CN101903622B - 油雾分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油雾分离器(1)，其用于曲轴箱强制通风系统，具有第一分离器单元(2)，其具有至少一个过滤体(4)，该过滤体以下述方式安置在漏气路径(5)中，即漏气可以流动通过该过滤体；具有第二分离器单元(3)，其被安置在旁路路径(6)中，该旁路路径迂回通过第一分离器单元(2)；具有旁通阀(7)，在第一分离器单元(2)的压力差超过预定值时，其打开旁通路径(6)。如果第二分离器单元(3)作为冲击分离器设计，将会达到改良的使用寿命。

Description

油雾分离器
技术领域
本发明涉及一种油雾分离器，其用于曲轴箱强制通风装置(positive crank ventilation unit)。
背景技术
在内燃机的运转期间，该内燃机例如可以安置在汽车中，被称作串气(blow gas)的气体通过在活塞和汽缸之间的泄漏进入各自内燃机的曲轴箱中。为了避免在曲轴箱内的过压，或者避免漏气(blow-by gas)扩散进入环境中，使用了曲轴箱强制通风系统。通常所述曲轴箱强制通风系统通过通风管道将曲轴箱与内燃机的新鲜空气管(fresh gas tract)连接起来。在该新鲜空气管内，特别在节流阀下游，存在相对的负压，该负压允许漏气被从曲轴箱中吸入。另外，在内燃机的运转过程中，产生了油雾。因而，排出的漏气含有油雾。为了降低内燃机的油耗或者降低内燃机的污染物排放，曲轴箱强制通风系统正常情况下包括油雾分离器，其用于分离在漏气中携带的从曲轴箱中吸出的油雾并且将其运输到合适的储油容器，该储油容器特别地，可以包括附在曲轴箱底部的油盘。
逐渐收紧的污染物排放规则要求将油雾分离器的清洁效果进行改进。另外，还必须注意部分冲突的需求，例如，油雾分离器可能的最长时间的零维护服务期，越低越好的气压损失，越紧凑越好的设计，和越高越好的分离效率。
根据EP 0860 589 B1，其公开了一种用于曲轴箱强制通风系统的油雾分离器，该分离器具有第一分离器单元和第二分离器单元以及旁通阀(bypass valve)。该第一分离器单元包括至少一个过滤体，该过滤体以下述方式安置在漏气路径中，即该漏气可以从其中流通。该第二分离器单元安置在旁通路径中，该旁通路径旁路绕开第一分离器单元，并且一旦第一分离器单元的压力差超过了预定值，其立即由旁通阀打开。在已知的油雾分离器中，第二分离器由过滤体形成。
根据专利文献DE 10 2006 051 143 A1、DE 10 2005 038 257 A1、DE 2004 061 938 B3、DE10 2004 055 065 A1、DE 103 59 523 A1、DE 102 32 044 A1、DE 197 29 439 A1、WO 01/92 690A1、和DE 203 02 220 U1，其公开了具有旁通路径但是不具有安置在旁通路径中的附加分离器单元的油雾分离器，该旁通路径有旁通阀控制并指向其分离器单元的外界。
发明内容
本发明涉及解决以下问题，即提供一种改良的实施方式，其用于上述类型的油雾分离器，其特征在于，其可以以相对便宜的方式制造，并且优选地具有紧凑设计，并带有相对长的零维护服务期限，并且其中其提供了可接受的压力损失并且达到了相对高的分离效率。
该问题由以下特征解决。一种油雾分离器，其用于曲轴箱强制通风系统，
-具有第一分离器单元，该第一分离器单元具有至少一个过滤体，该过滤体以下述方式安置在漏气路径中，即漏气能够可以流动通过该过滤体；
-具有第二分离器单元，该第二分离器单元被安置在旁路路径中，该旁路路径迂回通过第一分离器单元；
-具有旁通阀，在第一分离器单元的压力差超过预定值时，其打开旁通路径；
其特征在于，第二分离器单元作为冲击分离器设计，并且提供了第三分离器单元，所述第三分离器单元安置在漏气路径中，位于所述第一分离器单元和所述第二分离器单元的上游。
在本发明中，第二分离器单元被设计为冲击分离器(impactor separator)。这是惯性分离器的一种特殊类型，该惯性分离器通常与冲击墙或者冲击板共同工作，冲击到冲击墙或者冲击板上，该漏气流通过合适的流量导引装置导引从而得到该气流的偏转。同时由于冲击回复，气体简单的反弹离开冲击板并且差不多以相反的方向离开，而液体颗粒粘结到了冲击墙上，可以在其上累积并可以流走。在冲击板的冲击期间，如果存在合适的流速，所述冲击分离器还可以达到有利的类似于过滤体的分离效率。利用所述冲击分离器，由逐渐堵塞引起的反压(backpressure)风险通常不会发生。为了得到所需的高分离效率，然而，该冲击分离器需要相对高的流速，该流速通常可以通过降低横截面来得到，特别通过喷嘴，其然而导致了相应的反压增加。因而，在较低压力差时，所述冲击分离器根本不工作或者仅不充分的工作。与此相反，在本发明的油雾分离器中，该冲击分离器，因而在已经存在合适的高压力差时，仅使用第二分离器单元。以这种方式，该油雾分离器的实施方式结合了两个不同分离器原理的优点，从而得到了具有整个效率都得到提高了的油雾分离器。与过滤体一起使用的第一分离器单元在漏气低流量流动时得到较高的分离效率，同时被设计为冲击分离器的第二分离单元可以在高流量流动时同样能得到高分离效率。
此处，本发明基于以下基本构思，即装配该油雾分离器至少两个平行布置的分离器单元，其中一个具有过滤体，漏气可以流动通过该过滤体，同时另一个可以通过旁通阀被激活或以随压力变化的形式连接。漏气可以通过的该过滤体具有非常高的分离效率，这是由于其可以以下述方式设计，即对于气流来说是可渗透的，但是其对携带的即使是非常小直径的固体或者液体颗粒也是准非渗透的(quasi impermeable)。与惯性分离器相比，所述过滤体也可以收集较小的或较轻的油滴和固体颗粒，该惯性分离器仅通过流动偏转从漏气流中除去油滴和固体颗粒。然而，过滤体具有渐增的更高流动阻力，至少简单的惯性分离器是这样。所述过滤体的流通阻力随着各自过滤材料的渐增的载荷而增加。分离出的固体颗粒沉淀在过滤材料中。分离出的液体可以首先聚集在过滤材料中，然后在足够的湿润后可以从过滤材料中重新流出。这里，还可以在流出侧得到液滴的形成，其中，在达到特定尺寸后，形成的该液滴流出或脱落。因而，在油雾分离器的运转期间过滤体的流通阻力可以增加。为了避免在过滤体上，出现不允许的高流通阻力，提供了旁通阀，即当在第一过滤体单元的预定压力差达到时，打开旁通阀，其中安置了第二分离器单元，该高流通阻力会危害从曲轴箱中进行的所需漏气的吸出。激活的该第二分离器单元因此与第一分离器单元一起工作，其中，在两个分离器单元之间的漏气分配基于作用至第一分离器单元的压力差。该压力差越高，漏气流动通过旁通路径以及第二分离器单元的量越多。
通过第二分离器单元，可以确保甚至在第一分离器单元的过滤体被阻塞的情况下，或者一般而言，在油雾分离器上作用了高的压力差，足够多的漏气还可以流动通过油雾分离器，其中该第二分离器单元并行连接并且可以随着压力变化激活。这里，用于曲轴箱稳定运转通风所需的漏气量可以至少在内燃机的相关运转区域上吸出。
根据特别优选的实施方式，进一步，可以提供第三分离器单元，其安置在两个分离器单元的上游。通过该第三分离器单元，可以实施预分离，例如，能够捕获相对大的油滴，在该油滴到达第一分离器单元的过滤体之前。因此，可以有效地避免过滤体的早期污染。
根据优选的实施方式，第三分离器单元可以包括喷嘴板。所述喷嘴板具有板体，该板体包括多个喷嘴开口(nozzle opening)，水平流体可以通过该喷嘴开口并且在流动方向上收缩(converge)。在该喷嘴开口内，漏气流被加速并在喷嘴开口出口横截面的方向上偏转。因此，较大的液体会冲击到喷嘴开口的收缩墙上并排出到喷嘴板的入流侧。
优点在于以下改良，即其中第三分离器单元具有羊毛体(fleece body)，其直接安置在喷嘴板的出流侧或者距离一段距离放置。在加速喷嘴流体中携带的该油滴冲击在羊毛体上并因而可以被分离。
另一个优选实施方式的特征在于，该冲击分离器具有冲击墙，该冲击墙由旁通阀的一个阀元件形成。因此，该阀组件被赋予双重功能。可以想到的阀组件是，例如，枢轴安置的挡板(flap)。
根据另一个优选地实施方式，该冲击分离器和旁通阀可以形成结构单元，该结构单元是预装配的并且可以以预装配状态插入到油雾分离器内。因此，简化了油雾分离器的装配。
另外，该油雾分离器可以包括支撑构架(support frame)，其被设计为用于接受分离器装置和旁通阀。这样极大的简化了油雾分离器的装配。任选地，该支撑构架可以含有其它构件。例如，新鲜空气部分可以结合到支撑构架中。另外，该支撑构架可以包括漏气路径部分，该部分从第一分离器装置和第二分离器装置至新鲜空气路径延伸。另外，该支撑构架可以包括压力控制阀。另外，该支撑构架可以包括漏气路径入口，其可以以连通方式与内燃机的曲轴箱相连，并可以包括漏气路径部分，该漏气路径部分从该入口至分离器单元延伸。
特别优选的是一种实施方式，其中，该支撑构架被设计作为内燃机的汽缸盖的缸前盖。因此，该支撑构架形成了高度整体单元，其可以以节省空间的方式安装。
根据附图和结合附图的具体实施方式，本发明其它重要的特征和优点是显而易见的。
应该理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，上述已经公开的特征以及下文中即将公开的特征不仅能在各自提及的组合中使用，而且能够以其它任何组合使用或者单独使用。
在附图中示出了优选地示例性实施方式，并且在具体实施方式中详细描述，其中相同的附图标记表示相同或者类似或者功能类似的组件。
附图说明
在附图中
图1示意性的表示了油雾分离器的部分截面透视顶视图；
图2示意性的表示了油雾分离器的透视底视图。
具体实施方式
根据图1和2，油雾分离器1包括第一分离器单元2和第二分离器单元3，该油雾分离器可以在内燃机用曲轴箱强制通风系统中使用。该第一分离器单元2具有至少一个过滤体4，其例如，被设计为平板波纹管式分离器。该过滤体4以下述方式安置在漏气路径5中，即该漏气可以从其中流通。相反地，该第二分离器单元3安置在旁通路径6中，该旁通路径庞统通过第二分离器单元2。该油雾分离器1还包括旁通阀7，该旁通阀以下述方式安置，即当作用在第一分离器单元2的压力差达到或者超过预定值时，其打开旁通路径6。该第二分离器单元3作为冲击分离器设计并且由此与冲击墙8共同工作，该漏气流被导引流向该冲击墙从而其携带的颗粒，特别地为油滴，冲击到冲击墙8上，并在其上积累和可以流出。
这里公开的油雾分离器1还包括第三分离器单元9。与两个其他的分离器单元2、3相比，该第三分离器单元被设计为预分离器并且由此安置在两个其它分离器单元2、3的上游。因而，该第三分离器9被安置在漏气路径中，在分离器单元2的上游和分流点的上游，在该分流点，旁通路径6从漏气路径5分支出。
所述第三分离器单元9可以包括喷嘴板10。其同样具有板体11，该板体包括多个喷嘴开口12。该喷嘴开口12穿透板体11。该流体可以并行通过喷嘴开口，同时其可以特别地以下述方式形成，即其可以在流动方向上偏转。在所示实施方式中，第三分离器单元9另外被装配上羊毛体13，其例如，距离喷嘴板10的出流侧一段距离放置。基本上还可以将羊毛体直接安置在喷嘴板10的出口侧上。无论如何，羊毛体13以下述方式定位，即穿过喷嘴开口12的漏气流流向它并，特别地，穿过它。所述羊毛体13的过滤效果可以认为非常小于，因此粗于第一分离器单元2过滤体的过滤效果。
属于第二分离器单元3的冲击分离器的冲击墙8可以由旁通阀7的阀组件14形成。在所示的实施例中，阀组件14为挡板，其可以在边缘端沿着枢轴进行枢轴转动，其在图中未示出，并且其垂直于旁路流体的流动方向延伸。该类挡板阀组件14可以通过弹簧偏置位于封闭位置，该弹簧未示出。一旦在阀组件14入流侧上的压力达到上述的最大可容压力差的预定值，弹簧的相应大小的预载力就会被克服，从而该阀组件14可以打开。在随后发展的漏气流中，该漏气冲击阀组件14从而该阀组件作为冲击墙起作用或者形成冲击分离器的冲击墙8。携带的液滴冲击在冲击墙上，聚集在其上并从其上流出。
在所示的优选实施例中，冲击分离器，以及第二分离器单元3，和旁通阀7形成了结构单元15。该单元15或者装置15可以预装配同时可以以预装配状态插入到油雾分离器1内。在该实施例中，该单元15包括相互同轴安置的内管16和外管17。
该阀组件14或者冲击板18被安置在内管16的出口侧。该外管17包围了内管16，因此形成了环形空间，其中安置了羊毛体18。另外，该外管17使内管16在轴向上突出，也就是在出口侧。在类挡板阀组件14具有较小孔径角的情况下，该阀组件14或者冲击墙8增强了朝向外管17内部侧的流体偏转，该内侧面向内管16，然而，在该内侧，安置了羊毛体18。对于所述较小孔径角，外管7的内侧或者安置其上的羊毛体18也作为冲击墙起作用。携带的液滴被羊毛体18吸收并排出。
所示的油雾分离器1还具有以下特征，即具有支撑构架19。该构架以下述方式设计，即其可以接受分离器单元2、3、9，和旁通阀7。例如，支撑构架19包括用于第一分离器单元2的过滤体4的插座20。在该实施例中，支撑构架还具有用于冲击阀单元15的插座21。另外，这里提供一种喷嘴板10可以插入的插座22。
在该实施例中，由箭头指示的新鲜空气管道的部分23也能够结合到支撑构架19内。该支撑构架19特别地通过注塑模工艺由塑料制成。所述新鲜空气管道部分23也可以在其上结合形成。
该支撑构架19还包括漏气路径5的部分25，该部分从第一分离器单元2和第二分离器单元3至新鲜空气路径延伸。新鲜空气路径的连接优选地在新鲜空气管道24的部分23中实施，该部分23结合到支撑构架19中。另外，支撑构架19可以包括压力控制阀26，通过该阀，可以控制漏气量。所述压力控制阀26特别地控制了在漏气路径5的所述部分25与新鲜空气管道24的所述部分23之间的连通连接。
在该实施例中，支撑构架19还具有入口27，在油雾分离器1的装配状态，其以连通方式与各自内燃机的曲轴箱连接。另外，支撑构架19包括漏气路径5的部分28，该部分从所述入口27至分离器单元2、3、9延伸。
整体上，该支撑构架19因而代表了高度集成的构件，其接受了油雾分离器1的多个构件并且执行了复杂的气体运输功能。
另外，支撑构架19可以包括盖29。所述盖29至少在一个区域上封闭了支撑构架19，其中安置了过滤体4。在将盖29移去后，该过滤体4因而可以随时被替换。在所示的优选实施例中，另外，盖29以下述方式设计，即其包括漏气路径5的部分30，该部分延伸至第一分离器单元2或至过滤体4。因而，同样地，该盖29具有双重功能。对于在盖29和支撑构架19之间的气密和压密连接，可以提供密封件31，在该实施例中，其轴向作用并且在旋上盖29时，其轴向夹紧。
该支撑构架19优选地作为缸前盖设计，通过该缸前盖，内燃机的汽缸盖可以被封闭或覆盖。对于内燃机，这就导致了整体的紧凑设计。基本上，也可以将支撑构架19作为单独构件安置到缸前盖内。

Claims (14)

1.一种油雾分离器，其用于曲轴箱强制通风系统，
-具有第一分离器单元(2)，该第一分离器单元具有至少一个过滤体(4)，该过滤体以下述方式安置在漏气路径(5)中，即漏气能够流动通过该过滤体；
-具有第二分离器单元(3)，该第二分离器单元被安置在旁路路径(6)中，该旁路路径迂回通过第一分离器单元(2)；
-具有旁通阀(7)，在第一分离器单元(2)的压力差超过预定值时，其打开旁通路径(6)；
其特征在于，第二分离器单元(3)作为冲击分离器设计，并且提供了第三分离器单元(9)，所述第三分离器单元(9)安置在漏气路径(5)中，位于所述第一分离器单元(2)和所述第二分离器单元(3)的上游。
2.如权利要求1所述的油雾分离器，其特征在于，
所述第三分离器单元(9)具有喷嘴板(10)，喷嘴板(10)在板体(11)中包括多个喷嘴开口(12)，平行流体能够流动通过该开口。
3.如权利要求2所述的油雾分离器，其特征在于，
该开口在流动方向上收缩。
4.如权利要求2所述的油雾分离器，其特征在于，
该第三分离器单元(9)包括羊毛体(13)，所述羊毛体(13)安置在喷嘴板(10)出流侧上，或者保持距离安置。
5.如权利要求1-4中任一项所述的油雾分离器，其特征在于，
该冲击分离器具有冲击墙(8)，所述冲击墙(8)由旁通阀(7)的阀组件(14)形成。
6.如权利要求1-4中任一项所述的油雾分离器，其特征在于，
该冲击分离器和旁通阀(7)形成了结构单元(15)，该结构单元预装配并且以预装配状态插入到油雾分离器(1)内。
7.如权利要求6所述的油雾分离器，其特征在于，
所述结构单元(15)具有内管(16)和与之同轴布置的外管(18)，其中阀组件(7)被能调节地安置在内管(16)的出口侧上，外管(17)具有安置在内侧的羊毛体(18)，该内侧面向内管(16)。
8.如权利要求1所述的油雾分离器，其特征在于，
提供一种支撑构架(19)，用于接受至少两个分离器装置(2、3、9)和旁通阀(7)。
9.如权利要求8所述的油雾分离器，其特征在于，
新鲜空气管道(24)的部分(23)结合到支撑构架(19)内。
10.如权利要求8或9所述的油雾分离器，其特征在于，
该支撑构架(19)包括漏气路径(5)的部分(25)，该部分从第一分离器单元(2)和第二分离器单元(3)至新鲜空气路径延伸。
11.如权利要求8或9所述的油雾分离器，其特征在于，
该支撑构架(19)包括压力控制阀(26)。
12.如权利要求8或9所述的油雾分离器，其特征在于，
该支承构架(19)具有漏气入口(27)，漏气入口(27)能够以连通方式与曲轴箱相连，同时该支撑构架包括漏气路径(5)的部分(28)，该部分从入口(27)至分离器单元(2、3、9)延伸。
13.如权利要求8或9所述的油雾分离器，其特征在于，
该支撑构架(19)具有盖(29)，其包括漏气路径(5)的部分(10)，该部分延伸至第一分离器单元(2)。
14.如权利要求8或9所述的油雾分离器，其特征在于，
该支撑构架(19)作为内燃机前缸盖的缸前盖设计。
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