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EP0157089A1 - Oil or damp separator for refrigeration or compressed-air systems - Google Patents

Oil or damp separator for refrigeration or compressed-air systems Download PDF

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Publication number
EP0157089A1
EP0157089A1 EP85100594A EP85100594A EP0157089A1 EP 0157089 A1 EP0157089 A1 EP 0157089A1 EP 85100594 A EP85100594 A EP 85100594A EP 85100594 A EP85100594 A EP 85100594A EP 0157089 A1 EP0157089 A1 EP 0157089A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oil
electrostatic field
cylinder
separator
voltage source
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP85100594A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Siegmar Rodermund
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sabroe Kaeltetech GmbH
Original Assignee
Sabroe Kaeltetech GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sabroe Kaeltetech GmbH filed Critical Sabroe Kaeltetech GmbH
Publication of EP0157089A1 publication Critical patent/EP0157089A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/16—Filtration; Moisture separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/017—Combinations of electrostatic separation with other processes, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/02—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for separating lubricants from the refrigerant

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Abstract

For the separation of oil and dampness in refrigeration and compressed-air systems it is provided to conduct the fed gas stream through an electrostatic field. For this purpose, a d.c. high voltage source (10) is connected between an outer cylinder surface (7) as anode and a mechanically permeable cylinder (9) as cathode disposed coaxially at a distance, located on the inside and consisting of a drawn metal or mesh wire grid. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Öl- und Feuchtigkeitsabscheider für Kälte- und Druckluftanlagen, wobei der zugeführte Ölanteil und eventuelle Feuchtigkeit aus dem Gasstrom, bestehend aus Luft, Fluor-Kohlenwasserstoffen, Ammoniak oder dergleichen, separiert sowie das gewonnene Öl dem Schmiersystem des Verdichters wieder zugeführt und der Wasseranteil separiert wird.The invention relates to an oil and moisture separator for refrigeration and compressed air systems, the supplied oil fraction and any moisture from the gas stream, consisting of air, fluorocarbons, ammonia or the like, separated and the oil obtained fed back to the lubrication system of the compressor and the water content is separated.

Kälteanlagen mit ölgeschmierten Verdichtern und mechanischen Ölabscheidern sind bekannt. Diese Ölabscheider haben die Aufgabe, die von dem Verdichter dem Kältemittelstrom zugeführten Ölanteile weitgehend aus dem Gasstrom zu separieren, damit dieses Öl dem Schmiersystem des Verdichters wieder zugeführt wird. Der Mangel von mechanischen Ölabscheidern besteht im wesentlichen in ihren großen Abmessungen. Dieses ist insbesondere bei Anlagen mit Schraubenverdichtern der Fall, die erhebliche Ölmengen zur Schmierung und Kühlung der Rotoren in Umlauf bringen.Refrigeration systems with oil-lubricated compressors and mechanical oil separators are known. These oil separators have the task of largely separating the oil components supplied from the compressor to the refrigerant flow from the gas flow, so that this oil is returned to the lubrication system of the compressor. The lack of mechanical oil separators essentially consists in their large dimensions. This is particularly the case for systems with screw compressors, which circulate considerable amounts of oil for lubricating and cooling the rotors.

Ferner besteht der Mangel, daß jegliche Feuchtigkeit die Anlagen belastet, indem Korrosionsprobleme, Verstopfungen durch Einfrieren oder dergleichen auftreten.There is also a lack of any moisture loading equipment due to corrosion problems, freezing clogging, or the like.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Öl- und Feuchtigkeitsabscheider zu schaffen, der mit relativ kleinen Abmessungen einen großen Ausscheidungsgrad von Öl bzw. Feuchtigkeit aus dem Gasstrom, wie Kältemittel oder der Prozessluft, gewährleistet.The object of the invention is to provide a generic oil and moisture separator which, with relatively small dimensions, ensures a high degree of separation of oil or moisture from the gas stream, such as refrigerant or the process air.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der zugeführte Kältemittel- oder Luftstrom mit seinem Öl- und Feuchtigkeitsanteil durch ein elektrostatisches Feld durchführbar ist bzw. ein elektrostatisches Feld tangiert.This object is achieved according to the invention in that the supplied refrigerant or air flow with its oil and moisture content can be carried out by an electrostatic field or affects an electrostatic field.

Hierbei wird erreicht, daß durch die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten des Kältemittels, des Öles und des Wassers es dazu kommt, die stärker aufgeladenen Ölanteile bzw. polarisierten Wasseranteile zu separieren und abzuführen.What is achieved here is that the different dielectric constants of the refrigerant, the oil and the water result in the more charged oil components or polarized water components being separated and removed.

Eine Anordnung zur Durchführung wird dadurch geschaffen, daß das elektrostatische Feld zwischen einer Zylindermantelfläche als Anode und einem im Abstand koaxial zugeordneten und innen liegenden mechanisch durchlässigem Zylinder aus einem Streckmetall- oder Maschendrahtgeflecht als Kathode durch Anlegen einer Hoch-Gleichspannungsquelle gebildet ist.An arrangement for the implementation is created in that the electrostatic field is formed between a cylinder surface as an anode and a coaxially assigned and internally spaced mechanically permeable cylinder made of an expanded metal or wire mesh as a cathode by applying a high DC voltage source.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß das Kältemittel oder die Luft den Zylinder in seiner Längsachse senkrecht zum elektrostatischen Feld durchströmt und der Eintrittsbereich zur Turbulenzerzeugung ein schräggestelltes Eintrittsrohr bzw. ein schraubenförmig ausgebildetes Führungsblech aufweist.It is further proposed that the refrigerant or the air flow through the cylinder in its longitudinal axis perpendicular to the electrostatic field and that the inlet area for turbulence generation has an inclined inlet pipe or a helical guide plate.

Zur Drosselung der Strömgeschwindigkeit des Mediums wird vorgeschlagen, daß der Ausgangsbereich des Zylinders durch einen Filter aus einem Dielektrikum, beispielsweise aus Spänen halogenierter Polyethyläne, wie Teflon, gebildet ist. Hierdurch erfährt der vom Öl befreite Kältemitteldampf beim Austritt auch eine statische Entladung mittels Oberflächen-Influenz.For throttling the flow velocity of the medium, it is proposed that the outlet area of the cylinder be formed by a filter made of a dielectric, for example of chips of halogenated polyethylene such as Teflon. As a result, the refrigerant vapor freed from the oil also experiences a static discharge by means of surface influence.

Ferner wird vorgescnlagen, daß die Hoch-Gleichspannungsquelle zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes als prozeßgesteuerte Hochspannungsquelle in Abhängigkeit zur Feldstärkenschwankung steuerbar ist.It is also proposed that the high-DC voltage source for generating the electrostatic field can be controlled as a process-controlled high-voltage source as a function of the fluctuation in the field strength.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung schematisch dargestellt. Es zeigen:

  • Figur 1 ein Prinzipschaltbild einer Kälteanlage,
  • Figur 2 einen Öl- und Feuchtigkeitsabscheider,
In the drawing, an embodiment of an arrangement according to the invention is shown schematically. Show it:
  • FIG. 1 shows a basic circuit diagram of a refrigeration system,
  • FIG. 2 an oil and moisture separator,

Bei der dargestellten Kälteanlage ist ein ölgeschmierter Verdichter 1 mit einem Ölabscheider 2 verbunden, der in einer Leitung zum Kondensator 3 eingeschaltet ist. Der Ölabscheider 2 ist dabei über eine Leitung 4 zur Rückführung des Öls mit dem Verdichter 1 verbunden. Das vom Öl separierte Kältemittel wird dem Kondensator 3 zugeführt und über ein Drosselventil 5 in einem Kühler 6 entspannt. Aus dem Kühler 6 wird das verdampfte Kältemittel von dem Verdichter 1 angesaugt und auf das erforderliche höhere Druck-/Temperaturniveau gebracht.In the refrigeration system shown, an oil-lubricated compressor 1 is connected to an oil separator 2, which is switched on in a line to the condenser 3. The oil separator 2 is connected to the compressor 1 via a line 4 for returning the oil. The refrigerant separated from the oil is supplied to the condenser 3 and expanded in a cooler 6 via a throttle valve 5. The evaporated refrigerant is drawn in by the compressor 1 from the cooler 6 and brought to the required higher pressure / temperature level.

Der Ölabscheider 2 ist dabei für eine elektrostatische Arbeitsweise ausgebildet und nutzt die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten von Öl und dem Kältemittel zur Trennung. Der Ölabscheider 2 besteht aus einem druckfesten Zylinder 7 aus einem elektrisch leitenden Material in dem über Isolierkörper 8 in einem Abstand ein koaxial zugeordnetes mechanisch durchlässiger Zylinder 9 aus einem Streckmetall- oder Maschendrahtgeflecht angeordnet ist. Hierbei ist der Zylinder 7 als Anode und der Zylinder 9 als Kathode mit einer Hoch-Gleichspannungsquelle 10 entsprechend verbunden. Die Hoch-Gleichspannungsquelle 10 ist dabei in bekannter Weise über einen Impulsgenerator regelbar.The oil separator 2 is designed for electrostatic operation and uses the different dielectric constants of oil and the refrigerant for the separation. The oil separator 2 consists of a pressure-resistant cylinder 7 made of an electrically conductive material in which a coaxially assigned mechanically permeable cylinder 9 made of an expanded metal or wire mesh is arranged at a distance via insulating bodies 8. Here, the cylinder 7 as the anode and the cylinder 9 as the cathode are correspondingly connected to a high DC voltage source 10. The high DC voltage source 10 can be regulated in a known manner via a pulse generator.

Zur Einleitung des mit Öl- und Feuchtigkeit vermischten Kältemittels in den Ölabscheider 2 ist ein schräggestelltes Rohr 14 oder ein schraubenförmiges Blech im Eintrittsbereich angeordnet. Hierdurch wird eine zyclonähnliche Turbulenz im Eingangsbereich erreicht um einen kontinuierlichen Kontakt des geführten Gemisches mit dem als Kathode ausgebildeten Zylinder 9 zu erzielen.To introduce the refrigerant mixed with oil and moisture into the oil separator 2 is an oblique Posed tube 14 or a helical plate in the entry area. As a result, a cyclone-like turbulence is achieved in the entrance area in order to achieve continuous contact of the guided mixture with the cylinder 9 designed as a cathode.

Aufgrund des eingestellten elektrischen Feldes zwischen dem Zylinder 7 und dem Zylinder 9 in der Größenordnung von 60 bis 90 KU/m werden die stärker aufgeladenen Öl-Aerosole in Richtung der Mantelfläche des Zylinders 7 geleitet, während die Kältemittel-Moleküle in der rotierenden Strömungsrichtung zum Ausgangsbereich des Ölabscheiders 2 streben und die polarisierten Moleküle kondensieren. Mit der äußeren Mantelfläche des Zylinders 7 ist ein Ölsammler 11 verbunden, der über die Leitung 4 mit dem Verdichter 1 verbunden ist. Der Ausgangsbereich des Ölabscheiders 2 ist durch einen Filter 12 abgedeckt und durch Teflonspäne gebildet, um die Strömungsgeschwindigkeit des zugeführten Gemisches zu drosseln. Zu diesem Zweck ist auch der Austritt 13 gegenüber der Strömungsrichtung um 90° versetzt angeordnet.Due to the set electric field between the cylinder 7 and the cylinder 9 in the order of 60 to 90 KU / m, the more charged oil aerosols are directed in the direction of the lateral surface of the cylinder 7, while the refrigerant molecules in the rotating flow direction to the exit area of the oil separator 2 strive and the polarized molecules condense. With the outer surface of the cylinder 7, an oil collector 11 is connected, which is connected to the compressor 1 via the line 4. The output area of the oil separator 2 is covered by a filter 12 and formed by Teflon chips in order to throttle the flow rate of the mixture supplied. For this purpose, the outlet 13 is also offset by 90 ° with respect to the flow direction.

Claims (5)

1. Öl- und Feuchtigkeitsabscheider für Kälte- und Druckluftanlagen, wobei der zugeführte Ölanteil und even- L tuelle Feuchtigkeit aus dem Gasstrom, bestehend aus Luft, Fluor-Kohlenwasserstoffen, Ammoniak oder dergleichen, separiert sowie das gewonnene Öl dem Schmiersystem des Verdichters wieder zugeführt und der Wasseranteil separiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zugeführte Gasstrom mit seinem Öl- und Feuchtigkeitsanteil durch ein elektrostatisches Feld führbar ist bzw. ein elektrostatisches Feld tangiert.1. Oil and moisture separator for refrigeration and compressed air systems, the supplied oil fraction and any moisture from the gas stream, consisting of air, fluorocarbons, ammonia or the like, separated and the oil obtained fed back to the lubrication system of the compressor and the water portion is separated, characterized in that the supplied gas stream with its oil and moisture portion can be guided through an electrostatic field or affects an electrostatic field. 2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrostatische Feld zwischen einer Zylindermantelfläche (7) als Anode und einem im Abstand koaxial zugeordneten und innen liegenden mechanisch durchlässigem Zylinder (9) aus einem Streckmetall-oder Maschendrahtgeflecht als Kathode durch Anlegen einer Hoch-Gleichspannungsquelle (10) gebildet ist.2. A separator according to claim 1, characterized in that the electrostatic field between a cylindrical surface (7) as an anode and a coaxially associated and internally spaced mechanically permeable cylinder (9) made of an expanded metal or wire mesh as a cathode by applying a high DC voltage source (10) is formed. 3. Abscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel oder die Luft den Zylinder (7,9) in seiner Längsachse senkrecht zum elektrostatischen Feld durchströmt und der Eintrittsbereich zur Turbulenzerzeugung ein schräggestelltes Eintrittsrohr (14) bzw. ein schraubenförmig ausgebildetes Führungblech aufweist.3. A separator according to claim 1 or 2, characterized in that the refrigerant or the air flows through the cylinder (7,9) in its longitudinal axis perpendicular to the electrostatic field and the inlet area for turbulence generation is an inclined inlet pipe (14) or a helical guide plate having. 4. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadruch gekennzeichnet, daß der Ausgangsbereich des Zylinders (7) durch einen Filter aus einem Dielektrikum, beispielsweise aus Spänen halogenierter Polythyläne, wie Teflon, gebildet ist.4. A separator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the output region of the cylinder (7) is formed by a filter made of a dielectric, for example of halogenated polyethylene shavings such as Teflon. 5. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hoch-Gleichspannungsquelle (10) zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes als prozeßgesteuerte Hochspannungsquelle (10) in Abhängigkeit zur Feldstärkenschwankung steuerbar ist.5. Separator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the high DC voltage source (10) for generating the electrostatic field as a process-controlled high voltage source (10) is controllable in dependence on the field strength fluctuation.
EP85100594A 1984-03-20 1985-01-21 Oil or damp separator for refrigeration or compressed-air systems Withdrawn EP0157089A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19843410148 DE3410148A1 (en) 1984-03-20 1984-03-20 OIL SEPARATOR FOR REFRIGERATION PLANTS
DE3410148 1984-03-20

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JP (1) JPS60196571A (en)
DE (1) DE3410148A1 (en)

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