CN102413941A - 模块式旋风分离器前置净化器系统及其制造方法 - Google Patents

Abstract

模块式旋风分离器前置净化器系统包括一个或多个并联成形的标准化和可重复使用的模块式旋风分离器组。提供模块式旋风分离器组作为供可能不同前置净化器应用的不同前置净化器系统重复使用而设计的部件，提供建造各组的标准化部件和降低制造成本。模块式旋风分离器组设计成选择性地可结合，以便为任何规定的前置净化器应用提供具有所需气流特征和颗粒物除去能力的旋风分离器前置净化器系统。前置净化器系统包括外壳，该外壳加工成一定尺寸用于至少一个规定的前置净化器应用并适合于支承式容纳选择性地结合的模块式旋风分离器组以供应用。

Description

模块式旋风分离器前置净化器系统及其制造方法

技术领域

本发明一般涉及在设置成处理并联气流的旋风分离器元件的一个或多个标准化模块组上建立的模块式旋风分离器前置净化器系统。本发明还涉及用于制造由这些模块式旋风分离器组建造的前置净化器系统的方法。

背景技术

旋风分离器经常在从空气流中除去固体颗粒物中找到应用，一些例子包括商用车辆和建筑车辆的进气系统及空压机进气和各种不同的制造和化学工艺。所关心的旋风分离器通常包括在主体的进气部分中引起旋流的叶片机构。引起旋流的叶片机构引起空气流涡旋或自旋，该空气流由于离心力对旋流颗粒物的作用而使夹带的粉尘和颗粒物向外朝送气管壁迁移。然后净化的气体从分离器的中心部分流出进入净化空气放气管，而旋流气体中的离心力使粉尘和颗粒物穿过旋风分离器的壁中的环形间隙或窗口向外排放。

多室旋风分离器在该技术中众所周知。例如，美国专利6884273公开了一种具有若干组并联安装的旋风室的多室旋风分离器。

美国专利4008059公开了一种用于除去进入发动机室气滤清器的颗粒物的旋风分离器。

美国专利4537608公开了用于从气流中除去污染物粒子的系统，该系统包括多个并排安装在两个垂直排中的涡流空气滤清器（旋风分离器）。

美国专利公告2008/0209869 A1公开了一种过滤器外壳的进气区，该进气区用作其包括多个并排安装的旋风收集器的前置过滤器。提供旋风分离器作为习惯应用的特定单元。

如从上述情况可以理解，许多种旋风分离器前置净化器为该领域的技术人员众所周知。如从上述现有技术和目前技术水平也能看出，众所周知的前置净化器在惯用的外壳中利用若干单独的旋风分离器室或者可供选择地定制的若干室的旋风分离器组，二者都经过设计并适合于特定的应用。这些单独的旋风分离器室通常都是注塑和随后压到钢板或塑料板中。通常这些室穿过环形间隙或是穿过旋风分离器室中的窗口或开口径向向外排出污染物。

发明内容

在本发明的一方面，模块式旋风分离器前置净化器系统包括至少一个构造为从空气流除去颗粒物的模块式旋风分离器组（block）。在本发明中，提供若干模块式旋风分离器组作为部件被设计跨越用于潜在不同前置净化器应用的不同前置净化器系统来重新使用。模块式旋风分离器组包括一个或多个旋风分离器室，该旋风分离器室并联安装并构造为使气流涡漩用于通过离心力除去污染物。每个旋风分离器室都具有旋风分离器外壳，该外壳具有用于从进气流中除去的颗粒物的颗粒物排放口。模块式旋风分离器组构造为标准化尺寸和旋风分离器室配置（在一组上的旋风分离器的数量和类型）。模块式旋风分离器组被设计成选择性地可结合以便由此提供具有所需气流特征和任何规定的前置净化器应用所需的除去颗粒物能力的旋风分离器前置净化器系统。前置净化器系统可以包括外壳，该外壳加工成一定尺寸用于至少一个规定的前置净化器应用，并适合于支承式容纳选择性地结合供应用的模块式旋风分离器组。模块式前置净化器系统通过采用外壳可成形和可适合于其它应用，而重复使用足够数量和类型及尺寸的模块式旋风分离器组，如由应用的要求所决定的。

在本发明的另一方面，外壳还包括第一外壳半和对称配合的第二外壳半。当两个外壳半配合时，成形并适合于在其中形成颗粒物收集室和在外壳中形成颗粒物出口。外壳构造为从旋风分离器的排放口捕获颗粒物。有利地，外壳两半是对称和可互换的，而能用同一模具制造该两半。可以想象，外壳两半可以配合式固定在一起，以便用下列手段的任一种形成前置净化器外壳，这些手段包括：螺纹紧固件，卡扣配合连接，胶粘剂，振动焊接，红外焊接，热板焊接或激光焊接。

在本发明的另一方面，各模块式旋风分离器组的至少其中之一包括倾斜的侧缘，该倾斜的侧缘设在该组的内端面部分上。倾斜的侧缘构造为引导颗粒物朝向模块式旋风分离器组的侧面区域并因此离开模块式组的旋风分离器室。

在本发明的另一方面，旋风分离器室各都包括用于接收含颗粒物的进气流的上游端，用于排放经过净化的输出气流的下游端和用于把离心力传送到进气流中颗粒物上的引起旋流的结构。

此外，公开了一种用于从限定的模块式旋风分离器组类型的领域制造前置净化器系统的方法。方法包括根据应用的气流和颗粒除去要求从若干组的预定领域选择用于前置净化器的模块式旋风分离器组的类型和数量。然后将外壳设计并制造成支承式容纳选定的模块式旋风分离器组。然后把模块式旋风分离器组安装到外壳中以便形成完成的模块式前置净化器系统。

本发明的上述特点和优点及另一些特点和优点从下面结合有关附图时的实施本发明的最佳方式的详细说明很容易明白。

附图说明

图1A是按照本发明具有多个旋风分离器室和用于使碎屑偏转的倾斜的侧缘特点的可重复使用的模块式旋风分离器组的一个实施例的部件分解图。

图1B示出如图1中那样图示按照本发明的旋风分离器室的倾斜的侧缘特点及颗粒物排放部分的上游支承板和模块式旋风分离器室的上游部分的一个实施例的内部透视图。

图2示出按照本发明的装配好的模块式旋风分离器组的一个实施例的上部的透视图。

图3示出按照本发明的模块式旋风分离器前置净化器系统的一个实施例的部件分解/装配图。

图4示出按照本发明的完全装配好的模块式旋风分离器前置净化器系统的示例性实施例的透视图。

具体实施方式

本发明一般涉及建在一个或多个标准化的可重复使用的模块式组上的模块式旋风分离器前置净化器系统，而每个组都具有一个或多个旋风分离器元件，该旋风分离器元件安装成用并联方式处理空气流用于除去夹带的颗粒物。在当前技术水平下，旋风分离器前置净化器利用若干单个旋风分离器室或者通常直接附着到空气过滤器外壳上的惯用外壳中的若干旋风分离器室的惯用旋风分离器组。在现有技术中，前置净化器和旋风分离器专门加工成一定形状和尺寸，以便满足每个预定应用的几何形状、气流和颗粒物除去要求。尽管这些众所周知的设计提供易加工的解决方案，但现有技术的惯用前置净化器设计遭受相当大的加工作业和制造成本。另外，这些众所周知的惯用设计限制前置净化器系统部件在不同应用之间的重复使用。

为了有利地克服这些问题，本发明提供一种模块式旋风分离器前置净化器系统，其中供新的应用的前置净化器系统用标准化的使用预制部件制造的模块式旋风分离器组建成，而每个组都具有一个或多个旋风分离器室。有利地，每种新的前置净化器应用都可以利用惯用的外壳，而前置净化器系统成本降低和制造效率从标准化模块式旋风分离器组的重复使用得到。标准化的模块式旋风分离器组的重复使用能使加工作业和开发成本减少且还扩展到更大数量前置净化器设计和应用上。

在本发明中，标准尺寸模块式旋风分离器组可以被制造并随后作为“现成的”部件从制造仓库中被得到。可以预期并打算把模块式旋风分离器组用各种各样尺寸提供，而该尺寸根据所需流速、除去颗粒物要求、实际组的尺寸、材料和其它因素而有所不同，如前置净化器应用的各种各样技术规格所要求的。将特定的前置净化器外壳设计成容纳所需数量和类型的模块式旋风分离器组。外壳可以是定制的外壳，该定制的外壳设计并适合于配合预定应用的几何要求，而使标准化的模块式旋风分离器组适合于配合终端应用的特定几何界面要求，以便提供成功的前置净化器单元。

图1A示出本发明的一个实施例的部件分解图，其中示例性的标准化尺寸模块式旋风分离器组12具有16个安装成并联处理含颗粒物的气流的旋风分离器室，并包括一个用于使来自旋风分离器室14附近的碎屑偏转的倾斜式侧缘20（见图2）。在图1A所示的本发明的特定方面，圆形送气管22设在上游支承板26上，并和该上游支承板26如通过注塑法形成或模制成一个部件。在本发明的另一些方面，全部的旋风分离器室或室部件如圆形送气管22可以分开模制而然后通过该领域的技术人员众所周知的任何种手段（包括胶粘剂、摩擦焊接、激光焊接）或通过快速压紧插入法固定到上游支承板26上。

如图1A中所示，每个旋风分离器室都包括颗粒物排放口28，由于每个旋风分离器室14中离心力对涡旋气流的作用，所以穿过该排放口28把由旋风分离器室14所除去的颗粒物强行排出。

在特别示出的实施例中，模块式旋风分离器组12包括多个净化空气放气管32形成于其上的下游板30。每个放气管32都加工成一定尺寸并在轴向上与和其对应的圆形送气管22对准，以便在轴向上至少部分地安放到与它对应的圆形送气管22的内部中。在图1A中，净化空气放气管32与下游支承板30如通过注塑法形成或者模制成一个部件。在本发明的另一些方面，各净化空气放气管32可以分开模制并然后通过该领域的技术人员众所周知的手段（包括胶粘剂、摩擦焊接、激光焊接）或通过快速压紧插入方法固定到下游支承板30上。在另一些实施例中，可以设置全部的旋风分离器室并用该领域的技术人员众所周知的任何种手段如上述手段单独地固定到下游支承板30上。

图1B示出上游支承板26包括像图1A中那样的模块式旋风分离器室14的圆形送气管22的一个实施例的内部透视图。图1B更清楚地示出旋风分离器室的倾斜式侧缘特点20及颗粒物排放口28。在所示的实施例中，倾斜式侧缘20设在两个最上面的旋风分离器室之间，并平稳地形成为最上面的圆形送气管80之间的桥接件和在切向上与最上面的圆形送气管80相交。有利地，相邻行中旋风分离器室的水平定位（用圆形送气管22表示）是水平地偏置或交错，以便在较小尺寸的组中提供较高的流动能力，而同时另外为倾斜的侧缘20提供斜坡，以便帮助使向下掉落的碎片撞击斜坡20时落向模块式旋风分离器组12的侧面（在图1B中这是与观察者最接近的侧面）。

在所示的实施例中，上游支承板26包括密封法兰68，该密封法兰68在圆周上围绕上游支承板26的周边设置。有利地，在密封法兰68和上游支承板26之间的边界上设一台阶72，设台阶72使上游支承板能紧密装配到容纳前置净化器外壳（如图3中所示的外壳）中开口的模块式旋风分离器组中。尽管台阶72和密封法兰68在图1B中显示为示例性的附接手段，但本发明不限于利用台阶72和密封法兰68来将上游支承板密封式附接到下游板30上。在不脱离本发明的讲述的情况下，可以使用该领域的技术人员众所周知的其它合适的附接手段。

图2示出按照本发明组装好的模块式旋风分离器组12的一个实施例的上部的透视图。各旋风分离器室14示出在组装好的状态下具有安放到圆形送气管22的内部的净化空气放气管32。在上游支承板26附近可见到的是引起旋流的结构16的部件，该引起旋流的结构16示出为设在圆形送气管22的内部的空气导向叶片结构。另外可见的是在圆周上围绕下游支承板30的周边设置的密封法兰70。有利地，台阶74设在密封法兰70和下游支承板30之间的边界上，该台阶使下游支承板30能紧密装配到容纳前置净化器外壳（如图3中所示的外壳）中开口的模块式旋风分离器组中。倾斜的侧缘20及如设在旋风分离器室14中的一部分引起旋流的结构16也是可见的。如上所述，本发明不限于利用台阶72和法兰68来密封式将上游支承板附接到下游支承板30上。在不脱离本发明的讲述的情况下，可以使用该领域的技术人员众所周知的其它合适的附接手段。在一些可供选择的实施例中可以想像，附接手段包括振动焊接、热板焊接、超声波焊接、红外焊接及胶粘剂，仅举几个例子。

如图2，1A和1B中另外示出的，每个组装好的旋风分离器室14都包括颗粒物排放口28，由于离心力对涡旋气流的作用，将由旋风分离器室14所除去的颗粒物穿过排放口28排出。这些颗粒物被下面图3所讨论的外壳导引。

图3示出按照本发明的模块式旋风分离器前置净化器系统10的一个可能的示例性实施例的装配图。前置净化器系统10包括示例性的外壳34，该外壳34构造为容纳一个或多个模块式旋风分离器组（在所示的实施例中是4组）。各旋风分离器组可以是例如上述示例性模块式旋风分离器组12的变化。如上所述，可重复使用的模块式旋风分离器组可以用具有不同安排的不同尺寸提供，而旋风分离器室的类型设计成满足气流和颗粒物除去要求。本发明的实施例不限于例图中所示的配置，因为例图仅作为一个示例性配合提供给读者来更好理解本发明。模块式旋风分离器组可以用任何合适的尺寸设置，用于将任何所需数量的旋风分离器室14包括到标准尺寸的模块式可重复使用的单元中。外壳34可供选择地可以构造为容纳两个或多个尺寸的模块式旋风分离器组，或者可供选择地所有模块式旋风分离器组可以具有相同的形状和尺寸，如图3的示例性图例中那样。

优选地，外壳由两个外壳半部分36和38形成，而每个外壳半部分都具有对称设计，这样两个外壳半36和38可以用相同的工具或模具形成模制，因而对低容量制造程序减少了制造加工作业的成本。在图3所示的实施例中，两个外壳半36和38可以沿着配合法兰40和42安装在一起，以便限定具有圆形出口开口48的颗粒物收集室76，该出口开口48构造为有保留地安装用来从模块式旋风分离器前置净化器系统10除去分离的颗粒物的换气口44或吸气口。换气口44包括圆周捕集槽50，该补集槽50构造为沿着圆形出口开口48的边缘78容纳并可安装地接合两个外壳半36和38。在某些实施例中，换气口44能分成两个部分，而在每个外壳半36，38中都包括每个部分的其中之一。可以想像，两个外壳半（36，38）可以通过任何种手段可配合地固定在一起，这些手段包括：螺纹紧固件、卡扣配合连接、胶粘剂、振动焊接、红外焊接、热板焊接或激光焊接，连同如该领域的技术人员众所周知的其它紧固手段。

在可供选择的实施例中，外壳半36可以用设在车辆（例如拖拉机）的车身外部或金属板中的切口代替，切口构造为容纳第一旋风分离器组52。在该可供选择的实施例中，第二外壳半38安装到车辆外部的内表面上，并对准以便接合第一旋风分离器组半52，而第二旋风分离器组半54紧固到第二外壳半38上。

在两个外壳半36和38装配形成外壳34之后，可以将各单个模块式旋风分离器组12（见图2）紧固到外壳上以便形成完工的模块式旋风分离器前置净化器系统10。如上所述，有利地一些部件如模块式旋风分离器组12和换气口44或吸气口能跨越不同的模块式旋风分离器前置净化器系统共用，以使加工作业成本最低且提供可重复使用的部件的标准化。

在本发明的至少一个实施例中，可以将可拆卸的模块式旋风分离器12单独地并可拆卸地用任何种类紧固装置56如螺纹紧固件像螺栓和螺钉、扭锁夹、任何种类夹子、各种卡扣配合连接等固定到外壳34上，如该领域的技术人员众所周知的，而不偏离本发明的公开。在至少一个实施例中，紧固装置56可以包括带T形柄的螺栓（或T形螺栓）。T形螺栓56各都具有带螺纹部分60的细长圆柱体，该螺纹部分60设在一端处，而T形柄58设在相对端处。在图3所示的示例性实施例中，第二旋风分离器半组54包括紧固于其上如紧固到下游支承板30上的T形螺栓接合件64。T形螺栓接合件64包括带螺纹的插口66，该插口66加工成一定尺寸并构造为用螺纹接合T形螺栓56的螺纹部分60。第一旋风分离器半组包括孔洞62，该孔洞62加工成一定尺寸、成形并对准以便穿过其容纳一部分T形螺栓56，因此可拆卸式和可安装地接合T形螺栓接合件64。T形螺栓56的柄58使T形螺栓能用手拧紧，以便可压缩地将第一和第二半组部分52和54安装在一起并安装到外壳34上，以便形成安装到外壳34上的装配好的模块式旋风分离器组12（如用上述图2所示并讨论的）。T形螺栓56还可以操作成能除去两个旋风分离器半组（52，54）的至少其中之一用于检修。在某些实施例中，模块式旋风分离器组12的上游支承板26和/或下游支承板30可以用任何手段（包括振动焊接、红外焊接、热板焊接、激光焊接、卡扣配合连接、或胶粘剂）紧固到前置净化器外壳上。另外可以想像，其它紧固手段也可以应用，如该领域的技术人员众所周知的。

图4示出如上述图3所讨论那样装配的完全装配好的模块式旋风分离器前置净化器系统10的透视图。

模块式旋风分离器前置净化器系统10能与空气滤清器/空气过滤器组件结合使用。在另一些应用中，模块式旋风分离器前置净化器系统10可以与空气滤清器或空气过滤器分开利用，如在某些除尘和扫除机应用中那样。模块式旋风分离器前置净化器技术的典型应用包括，但不限于，接通和关闭公路发动机、压缩机和固定发动机。这些应用一般具有较小的制造体积，这限制了在投标环境中成功获得业务的工具业务的投资量。本发明的模块式旋风分离器前置净化器技术使组合式标准化部件能跨越具有不同车辆和客户的若干不同应用而使用，同时还使每个客户具有当和现有技术系统相比时在降低成本方面满足他们规定的要求的惯用解决方案。有利地，模块式旋风分离器前置净化器系统10提供选择和成形第一和第二旋风分离器半组（52和54）的灵活性以便满足各种包装要求。

在本发明的一方面，倾斜的侧缘20可以设在位于模块式旋风分离器组12的上部处的旋风分离器室的上方。倾斜的侧缘20构造为引导颗粒物通向模块式旋风分离器组12的侧面以便将颗粒物带离到外壳34的出口开口48。在图2中，颗粒物被引导通向模块式旋风分离器组12的右侧并远离组12的旋风分离器室14。有利地，倾斜的侧缘20帮助排出较大的颗粒物和碎屑，如在农业或建筑应用中可以遇到的。有利地，倾斜的侧缘20通过使颗粒物偏转从另一些模块式旋风分离器组掉落而有助于将另外的模块式旋风分离器组12一个堆垛在另一个上。

尽管已经详细说明了用于实施本发明的最佳方式，但本发明涉及的该领域的技术人员知道在所附的权利要求书的范围内用于实践本发明的各种不同的可供选择的设计和实施例。

Claims (12)

1.一种模块式旋风分离器前置净化器系统，包括：

至少一个模块式旋风分离器组，该组具有至少一个旋风分离器室，该旋风分离器室构造为使气流涡旋用于通过离心力除去污染物，上述旋风分离器室具有：

旋风分离器外壳，该外壳具有用于从进气流除去的颗粒物的颗粒物排放口；

其中上述模块式旋风分离器组构造成标准化尺寸和旋风分离器室配置；和

其中上述模块式旋风分离器组选择性地可结合以便提供上述旋风分离器前置净化器，上述旋风分离器前置净化器具有所需的气流和对于规定前置净化器应用的颗粒物除去能力；和

前置净化器外壳加工成一定尺寸用于上述规定的前置净化器应用并适合于支承式容纳上述选择性地结合的模块式旋风分离器组；

其中上述模块式前置净化器系统通过使上述前置净化器外壳适应以容纳足够数量的从上述标准化尺寸和配置中选定的上述模块式旋风分离器组可构造为其它应用。

2.如权利要求1所述的模块式旋风分离器前置净化器，其中上述前置净化器外壳还包括：

第一外壳半；和

第二外壳半，上述两个外壳半当配合在一起时构造并适合于形成颗粒物收集室和颗粒物出口；

其中上述前置净化器外壳构造为从上述排放口捕集颗粒物；和

其中上述外壳半是对称的和可互换的，而能通过共用模具制造上述外壳半。

3.如权利要求1所述的模块式旋风分离器前置净化器，其中上述模块式旋风分离器组的至少其中之一包括倾斜的侧缘，该倾斜的侧缘构造为引导颗粒物通向模块式旋风分离器组的侧面区域并离开上述旋风分离器室。

4.如权利要求2所述的模块式旋风分离器前置净化器，其中上述旋风分离器室各都包括：

用于接收上述进气流的上游端；

用于排放净化的输出气流的下游端；和

用于将离心力加到上述进气流中上述颗粒物上的引起旋流的结构。

5.如权利要求2所述的模块式旋风分离器前置净化器，其中上述第一和第二前置净化器外壳半通过下述方法其中之一固定在一起以形成上述前置净化器外壳：螺纹紧固件，卡扣配合连接，胶粘剂，振动焊接，红外焊接，热板焊接或激光焊接。

6.如权利要求4所述的模块式旋风分离器前置净化器，其中

上述模块式旋风分离器组还包括第一旋风分离器组半和第二旋风分离器组半，

其中上述旋风分离器室的上述上游端固定到上述第一旋风分离器组半上，和

其中上述旋风分离器室的上述下游端固定到上述第二旋风分离器组半上。

7.如权利要求6所述的模块式旋风分离器前置净化器，其中

上述第一和第二旋风分离器组半的其中之一或二者通过下述方法的其中之一固定到上述前置净化器外壳上：振动焊接，红外焊接，热板焊接，激光焊接，卡扣配合连接，或胶粘剂。

8.如权利要求6所述的模块式旋风分离器前置净化器，还包括至少一个紧固装置，该紧固装置构造并适合于可拆卸式将上述模块式旋风分离器组固定到上述前置净化器外壳上。

9.如权利要求8所述的模块式旋风分离器前置净化器，其中上述至少一个紧固装置是至少一个螺栓或至少一个卡扣配合连接中的任一个。

10.如权利要求8所述的模块式旋风分离器前置净化器，其中

上述至少一个紧固装置是至少一个T形螺栓，该T形螺栓具有细长的圆柱体、设在第一端处的螺纹部分和设在相对的第二端处的T形柄；

其中上述旋风分离器前置净化器还包括在上述模块式旋风分离器组外壳半的其中之一中的孔洞，该孔洞加工成一定尺寸并构造为容纳穿过其的上述T形螺栓的一部分；和

其中上述旋风分离器前置净化器还包括T形螺栓接合件，该接合件固定到不同的模块式旋风分离器组的外壳半上，构造和对准以便用螺纹接合上述T形柄的上述螺纹部分。

11.一种从限定范围的模块式旋风分离器组类型制造前置净化器系统的方法，包括：

按照应用的空气流量和除去颗粒物要求选择模块式旋风分离器组的类型和数量；

设计和制造外壳以便支承式容纳上述模块式旋风分离器组；和

将上述旋风分离器组安装到上述外壳中。

12.如权利要求11所述的方法，其中上述安装步骤通过下述步骤实施：

将上述模块式旋风分离器组的第一半放到上述外壳上位置中；

将上述模块式旋风分离器组的第二半放到上述外壳上位置中；和

用下述方法的任一种将上述模块式旋风分离器组半固定在一起并固定到上述外壳上：螺纹紧固件，胶粘剂，卡扣配合连接或焊接。

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