CN100572767C - 用于净化曲轴箱气体的装置 - Google Patents

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Abstract

一种利用离心式分离器(14)净化来自内燃机的曲轴箱气体的装置，包括：带有转子(22)的壳体(16)，转子(22)以可旋转方式支撑于壳体内并具有多个紧密地分离的分离盘(20)。壳体(16)具有界面，该界面设计用来将壳体(16)直接安装于内燃机气门盖内的相应开口上。

Description

用于净化曲轴箱气体的装置
技术领域
本发明涉及一种利用离心式分离器净化来自内燃机的曲轴箱气体的装置，离心式分离器包括：壳体；转子，其设置在壳体内并具有多个紧密地分离的分离盘，这些分离盘限定中心进气轴，中心进气轴与盘元件之间的间隙以及由壳体限定的转子周围的腔连通；用于旋转转子的驱动装置；位于壳体内的用于曲轴箱气体的进气口；位于壳体内的用于净化过的曲轴箱气体的排气管路；以及位于壳体内的用于分离出的油的出口。
背景技术
以前公知一种由Messrs.Haldex/Alfdex生产的“Alfdex Oil MistSeparator(Alfdex油雾分离器)”形式的前述类型的装置。这种曲轴箱气体净化装置设计用来安装在内燃机本体的侧面上，这就使得，在未经处理的曲轴箱气体通常产生的地方——气门盖所包绕的空间、以及离心式分离器壳体上的进气口之间，必需设置用于曲轴箱气体的、独立的外部馈送回路。曲轴箱气体净化装置的这种侧面安装进一步意味着，当在低温室外操作条件下起动发动机时，净化装置需要花费相对较长时间才能达到最佳操作温度，这就使得为了缓解冷凝问题，除其它因素外，还可能需要对装置中各元件进行单独隔热。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用离心式分离器净化来自内燃机的曲轴箱气体的装置，其中不需要设置用于输送待净化曲轴箱气体的外部管路，且其中该装置设计和设置成使得其可迅速地加热到合适的操作温度。因此，壳体具有界面，该界面设计用来将壳体直接安装于内燃机气门盖上，除此之外，壳体内的进气口具有与离心式分离器内的中心进气轴连通的下游开口以及位于界面内并经由气门盖内的开口与气门盖所限定空间内的曲轴箱气体连通的上游开口。由此，净化装置能够直接借助于热的曲轴箱气体迅速地加热到所需的操作温度。
本发明的另一个目的是提供一种模块化结构的气体净化装置，以便利其迅速地组装并将其安装到内燃机的气门盖上。为此目的，转子以可旋转的方式支撑于独立的框架内，该框架能插入并配合于壳体内的腔中。
在借助于液压驱动的涡轮旋转转子的情况下，本发明的另一个目的是将其支撑于涡轮壳体内，涡轮壳体与框架一体形成，并且涡轮能够在涡轮壳体内不受分离器分离出的油流出的影响而进行工作。
在参照附图的以下具体实施方式和从属权利要求书中将提出本发明装置的其它特性特征和优点。
附图说明
图1是根据本发明的直接安装在内燃机气门盖上的曲轴箱气体净化装置的示意性立体图；
图2是沿图3的内部安装有离心式分离器的壳体的II-II线所剖得的纵剖视图；
图3是根据本发明的曲轴箱气体净化装置的壳体的平面图；
图4是离心式分离器在无壳体情况下的分解立体图；
图5是组装为可插入式单元的离心式分离器、以及可插入式单元待被配合进的壳体的分解立体图；以及
图6是从待安装转子的框架的下方观察到的平面图。
具体实施方式
在图1中示意性图示的内燃机总体上由10标示，内燃机10具有根据本发明的直接安装在内燃机气门盖12顶部上的用于净化发动机曲轴箱气体的离心式净化装置14。净化装置14包括壳体16，壳体16与安装板18一体形成，安装板18用于将壳体16及其内部包绕的组件固定到气门盖12。壳体16和安装板18具有界面19，其根据正讨论的气门盖12以及根据其内的用于将未经处理的曲轴箱气体引入到壳体16内的开口、用于排出净化过的曲轴箱气体的开口、以及用于将分离出的油经由气门壳体返回到发动机润滑油系统的开口进行构造。
壳体16设计成包绕并支撑转子22，转子22具有多个分离盘20。分离盘20为截锥形，并且彼此紧密堆叠且之间具有用于待净化曲轴箱气体的居间流动管路。分离盘20螺纹连接到多个沿周向分离并沿轴向延伸的中心杆24上，并限定了用于待净化曲轴箱气体的中心进气轴26。端部盘28、30保持着夹在它们之间的锥形盘20。转子22支撑在独立的框架32内(图4)，框架32在一端处具有第一端部件34，并且在相对端部处具有第二端部件36。第一端部件34限定了用于净化后的曲轴箱气体的排气管路38，而第二端部件36具有两个分离的壁部段40、42，它们之间和封盖部件44一起限定了用于容纳旋转转子22的涡轮48的腔室46。借助于转子22的轴50，转子22以可旋转形式支撑于端部件36的壁部段40、42以及封盖部件44内。
从图2、图4和图5可以看出，基本上成半柱面式的中间壁52设计成在与气门盖12相距较远的侧面上以一定距离包绕转子22的外侧。中间壁52的一端与成截锥形状的端壁54一体地形成，端壁54的中心与转子22的中心轴线重合，并且端壁54固定到第一端部件34。中间壁52的另一端具有用于将中间壁52固定到端部件36的附件56。因此在中间壁52的外侧和壳体16相对的内侧之间形成空间58，空间58与第一端部件34内的排气管路38连通，并遮护中间壁52内侧的湍流空间60。这在转子22旋转时也减小了转子22的空气摩擦。
在安装板18内，壳体16具有开口，开口的形状与框架32下部的周缘构形大致对应，如可从下方观察框架32所得的图6中看出的。框架32和安装在其内的转子22以及关联部件，因此能插入壳体16内的合适位置并固定在壳体16内(参见图2和图5)。
如从图2和图3能最清楚地看出，壳体16具有用于未经处理的曲轴箱气体的进气口62。进气口62具有：下游开口64，其邻接转子22内的中心进气轴26；以及上游开口66，其位于壳体16和气门盖12之间的界面内(参见图6中的框架32内的开口66)。第一端部件34内的用于净化后曲轴箱气体的排气管路38也与用于将净化后气体流通回至发动机燃料/空气进气口的返回管路(未示出)连通。
根据本发明所述装置的优选实施方式，转子22由支撑于腔室46内的涡轮48通过发动机润滑油系统的压力液压驱动。为此目的，涡轮48具有基本上沿切线指向的出口喷嘴68，出口喷嘴68经由输入管路70、轴向导管72以及涡轮48内的径向管道73供应液压油。输入管路70通过连接装置74与液压油回路(未示出)合适地耦联。为缓和涡轮48旋转时来自出口喷嘴68的油喷射所产生的油喷溅，出口喷嘴68从径向平面稍微倾斜地指向外部，并朝着壁部段40、42中任一个的内侧以及该壁部段40、42中的一个在封盖部件44内的延伸部。来自喷嘴68的油能经由框架32底面上的开口76流回到气门盖14下的空间。
根据本发明的装置以如下方式发挥功能：当内燃机10起动时，液压油经由输入管路70、轴向导管72以及涡轮48内的径向管道(未示出)流入涡轮48内，从而使离心式分离器14的转子22快速旋转。同时，混杂着油微粒的热曲轴箱气体经由管道向上从发动机曲轴箱流到气门盖12下的空间，从该空间处曲轴箱气体经由开口66、进气口62以及开口64直接吸入转子22的中心进气轴26内。转子22的快速旋转迫使未经处理的曲轴箱气体流出并进入邻接的锥形分离盘20之间的间隙内，结果是气体中的油微粒将由分离盘20面向内的表面、于油微粒在这些表面上流向分离盘周缘之前截获，然后，在此处所收集的油微粒及油滴排向中间壁52的内侧以及壳体16内侧的未被中间壁52覆盖的部分上。然后，中间壁52和壳体壁上所收集的油向下流动、经由框架32内的大的出油开口80进入气门盖12所限定的空间内的示意性标示的收集槽78内，随后，油能返回到发动机润滑油回路。从转子22分离出的油从转子32的对开口80畅通无阻的部分也向下直接排入收集槽78内。从转子22周缘流出的不含油微粒的净化气体主要经由中间壁52和壳体16的相对部分的内侧之间的防喷溅空间流出壳体16，由此，气体能经由第一端部件34内的排气管路38导出至发动机10的燃料/空气进口的返回管路(未示出)。
根据本发明的位于内燃机气门盖内对应开口的顶部上的壳体内的主动离心式净化器的装置，使得可以在一年的低温季节中起动时，通过实现使净化器内的油及净化器的内部组件快速而直接的升温，避免了净化器内冷凝和阻塞问题。也不必需设置与净化器相通的用于输送和除去曲轴箱气体和油的外部管路，该外部管路不但使整个装置的设计结构更昂贵，而且在低温环境下起动时可能带来很多问题。装置的各组件，包括其驱动装置，能容易地以模块化单元的形式组装为一个单元，该单元能直接配合到气门盖的连接装置。
尽管优选实施方式中所述转子22由涡轮48液压驱动，但在不脱离本发明的范围的情况下，也可以替代地使用电动机。此外，代替转子22中的斜截锥形盘元件20，可使用沿轴向延伸的多个基本上边缘内卷型盘元件。

Claims (16)

1.一种利用离心式分离器(14)净化来自内燃机的曲轴箱气体的装置，所述离心式分离器包括：
壳体(16)；
转子(22)，其设置于所述壳体(16)内并具有多个紧密地分离的分离盘(20)，所述分离盘(20)限定了中心进气轴(26)，所述中心进气轴(26)与所述盘元件(20)之间的间隙以及由所述壳体限定的所述转子(22)周围的腔(60)连通；
用于旋转所述转子(22)的驱动装置(68)；
位于所述壳体内的用于曲轴箱气体的进气口(62)；
位于所述壳体内的用于净化过的曲轴箱气体的排气管路(38)；以及
位于所述壳体内的用于分离出的油的出口(80)；
其特征在于，
所述壳体(16)具有界面(19)，所述界面(19)设计用来将所述壳体(16)直接安装于所述内燃机(10)的气门盖(12)上，以及
位于所述壳体内的所述进气口(62)具有：下游开口(64)，其与所述离心式分离器内的中心进气轴(26)连通；以及上游开口(66)，其位于所述界面上，并经由所述气门盖(12)内的开口与所述气门盖限定的空间内的所述曲轴箱气体直接连通。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，半柱面式中间壁(52)设置在所述转子(22)和所述壳体(16)的远离所述气门盖(12)的壁部之间的腔内，所述中间壁(52)和侧壁部之间的空间形成与所述壳体内的所述排气管路(38)连通的遮护腔室(58)。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述中间壁(52)的一端与具有截锥形形式的端壁(54)一体形成，所述端壁(54)的中心与所述转子(22)的中心轴线重合。
4.如权利要求2至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述转子(22)以可旋转方式支撑于独立的框架(32)内，所述框架(32)能够插入并配合到所述壳体(16)内的腔中。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，支撑所述转子的所述框架(32)具有开口(80)，所述开口(80)与位于所述壳体的所述界面(19)内、用于将分离出的油排放进由所述气门盖(12)限定的空间内的油收集槽(78)内的开口重合。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述框架(32)具有第一端部件(34)，所述第一端部件(34)限定有与所述壳体内的所述遮护腔室(60)连通的排气管路(38)。
7.如权利要求5所述的装置，所述驱动装置包括液压驱动的涡轮(48)，所述涡轮与连接到所述转子(22)的驱动轴(50)耦联，其特征在于，所述涡轮(48)支撑于与所述框架(32)一体形成的涡轮壳体(46)内。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述涡轮壳体(46)具有至少一个开口(76)，所述开口(76)与位于所述壳体的所述界面(19)内、用于将驱动涡轮的油排放进由所述气门盖限定的空间内的所述油收集槽(78)内的开口重合。
9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，位于所述涡轮(48)中心处的轴向管路(72)一方面与所述涡轮周缘处的沿切线指向的油出口喷嘴(68)连通，另一方面与连接到所述内燃机的普通加压润滑油回路的油馈送管路(70)连通。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述的沿切线指向的油出口喷嘴(68)的指向还以一定角度远离所述涡轮(48)的平面。
11.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述涡轮壳体(46)由所述框架的第二端部件(36)限定，所述第二端部件(36)与限定所述排气管路(38)的所述第一端部件(34)对置定位。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动装置包括电动机，所述电动机安装在所述壳体外侧并与连接到所述转子的驱动轴耦联。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转子的所述分离盘(20)具有截锥形盘元件的形状。
14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转子的分离盘具有边缘内卷的轴向盘的形状。
15.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述涡轮壳体(46)由所述框架的第二端部件(36)限定，所述第二端部件(36)与限定所述排气管路(38)的所述第一端部件(34)对置定位。
16.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述框架(32)具有第一端部件(34)，所述第一端部件(34)限定有与所述壳体内的所述遮护腔室(60)连通的排气管路(38)。
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