專利名稱：燃燒發(fā)動機的氣體凈化方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明與清除一燃燒發(fā)動機產(chǎn)生的氣體中所懸浮的固體和/或液體顆粒有關。這種氣體是經(jīng)發(fā)動機的普通排氣管離開發(fā)動機的燃燒氣體和例如所謂的曲軸箱氣體，即經(jīng)發(fā)動機的曲軸箱釋放的燃燒氣體，這些氣體是從發(fā)動機汽缸被擠壓通過發(fā)動機活塞的活塞環(huán)至曲軸箱的。曲軸箱氣體必需被釋放，從而在曲軸箱內(nèi)不至于產(chǎn)生一總是太高的氣體壓力，并且這些氣體除了燃燒產(chǎn)物，還含有例如灰粒，此外在燃燒發(fā)動機的操作過程中，在曲軸箱內(nèi)還形成了并且存在著從油霧帶來的一定量的油滴。
為了凈化這種氣體，曾經(jīng)提出了各種類型的裝置，由這些裝置可以使氣體旋轉(zhuǎn)運動，從而可通過離心力分離懸浮在氣體中的顆粒。因此，已經(jīng)建議氣體應當流過具有一個或多個切線方向之氣體入口的一旋風分離器，或者流過一固定殼體的腔室，其中通過設有翼翅或其它輸送件的一中央驅(qū)動輪而使氣體旋轉(zhuǎn)，例如可以從US-A01950586或DE4311906A1中看出。此外，已經(jīng)建議氣體應當流過一些腔室或者一分離腔室，其位于通過燃燒發(fā)動機用各種方式驅(qū)動一旋轉(zhuǎn)件內(nèi)。根據(jù)一建議，這樣的一旋轉(zhuǎn)件將被燃燒發(fā)動機的一些旋轉(zhuǎn)部件驅(qū)動，例如在EP0736673A1、DE19607919A1和US4329968中所示。根據(jù)另一建議，旋轉(zhuǎn)件將由氣體的動能驅(qū)動，而這些氣體是由燃燒發(fā)動機產(chǎn)生并且要被凈化，例如在GB1465820和DE3541204A1中所示。
各種用于凈化一燃燒發(fā)動機生產(chǎn)的氣體的上述建議都具有一個或多個缺點。因此，基于促使氣體流過由一固定殼體形成的一腔室和通過設有翼翅或類似輸送件的一驅(qū)動輪等來促使氣體旋轉(zhuǎn)的建議具有這樣的缺點，即這種技術(shù)難以或者不能實現(xiàn)足夠有效的分離操作?；谑褂靡恍D(zhuǎn)件，其中旋轉(zhuǎn)件本身內(nèi)形成氣體流過的一分離腔室，這種建議則具有這樣的缺陷，即如果對于旋轉(zhuǎn)件需要一非常大的轉(zhuǎn)速的話，則操作這樣的一旋轉(zhuǎn)件而建議的方法就或者難以使用，或者對旋轉(zhuǎn)件的實際安裝位置會提出某些要求。在燃燒發(fā)動機上的一希望位置或者在離燃燒發(fā)動機一定距離的一位置應當能夠設置用于凈化燃燒發(fā)動機氣體的裝置，這是通常的希望。
本發(fā)明用于凈化在此所述類型氣體的一出發(fā)點是使用一可旋轉(zhuǎn)的離心轉(zhuǎn)子，其形成并包圍一分離腔室，氣體應被置于流過該分離腔室。僅通過這種類型的一離心轉(zhuǎn)子就能獲得對氣體之足夠有效的凈化。這樣，本發(fā)明的一目的是用這樣的一方式來驅(qū)動所述的離心轉(zhuǎn)子，其中該方式能夠以一簡單的方法獲得一非常高的轉(zhuǎn)速和可以使離心轉(zhuǎn)子設置在靠近燃燒發(fā)動機的一希望位置處。
根據(jù)本發(fā)明，為實現(xiàn)該目的而提出了從氣體中清除出懸浮的固體和/或液體顆粒的方法，所述氣體是由一燃燒發(fā)動機產(chǎn)生的，因此該方法的出發(fā)點是氣體通過由一旋轉(zhuǎn)件形成并圍繞的一分離腔室傳輸，通過該旋轉(zhuǎn)件使氣體旋轉(zhuǎn)，從而分離腔室中的顆?？梢酝ㄟ^離心力從氣體中分離出來，并且該方法的特征是利用燃燒發(fā)動機產(chǎn)生一壓力流體，該壓力流體不是由在燃燒發(fā)動機的燃燒室內(nèi)加壓的廢氣所構(gòu)成的，和使用這種壓力流體來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)件。
通過本發(fā)明的方法，首先能夠?qū)崿F(xiàn)，使用一有效的離心分離器，其中一離心轉(zhuǎn)子能夠被壓力流體以非常高的轉(zhuǎn)速驅(qū)動，其次由于這種類型的離心轉(zhuǎn)子能夠通過一壓力流體驅(qū)動，其中該壓力流體能夠簡單地傳輸?shù)饺魏蜗Ｍ奈恢?，因此該離心轉(zhuǎn)子可以被布置在燃燒發(fā)動機內(nèi)或者附近的一最佳的空間內(nèi)。
通常地，一燃燒發(fā)動機為其自身的需要而加壓不同類型的流體。例如加壓燃料、潤滑油和冷卻水。這是通過泵來完成的，其中泵通過燃燒發(fā)動機的能量以各種方式操作。此外，在某些情形中，通過一壓縮機來加壓要輸送給發(fā)動機燃燒室的空氣。通常地，這是通過離開燃燒發(fā)動機的廢氣來驅(qū)動的。
根據(jù)本發(fā)明的各種改型，以類似于這種方式加壓的流體可以用于操作前述分離器中的可旋轉(zhuǎn)件?？尚D(zhuǎn)件的操作可以通過一渦輪或一類似構(gòu)件來完成，其中渦輪或類似件直接地或者通過一齒輪裝置而與分離器的可旋轉(zhuǎn)件相連。這種類型的操作可以獨立地由一加壓流體來完成，而不管加壓流體是由一液體還是一氣體構(gòu)成的?；蛘呖梢酝ㄟ^各種類型的液壓或氣動馬達來進行驅(qū)動。
驅(qū)動可旋轉(zhuǎn)件的一種方式是將所有或部分加壓流體導入到一可旋轉(zhuǎn)殼體內(nèi)，所述殼體直接地、或者通過一齒輪裝置間接地與可旋轉(zhuǎn)件相連，促使至少部分流體經(jīng)一出口離開殼體，該出口相對于一旋轉(zhuǎn)軸線這樣指向和配置，其中殼體可繞該旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，以至于經(jīng)出口離開的流體將使殼體和所述可旋轉(zhuǎn)件旋轉(zhuǎn)。該驅(qū)動方法可以獨立地被應用而不管壓力流體是由一氣體還是一液體構(gòu)成的。
尤其是在柴油機中，通常通過使一部分潤滑油流過一所謂的反作用驅(qū)動離心分離器來凈化該潤滑油，其中潤滑油被泵送到發(fā)動機內(nèi)的有關潤滑位置。這種類型的一離心分離器具有一轉(zhuǎn)子，其中引入被加壓的潤滑油，還具有一個或者幾個出口，用于潤滑油離開轉(zhuǎn)子，這些出口如此設置和指向，從而由于潤滑油流出而致使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)和保持旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一具體應用，用于潤滑油的這種類型的一離心分離器可用來驅(qū)動前述分離器中的可旋轉(zhuǎn)件，以凈化燃燒發(fā)動機的氣體。因此，該旋轉(zhuǎn)件可以被所述用于潤滑油的離心分離器中的轉(zhuǎn)子來支承或以一些合適的方式驅(qū)動。
當然在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以使用燃燒發(fā)動機來加壓一流體，該流體僅用于操作所述的可旋轉(zhuǎn)件，或者至少其不打算用于燃燒發(fā)動機的任何其它需要。這樣，燃燒發(fā)動機可以適于運轉(zhuǎn)一發(fā)電機，來自該發(fā)電機的電力可以用于加壓一流體。例如，一用于對運轉(zhuǎn)所述可旋轉(zhuǎn)件的空氣加壓的電動壓縮機可以被連接到這種類型的一發(fā)電機上。
本發(fā)明還涉及用于進行上述方法的一裝置，該方法用于凈化由一燃燒發(fā)動機產(chǎn)生的氣體。
這種類型的一裝置包括一具有一轉(zhuǎn)子的離心分離器，該轉(zhuǎn)子可繞一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)并且限定和圍繞一分離腔室，還包括氣體傳輸件，用于從燃燒發(fā)動機將所述的氣體傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子的分離腔室內(nèi)，從而使這些氣體在分離腔室內(nèi)旋轉(zhuǎn)。該裝置的特征在于燃燒發(fā)動機適于運作一加壓裝置，以產(chǎn)生一壓力流體，該壓力流體不是由在燃燒發(fā)動機的燃燒室內(nèi)加壓的廢氣所構(gòu)成；離心分離器具有一用于所述轉(zhuǎn)子的驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置適于通過一壓力流體使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；并且壓力流體傳輸件適于從所述加壓裝置向所述驅(qū)動裝置傳輸壓力流體，以使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明之裝置的各種實施例。


圖1～4示意地表示一燃燒發(fā)動機和一用于凈化所謂的離開燃燒發(fā)動機的曲軸箱氣體的離心分離器，并且表示根據(jù)本發(fā)明用于驅(qū)動一在離心分離器內(nèi)之轉(zhuǎn)子的各種驅(qū)動源。
圖5表示用于凈化來自一燃燒發(fā)動機之氣體的一離心分離器的具體實施例，其與用于凈化潤滑油的一反作用驅(qū)動離心分離器相組合。
圖6和7示意地表示根據(jù)本發(fā)明之用于氣體凈化的其它不同類型的離心分離器。
圖1～4中的每一個示意地表示一燃燒發(fā)動機1和用于凈化由燃燒發(fā)動機1所產(chǎn)生之氣體的一離心分離器2。發(fā)動機1具有4個汽缸3，這些汽缸經(jīng)一管道4填充空氣并且經(jīng)一排氣管5排出燃燒廢氣。在圖1～3中未示出給汽缸3的燃料供給，但在圖4中示意地表示了。發(fā)動機1還具有一曲軸箱6，其部分地裝有潤滑油。通過發(fā)動機汽缸3的活塞環(huán)的一些燃燒氣體進入該曲軸箱6內(nèi)，并且必需從該曲軸箱排出。這種所謂的曲軸箱氣體經(jīng)通向離心分離器2的一管道7被引走。
經(jīng)管道5離開汽缸3的廢氣通過一所謂的渦輪裝置8而被進一步引導，其中渦輪裝置8促使廢氣驅(qū)動用于壓縮空氣的一壓縮機9。這種空氣經(jīng)一輸入管道10進入壓縮機內(nèi)，并且經(jīng)一輸出管道11被壓出壓縮機而進入前述管道4內(nèi)，其中所述管道4將壓縮空氣引入汽缸3。一過濾器12設置在輸入管道10內(nèi)，用于凈化輸入的空氣。在離心分離器2內(nèi)已經(jīng)清除了顆粒的曲軸箱氣體就經(jīng)一管道13而進入用于空氣的輸入管道10內(nèi)，其中管道13連接在過濾器12的下游側(cè)。
圖1表示一裝置，其中通過由壓縮機9產(chǎn)生的部分加壓空氣來驅(qū)動離心分離器2。這樣，通向離心分離器2的一驅(qū)動空氣管道14就從壓縮機的輸出管道11接出。
圖2表示一裝置，其中離心分離器2由加壓的潤滑油驅(qū)動。因此，示出了一潤滑油泵16，其經(jīng)一管道17填充來自曲軸箱6的潤滑油，并且其經(jīng)一管道18向燃燒發(fā)動機內(nèi)的各潤滑部位和經(jīng)一管道19向離心分離器2泵送潤滑油，以便其操作。來自離心分離器2的潤滑油經(jīng)一管道20返回到曲軸箱6內(nèi)。
圖3表示一裝置，其中離心分離器2由加壓的冷卻水驅(qū)動。因此，示意地表示了適于流過冷卻水來進行冷卻的一冷卻裝置21。一水泵22適于經(jīng)一管道23從冷卻裝置21填充冷卻水，并且經(jīng)一管道24將該冷卻水泵送到發(fā)動機1內(nèi)的不同的冷卻位置。冷卻水然后經(jīng)發(fā)動機1內(nèi)的未示出的通道返回到冷卻裝置21內(nèi)。部分冷卻水也經(jīng)從管道24接出的一管道25被泵送到離心分離器2，以便后者操作。這種類型的冷卻水經(jīng)一管道26返回到泵22的吸入側(cè)。
圖4表示一裝置，其中離心分離器由加壓的燃料、例如燃油來驅(qū)動，所述的燃料原本用于發(fā)動機的運作。因此，示意地示出了一燃料箱27，一燃料泵28經(jīng)一管道29從該燃料箱27填充燃料并且經(jīng)一管道30將燃料進一步泵送到發(fā)動機1。部分燃料通過管道30的一分支管道31被泵送到離心分離器2，以便其操作。這種類型的燃料經(jīng)一管道32返回到燃料箱27。
在根據(jù)圖1～4的每一種裝置中，離心分離器適于通過一壓力流體驅(qū)動，而流體的壓力是由燃燒發(fā)動機1產(chǎn)生的。因此，泵16、22和28適于被燃燒發(fā)動機1用各種方式驅(qū)動。這樣，用于操作離心分離器的驅(qū)動裝置可以是任何合適的類型。因此，例如可以選擇某些類型的液壓或氣動旋轉(zhuǎn)馬達?；蛘?，可以用壓力流體來轉(zhuǎn)動一渦輪，并且通過一齒輪裝置連接或耦合到離心分離器的轉(zhuǎn)子上。或者，所述的轉(zhuǎn)子可以用一反作用力來驅(qū)動，其中反作用力是在壓力流體經(jīng)合適設計的輸出噴嘴離開一旋轉(zhuǎn)體時產(chǎn)生的。在圖1～4中，離心分離器的轉(zhuǎn)子標記為R，而驅(qū)動裝置或馬達被標記為M。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明離心分離器的一具體實施例，和用于離心分離器之轉(zhuǎn)子的一驅(qū)動裝置的同樣具體的實施方式。
圖5中的裝置包括一固定殼體，該殼體由一下部殼體部分39和一上部殼體部分40組成。在殼體內(nèi)限定了一腔室41，其中設有一轉(zhuǎn)子42。該轉(zhuǎn)子在43所示部位以軸承安裝在下部殼體部分39內(nèi)，從而其可繞一垂直的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)子42適于凈化潤滑油與曲軸箱氣體兩者，其中潤滑油用于潤滑圖2的燃燒發(fā)動機1，而曲軸箱氣體則來自于圖2的同一燃燒發(fā)動機1。轉(zhuǎn)子42適于通過加壓的潤滑油驅(qū)動，其中潤滑油在圖2中經(jīng)管道19從潤滑油泵16供給。管道19通向圖5中的下部殼體部分39內(nèi)的一輸入通道44。此外，圖5中的下部殼體部分39經(jīng)一氣體入口45接收曲軸箱氣體，其中曲軸箱氣體是經(jīng)圖2中的管道7輸送給離心分離器的。
圖5中的轉(zhuǎn)子42包括一下部基板46和置于其上的一蓋件47?；?6與蓋件47包圍一空間，該空間將充滿并且流過要凈化的潤滑油。支承該基板46與蓋件47兩者并且可旋轉(zhuǎn)地以軸承安裝在下部殼體部分39內(nèi)的一輸入管48通過基板46和蓋47的中央延伸。
在轉(zhuǎn)子42內(nèi)，基板46支承一截錐形隔板49，該隔板將剛剛提及的空間分隔成一分離腔室50和一輸出腔室51。輸入管48裝有一圓筒形套筒52，在該圓筒形套筒本身與輸入管48之間限定一輸入腔室53。該輸入腔室53的下部通過多個開口54與輸入管48的內(nèi)部相連通，而其上部則與分離腔室50的上部相連通。輸入管48的內(nèi)部通過在下部殼體部分39內(nèi)的一輸送腔室55而與輸入通道44相連通，用以凈化潤滑油。
在基板46的底側(cè)具有兩個突起56，其空心的內(nèi)部與輸出腔室51相連通。在每一突起56內(nèi)設有一輸出噴嘴57，其設置在離轉(zhuǎn)子42的旋轉(zhuǎn)軸線為一定的距離處并且沿轉(zhuǎn)子的圓周方向?qū)颉?br> 一圍繞輸入管48的圓筒形過濾器58在分離腔室50內(nèi)從截錐形隔板49延伸到圓筒形套筒52。
圖5中用于凈化潤滑油的離心分離器部分按下列方式操作。
用一超壓經(jīng)通道44輸送的潤滑油通過輸送腔室55和輸入管48的內(nèi)部而傳輸?shù)捷斎肭皇?3內(nèi)。從此其通過分離腔室50、過濾器58而進一步傳輸?shù)捷敵銮皇?1，并且從這里通過輸出噴嘴57而流出轉(zhuǎn)子42。
潤滑油離開轉(zhuǎn)子42時通過作用在轉(zhuǎn)子上的一反作用力而帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這意味著流過分離腔室50的潤滑油受到了離心力的作用，從而懸浮在潤滑油中并且重于潤滑油的顆粒將被分離和收集在蓋47的內(nèi)側(cè)。被凈化的潤滑油通過噴嘴57離開例如轉(zhuǎn)子42并且進入腔室41內(nèi)。潤滑油從這里經(jīng)氣體入口45通過管道20(參見圖2)流回到燃燒發(fā)動機的曲軸箱內(nèi)。
正如從圖5可進一步看出的，在蓋47的上側(cè)裝有另一分離裝置，其包括一圓筒形的環(huán)繞壁59和幾個截錐形隔板60，這些隔板由所述環(huán)繞壁59被彼此軸向上隔開地支承并且與轉(zhuǎn)子42共軸。因此，環(huán)繞壁59與隔板60可以與蓋47一起轉(zhuǎn)動并且構(gòu)成轉(zhuǎn)子42的一部分。
由固定的上部殼體部分40支承的一中央管件61在圓筒形環(huán)繞壁59的中央向下延伸。管件61軸向上支承隔開的圓錐形隔板62，這些隔板從管件61向外延伸到在所述截錐形隔板60之間的空間內(nèi)，其中截錐形隔板60由環(huán)繞壁59支承。因此，一方面在可旋轉(zhuǎn)的環(huán)繞壁59及其隔板60之間與另一方面在固定的中央管61及其隔板62之間，形成了經(jīng)剛剛所述的分離裝置從其上部到其下部的一迷宮路徑。
中央管件61的下部終止于一漏斗形的隔板63處，所述隔板63位于離蓋47的上側(cè)一定的距離處。因此，如圖5中的箭頭所示，經(jīng)氣體入口45進入腔室41內(nèi)的曲軸箱氣體可以流入上部分離裝置內(nèi)并且通過一迷宮路徑到達并且流出中央管件61的內(nèi)部。在流過所述路徑時，由于環(huán)繞壁59與隔板60旋轉(zhuǎn)，因此致使曲軸箱氣體也旋轉(zhuǎn)。由此，通過離心力從曲軸箱氣體中分離出固體顆粒和油滴，所述顆粒和油滴沉積在環(huán)繞壁59上。經(jīng)在隔板60的徑向最外部分內(nèi)的孔64和在環(huán)繞壁59的最下部分內(nèi)的孔65，被分離的流體和所攜帶的被分離的顆粒將離開轉(zhuǎn)子42，同時與經(jīng)噴嘴57從轉(zhuǎn)子42排出到腔室41內(nèi)的油液一起將通過氣體入口45和返回管道20流回燃燒發(fā)動機的曲軸箱6內(nèi)(參見圖2)。
被凈化的曲軸箱氣體經(jīng)中央管61流出并且經(jīng)管道13(參見圖2)導回到燃燒發(fā)動機的空氣入口內(nèi)?；蛘?，這些氣體可以被釋放到周圍環(huán)境中。
如已所述的，加壓的潤滑油用于驅(qū)動圖5中的氣體分離器。但是，當然也可以用圖1～4所示的任何一種其它的方式來驅(qū)動被設計為轉(zhuǎn)子42之上部的一轉(zhuǎn)子，即包括環(huán)繞壁59、隔板60和一類似于蓋47的最上部的底壁。
圖6表示一不同類型的離心分離器。由兩個部分組成的一固定殼體66環(huán)繞一轉(zhuǎn)子67，所述轉(zhuǎn)子可繞一旋轉(zhuǎn)軸線68旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子67限定一環(huán)形分離腔室69，其中設有一類似的環(huán)形分離插入件(濾芯)70。該分離插入件包括一環(huán)形板71，其在轉(zhuǎn)子的上部被支承在轉(zhuǎn)子環(huán)繞壁的內(nèi)側(cè)。板71具有多個通孔72，這些通孔繞旋轉(zhuǎn)軸線68分布。
懸掛于板71的底側(cè)、徑向上位于孔72內(nèi)側(cè)的是一圓筒形支承件73，在支承件的外側(cè)固定有許多鬃毛，這些鬃毛用許多的平行線表示。這些鬃毛從支承件73大致垂直于旋轉(zhuǎn)軸線68地延伸到或者靠近于轉(zhuǎn)子67的環(huán)繞壁。
在轉(zhuǎn)子67的中央從上面延伸有一輸入管74，其被固定殼體66支承。在殼體的上面限定壁中具有幾個輸出開口75，它們繞輸入管74分布。
轉(zhuǎn)子可以用任何合適的方式旋轉(zhuǎn)，例如一些先前已參照圖1～5進行了描述的方式。
一種要清除懸浮于其中的并且重于該氣體之顆粒的氣體(或一些氣體)經(jīng)輸入管74被引入轉(zhuǎn)子內(nèi)并且可以流向分離腔室69的下部。氣體從這里通過其內(nèi)具有鬃毛的分離腔室69之部分垂直向上地傳輸，參見圖6。在氣體被帶入旋轉(zhuǎn)過程中通過鬃毛從氣體中分離出較重的顆粒，然后氣體繼續(xù)向上并且經(jīng)孔72而流出轉(zhuǎn)子67，并且經(jīng)輸出開口75而進一步流出殼體66。
從氣體中分離的顆?？赡苁枪腆w或液滴，其在鬃毛之間向轉(zhuǎn)子67的環(huán)繞壁移動。某些顆粒、也可能是絕大多數(shù)顆粒將與鬃毛接觸，并且將通過離心力而沿這些鬃毛向所述環(huán)繞壁滑動。類似于圖5中的轉(zhuǎn)子的環(huán)繞壁59，可以在圖6中的轉(zhuǎn)子的環(huán)繞壁上設置小的輸出孔，用于向在轉(zhuǎn)子67與殼體66之間的空間內(nèi)連續(xù)地排出分離的顆粒。尤其是，如果顆粒為液滴的形式，則這樣一種連續(xù)地排出分離物是合適的。
作為一種貫穿轉(zhuǎn)子67之環(huán)繞壁的一個或多個孔的變型，可以采用一固定輸出裝置來從轉(zhuǎn)子連續(xù)地排出分離的液體，所述的輸出裝置適于在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中在離開旋轉(zhuǎn)軸線68一定的距離處排出液體。這種類型的一固定輸出裝置可包括一所謂的漸縮管子(paring pipe)，其從上面向轉(zhuǎn)子的上部內(nèi)延伸并且在轉(zhuǎn)子環(huán)繞壁附近的部位76處開口，所述部位76軸向上位于輸出孔72與所述環(huán)繞壁的一內(nèi)部凸緣77之間。如果沒有貫穿轉(zhuǎn)子環(huán)繞壁的輸出孔或者用于排出從氣體中分離出之材料的一些其它結(jié)構(gòu)，則轉(zhuǎn)子67必需以一定的時間間隔被停止和清理。
圖7表示用于清除氣體中懸浮的并且重于氣體之顆粒的另一離心分離器實施例。該圖7中的離心分離器類似于圖6中的離心分離器，因此這些離心分離器中的相應部件給出了相同的參考標記66～72與74～77。
圖7中的分離插入件70包括幾個截錐形分離盤，它們彼此共軸地設置在分離腔室69內(nèi)并且彼此相隔一定的軸向距離。因此，在分離盤之間從徑向上的內(nèi)邊緣到其徑向上的外邊緣形成一薄的流動通路。從圖7可以看出，這些分離盤通過一軸向凸肋78保持與轉(zhuǎn)子67的環(huán)繞壁在徑向上隔開。幾個這種類型的凸肋繞分離插入件70相互隔開地布置。其目的是保持錐形分離盤在腔室69內(nèi)的正確位置和在分離盤與轉(zhuǎn)子的環(huán)繞壁之間建立軸向流動部分，用于已被凈化的氣體和要清除顆粒的氣體。
在圖7中的轉(zhuǎn)子也可以任何合適的方式轉(zhuǎn)動，例如參照圖1～5曾經(jīng)描述過的那些。
要清除懸浮于其中的并且重于氣體之顆粒的一氣體(或一些氣體)經(jīng)輸入管74被引入轉(zhuǎn)子內(nèi)。氣體從轉(zhuǎn)子的中央部分被分配并且經(jīng)錐形分離盤之間的薄細空間進一步流向轉(zhuǎn)子的環(huán)繞壁。通過分離盤與設置于其間的可能的分隔件使氣體在這些空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)，通過離心力將從氣體中分離出的顆粒被拋向錐形分離盤的底側(cè)。分離的顆粒在這些底側(cè)進一步向轉(zhuǎn)子的環(huán)繞壁滑動，或者由分離的液滴形成的液體進一步向轉(zhuǎn)子的環(huán)繞壁流動。因此被分離的材料被收集在轉(zhuǎn)子環(huán)繞壁的內(nèi)側(cè)，在此這些材料既可間歇地被去除，例如當轉(zhuǎn)子停止時手動地進行，也可通過設有開口的轉(zhuǎn)子環(huán)繞壁連續(xù)地進行，其中這些開口類似于圖5中的環(huán)繞壁59的開口65?；蛘?，圖7中的離心分離器可以設有一固定的輸出裝置，用于輸出結(jié)合圖6中的離心分離器所述類型的被分離的液體。如果使用一漸縮管子，則重要的是要對其進行調(diào)節(jié)，從而在錐形分離盤外邊緣徑向上外側(cè)的轉(zhuǎn)子內(nèi)形成一自由液體表面，從而被凈化的氣體可以軸向地流過這些外邊緣并且經(jīng)孔72流出轉(zhuǎn)子。否則，必需在分離盤內(nèi)形成獨立的孔，其對被凈化的氣體產(chǎn)生不必要的流通阻力。
在根據(jù)圖6和7的離心分離器中，已經(jīng)假定要凈化的氣體是經(jīng)管子74引入并且被凈化的氣體是經(jīng)開口75流出，其中開口75位于比輸入管74離旋轉(zhuǎn)軸線明顯要大得多的一距離處。因此，可以獲得轉(zhuǎn)子如一風扇那樣地運作，其在輸入管74內(nèi)產(chǎn)生一定的負壓。因此要凈化的氣體不需被加壓以流過轉(zhuǎn)子。但是，在兩種離心分離器中可以使氣體沿相反的方向流動。
上面已經(jīng)建議圖7中的離心分離器應被用于凈化由一燃燒發(fā)動機產(chǎn)生的氣體。但是，這種類型的離心分離器也可用于凈化任何氣體，以清除懸浮于其中的固體或液體顆粒，這些顆粒分別重于氣體。
類似于在凈化液體中的使用，該離心分離器中的錐形分離盤可以在分離盤之間的空間內(nèi)設有不同設計的分隔件。這種類型的分隔件之一尤其有利的設計表示在WO90/05028中，這種設計也可優(yōu)選地用于在此所述的離心分離器中，以凈化氣體。用這種方式形成的分隔件的一效果是被分離的顆粒和/或液體沿分離盤底側(cè)上的分隔件被收集，并且然后僅僅在繞分離盤圓周分布的有限扇形部分內(nèi)離開位于分離盤之間的空間。這使得可以通過上述凸肋78或其它裝置來限定分離盤與轉(zhuǎn)子環(huán)繞壁之間之空間的某些部分，用于實質(zhì)上僅僅氣體的流動，而其它部分則適于實質(zhì)上僅接收來自于分離盤之間之空間的顆粒或液體。用這種方式可以降低或避免在分離盤與轉(zhuǎn)子的環(huán)繞壁之間軸向流動的氣體會從轉(zhuǎn)子內(nèi)帶出顆粒的風險，所述的顆粒已剛剛從分離盤之間的空間內(nèi)氣體中分離出來。
權(quán)利要求
1．從氣體中清除出懸浮的固體和/或液體顆粒的方法，所述氣體是由一燃燒發(fā)動機(1)產(chǎn)生的，其經(jīng)由一旋轉(zhuǎn)件(R)形成并圍繞的一分離腔室傳輸，通過該旋轉(zhuǎn)件使氣體旋轉(zhuǎn)，從而分離腔室中的顆粒可以通過離心力從氣體中分離出來，其特征是-利用燃燒發(fā)動機(1)來產(chǎn)生一壓力流體，該壓力流體不是由在燃燒發(fā)動機的燃燒室內(nèi)加壓的廢氣所構(gòu)成的；和-使用壓力流體來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)件(R)。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是利用燃燒發(fā)動機(1)來加壓空氣，然后該空氣用作所述的壓力流體。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是使燃燒發(fā)動機(1)加壓空氣，該空氣被輸送給燃燒發(fā)動機的燃燒室，該加壓的空氣的一部分用作所述的壓力流體。
4．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征是燃燒發(fā)動機的廢氣用于驅(qū)動一壓縮機(9)，該壓縮機適于加壓所述空氣。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是一加壓的液體用作所述的壓力流體。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是使燃燒發(fā)動機(1)驅(qū)動一泵(16；22；28)，以加壓所述液體。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是通過所述的泵(28)將液體燃料泵送到燃燒發(fā)動機的燃燒室內(nèi)，并且將泵送的燃料的至少一部分用來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)件(R)。
8．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是通過所述的泵(16)來泵送原本用于潤滑燃燒發(fā)動機(1)的潤滑油，并且被泵送的潤滑油的至少一部分用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)件(R)。
9．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是通過所述的泵(22)來泵送用于燃燒發(fā)動機(1)的冷卻水，并且被泵送的冷卻水的至少一部分用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)件(R)。
10．如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征是所述的壓力流體被輸送給在一可旋轉(zhuǎn)的殼體(47)內(nèi)的一腔室(50)，該殼體與所述旋轉(zhuǎn)件(59)相連，促使壓力流體的至少一部分經(jīng)一出口(57)離開殼體(47)，所述的出口相對于一旋轉(zhuǎn)軸線如此指向和設置，其中殼體(47)繞該旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)，從而經(jīng)出口流出的流體保持殼體(47)與旋轉(zhuǎn)件(59)旋轉(zhuǎn)。
11．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征是利用燃燒發(fā)動機(1)的潤滑油作為所述的壓力流體，并且通過由于殼體旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力在可旋轉(zhuǎn)的殼體(47)內(nèi)從該潤滑油中清除出所懸浮的顆粒。
12．如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征是要凈化的氣體從燃燒發(fā)動機(1)內(nèi)的一曲軸箱(6)經(jīng)旋轉(zhuǎn)件(R)內(nèi)的所述分離腔室傳輸。
13．用于從由一燃燒發(fā)動機(1)所產(chǎn)生的氣體中清除出所懸浮的固體和/或液體顆粒的裝置，包括一具有一轉(zhuǎn)子(R)的離心分離器(2)，該轉(zhuǎn)子可繞一旋轉(zhuǎn)軸線(68)旋轉(zhuǎn)并且限定和圍繞一分離腔室(69)，還包括氣體傳輸件(7)，用于從燃燒發(fā)動機(1)將所述的氣體傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子(R)的分離腔室內(nèi)，從而使這些氣體在分離腔室內(nèi)旋轉(zhuǎn)，其特征在于-燃燒發(fā)動機適于運作一加壓裝置(9,16,22,28)，以產(chǎn)生一壓力流體，該壓力流體不是由在燃燒發(fā)動機的燃燒室內(nèi)加壓的廢氣所構(gòu)成，-離心分離器(2)具有一用于所述轉(zhuǎn)子(R)的驅(qū)動裝置(M)，該驅(qū)動裝置(M)適于通過一壓力流體使轉(zhuǎn)子(R)旋轉(zhuǎn)，和-壓力流體傳輸件(14,19,25,31)適于從所述加壓裝置(9,16,22,28)向所述驅(qū)動裝置(M)傳輸壓力流體，以使轉(zhuǎn)子(R)旋轉(zhuǎn)。
14．如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征是所述氣體傳輸件(7)適于從燃燒發(fā)動機(1)的一曲軸箱(6)向轉(zhuǎn)子(R)的分離腔室傳輸氣體。
15．如權(quán)利要求13或14所述的裝置，其特征是所述加壓裝置包括一用于壓縮空氣的壓縮機(9)。
16．如權(quán)利要求13或14所述的裝置，其特征是所述加壓裝置包括一適于壓縮液體的泵(16；22；28)。
17．如權(quán)利要求15或16所述的裝置，其特征是所述驅(qū)動裝置(M)包括一可繞一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的殼體(47)，并且該殼體具有一用于所述壓力流體的入口(54)和至少一個位于離所述旋轉(zhuǎn)軸線一定距離并且以這樣的方式指向的出口，以至于經(jīng)該出口流出的流體將促使殼體(47)旋轉(zhuǎn)。
18．如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征是轉(zhuǎn)子(R)由所述可旋轉(zhuǎn)的殼體(47)支承。
19．如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征是所述泵(16)適于向可旋轉(zhuǎn)的殼體(47)內(nèi)泵送企圖用于燃燒發(fā)動機(1)的潤滑油，以凈化潤滑油，并且同時驅(qū)動離心分離器(2)的轉(zhuǎn)子(R)，以凈化所述氣體。
20．如權(quán)利要求13或14所述的裝置，其特征是所述分離腔室(69)具有與轉(zhuǎn)子(67)同軸地設置并且彼此軸向隔開的一組截錐形的分離盤。
21．如權(quán)利要求20的裝置，其特征是轉(zhuǎn)子(67)具有這樣設置的一氣體入口(74)和一氣體出口(75)，以至于促使經(jīng)氣體入口(74)輸送給轉(zhuǎn)子的氣體在離開轉(zhuǎn)子(67)之旋轉(zhuǎn)軸線(68)的一方向上流經(jīng)截錐形分離盤之間的空間。
全文摘要
由一燃燒發(fā)動機(1)產(chǎn)生的氣體、即曲軸箱氣體經(jīng)一分離腔室傳輸,其中該分離腔室是由一離心轉(zhuǎn)子(R)形成和環(huán)繞,通過該轉(zhuǎn)子使氣體旋轉(zhuǎn),從而通過離心力分離出懸浮于氣體中的顆粒。通過由燃燒發(fā)動機(1)產(chǎn)生的一壓力流體促使離心轉(zhuǎn)子(R)旋轉(zhuǎn)。
文檔編號B04B5/00GK1300240SQ9980579
公開日2001年6月20日 申請日期1999年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月4日
發(fā)明者L·波爾格斯特倫, C·G·卡爾松, P·弗蘭岑, C·因格, T·拉格爾斯特德特, H·莫貝里, S·斯策爾佩西, T·麥爾旺 申請人:阿爾法拉瓦爾有限公司