喷油螺杆压缩机，在压缩空气的同时，大量润滑油喷入螺杆齿间容积，这些油和被压缩的气体形成了油气混合物，在经历了相同的压缩和排气过程后，进入到油气分离器（罐）中。油气分离器是螺杆压缩机系统中主要部件之一。

 

近年来，压缩空气质量受到重视，为了降低压缩空气中的含油量，油气分离器、油气分离滤芯的设计就非常关键。

 

一、油气分离器设计

通常大于等于22KW的喷油螺杆压缩机系统中，一般多采用油气分离器。油气分离滤芯安装在分离器顶部（通常为外进气滤芯），分离器最下部为油箱，其上部或中部有经特殊设计的折流板。折流板的形式、位置由进气口的位置决定。

 

1、折流板型式的设计

油气混合物中，液相油滴尺寸范围很广，大部分油滴直径尺寸通常处在1~50μm，少部分微滴可小至与气相分子具有相同的的数量级，仅为0.01μm。

 

当油气混合物进入分离器，由于突然膨胀，导致气流速度下降，较大油滴受重力作用落入筒体下部；较小油滴及油雾沿折流板切向旋转，离心力作用把较重油滴甩向器壁，油滴经聚结后重力作用沿壁下流。油气混合物在分离器内受折流板不断碰撞，且改变方向。碰撞后，混合物中的油滴会集聚在折流板表面，最佳碰撞速度为3m/s左右。流速太低，混合物中的油滴会象气流一样绕折流板流动；速度太大聚集的油滴会被吹散回到气流中。对于直径大于1μm的油滴机械碰撞会有效分离出来，通常把以上3种机械分离统称为初级分离，一般经初级分离后混合物中99.7%的油量可分离掉。

 

设计效果极佳的机械分离结构，经初级分离后，进入油气分离滤芯处气体中含油量可达500X10^-6，此时混合物中油滴直径在1μm以下。

常见油气分离器折流板型式如上图所示。图（a~c）为上部进气，图（d~h）为中部进气，滤芯为外进气型式。

 

2、分离器直径选择

当今，占地面积小、结构紧凑的压缩机更受客户青睐，油气分离器直径的选择就尤为重要。首先按空气压缩机流量设计（选择）油气分离滤芯外型尺寸。设计经验数据：环形带面积【图（a~c）中为折流板与滤芯之间，图（d~h）为筒体与滤芯之间】与筒体截面积之比一般为0.4~0.6，数值越大越好。

 

在筒体截面气流流速一般为0.2~0.35m/s；在芯外环形截面气流流速为0.3~0.6m/s。

一台20m^3/min，排气压力为0.7MPa的螺杆压缩机，因配用的分离器直径为400mm，造成分离效果不佳，压缩机排气含油量严重超标。

 

3、分离器高度

分离器高度由如下部分组成：油箱高度、油气分离器滤芯高度、折流板高度。折流板与滤芯之间应留有必要的高度间隙，谨防此处气流速度过高，把下落的油滴重新带入混合物中。此处的经验设计流速为0.35~0.5m/s。

 

4、进气口直径

由于油气混合物中含有大量油滴，不同于压缩机所排出的气体，故而不能完全按压缩空气在不同压力下的常规流速选择管径。否则进气速度过高，造成初级分离效果不佳。

 

5、试验测试

因油气分离器设计不合理，不仅会造成压缩机排气含油量严重超标，且增大润滑油耗量。

鉴定油气分离器分离效果如何？就必须进行试验测试，将优质的油气分离滤芯装入分离器后，开动空压机，进行压缩空气含油量的测试试验（详见ISO8573-2-96）。在设计的一款油气分离器中，每种规格的空压机第一台均进行压缩空气含油量测试。由于油气分离器、油气分离滤芯设计合理，压缩机运行10h以后所测得的排气含油量仅为1~2mg/m^3。

 

二、油气分离滤芯设计 油气混合物经分离器内的机械（初级）分离后，再经油气分离滤芯进行精细分离。任何一级的分离效果不佳均会影响排气含油量。

 

经初级分离后的油气混合物，油滴直径在0.01~1.0μm之间，呈悬浮状存在；直径更小的则呈蒸气状态。悬浮状油粒可通过油气分离器滤芯的微米级玻纤层滤料分离。准确选择滤材及其厚度，就可使流经精细玻纤层的压缩空气利用悬浮油粒的扩散，直接被过滤层拦截和惯性碰撞的凝聚结原理，捕集、分离压缩空气中的油微粒。大多数悬浮油粒被分离凝聚成大油滴，在重力及压差的作用 下进入到滤芯内底部盖凹处，再由插入的回油管排出芯外。

 

如何准确选择不同流速时的滤料层，是决定滤芯质量的关键。实践证明：只有充分了解相关优质滤材的性能，对其各项参数进行测试分析，掌握每种滤材最佳分离效果时的流速、阻力，方可设计不同流速的滤料层。

 

1、油气分离滤芯制作型式

滤芯滤料的制作现为2种型式。缠绕式滤芯，即把滤料缠绕在网筒外；另一种为折叠滤芯，将滤料夹在2层丝网内，在拍折机上进行折叠。

 

单从滤料制作型式区分滤芯质量优劣是不科学的。平缠式滤料主要为滤纸缠绕的层数远较折叠滤料层数多，但折叠滤芯在相同直径及高度下容纳的滤料面积大，制作成本高于平缠式。2种滤料型式制作滤芯均属于多层玻纤，2级油气凝聚式分离滤芯。

 

2、滤芯流速

气流在滤芯表面（外进气）的流速一般分为二类。一类俗称为低流速滤芯，其流速一般在0.086m/s以下；另一类为高流速滤芯，其流速在0.18m/s左右。

 

折叠式滤料滤芯一般属低流速范围；平缠式滤料制成的滤芯则有高流速范围的，亦有低流速范围的。只是二种流速滤芯尺寸不同，所用滤材不同。

 

3、含油量测试鉴定

滤芯流量、尺寸给定后，则不同滤料型式下的流速就能计算出来，确定滤料加工型式、再按流速选择滤材，新的滤芯就设计结束。

 

验证新油气分离滤芯的质量，须得通过试验测试。测试方法参照ISO8573-2-96标准“一般压缩空气第二部分：悬浮油含量测试方法”，用自行设计制造的测试装置进行试验。

 

新滤芯必须在运行达饱和后方可进行含油量测试。一般成功的滤芯配料测试至少运行50~100h，此时测试排气含油量应在<=3mg/m^3，滤芯阻力<=0.02MPa 。只有经过不断测试、分析、提高、再实践，方可使油气分离滤芯质量达到先进、可靠。