冷凝物分離器的製作方法

2023-05-22 16:35:26 1

專利名稱：冷凝物分離器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於氣態壓力介質的冷凝物分離器，配有一個入口 和一個出口，其分別與一個分離容器的容器內腔相連，在該分離容器的 內腔中安置有在從入口至出口的流動壓力介質的流動路程中安置的所 布置的冷卻水分離機構，該分離機構包含一個渴旋分離裝置。
背景技術：
EP 1 586 363 Al所介紹的一種冷凝物分離器是與一個冷凝物過濾 器相聯合的，依此，在分離容器中所安置的渦旋分離裝置執行一種以離 心分離原理為基礎的冷凝物分離作用， 一個前置的過濾裝置將空氣中的 種種髒物加以清除。被分離出來的冷凝物聚積在下面的分離容器的容器 內腔中，並從該處利用 一個冷凝物排放裝置加以排出。
當氣態的壓力介質特別是壓縮空氣由渦旋分離裝置置於旋轉運動 中時，在渦旋分離裝置中就通過作用於液態分子的離心力而實現冷凝物 的分離。惰性的和相對重的冷凝物不會跟隨氣體流程，而是濺到分離容 器壁上，它在此向下流淌。無冷凝物的氣體流，經過出口離開該分離容 器。
這種冷凝物分離器為了實現可靠的功能，要求將液體成分加以清除 的壓力介質有相當高的流速。只有在壓力介質高的流速條件下和在壓力 介質高的流量值情況下，才能形成足夠高的離心力，將液體分子從空氣 通道中甩出。
為了適應小的流速及小的流量值的應用情況，因此通常採用那些按 照聚結原理工作的分離方法。相應的就本專利申請者所知道的分離器 (當然沒有書面說明)都包含著具有這樣一種構造的聚結壁，即可以造 成液體聚結的結構，當聚結壁被氣態壓力介質所流過時。最微小的液體 分子和小液滴聚結成越來越大的液滴，這些液滴隨著氣體流動而#皮擠壓 通過該聚結壁，最終聚結起來，也就是形成一個液體膜，該液體膜然後 朝下流淌。上述方法在高的流速情況下只能很受限制地進行工作..為了 能夠稍廣泛地使用該方法，通常設定被穿流的聚結壁具有比較大的表面，藉以減小流動橫斷面，從而減小流速。不過，其後果是，分離器要 有較大的尺寸，從而使得模塊化的、為處理壓縮空氣所用的保養單元的 組合成了問題。

發明內容
本發明的任務在於提出 一 些措施，藉以在不同的流速條件下也能夠 從氣態壓力介質中實現可靠的冷凝物分離。
為了解決上述任務，對文首述及的那種冷凝物分離器做了如下設
定除了渦旋分離裝置之外，冷凝物分離機構還包含一個針對壓力介質
流動方向與渦旋分離裝置相串聯的聚結分離裝置。
因此，冷凝物分離器的分離容器在其容器內腔中包含兩種所述的分 離裝置。這兩種分離裝置在功能上是相串聯的，也就是它們被氣態壓力 介質依次地穿流，根據流速，通常要麼是渦旋分離裝置(在高流速條件
下)發揮主導作用；要麼是聚結分離裝置(在較低流速條件下)發揮主
導作用。但總是這兩個分離裝置同時地或強或弱地發揮作用。因此，利 用同一個冷凝物分離器就能以高的分離效用涵蓋壓力介質的一個很大
的流速譜。由於兩個分離裝置被安置在同一個分離容器中，已證明其在 現場的安裝是很簡單的；同樣簡單的是，將聚積的冷凝物從用於容納兩 個分離裝置的冷凝物的容器內腔中排出。
就聯合的冷凝物分離機構的功能而言，如若將聚結分離裝置針對壓 力介質的流動方向安裝在渦旋分離裝置的前面，還能確立一種有利的附 加效應。那麼，聚結分離裝置尤其在中等流量值的條件下，有助於將微 細的液體微粒聚結成較小的水滴，從而使之獲得較大重量，所以在後面 所安裝的渦旋分離器中就能較容易地被分離。在一個很高流速和一個很 低流速之間的相對大的帶寬範圍內，如此組配的冷凝物分離器就能特別 有效地工作。
由於在實現冷凝物分離器時因為有渦旋分離裝置可用，所以不再必 須為聚結分離裝置提供大的流動橫斷面，所以冷凝物分離器總體地可設 計得很緊湊，從而可以毫無問題地適於集成到具有 一 般標準尺寸的保養
單元中..
本發明的 一些有利的改進見各項從屬權利要求中所述。
如前所述，特別有利的是，將聚結分離裝置安裝在渦旋分離裝置的前面。當然，從原則上說，將順序反過來也是可行的。
聚結分離裝置最好包含一個內室，於此，該裝置特別是加以布置， 使得它被壓力介質由裡向外地穿流。內室最好處在一個設計為空心體的 聚結元件中，該聚結元件形成一個圍繞著該內室的、在壓力介質穿流時 引起液體聚結的聚結壁。該聚結壁最好設計呈筒狀的。它最好包含一種 多微孔的和/或纖維性的材料，這種材料可以明顯地引起聚結過程。該材 料可被容納在一個金屬柵格結構中。
此外提出另一項有利的改進，依此，渦旋分離裝置和聚結分離裝置 組合成一分分離-結構單元。這一點特別開闢了一個可行的途徑，就是可 簡單地一起安裝兩個分離裝置。而且這樣也可簡化為了固定在冷凝物分 離器中所需的措施。
若將兩個分離裝置彼此可鬆開地固定在分離-結構單元中，則也是很 有利的。假如聚結分離裝置被嚴重汙染，它就可毫無問題地加以更換， 而仍可繼續使用渦旋分離器。
如果將兩個分離裝置共軸地相繼地加以布置的話，則冷凝物分離器 的細長結構形式是有利的。於此，可以特別採取一種如下的定位，即該 裝置的縱軸線垂直地特別是與 一條在輸入口和輸出口之間延伸的設想 的連接軸線成直角地伸延。這一點主要有利於作為冷凝物分離模塊整合 到一個模塊式的、可用於壓縮空氣處理的保養單元中，該保養單元還有 其它保養模塊，例如一個過濾器模塊和/或一個壓力調節模塊，它們可以 相互地連接起來。由於分離裝置彼此銜接地排列所導致的較長的結構形 式不會對模塊式保養單元的柵距造成不利影響。
冷凝物分離器最好配備一個具有入口和出口的裝置頭部、在此頭部 上可卸下地安置最好呈杯形的分離容器，該頭部最好還支承著兩個分離 裝置。如果這兩個分離裝置組合成一個分離-結構單元，則它們可以特別 懸伸地伸入到容器-內腔中。
如果聚結分離裝置具有一個包圍一個內室的聚結壁，該聚結壁在冷
凝物分離器的運轉中由內朝外地被壓力介質所穿流，則有利的是在結 束分離過程之後引導壓力介質通過內室達到出口。此外，聚結分離裝置 最好包含一個穿過內室的回流管，從而使流入的和流出的壓力介質彼此 保持分開，並可實現一種緊湊的布置.，
如果在聚結分離裝置上連接一個渦旋分離裝置，那麼，通過回流管還可使壓力介質更有利地達到出口 。於此，壓力介質通過渦旋分離裝置 而進入到回流管中。
為了使冷凝物無阻礙地流入到分離容器的下部，同時為了防止氣態 壓力介質與已分離的冷凝物相接觸，最好將一個可滲透液體的分隔盤插 入到分離容器的容器內腔中。通過該分隔盤，可將容器內腔分成為一個 包含兩個分離裝置的上分離室和一個下冷凝物積聚室。分隔盤可以作為 單獨的元件使用，例如通過卡合定位。
最好在分離容器的下面配置一個冷凝物排洩裝置，該排洩裝置根據 設計結構之不同可以依靠手工操作來排放聚積的冷凝物，也可以根據液 位實現自動排放。


下面將參照附圖對本發明做詳細說明。附圖表示 圖1本發明提出的冷凝物分離器的一個優選的第一結構形式縱剖 面圖2通過圖1中剖切線II-II的冷凝物分離器橫斷面圖3通過圖1中in-ni剖切線的冷凝物分離器橫斷面圖4圖1中所示的冷凝物分離器的一個透視分解圖。
具體實施例方式
圖1表示一個整體以附圖標記號2表示的冷凝物分離器，其性質是 作為在一個按;漠塊形式設計的、用於處理壓縮空氣的伺服單無1中的保 養模塊。該保養單元除了冷凝物分離器2之外，還至少包含另一個保養 模塊3，該保養模塊可卸下地安裝在冷凝物分離器2上。示範的做法是， 在冷凝物分離器2上固定另兩個保養模塊3,冷凝物分離器處於兩個保 養模塊之間，不過這兩個保養模塊在附圖中僅以虛線示出。
冷凝物分離器2的作用在於將氣態壓力介質中所含有微細液體微 粒子特別是水分離出去，從而將壓力介質脫去這些液體成份。雖不是僅 僅的，但卻是特別重要的是在氣動領域，在這裡要達到的目的是為氣動 系統的工作提供一種儘可能乾燥的壓縮空氣。依此，冷凝物分離器2的 優先用途還是從壓縮空氣中分離出冷凝物。
在保養單元l中，除了設計為保養模塊的冷凝物分離器2之外，還至少存在的另一個保養模塊3例如是一個過濾器模塊(以之用於過濾壓 縮空氣)； 一個注油器模塊(以之用於將潤滑劑加入到壓縮空氣中)和 /或一個壓力調節模塊(以之用亍將壓縮空氣的壓力調節到一個為所連接 的氣動系統所要求的壓力水平)。
冷凝物分離器2最好包含一個按常規使用情況安置在上面的裝置頭
4,在其上特別是垂直向下伸出地安置一個可卸下的分離容器5。在裝置 頭4上，安置了一個入口 6和一個出口 7，用於氣態壓力介質，該入口 和出口與一個被分離容器5所包圍的容器內腔8相溝通。在該容器內腔 8中，安置了總體以附圖標記12表示的冷凝物分離機構，該分離機構被 的經過入口 6流入和經過出口 7流出的壓力介質所穿流，以實現分離其 中所含冷凝物的目的。壓力介質的流動路線在附圖中以多個流向箭頭13 表示。
入口 6和出口 7最好共軸地處在一條設想的連接軸線14上，該軸 線在冷凝物分離器2的使用情況下通常是水平地延伸的。依此，入口 6 和出口 7最好處在優選呈立方形的裝置頭4的彼此對置的外表面6a、 7a 上。在裝置頭4上的所述外表面6a、 7a的範圍內存在固定機構15,借 以實現與已述及的其它保養模塊3的可卸下的聯接。
分離容器5具有一種縱長的構形，並安置在裝置頭4上，使得其縱 軸線16與連接軸線14成直角地延伸。在冷凝物分離器2的通常使用情 況下，分離容器5以垂直的縱軸線16向下伸。
分離容器5最好設計呈杯形的。它在此具有例如一個空心筒柱狀的 圓周壁17,其縱軸線與前面所述及的縱軸線16相重合， 一個底壁18在 下面與之相連接。分離容器5以其敞開著的上側向前可卸下地固定在裝 置頭4上。為此所用的固定機構22例如可以作為螺紋連接機構或者作 為卡接機構。在裝置頭4和安置在其上的分離容器5之間，有一種用密 封件23實現的氣密的連接。
通過一個置於容器內腔8中的分隔盤24,將容器內腔8分成為一個 與裝置頭4相連的居上的分離室25和一個直達底壁18的冷凝物積聚室 26,.在分離室25中有冷凝物分離機構12，在其中被分離的冷凝物穿流 過設計得可滲透液體的分隔盤24而向下流淌，然後積聚在冷凝物積聚 室26中.，分隔盤24例如包含由側邊凹部形成的通道24a ，以使被分離 出來的冷凝物流過。分離容器5在下側部配有一個冷凝物排放裝置27。該排放裝置特別 地置入到底壁18中。例如，在冷凝物達到一定的液位時，該排放裝置
便自動地將已積聚的冷凝物排出，為此，它包含一個與浮子28相連的 排放閥29。用於手工操作的冷凝物排放裝置但也是可以考慮的。
氣體流13主要地發生在分離室25中。分隔盤24可防止在冷凝物 積聚室26中產生非所希望的渦流現象。
冷凝物分離機構12包含兩個按不同原理進行工作的分離裝置，其 中一個是聚結分離裝置32,另一個是渦旋分離裝置33。這兩個分離裝 置一起被安置在容器內腔8中，於此，是如此地安裝的，使得它們針對 其分離功能沿著乂人入口 6向出口 7流動的壓力介質的流動方向而彼此4美 起來。在聚結分離裝置32中，通過聚結作用實現水分離；在渦旋分離 裝置33中，則通過離心力效應實現水分離。
最好串接，使得聚結分離裝置32在功能上居於渦旋分離裝置33之 前。於此得出的優點在於渦旋分離裝置33的效用得到改進，因為在 聚結分離裝置32中的液體微粒聚成較大的液滴，然後處於較高的離心 力下，從而在渦旋分離裝置33中可更有效地從氣態壓力介質中加以分 離。
有利的是將兩個分離裝置32、 33組合成一個分離結構單元34。 在實施例中即是如此，於此，分離結構單元34在與分離容器5的同一 邊上，獨立於該分離容地安置在裝置頭4上，從而使得它從裝置頭相對 於縱軸線16同軸地伸出。所安置的分離容器5則覆蓋在分離結構單元 34上。若將分離容器卸下，則分離結構單元34仍作為自身支承的單元 保留在裝置頭4上。
以下做法也是有利的將兩個分離裝置32、 33可卸下地彼此固定., 這樣它們可以各自獨立地加以更^:。例如，可用螺紋連接4幾構35可卸 下地將它們連接起來。
整個分離結構單元34最好是可卸下地固定在裝置頭4上..這種固 定也最好通過螺紋固定斥幾構36來加以實現。這種布置特別被執行，使 得聚結分離裝置32經過上述螺紋連接機構36而旋緊在裝置頭4上，而 使渦旋分離裝置33經過前述的螺紋連接機構35而與聚結分離裝置32 旋緊在一起。代替螺紋連接機構35、 36,也可採用其它能實現固定的連 接方式.也存在這樣的可能性，就是將渦旋分離裝置33固定在裝置頭4上，從而然後將聚結分離裝置32固定在渦旋分離裝置33上。
聚結分離裝置32首先是在較低的流速從而在較小的氣體流量值的 情況下才具有最好的效用，而渦旋分離裝置33的最佳工作點則在較高 的流速情況下，也就是在較大的氣體流量情況下。通過這兩個分離裝置 32、 33的聯合，可在大的流速範圍內或者說大的流量範圍內保證有效的 冷凝物分離，依此，在中等的範圍內，通過分離功能的所述的交互作用， 可取得比只採用兩種分離方法中的一種時有更好分離質量。
聚結分離裝置32最好包含一個設計作為空心體的聚結元件37，該 聚結元件圍一個內腔38。該內腔38與入口6個連，使得壓力介質首先 進入內腔38,然後從該處出發，穿過聚結元件37的壁部而進入到分離 容器內腔8中，在穿過上述壁部時，會產生聚結效應。換言之，壓力介 質就是由裡向外地流過聚結分離裝置32的。
為了實現聚結過程，優選採用了設計成空心筒柱狀的聚結元件37 的聚結壁42,該聚結壁最好與縱軸線16共軸地加以定位，並環繞著從 入口 6供應壓力介質的內月空38。壓力介質特別/人端側流入內腔38,最 好直接地連通到裝置頭4。在與裝置頭4相對置的底側上，內腔38通過 聚結元件37的一個底壁43而被氣密地加以封閉。因此，壓力介質只能 通過聚結壁42再流入到容器內腔8中。
聚結元件42是按已知的方式設計的，最好具有一個配有通孔的支 撐結構44,在其中嵌置著一種用於聚結作用的聚結材料45，特別是一 種纖維質的和/或多微孔的材料，例如一種泡沫材料、 一種氈絨材料或一 種纖維材料。
那種帶有孔的支撐結構44例如可以是一種金屬柵網結構。它最好 設計成雙層壁的結構，在其一個內壁區段和一個外壁區段之間容納聚結 材料45。
穿流過聚結壁42的壓力介質，在限定於聚結元件37和分離容器5 的圓周壁17之間的環形空室中向下流動，並接著聚結元件37達到相連 接的渦旋分離裝置33中。渦旋分離裝置與前述的圓周壁17限界出一個 環形的分離室46,在其行程中有一個與縱軸線16共軸的渦旋環47,該 渦旋環由多個依周向彼此有一定間距地相繼的渦旋元件48組成.這些 渦旋元件在它們之間分別界定出一個可讓氣體通過的通道49,渦旋元件 48起著導引面的功用，這些導引面使得基本上沿著縱軸線16的軸向到達的氣態壓力介質帶上一種渦旋，從而沿著分離室46的切向的旋轉。
較重的液體微粒於是被甩到圓周壁17的內表面上，從這裡液體微粒向 下流，並穿過分隔盤24而流入到冷^t物積聚室26中。
聚結在聚結壁42的外表面上的液體由於其自重之故也向下流，於 此，該液體通過相互連接的分離室46和分隔盤24最終也流到冷凝物積 聚室26中。
從分離容器內腔8中，被除去了液體的氣態壓力介質，通過兩個分 離裝置32、 33，到達出口7;於此，其與仍然帶有液體的、流入的壓力 介質相分開，因此它不會重新吸納溼氣。
此外，渦旋分離裝置33還包含一個設計為空心體的回流體52，該 回流體的最好基本上成空心筒體形的與縱軸線16共軸的外壁53限界出 一個第一回流通路54,該回流通^各依軸向穿過回流體52。外壁53同時 也是渦旋環47的支座。
在第一個回流通路54上，朝向裝置頭4連接一個共軸的第二回流 通路55，此回流通路是由聚結分離裝置32的一個回流管56所形成的， 該回流管共軸地穿過聚結元件37的內室38。
回流管56可將其下端固定在底壁43上的一個中心的壁部開口中， 回流體52也經過螺紋連4妻^L構35而固定在該底壁上。有一種密封的連 接，使得兩個回流通路54 、 55直接地彼此溝通。
回流管56以其上端置入到裝置頭4的一個出口通路57中，特別是 利用螺紋擰入，該出口通路連通著出口7。
回流管56最好是唯一的元件，經過此元件使分離結構單元34可卸 下地固定在裝置頭4上。
在一個或兩個分離裝置32、 33中被除去了液體微粒的氣態壓力介 質在從分離室46出來後，由分隔盤24加以轉向，^f吏它/人下向上地流入 回流體52中，最後在流過兩個回流通路54、 55之後，除去了溼氣地經 過出口 7離開冷凝物分離器2。
權利要求
1.用於氣態壓力介質的冷凝物分離器，具有入口(6)和出口(7)，入口和出口各自同分離容器(5)的容器內腔(8)相連，在分離容器內腔中在從入口(6)至出口(7)流動的壓力介質的流動路徑中安置了冷凝物分離機構(12)，該冷凝物分離機構包含渦旋分離裝置(33)，其特徵在於冷凝物分離機構(12)除包含渦旋分離裝置(33)之外，還包含關於壓力介質流動方向與渦旋分離裝置(33)相串聯的聚結分離裝置(32)。
2. 按權利要求1所述的冷凝物分離器， 其特徵在於所述聚結分離裝置(32)具有內室(38),布置該聚結分離裝置， 使得它一皮壓力介質從內向外:l也穿流而過。
3. 按權利要求1或2所述的冷凝物分離器， 其特徵在於所述聚結分離裝置(32)包含設計為空心體的聚結元件(37),布 置該聚結元件，使得它的引起液體聚結的周邊聚結壁(42)被壓力介質 從內向外穿流而過。
4. 按權利要求1至3中任一項所述的冷凝物分離器， 其特徵在於所述聚結分離裝置(32)反向於壓力介質流動方向連接在渦旋分離 裝置(33)前面。
5. 按權利要求1至4中任一項所述的冷凝物分離器， 其特徵在於所述渦旋分離裝置(33)和聚結分離裝置(32)組合成分離結構單 元(34)。
6. 按權利要求5所述的冷凝物分離器， 其特徵在於所述兩個分離裝置(32、 33)可卸下地彼此固定在一起
7. 按權利要求5或6所述的冷凝物分離器， 其特徵在於所述分離容器(5 )可取下地安置在具有入口 ( 6 )和出u ( 7 )的 裝置頭(4)上，其中，分離結構單元(34)被裝置頭(4) t承著，並伸入到獨立於分離結構單元(34)而安置在裝置頭(4)上的分離容器 (5)的容器內腔(8)中。
8. 按權利要求1至7中任一項所述的冷凝物分離器， 其特徵在於所述兩個分離裝置(32、 33)共軸地依次安置。
9. 按權利要求1至8中任一項所述的冷凝物分離器， 其特徵在於所述兩個分離裝置(32, 33 )沿容器內腔(8)的縱向依次安置。
10. 按權利要求8或9所述的冷凝物分離器， 其特徵在於所述兩個分離裝置(32, 33 )沿縱軸線(16)的方向依次安置，該 縱軸線與在入口 (6)和出口 (7)之間延伸的設想的連接軸線成直角地 延伸。
11. 按權利要求1至9中任一項所述的冷凝物分離器， 其特徵在於所述聚結分離裝置(32)具有圍繞成內室(38)的、被待處理的壓 力介質所穿流的、並於此引起液體聚結的周邊的聚結壁(42),該聚結 壁被壓力介質在其從入口 (6)至出口 (7)的路徑上從內向外地徑向穿 流而過，其中，內室(38);波由聚結壁(42)所包圍的回流管(56)軸 向穿過， 一皮除去了液體的壓力介質通過該回流管被引導向出口 (7)。
12. 按權利要求11所迷的冷凝物分離器， 其特徵在於所述渦旋分離裝置(33)沿壓力介質的流向連接在聚結分離裝置 (32)後面，其中，在渦旋分離裝置(33)中被除去了液體的壓力介質 通過渦旋分離裝置(33)而被引導到回流管(56)。
13. 按權利要求12所迷的冷凝物分離器 其特徵在於所述渦旋分離裝置(33)具有渦旋環(47),該渴旋壞由空心的回 流體(52)支承著，在渦旋分離裝置(33)中已除去了液體的壓力介質 通過該回流體而回流到回流管(56 )中。
14. 按權利要求1至13中任一項所述的冷凝物分離器-其特徵在於在兩個分離裝置(32、 33)中已處理的壓力介質以與待處理的壓力 介質相反的流被引導通過這兩個分離裝置(32, 33 )被引向出口 (7), 其中，它與流入的壓力介質相分開地一皮引導通過至少一個回流通^各(54, 55)。
15. 按權利要求1至14中任一項所述的冷凝物分離器， 其特徵在於所述容器內腔(8)由可讓液體通過的分隔盤(24)分成為包含有 兩個分離裝置(32, 33 )的上分離室(25)和接受在兩個分離裝置(32, 33)中已被分離出的冷凝物的下冷凝物收集室(26)。
16. 按權利要求1至15中任一項所述的冷凝物分離器， 其特徵在於在分離容器(5)的在使用位置處於下方的底側上安置了冷凝物排 放裝置(27)。
17. 按權利要求1至16中任一項所述的冷凝物分離器， 其特徵在於所述分離容器(5)被安置在裝置頭(4)上，該裝置頭具有入口 (6) 和出口 (7)，並配有固定機構(15),該裝置頭通過這些固定機構可 與那些用於準備壓縮空氣的保養模塊(3)相耦聯。
18. 按權利要求1至17中任一項所述的冷凝物分離器， 其特徵在於設計為模塊式的保養單元(1)的保養模塊，在伺服單元上可卸下 地安裝了至少一個另外的保養模塊(3)。
全文摘要
提出一種用於氣態壓力介質的冷凝物分離器，依此，在分離容器(5)中一起安置了一個聚結分離裝置(32)和一個渦旋分離裝置(33)，這兩個分離裝置被將要除去溼氣的壓力介質先後地穿流而過。因此，可在壓力介質的一個大的流速範圍內實現一種很良好的冷凝物分離效應。
文檔編號B01D51/02GK101306281SQ200810080749
公開日2008年11月19日 申請日期2008年2月18日 優先權日2007年2月16日
發明者A·德克, M·索恩 申請人:費斯託股份有限兩合公司