CN1309443C - 离心机组件及从中气助排出流体的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于处理机油流，从而分离出颗粒物质的离心机组件，包括一个离心机、一个壳体底部和一个组装到该壳体底部中的流动控制活塞。该离心机包括一个限定一个中空内部的壳体，一个离心分离器位于该中空内部，以从该机油流中分离出颗粒物质。该壳体底部限定一个机油进入导管、一个排出导管、一个进气通道和一个出气通道。该流动控制活塞可以响应于进入的机油压力而在一个通常关闭位置和一个打开位置之间运动。当处于关闭位置时，机油和空气都不能流入离心机组件中。当处于打开位置时，机油和空气都能够流入离心机组件中。该引入的空气处于压力之下，并提供使机油从离心机壳体回到机油箱的气助排出。

Description

离心机组件及从中气助排出流体的方法

技术领域

本发明涉及一种用一离心机从流体，例如油中连续分离固体颗粒，例如碳黑。更为具体地讲，但不是排他地，本发明涉及一个离心机壳体和一个底部，它们设计成允许空气的有控制的引入，以便有助于流体从该离心机中的排出。

背景技术

柴油机设计有相对完善的空气燃料过滤器(滤清器)，以试图将灰尘和杂质阻挡在发动机之外。尽管有这些空气燃料滤清器，灰尘和杂质，包括发动机产生的磨损产物还是会进入发动机的机油中。这导致重要的发动机部件磨损，而且如果这情况不被解决或不被修缮，发动机将出现故障。出于这一原因，许多发动机设计有全流机油滤清器，当该滤清器在机油箱和发动机部件之间循环时可以连续滤清机油。

对于这样的全流机油滤清器存在有一些设计局限和待考虑的问题，通常这些局限意味着这样的滤清器只能滤除那些在10微米或更大范围内的灰尘颗粒。虽然这种尺寸的颗粒的滤除可以防止重大故障，但进入和保持在机油中的较小的灰尘颗粒仍将导致有害的磨损。为了努力解决小颗粒的问题，设计者已经采取了旁通过滤系统，该系统可以过滤总机油流量的一预先确定的百分比。由于旁通过滤器可能能够捕获小于大约10微米的颗粒，所以一个全流机油滤清器和旁通过滤器的组合与只使用一个全流机油滤清器相比提供了实质的改进。

通常所述(上述)类型的离心机设计的实际性之一在于，机油通过重力作用(力)排出。接下来，该力作用于在发动机内离心机相对于机油箱应该被放置的位置。重要的是将该离心机，特别是离心机壳体放置在机油箱上，从而产生足以从离心机壳体中排出机油的足够的水头压力。不仅应该将机油排出的体积和完全性作为一个因素，而且机油排出的速率也是重要的。本发明文字内容中的“足够”排出的概念是，防止机油退回到其涌入离心机的那一点的排出量或程度或速率。机油涌入离心机实际上否定了离心机从流经该离心机的机油中分离出颗粒物质的任何有利的用途。

使离心机壳体就位在机油箱之上的要求限制了可得到的安装位置的数量。使离心机壳体足够高地就位在机油箱之上以产生一个足够的水头压力的需求进一步限制了可得到的安装位置的数量。由于可得到的安装位置的数量减少，可以使用这种类型的离心机的潜在的消费者便也减少。本发明尝试并公开，使用空气压力以协助从离心机壳体中排出机油，从而允许离心机壳体具有更多的安装位置选择。接下来，这便增加了使用这种类型离心机的潜在的消费者的数量。

重力排出式离心机壳体的一个相关的设计的缺点在于，需要在离心机排出装置和机油箱之间使用较大直径的软管。最大排出流量体积是该排出装置开口和该连接软管或导管的最小横截面积的函数。通常选择一个连接软管的尺寸来匹配壳体中的排出口。需要一个大直径的连接软管的原因是因为这样的事实：将要进入机油箱中的机油需要被放出以便使机油到达机油箱。若没有一个大直径的连接软管，机油便退回并涌入离心机壳体。

本发明提供了一种新型的且不显而易见的用于离心机壳体的气助排出装置，其使用了一个压力截止阀。这样，当离心机在工作且机油流动时，空气只被引入离心机壳体中。掌握机油向离心机转子中的流入的相同的活塞布置也掌握和控制(处于压力下的)空气向离心机壳体中的流入，以协助在处理完颗粒物质的分离之后将机油推出。

发明内容

根据本发明的一个实施例的一个用于处理一种流体的离心机组件，其被布置有该流体的气助排出装置。该离心机组件包括一个离心机，其具有一个限定一个中空内部的壳体和一个位于所述离心机壳体内部中的用于从所述流体中离心分离颗粒物质的流体处理装置，例如一个离心机转子。该离心机组件还包括一个壳体底部，其限定一个与所述离心机处于流动连通的流体流入导管、一个与所述离心机处于流动连通的流体流出排出导管，一个进气通道和一个与所述离心机处于流动连通的用于将空气引入所述中空内部的进气通道。该离心机组件还包括一个流动控制活塞，其被组装入所述壳体底部中并包括一个可运动的活塞，该活塞具有一个通常关闭位置，在该位置该活塞阻止流体流入所述离心机转子，并阻止空气流入该离心机壳体。所述活塞可响应于所述流体流入导管中的流体压力运动到一个打开位置。当该活塞处于其打开位置时，流体能够流入离心机转子，并且空气能够流入所述离心机壳体，以向待从离心机转子中排出的流体上施加空气压力，从而通过所述流体流出排出导管协助所述流体的排出。

本发明的一个目的是提供一种改进的具有气助排出装置的离心机组件。

本发明的相关目的和优点将从下述的说明中清楚地得知。

附图说明

图1是一个根据本发明的一个典型实施例的一个离心机壳体底部的底透视图；

图2是图1离心机壳体底部的顶视图；

图3是图1离心机壳体底部的底视图；

图4是图1离心机壳体底部的前视图；

图5是一个组装在离心机壳体底部并处于关闭状态的流体控制活塞的完全剖开的前视图；

图5A是一个安装在图1离心机壳体底部的(密封)管件的完全剖开的放大详图；

图6是已组装的图5流体控制活塞的完全剖开的前视图；

图6A是组装在离心机壳体底部的图5流体控制活塞的透视图，其被剖开以示出机油进入离心机的通道；

图7是一个安装在图1离心机壳体底部的离心机组件的前视图；

图8是图7组件的完全剖开的前视图；

图8A是图7组件的完全剖开的前透视图；

图9是一个构成本发明一部分的一个流体控制阀的完全剖开的放大前视图。

具体实施方式

为了促进对本发明原理的理解，现在参考附图所示的实施例并用具体的语言对其进行说明。然而，因此应该理解这不是对本发明范围的限制，例如所示装置的替代形式和其它的修改形式，和例如此处所示的本发明原理的其它应用都被认为对本领域的技术人员是显而易见的。

参见图1-6A，其中示出了一个离心机壳体底部10，其与一个旁通离心机20(见图7、8和8A)一起使用，以从一股引入该旁通离心机中的机油中分离颗粒物质。旁通离心机20包括一个外离心机壳体20a，其限定一个中空的内部和一个流体处理装置，优选为一个离心机转子20b，该转子位于该离心机壳体中。支撑离心机20的壳体底部10是整体浇注的，并包括一个安装支架部分21、一个离心机支撑部分22和机油导管23和24。机油导管23是一个进油口，机油导管24是一个排油口。壳体底部10还限定一个进气通道25和一个排气通道26。在图1-6A中示出了这些导管和通道的相对尺寸和位置。

安装支架部分21包括一个大体平面的壁21a、两个增强角支架21b、两个内支架21c和四个安装孔21d。离心机支撑部分22包括一个大体为圆柱形的边缘22a和一个主体22b，该主体限定和容纳各种机油导管23、24和通道25、26。

进油口23布置成两个大体成圆柱形的、但轴向错开的部段23a和23b。进油部段23a大体成圆柱形，并具有一个内径表面30，该表面在最靠近其开口端31处加工有螺纹。在内部，在内螺纹的入口之上，导管23容纳一个流体控制活塞32(见图5、6、6A、8和8A)。活塞32根据机油压力工作，并同时控制机油向离心机转子20b的流入和空气向离心机壳体20a的流入。流体控制活塞32的设计规格及其流体控制功能将在下文进一步详细说明。

为了完全理解流体控制活塞32的结构和工作方式，现在参见图5A。如图所示，流体控制活塞32包括一个大体圆柱形的延伸部32a，该延伸部轴向向下延伸到进油导管23的部段23a中。一个(密封)管件33插入(拧入)进油导管23的另一端。管件33在其上端33a具有外螺纹，在其下端33b具有外螺纹，在这两端之间是一个六边形体33c。外螺纹端33b用于连接一个输油(输入)软管或类似的流体输送导管。

将管件33适当地组装到进油导管23的部段23a中，使六边形体33c向上顶靠导管部段23a的(暴露)开口端31。管件33的上端33a的平面33d向上位于导管部段23a中。管件33为活塞延伸部32a提供了一个较低的邻接止挡，并为活塞延伸部32a提供了一个向上密封的表面。

管件33限定了一个在管件33的整个轴向长度上延伸的流动通孔33e。流动通孔33e用于使机油或其它液体流入。一个位于下端33b上的O形圈槽33f和O形圈35便于输油软管的密封。在流体控制活塞32的关闭位置，延伸部32a的下平面34弹簧偏压平面33d，以便密封关闭流动通孔33e。只在图5A中示出的(密封)管件33是为了简化其它的附图。然而延伸部32a已被包括在所有其它可应用的附图中，应该理解的是，管件33应按图5A所示的方式作为本发明的一部分进行组装。

机油输送部段23b在主体22b的下延伸部段中从流体入口37处开始，并通过入口37与部段23a流体连通(见图6和8A)。如将在下文进一步详细说明的那样，当流动控制活塞32处于其下面的关闭位置时，机油不能流入部段23a，因而不能从部段23a流入部段23b，因为没有流动通道通过入口37。事实上，流动控制活塞32的体部分38位于入口37被有效关闭的位置。当没有机油压力时，或者在机油压力是低的，并低于所需的阈值以便沿一个向上的方向运动该流动控制活塞以使其抬起离开管件33时，该关闭状态存在。“低”的量的测定是一个不足将活塞体38向上推离管件33，并到达一个将在部段23a和23b之间通过入口37产生一个流通路径的位置点的机油压力。任何流入部段23b中的机油都能够被输送到离心转子20b以进行处理。

排油导管24通常为圆柱形，并带有一个内径表面39，该表面加工有螺纹，以助于排油软管的固定连接，该排油软管将机油送回机油箱。排油导管24的内径尺寸限制了该送回的(即排出的)机油的体积流量。排油导管24与离心机的排油存储容积直接流动连通。通过离心分离滤清的机油在其能被排油导管24排出的位置处被直接导入该排油存储容积中。

进气通道25位于主体22b的侧壁40中，并向内延伸与排气导管26交于一点。通道25被布置成两个大体同中心的部段25a和25b。加工有内螺纹的部段25a在开口41处开始，并向内延伸进入侧壁40直到其结束点，在侧壁40内部，在该结束点部段25b开始。大体为圆柱形的部段25b与部段25a相比具有一个较小的内径，并与部段25a一起，完成穿过侧壁40的从开口41到容纳部分流体控制活塞32的加工孔42的通道。

进气通道25的部段25a被布置成容纳一个空气压力调节阀(未示出)，以便控制将通过进气通道25、加工孔42和排气通道26输送到离心机内部(即送到离心机壳体20a中)的空气的压力和体积。一个用于本发明的适当的空气压力调节阀是一个由俄亥俄州的辛辛那提的Clippard Minimaticr提供的型号为MAR-1-2的调节阀。排气通道26与加工孔42同中心，该加工孔与进油导管23的输油部段23a同中心。这种设计允许这些圆柱形的部段在流体控制活塞32安装后成一直线地浇注和进行机加工。流体控制活塞32可以被认为是一个机油压力截止阀，因为其工作状态受到通过进油导管23流入的机油的控制，特别是受到通过输油部段23a流入的机油的控制。

流体控制活塞32或机油压力截止阀(见图9)包括，除体部分38之外，还有杆部46、压缩弹簧47、中心空气通道48、进气口49、空气减荷槽49a、一对密封槽50和弹性体O形密封圈51，每个密封圈安装在每个槽50中。与排气通道26轴向同中心结合的加工孔42限定两个径向轴肩54和55。该进油导管与加工孔42结合限定径向轴肩56。

流体控制活塞32的杆部46包括一个中心柱体46a和一个带有径向基部46c的外套筒46b。压缩弹簧47的一端卡在一个环形余隙57中，该余隙位于外套筒46b的一端，处于中心柱46a和外套筒46b之间。压缩弹簧47坐靠在径向基部46c上。中心柱体46a的最上端卡在排气通道26中，并固定保持在该位置。活塞体38上整体形成有外套筒46b，从而活塞体38的轴向运动导致外套筒46b的轴向运动，反之亦然。由于中心柱体46a相对于主体22b是静止的，活塞体38的向上运动压缩弹簧47。

在操作中，截止阀32根据任何机油的流动在静止位置或关闭状态开始。在这种取向中，该压缩弹簧延伸，活塞体处于其最低点。在该位置，延伸部32a被偏压向管件33的顶面33d。入口37由于入口37相对于活塞在进油导管23内，特别是在进油部段23a内的位置而被堵住。与流入空气通道48中的进气口49流体相连通的空气减荷槽49a沿轴向处于进气部段25b之下的位置。同样，外套筒46b的外表面堵住部段25b向内开口，从而防止空气流入离心机。在该关闭或静止状态，机油和空气都不流入离心机。

当有一股机油以足以克服由压缩弹簧47施加的力的阈值压力水平或高于该阈值压力水平从与进油导管23相连的机油源流入时，活塞38能够基于附图中所示的离心机取向沿一个轴向向上的方向运动。由于压缩弹簧47压缩，需要一个较大的机油压力水平来连续运动该活塞体。然而，假设流入的机油压力是足够的，并且保持在一个足够的水平来将活塞体38抬起到大约径向轴肩56的位置，这将从附图表示中清楚看出，在该打开取向中，入口37“打开”到一个足够的程度，以允许机油从进油部段23a流入机油输送部段23b，并且机油从那能够流入离心机转子20b以便处理。

活塞体38的向上轴向运动也意味着包括有放气槽49a和进气口49的外套筒46b的向上轴向运动。活塞体38的顶表面的顶靠在径向轴肩56上的轴向定位也使放气槽49a与进气通道部段25b直接成直线就位。由于部段25b的端部不再被外套筒46b的外表面锁定，空气便能够流动。相应地，由于一个空气源与进气部段25a相连，空气由此处于一个高于大气压的压力，所以空气能够从通道25通过进气口49和放气槽49a流入空气通道48。空气从空气通道48流入离心机壳体20a。将空气引入离心机壳体20a有助于以一个比只由于重力的作用和相应的水头压力而可能进行的一个独立地从离心机排出机油快的速度来推动机油从离心机的排泄储存器中排出。

需要指出的关于流体控制活塞32的安装和取向的另一点是，其在本申请中使用不局限于所示的垂直取向。流体控制活塞32可以在一个从垂直到水平的整个90度范围内取向，而不会对所述申请的特性和适用性有任何的影响。流体控制活塞32取向中增加的自由度为本发明提供了附加的多用性，特别是在壳体底部10的轮廓中的更大的多用性。

通过提供该气助排出装置，能够为离心机组件提供较大的安装位置多样性，因为待排出的机油实际是由于空气压力而被从离心机中推出，即使没有实质上消除，也减少了任何涉及机油箱上的离心机组件的相对高度的问题。此外，根据本发明的气助排出装置允许使用较小直径的排出软管。

尽管在附图和上述说明中详细示出和描述了本发明，但这同样适合被认为是示例性的，而非限制性的，应该理解的是，只示出和描述了优选的实施例，落入本发明的精神之内的所有的改变和修改都是需要保护的。

Claims (15)

1.一种用于处理一种流体并被布置有该流体的气助排出装置的离心机组件，所述离心机组件包括：

一个离心机，包括一个限定一个中空内部的壳体和一个位于所述中空内部中的用于从所述流体中离心分离颗粒物质的流体处理装置；

一个壳体底部，其限定一个与所述离心机处于流动连通的流体流入导管、一个与所述离心机处于流动连通的流体流出导管和一个与所述离心机处于流动连通的用于将空气引入所述中空内部的进气通道；和

一个流动控制活塞，其被组装入所述壳体底部中并包括一个可运动的活塞，该活塞具有一个通常关闭位置，在该位置该活塞阻止流体流入所述流体处理装置，并且阻止空气流入所述离心机壳体，所述活塞可响应于所述流体流入导管中的流体压力运动到一个打开位置，其中，流体能够流入所述流体处理装置，并且其中空气能够流入所述离心机壳体，以向待从离心机中排出的流体上施加空气压力，从而通过所述流体流出排出导管协助所述流体的排出。

2.如权利要求1所述的离心机组件，其中，所述流体处理装置是一个离心机转子。

3.如权利要求1所述的离心机组件，其中，所述流体流入导管被布置有一个第一流体部段和一个第二流体部段，一个进入孔位于所述第一流体部段和所述第二流体部段之间，用于从所述第一流体部段到所述第二流体部段的流体流动连通。

4.如权利要求3所述的离心机组件，其中，所述流动控制活塞的一个第一部分位于所述第一流体部段中相邻所述进入孔的位置处。

5.如权利要求4所述的离心机组件，其中，所述壳体底部限定一个出气通道，所述流动控制活塞的一个第二部分位于所述出气通道中。

6.如权利要求5所述的离心机组件，其中，所述进气通道被布置有两个部段，即一个用于与一个空气源相连的第一空气部段和一个当所述流动控制活塞处于所述打开位置时与所述出气通道相连用于将空气输送到所述离心机壳体中的第二空气部段。

7.如权利要求6所述的离心机组件，其中，所述流动控制活塞被弹簧偏压。

8.如权利要求7所述的离心机组件，还包括一个安装在所述第一空气部段中的空气压力调节器阀。

9.如权利要求1所述的离心机组件，其中，所述流动控制活塞的一个第一部分位于所述第一流体部段中相邻所述进入孔的位置处。

10.如权利要求9所述的离心机组件，其中，所述壳体底部限定一个出气通道，所述流动控制活塞的一个第二部分位于所述出气通道中。

11.如权利要求1所述的离心机组件，其中，所述壳体底部限定一个空气通道，所述进气通道被布置有两个部段，即一个用于与一个空气源相连的第一空气部段和一个当所述流动控制活塞处于所述打开位置时与所述出气通道相流动连通，用于将空气输送到所述离心机壳体中的第二空气部段。

12.如权利要求1所述的离心机组件，其中，所述流动控制活塞被弹簧偏压。

13.如权利要求1所述的离心机组件，还包括一个安装在所述第一空气部段中的空气压力调节器。

14.一种用于从一种被布置为处理流体的离心机组件中气助排出该流体的方法，所述方法包括如下步骤：

提供一个离心机，其被布置有一个限定一个中空内部的壳体和一个位于所述中空内部中的用于从所述流体中离心分离颗粒物质的流体处理装置；

提供一个壳体底部；

在所述壳体底部中生成一个与所述离心机处于流动连通的流体流入通道、一个与所述离心机处于流动连通的流体流出通道和一个与所述离心机处于流动连通的进气通道；

将所述离心机安装在所述壳体底部上；

提供一个流动控制活塞；

将所述流动控制活塞安装在所述流体流入通道中；

将一个流体源连接到所述流体流入通道上；和

将一个空气源连接到所述进气通道上；其中，所述流动控制活塞的所述流体上游的压力控制所述流动控制活塞的状态，所述流动控制活塞具有一个打开状态和一个关闭状态，其中在打开状态中，液体和空气能够进入所述离心机中，在关闭状态中，液体和空气被阻止进入所述离心机中。

15.如权利要求14所述的方法，还包括在将空气源连接到所述进气通道上的步骤之前，将一个空气压力调节阀安装在所述进气通道中。

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