PL202029B1

PL202029B1 - Sposób oczyszczania gazu przepływającego przez skrzynię korbową

Info

Publication number: PL202029B1
Application number: PL358944A
Authority: PL
Inventors: Hans Moberg; Torgny Lagerstedt; Claes Inge; Claes-Goran Carlson; Stefan Szepessy; Peter Franzen; Leonard Borgstrom
Original assignee: Alfa Laval Corp Ab
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2009-05-29
Also published as: NO20025068D0; DE60026060D1; ATE317728T1; CN1131730C; EP1244522B1; NO332890B1; PL194816B1; NO321660B1; EP1273335A2; KR100596120B1; JP2005042698A; SE515302C2; US6821319B1; AU1563801A; NO20025068L; PL355419A1; DE60022555D1; CN1515789A; JP5314826B2; EP1273335A3

Abstract

Wynalazek dotyczy sposobu oczyszczania gazu przep lywaj acego przez skrzyni e korbow a silnika spalinowego z cz astek w nim zawieszo- nych, które s a ci ezsze ni z gaz. Gaz przep lywa- j acy przez skrzyni e korbow a wprowadza si e w ruch wirowy w komorze (2) okre slonej przez nieruchom a obudow e (1), tak aby cz astki z wykorzystaniem si ly od srodkowej oddziela ly sie od gazu i wyrzuca si e je w kierunku nieru- chomej obudowy. Ruch wirowy gazu realizuje sie z wykorzystaniem wirnika (8), który zawiera stos sto zkowych dysków oddzielaj acych (22) u lozonych wspó losiowo wzgl edem siebie oraz koncentrycznie wzgl edem osi obrotu wirnika (R). Oczyszczany gaz przep lywaj acy przez skrzyni e korbow a kieruje si e poprzez przestrzenie po- mi edzy dyskami oddzielaj acymi w czasie gdy te sie obracaj a, cz astki pod wp lywem si ly od srod- kowej stykaj a si e z wewn etrznymi stronami dysków oddzielaj acych. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania gazu przepływającego przez skrzynię korbową z wykorzystaniem siły odśrodkowej z cząstek stałych lub ciekłych zawieszonych w gazie a posiadających większą gęstość niż gaz. Gazy przepływające przez skrzynię korbową to gazy powstające w silniku spalinowym i zawierają ce czą stki w postaci oleju i/lub sadzy.

Podchodząc do tematu bardziej szczegółowo przedmiotem wynalazku jest oczyszczanie gazu przepływającego przez skrzynię korbową, który następnie przesyła się przez komorę, która jest ograniczona stacjonarną obudową, wprowadza się ten gaz w ruch wirowy wewnątrz komory przy pomocy wirnika obracającego się wokół swojej osi obrotu, cząstki poddaje się oddziaływaniu siły odśrodkowej, oddziela od gazu i kieruje w stronę stacjonarnej obudowy.

Urządzenie do takiego oczyszczania gazu przepływającego przez skrzynię korbową jest znane na przykład z jednego z niemieckich opisów zgłoszeń patentowych DE 35 41 204 A1 i DE 43 11 906 A1.

Opis zgłoszenia DE 35 41 204 A1 przedstawia urządzenie, w którym wirnik na kształt turbiny lub koła pompy, które są wprawiane w ruch obrotowy przez oczyszczany gaz wprowadzany do komory od spodu. Gaz, który ma być oczyszczony przepływa przez turbinę lub koło pompy, przepływając od jej środka ku krawędzi gdzie opuszcza turbinę lub koło pompy, wirując z taką samą prędkością jak koło. Cząstki są oddzielane od obracającego się w komorze strumienia gazu dzięki sile odśrodkowej a oczyszczony gaz opuszcza komorę przez wylot w jej górnej części. Oddzielone od gazu czą stki osadzają się na otaczającej ścianie komory, cząstki cieczy skupiają się na otaczającej ścianie komory, następnie ciecz spływa po niej i dalej na zewnątrz przez odpływ umieszczony na dnie komory.

Opis zgłoszenia DE 43 11 906 A1 przedstawia podobne urządzenie do oczyszczania gazu, w którym wirnik jest napędzany olejem smarowym pod ciśnieniem pochodzącym z silnika spalinowego, i gaz przepływający przez skrzynię korbową silnika, który ma być oczyszczany w tym urządzeniu. Napędzający olej smarowy jest podawany do urządzenia w jego centrum i opuszcza wirnik przez stycznie skierowane wyloty umieszczone w pewnej odległości od osi obrotu wirnika. Sam wirnik tworzy, w tym przypadku, urządzenie oczyszczające napędzający olej. Oczyszczony olej jest uwalniany w dolnej części komory, przez którą powinien przepływać oczyszczany gaz przepływający przez skrzynię korbową a następnie jest on zawracany do układu smarowania silnika spalinowego. Gaz przepływający przez skrzynię korbową jest kierowany osiowo przez wąską przestrzeń ograniczoną w komorze przez wirnik i otaczającą go stacjonarną obudowę. Gaz wirujący w przestrzeni jest oczyszczany z zawieszonych w nim cząstek, które to cząstki odkładają się po wewnętrznej stronie stacjonarnej obudowy, cząstki cieczy skupiają się a powstała ciecz spływa w kierunku odpływu.

Oba opisane powyżej znane urządzenia do oczyszczania gazu przepływającego przez skrzynię korbową cechuje raczej niska efektywność przy oddzielaniu cząstek z przepływającego gazu.

W opisach patentowych US-A-2,104,683 i US-A-3,234,716 opisano urządzenie do oczyszczania powietrza zapylonego działające na podobnej zasadzie. W każdym z tych opisów patentowych przedstawiono jak cząstki oddzielone od powietrza płynącego do wewnątrz w stronę osi pomiędzy stożkowymi dyskami oddzielającymi i stykają się z wewnętrzną stroną dysków oddzielających, przesuwają dzięki sile odśrodkowej w kierunku otaczających krawędzi dysków oddzielających.

Opis patentowy USA US-A-2,104,683 opisuje (w odniesieniu do fig. 2) cząsteczki w obszarach promieniowo skrajnie zewnętrznych dysków oddzielających, które są poddawane wpływowi zasadniczo jedynie sił odśrodkowych i poruszają się zasadniczo wzdłuż tworzących dysków oddzielających, to jest po ścieżkach prostych wzdłuż promieni biegnących od osi obrotu wirnika, podczas gdy cząstki w obszarach promieniowo wewnętrznych części dysków oddzielających także, i to w znacznym stopniu, poddawane są wpływowi przepływającego gazu a przez to przemieszczają się w kierunku leżącym pod kątem do wspomnianych tworzących. Przepływający gaz może przemieszczać się zasadniczo swobodnie pomiędzy dyskami oddzielającymi i może przyjmować kierunek przepływu określony, między innymi, przez prędkość z jaką gaz zostaje wprowadzony w szczeliny pomiędzy dyskami oddzielającymi oraz stopniem w jakim wpływają na niego obracające się dyski oddzielające.

Opis patentowy US-A-3,234,716 opisuje (w odniesieniu do fig. 3 i 4) w jaki sposób oddzielane są cząstki w szczelinach pomiędzy stożkowymi dyskami oddzielającymi. Po zetknięciu z wewnętrznymi powierzchniami dysków oddzielających, oddzielone cząstki przesuwają się zasadniczo w kierunku zewnętrznym względem osi obrotu wirnika w stronę krawędzi otaczających dysków oddzielających.

Celem prezentowanego wynalazku jest przede wszystkim realizacja sposobu oczyszczania gazu przepływającego przez skrzynię korbową, który byłby zasadniczo bardziej efektywny niż opisane

PL 202 029 B1 powyżej sposoby oczyszczania gazu. Sugerujemy zastosowanie i ulepszenie techniki wcześniej proponowanej do rozdzielania cząsteczek pyłu z powietrza.

Wynalazek dotyczy sposobu oczyszczania gazu przepływającego przez skrzynię korbową, charakteryzującego się tym, że

- wirnik obraca się wokół osi obrotu wewną trz komory ograniczonej stacjonarn ą otaczają c ą ścianą a wirnik zawiera stos stożkowych dysków oddzielających ułożonych współosiowo względem siebie i koncentrycznie względem wspomnianej osi obrotu, dyski oddzielające są wyposażone w promieniowo zewnętrzne krawędzie otaczające;

- gaz przepływający przez skrzynię korbową, który ma być oczyszczony prowadzi się przez szczeliny utworzone pomiędzy dyskami oddzielającymi, od wlotu gazu do wylotu gazu umieszczonego w zróż nicowanej duż ej odległ o ś ci od osi obrotu wirnika, tak aby spowodować ruch wirowy gazu przepływającego przez skrzynię korbową wraz z wirnikiem a cząstki w wyniku oddziaływującej na nie siły odśrodkowej kieruje się na wewnętrzną stronę dysków oddzielających oraz

- oddzielone czą stki w wyniku ruchu wirowego wirnika, po pierwsze przesuwa się przez pewien dystans pozostawiając je w kontakcie z dyskiem oddzielającym, zasadniczo wzdłuż tworzących dysku wzdłuż otaczającej krawędzi a następnie zrzuca się je z dysku oddzielającego w kierunku otaczającej ściany.

Sposób oczyszczania gazu przepływającego przez skrzynię korbową, pochodzącego z silnika spalinowego, z zawieszonych w nim cząstek stałych lub cząstek ciekłych o gęstości większej niż gaz przepływający przez skrzynię korbową, według wynalazku charakteryzuje się tym, że oczyszczany gaz wprowadza się do wnętrza komory ograniczonej nieruchomą otaczającą ścianą, w której oczyszczanemu gazowi nadaje się ruch wirowy wokół osi obrotu, za pomocą wirnika, przy czym dla zintensyfikowania oddziaływania powierzchni obrotowych wirnika na oczyszczany gaz, wirnik wyposaża się w stos stożkowych dysków oddzielających, uło żonych współosiowo względem siebie i koncentrycznie względem osi obrotu, przy czym dyski oddzielające wyposaża się w promieniowo zewnętrzne krawędzie otaczające, a przez gaz przepływający przez skrzynię korbową z szczeliny utworzone pomiędzy dyskami oddzielającymi, przeprowadza się gaz przepływający przez skrzynię korbową rozpoczynając od otworu wlotowego gazu, poprzez otwory przelotowe do komory, przy czym ruch wirowy gazu wywołuje się poprzez rozmieszczenie otworów wlotowych gazu w stosunku do otworów wylotowych gazu, w różnych odległościach od osi obrotu wirnika ponieważ siła odśrodkowa powstająca przy ruchu wirowym odrzuca stałe i ciekłe cząstki zawieszone w oczyszczanym gazie na dysk oddzielający a po jego tworzących kieruje się te cząstki na krawędzie otaczające a potem odrzuca się w kierunku otaczającej ściany.

Oczyszczany gaz przepływający przez skrzynię korbową prowadzi się pomiędzy dyskami oddzielającymi w kierunku od osi obrotu w stronę krawędzi otaczających dysków oddzielających. Następnie oczyszczany gaz przepływający przez skrzynię korbową wprowadza się do centralnej przestrzeni wlotowej w stosie dysków oddzielających a stamtąd przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi, po czym oczyszczony gaz przepływający przez skrzynię korbową odprowadza się na zewnątrz komory przez otwór wylotowy gazu łączący się z przestrzenią wylotową, która jest utworzona pomiędzy stosem dysków oddzielających a nieruchomą ścianą otaczającą. Po czym oczyszczany gaz przepływający przez skrzynię korbową wprowadza się w ruch wirowy prowadząc go przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi przy pomocy elementów łączących przestrzenie pomiędzy sąsiadującymi dyskami oddzielającymi.

Oddzielone cząstki poruszające się po dyskach oddzielających (22) wzdłuż ich tworzących przechwytuje się i prowadzi wraz z innymi cząstkami podobnie pochwyconymi dalej w kierunku krawędzi otaczających dysków oddzielających wzdłuż ścieżek biegnących pod kątem do ich tworzących oraz oddzielone cząstki zmusza się do opuszczenia ścieżek i wyrzuca się z dysków oddzielających zasadniczo tylko w ograniczonych obszarach oddalonych od siebie a rozmieszczonych wzdłuż krawędzi otaczających odpowiednich dysków oddzielających.

Gaz przepływający przez skrzynię korbową przepływa pomiędzy dyskami oddzielającymi wzdłuż ścieżek zasadniczo równoległych do ścieżek prowadzących oddzielone cząstki.

Takie ulepszenie przejawia się tym, że cząstki, które już raz zostały oddzielone od gazu mają większą szansę, w porównaniu z zastosowaną opisaną poprzednio znaną techniką, pozostać w stanie oddzielenia od gazu a co za tym idzie, nie są ponownie unoszone przez gaz przepływający z dużą prędkością przez przestrzeń przez, którą muszą przedostać się cząstki zmierzające z wirnika w kierunku otaczającej ściany obudowy. Tak więc, cząstki zbiera się przez środki prowadzące lub elementy

PL 202 029 B1 przewodzące, którymi są przesuwane z wykorzystaniem siły odśrodkowej w kierunku otaczających krawędzi dysków oddzielających i jednocześnie gromadzi się lub skupia w większe cząstki. W postaci zgromadzonej lub w postaci stosunkowo dużych kropel oddzielone cząstki następnie wyrzuca się w kierunku nieruchomej ściany obudowy, w ograniczonych obszarach rozmieszczonych wzdłuż krawędzi otaczających dysków oddzielających podczas gdy pomiędzy tymi obszarami pozostawia się przestrzeń umożliwiającą przepływ gazu do lub ze szczelin pomiędzy dyskami oddzielającymi.

Gaz przepływający przez skrzynię korbową, który ma być oczyszczony kieruje się pomiędzy dyski oddzielające w kierunku od lub w kierunku do osi obrotu wirnika. Korzystnie przepływ odbywa się w kierunku od osi obrotu, ponieważ przepływowi towarzyszy efekt sprężenia wytworzony przez wirnik w przepływającym gazie. Tak, więc nie potrzebne są żadne pomocnicze środki wymuszające przepływ gazu przez szczeliny pomiędzy dyskami oddzielającymi.

Oczyszczany gaz korzystnie wprowadza się do przestrzeni szczelin przez przestrzeń wlotową określoną centralnie w stosie dysków oddzielających podczas gdy oczyszczony gaz kieruje się na zewnątrz szczelin do przestrzeni wylotowej komory, która otacza stos dysków oddzielających.

Dyski oddzielające mogą posiadać postać pełnego lub ściętego stożka, każdy z dysków oddzielających posiada albo jeden duży lub kilka mniejszych otworów umieszczonych w jego części centralnej umożliwiających przepływ oczyszczanego gazu lub gazu oczyszczonego. Otwory w dyskach oddzielających tworzą wraz przestrzeniami pomiędzy dyskami oddzielającymi części centralne jednej lub większej liczby przestrzeni wlotowych i wylotowych znajdujących się centralnie wewnątrz stosu dysków oddzielających. Z tych powodów, korzystnie przestrzeń przepływu znajdująca się centralnie w stosie dysków oddzielających łączy się z otworem wlotowym gazu, a przestrzeń przepływu otaczająca dyski oddzielające łączy się otworem wylotowym gazu, tak więc gaz oczyszczany jest kierowany w kierunku od osi obrotu wirnika przez przestrzenie pomię dzy dyskami oddzielają cymi.

Podczas operacji oczyszczania według wynalazku za pomocą dysków oddzielających przewidzianych jako człony prowadzące i przewodzące wymienionego rodzaju, cząsteczki cieczy odkładające się na powierzchniach dysków oddzielających będą się skupiać w większe krople, które gdy dotrą do elementów prowadzących i przemieszczą się wzdłuż nich, skupią się w jeszcze większe krople. Krople cieczy opuszczając dyski oddzielające są więc znacząco większe niż cząstki cieczy zawarte w jeszcze nie oczyszczonym gazie. Nawet cząstki stałe odkładają ce się na powierzchniach dysków oddzielających będą się gromadzić lub będą gromadzone w znacząco większych skupiskach zanim zostaną wyrzucone z krawędzi otaczających dysków oddzielających.

Ponieważ cząstki stykające się z dyskiem oddzielającym będą następnie przemieszczać się zasadniczo wzdłuż jego tworzącej, korzystnym rozwiązaniem jest wprowadzenie elementów prowadzących, które byłyby rozmieszczone wokół osi obrotu wirnika i posiadały taką długość, że dwa sąsiadujące ze sobą elementy prowadzące przecinają tą samą tworzącą dysku oddzielającego, w punktach znajdujących się w różnych odległościach od osi obrotu wirnika. W ten sposób można spowodować, że zasadniczo wszystkie cząstki wchodzące w kontakt z dyskiem oddzielającym są wychwytywane przez elementy prowadzące i mogą skupiać się lub łączyć z innymi cząstkami w większe skupiska na wspomnianych elementach prowadzących w czasie przemieszczania się w kierunku otaczającej krawędzi dysku oddzielającego.

Elementy prowadzące korzystnie są ukształtowane w taki sposób, że mogą także pełnić rolę elementów pozycjonujących umieszczonych pomiędzy sąsiadującymi dyskami oddzielającymi. Następnie, każdy element prowadzący wzdłuż całej lub części swojej długości może ciągnąć się na całej długości pomiędzy dwoma sąsiadującymi dyskami oddzielającymi. Tak więc elementy prowadzące będą w pewnym stopniu kierować przepływem gazu pomiędzy dyskami oddzielającymi. Nic jednakże nie stoi na przeszkodzie aby wszystkie lub niektóre z elementów prowadzących rozciągały się tylko w części osiowej odległości pomiędzy sąsiednimi dyskami oddzielającymi. Korzystnie, element prowadzący jest trwale połączony z dyskiem oddzielającym.

Nieruchoma obudowa otaczająca wirnik korzystnie posiada otwór wylotowy umieszczony w dolnej części komory odprowadzając ciecz lub szlam oddzielony od zanieczyszczonego gazu a osadzony na otaczającej ścianie komory.

W urządzeniu pracującym według wynalazku wirnik moż e być napędzany przez środki dowolnego odpowiedniego urządzenia napędowego, na przykład silnika elektrycznego, hydraulicznego lub pneumatycznego.

PL 202 029 B1

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia podłużny przekrój urządzenia do prowadzenia sposobu według wynalazku, a fig. 2 - przekrój wzdł u ż linii II-II z fig. 1.

Fig. 1 przedstawia widok przekroju urządzenia do oczyszczania gazu przepływającego przez skrzynię korbową z zawieszonych w nim cząstek o gęstości większej niż gaz. Urządzenie zawiera nieruchomą obudowę 1 określającą komorę 2. Obudowa ma otwór 3 wlotowy gazu prowadzący do komory 2, przez który wprowadzany jest oczyszczany gaz oraz otwór 4 wylotowy gazu, którym na zewnątrz komory 2 odprowadzany jest oczyszczony gaz. Obudowa ma też otwór 5 odprowadzający z komory 2 cząstki, którym odprowadzane są cząstki oddzielone od gazu.

Obudowa 1 zawiera dwie części, które są utrzymywane razem przez kilka śrub 6. Śruby 6 są przystosowane do mocowania obudowy do elementów zawieszenia 7 wykonanych z materiału elastycznego, poprzez które obudowa jest przymocowana do podstawy (nie pokazana).

Wewnątrz komory 2 umieszczony jest wirnik 8 obracający się wokół pionowej osi obrotu R. Silnik 9, na przykład silnik elektryczny, jest przystosowany do napędzania wirnika 8. Wirnik 8 zawiera pionowo ciągnący się centralny trzpień obrotowy 10, który na krańcu górnym jest zaczopowany w obudowie 1 przez łożysko 11 oraz uchwyt łożyska 12 a na krańcu dolnym jest zaczopowany w obudowie 1 przez łożysko 13 i uchwyt łożyska 14. Uchwyt łożyska 14 jest umieszczony w otworze 3 wlotowym gazu a więc jest wyposażony w otwory przelotowe 15, którymi napływający oczyszczany gaz zostaje wprowadzony do komory 2.

Wirnik 8 ponadto zawiera górną ścianę krańcową 16 oraz dolną ścianę krańcową 17, które to ściany krańcowe są połączone z centralnym trzpieniem obrotowym 10. Dolna ściana krańcowa 17 w części centralnej ma otwory przelotowe 18, tak więc wnętrze wirnika może być połączone z otworem 3 wlotowym gazu. Ponadto, dolna ściana krańcowa 17 ma obwodowy kołnierz 19, który jest przystosowany do współpracy z podobnym obwodowym kołnierzem 20 uchwytu łożyska 14, tak więc gaz wprowadzany przez otwór 3 wlotowy gazu jest prowadzony do wnętrza wirnika 8 przez otwory 18. Kołnierze 19 i 20 mogą być przystosowane do połączenia ze sobą w sposób całkowicie szczelny, niemniej całkowita szczelność nie jest wymagana. Powód dla którego tak się dzieje zostanie przedstawiony w dalszej części tego dokumentu.

Dolna ściana krańcowa 17 ma postać jednego elementu, przy czym począwszy od dolnej ściany krańcowej 17, centralnie w górę, ciągnie się pusta w środku kolumna 21, szczelnie otaczająca centralny trzpień obrotowy 10. Kolumna ciągnie się na całej długości aż do górnej ściany krańcowej 16. Na długości kolumny 21 centralny trzpień obrotowy 10 jest cylindryczny, korzystnie z powodów kosztowych jest on owalnie cylindryczny, wnętrze kolumny 21 ma taki sam kształt co zewnętrzna część obrotowego trzpienia. Zewnętrzna część kolumny 21 posiada nie owalny przekrój poprzeczny, co można zauważyć na fig. 2.

Stos stożkowych dysków oddzielających 22 jest umieszczony pomiędzy ścianami krańcowymi 16 i 17. Każdy z dysków oddzielających posiada część o kształcie stożka ściętego oraz jedną część płaską 23 znajdującą się w pobliżu kolumny 21. Część płaska tak jak to można zauważyć na fig. 2, jest wykonana w taki sposób, iż może zostać osadzona na nie owalnej kolumnie 21, tak aby dysk oddzielający nie był w stanie obrócić się względem kolumny 21. Ponadto, część płaska 23 jest wyposażona w szereg otworów przelotowych 24. Niezależnie od tego czy otwory umieszczone w różnych dyskach oddzielających 22 są ułożone osiowo względem siebie czy też nie, tworzą wspólnie z przestrzeniami pomiędzy centralnymi częściami dysków oddzielających 22 centralną przestrzeń wlotową 25, wewnątrz wirnika 8 (patrz. Fig. 1), która łączy się z otworem 3 wlotowym gazu.

Z uwagi na chęć zachowania przejrzystości rysunek przedstawia tylko kilka dysków oddzielających 22 wraz z dużymi w kierunku osiowym, przestrzeniami pomiędzy nimi. W praktyce należałoby umieścić pomiędzy ścianami krańcowymi 16 i 17 kilkukrotnie większą liczbę dysków oddzielających, tworząc tym samym stosunkowo wąskie przestrzenie pomiędzy dyskami.

Fig. 2 przedstawia widok z boku dysku oddzielającego 22 zwróconego ku górze na fig. 1. Dalej ta strona dysku będzie nazywana wnętrzem dysku oddzielającego, ponieważ jest zwrócona do wewnątrz, w kierunku osi obrotu wirnika. Jak można zauważyć dysk oddzielający po tej stronie jest wyposażony w kilka wydłużonych żeber 26 tworzących elementy rozdzielające znajdujące się pomiędzy dyskiem oddzielającym, a sąsiadującym z nim kolejnym dyskiem oddzielającym umieszczonym ponad nim w stosie dysków. Pomiędzy sąsiadującymi żebrami 26 w przestrzeni pomiędzy dwoma dyskami oddzielającymi utworzone są kanały przepływowe 27 prowadzące oczyszczany gaz. Żebra 26 ciągną się, tak jak to pokazano na fig. 2, wzdłuż zakrzywionych ścieżek i biegną przynajmniej na promieniowo

PL 202 029 B1 zewnętrznej części dysku oddzielającego, pod kątem do tworzących dysków oddzielających. W wyniku zastosowania żeber 26 w kształcie krzywych, także kanały przepływowe 27 prowadzące oczyszczany gaz ciągną się wzdłuż zakrzywionej ścieżki, o krzywiźnie odpowiadającej krzywiźnie żeber.

Żebra 26 ciągną się korzystnie, na całej długości części stożkowej każdego dysku oddzielającego i kończą się w pobliżu promieniowo zewnętrznej krawędzi otaczającej dysku oddzielającego.

Wewnątrz obudowy 1 pierścieniowa przestrzeń 28 otacza wirnik 8, tworząc część komory 2.

Urządzenie opisane powyżej i przedstawione na rysunku podczas oczyszczania gazu przepływającego przez skrzynię korbową z zawieszonych w nim cząstek o większej gęstości niż gaz. Założono, że cząstki są dwóch rodzajów, cząstki stałe w postaci cząstek sadzy i cząstki ciekłe w postaci oleju.

Przy pomocy silnika 9 obracany jest wirnik 8. Gaz zanieczyszczony przez cząstki jest wprowadzany do obudowy 1 od spodu przez otwór wlotowy 3, po czym jest prowadzony dalej do centralnej przestrzeni wlotowej 25. Stąd gaz przepływa do i promieniowo zewnętrznie przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi 22.

Gdy gaz przepływa pomiędzy dyskami oddzielającymi 22 zostaje wprowadzony w ruch wirowy co jest wynikiem obrotu wirnika. Tak więc cząstki w nim zawieszone są zmuszane przez siłę odśrodkową do poruszania się w kierunku wewnętrznych stron dysków oddzielających to jest tych stron dysków oddzielających, które są na fig. 1 zwrócone ku górze. Po zetknięciu z dyskiem oddzielającym cząstki są przez niego przechwytywane, a następnie pod wpływem głównie sił odśrodkowych cząstki są przesuwane w kierunku promieniowo zewnętrznym wzdłuż tworzących dysków oddzielających. Na fig. 2 ruch cząstek wzdłuż tych tworzących jest przedstawiony za pomocą strzałek.

Dzięki temu, że żebra 26 umieszczone są pod kątem do tworzących dysków oddzielających, żebra wychwycą cząsteczki poruszające się po dyskach oddzielających w kierunku otaczających je krawędzi. Wychwycone cząstki przenoszone są dalej wzdłuż żeber 26, które pełnią rolę elementów prowadzących dla cząstek.

Po wychwyceniu cząstki cieczy skupiają się w większe cząstki poruszając się po dysku oddzielającym 22. Ponadto takie skupienie występuje gdy cząstki ciekłe poruszają się dalej wzdłuż żeber 26 w kierunku otaczających krawędzi dysków oddzielających. Ten ostatni ruch zachodzi także pod wpływem siły odśrodkowej. Gdy cząstki cieczy osiągną otaczające krawędzie dysków oddzielających, skupienie cząstek dochodzi do takiego poziomu, że ciecz jest wyrzucana z wirnika w postaci stosunkowo dużych kropel. Krople cieczy uderzają otaczającą ścianę obudowy 1, po czym tak utworzona ciecz spływa w dół po ścianie otaczającej oraz wypływa na zewnątrz przez odpływ 5 odprowadzający cząstki.

Wspomniane krople cieczy opuszczają dysk oddzielający w określonych obszarach rozmieszczonych w pewnej odległości od siebie wzdłuż otaczających krawędzi odpowiednich dysków oddzielających, to jest w obszarach promieniowo zewnętrznych krańców żeber 26.

Po oddzieleniu cząstki stałe, także przemieszczają się po dyskach oddzielających 22 w kierunku żeber 26, dalej pozostając w kontakcie z żebrami 26 przemieszczają się w kierunku promieniowo skrajnie zewnętrznych krawędzi dysków oddzielających. Wraz z kroplami cieczy cząstki są wyrzucane z wirnika w kierunku otaczającej ściany obudowy 1, gdzie opadają w dół przenoszone przez spływającą ciecz i na zewnątrz przez otwór 5 odpływowy cieczy.

Tak jak można to zauważyć na fig. 2, żebra 26 są tak rozmieszczone i posiadają taką długość, że dwa sąsiadujące ze sobą żebra znajdujące się na tym samym dysku oddzielającym przecinają tą samą tworzącą dysku oddzielającego w różnych odległościach od osi obrotu wirnika. Innymi słowy, żebra 26 rozłożone wokół osi obrotu częściowo nakładają się na siebie, patrząc od osi obrotu. Takie nałożenie może być mniejsze lub większe, tak aby zasadniczo wszystkie cząstki, które zetknęły się ze spodnią powierzchnią dysku oddzielającego zostały przechwycone przez środki zakrzywionych żeber tego rodzaju oraz przez te żebra zostały odprowadzone dalej w kierunku otaczającej krawędzi dysku oddzielającego.

Opisana powyżej funkcja, którą pełnią zakrzywione żebra 26 zostaje uzyskana niezależnie od wybranego kierunku obrotu wirnika. Żebra nie muszą być zakrzywione w taki sposób jak to pokazano na Fig. 2. Podstawową rzeczą jest aby biegły pod kątem do tworzącej dysku oddzielającego i żeby ten kąt był taki, aby cząstki, które zostały wychwycone przez żebra mogły być poprowadzone wzdłuż tych żeber w kierunku krawędzi otaczających dysków oddzielających. W odniesieniu do cząstek stałych, należy w każdym przypadku rozpatrzyć kąt spoczynku.

Gaz, który w każdej z przestrzeni pomiędzy sąsiednimi dyskami oddzielającymi został oczyszczony z cząstek opuszcza przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi, poprzez przestrzenie pozostawione pomiędzy obszarami, w których oddzielone cząstki są wyrzucane z dysków oddzielających

PL 202 029 B1 w kierunku nieruchomej obudowy. Oczyszczony gaz opuszcza komorę 2 poprzez otwór 4 wylotowy gazu. W wyniku obrotu wirnika gaz przepływający przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi 22 zostanie sprężony. Tak więc, w przestrzeni 28 wokół wirnika 1 oraz w obszarze otworu 4 wylotowego gazu panować będzie ciśnienie wyższe niż w centralnej przestrzeni 25 i w obszarze otworu 3 wlotowego gazu. Oznacza to, że prawdopodobny przeciek występujący pomiędzy kołnierzami 19 i 20 nie ma jakiegokolwiek zasadniczego znaczenia. Nie oczyszczony gaz, więc nie może przepływać pomiędzy kołnierzami 19 i 20 bezpośrednio z otworu 3 wlotowego gazu do otworu 4 wylotowego gazu, zamiast tego gaz przepływa z powrotem do centralnej przestrzeni 25.

Dzięki opisanej powyżej konsolidacji i koncentracji cząstek na powierzchniach dysków oddzielających, w szczególności w pobliżu elementów oddzielających 26, cząstki stałe lub ciekłe zostają oddzielone od gazu i opuszczają dyski oddzielające w skupiskach cząstek lub kroplach na tyle dużych, że zasadniczo nie będą unoszone na zewnątrz obudowy 1, przez gaz przepływający przez przestrzeń 28.

Opisane i przedstawione urządzenie cechuje duża efektywność oddzielania i może ono zostać wyprodukowane tanim kosztem a każda z części urządzenia może zostać wykonana przy zastosowaniu dowolnie wybranych odpowiednich materiałów. Większość części urządzenia może być wykonana z tworzywa sztucznego. Oprócz śrub i łożysk, tylko centralny trzpień obrotowy 10 korzystnie powinien być wykonany z metalu.

Tak jak już wspomniano, dolna ściana krańcowa 17 wirnika i kolumna 21 może być wykonana w postaci pojedynczego elementu, korzystnie z tworzywa sztucznego. Część wirnika wykonana w ten sposób może stanowić podstawę do zautomatyzowanego montażu dysków oddzielających 22, które także korzystnie są wykonane z tworzywa sztucznego. Cały wykonany w ten sposób wirnik, wraz lub bez obrotowego trzpienia 10, może tworzyć tanią jednostkę w ukończonym urządzeniu, którą można w prosty sposób wymienić.

Claims

1. Sposób oczyszczania gazu przepływającego przez skrzynię korbową, pochodzącego z silnika spalinowego, z zawieszonych w nim cząstek stałych lub cząstek ciekłych o gęstości większej niż gaz przepływający przez skrzynię korbową, znamienny tym, że oczyszczany gaz wprowadza się do wnętrza komory (2) ograniczonej nieruchomą otaczającą ścianą (1), w której oczyszczanemu gazowi nadaje się ruch wirowy wokół osi obrotu (R), za pomocą wirnika (8), przy czym dla zintensyfikowania oddziaływania powierzchni obrotowych wirnika na oczyszczany gaz, wirnik (8) wyposaża się w stos stożkowych dysków oddzielających (22), ułożonych współosiowo względem siebie i koncentrycznie względem osi obrotu (R), przy czym dyski oddzielające wyposaża się w promieniowo zewnętrzne krawędzie otaczające, a przez gaz przepływający przez skrzynię korbową z szczeliny utworzone pomiędzy dyskami oddzielającymi (22), przeprowadza się gaz przepływający przez skrzynię korbową rozpoczynając od otworu wlotowego gazu (3), poprzez otwory przelotowe (15) do komory (2), przy czym ruch wirowy gazu wywołuje się poprzez rozmieszczenie otworów wlotowych gazu w stosunku do otworów wylotowych gazu, w różnych odległościach od osi obrotu (R) wirnika (8) ponieważ siła odśrodkowa powstająca przy ruchu wirowym odrzuca stałe i ciekłe cząstki zawieszone w oczyszczanym gazie na dysk oddzielający (22) a po jego tworzących kieruje się te cząstki na krawędzie otaczające a potem odrzuca się w kierunku otaczającej ściany (1).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oczyszczany gaz przepływający przez skrzynię korbową prowadzi się pomiędzy dyskami oddzielającymi (22) w kierunku od osi obrotu (R) w stronę krawędzi otaczających dysków oddzielających.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że oczyszczany gaz przepływający przez skrzynię korbową wprowadza się do centralnej przestrzeni wlotowej (25) w stosie dysków oddzielających (22) a stamtąd przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi (22), po czym oczyszczony gaz przepływający przez skrzynię korbową odprowadza się na zewnątrz komory (2) przez otwór (4) wylotowy gazu łączący się z przestrzenią wylotową (28), która jest utworzona pomiędzy stosem dysków oddzielających (22) a nieruchomą ścianą otaczającą (1).

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że oczyszczany gaz przepływający przez skrzynię korbową wprowadza się w ruch wirowy prowadząc go przez przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielającymi (22) przy pomocy elementów (26) łączących przestrzenie pomiędzy sąsiadującymi dyskami oddzielającymi.

PL 202 029 B1

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oddzielone cząstki poruszające się po dyskach oddzielających (22) wzdłuż ich tworzących przechwytuje się i prowadzi wraz z innymi cząstkami podobnie pochwyconymi dalej w kierunku krawędzi otaczających dysków oddzielających wzdłuż ścieżek biegnących pod kątem do ich tworzących oraz oddzielone cząstki zmusza się do opuszczenia ścieżek i wyrzuca się z dysków oddzielających (22) zasadniczo tylko w ograniczonych obszarach oddalonych od siebie a rozmieszczonych wzdłuż krawędzi otaczających odpowiednich dysków oddzielających.

6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że gaz przepływający przez skrzynię korbową przepływa pomiędzy dyskami oddzielającymi (22) wzdłuż ścieżek (27) zasadniczo równoległych do ścieżek prowadzących oddzielone cząstki.