些示例的横截面，每一个示例的壁可以用作壳体的辅助壁和/或内壁。圆以虚线示出，并且壁以实线示出。图6A示出一起形成大体为管状壁的多个叶片。图6B示出略微椭圆形的壁。图6C示出稍微偏心放置的管状壁。图6C的壁可以作为辅助壁7相对于内壁2偏心地放置，这将在下面更详细地讨论。

旋风分离器1的壳体在内壁2处设置有入口3。入口3设置用于将气体和液体流引入壳体中。入口3通常成形为可以用来连接以形成较大整体的管部件，以使得流8可以流过管部件并因此引入壳体中。入口3(更具体是形成入口的管部件)相对于大体为管状的内壁2定位和/或取向成使得流至少部分切向地到达壳体中的内壁2。“至少部分地切向”定义为相对于大体为管状内壁是偏心的。因此，进入旋风分离器的流将产生相对于管状内壁2的圆周运动，而无需进一步的驱动。出口4设置在旋风分离器1的壳体的顶部中央处。圆周运动将在入口3与出口4之间形成涡流5。优选地，入口3(更具体是形成入口的管部件)几乎水平放置。“几乎水平”定义为是指相对于水平方向最大偏差为20％，优选不大于10％。入口3甚至更优选地是水平的，或者更具体地形成入口3的管部件甚至更优选地是水平的。

入口3定位和/或取向成使得来自入口3的流8几乎完全撞击内壁2。因此，在入口3与内壁2之间的路径中没有放置辅助元件或辅助壁或其他部件。因为来自入口3的流8几乎完全终结在内壁2上，所以流8中断的程度最小。本领域技术人员将清楚的是，流8的中断会导致旋风分离器1的效率降低。优选地，因为几乎完全直接撞击内壁，因此流8将顺畅地转变成涡流5，涡流5进一步顺畅地从出口4流出成为输出流。这种流动的、中断程度最小的流确保了良好的效率。

旋风分离器1的壳体还包括辅助壁7。辅助壁7大体为管状。辅助壁7至少位于入口3上方。在一些实施例中，辅助壁7不仅在入口3的上方，而且部分地在入口3的水平高度处。辅助壁7至少部分地在内壁2之内延伸。因此，辅助壁7具有外侧，外侧的至少一部分与内壁2相距一定距离并朝向内壁2。这样在辅助壁7的外侧与内壁2之间形成空间10。空间10具有在底部开口的大体环形腔室形状。环形腔室10优选在顶部封闭。

在旋风分离器1的操作期间，由于离心力，流8中的液体将撞击内壁2。该液体在图1中示意性地示出，并用附图标记6表示。因为流大体切向地并且优选地还大体水平地撞击直立的内壁2，所以液体6将形成在入口3上方和在入口3下方在内壁2上散布的层。在液体已经撞击内壁2之后，液体将仅在自身的惯性、重力和冲到其上的流的剪切力的影响下流动。由于辅助壁，借助流产生的驱动大大下降，以使得在内壁2处的液膜的旋转更快地停止。内壁2处的液体6通常将由于重力而向下流动，以便收集在旋风分离器1的底部处。收集的液体在图1中由附图标记12表示。

空间10的尺寸由空间的高度h和环厚度dk确定；环厚度dk是在旋风分离器1的径向上测量的辅助壁7的外侧与内壁2之间的距离。空间10的尺寸是在旋风分离器的预期目的(尤其是流8的流量和流8的气液比)的基础上确定。实践中，优选的环厚度dk优选地大于平均5mm，甚至更优选地大于8mm，且优选地小于平均30mm，甚至更优选地小于20mm，并且最优选地为约15mm。环厚度dk优选地小于入口di的直径。高度h优选地大于入口di的直径。内壁具有第一直径，并且辅助壁具有第二直径。第二直径优选为第一直径的至少70％，更优选为至少80％，并且最优选为至少85％。更概括地说，环厚度将最小化，以便为液体与内壁接触提供足够的空间。换句话说，在不使辅助壁与内壁之间的环形空间对于负载和第一分离而言太小的情况下，辅助壁的直径将最大化。

辅助壁7还具有内侧。图1中的实施例示出辅助壁的内侧延伸得比内壁2高。因而，辅助壁7形成壳体的最上部。因此，在图1的实施例中，可以表示出最上段19，在最上段19中，壳体由辅助壁7形成；可以表示出中段18，在中段18中，辅助壁7和外壁2彼此重叠；可以表示出由外壁2形成的下段16。旋风分离器1通常还包括位于下段16下方的排出段17，液体12收集在排出段17中以经由排出口11排出。

辅助壁7的内侧形成为使得在入口3与出口4之间延伸的涡流5至少部分地由辅助壁7的内侧约束。更具体地，涡流5的下段将由内壁2界定，而涡流5的最上段将由辅助壁7界定。其结果已经在上面泛论过：通过辅助壁7将使位于内壁2处的液体6与涡流5的至少一部分屏蔽开。特别是，存在于空间10中的液体6将几乎完全与涡流5屏蔽开。这样，减少了液体再纳入(再夹带)到流中。减少液体再纳入到流中提高了分离效率。特别是，在出口4处的流将比在入口3处的流具有显著更小的负载。在本例中，负载定义为相对于气体质量而言的液体质量。

图2示出旋风分离器1的替代实施例。在图2的实施例中，旋风分离器1的壳体几乎完全由包含内壁2的第一管部件形成。辅助壁7放置在旋风分离器1顶部处的壳体中。辅助壁7形成为第二管部件，其直径小于第一管部件的直径。第一管部件和第二管部件相对于彼此定位成具有几乎重合的轴线。图2的实施例还具有边界突起部13，也称为顶壁撇油器，设置在壳体上侧上，并且边界突起部13围绕出口4延伸。图2还示出了出口4如何形成为至少部分地延伸到由壳体所形成空间中的管部件。特别是，出口管部件以约等于入口3直径的长度延伸到壳体中。

在图2中，入口3形成为至少部分地延伸到壳体中的管部件。而且，入口3不是定位成相对于内壁2完全切向。换句话说，入口管部件穿透壳体的壁。这具有一些优点。这使得更容易制造入口管部件。实践中，入口管部件通常焊接在壳体的壁上。实践中看起来，焊接相对于壁不是完全切向定位的穿透管部件明显更简单。入口3优选地长度限制为使得不与壳体轴线交叉。在开口的位置处，入口3优选地斜切，以影响流的方向并因此促进涡流的形成。另一个优点与将液体再纳入到流中有关。内壁2处的液体6与经由入口3进入壳体的流的相互作用最小化。另一个优点涉及到减小了流在内壁2上的撞击区域。

入口3优选地设置于在旋风分离器高度方向上看旋风分离器中央区域中。优选地，旋风分离器的至少30％在入口3上方延伸，并且旋风分离器的至少30％在入口3下方延伸。更优选地，旋风分离器的至少40％在入口3上方延伸，并且旋风分离器的至少40％在入口3下方延伸。入口3处于这种位置的优点是，在高度方向上看，涡流5仅具有向上分量。无论入口3的位置如何，这看起来对于旋风分离器效率都是有利的，即，涡流5仅具有向上分量。换句话说，涡流将不是必须首先至少部分地向下转弯以便随后向上移动到出口4。将入口装配在中央区域中的另一优点或替代优点是，涡流在入口上方延伸并且可以仅与沉积在内壁上的一半油(即向上吹的部分)相互作用，在不考虑辅助壁的情况下。通过将入口装配在中央区域中，油也将更难以到达旋风分离器顶壁。在没有顶壁撇油器的情况下，分离器顶壁处的油通常容易流到出口。

在图2的实施例中，示出了收集液体12的排出段17。在其上方示出了下段16，入口3位于下段16中。流在下段的位置处经由入口3引入旋风分离器1中。在该下段16的位置处产生涡流5。此外，示出了中段18，在中段18内外壁2和辅助壁7重叠。因为外壁2和辅助壁7都延伸到旋风分离器顶部，所以在该实施例中不存在如图1所示的上段。在图1的最上段中，壳体由辅助壁7形成。壳体的顶部还可以设置有盖14。盖14优选地是可移除的，以使得旋风分离器1的壳体可以打开。这样允许进行维护和修理。因为图2中旋风分离器的结构不具有任何明显复杂的部件，所以可以设计不带盖的旋风分离器。更具体地，旋风分离器没有需要更换的部件(也称为消耗品)。如果不设置盖，则旋风分离器可以以明显更低的成本制成。

图3示出另一实施例。图3中实施例与图2中实施例的不同之处仅在于辅助壁7的位置和形状。对于旋风分离器1的大体构造的描述，参考图2的描述。

图3中的辅助壁7不仅在入口3上方延伸，而且部分地在入口3的水平高度处延伸，并且部分地在入口3下方延伸。辅助壁7在入口3的水平高度处和入口3下方不在整个圆周上延伸，而仅在圆周的一部分上延伸。辅助壁7仅以距入口一定距离延伸到入口3的高度处和/或在入口3下方延伸。这样形成辅助壁7，以使得从入口3流出的气体和液体流的结果是几乎直接撞击内壁2。换句话说，辅助壁7将在距形成入口3的管部件的假想延伸部预定距离处延伸。该预定距离与流从入口3出来的最大角度有关。通常，该距离大于2cm，优选地大于4cm。

通过如图3所示那样形成辅助壁7，气体和液体流将几乎完全直接撞击旋风分离器1的壳体的内壁2。因此，流中的大部分液体将撞击内壁2。因为流至少部分地切向撞击内壁2，所以产生涡流。辅助壁7确保涡流最大程度地与位于内壁2处的液体6屏蔽开。因此，在图3的实施例中，在下段16与中段18之间存在重叠部。该重叠部是辅助壁7没有在整个圆周上延伸到旋风分离器1中相同高度的结果。涡流将在重叠部的位置处由辅助壁7部分地约束，并且由内壁2部分地约束。图1、图2和图3的辅助壁7具有进一步的效果。

在高度方向上看，辅助壁7将优选地延伸入口3与出口4之间距离的至少70％，更优选地入口3与出口4之间距离的至少80％，并且最优选地入口3与出口4之间距离的至少85％。此外，在高度方向上看，辅助壁7将延伸入口3与出口4之间距离的小于100％。即，当辅助壁延伸入口3与出口4之间距离的100％以上时，涡流将会首先具有向下分量以穿过辅助壁。这还将具有以下结果：当环厚度dk小于入口di的直径时，入口几乎不可能完全指向内壁。基于以上说明，清楚的是，图3中的辅助壁延伸入口3与出口4之间距离的小于100％，因为辅助壁在区域15的位置处始于入口上方。

如上所述，至少在中段18中，辅助壁7将内壁2处的液体6与涡流屏蔽开。另一作用是改善了从气体和液体流中分离液体。因为涡流通过辅助壁7延伸到出口4，所以在辅助壁7的高度处的离心力还将使残留液体从流中移出。收集的液体在图中用附图标记12表示。残留液体沉积在辅助壁的内侧上，在内侧上形成通常由于重力而向下流动的膜。辅助壁上的膜通常比内壁上的膜薄得多并且因此光滑得多。在辅助壁7的下边缘处，残留液体9通常将滴落并终结为收集的液体12。为了促进滴落，尤其是影响滴落的位置，辅助壁7可以设置有滴落喷嘴。一个或多个滴落喷嘴可以确保在入口3附近不会发生滴落或很少发生滴落。在入口上方滴落将会使滴落液体容易被流带走并再次终结在涡流中。本领域技术人员理解，可以选择滴落位置以最少化液体再纳入到涡流中。为了使收集的液体12与涡流之间的相互作用最小化，可以提供例如呈设置在液面上方的圆锥体形式的结构。这种圆锥体在业内称为“中国帽”或“美元印版”，并且将把液面与涡流屏蔽开，以最少化液体再纳入。

因为液体6沉积在内壁2上并且残留液体9沉积在辅助壁7上，所以实现了两阶段式分离。特别是，液体在两个阶段中与气体和液体流分离。因此，在出口4处的流将比在入口3位置处包含明显更少的液体。实践中，出口处流的负载可比入口3处的负载小达一千倍。这一方面是由于双重分离的组合，另一方面是由于通过利用辅助壁7屏蔽液体6而减少了液体6纳入回到流中。对于本领域技术人员将清楚的是，可以与内壁2和辅助壁7类似的方式在辅助壁内设置附加的辅助壁(未示出)。通过附加的辅助壁可以实现三阶段分离。

图4A和图4B示出不具有辅助壁7的常规旋风分离器与根据本发明的旋风分离器之间的操作效率差异。图4B示出单壁旋风分离器的内侧。特别是，示出了涡流与液体所沉积于的壁之间的接触表面。图中的暗区表示液体大量再纳入在涡流中。因此，暗区表示旋风分离器的负面影响或不利影响。换句话说，暗区越少，旋风分离器的工作效果越好。图4B示出液体再纳入在涡流中是非常普遍的并且具有一些热点。这些热点通常位于入口3处和流首先撞击内侧的区域中。在图4B中，附图标记20表示根据现有技术由单个内壁形成的内侧。

图4A示出完全相当于图1的内壁2的图。与图4B相比，暗区的数量明显更有限，这表示液体再纳入在涡流中显著更少。由于辅助壁的存在，液体将更少再纳入在涡流中。

图5示出用于压缩气体的压缩机21。压缩机21具有进气口22。待压缩气体经由进气口22进给到压缩机21的至少一个压缩机元件中。待压缩气体可以是空气、氮气或氧气、或其它气体、或气体混合物。压缩机21还具有液体供应装置23。液体可以经由液体供应装置23供应到压缩机元件。在压缩机技术中已知的是，供应液体具有多种作用，包括在压缩期间润滑压缩机21和密封压缩机等。液体可以是例如油或水，通常取决于应用来选择。

压缩机21的主要目的是压缩待压缩气体22。然而，通过供应液体，来自压缩机元件的流8将不仅包含压缩气体，而且还将包含大量液体。通过将压缩机元件的出口连接到根据本发明的旋风分离器1的入口，大部分液体可以与流8分离。这进一步提供了将排出口11直接或间接地连接到液体供应装置23的可能性，以创建出可以再利用液体的几乎闭合回路。实践中，通常将提供液体源24。液体源24可以包含过滤器，或可以包括用于冷却和/或加热气流和/或液流的冷却和/或加热机构。对于图5的旋风分离器1的操作方式，参考上面图1的描述。

本领域技术人员将清楚的是，旋风分离器在使用中不一定必须竖直布置。在竖直布置中，壳体的纵向轴线平行于竖直轴线。壳体的纵向轴线也可以相对于竖直轴线成一定角度放置。在特殊类型的使用中，壳体可以水平放置，纵向轴线与竖直轴线大体上成直角。即使当壳体不以竖直布置使用时，也可以具有本说明书中的特性。因此，使用期间的布置对于本发明的定义不是限制性的。当呈任何取向的旋风分离器都包含权利要求的特性时，将视为落入保护范围之内。表示旋风分离器中元件和/或零件位置的相对术语(诸如顶壁、底壁和侧壁)将始终相对于竖直布置的旋风分离器来解释。

基于以上描述，本领域技术人员将理解，本发明可以用不同的方式并且基于不同的原理来实施。另外，本发明不限于上面描述的实施例。上面描述的实施例以及附图仅是例示性的并且仅用于增加对本发明的理解。因此，本发明将不限于本文描述的实施例，而是在权利要求中限定。

Claims (15)

1.一种旋风分离器(1)，用于将液体从气体和液体流(8)中分离，旋风分离器包括壳体，壳体具有大体管状的内壁(2)，用于流的入口(3)设置在壳体中以至少部分地切向地将流运载到内壁上，此外出口(4)设置在壳体的顶部处，以使得在操作期间流在入口与出口之间形成涡流(5)，并且，液体(6)由于离心力而撞击内壁以便排出，其特征在于，至少在入口上方的区域中壳体具有大体管状的辅助壁(7)，辅助壁的外侧与内壁间隔开并朝向内壁，以使得在操作期间涡流至少部分地由辅助壁的内侧约束，以减少涡流与内壁处液体之间的接触。

2.根据权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于，入口取向成使得在操作期间流经由入口几乎完全直接运载到内壁。

3.根据权利要求1或2所述的旋风分离器，其特征在于，入口由延伸穿过内壁并且至少部分地延伸到壳体中的入口管部件形成。

4.根据权利要求1或2所述的旋风分离器，其特征在于，辅助壁相对于内壁定位成使得在操作期间涡流的下段由内壁沿其圆周约束，并且涡流的最上段由辅助壁的内侧沿其圆周约束。

5.根据权利要求1或2所述的旋风分离器，其特征在于，在操作期间，残留液体(9)由于离心力而离开流撞击到辅助壁的内侧，以便获得两阶段分离。

6.根据权利要求1或2所述的旋风分离器，其特征在于，大体环形的腔室(10)形成在内壁与辅助壁的外侧之间，腔室的环厚度(dk)由内壁与外侧之间的距离确定，腔室在底部敞开以允许内壁处的液体流入流出腔室。

7.根据权利要求6所述的旋风分离器，其特征在于，腔室的高度(h)大于环厚度。

8.根据权利要求6所述的旋风分离器，其特征在于，大体环形的腔室在顶部封闭。

9.根据权利要求6所述的旋风分离器，其特征在于，环厚度小于入口的直径(di)。

10.根据权利要求1或2所述的旋风分离器，其特征在于，内壁围绕第一轴线形成，辅助壁围绕第二轴线形成，第一轴线和第二轴线大体重合。

11.根据权利要求10所述的旋风分离器，其特征在于，内壁形成壳体的下段，辅助壁与内壁一起延伸到壳体的顶部。

12.根据权利要求1或2所述的旋风分离器，其特征在于，壳体在底部具有排出口(11)，用于排出液体。

13.一种用于压缩气体的压缩机，压缩机设置有至少一个压缩机元件，压缩机元件具有用于压缩后气体的出口，其特征在于，用于压缩后气体的出口连接到根据前述权利要求中任一项所述旋风分离器的入口。

14.一种用于从液体和气体流中分离液体的方法，包括：

-通过入口将液体和气体流引入到具有大体管状内壁的壳体中，液体和气体流至少部分切向地撞击内壁；

-通过设置在壳体顶部处的出口将液体和气体流排出；

以使得：

液体和气体流在入口与出口之间形成涡流；并且

液体由于离心力而撞击内壁以便排出，并且该方法包括排出液体；

其特征在于，至少在入口上方的区域中涡流至少部分地在辅助壁的内侧延伸，以便减少涡流与内壁处液体之间的接触。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，残留液体撞击辅助壁的内侧以排出，并且，该方法还包括排出残留液体。

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