專利名稱：用于內(nèi)燃機的曲軸箱通風(fēng)的分離器的制作方法
用于內(nèi)燃機的曲軸箱通風(fēng)的分離器本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分所述特征的用于內(nèi)燃機的曲軸箱通風(fēng) 的分離器。
現(xiàn)有技術(shù)在內(nèi)燃機的曲軸箱通風(fēng)時使用具有渦流室的渦流分離器。渦流室沿著一個縱軸線 延伸并且相對于該縱軸線具有入口側(cè)端部，該端部具有用于通風(fēng)氣流的切向入口。通風(fēng)氣 流由于切向地引入而在渦流室中經(jīng)受渦流，該渦流結(jié)合作用的離心力導(dǎo)致被夾帶在通風(fēng)氣 流中的機油被分離出來。機油也沉積到渦流室的壁上并且通過排出通道開口分離出來。為此，通常使用所謂的逆流旋風(fēng)分離器，其中用于機油的排出通道開口和用于被 清潔的氣體流的出口位于渦流室的相對的端部上。該出口此時與入口在同一側(cè)，而排出通 道開口布置在相對的一側(cè)。在此情況下流動到受到偏轉(zhuǎn)并且通過所謂的潛管在渦流室的入 口側(cè)上側(cè)導(dǎo)出。備選地，也可以使用所謂的直流旋風(fēng)分離器，其中用于機油的排出通道開口 和用于凈氣體的分開的出口位于同一側(cè)并且此時位于入口相對側(cè)上。在直接比較下，逆流 旋風(fēng)分離器具有在壓力損失和分離顆粒直徑之間的更好的比或分離度，其中分離顆粒直徑 作為要分離的機油的下限值參數(shù)。此外已知，在渦流分離器中，一般地，分離顆粒直徑除了壓力損失以外還依賴于分 離器的結(jié)構(gòu)尺寸。在相同的壓力損失下，分離顆粒直徑隨著渦流分離器的結(jié)構(gòu)尺寸的減小 而下降。由此在結(jié)構(gòu)尺寸的減小情況下較小顆粒的分離度也升高。由于這個原因，存在需 求，即取代一個或幾個稍微較大的渦流分離器，而使用更多數(shù)量的較小的平行(并列)連接 的渦流分離器。但是逆流旋風(fēng)分離器的縮小例如由于現(xiàn)有的潛管的原因而具有受制造限制的幾 何結(jié)構(gòu)極限，因此不能夠任意地將小型化向前推進。按照意義上這也適用于直流旋風(fēng)分離 器，其中用于機油的排出通道開口和用于被清潔的氣體流的出口要求相應(yīng)的結(jié)構(gòu)空間。由 此還存在需求，即在減小的結(jié)構(gòu)體積情況下提高分離度。本發(fā)明的任務(wù)是改進這種分離器，實現(xiàn)在小結(jié)構(gòu)空間下效率的提高。這個任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的分離器解決。本發(fā)明的公開提出一種用于內(nèi)燃機的曲軸箱通風(fēng)的分離器，其中渦流室相對于其縱軸線在其與 入口側(cè)端部相對的出口側(cè)端部上具有用于通風(fēng)氣流和被通風(fēng)氣流夾帶著的機油的公共的 出口。渦流室在此處不是作為分離器作用，因為與作為直流旋風(fēng)分離器的前述結(jié)構(gòu)形式 不同，機油與通風(fēng)氣流出來，即還沒有從通風(fēng)氣流中分離出來。相反，渦流室作為所謂的聚 結(jié)器(Koaleszenzer)作用，在聚結(jié)器中，渦流導(dǎo)致機油霧氣和極其細小的機油滴凝結(jié)成較 大的機油滴或機油膜。取消機油和通風(fēng)氣流在出口側(cè)的分離允許渦流室的幾乎任意的小型 化，然后在相應(yīng)大的單件數(shù)目下使用渦流室。各個聚結(jié)器的凝結(jié)作用可以通過結(jié)構(gòu)尺寸的 最小化而被顯著提高。出來的機油膜或出來的凝結(jié)的大機油滴可以用簡單構(gòu)造的后分離器直接地從通風(fēng)氣流中分離出來。一個這種后分離器可以在最簡單的情況下形成一種流動阻 尼或一種簡單的偏轉(zhuǎn)。后分離器的附加費用通過聚結(jié)器的改善的效率得到超額的補償。在比較試驗中已經(jīng)證明，聚結(jié)器的幾何尺寸可以實現(xiàn)小到大約10mm直徑和大約 20mm的高度。由此得到，在相同的壓力損失和總體積流量下，聚結(jié)器的數(shù)量可以是與逆流旋 風(fēng)分離器的大約五倍。由此可以達到的分離顆粒直徑在理論上為具有逆流旋風(fēng)分離器的相 當(dāng)?shù)姆蛛x器的分離顆粒直徑的大約一半。對于在< lPm范圍中的顆粒或小滴甚至可以期 望產(chǎn)生非常好的分離量。在優(yōu)選的擴展方案中，渦流室至少逐部段地從入口開始在朝著出口方向上變細， 其中這種變細尤其是錐形地實施。備選地，也存在可能性，即渦流室設(shè)計成通常的圓柱形或在朝著出口方向上的一 個或多個直徑突變。在通風(fēng)氣流通過渦流室出來情況下，它的渦流運動的直徑相繼地減小，由此使渦 流增大并且提高了分離量?？梢杂欣氖且矊⒊隹谂c入口一樣切向地設(shè)計，其中渦流被轉(zhuǎn)換成在相應(yīng)的出口 速度。出口優(yōu)選與渦流室的縱軸線軸向平行地和尤其是同軸地布置，由此有利于渦流的形 成并因此有利于凝結(jié)作用。作為后分離器可以考慮各種不同的合適的結(jié)構(gòu)形式，其中由于機油霧氣或機油液 滴在前面已經(jīng)凝結(jié)，因此采用簡單的結(jié)構(gòu)就足夠了。后分離器優(yōu)選具有至少一個用于被通 風(fēng)氣流攜帶著的機油的折流面。由于其慣性，機油液滴沖擊到折流面上并且作為機油膜在 那里流下，而被清潔過的氣體流可以從折流面旁邊流過。由此采用最簡單的手段實現(xiàn)了被 凝結(jié)的機油液滴的完全有效的分離。在有利的擴展方案中，后分離器構(gòu)造成用于通風(fēng)氣流的迷宮結(jié)構(gòu)，其具有多個，尤 其是相互間成角度傾斜的折流面。通過多次的迷宮式的轉(zhuǎn)向，前面所述的效果多次地出現(xiàn)， 使得氣體流可以直接地跟隨這些轉(zhuǎn)向，而凝結(jié)的機油滴由于慣性不能夠直接地跟隨這些轉(zhuǎn) 向并因此撞擊到折流面上。在較小的結(jié)構(gòu)空間情況下，由于凝結(jié)的機油液滴的尺寸，可以實 現(xiàn)完全有效的分離。至少一個折流面優(yōu)選至少近似垂直于渦流室的或其出口的縱軸線進行布置。這 樣，夾帶著凝結(jié)的機油滴的通風(fēng)氣流具有高的速度和因此具有高的動能的作用被充分利 用，從而非常大的比例的凝結(jié)的機油滴由于其慣性也不需要多次轉(zhuǎn)向就撞擊到相應(yīng)的折流 面上并且因此被從通風(fēng)氣流中分離出來。最后在一種分離的最簡單的情況下的流動阻尼可以是有意義的，其中顆粒相應(yīng)于 重力加速度沉淀。在一定的條件下可以適宜的是，只設(shè)置一個實施成聚結(jié)器的渦流室，其具有連接 在其后的后分離器。在優(yōu)選的實施形式中，多個渦流室相互并聯(lián)連接。這在同時提高并聯(lián) 的渦流室數(shù)量的同時可以實現(xiàn)期望的結(jié)構(gòu)尺寸的減小，由此改善了凝結(jié)度。有利的尤其是設(shè)置設(shè)計成移位調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器用于依據(jù)發(fā)動機負(fù)荷來接入或斷 開各個渦流室。由此考慮了這樣的情況，隨著發(fā)動機負(fù)荷的升高，通風(fēng)氣流的體積流也升 高。通過合適地連接例如一個測壓計或另一個控制裝置，可以實現(xiàn)，在相應(yīng)的發(fā)動機運行點 中接通的渦流室上單獨地加載上這種部分流，這種部分流是以針對這些渦流室的最佳凝結(jié)作用設(shè)計的。這樣，分離器也可以同時被用于調(diào)節(jié)曲軸箱壓力?？傊?，通過設(shè)置非常多的小渦流室，實現(xiàn)了在幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計上的高靈活性，其簡化 了與現(xiàn)有的大多數(shù)非常有限的結(jié)構(gòu)空間的結(jié)合。其中總的設(shè)計構(gòu)思與其相對于重力方向的 安裝位置無關(guān)，因為聚結(jié)器沒有任何與方向相關(guān)聯(lián)的排出通道開口。通過按照本發(fā)明的結(jié) 構(gòu)設(shè)計，由于可能的縮小和位置的獨立性，因此可以將小巧機油分離器結(jié)合在一定的例如 非常平淺的結(jié)構(gòu)空間中。附圖簡述以下依據(jù)附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。附圖所示

圖1是按照圖2的分離器的一個渦流室的示意縱截面圖，包括一個用于通風(fēng)氣流 和與通風(fēng)氣流一起引導(dǎo)的機油的公共的出口 ；圖2是按照本發(fā)明構(gòu)造的分離器的示意方框圖，其包括圖1所示的渦流室和在一 個布置在其下游的、具有折流面(沖擊面)的后分離器，圖3是具有基本上圓柱形形狀的分離器的一種幾何形狀變型，圖4是具有直徑突變的分離器的另一種幾何形狀變型。本發(fā)明的實施形式圖1在縱截面圖中示出了在圖2中示出的分離器1的、實施成所謂的聚結(jié)器(凝 聚過濾器)的渦流室2。渦流室2包括一個外殼，該外殼旋轉(zhuǎn)對稱地沿著縱軸線3延伸并且 相對于縱軸線3具有一個入口側(cè)端部4和一個位于對面的出口側(cè)端部7。在入口側(cè)端部4 上，入口 5切向地通入渦流室2。在所示的實施例中，入口 5具有矩形的橫截面。但是其它 的橫截面也可以是符合目的的。在切向的入口 5的區(qū)域中，渦流室2的外殼形成圓柱形的部段24，在其上在朝著出 口側(cè)端部7的方向上連接一個錐形地變窄的部段25。錐形的部段25在出口側(cè)端部7上是 開口的并且在那里形成具有圓形橫截面的出口 8，它的直徑等于在出口側(cè)端部7上的錐形 的部段25的直徑。取代錐形的部段25，另一種變窄的形狀輪廓或圓柱形延伸輪廓也可以是 合適的。出口 8的中軸線優(yōu)選與渦流室2的縱軸線3之間是軸向平行的，在所示的實施例 中，與縱軸線3同軸。在沒有示出的內(nèi)燃機運行時，在它的曲軸箱中形成所謂的竄氣，它作為通風(fēng)氣流6 通過入口 5切向地被引入到渦流室2的圓柱形的部段24中。在此情況下它攜帶著沒有詳 細示出的、在蒸氣、霧氣和細小液滴形式下的機油9以及其它的伴隨物質(zhì)進入渦流室2。通 過切向地引入，在渦流室2中相應(yīng)在那里示出的箭頭形成一個渦流，該渦流導(dǎo)致機油霧氣 或蒸氣和細小液滴聚結(jié)成明顯更大的油滴并且也導(dǎo)致在渦流室2的內(nèi)壁上形成油膜。渦流室2除了入口 5和出口 8以外是封閉的，從而通風(fēng)氣流6與凝結(jié)的機油9 一 起從出口 8流出。圖示2出了一個按照本發(fā)明實施的分離器1的示意方框圖，其包括多個安裝圖1 所示的渦流室2，其中在此處為了更清楚起見只示意地示出了三個渦流室2。但是事實上明 顯更多數(shù)量的渦流室2也可以是有利的。但是對于一定的應(yīng)用情況只布置一個渦流室2也 可以是合適的。分離器1被設(shè)置用于尤其是汽車的內(nèi)燃機的曲軸箱通風(fēng)，其中在此處形成 的通風(fēng)氣流6被導(dǎo)入分離器1的殼體26中。在殼體26中布置有基板16，它支承渦流室2 并且具有用于每個渦流室2的各一個入口開口 17。通風(fēng)氣流6通過入口開口 17被供給到渦流室2的各入口側(cè)端部4并且從出口 8流出。相應(yīng)于更前面結(jié)合圖1所述的凝結(jié)作用，由被通風(fēng)氣流6攜帶著的機油9形成相對更大的凝結(jié)的機油滴21，它們與通風(fēng)氣流6 —起 從渦流室2的出口 8流出。殼體26的內(nèi)室由基板16分割開，使得在基板16下游與渦流室2 —起形成一個收 集室23。在這個收集室23中布置一個后分離器10，它有利地具有至少一個折流面11。在 所示的實施例中布置了具有多個折流面11，12，13，14的多個壁，形成一個迷宮，通風(fēng)氣流6 通過迷宮被蛇形地導(dǎo)出。在所示的實施例中，折流面11，12，13，14相互垂直地設(shè)置。但是， 其它的角度方向也可以是合適的。在此情況下至少一個折流面11垂直于渦流室2的或所 屬出口 8的縱軸線3。在所示的實施例中，兩個折流面11，12與其垂直并且此時在直接的視 線上對著出口 8。取代垂直的90°位置，其它鈍角優(yōu)選>45°和尤其是>60°也可以是符 合目的的。在最簡單的情況下收集室23的容積形成后分離器，其中機油在沒有其它的偏轉(zhuǎn) 情況下由于沉淀從通風(fēng)氣體中分離出來。通風(fēng)氣流6相應(yīng)于蛇形示出的箭頭被引導(dǎo)通過迷宮式的后分離器10，而凝結(jié)的機 油滴21由于其慣性沖擊到折流面11，12，13，14上并且在那里分別形成一個機油膜22，如其 示例性地在折流面11上所示。機油9可以從那里滴下并且經(jīng)沒有示出的排出通道被引回 到內(nèi)燃機的機油底殼中。通過后分離器10清潔后的通風(fēng)氣流6被混合到內(nèi)燃機的新鮮燃 燒空氣中。為了依據(jù)發(fā)動機負(fù)荷控制分離器1，在基板16上游布置實施成移位調(diào)節(jié)器 (Schieberegister)的調(diào)節(jié)器15，它具有不同大小的控制口 18。調(diào)節(jié)器15在雙箭頭19上 可以平行于基板16移動，由此依據(jù)移動狀態(tài)，一個或多個控制口 18與渦流室2的入口開口 17重合。隨著發(fā)動機負(fù)荷增大并且由此曲軸箱中的壓力增大，可以接入增加的數(shù)量的渦流 室2并且在發(fā)動機負(fù)荷較低時也可以再斷開。對此補充地，可以在基板16中或者在其它合 適的位置上再設(shè)置一個旁通開口 27，該旁通開口在全負(fù)荷下在旁通渦流室2下借助于調(diào)節(jié) 器15和一個所配設(shè)的控制口 18被釋放開?？梢圆捎酶鞣N方式控制調(diào)節(jié)器15，在所示的實 施例中，為此設(shè)置一個測壓計20，它例如被用內(nèi)燃機曲軸箱中的壓力加載。由此形成在曲軸 箱中的壓力和被接通或斷開的渦流室2之間的關(guān)系。它保證了維持曲軸箱壓力的允許范圍 并且用最佳的流動速度和壓力損失通流各個渦流室2。在圖3中示出的分離器30，如圖1中也示出的那樣，具有用于凈氣體的一個切向的 入口 31和一個出口和用于機油的出口 32。出口 32只是一個孔，它設(shè)置在分離器30的底部 中并且可以與一個沒有示出的管路連接。分離器30在其整個長度上是圓柱形構(gòu)造的。由 此在分離器內(nèi)壁產(chǎn)生恒定的和非加速的空氣流。在圖4中示出了另一個變型。該分離器33具有一個直徑突變。上部分34對應(yīng)于 圖3所示的分離器構(gòu)造。在該上部分的下面是一個直徑減小的分離器部分35。導(dǎo)入也存在 設(shè)置另外的直徑突變部分或?qū)χ睆酵蛔儾糠诌M行更細分級的可能性。如圖3所述，純凈氣 體和機油被導(dǎo)出。
權(quán)利要求
用于內(nèi)燃機的曲軸箱通風(fēng)的分離器(1)，包括至少一個沿著一個縱軸線(3)延伸的渦流室(2)，其中渦流室(2)相對于其縱軸線(3)在一個入口側(cè)端部(4)上具有一個用于通風(fēng)氣流(6)的切向的入口，其特征在于，渦流室(2)相對于縱軸線(3)在其與入口側(cè)端部(4)位于對面的出口側(cè)端部(7)上具有一個用于通風(fēng)氣流(6)和被通風(fēng)氣流(6)攜帶著的機油(9)的公共的出口(8)，其中在渦流室(2)的下游設(shè)置一個后分離器(10)。
2.按照權(quán)利要求1所述的分離器，其特征在于，渦流室(2)至少逐部段地從入口(5)開 始到出口(8)方向上尤其是錐形地或經(jīng)一個直徑突變地變細。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的分離器，其特征在于，出口(8)與渦流室(2)的縱軸線 (3)軸向平行地和尤其是同軸地布置。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的分離器，其特征在于，后分離器(10)是一個簡單的 容積空間或具有至少一個用于被通風(fēng)氣流(6)攜帶著的機油(9)的折流面(11)。
5.按照權(quán)利要求4所述的分離器，其特征在于，后分離器(10)設(shè)計成用于通風(fēng)氣流 (6)的具有多個折流面(11，12，13，14)的迷宮。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的分離器，其特征在于，至少一個折流面(11，12)至少近似 垂直于渦流室(2)的縱軸線(3)地布置。
7.按照權(quán)利要求1至6之一所述的分離器，其特征在于，多個渦流室(2)相互平行地連接。
8.按照權(quán)利要求7所述的分離器，其特征在于，設(shè)有尤其是設(shè)計成移位調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié) 器(15)，其用于依據(jù)發(fā)動機負(fù)荷接通或斷開各個渦流室(2)。
9.按照權(quán)利要求8所述的分離器，其特征在于，通過測壓計(20)控制調(diào)節(jié)器(15)，測 壓計依據(jù)曲軸箱中的壓力控制被打開的渦流室(2)的數(shù)目。
10.按照權(quán)利要求9所述的分離器，其特征在于，調(diào)節(jié)器(15)在曲軸箱中的最大允許壓 力情況下釋放開一個與渦流室并列布置的開口，從而一部分通風(fēng)氣體可以從渦流室(2)旁 邊流到凈氣體側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的曲軸箱通風(fēng)的分離器(1)。分離器(1)包括至少一個沿著一個縱軸線(3)延伸的渦流室(2)，其中渦流室(2)相對于其縱軸線(3)在一個入口側(cè)端部(4)上具有一個用于通風(fēng)氣流(6)的切向的入口。渦流室(2)此外相對于縱軸線(3)在其與入口側(cè)端部(4)位于對面的出口側(cè)端部上具有一個用于通風(fēng)氣流(6)和用于被通風(fēng)氣流(6)攜帶著的機油(9)的公共的出口(8)，其中在渦流室(2)的下游設(shè)置一個后分離器(10)。
文檔編號B04C3/04GK101990467SQ200980112231
公開日2011年3月23日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者T·施萊登 申請人:曼·胡默爾有限公司