本发明有关一种分离器,用于安装在诸如蒸发气,或压缩空气之类的气体管道上,藉以将水(例如凝结水)从气体中分离出。本发明具体有关一种气、水分离器,利用流体旋转时造成的离心力作用,把气体和水互相分离。 在这种型式的气水分离器中,在一个壳体内的上部将流体旋转,使气体中含有的水滴,通过离心力的作用,甩到外面去,和气体分离。气体被引到出口侧。而被分离的水滴,由设置在壳内的下部的一个排阀,排放到壳体的外部。
根据传统的气、水分离器的结构,在壳体里面的上部,设放一个圆柱形的间壁件,在间壁件和间壁件外面的壳壁之间形成一个环形空间;有若干向下方倾斜的倾斜旋转叶片,经向放在环形空间里面;环形空间的上下部份和间壁件里面的内腔,分别和一个进口侧,一个排泄阀部份及一个出口侧连接。在这个结构中,从进口进入的流体,在环形空间中被旋转叶片旋转,使水滴在离心力作用下甩到外面去。这样被分离出来的水滴向下流动,由排泄阀排到外面。在旋转流中心的气体,通过间壁件的内腔,向着出口侧流动。
下面是本发明所要解决的问题:在上面所述的传统结构中,甚至在旋转流的旋转加强时,也还有一部份水滴被带到出口侧,因此气、水分离的效率的提高超不过一定的限度。
这是因为只利用了自然规律,就是当流体旋转时,质量越大,在离心力的作用下就被甩出得越远,因此,非常小的水滴便沿着表面从外面向里面移动,所以它们便和气体一道,被带到了出口侧。
本发明的技术主题,就是增加一种装置把水滴截获,在一个设有旋转叶片的气、水分离器中,把水滴完全甩到外面去。
在本发明的为取得上述技术目的而采用的装置中,在一个圆柱形的间壁件的外周壁上,形成向下倾斜的倾斜壁和螺旋形壁,上述螺旋壁的每一个,从每一个上述倾斜壁的上端,向着倾斜壁的下端逐渐向外伸出,以阶梯的形式和倾斜壁下端的径向端壁连接。
上面的技术装置有以下的功能:
在圆柱形间壁件的整个外周,形成一个环形空间,向下倾斜的倾斜壁放在环形空间里面,从而当该体在环形空间里面通过的时候,流体的活动方向,改变成一个倾斜向下的方向。因此,由于它的连续性流体在环形空间内旋转,并且这种旋转,延伸到倾斜壁的上方和下方,也就是流体在进入环形空间时是旋转的,而离开时也在旋转。
由于螺旋壁从倾斜壁的上端向着倾斜壁的下端逐渐向外伸出,所以流体的运动,比环形空间的切线方向还更向外,并且有更好的条件被吹到放置在外面的壳体的内壁上。此外,由于环形空间的宽度,从倾斜壁的上端向它的下端逐渐变窄,所以旋转流的速度逐渐增大,在下端部份时变为最大。
并且,由于螺旋壁以阶梯的形式,和倾斜壁下端处的径向端壁连接,环形空间的宽度在这些端壁部份处突然增大。其结果,当流体旋转时,压力在靠近端壁处下降,依附在附近壁表面的水滴,在螺旋壁和端壁之间的连接边缘处集聚,然后被强旋转流吹开,在上面已经提到过,旋转流的速度,在这些连接边缘部份处达到最高点,并被吹到壳体的内壁上。
本发明可以取得下述的特殊效果:
不仅由于流体旋转引致的离心力作用,造成气、水的分离,而且因为水滴在螺旋壁及端壁之间的连接边缘处集聚,并且在这些连接边缘部份,旋转流的速度达到最高,把水滴从这部份中吹出去,使它们可以被吹到壳体的内壁上。所以,气、水分离的效率极高。
不仅是单纯把旋转流的速度提高,而且使环形空间的宽度,在倾斜壁下端部份处为最窄,从而使旋转流的速度在重要地点处,例如在倾斜壁的下端部份,达到最高。所以,旋转深的速度在达到这些部份以前和以后是缓和的,因而防止了水滴被随着气体,携带到出口侧,或者水滴表面在排泄阀部份处被扰乱,造成排泄阀的不正常工作。
在实施本发明时,如果考虑了下面的各点,那么就可以取得较好的效果。
假使在每一个倾斜壁上端上,向上形成间壁件外周壁上的径向伸出的纵向壁,那么,进入环形空间的流体,在旋转时冲击纵向壁,从而水滴一部份冲击纵向壁后依附在纵向壁上,因此和气体分离。
假如间壁件的外周壁表面上,包括倾斜壁,和螺旋形壁有象梨皮那样的粗糙表皮,水滴更容易在这外周壁表面上依附,旋转流的表面速变在壁表面的附近缓缓减低,于是可在壁表面上截获水滴。这样在壁表面上截到的水滴,在上文所述的连接边缘部份处集聚,被吹到外壳体的内壁上去。于是,因为水滴可以在如同梨皮的粗糙壁表面上依附,便可以和气体分离了。
假使间壁件下部的外周边,逐渐向下向外伸出,把离开壳体内表面的间距收窄,旋转流的速度再度增高,把水和气体分离,并被吹到外壳的内壁上。在这种情况下,假如把间壁件下端部份的外周边,相对于垂直方向的斜角,设定在25到50度的范围内,便可以取得理想的功能和效果,尤其是,假如把斜角调定成35度,就可能取到最佳的效果。
下面的叙述是关于图示的实施方案(参看图1至图4),表示了上述装置的一个具体实例。
图1所示是本发明提出的一种带有蒸气减压阀B的气、水分离器A的整体组合件。
一个壳体有一个弹簧罩2,罩住里面的压力调节弹簧1,有一个阀心座4,里面放置一个控制阀3,有一个主体6,里面放主阀5,一个分离器壳体8,形成气、水分离腔7,并在底盖9。这些部件通过铸造形成。
有一块膜片10,由薄金属板制成,夹在弹簧罩2和阀心座4之间。
压力调节弹簧1的下端,通过一个膜盘11,和膜片10的上表面接触,而连接在控制阀3上的控制阀杆12上面的阀盖13的上端和膜片的下表面接触。膜片10上面的空间,通过通道14,接通外罩的空气,而它下面的空间,则通过通道15,和下文中将叙述的输出口23接通。
有一个调节螺丝17,通过一个不锈钢的轴承16,安装在弹簧罩2的顶壁上,用一个销紧螺母18把它旋转锁定。一个钢球20放在调节螺丝17和一个弹簧瓦19之间,弹簧瓦19放在压力调定弹簧1的顶端上。
调节螺丝17伸到外部的部份,由一个保护盖21盖住,这保护盖用螺丝拧在弹簧罩2上,并可从其上拆卸下来。
在主体6上,制作一个进口22和一个出口23。进口22和出口23利用一个水平壁24隔开,互相通过用螺纹拧在壁24上的阀座件的阀孔25接通。主阀5与放在阀孔25的下面,用一个盘簧保持它的弹性压紧的状态。它的上端和一个活塞26连接。
控制阀3的位置,在通向进口22的通道27,和通向在活塞26上方形成的一个空间的通道28之间。它有一个控制阀杆12,在一个控制阀座29里滑动,还有一个控制阀元件30,和阀杆12的下端连接。由一个弹簧在下面把它向上顶。在通道27里设置一个滤筛31。
活塞26可以在安装在主体6的内圆周里的活塞缸32里滑动,在活塞的外圆周上作两条环形槽,槽里放置用聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene)制造的活塞环,活塞环里面放有弹簧。活塞26另外还有一个孔口33,将活塞的上下表面连通,通过这孔口释放活塞上表面上的一定量的流体,以作压力控制。
减压阀B的主阀5的周围,放置大致为圆柱形的22层间壁件34。一个外圆筒的壁是直的,位置比内圆筒低,内圆筒的上下端部缓缓向外扩大。有一个圆锥形的滤筛35,放在间壁件34的外面。在间壁件34的里面,有一个在中央轴线上的一体形成的连接杆36,通过一个棱脊对主阀5的下部引导。进口22通过滤筛35,和间壁件34的两个圆筒形部份之间形成的一个环形空间37接通,而间壁件34通过主阀5的阀孔25,和出口23接通。
在环形空间37内有旋转叶片38形成,叶片38与间壁件34为整体形成。间壁件包括旋转叶片38,用失蜡铸造的方法制造,壁表面的处理使它们有象梨皮的粗糙表面。当然也可以使用其他的铸造方法,或用切削或另外的加工方法,只要至少间壁件的外周壁表面有粗糙的表面处理便可以了。
按照本实施方案所采用的失蜡铸造方法,壁表面的表面粗糙度,根据日本工业标准JIS(B0601)的最大高度Rmax是15到60微米。假如壁表面的粗糙处理的粗糙度不低于10微米Rmax,便可以取得良好分离的效果。将表面作成象梨皮表面的粗糙表面的壁表面部份,用标图号C表示。
在图2到4中用较大的比例表示,每一个旋转叶片38包括一个纵向的壁39,从间壁件34内圆筒上端,径向伸到它的外圆筒的上端,一个从纵向壁39下端向下倾斜的倾斜壁40,纵向壁39在外圆筒形部份和内圆筒形部份之间的一个位置上,一个螺旋形壁41在倾斜壁40的上表面上形成,从内圆柱形向外圆柱形旋绕。有五个旋转叶片38在环形空间37中形成。螺旋形壁41的末端,以阶梯的形式和一个径向端壁42连接。
间壁件34的内圆筒的下部,逐渐向下膨大,以外圆筒的内壁的附近作终点,并与外圆筒内壁有预定的间距。它相对于垂直方向的角θ为35度。假如把倾斜角θ的范围设定为25至50度,便可以取得良好的分离效果。
底盖9用螺栓固定在气、水分离器A的壳体8的下端上,在内部形成一个排泄阀腔7,有一个球形浮子43放在排泄阀腔7的内部。
在底盖9上面,有一个排泄阀座44固定在排泄口45的内端上。浮子43用一个浮子罩46盖住,浮了罩在下部有一连接孔47形成。标图号48表示的是在浮子罩46一个通气孔上部的。
从进口22进入的流体,被旋转叶片38的倾斜壁40旋转。流体中含有的水滴受离心力作用被甩出,分离到外面去。纵向壁39使进入的流体垂直向下落,把倾斜壁40造成的旋转流偏移,减低旋转流的速度,使它更加朝向下方。这时,部份水滴冲击纵向壁39,并粘附在它的表面上。
螺旋壁41的作用是引导旋转流偏到环形空间37的切线方向的外面。在倾斜壁40的下端,环形空间37的宽度达到最小,而流体的流动速度变为最大。由于螺旋壁41的末端,以阶梯的形式和径向端壁42连接,环形空间37的宽度突然扩大,连接边缘部份处在螺旋壁41和端壁42之间,成为一条边界。于是,当流体旋转时,靠近端壁的区域里的压力下降,附在壁表的水滴在连接边缘部份处集聚。这样集聚的水滴被强烈的旋转流体从连接边缘部份处吹走,吹到了壳体8(也包括间壁件34的外圆筒的内壁)的内壁上。
这样被分离的水滴沿间壁件34外圆筒的内周壁和壳体8的内周壁向下流动。通过间壁件34下端的气体,从间壁件34中通过,向着减压阀B的主阀5移动,从出口23中流出,而被分离的水从浮子盖46下面形成的开口47进入,同时,通过浮子罩46里面存有的气体,通过通气孔48逸出。浮子43根据水位的高位上下移动,把排泄阀座44的排泄阀孔打开或关闭,只容许水从排泄孔45中排放到外面去。
附图的简要说明如下:图1所示,是本发明提出的有减压阀的气、水分离器的一个剖视图;图2是间壁件的纵向剖视图;图3是沿图2中Ⅲ-Ⅲ线的一个剖视图;图4是间壁件的一个透视图。
A:气、水分离器 B:减压阀
34:间壁件 37:环形空间
38:旋转叶片 39:纵向壁
40:倾斜壁 41:螺旋壁
42;端壁 43;浮子
45:排泄孔