DE102009031420B4

DE102009031420B4 - Mehrstufiger Ölabscheider

Info

Publication number: DE102009031420B4
Application number: DE102009031420.2A
Authority: DE
Inventors: Ernst Schnacke
Original assignee: Leybold GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: JP2012531305A; WO2011000720A1; US8741015B2; US20120144789A1; DE102009031420A1

Abstract

Mehrstufiger Ölabscheider mit einem Gehäuse (10), das einen Gaseinlass (18) und einen Gasauslass (20) aufweist und mit mindestens zwei in dem Gehäuse zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass als Kaskade angeordneten Filterelementen (26, 28), wobei die Filterelemente (26, 28) jeweils vertikal angeordnet sind, so dass das abgeschiedene Öl durch die Wirkung der Schwerkraft an den Filterelementen herabläuft, und wobei das Gehäuse (10) jeweils einen Öldurchlass (42, 44) nach jedem Filterelement aufweist und wobei in dem Gehäuse zum Auffangen des Öls eine ringförmig umlaufende Nut ausgebildet ist, die nach Art einer Regenrinne das aufgefangene Öl in Richtung auf den Öldurchlass (42, 44) führt.

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Ölabscheider, insbesondere für den Einsatz bei Kompressoren in der Kryotechnik.
Bei einer Kryopumpe wird Helium von einem Kompressor auf ca. 20 - 25 bar verdichtet und durch anschließendes Entspannen auf einen Druck zwischen ca. 1 und 8 bar wird das Helium abgekühlt. Hierzu muss das Helium einen hohen Reinheitsgrad aufweisen. Zur Verdichtung werden typischerweise ölgedichtete Scrollkompressoren eingesetzt, bei denen Teile des Öls in das Helium gelangen. Zur Vermeidung von Kondensation oder Verfestigung muss soviel Öl wie technisch möglich abgeschieden werden.
Hierzu werden bislang Ölabscheider eingesetzt, bei denen das Gas durch eine oder mehrere Filtereinheiten geführt wird.
US 5,158,585 A beschreibt eine Kompressoreinheit mit mehreren Ölabscheidern.
US 3,890,123 A beschreibt einen Dampfabscheider mit einer Lage aus mehreren überlappenden Fasern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Ölabscheider zu schaffen.
Der erfindungsgemäße Ölabscheider ist definiert durch die Merkmale von Patentanspruch 1.
Demnach ist der Ölabscheider mehrstufig mit einem Gehäuse, das einen Gaseinlass und einen Gasauslass aufweist, wobei mindestens zwei Filterelemente als Kaskade in dem Gehäuse zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass angeordnet sind. Durch das Anordnen mehrerer Filterelemente in einem gemeinsamen Gehäuse können die Kosten eines Gehäuses eingespart werden.
Zum Abführen des abgeschiedenen Öls aus dem Gehäuse ist vorzugsweise ein Öldurchlass zumindest zwischen dem letzten Filterelement der Kaskade und dem Gasauslass vorgesehen, wobei das abgeführte Öl in das Kompressorsystem rückgeführt werden kann. Durch die erfindungsgemäße vertikale Anordnung der Filterelemente läuft das abgeschiedene Öl durch die Wirkung der Schwerkraft an den Filterelementen herab. Hierbei ist es von Vorteil, dass ein Öldurchlass in dem Gehäuse in der Nähe des Filterelements ausgebildet ist, so dass das an dem Filterelement herablaufende Öl in Richtung auf den Öldurchlass kriecht. Zum Auffangen des Öls ist in dem Gehäuse eine Nut ausgebildet, die nach Art einer Regenrinne das aufgefangene Öl in Richtung auf den Öldurchlass führt. Nach jedem Filterelement ist mindestens ein Öldurchlass vorgesehen. Die Öldurchlässe münden in einen gemeinsamen Kanal zur Ölrückführung. Die Filter können an einem gemeinsamen Gehäuseflansch befestigt sein, wobei die Ölrückführung durch den Gehäuseflansch erfolgen kann. Hierbei können die Filterelemente durch die Mantelflächen zylindrischer Patronen mit jeweils verschieden großen Durchmessern gebildet sein, wobei mindestens zwei Filterpatronen auf einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind. Hierbei ist eine Anordnung der beiden Filterelemente auf einer gemeinsamen Achse auf jeweils einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuseflansches denkbar, d. h. bei vertikaler Anordnung der Filterpatronen ist das eine stehend auf dem Flansch und das andere hängend an dem Flansch befestigt. Bei Durchströmen des Gases durch das zylindrische Filterelement von innen nach außen kann das Gas hierbei zunächst durch einen Kanal durch den Flansch in den Innenraum der Filterpatrone mit geringerem Durchmesser geführt sein, wobei das Gas nach Durchströmen dieses Filterelements durch einen weiteren Kanal durch den Flansch in den Innenraum des Filterelements mit größerem Durchmesser geführt werden kann.
Alternativ ist es von besonderem Vorteil, mindestens zwei auf einer gemeinsamen Achse angeordnete Filterpatronen auf derselben Seite des Gehäuseflansches anzubringen, so dass die Filterpatronen ineinander gesteckt angeordnet sind. Die Filterpatrone mit dem geringeren Durchmesser ist vorzugsweise vollständig in der Filterpatrone mit größerem Durchmesser enthalten. Der Gaseinlass in das Gehäuse kann durch den Gehäuseflansch in das Innere der Filterpatrone geführt werden, wobei das Gas die Filterelemente auf derselben Seite des Gehäuseflansches in radialer Richtung in Bezug auf die gemeinsame Achse nach außen durchströmt. Denkbar ist auch eine Kombination der Anordnung von mehreren ineinandergesteckten Filterpatronen auf verschiedenen Gehäuseseiten, wobei das Gas erst die ineinandergesteckten Filterpatronen auf der einen Flanschseite radial durchströmt und anschließend die ineinandergesteckten Filterpatronen auf der anderen Flanschseite radial durchströmt.
Im Folgenden wird anhand der Figur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen mehrstufigen Ölabscheider.
Der Ölabscheider hat ein äußeres, im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 10, mit einem Gehäuseflansch 12 und mit einem Gehäusedeckel 14. Der Gehäusedeckel 14 ist als zylindrische Glocke auf den Gehäuseflansch 12 aufgesetzt und an diesem abnehmbar befestigt. Die eine Stirnseite des zylindrischen Gehäuses wird durch den Gehäuseflansch 12 gebildet und die andere gegenüberliegende Stirnseite wird durch einen Teil des Gehäusedeckels 14 gebildet. Das im wesentlichen zylindrische Gehäuse 10 ist rotationssymmetrisch in Bezug auf eine Längsachse 16 ausgebildet.
In dem Gehäuseflansch 12 ist im Bereich der Längsachse 16 ein Gaseinlass 18 ausgebildet. In der gegenüberliegenden, durch einen Teil des Gehäusedeckels 14 gebildeten Stirnseite ist im Bereich der Längsachse 16 ein Gasauslass 20 ausgebildet. Die Längsachse 16 ist vertikal angeordnet.
An dem Flansch 12 sind innerhalb des Gehäusedeckels 14 zwei Filterpatronen 22, 24 mit im wesentlichen zylindrischer Form an dem Flansch abnehmbar befestigt. Die beiden Filterpatronen 22, 24 sind jeweils rotationssymmetrisch in Bezug auf die Längsachse 16 ausgebildet, wobei der Durchmesser der inneren Filterpatrone 22 geringer als der Durchmesser der äußeren Filterpatrone 24 ist. Die Filterelemente 26, 28 werden jeweils durch die zylindrische Mantelfläche der betreffenden Filterpatrone 22, 24 gebildet. Jede der Filterpatronen 22, 24 ist an ihrer dem Flansch 12 gegenüberliegenden Stirnseite mit einem Patronendeckel 30, 32 verschlossen. Die Filterpatronen 22, 24 sind jeweils in einer ringförmig um die Längsachse 16 angeordneten Einkerbung 34, 36 befestigt. In die innere Einkerbung 34 ist das Filterelement 26 eingeschoben und verklebt. Entsprechend ist in die äußere Einkerbung 36 das äußere Filterelement 28 eingesteckt und verklebt.
Zwischen den Einkerbungen 34, 36 ist in dem Flansch 12 eine ringförmig umlaufende Nut 38 mit Mittelpunkt auf der Längsachse 16 zum Auffangen des von dem Filterelement 26 abgeschiedenen Öls ausgebildet. Entsprechend ist außerhalb der Einkerbung 36 eine ringförmig umlaufende Nut 40 mit Mittelpunkt auf der Längsachse 16 zum Auffangen des von dem Filterelement 28 abgeschiedenen Öls ausgebildet. Am unteren Ende jeder Nut 38, 40 ist jeweils ein Öldurchlass 42, 44 durch den Flansch 12 ausgebildet. Die beiden Öldurchlässe münden in einen gemeinsamen, in der Figur nicht dargestellten, Kanal zur Rückführung des abgeschiedenen, von den Nuten 38, 40 aufgefangenen Öls zum Kompressorsystem.
Das zu reinigende Gas strömt durch den Gaseinlass 18 in das Gehäuse 10 und in die innere Filterpatrone 22 und von dort radial nach außen durch die Filterelemente 26, 28. Anschließend wird das Gas von dem Gehäusedeckel 14 in Richtung auf den Gasauslass 20 gelenkt, durch den das Gas das Gehäuse 10 wieder verlässt. Bei Durchströmen der Filterelemente 26, 28 fangen die Filterelemente 26, 28 jeweils das abzuscheidende Öl auf. Das abgeschiedene Öl läuft außenseitig an den Filterelementen 26, 28 durch die Wirkung der Schwerkraft in Richtung auf die betreffende Nut 38, 40 und wird von der Nut 38, 40 in Richtung auf den jeweiligen Öldurchlass 42, 44 geführt. Die Filterpatronen 22, 24 befinden sich innerhalb des Gehäuses im Hochdruckbereich des Systems, so dass das abgeschiedene Öl aufgrund der Druckdifferenz durch die Öldurchlässe 42, 44 in Richtung auf die Niederdruckseite des Systems rückgeführt wird.

Claims

Mehrstufiger Ölabscheider mit einem Gehäuse (10), das einen Gaseinlass (18) und einen Gasauslass (20) aufweist und mit mindestens zwei in dem Gehäuse zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass als Kaskade angeordneten Filterelementen (26, 28), wobei die Filterelemente (26, 28) jeweils vertikal angeordnet sind, so dass das abgeschiedene Öl durch die Wirkung der Schwerkraft an den Filterelementen herabläuft, und wobei das Gehäuse (10) jeweils einen Öldurchlass (42, 44) nach jedem Filterelement aufweist und wobei in dem Gehäuse zum Auffangen des Öls eine ringförmig umlaufende Nut ausgebildet ist, die nach Art einer Regenrinne das aufgefangene Öl in Richtung auf den Öldurchlass (42, 44) führt.
Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) zwischen dem letzten Filterelement (28) der Kaskade und dem Gasauslass (20) einen Öldurchlass (44) zur Rückführung des abgeschiedenen Öls aufweist.
Ölabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (26, 28) an einem gemeinsamen Gehäuseflansch (12) befestigt sind.
Ölabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Öldurchlass (42, 44) durch den Gehäuseflansch (12) ausgebildet ist.
Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (26, 28) Mantelflächen zylindrischer Patronen (22, 24) mit verschieden großen Durchmessern sind, wobei mindestens zwei Filterelemente auf einer gemeinsamen Achse (16) angeordnet sind.
Ölabscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Filterelemente (26, 28) auf einer gemeinsamen Achse (16) und aufeinander gegenüberliegenden Seiten des Flansches (12) angeordnet sind.
Ölabscheider nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Filterelemente (26, 28) auf einer gemeinsamen Achse (16) auf derselben Seite des Flansches (12) angeordnet sind.