DE102007016425A1

DE102007016425A1 - Oil separating arrangement, has two-stage mechanical centrifugal separator arranged in head area of oil separator and in connection with housing of compressor, where rotation operation is performed by fluid motor

Info

Publication number: DE102007016425A1
Application number: DE200710016425
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. Mosemann
Original assignee: Grasso GmbH Refrigeration Technology
Current assignee: GEA Refrigeration Germany GmbH
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2008-10-09

Abstract

The arrangement has a two-stage mechanical centrifugal separator (13) arranged in a head area of an oil separator (3), where a rotation operation is performed by a fluid motor. The fluid motor is implemented as a hydraulic motor (33) and drive fluid of the motor is used as a partial current of the oil to be supplied to a compressor (1) i.e. rotary screw compressor. The centrifugal separator is arranged in connection with a housing of the compressor and the operation is performed by a shaft end of the compressor. The centrifugal separator includes two separator stages.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ölabscheidung von Öl aus einem zweiphasigen Öl-Kältemitteldampfgemisch, das auf der Druckseite von ölgefluteten Verdichtern, wie z. B. Schraubenverdichtern, anzutreffen ist und meist in Form eines Tropfenspektrums von sehr kleinen bis hin zu größeren Tropfen charakterisiert ist. Das Öl soll möglichst vollständig vom Kältemitteldampf getrennt werden, damit die Wärmeübergänge in den Wärmeübertragern einer Kälteanlage, z. B. im Verdampfer, durch Ölfilmbildung nicht zu stark beeinträchtigt werden. Das Öl-Kältemitteldampfemisch ist ein Öl-CO₂-Dampfgemisch.The invention relates to a device for oil separation of oil from a two-phase oil-refrigerant vapor mixture on the pressure side of oil-flooded compressors, such as. As screw compressors, is found and is usually characterized in the form of a drop spectrum of very small to larger drops. The oil should be as completely as possible separated from the refrigerant vapor, so that the heat transfer in the heat exchangers of a refrigeration system, eg. B. in the evaporator, are not affected too much by oil film formation. The oil-refrigerant vapor mixture is an oil-CO ₂ vapor mixture.

Gemäß dem Stand der Technik werden zur Lösung dieser Aufgabe oft mehrstufige Abscheider mit so genannten Coalescent-Elementen als letzte Stufe der Abscheidung verwendet. Dieses Abscheideprinzip nutzt die Schwerkraft und den Dichteunterschied der Fluide aus. Bei Richtungsänderung des Öl-Kältemitteldampfgemisches im feinsten Gewebe der Coalescent-Elemente nehmen die Flüssigkeitströpfchen nicht den gleichen Strömungsweg wie der Dampf, so dass auch kleinste Flüssigkeitströpfchen auf die feinen Fasern dieses Abscheideelements treffen und dort haften bleiben, während der Dampf das Abscheideelement durchströmt.According to the state The technology becomes the solution This task often multi-stage separator with so-called coalescent elements used as the last stage of the deposition. This separation principle exploits the gravity and density difference of the fluids. When changing direction of the oil-refrigerant vapor mixture in the finest tissue of the coalescent elements, the liquid droplets do not take the same flow path like the steam, so that even the smallest liquid droplets on the fine fibers meet this Abscheideelements and stick there, while the Steam flows through the separator.

Wenn der Dichteunterschied zwischen den beiden Phasen von Dampf und Öltröpfchen eher klein ist, was bei der Verdichtung von CO₂ bis hin zu Drücken von etwa 100 bar in Kälteanlagen mit transkritischer Prozessführung zu beobachten ist, werden große Abmessungen des Abscheidebehälters benötigt, um eine ausreichend gute Ölabscheidung zu gewährleisten. Das verursacht hohe Kosten.If the density difference between the two phases of vapor and oil droplets is rather small, as can be observed in the compression of CO ₂ up to pressures of about 100 bar in refrigeration plants with transcritical process control, large dimensions of the separation vessel are required to a sufficiently good To ensure oil separation. That causes high costs.

Zyklonabscheider, deren Abscheideprinzip die Zentrifugalbeschleunigung durch die Führung des Gasstromes längs einer Schraubenlinie oder in Kombination mit einer Spirale ausnutzt, erreichen völlig unbefriedigende Abscheidegrade, da die zu realisierbaren Geschwindigkeiten zu klein sind und zudem bei Teillastbetrieb des Verdichters bis zur Unwirksamkeit des Abscheiders abnehmen.cyclone, their separation principle, the centrifugal acceleration by the leadership of the Gas stream along a helix or in combination with a spiral, reach completely unsatisfactory separation rates, as the achievable speeds too small and also at partial load operation of the compressor up to the inefficiency of the separator decrease.

Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen kostengünstigen Ölabscheider mit hohem Ölabscheidegrad für ein Öl-Dampfgemisch zu schaffen.The Invention pursues the aim of a low-cost oil separator with high Ölabscheidegrad for an oil-vapor mixture to accomplish.

Gemäß den Merkmalen der Erfindung ist ein Zentrifugalabscheider als Flüssigkeitsabscheider zur Ölabscheidung vorhanden. Der Zentrifugalabscheider besteht in einer vorteilhaften Ausführung aus einem Zentrifugalvorabscheider und einem Zentrifugalnachabscheider. Die beiden Abscheiderstufen sind axial hintereinander auf einer Welle angeordnet oder sie umschließen sich radial, wobei der Vorabscheider den Nachabscheider zumindest teilweise umfasst. Die Vor- und Nachabscheiderstufen können vorteilhaft auch abwechselnd hintereinander angeordnet werden. Die Vorabscheiderstufen haben bei radial umschließender Anordnung eine größere radiale Erstreckung, als die Nachabscheiderstufen, so dass sich zwischen benachbarten Flächen der Vorabscheiderstufen in den radial weiter außen liegenden Teilen des Vorabscheiders größere Kanäle ergeben, als zwischen den benachbarten Kanalflächen der Nachabscheiderstufen. Dadurch wird die radiale Abströmung des abgeschiedenen Öles aus der Vorabscheiderstufe erleichtert. Die sich radial anschließenden fest stehenden Umfassungswandteile der Abscheiderstufen sind mit einem Gestrick, zum Beispiel aus Stahlwolle ausgekleidet, um die infolge Zentrifugalkraft aus den Abscheiderstufen austretenden Öltropfen zu größeren Tropfen zu agglomerieren und im Gestrick infolge Schwerkraft nach unten abzuleiten, ohne erneut mit dem Dampfstrom vermischt zu werden. Der Rotations-Antrieb der Welle wird durch eine Torsionsverbindung von einem Wellenende des Schraubenverdichters realisiert oder in einer anderen vorteilhaften Ausführung durch einen Fluidmotor, zum Beispiel einen Hydraulikmotor, realisiert. Wenn der Rotations-Antrieb der Welle durch eine Torsionsverbindung von einem Wellenende des Schraubenverdichters realisiert wird, erfolgt der Antrieb mittels einer Kupplung, die am Hauptrotor oder am Nebenrotor drehfest angeordnet ist, so dass die beiden Zentrifugalabscheiderstufen gemeinsam mit der Drehzahl des Hauptrotors oder mit der Drehzahl des Nebenrotors angetrieben werden oder getrennt jede für sich, der Vorabscheider mit der Drehzahl des Nebenrotors und der Nachabscheider mit der Drehzahl des Hauptrotors angetrieben werden. Die Welle des Abscheiders kann auch jeweils als Verlängerung eines Rotorwellenendes ausgeführt sein, so dass der rotierende Teil des Zentrifugalabscheiders fliegend ausgeführt ist.According to the characteristics The invention is a centrifugal separator as a liquid separator for oil separation available. The centrifugal separator consists in an advantageous execution from a Zentrifugalvorabscheider and a Zentrifugalnachabscheider. The two separator stages are axially one behind the other on one Arranged wave or they surround themselves radially, whereby the Pre-separator includes the Nachabscheider at least partially. The Pre- and Nachabscheiderstufen can advantageously also be arranged alternately one behind the other. The Pre-separator stages have a larger radial with radial enclosing arrangement Extension, as the Nachabscheiderstufen, so that between neighboring areas the pre-separator stages in the radially outer parts of the pre-separator larger channels, than between the adjacent channel surfaces of Nachabscheiderstufen. This will cause the radial outflow of the separated oil relieved from the pre-separator stage. The radially adjoining fixed standing Umfassungswandteile the separator stages are with a Knitted fabric, for example, made of steel wool, due to the Centrifugal force from the separator stages escaping oil drops to larger drops to agglomerate and down in the fabric due to gravity to be diverted without being mixed again with the vapor stream. The rotation drive of the shaft is by a torsion connection realized by a shaft end of the screw compressor or in another advantageous embodiment realized by a fluid motor, for example a hydraulic motor. When the rotation drive the shaft by a torsion connection of a shaft end of the Screw compressor is realized, the drive is carried out by means of a Coupling, the rotation on the main rotor or on the secondary rotor arranged is, so that the two Zentrifugalabscheiderstufen together with the speed of the main rotor or the speed of the secondary rotor be driven or separated separately, the pre-separator with the speed of the secondary rotor and the Nachabscheider with the speed driven by the main rotor. The wave of the separator can also as an extension a rotor shaft end executed be so that the rotating part of the centrifugal separator flying accomplished is.

In einer anderen vorteilhaften Ausführung ist das Antriebswellenende des Zentrifugalabscheiders über eine drehfeste Stahllamellenkupplung mit einem Wellende des Schraubenverdichters verbunden, während die andere Seite der Zentrifugalabscheiderwelle wälz- oder gleitgelagert ist. Der Fluidmotor ist vorteilhaft im Umfassungsgehäuse des Ölabscheiders angeordnet. Das treibende Arbeitsfluid des Fluidmotors ist zumindest ein Teilstrom des zum Verdichter zuzuführenden Öles. Das Druckpotential des Öles zum Fluidantrieb des Zentrifugalabscheiders ist betriebskostenneutral vorhanden, da in überflutete Verdichter, zu denen die Kälte-Schraubenverdichter gehören, größere Ölmengen in den Arbeitsraum eingespritzt werden. Das Zweiphasen-Öl-CO₂-Dampfgemisch wird im Zentrifugalabscheider auf Grund der großen Zentrifugalbeschleunigung getrennt. Das verkleinert die Abmessungen des Ölabscheiders. In den rotierenden Vor- und Nachabscheidern sind Strömungskanäle vorhanden, deren Strömungsachsen auf gedachten Kegelflächen angeordnet sind. Der Vorabscheider besitzt im Vergleich zum Nachabscheider weniger, dafür Strömungskanäle mit größeren Kanalquerschnitten. Die Strömungskanäle des Nachabscheiders haben im Vergleich zum Vorabscheider eine größere Anzahl kleinerer Strömungskanäle. Die beiden Stufen des rotierenden Teiles des Zentrifugalabscheiders, der Vorabscheider und der Nachabscheider, werden nacheinander von außen nach innen durchströmt. Das geschieht zwangsweise von außen nach innen infolge statischer Druckdifferenz entgegen der auf den CO₂-Dampf nach außen wirkenden Zentrifugalkraft. Auf das im Öl-CO₂-Dampf-Zweiphasengemisch mitgeführte Öl wirken auf Grund der größeren Dichte größere Zentrifugalkräfte, so dass es sich entgegen der CO₂-Dampfströmungsrichtung radial von innen nach außen bewegt und sich vom Dampfstrom trennt. Das abgeschiedene Öl fließt als Wandströmung an den in radialer Richtung betrachteten Wandabschnitten der Strömungskanäle hin zum Außenumfang des Zentrifugalabscheiderelements. Nach Verlassen der Strömungskanäle wird das abgeschiedene Öl an die Umfangswand geschleudert und strömt infolge Schwerkraft als Wandströmung zum Ölsumpf. Der Abstand zwischen Außendurchmesser der Abscheiderstufen und der Umfangswand ist vorteilhaft so bemessen, dass die CO₂-Dampf-Strömungsgeschwindigkeit im Ringraum kleiner als 1 m/s ist. Der die Vor- und Nachabscheider umfassende Wandteil ist vorteilhaft mit einem groben Gewebe, z. B. Stahlgestrick umgeben, um aus den kleinen Öltröpfchen größere Öltropfen zu generieren. Das Öl-CO₂-Dampf-Zweiphasengemisch gelangt zuerst zum Vorabscheider. Die Strömungskanalquerschnitte im Vorabscheider sind vorteilhaft so groß ausgeführt, dass die Strömungsgeschwindigkeit des CO₂ Dampfes in Bezug auf die Kanalwandung nicht größer als 5 m/s ist. Im Vorabscheider wird der größte Teil des Öles vom CO₂-Dampfstrom getrennt. Der CO₂-Dampfstrom wird nach Passieren des Vorabscheiders gemeinsam mit dem verbleibenden Restöl zum Nachabscheider geführt, der eine Vielzahl kleinerer Strömungskanäle aufweist. Die physikalisch radial nach außen wirkenden Trennkräfte auf die Flüssigkeitströpfchen und auf den Kältemitteldampf, die sich aus Dichte und Radialbeschleunigung ergeben, unterscheiden sich infolge unterschiedlicher Dichte von Öl und CO₂-Dampf. Die Radialbeschleunigung ist um ein Vielfaches größer als die Gravitationsbeschleunigung. Daher können die Abmessungen der Abscheiderstufen bei einem vergleichbaren Abscheidegrad entsprechend klein dimensioniert werden.In another advantageous embodiment, the drive shaft end of the centrifugal separator is connected via a non-rotatable steel disc clutch with a shaft end of the screw compressor, while the other side of the Zentrifugalabscheiderwelle is roller or sliding bearings. The fluid motor is advantageously arranged in the enclosure of the oil separator. The driving working fluid of the fluid motor is at least a partial flow of the oil to be supplied to the compressor. The pressure potential of the oil to the fluid drive of the centrifugal separator is operating cost neutral, as in flooded compressors, which include the refrigeration screw compressor, larger amounts of oil are injected into the working space. The two-phase oil-CO ₂ vapor mixture is separated in the centrifugal separator due to the large centrifugal acceleration. This reduces the dimensions of the oil separator. In the rotating pre-and Nachabscheidern Strö mungskanäle present whose flow axes are arranged on imaginary conical surfaces. The pre-separator has in comparison to the Nachabscheider less, but flow channels with larger channel cross-sections. The flow channels of the Nachabscheiders have in comparison to the pre-separator a larger number of smaller flow channels. The two stages of the rotating part of the centrifugal separator, the pre-separator and the Nachabscheider be successively flowed through from the outside to the inside. This happens forcibly from outside to inside due to static pressure difference against the centrifugal force acting on the CO ₂ vapor to the outside. Due to the greater density, larger centrifugal forces act on the oil entrained in the oil-CO ₂ vapor two-phase mixture, so that it moves radially from the inside to the outside and separates from the vapor stream, contrary to the CO ₂ vapor flow direction. The separated oil flows as a wall flow at the radially-viewed wall portions of the flow channels toward the outer periphery of the centrifugal separator. After leaving the flow channels, the separated oil is thrown to the peripheral wall and flows due to gravity as a wall flow to the oil sump. The distance between the outer diameter of the separator stages and the peripheral wall is advantageously dimensioned such that the CO ₂ vapor flow velocity in the annular space is less than 1 m / s. The pre-and Nachabscheider comprehensive wall part is advantageous with a coarse tissue, for. B. steel knit to generate larger oil drops from the small oil droplets. The oil-CO ₂ vapor two-phase mixture first reaches the pre-separator. The flow channel cross sections in the pre-separator are advantageously designed so large that the flow velocity of the CO ₂ vapor with respect to the channel wall is not greater than 5 m / s. In the pre-separator, most of the oil is separated from the CO ₂ vapor stream. The CO ₂ vapor stream is passed, after passing through the pre-separator together with the remaining residual oil to the Nachabscheider, which has a plurality of smaller flow channels. The physically radially outwardly acting separation forces on the liquid droplets and on the refrigerant vapor, which result from density and radial acceleration, differ due to different density of oil and CO ₂ vapor. The radial acceleration is many times greater than the gravitational acceleration. Therefore, the dimensions of the separator stages can be dimensioned correspondingly small at a comparable degree of separation.

Die Figuren zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung eines Zentrifugalabscheiders für ein CO₂-Schraubenverdichteraggregat und den erfindungsgemäßen Aufbau des Zentrifugalabscheiders.The figures show an arrangement according to the invention of a centrifugal separator for a CO ₂ screw compressor unit and the construction according to the invention of the centrifugal separator.

In 1 ist ein zweistufiges Schraubenverdichteraggregat dargestellt, das einen Ölabscheider mit integriertem Zentrifugalabscheider bei Enddruckniveau aufweist. Der Zentrifugalabscheider wird von einem Teilstrom des zu entspannenden Öles angetrieben.In 1 is a two-stage screw compressor unit shown having an oil separator with integrated centrifugal at final pressure level. The centrifugal separator is driven by a partial flow of the oil to be relaxed.

2 zeigt detailliert den Aufbau des Zentrifugalabscheiders als Baugruppe zum Einbau in einen Behälter. 2 shows in detail the structure of the centrifugal separator as an assembly for installation in a container.

3 zeigt einen separaten Zentrifugalabscheider, der in die Rohrleitung von einem vorgeschalteten Ölabscheider zum Gaskühler eingebunden ist. Das entspannte Öl zum Antrieb des Hydraulikmotors wird dem Verdichter der oberen Druckstufe zugeführt. 3 shows a separate centrifugal separator, which is integrated into the pipeline from an upstream oil separator to the gas cooler. The expanded oil for driving the hydraulic motor is supplied to the compressor of the upper pressure stage.

Die 4 zeigt detailliert den Aufbau des Zentrifugalabscheiders gemäß der Erfindung mit zwei axial nacheinander angeordneten Zentrifugal-Abscheiderstufen. Die Darstellung ist um 90° gedreht gezeichnet.The 4 shows in detail the structure of the centrifugal separator according to the invention with two axially successively arranged centrifugal separator stages. The illustration is drawn rotated by 90 °.

Die 5 zeigt detailliert den Aufbau des Zentrifugalabscheiders gemäß der Erfindung mit zwei radial nacheinander angeordneten Zentrifugal-Abscheiderstufen. Die Darstellung ist um 90° gedreht gezeichnet.The 5 shows in detail the construction of the centrifugal separator according to the invention with two radially successively arranged centrifugal separator stages. The illustration is drawn rotated by 90 °.

Die 6 zeigt detailliert den Aufbau des Zentrifugalabscheiders gemäß der Erfindung mit axial gemischt angeordneten Zentrifugalabscheider Vor- und Nachabscheiderstufen.The 6 shows in detail the structure of the centrifugal separator according to the invention with axially mixed centrifugal separator pre and Nachabscheiderstufen.

Das zweistufiges Schraubenverdichteraggregat nach 1 weist die Verdichter 1 und 2 und den Ölabscheider 3 auf. Das unter hohem Druck stehende CO₂ wird gemeinsam mit dem Öl über die Rohrleitung 26 in den Ölabscheider 3 geführt. Der Ölabscheider 3 hat in seinem Inneren ein nicht dargestelltes Stahlgestrickpaket, das in Zusammenwirken mit dem inneren Volumen des Ölabscheiders 3 einen Schwerkraftabscheider bildet. Nach Passieren des Stahlgestrickpakets wirkt die Schwerkraft zur Trennung von Öl und CO₂-Dampf, so dass sich ein großer Teil des Öles im Sumpfbereich des Ölabscheiders 3 sammelt. Das Zweiphasen-Öl-Dampfgemisch wird danach im zweistufigen Zentrifugalabscheider 13, die in den 4, 5, 6 näher beschrieben sind, auf Grund der großen Zentrifugalbeschleunigung vollständig getrennt. Der Zentrifugalabscheider 13, der im Kopfbereich des Ölabscheiders 3, angeordnet ist, ist zwecks Rotations-Antrieb mit einem nicht weiter detailliert dargestellten Hydraulikmotor 33 ausgerüstet. Das Arbeitsfluid dafür ist ein Teilstrom des zum Hochdruckverdichter, Verdichter 2, führenden Öles, dessen Druck sich dabei von etwa 95 bar auf 50 bar absenkt. Dieser Ölteilstrom wird über die Rohrleitung 21 direkt aus dem Ölsumpf im Ölabscheider 3 entnommen, passiert den Hydraulikmotor 33 und wird bei tieferem Druck über die Rohrleitung 10, 36 zum Schraubenverdichter geführt. Dieser Ölteilstrom wird im Verdichter 2 zusammen mit dem Kältemittel auf höheren Druck gebracht und gelangt wieder in den Ölabscheider 3. In Bezug auf Schwerkraftabscheidung ist die Zentrifugalbeschleunigung fast 1000-fach größer, wenn die Drehzahl 3000 1/min und das rotierende Element des Zentrifugalabscheiders nur einem Durchmesser von 100 mm aufweist. Der ölfreie Dampf wird vom Ölabscheideraustritt 35 zum nicht dargestellten Gaskühler geführt.The two-stage screw compressor unit after 1 points the compressors 1 and 2 and the oil separator 3 on. The high-pressure CO ₂ will pass through the pipeline together with the oil 26 in the oil separator 3 guided. The oil separator 3 has in its interior an unillustrated steel knit package, in cooperation with the internal volume of the oil separator 3 forms a gravity separator. After passing through the steel knit package, gravity acts to separate oil and CO ₂ vapor, leaving much of the oil in the sump area of the oil separator 3 collects. The two-phase oil-vapor mixture is then in a two-stage centrifugal separator 13 that in the 4 . 5 . 6 are described in detail, completely separated due to the large centrifugal acceleration. The centrifugal separator 13 , in the head area of the oil separator 3 is arranged for the purpose of rotational drive with a hydraulic motor not shown in detail 33 equipped. The working fluid for this is a partial flow of the high pressure compressor, compressor 2 , leading oil, the pressure of which drops from about 95 bar to 50 bar. This partial oil flow is via the pipeline 21 directly from the oil sump in Ölabschei of the 3 taken, passes the hydraulic motor 33 and gets at lower pressure across the pipe 10 . 36 led to the screw compressor. This partial oil flow is in the compressor 2 brought to higher pressure together with the refrigerant and gets back into the oil separator 3 , In terms of gravitational separation, centrifugal acceleration is almost 1000 times greater when the speed is 3000 rpm and the rotating element of the centrifugal separator is only 100 mm in diameter. The oil-free steam is discharged from the oil separator 35 led to the gas cooler, not shown.

Die prinzipielle Wirkung des Zentrifugalabscheiders, ohne dass die beiden Abscheiderstufen detailliert dargestellt sind, veranschaulicht 2. Die in sehr vereinfachter Form dargestellten rotierende Zentrifugalabscheiderstufen 31, 32 sind mit dem Hydraulikmotor 33 verbunden. Das Zweiphasengemisch strömt entgegen dem Druckgradienten, der durch die Rotation entsteht, und unter den beschrieben Bedingungen für das Gas bei etwas weniger als 1 bar liegt, radial einwärts durch den jeweiligen Teil der rotierenden Zentrifugalabscheiderstufen 31, 32. Flüssigkeitströpfchen bräuchten nahezu die 10-fache Druckdifferenz, um in diesen Teil zu gelangen. Sie werden nach außen zentrifugiert. Im Ergebnis verlässt nahezu ölfreier Dampf den Zentrifugalabscheider 13 über den Ölabscheideraustritt 35. Die Bauteile des Zentrifugalabscheiders, wie in 2 dargestellt, sind im Ölabscheider 3 angeordnet. Damit sind diese Teile nur den eigenen Belastungen durch Radialbeschleunigung und radiale Druckverteilung vom Außenbereich zum Innenbereich ausgesetzt.The principle effect of the centrifugal separator, without the two separator stages are shown in detail, illustrated 2 , The rotating Zentrifugalabscheiderstufen shown in a very simplified form 31 . 32 are with the hydraulic motor 33 connected. The two-phase mixture flows radially inwardly against the pressure gradient created by the rotation and, under the described conditions for the gas, is slightly less than 1 bar through the respective part of the rotating centrifugal separator stages 31 . 32 , Liquid droplets would need almost 10 times the pressure difference to get into this part. They are centrifuged outwards. As a result, almost oil-free steam leaves the centrifugal separator 13 over the oil separator outlet 35 , The components of the centrifugal separator, as in 2 are shown in the oil separator 3 arranged. Thus, these parts are only exposed to their own loads by radial acceleration and radial pressure distribution from the outside to the interior.

Der separate Zentrifugalabscheider nach 3 ist besitzt einen eigenen druckfesten Gehäusemantel 40, dessen Zu- und Ablaufleitungen wie oben beschrieben in das Gesamtsystem analog eingebunden sind.The separate centrifugal separator according to 3 has its own pressure-resistant housing jacket 40 , whose inlet and outlet lines are integrated into the overall system analogously as described above.

Der Zentrifugalabscheider nach 4 besitzt gemäß der Erfindung zwei axial nacheinander angeordnete Zentrifugalabscheiderstufen 52, 53, die in einem Umfassungsgehäuse 51 angeordnet sind. Das Öl- Dampfgemisch gelangt am Eintritt 56 zu einem Umlenkkanal 57, wo eine Öl-Vorabscheidung infolge Richtungsänderung des Fluids erfolgt, und von dort in die Vorabscheiderstufe 52 des Zentrifugalabscheiders 13. Hier wird ein weiterer Teil des Öles vom Dampf getrennt. Das Öl mit der größeren Dichte wird nach außen zentrifugiert und landet im Stahlgestrick 58. Danach wird das Öl-Dampfgemisch zur Nachabscheiderstufe 53 geführt. Diese wird ebenfalls infolge aufgeprägten Druckes von außen nach innen durchströmt. Die letzten Öltröpfchen werden vom Dampf getrennt. Die feinsten Öltröpfchen werden radial nach außen zentrifugiert, erreichen die nahe Kanalwand 54 und strömen als Wandfilm radial nach außen. Auf das im Öl-CO₂-Dampfgemisch mitgeführte Öl wirken also auf Grund der größeren Dichte größere Zentrifugalkräfte, so dass es sich entgegen der CO₂-Dampfströmungsrichtung radial von innen nach außen bewegt und sich vom Dampfstrom trennt. Das abgeschiedene Öl fließt als Wandströmung an den betrachteten Wandabschnitten der kegelförmigen Kanalflächen 65 an der radial äußeren Kanalwand 54 hin zum Außenumfang der Nachabscheiderstufe 53 des Zentrifugalabscheiders 13. Nach Verlassen der Strömungskanäle der Nachabscheiderstufe 53 wird das abgeschiedene Öl an die Umfangswand geschleudert. Dort werden sie in das umfassende Stahlgestrick 58 geschleudert, von wo sie infolge Schwerkraft nach unten gelangen. Der gereinigte Dampf gelangt über die Hohlwelle 59 zum Ölabscheiderausgang 35. Die Vorabscheiderstufe 52 und Nachabscheiderstufe 53, die zusammen den Zentrifugalabscheider 13 bilden, wird an seinem Wellenende 55 durch ein nicht dargestelltes Hauptrotorwellende des Verdichters über eine nicht dargestellte Kupplung angetrieben.The centrifugal separator after 4 has according to the invention, two axially successively arranged Zentrifugalabscheiderstufen 52 . 53 which are in a surrounding housing 51 are arranged. The oil-vapor mixture arrives at the entrance 56 to a deflection channel 57 where oil pre-separation occurs due to change of direction of the fluid, and from there to the pre-separator stage 52 of the centrifugal separator 13 , Here, another part of the oil is separated from the steam. The oil with the higher density is centrifuged outwards and ends up in steel mesh 58 , Thereafter, the oil-vapor mixture to the Nachabscheiderstufe 53 guided. This is also flowed through as a result of applied pressure from outside to inside. The last drops of oil are separated from the steam. The finest oil droplets are centrifuged radially outward, reaching the near channel wall 54 and flow as a wall film radially outward. Due to the greater density, larger centrifugal forces thus act on the oil entrained in the oil-CO ₂ vapor mixture, so that it moves radially from the inside to the outside against the CO ₂ vapor flow direction and separates from the vapor stream. The separated oil flows as a wall flow at the considered wall sections of the conical channel surfaces 65 at the radially outer channel wall 54 towards the outer periphery of the Nachabscheiderstufe 53 of the centrifugal separator 13 , After leaving the flow channels of Nachabscheiderstufe 53 The separated oil is thrown to the peripheral wall. There they become in the comprehensive steel knit 58 thrown from where they come down by gravity. The cleaned steam passes over the hollow shaft 59 to the oil separator output 35 , The pre-separator stage 52 and post-separator stage 53 , which together the centrifugal separator 13 will form at its shaft end 55 driven by an unillustrated main rotor shaft end of the compressor via a clutch, not shown.

Die zwei radial nacheinander angeordneten Abscheiderstufen des Zentrifugalabscheiders 13 nach 5 umschließen sich radial, wobei der Vorabscheider 61 den Nachabscheider 62 zumindest teilweise umfasst. Die Vorabscheiderstufe 61 hat eine größere radiale Erstreckung, als die Nachabscheiderstufe 62. Die Kanäle 60 der Vorabscheiderstufe 61 sind größer als die benachbarten Kanäle 66 der Nachabscheiderstufe 62. Der ölfreie Dampf verlässt den Zentrifugalabscheider 13 über die Hohlwelle 63. Der Zentrifugalabscheider 13 wird am Wellenende 55 angetrieben.The two radially successively arranged separator stages of the centrifugal separator 13 to 5 surround radially, wherein the pre-separator 61 the post-separator 62 at least partially. The pre-separator stage 61 has a larger radial extent than the Nachabscheiderstufe 62 , The channels 60 the pre-separator stage 61 are larger than the adjacent channels 66 the post-separator stage 62 , The oil-free steam leaves the centrifugal separator 13 over the hollow shaft 63 , The centrifugal separator 13 is at the shaft end 55 driven.

Der Aufbau des Zentrifugalabscheiders nach 6 ist gemäß der Erfindung mit axial gemischt angeordneten Zentrifugal-Vor- und Nachabscheiderstufen ausgerüstet. Die beiden Abscheiderstufen umschließen sich radial. Die Vorabscheiderstufe 52 und die Nachabscheiderstufe 53 sind vorteilhaft abwechselnd hintereinander angeordnet. Die Vorabscheiderstufe 52 hat eine größere radiale Erstreckung, als die Nachabscheiderstufe 53, so dass sich zwischen benachbarten Wandflächen 67 der Vorabscheiderstufe 52 in den radial weiter außen liegenden Teilen des Vorabscheiders 52 größere Kanäle 72 ergeben, als zwischen den benachbarten Kanälen 71 der Nachabscheiderstufe 53. Beide Stufen werden dampfseitig radial von außen nach innen durchströmt.The structure of the centrifugal separator after 6 is equipped according to the invention with axially mixed centrifugal pre- and Nachabscheiderstufen. The two separator stages enclose radially. The pre-separator stage 52 and the post-separator stage 53 are advantageously arranged alternately one behind the other. The pre-separator stage 52 has a larger radial extent than the Nachabscheiderstufe 53 so that is between adjacent wall surfaces 67 the pre-separator stage 52 in the radially outer parts of the pre-separator 52 larger channels 72 arise as between the adjacent channels 71 the post-separator stage 53 , Both stages are flowed through radially from the outside to the inside on the steam side.

Die Vorteile der technischen Lösung sind einfacher Aufbau, und einfache Systemeinbindung.The Advantages of the technical solution are simple structure, and easy system integration.

11: Verdichtercompressor
22: Verdichtercompressor
33: Ölabscheideroil separator
1010: Rohrleitungpipeline
1313: Zentrifugalabscheidercentrifugal
2121: Rohrleitungpipeline
2626: Rohrleitungpipeline
3030: Rohrleitungpipeline
3131: ZentrifugalabscheiderstufeZentrifugalabscheiderstufe
3232: ZentrifugalabscheiderstufeZentrifugalabscheiderstufe
3333: Hydraulikmotorhydraulic motor
3535: ÖlabscheideraustrittÖlabscheideraustritt
4040: GahäusewandGahäusewand
5151: Umfassungsgehäuseenvironmental enclosure
5252: VorabscheidestufePre-separation stage
5353: NachabscheidestufeNachabscheidestufe
5454: Kanalwandchannel wall
5555: Wellenendeshaft end
5656: Eintrittentry
5757: Umlenkkanaldiversion channel
5858: StahlgestrickSteel fabric
5959: Hohlwellehollow shaft
6060: Kanälechannels
6161: Vorabscheiderpre-separator
6262: Nachabscheiderpost-separator
6363: Hohlwellehollow shaft
6565: Kanalflächenchannel surfaces
6666: Kanälechannels
6767: Wandflächenwall surfaces
7171: Kanalchannel
7272: Kanalchannel

Claims

Arrangement for separating oil from a two-phase oil-refrigerant vapor mixture on the pressure side of oil-flooded compressors, such. As screw compressors, is characterized , characterized gekennzeichenet that a mechanical centrifugal separator in the head region of the oil separator, is arranged and the rotational drive by a fluid motor, takes place.

oil separator according to claim 1, characterized gekennzeichet that the fluid motor as Hydraulic motor executed is and whose drive fluid is a partial flow of the oil to be supplied to the compressor.

Arrangement for separating oil from a two-phase oil-refrigerant vapor mixture, the on the pressure side of oil flooded Compressors, such. B. screw compressors, is encountered, thereby indicated that a mechanical centrifugal separator in the Connection to a screw compressor housing is arranged and the Rotary drive through a shaft end of the screw compressor he follows.

Centrifugal separator for separating oil from a Steam mixture, characterized in that the centrifugal separator from two separator stages, a centrifugal pre-separator and a centrifugal Nachabscheiderider, consists.

Centrifugal separator for separating oil from a A vapor mixture according to claim 4, characterized in that the two Separator stages arranged axially one behind the other on a shaft are.

Centrifugal separator for separating oil from a A vapor mixture according to claim 4, characterized in that enclose the two separator stages radially at least partially and the pre-separator at least partially includes the post-separator.

Centrifugal separator for separating oil from a Steam mixture according to claim 4, characterized in that the and Nachabscheiderstufen are arranged alternately one behind the other, wherein the pre-separator stages have a larger radial extent have, as the Nachabscheiderstufen, so that between adjacent Surfaces of the Pre-separator stages in the radially outer parts of the pre-separator give larger channels, as between the adjacent channel surfaces of the Nachabscheiderstufen.

Centrifugal separator for separating oil from a A vapor mixture according to claims 3 and 4, characterized in that the two separator stages separated each separately, a non-rotatable with the Main rotor and a rotatably connected to the secondary rotor.

Centrifugal separator for separating oil from a A vapor mixture according to claims 3 and 4, characterized in that the two separator stages are arranged together on a common shaft are rotatably connected to the main rotor or to the secondary rotor is.