在工業(yè)應(yīng)用中有一種容積式分離器，當(dāng)混合氣體經(jīng)過此分離器時，通過流通面積的增大和流速壓力的降低，使空氣失去對夾帶物的攜帶作用，達(dá)到分離目的。其基本原理就是以一定的容積空間來減緩流通速度，在重力作用下達(dá)到混合物與空氣分離的目的，也可以叫緩速分離。這個原理應(yīng)用在空壓系統(tǒng)中，對氣液分離可以起到很大的輔助作用。
壓縮空氣除油、除水最多的設(shè)備是什么？可能很多人以為是冷干機(jī)或者是過濾器。但筆者認(rèn)為并不是這些設(shè)備，而是大家認(rèn)為最沒有技術(shù)含量的儲氣罐。如果仔細(xì)想一想，相信大多數(shù)人會認(rèn)同這一說法。因為儲氣罐除了儲氣、緩沖功能以外，也是簡易的分離罐，利用容積式緩速分離原理達(dá)到分離壓縮空氣中部分油水的目的。因此，儲氣罐除了叫儲氣罐、緩沖罐以外，還可以叫分離罐。
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大家都知道儲氣罐的主要功能是儲氣、緩沖，并不屬于除油、除水的設(shè)備，為什么儲氣罐反而是除油、除水最多的設(shè)備呢？！其實(shí)，儲氣罐是很典型的利用容積式分離原理分離出部分油水的設(shè)備。假如空壓機(jī)打滿儲氣罐是1分半鐘，那么，壓縮空氣進(jìn)出儲氣罐時，在儲氣罐停留的時間，從理論上來講大約是1分半鐘。壓縮空氣在儲氣罐停留的這1分半鐘，除了可以降低溫度以外，流速非常緩慢，在重力作用下，壓縮空氣中的部分油水就被分離出來了。
我們舉儲氣罐的例子，主要是為了便于大家理解容積式分離的原理，它并不是文章要講的主要內(nèi)容。容積式分離在空壓機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用較為隱蔽，但非常關(guān)鍵的兩個方面是油分離系統(tǒng)與后處理系統(tǒng)。
細(xì)心的朋友可能會發(fā)現(xiàn)，相同排氣量的空壓機(jī)，油分桶配置較大時，油分穩(wěn)定性會高很多，含油量相對也會低一些。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？首先，油氣桶配大一些了，油氣混合物往上時速度會慢很多，因為重力作用，油氣到達(dá)油分時潤滑油含量會少很多，自然能提高油分穩(wěn)定性、降低含油量；其次，油分桶配大一些了，油分尺寸相對也會大一些，油分過濾面積大了，壓縮空氣通過油分時流速自然會緩慢一些，油氣芯分離的效果自然會好很多；另外還有一個大家容易忽視的地方是，壓縮空氣通過油分過濾材料以后，油分芯內(nèi)側(cè)還有一個小容積，當(dāng)油分配置較大一些時，油分內(nèi)置的這個小容積也會大一些，壓縮空氣到達(dá)最小壓力閥的速度會緩慢一些，能讓更多一些油霧下沉到油分底部。這除了對油分穩(wěn)定性能起到一些幫助外，還能降低一些壓縮空氣的含油量。
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舉一個例子，大家可能會更容易理解：有一些空壓機(jī)廠家75HP與100HP螺桿式空壓機(jī)的空濾、油分桶、油分等配置是一樣的。毫無疑問，75HP比100HP空壓機(jī)的油分穩(wěn)定性會更高，壓縮空氣含油量會更低，運(yùn)行能效會更高。
隨著這幾年永磁變頻、二級壓縮空壓機(jī)越來越多，大家都清楚，如果是相同品牌、相同功率的空壓機(jī)，永磁變頻、二級壓縮空壓機(jī)對比工頻空壓機(jī)，排氣量通常會更大一些。為什么很多廠家不是選擇通過折疊式油分增大過濾面積，來解決因為排氣量增大而導(dǎo)致的油分過濾面積偏小的問題，而是把油分桶與油分同時加大？因為在油分桶不改變的前提下，排氣量增加，也就意味著油霧量也會增加。而折疊式油分解決的只是過濾面積偏小的問題，并不能從源頭上解決油霧增大的問題。折疊油分雖然使過濾面積增大了，但同時也存在不能進(jìn)行深度分離的缺陷。
另外，即使油分改成了折疊式，但油分內(nèi)側(cè)的容積并沒有改變，排氣量增加了，氣體排出去的流速就會加快，意味著油霧下沉到油分底部的效果大大降低。如果僅僅只是改成折疊式油分來增大過濾面積，并不能得到很好的解決，這就是很多廠家選擇同時加大油分桶與油分的原因，通過容積式緩速分離提高油分離系統(tǒng)的穩(wěn)定性、降低含油量、提升能效。
從整體概率上來說，外置油分的含油量會高于內(nèi)置油分，穩(wěn)定性會低于內(nèi)置油分，大多數(shù)人可能會覺得這是因為外置油分過濾面積偏小的原因，過濾面積偏小也確實(shí)是主要原因之一，但并不是全部原因。比如，折疊式外置油分的過濾面積增大了，但也只能緩解含油量與穩(wěn)定性，并不能完全解決外置油分含油量高于內(nèi)置油分。穩(wěn)定性低于內(nèi)置油分的概率，足以說明并不完全是過濾面積的問題。
過濾面積之外的另外一部分原因是：一、外置油分本身就相當(dāng)于是一個小型容積，外置油分體積小，外殼與濾芯之間的間隙自然很小，氣體流速太快時會導(dǎo)致潤滑油回流下去時困難一些，油氣在濾芯分離之前的含油量會較高，這也是外置油分含油量比內(nèi)置油分稍微高一些的部分原因；二、外置油分的濾芯很小，濾芯內(nèi)側(cè)的空間自然就更小了，當(dāng)氣體通過過濾材料以后，幾乎沒有停留的時間，氣體馬上就要排出去了，油霧沉淀到回油系統(tǒng)的效果就大打折扣，這也是外置油分含油量比內(nèi)置油分稍微高一些的部分原因。
當(dāng)外置油分選配偏大一個型號時，除了過濾面積加大以外，濾芯外側(cè)、內(nèi)側(cè)的空間也相當(dāng)于加大了，大大提升了外置油分的穩(wěn)定性，降低了含油量。也就是說，外置油分的含油量與穩(wěn)定性，除了過濾面積因素以外，與濾芯外側(cè)、內(nèi)側(cè)容積大小也有一定的關(guān)系。
筆者今年1月份在《壓縮機(jī)》雜志發(fā)表的文章《空壓機(jī)含油、含水后處理問題分析》中，其實(shí)講的主要核心內(nèi)容就是通過容積式緩速分離，以此達(dá)到提高后處理效果的目的。無論是建議選配精密過濾器或油霧分離器時加大1～2個型號，還是后面加裝儲氣罐或者油水分離器，目的都是一樣的——通過緩速來提高后處理系統(tǒng)的分離、過濾效果。
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我們舉一個實(shí)際案例來幫助大家理解：有些朋友遇到用氣端含油量較多時，想了很多的辦法也難以幫用戶解決，最后通過在用氣端前面加裝一個油水分離器解決了含油量高的問題。可能很多人只知道加裝油水分離器把問題給解決了，但對其分離、過濾原理并不是很了解，屬于誤打誤撞解決問題。
這種油水分離器就是在一個較大的容積里面裝一個油分芯?？赡苡腥苏`以為這種油水分離器分離、過濾效果很好的功勞就是因為里面那個油分芯。這樣理解是比較片面的，這個油分芯對分離、過濾壓縮空氣中的油霧確實(shí)有一些效果，但主要功勞并不屬于油分芯。試想，之前裝的多支精密過濾器或油霧分離器，里面的濾芯原理與這個油分芯原理幾乎是一樣的，那么多支精密過濾器或油霧分離器都沒能解決的油霧問題，怎么可能會被一個油分芯立竿見影解決了？！
前面筆者已經(jīng)講過，這個油水分離器是在一個較大的容積里面裝一個油分芯，也就是說，這個油水分離器的容積會比精密過濾器或油霧分離器大很多倍，加裝了這個油水分離器以后，相當(dāng)于加了一個微型儲氣罐，壓縮空氣就不是直接流向用氣端了，而是要先經(jīng)這一個微型儲氣罐。這樣一來，前面的幾支精密過濾器或油霧分離器的壓力差會降低一些，流速自然也會降低一些，它們分離、過濾油霧的效果自然也提升了。
我們再來討論一下這個油水分離器自身的分離、過濾油霧的效果。這個油水分離器容積比前面裝的精密過濾器或油霧分離器大很多倍，它相當(dāng)于是一個微型儲氣罐，壓縮空氣通過這一個油水分離器時所需要的時間，是通過精密過濾器或者油霧分離器的很多倍，基本也等于通過時的速度慢了很多倍，其分離、過濾油霧的效果也必然會大幅提高。
筆者并不是為了鼓吹油水分離器效果有多好，而是把很多人實(shí)際運(yùn)用過的案例進(jìn)行解析，讓大家在問題解決后，也清楚是通過什么原理解決的問題。把壓縮空氣壓力差與流速降下來了，分離、過濾油霧的效果自然會大幅提升——只有把容積式分離原理弄精通了，才可以在空壓系統(tǒng)中更好的根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)用，自由發(fā)揮。
最近兩年比較熱門的激光切割空壓機(jī)，有一部分人誤以為把空壓機(jī)、冷干機(jī)、過濾器、儲氣罐等組合在一起了，就叫一體式激光切割空壓機(jī)，這種認(rèn)知是很片面的。激光切割空壓機(jī)最關(guān)鍵的核心技術(shù)是要解決油霧穩(wěn)定性問題等，甚至還要考慮溫差變化太大，可能導(dǎo)致鏡片容易產(chǎn)生霧氣的問題。只有把油氣分離、容積式分離、后處理系統(tǒng)等原理琢磨透了，綜合幾方面因素進(jìn)行研發(fā)，才能讓一體式激光切割空壓機(jī)更上一層樓。
分離是很廣泛的，容積式緩速分離只是分離領(lǐng)域極小的一部分而已，本文也僅僅只是淺談。希望詳細(xì)交流的業(yè)界同仁，都可以加作者微信或往本刊投稿，我們一起探討，共同進(jìn)步。
