CZ2010641A3 - Cyklonový separátor s vodorovnou osou cyklonu - Google Patents

Cyklonový separátor s vodorovnou osou cyklonu Download PDF

Info

Publication number
CZ2010641A3
CZ2010641A3 CZ20100641A CZ2010641A CZ2010641A3 CZ 2010641 A3 CZ2010641 A3 CZ 2010641A3 CZ 20100641 A CZ20100641 A CZ 20100641A CZ 2010641 A CZ2010641 A CZ 2010641A CZ 2010641 A3 CZ2010641 A3 CZ 2010641A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
separator
cyclone
horizontal axis
tube
air
Prior art date
Application number
CZ20100641A
Other languages
English (en)
Inventor
Dostál@Ondrej
Hatschbach@Petr
Novotný@Jan
Original Assignee
ŠKODA AUTO a.s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ŠKODA AUTO a.s. filed Critical ŠKODA AUTO a.s.
Priority to CZ20100641A priority Critical patent/CZ2010641A3/cs
Priority to EP11466023.6A priority patent/EP2423496B1/de
Publication of CZ2010641A3 publication Critical patent/CZ2010641A3/cs

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/022—Air cleaners acting by gravity, by centrifugal, or by other inertial forces, e.g. with moistened walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C1/00—Apparatus in which the main direction of flow follows a flat spiral ; so-called flat cyclones or vortex chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C11/00—Accessories, e.g. safety or control devices, not otherwise provided for, e.g. regulators, valves in inlet or overflow ducting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C3/06—Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/08—Air cleaners with means for removing dust, particles or liquids from cleaners; with means for indicating clogging; with by-pass means; Regeneration of cleaners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/16—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines characterised by use in vehicles
    • F02M35/165—Marine vessels; Ships; Boats
    • F02M35/167—Marine vessels; Ships; Boats having outboard engines; Jet-skis
    • F02M35/168—Marine vessels; Ships; Boats having outboard engines; Jet-skis with means, e.g. valves, to prevent water entry

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Cyclones (AREA)

Abstract

Cyklónový separátor (1) s vodorovnou osou cyklónu (4) sestává ze vstupu (2) pro smes vzduchu s aerosolem, cyklónu (4) s vodorovnou osou a výstupu (5) vzduchu. Obsahuje sberný kanálek (7) ve tvaru vanicky umístený do prostoru separátoru (1) pod hranou spodní steny (6) cyklónu (4). Sberný kanálek (7) má mírný sklon smerem k bocní stene (8) separátoru (1), kde je vytvoren otvor (9), který ústí do odvádecí trubicky (10) smerující kolmo dolu. Trubicka je na spodním konci opatrena zpetným ventilem (12).

Description

M> OJ Cyklónový separátor s vodorovnou osou cyklónu
Oblast techniky
Vynález se týká cyklónového separátoru s vodorovnou osou cyklónu umístěného v sacím traktu spalovacího motoru, zejména spalovacího motoru automobilu.
Dosavadní stav techniky
Vstupní část sacího traktu spalovacího motoru má za úkol zajistit co nejúčinnější odstranění vodních kapiček a prachových částic z proudu vzduchu při co nejmenších tlakových ztrátách. Při dlouhodobé jízdě za deště je podstatné právě co nejvyšší odloučení vodních kapiček z proudu vzduchu. Vzduchový filtr v sacím potrubí je totiž schopen absorbovat pouze omezené množství vody, a pokud dojde k překročení jeho absorpční kapacity, začne propouštět vodní kapky. Ty pak mohou nepříznivě ovlivnit chod spalovacího motoru tím, že zkreslí měření průtoku vzduchu průtokoměrem, který je hned za skříní filtru, nebo dokonce tento průtokoměr přímo poškodí.
Nejpoužívanějším zařízením, které je schopné kontinuálně odstraňovat vodní kapičky nebo částice prachu z proudu vzduchu je cyklónový separátor. Kvůli prostorovým omezením v automobilu může mít nejrůznější tvarová provedení. Klasické, všeobecně používané provedení cyklónového separátoru je se svislou osou rotace. Tak je totiž možné z proudu odseparované částice snadno odvádět účinkem gravitace. Tento klasický separátor ale má výrazně větší rozměr ve svislém směru než ve směru vodorovném.
Pokud z prostorových důvodů (málo místa na výšku, více na šířku) není možné do prostoru u spalovacího motoru vozidla zastavět klasický svislý cyklónový separátor, musí se hledat různá kompromisní řešení. Principiálně tato řešení obvykle opět připomínají cyklónový separátor nebo se alespoň provede náhlá změna směru proudu, kterou kapičky v proudu nestačí sledovat a ulpívají pak na stěně separátoru. Problémem bývá řešení fungující kontinuálního odvádění separátu mimo potrubí,
-2protože uvnitř separátoru je nižší tlak než v okolí a případným odtokovým otvorem je přisáván vzduch, který odtoku separátu brání.
Nevýhody známých řešení separace vodních kapiček z proudu vzduchu nasávaného sacím potrubím spalovacího motoru jsou dané především většími či menšími prostorovými omezeními. Ve většině případů totiž není možné zařadit do sacího potrubí klasický, spolehlivý a účinný cyklónový separátor se svislou osou rotace proudu. Různá kompromisní řešení pak mají sníženou separační schopnost kvůli kompromisnímu tvaru cyklónu, ale i kvůli nevhodně provedenému sběru separátu a jeho odvodu mimo těleso separátoru. Kromě toho mohou mít takovéto separátory i zvýšenou tlakovou ztrátu.
Jedním z kompromisních řešení je použití separátoru s vodorovnou osou cyklónu. Existuje například známé řešení cyklónového separátoru s vodorovnou osou popsané evropským patentem EP 1167743B1, resp. US patentem US 2002/0046724A1. Toto řešení se skládá z části vytvářející rotaci proudu vzduchu ve vstupním potrubí a z navazující části, kde jsou odstředivým účinkem kapičky unášené proudem vzduchu odseparovány. Tento separátor je dobře použitelný v případě, kdy vstup do separátoru i výstup z něho může být ve směru podélné osy vozidla a v tomto směru je dostatečné místo v motorovém prostoru. Pokud tomu tak není, je třeba instalovat dodatečná přívodní potrubí s koleny, čímž se zvětšuje celkový zastavěný prostor.
Cyklón s vodorovnou osou byl použit také u stávajícího prvku sloužícího k separaci vodních kapiček, ze kterého vychází nově navrhované řešení separátoru. Konkrétní prostorové a tvarové řešení stávajícího separátoru bylo limitováno velkým prostorovým omezením ve stávající zástavbě, Separátor je vhodný pro polohu separátoru s výstupním potrubím orientovaným vodorovně do boku. Kvůli nedostatečně vyřešenému odvodu separátu má ale tento separátor při praktickém použití pouze malou separační účinnost.
Podstata vynálezu • · *···
Výše uvedené nevýhody známých řešeni odstraňuje navržený cyklónový separátor vodních kapiček s vodorovnou osou rotace proudu, který je možné použít v podmínkách značného prostorového omezení, zejména nevýhodně širokého a nízkého vstupního průřezu a výstupního potrubí směřovaného vodorovně do boku.
Předmětem vynálezu je návrh cyklónového separátoru vodních kapiček s vodorovnou osou a s vyřešeným kontinuálním sběrem a odvodem separátu mimo těleso separátoru. Sběr separátu je realizován přímo v tělese cyklónu, takže celý separátor může být oproti jiným řešením velmi kompaktní. Ze stávajícího nevyhovujícího separátoru byl zachován vstupní i výstupní průřez a základní tvar.
Nové technické řešení spočívá v provedení dvou podstatných úprav, které zajišťují funkčnost a dostatečnou účinnost separátoru:
1/ Separátor má vyřešen sběr odseparovaných vodních kapiček do sběrného kanálku.
2/ Odvod separátu ze sběrného kanálku mimo prostor separátoru je řešen svislým odtokovým potrubím umístěným na stěně separátoru vně proudu a zakončeným zpětným ventilkem.
Přehled obrázků na výkresech
Na obr. 1 až 4 je znázorněn cyklónový separátor s vodorovnou osou cyklonu dle dosavadního stavu techniky, na obr. 5 až 9 je potom znázorněn cyklónový separátor s vodorovnou osou cyklonu dle předloženého vynálezu. Na obr. 5 je axonometrický pohled na cyklonový separátor, na obr. 6 je vidět cyklonový separátor v částečném řezu, zejména sběrný kanálek s otvorem. Na obr. 7 je cyklonový separátor v příčném řezu, kde je vidět vodorovná cyklona, sběrný kanálek s otvorem a trubičkou. Na obr. 8 a 9 jsou další názorné řezy cyklonového separátoru A - A a C - C.
Příklad provedení vynálezu • · • · · ·
Aplikace nového technického řešení separátoru vodních kapiček z proudu vzduchu pomocí cyklónu s vodorovnou osou je provedena úpravou stávajícího separátoru 100, zobrazeného na obr. 1 až 4, který měl nedostatečnou účinnost.
Na obr. 3 je v řezu B-B je znázorněno, jak vzduch s vodním aerosolem vstupuje do separátoru 100 vstupem pro směs vzduchu s aerosolem 2. Pokud je vozidlo v klidu, je vzduch do separátoru 100 přisáván také vstupem 3 ústícím z motoru.
Při pohybu vozidla se náporovým účinkem ze vstupu 2 plynoucího vzduchu tento vstup 3 postupně mění na výstupní průřez, kterým jsou ze separátoru 100 odváděny největší vodní kapičky a prachové částice, které nestačí sledovat změnu směru proudu nahoru směrem k vlastnímu cyklónovému separátoru 4. Separátor tímto způsobem odloučí z proudu vzduchu největší vodní kapičky a prachové částice.
Vlastní cyklónový separátor 4 je vytvořen v horní části tělesa separátoru 100 a má vodorovnou osu. Vzduch s vodním aerosolem sem vstupuje zespodu především ze vstupu 2, vytváří zde vírovou strukturu přibližně ve tvaru šroubovice, viz obr. 1 a 4. Odstředivou silou dochází k odlučování vodních kapiček z proudu vzduchu a jejich ulpívání na stěnách separátoru 4. Důvodem nedostatečné účinnosti takto konkrétně navrženého separátoru 100 je nevyřešený odvod odseparovaných kapiček ze stěn vlastního separátoru 4 ve tvaru cyklony. Kapičky jsou proudem vzduchu posouvány po stěně separátoru 4, až dojdou na hranu 6 (koncová hrana spodní stěny cyklónové části 4 separátoru 100). Zde jsou strženy proudem zespodu vstupujícího vzduchu. Pokud to nastane v oblasti blízko bočního výstupního potrubí 5, jsou kapičky unášeny proudem do tohoto potrubí. Cyklónová část 4 separátoru 100 tak špatně plní svou funkci.
Nové technické řešení zobrazené na obr. 5 až 9 doplňuje tento všeobecně známý princip cyklónového separátoru o vyřešení kontinuálního odvodu separátu a zajišťuje tak správnou funkci separátoru i s netradičně a nevýhodně vodorovně orientovanou osou cyklónu. Nově je do prostoru separátoru 1 umístěn sběrný kanálek 7 ve tvaru vaničky, viz axonometrický pohled na obr. 6 nebo řez B-B na obr. 7. V prostoru nad sběrným kanálkem 7 se vytváří úplav 20. V úplavu 20 jsou oproti okolnímu proudu značně snížené rychlosti proudícího vzduchu. Díky tomu mohou odseparované kapičky, které doputují k hraně 6 spodní stěny cyklónového separátoru 4, přepadávat dolů do sběrného kanálku 7. Sběrný kanálek 7 má mírný sklon směrem k boční stěně 8 separátoru 1, kde je vytvořen otvor 9, kterým se odseparovaná voda odvádí trubičkou 10 dolů ven z prostoru separátoru 1. Trubička 10 je na spodním konci zakončena zpětným ventilem 12, který se začne otevírat, když hydrostatický tlak vodního sloupce ve svislé části 11 odváděči trubičky 10 je větší než podtlak uvnitř separátoru a odpustí část odseparované vody ven. Minimální svislá délka trubičky (10) musí být proto nejméně tak velká, aby hydrostatický tlak vzniklého vodního sloupce byl větší než největší provozní podtlak uvnitř separátoru.
Zároveň zpětný ventil 12 zabraňuje přisávání vzduchu odváděči trubičkou 10. Takto je zajištěno kontinuální samočinné odvádění odseparované vody mimo prostor separátoru 1
Průmyslová využitelnost
Cyklónový separátor s vodorovnou osou cyklónu lze použít u všech spalovacích motorů, zejména spalovacích motorů automobilů.

Claims (2)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    Zofo- éy/
    1. Cyklónový separátor (1) s vodorovnou osou cyklónu (4) zahrnující
    - vstup pro směs vzduchu s aerosolem (2),
    - cyklónu s vodorovnou osou (4),
    - výstup vzduchu (5), vyznačující se tím, že do prostoru separátoru (1) pod koncovou hranou (6) spodní stěny cyklónu (4) je umístěn sběrný kanálek (7) ve tvaru vaničky, přičemž sběrný kanálek (7) má mírný sklon směrem k boční stěně (8) separátoru (1), kde je vytvořen otvor (9), který ústí do odváděči trubičky (10) směřující kolmo dolů.
  2. 2. Cyklónový separátor (1) s vodorovnou osou cyklónu (4) podle nároku 1, vyznačující se tím, že trubička (10) je na spodním konci zakončena zpětným ventilem (12) otevírajícím se, když hydrostatický tlak vodního sloupce v trubičce (10) převýší podtlak uvnitř separátoru, a odpouštějícím tak odseparovanou vodu ven z trubičky (10).
CZ20100641A 2010-08-26 2010-08-26 Cyklonový separátor s vodorovnou osou cyklonu CZ2010641A3 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20100641A CZ2010641A3 (cs) 2010-08-26 2010-08-26 Cyklonový separátor s vodorovnou osou cyklonu
EP11466023.6A EP2423496B1 (de) 2010-08-26 2011-08-23 Zyklonabscheider mit horizontaler Zyklonachse

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20100641A CZ2010641A3 (cs) 2010-08-26 2010-08-26 Cyklonový separátor s vodorovnou osou cyklonu

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2010641A3 true CZ2010641A3 (cs) 2012-03-07

Family

ID=44785789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20100641A CZ2010641A3 (cs) 2010-08-26 2010-08-26 Cyklonový separátor s vodorovnou osou cyklonu

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2423496B1 (cs)
CZ (1) CZ2010641A3 (cs)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013106820A1 (de) * 2013-06-28 2014-12-31 Abb Turbo Systems Ag Entfeuchtungsvorrichtung für eine mehrstufige Aufladungsvorrichtung
KR101621071B1 (ko) 2014-03-31 2016-05-13 백성기 집진 장치
DE102019110247A1 (de) * 2018-04-19 2019-10-24 Mann+Hummel Gmbh Rohrabschnitt eines Ansaugrohrs für einen Luftansaugtrakt einer Brennkraftmaschine
US11208971B2 (en) * 2019-01-16 2021-12-28 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for mitigating condensate formation

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6402799B1 (en) * 1997-12-25 2002-06-11 Sharp Kabushiki Kaisha Vortex-stream gas-liquid separator and gas-liquid separation system
DE10029498A1 (de) 2000-06-21 2002-01-03 Mann & Hummel Filter Ansaugsystem
NO318709B1 (no) * 2000-12-22 2005-05-02 Statoil Asa Innretning for separasjon av en vaeske fra en flerfase-fluidstrom
DE202008014211U1 (de) * 2008-10-24 2010-03-11 Mann+Hummel Gmbh Luftfilter für die einem Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug zugeführte Luft

Also Published As

Publication number Publication date
EP2423496A1 (de) 2012-02-29
EP2423496B1 (de) 2015-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2330033B1 (en) Compact condenser module
US7234555B2 (en) Secondary path automobile air intake system
US8562706B2 (en) Air filter having an air filter housing, use of an air filter, method for designing an air filter, and method for operating an air filter
US7237635B2 (en) Automobile over-bulkhead air intake system
CN108240255B (zh) 用于车辆的排气机构
US8201651B2 (en) Automobile over-bulkhead air intake system
JP6289467B2 (ja) 車両燃料付属品
RU2007134151A (ru) Пылесос с системой двойного циклона
EP3702606B1 (en) An air intake device for a vehicle
KR20010053388A (ko) 내연기관 엔진의 크랭크케이스 통기 가스로부터 오일을분리하기 위한 오일 분리기
CZ2010641A3 (cs) Cyklonový separátor s vodorovnou osou cyklonu
US5882386A (en) Device for separating moisture from gas vented from an aircraft
JP2005042712A (ja) 分離装置
ES2349418T3 (es) Dispositivo separador para la separación de partículas.
CN102705117A (zh) 后置发动机的进气净化装置
JP3614653B2 (ja) エアクリーナの水抜き構造
CN107581967A (zh) 一种表面清洁器
RU48277U1 (ru) Сепаратор
RU192141U1 (ru) Конденсатосборник для газопровода
CN201110238Y (zh) 一种防水进气道
CN205340413U (zh) 用于除尘设备的液箱及具有其的除尘设备
CN106224242B (zh) 用于吸污系统的油气分离器、吸污系统及吸污车
CN220714914U (zh) 一种浮沫排出机构
US11872879B2 (en) Fuel pick-up device
CN211585828U (zh) 一种气液分离器