CN102215978A - 带文丘里管装置的离心分离器 - Google Patents

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Abstract

一种自我提供动力的离心分离器包括：基部(10)；转子(11)，其安装于在操作上基本竖直的轴(12)上，通过对来自基部中的喷嘴的流体排放的反作用力而绕该轴旋转；外壳(13)，其安装于该基部上且封闭该转子；贮槽(14)，其形成于该基部(10)中在该转子(11)下方；流体通路(16)，其穿过该基部从入口端口(17)延伸到出口端口(18)且包括分流端口(19)以经由旋转轴(12)供应流体到转子(11)内部；以及，在该基部中的排流通道(15)，其用于将流体从贮槽(14)排放到流体通路(16)。弹簧加载的阀主体(30)设于流体通路(16)中且被构造和布置成当进入入口端口(17)的流体压力低于预定最小压力值时切断到转子(11)内部的流体供应使得该流体作为润滑流体供给的发动机没有损坏的风险。阀主体(30)还被构造和布置(在38、39)成当进入入口端口(17)的流体压力高于第二预定压力值时限制和/或切断到转子(11)内部的流体供应使得转子速度不能增加到产生损坏分离器本身的风险。而且，文丘里管装置设于流体通路(16)中以获得吸入压力来从排流通道抽吸流体到流体通路内且所述文丘里管装置(40)方便地与阀主体(30)形成一体。防止流体从出口端口(18)回流的止回结构(50)也可有利地提供作为阀主体（30）的部分。

Description

带文丘里管装置的离心分离器
技术领域
本发明涉及结合了文丘里管装置的类型的流体提供动力的离心分离器的改进。
背景技术
流体提供动力的离心分离器熟知用于分离不同密度的流体或从液体中分离微粒物质且长期以来用于发动机，特别是柴油动力车辆发动机的润滑系统中，以及其它工业分离工艺中。
这种离心分离器的操作原理在于外壳包含转子，转子支承于其中以绕基本上竖直的轴高速旋转。流体沿着旋转轴以升高的压力供应且从切向定向的喷嘴喷射到外壳内，从外壳排放到贮槽。
本发明涉及所谓的自我提供动力的离心分离器类型，其例如公开于US4,557,831、US4,498,898和GB 2 160 796A，其中驱动流体是待清洁的污染流体。随着这种流体通过转子，密度较大的污染物材料或粒子通过离心作用与它分离且保留在转子中，通常为粘附到外壳内表面的结块。
从转子喷嘴出来的流体处于低能状态且通过重力返回到贮槽，其进而通过重力流动被排放到液体储集器。因此，在用于发动机润滑流体的分离器的情形下，方便地将分离器安装于发动机的润滑流体储集器高度上方使得在(分离器外壳的)保持贮槽中的液体静压头提供排放的充分压力。
如果在转子外壳中形成相对于周围大气压力的负压，这种排放也可能会受到阻碍。在外壳中设置通风或通气阀是处理这个问题的已知手段，如在GB 2 296 942A中所公开的。
为了提高流体从转子的排放速率使得特别地这种离心分离器可被改造到车辆发动机上，在该车辆发动机中没有用于将它安装在系统润滑流体储集器上方充分高度(如先前所需的)上的空间，在本申请者之前的GB2296942A中提出将文丘里管装置结合到分离器中。这产生吸入压力以辅助将流体(通常为油)排放到系统储集器，即使是在系统储集器距离心分离器相当距离或者甚至在离心分离器上方相当距离的情况下。
发明内容
本发明的目的是为了提高上文所述类型的自我提供动力的离心分离器的操作效率和可靠性。
关于这种分离器，已知在流体的流动路径中设置基于弹簧的阀来切断在低压下的流动。这在本申请者之前的EP-A-1009535中示出。这在压力较低时通过确保到发动机的最大润滑流体供应而保护发动机，即，在此时并不使流体分流到离心清洁装置。
还需要保护离心分离器避免损坏的风险，这种风险可能会由于供应到转子的流体中过高流体压力或由此所致的过大转子速度而造成的。
鉴于这些目的，本发明提供一种离心分离器，其包括：基部；转子，其安装于在操作上基本竖直的轴上，通过对来自其中的转子喷嘴的流体排放的反作用力而绕该轴旋转；外壳，其安装于该基部上且封闭所述转子；贮槽，其形成于该基部中在该转子下方；流体通路，其穿过该基部从入口端口延伸到出口端口且包括分流端口以经由旋转轴供应流体到转子内部；以及，在该基部中的排流通道，其用于将流体从贮槽排放到流体通路；以及，文丘里管装置，其设于基部中的流体通路中以获得吸入压力来从排流通道抽吸流体到流体通路内，其特征在于，弹簧加载的阀主体设于流体通路中，所述主体被构造和布置成当进入入口端口的流体压力低于预定最小压力值时切断到转子内部的流体供应，并且当进入入口端口的流体压力升高到高于第二预定压力值时也限制和/或切断到转子内部的流体供应。
在本发明的优选实施例中，阀主体设有至少一个开口，其允许仅当进入入口端口的流体压力在预定最小压力值与预定最大压力值之间时通过分流端口来供应流体。该开口或每个开口优选地在朝向入口端口的方向上具有减小的尺寸以便在进入入口端口的流体压力升高到高于预定最佳压力值时限制到转子内部的流体供应，当然，预定最佳压力值在最小值与最大值之间。实际上，这方便地由在朝向入口端口方向上具有邻接表面凹槽的开口实现，该凹槽可在朝向入口端口的方向上逐渐地或逐步地减小截面。但是，可在其它实施例中提供开口本身在朝向入口端口的方向上逐渐缩小的截面。
而且产生了紧凑结构和在生产期间在组装目的方面减小了复杂性的特别有利发展是在根据本发明的分离器的优选实践实施例中，文丘里管装置与阀主体形成一体。但在其它实施例中，文丘里管装置仍可与阀主体分开。
另一有利发展在于在根据本发明的分离器的实施例中，阀主体可被构造成包括止回结构，其与流体通路中的肩部或阀座合作以防止流体从出口端口回流。这种回流原本会在发动机关掉和造成润滑流体通过分离器循环的泵关掉时发生。防止回流因此在检修发动机期间维护或替换分离器时防止分离器外壳中存在大量流体和因此造成这种流体损失。
附图说明
参考附图通过下文的描述，根据本发明的离心分离器的实施例的另外的特征和优点将会显而易见，在附图中：
图1是根据本发明的离心分离器的第一实践实施例的纵截面图；
图2是示出当到分离器的流入压力高于图1中时阀主体的位置的分流端口区域的放大细节图；
图3是图1所示的阀主体的文丘里管喷嘴区域的放大细节图；
图4是根据本发明的离心分离器的第二实践实施例的纵截面图；
图5至图7是穿过图4所示的分离器的流体通路区域的放大细节图，其中阀主体被示出处于在到分离器的流体流动的低压、中压和高压下的其相应位置；
图8是沿着图10中的线Z-Z所截取的根据本发明的离心分离器的第三实践实施例的横截面图；
图9是沿着图8中的线X-X所截取的纵截面图；以及
图10是沿着图8中的线Y-Y所截取的纵截面图。
具体实施方式
首先参看图1，此实施例具有自我提供动力的离心分离器的典型特征，即，基部10；转子11，其安装于基本上竖直的轴12上以绕该轴12旋转；外壳13，其安装于该基部10上且封闭转子11；以及贮槽14，其形成于该基部10中在该转子11下方。流体通路16穿过该基部10从入口端口17延伸到出口端口18。此流体通路16被布置成通过分流端口19经由旋转轴12向转子10内部供应流体。流体通过在轴12的上部区域中的孔口20进入转子内部且通过在转子底部处的切向定向的喷嘴(未图示)出来，对该流体的反作用力用于使转子10绕其轴旋转。来自喷嘴的流体排放到贮槽14内。排流通道15将贮槽14连接到通路16以经由出口端口18返回到系统流体储集器(未图示)。在供应到转子的流体中的固体污染物由于转子的迅速旋转而被迫向外且由转子10的侧壁保留。
梭阀30安装于流体通路16中。此阀包括中空主体32，中空主体32经由压缩弹簧34安装到出口配件36的延伸部上，出口配件36的延伸部安置于出口端口18中。阀主体32可在通路16内滑动地调整，在通过入口17供应的流体压力的影响下，发生作用对抗弹簧34的偏压。开口38设于中空主体32中，当入口流体压力处于使分离器高效操作的最佳值时，开口38与分流端口19对准。在图1中这些开口38被示出与分流端口19对准。
图1中的箭头示出流体通过分离器的循环路径，其中梭阀30在上面所描述的位置。
阀主体32包括文丘里管喷嘴40，其在图3中更详细地示出。这提供收缩，收缩形成流体速度的局部增加。以已知方式，这在文丘里管喷嘴40下游导致吸入效果以将流体从排流通道15抽吸到流体通路16内。
当入口流体压力低于图1的情况时，阀主体32在弹簧34的影响下向右边移位(如在此图中所示)，且分流端口19然后关闭，因此转子11并不操作。在典型应用中，图1所示的分离器将用于清洁车辆发动机的润滑流体且流体通路16将成为这种润滑流体的循环系统的部分。因此，当绕该系统泵送的流体压力较低时，分流端口19的关闭允许低压流体直接循环到发动机而不会有到分离器的任何分流。
当入口流体压力高于图1的情况时，阀主体32向左移位到图2中以放大细节图所示的位置。在此图中显然，开口38每一个都包括在阀主体32的外表面中的扩大直径凹槽39，这些凹槽在入口端口17的方向上以减小截面或深度延伸。随着这些凹槽39移动成与分流端口19对准，减小了用于使流体从阀主体32内部流到转子轴10的竖直通道的贯通通道的总截面，因此减小了被允许通到转子的流体量且也相应地减小了其压力。因此，随着进入到入口端口17内的流体压力增加到高于最佳压力(在最佳压力，主开口38移动成不与端口19对准)，限制到转子11的流体压力且保护转子11防止在向它供应过高流体压力时发生可能的故障和损坏。
现参看图4，该图示出与就在上文针对图1的实施例所描述的所有方面都类似的另一实施例，但具有以下添加的优点：在阀主体32上包括集成的止回阀结构50。只要与图1的特征和构成部件相同，就使用相同的附图标记，避免不必要的重复，将不再重复描述这些特征和构成部件。
在此具体实施例中，止回结构50采用在梭阀30的主体32外表面上的截头圆锥形脊的形式。这与设置在分离器基部10的流体通路16中的邻近于贮槽14的排流通道15的对应倾斜阀座或肩部52合作以关闭流体通路16。结构50将以较低入口压力邻靠座52(如图5所示)从而防止从出口端口18回流。应了解在其它样式中，止回结构和其合作座的特定构造细节可变化。
因此，在低入口压力，如图5所示，由附图标记60所标注且由阀主体32的开口38和分流端口19的相对位置代表的截止阀布置将关闭且也将关闭止回阀50。因此，没有流体可流入到转子11内且能够无回流到转子腔室内。已经解释了二者的优点。当分离器不操作和可能需要检修或替换时防止回流使转子中的任何流体最少。这使得操作更清洁且也节约了流体。
在中间入口压力，如图6所示，阀装置60和止回阀50打开。借助于文丘里管喷嘴40，如先前所解释的，流体流入到转子11内且可经过止回阀50排放。压力固有地足以防止回流。
在高入口压力，如图7所示，止回阀50仍打开且贯通流动压力固有地足以防止回流。就如同中间压力，借助于文丘里管喷嘴40，如先前所解释的，流体流入到转子11内且可经过止回阀50排放。但是，在此更高压力，截止阀装置60现限制到转子11内的流动，如先前所解释，因为流体必须通过凹槽39的减小截面。
最后，图8至图10示出根据本发明的分离器的另一实施例。在此实施例中，与关于上述实施例的已描述的那些特征直接相当的特征用相同的附图标记加上100来表示。它们并未被进一步详细地描述。此实施例的设计略微不同在于穿过基部110的流体通路包括从入口端口117延伸到出口端口118的主通路116和从所述主通路（基本上垂直于它）延伸到出口124的分支通路126，出口124由插塞128关闭，在图8和图9中看得最清楚。用于将流体供应到转子111内部的分流端口119设于分支通路126中。文丘里管装置140设于主通路116中且阀主体132独立于文丘里管装置140设于分支通路126中。阀主体132仍设有合适开口138，依靠从入口117穿过通路116流到出口118的流体压力可使合适开口138与分流端口119对齐和不对齐，从而使得在低压下到端口119的流动被切断，并且在高于预定最大压力的高压下到端口119的流动也被切断。但是，在高于某些中间最佳压力，高达最大压力，由凹槽139的减小宽度限制流动，凹槽139在阀主体132的外表面中在从开口138朝向入口端口117的方向上延伸，如在先前实施例中那样。
前文是说明性的且并不限制本发明的范围且设计细节的其它变型也是可能的，其对于本领域技术人员是显而易见的。

Claims (10)

1.一种自我提供动力的离心分离器，包括：
基部；
转子，其安装于在操作上基本竖直的轴上，通过对来自其中的转子喷嘴的流体排放的反作用力而绕所述轴旋转；
外壳，其安装于所述基部上且封闭所述转子；
贮槽，其形成于所述基部中在所述转子下方；
流体通路，其穿过所述基部从入口端口延伸到出口端口，并且包括分流端口以经由旋转轴供应流体到所述转子的内部，以及在所述基部中的排流通道，其将流体从所述贮槽排放到所述流体通路；以及，
文丘里管装置，其设于所述基部中的所述流体通路中以获得吸入压力来从所述排流通道抽吸流体到所述流体通路内，
其特征在于，弹簧加载的阀主体设于所述流体通路中，所述主体被构造和布置成当进入所述入口端口的流体压力低于预定最小压力值时切断到所述转子的内部的流体供应，并且在进入所述入口端口的流体压力升高到高于第二预定压力值时也限制和/或切断到所述转子的内部的流体供应。
2.根据权利要求1所述的分离器，其特征在于，所述阀主体设有开口，所述开口允许仅当进入所述入口端口的流体压力在预定最小压力值与预定最大压力值之间时通过所述分流端口供应流体。
3.根据权利要求2所述的分离器，其特征在于，所述开口在朝向所述入口端口的方向上具有减小的尺寸以便在进入所述入口端口的流体压力升高到高于预定最佳压力值时限制到所述转子的内部的流体供应。
4.根据权利要求3所述的分离器，其特征在于，所述开口具有在朝向所述入口端口的方向上逐渐减小的截面。
5.根据权利要求3所述的分离器，其特征在于，所述开口在朝向所述入口端口的方向上具有邻接表面凹槽。
6.根据权利要求5所述的分离器，其特征在于，所述邻接表面凹槽在朝向所述入口端口的方向上减小截面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的分离器，其特征在于，所述文丘里管装置与所述阀主体形成一体。
8.根据前述权利要求中任一项所述的分离器，其特征在于，所述阀主体还包括止回结构，所述止回结构防止流体从所述出口端口回流。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的分离器，其特征在于，穿过所述基部的流体通路包括从所述入口端口向所述出口端口延伸的主通路和从所述主通路延伸的分支通路，其中用于向所述转子的内部供应流体的分流端口设于所述分支通路中，并且所述文丘里管装置设于所述主通路中，所述阀主体则设于所述分支通路中。
10.一种自我提供动力的离心分离器，其基本上如在上文中参考附图的图1至图3、图4至图7或者图8至图10的任一实施例所述和所示。
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