CN106232238B - 离心分离器 - Google Patents

Abstract

一种用于清洁含有液体杂质的气体的离心分离器包括静止壳(1)，包围允许气流穿过的分离空间(2)。静止壳包括包绕的侧壁(3)、第一端壁和第二端壁。入口延伸穿过静止壳且允许供应待清洁的气体。旋转部件包括分离盘(8)的堆叠且围绕旋转轴线(x)旋转。驱动部件(17)使旋转部件旋转。气体出口(20)允许排放清洁的气体，且包括穿过侧壁的出口开口(21)。排放出口(19)允许排放从气体分离的液体杂质。出口开口定位得与分离盘(8)的堆叠相对。

Description

离心分离器

本发明的领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于清洁含有液体杂质的气体的离心分离器。具体而言，根据本发明的离心分离器构造成用于从油微粒清洁燃烧发动机的曲轴箱气体。

WO 2007/094725公开了原始限定的类型的离心分离器。气体入口延伸穿过离心分离器的底部。气体出口的出口开口穿过端壁中的上端壁附近的分离盘的堆叠上方的侧壁提供。

WO 2005/087384公开了原始限定的类型的另一离心分离器。气体入口延伸穿过离心分离器的顶部。气体出口的出口开口穿过端壁中的下端壁附近的分离盘的堆叠下方的侧壁提供。

US 2011/0281712公开了另一种用于清洁曲轴箱气体的离心分离器。气体出口的出口开口延伸穿过离心分离器的上端壁。气体入口的入口开口延伸穿过下端壁。

现有技术的离心分离器的一个问题在于它们具有相对较大的尺寸，因而需要较大空间。这是重要的问题，尤其是在离心分离器用于清洁来自尤其用于轻型卡车等的较小的燃烧发动机(优选来自较小的柴油机)的曲轴箱气体时。

减小离心分离器的尺寸的一种方式在于减小分离盘的堆叠的直径。然而，为了保持分离效率，堆叠的高度或长度就必须增大。

本发明的概要

本发明的目的在于解决上述问题，且更准确地是提供一种具有减小或紧凑的尺寸同时保持或改善分离效率的离心分离器。

该目的通过原始限定的离心分离器实现，该离心分离器特征在于出口开口定位得与分离盘的堆叠相对。

通过提供穿过与分离盘的堆叠相对或正好相对的侧壁的出口开口，有可能减小离心分离器的高度。由于气体出口，故不需要分离空间上方或下方的任何气体出口通道或气体出口空间。因此，实现了适合于安装至燃烧发动机的紧凑设计。

此外，出口开口的该位置由于从分离盘的堆叠到出口开口的距离较短是有利的。该距离也可对于相邻分离盘之间形成的各个间隙到出口开口是相同的，有助于均匀的气流。

更进一步，清洁的气体将传送出分离空间，而不会围绕分离盘的堆叠循环若干圈，这降低了清洁的气体和分离的液体微粒再混合的风险，尤其是在存在于现代柴油发动机的曲轴箱气体中的小液体杂质的情况下。

更进一步，出口开口的位置是有利的，因为其允许气体在气压具有其最大值的位置处从离心分离器排出。因此改善了离心分离器的泵送能力。

根据本发明的实施例，出口开口具有沿纵轴线的伸长形状。穿过壳的侧壁的这样带有伸长形状的开口(或槽口形式的)是有利的，因为其允许较大面积上的均匀气流分布。

根据本发明的另一个实施例，纵轴线至少具有与旋转轴线平行的方向的主分量。伸长的出口开口或槽口的此延伸有助于进一步允许在关于分离盘的堆叠的轴向方向的较大面积上的气流分布。

根据本发明的另一个实施例，纵轴线与旋转轴线大致平行或平行。

根据本发明的另一个实施例，分离盘的堆叠具有外圆周边缘和在外圆周边缘的轴向长度，其中出口开口沿纵向方向具有一定长度，其中该长度为轴向长度的80%到130%。该特征还有助于穿过分离盘的整个堆叠的均匀气流，即，相邻分离器盘之间的各个间隙中的相同的气流。

根据本发明的另一个实施例，该长度为轴向长度的90%到120%。有利地，该长度可为轴向长度的100%到110%。

根据本发明的另一个实施例，静止壳具有从旋转轴线到包绕的侧壁的半径R。包绕的侧壁因此具有圆形截面，至少带有侧壁的圆周的主要部分。

根据本发明的另一个实施例，气体出口具有从出口开口在出口方向上延伸的上游部分，其延伸穿过出口开口的上游点且与延伸穿过旋转轴线的横向线平行，其中出口方向与所述横向线之间的垂直距离为至少0.8R和至多1.2R，尤其是相对于与出口开口相对的半径R。出口方向的此延伸减小了流出分离空间的气流的流动阻力。

根据本发明的另一个实施例，出口方向与所述线之间的垂直距离为至少0.9R和至多1.1R。

根据本发明的另一个实施例，出口方向与所述线之间的垂直距离大致等于或等于半径R。出口方向的此延伸导致对离开分离空间的气流的最小流阻。

根据本发明的另一个实施例，气体出口具有下游部分，其设在上游部分下游且具有增大的截面。此增大的截面通过允许出口开口处的压降的恢复是流体动力学上有利的。有利地，上游部分可具有恒定的截面。

根据本发明的另一个实施例，下游部分从上游部分延伸。因此，下游部分可在上游部分终止的位置处直接开始。

根据本发明的另一个实施例，气体出口构造成将液体杂质传送至排放出口。

根据本发明的另一个实施例，排放出口设在下游部分的下游。

根据本发明的另一个实施例，分离盘设在离彼此一定距离处以在相邻分离盘之间形成间隙。有利地，各个间隙可定位得与出口开口相对或正好相对。

根据本发明的另一个实施例，旋转部件限定中心空间，其连接到入口且构造成将待清洁的气体从入口传送至分离盘的堆叠的间隙。

附图的简要描述

现在将通过描述各种实施例且参照附图来更详细阐释本发明。

图1公开了根据本发明的第一实施例的离心分离器的透视图。

图2公开了垂直于图1中的离心分离器的旋转轴线的截面视图。

图3公开了沿图2中的线III-III的截面视图。

图4公开了沿图2中的线IV-IV的截面视图。

图5示出了图1中的离心分离器的气体出口的方向。

图6示出了根据本发明的第二实施例的离心分离器的气体出口的方向。

图7示出了根据本发明的第三实施例的离心分离器的气体出口的方向。

图8示出了根据本发明的第四实施例的离心分离器的气体出口的方向。

附图的详细描述

图1至图5公开了用于清洁含有液体杂质的气体(尤其是含有油滴和/或油雾形式的液体杂质的燃烧发动机的曲轴箱气体)的离心分离器的第一实施例。

离心分离器包括静止壳1，其构造成在适合位置处(诸如燃烧发动机的顶部上或燃烧发动机的侧部处)安装至燃烧发动机(未公开)，尤其是柴油机。

将注意的是，离心分离器还适合于清洁来自除燃烧发动机之外的其它源的气体，例如，通常含有油滴或油雾形式的大量液体杂质的机械工具的环境。

静止壳1包围允许气流穿过其间的分离空间2。静止壳1包括包绕的侧壁3、第一端壁4(在公开的实施例中，上端壁)和第二端壁5(在公开的实施例中，下端壁)，或由它们形成。

离心分离器包括旋转部件6，见图4，其布置成围绕旋转轴线x旋转。应当注意的是，静止壳1相对于旋转部件6静止，且优选相对于其可安装至的燃烧发动机静止。

静止壳1具有从旋转轴线x到包绕的侧壁3的半径R，其至少相对于包绕的侧壁3的圆周的主要部分恒定。因此，包绕的侧壁3具有圆形或大致圆形的截面。

旋转部件6包括心轴7，以及附接至心轴7的分离盘8的堆叠。分离盘8的堆叠中的所有分离盘8设在第一端板9(在公开的实施例中，上端板)与第二端板10(在公开的实施例中，下端板)之间，见图4。

心轴7且因此旋转部件6借助于第一轴承11(在公开的实施例中，上轴承)和第二轴承12(在公开的实施例中，下轴承)可旋转地支承在静止壳1中，见图4。

分离盘8为圆锥形的，且从心轴7向下和向外延伸。应当注意的是，分离盘8也可向上和向外或甚至沿径向延伸。分离盘8借助于间隔部件(未公开)设在离彼此一定距离处，以便在相邻分离盘8之间形成间隙13，即，各对相邻分离盘8之间的间隙13。例如，各个间隙13的轴向厚度可为大约1到2mm。

分离盘8可由塑料或金属制成。分离盘8的数目一般多于图4中指出的，且取决于离心分离器的尺寸例如可为50到100个分离盘8。

旋转部件6限定中心空间14。中心空间14可由各个分离盘8中的孔形成。在公开的实施例中，中心空间14由多个孔形成(见图2)，其分别延伸穿过第一端板9且穿过各个分离盘8。

离心分离器包括用于供应待清洁的气体的入口15。入口15延伸穿过静止壳1，且更准确是穿过第一端壁4。入口15与中心空间14连通，以便待清洁的气体从入口15经由中心空间14传送至分离盘8的堆叠的间隙13，见图4。

入口15构造成经由入口管道16与燃烧发动机的曲轴箱或任何其它源连通，入口管道16允许将曲轴箱气体从曲轴箱供应至入口15，且如上文所阐释，进一步至中心空间14和间隙13。

离心分离器包括用于使旋转部件6旋转的示意性公开的驱动部件17。驱动部件17可包括涡轮叶轮，见WO2012/152925，其借助于来自燃烧发动机的油系统的油射流旋转，或包括倒流盘的自由射流叶轮，见WO2014/023592，其中自由射流由燃烧发动机的油系统提供。作为备选，驱动部件17可独立于燃烧发动机，且包括电动马达、液压马达或气动马达。

离心分离器包括构造成允许排出与气体分离的液体杂质的排放出口19，以及构造成允许排放清洁的气体的气体出口20。气体的液体杂质将在间隙13中与气体分离，且清洁的气体将传送出间隙13至分离空间2，且进一步至气体出口20。

气体出口20包括侧壁3中的出口开口21。出口开口21为伸长的，且构造为穿过静止壳1的侧壁3的槽口。出口开口21具有上游点21'或上游轴向线，以及下游点21''或下游轴向线，见图2和图5。在第一实施例中，上游点21'和下游点离旋转轴线x位于半径R处。

因此，出口开口21具有沿纵轴线x'的伸长形状。在公开的实施例中，如图3中可见，纵轴线x'与旋转轴线x平行或大致平行。然而，将注意的是，纵轴线x'(即，入口开口21的延伸部)可向旋转轴线x略微倾斜。换言之，纵轴线x'可具有与旋转轴线x平行的方向的主分量，以及在此情况下垂直于旋转轴线x的方向的次分量(未示出)。

出口开口或槽口21定位成与分离盘8的堆叠相对或正好相对。因此，出口开口21因此定位在分离盘8的堆叠的侧向旁边，这意味着从间隙13到出口开口21的距离较短，且对于各个间隙13到出口开口21可相同。

分离盘8的堆叠具有外圆周边缘和在外圆周边缘的轴向长度S，见图4。出口开口21具有沿纵轴线x'的长度L，见图3。长度L为轴向长度S的80%到130%，优选轴向长度S的90%到120%，且更优选轴向长度S的100%到110%。具体而言，长度L可至少等于或对应于轴向长度S，且与轴向长度S在相同数量级。如果长度L至少等于轴向长度S，则可确保从各个间隙13到出口开口21的距离。

气体出口20具有上游部分22和下游部分23，见图2。上游部分22从出口开口21延伸或在出口开口21处开始。如图2中可见，至少上游部分22在出口方向D上延伸。

出口方向D延伸穿过出口开口21的上游点21'，且与延伸穿过旋转轴线x的横向线T平行。出口方向D与横向线T之间的垂直距离为至少0.8R和至多1.2R。

在图1-图5中公开的实施例中，出口方向D与横向线T之间的垂直距离大致等于或等于半径R。因此，出口方向D为相对于旋转轴线x的切向方向。相比于出口方向D，下游点21''位于离横向线T更短的垂直距离P处。

如图2中可见，在横穿旋转轴线x的区段中观察时，上游部分22具有恒定的截面。这意味着上游部分22具有上游出口壁24、25，其与彼此平行且与出口方向D平行。具体而言，上游出口壁24与出口方向D一致。

在公开的实施例中，上游出口壁24、25也与旋转轴线x平行。

两个上游出口壁24和25之间的距离比长度L和半径R更短或显著更短。

在横穿图2中所示的旋转轴线x的截面中观察时，下游部分23具有增大的截面。这意味着下游部分22具有从彼此发散的下游出口壁26、27。

如图2中所示，排放出口19设在气体出口20的下游部分23下游。气体出口20因此构造成将与气体分离的气体杂质传送至排放出口19。在附图中示为放大点的液体杂质形成分离的油的稀疏流，其由于离心力从间隙13输送至侧壁3的内侧。旋转运动将分离的油沿侧壁3的内侧传送至气体出口20的出口开口21。分离的油然后在上游出口壁24、25和下游出口壁26、27上向外传送至排放出口19。

在排放出口19处，分离的油可回收且以任何适合的方式处理。在燃烧发动机的情况下，分离的油可回到燃烧发动机的油系统。分离的油还可用于润滑第一轴承11和第二轴承12，至少是第二轴承12。

清洁的气体可经由气体出口20排放至出口管道28。出口管道28可有利地使清洁的气体再循环，例如，至燃烧发动机的入口侧。

将注意的是，出口方向D可具有不同于图1-图5中所示的另一延伸部。图6-图8公开了进一步的实施例，其仅在气体出口20的出口方向D方面不同于第一实施例。

图6示出了第二实施例，其中上游点21'形成侧壁3的内侧与形成外上游壁的上游壁24之间的凸出或尖锐凸出的转角。应当注意的是，转角可为圆化的。与出口方向D平行或一致的上游出口壁24与横向线T平行。

在第二实施例中，出口方向D与所述横向线T之间的垂直距离P比半径R更短，且为大约0.9R。横向线T与下游点21''之间的垂直距离比0.9R更短。

图7示出了第三实施例，其中上游点21'位于侧壁3的内侧与上游出口壁24之间的过渡区域的端部处。与出口方向D平行或一致的上游出口壁24与横向线T平行，且位于切向平面外。过渡区域可如图7中所示与径向线重合，构造为相对于径向线倾斜的线，或构造为从侧壁3的内侧到上游出口壁24和上游点21'的平滑过渡。

在第三实施例中，出口方向D与横向线T之间的垂直距离P比半径R更长，且为大约1.1R。横向线T与下游点21''之间的垂直距离比半径R更短。

图8示出了第四实施例，其中上游出口壁24与出口方向D和横向线T平行或一致。在第四实施例中，侧壁3沿出口开口21上游的节段偏离圆柱形形状。

在第四实施例中，出口方向D与横向线T之间的垂直距离P比半径R更长，且为大约1.1R。横向线T与下游点21''之间的垂直距离可长于、等于或如图8中所示短于半径R(其为大约0.9R)。

本发明不限于公开的实施例，而是可在以下权利要求的范围内改变和变化。

Claims (17)

1.一种用于清洁含有液体杂质的气体的离心分离器，其中所述离心分离器包括

静止壳(1)，包围允许气流穿过的分离空间(2)，所述静止壳(1)包括包绕的侧壁(3)、第一端壁(4)和第二端壁(5)，

入口(15)，其延伸穿过所述静止壳(1)且允许供应待清洁的气体，

旋转部件(6)，其包括分离盘(8)的堆叠且布置成围绕旋转轴线(x)旋转，

驱动部件(17)，用于使所述旋转部件旋转，

气体出口(20)，其构造成允许排放清洁的气体，且包括穿过所述静止壳(1)的侧壁(3)的出口开口(21)，以及

排放出口(19)，其构造成允许排放从待清洁的气体分离的液体杂质，

其特征在于，所述出口开口(21)定位得与所述分离盘(8)的堆叠相对。

2.根据权利要求1所述的离心分离器，其特征在于，所述出口开口(21)具有沿纵轴线(x')的伸长形状。

3.根据权利要求2所述的离心分离器，其特征在于，所述纵轴线(x')至少具有与所述旋转轴线(x)平行的方向的主分量。

4.根据权利要求2所述的离心分离器，其特征在于，所述纵轴线(x')与所述旋转轴线(x)大致平行。

5.根据权利要求2所述的离心分离器，其特征在于，所述分离盘(8)的堆叠具有外圆周边缘和在所述外圆周边缘的轴向长度(S)，且其中所述出口开口(21)沿所述纵轴线(x')具有长度(L)，其中所述长度(L)为所述轴向长度(S)的80%到130%。

6.根据权利要求5所述的离心分离器，其特征在于，所述长度(L)为所述轴向长度(S)的90%到120%。

7.根据权利要求5所述的离心分离器，其特征在于，所述长度(L)为所述轴向长度(S)的100%到110%。

8.根据前述权利要求中任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述静止壳(1)具有从所述旋转轴线(x)到所述包绕的侧壁(3)的半径R。

9.根据权利要求8所述的离心分离器，其特征在于，所述气体出口(20)具有从所述出口开口(21)在出口方向(D)上延伸的上游部分(22)，所述上游部分(22)延伸穿过所述出口开口(21)的上游点(21')且与延伸穿过所述旋转轴线(x)的横向线(T)平行，所述出口方向(D)与所述横向线(T)之间的垂直距离(P)为至少0.8R和至多1.2R。

10.根据权利要求9所述的离心分离器，其特征在于，所述出口方向(D)与所述横向线(T)之间的垂直距离(P)为至少0.9R和至多1.1R。

11.根据权利要求10所述的离心分离器，其特征在于，所述出口方向(D)与所述横向线(T)之间的垂直距离(P)等于所述半径R。

12.根据权利要求9至权利要求11中任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述气体出口(20)具有下游部分(23)，所述下游部分(23)设在所述上游部分(22)下游且具有增大的截面。

13.根据权利要求12所述的离心分离器，其特征在于，所述下游部分(23)从所述上游部分(22)延伸。

14.根据权利要求9至权利要求11中任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述气体出口(20)构造成将所述液体杂质传送至所述排放出口(19)。

15.根据权利要求12所述的离心分离器，其特征在于，所述排放出口(19)设在所述下游部分(23)下游。

16.根据权利要求9至权利要求11中任一项所述的离心分离器，其特征在于，所述分离盘(8)设在离彼此一定距离处以在相邻分离盘(8)之间形成间隙(13)。

17.根据权利要求16所述的离心分离器，其特征在于，所述旋转部件(6)限定中心空间(14)，所述中心空间(14)连接到所述入口(15)且构造成将待清洁的气体从所述入口(15)传送至所述分离盘(8)的堆叠的所述间隙(13)。