分離器和用于將液體微滴從氣溶膠中分離出來的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于將液體微滴從氣溶膠(原料氣體)中分離出來的分離器，帶有布置在殼體中的轉(zhuǎn)子(30)，該轉(zhuǎn)子具有多個彼此平行的片(32a-32e)，分離器還帶有處在分離器的原料氣體入口(18a)和凈氣體出口(20a)之間的氣體流動路徑，帶有在轉(zhuǎn)子的周邊和殼體之間的環(huán)形腔(50)，其中，彼此相鄰的片在它們之間形成了各一個間隙，間隙的徑向在外的區(qū)域通入環(huán)形腔，以及其中，原料氣體入口和凈氣體出口通過若干通路一個與環(huán)形腔連通以及另一個與間隙的徑向在內(nèi)的區(qū)域連通；為了改善這種大小預(yù)定的這種分離器的分離功率，這樣來涉及該分離器，使得片具有扁平的、與轉(zhuǎn)子軸線垂直的片主體，在彼此相鄰的片主體之間分別設(shè)置多條彼此相鄰的以及能夠被待凈化的氣體穿流的通道(40)，每一條通道至少基本上從間隙的徑向在內(nèi)的區(qū)域延伸至間隙的徑向在外的區(qū)域，每一條通道都是彎曲的由通道寬度在兩側(cè)限定邊界的通道壁面形成了用于液體微滴的徑向在外的碰撞和分離面。
【專利說明】分離器和用于將液體微滴從氣溶膠中分離出來的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將液體微滴從氣溶膠中分離出來的分離器，尤其是一種用于往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱通風(fēng)氣體的油分離器，其帶有布置在靜止的殼體中的、能圍繞轉(zhuǎn)子軸線轉(zhuǎn)動驅(qū)動的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有多個與轉(zhuǎn)子軸線同中心的、彼此平行布置的片，這些片共同形成能圍繞轉(zhuǎn)子軸線轉(zhuǎn)動驅(qū)動的片堆以及沿轉(zhuǎn)子軸線的方向尤其是以彼此間隔同樣大小的間距布置，分離器還帶有在分離器的用于攜帶待分離的液體微滴的氣體的原料氣體入口與分離器的用于至少盡量沒有液體微滴的氣體的凈氣體出口之間的氣體流動路徑，帶有用于將經(jīng)分離的液體從殼體導(dǎo)出的液體出口以及還帶有在轉(zhuǎn)子的周邊與殼體的包圍該轉(zhuǎn)子的周邊壁之間的環(huán)形腔，其中，液體出口與環(huán)形腔連通且彼此相鄰的片在它們之間相應(yīng)形成與轉(zhuǎn)子軸線同中心的、被氣體穿流的間隙，間隙的徑向在外的區(qū)域通入環(huán)形腔，以及其中，原料氣體入口和凈氣體出口通過若干通路一個與環(huán)形腔連通以及另一個與間隙的徑向在內(nèi)的區(qū)域連通。

【背景技術(shù)】
[0002]由WO 01/36103 A已知這樣的分離器，它的轉(zhuǎn)子片堆由錐形的，亦即截錐形的片形成。如所述文檔的圖1所示，截錐形的片沿轉(zhuǎn)子軸線彼此相間隔地被全部布置，從而使它們的圓錐角沿相同的軸向方向打開以及彼此相鄰的片沿軸向方向相互嵌接，從而在徑向方向上看，彼此相鄰的片的截錐形的區(qū)域盡可能重疊。由圖1得到的是，這種公知的分離器的分離效果基于下列原理:在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子中，當(dāng)待凈化的氣體穿流在彼此相鄰的片之間的間隙時，被待凈化的氣體攜帶的液體微滴基于作用到它們上的離心力而被甩到錐形的片的內(nèi)壁面上；液體微滴由此在這些內(nèi)壁面上分離以及在那里形成液體膜，液體膜基于離心力而被運輸?shù)睫D(zhuǎn)子的外周邊上，被分離的液體在那里被轉(zhuǎn)子徑向向外地甩出以及在此至少部分撞到殼體的周邊壁上。被分離的液體然后基于重力從在轉(zhuǎn)子與殼體之間的環(huán)形腔以及殼體的周邊壁進(jìn)入殼體的下部區(qū)域以及通過其液體出口離開殼體。
[0003]如由在圖2中示出的按圖1的線2-2的剖面圖得到的那樣，在錐形片的內(nèi)部的(也就是說按圖1在上方的)壁面上布置若干加強(qiáng)肋，這些加強(qiáng)肋沿轉(zhuǎn)子軸線的方向看呈鐮刀狀地彎曲且它們的目的和工作方式在WO 01/36103 A的第12頁第22至26行中給出:以前述方式在片的錐形的內(nèi)壁面上分離的液體微滴被這些加強(qiáng)肋獲得且沿這些加強(qiáng)肋導(dǎo)到片的外周邊上，其中，已經(jīng)被分離的液體微滴聯(lián)合成較大的液滴或液量，它們?nèi)缓蟊晦D(zhuǎn)子甩出。對于由穿流在彼此相鄰的片之間的間隙的氣體形成的分氣流來說，加強(qiáng)肋起到流動引導(dǎo)元件的作用，以及沿轉(zhuǎn)子軸線的方向看，在加強(qiáng)肋之間延伸的用于分氣流的流動路徑因此彎曲地構(gòu)造(參看第11頁，19至22行)。但按照所述公知的分離器的基本原理，待分離的液體微滴僅在或至少主要在片的錐形的內(nèi)面上分離，并且之后才到達(dá)加強(qiáng)肋，它們在加強(qiáng)肋上聚集以及聯(lián)合成較大的液滴或液量(尤其參看權(quán)利要求1，亦即第16頁15至17行以及26至30行，以及第5頁2至5行和7至11行)。
[0004]為了凈化在往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱通風(fēng)時出現(xiàn)的所謂的漏氣，在商用車領(lǐng)域中使用驅(qū)動式分離器，例如本文開頭限定類型的分離器，而針對與之對應(yīng)的，例如私人轎車所具有的較小的發(fā)動機(jī)，則使用被動式分離器，最近尤其是如下分離器，其分離系統(tǒng)由沖擊器(撞板或類似物)和纖維無紡布的組合形成。但由這種被動式分離器在漏氣的氣流中引起的較大的壓力損失可能是不利的，以及這種被動式系統(tǒng)的分離程度在微滴大小為約0.7μπι或更小的最微細(xì)的微滴的范圍內(nèi)存在改良需求；迄今為止，這種相關(guān)的改良需要使用驅(qū)動式分離器，尤其是由WO 01/36103 A給出的類型的分離器。但這種公知的分離器就期望的分離程度所要求的片數(shù)量而言，基于片的錐形而具有較大的軸向結(jié)構(gòu)長度，這首先在私人轎車中被認(rèn)為是不利的，且通過減少片的數(shù)量來縮小軸向的結(jié)構(gòu)長度對這種分離器的分離功率有不良的影響。此外，如由WO 01/36103 A給出的公知的分離器對待凈化的氣體的體積流量的大小的時間變化有著極為敏感的反應(yīng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是建議一種本文開頭限定類型的經(jīng)改良的分離器，在同樣的結(jié)構(gòu)大小下以及相同的運行條件下，它的分離功率原則上要比帶有錐形片的分離器的分離功率更佳，以及根據(jù)本發(fā)明，該技術(shù)問題可以通過一種本文開頭限定類型的分離器解決，該分離器的特征在于，片具有扁平的片主體，這些片主體在與轉(zhuǎn)子軸線垂直的平面內(nèi)延伸；至少在多個處在兩個彼此相鄰的片主體之間的間隙內(nèi)分別設(shè)置多條彼此相鄰的以及能夠被待凈化的氣體穿流的通道；每一條通道至少基本上從間隙的第一徑向區(qū)域延伸至第二徑向區(qū)域，其中，兩個區(qū)域在徑向上彼此間隔開地布置；在沿轉(zhuǎn)子軸線的方向上看，每一條通道都是彎曲的；以及在兩側(cè)限定通道寬度的通道壁面中的徑向外通道壁面形成用于被待凈化的氣體攜帶的液體微滴的碰撞和分離面。
[0006]本發(fā)明也涉及一種用于借助分離器將液體微滴從氣溶膠中分離出來，尤其是將油微滴從往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱通風(fēng)氣體中分離出來的方法，該分離器帶有布置在靜止的殼體中的、能圍繞轉(zhuǎn)子軸線轉(zhuǎn)動驅(qū)動的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有多個與該轉(zhuǎn)子軸線同中心的、彼此平行的以及在軸向上彼此間隔開地布置的片，這些片在它們之間形成各一個與轉(zhuǎn)子軸線同中心的間隙，以及，根據(jù)本發(fā)明，該方法以如下方式設(shè)計，即，多股由待凈化的氣體形成的分氣流沿至少基本上從間隙的徑向在內(nèi)的區(qū)域延伸至徑向在外的區(qū)域的流動路徑同時在片的扁平的、與轉(zhuǎn)子軸線垂直的片主體之間導(dǎo)引穿過間隙，其中，在片沿轉(zhuǎn)子軸線方向上看，這些流動路徑彼此相鄰地以及同一方向地彎曲，從而使得在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中被分氣流所攜帶的液體微滴基于作用到液體微滴上的離心力和科里奧利力至少大部分在碰撞面上分離，碰撞面沿徑向方向向外限定流動路徑的邊界。
[0007]通過本發(fā)明可以達(dá)到下列優(yōu)勢:利用帶有根據(jù)本發(fā)明的幾何形狀的根據(jù)本發(fā)明的分離器，可以在可供使用的相同的軸向結(jié)構(gòu)空間下以及在相同的運行條件下達(dá)到比由WO01/36103 A得到的分離器明顯更高的分離功率，在由WO 01/36103 A給出的分離器中，基于片的錐形的形狀，很少的結(jié)構(gòu)空間可供用于安置液體微滴的分離的表面使用，也就是換句話說，在根據(jù)本發(fā)明的分離器中，在相同的軸向結(jié)構(gòu)空間下，能用于微滴分離的表面比在帶有錐形的片的分離器中更大。
[0008]此外，在根據(jù)本發(fā)明的分離器中，它的分離功率可以通過通道幾何形狀的改變，尤其是通道的曲率的改變，靈活地與不同的要求相適應(yīng)，以及如下文中還將給出的那樣，分離器的根據(jù)本發(fā)明的基本設(shè)計方案通過通道的造型和數(shù)量不僅允許提高針對微細(xì)的和最微細(xì)的液體微滴的分離功率，而且也允許通過專門的通道幾何形狀減小待凈化的氣體的體積流量的時間改變對分離器的分離功率的影響，該通道幾何形狀導(dǎo)致的是，除了作用到液體微滴上的離心力之外，科里奧利力也這樣作用到待分離的液體微滴上，使得液體微滴至少大部分以及盡可能地在碰撞面上分離，碰撞面沿徑向方向向外限定用于分氣流的通道或流動路徑的邊界。
[0009]針對在開頭使用的并且在本發(fā)明的特征描述中使用的概念接下來要注意的是:
[0010]當(dāng)本文開頭提到，液體出口與環(huán)形腔連通以及原料氣體入口和凈氣體出口通過若干通路一個與環(huán)形腔連通以及另一個與間隙的徑向在內(nèi)的區(qū)域連通時，那么這指的是，在環(huán)形腔中出現(xiàn)的經(jīng)分離的液體可以通過液體出口從分離器被去除，待凈化的氣體從原料氣體入口通過任一條流動路徑導(dǎo)到間隙的徑向在內(nèi)的區(qū)域中或者導(dǎo)入到環(huán)形腔中，以及經(jīng)凈化的氣體從間隙的徑向在內(nèi)的區(qū)域通過任一條流動路徑引到凈氣體出口或者從環(huán)形腔通過凈氣體出口從分離器導(dǎo)出。
[0011]即使當(dāng)不考慮形成通道所需的器件時，被表征為扁平的片主體也不必在單側(cè)或兩側(cè)上絕對平坦。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的分離器的優(yōu)選的實施形式中，所有通道至少基本上從容納這些通道的間隙的徑向在內(nèi)的區(qū)域延伸到徑向在外的區(qū)域。但設(shè)置在這種間隙中的根據(jù)本發(fā)明的通道不必從限定間隙邊界的片的中心延伸至它們的周邊邊緣，而是通道也可以與片中心或片的內(nèi)周邊在徑向上間隔開地終止和/或與轉(zhuǎn)子的外周邊間隔開地終止。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的分離器的優(yōu)選的實施形式中，通道的每一條都連續(xù)地彎曲，這意味著，沿轉(zhuǎn)子軸線的方向看，這種通道不具有例如筆直地延伸或彎折的縱向區(qū)段，這是因為由此會不必要地使分離效率變差。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的分離器的基于它們的分離功率而優(yōu)選的實施形式中，每一條通道從其徑向在內(nèi)的端部起，沿著轉(zhuǎn)子的周向折彎以及以如下方式彎曲，從而使得隨著與轉(zhuǎn)子軸線的徑向間距漸增，通道的方向與轉(zhuǎn)子的所述周向形成越來越小的角。在此，轉(zhuǎn)子的所述周向尤其是理解為它的轉(zhuǎn)動方向，即使原則上轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)動方向可以是相反的，但這在通常相同的運行條件下會導(dǎo)致較小的分離功率。
[0015]對根據(jù)本發(fā)明的分離器所提供的結(jié)構(gòu)空間的一種就分離功率而言最佳的充分利用以若干優(yōu)選的實施形式達(dá)到，在這些實施形式中，在沿轉(zhuǎn)子軸線的方向上看，每一條通道都被兩個通道壁或通道壁面限定邊界以及通道的在兩個通道壁或通道壁面之間延伸的中線至少近似形成螺線(例如對數(shù)的螺線)或圓弧的至少一個區(qū)段。優(yōu)選的螺線是阿基米德螺線或漸開線，其中，漸開線導(dǎo)致就根據(jù)本發(fā)明的分離器的分離功率而言的最佳結(jié)果；在這種情況下要注意的是，在帶有大致漸開線形的走向的通道中，可以在一個外徑預(yù)定的轉(zhuǎn)子中在兩個彼此相鄰的片之間的間隙內(nèi)安置比在其他通道幾何形狀中更多的通道，這對分離器的分離功率有積極的影響。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的分離器的力求的盡可能高的分離功率方面有利的是，在沿轉(zhuǎn)子軸線方向上看，每一條通道沿著通道都具有至少幾乎恒定的寬度。但這一點并不意味著，通道寬度必須是正好恒定的；更確切地說，通道寬度可以例如在徑向上進(jìn)一步內(nèi)置的通道區(qū)域中要比在徑向上進(jìn)一步外置的通道區(qū)域中略小，以及雖然力求有恒定的通道寬度，但制造公差同樣對這種追求造成了限制，如制造成塑料壓注件的根據(jù)本發(fā)明的片的必要時部位不同的收縮。但沿著通道，這種寬度應(yīng)當(dāng)最高波動平均通道寬度的1/4。
[0017]通道寬度越小，那么根據(jù)本發(fā)明的分離器的分離功率越佳，以及較小的通道寬度也使得在彼此相鄰的片之間的間隙內(nèi)能安置更大數(shù)量的通道，這尤其適合通道的漸開線形的走向。通過較大數(shù)量的通道也可以減小氣流中由分離器引起的壓力損失。在根據(jù)本發(fā)明的分離器中，通道寬度應(yīng)該(沿轉(zhuǎn)子軸線的方向看)最高為15mm，以及在優(yōu)選的實施形式中，通道寬度最高為4mm以及優(yōu)選最高為2mm,以及還更為有利的是,通道寬度為約1.0至約1.5_。但制造技術(shù)給通道寬度的減小帶來了限制，因此，通道寬度應(yīng)當(dāng)至少約0.1mm,優(yōu)選至少約0.5mm以及尤其至少約1mm。雖然例如5至15mm的較大的通道寬度原則上是可行的，但根據(jù)本發(fā)明的分離器會在其分離功率方面和其針對微細(xì)的和最微細(xì)的液體微滴的分離能力方面相比如之前所描述的被動式分離系統(tǒng)喪失其優(yōu)勢，當(dāng)通道寬度擴(kuò)大超過4_的值時，更加會喪失其優(yōu)勢。
[0018]推薦的是根據(jù)本發(fā)明的分離器的這樣一些實施形式，在這些實施形式中，在間隙內(nèi)，沿轉(zhuǎn)子軸線方向測量的通道高度是恒定的且對所有設(shè)置在兩個彼此相鄰的片主體之間的通道來說都是一樣大的。在根據(jù)本發(fā)明的分離器的優(yōu)選的實施形式中，設(shè)置在所有間隙內(nèi)的通道的高度是一樣大的，因此更為接近將待凈化的氣體盡可能均勻地分配到所有通道上的目的。為了防止待凈化的氣體在大致徑向方向上明顯地或完全溢出通道，設(shè)置在兩個相鄰的片主體之間的、限定通道邊界的通道壁面或通道壁的沿轉(zhuǎn)子軸線的方向測量的高度至少近似等于或更佳地為實際上等于這些片主體彼此間的軸向間距，以便以這種方式優(yōu)化分離器的分離效率。
[0019]由前文可知，推薦這樣的實施形式，在這些實施形式中，每一條通道通過兩個至少基本上彼此平行地延伸的通道壁限定邊界。
[0020]從根據(jù)本發(fā)明的分離器的分離原理得出如下結(jié)論，S卩，當(dāng)通道壁橫向于以及尤其是至少近似垂直于由片主體限定的平面延伸時，這對分離功率尤為有利。橫向于所述平面的走向理解為，通道壁與片主體平面的垂直線也可以形成一個小的銳角，其中，在這種情況下要注意的是，在為片主體和通道的制造使用壓鑄法時，通道壁必要時必須與片主體平面的垂直線形成一個盡管很小的角，以便能夠使在壓鑄法中制造的部件脫模。
[0021]當(dāng)(沿轉(zhuǎn)子軸線的方向測量的)通道高度比通道寬度大得多且尤其是大約為通道寬度的幾倍時，就根據(jù)本發(fā)明的分離器的分離功率而言帶來了極大的優(yōu)勢。為此，接下來要指出的是:通過科里奧利力，在通道中，在穿流通道的氣體中構(gòu)造出一種二次流動，二次流動(在垂直于通道軸線穿過通道的剖面中)由至少兩股在限定通道寬度邊界的通道壁面之間并置的渦流構(gòu)成；不過這種二次速度對分離器的分離功率的影響僅在通道的側(cè)向的邊緣區(qū)域中，這就是說在限定通道寬度邊界的通道壁面附近是巨大的，這是因為在那里出現(xiàn)二次流動的最高的流動速度。因為所述二次速度對分離程度有負(fù)面的作用，所以要力求以如下方式構(gòu)造通道橫截面，即，使得帶有大的二次速度的通道橫截面區(qū)域與通道的總橫截面的比值比較小。因此有利的是，通道寬度要比通道高度小得多。另一方面，在特定的情況下，通道高度與通道寬度的過大的比值可能導(dǎo)致通道中氣流的不穩(wěn)定化，這導(dǎo)致較大數(shù)量的渦流系以及可能導(dǎo)致分離器的分離程度變差。因此推薦的是，通道高度和通道寬度的比值選擇為不大于5:1。
[0022]由根據(jù)本發(fā)明的分離器的分離機(jī)制的前述原理可知，力求通道或通道壁的這種走向或這種彎曲，這導(dǎo)致，沿轉(zhuǎn)子軸線的方向看，從轉(zhuǎn)子軸線通往待分離的液體微滴的徑向矢量與相鄰的通道壁區(qū)段的表面法線，也就是說與直接相鄰于所述液體微滴的通道壁區(qū)段的垂直線形成一個盡可能小的角，因此，利用平行于徑向矢量延伸的表面法線得到最佳的分尚效果。
[0023]如已經(jīng)提到的那樣，出于制造原因，通道寬度不可能設(shè)計得任意小。因此，根據(jù)本發(fā)明的分離器的特別有利的實施形式以如下方式設(shè)計，即，使得至少兩個彼此相鄰的片主體在它們的彼此面對面的側(cè)面上配設(shè)有接片狀的壁，這些壁在沿轉(zhuǎn)子軸線方向上看具有與通道的造型對應(yīng)的走向，此外，這些壁的沿轉(zhuǎn)子軸線的方向測得的高度至少幾乎等于這些片主體彼此間的軸向間距，以及沿轉(zhuǎn)子軸線的方向看，至少在多個通道中，一個片主體的壁至少基本上居中地布置在其他片主體的壁之間。在這種分離器中，由片形成的通道的寬度大致可以是在兩個彼此相鄰的片主體之間的間隙內(nèi)形成的通道的寬度的兩倍大，因而后者可以具有比針對構(gòu)造在片上的通道的寬度的制造技術(shù)所允許的通道寬度更小的通道寬度。不過在這種情況下應(yīng)當(dāng)指出的是，不是每一條通道都必須被接片限定邊界，通道中的一條設(shè)置在一個片主體上以及其他通道設(shè)置在其他片主體上；更確切地說，可以在兩個彼此相鄰的片主體之間的一個間隙內(nèi)既設(shè)置被僅一個片主體的接片限定邊界的通道，也設(shè)置在一側(cè)被一個片主體的接片以及在另一側(cè)被其他片主體的接片限定邊界的通道，因而其中一條通道例如具有比其他通道大約兩倍寬的通道寬度。
[0024]如已經(jīng)提到的那樣，本發(fā)明的主題也是前面限定的方法，以及所有關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的分離器已經(jīng)作出的或待作出的實施方案都相應(yīng)適用于該方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]本發(fā)明的其他特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)勢由所附的權(quán)利要求以及根據(jù)本發(fā)明的分離器的一些優(yōu)選的實施形式的附圖和接下來對實施形式的描述得到；附圖中:
[0026]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的分離器的實施形式的示意性剖面圖，其中，剖切平面包含分離器的轉(zhuǎn)子軸線；
[0027]圖2示出按圖1中的線2-2穿過帶有漸開線形地延伸的通道的實施形式的剖面圖；
[0028]圖3強(qiáng)烈示意性且簡化地示出，更切切地說又以沿包含轉(zhuǎn)子軸線的平面的剖面圖示出根據(jù)本發(fā)明的分離器的片；
[0029]圖4等體積地示出根據(jù)本發(fā)明的分離器的一個特別有利的實施形式的兩個彼此相鄰的片，其中，僅示出這兩個片的環(huán)繞約180°的周邊區(qū)段，以便能夠也在剖面圖中示出片布置，其中，剖切平面包含轉(zhuǎn)子軸線或轉(zhuǎn)子軸線平行于剖切平面延伸；
[0030]圖5示出在圖2中示出的實施形式的通道的強(qiáng)烈簡化的俯視圖，目的在于描述根據(jù)本發(fā)明的分離器的分離機(jī)制。
[0031]圖6A對應(yīng)圖2地示出另一實施形式，在該實施形式中，通道具有圓弧形的走向；
[0032]圖6B放大地示出在圖6A中用B標(biāo)注的區(qū)域；以及
[0033]圖7示出一條阿基米德螺線，其中，也可以涉及一種在根據(jù)本發(fā)明的分離器的兩個彼此相鄰的片之間的間隙內(nèi)的在兩條未示出的通道之間延伸的接片狀的壁的強(qiáng)烈簡化的俯視圖。

【具體實施方式】
[0034]在圖1中示出的分離器具有由多部分組成的殼體10，該殼體帶有周邊壁12、上部的和下部的端壁14或16以及罩狀的入口接管18、出口接管20和排出接管22，其中，各殼體部分優(yōu)選通過焊接氣密和液密性地相互連接。在所示的實施形式中，入口接管18形成原料氣體入口 18a，這就是說，用于待凈化的氣體的入口，出口接管20形成用于經(jīng)凈化的氣體的凈氣體出口 20a，以及排出接管22形成用于通過分離器從原料氣體中分離出來的液體的液體出口 22a。
[0035]不過當(dāng)待凈化的氣體不應(yīng)在徑向從內(nèi)向外地，而是從外向內(nèi)地穿流分離器的尚待描述的轉(zhuǎn)子時，接管18和20的功能也可以倒過來，這就是說，接管20可以形成原料氣體入口以及接管18可以形成凈氣體出口。
[0036]在殼體10中以能圍繞轉(zhuǎn)子軸線26轉(zhuǎn)動的方式支承有驅(qū)動軸24以及該驅(qū)動軸向下從殼體中伸出，因而該驅(qū)動軸可以通過未示出的馬達(dá)或其他的驅(qū)動器而處于旋轉(zhuǎn)中，更確切地說，優(yōu)選以每分鐘5000至10000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。上部和下部的軸承裝置28用于支承驅(qū)動軸24，其中，下部的軸承裝置安置在下部的端壁16中，而上部的軸承裝置則通過星形布置的徑向接片28a由入口接管18保持住，待凈化的原料氣體在這些接片28a之間向下流。
[0037]殼體10包圍轉(zhuǎn)子30，轉(zhuǎn)子在所示的實施形式中由五個扁平的以及尤其是平坦的片主體32a至32e、多個被驅(qū)動軸24貫穿的襯套34、接片狀的通道壁36和星形布置的接片38形成。片主體32a至32e的每一個都通過一套星形布置的以及處在一個平面內(nèi)的接片38與襯套34中的其中一個固定地連接，并且為簡單起見，應(yīng)當(dāng)為下文假設(shè)的是，相應(yīng)布置在兩個彼此相鄰的片主體之間的通道壁36與相應(yīng)下部的片主體固定地連接，或成型到該下部的片主體上，但相應(yīng)完全跨越兩個彼此相鄰的片主體之間的軸向間隙，這就是說，通道壁36的軸向高度等于彼此相鄰的片主體彼此間的軸向的間距。在所述實施形式中，最下面的片主體32a和從所述片主體起向上延伸的通道壁36 —起形成轉(zhuǎn)子30的一個片，同樣的說明也適用于片主體32b至32d，而片主體32e則僅形成轉(zhuǎn)子30的上部的閉合件。在片主體32a至32e之間，通道壁36限定出通道40，之后還將詳細(xì)探討它們的幾何形狀。
[0038]襯套34與驅(qū)動軸24至少抗相對扭轉(zhuǎn)地(verdrehfest),但優(yōu)選也沿轉(zhuǎn)子軸線26的方向不能移動地，這就是說固定地連接，這例如可以通過將襯套34壓裝或熱裝到驅(qū)動軸24上促成。若襯套34與驅(qū)動軸24僅抗相對轉(zhuǎn)動地(drehfest)連接,那么如圖1所示,可以設(shè)置包圍驅(qū)動軸24的螺旋彈簧42，以便將轉(zhuǎn)子30沿軸向方向固定在驅(qū)動軸24上。
[0039]在上部的片主體32e和上部的端壁14上固定有各一個環(huán)形壁44或46，環(huán)形壁與轉(zhuǎn)子軸線26同中心地構(gòu)造和布置，其中，兩個環(huán)形壁44和46應(yīng)當(dāng)在軸向方向上相互重疊以及在它們之間形成一種迷宮式密封，因此，通過原料氣體入口 18a向分離器輸送的待凈化的原料氣體僅可以進(jìn)入轉(zhuǎn)子30的中央的區(qū)域，該中央的區(qū)域位于襯套34與片主體32a至32e的被接片38跨越的開口之間。
[0040]如圖1可知，殼體10的周邊壁12包圍在轉(zhuǎn)子30的外周邊與殼體10之間的環(huán)形腔50，以及在不考慮接管18、20和22以及通道壁36和通道40的尚待描述的造型的情況下，分離器總體上相對于轉(zhuǎn)子軸線26旋轉(zhuǎn)對稱地構(gòu)造。
[0041]在圖2中示出的按圖1中的線2-2的剖面圖為了清楚起見而被略為簡化并且僅示出殼體周邊壁12、環(huán)形腔50、片主體32d、驅(qū)動軸24以及多個一致地構(gòu)造的通道壁36和通道40。
[0042]在圖2所示的優(yōu)選的實施形式中，通道壁36以及因此通道40構(gòu)造成漸開線形，這意味著，處在兩個彼此相鄰的通道壁之間的通道40的中線形成漸開線的一個區(qū)段；這種中線在圖2中用點劃線示出以及用附圖標(biāo)記40a標(biāo)注。
[0043]此外，在圖2中，轉(zhuǎn)子30的驅(qū)動轉(zhuǎn)動方向通過箭頭R示出，以及圖2在通道40的其中一個中示出箭頭GS，所述箭頭示出在所述通道內(nèi)的待凈化的氣體的分氣流的走向。但轉(zhuǎn)子30也可以沿相反的方向被驅(qū)動，不過這會導(dǎo)致分離器的分離功率變差。
[0044]由圖2可知，通道40的每一條在其整個長度上具有恒定的通道寬度，以及在優(yōu)選的實施形式中，所有通道40的寬度一樣大且所有通道壁36具有同樣的、處處都一樣大的壁厚。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的分離器的在圖3中僅示意性示出的片60具有平坦的片主體32，形成在通道40之間的通道壁36成型在該片主體上。轉(zhuǎn)子軸線26同時形成片60的中央的軸線以及因此所有片主體32a至32e的中央的軸線。還要指出的是，通道40的由圖3得到的寬度僅因此而不同，因為沿包含轉(zhuǎn)子軸線26的直徑平面穿過片或片主體的剖面以不同于通道的徑向上進(jìn)一步外置的區(qū)域內(nèi)的角度來剖切片的徑向上進(jìn)一步內(nèi)置的區(qū)域內(nèi)的通道40 ；但通道40的寬度b理解為兩個通道壁36的兩個限定通道邊界的壁面的間距，更確切地說，分別垂直于這兩個通道壁的兩個彼此對置的壁面區(qū)域測得。
[0046]反之，通道40的高度理解為通道壁36的垂直于片主體32的平面所測得的高出片主體32的超出部分，以及在圖3中用h來標(biāo)注通道高度。至少在根據(jù)本發(fā)明的分離器的優(yōu)選的實施形式中，通道高度h要比通道寬度b大得多以及尤其是通道寬度的多倍，優(yōu)選最大是五倍。
[0047]現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)借助圖5來闡釋根據(jù)本發(fā)明的分離器的作用機(jī)制。
[0048]在圖5中極其縮減地示出帶有漸開線形走向的通道40 ;該通道被徑向上進(jìn)一步內(nèi)置的通道壁36’和徑向上進(jìn)一步外置的通道壁36”限定邊界，其中，兩個通道壁中的每一個僅通過唯一的線示出。待凈化的氣體的穿流通道40的分氣流的流動方向通過粗箭頭示出，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向又通過箭頭R示出。在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子中，通過箭頭Fz示出的離心力以及通過箭頭Fe示出的科里奧利力作用到被分氣流攜帶的、待分離的液體微滴D上，其中，離心力關(guān)于轉(zhuǎn)子軸線26在徑向方向上延伸,科里奧利力既垂直于液體微滴D的運動方向，又垂直于坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)軸線，也就是說轉(zhuǎn)子軸線26取向。液體微滴D已經(jīng)通過離心力Fz擠壓到通道壁36”上，以及所述效果還通過科里奧利力Fe增強(qiáng)。在根據(jù)本發(fā)明的分離器中，通道壁36”作用為針對被氣流攜帶的待分離的液體微滴的碰撞和分離面，液體微滴在通道壁36”上分離以及在所述通道壁上形成液體膜F或至少更大的液體積聚物，它們?nèi)缓蠡陔x心力在通道40的徑向外端部上被轉(zhuǎn)子30甩入環(huán)形腔50，并且至少大部分撞到殼體周邊壁12上，經(jīng)分離的液體在殼體周邊壁上基于重力而向下流出以及通過液體出口 22a離開殼體10。
[0049]前述說明不僅適用于漸開線形地延伸的通道，而且也適用于那些大致根據(jù)其他螺線或圓弧彎曲的通道。
[0050]與帶有錐形片的分離器不同的是，從氣流中分離出來的液體微滴至少幾乎僅在通道壁面上分離，通道壁面在包含轉(zhuǎn)子軸線26的剖面內(nèi)至少幾乎平行于轉(zhuǎn)子軸線取向，并且因此形成比關(guān)于轉(zhuǎn)子軸線錐形地延伸的碰撞和分離面有效得多的碰撞面。
[0051]在圖4示出的特別優(yōu)選的實施形式中，根據(jù)本發(fā)明的分離器的轉(zhuǎn)子的兩個彼此相鄰的片的扁平的片主體132a和132b在它們兩側(cè)的每一側(cè)上都具有接片狀的通道壁136a’、136a”或136b’、136b”，其中，突出進(jìn)入彼此相鄰的片主體132a、132b之間的間隙中的通道壁136a”、136b’具有如下軸向高度，該軸向高度至少幾乎等于兩個片主體132a、132b彼此間的軸向間距且一個片主體的通道壁居中地(沿轉(zhuǎn)子的周向)處在另一片主體的兩個彼此相鄰的通道壁之間。以這種方式在通道壁136a”、136b’之間產(chǎn)生若干帶有通道寬度b的通道140，該通道寬度僅略小于唯一的片的彼此相鄰的通道壁之間的間隙的寬度的一半，因而在兩個彼此相鄰的片主體之間的間隙內(nèi)形成的狹窄的通道在制造技術(shù)上可以更為方便地實現(xiàn)。
[0052]在圖6A和6B中僅強(qiáng)烈簡化地示出另一實施形式，在該實施形式中，通道壁236和在彼此相鄰的通道壁之間形成的通道240具有圓弧形的走向(沿轉(zhuǎn)子軸線26的方向看)。
[0053]最后，圖7示出一條由通道壁336形成的阿基米德螺線，因而在彼此相鄰的、在圖7中未示出的通道壁336之間形成的通道也具有對應(yīng)阿基米德螺線的走向。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將液體微滴從氣溶膠中分離出來的分離器，尤其是一種用于往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱通風(fēng)氣體的油分離器，其帶有布置在靜止的殼體中的、能圍繞轉(zhuǎn)子軸線轉(zhuǎn)動驅(qū)動的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子具有多個與所述轉(zhuǎn)子軸線同中心的、彼此平行布置的片，所述片共同形成能圍繞所述轉(zhuǎn)子軸線轉(zhuǎn)動驅(qū)動的片堆以及沿所述轉(zhuǎn)子軸線的方向以彼此尤其是同樣大小的間距布置，所述分離器還帶有在所述分離器的用于攜帶待分離的液體微滴的氣體的原料氣體入口與所述分離器的用于至少盡量沒有液體微滴的氣體的凈氣體出口之間的氣體流動路徑，帶有用于將經(jīng)分離的液體從所述殼體導(dǎo)出的液體出口以及還帶有在所述轉(zhuǎn)子的周邊與所述殼體的包圍所述轉(zhuǎn)子的周邊壁之間的環(huán)形腔，其中，所述液體出口與所述環(huán)形腔連通且彼此相鄰的片在它們之間相應(yīng)形成與所述轉(zhuǎn)子軸線同中心的、待被氣體穿流的間隙，所述間隙的徑向在外的區(qū)域通入環(huán)形腔，以及其中，通過通路原料氣體入口和凈氣體出口一個與所述環(huán)形腔連通以及另一個與所述間隙的徑向在內(nèi)的區(qū)域連通，其特征在于，所述片具有扁平的片主體，所述片主體在與所述轉(zhuǎn)子軸線垂直的平面內(nèi)延伸；至少在處在兩個彼此相鄰的片主體之間的間隙中的多個內(nèi)分別設(shè)置多個彼此相鄰的以及能夠被待凈化的氣體穿流的通道；每一條通道至少基本上從所述間隙的第一徑向區(qū)域延伸至第二徑向區(qū)域，其中，所述兩個區(qū)域在徑向上彼此間隔開地布置；在沿所述轉(zhuǎn)子軸線的方向上看，每一條通道都是彎曲的；以及在兩側(cè)限定通道寬度的通道壁面中的徑向外通道壁面形成用于被待凈化的氣體攜帶的液體微滴的碰撞和分離面。
2.按權(quán)利要求1所述的分離器，其特征在于，所有通道至少基本上從所述間隙的徑向在內(nèi)的區(qū)域延伸至徑向在外的區(qū)域。
3.按權(quán)利要求1或2所述的分離器，其特征在于，通道的每一條都連續(xù)地彎曲。
4.按權(quán)利要求1至3中任一項所述的分離器，其特征在于，每一條通道從其徑向在內(nèi)的端部起，沿著所述轉(zhuǎn)子的周向折彎以及以如下方式彎曲，即隨著與所述轉(zhuǎn)子軸線的徑向間距漸增，所述通道的方向與所述轉(zhuǎn)子的所述周向形成越來越小的角。
5.按權(quán)利要求4所述的分離器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的所述周向是其轉(zhuǎn)動方向。
6.按權(quán)利要求1至5中任一項所述的分離器，其特征在于，在沿所述轉(zhuǎn)子軸線的方向上看，每一條通道都被兩個通道壁限定邊界以及所述通道的在兩個通道壁之間延伸的中線至少近似形成下列曲線的其中一條的至少一個區(qū)段，亦即螺線和圓弧。
7.按權(quán)利要求6所述的分離器，其特征在于，所述螺線是漸開線或阿基米德螺線。
8.按權(quán)利要求1至7中任一項所述的分離器，其特征在于，在沿所述轉(zhuǎn)子軸線的方向上看，每一條通道沿著所述通道都具有至少幾乎恒定的寬度。
9.按權(quán)利要求8所述的分離器，其特征在于，通道的寬度沿著通道最高波動平均通道寬度的1/4。
10.按權(quán)利要求1至9中任一項所述的分離器，其特征在于，在沿所述轉(zhuǎn)子軸線的方向上看，所述通道寬度最高為15mm,尤其是最高為4_以及優(yōu)選最高為2_。
11.按權(quán)利要求1至10中任一項所述的分離器，其特征在于，在沿所述轉(zhuǎn)子軸線的方向上看，所述通道寬度至少為0.1mm,尤其是至少為0.5mm以及優(yōu)選至少為1mm。
12.按權(quán)利要求1至11中任一項所述的分離器，其特征在于，在間隙中，所述通道的沿所述轉(zhuǎn)子軸線的方向測量的高度是恒定的。
13.按權(quán)利要求12所述的分離器，其特征在于，所有設(shè)置在全部間隙內(nèi)的通道的高度都一樣大。
14.按權(quán)利要求1至13中任一項所述的分離器，其特征在于，每一條通道都通過兩個基本上彼此平行延伸的通道壁限定邊界。
15.按權(quán)利要求14所述的分離器，其特征在于，所述通道壁橫向于被片主體限定的平面延伸。
16.按權(quán)利要求1至15中任一項所述的分離器，其特征在于，所述通道高度顯著大于所述通道寬度以及尤其是約為所述通道寬度的多倍。
17.按權(quán)利要求1至16中任一項所述的分離器，其特征在于，設(shè)置在兩個彼此相鄰的片主體之間的通道壁面的沿所述轉(zhuǎn)子軸線方向測量的高度至少幾乎等于所述片主體彼此間的軸向間距。
18.按權(quán)利要求1至17中任一項所述的分離器，其特征在于，帶有至少基本上恒定的壁厚的壁分別在彼此相鄰的通道之間延伸。
19.按權(quán)利要求1至18中任一項所述的分離器，其特征在于，至少兩個彼此相鄰的片主體在它們的彼此面對面的側(cè)面上配設(shè)有接片狀的壁，所述壁在沿所述轉(zhuǎn)子軸線方向上看具有與所述通道的造型對應(yīng)的走向，所述壁的沿所述轉(zhuǎn)子軸線的方向測得的高度幾乎等于所述片主體彼此間的軸向間距，以及沿所述轉(zhuǎn)子軸線的方向看，至少在多個通道中，一個片主體的壁至少基本上居中地布置在另外的片主體的壁之間。
20.按權(quán)利要求1至19中任一項所述的分離器，其特征在于，所述片是塑料壓注件。
21.按權(quán)利要求16至20中任一項或多項所述的分離器，其特征在于，通道高度與通道寬度的比值最高為5。
22.一種用于借助分離器將液體微滴從氣溶膠中分離出來，尤其是將油微滴從往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱通風(fēng)氣體中分離出來的方法，所述分離器帶有布置在靜止的殼體中的、能圍繞轉(zhuǎn)子軸線轉(zhuǎn)動驅(qū)動的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子具有多個與所述轉(zhuǎn)子軸線同中心的、彼此平行的以及在軸向上彼此間隔開地布置的片，所述片在它們之間分別形成與所述轉(zhuǎn)子軸線同中心的間隙，其特征在于，多股由待凈化的氣體形成的分氣流沿至少基本上從間隙的徑向在內(nèi)的區(qū)域延伸至徑向在外的區(qū)域的流動路徑同時在所述片的扁平的、與所述轉(zhuǎn)子軸線垂直的片主體之間導(dǎo)引穿過所述間隙，其中，在片沿所述轉(zhuǎn)子軸線方向上看，所述流動路徑彼此相鄰以及同一方向地彎曲，從而使得在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中被分氣流攜帶的液體微滴基于作用到液體微滴上的離心力和科里奧利力至少大部分在碰撞面上分離，所述碰撞面沿徑向向外限定所述流動路徑的邊界。
【文檔編號】B04B5/12GK104334284SQ201380028475
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月29日
【發(fā)明者】加布里埃萊·戈爾巴赫, 霍爾格·庫倫斯, 曼弗雷德·皮舍, 馬爾特·容克爾 申請人:愛爾鈴克鈴爾股份公司