CN107872987A - 离心分离器结构以及组件 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种构造成用于清洁来自内燃机的曲轴箱气体的离心分离器结构(4)。离心分离器结构(4)包括布置在静止壳体(8)内的构造成围绕中心轴线(22)旋转的分离器转子(10)。分离器转子(10)包括构造成连接到驱动装置的轴上的轮轴部件(9)。分离盘(20)的叠堆(18)支承在轮轴部件(9)上。当离心分离器结构(4)与驱动装置(5)分开时，轮轴部件未通过轴颈支承在静止壳体(8)内。此外，本文公开了一种包括离心分离器结构(4)和驱动装置的组件。

Description

离心分离器结构以及组件

技术领域

本发明涉及一种用于清洁从内燃机放出的曲轴箱气体的离心分离器结构，以及涉及包括用于清洁从内燃机放出的曲轴箱气体的离心分离器结构的组件。

背景技术

来自内燃机的曲轴箱气体从相关的燃机的曲轴箱排放。曲轴箱气体可以以环境友好的方式处理，以替代以未处理形式排放到大气。对于某些类型的燃机，法规要求曲轴箱气体以环境友好的方式处理。

曲轴箱气体可尤其包括泄漏气体、油、其它液态烃、烟灰和其它固体燃烧残余物。为了适当地处理曲轴箱气体，气体与油、烟灰和其它残余物分离。分离的气体可引导到燃机的进气口或排至大气，且油可引导回燃机的油槽，可选地经由用于从油除去烟灰和其它固体残余物的滤油器。

离心分离器可用于处理曲轴箱气体。离心分离器的截头圆锥盘形式的分离盘布置成在分离盘之间具有小间隙的盘叠堆(stack)。曲轴箱气体通向旋转盘叠堆，且曲轴箱气体的重组分如油和烟灰被强制相靠分离盘的内表面，且在它们沿分离盘朝盘叠堆的外周行进时形成微滴。微滴抛到离心分离器的壳体的内壁上，且经由油出口引导出离心分离器。清洁的曲轴箱气体经由气体出口引导出离心分离器。

SE519180公开了用于从带有封闭曲轴箱通风的内燃机中的曲轴箱气体除去油和颗粒的离心过滤器。离心过滤器包括布置在离心过滤器的转子轮轴上的多个截头圆锥盘。转子轮轴支承在离心过滤器的壳体中的轴承中。滑轮布置在转子轮轴上。内燃机的曲轴经由带回路驱动多个辅助装置，包括离心过滤器。

WO2004/001201公开了一种气体清洁分离器。为了清洁由内燃机产生的曲轴箱气体，将使用离心转子，其由两个沿轴向分开的轴承通过轴颈支承在壳体中。离心转子的转子本体包括大量圆锥形的分离盘。离心转子由与离心转子整体布置的电马达旋转。电马达具有定子，其保持非旋转且加载有电流来使离心转子旋转。

现代车辆的发动机舱装有许多不同的构件。因此，空间有限，且车辆行业中总体上期望在发动机舱中提供更多空间。

发明内容

本发明的目的在于减小由用于清洁从内燃机放出的曲轴箱气体的离心分离器所占据的容积。

根据本发明的一个方面，该目的通过构造成清洁来自内燃机的曲轴箱气体的离心分离器结构来实现。离心分离器结构包括静止壳体，以及布置在静止壳体内的构造成围绕中心轴线旋转的分离器转子。静止壳体包括用于曲轴箱气体的入口、气体出口和液体出口。分离器转子包括分离盘叠堆，分离盘叠堆的各个分离盘均具有截头圆锥形。分离器转子包括轮轴(axle)部件。轮轴部件构造成连接到用于离心分离器结构的驱动装置的轴上。分离盘叠堆支承在轮轴部件上。

由于分离器转子包括轮轴部件，分离盘叠堆支承在轮轴部件上，且该轮轴部件构造成连接到用于离心分离器结构的驱动装置的轴上，故离心分离器结构提供成用于连接到具有可用的可旋转轴的任何单独的驱动装置上。因此，分离器转子与驱动装置一起受驱动。因此，离心分离器结构与驱动装置一起形成了可操作为用于清洁曲轴箱气体的离心分离器的单元。因此，节省了具有其自身驱动器件的离心分离器的单独驱动器件所需的空间。结果，实现了上述目的。

离心分离器结构是构造成用于附接到驱动装置上的单独单元。静止壳体在离心分离器结构用于清洁曲轴箱气体期间相对于分离器转子静止。在此，用语曲轴箱气体的清洁，是指从内燃机的曲轴箱的气态泄漏气体中分离液体和固体残余物。

根据实施例，当离心分离器结构与驱动装置分开时，轮轴部件可未通过轴颈支承在静止壳体内。因此，轮轴部件可不通过轴颈支承在离心分离器的静止壳体中。替代地，轮轴部件和分离器转子可经由驱动装置的轴承来通过轴颈支承(journaled)。换言之，轮轴部件和分离器转子不可在静止壳体内自由地旋转，除非离心分离器结构连接到驱动装置上。离心分离器因此可没有通过轴颈支承轮轴部件和分离器转子的轴承。

然而，将理解，轮轴部件和转子也可在离心分离器内通过轴颈支承，例如借助于轴承。

根据实施例，轮轴部件可包括构造成接收驱动装置的轴的套筒。以此方式，轮轴部件可容易在驱动装置的轴上定心。轮轴部件还可构造成形成与驱动装置的轴的花键连接。因此，轮轴部件可包括具有花键连接的实心轴。轮轴部件还可构造成形成与驱动装置的轴的螺纹连接。因此，轮轴部件可包括具有螺纹连接的实心轴。

根据本发明的另一个方面，上述目的通过包括根据本文公开的任何一个方面和/或实施例的离心分离器结构和连接到离心分离器结构上的驱动装置的组件来实现。离心分离器结构的轮轴部件连接到驱动装置的轴上。轮轴部件由驱动装置的轴支承，使得分离器转子能够在静止壳体内围绕中心轴线由驱动装置旋转。

由于离心分离器结构的轮轴部件连接到驱动装置的轴上，且由于轮轴部件由驱动装置的轴支承，故分离器转子与驱动装置一起受驱动。因此，节省了用于离心分离器的单独驱动器件所需的空间。结果，实现了上述目的。

驱动装置可构造成使离心分离器结构的分离器转子和除离心分离器外的至少一个单元旋转。因此，驱动装置的轴可构造成将扭矩传送至离心分离器结构的分离器转子和除离心转子外的至少一个单元。因此，驱动装置可用于使离心分离器和另一个单元两者旋转。换言之，布置成由在另一个单元中(即，在不同于离心分离器的单元中)的驱动装置旋转的轴也连接到轮轴部件上，以便相同的轴用于旋转离心转子和另一个单元。例如，驱动装置可为发电机、水泵、燃机的带回路的轮或发动机。

在该组件中，由离心分离器结构和驱动装置中的各个形成的两个单独的单元连接来形成单个单元。

根据实施例，驱动装置可为内燃机的发电机，发电机包括定子和构造成在定子内旋转的发电机转子。发电机转子可包括形成发电机转子的转子轮轴的驱动装置的轴。转子轮轴可沿中心轴线延伸。

然而，轴也可为其它驱动装置的轴，例如水泵的轴、燃机的带回路的轮的轮轴，或凸轮轴。轴可例如由使用电马达的带驱动或直接驱动来驱动。

作为本发明的另一个方面，提供了一种用于清洁含有污染物的气体的方法，包括以下步骤：

- 提供根据以上方面的组件，

- 将含有污染物的气体引入离心分离器的入口中，以及

- 通过离心分离器的气体出口排出清洁气体，且将与气体分离的污染物通过离心分离器的液体出口排出。

提供离心分离器的步骤还包括旋转离心分离器的分离器转子。

在实施例中，含有污染物的气体是燃机的曲轴箱气体，且所述污染物包括油。

在研究附图和以下详细描述时，本发明的其它特征和优点将变得清楚。

附图说明

包括其特定特征和优点的本发明的各种方面将容易从在以下详细描述和附图中论述的示例性实施例中理解，在附图中：

图1示出了离心分离器结构的实施例，

图2示出了穿过根据实施例的组件的截面，

图3示出了包括离心分离器结构和发电机的组件的实施例，以及

图4示出了沿图3的线IV-IV的截面。

具体实施方式

现在将更完整地描述本发明的方面。相似的数字表示各处相似的元件。为了简明和/或清楚起见，公知的功能或构造将不必详细描述。

图1示出了离心分离器结构4的实施例。离心分离器结构4构造成清洁来自内燃机的曲轴箱气体。离心分离器结构4包括静止壳体8和构造成围绕中心轴线22旋转的分离器转子10。分离器转子10布置在静止壳体8内。静止壳体包括用于曲轴箱气体的入口12、气体出口14和液体出口16。分离器转子10包括分离盘20的叠堆18。分离盘20的叠堆18的各个分离盘20均具有截头圆锥形。

分离器转子10包括轮轴部件9。轮轴部件9构造成用于连接到用于离心分离器结构4的驱动装置的轴上。轮轴部件9包括构造成接收驱动装置的轴的套筒13。分离盘20的叠堆18支承在轮轴部件9上。中心轴线22中心地延伸穿过分离盘20且在该实施例中穿过轮轴部件9。

离心分离器结构4是构造成连接到相关驱动装置上的单独的单元。因此，当离心分离器结构4连接到驱动装置上，且轮轴部件9连接到驱动装置的轴上时，中心轴线22与驱动装置的轴对准，见以下的图2。

轮轴部件9在离心分离器结构4与驱动装置分开时在静止壳体8内未通过轴颈支承。轮轴部件在离心分离器结构4的静止壳体8中未通过轴颈支承。当离心分离器结构4未连接到驱动装置上时，分离器转子10可相靠静止壳体8的一个或多个内表面放置。因此，轮轴部件可除轮轴部件和转子可相靠其放置的任何内表面外未在静止壳体内支承。仅仅在轮轴部件9连接到驱动装置的轴上时，轮轴部件9可通过轴颈支承。即，通过轴颈支承经由驱动装置的轴承。因此，分离器转子10不可在静止壳体8内自由旋转，除非离心分离器结构4连接到驱动装置上，进一步见下文参照图2。

用于曲轴箱气体的入口12构造成与内燃机的曲轴箱的内部空间永久开放连接。因此，离心分离器结构4连续地可用于清洁曲轴箱气体。

曲轴箱气体的入口12可构造成朝分离盘20的叠堆18的中心部分引导曲轴箱气体。以此方式，可控制穿过离心分离器结构4的曲轴箱气体流。

液体出口16可布置在静止壳体8的外周部分处。止回阀54可与液体出口16相关联。以此方式，可防止经由液体出口16的入流，同时分离的液体如含油残余物可经由液体出口16流出。

图2示出了穿过根据实施例的组件2的截面。组件2包括离心分离器结构4和驱动装置5。驱动装置5连接到离心分离器结构4上。离心分离器结构4可为根据本文公开的任何一个方面和/或实施例的离心分离器结构，例如，如，图1的离心分离器结构4，其也在下文中提到。离心分离器结构4的轮轴部件9连接到驱动装置5的轴15上。轮轴部件9由轴15支承。因此，轮轴部件9和分离器转子10能够在离心分离器结构4的静止壳体8内围绕中心轴线22由驱动装置5旋转。

在该实施例中，离心分离器结构4包括固定部件64，其构造成将轮轴部件9固定到驱动装置5的轴15上。因此，轮轴部件9可固定到轴15上。在这些实施例中，固定部件64包括固定在轴15的螺纹孔中的螺栓65。固定部件64可包括接合部件67，如，在螺栓65上紧时膨胀的橡胶衬套。备选地或额外地，固定部件可包括花键，或用于使轮轴部件9与轴15旋转地互锁的键。还可预见其它类型的适合的固定部件。

静止壳体8包括接近开口66，以用于配合和/或接近静止壳体8内的固定部件64。以此方式，可提供用于紧固或除去固定部件64的通路。盖63可提供成封闭接近开口66。

驱动装置5包括壳72，驱动装置5的轴15通过轴颈支承在壳72上。在这些实施例中，轴15在布置于壳72中的两个滚珠轴承73中通过轴颈支承。然而，轴15还可通过轴颈支承到除驱动装置的壳之外的其它部分上。

静止壳体8包括用于将静止壳体8连接到驱动装置5上的至少一个连接部件68。因此，静止壳体8也可固定到驱动装置5上。在这些实施例中，连接部件68包括螺钉70，借助于螺钉，静止壳体8固定到驱动装置5的壳72上。还可预见其它类型的适合的连接部件。

驱动装置5包括在驱动装置5的第一端部32处连接到驱动装置5的轴15上的驱动轮30。驱动轮30构造成由内燃机驱动。以此方式，离心分离器结构4可由内燃机经由驱动轮30和轴15来驱动。离心分离器结构4布置在与第一端部32相对的驱动装置的第二端部34处。

静止壳体8包括近端部36和远端部38。近端部36面对驱动装置5的第二端部34。

驱动装置5的轴15延伸穿过第二端部34且穿过近端部36。径向密封40围绕轮轴部件5提供来朝驱动装置5密封开静止壳体8的内侧。以此方式，驱动装置5可不由离心分离器结构的静止壳体8中的曲轴箱气体所污染。

在这些实施例中，驱动装置5是内燃机的发电机6。发电机6包括定子24和构造成在定子24内旋转的发电机转子26。发电机转子26包括形成转子轮轴的驱动装置5的轴15。转子轮轴(即，轴15)沿中心轴线22延伸。由于发电机6总是在内燃机运行时旋转，故离心分离器4也将运行，且因此可用于清洁曲轴箱气体。

发电机6包括布置在第二端部34处的电连接器46。以此方式，发电机例如可连接到相关车辆的电池上。然而，由于电连接器布置在第二端部处，故组件具有有限的径向延伸。

组件2包括布置在静止壳体8与第二端部34之间的距离元件50。距离元件50至少部分地包围电连接器46。因此，距离元件50提供了静止壳体8与第二端部34之间的空间，在此空间中，电连接器46受保护。在这些实施例中，距离元件50连接到静止壳体8上。

图3示出了组件2的实施例，其包括离心分离器结构4和发电机6形式的驱动装置。离心分离器结构4构造成清洁从内燃机放出的曲轴箱气体。离心分离器结构4包括静止壳体8，以及可旋转地布置在形成于静止壳体8中的室11内的分离器转子10。静止壳体8包括用于曲轴箱气体的入口12、气体出口14，以及液体出口16。分离器转子10包括分离盘20的叠堆18。分离盘20的叠堆18的各个分离盘20均具有截头圆锥形。中心轴线22延伸穿过组件2。

发电机6构造成用作连接到内燃机上的发电机。发电机6包括定子24和构造成在定子24内旋转的发电机转子26。发电机转子26包括转子轮轴28。转子轮轴28沿中心轴线22延伸。转子轮轴28连接到分离器转子10上。另外，分离器转子10包括轮轴部件9，以及形成转子轮轴28的轴15。

发电机6包括连接到转子轮轴28上的驱动轮30。驱动轮30构造成由内燃机驱动。在这些实施例中，驱动轮30包括用于带驱动的滑轮。在备选实施例中，驱动轮例如可包括齿轮。

驱动轮30布置在发电机6的第一端部32处。离心分离器结构4布置在发电机6的第二端部34处。第二端部34定位成与第一端部32相对。第一端部32和第二端部34形成发电机6的轴向端部，即，它们形成沿中心轴线22的端部。

离心分离器结构4的静止壳体8包括近端部36和远端部38。近端部36面对发电机6的第二端部34。转子轮轴28延伸穿过发电机6的第二端部34。转子轮轴28还延伸穿过静止壳体8的近端部36。径向密封40围绕轮轴部件9提供来用于朝发电机6密封开静止壳体8的内侧。密封40可例如包括唇形密封(simmering seal)。因此，防止曲轴箱气体、油和烟灰沿轮轴部件9从离心分离器结构4的壳体8中的室11泄漏到发电机6中。

用于曲轴箱气体的入口12构造成与内燃机的曲轴箱的内部空间永久开放连接。因此，离心分离器结构4连续地可用于清洁曲轴箱气体。由于发电机6总是在内燃机运行时旋转，故离心分离器结构4也将运行，且因此可用于清洁曲轴箱气体。

在这些实施例中，用于曲轴箱气体的入口12布置在近端部36处。入口可备选地布置在离心分离器结构4的其它部分处。此外，入口12构造成将曲轴箱气体朝分离盘20的叠堆18的中心部分42引导。因此，开放连接由入口12形成到分离盘20的叠堆18中。

在组件2的操作期间，来自入口12的曲轴箱气体经由分离盘20的中心部分中的开口分送穿过叠堆18。在分离器转子10旋转时，曲轴箱气体在分离盘20之间的间隙中沿径向向外输送。曲轴箱气体的重组分如油或烟灰被强制相靠分离盘20的内表面，且在它们沿分离盘20朝分离器转子10的外周行进时形成微滴。微滴抛到静止壳体8的室11的内壁44上，且经由液体出口16引导出离心分离器结构4。清洁的曲轴箱气体经由气体出口14引导出离心分离器结构4。

气体出口14布置在静止壳体8的中心部分处，但可备选地布置在远端部38或近端部36处，如图1和2的实施例中那样。

发电机6包括布置在第二端部34处的电连接器46。电连接器46可形成例如与相关车辆的电池的连接的一部分。其它电气构件可形成与电池的连接的一部分，例如，如，一个或多个二极管。其它电气元件和/或模块(例如，如，电压调节器48)也可布置在第二端部34处。

组件2包括布置在静止壳体8与发电机6的第二端部34之间的距离元件50。距离元件50至少部分地包围电连接器46。距离元件50可形成壁部分。距离元件50可设有开口，例如以缝隙的形式，以提供电压调节器48的通风。

图4示出了穿过组件2的离心分离器结构4的沿图3的线IV-IV的截面。该截面尤其延伸穿过气体出口14。室11的内壁44在图3中清楚地示出。沿内壁44流动的从曲轴箱气体分离的油和烟灰经由内壁44中的一个或多个开口52到达液体出口16。液体出口16布置在静止壳体8的外周部分处。更具体而言，液体出口16布置在静止壳体8的下外周部分处。因此，重力将朝液体出口16推动油和烟灰。

止回阀54与液体出口16相关联。即，油和烟灰可经由止回阀54和液体出口16流出静止壳体8，但经由液体出口16的入流由止回阀54阻止。例如，如果液体出口16连接到燃机的曲轴箱上，则止回阀54防止曲轴箱气体经由液体出口16流入离心分离器。当离心分离器结构4的静止壳体8内的压力高于燃机的曲轴箱中的压力时，止回阀54打开。如果曲轴箱中的压力高于静止壳体8中的时，止回阀54关闭。

本发明不应当看作是限于本文提出的实施例。本领域技术人员将认识到，本文公开的实施例的不同特征可组合来产生不同于本文所述那些的实施例，而不脱离如由所附权利要求限定的本发明的范围。尽管参照了示例性实施例描述本发明，但许多不同变型、改型等将对于本领域技术人员变得清楚。因此，将理解的是，前文示出了各种示例性实施例，且本发明仅由所附权利要求限定。

如本文使用的，用语"包括(comprising)"或"包括(comprise)"是开放的，且包括一个或多个指出的特征、元件、步骤、构件或功能，但并未排除一个或多个其它特征、元件、步骤、构件、功能或其组合的存在或添加。

Claims (14)

1.一种构造成用于清洁来自内燃机的曲轴箱气体的离心分离器结构(4)，所述离心分离器结构(4)包括静止壳体(8)和布置在所述静止壳体(8)内的构造成围绕中心轴线(22)旋转的分离器转子(10)，其中所述静止壳体(8)包括用于曲轴箱气体的入口(12)、气体出口(14)和液体出口(16)，以及其中所述分离器转子(10)包括分离盘(20)的叠堆(18)，所述分离盘(20)的叠堆(18)的各个分离盘(20)均具有截头圆锥形，

其特征在于，所述分离器转子(10)包括轮轴部件(9)，其中所述轮轴部件(9)构造成连接到用于所述离心分离器结构(4)的驱动装置(5)的轴(15)上，以及其中所述分离盘(20)的叠堆(18)支承在所述轮轴部件(9)上，以及其中所述轮轴部件(9)在所述离心分离器结构(4)与所述驱动装置(5)分开时未通过轴颈支承在所述静止壳体(8)内。

2.根据权利要求1所述的离心分离器结构(4)，其特征在于，所述轮轴部件(9)包括构造成接收所述驱动装置(5)的轴(15)的套筒(13)。

3.根据权利要求1或2所述的离心分离器结构(4)，其特征在于，包括构造成将所述轮轴部件(9)固定到所述驱动装置(5)的轴(15)上的固定部件(64)。

4.根据权利要求3所述的离心分离器结构(4)，其特征在于，所述静止壳体(8)包括用于配合和/或接近所述静止壳体(8)内的固定部件(64)的接近开口(66)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的离心分离器结构(4)，其特征在于，所述静止壳体(8)包括用于将所述静止壳体(8)连接到所述驱动装置(5)上的至少一个连接部件(68)。

6.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的离心分离器结构(4)和连接到所述离心分离器结构(4)上的驱动装置(5)的组件(2)，其中，所述离心分离器结构(4)的轮轴部件(9)连接到所述驱动装置(5)的轴(15)上，以及其中所述轮轴部件(9)由所述驱动装置(5)的轴(15)支承，使得所述分离器转子(10)能够在所述静止壳体(8)内围绕所述中心轴线(22)由所述驱动装置(5)旋转。

7.根据权利要求6所述的组件(2)，其特征在于，所述驱动装置(5)包括壳(72)，所述驱动装置(5)的轴(15)通过轴颈支承在所述壳(72)上。

8.根据权利要求6或7所述的组件(2)，其特征在于，所述驱动装置(5)包括在所述驱动装置(5)的第一端部(32)处连接到所述驱动装置(5)的轴(15)上的驱动轮(30)，所述驱动轮(30)构造成由内燃机驱动。

9.根据权利要求8所述的组件(2)，其特征在于，所述离心分离器结构(4)布置在与所述第一端部(32)相对的所述驱动装置(5)的第二端部(34)处。

10.根据权利要求9所述的组件(2)，其特征在于，所述静止壳体(8)包括近端部(36)和远端部(38)，以及其中所述近端部(36)面对所述驱动装置(5)的第二端部(34)。

11.根据权利要求9所述的组件(2)，其特征在于，所述驱动装置(5)的轴(15)延伸穿过所述第二端部(34)且穿过所述近端部(36)，以及其中径向密封(40)围绕所述轮轴部件(9)提供来朝所述驱动装置(5)密封开所述静止壳体(8)的内侧。

12.根据权利要求6-11中任一项所述的组件(2)，其特征在于，所述驱动装置(5)是内燃机的发电机(6)，所述发电机(6)包括定子(24)和构造成在所述定子(24)内旋转的发电机转子(26)，其中所述发电机转子(26)包括所述驱动装置(5)的轴(15)，其形成所述发电机转子(26)的转子轮轴(28)，以及其中所述转子轮轴(28)沿所述中心轴线(22)延伸。

13.根据权利要求9和12所述的组件(2)，其特征在于，所述发电机(6)包括布置在所述第二端部(34)处的电连接器(46)。

14.根据权利要求13所述的组件(2)，其特征在于，包括布置在所述静止壳体(8)与所述第二端部(34)之间的距离元件(50)，其中所述距离元件(50)至少部分地包围所述电连接器(46)。