DE2249589C3

DE2249589C3 - Liquid separator in volume-controllable screw compressors with liquid injection

Info

Publication number: DE2249589C3
Application number: DE19722249589
Authority: DE
Inventors: Walter 4300 Essen Göke
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Filing date: 1972-10-10
Publication date: 1978-02-09

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsabscheider für eingespritzte Kühlflüssigkeit aus dem Fördergas eines fördermengenregelbaren Schraubenverdichters, dem ein aus Drahtgestrick und anschließendem Zyklonabscheiderteil bestehender Flüssigkeitsabscheider nachgeschaltet ist.The invention relates to a liquid separator for injected cooling liquid from the Conveying gas of a screw compressor with adjustable delivery rate, the one made of knitted wire and the subsequent Cyclone separator part of the existing liquid separator is connected downstream.

Bei einer bekannten, in ähnlicher Art aufgebauten Vorrichtung zum Abscheiden des Öls aus dem Fördergas eines rotierenden Gasverdrängerverdichters (siehe die DT-OS 14 28 186), der in der Druckschrift als Flügelzellenverdichter dargestellt ist, wobei es aber naheliegt, daß diese Vorrichtung auch bei einem mengenregelbaren Schraubenverdichter verwendet werden könnte, durchströmt das verdichtete, mit öl vermischte Gas zuerst einen, z. B. aus Lamellen oder Raschigringen bestehenden Grobabscheider, bevor es in den Abscheidezyklon gelangt. Dabei wird in den Gasstrom innerhalb des Grobabscheiders ein Teilstrom des Öles, das an sich hauptsächlich zur Kühlung des Verdichters selbst verwendet wird, entgegen der Strömungsrichtung des verdichteten Gases eingespritzt. Von einer Dosierung und gegenseitigen Abgleichung der öiströme in Abhängigkeit von der wechselnden Gas-Durchsatzmenge des Verdichters ist in der genannten DT-OS nichts erwähnt.In a known, constructed in a similar manner device for separating the oil from the Conveying gas of a rotating gas displacement compressor (see DT-OS 14 28 186), which in the publication as Vane compressor is shown, but it is obvious that this device also with a A variable-volume screw compressor could be used, flowing through the compressed, with oil mixed gas first one, e.g. B. from lamellas or Raschig rings existing coarse separator before it gets into the separation cyclone. A partial flow is thereby in the gas flow within the coarse separator of the oil, which is mainly used to cool the compressor itself, contrary to the The direction of flow of the compressed gas is injected. From a dosage and mutual adjustment the oil flow as a function of the changing gas flow rate of the compressor is in the mentioned DT-OS nothing mentioned.

Ferner ist eine Vorrichtung zum Einspritzen von öl als Kühlmittel in einen Schraubenverdichter (siehe die US-PS 31 91 854) bekannt, bei der das eingespritzte Kühlmittel zunächst in einem einem Zyklonabscheider ähnlichen Vorabscheider und anschließend in einem Filter aus dem verdichteten Fördergas abgetrennt wird. Die Einspritzung des Öles erfolgt im Gegensatz zur Vorrichtung nach der genannten DT-OS nur an einer Stelle, nämlich in der Saugleitung des Verdichters.Furthermore, a device for injecting oil as a refrigerant into a screw compressor (see fig US-PS 31 91 854) known, in which the injected coolant is first in a cyclone separator similar pre-separator and then separated from the compressed conveying gas in a filter. In contrast to the device according to the DT-OS mentioned, the oil is only injected into one Place, namely in the suction line of the compressor.

Ein bekanntes Verfahren zur ölabscheidung aus Druckluft (siehe die DT-PS 3 39 753), bei dem die Art der Verdichtung der Luft offengelassen ist, besteht darin, daß das in der verdichteten Luft enthaltene öl zuerst in einem mit Raschigringen gefüllten und vom abgeschiedenen öl berieselten Abscheider und danach in einem nicht berieselten Abscheider gleicher Bauart ausgeschieden wird. Auch bei diesem Verfahren besteht keine Beziehung zwischen der eingespritzten ölmenge und der Menge an durchgesetzter Druckluft.A well-known process for oil separation Compressed air (see DT-PS 3 39 753), in which the type of compression of the air is left open, exists in that the oil contained in the compressed air first in a filled with Raschig rings and from separated oil sprinkled separator and then in a non-sprinkled separator of the same design is eliminated. In this process, too, there is no relationship between the amount of oil injected and the amount of compressed air passed through.

Der Nachteil der bekannten Vorrichtungen zum Abscheiden eingespritzter Kühlflüssigkeit aus einem Fördergas besteht darm, daß die Abscheider für eine bestimmte Durchsatzmenge des Fördergases, meist für 100%, ausgelegt sind und für diese Verhältnisse mit optimalem Abscheidegrad arbeiten. Im Teillastbereich, wo diese Bedingungen nicht vorliegen, besitzen diese Abscheider einen wesentlich geringeren Abscheidegrad.The disadvantage of the known devices for separating injected cooling liquid from a Conveying gas consists darm that the separator for a certain throughput of the conveying gas, mostly for 100%, are designed and work with an optimal degree of separation for these conditions. In the partial load range, where these conditions do not exist, these separators have a significantly lower degree of separation.

Die Ursache für diesen Tatbestand liegt darin, daß der Abscheidegrad proportional der Anströmgeschwindigkeit des Fördergases vor dem Abscheider und der Tropfengröße der eingespritzten Kühlflüssigkeit ist. Bei Teillasten des Verdichters weichen diese Einflußgrößen in erheblichem Maße von den optimalen Bedingungen der Auslegung ab.The reason for this fact is that the degree of separation is proportional to the flow velocity of the conveying gas in front of the separator and the droplet size of the injected cooling liquid. at Partial loads of the compressor deviate these influencing variables to a considerable extent from the optimal conditions the interpretation.

Aufgabe der Erfindung ist es, die für den Auslegefall optimalen Strömungsverhältnisse und Tropfenabmessungen auch für die abweichenden Teillast-Bereiche herzustellen. Dabei muß jedoch das adäquate Verhältnis der Menge an Kühlflüssigkeit, die in den Verdichter eingespritzt wird, zu der vom Verdichter durchgesetzten Menge an Fördergas erhalten bleiben.The object of the invention is to find the optimal flow conditions and droplet dimensions for the design case also to be produced for the deviating partial load ranges. However, there must be an adequate ratio the amount of refrigerant liquid injected into the compressor to that passed by the compressor Amount of conveying gas are retained.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer rohrförmigen Anlaufstrecke in Abstand vor dem Flüssigkeitsabscheider eine Einspritzdüsenvorrichtung angeordnet ist, die ihr zugeführte, von der Einspritzvorrichtung des Verdichters nicht aufgenommene Kühlflüssigkeit in der Anlaufstrecke in das mit Flüssigkeit vermengte, aus dem Verdichter kommende Fördergas einbringt.This object is achieved according to the invention in that in a tubular run-up section at a distance the liquid separator an injection nozzle device is arranged, which is fed to it, from the Injection device of the compressor not absorbed cooling liquid in the start-up section in the with Bringing mixed liquid, conveying gas coming from the compressor.

Um die Geschwindigkeit des Fördergases in der Anlaufstrecke zu erhöhen, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Ausführungsform vorgeschlagen, bei der die Einspritzdüsenvorrichtung aus kranzförmig peripher in der Außenwand der rohrförmigen Anlaufstrecke angeordneten Düsen besteht, wobei durch die eingebrachte Kühlflüssigkeit eine blendenartige Verengungsstelle für das durchströmende, mit Flüssigkeit vermengte, aus dem Verdichter kommende Fördergas gebildet wird.In order to increase the speed of the conveying gas in the run-up section, in a further embodiment According to the invention, an embodiment is proposed in which the injection nozzle device is in the form of a ring there is nozzles arranged peripherally in the outer wall of the tubular run-up section, wherein the introduced cooling liquid creates a diaphragm-like constriction point for the flowing through, with Liquid mixed, conveying gas coming from the compressor is formed.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die einen günstigen Strömungsweg bietet, ist die Einspritzdüsenvorrichtung mit radial nach außen gerichteten Düsen in der Mitte, also zentral im Querschnitt der rohrförmigen Anlaufstrecke angeordnet. In another embodiment of the invention that offers a favorable flow path, the Injection nozzle device with radially outwardly directed nozzles in the middle, i.e. in the center of the Arranged cross-section of the tubular run-up section.

Eine gleichzeitige Steigerung der Geschwindigkeit mit einer guten Durchmischung des Gasstromes ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dadurch ermöglicht, daß in der rohrförmigen Anlaufstrecke sowohl eine kranzförmig-periphere als auch eine zentrale Einspritzdüsenvorrichtung angeordnet ist.A simultaneous increase in the speed with thorough mixing of the gas flow is after Another proposal of the invention allows that in the tubular run-up section both a ring-shaped peripheral and a central injection nozzle device is arranged.

In the following the invention is based on two embodiments

rungsbeispielen anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigtApproximate examples described in more detail with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Schraubenverdichters mit ölabscheider und mit einer kranzförmigen Einspritzdüsenvorrichtung an diesen undF i g. 1 shows a schematic representation of a screw compressor with an oil separator and with a ring-shaped one Injector device on these and

F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zentraler Einspritzdüsenvorrichtung am ölabscheider.F i g. 2 another embodiment with a central injection nozzle device on the oil separator.

In Fig.1 ist die einem Schraubenverdichter 1 nachgeschaltete ölabscheideeinrichtung in den wesentlichen Merkmalen schematisch dargestellt Über eine mit einem Tank 2 verbundene Pumpe 3 wird die Kühlflüssigkeit, im vorliegenden Fall öl, mit einer gleichmäßigen Literleistung den in dem Regelschieber 4 des Verdichters angeordneten Leitungen 5, die je eine Öffnung 6 zum Verdichterinnenraum aufweisen, unter Druck zugeführt Auf diese Weise wird die gesamte, in die Zuführungsleitung eingespeiste Kühlflüssigkeit der Kühlung im Verdichter 1 zuteil. Wird nun der Schieber 4 geöffnet, d.h. die Förderstrommenge von 100% beispielsweise auf 60% verringert, so erhöht sich der dem Verdichter 1 zugeführte Öldruck jedoch nur um so viel, als bei einem bestimmten Öldruck sich das ölüberströmventil 7 öffnet und das überflüssige öl abgeleitet wird.In Fig. 1 is that of a screw compressor 1 Downstream oil separation device shown schematically in the essential features via a connected to a tank 2 pump 3 is the cooling liquid, in the present case oil, with a uniform liter output arranged in the control slide valve 4 of the compressor lines 5, each one Have opening 6 to the compressor interior, supplied under pressure In this way, the entire, in the supply line supplied cooling liquid for cooling in the compressor 1 allotted. If the slide 4 open, i.e. if the flow rate is reduced from 100% to 60%, for example, the The oil pressure supplied to the compressor 1, however, is only as much as that at a certain oil pressure Oil overflow valve 7 opens and the excess oil is derived.

Bei der dargestellten Anordnung wird aber dieses öl nicht etwa in den Tank 2 zugeführt, sondern in einen schematisch nur etwa als Behälter oberhalb eines ölabscheiders 8, 9 dargestellten Teil geleitet, d. h. in einer Einspritzdüsen-Vorrichtung 11 verwende:, die in Abstand vor dem aus einem Drahtgestrick 8 und einem Zyklonabscheider 9 bestehenden ölabscheider angeordnet ist. Bei der Ausführung nach F i g. 1 sind in Jer Wand einer rohrförmigen Anlaufstrecke 12 kranzförmig peripher die Düsen dieser Einspritzvorrichtung 11 angebrachtIn the arrangement shown, however, this oil is not fed into the tank 2, but into one routed schematically only approximately as a container above an oil separator 8, 9 part shown, d. H. in an injector device 11: shown in At a distance in front of the oil separator consisting of a wire mesh 8 and a cyclone separator 9 is. In the embodiment according to FIG. 1 are ring-shaped in Jer wall of a tubular run-up section 12 the nozzles of this injection device 11 are attached peripherally

Durch die Förderstrom-Mengenregulierung wird der aus dem Verdichter 1 austretende Strom 10 von mit öl vermischtem Fördergas in seiner Geschwindigkeit geändert Da jedoch die ölabscheider 8, 9 für eine bestimmte Geschwindigkeit des Fördermengenstromes ausgelegt sind, die Abstände der Drähte des Drahtgestrickabscheiders 8 aber feststehen, ist eine Konstanthaltung der Geschwindigkeit von wesentlicher Bedeutung. Bei der Ausführung nach F i g. 1 wird durch das über die kranzförmige Anordnung der Düsen 11 eingespritzte öl im Zusammenhang mit dem Fördermengenstrom in der Anlaufstrecke eine Art Blende gebildet, die es nach dem Prinzip des Venturi-Rohres ermöglicht, sich durch Verengen oder Erweitern dem anfallenden Mengenstrom derart anzupassen, daß sich eine Konstanz der Fördlermengengeschwindigkeit erzielen läßtAs a result of the flow rate regulation, the flow 10 emerging from the compressor 1 is filled with oil mixed conveying gas changed in its speed Since, however, the oil separator 8, 9 for a certain speed of the flow rate are designed, the distances between the wires of the wire mesh separator 8 but are certain, it is essential to keep the speed constant. In the embodiment according to FIG. 1 is through the ring-shaped arrangement of the nozzles 11 injected oil in connection with the flow rate in the start-up section a kind of orifice formed it on the principle of the venturi tube allows to adjust by narrowing or widening the resulting mass flow in such a way that can achieve a constancy of the conveyor rate

Die mittels Düsen 11 eingebrachte ölmenge besteht im wesentlichen aus im Vergleich mit den im Fördermengenstrom befindlichen Partikeln größeren Tröpfchen, die auf Grund ihrer Größe keine besonderen Schwierigkeiten in den Ölabscheidern 8,9 verursachen. Neben der Blenden wirkung, die durch die Düsen U hervorgerufen wird, bringen die eingespritzten öltröpfchen noch den Vorteil mit, daß sie für die im Fördermengenstrom befindlichen Partikelchen Haftungsflächen bilden und somit einen Teil der Aufgabe des ölabscheiders übernehmen.The amount of oil introduced by means of nozzles 11 consists essentially of in comparison with the im The particles in the flow rate are larger droplets which, due to their size, are not special Cause difficulties in the oil separators 8.9. In addition to the diaphragm effect caused by the nozzles U, the injected oil droplets bring about still have the advantage that they have adhesion surfaces for the particles in the flow rate and thus take on part of the task of the oil separator.

Ein wesentlicher Punkt für die kranzförmige Anordnung der Einspritzdüsen vorrichtung 11 in der Anlaufstrecke 12 ist der Abstand zwischen dem Düsenkranz 11 und dem Abscheider 8, 9. Dieser Abstand darf nur so groß bzw. so klein sein, daß die Wirkung der durch die Blende hervorgerufenen Düsenwirkung nicht aufgehoben wird, d. h. die Geschwindigkeit des Fördermengenstromes darf sich vor Eintritt in den ölabscheider nicht mehr ändern.An essential point for the ring-shaped arrangement of the injection nozzle device 11 in the start-up section 12 is the distance between the nozzle ring 11 and the separator 8, 9. This distance may only be so large or so small that the effect of the nozzle effect caused by the diaphragm is not canceled out will, d. H. the speed of the flow rate must not change before it enters the oil separator change more.

In dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einspritzdüsenvorrichtung 1 la mit radial nach außen gerichteten Düsen in der Mitte, also zentrisch im Querschnitt der rohrförmigen Anlaufstrecke 12 angeordnet In diesem Fall wird das öl radial nach außen gespritzt und bewirkt eine ringförmige Blende. Diese Form der Flüssigkeitseinspritzung bringt den Vorteil mit sich, daß je nach Größe der ringförmigen Öffnung der Fördermengenstrom mehr oder weniger an die Wandung der Anlaufstrecke gedrängt wird, wo sich das öl noch besser zur Abscheidung absetzt.In the one shown in FIG. The embodiment shown in FIG. 2 is the injection nozzle device 1 la with radially outward directed nozzles in the middle, ie arranged centrally in the cross section of the tubular run-up section 12 In this case the oil is sprayed radially outwards and creates an annular orifice. This The shape of the liquid injection has the advantage that, depending on the size of the annular opening the flow rate is more or less pushed against the wall of the run-up section, where the oil settles even better for separation.

1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Liquid separator for injected cooling liquid from the conveying gas of a screw compressor that can be regulated, which is followed by a liquid separator consisting of a wire mesh and a subsequent cyclone separator part, characterized in that an injection nozzle device (11) in a tubular run-up section (12) at a distance in front of the liquid separator (8, 9) , Wa) is arranged, which brings it supplied, by the injection device of the compressor (1) not absorbed cooling liquid in the run-up section (12) in the mixed with liquid, coming from the compressor (1) conveying gas

2. Liquid separator according to claim 1, characterized in that the Einprüzdüsv'neinrich'ung (11, Wa) consists of a ring-shaped peripherally in the outer wall of the tubular run-up section (12) arranged nozzles, wherein the introduced cooling liquid creates a diaphragm-like constriction point for the flowing through, mixed with liquid, conveying gas coming from the compressor (1) is formed.

3. Liquid separator according to claim 1, characterized in that the injection nozzle device (Wa) is arranged with radially outwardly directed nozzles in the center, that is to say centrally in cross section, of the tubular run-up section (12).

4. Liquid separator according to claims 1 to 3, characterized in that both a ring-shaped peripheral and a central injection nozzle device (Wa) are arranged in the tubular run-up section (12).