旋风分离器的制造方法
【专利摘要】包括大体呈圆柱形外形且具有平坦底部的外部主体(11)的分离器，有切向的上部气体入口(3)和轴向的气体出口(6)，此外还具有圆柱形区域(4)以及用于存储所分离出的物相的下部区域(8)。旋转对称的嵌入式的内部主体(12)活动地垂直安装到外部主体(11)内，且该内部主体(12)与切向的上部气体入口(3)的开口和/或轴向的气体出口(6)的起始端相配合，通过这样的方式使得气体通路的横截面根据内部主体(12)的高度位置而变化。本申请适用于油-气分离，特别适用于分离和回收汽车内燃机的可回收曲轴箱气体中存在的油粒子。
【专利说明】旋风分离器
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及一种以《旋风》来命名的已知的进行气溶胶相的液-气分离的分离装置。本发明特别针对一种适用于内燃机领域油-气分离的旋风分离器，且更特别是在汽车内燃机中用于分离并回收存在于可回收曲轴箱气体中的油粒子的旋风分离器。
【背景技术】
[0002]在通常已知的方式中，这样的旋风分离器从顶部到底部包括:
[0003]-切向的上部气体入口，气体中包含待去除的油滴；
[0004]-收集区，在其中油滴由于离心力的作用被投射到旋风分离器的壁上，这个区域通常为圆柱形形状；
[0005]-液体油的回收区域，该区域通常为圆柱形形状；
[0006]-由下部箱体形成的用于收集油的存储器。
[0007]旋风分离器进一步包括上部中心开口，脱油的气体通过该开口排出。
[0008]作为传统旋风分离器的例子，其特点尤其在于具有圆锥形的回收区，可以参考专利文件 FR2738758 和 EP0972572。
[0009]依据专利文件FR2922126，以本 申请人:的名义公开了一种旋风分离器，其中为了限制设备的整体高度，移除了圆锥形区域，从而使圆柱形形状的收集区与收集油的下部存储箱直接连通。在减小旋风分离器尺寸的同时，这样的设计可以增加其效能(对于给定的尺寸)。
[0010]专利文件FR2924364中的旋风分离器维持了圆锥形的回收区，也是以本 申请人:的名义提出的改进在于，在用于收集的圆柱形区域以及用于回收油的圆锥形区域内部设置可垂直活动并且可旋转的部分。该内部主体具有圆筒-圆锥形的大致形状，由所述分离器的壁所限定的环形空隙截面根据该主体的高度位置而变化，其本身是气体流速的函数。从而，该圆筒-圆锥形主体的重量与施加在该主体中的压力的合力相平衡，从而使气体流动的速度和压降保持基本恒定。这意味着，我们因此获得旋风分离器是自身恒定的，而不会引起附加压降。特别是，在相关应用中，通路截面的变化作为气体流速的函数，根据该发动机转速，其能够在低流速下实现油的良好分离，并在高流速下限制压降。
[0011]然而之前的这种解决方案特定于具有圆锥形形状回收区的旋风分离器，因此它不允许减小分离器的尺寸。
[0012]本发明的目的在于通过结合没有圆锥形区域分离器以及具有可变通路截面分离器的优点，从而更为显著地改进旋风分离器，同时避免它们各自的缺点，以便在各种流速下优化其操作和效能，同时限制它们的尺寸。
[0013]为此，本发明的主题是一种旋风分离器，尤其用于油-气分离，且更尤其用于分离和回收在汽车内燃机中的可回收曲轴箱气体中存在的油粒子。
【发明内容】
[0014]旋风分离器从顶部到底部包括了:切向的上部气体入口，用于消除气体中所包含的微粒特别是油滴，圆柱形区域，用于微粒特别是液体油的收集，以及下部区域，用于存储被分离出的物相(phase)，例如油，同时还提供轴向的气体出口，旋风分离器的外部主体具有大致圆柱形的形状以及平坦的底部，不具有圆锥形的下部区域。
[0015]事实上，此旋风分离器的本质特征在于，在外体主体内，活动地垂直安装旋转对称嵌入式的内部主体，该内部主体与切向的气体上部入口的气体开口和/或轴向的气体出口的起始端相配合，以使得气体通路截面根据所述内部主体的高度位置而变化。
[0016]因此本发明是基于这样的发现，即使在旋风分离器不具有圆锥形下部区域的情况下，即外形上呈大致圆柱形形状，其能够改变气体通路截面，特别是在这些气体入口和/或出口处的气体通路截面。
[0017]更确切地说，在操作中，可垂直移动的内部主体在其自身的重量以及最终在弹簧(如下文所描述的)的作用下，在低流速时以相对有效的方式封闭气体入口和/或出口。相反地，在高流速时，气体流抬升了可移动内部主体，从而在分离器的入口和/或出口处增大了气体通路截面，并且相应的减少了压降。因而，内部主体被升高或降低，从而维持到一个平衡位置。
[0018]优选地，可垂直移动的内部主体具有大体圆柱形的外观的上部区域，其能够或多或少地遮挡切向的上部气体入口的开口，这取决于所述内部主体的高度位置。
[0019]在最简单的实施例中，可垂直移动的内部主体的上部区域通过该可移动内部主体的管状部分向下延伸，其本身即构成了轴向的气体出口的起始端(在该级别不具备其它的特性)。
[0020]然而，根据本发旋风分离器的一个优选实施例，可垂直活动的内部主体的下端部被设置为与安装在所述旋风分离器内的固定中心元件相配合，从而根据所述内部主体的高度位置来改变轴向的气体出口起始端的通路截面。此处,可垂直活动的内部主体的下端部优选呈向外展开的形状，并且在这种情况下与其配合的固定中心元件具有圆锥形或者截头圆锥形的外观。根据可移动内部主体的高度位置，我们由此获得这个内部主体的底部与所述固定中心元件的顶部之间《气隙》的变化。
[0021 ] 在所有情况下，弹簧装置优选设置为使得可移动内部主体垂直向下偏置。
[0022]将垂直可移动内部主体有一些功能性间隙地可滑动地安装到旋风分离器外部主体中，我们进一步优选提供了至少一个密封垫安置在垂直移动内部主体与气旋式分离器的外部主体之间的密封垫，以便防止内部短路或泄露。
[0023]总的来说，得益于我们本发明的旋风分离器，其结合了没有圆锥形区域的分离器、以及具有圆锥形区域和圆筒-圆锥形可移动内部主体分离器的优点。因此，本发明的旋风分离器的结构导致其占用空间小，增加了它在低流速时的效能，并减小了其在高流速时的压降。
[0024]此外，该旋风分离器的平坦底部，结合单一低点的吸力以及压缩气流的弹簧，使得在分离器下部区域也可以压紧，因此在相同尺寸下进一步提高了效能，特别是在低流速下。
[0025]总之，通过示例的方式，在下文描述的帮助下并且参考所附示意图的描绘，将更好地理解本发明，并且其它的特征和优点将更为显著，该旋风分离器的一些实施例如下:
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是依据本发明第一实施例的旋风分离器的垂直剖面视图，内部主体位于低位位置；
[0027]图2是与图1类似的视图，但内部主体位于高位位置；
[0028]图3是根据本发明第二实施例的旋风分离器的垂直剖面视图，内部主体位于低位位置；
[0029]图4是与图3类似的视图，但内部主体位于高位位置；
[0030]图5表示一个详细的密封垫安装图，可以作为图3和图4中实施例的替代选择；
[0031]图6是根据本发明第三实施例的旋风分离器的垂直剖面视图。
【具体实施方式】
[0032]首先参照示出了第一实施例的图1和图2，旋风分离器包括壳体1，实际的《旋风》部分2，其大体呈圆柱形状。所述旋风部分2从顶部到底部包括:切向的上部气体入口 3，所述气体中包含待去除的油，用于收集油滴的圆柱形区域4，以及圆形底部5。所述旋风部分2还包括用于脱油气体的上部轴向的出口 6，而壳体I的平坦底部7形成用于回收所收集的油并将其以液相存储的存储器8。
[0033]在旋风分离器的上端部延伸出水平的吸气管9，其延长了上部轴向的气体出口 6。通过在一方为存储器8上部与另一方为吸气管9的一点之间的吸气孔10实现了连通。
[0034]因此，分离器的旋风部分2具有固定的外部主体11，其具有圆柱形形状和平坦底部，不具有圆锥形下部区域。圆柱形外部主体11内部同轴地安装有旋转对称的内部主体12，所述内部主体12可相对于外部主体11垂直运动。
[0035]内部主体12具有上部区域13，其具有圆柱形外形和较大的直径。上部区域13通过具有较小直径的管状部分14向下延长，从而使其朝向底部5伸入外部主体11中。管状部分14的下端15构成了气体的轴向出口 6的起始点。
[0036]在运行中，通过吸气孔10旋风分离器的出口《自然》产生本身足够在存储器8内建立低压的压降。这已经导致了旋风分离器大量的效能，并且通过气体上部轴向出口 6的投射去除油。还应当指出的是，经过切向的上部入口 3允许进入旋风部分7的气体被分为:
[0037]-主气流16首先螺旋形地围绕内部主体12的管状部分14下行，然后部分地经过圆柱状的收集区域4并且通过管状部分14内部上升，最终由轴向出口 6轴向地逸出并由吸气管9排出。
[0038]-次级气流17下行至旋风部分2的圆形底部5，所述次级气流17在穿过吸气孔10最终注入吸气管9并融入主气流6之前，通过环形空隙18逸出并流经存储器8。
[0039]此外，可垂直移动的内部主体12涉及如下几方面:
[0040]在低气体流速下，如图1中所示，内部主体12占据了相对低的平衡位置，在该位置它的具有较大直径的上部区域13明显遮挡了切向的上部气体入口 3。
[0041]在高流速下，如图2所示，内部主体12在气流的作用下占据了相对高的平衡位置。随之，内部主体12的上部区域13此时或多或少地完全放开了切向的上部入口 3，因此减小了压降。
[0042]图3和图4示出第二实施例，其中对应于已经描述过的元件将以相同的标号表示。
[0043]在这个实施例中，可垂直活动的内部主体12包括具有较大直径的上部区域13，其通过具有较小直径的管状部分14向下延伸，它的中下端部15呈圆锥形，就像倒置的漏斗。
[0044]这个管状部分14的下端部15跨越圆锥形固定中心元件19，该中心元件安装在所述旋风部分2的内部且在中心脚20的顶端，中心脚20本身固定在旋风部分2的平坦底部7之上。
[0045]此外，工作于受压态的螺旋弹簧21被安装在旋风部分2的顶端和可垂直活动的内部主体12之间。从而，该内部主体12保持向下偏置。
[0046]因此，在旋风分离器运转时，位于一方为内部主体12的管状部分14的下端部15与另一方为固定的中心元件19之间的环形空隙或《气隙》22依赖于内部主体12的高度位置而变化。因此内部主体12的高度位置不仅改变了旋风部分2的气体入口截面，而且也改变了气体出口的截面。
[0047]更具体地讲，在低气体流速下，如图3所示，内部主体12占据低平衡位置，其中:
[0048]-其具有较大直径的上部区域13明显覆盖了切向的上部气体入口3 ；
[0049]-具有较小直径的管状部分14的下端部15被移动靠近于固定中心元件19，从而限制了出口截面。
[0050]与此相反，在高流速下，如图4所示，内部主体12占据高平衡位置，其中:
[0051]-其上部区域13或多或少地完全放开了切向的上部入口3 ；
[0052]-其管状部分14的下端部15被移动到远离固定中心元件19，从而增大了出口截面。
[0053]为了避免在低流速下的内部泄漏，将密封垫23，特别是O形环密封垫，插入可垂直活动的内部主体12与外部主体11之间。如图5所示，密封垫23被安置于可垂直活动的内部主体12的上部区域13。优选的，该密封垫23承载在旋风分离器外部主体11的截头圆锥表面24上，以避免粘黏效应和降低效果。
[0054]最后，参照图6，我们将描述第三实施例，其被认为是刚刚所描述的第二实施例的一种演变，这种演变倾向于气旋分离器一些内部形状的优化。
[0055]因此，在可垂直移动内部主体12的上部区域，该上部区域13保持的大致圆柱形的外观，但它呈略微截头圆锥形形状，且其直径向下减小。
[0056]在其整个下半部分，可垂直移动的内部主体12的管状部分14呈向外展开的形状，直至其下端部15。固定中心元件19呈截头圆锥形的形状，其具不同锥度的两个区域并使所述区域为弧形外观轮廓。
[0057]得益于这样的形状，当内部主体12垂直移动时，气体的通路截面根据位移以非线性的方式变化，使得在压降最为明显的位置截面变化更快，这些位置本身根据内部主体12的位置而变化。因此能最佳地补偿压降的变化以维持恒定。
[0058]旋风分离器，如以上各种实施方式所描述的，可能特别适用于内燃机的油-气分离，尤其是用于回收存在于可回收曲轴箱气体中的油粒子，在本申请的情况下，旋风分离器封装在发动机的气缸盖罩之下。
[0059]不言而喻，本发明不限于以上所描述的这些旋风分离器的实施例，其仅为示例；于此相反，它包括遵守相同原理的所有替代实施方式和应用，特别是与旋风部分和可垂直活动的内部主体的形状细节无关，也与被分离器所处理的流体或其他物质的性质无关。所有附加的安排均被认为落入本发明的范围之内，例如增加桥台以限制内部主体的垂直行程或径向间隙和/或限制该内部主体到达行程终点。
【权利要求】
1.一种旋风分离器，其特别用于油-气分离，且尤其用于分离和回收汽车内燃机中存在于可回收曲轴箱气体中的油粒子， 该旋风分离器从顶部到底部包括: -切向的上部气体入口(3)，所述气体中包含待去除的微粒，特别是油滴， -圆柱形区域(4)，其用于收集微粒，特别是液态油，以及 -下部区域(8)，其用于储存被分离出的物相，例如油， 同时设置轴向的气体出口(6)， 该旋风分离器进一步包括有平坦底部(5，7)的大致为圆柱形形状的外部主体(11)，其不具有圆锥形下部区域， 该旋风分离器的特征在于内部主体(12)活动地垂直安装在外部主体(11)内，所述内部主体(12)被旋转对称地嵌入，且与切向的上部气体入口(3)的开口和/或轴向的气体出口(6)的起始端相配合，从而使气体的通道截面根据所述内部主体(12)的高度位置而变化。
2.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于内部主体(12)具有圆柱形外观的上部区域(13)，能够根据所述内部主体(12)的高度位置或多或少地遮盖切向的上部气体入口(3)的开口。
3.如权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于所述内部主体(12)的上部区域(13)具有轻微截头圆锥形的形状，且其直径向下减小。
4.如权利要求2或3所述的旋风分离器，其特征在于内部主体(12)的上部区域(13)通过内部主体(12)的管状部分(14)向下延伸，所述管状部分(14)本身便构成了轴向的气体出口(6)的起始端。
5.如权利要求1-4中任一项所述的旋风分离器，其特征在于内部主体(12)的下端部(15)被设置为与安装在旋风分离器内部的固定中心元件(19)相配合，以根据所述内部主体(12)的高度位置来改变在轴向的气体出口(6)的起始端处的通道截面。
6.如权利要求5所述的旋风分离器，其特征在于所述内部主体(12)的下端部(15)呈向外展开的形状，且与呈圆锥形或截头圆锥形外观的固定中心元件(19)相配合。
7.如权利要求5或6所述的旋风分离器，其特征在于所述固定中心元件(9)具有固定在外部主体(11)的平坦底面(7)上的脚(20)。
8.如权利要求1-7中任一项所述的旋风分离器，其特征在于设置弹簧装置(21)使内部主体(12)向下偏置。
9.如权利要求1-8中任一项所述的旋风分离器，其特征在于密封垫在内部主体(12)与外部主体(11)之间置有至少一个密封垫(23)。
10.如权利要求2-9所述的旋风分离器，其特征在于将所述密封垫(23)置于内部主体(12)的上部区域(13)处。
11.如权利要求10所述的旋风分离器，其特征在于所述密封垫(23)承载于所述外部主体(11)的截头圆锥表面(24)上。
【文档编号】B04C5/04GK104203423SQ201380015880
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2012年3月26日
【发明者】帕斯卡·盖里, 安东尼·诺莱沃, 阿德里安·厄斯塔什 申请人:Mgi库贴公司