離心分離器的制造方法
【專利摘要】一種用于凈化來自內燃機的包含油的曲軸箱氣體的離心分離器，包括：固定殼體(2)，其限定分離空間(3)并包括第一端部(2a)、相對的第二端部(2b)以及面對分離空間的內壁表面(4)。分離器還包括用于要凈化的氣體的入口通道(5)、用于已凈化氣體的氣體出口通道(6)以及用于分離的油的油出口(7)。離心機轉子(9)設置在分離空間中并包括心軸(11)和由心軸承載的多個分離盤(12a-12c)。離心機轉子(9)旋轉而產生旋轉氣體體積。供油裝置向分離空間供應一定量的油，使得在離心分離器的運轉期間在內壁表面上產生流動的油膜。
【專利說明】
離心分離器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及離心分離器，其用于凈化包含油的氣體，特別是用于凈化來自內燃機諸如柴油機的曲軸箱氣體。更具體地，本發(fā)明涉及根據權利要求1的前序部分的離心分離器，參見 W02004/022239。

【背景技術】
[0002]來自內燃機的曲軸箱氣體包含呈油霧或油滴形式的油，油與諸如煙灰、碳氫化合物的其他雜質混合。在曲軸箱氣體中的這樣的雜質可形成粘性物質。此外，為了提升用于潤滑和內燃機冷卻的油的性能，一般將各種添加劑添加到內燃機的油。然而，這樣的添加劑由于諸如煙灰和碳氫化合物的雜質形成甚至更加粘性物質的事實而可能具有負面的影響。
[0003]在W02004/022239中公開的離心分離器的目的是提升支撐離心機轉子的中空心軸的上軸承的潤滑。油穿過中空心軸和通向小腔室的上開口運送，油從該小腔室穿過上軸承運送至入口中以與曲軸箱氣體混合。需要相對少量的油用于上軸承的潤滑。在W02004/022239中公開的離心分離器的中空心軸的開口被構造為僅僅供應這樣的足夠用于僅僅上軸承的潤滑的相對少量的油。該現有技術因此旨在保持供應的油的量在最小值。
[0004]在W02004/022239中公開的離心分離器以及其他用于曲軸箱氣體凈化的現有技術離心分離器的一個問題是包含于曲軸箱氣體中的油和雜質是非常粘的，如上所述，使得煙灰的粘塊和雜質可能附接至離心分離器的內部零件，特別是固定殼體的內壁表面。
[0005]W02009/029022公開了另一種用于凈化包含液體和固體雜質的氣體的離心分離器。該現有技術文件中的離心分離器包括用于供應氣溶膠穿過噴嘴進入離心分離器的入口通道中的供應裝置?？捎伤纬傻臍馊苣z具有防止雜質附接至分離盤的用途。
[0006]W02005/087384公開了另一種用于凈化氣體的離心分離器。該離心分離器包括沖洗噴嘴，其被布置來供應用于沖洗分離盤的清洗液。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是糾正或減輕上面討論的問題，并且防止或減少在離心分離器的分離空間中特別是在離心分離器的殼體的內壁表面上的粘塊。
[0008]該目標通過初始限定的離心分離器來達到，該離心分離器的特征在于，供油裝置被構造為向分離空間供應一定量的油，使得在離心分離器運轉期間在內壁表面上產生流動的油膜。
[0009]本發(fā)明的
【發(fā)明者】已經認識到，如果增加的油量被引入到分離空間內，并由此混合至要凈化的氣體，在離心分離器的內部零件上且特別是在固定殼體的內壁表面上可能產生油膜。油可在離心分離器運轉期間有利地連續(xù)供應至分離空間。除了洞察到為了達到期望的效果(即產生油膜)存在要供應的油量的下限，
【發(fā)明者】還意識到還存在上限。如果太多的油被供應至分離空間，油將污染已凈化的氣體。因此，
【發(fā)明者】已認識到要達到一個平衡，即油量要設計在這些界限內。
[0010]這樣的油膜將在內壁表面上流動并由此防止煙灰和其他雜質阻塞和卡在內壁表面，并因此防止在離心分離器的內部零件上形成塊。只要維持上面描述的平衡，氣體更可靠和更高效的分離將因此被保證。因此，供應的油太多將會污染已凈化的空氣并導致不可靠和低效率的分離。
[0011]根據本發(fā)明的實施例，供油裝置被設置為向旋轉氣體體積供應油，以旋轉油并將旋轉的油帶到內壁表面。旋轉氣體體積因此將有助于油膜在內壁表面上的形成和流動。
[0012]根據本發(fā)明的另一實施例，供油裝置包括具有孔徑的入口噴嘴。這樣的入口噴嘴可形成用于要供應的油的節(jié)流部件。
[0013]入口可相對孔徑來設計尺寸以允許供應適當量的油，特別是關于曲軸箱和分離速度之間的壓差以及離心分離器的轉速。技術人員應當將孔設計尺寸使得產生足夠的油膜。但是沒有如此多的量使得已凈化的氣體將被供應的太多油所污染。該設計尺寸可通過標準的測試程序(所謂的試錯程序)獲得。將會影響用于在內壁表面上產生油膜的油的適當流率的重要因素是離心分離器的實際尺寸。因此，更大的分離器需要更多的油，這影響孔的大小。另一個因素是油出口的構造，即它可以從分離空間以足夠的速率排出油。分離和排出的油的量也將取決于要凈化的污染氣體的流率。此外，離心機轉子的轉速也將影響排出速率，并且更多氣體大體將需要更高的轉子速度以給出增加量氣體的充分分離。更高的轉子速度在大多數情況下將在圍繞轉子的分離空間中與曲軸箱中相比給出更高的壓力，并且在圍繞轉子的分離空間中更高的壓力便于油從分離空間的排出。
[0014]根據本發(fā)明另一個實施例，氣體出口通道設置在第一端部，且入口噴嘴設置在相對的第二端部。采用這樣的布置，保證了供應至分離空間的油不會與離開分離空間的凈化氣體混合。另一個效果是當圍繞離心機轉子的旋轉氣體沿著朝向氣體出口的螺旋路徑盤旋時，它將使油膜沿著內壁表面分布。
[0015]根據本發(fā)明另一個實施例，離心分離器包括收集空間，其容納油(液體形式和油霧)并接納心軸的第一端。收集空間可以設置在第一端部附近，優(yōu)選地在氣體出口通道下方。此外，收集空間可布置為收集在離心分離器運轉期間從分離空間排出的油。
[0016]根據本發(fā)明另一個實施例，離心分離器包括內部通道，其在心軸內并沿著心軸延伸，并且被構造為從收集空間穿過內部通道且穿過設置在心軸的第二端處的入口噴嘴來運輸油。采用這樣的方案，收集空間中的油可以被利用和再循環(huán)，以在內壁表面上供應油膜。
[0017]根據本發(fā)明另一個實施例，孔徑在3至5mm的范圍內?？讖降倪@種大小已顯示保證，至少在當油穿過心軸的內部通道運輸并作為油霧穿過心軸第二端處的入口噴嘴供應至分離空間時的情況下，有充分量的油用于油膜的形成。優(yōu)選地，孔徑可在3.5至4.5mm的范圍內，特別地大約4_。
[0018]根據本發(fā)明另一個實施例，供油裝置包括具有孔徑的入口噴嘴，其中內部通道具有大于孔徑的直徑。有利地，內部通道的直徑可在5至7mm的范圍內。
[0019]根據本發(fā)明另一個實施例，入口噴嘴設置在軸承(諸如上軸承)內，其在第二端附接至心軸，其中油穿過軸承從入口噴嘴運送到分離空間。以這樣的方式，到分離空間的油供應還可被利用來潤滑軸承。
[0020]根據本發(fā)明另一個實施例，驅動部件包括渦輪機葉輪和渦輪機噴嘴。渦輪機葉輪在收集空間中設置在心軸上，渦輪機噴嘴設置在收集空間中，以對著渦輪機葉輪噴出油射流，從而旋轉離心機轉子。
[0021 ] 根據本發(fā)明另一個實施例，入口噴嘴設置在固定殼體中并連接至用于向入口噴嘴供給油的外部管。入口噴嘴因此可以延伸穿過固定殼體，例如在第二端部。根據該實施例，油可以以3至6巴的壓力供應。孔徑那么可以是0.3至1.5mm。
[0022]根據本發(fā)明另一個實施例，驅動部件包括連接至心軸的電動機。這樣的分離的驅動部件在某些情況下可能是有利的。驅動部件還可以包括呈氣動馬達或液壓馬達形式的這種分離馬達。
[0023]根據本發(fā)明另一個實施例，驅動部件被構造為以6000至12000rpm的轉速旋轉離心機轉子,優(yōu)選地6000至lOOOOrpm。
[0024]根據本發(fā)明另一個實施例，離心分離器以一種方式構造使得第二端部向上朝向。那么第一端部向下朝向，這意味著收集空間設置在離心分離器的下端。
[0025]根據本發(fā)明另一個實施例，供油裝置適合于可連接至內燃機，用于供應來自內燃機的加壓潤滑油。由于該實施例，對于油的再循環(huán)不需要額外的設備。替代地，來自內燃機的加壓潤滑油用于向分離空間供應油并用于油膜的產生。當心軸由包括渦輪機葉輪的驅動部件旋轉時，加壓潤滑油還可以用來驅動離心機轉子。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]現在通過各個實施例的描述并參照依附于此的附圖來更接近地解釋本發(fā)明。
[0027]圖1公開了根據本發(fā)明第一實施例的離心分離器的剖視圖。
[0028]圖2公開了根據本發(fā)明第二實施例的離心分離器的一部分的剖視圖。
[0029]圖3公開了根據本發(fā)明第三實施例的離心分離器的剖視圖。

【具體實施方式】
[0030]圖1公開了用于凈化包含油的氣體的離心分離器的第一實施例，該氣體諸如為來自內燃機(未公開)的曲軸箱氣體。圖1還公開了壓力控制閥，其設計成在內燃機的曲軸箱內使壓力保持在安全范圍內。
[0031]離心分離器包括固定殼體2，其限定在固定殼體2內的分離空間3。固定殼體2關于內燃機I固定。固定殼體2包括第一端部2a、相對的第二端部2b、以及設置在第一端部2a和第二端部2b之間并鄰接它們的中間部2c。在公開的實施例中，第一端部2a在離心分離器運轉期間形成下部，而第二端部2b形成上部。
[0032]固定殼體2具有面對分離空間3的內壁表面4。特別在這種情況下考慮的內壁表面4的主要部分是在第一端部2a和第二端部2b之間圍繞分離空間3延伸的中間部分2c。
[0033]離心分離器還包括入口通道5、氣體出口通道6和油出口 7。入口通道5延伸到分離空間3并形成用于要凈化的曲軸箱氣體的入口。在公開的實施例中，入口通道5設置在第二端部2b并延伸穿過該端部。氣體出口通道6設置為用于從分離空間3排出已凈化氣體。在公開的實施例中，氣體出口通道6經由壓力控制閥I設置在第一端部2a并延伸穿過該端部。設有油出口 7用于從分離空間3排出分離的油。在公開的實施例中，油出口 7設置在第一端部2a并延伸穿過該端部。
[0034]此外，離心分離器包括離心機轉子9和驅動部件，該驅動部件設置為沿著繞旋轉軸線X的旋轉方向旋轉離心機轉子9以產生旋轉氣體體積。油因此通過離心力從曲軸箱氣體分離。離心機轉子9設置在分離空間3中并從第一端部2a延伸到第二端部2b。離心機轉子包括心軸11和設置于心軸11上并由其承載的多個分離盤12a-12c。
[0035]多個分離盤(12a_12c)包括或由在第一端部2a附近并在心軸11的第一端Ila附近的第一分離盤12a、在第二端部2b附近并在心軸11的第二端Ilb附近的第二分離盤12b、以及設置在第一分離盤12a和第二分離盤12b之間的多個中間分離盤12c組成。
[0036]心軸11由在第二端Ilb的軸承13以及在第一端Ila的附加軸承14支撐。
[0037]分離盤12a_12c從心軸11向外延伸。在公開的實施例中，分離盤12a_12c中的每個具有截頭圓錐形的形狀。分離盤12a-12c朝向為使得分離盤12a-12c的截頭圓錐形形狀指向第一端部2a。
[0038]根據第一實施例的離心分離器包括容納油并接納心軸11的第一端Ila的收集空間15。收集空間15設置在心軸的第二端Ilb并在氣體出口通道6的下方。分隔壁16將收集空間15從分離空間3界定開。附加軸承14設置為與收集空間15相連，并因此被從分離空間排出到收集空間中的油潤滑。
[0039]內部通道17在心軸11內并沿著心軸11從第一端處Ila的開口延伸到第二端Ilb,并且穿過設置在心軸11的第二端Ilb且在第二端部2b處的入口噴嘴18。
[0040]離心分離器還包括供油裝置，其被構造為以一種方式向分離空間3供應一定量的油，使得在離心分離器的運轉期間在內壁表面4上產生流動的油膜。在第一實施例中，供油裝置包括內部通道17和入口噴嘴18，其允許從收集空間15穿過內部通道17并穿過入口噴嘴18運輸油。
[0041]A 口噴嘴18具有孔徑d，其在3至5mm的范圍內，優(yōu)選地在3.5至4.5mm的范圍內，比如4mm。內部通道17具有大于孔徑d的直徑D。入口噴嘴18將因此作為用于流經內部通道17的油的節(jié)流部件運轉。內部通道17的直徑D可在5至7_的范圍內。
[0042]如圖1和2中可見，入口噴嘴18設置在心軸11的第二端lib、離第二端Ilb的端面較小距離處。
[0043]此外，如圖1和2中可見，入口噴嘴18設置在軸承13內，該軸承13在第二端Ilb附接至心軸11。罩部件19設置在第二端Ilb外面，其封閉在內部通道17和入口噴嘴18外面的空間。
[0044]在公開的實施例中，罩部件19也設置為在固定殼體2中支撐軸承13。
[0045]在第一實施例中，驅動部件包括渦輪機葉輪22和渦輪機噴嘴23。渦輪機葉輪22在第一端Ila附接至心軸11并設置在收集空間15內，在包含于收集空間15內的油的水平面24上方。渦輪機噴嘴23設置在收集空間15內，以對著渦輪機葉輪22噴出油射流，從而旋轉離心機轉子9。
[0046]在第一實施例的離心分離器的運轉期間，油被供給至渦輪機噴嘴23朝向渦輪機葉輪22，以使心軸11和離心機轉子9在固定殼體中以例如6000至12000rpm的轉速旋轉，諸如6000至lOOOOrpm。當油射流碰撞渦輪機時，在收集空間15內形成油霧。油將在收集空間15內收集直至水平面24。容納于在水平面24上方的收集空間內的油霧在運轉期間將連續(xù)地吸入到心軸11的內部通道17中，并運送到和穿過入口噴嘴18。油由罩部件19從入口噴嘴18引導并運送穿過軸承13且到分離空間3。油隨后將被供應至第二分離盤12b，并可供應至相鄰中間盤12c中的一個或更多。油因此被引入到旋轉氣體體積，并通過離心力而向外帶給內壁表面4。由于旋轉氣體體積，油的旋轉運動將在內壁表面4上繼續(xù)，使得在內壁表面4上產生流動的油膜。在公開的實施例中，由于氣體朝著氣體出口通道6流動，以及由于當離心分離器如圖1至3所示取向、旋轉軸線X豎直地指向時作用在油上的重力，油膜將還會向下移動。
[0047] 申請人:已執(zhí)行實驗來驗證本發(fā)明的功能。這些實驗顯示，采用6000至12000rpm的轉速和3至5_的孔徑，供應至分離空間4的油的量可在內壁表面4上產生流動的油膜，并同時保護曲軸箱氣體的高效凈化，即，在已凈化的氣體中沒有或只有無關緊要的油量。
[0048]實驗是在實驗室中采用離心分離器進行的，但是離心分離器適合于與用于標準貨車的種類的內燃機一起使用。標準貨車或重型道路車輛將通常裝備具有5至16公升的范圍內大小的柴油機。
[0049]在第一實施例中，入口噴嘴18由噴嘴部件形成，該噴嘴部件在心軸11的第二端Ilb處插入內部通道17中。這樣的噴嘴部件可以是可替換的。
[0050]圖2涉及第二實施例，其與第一實施例的不同僅僅在于入口噴嘴18作為心軸11的一體部分而形成。這樣的入口噴嘴可以通過心軸11的機加工而形成。
[0051]圖3示出第三實施例，其與第一和第二實施例的不同在于入口噴嘴18設置在固定殼體2中并連接到用于向入口噴嘴18供給油(例如通過泵26)的外部管25。泵26可以唯一地布置并適合于將油泵送到入口噴嘴18，或者它還可以是燃燒發(fā)動機的潤滑油泵。入口噴嘴18在第三實施例中也設置在第二端部2b，使得油膜可以沿著內壁表面4的全體或主要部分流動。
[0052]在第三實施例中，入口噴嘴18的孔徑在0.3至1.5mm，優(yōu)選地是0.4至1.0mm，例如0.5mm。油隨后可以以3至6巴的壓力供應至入口噴嘴18。
[0053]此外，在第三實施例中，驅動部件被分離的馬達取代，并且包括分離的馬達，例如電動機27，其連接至心軸11用于旋轉心軸和離心機轉子9。分離的馬達可以備選地包括分離的氣動馬達或分離的液壓馬達。心軸11和離心機轉子9還可由內燃機的曲軸驅動。
[0054]本發(fā)明并不限于公開的實施例，并且可在所附權利要求的范圍內變化和修改。
【權利要求】
1.一種用于凈化來自內燃機的包含油的曲軸箱氣體的離心分離器，其中所述離心分離器包括: 固定殼體(2)，其限定分離空間(3)并包括第一端部(2a)和相對的第二端部(2b)，其中所述固定殼體(2)具有面對所述分離空間(3)的內壁表面(4)， 入口通道(5)，其延伸至所述分離空間(3)并形成用于待凈化的所述氣體的入口， 離心機轉子(9)，其設置在所述分離空間(3)中并從所述第一端部(2a)延伸至所述第二端部(2b)，其中所述離心機轉子(9)包括心軸(11)和由所述心軸(11)承載的多個分離盤(12a-12c)， 驅動部件，其設置為沿著繞旋轉軸線(X)的旋轉方向旋轉所述離心機轉子(9)，以產生旋轉氣體體積，由此油通過離心力從所述氣體分離， 氣體出口通道(6)，其用于從所述分離空間(3)排出已凈化氣體， 油出口(7)，其用于從所述分離空間(3)排出所述油，以及 供油裝置， 其特征在于，所述供油裝置被構造為向所述分離空間(3)供應一定量的油，使得在所述離心分離器的運轉期間在所述內壁表面(4)上產生流動的油膜。
2.根據權利要求1所述的離心分離器，其特征在于，所述供油裝置設置為向所述旋轉氣體體積供應所述油，以旋轉所述油并將旋轉的油帶到所述內壁表面(4)。
3.根據權利要求1和2中任一項所述的離心分離器，其特征在于，所述供油裝置包括具有孔徑(d)的入口噴嘴(18)。
4.根據權利要求3所述的離心分離器，其特征在于，所述氣體出口通道(6)設置在所述第一端部(2a)，且所述入口噴嘴(18)設置在所述相對的第二端部(2b)。
5.根據權利要求3和4中任一項所述的離心分離器，其特征在于，所述離心分離器包括收集空間(16)，其容納油并接納所述心軸(11)的第一端(11a)。
6.根據權利要求5所述的離心分離器，其特征在于，所述離心分離器包括內部通道(17)，其在所述心軸(11)內并沿著所述心軸(11)延伸，并且被構造為從所述收集空間(16)穿過所述內部通道(16)且穿過設置在所述心軸(11)的第二端(Ilb)處的所述入口噴嘴(18)而運輸油。
7.根據權利要求3至6中任一項所述的離心分離器，其特征在于，所述孔徑(d)在3至5mm的范圍內。
8.根據權利要求7所述的離心分離器，其特征在于，所述孔徑(d)在3.5至4.5mm的范圍內。
9.根據權利要求6所述的離心分離器，其特征在于，所述供油裝置包括具有孔徑(d)的入口噴嘴(18)，且其中所述內部通道(17)具有大于所述孔徑⑷的直徑(D)。
10.根據權利要求9所述的離心分離器，其特征在于，所述內部通道(17)的所述直徑(D)在5至7mm的范圍內。
11.根據權利要求8至10中任一項所述的離心分離器，其特征在于，所述入口噴嘴(18)設置在軸承(13)內，該軸承(13)在所述第二端(Ilb)附接至所述心軸(11)，并且其中，所述油穿過所述軸承從所述入口噴嘴運送到所述分離空間。
12.根據權利要求7至11中任一項所述的離心分離器，其特征在于，所述驅動部件包括在所述收集空間(15)中設置于所述心軸(11)上的渦輪機葉輪(22)、以及渦輪機噴嘴(23)，所述渦輪機噴嘴(23)設置在所述收集空間(15)中，以對著所述渦輪機葉輪(22)噴出油射流，從而旋轉所述離心機轉子(9)。
13.根據權利要求3至12中任一項所述的離心分離器，其特征在于，所述入口噴嘴(18)設置在所述固定殼體(2)中，并且連接至用于向所述入口噴嘴(18)供給油的外部管(25)。
14.根據權利要求3至11和13中任一項所述的離心分離器，其特征在于，所述驅動部件包括連接至所述心軸(11)的電動機(26)。
15.根據前述權利要求中任一項所述的離心分離器，其特征在于，所述驅動部件被構造為以6000至12000rpm的轉速旋轉所述離心機轉子。
16.根據前述權利要求中任一項所述的離心分離器，其特征在于，所述離心分離器以一種方式構造使得所述第二端部(2b)向上朝向。
17.根據前述權利要求中任一項所述的離心分離器，其特征在于，所述供油裝置適合于可連接至所述內燃機，以用于供應來自所述內燃機的加壓潤滑油。
【文檔編號】B04B5/12GK104303279SQ201380025970
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年5月7日 優(yōu)先權日:2012年5月18日
【發(fā)明者】M-O.波根 申請人:阿爾法拉瓦爾股份有限公司