[發(fā)明專利]用于聚結(jié)夾帶在第二流體的流中的第一流體的顆粒的裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410659818.4
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104653249A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 保羅·查普曼
• 申請（專利權(quán)）人: 利富高英國有限公司
• 主分類號: F01M13/04
• 分類號: F01M13/04
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強(qiáng);嚴(yán)星鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于聚結(jié)夾帶在第二流體的流中的第一流體的顆粒的裝置，其中第一流體具有比第二流體更高的密度，以及涉及用于將夾帶在第二流體的流中的第一流體的顆粒從第二流體的流中分離的組件和裝置。具體地，但不是排他性地，本發(fā)明涉及用于在內(nèi)燃機(jī)中將散布在竄漏氣體中的油粒進(jìn)行聚結(jié)和分離的裝置和組件。

背景技術(shù)

內(nèi)燃機(jī)由法律管理，法律限制了燃燒過程排放到大氣的碳?xì)浠衔锖推渌难苌铩?nèi)燃機(jī)的制造商所面臨的問題之一是如何管理當(dāng)引擎運(yùn)行的時候經(jīng)過活塞泄漏進(jìn)入到曲柄箱中的氣體。這些氣體被稱為竄漏氣體，其必須從曲柄箱通風(fēng)以避免壓力增強(qiáng)。但是，一些法律也要求將竄漏氣體回收到引擎的進(jìn)氣歧管。

由于竄漏氣體從活塞環(huán)、曲柄軸承以及曲柄的游隙處收集油粒，因此這是不可取的。在進(jìn)入進(jìn)氣歧管之前，需要將上述油盡可能多的從竄漏氣體移除。經(jīng)過排氣歧管的過量的油將導(dǎo)致不可接受的廢氣排放、進(jìn)氣閥污染以及引擎油耗增加。因此，需要油分離器以將散布在竄漏氣體中的油粒分離。

參考圖1，示出了連接到內(nèi)燃機(jī)的氣缸的曲柄箱2的已知類型的油分離器。曲柄箱2包括貯油槽4，油保存在其中以潤滑引擎。竄漏的燃?xì)庋丶^A的方向經(jīng)過活塞6泄漏。但是，曲柄箱2中的壓力必須保持在大氣壓處或大氣壓以下，并且曲柄箱因此必須通風(fēng)以使得竄漏氣體能夠漏出。因此，通過通道8對曲柄箱通風(fēng)。油分離室10連接到通道8，以致竄漏氣體沿箭頭B的方向進(jìn)入分離室10。

可以僅通過在重力作用下從空氣中落下而分離油。或者，可以在室10中設(shè)置若干擋板(未示出)以使油能夠撞擊在擋板上以收集并且然后脫落。然后，油或者返回貯油槽4或者被收集在單獨的儲油器中。分離室10具有回到氣缸的進(jìn)氣歧管14的出口12。因此，在分離室10中移除了一些油，以致重新進(jìn)入進(jìn)氣總管14的空氣適合用于燃燒。

圖1中示出的油分離器受到以下缺點的影響。僅將竄漏氣體送入到室內(nèi)且允許油在重力作用下分離不是特別有效的，且愈發(fā)嚴(yán)格的排放法規(guī)意味著需要將油分離器制作地更加有效且移除更大比例的油。在另一方面，商業(yè)和市場需求意味著制造成本必須縮到最小。此外，存在處于1到2微米范圍內(nèi)的超細(xì)顆粒形式的大量的油，且這些非常難從空氣流中移除。在圖1的示例中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種類型的油分離器僅在移除具有大于5微米的尺寸的顆粒中有效，這是不夠的。

參考圖2，另一類型的已知分離器是旋風(fēng)分離器20。旋風(fēng)分離器20包括進(jìn)氣口22，空氣經(jīng)過該進(jìn)氣口22進(jìn)入旋風(fēng)室24。空氣循環(huán)并下降，且油滴通過離心力被沉積在室24的壁上。較大的油粒也在重力的作用下落下。通過在室底部的具有擋板28的排出裝置26將在室內(nèi)收集的油移除。潔凈空氣以渦流的方式上升至出口30。

諸如圖2中示出的示例之類的旋風(fēng)分離器可有效移除具有約2微米的直徑的油粒。但是，這樣的旋風(fēng)分離器受如下缺點的影響。已知的是，如果具有多個小旋風(fēng)分離器，則對于相同的壓降和空氣流動的速率，在分離較小的顆粒方面它們比單個大的旋風(fēng)分離器更有效。但是，設(shè)計并制造各自具有入口、出口和排出裝置的多個旋風(fēng)分離器可能復(fù)雜且昂貴。它們也可能難以安裝到引擎中的可用空間內(nèi)。由于成本的原因，經(jīng)常將油分離器并入到凸輪罩中。這意味著分離器應(yīng)該理想地需要相對較小的高度且被裝入較淺的立方體積中。但是，旋風(fēng)分離器通常不符合該要求。

US2003/0057151描述了具有軸向氣體出口的多單元旋風(fēng)分離器。

在US6110242和WO00/49933中描述了用于將固體從氣體中分離且具有軸向氣體出口的旋風(fēng)分離器的進(jìn)一步的示例。在這些文獻(xiàn)中描述的旋風(fēng)分離器具有軸向氣體出口以使清潔的氣體能夠離開。如果氣體與灰塵或其他固體一起切向地離開，則將不會完成分離。

EP1747054描述了旋風(fēng)分離器的供替代的選擇。描述了一種具有流通管的分離設(shè)備，在流通管中設(shè)置了所謂的螺旋狀元件。在每一流動路徑中，將具有逆時針螺距的螺旋狀元件布置在具有順時針螺距的螺旋狀元件旁邊。因此，將螺旋狀元件布置成將經(jīng)過流動路徑的空氣流在一個方向上扭轉(zhuǎn)90度，并且然后將空氣流在另一個方向上扭轉(zhuǎn)90度。空氣旋轉(zhuǎn)的逆轉(zhuǎn)意在將油珠從空氣分離并將油珠聚結(jié)成更大的顆粒，然后通過下游分離器和擋板將該顆粒分離。

EP1747054的裝置受下列缺點影響。在某些環(huán)境中，通過導(dǎo)致空氣流在順時針和逆時針螺旋狀元件之間快速逆轉(zhuǎn)，可以導(dǎo)致湍流，該湍流趨向于保持將油夾帶在空氣流中而不是將油分離。螺旋狀元件還可能導(dǎo)致不可取的壓降。最后，塑造像螺旋狀元件的小特征可能是困難的。