旋風(fēng)分離器的制造方法
【專利摘要】包括大體呈圓柱形外形且具有平坦底部的外部主體(11)的分離器，有切向的上部氣體入口(3)和軸向的氣體出口(6)，此外還具有圓柱形區(qū)域(4)以及用于存儲(chǔ)所分離出的物相的下部區(qū)域(8)。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的嵌入式的內(nèi)部主體(12)活動(dòng)地垂直安裝到外部主體(11)內(nèi)，且該內(nèi)部主體(12)與切向的上部氣體入口(3)的開口和/或軸向的氣體出口(6)的起始端相配合，通過這樣的方式使得氣體通路的橫截面根據(jù)內(nèi)部主體(12)的高度位置而變化。本申請(qǐng)適用于油-氣分離，特別適用于分離和回收汽車內(nèi)燃機(jī)的可回收曲軸箱氣體中存在的油粒子。
【專利說明】旋風(fēng)分離器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及一種以《旋風(fēng)》來命名的已知的進(jìn)行氣溶膠相的液-氣分離的分離裝置。本發(fā)明特別針對(duì)一種適用于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域油-氣分離的旋風(fēng)分離器，且更特別是在汽車內(nèi)燃機(jī)中用于分離并回收存在于可回收曲軸箱氣體中的油粒子的旋風(fēng)分離器。

【背景技術(shù)】
[0002]在通常已知的方式中，這樣的旋風(fēng)分離器從頂部到底部包括:
[0003]-切向的上部氣體入口，氣體中包含待去除的油滴；
[0004]-收集區(qū)，在其中油滴由于離心力的作用被投射到旋風(fēng)分離器的壁上，這個(gè)區(qū)域通常為圓柱形形狀；
[0005]-液體油的回收區(qū)域，該區(qū)域通常為圓柱形形狀；
[0006]-由下部箱體形成的用于收集油的存儲(chǔ)器。
[0007]旋風(fēng)分離器進(jìn)一步包括上部中心開口，脫油的氣體通過該開口排出。
[0008]作為傳統(tǒng)旋風(fēng)分離器的例子，其特點(diǎn)尤其在于具有圓錐形的回收區(qū)，可以參考專利文件 FR2738758 和 EP0972572。
[0009]依據(jù)專利文件FR2922126，以本 申請(qǐng)人:的名義公開了一種旋風(fēng)分離器，其中為了限制設(shè)備的整體高度，移除了圓錐形區(qū)域，從而使圓柱形形狀的收集區(qū)與收集油的下部存儲(chǔ)箱直接連通。在減小旋風(fēng)分離器尺寸的同時(shí)，這樣的設(shè)計(jì)可以增加其效能(對(duì)于給定的尺寸)。
[0010]專利文件FR2924364中的旋風(fēng)分離器維持了圓錐形的回收區(qū)，也是以本 申請(qǐng)人:的名義提出的改進(jìn)在于，在用于收集的圓柱形區(qū)域以及用于回收油的圓錐形區(qū)域內(nèi)部設(shè)置可垂直活動(dòng)并且可旋轉(zhuǎn)的部分。該內(nèi)部主體具有圓筒-圓錐形的大致形狀，由所述分離器的壁所限定的環(huán)形空隙截面根據(jù)該主體的高度位置而變化，其本身是氣體流速的函數(shù)。從而，該圓筒-圓錐形主體的重量與施加在該主體中的壓力的合力相平衡，從而使氣體流動(dòng)的速度和壓降保持基本恒定。這意味著，我們因此獲得旋風(fēng)分離器是自身恒定的，而不會(huì)引起附加壓降。特別是，在相關(guān)應(yīng)用中，通路截面的變化作為氣體流速的函數(shù)，根據(jù)該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，其能夠在低流速下實(shí)現(xiàn)油的良好分離，并在高流速下限制壓降。
[0011]然而之前的這種解決方案特定于具有圓錐形形狀回收區(qū)的旋風(fēng)分離器，因此它不允許減小分離器的尺寸。
[0012]本發(fā)明的目的在于通過結(jié)合沒有圓錐形區(qū)域分離器以及具有可變通路截面分離器的優(yōu)點(diǎn)，從而更為顯著地改進(jìn)旋風(fēng)分離器，同時(shí)避免它們各自的缺點(diǎn)，以便在各種流速下優(yōu)化其操作和效能，同時(shí)限制它們的尺寸。
[0013]為此，本發(fā)明的主題是一種旋風(fēng)分離器，尤其用于油-氣分離，且更尤其用于分離和回收在汽車內(nèi)燃機(jī)中的可回收曲軸箱氣體中存在的油粒子。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]旋風(fēng)分離器從頂部到底部包括了:切向的上部氣體入口，用于消除氣體中所包含的微粒特別是油滴，圓柱形區(qū)域，用于微粒特別是液體油的收集，以及下部區(qū)域，用于存儲(chǔ)被分離出的物相(phase)，例如油，同時(shí)還提供軸向的氣體出口，旋風(fēng)分離器的外部主體具有大致圓柱形的形狀以及平坦的底部，不具有圓錐形的下部區(qū)域。
[0015]事實(shí)上，此旋風(fēng)分離器的本質(zhì)特征在于，在外體主體內(nèi)，活動(dòng)地垂直安裝旋轉(zhuǎn)對(duì)稱嵌入式的內(nèi)部主體，該內(nèi)部主體與切向的氣體上部入口的氣體開口和/或軸向的氣體出口的起始端相配合，以使得氣體通路截面根據(jù)所述內(nèi)部主體的高度位置而變化。
[0016]因此本發(fā)明是基于這樣的發(fā)現(xiàn)，即使在旋風(fēng)分離器不具有圓錐形下部區(qū)域的情況下，即外形上呈大致圓柱形形狀，其能夠改變氣體通路截面，特別是在這些氣體入口和/或出口處的氣體通路截面。
[0017]更確切地說，在操作中，可垂直移動(dòng)的內(nèi)部主體在其自身的重量以及最終在彈簧(如下文所描述的)的作用下，在低流速時(shí)以相對(duì)有效的方式封閉氣體入口和/或出口。相反地，在高流速時(shí)，氣體流抬升了可移動(dòng)內(nèi)部主體，從而在分離器的入口和/或出口處增大了氣體通路截面，并且相應(yīng)的減少了壓降。因而，內(nèi)部主體被升高或降低，從而維持到一個(gè)平衡位置。
[0018]優(yōu)選地，可垂直移動(dòng)的內(nèi)部主體具有大體圓柱形的外觀的上部區(qū)域，其能夠或多或少地遮擋切向的上部氣體入口的開口，這取決于所述內(nèi)部主體的高度位置。
[0019]在最簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，可垂直移動(dòng)的內(nèi)部主體的上部區(qū)域通過該可移動(dòng)內(nèi)部主體的管狀部分向下延伸，其本身即構(gòu)成了軸向的氣體出口的起始端(在該級(jí)別不具備其它的特性)。
[0020]然而，根據(jù)本發(fā)旋風(fēng)分離器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，可垂直活動(dòng)的內(nèi)部主體的下端部被設(shè)置為與安裝在所述旋風(fēng)分離器內(nèi)的固定中心元件相配合，從而根據(jù)所述內(nèi)部主體的高度位置來改變軸向的氣體出口起始端的通路截面。此處,可垂直活動(dòng)的內(nèi)部主體的下端部優(yōu)選呈向外展開的形狀，并且在這種情況下與其配合的固定中心元件具有圓錐形或者截頭圓錐形的外觀。根據(jù)可移動(dòng)內(nèi)部主體的高度位置，我們由此獲得這個(gè)內(nèi)部主體的底部與所述固定中心元件的頂部之間《氣隙》的變化。
[0021 ] 在所有情況下，彈簧裝置優(yōu)選設(shè)置為使得可移動(dòng)內(nèi)部主體垂直向下偏置。
[0022]將垂直可移動(dòng)內(nèi)部主體有一些功能性間隙地可滑動(dòng)地安裝到旋風(fēng)分離器外部主體中，我們進(jìn)一步優(yōu)選提供了至少一個(gè)密封墊安置在垂直移動(dòng)內(nèi)部主體與氣旋式分離器的外部主體之間的密封墊，以便防止內(nèi)部短路或泄露。
[0023]總的來說，得益于我們本發(fā)明的旋風(fēng)分離器，其結(jié)合了沒有圓錐形區(qū)域的分離器、以及具有圓錐形區(qū)域和圓筒-圓錐形可移動(dòng)內(nèi)部主體分離器的優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明的旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其占用空間小，增加了它在低流速時(shí)的效能，并減小了其在高流速時(shí)的壓降。
[0024]此外，該旋風(fēng)分離器的平坦底部，結(jié)合單一低點(diǎn)的吸力以及壓縮氣流的彈簧，使得在分離器下部區(qū)域也可以壓緊，因此在相同尺寸下進(jìn)一步提高了效能，特別是在低流速下。
[0025]總之，通過示例的方式，在下文描述的幫助下并且參考所附示意圖的描繪，將更好地理解本發(fā)明，并且其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將更為顯著，該旋風(fēng)分離器的一些實(shí)施例如下:

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的旋風(fēng)分離器的垂直剖面視圖，內(nèi)部主體位于低位位置；
[0027]圖2是與圖1類似的視圖，但內(nèi)部主體位于高位位置；
[0028]圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的旋風(fēng)分離器的垂直剖面視圖，內(nèi)部主體位于低位位置；
[0029]圖4是與圖3類似的視圖，但內(nèi)部主體位于高位位置；
[0030]圖5表示一個(gè)詳細(xì)的密封墊安裝圖，可以作為圖3和圖4中實(shí)施例的替代選擇；
[0031]圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的旋風(fēng)分離器的垂直剖面視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]首先參照示出了第一實(shí)施例的圖1和圖2，旋風(fēng)分離器包括殼體1，實(shí)際的《旋風(fēng)》部分2，其大體呈圓柱形狀。所述旋風(fēng)部分2從頂部到底部包括:切向的上部氣體入口 3，所述氣體中包含待去除的油，用于收集油滴的圓柱形區(qū)域4，以及圓形底部5。所述旋風(fēng)部分2還包括用于脫油氣體的上部軸向的出口 6，而殼體I的平坦底部7形成用于回收所收集的油并將其以液相存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器8。
[0033]在旋風(fēng)分離器的上端部延伸出水平的吸氣管9，其延長了上部軸向的氣體出口 6。通過在一方為存儲(chǔ)器8上部與另一方為吸氣管9的一點(diǎn)之間的吸氣孔10實(shí)現(xiàn)了連通。
[0034]因此，分離器的旋風(fēng)部分2具有固定的外部主體11，其具有圓柱形形狀和平坦底部，不具有圓錐形下部區(qū)域。圓柱形外部主體11內(nèi)部同軸地安裝有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的內(nèi)部主體12，所述內(nèi)部主體12可相對(duì)于外部主體11垂直運(yùn)動(dòng)。
[0035]內(nèi)部主體12具有上部區(qū)域13，其具有圓柱形外形和較大的直徑。上部區(qū)域13通過具有較小直徑的管狀部分14向下延長，從而使其朝向底部5伸入外部主體11中。管狀部分14的下端15構(gòu)成了氣體的軸向出口 6的起始點(diǎn)。
[0036]在運(yùn)行中，通過吸氣孔10旋風(fēng)分離器的出口《自然》產(chǎn)生本身足夠在存儲(chǔ)器8內(nèi)建立低壓的壓降。這已經(jīng)導(dǎo)致了旋風(fēng)分離器大量的效能，并且通過氣體上部軸向出口 6的投射去除油。還應(yīng)當(dāng)指出的是，經(jīng)過切向的上部入口 3允許進(jìn)入旋風(fēng)部分7的氣體被分為:
[0037]-主氣流16首先螺旋形地圍繞內(nèi)部主體12的管狀部分14下行，然后部分地經(jīng)過圓柱狀的收集區(qū)域4并且通過管狀部分14內(nèi)部上升，最終由軸向出口 6軸向地逸出并由吸氣管9排出。
[0038]-次級(jí)氣流17下行至旋風(fēng)部分2的圓形底部5，所述次級(jí)氣流17在穿過吸氣孔10最終注入吸氣管9并融入主氣流6之前，通過環(huán)形空隙18逸出并流經(jīng)存儲(chǔ)器8。
[0039]此外，可垂直移動(dòng)的內(nèi)部主體12涉及如下幾方面:
[0040]在低氣體流速下，如圖1中所示，內(nèi)部主體12占據(jù)了相對(duì)低的平衡位置，在該位置它的具有較大直徑的上部區(qū)域13明顯遮擋了切向的上部氣體入口 3。
[0041]在高流速下，如圖2所示，內(nèi)部主體12在氣流的作用下占據(jù)了相對(duì)高的平衡位置。隨之，內(nèi)部主體12的上部區(qū)域13此時(shí)或多或少地完全放開了切向的上部入口 3，因此減小了壓降。
[0042]圖3和圖4示出第二實(shí)施例，其中對(duì)應(yīng)于已經(jīng)描述過的元件將以相同的標(biāo)號(hào)表示。
[0043]在這個(gè)實(shí)施例中，可垂直活動(dòng)的內(nèi)部主體12包括具有較大直徑的上部區(qū)域13，其通過具有較小直徑的管狀部分14向下延伸，它的中下端部15呈圓錐形，就像倒置的漏斗。
[0044]這個(gè)管狀部分14的下端部15跨越圓錐形固定中心元件19，該中心元件安裝在所述旋風(fēng)部分2的內(nèi)部且在中心腳20的頂端，中心腳20本身固定在旋風(fēng)部分2的平坦底部7之上。
[0045]此外，工作于受壓態(tài)的螺旋彈簧21被安裝在旋風(fēng)部分2的頂端和可垂直活動(dòng)的內(nèi)部主體12之間。從而，該內(nèi)部主體12保持向下偏置。
[0046]因此，在旋風(fēng)分離器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，位于一方為內(nèi)部主體12的管狀部分14的下端部15與另一方為固定的中心元件19之間的環(huán)形空隙或《氣隙》22依賴于內(nèi)部主體12的高度位置而變化。因此內(nèi)部主體12的高度位置不僅改變了旋風(fēng)部分2的氣體入口截面，而且也改變了氣體出口的截面。
[0047]更具體地講，在低氣體流速下，如圖3所示，內(nèi)部主體12占據(jù)低平衡位置，其中:
[0048]-其具有較大直徑的上部區(qū)域13明顯覆蓋了切向的上部氣體入口3 ；
[0049]-具有較小直徑的管狀部分14的下端部15被移動(dòng)靠近于固定中心元件19，從而限制了出口截面。
[0050]與此相反，在高流速下，如圖4所示，內(nèi)部主體12占據(jù)高平衡位置，其中:
[0051]-其上部區(qū)域13或多或少地完全放開了切向的上部入口3 ；
[0052]-其管狀部分14的下端部15被移動(dòng)到遠(yuǎn)離固定中心元件19，從而增大了出口截面。
[0053]為了避免在低流速下的內(nèi)部泄漏，將密封墊23，特別是O形環(huán)密封墊，插入可垂直活動(dòng)的內(nèi)部主體12與外部主體11之間。如圖5所示，密封墊23被安置于可垂直活動(dòng)的內(nèi)部主體12的上部區(qū)域13。優(yōu)選的，該密封墊23承載在旋風(fēng)分離器外部主體11的截頭圓錐表面24上，以避免粘黏效應(yīng)和降低效果。
[0054]最后，參照?qǐng)D6，我們將描述第三實(shí)施例，其被認(rèn)為是剛剛所描述的第二實(shí)施例的一種演變，這種演變傾向于氣旋分離器一些內(nèi)部形狀的優(yōu)化。
[0055]因此，在可垂直移動(dòng)內(nèi)部主體12的上部區(qū)域，該上部區(qū)域13保持的大致圓柱形的外觀，但它呈略微截頭圓錐形形狀，且其直徑向下減小。
[0056]在其整個(gè)下半部分，可垂直移動(dòng)的內(nèi)部主體12的管狀部分14呈向外展開的形狀，直至其下端部15。固定中心元件19呈截頭圓錐形的形狀，其具不同錐度的兩個(gè)區(qū)域并使所述區(qū)域?yàn)榛⌒瓮庥^輪廓。
[0057]得益于這樣的形狀，當(dāng)內(nèi)部主體12垂直移動(dòng)時(shí)，氣體的通路截面根據(jù)位移以非線性的方式變化，使得在壓降最為明顯的位置截面變化更快，這些位置本身根據(jù)內(nèi)部主體12的位置而變化。因此能最佳地補(bǔ)償壓降的變化以維持恒定。
[0058]旋風(fēng)分離器，如以上各種實(shí)施方式所描述的，可能特別適用于內(nèi)燃機(jī)的油-氣分離，尤其是用于回收存在于可回收曲軸箱氣體中的油粒子，在本申請(qǐng)的情況下，旋風(fēng)分離器封裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋罩之下。
[0059]不言而喻，本發(fā)明不限于以上所描述的這些旋風(fēng)分離器的實(shí)施例，其僅為示例；于此相反，它包括遵守相同原理的所有替代實(shí)施方式和應(yīng)用，特別是與旋風(fēng)部分和可垂直活動(dòng)的內(nèi)部主體的形狀細(xì)節(jié)無關(guān)，也與被分離器所處理的流體或其他物質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。所有附加的安排均被認(rèn)為落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)，例如增加橋臺(tái)以限制內(nèi)部主體的垂直行程或徑向間隙和/或限制該內(nèi)部主體到達(dá)行程終點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種旋風(fēng)分離器，其特別用于油-氣分離，且尤其用于分離和回收汽車內(nèi)燃機(jī)中存在于可回收曲軸箱氣體中的油粒子， 該旋風(fēng)分離器從頂部到底部包括: -切向的上部氣體入口(3)，所述氣體中包含待去除的微粒，特別是油滴， -圓柱形區(qū)域(4)，其用于收集微粒，特別是液態(tài)油，以及 -下部區(qū)域(8)，其用于儲(chǔ)存被分離出的物相，例如油， 同時(shí)設(shè)置軸向的氣體出口(6)， 該旋風(fēng)分離器進(jìn)一步包括有平坦底部(5，7)的大致為圓柱形形狀的外部主體(11)，其不具有圓錐形下部區(qū)域， 該旋風(fēng)分離器的特征在于內(nèi)部主體(12)活動(dòng)地垂直安裝在外部主體(11)內(nèi)，所述內(nèi)部主體(12)被旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地嵌入，且與切向的上部氣體入口(3)的開口和/或軸向的氣體出口(6)的起始端相配合，從而使氣體的通道截面根據(jù)所述內(nèi)部主體(12)的高度位置而變化。
2.如權(quán)利要求1所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于內(nèi)部主體(12)具有圓柱形外觀的上部區(qū)域(13)，能夠根據(jù)所述內(nèi)部主體(12)的高度位置或多或少地遮蓋切向的上部氣體入口(3)的開口。
3.如權(quán)利要求2所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于所述內(nèi)部主體(12)的上部區(qū)域(13)具有輕微截頭圓錐形的形狀，且其直徑向下減小。
4.如權(quán)利要求2或3所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于內(nèi)部主體(12)的上部區(qū)域(13)通過內(nèi)部主體(12)的管狀部分(14)向下延伸，所述管狀部分(14)本身便構(gòu)成了軸向的氣體出口(6)的起始端。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于內(nèi)部主體(12)的下端部(15)被設(shè)置為與安裝在旋風(fēng)分離器內(nèi)部的固定中心元件(19)相配合，以根據(jù)所述內(nèi)部主體(12)的高度位置來改變?cè)谳S向的氣體出口(6)的起始端處的通道截面。
6.如權(quán)利要求5所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于所述內(nèi)部主體(12)的下端部(15)呈向外展開的形狀，且與呈圓錐形或截頭圓錐形外觀的固定中心元件(19)相配合。
7.如權(quán)利要求5或6所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于所述固定中心元件(9)具有固定在外部主體(11)的平坦底面(7)上的腳(20)。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于設(shè)置彈簧裝置(21)使內(nèi)部主體(12)向下偏置。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于密封墊在內(nèi)部主體(12)與外部主體(11)之間置有至少一個(gè)密封墊(23)。
10.如權(quán)利要求2-9所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于將所述密封墊(23)置于內(nèi)部主體(12)的上部區(qū)域(13)處。
11.如權(quán)利要求10所述的旋風(fēng)分離器，其特征在于所述密封墊(23)承載于所述外部主體(11)的截頭圓錐表面(24)上。
【文檔編號(hào)】B04C5/04GK104203423SQ201380015880
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月26日
【發(fā)明者】帕斯卡·蓋里, 安東尼·諾萊沃, 阿德里安·厄斯塔什 申請(qǐng)人:Mgi庫貼公司