CN110420532A - 一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置，包括制冷循环装置、集油箱、离心式分离装置、抽气式再循环装置和过滤净化装置，制冷循环装置包括换热器、冷凝器和空压机；离心分离装置包括驱动电机和离心叶轮；第二壳体的侧壁上的出口连接主排气管，主排气管上设置有油气浓度传感器，主管道分别连接第一支管和第二支管；抽气式再循环装置包括阀门A、第一引风机和止回阀；过滤净化装置的入口与第二支管连接，并且过滤净化装置的出口连接出气管，该出气管上设置有第二引风机。本发明主要是通过在冷凝和离心分离的空气出口，增加一个抽气式再循环装置作为旁路，可提高饱和油气的凝聚效率及提高整个***的油气净化效率。

Description

一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置及方法

技术领域

本发明属于油气净化技术领域，更具体地，涉及一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置及方法。

背景技术

船舶机舱中存在着大量的机械设备，如主机***、汽轮机、水泵等设备，需要应用机油对机械设备进行润滑、冷却和调速，在高温环境和高速旋转工况下，机油会释放出大量的油气，在船舶狭小的机舱内会不断积累，进而严重影响机舱中各类设备的安全运行和船员的身体健康，因此需要相应的油气净化装置对机舱空气中的油气进行有效净化。

传统的油气净化器主要运用过滤吸附、冷凝后分离或者相组合的原理进行油气净化，但是都存在着各种各样的弊端，如过滤吸附需要定时更换过滤滤芯，使用寿命有限，维护成本高，冷凝后分离的净化效率低，可能会有少量的油气和细小油滴残留，多级冷凝会使得设备结构复杂，尺寸较大。而船舶机舱具有油气浓度高、维护间隔时间长、空间有限等特点，因此传统的油气净化器很难适用于船舶机舱的油气净化。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置及方法，该油气净化装置具有结构紧凑，油气净化效率高，使用寿命长，维护成本低等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置，其特征在于，包括制冷循环装置、集油箱、离心式分离装置、抽气式再循环装置和过滤净化装置，其中，

所述制冷循环装置包括换热器、冷凝器和空压机，所述换热器包括第一壳体及设置在该第一壳体内的换热管，所述冷凝器包括第二壳体及设置在该第二壳体内的冷凝管，所述换热管的入口与空压机的出口连接，所述换热管的出口与该冷凝管的入口连接并且这两者之间设置有膨胀阀，该冷凝器中的冷凝管采用氟利昂作为冷却介质，所述冷凝管的出口与空压机的入口连接，所述第一壳体的入口与进油气管的一端连接，所述第一壳体的出口与第二壳体顶端的第一入口连接，所述第二壳体底端的出口与所述集油箱连接；

所述离心分离装置包括驱动电机和安装在该驱动电机的驱动轴上的离心叶轮，该驱动电机的驱动轴竖直设置并且可转动安装在该第二壳体内部，该离心叶轮和第二壳体的侧壁上的第三出口均位于该冷凝管的下方；

所述第二壳体的侧壁上的第三出口连接主排气管，所述主排气管上设置有油气浓度传感器，所述主管道分别连接第一支管和第二支管；

所述抽气式再循环装置包括阀门A、第一引风机和止回阀，所述阀门A的一端安装在该第一支管上并且阀门A的另一端依次连接该第一引风机和止回阀，该止回阀与该第二壳体顶端的第二入口连接；

所述过滤净化装置的入口与第二支管连接，并且该过滤净化装置的出口连接出气管，该出气管上设置有第二引风机。

优选地，所述出气管上还设置有阀门B。

优选地，所述第二支管上设置有阀门C。

优选地，所述进油气管上设置有阀门D。

优选地，所述第二壳体的内壁的下部设置有多条导油槽，每条所述导油槽均与所述第二壳体底端的出口连通。

按照本发明的另一个方面，还提供了采用所述的用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置进行油气净化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)经空压机压缩后的氟利昂液体进入换热器并对从进油气管进入换热器的油气进行加热，使油气在第一壳体内达到饱和状态并进入冷凝器的第二壳体中，同时氟利昂在换热器中也得到冷却，冷却后的氟利昂液体经膨胀阀减压气化进行吸热，然后经过冷凝管时吸收第二壳体中油气的热量变成氟利昂气体，同时油气冷凝形成油滴，然后氟利昂气体再次进入空压机，从而完成制冷循环和油气的冷凝；

2)油滴在气流和重力的作用下进入离心分离装置与旋转的离心叶轮发生碰撞和黏附，从而积聚成尺寸更大的油滴并在离心叶轮的离心力作用下被甩到壳体的内壁上，然后从壳体的第二出口流出后流入集油箱；

3)第二壳体内的空气经第二壳体侧壁的第三出口进入主排气管，主排气管上设置的油气传感器检测空气中的油气浓度并传送给控制器，如果油气浓度大于设定阈值，则控制器控制抽气式再循环装置上的阀门A开启，通过引风机将主排气管中的部分空气重新抽入第二壳体进行再次冷凝，这部分空气中的的油滴可作为从换热器中进入第二壳体的饱和油气的凝结核，从而提高饱和油气的凝聚效率；

4)主排气管中的空气排入过滤净化装置，过滤净化装置将空气中残余的油滴和未凝聚的油气再次吸附净化，经过过滤净化装置净化后排入密闭空间内。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明主要是通过在冷凝和离心分离的空气出口，增加一个抽气式再循环装置作为旁路，如果该出口处的空气中油气浓度或油滴浓度过高，就会将部分空气抽回第二壳体的进口，再次进行冷凝和离心分离，同时抽回的空气中含有部分细小的油滴可以作为初始饱和油气的凝结核，提高饱和油气的凝聚效率，从而提高整个***的油气净化效率。

2)与传统多级冷凝油气净化装置相比，抽气式再循环油气净化装置只需要一级冷凝和离心分离***，使得整个油气净化装置结构紧凑，尺寸得到大大减小，便于安装和布置。

3)本发明利用制冷循环中的经压缩的高温高压的氟利昂液体，经换热器，对初始油气进行加热，使其达到或接近饱和状态，避免了额外加热器的配置，起到节约能源和降低设备成本的作用。

4)抽气式再循环油气净化装置的阀门A的开关，受到冷凝和离心分离出口处的油气传感器控制，当油气浓度或者油滴浓度过高时，就打开旁路上的阀门和引风机，将部分空气重新抽回第二壳体，反之，旁路***保持关闭，该设计可在提高油气净化效率的基础上，又可在油气低浓度工况下，避免不必要的功耗，起到节能的作用，适应不同油气浓度的环境净化需求。

附图说明

图1是本发明的用于用于船舶机舱的抽气时再循环油气净化装置的整体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置，包括制冷循环装置、集油箱23、离心式分离装置、抽气式再循环装置和过滤净化装置61，其中，

所述制冷循环装置包括换热器11、冷凝器12和空压机13，所述换热器11包括第一壳体14及设置在该第一壳体14内的换热管15，所述冷凝器12包括第二壳体16及设置在该第二壳体16内的冷凝管17，所述换热管15的入口与空压机13的出口连接，所述换热管15的出口与该冷凝管17的入口连接并且这两者之间设置有膨胀阀18，该冷凝器12中的冷凝管17采用氟利昂作为冷却介质，所述冷凝管17的出口与空压机13的入口连接，所述第一壳体14的入口与进油气管21的一端连接，优选地，所述进油气管21上设置有阀门D22，可以控制油气的进入，所述第一壳体14的出口与第二壳体16顶端的第一入口连接，所述第二壳体16底端的出口与所述集油箱23连接；本发明的制冷循环装置是利用空压机13压缩氟利昂气体，得到高温高压的氟利昂液体进入换热器11，与初始从进油气管21中进入的油气进行热交换，降低氟利昂自身温度，同时提高油气的温度和油气饱和度，使油气在第一壳体14内达到饱和油气，氟利昂液体经过膨胀阀18后，发生气化，压力和温度均降低，低温的氟利昂气体进入冷凝管17，对第二壳体16内的饱和油气进行快速降温，而饱和油气在传输过程中如有热量损失，便有液滴、液雾形成，并导致温度与压力的降低。油气冷凝，会液化成小的油滴。

所述离心分离装置包括驱动电机的和安装在该驱动电机的驱动轴31上的离心叶轮32，该驱动电机的驱动轴31竖直设置并且可转动安装在该第二壳体16内部，该离心叶轮32和第二壳体16的侧壁上的第三出口均位于该冷凝管17的下方；冷凝后的小的油滴在气流和重力作用下，进入离心分离装置进行离心分离，小的油滴与高速旋转的叶轮发生碰撞和黏附，积聚成较大液滴，在离心力作用下，被甩到第二壳体16的内壁上，进而从第二壳体16的底端的出口流出汇聚到集油箱23中；

所述第二壳体16的侧壁上的第三出口连接主排气管41，所述主排气管41上设置有油气浓度传感器42，所述主管道分别连接第一支管43和第二支管44；进一步，所述出气管62上还设置有阀门B72，所述第二支管44上设置有阀门C63，从而可以控制空气的净化和流通。

所述抽气式再循环装置包括阀门A51、第一引风机52和止回阀53，所述阀门A51的一端安装在该第一支管43上并且阀门A51的另一端依次连接该第一引风机52和止回阀53，该止回阀53与该第二壳体16顶端的第二入口连接；

所述过滤净化装置61的入口与第二支管44连接，并且该过滤净化装置61的出口连接出气管62，该出气管62上设置有第二引风机71。第二引风机7可以起到驱动整个净化装置内的管道的气流流动的功能，譬如驱动油气进入进油气管21、冷凝器12、离心分离装置和过滤净化装置61等。

经过离心分离后的空气在进入最后的过滤净化装置61前，会经过油气浓度传感器42的检测，如果油气或细小油滴浓度仍然过高，会打开抽气式再循环装置的阀门A51和第一引风机52，将部分空气再次抽入第二壳体16，再次进行冷凝和离心分离，同时细小的油滴，可作为初始饱和油气的凝聚核，提高初始饱和油气的凝结效率；

经过抽气式再循环的冷凝和离心分离后的空气，最后会进入设有聚酯纤维和活性炭的过滤净化装置61，对残余的油滴和油气再次净化，然后再通过出气管62排到密闭空间内。

进一步，所述第二壳体16的内壁的下部设置有多条导油槽，每条所述导油槽均与所述第二壳体16底端的出口连通，离心叶轮32可以将油滴甩到导油槽上然后流到第二壳体16底端的出口处。

按照本发明的另一个方面，还提供了采用所述的用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置进行油气净化的方法，包括以下步骤：

1)经空压机13压缩后的氟利昂液体进入换热器11并对从进油气管21进入换热器11的油气进行加热，使油气在第一壳体14内达到饱和状态并进入冷凝器12的第二壳体16中，同时氟利昂在换热器11中也得到冷却，冷却后的氟利昂液体经膨胀阀18减压气化会吸收大量的热量，然后经过冷凝管17时吸收第二壳体16中油气的热量变成氟利昂气体，产生低温环境，便于油气冷凝形成油滴，然后氟利昂气体再次进入空压机13，从而完成制冷循环和油气的冷凝；

2)油滴在气流和重力的作用下进入离心分离装置与旋转的离心叶轮32发生碰撞和黏附，从而积聚成尺寸更大的油滴并在离心叶轮32的离心力作用下被甩到壳体的内壁上，离心分离出的油滴会在离心叶轮32上不断积聚，从而在离心力作用下，被甩到第二壳体16内壁上，特别是导油槽中，最后在重力作用下，流入集油箱23；

3)第二壳体16内的空气经第二壳体16侧壁的第三出口进入主排气管41，主排气管41上设置的油气传感器检测空气中的油气浓度并传送给控制器，如果油气浓度大于设定阈值，则控制器控制抽气式再循环装置上的阀门A51开启，通过引风机将主排气管41中的部分空气重新抽入第二壳体16进行再次冷凝，这部分空气中的的油滴可作为从换热器11中进入第二壳体16的饱和油气的凝结核，从而提高饱和油气的凝聚效率；

4)主排气管41中的空气排入过滤净化装置61，过滤净化装置61将空气中残余的油滴和未凝聚的油气再次吸附净化，经过过滤净化装置61净化后排入密闭空间内。

本发明的抽气式再循环油气净化装置主要应用于船舶机舱等油气浓度高、空间狭小的环境中，其主要包括制冷循环过程和油气再循环净化过程；制冷循环过程是通过冷凝器12为油气的冷凝提供冷却条件，同时换热器11作为初始进入的油气混合物的热源，提高油气混合物的饱和度；油气的再循环净化过程，包括油气的冷凝、离心分离、抽气再循环和过滤净化过程。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置，其特征在于，包括制冷循环装置、集油箱、离心式分离装置、抽气式再循环装置和过滤净化装置，其中，

所述制冷循环装置包括换热器、冷凝器和空压机，所述换热器包括第一壳体及设置在该第一壳体内的换热管，所述冷凝器包括第二壳体及设置在该第二壳体内的冷凝管，所述换热管的入口与空压机的出口连接，所述换热管的出口与该冷凝管的入口连接并且这两者之间设置有膨胀阀，该冷凝器中的冷凝管采用氟利昂作为冷却介质，所述冷凝管的出口与空压机的入口连接，所述第一壳体的入口与进油气管的一端连接，所述第一壳体的出口与第二壳体顶端的第一入口连接，所述第二壳体底端的出口与所述集油箱连接；

所述离心分离装置包括驱动电机和安装在该驱动电机的驱动轴上的离心叶轮，该驱动电机的驱动轴竖直设置并且可转动安装在该第二壳体内部，该离心叶轮和第二壳体的侧壁上的第三出口均位于该冷凝管的下方；

所述第二壳体的侧壁上的第三出口连接主排气管，所述主排气管上设置有油气浓度传感器，所述主管道分别连接第一支管和第二支管；

所述抽气式再循环装置包括阀门A、第一引风机和止回阀，所述阀门A的一端安装在该第一支管上并且阀门A的另一端依次连接该第一引风机和止回阀，该止回阀与该第二壳体顶端的第二入口连接；

所述过滤净化装置的入口与第二支管连接，并且该过滤净化装置的出口连接出气管，该出气管上设置有第二引风机。

2.根据权利要求1所述的一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置，其特征在于，所述出气管上还设置有阀门B。

3.根据权利要求1所述的一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置，其特征在于，所述第二支管上设置有阀门C。

4.根据权利要求1所述的一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置，其特征在于，所述进油气管上设置有阀门D。

5.根据权利要求1所述的一种用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置，其特征在于，所述第二壳体的内壁的下部设置有多条导油槽，每条所述导油槽均与所述第二壳体底端的出口连通。

6.采用权利要求1～5中任一权利要求所述的用于船舶机舱的抽气式再循环油气净化装置进行油气净化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)经空压机压缩后的氟利昂液体进入换热器并对从进油气管进入换热器的油气进行加热，使油气在第一壳体内达到饱和状态并进入冷凝器的第二壳体中，同时氟利昂在换热器中也得到冷却，冷却后的氟利昂液体经膨胀阀减压气化进行吸热，然后经过冷凝管时吸收第二壳体中油气的热量变成氟利昂气体，同时油气冷凝形成油滴，然后氟利昂气体再次进入空压机，从而完成制冷循环和油气的冷凝；

2)油滴在气流和重力的作用下进入离心分离装置与旋转的离心叶轮发生碰撞和黏附，从而积聚成尺寸更大的油滴并在离心叶轮的离心力作用下被甩到壳体的内壁上，然后从壳体的第二出口流出后流入集油箱；

3)第二壳体内的空气经第二壳体侧壁的第三出口进入主排气管，主排气管上设置的油气传感器检测空气中的油气浓度并传送给控制器，如果油气浓度大于设定阈值，则控制器控制抽气式再循环装置上的阀门A开启，通过引风机将主排气管中的部分空气重新抽入第二壳体进行再次冷凝，这部分空气中的的油滴可作为从换热器中进入第二壳体的饱和油气的凝结核，从而提高饱和油气的凝聚效率；

4)主排气管中的空气排入过滤净化装置，过滤净化装置将空气中残余的油滴和未凝聚的油气再次吸附净化，经过过滤净化装置净化后排入密闭空间内。