CN113144677A - 一种水分离器和除水系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于真空系统除水设备的技术领域涉及一种水气分离装置，包括：真空罐，真空罐的内部形成密闭腔体；真空罐上设置进气管路，进气管路与所述真空罐内部的密闭腔体连通，用于输送气体进入所述真空罐内部的密闭腔体；真空罐上部设置出气管路，真空罐的下部设置出水管路；螺旋片，设置在所述真空罐内并与所述真空罐的内壁连接，螺旋片在所述真空罐内从上至下螺旋下降，螺旋片的中心形成可供空气从真空罐的底部向出气管流动的路径；所述进气管路的出气口的上方和下方分布所述螺旋片，所述螺旋片使得所述出气口流出气体从上至下螺旋下降。

Description

一种水分离器和除水系统

技术领域

本发明属于真空系统除水设备的技术领域，具体涉及一种水分离器和除水系统。

背景技术

目前在液晶面板生产、自动化加工、吸附搬运等相关领域（如面板磨边倒角机、清洗机等水制程设备），存在产品或被加工件的吸附治具异常或漏真空时会有大量的水被吸入真空管道，大量的水进入真空管道会导致真空系统不稳定，长时间会导致真空发生器损坏，现有处理方法为：由人工频繁去检查真空管道或储水容器积水状况，并手动打开底部水阀进行排水。因此需要提供一种能够自动驱除真空系统中水的除水设备。

发明内容

为解决上述技术问题本发明提供一种水气分离装置，该水气分离装置能够利用其内部的螺旋板将进入分离装置的气体与水分离，应用在真空系统中防止真空系统不稳定或发生损害。

为实现上述发明目标，本申请提供一种水气分离装置，其包括：

真空罐，真空罐的内部形成密闭腔体；

真空罐上设置进气管路，进气管路与所述真空罐内部的密闭腔体连通，用于输送气体进入所述真空罐内部的密闭腔体；

真空罐上部设置出气管路，真空罐的下部设置出水管路；

螺旋片，设置在所述真空罐内并与所述真空罐的内壁连接，螺旋片在所述真空罐内从从上至下螺旋下降，螺旋片的中心形成可供空气从真空罐的底部向出气管流动的路径；

所述进气管路的出气口的上方和下方分布所述螺旋片，所述螺旋片使得出气口中的气体从上至下螺旋下降。

在较佳的实施方案中，所述进气管路的出气口出口方向与所述真空罐的内壁相切，使得所述进气管路出气口的空气进入所述真空罐后形成贴真空罐壁旋转的涡流。

在较佳的实施方案中，所述螺旋片同时作为所述气体螺旋下降过程中凝结水的导向板，螺旋片将所述凝结水导向至所述出水管路。

在较佳的实施方案中，所述真空罐由上部、中部和下部构成，所述上部和下部为半球状，所述凝结水导向至所述出衡管路。

在较佳的实施方案中，所述压力平衡管路上连接压力表。

本发明还将上述水气分离装置应用于水气分离系统中，水气分离系统，包括：

上述水气分离装置，水气分离装置的进气管路连接真空应用端进气口；

真空发生器，用于产生真空以使得空气从水气分离装置的出气管路流出；

积水器，用于收集所述水气分离装置中从空气中分离出的水；

压力平衡阀，用于控制积水器与水气分离装置之间的压力平衡管路的打开或关闭；

排水阀，用于控制水气分离装置与积水器之间排水管路打开或关闭；

排水正压阀，用于控制积水器的正压管路的打开或关闭；

预先负压阀，用于控制积水器与真空发生器之间的负压管路的打开或关闭；

控制器，用于自动化控制所述压力平衡阀、排水阀、排水正压阀、预先负压阀，使得水气分离装置向积水器自动排水；

所述控制器控制水气分离装置自动向积水器排水的过程包括：关闭正压阀；打开预先负压阀，待积水器充满负压后关闭预先负压阀；打开压力平衡阀让水气分离装置与积水器内压力平衡；打开所述排水阀，让水气分离装置中的水排到积水器内。

在较佳的实施方案中，所述控制器控制积水器排水的过程包括：关闭排水阀；打开排水正压阀，通过正压将积水器内水压出。

在较佳的实施方案中，所述积水器包括排水单向阀，用于将积水器内水排出并在所述预先负压阀打开时保持所述积水器密闭。

在较佳的实施方案中，所述真空应用端为真空吸盘。

本发明具备如下几个方面的技术效果：1.控制器控制排水阀、正压阀、预负压阀以及平衡阀自动化按照预定的顺序工作，水气分离系统可持续工作，可以支持真空负压系统无需停机检查、检修提高工厂的生产效率。2.螺旋导板可将进入真空罐中的空气向下导流至真空罐的下方，螺旋板起到引导同时水气高速旋转水因离心作用与气体分离并沿导板向下流动，大颗粒的水珠在导板的作用下向下运动至真空罐底部的出水管路；气体运动至真空罐的底部后沿着螺旋板中空处向上流动至出气管路。

附图说明

图1是水气分离系统结构示意图。

图2是水气分离装置剖面结构示意图。

图3是水气螺旋板立体结构示意图。

具体实施方式

为帮助本领域技术人员理解本发明技术方案，以下结合附图进一步详述具体实施方式。

图1所示为水气分离系统100示意图，其中管线和水气分离装置106、控制器128、真空装置均已模块化符号表示，但这并不影响本领域技术人员理解本申请的技术方案，也不影响本申请对技术方案披露的充分性。

水气分离系统100应用于目前在液晶面板生产、自动化加工、吸附搬运等应用场景。例如液晶面板生产中由于存在电镀、清洗等工艺液晶面板上或生产环境中存在水气，这些水气会随着实用真空吸附的搬运机械进入到工厂的真空系统中影响系统正常运行。通常水气经过吸盘112等应用端进入真空系统。因此本申请的水气分离系统100的空气入口在图1所示的吸盘112，当然也可以是其他利用真空工作的自动化设备。

所述水气分离系统100包括水气分离装置106、真空发生器积水器、控制器128以及用于用于连接上述装置的管路和用于控制管路开闭的各种阀门。

水气分离装置106用于将水气中的水和气体分离。水气分离装置106的进气管路114连接真空应用端进气口，水气分离装置106的出气口110连接真空发生器104，真空发生器104产生真空使得水气从水气分离装置106的进气管路流向出气管路108。水气分离装置106的出水管路114与积水器122的进水管路115连接，水气分离装置106内产生的积水通过出水管路114排到积水器122内。水气分离装置106还包括压力平衡管路110，该压力平衡管路110与压力平衡阀126连接，压力平衡阀126用于平衡在水气分离装置106排水和预负压时压力。

真空发生器102，可以是工厂中厂务负压源CDA即集中的真空系统，也可以是独立的与本水气分离系统100连接的真空泵。图1中所示的CDA是厂务负压源其通过气体阀门接入水气分离系统100中给水气分离系统100提供真空动力。真空发生器102提供的真空动力驱动空气从水气分离装置106的进气管路114流向出气管路108，并最终流向厂务负压源的真空泵中；

积水器122，是一个收集分离水的密闭容器。其收集水气分离装置106中分离出的水后暂存于其内的密闭空间内，积水器122内部设置水位传感器(图中国未示出)，水位传感器监测水位达到一定的阈值后积水器122会将水通过排水单向阀排到积水器122外部（如下水管道、废水回收处理系统等）。

本水气分离系统100还包括多个阀门以控制真空发生器104、积水器122、水气分离装置106之间的管路通端的过程。这些阀门包括：

压力平衡阀126，用于控制积水器122与水气分离装置106之间的压力平衡管路的打开或关闭。压力平衡阀126能够在水气分离装置106向积水器122排水时平衡水气气分离装置106与积水器122的压力。压力平衡阀126还能够在在积水器122预负压完成后平衡水气分离装置106和积水器122的压力。

排水阀116，用于控制水气分离装置106与积水器122之间排水管路打开或关闭；排水阀116打开时水气分离装置106中的积水从分离装置中经过管路进入积水器122内。

排水正压阀120，用于控制积水器122的正压管路的打开或关闭。排水正压阀120需要与排水阀116配合使用，即在排水阀116关闭时所述排水正压阀120打开，排水正压阀120打开后积水器122内的水通过排水单向阀流出到积水器122外。

预先负压阀118，用于控制积水器122与真空发生器之间的负压管路的打开或关闭；预先负压阀118在积水器122排水完成后打开，对积水器122内部完成负压抽出多余空气防止，其内部正压气体回流到所述水气分离装置106中。

控制器128，用于自动化控制所述压力平衡阀126、排水阀116、排水正压阀120、预先负压阀118。在本申请中所述控制器128执行控制程序，控制器128可以通过控制上述阀门供电达到打开或关闭各阀门的作用。控制器128可以是成熟的商用控制模块例如PLC工业控制器128，在实施本发明时只需要向控制器128内写入控制程序即可。所述控制器128还可以是专用控制板，专用控制板上的微处理单元执行控制程序。所述控制器128还可以是预编程电路。

所述控制器128与积水器122内的液位传感器（图中未示出）连接，通过液位传感器感知积水器122内的水位，当积水其内的水位达到控制器128的程序设置的阈值时控制器128开始执行排水程序。

控制器128排水程序包括：关闭排水阀116；打开排水正压阀120，通过正压将积水器122内水压出。当所述排水阀116被关闭后水气分离装置106内的水暂时存留在其内，同时负压发生器104以及吸盘112等正常工作。打开所述排水正压阀120后正压将积水器122内的积水压出，所述排水正压阀120连接的正压源可以是正压泵还可以是大气。在排水的过程中压力平衡阀126和排水阀116始终关闭，积水器122内的正压不会影响水气分离装置106内的负压。

在排水完成后所述控制器128执行水气分离装置106向积水器122中排水的程序。排水程序包括：关闭排水正压阀120；打开预先负压阀118，待积水器122充满负压后关闭预先负压阀118；打开压力平衡阀126让水气分离装置106与积水器122内压力平衡；打开所述排水阀116，让水气分离装置106中的水排到积水器122内。

关闭正压阀后所述积水器122内的水停止向外排出同时积水器122的排水单向阀126关闭。打开预先负压阀118后所述计数器内的空气被抽出，积水器充满负压，为了使得所述积水器122内的空气被充分抽出控制器128可在负压阀打开后设置一计时器，待计时器达到预定时间后再关闭所述预先负压阀118。在预先负压阀118打开时所述排水阀116、压力平衡阀126均保持关闭的状态使得所述积水器122密闭防止气体回流。在打开压力平衡阀126后由于积水器122内与水气分离装置106内存在一定的压力差，因此气体会经过压力平衡阀126流向积水器122内，从而达到压力平衡。最后控制器128打开所述排水阀116并保持压力平衡阀126的打开状态使得水气分离装置106中的水能够源源不断的向积水器122中流出。

本发明除水系统具备以下优点：1.能够在负压系统不停机的情况下连续运行除水，不影响负压系统工作。2.系统除水、排水完全自动化不需要人为干预可以支持真空负压系统无需停机检查、检修提高工厂的生产效率。

以下内容为对本发明除水系统中的核心部件-水气分离装置的进一步描述。

参照图2和图3水气分离装置200（相当于图1中标号106的部件）在真空罐内设置螺旋板300，螺旋板300中间为中空的气流路径304，使得水气能够沿着螺旋板300旋转下行，并在下行的过程中将水分离出来，同时气体沿着螺旋板300下降到底部后从螺旋板300中心的气流路径向上流动，从而实现水气分离的效果。

水气分离装置200的主体是一真空罐。该真空罐内形成一密闭的腔体，真空罐由上下两部分焊接而成，当然本领域技术人员知道还可以以可拆卸并且保持密封的将真空罐的组成部分连接起来。真空罐在形态上呈现胶囊状，分为上、中、下三个部分。上部210和下部214为半球状，所述中部为圆柱状212。

螺旋片300，设置在所述真空罐内并与所述真空罐的内壁207连接，螺旋片300在所述真空罐内从从上至下螺旋下降，螺旋片300的中心形成可供空气从真空罐的底部向出气管流动的路径304。所述螺旋片300同时作为所述气体螺旋下降过程中凝结水的导向板，螺旋片300将所述凝结水的导向至所述出水管路。

水气分离装置200的真空罐中部212上设置进气管路202，进气管路202与所述真空罐内部的密闭腔体连通，用于输送气体进入所述真空罐内部的密闭腔体。进气管路202的出气口208的上方和下方分布所述螺旋片300，所述螺旋片300使得出气口208中的气体进入真空罐后从上至下螺旋下降。同时进气管路202的出气口208出口方向与所述真空罐的内壁207相切，使得所述进气管202路出气口208的空气进入所述真空罐后形成贴真空罐内壁207旋转的涡流。

真空罐的下部设置出水管路216；从水气中分离出的水经过出水管路216到达积水器122中。

所述真空罐上设置用于连接压力平衡阀126的压力平衡管路220。同时压力平衡管路220可链接压力表128以显示真空罐内的实时压力，压力平衡管路220能够在压力平衡阀126打开时流入或流出空气以平衡积水器122和真空罐内的压力。

所述水气分离装置200运行时，真空发生器104产生负压将空气从真空罐的出气管路中抽出，同时由于负压的作用空气从吸盘112进入进气管路进一步进入真空罐的内。由于进气管路的出气方向与真空罐的内壁207相切，使得进入真空罐内的空气立即在真空罐内形成涡流，所述涡流使得水气中的水被离心至真空壁207；同时由于螺旋板300的作用涡流气体沿着螺旋板300螺旋向下流动，并且气体经过螺旋板300多周旋转水气完全后向下到达真空罐的底部，并且气体从螺旋板300中心的路径向上运动到达真空罐出气管路。同时与空气分离的水在离心效应的作用下沿着螺旋板旋300转下降到达真空罐的底部，从出水管路流出。

上述水气分离装置具有以下几方面的技术效果：1.螺旋板经过多层螺旋使得水气能够在真空罐内流动的路径足够长，旋转的时间也足够长充分分离水和空气。2.进气管路的出气口与真空罐的壁相切使得真空罐内的涡流易于形成。3.螺旋板的中空结构形成的气体路径将刚刚进入真空罐的含水气体和经过脱水的气体完全分离，在螺旋板中间不用设置专用的管道简化了螺旋板和真空罐的内部结构。

Claims (10)

1.一种水气分离装置，其特征在于，包括：

真空罐，真空罐的内部形成密闭腔体；

真空罐上设置进气管路，进气管路与所述真空罐内部的密闭腔体连通，用于输送气体进入所述真空罐内部的密闭腔体；

真空罐上部设置出气管路，真空罐的下部设置出水管路；

螺旋片，设置在所述真空罐内并与所述真空罐的内壁连接，螺旋片在所述真空罐内从从上至下螺旋下降，螺旋片的中心形成可供空气从真空罐的底部向出气管流动的路径；

所述进气管路的出气口的上方和下方分布所述螺旋片，所述螺旋片使得所述出气口流出气体从上至下螺旋下降。

2.根据权利要求1所述的一种水气分离装置，其特征在于，所述进气管路的出气口出口方向与所述真空罐的内壁相切，使得所述进气管路出气口的空气进入所述真空罐后形成贴真空罐壁旋转的涡流。

3.根据权利要求1所述的一种水气分离装置，其特征在于，所述螺旋片同时作为所述气体螺旋下降过程中凝结水的导向板，螺旋片将所述凝结水导向至所述出水管路。

4.根据权利要求1所述的一种水气分离装置，其特征在于，所述真空罐由上部、中部和下部构成，所述上部和下部为半球状，所述中部为圆柱状。

5.根据权利要求1所述的一种水气分离装置，其特征在于，所述真空罐上设置用于连接压力平衡阀的压力平衡管路。

6.根据权利要求5所述的一种水气分离装置，其特征在于，所述压力平衡管路上连接压力表。

7.一种水气分离系统，其特征在于，包括：

如权利要求5所述的一种水气分离装置，水气分离装置的进气管路连接真空应用端进气口；

真空发生器，用于产生真空以使得空气从水气分离装置的出气管路流出；

积水器，用于收集所述水气分离装置中从空气中分离出的水；

压力平衡阀，用于控制积水器与水气分离装置之间的压力平衡管路的打开或关闭；

排水阀，用于控制水气分离装置与积水器之间排水管路打开或关闭；

排水正压阀，用于控制积水器的正压管路的打开或关闭；

预先负压阀，用于控制积水器与真空发生器之间的负压管路的打开或关闭；

控制器128，用于自动化控制所述压力平衡阀、排水阀、排水正压阀、预先负压阀，使得水气分离装置向积水器自动排水；

所述控制器128控制水气分离装置自动向积水器排水的过程包括：关闭正压阀；打开预先负压阀，待积水器充满负压后关闭预先负压阀；打开压力平衡阀让水气分离装置与积水器内压力平衡；打开所述排水阀，让水气分离装置中的水排到积水器内。

8.根据权利要求7所述的一种水气分离系统，其特征在于，所述控制器128控制积水器排水的过程包括：关闭排水阀；打开排水正压阀，通过正压将积水器内水压出。

9.根据权利要求8所述的一种水气分离系统，其特征在于，所述积水器包括排水单向阀，用于将积水器内水排出并在所述预先负压阀打开时保持所述积水器密闭。

10.根据权利要求7所述的一种水气分离系统，其特征在于，所述真空应用端为真空吸盘。

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