專利名稱：用于同時凈化液體和氣體的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于同時從液體中凈化掉懸浮于其中的第一顆粒和從氣體中凈化掉懸浮于其中的第二顆粒的設(shè)備，在該設(shè)備中，離心轉(zhuǎn)子圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)并設(shè)置成用于所述液體的通流和凈化，驅(qū)動裝置設(shè)置成使得離心轉(zhuǎn)子可圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，氣體凈化裝置與離心轉(zhuǎn)子相連以便與之一起旋轉(zhuǎn)，并且設(shè)置成用于所述氣體的通流和凈化，固定外殼圍繞著離心轉(zhuǎn)子，并界定了用于將所述氣體引導(dǎo)到氣體凈化裝置的氣體入口中的通道，氣體凈化裝置包括一組錐形分離盤，它們設(shè)置成與所述旋轉(zhuǎn)軸線同軸，并且在它們之間界定了用于待凈化氣體的流動通道。
在WO99/56883(其圖5)中顯示和介紹了一種這類設(shè)備，其中氣體凈化裝置包括多個可與離心轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的錐形分離盤，還包括多個固定的錐形分離盤。固定的分離盤設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)的分離盤之間。氣體凈化裝置還包括可隨所述離心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的外殼，所述外殼設(shè)有用于待凈化氣體的氣體入口，并且在其內(nèi)側(cè)上支撐了可旋轉(zhuǎn)的分離盤；以及固定的中心管，其形成了已凈化氣體的氣體出口，并在其外側(cè)上支撐了上述固定的分離盤。以這種方式設(shè)計的氣體凈化裝置制造起來成本較高，而且，如果氣體要流經(jīng)氣體凈化裝置的話，則需要待凈化氣體存在一定的過壓。
在WO99/56883(其圖7)中還顯示了具有錐形分離盤的氣體凈化裝置的另一實施例。同樣，這種氣體凈化裝置制造起來成本較高。此外，由于在這種情況下圍繞著用于凈化液體的離心轉(zhuǎn)子的外殼未界定任何通向氣體凈化裝置的氣體供給通道，因此需要單獨的氣體供給裝置。
本發(fā)明的目的是提供一種用于同時凈化液體和氣體的設(shè)備，所述設(shè)備緊湊且制造成本較低，并且能夠在氣體在其經(jīng)過氣體凈化裝置的通道上不產(chǎn)生壓力降的情況下凈化氣體。
根據(jù)本發(fā)明，這一目的通過一種如上所定義的設(shè)備來實現(xiàn)，其特征在于，分離盤組界定了中央空間，其一方面通過氣體凈化裝置中的入口而與固定外殼內(nèi)的所述通道相通，另一方面與錐形盤之間的流動通道的徑向內(nèi)部相通，并且分離盤組由固定罩殼所包圍，該固定罩殼在分離盤的周圍界定了容納空間，錐形盤之間的流動通道的徑向外部通入到該容納空間中。
由于基本上整個可旋轉(zhuǎn)的氣體凈化裝置由被同一支撐裝置所支撐的錐形分離盤組來構(gòu)成，而這一支撐裝置又由所述離心轉(zhuǎn)子支撐，因此，這樣構(gòu)造出的設(shè)備制造起來成本較低。此外，氣體凈化裝置在工作期間將通過氣體凈化裝置主動地泵送待凈化氣體，而不是形成了氣體的流動阻力。該設(shè)備整體上制成為非常緊湊，這是因為采用圍繞著離心轉(zhuǎn)子的固定外殼來形成待凈化氣體的供給通道。
為了盡可能地緊湊，該設(shè)備優(yōu)選設(shè)計成使得圍繞著離心轉(zhuǎn)子的固定外殼和圍繞著分離盤組的固定罩殼由同一殼體形成。這樣，如果需要的話，可在所述殼體內(nèi)完全獨立地形成待凈化氣體的供給通道，而通到氣體凈化裝置中的氣體入口可位于氣體凈化裝置的任一端處。例如，圍繞著離心轉(zhuǎn)子的固定外殼-以及甚至可能是圍繞著氣體凈化裝置的固定罩殼-可具有兩個環(huán)繞壁，在它們之間界定了所述供給通道。然而，優(yōu)選所述氣體入口位于氣體凈化裝置的朝向離心轉(zhuǎn)子的端部，并且待凈化氣體的供給通道由圍繞著離心轉(zhuǎn)子的空間形成，并形成在離心轉(zhuǎn)子和固定外殼之間。當(dāng)然，這種空間構(gòu)成了待凈化氣體的供給通道的一部分，它是形成在分離盤周圍的罩殼中的單獨的通道，并設(shè)置成用于將氣體引導(dǎo)到所述氣體入口中，而與氣體入口位于氣體凈化裝置的哪個端部處無關(guān)。
在氣體入口朝向離心轉(zhuǎn)子并且一個共同的殼體圍繞著離心轉(zhuǎn)子和分離盤的情況下，優(yōu)選在離心轉(zhuǎn)子和氣體凈化裝置之間設(shè)置環(huán)形隔板，以便將待凈化氣體從離心轉(zhuǎn)子周圍的上述空間徑向向內(nèi)地引導(dǎo)到氣體凈化裝置的氣體入口中。
出于實用的原因以及為了得到設(shè)備旋轉(zhuǎn)部分的最佳平衡，該設(shè)備最好設(shè)置成使得所述旋轉(zhuǎn)軸線垂直地延伸，而氣體凈化裝置優(yōu)選設(shè)置在離心轉(zhuǎn)子之上。在離心轉(zhuǎn)子通過高壓液體的反作用而被驅(qū)動時，即當(dāng)離心轉(zhuǎn)子具有用于這種液體的處于中央的入口以及與旋轉(zhuǎn)軸線間隔開且切向地定位以實現(xiàn)離心轉(zhuǎn)子的反作用驅(qū)動的至少一個液體出口時，這種設(shè)置尤其適用。然而，可采用任何適當(dāng)?shù)尿?qū)動裝置來使離心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。因此，它可通過電氣的、液壓的或氣動的電機來驅(qū)動。它最好通過所謂的沖擊式水輪機來驅(qū)動。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備尤其適用于內(nèi)燃機，用于凈化在發(fā)動機內(nèi)循環(huán)的發(fā)動機的潤滑油和在較低過壓下離開發(fā)動機的曲軸箱蒸氣。
下面將參考附圖
來介紹本發(fā)明，圖中顯示了用于同時凈化液體和氣體、例如潤滑油和曲軸箱蒸氣的設(shè)備的縱向剖面。
圖中所示設(shè)備包括固定殼體，其由大致圓柱形的外殼1和位于其上方的同樣為大致圓柱形的罩殼2構(gòu)成，在罩殼2的上部設(shè)有端壁3。殼體1，2擱置于基底4上。
在外殼1和罩殼2之間固定地設(shè)置了截頭錐形隔板5，其將殼體的內(nèi)部分成下腔6和上腔7。隔板5具有位于中心的貫穿開口8。待凈化的氣體可經(jīng)由基底4中的開口9而被引入到下腔6中，已凈化的氣體可經(jīng)由罩殼2的端壁3中的出口10而離開上腔7。
在下腔6中設(shè)置了用于凈化所述液體的離心轉(zhuǎn)子11，其可圍繞垂直軸線12旋轉(zhuǎn)。離心轉(zhuǎn)子11在其上側(cè)支撐了用于凈化所述氣體的氣體凈化裝置13。氣體凈化裝置處于上腔7中，并設(shè)置成可隨離心轉(zhuǎn)子11一起旋轉(zhuǎn)。
下面將介紹離心轉(zhuǎn)子11的主要部分，但關(guān)于離心轉(zhuǎn)子的更詳細(xì)的描述可參閱WO99/51353。在其中介紹和顯示了基本上類似設(shè)計的離心轉(zhuǎn)子(見其圖3-5)。因此，離心轉(zhuǎn)子11的具體結(jié)構(gòu)并不構(gòu)成本發(fā)明的部分。
固定軸14在中央垂直地延伸穿過整個殼體1，2。軸14在其下端與示意性示出的固定件15相連，而在其上端與所述端壁3相連。軸14被管狀支撐件16所包圍，該支撐件16延伸穿過腔6和7，并且通過下軸承17和上軸承18軸頸連接到軸14上。件16在下腔6中支撐著所述離心轉(zhuǎn)子11，同樣，件16在上腔7中支撐著所述凈化裝置13。
離心轉(zhuǎn)子11包括罩殼19和端壁20，它們一起界定了分離腔21。罩殼19和端壁20均與管狀件16相連，使得它們可一起相對于中心軸14旋轉(zhuǎn)。在分離腔21內(nèi)圍繞著件16設(shè)置了一圈分離盤22。每個分離盤22均相對于旋轉(zhuǎn)軸線12軸向和徑向地延伸。各個盤優(yōu)選在距旋轉(zhuǎn)軸線12為第一到第二距離的范圍內(nèi)弧形地延伸(見WO99/51353中的圖5)。在分離盤22之間形成了軸流通道，它們圍繞著旋轉(zhuǎn)軸線12均勻地分布。
分離盤22通過僅示意性示出的支撐裝置23與管狀件16相連。該支撐裝置23包括多個徑向延伸的翼24，它們位于分離盤22之上并圍繞著旋轉(zhuǎn)軸線12均勻地分布。
在分離盤的下方以類似的方式圍繞著旋轉(zhuǎn)軸線12設(shè)置了多個翼25。翼25可從其徑向最內(nèi)的邊緣朝向其徑向最外的邊緣徑向或弧形地延伸。翼25由大致平面的環(huán)形隔板26支撐，該隔板26又由離心轉(zhuǎn)子的端壁20在其徑向最外部分處支撐。
端壁20形成有兩個凹腔，其處于旋轉(zhuǎn)軸線12兩側(cè)上的直徑上相對的位置處，并且在端壁20和隔板26之間形成了兩個排出腔27和28，其供已在離心轉(zhuǎn)子中被凈化的液體使用。這些排出腔通過形成于端壁20的中央部分和隔板26的徑向最內(nèi)部分之間的通道而與分離腔21相通。各排出腔27和28分別與液體出口29和30(僅以圓形虛線示出)相通，這些出口在離旋轉(zhuǎn)軸線12為一定距離的位置處延伸穿過端壁20，并且相對于旋轉(zhuǎn)軸線切向地定位。
在固定的中心軸14和可轉(zhuǎn)動的管狀支撐件16之間形成有環(huán)形通道31。該通道31在其下端通過中心軸14中的孔32而與中心軸下部中的中心入口通道33相通。入口通道33又與將在離心轉(zhuǎn)子中凈化的的高壓液體的供應(yīng)源相通。環(huán)形通道31在其上端通過管狀件16中的孔34而與分離腔21的上部相通。
上腔7中的氣體凈化裝置13包括下方的錐形端壁35和上方的錐形端壁36。在這些端壁35和36之間設(shè)置有一組截頭錐形分離盤37，在它們之間界定了用于待凈化氣體的流動通道。端壁35和36以及分離盤37與管狀件16相連，使得它們可一起轉(zhuǎn)動。
下端壁35在其中心部分處具有多個圍繞著旋轉(zhuǎn)軸線12分布的通孔38，而上端壁36未設(shè)有這種孔。在分離盤組37的中央在端壁之間界定了一定的空間，其形成了待凈化氣體的進(jìn)入腔39。或者，該進(jìn)入腔可由所有分離盤上的具有與下端壁35中的孔38類似的通孔的中心部分來形成。進(jìn)入腔39通過下端壁35中的孔38而與錐形隔板5中的上述中心開口8相通，并且通過分離盤37之間的所述流動通道與凈化裝置13所處的腔7相通。
在凈化裝置13中，分離盤37通過細(xì)長的間隔件(未示出)而相互間保持一定的距離，在這些分離盤之間界定了上述流動通道。這種間隔件可以是完全筆直的，其徑向地延伸或與始于旋轉(zhuǎn)軸線12的半徑成一定角度地延伸。或者，間隔件可以是曲形的或是其它一些適當(dāng)?shù)男螤睢Ｔ赪O01/36103中公開了這里所述類型的凈化裝置的更詳細(xì)的介紹。
上述錐形隔板5在其徑向最外部分處具有多個小通孔40，它們圍繞著旋轉(zhuǎn)軸線12均勻地分布。
當(dāng)用于凈化在一定壓力下在內(nèi)燃機內(nèi)循環(huán)的潤滑油和凈化離開同一內(nèi)燃機的曲軸箱蒸氣時，上述凈化裝置如下所述地操作。
將待凈化掉固體顆粒如煙灰和可能有的金屬顆粒的潤滑油在過壓下經(jīng)由入口通道33和31引入到離心轉(zhuǎn)子11的分離腔21中。如圖中的箭頭所示，潤滑油在分離盤22之間的空間內(nèi)進(jìn)一步大致軸向地向下流動，并且進(jìn)一步流動到兩個排出腔27和28中。高壓潤滑油經(jīng)由切向定位的出口29和30而離開離心轉(zhuǎn)子，因此便產(chǎn)生了反作用力，這導(dǎo)致離心轉(zhuǎn)子圍繞旋轉(zhuǎn)軸線12旋轉(zhuǎn)。
經(jīng)由開口34進(jìn)入到分離腔21的上部中的潤滑油被隨離心轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的翼24而帶動旋轉(zhuǎn)。在其于分離盤22之間的空間內(nèi)通流的期間，潤滑油被除去了懸浮于其中的顆粒，這些顆粒沉積在分離盤上，然后徑向向外地滑動。當(dāng)顆粒到達(dá)分離盤22的外邊緣處時，它們被徑向向外地甩出，并且沉積在轉(zhuǎn)子罩殼11內(nèi)。
被除去顆粒的潤滑油繼續(xù)在分離盤之間向下流動，并且如上所述地經(jīng)由出口孔29和30離開離心轉(zhuǎn)子。已凈化的潤滑油經(jīng)由基底4中的開口9返回到內(nèi)燃機中。
源于潤滑油薄霧并可能夾帶有固體顆粒的待凈化的曲軸箱蒸氣經(jīng)由基底4中的同一開口9進(jìn)入到凈化裝置中。被污染的曲軸箱蒸氣首先經(jīng)過離心轉(zhuǎn)子11和固定外殼1之間的腔6而向上流動，然后被朝向錐形隔板5中的中心開口8所引導(dǎo)。因此，離心轉(zhuǎn)子11的外殼1界定了供給通道(6)，其用于將待凈化氣體引向氣體凈化裝置。
然后，曲軸箱蒸氣的主要部分被引入到氣體凈化裝置13中的中心進(jìn)入腔39內(nèi)，從這里進(jìn)一步流經(jīng)分離盤37之間的流動通道。曲軸箱蒸氣在這些流動通道中被帶動旋轉(zhuǎn)，懸浮于其中的顆粒被沉積到分離盤37中。所分離出來的液體顆粒凝聚成液體，在此例中即為潤滑油，它在離心力的作用下在分離盤上朝向其徑向外邊緣流動。潤滑油被從中甩到腔7內(nèi)，并沉積在圍繞著凈化裝置13的罩殼2的內(nèi)部。潤滑油在罩殼2上向下流動，并經(jīng)由隔板5中的孔40而進(jìn)入到腔6中。在這里，潤滑油在外殼1的內(nèi)部上進(jìn)一步向下流動，并經(jīng)由基底4中的開口9而被引回到內(nèi)燃機中。
已凈化的曲軸箱蒸氣經(jīng)由出口10流到腔7之外，如果需要的話，可以經(jīng)由其空氣入口而返回到內(nèi)燃機中，或者被引導(dǎo)到外界大氣中。
由于曲軸箱蒸氣在分離盤37之間被帶動旋轉(zhuǎn)，因此旋轉(zhuǎn)的凈化裝置將作為風(fēng)扇來操作，并在隔板5的中心開口8處形成了負(fù)壓。因此，曲軸箱蒸氣被向上吸引而流過圍繞著離心轉(zhuǎn)子11的腔6，并且不必在過壓下被供給到凈化裝置13中。然而，這要求凈化裝置13的旋轉(zhuǎn)下端壁35和固定隔板5之間的間隙不能太大。通過使該間隙具有適當(dāng)?shù)拇笮。涂尚纬蛇m于凈化裝置13和隔板5之間的曲軸箱蒸氣的最小流動條件。
可以在固定隔板5和旋轉(zhuǎn)下端壁35之間設(shè)置密封裝置如迷宮式密封，然而這并不是必需的。
在如上所述的本發(fā)明實施例中，待凈化氣體被引導(dǎo)成在其通向凈化裝置13的路徑上與離心轉(zhuǎn)子11的外部直接接觸?；蛘?，可以在外殼1內(nèi)或穿過外殼1而為待凈化氣體形成一個單獨的通道。因此，例如外殼1和固定隔板5的環(huán)繞壁可以制成為雙層壁，這樣便在壁之間形成了流動通道。也可以僅在外殼1的圓周上的一部分或一定部分處設(shè)置單獨的這類通道。
另外，在本發(fā)明的上述實施例中，離心轉(zhuǎn)子11設(shè)置成通過源于經(jīng)由切向定位的出口29和30而從離心轉(zhuǎn)子中排出的高壓液體的反作用力來驅(qū)動。或者，可采用任何適當(dāng)?shù)尿?qū)動裝置來驅(qū)動離心轉(zhuǎn)子，從而驅(qū)動凈化裝置13。
權(quán)利要求
1.一種用于同時從液體中凈化掉懸浮于其中的第一顆粒和從氣體中凈化掉懸浮于其中的第二顆粒的設(shè)備，在所述設(shè)備中，-離心轉(zhuǎn)子(11)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(12)旋轉(zhuǎn)并設(shè)置成用于所述液體的通流和凈化，-驅(qū)動裝置(29，30)設(shè)置成使得所述離心轉(zhuǎn)子(11)可圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線(12)旋轉(zhuǎn)，-氣體凈化裝置與所述離心轉(zhuǎn)子(11)相連以便與之一起旋轉(zhuǎn)，并且設(shè)置成用于所述氣體的通流和凈化，-固定外殼(1)圍繞著所述離心轉(zhuǎn)子(11)，并界定了用于將所述氣體引導(dǎo)到所述氣體凈化裝置(13)的氣體入口(38)中的通道，和-所述氣體凈化裝置(13)包括一組錐形分離盤(37)，它們設(shè)置成與所述旋轉(zhuǎn)軸線(12)同軸，并且在它們之間界定了用于待凈化氣體的流動通道，其特征在于，-所述分離盤組(37)界定了中央空間(39)，其一方面通過所述氣體凈化裝置(13)中的入口(38)而與所述固定外殼(1)內(nèi)的所述通道相通，另一方面與所述錐形盤(37)之間的流動通道的徑向內(nèi)部相通，和-所述分離盤組(37)由固定罩殼(2)所包圍，所述固定罩殼在所述分離盤的周圍界定了容納空間(7)，所述錐形盤(37)之間的流動通道的徑向外部通入到所述容納空間中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，圍繞著所述離心轉(zhuǎn)子(11)的所述固定外殼(1)和圍繞著所述分離盤組(37)的所述固定罩殼(2)由同一殼體形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述氣體凈化裝置(13)位于所述離心轉(zhuǎn)子(11)的一個軸向端部，而所述氣體入口(38)位于所述氣體凈化裝置(13)的朝向所述離心轉(zhuǎn)子(11)的端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述通道由圍繞著所述離心轉(zhuǎn)子(11)的空間(6)構(gòu)成，并且形成于所述離心轉(zhuǎn)子(11)和固定外殼(1)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，在所述離心轉(zhuǎn)子(11)和氣體凈化裝置(13)之間設(shè)置了環(huán)形隔板(5)，其設(shè)置成可將待凈化氣體從上述空間(6)朝向所述氣體凈化裝置(13)的氣體入口(38)引導(dǎo)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸線(12)基本上垂直地延伸，所述氣體凈化裝置(13)設(shè)于所述離心轉(zhuǎn)子(11)的上方。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述離心轉(zhuǎn)子(11)具有用于高壓液體的中心入口(31-34)和至少一個液體出口(29，30)，它們與所述旋轉(zhuǎn)軸線間隔開，并切向地定位以實現(xiàn)對所述離心轉(zhuǎn)子(11)的反作用驅(qū)動。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，為了接受所述待凈化的液體，所述設(shè)備與含有來自內(nèi)燃機的潤滑油的空間相連通，為了接受所述待凈化的氣體，所述設(shè)備與含有來自所述內(nèi)燃機的曲軸箱蒸氣的空間相連通。
全文摘要
一種用于同時凈化液體和氣體的設(shè)備，其中用于凈化液體的離心轉(zhuǎn)子(11)與用于凈化氣體的裝置(13)相連。離心轉(zhuǎn)子(11)設(shè)于固定外殼(1)內(nèi)，該外殼界定了用于將待凈化氣體引導(dǎo)到凈化裝置(13)中的供給通道(6)。氣體凈化裝置(13)包括一組錐形分離盤(37)，它們圍起了一個氣體進(jìn)入腔(39)并且被容納腔(7)所包圍，容納腔(7)由周圍的固定罩殼(2)來限定。
文檔編號F01M13/04GK1615179SQ02827353
公開日2005年5月11日 申請日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日
發(fā)明者P·弗蘭岑, T·拉格斯泰德特 申請人:阿爾法拉瓦爾股份有限公司