CN114146494B - 一种惯性式气液分离器 - Google Patents

Abstract

本发明属于气液分离器技术领域，公开了一种惯性式气液分离器。该惯性式气液分离器包括壳体、冲击板和收集组件，壳体包括上壳体和下壳体，上壳体上设有中心轴柱，下壳体上设有进气口；冲击板处于进气口气流方向的下游位置上，冲击板上开设有冲击孔，用以加速混合气体；收集组件包括收集器和弹性件，弹性件套设于中心轴柱上，弹性件远离上壳体的一端固定于收集器上，收集器位于流过冲击板后混合气体的下游位置上，收集器套设于中心轴柱上，所述收集器与中心轴柱滑动连接。本发明提供的惯性式气液分离器，能够在低流量和高流量时都保持较高的分离效率，而且由于冲击板与收集器之间的距离可变，使得混合气体所受阻力小，适用性强。

Description

一种惯性式气液分离器

技术领域

本发明涉及气液分离器技术领域，尤其涉及一种惯性式气液分离器。

背景技术

随着曲轴箱通风系统的排放计入了整车排放测试项目，其排出的气体对整车排放的颗粒物(PM)和粒子数量(PN)有重要的影响，因此曲轴箱通风气体需要通过气液分离器的过滤，拦截其中的颗粒物，减少粒子数量来达到减轻整车排放的负担，满足排放标准。

现有的气液分离器，将混合气体加速后撞击到收集器上，通过收集器的收集以及改变气流方向来达到分离的目的，这种分离器只能使设定流量范围的混合气体达到较高的分离效率，一旦流量下降，分离效率就会急剧下降；反之，流量超过设定流量范围，其阻力会迅速升高。单个产品能够覆盖的产品流量范围小，应用不够灵活，无法在变流量的应用下提供较高的分离效率，而且混合气体在气液分离器中的阻力大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种惯性式气液分离器，能够在低流量和高流量时都保持较高的分离效率，同时使混合气体受到的阻力小，适用性强。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种惯性式气液分离器，包括：

壳体，包括上壳体和下壳体，所述上壳体上设有中心轴柱，所述下壳体上设有进气口；

冲击板，所述冲击板处于所述进气口气流方向的下游位置上，所述冲击板上开设有冲击孔，用以加速混合气体；

收集组件，包括收集器和弹性件，所述弹性件套设于所述中心轴柱上，所述弹性件远离所述上壳体的一端固定于所述收集器上，所述收集器位于流过所述冲击板后混合气体的下游位置上，所述收集器套设于所述中心轴柱上，所述收集器与所述中心轴柱滑动连接。

可选地，所述中心轴柱靠近所述上壳体一端的直径大于所述中心轴柱远离所述上壳体一端的直径，所述收集器上开设有轴柱孔，所述轴柱孔与所述中心轴柱远离所述上壳体的一端配合，以使所述收集器能沿所述中心轴柱滑动。

可选地，所述收集器靠近所述弹性件的一端设有卡槽，所述弹性件与所述卡槽配合，以将所述弹性件的一端固定于所述收集器上。

可选地，所述中心轴柱与所述收集器通过连接件连接，所述轴柱孔为阶梯孔，所述阶梯孔的小孔与所述中心轴柱配合，所述阶梯孔的大孔设置于所述收集器远离所述中心轴柱的一端，所述连接件包括大端和小端，所述小端连接所述中心轴柱，所述大端设置于所述阶梯孔的大孔内。

可选地，所述冲击孔沿气流方向的任意一个横断面均呈椭圆形。

可选地，所述冲击孔的入流面的面积大于所述冲击孔的出流面的面积。

可选地，所述冲击孔在入流面到出流面之间通过圆弧过渡连接。

可选地，所述冲击孔设有一个或多个，当设置一个时，一个所述冲击孔设置于所述冲击板的中心处；当设置多个时，多个所述冲击孔间隔分布于所述冲击板上。

可选地，所述上壳体设置有出气口，用以排出被分离气体。

可选地，所述下壳体的底部设置有回油口，所述回油口内设有单向阀，用以排出分离得到的液体。

有益效果：

本发明提供的惯性式气液分离器，混合气体由进气口输入，经过冲击板上开设的冲击孔加速后进入壳体内部后，撞击在收集器上实现气液分离；当混合气体流量足够大时，收集器挤压弹性件，沿中心轴柱向靠近上壳体的方向移动，使收集器与冲击板间距增大，提高了收集器的利用面积，避免气体流速过快造成分离效率降低。由于冲击板与收集器之间的距离可变，降低了混合气体在惯性式气液分离器中的阻力；当混合气体流量较小时，对收集器的冲击力小，收集器与冲击板之间的间距小，混合气体到达收集板时速度的削减量小，保证了气液分离效率。本发明提供的惯性式气液分离器，能够在低流量和高流量时都保持较高的分离效率，适用于分离不同流量的混合气体。

附图说明

图1是本发明实施例提供的惯性式气液分离器的外部结构示意图；

图2是本发明实施例提供的惯性式气液分离器的内部结构剖面图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是本发明实施例提供的冲击板的正视图；

图5是本发明实施例提供的冲击板的剖面图。

图中：

1、壳体；11、上壳体；111、中心轴柱；112、出气口；12、下壳体；121、进气口；122、回油口；

2、冲击板；21、冲击孔；

3、收集组件；31、收集器；311、卡槽；32、弹性件；33、连接件；34、滤材。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供的惯性式气液分离器，如图1-图5所示，包括壳体1、冲击板2和收集组件3，壳体1包括上壳体11和下壳体12，上壳体11上设有中心轴柱111，下壳体12上设有进气口121；冲击板2处于进气口121气流方向的下游位置上，冲击板2上开设有冲击孔21，用以加速混合气体；收集组件3包括收集器31和弹性件32，弹性件32套设于中心轴柱111上，弹性件32远离上壳体11的一端固定于收集器31上，收集器31位于流过冲击板2后混合气体的下游位置上，收集器31套设于中心轴柱111上，收集器31与中心轴柱111滑动连接。

惯性式气液分离器用于将曲轴箱输出的混合气体中的气体分离后排出。混合气体包括气体和液体粒子，液体粒子如：油液粒子。惯性式气液分离器的进气口121可以是圆柱形结构，混合气体由曲轴箱经过进气口121输送至惯性式气液分离器内，再通过出气口112将分离后的气体排放到大气中。

上壳体11和下壳体12连接，使惯性式气液分离器形成腔体，混合气体在腔体内实现分离。优选地，上壳体11和下壳体12可通过焊接、螺纹连接及螺栓固定等方式实现连接。中心轴柱111设置于上壳体11远离下壳体12一侧平面的内壁上。优选地，进气口121与中心轴柱111同轴线设置。

可选地，上壳体11设置有出气口112，用以排出被分离气体。

出气口112设置于上壳体11的侧壁上，连通腔体，出气口112的轴线与进气口121的轴线垂直。当混合气体撞击到收集器31后，气体沿着收集器31的径向方向移动，将出气口112设置在上壳体11的侧壁上，并且使出气口112的轴线与进气口121的轴线垂直，能使出气口112与分离后的气体流动方向保持一致，便于气体流出腔体。

可选地，下壳体12的底部设置有回油口122，回油口122内设有单向阀，用以排出分离得到的液体。

回油口122设置于下壳体12的底部，分离后的油液在重力作用下流至下壳体12的底部，通过回油口122排出腔体。回油口122内设有单向阀，使腔体内液体可通过单向阀排出惯性式气液分离器后流至曲轴箱内。单向阀的设置能防止曲轴箱内的液体回流至腔体内。

继续参照图1-图5，冲击板2装设于进气口121与惯性式气液分离器所形成腔体的连通处，混合气体由进气口121向腔体内输送，经冲击板2上的冲击孔21进入腔体，与收集器31接触后实现气体与液体粒子的分离过程，被分离的气体由出气口112排放到大气中。

可选地，冲击孔21沿气流方向的任意一个横断面均呈椭圆形。

冲击孔21呈椭圆形，能使混合气体通过冲击孔21时的气流更均匀。同时，椭圆形的冲击孔21，可使混合气体在到达收集器31时，能够与更大面积的收集器31表面接触，提高对收集器31的利用率。优选地，冲击孔21长半轴与短半轴的比例在0.1到0.9之间。

可选地，冲击孔21的入流面的面积大于冲击孔21的出流面的面积。

冲击板2具有一定厚度，冲击板2靠近曲轴箱的一侧为入流面，远离曲轴箱的一侧为出流面。冲击板2上冲击孔21的入流面的面积大于冲击孔21的出流面的面积，混合气体在通过冲击孔21时，由于冲击孔21在沿垂直于冲击板2方向的面积逐渐变小，使混合气体流速增加。

可选地，冲击孔21在入流面到出流面之间通过圆弧过渡连接。

冲击孔21的圆弧过渡，可以使混合气体在被加速的同时，避免了由于冲击孔21面积变化过快造成的对混合气体流动阻力的增加。

可选地，冲击孔21设有一个或多个，当设置一个时，一个冲击孔21设置于冲击板2的中心处；当设置多个时，多个冲击孔21间隔分布于冲击板2上。

冲击孔21数量可根据实际需要设置。多个冲击孔21间隔分布于冲击板2的圆周方向，能够提高收集器31的利用率并且提高收集器31的稳定性。

收集器31靠近冲击板2的一侧装设有滤材34，滤材34用于捕捉混合气体中的油液。当滤材34中捕捉到足够的油液后，油液从滤材34中析出，在重力作用下流入回油口122。

可选地，中心轴柱111靠近上壳体11一端的直径大于中心轴柱111远离上壳体11一端的直径，收集器31上开设有轴柱孔，轴柱孔与中心轴柱111远离上壳体11的一端配合，以使收集器31能沿中心轴柱111滑动。

收集器31上设有轴柱孔，轴柱孔与中心轴柱111配合，使收集器31套设于中心轴柱111上，可沿中心轴柱111滑动，从而使得冲击板2到收集器31的距离可变化。

中心轴柱111的变直径设置方式，可在中心轴柱111上段与上壳体11连接处设置较大直径，使连接更为牢固；中心轴柱111的中段直径可略小于上段直径，以使上段能够卡接弹性件32，同时中段直径与弹性件32相匹配，能够在中段套设弹性件32；中心轴柱111的下段直径小于弹性件32的内径，其大小与轴柱孔配合，能使收集器31沿中心轴柱111的轴线方向滑动，下段的直径小于中段的直径，使收集器31沿中心轴柱111向上滑动到一定程度后，能够被中段阻挡。中心轴柱111通过变直径的设置，能够实现与上壳体11的可靠连接，同时使弹性件32的内径无需设置过大，避免提高弹性件32的成本。优选地，中心轴柱111可与上壳体11为一体结构，也可以是分体结构通过焊接等方式连接。可以理解的是，中心轴柱111也可以是其他结构，能够使收集器31沿中心轴柱111滑动即可。

可选地，收集器31与弹性件32抵接的一端设有卡槽311，弹性件32与卡槽311配合，以将弹性件32的一端固定于收集器31上。

弹性件32一端套设于中心轴柱111上，另一端固定于收集器31上。弹性件32远离收集器31的一端可固定于中心轴柱111上，也可以仅通过与中心轴柱111的直径配合套设于中心轴柱111上设置。收集器31靠近中心轴柱111的一侧设有卡槽311，卡槽311环设于收集器31表面，弹性件32靠近收集器31的一端与卡槽311配合，从而实现弹性件32与收集器31的固定。弹性件32的设置可以起到缓冲吸振的作用。优选地，弹性件32可以是弹簧。

可以理解的是，收集器31沿中心轴柱111的移动范围位于中心轴柱111下段沿轴线方向的长度范围内。中心轴柱111的下段的长度可根据实际需要分离的混合气体的流量范围设置。

可选地，中心轴柱111与收集器31通过连接件33连接，轴柱孔为阶梯孔，阶梯孔的小孔与中心轴柱111配合，阶梯孔的大孔设置于收集器31远离中心轴柱111的一端，连接件33包括大端和小端，小端连接中心轴柱111，大端设置于阶梯孔的大孔内。

连接件33用于防止收集器31脱离中心轴柱111。连接件33的小端连接中心轴柱111，大端的横截面积大于阶梯孔的小孔的横截面积，使连接件33能够卡接于收集器31，当连接件33连接到中心轴柱111后，收集器31无法从中心轴柱111上脱出。连接件33的小端与中心轴柱111的连接方式可为螺纹连接或卡接等多种形式。

本发明提供的惯性式气液分离器，收集器31到冲击板2的距离可变，在混合气体流量足够大时，收集器31挤压弹性件32沿中心轴柱111向远离冲击板2的方向移动，使收集器31与冲击板2的间距增大，提高了收集器31的利用面积，避免气体流速过快造成分离效率降低，由于冲击板2与收集器31之间的距离可变，降低了混合气体在惯性式气液分离器中的阻力；当混合气体流量较小时，收集器31与冲击板2距离变小，此时弹性件32处于自由长度的状态，混合气体到达收集板31时速度的削减量小，保证了气液分离效率。本发明提供的惯性式气液分离器，收集器31能在混合气体压力和弹性件32的弹力作用下动态移动，能够在低流量和高流量时都保持较高的分离效率，适用于分离不同流量的混合气体。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种惯性式气液分离器，其特征在于，包括：

壳体(1)，包括上壳体(11)和下壳体(12)，所述上壳体(11)上设有中心轴柱(111)，所述下壳体(12)上设有进气口(121)；

冲击板(2)，所述冲击板(2)处于所述进气口(121)气流方向的下游位置上，所述冲击板(2)上开设有冲击孔(21)，用以加速混合气体；

收集组件(3)，包括收集器(31)和弹性件(32)，所述弹性件(32)套设于所述中心轴柱(111)上，所述弹性件(32)远离所述上壳体(11)的一端固定于所述收集器(31)上，所述收集器(31)位于流过所述冲击板(2)后混合气体的下游位置上，所述收集器(31)套设于所述中心轴柱(111)上，所述收集器(31)与所述中心轴柱(111)滑动连接，通过调整所述收集器(31)与所述冲击板(2)之间的间距，以能分离不同流量的所述混合气体，并能降低对所述混合气体的阻力。

2.根据权利要求1所述的惯性式气液分离器，其特征在于，所述中心轴柱(111)靠近所述上壳体(11)一端的直径大于所述中心轴柱(111)远离所述上壳体(11)一端的直径，所述收集器(31)上开设有轴柱孔，所述轴柱孔与所述中心轴柱(111)远离所述上壳体(11)的一端配合，以使所述收集器(31)能沿所述中心轴柱(111)滑动。

3.根据权利要求2所述的惯性式气液分离器，其特征在于，所述收集器(31)靠近所述弹性件(32)的一端设有卡槽(311)，所述弹性件(32)与所述卡槽(311)配合，以将所述弹性件(32)的一端固定于所述收集器(31)上。

4.根据权利要求2所述的惯性式气液分离器，其特征在于，所述中心轴柱(111)与所述收集器(31)通过连接件(33)连接，所述轴柱孔为阶梯孔，所述阶梯孔的小孔与所述中心轴柱(111)配合，所述阶梯孔的大孔设置于所述收集器(31)远离所述中心轴柱(111)的一端，所述连接件(33)包括大端和小端，所述小端连接所述中心轴柱(111)，所述大端设置于所述阶梯孔的大孔内。

5.根据权利要求1所述的惯性式气液分离器，其特征在于，所述冲击孔(21)沿气流方向的任意一个横断面均呈椭圆形。

6.根据权利要求5所述的惯性式气液分离器，其特征在于，所述冲击孔(21)的入流面的面积大于所述冲击孔(21)的出流面的面积。

7.根据权利要求6所述的惯性式气液分离器，其特征在于，所述冲击孔(21)在入流面到出流面之间通过圆弧过渡连接。

8.根据权利要求7所述的惯性式气液分离器，其特征在于，所述冲击孔(21)设有一个或多个，当设置一个时，一个所述冲击孔(21)设置于所述冲击板(2)的中心处；当设置多个时，多个所述冲击孔(21)间隔分布于所述冲击板(2)上。

9.根据权利要求1所述的惯性式气液分离器，其特征在于，所述上壳体(11)设置有出气口(112)，用以排出被分离气体。

10.根据权利要求1所述的惯性式气液分离器，其特征在于，所述下壳体(12)的底部设置有回油口(122)，所述回油口(122)内设有单向阀，用以排出分离得到的液体。

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