技术摘要：
本发明涉及旋风分离器、压缩机和从液体和气体流中分离液体的方法。一种旋风分离器(1)，用于将液体从气体和液体流(8)中分离，旋风分离器包括壳体，壳体具有大体管状的内壁(2)，用于流的入口(3)设置在壳体中以至少部分地切向地将流运载到内壁上，此外出口(4)设置在壳体的  全部
背景技术：
旋风分离器是利用离心力基于比重(相对密度)差异来分离物料混合物的装置。该 装置例如用于从气流中去除灰尘或从水中去除颗粒。本发明尤其涉及用于从气体中去除液 体的旋风分离器。因此，液体具有比气体更高的比重。 在旋风分离器中，气体和液体流切向地泵入管状段中，从而导致流旋转并产生涡 流。诸如液体之类的重颗粒运载到内壁上，在内壁上向下流动。因此，重颗粒终结在旋风分 离器的下部中，在下部重颗粒可以排出。其余的流通过管状段上端处几乎居中的开口离开 旋风分离器。 旋风分离器的已知缺点是分离效率欠优。更具体地，已经发现已知的旋风分离器 在用于从带有高负载的气体和液体流中分离液体方面工作欠优。负载定义为相对于气体质 量流量的液体质量流量。实践中，喷油压缩机的油气质量比可以约为5以上。在每秒总输出 流量为3kg的情况下，每秒多达2.5kg油会与压缩后气体一起从压缩机出口出来。这是带有 高负载的压缩空气和油流的示例。因此将清楚的是，有利的是经由旋风分离器从空气中去 除最大量油，而对气流的负面影响最小。特别是，优选的是旋风分离器出口处气体中的液体 比旋风分离器入口处的液体少达千倍。在用于高负载气体的现有工程技术中，在若干步骤 中将液体从气体中分离，以实现流中液体百分比的下降。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种分离器，用于在减少气流中断的情况下将液体从气体和 液体流中有效地分离。 为此，根据本发明的旋风分离器的特征在于，至少在入口上方的区域中壳体具有 大体为管状的辅助壁，辅助壁的外侧与内壁间隔开一定距离并朝向内壁，以使得在操作期 间涡流至少部分地由辅助壁的内侧约束，以便减少涡流与内壁处液体之间的接触。 本发明基于以下见解：撞击旋风分离器壳体内壁的液体仍然会通过液体表面与涡 流的相互作用而返回到流中。作为液体再纳入到流中的主要决定因素中的两个因素是液体 表面处流的速度和壁上的膜厚度。如果这些值中的一个太大，则液体表面将不再光滑。诸如 表面张力、粘度、密度差、对壁粘附性等因素也起作用。实践中，撞击壳体内壁的液体的液体 表面并不总是光滑的。因为涡流沿着不光滑表面流动，所以已经撞击壳体内壁的液体的一 部分仍会包括在流中，这降低了分离效率。不光滑表面进一步增强了液体纳入到涡流中，因 为液体颗粒更容易从不光滑表面分离。 4 CN 111589594 A 说　明　书 2/8 页 本发明设置有形成了壳体一部分的辅助壁，以使得大部分液体分离到壳体内壁 上，而一部分涡流在辅助壁内移动。一部分液体将沉积在辅助壁上，并且在那里将形成明显 更薄且因此也更稳定的膜。由于辅助壁，撞击内壁的液体表面至少部分地与涡流屏蔽开，以 减少液体表面与涡流之间的相互作用。这将减少液体纳入回到流中的效果，从而使分离更 加有效。测试和模拟已经表明，与现有技术的旋风分离器相比，根据本发明的旋风分离器可 以从气体和液体流中排出液体的量和效率显著更高。因此，根据本发明的旋风分离器特别 适合于从带有高负载的气体和液体流中分离液体。 入口优选地在操作期间取向成使得来自入口的流几乎完全直接进给到内壁。换句 话说，在入口与内壁之间延伸的路径中没有显著元件。因为流几乎完全直接终结在内壁上， 所以流中的液体也将最大程度地压靠在内壁上，以在内壁上形成液体膜或液体层。通过形 成液体膜或液体层，液体将趋于向下流动以排出。流将随着涡流从壳体的入口移动到出口。 涡流产生离心力，导致液体颗粒移动到涡流外部，在涡流外部，液体颗粒将通常沉积在壳体 的内壁和辅助壁上。 优选地，辅助壁相对于内壁定位成使得在操作期间涡流的下段由内壁沿其圆周界 定，并且涡流的上段由辅助壁的内侧沿其圆周界定。在本文中，入口优选地设置在涡流下段 的水平高度处。因为涡流下部由内壁沿其圆周界定，所以液体和气体流中的大部分液体将 沉积在壳体的内壁上。当涡流上段由辅助壁的内侧沿其圆周界定时，辅助壁将涡流与形成 在壳体内壁处的液体表面屏蔽开。如上所说明的，这减少了液体再纳入回到涡流中，从而提 高了分离效率。 优选地，残留在流中的一部分液体通过离心力而终结在辅助壁的内侧上，以实现 两阶段分离。涡流的下段由内壁(大部分液体终结在此)沿其圆周界定。可以认为在流中存 在不同的液体相。第一相称为自由液体，第二相称为液滴，并且第三相称为雾。只有有限量 液体可以保持悬浮在气流中。因此，大部分质量将通常存在于自由液体中。在下段中，主要 分离出自由液体。但是，因为涡流也延伸通过辅助壁的内侧，所以来自流的一部分液体(以 下称为残留液体)也将通过离心力而撞击该辅助壁，与沉积在内壁上相比，在辅助壁处残留 液体通常形成更薄且因此更稳定的膜。实际上，主要处于第二相的液体将撞击辅助壁的内 侧。该残留液体也将从辅助壁流走排出。这导致了两阶段分离。特别是，第一阶段将通过内 壁来实现，而第二阶段将通过辅助壁的内侧来实现。与单阶段分离器相比，两阶段分离显著 提高了分离效率，从而大大提高了出口处相对于入口处的液体百分比。 优选地，大致为环形的腔室形成在内壁与辅助壁外侧之间，腔室厚度由内壁与辅 助壁外侧之间的距离确定，并且腔室在底部敞开以允许内壁处液体流入流出腔室。环形腔 室提供了供与壳体内壁接触的液体的至少一部分可以流入流出的空间。该液体在该空间中 与涡流屏蔽开，以使得涡流不能与该空间中的液体发生相互作用。本领域技术人员将清楚 的是，环厚度与接收液体的空间的容量有关。该容量基于旋风分离器的预期用途来确定。当 旋风分离器用于分离大量液体时，环将设置有相应的厚度，以允许大量液体流入流出腔室。 本领域技术人员理解，这种配置和优化可以基于测试和模拟来进行。因而，将辅助壁外侧与 内壁之间的距离保持为最小。因此，辅助壁的内侧的表面得以最大化，以使得液体的纳入和 涡流在内壁上的制动最小化。这与已知的顶壁撇油器相反，顶壁撇油器与内壁之间的距离 将通常更大，因为理论上在顶壁撇油器内侧上不存在可观量的液体，并且不会在涡流的显 5 CN 111589594 A 说　明　书 3/8 页 著高度上延伸。 腔室的高度优选地大于环厚度。高度大于环厚度的环形腔室看起来是最佳的，以 允许撞击壳体内壁的液体通过离心力流入流出腔室。高度优选地大到足以具有足够的容量 以用于来自第一分离的液体。本领域技术人员可以基于测试和模拟确定高度。该高度不必 与辅助壁内侧的高度相同。旋风分离器的总高度可以基于送入流的已知特性来优化，更具 体地基于送入流的负载和性质(包括平均液滴尺寸)来优化。因而，带有小液滴的少量负载 将导致内壁高度低于辅助壁高度，并且带有较大液滴的较大负载将导致内壁高度大于辅助 壁高度。 优选地，腔室的环厚度小于入口的直径。当环厚度小于入口的直径时，辅助壁对涡 流的干扰看起来最小，以使得气流受到的负面影响较小。 环形腔室优选地在顶部封闭。顶部封闭的环形腔室迫使涡流从辅助壁内侧延伸到 出口。因此，优化了气流，更具体是优化了通过旋风分离器的流动方向。 优选地，内壁围绕第一轴线形成，并且辅助壁围绕第二轴线形成，其中，第一轴线 和第二轴线大致重合。通过允许内壁的轴线与辅助壁的轴线重合，内壁和辅助壁同心地延 伸相当大的量。由于同心结构，涡流以最佳方式从入口导引到出口，以使得对通过旋风分离 器的气流产生最小负面影响。此外，当内壁和辅助壁同心地延伸时，液体由于离心力而沉积 在内壁和辅助壁上看起来是最佳的。 内壁优选地形成壳体的下段，并且辅助壁与内壁一起延伸到壳体的顶部。辅助壁 和内壁的重叠形成了在辅助壁外侧与内壁之间的空间，因此，通过离心力而撞击内壁的液 体不受涡流的影响。涡流实际上将在辅助壁内侧之内延伸。在下段的位置处，旋风分离器将 表现出可与传统旋风分离器相比拟的操作。在下段上方，本发明的旋风分离器的效率得到 显著提高，因为减少了涡流与内壁处液体之间的相互作用。液体的第二分离将由于离心力 而发生，以使得将发生液体从流中的两阶段分离。 壳体优选地在底部具有排出口，用于排出液体。液体可以经由排出口从旋风分离 器中以几乎连续的方式排出。应该清楚的是，术语“底部”可以广义地解释，并且出口也可以 设置在壳体下段中的侧面。 本发明还涉及用于压缩气体的压缩机，压缩机设置有至少一个压缩机元件，压缩 机元件具有用于压缩后气体的出口，用于压缩后气体的出口连接到根据前述任一方面所述 旋风分离器的入口。在油压缩机或水压缩机中，添加油或水，以用于在空气压缩期间润滑零 件、提供额外密封以及出于其他次要的原因。在气体压缩期间使用的液体将通常至少部分 地与气体一起流过压缩机元件的出口。通过将根据本发明的旋风分离器装配在压缩机后 面，大部分液体可以从出自压缩机元件的气体和液体流分离。这一方面实现了快速且有效 的液体回收，优选地实现重新使用。这还实现了有效地进一步输送和使用压缩气体。 本发明还涉及用于从液体和气体流分离液体的方法，该方法包括： -通过入口将液体和气体流引入具有大体管状内壁的壳体中，液体和气体流至少 部分切向地撞击内壁； -通过设置在壳体顶部处的出口将液体和气体流排出； 以使得： -液体和气体流在入口与出口之间形成涡流；并且 6 CN 111589594 A 说　明　书 4/8 页 -液体由于离心力撞击内壁以便排出，并且该方法包括排出液体； 其特征在于，至少在入口上方的区域中涡流至少部分地在辅助壁的内侧延伸，以 便减少涡流与内壁处液体之间的接触。 该方法着重于如上所述旋风分离器的使用。该方法的优点和效果可与上述优点和 效果相当。应用该方法导致液体从液体和气体流中的两阶段分离。此外，与壳体内壁接触的 液体至少部分地与延伸通过壳体的涡流屏蔽开，从而使液体表面与涡流之间的相互作用最 小化。这样，使液体再纳入回到涡流中最小化。 残留液体优选地终结在辅助壁内侧上以排出，并且该方法还包括排出残留液体。 通过排出残留液体，实现了液体从流中的完整两阶段分离。 附图说明 下面用附图中所描绘的实施例来更详细地解释本发明。 在附图中： 图1示出根据本发明的旋风分离器的第一实施例； 图2示出根据本发明的旋风分离器的第二实施例； 图3示出根据本发明的旋风分离器的第三实施例； 图4A和图4B示出液体再纳入到流中的图； 图5示出根据本发明的实施例具有旋风分离器的压缩机；并且 图6A、图6B、图6C示出大体管状壁的一些示例的横截面。 在附图中，相同或相当的元件用相同的附图标记表示。