DK170448B1 - Olieudskiller til kompressoranlæg - Google Patents

Description

DK 170448 B1

Opfindelsen angår en olieudskiller til et kompressoranlæg med olietilførsel og af den i krav l's indledning anførte art.

Det skal bemærkes, at udtrykket olie i foreliggende sammenhæng skal opfattes som indbefattende ethvert flydende køle- eller 5 smøremiddel, der således både kan være af naturlig og syntetisk karakter.

Kompressoranlæg med væsketilførsel, såkaldte vådkompressoran-læg, anvendes sædvanligvis i forbindelse med roterende kompressorer, såsom skrue- og vingekompressorer, og selv om den 10 følgende beskrivelse især henviser til en skruekompressor, vil det være klart for fagfolk, at opfindelsen kan anvendes i forbindelse med andre kompressoranlæg.

Det er almindeligt, at skruekompressorer omfatter et par sam- * virkende skruerotorer med ind i hinanden gribende skruegange, 15 som ved rotation af skruerotorerne samvirker med kompressorhuset til komprimering af en gas. For at undgå en kompliceret konstruktion, hvad angår den drejelige montering af de samvirkende skruerotorer, er der for sådanne kompressorer udviklet et olietilførselsanlæg, ved hvilket gassen som komprimeres 20 blandes med olien, når den komprimeres. Denne olie må derfor udskilles fra gassen i en udskillertank, før den komprimerede gas er til rådighed for den tilsigtede brug. Den udskilte olie ' føres tilbage gennem en køler og et oliefilter til genbrug i kompressoren.

25 En udskiller til et kompressoranlæg af førnævnte art har sædvanligvis omfattet en trykcylinder med i hovedsagen lodret forløbende længdeakser og med et cylindrisk sidste udskillende filterelement, som omgiver udløbet for den rene, komprimerede gas fra udskillelsestanken. Blandingen af olie og komprimeret 30 gas indføres i tanken over en sump eller reservoir i tankens bund, og der kan endvidere være indrettet nogle mekaniske udskillerorganer, såsom skærme for at muliggøre en indledende udskillelse af gassen fra olien, hvorved olien drypper ned i 2 DK 170448 B1 sumpen i bunden af tanken. Resten af olien udskilles i det sidste filter, og drypper ligeledes ned i oliesumpen i bunden af udskillertanken eller fjernes fra det sidste filterelement v og returneres til kompressoren.

* 5 Anlægget beskrevet i det foregående har hidtil fungeret ret tilfredsstillende, men der er dog et antal ulemper eller problemer i forbindelse med anlægget. Et væsentligt problem er, at udskillende filtre, som anvendes i udskillertanken, kun arbejder effektivt, når de skal behandle små oliemængder i en 10 gasblanding. De bliver faktisk fuldstændig ineffektive, hvis de kommer i berøring med eller neddyppes i en større mængde olie. Imidlertid vil med jævne mellemrum, og når anlægget lukkes, trykket i udskillertanken nødvendigvis blive reduceret. Dette faktum medfører, at den gas, der er indeholdt i 15 olien i sumpen i olieudskilleren, udvider sig hurtigt og 'bevirker, at blandingen udvider sig, hvilket resulterer i en skumdannelse og en hurtig stigning i olieniveauet. Det er normalt, at rumfanget af olien i hvert fald fordobles og følgelig må udformningen af olieudskillertanken tillade dette, 20 uden at det udvidede olierumfang kommer i berøring med filteret .

Tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.658.310 beskriver en olieudskiller af ovennævnte art, som tager hensyn til, at trykket· i udskillertanken under visse drifttrin kan falde, og at områ-25 det, hvor det rørformede filterelement befinder sig, kan fyldes med olie. Til løsning af dette problem foreslås tilvejebringelsen af en skillevæg mellem oliesumpen ved bunden af den lodret stående udskillertank og filterelementet, der er anbragt ved tankens øvre ende ved udløbet for ren komprimeret 30 gas. I skillevæggen er der anbragt en envejsventil, som muliggør en nedadgående strøm af væske til hovedsumpen; men som + forhindrer en opadgående væskestrøm ind i det øvre filterele-mentområde under de ovenfor nævnte forhold. Endvidere er der i skillevæggen anbragt en drøvleventil til muliggørelse af en 35 langsom trykudligning mellem det nedre rum og det øvre filter- 3 DK 170448 B1 elementområde. Det foreslås endvidere, at olie-blandingen fra kompressoren strømmer direkte ind i det øvre område. En pålidelig drift af denne olieudskiller er i vid udstrækning afhængig af en korrekt aktivering af den i skillevæggen anbragte 5 envejsventil, som forhindrer strømmen af væske fra den nedre sump og af, at det undgås, at der opsamles olie i det øvre filterområde.

Et andet til førstnævnte problem knyttet problem er, at kompressionsprocessen frembringer væsentlig varme, og den nødven-10 dige gaskontakt medfører en relativ hurtig oxidering af olien. Dette faktum betyder, at volumerne af olie i anlægget bør holdes så stort som muligt, for derved at gøre tidsintervallet mellem olieskiftene så lang som mulig. Da udskillertanken er en tryktank og derfor kostbart at fremstille, både hvad angår • 15 de anvendte materialer og den nødvendigt fremstillingsproces, ér det ønskeligt ud fra et økonomisk synspunkt at gøre størrelsen af tanken så lille som muligt. Udskillertanken er et væsentligt element i den samlede størrelse af kompressoranlægget, og dette er også en årsag til at foretrække at holde 20 tanken så lille som muligt.

Den i tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.658.310 foreslåede olieudskiller giver ingen mulighed for at reducere størrelsen af udskillertanken eller alternativt forøge det i anlægget, benyttede olievolumen. Således har skillevæggen enten ingen 25 indflydelse på tankens størrelse eller vil medføre en forøgelse af dens størrelse. En forøgelse af anlæggets oliekapacitet vil kræve en forøgelse af det nedre rum under skillevæggen, hvilket uundgåeligt forøger tryktankens totale størrelse.

Gennem de senere år har der været en yderligere udvikling hvad 30 angår udformningen og indretningen af olieudskillertanke i kompressoranlæg. Blandt andet er det blevet foreslået at anbringe udskillerens akse i hovedsagen vandret, hvilket har den fordel, at anlæggets totale højde kan minimeres, men den ulempe, at problemet med olie, som kommer i kontakt med filterele- 4 DK 170448 B1 mentet, forøges, i'det oliesumpen nødvendigvis ligger tættere ved dette.

*

Europæisk offentliggørelsesskrift nr. 0.060.231 viser et arrangement, hvor udskillertanken med filterelementet har en i , 5 det væsentlige vandret akse. Det foreslås heri at benytte en anden, neden under hovedudskillertanken anbragt tank til olieforråd, hvilket ikke blot bevirker en fordobling af olieudskillerens størrelse, men også kræver komplicerede rørforbindelser mellem tankene.

10 . Kompressorproducenterne, og især producenterne af skruekompressorer, har bestræbt sig på at fremstilles mere kompakte og mindre anlæg for at tilfredsstille brugernes krav. Med henblik herpå er det blevet foreslået at montere selve kompressoren i en vandret liggende olieudskillertank for at nedsætte den 15 samlede størrelse af kompressoranlægget og indrette nogle af rørforbindelserne mellem elementerne i anlægget. Denne udformning forværrer naturligvis problemet med olie, som kommer i kontakt med filterelementet, hvilket problem konventionelt har været løst på et antal forskellige måder, enten hver for sig 20 eller i en kombination. En løsning er at forsøge at sænke det totale olievolumen i anlægget. Det har imidlertid den væsentlige ulempe, at det kræver en langt oftere udskiftning af olien. En anden løsning er at forøge størrelsen af rumfanget' af olieudskillertanken ved at forøge længden. Herved monteres 25 filterelementet ofte med sin langsgående akse i hovedsagen vandret og således, at gasafgangen passerer gennem enden af udskillertanken. Dette er utilfredstillendes, eftersom de lavere områder af filterelementet vil have en tendens til at blive mættet med olie, og derved i væsentlig grad nedsætte 30 dets effektivitet. Endvidere er størrelsen af udskillertanken en væsentlig ulempe. En tredje alternativ fremgangsmåde til at * montere filterelementet i en T-gren, der rager ud fra udskillertankens hovedvæg. Denne sidste løsning forøger i væsentlig grad omkostningerne ved fremstilling af olieudskillertanken.

5 DK 170448 B1

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en forbedret olieudskiller til brug ved et kompressoranlæg med olietilførsel, og som muliggør en reduktion i størrelsen af olieudskilleren, uden at reducere dennes oliekapa-5 citet, henholdsvis som muliggør anvendelsen af en forøget oliemængde i kompressoranlægget.

Til opnåelse af dette formål er olieudskilleren ifølge opfindelsen ejendommelig ved de i krav 1 anførte kendetegnende træk.

10 Ved at en potteformet beholder omslutter filterelementets nedre område kan olien ekspandere opad omkring beholderen, uden at der derved opstår fare for, at olien kommer i berøring med filterelementet. Det er muligt, at beholderen under normale driftforhold befinder sig i oliesumpen, hvilket gør det 15 muligt, enten at anvende større oliemængde i anlægget eller en mindre udskillertank.

Yderligere bevirker skærmen, der er anbragt mellem beholderen og filterelementet, at gassen og gasbårne oliedråber tvinges til først at strømme nedad mellem beholderelementets væg eller 20 vægge og afskærmningen, og derefter opad og gennem filterelementet. Afskærmningen bevirker ‘en yderligere mekanisk olieudskillelse og forhindrer oliesprøjt imod filterelementet i' tilfælde af, at olieniveauet (under særlige uheldige omstændigheder) skulle stige tilstrækkelig til at trænge ind i be-25 holderen.

Ifølge opfindelsen findes en olieudløbsledning, som fører bort fra tørsumpområdet fra et sted under filterelementets nedre ende. Denne ledning er indrettet til at fjerne olie opsamlet ved beholderens bund, og derved at forhindre, at olieniveauet 30 stiger så meget, at olien kommer i berøring med filterelementet .

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere ud fra fore- 6 DK 170448 B1 trukne udførelsesformer og under henvisning til tegningen. På tegningen viser * fig. 1 et skematisk strømdiagram af et konventionelt skruekom-pressoranlæg, der viser en kendt udførelsesform for en olieud- ♦ 5 skiller, fig. 2 et skematisk snit gennem en første foretrukken udførelsesform for opfindelsen, fig. 2a og 2b skematisk funktionen af niveaustyrede ventiler (svømmeventiler) i olieudløbsledninger, som anvendes i olieud-10 skilleren, og fig. 3 et snit gennem en anden foretrukken udførelsesform for opfindelsen.

I fig. 1 er vist et skematisk strømdiagram for et konventionelt skruekompressoranlæg. I dette anlæg trækkes gas, som skal 15 komprimeres, ind i en skruekompressor 10 gennem et gasfilter II og en indgangsstrømstyre- eller drøvleventil 12. Strømstyreventilen 12 styres af en spole 13, som afføler, at afgangstrykket fra olieudskilleren 14 har nået et forudbestemt niveau. Gasafgangsledningen 15 fra olieudskilleren omfatter en 20 minimumstrykventil 16, som sikrer, at et vist minimumstryk . opret- holdes i udskilleren, hvorved olie altid vil strømme derfra over til kompressoren 10 på grund af trykforskellen.

Olien opbevares i en sump eller reservoir 17 i bunden af udskilleren 14 og returneres til kompressoren 10 via en ledning 25 18, et køleaggregat 19, et oliefilter 20 og en oliestopventil 21. Når kompressoren er i drift, holdes stopventilen 21 altid ; åben for at tillade olien at strømme til kompressoren, men i perioder, hvor kompressoren 10 ikke er i funktion, forhindres olien i at flyde over i kompressoren, hvilket ellers ville 30 give en uacceptabel høj belastning ved start, ved at lukke ventilen 21. Den komprimerede blanding af gas og olie, som kommer fra kompressoren 10, strømmer gennem en envejsventil 22 7 DK 170448 B1 og ledningen 23 for at afgives til udskilleren 14 ved et sædvanligvis ovenover sumpen 17 beliggende sted. Udskilleren kan have mekaniske udskillerorganer, hvorved olien vil falde tilbage til sumpen, og gas og gasbårne oliedråber vil' strømme 5 relativt langsomt opad for endeligt at fjerne de gasbårne oliedråber i et sidste filterelement 24 af udskillende type. Endelig er der indrettet en olieudløbssledning 25, som er forsynet med en gasstrømbegrænser 26 for at tillade, at flydende olie, som er opsamlet i filterelementet 24, returneres 10 til kompressoren 10 (igen ved hjælp af trykforskellen).

Hvis forbruget af den komprimerede gas er mindre end tilførslen fra kompressoren, vil anlæggets tryk stige, og ved et for-udindstillet maksimum vil en trykomskifter 50 affføle dette forbrug og aktivere spoleelementet 13 til at lukke strømstyre-15 ventilen 12. Når gastilførslen i hovedsagen er afspærret, vil trykket i anlægget falde, indtil trykomskifteren, når den når ned på et lavere forudindstillet niveau, igen påvirker spolen 13 og igen åbner ventilen 12. Når strømstyreventilen 12 er blevet lukket, vil kompressoren indføre gas med et meget lavt 20 indgangstryk på grund af den lukkede ventil, men trykket i udskilleren er stadig relativt højt og bevirker derved, at kompressoren komprimerer gassen med et meget stort kompressions-forhold sammenlignet med normale omstændigheder. Dette ville give anledning til et stort ubelastet effektforbrug og særde-25 les høje støjniveauer. For at undgå dette problem i det konventionelle arrangement, er minimumtrykventilen forsynet med en indbygget kontraventil, og endvidere forefindes en tryksænkningsventil 52. Dette nedsætter det tryk, mod hvilket kompressoren arbejder, hvorved det også giver anledning til pe-30 riodisk sænkning af udskillertrykket. Endvidere er der indrettet en hurtigudtømningsventil 51 til hurtigt at sænke trykket fra udskilleren i tilfælde af nedlukning af kompressoranlæg-' get. Begge disse situationer bevirker, at den komprimerede gas, der er iblandet med olien i sumpen 17, udvider sig hur-35 tigt og får olien til at skumme op og olieniveauet til at stige hurtigt. For at forhindre, at flydende olie kommer i 8 DK 170448 B1 berøring med filterelementet 24 under sådanne tilstande, har det konventionelt været foreslået, enten at forøge størrelsen af udskillerens tryktank 14, eller alternativt at nedsætte ; rumfanget af olie i anlægget. Begge løsninger har væsentlige 5 ulemper, som tidligere omtalt.

i

Fig. 2 og 3 viser foretrukne udførelsesformer ifølge opfindelsen, som tilvejebringer fordelagtige løsninger på det nævnte problem. Fig. 2 viser en olieudskiller 14 indrettet til brug i et i hovedsagen konventionel skruekompressoranlæg, som vist i 10 fig. 1. Udskilleren omfatter en tryktank 30 med en komprimeret gas og olieindløbsledning 23 og en komprimeret gasafgangsledning 15, som kan indbefatte en minimumt rykvent il 16. Et i hovedsagen konventionelt sidste filterelement 24 (som kan være af udskillende type) er tilvejebragt omkring gasafgangslednin-15 gen 15, således at gas/olieblandingen må passere igennem 'for at udskille olie fra gassen. På tryktankens 30 endevæg 33 er der monteret en beholder 31 med en bund 38 og sidevægge 32, og som omslutter filterelementet 24. Beholderen 31 omfatter flere åbninger eller mellemrum 34 i dens øvre regioner tæt ved ende-20 væggen 33, for at tillade gas og gasbårne oliedråber at passere ind i beholderen og derved nå til filterelementet 24. En olieudløbsledning 25 strækker sig fra det indre af filterelementet 24 og returnerer den opsamlede olie til skruekompressoren. En anden olieudløbsledning 35 strækker sig fra det · 25 indre bundområde af beholderen 31 til ledningen 25 og returnerer ligeledes opsamlet olie til skruekompressoren. Hver af ledningerne 25, 35 indbefatter en drøvling 26 for at nedsætte gastabet fra udskilleren. Endvidere kan hver af udløbsledningerne 25, 35 indbefatte en svømmerventil 60, se fig. 2a og 2b,

30 som er indrettet til positivt at forhindre en gasstrøm gennem J

ledningerne 25 eller 35, således at gastab undgås. Svømmerventilen 60 kan placeres enten i eller uden for udskillerenheden. έ

Hver ventil 60 omfatter et kammer 63 med en tilgangsåbning indrettet til at modtage olie 61, 62, enten fra bunden af 35 beholderen 31 eller fra bunden af det sidste filterelement 24.

Der forefindes en udgangsåbning 67, som fører enten til ud- 9 DK 170448 B1 løbsledningen 25 eller 35, og som åbnes (fig. 2B) eller lukkes (fig. 2A) af et ventilelement 60, som betjenes af en svømmer 64 og en arm 65. Det er klart, at andre former for ventiler kan anvendes for at sikre sig imod gastab gennem de respektive 5 ledninger. På denne måde dannes en i hovedsagen tør sump 36, hvori filterelementet 24 er placeret. En yderligere egenskab er tilvejebringelsen af et svøb 37, som også er monteret ud fra endevæggen 33, og som omgiver filterelementet 24 mellem dette element og væggene 32 af beholderen 31. Svøbet 37 udfø-10 rer en dobbelt funktion ved at tvinge gassen og de gasbårne oliedråber til at strømme nedad imod bunden af filterelementet 24, før de strømmer opad derigennem til afgangsledningen 15. Derved tilvejebringes en yderligere mekanisk olieudskillelse og en bedre fordeling af gasstrømmen gennem filterelementet 15 24, såvel som en beskyttelse af filterelementet med mulige oliesprøjt, hvis oliesumpens niveau 39 skulle stige til niveauet omkring åbningerne 34.

Fig. 3 viser et lignende arrangement, og følgelig skal kun ændringerne omtales i det følgende. I denne udførelsesform er 20 skruekompressoren 10 monteret i tryktanken 30 med en i hovedsagen vandret akse. Dette arrangement giver en reduktion af den samlede størrelse af anlægget, såvel som en nedsættelse af nogle af kravene til rørforbindelserne. Det sidste filterelement 24 er monteret gennem en åbning, der er dannet i en side-. 25 væg af tryktanken 3 0 og lukket med en dækplade 40. I denne udførelsesform kan beholderen 31 være udformet som en separat enhed og være forbundet til eller sidde på understøttelseselementer 41, således at et øvre begrænset mellemrum 42 dannes mellem den øvre ende af beholderens sidevægge 32 og dækpladen 30 40. Olie/gasblandingens ledning 23, som udgår fra kompressoren 10, kan omfatte dyseorganer, som retter en stråle imod et ønsket område af anlægget for at medvirke til en første mekanisk udskillelse af olie fra den komprimerede gas. Funktion af anlægget vist i fig. 3 er i hovedsagen den samme som for an-35 lægget i fig. 2.

Claims (10)

1. Olieudskiller til et kompressoranlæg med olietilførsel, og som omfatter en tryktank (30), der forneden har en oliesump (17, 39) , og oven over denne et indløb (23) for olieblandet 10 komprimeret gas, et udløb (15) for ren gas, der strækker sig udad fra tryktanken (30) , et filterelement (24) der er anbragt oven over oliesumpen mellem udløbet (15) for den rene komprimerede gas og resten af tryktankens (30) indre og er indrettet til at modtage den olieblandede komprimerede gas, der strømmer 15 til udløbet for ren gas og fjerne oliedråber fra denne, kendetegnet ved, en potteformet beholder (32, 38), som omgiver mindst det nedre område af filterelementet (24) til dannelse af et tørt område (36) af sumpen (et tørsumpområde), at der oven over den potteformede beholder (32, 38) findes en 20 åbning (34, 42) for den olieblandede komprimerede gas, at indløbet (23) til tryktanken (30) for olieblandet gas er anbragt i området uden for den potteformede beholder (32, 38), og at der mellem den potteformede beholder (32, 38) og filter-, elementet (24) er anbragt en skærm (37), som omgiver filter-25 elementet (24) og i det mindste ligger ind over den mindst ene åbning (34, 42), gennem hvilken den olieblandede komprimerede gas indføres i tørsumpområdet (36) oven over den potteformede beholder (32, 38). f

2. Udskiller ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 30 der findes en olieudløbsledning (35), som fører bort fra tør- ? sumpområdet (36) fra et sted under filterelementets (24) nedre ende med henblik på at fjerne olie fra tørsumpområdet (36).

3. Udskiller ifølge krav 2, kendetegnet ved, at DK 170448 B1 olieudløbsledningen (35) ved dens nedre ende er forsynet med en svømmerventil (60) , som i hovedsagen kun tillader gennemstrømning af væske.

4. Udskiller ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet 5 ved, at olieudløbsledningen (35) har en drøvling (26) til at minimere gastabet fra udskilleren.

5. Udskiller ifølge et eller flere af kravene 1.5, kendetegnet ved, at filterelementet (24) er opbygget rørformet og har en akse, som i hovedsagen forløber parallelt med 10 tryktankens (30) akse.

5 Patentkrav.

6. Udskiller ifølge et eller flere af kravene 1-5, kendetegnet ved, at filterelementet (24) er opbygget rørformet og har en akse, som i hovedsagen står vinkelret på tryktankens (30) akse.

7. Udskiller ifølge krav 5 eller 6, kendetegnet ved, at filterelementets akse er i hovedsagen lodret.

8. Udskiller ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at udløbet (15) for ren gas er anbragt i en til tryktanken (30). hørende opadvendende væg, og 2. at den potteformede beholder (32, 38) fra et sted nær denne strækker sig nedad og rundt om filterelementet (24), og at den mindst ene åbning (34, 42) er beliggende mellem den opadvendende væg og den potteformede beholder (32, 38).

9. Udskiller ifølge et eller flere af de foregående krav, 25 kendetegnet ved, at dens tryktank (30) er indrettet og dimensioneret til i alt væsentligt at optage en kompressor, hvormed udskilleren er forbundet i dens indre.

10. Udskiller ifølge krav 9, kendetegnet ved, at kompressorens (10) afgangsledning (23) udmunder direkte i 30 tryktanken (30).