CN105073220A - 一种分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分离器(1)，用于从包括夹带微粒污染物的液流中分离污染物，包括同心地布置在撞击表面(35)内的圆柱形分隔壁(28)。圆柱形分隔壁限定了第一腔(42)，液流进入所述第一腔(42)并轴向流过。分隔壁具有多个孔口(29)，液流通过所述孔口(29)流向所述撞击表面。当液流撞击所述撞击表面时，污染物从所述液流分离并且流到排油口(23)。隔板(31)布置成沿轴线移动，从而根据第一腔内的液压和压力基准之间的压差调节、通过沿分隔壁移动以渐进地遮挡各孔口来调节各孔口的开口横截面积。孔口间隔布置从而不会在沿致动器轴线的方向上重叠。

Description

一种分离器
技术领域
本发明涉及一种分离器。尤其是一种用于将流体中的微粒、液体和浮质污染物分离出来的分离器。
背景技术
往复式发动机内的吹漏气(blow-bygas)是燃烧过程中产生的副产物。在燃烧过程中，一些燃烧气体的混合物通过活塞环或其他密封件溢出，然后进入到活塞外部的发动机曲轴箱。术语“吹漏气”是指气体溢出活塞密封件这一现象。吹漏气的流级取决于几个因素，例如，发动机排量、活塞气缸密封件的效力以及发动机的功率输出。吹漏气通常具有以下成分：油(可为液体或浮质，并且浮质液滴在0.1μm至10μm的范围内)、灰粒、氮氧化物(NOx)、烃类及其他有机物、一氧化碳、二氧化碳、氧气、水以及其他气态空气组分。
如果吹漏气被保存在无出口的曲轴箱内，则曲轴箱内的压力会升高，直至该压力通过曲轴箱油泄露至发动机内的其他地方而得到释放，例如泄露至曲轴箱的密封件处、量油尺密封件处或涡轮增压器密封件处。这样的泄露会导致损坏发动机。
为了防止这样的损坏以及过度的油耗，已知的是提供排出阀以允许将吹漏气排放到空气中。然而，随着普遍渐增的环保意识，尤其是在汽车制造业中，已经不允许因从曲轴箱内排油和其他污染物造成的吹漏气排放到大气中。此外，这样的排放加剧了曲轴箱油的消耗速度。
因此，目前采用过滤吹漏气的方式。然后，可以要么如以前一样将过滤后的吹漏气排放到空气中(在开环系统中)、要么将过滤后的吹漏气回流到发动机的进气口(在闭环系统中)。吹漏气可经过过滤介质或其他已知形式的气体污染物分离器。将净化后的气体回流至发动机进气口的发动机吹漏气/油分离器的传统设置被称为封闭曲轴箱通风(CCV)系统。
在开环和闭环系统中，对更高的吹漏气分离效率的需求正逐渐增加。发动机制造商和终端用户大多倾向于仅使用能够在整个使用寿命期间保持稳定的发动机组件。虽然已有了终生受用的分离器，但是迄今为止，通常仅有有源离心分离器以及静电除尘器能够达到所需的分离效率。这样的分离器制造成本高、耗费电能高或者具有易磨损的活动部件。低成本的终生受用的撞击分离器(当在受污染的气流撞击到横断气流的撞击板上时，气流发生分离)通常不容易达到所需的分离效率。在本领域，撞击分离器也被称作惯性气-液撞击分离器。众所周知，惯性气-液撞击分离器已用于封闭式曲轴箱通风系统中。将流体经由裂缝、喷嘴或其他孔口加速到高速，并且引导该流体对准撞击板以引起急剧的方向变化，从而从液流中去除污染物。
WO-A-2011/095790公开了一种使用惯性撞击表面而从液流中分离污染物的分离器。受污染的吹漏气经由调节室壁中的孔口从调节室流出，从而对准撞击表面。该孔口从壁的顶部处的宽端朝向窄端呈锥形。该分离器包括沿着该壁滑动的隔板，从而渐进地覆盖和露出该孔口，以根据调节室内的压力改变该孔口的开口面积。该孔口的锥形形状可助于消除泵压波动情况。
发明内容
本发明提供了一种分离器，其中，在第一腔和撞击表面之间的分隔壁上设置有第一孔口和第二孔口，第一孔口和第二孔口间隔开从而两者之间不存在沿致动器轴线方向的重叠，致动器沿所述轴线移动以改变各孔口的开口面积，各孔口之间沿所述致动器轴线的间隔、与第一孔口和第二孔口中高度较小的那个孔口的高度的比率大于或等于0。
相应地，本发明提供一种从包括夹带微粒污染物的液流中分离污染物的分离器，包括：
第一腔，具有第一入口，液流通过所述第一入口进入所述第一腔，以沿所述第一腔轴向流动；
撞击表面，位于所述第一腔的下游，设置成在液流离开所述第一腔后偏转所述液流，以使得污染物从所述液流中分离，
分隔壁，将所述第一腔与所述撞击表面分隔开，所述分隔壁具有形成在内的第一孔口和第二孔口，液流通过所述第一孔口和第二孔口流出所述第一腔并流向所述撞击表面，以及
致动器，设置成沿致动器轴线移动，从而根据所述第一腔内的液压与压力基准之间的压差、通过沿所述分隔壁移动以渐进地遮挡各孔口来调节各孔口的开口横截面积，
其特征在于，第一孔口和第二孔口相间隔以使得两个孔口之间不存在沿所述致动器轴线的重叠，并且两个孔口之间沿所述致动器轴线的间隔与第一孔口和第二孔口中高度较小的那个孔口的高度的比率不大于约2.5。
与吹漏气通过单个孔口提供的区域离开第一腔并流向撞击表面的系统相比，在分隔壁中设置分立的第一和第二孔口可助于减小通过各孔口流向撞击表面的吹漏气流的偏离(divergence)。相应地，当碰撞所述撞击表面时，吹漏气的流动方向可保持为近似垂直于所述撞击表面(例如，与所述表面呈90±20°的角度)。这可助于优化分离效率。
可选地，各孔口之间沿所述致动器轴线的间隔与第一孔口和第二孔口中高度较小的那个孔口的高度的比率不大于约2.0，优选的不大于约0.5，更优选的不大于约0.25，更优选的不大于约0.15，尤其是不大于0.1，例如，不大于0.075。该比率的值不小于0，以使得各孔口之间不存在沿该致动器轴线的重叠。优选的，各孔口之间的间隔与较小的那个孔口的高度的比率至少为约0.05。
可选地，各孔口之间的间隔至少为约0.05mm，更优选地，至少为约0.08mm，例如，至少为约0.1mm。
各孔口可围绕所述致动器轴线横向偏移。当各孔口围绕该装置的所述致动器轴线横向偏移时，各孔口之间沿所述致动器轴线具有较小的间隔。
沿轴向方向在相邻孔口的中心之间测得的横向偏移的角度值可为180°。优选地，该角偏移可小于180°，更优选地为120°或更小，更优选地为100°或更小，更优选地为75°或更小，并且更优选地为35°或更小。
各孔口之间沿所述致动器轴线的间隔可接近或等于0。这可助于维持孔口尺寸随第一腔和压力基准之间的压差的变化而持续变化。这有利于提供高效操作的分离器，该分离器以极少或为零的压力波动。
使用撞击表面从液流中分离污染物的优势在于：分离器不涉及使用会随着使用而消耗从而不得不进行更换的分离介质。
一个或多个孔口的完全打开边缘(即，当孔口的状态在部分打开和完全打开之间变化时，致动器所横跨的那个边缘)、或者一个或多个孔口的完全闭合边缘(即，当孔口的状态在部分闭合和完全闭合之间变化时，致动器所横跨的那个边缘)、或者一个或多个孔口的完全打开边缘和完全闭合边缘中的每个边缘，可设置为垂直于所述致动器轴线延伸并且沿整个长度基本上是笔直的。具有垂直于所述致动器轴线的笔直边缘的孔口将趋于在所述致动器移动横跨孔口的同时完全闭合或完全打开。如果各孔口的各边缘是笔直的并且垂直于所述致动器轴线，则有可能将两个孔口定位为沿该致动器轴线彼此靠近但之间不存在重叠。
优选的，当致动器沿分隔壁移动时，最后闭合的那个孔口的完全闭合边缘是非笔直的边缘。所述非笔直的边缘可成形为使得该孔口具有凹陷的边缘。非笔直的边缘，尤其是凹陷的边缘，可助于减少泵压波动和振荡的风险。非笔直的边缘，尤其是凹陷的边缘，可助于减少泵压波动以及高、低压振荡的风险。
当孔口的完全打开边缘和完全闭合边缘中的每个边缘都是笔直的边缘并且端部边缘也是笔直的且平行于所述致动器轴线时，该孔口将为矩形(或方形)的。优选的，第一孔口和第二孔口中的每个孔口为近似矩形(尽管其中一个孔口，例如第一孔口的完全闭合边缘可以如上所述的为非笔直的)。
各孔口的尺寸可以为第一孔口和第二孔口中较小的那个孔口的面积至少为约2mm2，更优选地为至少约4mm2，例如，至少约5mm2。各孔口的尺寸可以为第一孔口和第二孔口中较大的那个孔口的面积不大于约50mm2，优选地不大于约40mm2，例如，不大于约30mm2。第一孔口和第二孔口的面积可近似相等。分离器可包括分隔壁中的一个或多个开口，一旦所述致动器移动到使第一和第二以及可能的其他孔口打开以供流体流动的位置，上述开口可通过所述致动器的连续运动而打开。所述开口的面积可能显著地大于所述第一、第二以及可能的其他孔口的面积，例如，该开口的面积为最大的孔口的面积的至少五倍。所述开口可显著地增加供液流经过该分离器内的该分隔壁的开口面积，可避免该分离器在极端操作条件下过载。
第一孔口和第二孔口中每个孔口横向于所述致动器轴线所测得的宽度与高度的比率至少大约为1，优选为1.5，更优选地至少为约2.0，例如，至少为约2.5。对于某些应用场合，例如，当第一腔具有直径大于约40mm的圆形横截面时，该比率的值可至少为约5.0，甚或至少约7.0。
第二孔口的中心可沿所述分隔壁、相对于所述第一孔口的中心而横向移位。例如，所述第一孔口和第二孔口可间隔开以使得两个孔口之间不存在横向重叠。这可易于设置各孔口从而使得各孔口之间不存在所述该致动器轴线的重叠，尤其是当分隔壁是由脆性材料(例如，聚合材料)制成时。
分隔壁可为薄片的形式。薄片可在两个维度上延伸。旨在与薄片形式的分隔壁配合作用的致动器可以为分立的薄片的形式，其中所述致动器和分隔壁在其相对的表面上彼此接触。所述致动器可沿平行于所述分隔壁的轴线、相对于所述分隔壁滑动。
分隔壁可为圆柱形的，并且所述第一腔可由所述圆柱形的分隔壁限定。由分隔壁限定的圆柱体可具有圆形横截面。
所述致动器可设置为在所述分隔壁之上滑动从而调节分隔壁中各孔口(以及任何较大开口)的开口横截面积。优选的，致动器与所述分隔壁的接触线在所述分隔壁上的恒定高度处，其中该高度是沿所述致动器轴线测得的。相应地，当所述分隔壁为具有圆形横截面的圆柱形时，所述接触线将限定垂直于所述致动器轴线的圆形平面。当所述分隔壁为薄片形式时，所述接触线将沿所述分隔壁延伸，并垂直于所述致动器轴线。
所述致动器可包括将所述第一腔与压力基准分隔开的隔板，所述隔板设置为响应于横跨所述隔板的压差的变化而移动。所述致动器和所述分隔壁之间的接触线可通过所述隔板自身提供。可替代地，所述致动器可包括密封件，其直接或间接附着于隔板，所述密封件的位置由所述隔板控制。
所述致动器可配置为在其完全闭合位置覆盖所有孔口。
所述隔板可包括管状膜，其紧固于所述分隔壁的一端并且设置为渐进地折叠和展开从而分别露出和覆盖各孔口。所述管状膜的位置由所述第一腔中的流体和压力基准之间的压差决定。横跨所述隔板的压差可提供所述致动器和分隔壁之间的密封压力。
所述第一孔口和第二孔口可在圆柱体的一侧上彼此靠近设置，例如，各孔口之间具有较小间隔以使得之间不存在围绕致动器轴线的重叠。在各孔口之间设置较小间隔可助于避免由设置孔口而造成的分隔壁中的薄弱部分。各孔口围绕所述致动器轴线彼此靠近设置，例如，之间具有较小重叠或者不具有重叠，以允许在模制步骤中形成所述分隔壁，其中，通过使模具组件横向滑动而在所述分隔壁中形成邻近的孔口。
所述分离器可包括至少第三孔口，围绕圆柱体的外周与第一孔口和第二孔口间隔开。所述第一孔口和第三孔口之间沿所述致动器轴线的间隔可大于所述第一孔口和第二孔口之间的间隔。所述分离器可进一步包括第四孔口，靠近所述第三孔口设置，围绕所述圆柱体的外周与所述第一孔口和第二孔口间隔开。所述第一孔口和第四孔口之间沿该所述动器轴线的间隔可大于所述第一孔口和第三孔口之间的间隔。所述第二孔口和第三孔口之间沿所述致动器轴线的间隔可与所述第一孔口和第二孔口之间的间隔相近(20％以内)。所述第三孔口和第四孔口之间沿所述致动器轴线的间隔可与所述第一孔口和第二孔口之间的间隔相近(20％以内)。
所述第一孔口和第二孔口可围绕圆柱体间隔开。允许在模制步骤中形成这两个孔口，其中，使用独立的可移动的模具组件在所述分隔壁中形成这两个孔口。
所述分离器可包括至少第三孔口，其中所述第一孔口和该第三孔口之间沿所述致动器轴线的间隔大于所述第一孔口和第二孔口之间的间隔。所述第二孔口和第三孔口之间沿所述致动器轴线的间隔可与所述第一孔口和第二孔口之间的间隔相近(20％以内)。所述第一孔口和第三孔口可在圆柱形的分隔壁上彼此靠近设置。例如，它们可在垂直于所述致动器轴线的方向上重叠而不会必然地将所述分隔壁弱化到无法接受的程度，并且可以以堆叠形式彼此对准。以这种方式设置的第一孔口和第三孔口可在模制步骤中形成，其中，使用通常的可移动的模具组件在所述分隔壁中形成这两个孔口。还可设置第四孔口。所述第四孔口可相对于所述第二孔口、以与所述第三孔口相对于该第二孔口类似的方式设置。
当所述第一腔具有圆形横截面时，其内径可为至少约10mm，或至少约20mm。其内径不大于约120mm，并且优选为不大于约80mm，例如，不大于约65mm。尺寸超出这些范围之外的分离器装置也是可设想的。
优选的，各孔口设置在所述分隔壁中以使得液体流过孔口的方向垂直于孔口处的分隔壁。这可助于确保在所述分隔壁和与所述分隔壁间隔开的撞击表面之间流动的液体将朝向垂直于该表面的撞击表面流动。当所述分隔壁为非平面时，例如，具有圆形横截面时，优选的，为了满足这一目标，围绕所述分隔壁而周向地间隔开的各孔口的各边缘壁大致垂直于所述分隔壁的表面。优选地，所述第一孔口或该第二孔口的周向地间隔开的边缘壁与所述分隔壁在边缘壁处的表面切线之间的夹角不大于约20°，更优选地，不大于约15°。所述孔口的周向间隔开的边缘壁与所述分隔壁的表面切线之间的夹角略微偏离0度可便于在模制操作中孔口的形成，从而允许通过平移移除模具组件。
非平面的分隔壁中的孔口沿所述致动器轴线间隔开的各边缘可垂直于所述分隔壁的表面。
各孔口可沿着围绕所述分隔壁外周的螺旋路径而形成在所述分隔壁中。
最后闭合的那个孔口可具有不在直线上延伸的、垂直于所述致动器的移动方向的完全闭合边缘。例如，所述完全闭合边缘可以是弯曲的。这可助于减少在致动器行程的最大距离处所述孔口的突然闭合而造成的泵压波动。
所述分离器可包括作用于所述致动器的偏置组件。所述偏置组件可在所述致动器和相对于所述分隔壁固定的点(例如，所述偏置组件的端部可固定于所述第一腔的壁上一点)之间起作用。所述偏置组件可用于改变对所述分离器供应液流的容器(例如曲轴箱)内工作压力的范围。例如，弹簧可将所述致动器朝向闭合位置偏置，从而增加所述容器内的正常最小压力和/或正常最大压力。施加在所述致动器上的朝向该闭合位置的偏置力的减小(包括朝向打开位置的施加偏置力)可减小所述容器内的正常最小压力和/或正常最大压力。所述偏置组件可使所述容器内的工作压力发生至少约2mBar的变化，例如，至少约5mBar的变化。
附图说明
现将仅通过示例方式结合随附附图对本发明进行说明，其中：
图1是包括封闭式曲轴箱通风(CCV)系统的发动机系统的示意图；
图2是包括根据本发明的撞击分离器的CCV系统的横截面示意图；
图3是图2中撞击分离器的局部放大横截面示意图；
图4是图3中的撞击分离器的局部剖视图，其在介于0和250公升/分钟之间的吹漏气流速下工作；
图5是图4中的撞击分离器的细节的俯视图；
图6是图5中的撞击分离器的细节的俯视图，其中通过三侧投影示出了侧视图；
图7是本发明的撞击分离器的可替代实施例的局部剖视图，其在介于0和500公升/分钟之间的吹漏气流速下工作；
图8是图7中的撞击分离器的细节的俯视图；
图9是图8中的撞击分离器的细节的俯视图，其中通过四侧投影示出了侧视图；
图10是本发明的撞击分离器的分隔壁内的吹漏气在由互相垂直的箭头表示的X-Z方向上流动的示意图；
图11是本发明的撞击分离器的分隔壁内的吹漏气在由互相垂直的箭头表示的X-Y方向上流动的填充示意图；
图12是本发明的撞击分离器的分隔壁的示意图，示出了孔口尺寸和间隔；
图13A至13G是该分隔壁中各孔口的方位和间隔的各示例的示意图；以及
图14是对应于图6和图9的视图，示出了相邻孔口之间在致动器轴线方向上的横向角偏移。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
将净化后的气体回流至发动机进气口的发动机吹漏气/油分离器的传统设置通常被称作为封闭式曲轴箱通风系统(closedcrankcaseventilationsystem，CCVsystem)。
图1例示了连接至柴油机2的传统CCV系统1的设置。来自发动机曲轴箱的吹漏气沿着进气导管3传递到CCV系统1。该CCV系统1包括与进气导管3和污染物分离器5串联的调节器4。图1中示出了结合的调节器4和分离器5。
CCV系统1内设置有泵6以增加横跨分离器5的压降，进而提高过滤效率。净化后的吹漏气通过气体出口7离开CCV系统1并被回流至发动机进气口系统。特别地，发动机进气口系统通过入口8从汽车外部吸入气体，然后该气体经过进气过滤器和消音器9、由涡轮增压器11驱动(与发送机排气管13轮流驱动)的压缩机10以及压后冷却器12，从而在将加压后的气体提供给发动机2之前冷却加压后的气体。该净化后的吹漏气从气体出口15被传递至压缩机10。从吹漏气中分离的油和其他污染物通过排油管16回流至发动机曲轴箱。
现在参考图2，其为CCV系统1的局部横截面示意图，该CCV系统1包括了用于从吹漏气流中分离液体、浮质和颗粒污染物的分离器5。所示出的各个部分包括分离器5和泵6。在本发明中，上述调节器4的功能可通过滚动隔板31的方式实现，其将稍后详细说明。
分离器5和泵6结合在一个独立单元中。分离器5具有外壳21，外壳21包括入口22和排油口23，排油口23将分离出的油经由排油管16回流至发动机曲轴箱。
分离器5包括在分离器的外壳21内纵向延伸的圆柱形分隔壁28，圆柱形分隔壁28的内部形成有第一腔42。
外壳21具有朝向外壳21的基部25的安装板24，安装板24位于排油口23的上方。安装板24的底面和基部25限定出了分离器5的下部腔26。安装板24具有分离器进口管27，分离器进口管27的其中一个开口端通向该下部腔26的内部。分隔壁28安装在分离器进口管27的另一开口端上。分离器进口管27将第一腔42连通至下部腔26，从而限定了一连续通道，使得吹漏气从入口22经由下部腔26和分离器进口管27流向第一腔42。来自曲轴箱的吹漏气，被引导从曲轴箱经由入口22进入到外壳21，然后通过分离器进口管27，如图2中箭头A所示。
在分隔壁28中设置间隔布置的孔口29，其朝向分隔壁28的远离分离器进口管27的上端。这种布置方式将随后详细讨论。
分隔壁28的上端借助于设置柔性隔板而闭合。
该柔性隔板包括滚动隔板31，其借助于密封件32连接到分隔壁28的上边缘30，密封件32可为卷边或O形密封圈。
泵6安装在该外壳21的顶部以与分离器5形成一个独立单元。如上所述，泵6用于生成低气压区，以便增加通过孔口29的气体速率并且吸入通过分离器5的被污染的吹漏气。
泵6的第一入口17接收加压气体源，在此处被称作增压气体。增压气体可由涡轮增压器11或其他适合的诸如废气的加压气体源来提供。当被用于涡轮增压发动机时，增压气体可来源于诸如进气歧管的加压气体源。可替代地，加压气体源可直接来源于涡轮增压器。第一入口17具有喷嘴18，喷嘴18形成为渐缩喷嘴，比如de-Lavaal喷嘴，其用于将增压气体加速到高速，例如加速到100～500m.s-1之间，且增压气体通常至少在渐缩喷嘴18的区域内超过1马赫。
第一入口17连接至外壳21的上部腔19，而上部腔19又连接至扩散管20。扩散管20通常形成为圆柱体。扩散管20的侧壁并不必在其整个长度上都是笔直的，而是可朝着扩散管20远离喷嘴的端部锥形向外。这种锥形有助于控制混合气流的流动方向和混合。
外壳21的上端具有安装于其上的扩散管20。扩散管20包括安装法兰45，用于将扩散管20安装在外壳21上。
圆柱管34从扩散管20的底侧延伸。包括滚动隔板的分隔壁28的上端位于圆柱管34内。圆柱管34的内壁和分隔壁28的外壁限定出了一环形空间36。圆柱管34的内壁提供了撞击表面35，该撞击表面35的功能将在稍后详细讨论。分隔壁28将第一腔42与在本实施例中为圆形的撞击表面35分隔开。
圆柱管34和外壳21之间的空间限定了第二腔43，第二腔43连接至泵6中的上部腔19。围绕圆柱管34的环形的扩散板46设置在外壳21的上部，扩散板46将上部腔19与第二腔43分隔开。
环形的扩散板46具有形成于其内的弯曲孔口50，该弯曲孔口50将第二腔43连与上部腔19连通。弯曲孔口50部分地围绕扩散板46的环形区域延伸。来自环形空间36的除去了污染物和油的净化的吹漏气流动通过第二腔43，并且经过弯曲孔口50向上朝上部腔19和泵6流动。由此，来自环形空间36的气体不会径直流入上部腔19，而是以与上部腔19呈90°至180°的角度的路径流动。这在图2中以路径B示出。
在圆柱管34内同心地设置有内圆形法兰37。滚动隔板31连同该内圆形法兰37一起限定出了上部基准腔38。该上部基准腔38通过连通至CCV系统1外部的进气口51而处于大气压力下。
滚动隔板31通过致动器33支撑于中间部分41，该致动器33配置为在第一腔42内沿纵向上下移动，从而使得随着致动器33的上下移动、滚动隔板31循序地覆盖和露出设置在分隔壁28的上部中的孔口29。
致动器33是一端部封闭的管，滑动安装在从扩散管20延伸的指状延伸部44上。这种设置用于保持致动器33在纵向上移动。
滚动隔板31包括环形滚动部40，可替代地，称作滚动盘旋部，随着中间部分41的上下运动，滚动盘旋部渐进地覆盖和露出孔口29。
圆柱支撑部54同心地位于分隔壁28内。调节器弹簧39形式的偏置组件围绕该圆柱支撑部54而设置。圆柱支撑部54借助于从圆柱支撑部54向外延伸的三个周向地等距间隔开的突起49而连接至分隔壁28的内表面。调节器弹簧39作用于致动器33，从而在致动器33响应于变化的压差而移动时能调节致动器33的运动。调节器弹簧39通过该三个突起49支撑并且定位于致动器33下方。调节器弹簧39允许曲轴箱内正常工作压力的范围在一数值范围内浮动，例如，在±10mBar的范围内浮动。
挡板47支撑在安装板24上。挡板47周向地围绕分离器进口管27的上部外缘。挡板47用于引导从吹漏气中分离出的油经由止回阀51进入排油口23。因此，从气体中分离出的油在挡板47的下方流入形成于安装板24中的油槽52，然后通过该止回阀51返回至排油口23；当下部腔26中的压力等于或稍高于油槽52中的压力时，止回阀51打开。止回阀51可设置有多个，尽管图2中仅示出了一个。
在本发明的第一实施例中，孔口29围绕分隔壁28布置，如图4-6所示。
三组孔口围绕分隔壁28的周围大致等距地间隔开。所有这些孔口29均为矩形并且在周向上拉长，宽度为x，高度为y。这些孔口在纵向和横向两个方向上都彼此间隔开，稍后将详细讨论。
x和y的值可选择为，对于通过孔口29的吹漏气给定的流率，能提供所需的压降。
在本实施例中，每组包括以间距b横向间隔开的一对孔口29，以使得这对孔口29中的其中一个孔口的中心沿着分隔壁28横向移位。每组中的第一和第二孔口29在分隔壁28外周的一侧上彼此靠近。而下一组孔口29围绕分隔壁28的外周与第一组孔口间隔开设置。
在分离器5、分隔壁28和致动器33的纵向轴z的方向上，一组孔口中的两个相邻孔口29之间的间距a被称为泄漏间隙(spillgap)。不必要的溢出引起吹漏气通过孔口29的速率降低。为了防止不必要的泄漏，该纵向间距a应该很小，优选为0，并且各孔口29之间不存在沿致动器33轴线z的重叠，即，该泄漏间隙a应大于或等于0。较小的间距a可在横跨分离器5的给定压差下维持峰值速率，并且该峰值速率可维持供气流以最短距离到达撞击表面35的矢量路径。
每组孔口29的位置与分隔壁28的上边缘具有不同的纵向距离d，其中d是从分隔壁28的上边缘到该组中较下方的那个孔口29的下边缘的距离。由此，各孔口围绕分隔壁28的外周以螺旋路径布置。
此外，两个较大的孔口29’邻近于分隔壁28的上边缘设置，并且与第二或第三组孔口中的一组位于相同的位置：其中一个较大的孔口29’与每组孔口29位于相同的位置。这些孔口29’设置为用于发动机制动或流率过度增加的情况。
在使用中，受污染的吹漏气自主排出曲轴箱并且通过分离器5。通过泵6产生横跨分离器5的压降，由此克服分离器5的高压差而不会引起过高的曲轴箱压力。也就是说，由于泵6所引起的压力的降低，吹漏气可通过较小的撞击间隙排出，这使得分离更有效率。
气体通常沿着由图2中箭头A所示的路径通过下部腔26被吸入分离器进口管27。这一部分起到气旋预分离器的作用，并且分离器进口管27此时限定气体漩涡的中心。在此阶段将液油和大颗粒从气体中分离并且使其流向排油口23。然后，吹漏气向上移动通过分离器进口管27进入第一腔42，第一腔42的上端通过滚动隔板31闭合。吹漏气经过一个或多个孔口29并且入射到环形撞击表面35上。从吹漏气中分离的油和其他污染物在撞击表面35处因重力作用而经由倾斜的挡板47、油槽52和止回阀51流向排油口23。来自排油口23的油被回流至曲轴箱。
来自第一入口17的高速增压气体射流(gasjet)进入上部腔19。该高速增压气体射流引起上部腔19内喷嘴18附近区域的压力降低。相对于外部大气压力，该压力的降低量可达250mBar。压力的这种降低使得来自分离器5的净化吹漏气大体沿着图2中箭头B的路径被吸入上部腔19内。
增压气体夹带并加速吹漏气流，吹漏气流与增压气体相互混合并加速到接近增压气体的速度。在扩散管20的出口处达到基于总流率的最终速率。
混合气流进入到扩散管20内。为了实现令人满意的吹漏气夹带和提速，优选地，扩散管20的直径应比增压气体喷嘴18的临界直径(通常为最小直径)大2～5倍，更优选大3～4倍。由于气动效应，临界直径的位置(也可称为喷嘴的喉部)可随喷嘴的最窄点而变化，这在喷嘴设计领域是已知的。
分离器5可被认为是一种可变撞击分离器，这是因为其旨在响应于吹漏气进口压力和出口压力之间的差异来提高分离效率，稍后将进行讨论。
如上所述，通过连通至CCV系统1外部的进气口51而将上部基准腔38保持在大气压力。第一腔42和下部腔26因此基本处在与发动机曲轴箱相同的压力下。
吹漏气通过一个或多个孔口29进入环形空间36。孔口29打开的数量将随着滚动隔板31在致动器33的控制下、上下滚动以覆盖和露出孔口29而变化。
孔口29的尺寸和数目决定了横跨分离器5的最小压降。
在此公开的本发明的两个实施例，均具有三组孔口并且每组包括两个孔口29，但大小和相对尺寸不同。
各组孔口中各孔口29的相对尺寸可通过泄漏间隙a与两个孔口中高度较小的那个孔口的高度y的第一比率R来描述。
因此，R＝a/y。
当泄漏间隙a为0mm时，R的值将为0。R的值将总是大于或等于0。R的值应不大于2。优选的，R的值小于上述的2。
下方的表格1和2中示出了所述两个实施例中各对孔口29的R的值。
第二比率S为每个孔口的宽度x与高度y的比率，其可用于测量各孔口的相对尺寸。
由此，S＝x/y。
优选地，S的值至少为1。
每个孔口的面积应大于0.2mm2以防止过大的气动阻力。该面积的典型值在6mm2到12mm2之间，且上限为30mm2。
当受污染的吹漏气移动通过各孔口29时，因颗粒的径向加速度而发生油颗粒的分离。吹漏气流通过孔口29，并且由于在翻转180°时的径向加速度，在滚动隔板31的表面上以及随着吹漏气碰撞该撞击表面35均发生油颗粒的撞击和分离。如图10和图11中所示。
可以使用与孔口29完全不同的材料覆盖撞击表面35，以减少油滴和其他污染物从撞击表面35弹起的趋势。覆盖撞击表面35的介质用于减少污染物的二次夹带。
泵6用于克服横跨分离器5的压降。在不同发动机负载、速度或发动机制动条件下，由泵6产生的真空和经过分离器5的吹漏气的体积均发生变化。为了根据泵6产生的不同真空条件来维持可接受的曲轴箱压力，滚动隔板31上下移动以覆盖和露出各孔口29。
来自发动机涡轮的空气驱动泵6并且由此产生压升。所生成的压升用于增强分离器5的性能。通过使第二腔43真空，第一腔42内的压力必然将减小。滚动隔板31响应于此而覆盖或闭合各孔口29，并且同时滚动隔板31参考大气压力，第一腔42内的压力将相对于大气压力而稳定。类似地，如果第二腔43内的真空度降低，则第一腔42内的压力将增加并且该滚动隔板31将响应于此而打开各孔口29。然后，这种关系将维持第一腔42内的近似大气压力并且形成横跨该分离器5的压降。该压降与分离器5的分离效率直接相关。当气体的速率被加速到l00m/s以上时，分离器5的分级效率提高。
由此，通过第一腔42的低流率或第二腔43内的高真空趋于闭合孔口29上的滚动隔板31，由此减少孔口29的开口面积/增加横跨该分离器5的压差，从而防止发动机曲轴箱中的过度负压。
相反地，通过第一腔42的高流率或第二腔43内的低真空趋于引起滚动隔板31将孔口29打开得更多，由此增加孔口29的开口面积/降低横跨该分离器5的压差，从而防止发动机曲轴箱中的过度正压。
可根据滚动隔板31的相对侧上的大气压力或使用作用于致动器33的调节器弹簧39来精确调节分离器5的压差和曲轴箱压力。
分隔壁28的最下方的孔口29”具有弯曲的或非线性的下边缘48。这确保了当浮动隔板31覆盖和露出该最下方的孔口29”时不存在锐截止。当发生锐截止时，会产生方波形式的压力变化。然后，泵6反作用并抽取高真空，上游的压力不得不显著增加以克服下游的负压。在滚动隔板31的接近闭合的位置处设置这种非线性的横截面区域，从而防止泵压波动。
通过提供不产生轴向重叠的孔口29的阵列，可经由最短路径将吹漏气的定向控制和速率流线聚焦于撞击表面35。当线流采取从孔口出口至撞击表面35的最短距离时，分级效率得以提升。与气体达到峰值速率相结合，这可在给定压差下减少在气体排出时随其一起的油和其他污染物的量。
孔口29与滚动隔板31的交互作用可维持对撞击表面35的上游的相对大气压力控制。图10和图11示出了吹漏气如何通过孔口29朝向撞击表面35流动。在图10和图11中，阴影越暗，图示的吹漏气速率越大。实际速率将取决于孔口和撞击器的大小和尺寸。
图5和图8示出了孔口29的周向间隔开的边缘，其形成为与分隔壁28的径向呈角度α。该角度优选地不大于15°。孔口29沿致动器33轴线间隔开的各边缘垂直于分隔壁28的表面。
在本发明的第二实施例中，如图7、8和9所示，孔口29的数目和尺寸不同。特别地，第二实施例可用于高达500公升/分钟的气体流率。其直径较大，以使得撞击在撞击表面35上之后的气体的速率不超过预定值，超出该预定值将降低效率。
第二实施例还示出了围绕圆柱形上部基准腔38设置的多个螺旋倾斜表面53。这些倾斜表面53用于引导进入第一腔42的气流在移动通过该第一腔42时形成螺旋路径。螺旋路径在图7中以箭头示出。
这两个实施例可用的尺寸总结在下方表格中。
表格1
实施例1
分隔壁28的内径为约33.5mm。上孔口29’的长度为近似12mm。
在本实施例中，围绕致动器轴线z的相邻孔口之间的角偏移α在该相邻孔口为一对孔口时计算为近似在20°和23°之间，并且在该相邻孔口属于不同孔口对时计算为近似98°。参见图14。
表格2
实施例2
分隔壁28的内径为约53.5mm。上孔口29”的长度为近似30mm。
在本实施例中，围绕致动器轴线z的相邻孔口之间的角偏移α在该相邻孔口为一对孔口时计算为近似在25°和35°之间，并且在该相邻孔口属于不同孔口对时计算为近似在57°和63°之间。参见图14。
图13A至13G示意性地示出了可用于本发明的、围绕分隔壁28的各孔口的取向和间隔的各示例。可选择不同的布置方式和间隔以实现所需的操作和功能性能。
图13A至13G为圆柱形分隔壁28在二维空间的投影示意图。
在下方给出的所有示例中，各孔口组A1、A2、A3、A4之间的角间距β°、β°1、β°2、β°3是在各组的中心之间或孔口之间(当每组只有一个孔口时)测得。
在图13A中，分隔壁28具有四个孔口29a、29b、29c、29d，其布置为分别轴向对准的两孔口组A1、A2。
这两组A1、A2围绕致动器轴线z偏移，各组A1、A2之间的角间距在图13A中以β°示出。
轴向方向上相邻的孔口在围绕致动器轴线的横向方向上偏移。
由此，第一孔口29a与第二孔口29b相邻并且以β°的角间距与其横向偏移。第二孔口29b与第三孔口29c相邻并且这两个孔口也彼此以β°的角间距横向偏移。类似地，第三孔口29c与第四孔口29d相邻并同样具有β°的角间距。
在此示例中，β°为180°。
在图13B中，A1、A2中布置有五个孔口。第一孔口29a与第二孔口29b相邻并且与其横向偏移，第三孔口29c与第二孔口29b相邻并且与其横向偏移，以此类推。在此设置方式中，第一孔口29a、第二孔口29b与第三孔口29c、第四孔口29d之间具有横向间距。
第五孔口29e与第一孔口29a、第二孔口29b轴向对准从而形成第一孔口组A1。第五孔口29e的宽度x与其他孔口29a、29b、29c、29d不同。
第三孔口29c和第四孔口29d形成第二孔口组A2。
这两组A1、A2围绕致动器轴线z偏移，并且各组A1、A2的中心之间的角间距在图13B中以β°示出。在此示例中，β°为180°。
在图13C中，具有四个孔口，其中三个布置在轴向对准的一组中。在第一组A1中，第一孔口29a与第二孔口29b相邻并且与其横向偏移。
单个第三孔口29c与第一组A1围绕致动器轴线z横向偏移，并且轴向对准的组A1的中心与第三孔口29c的中心之间的角间距在图13C中以β°示出。
第四孔口29d与第一孔口29a、第二孔口29b轴向对准从而形成第一组孔口A1，并且第四孔口29d与第三孔口29c围绕致动器轴线z横向偏移且具有角间距β°。在此示例中，β°为180°。
该第四孔口29d的宽度x与其他孔口29a、29b、29c不同。
在图13D中，五个孔口布置成两孔口组A1、A2和单个第三孔口29c。
在此示例中，第一组A1与第二组A2围绕致动器轴线z横向偏移并且具有角间距β°1，从每组的中心测得。第三孔口29c与第二组A2以角间距β°2横向偏移。在此示例中，β°1和β°2为120°。
在图13E中，示出的设置方式也同样具有两组孔口A1、A2和单个第一孔口29a。
在此示例中，第一孔口29a与第一组A1以角间距β°1横向偏移，并且第二组A2与第一组A1之间以角间距β°2横向偏移。
第二和第三孔口29b、29c与第四和第五孔口29d、29e具有横向间距。
在图13F示出的设置方式中，六个孔口以2-3-1分组，并且第一组A1、第二组A2具有角间距β°1，而第二组A2与单个第四孔口29d之间具有与β°1不同的角间距β°2。具有两个轴向对准的孔口的第一组A1和具有三个轴向对准的孔口的第二组A2以角间距β°1横向偏移。第一组A1包括第一孔口29a和第六孔口29f。
单个第四孔口29d与第二组A2以角间距β°2横向偏移。
在第二组A2中，第二和第三孔口29b、29c具有横向间距。第二组A2包括第五孔口29e。
第五孔口29e和第六孔口29f的宽度x与其他孔口不同。
在图13G所示的设置方式中，九个孔口以轴向对准的2-3-2-2个孔口分组,并且各孔口组A1、A2、A3、A4之间依次分别具有角间距β°1、β°2、β°3。
如图13G可见，第三组A3中的第六孔口29f与第五孔口29e和第七孔口29g相邻，并且该相邻的第五孔口29e和第七孔口29g在第四组A4中。由此，在轴向方向上相邻的孔口可沿顺时针或逆时针位于彼此的横向方向上。
在第二组A2中，第二孔口29b和第三孔口29c具有横向间距。第七孔口29g、第八孔口29h和第九孔口29i的宽度x与其他孔口不同。
在此描述的示例中，分别轴向对准的各孔口组A1、A2、A3、A4围绕分隔壁28的周向大致等距放置。
由此，在下方表格3中列出了用于上述设置方式中各角间距β°、β°1、β°2、β°3的值。
表格3
图 β° β°1 β°2 β°13
图13A 180°
图13B 180°
图13C 180°
图13D 120° 120°
图13E 120° 120°
图13F 120° 120°
图13G 90° 90° 90°
在其他布置方式中，各角间距的值可不相同。
相邻孔口之间围绕致动器轴线z的角偏移在各孔口的中心之间测得，其随各孔口的宽度、各孔口之间的间距b以及分离器的直径而变化。这些值的示例通过表格1和表格2以及上述内容而示出。该角偏移可为180°或可小于180°。
所示出的布置方式仅为示例性的并且可存在合适的替换方式。
虽然已参照开放和封闭曲轴箱通风系统描述了本发明，但本发明也可应用于具有下游泵系统的曲轴箱以提高分离效率，或可应用于任何需要进行油浮质分离的系统。

Claims (16)

1.一种分离器，用于从包括夹带微粒污染物的液流中分离污染物，包括：
第一腔，具有第一入口，液流通过所述第一入口进入所述第一腔，以沿所述第一腔轴向流动，
撞击表面，位于所述第一腔的下游，设置成在液流离开所述第一腔后偏转所述液流，以使得污染物从所述液流中分离，
分隔壁，将所述第一腔和所述撞击表面分隔开，所述分隔壁具有形成在内的第一孔口和第二孔口，液流通过所述第一孔口和第二孔口流出所述第一腔并流向所述撞击表面，以及
致动器，设置成沿致动器轴线移动，从而根据所述第一腔内的液压与压力基准之间的压差、通过沿所述分隔壁移动以渐进地遮挡各孔口来调节各孔口的开口横截面积，
其特征在于，所述第一孔口和第二孔口相间隔以使得两个孔口之间不存在沿所述致动器轴线的重叠，并且两个孔口之间沿所述致动器轴线的间隔与第一孔口和第二孔口中高度较小的那个孔口的高度的比率不大于约2.5。
2.如权利要求1所述的分离器，其特征在于，所述第一孔口和第二孔口均为近似矩形。
3.如权利要求1或2所述的分离器，其特征在于：所述第一孔口和第二孔口中每个孔口横向于所述致动器轴线测得的宽度与高度的比率至少约为1。
4.如权利要求1～3中任一项所述的分离器，其特征在于，所述第二孔口的中心沿所述分隔壁、相对于所述第一孔口的中心而横向移位。
5.如权利要求4所述的分离器，其特征在于，所述第一孔口和第二孔口间隔开，以使得两个孔口之间不存在横向重叠。
6.如权利要求1～5中任一项所述的分离器，其特征在于，所述分隔壁为圆柱形。
7.如权利要求6所述的分离器，其特征在于，所述第一腔由圆柱形的分隔壁限定而成。
8.如权利要求6或7所述的分离器，其特征在于，所述致动器包括将所述第一腔与压力基准分隔开的隔板，所述隔板设置为响应于横跨所述隔板的压差的变化而移动
9.如权利要求8所述的分离器，其特征在于，所述隔板包括管状膜，所述管状膜紧固于所述分隔壁的一端并且设置为渐进地折叠和展开从而分别露出和覆盖各孔口。
10.如权利要求6～9中任一项所述的分离器，其特征在于，所述第一孔口和第二孔口在所述分隔壁的一侧上彼此靠近设置。
11.如权利要求10所述的分离器，其特征在于，还至少包括第三孔口，所述第三孔口围绕所述分隔壁的外周并与第一孔口和第二孔口间隔开。
12.如权利要求11所述的分离器，其特征在于，还包括第四孔口，所述第四孔口靠近所述第三孔口设置，并且围绕所述分隔壁的外周而与所述第一孔口和第二孔口间隔开。
13.如权利要求9～12中任一项所述的分离器，其特征在于，由所述分隔壁限定的内径至少约为10mm。
14.如权利要求1～13中任一项所述的分离器，其特征在于，所述第一孔口和第二孔口中较小的那个孔口面积至少约为0.2mm2。
15.如上述任一权利要求所述的分离器，其特征在于：形成在所述分隔壁上的孔口的方向与所述分隔壁的切线方向垂直。
16.如权利要求15所述的分离器，其特征在于，所述第一孔口或第二孔口的周向地间隔开的边缘壁与所述分隔壁在边缘壁处的表面切线之间的夹角不大于约20°。
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