本發(fā)明涉及一種離心分離器，用于將氣液混合物分離成氣相和液相。

背景技術(shù)：

1、離心分離器可設(shè)計(jì)成用于將氣液混合物分離成氣相和液相。液相可包括固體顆粒。這種氣液分離的一個(gè)示例是從曲軸箱氣體中去除油和其他顆粒。

2、曲軸箱氣體是從內(nèi)燃機(jī)(ice)的曲軸箱中排出的。曲軸箱氣體可以以環(huán)保的方式處理，而不是以未經(jīng)處理的形式排向大氣。對(duì)于某些類型的燃機(jī)，法律甚至要求以環(huán)保的方式處理曲軸箱氣體。

3、曲軸箱氣體可能尤其包括竄氣(blow-by?gas)、油、其他液態(tài)碳?xì)浠衔铩熁液推渌腆w燃燒殘留物。為了適當(dāng)?shù)靥幚砬S箱氣體，將氣體與油、煙灰和其他殘留物分離。分離出的氣體可引導(dǎo)到燃機(jī)的進(jìn)氣口或排向大氣。油可任選地經(jīng)由油過濾器引導(dǎo)回燃機(jī)的油底殼，以從油中去除煙灰和其他固體殘留物。

4、離心分離器可用于處理曲軸箱氣體。曲軸箱氣體被引入離心分離器的轉(zhuǎn)子中，并且曲軸箱氣體的重組分(諸如油和煙灰)作為液相與清潔的氣相分離。液相經(jīng)由液體出口從離心分離器中引出。氣相經(jīng)由氣體出口從離心分離器中引出，并可被引向ice的進(jìn)氣口。

5、構(gòu)造成用于氣液分離的離心分離器中共有的一個(gè)結(jié)構(gòu)特征是，包括分離輔助物(例如呈分離盤形式)的轉(zhuǎn)子被布置在固定殼體中。也就是說，轉(zhuǎn)子在殼體內(nèi)固定的分離空間中旋轉(zhuǎn)。氣體和液體的分離可以呈并流分離的形式，即氣體和液體在被分離時(shí)均在相同方向上移動(dòng)通過轉(zhuǎn)子。備選地，氣體和液體的分離可以呈逆流分離的形式，即氣體和液體在被分離時(shí)在相反的方向上移動(dòng)通過轉(zhuǎn)子。

6、液液分離器或液固分離器的構(gòu)造不同于上面論述的提供固定分離空間的特征。即，在液液分離器或液固分離器中，轉(zhuǎn)子同樣界定分離空間。也就是說，分離空間與分離輔助物一起旋轉(zhuǎn)。液液分離和液固分離只能在逆流分離中高效地進(jìn)行。

7、wo2019/175079公開了一種用于從曲軸箱通風(fēng)氣體中分離油滴的離心分離器。轉(zhuǎn)子包括帶有盤的軸，盤一個(gè)一個(gè)往上布置成盤堆疊。相鄰的盤在其之間界定流動(dòng)間隙。轉(zhuǎn)子布置在具有原始?xì)怏w入口、純氣體出口和油出口的殼體中。盤堆疊沿著其軸向方向分為第一盤堆疊部分和第二盤堆疊部分。氣體順序流過兩個(gè)盤堆疊部分。原始?xì)怏w入口通向第一盤堆疊部分的徑向內(nèi)部區(qū)域中，使得在操作期間氣體在徑向向外的方向上流過它。氣體在徑向向內(nèi)的方向上流過第二盤堆疊部分。也就是說，在第一盤堆疊部分中執(zhí)行并流分離，并且在第二盤堆疊部分中執(zhí)行逆流分離。提供兩個(gè)盤堆疊部分的這種布置是為了改善油與氣體的分離。

8、在許多國家中，與來自陸基車輛的曲軸箱氣體的排放相關(guān)的立法非常嚴(yán)格。因此，氣液離心分離器是用于陸基車輛的多種ice的標(biāo)準(zhǔn)部件。

9、對(duì)于比用于陸基車輛的ice更大的ice，需要更大的氣液離心分離器來處理對(duì)應(yīng)地更大的曲軸箱氣體流量。

10、更一般而言，待分離的氣液混合物的流量越大，則分離設(shè)備所需的用于分離氣液混合物的分離能力就越大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、一種氣液離心分離器針對(duì)特定的氣液混合物的流率而設(shè)計(jì)，氣液離心分離器包括轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子具有分離輔助物，諸如成堆疊的分離盤。通常，氣液混合物在轉(zhuǎn)子的中心處引入，并在其徑向向外流動(dòng)通過分離輔助物時(shí)分離。轉(zhuǎn)子布置在界定分離空間的殼體中。

2、用于分離氣液混合物的離心分離器的放大造成其特定的問題。

3、用于分離氣液混合物的離心分離器還可用作泵，用于將氣液混合物抽送通過將氣液混合物引導(dǎo)到離心分離器的管道。

4、如果例如氣液混合物是來自ice的曲軸箱氣體，則ice的曲軸箱通風(fēng)不應(yīng)受到來自曲軸箱氣體清潔裝置的高反壓限制。長管道會(huì)導(dǎo)致高壓降。因此，用作泵的離心分離器將補(bǔ)償通向離心分離器的管道中的壓降。

5、高于離心分離器的設(shè)計(jì)流率的氣體流率將導(dǎo)致氣液分離器中不期望的高壓降，這主要是由于轉(zhuǎn)子內(nèi)的中心氣體通道的尺寸以及轉(zhuǎn)子和殼體之間的空間的尺寸造成的。

6、為了保持為更高流率設(shè)計(jì)的離心分離器的適當(dāng)泵容量，應(yīng)降低或消除該壓降。需要重新設(shè)計(jì)氣液離心分離器的尺寸以降低或消除壓降。這種重新設(shè)計(jì)需要增加轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑以用于氣液混合物。如果不增加轉(zhuǎn)子的外徑，這將降低分離容量。因此，將需要更大直徑的轉(zhuǎn)子和/或更長的轉(zhuǎn)子。此外，這種重新設(shè)計(jì)需要更大的殼體直徑以增加轉(zhuǎn)子和殼體之間的距離，以降低或消除壓降。轉(zhuǎn)子和殼體之間的這種增加的距離增加了分離出的液相與清潔的氣相在分離出的液相沉積在殼體的內(nèi)表面上之前重新混合的風(fēng)險(xiǎn)。因此，針對(duì)增加的流率與低壓降的重新設(shè)計(jì)將至少導(dǎo)致離心分離器的殼體直徑更大。

7、實(shí)現(xiàn)大體上形成用于處理大氣液流率的離心分離器將是有利的。具體而言，將期望的是，使氣液離心分離器能夠設(shè)計(jì)成在緊湊尺寸內(nèi)處理大氣液流率，至少在離心分離器的軸線的徑向方向上。為了更好地解決這些顧慮中的一個(gè)或多個(gè)，提供了具有獨(dú)立權(quán)利要求中限定的特征的離心分離器。

8、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于將氣液混合物分離成氣相和液相的離心分離器。離心分離器包括：殼體、至少部分由殼體界定的第一分離空間、布置在第一分離空間內(nèi)的用于將液相與氣相分離的第一分離輔助物、構(gòu)造成使第一分離輔助物旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)布置、用于氣液混合物的入口、用于分離出的氣相的氣體出口、用于分離出的液相的液體出口、至少部分由殼體界定的第二分離空間、布置在第二分離空間內(nèi)的用于將液相與氣相分離的第二分離輔助物。驅(qū)動(dòng)布置構(gòu)造成使第二分離輔助物旋轉(zhuǎn)。第一通道連接入口與第一分離空間，并且第二通道連接入口與第二分離空間。第一分離輔助物和第二分離輔助物還沿著公共軸線布置。

9、同一驅(qū)動(dòng)布置可用于使第一分離輔助物和第二分離輔助物兩者旋轉(zhuǎn)。作為示例，同一驅(qū)動(dòng)布置可用于使第一分離輔助物和第二分離輔助物兩者沿著公共旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。

10、第一分離輔助物和第二分離輔助物可沿著同一公共旋轉(zhuǎn)軸線彼此相繼地形成。

11、由于離心分離器的殼體界定第一分離空間和第二分離空間，并包括相應(yīng)地布置在第一分離空間和第二分離空間中的第一分離輔助物和第二分離輔助物，并且由于第一通道連接入口與第一分離空間，而第二通道連接入口與第二分離空間，因此離心分離器被設(shè)計(jì)用于將流入的氣液混合物分配在離心分離器的兩個(gè)獨(dú)立部分之間。因此，只有氣液混合物的總流率的部分流率將流過第一分離空間和第二分離空間和分離輔助物中的各個(gè)。因此，在緊湊尺寸的離心分離器內(nèi)，特別是在相應(yīng)的第一分離輔助物和第二分離輔助物的徑向方向上，提供了用于相對(duì)較低的總壓降的資源(provisions)。

12、更具體地說，發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到，通過在通過離心分離器的兩個(gè)并行流路之間劃分氣液混合物流，影響氣液混合物和分離出的氣相在其通過分離器時(shí)的壓降被降低。更具體地說，各個(gè)流路中的流率降低到例如流入流率的一半。由于根據(jù)基本的管流體流動(dòng)公式，氣體/氣相的壓降大致與湍流的氣體速度的平方(即流率與橫截面積的比率)相關(guān)，因此看出，通過使用兩個(gè)分離輔助物將橫截面加倍可以產(chǎn)生四倍的壓降降低。因此，離心分離器可以具有緊湊尺寸，同時(shí)在通過離心分離器的標(biāo)稱流率下提供低壓降。

13、例如，當(dāng)離心分離器用于從呈曲軸箱氣體的形式的氣液混合物中分離液相時(shí)，低壓降可能是有利的。低壓降確保了相關(guān)內(nèi)燃機(jī)(ice)對(duì)于曲軸箱通風(fēng)的低反壓。

14、因此，離心分離器可以布置成用于清潔來自ice的曲軸箱氣體。例如，這種ice可以是大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。這種大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可以構(gòu)造成推動(dòng)海上船舶或驅(qū)動(dòng)發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)。

15、曲軸箱氣體(也稱為竄氣)可經(jīng)由曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)從ice的曲軸箱排出。離心分離器可形成曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)的一部分。

16、曲軸箱氣體是ice的氣缸內(nèi)的高壓迫使一些燃燒氣體和液體及固體殘留物經(jīng)過活塞環(huán)向下進(jìn)入ice的曲軸箱的結(jié)果。如果不通風(fēng)，曲軸箱內(nèi)增加的壓力可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)油從ice漏出，并且液體和固體殘留物可能會(huì)污染和/或稀釋發(fā)動(dòng)機(jī)油。

17、因此，氣液混合物可以是曲軸箱氣體，并且離心分離器可以構(gòu)造成將曲軸箱氣體的重組分(諸如油、其他液態(tài)碳?xì)浠衔铩熁液推渌腆w燃燒殘留物)從曲軸箱氣體中作為液相分離出。

18、然而，離心分離器可以備選地用于其他氣液分離應(yīng)用中，諸如金屬切削冷卻液霧分離。

19、在離心分離器的操作中，氣液混合物經(jīng)由入口和第一通道和第二通道進(jìn)入第一分離空間和第二分離空間及第一分離輔助物和第二分離輔助物。

20、因此，在離心分離器的使用期間，通過入口的氣液混合物流在離心分離器內(nèi)被分成兩個(gè)并行的流路，即進(jìn)入第一分離輔助物和第一分離空間的第一流路，以及進(jìn)入第二分離輔助物和第二分離空間的第二流路。

21、第一分離輔助物和第一分離空間可具有與第二分離輔助物和第二分離空間基本相同的尺寸和結(jié)構(gòu)。以此方式，兩個(gè)并行的流路可提供基本類似的阻力，并且第一流路和第二流路將具有相同流率。

22、氣液混合物可從相應(yīng)的分離輔助物的中心部分進(jìn)入相應(yīng)的分離輔助物。當(dāng)?shù)谝环蛛x輔助物和第二分離輔助物旋轉(zhuǎn)時(shí)，重組分(諸如液體以及可選地還有顆粒)沉積在分離輔助物的徑向向內(nèi)面向的表面和/或向前面向的表面(在旋轉(zhuǎn)方向上)上。重組分因此被分離并形成沿著這些表面流動(dòng)的液滴。在相應(yīng)的分離輔助物的外周邊處，液滴被推靠在界定相應(yīng)分離空間的內(nèi)壁表面上。液滴形成分離出的液相，分離出的液相沿著內(nèi)壁表面流向液體出口，在那里它被導(dǎo)出離心分離器。清潔的氣體(即氣相)被除去氣液混合物的所有或基本上所有重組分，并經(jīng)由氣體出口導(dǎo)出離心分離器。

23、第一分離輔助物和第二分離輔助物中的各個(gè)具有旋轉(zhuǎn)軸線，相應(yīng)的分離輔助物圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。軸向方向沿著各個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線延伸，并且徑向方向垂直于各個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線延伸。分離輔助物的中心部分比分離輔助物的周邊部分更靠近其旋轉(zhuǎn)軸線。周向方向圍繞旋轉(zhuǎn)軸線和/或圍繞分離輔助物延伸。

24、第一分離輔助物和第二分離輔助物中的各個(gè)形成由驅(qū)動(dòng)布置驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子的主要部分。

25、各個(gè)分離輔助物可為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。

26、第一分離輔助物和第二分離輔助物確保液體從氣液混合物的一致分離。更具體地說，分離輔助物包括多個(gè)分離構(gòu)件，這些分離構(gòu)件改善了重組分從氣液混合物的分離。這種分離構(gòu)件可以采用例如軸向延伸的葉片的形式，這些葉片從轉(zhuǎn)子軸或堆疊的截頭圓錐分離盤徑向地指向。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，重組分被擠靠在分離構(gòu)件的表面上(重組分在其上形成液滴)，同時(shí)沿著分離構(gòu)件向相應(yīng)分離輔助物的外周邊行進(jìn)。

27、離心分離器的殼體相對(duì)于例如其曲軸箱氣體將由離心分離器凈化的ice是固定的。

28、第一分離輔助物和第二分離輔助物布置成在使用離心分離器期間相對(duì)于殼體旋轉(zhuǎn)。因此，在使用離心分離器期間，殼體相對(duì)于第一分離輔助物和第二分離輔助物是固定的。因此，在使用離心分離器期間，第一分離空間和第二分離空間相對(duì)于殼體也是固定的。

29、在使用離心分離器期間，旋轉(zhuǎn)的第一分離輔助物和第二分離輔助物將使氣液混合物在周向方向上加速。分離出的液相和氣相將隨分離輔助物旋轉(zhuǎn)。在相應(yīng)分離輔助物與內(nèi)壁表面之間的第一分離空間和第二分離空間中，氣相將繼續(xù)以不同度數(shù)沿周向流動(dòng)，同時(shí)流向氣體出口。

30、根據(jù)實(shí)施例，離心分離器可構(gòu)造成同時(shí)將氣液混合物分離成氣相和液相。也就是說，分離出的相在相同方向上行進(jìn)，分別徑向向外穿過第一分離輔助物和第二分離輔助物。

31、更具體地說，離心分離器可構(gòu)造成在第一分離輔助物和第二分離輔助物中的各個(gè)中將氣液混合物同時(shí)分離成氣相和液相。

32、如上面所論述，液相可以從相應(yīng)分離輔助物的中心部分向其周邊行進(jìn)。另一個(gè)分離出的相(即氣相)也可以這樣。氣相可以從相應(yīng)分離輔助物的中心部分向其周邊行進(jìn)，同時(shí)重組分從氣體中被分離出。

33、根據(jù)實(shí)施例，入口可布置在第一分離空間和第二分離空間之間。以此方式，氣液混合物可在中心引入離心分離器。因此，通向第一分離空間和第二分離空間的第一通道和第二通道可具有基本相同的長度，這促進(jìn)氣液混合物在第一分離空間和第二分離空間之間的同等分配。

34、根據(jù)實(shí)施例，第一通道和第二通道可從入口在相反方向上延伸。以此方式，氣液混合物可從入口在相反方向上引導(dǎo)到相應(yīng)的第一和第二分離輔助物和分離空間中。

35、根據(jù)實(shí)施例，第一分離空間和第二分離空間的徑向外部部分可布置成與氣體出口成流體連通。以此方式，氣體出口可提供為第一分離空間和第二分離空間兩者的公共氣體出口。

36、根據(jù)實(shí)施例，第一分離空間和第二分離空間的徑向外部部分可布置成與液體出口成流體連通。以此方式，液體出口可提供為第一分離空間和第二分離空間兩者的公共液體出口。

37、根據(jù)實(shí)施例，第一分離輔助物和第二分離輔助物可沿著公共軸線布置。以此方式，第一分離輔助物和第二分離輔助物可沿著公共軸線排列。因此，上面所論述的用于在離心分離器的徑向方向上的緊湊尺寸的資源可用于提供直徑相對(duì)較小的離心分離器。

38、根據(jù)實(shí)施例，在離心分離器的使用位置上，公共軸線可以基本水平地延伸。以此方式，重力將以同等方式影響第一分離空間和第二分離空間中的氣液混合物和分離出的相的流動(dòng)。因此，第一分離空間和第二分離空間中的流動(dòng)條件可以基本類似。

39、根據(jù)實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)布置可包括沿著公共軸線延伸穿過第一分離空間和第二分離空間的轉(zhuǎn)子軸。第一分離輔助物和第二分離輔助物可連接到轉(zhuǎn)子軸。以此方式，第一分離輔助物和第二分離輔助物可經(jīng)由公共軸并且因此經(jīng)由連接到轉(zhuǎn)子軸的公共驅(qū)動(dòng)單元方便地旋轉(zhuǎn)。

40、當(dāng)研究所附權(quán)利要求和下面的詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。