專利名稱：用于從氣體中分離液體的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從氣體中分離液體的裝置，特別是涉及從內(nèi)燃機(jī) 的曲軸箱通風(fēng)裝置的泄漏氣體分離油微粒的裝置。
背景技術(shù)：
例如，對于使曲軸箱通風(fēng)裝置氣體去油，如單級或多級旋風(fēng)分離 器的各種結(jié)構(gòu)的旋風(fēng)分離器是已知的。負(fù)載有油滴的、曲軸箱中收集 的氣體成切線地引入到旋風(fēng)分離器中。由于作用在旋風(fēng)分離器中的離 心力，包含在氣流中的油沉積在旋風(fēng)分離器的內(nèi)壁上，并且通過設(shè)置 在旋風(fēng)分離器底部的出口供應(yīng)到內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱或油槽。氣流在旋風(fēng) 分離器中偏斜，通過布置在旋風(fēng)分離器頂部的浸水管作為純凈氣體流 出，并且到達(dá)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管。單級旋風(fēng)分離器具有有限的工作范 圍，導(dǎo)致在流速過低時分離不足，并且在流速過高時導(dǎo)致高壓損失。
為了消除這些缺點(diǎn)，已經(jīng)提出使用并排布置的多級旋風(fēng)分離器(DE10 2004 019 154Al)。并排布置的多級旋風(fēng)分離器的工作范圍可通過由閥 轉(zhuǎn)入使用和關(guān)閉單個旋風(fēng)分離器而被附加地擴(kuò)展。這樣的多級旋風(fēng)分 離器被設(shè)計為，例如，獨(dú)立的裝配并且占用相對大的安裝空間，因?yàn)?需要空間分離組分原料氣體、分離的油和純凈氣體。
有利地，油分離器被集成在內(nèi)燃機(jī)的閥蓋中，例如如DE 10 2004 019 154 Al中所公開。
在閥蓋中的旋風(fēng)分離器的集成不可避免地增加了其復(fù)雜性，并且 需要相對大的安裝空間。
通過主要來自軸向的流實(shí)現(xiàn)的管狀旋轉(zhuǎn)分離器也是已知的。旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動由布置在氣體入口的導(dǎo)向葉片產(chǎn)生。
從DE 10 2004 037 157 Al，這樣的用于從氣體中分離液體或液霧 的液體分離器裝置是已知的，其中替代導(dǎo)向葉片設(shè)置幾乎沿管的整個
4長度延伸的螺旋形導(dǎo)向部。這種多級管狀分離器由至少一個板式基座
(base support)組成，在該板式基座上布置至少一個液體分離器元件。
后者由具有進(jìn)氣口和出氣口的流管組成。在流管中它們之間，設(shè)置有 螺旋部，其螺旋形表面由管的內(nèi)壁形成螺旋形流路。螺旋部具有比螺 距的半匝小的長度。對于油的分離，可布置具有一些分離器元件的基 座，其中旋轉(zhuǎn)的指向在一個流路中可以相同或相對。如實(shí)施例中所述， 分離器裝置可被設(shè)置在迷宮式粗分離器后的閥蓋的中空空間中。
從軸向進(jìn)入流管的泄漏氣體由螺旋部設(shè)定為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，其中油從 氣體中甩出，沉積在流管的內(nèi)壁上，由氣流傳送到流管的出口，并且 排出到虹吸管。布置在管狀分離器或流管中的螺旋部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流，其
中使待分離的微粒在流過一段時僅經(jīng)受180。的轉(zhuǎn)動。當(dāng)連續(xù)布置兩段 時，流從第二段沿旋轉(zhuǎn)的相對方向運(yùn)動。在螺旋部后，旋轉(zhuǎn)氣流沿軸 向移動。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)來自軸向的流到達(dá)流管時，旋渦的程度更大，導(dǎo)致較低的旋轉(zhuǎn) 速度、較小的離心力、較小數(shù)目的旋轉(zhuǎn)以及由此產(chǎn)生的較低程度的分 離。本發(fā)明的目的是提供用于從氣體分離液體的裝置，特別是用于從 內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱通風(fēng)裝置的泄漏氣體分離油微粒的裝置，其特征在于 有簡單的、節(jié)約成本的、和節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)，并且由此可實(shí)現(xiàn)高的分 離性能。
根據(jù)本發(fā)明，由權(quán)利要求1中所述的特征實(shí)現(xiàn)此目的。權(quán)利要求2 到14涉及有利的實(shí)施方式和進(jìn)一步的開發(fā)。
在板式基座中布置的流管在其面對氣體進(jìn)入方向的端部具有至少 一個成切線(tangentially)布置的氣體進(jìn)口。在相鄰的前側(cè)，流管封閉。 由于每個流管形成一個分離器元件或管狀分離器，它們并聯(lián)連接。由 于分配到各個流管的氣流僅從切線方向引入其中，流的路線被建立， 導(dǎo)致與由軸向流實(shí)現(xiàn)的已知的管分離器相比，分離性能改進(jìn)。切線的 流在流管中產(chǎn)生具有渦旋分量的組合的旋轉(zhuǎn)和軸向流，其中流管中的 旋轉(zhuǎn)流重復(fù)旋轉(zhuǎn)360°。旋轉(zhuǎn)的次數(shù)取決于氣體進(jìn)口的尺寸、氣流的速 度和流管的長度，并且可實(shí)現(xiàn)氣流的數(shù)個轉(zhuǎn)數(shù)(5到IO個轉(zhuǎn)數(shù))。當(dāng)氣體進(jìn)入切向進(jìn)口時，形成流，其橫截面與進(jìn)口的橫截面相對應(yīng)，并且 其沿管壁延續(xù)到管出口。由氣體的流速產(chǎn)生的動能和切向引入可在其 用于分離在氣流中散開的微粒的主要部分中被利用。流路徑不受任何 附加的強(qiáng)制流影響，例如當(dāng)采用螺旋部時。
氣流達(dá)到更高的旋轉(zhuǎn)頻率，并且產(chǎn)生更大的離心力。這導(dǎo)致明顯 增強(qiáng)的分離性能。在流管的內(nèi)壁上沉積的液體微粒，沿流的方向拖動 并且通過重力離開流管的氣體出口，在安裝空間的底部收集并且通過 排放口從其中排出。
另一個優(yōu)點(diǎn)是該裝置的結(jié)構(gòu)非常簡單。另外，該裝置可被設(shè)計為 僅需要很小的安裝空間的非常小的有效單元。另外，可在沒有更多結(jié) 構(gòu)改變下，獲得能夠適應(yīng)不同操作條件的不同可能的組合。
流管的切向氣體進(jìn)口可具有槽形或縫形設(shè)計。各個流管也可具有 數(shù)個氣體進(jìn)口，其優(yōu)選具有徑向偏移布置。氣體進(jìn)口也可具有不同尺 寸的橫截面積。由上述方法，流管中的流速可被影響。
各個流管優(yōu)選地具有2到20 mm的內(nèi)徑和至少兩倍于流管內(nèi)徑的 長度。取決于可獲得的安裝空間和流管的尺寸，多于100個流管，優(yōu) 選地30到50個流管可被布置在基座中。流管可沿一個方向在板式基 座以外延伸，即，與基座的框架齊平(flush)、或在基座兩側(cè)以外延伸。 基座也可被實(shí)施為殼體或安裝空間的壁部?；耐庑慰刹煌?，例如 為矩形、圓形或橢圓形，并且適用于各安裝條件。
優(yōu)選地，流管在氣體進(jìn)口側(cè)應(yīng)該相互齊平。在此情況下，氣體進(jìn) 口側(cè)的面?zhèn)乳_口可由覆蓋板封閉。另外，可以以氣體進(jìn)口側(cè)不具有面 側(cè)開口的方式在其準(zhǔn)備期間即已設(shè)計各個流管。
在它們的氣體出口側(cè)上，單個或者甚至所有流管均可配備有通過 與壓力相關(guān)的方式打開的閥。取決于施加的壓力差或流速，各個管分 離器自動地轉(zhuǎn)入使用或再次關(guān)閉。這樣，由于分離程度相對于流速的 較小依賴性，分離器裝置的工作范圍可被擴(kuò)展。由于取決于內(nèi)燃機(jī)的 工作條件，氣體流速可改變多于十的一次方，最優(yōu)工作范圍的擴(kuò)展可 被有利地利用，特別地，對于使曲軸箱通風(fēng)裝置氣體去油。作為閥， 可使用本身已知的、簡單和便宜的彈簧閥。每一個彈簧閥具有封閉氣 體出口側(cè)上至少一個或數(shù)個流管的密封表面。彈簧閥在偏壓(bia)的作用下封閉氣體出口側(cè)。通過偏壓，將打開閥的壓力差可被設(shè)置。另 外，具有不同偏壓的數(shù)個彈簧閥的使用能夠使更多管分離器分段轉(zhuǎn)入 使用，使得分離器的控制可更精確地適用于各主要的工作條件。 板式基座除了外周邊緣區(qū)域外配備有流管。
如果數(shù)個流管布置在基座上，要注意到切向進(jìn)口不被相鄰流管堵 塞。相同長度和平齊面?zhèn)鹊南噜徚鞴芙M可具有圓形或星形布置，或布 置為兩行，其進(jìn)口面向外。對于三個或更多相鄰行，可通過具有軸向 移位的、具有不同長度的行或流管而避免進(jìn)口的堵塞。
原則上用作并聯(lián)連接的分離裝置，也可通過在相互距離上布置具 有流管的數(shù)個板式基座而被擴(kuò)展為組合的串聯(lián)連接。各基座間的距離 必須至少為這樣的大小，即從流管排出的液滴可沿重力方向沉落并且 不由氣流拖動進(jìn)入隨后的基座的流管的氣體進(jìn)口中。例如，基座間的
距離為10到20mm。由上述串聯(lián)連接，可實(shí)現(xiàn)分段的粗和細(xì)分離的實(shí) 施方式。
用于更大微粒或液滴的分離的基座(粗分離器)有利地配備有具 有增加的切向進(jìn)口橫截面和更大內(nèi)徑的流管。粗分離器對于更大的微 粒具有更高的吸入性能，但由于較小的離心力不分離較小的微粒。這 些隨后在下游用于細(xì)分離的基座中分離，其流管具有較小的直徑和較 小的進(jìn)入橫截面。初步分離可防止細(xì)分離器的超載。在具有粗分離器 和下游細(xì)分離器的實(shí)施方式中，分離的液體排液管可被分配到每一個 基座或分離器。
如果由于應(yīng)用技術(shù)的原因需要板式基座的垂直的布置或安裝位 置，則流管可被設(shè)計為具有向液體收集處的傾斜。由此實(shí)現(xiàn)分離的液 體微粒的更好的排出。作為替代方案，板式基座也可被布置在安裝空 間中的傾斜位置處。流管以此方式具有傾斜向下的位置，使得流管中 分離的液體可容易地向液體收集處排出。
單個或數(shù)個板式基座可被布置在殼體或安裝空間中。殼體或安裝 空間具有原料氣體進(jìn)口、純凈氣體出口和液體出口，并且由此形成分 離單元。以本身己知的方式，在閥蓋中設(shè)置的空間用作從內(nèi)燃機(jī)的泄 漏氣體分離出油的安裝空間。閥蓋優(yōu)選地被設(shè)計為塑料注模部件。由 于其節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)及其較低的重量，作為細(xì)分離器和作為組合的粗和細(xì)分離器，提出的分離裝置特別適用于此目的。具有流管的板式基 座也可由塑料制成，并且可與閥蓋的組件相組合作為一個整體的組件 在一次成型處理中通過注模設(shè)計。
在此情況下，用于供應(yīng)泄漏氣體的端口、純凈氣體出口和油出口 也是閥蓋的一體部件?；蛘?，也可通過滑入相對應(yīng)的槽、焊接、螺接、 粘接或夾持以確保板式基座在殼體或安裝空間中的安裝位置。
根據(jù)其它不同的實(shí)施方式， 一些分離單元也可形成功能單元，其 中各分離單元并聯(lián)地連接。"分離單元"指具有氣體進(jìn)口的殼體或安裝 空間，至少一個具有流管、純凈氣體出口和液體出口的基座。依賴于 主要?dú)饬魉俣?，通過包括在歧管中的用于供應(yīng)的氣流速度的相應(yīng)閥， 各分離單元的各個氣體進(jìn)口可分別轉(zhuǎn)入使用。該實(shí)施方式在獲得相對 較大的和不同的氣流速度時是有利的。


以下通過一些實(shí)施例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行舉例說明。 在附圖中
圖1示出具有成組布置的數(shù)個流管的單個基座的頂部平面視圖； 圖2示出沿圖1中的線A-A的截面；
圖3示出基座的頂部平面視圖，其中數(shù)組流管的氣體出口可由彈 簧閥關(guān)閉；
圖4示出沿圖3中的線B-B的截面； 圖5示出沿縱向截面，閥蓋的安裝空間中的基座的布置； 圖6示出沿縱向截面，作為分離單元的殼體中的基座的布置；且 圖7示出沿縱向截面，粗和細(xì)分離的不同實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的基座1被設(shè)計為具有大量小的整體成型的流管2的板 式塑料組件。板式基座1具有外周邊緣la?；?具有，例如相互緊 密相鄰的或以組形式布置的30到40個流管2。流管2具有例如5 mm 的內(nèi)徑D和10到20 mm的長度。在圖l所示的實(shí)施例中，設(shè)置有每 組具有六個流管2的六組。圖2示出具有六個流管2的一組的截面。各個流管2具有切向原
料氣體進(jìn)口 3和氣體出口 4,純凈氣體和分離的液體通過氣體出口 4 流出。氣體出口 4幾乎與基座1在一個平面上。各個相同長度的流管2 在其面向氣體進(jìn)口方向的端部，在前側(cè)2a處，通過如實(shí)施例所示附著 的蓋板5封閉。如果基座1由塑料制成，蓋板5也可整體地成型到各 個組并且覆蓋各組的流管2。在面向氣體進(jìn)口方向的流管2的部分上， 切向氣體進(jìn)口 3分別布置為例如縫或槽。在流從切向方向到達(dá)的各流 管2中，產(chǎn)生具有渦旋分量的組合的旋轉(zhuǎn)和軸向流，旋轉(zhuǎn)流重復(fù)旋轉(zhuǎn) 360°。
也可設(shè)置徑向偏移布置的數(shù)個切向氣體進(jìn)口以替代一個切向氣體 進(jìn)口 3。在所示的實(shí)施例中，各流管2的切向氣體進(jìn)口 3具有相同的設(shè) 計，并且具有相同尺寸的入口的橫截面積。入口的橫截面積也可具有 不同尺寸。
圖3和4示出不同實(shí)施方式，其中基座1具有每一個具有六個流 管2的六組。四個相鄰組的流管2'的氣體出口 4可由彈簧閥6封閉。 以彎曲彈簧形式設(shè)計的彈簧閥6通過附屬部件lb緊固到基座，并且具 有封閉流管2'的氣體出口 4的密封表面。打開閥的差壓可通過彈簧閥6 的偏壓設(shè)置。如圖3所示，兩組流管2的氣體出口 4不具有閥，并由 此永久開放。用作分離器元件功能的各個流管由此更好地適用于各個 主要工作條件。
圖5示出不同實(shí)施方式，其中基座1在閥蓋7的安裝空間中與流 管2整體形成。在闊蓋中，僅可以看到形成由壁部8限定的鄰近的安 裝空間的部分。在圖5中，安裝空間的窄側(cè)可被看到，其中基座1插 入到水平安裝位置中并且被焊接到壁部8的向下突出端?；?具有 三行a、 b、 c，每一行具有10個相鄰的流管2，其中僅前面的流管2 可在圖5中看到。各流管2具有與圖1和2中所示實(shí)施方式相類似的 設(shè)計。流管2的氣體進(jìn)口側(cè)上的蓋板5與它們整體地成型。在其底側(cè)， 基座1具有與相鄰空間流體連通的外周部lc，用于釋放純凈氣體并且 接收由圖5中向下箭頭所指示的下滴的油。
安裝空間中基座1的布置在流管2上形成原料氣體空間9。原料氣 體的流向由箭頭指示。側(cè)向流進(jìn)閥蓋7的原料氣體流均勻地分配到三
9十個垂直布置的流管2，并且通過氣體進(jìn)口 3切向地引入其中。在流管
2中，形成重復(fù)旋轉(zhuǎn)360。的螺旋流，其中由于作用在其上的高離心力， 包含在原料氣體中的油沉積在流管2的內(nèi)壁上，并且沿流的垂直方向 被拖動。純凈氣體也沿圖5所示的箭頭指示的垂直方向向下流出。
圖6示出殼體10中的基座1的布置，其中基座1沿垂直安裝位置 插入殼體10的槽形凹部12?；?的各個流管2被水平布置。由基座 1的布置，殼體IO被細(xì)分為原料氣體空間11和純凈氣體空間13。在 殼體10的底部10a中，設(shè)置有用于供應(yīng)原料氣體的開口 14和用于流 管2中分離的液體并且在底部收集的出口 15。純凈氣體出口 16在殼體 10的上部。原料氣體和純凈氣體的流向與分離液體的排出方向由箭頭 指示?；鵯具有3行a、 b、 c，每一行具有10個同形布置的流管2。 在原料氣體室11中，通過開口 14從下方流過的原料氣體均勻地分配 到三十個水平布置的流管2，并且通過氣體進(jìn)口 3切向地引入其中。液 體分離的操作模式與上述實(shí)施方式相類似。沉積在流管2的內(nèi)壁上的 液體沿流的水平方向拖動并且在流管2的氣體出口 4向下滴出。純凈 氣流通過純凈氣體出口 16流出。在底部10a收集的液體通過排出口 15 排出。
圖6所示的具有基座1的殼體10形成獨(dú)立的分離器單元。在應(yīng)用 的特定情況下，也可以方便地串聯(lián)或并聯(lián)連接地布置數(shù)個這樣的分離 器單元。優(yōu)選在其分離性能上具有不同設(shè)計的數(shù)個基座，也可在一個 殼體或安裝空間中布置以替代單個基座1。圖7示出兩個間隔開的基座
i和r，其中基座r被指定用于粗分離，而基座i用于細(xì)分離。粗分 離器r的流管2具有比下游細(xì)分離器i的流管2大的內(nèi)徑。另外，另
一個液體排出口 17設(shè)置在兩個基座間。另外，殼體8的結(jié)構(gòu)與圖6所 示的相類似。這樣的布置是并聯(lián)和串聯(lián)連接的組合，其中基座的流管 并聯(lián)連接，數(shù)個基座串聯(lián)連接?？墒褂眠@些分離器單元的非常簡單和 節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)，特別是對于組合的粗和細(xì)分離。
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權(quán)利要求
1. 一種用于從氣體中分離液體的裝置，特別是用于從內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱通風(fēng)裝置的泄漏氣體中分離油微粒的裝置，所述裝置由至少一個板式基座組成，所述基座中設(shè)置有數(shù)個具有氣體進(jìn)口和氣體出口的流管，其中液體將沉積在所述流管的內(nèi)壁上，其特征在于，各個流管(2，2’)在其面向氣體進(jìn)入方向的端部具有至少一個切向布置的氣體進(jìn)口(3)，并且所述各個流管(2，2’)在與之鄰近的前側(cè)(2a)處封閉，其中在所述流管(2，2’)中產(chǎn)生具有渦旋分量的組合的旋轉(zhuǎn)和軸向流，其中各管中的旋轉(zhuǎn)流重復(fù)旋轉(zhuǎn)360°。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述氣體進(jìn)口 (3)具 有槽形或縫形設(shè)計。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述各個流管(2， 2，)具有數(shù)個具有徑向偏移布置的氣體進(jìn)口 (3)。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述氣 體進(jìn)口 (3)具有不同的橫截面積。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述各 個流管(2， 2，)具有2至20mm的內(nèi)徑。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述流 管(2， 2，)的長度(L)至少為其內(nèi)徑(D)的兩倍。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，布置在 基座(1， 1，)中的所述流管(2， 2，)在它們的氣體進(jìn)口側(cè)相互齊平， 面?zhèn)乳_口 (2a)通過蓋板(5)封閉。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 一些流 管(2')在它們的氣體出口側(cè)(4)配備有以與壓力相關(guān)的方式打開的閥(6)。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述各 個流管(2， 2')具有不同的直徑和長度。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，具有流 管(2， 2')的數(shù)個板式基座(1， l')以相互一定距離串聯(lián)連接地布置。
11. 如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所 述板式基座(1， l')在布置垂直安裝位置時，所述流管(2， 2')被布 置為向液體收集處傾斜。
12. 如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，單個 或數(shù)個板式基座(1， l')被布置在具有原料氣體進(jìn)口 (9， 14)、純凈 氣體出口 (16)和液體出口 (15)的一個殼體(10)或安裝空間(8) 中，并且形成獨(dú)立的分離器單元。
13. 如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述 殼體(10)或安裝空間(8)中的所述板式基座(1， l')通過滑進(jìn)相應(yīng) 的槽(12)、焊接、螺接、粘接或夾持而緊固到它們的安裝位置。
14. 如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，設(shè)置 并聯(lián)連接的數(shù)個分離器單元(8， 10)，其中所述各個分離器單元(8， 10)的所述氣體進(jìn)口 (9， 14)取決于主要的氣流速度可被分別地轉(zhuǎn)入 使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從氣體中分離液體的裝置，特別是用于從內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱通風(fēng)裝置的泄漏氣體中分離油微粒的裝置。考慮到已知現(xiàn)有技術(shù)的已知缺點(diǎn)，提出一種以簡單、節(jié)約成本和緊湊設(shè)計為特征，并且具有優(yōu)異的沉積性能的裝置。提出的技術(shù)方案包括，單個流管2，在面向氣體進(jìn)入方向的端部具有至少一個切向布置的氣體進(jìn)口3，并且在相鄰的前側(cè)2a由蓋5封閉，其中在流管2中產(chǎn)生具有渦旋分量的組合的旋轉(zhuǎn)和軸向流，并且各管2中的旋轉(zhuǎn)流多次旋轉(zhuǎn)360°。各個流管2是具有外周邊緣1a的基座的一部分。基座包括彼此相鄰的或布置成組的例如30至40個流管2。流管2具有例如5mm的內(nèi)徑D和10至20mm的長度。由于切向引入，氣流達(dá)到更高的旋轉(zhuǎn)頻率并且獲得更大的離心力。該裝置可被設(shè)計為僅需要較小的安裝空間的非常小和有效的組件。
文檔編號F01M13/04GK101506479SQ200780030710
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日
發(fā)明者H·揚(yáng)森, J·蘇亞雷斯, T·布爾克特 申請人:聚科汽車有限兩合公司