具有用于提高液压效率的非润湿表面的冲击式涡轮机制造技术

描述了用于内燃发动机的曲轴箱通风系统的旋转聚结器元件的涡轮机的各种布置。在一些布置中，涡轮机是冲击式涡轮机，其也被称为培尔顿涡轮机或斜击式涡轮机。涡轮机用于将来自加压流体的流的液压功率转换成用于驱动旋转元件的机械功率。涡轮机包括排斥加压流体的非润湿表面(例如，疏油或疏水表面)。非润湿表面可以通过等离子涂层、含氟聚合物涂层、微观形貌特征等来实现。非润湿表面增加了从加压流体的流到涡轮机的功率传输效率，从而与润湿表面涡轮机相比增加了旋转元件的旋转速度，这进而增加了旋转元件的效率。

Impact Turbine with Non-wetting Surface for Improving Hydraulic Efficiency

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于提高液压效率的非润湿表面的冲击式涡轮机相关申请的交叉引用本申请要求于2017年1月9日提交的且标题为“ImpulseTurbinewithNon-WettingSurfaceforImprovedHydraulicEfficiency”的美国临时专利申请第62/443,991号的优先权和权益，该美国临时专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。
本申请涉及旋转分离器。背景在内燃发动机的运行期间，一部分燃烧气体可能流出燃烧气缸并进入发动机的曲轴箱。这些气体通常被称为“窜漏”气体。窜漏气体包括气溶胶、油和空气的混合物。如果直接排放到周围环境中，窜漏气体中包含的气溶胶可能危害环境。因此，窜漏气体通常经由曲轴箱通风系统按规定路径排出曲轴箱。曲轴箱通风系统可以使窜漏气体通过聚结器(即，聚结过滤元件)，以去除窜漏气体中包含的大部分气溶胶和油。过滤后的窜漏气体(“清洁”气体)然后或者排放到周围环境(在开放式曲轴箱通风系统中)，或者按规定路径返回到内燃发动机的进气口以用于进一步燃烧(在封闭式曲轴箱通风系统中)。一些曲轴箱通风系统利用旋转聚结器元件，旋转聚结器元件通过在过滤期间旋转聚结器元件来提高曲轴箱通风系统的过滤效率。在旋转聚结器元件中，污染物(例如，悬浮在窜漏气体中并由窜漏气体输送的油滴)通过离心分离技术至少部分地被分离。此外，聚结器元件的旋转可以产生泵送效果，这减少了通过曲轴箱通风系统的压降。聚结器元件可以包括例如过滤介质、分离锥的堆叠、分离盘的堆叠或它们的组合。聚结器元件可以通过联接到聚结器元件的流体驱动涡轮机而旋转。概述各种示例性实施方案涉及用于驱动过滤系统中的旋转元件的涡轮机。涡轮机包括中心主体和联接到中心主体的多个叶片(buckets)。多个叶片构造成将来自流体的流的液压能量转换成机械能量以使涡轮机旋转。多个叶片中的每个叶片包括相对于流体的非润湿表面。另一个示例性实施方案涉及用于内燃发动机的曲轴箱通风系统。曲轴箱通风系统包括壳体，该壳体具有入口和出口，入口接收来自内燃发动机的待被过滤的曲轴箱窜漏气体。壳体界定中心隔室。曲轴箱通风系统还包括旋转聚结器元件，该旋转聚结器元件定位在中心隔室内并联接到驱动轴。曲轴箱通风系统包括联接到驱动轴的涡轮机。涡轮机构造成在曲轴箱通风系统的运行期间使旋转聚结器元件旋转。涡轮机包括中心主体和联接到中心主体的多个叶片。多个叶片构造成将来自流体的流的液压能量转换成机械能量以使涡轮机旋转。多个叶片中的每个叶片包括相对于流体的非润湿表面。在又一组实施方案中，一种方法包括提供界定入口、出口和中心隔室的壳体。驱动轴定位在壳体的中心隔室中。旋转聚结器元件联接到驱动轴。提供了涡轮机，该涡轮机具有中心主体和与中心主体联接的多个叶片。多个叶片中的每个叶片包括相对于流体的非润湿表面。涡轮机联接到驱动轴。多个叶片构造成将来自流体的流的液压能量转换成机械能量以使涡轮机旋转。根据结合附图时进行的以下的详细描述，这些和其它的特征连同其组织和操作的方式将变得明显，其中在所有的下文描述的若干个附图中，相同的元件具有相同的标记。附图简述根据结合附图考虑的下面的描述和所附权利要求，本公开的前述特征和其它特征将变得更充分明显。应理解，这些附图仅描绘了根据本公开的数个实施方式且因此不应被考虑为限制本公开的范围，本公开将通过使用附图以另外的具体说明和细节被描述。图1示出了根据一个示例性实施方案的曲轴通风系统的横截面图。图2示出了根据一个示例性实施方案的涡轮机的透视图。图3示出了根据另一个示例性实施方案的涡轮机的透视图。图4示出了根据另外一个示例性实施方案的涡轮机的透视图。图5示出了根据另一个示例性实施方案的涡轮机的透视图。图6是示出根据另外一个示例性实施方案的涡轮机的一部分的透视图的计算动态模拟。图7示出了与具有非润湿部分和润湿部分的表面相互作用的液滴的横截面图。图8示出了根据一个示例性实施方案的液滴(例如，油或水的液滴)的视图，该液滴通过多个突出部从固体表面(例如，涡轮机)升高。图9示出了接触角增大如何影响用于不同流体的典型冲击式涡轮机设计的效率的曲线图。图10是根据实施方案的用于制造曲轴箱通风系统的方法的示意性流程图。贯穿以下详细描述，参考附图。在附图中，除非上下文另外规定，否则相似的符号通常标识相似的部件。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方式不意图是限制性的。可以利用其它实施方式，并且可以做出其它改变而不偏离此处提出的主题的精神或范围。应容易理解，如在本文通常描述的以及在附图中示出的本公开的方面可以在各种各样的不同构造中被布置、替换、组合和设计，所有构造都被明确地设想并构成本公开的一部分。详细描述总体参考附图，描述了用于旋转元件的涡轮机的各种布置。旋转元件可以是，例如用于内燃发动机的曲轴箱通风系统的旋转聚结器元件、离心分离器(例如液体-颗粒分离器)等。在一些布置中，涡轮机是冲击式涡轮机，其也被称为培尔顿涡轮机(peltonturbine)或斜击式涡轮机。涡轮机用于将来自加压流体的流的液压功率转换成用于驱动旋转元件的机械功率。涡轮机包括排斥加压流体的非润湿表面(例如，疏油或疏水表面)。非润湿表面可以通过等离子涂层、含氟聚合物涂层、微观形貌特征等来实现。非润湿表面增加了从加压流体的流到涡轮机的功率传输效率，从而与润湿表面涡轮机相比增加了旋转元件的旋转速度，这进而增加了旋转元件的效率。参考图1，示出了根据示例性实施方案的曲轴箱通风系统100的横截面图。曲轴箱通风系统100用于描述包括由加压流体驱动的旋转元件的系统的基本操作。曲轴箱通风系统100通常处理从内燃发动机曲轴箱接收的窜漏气体，以去除曲轴箱窜漏气体中包含的气溶胶、油和其它微粒。曲轴箱通风系统100通常包括壳体102，壳体102具有接收待过滤的曲轴箱窜漏气体(例如，来自内燃发动机的曲轴箱的窜漏气体)的入口104、具有安装在其中的旋转聚结器元件106的中心隔室、以及向内燃发动机(在封闭的曲轴箱通风系统中)或环境(在开放的曲轴箱通风系统中)提供过滤的窜漏气体的出口108。在曲轴箱通风系统100的运行期间，窜漏气体穿过入口104进入壳体102。窜漏气体被引导到中心隔室，在中心隔室中窜漏气体以由内向外的方式流动穿过旋转聚结器元件106。在可选布置中，曲轴箱通风系统100可以构造成具有从外向内的流动布置。旋转聚结器元件106联接到中心轴110，该中心轴110将旋转传递到旋转聚结器元件106。中心轴110由涡轮机112旋转地驱动，涡轮机112通过由油泵114产生的油的射流来旋转。涡轮机112是冲击式涡轮机，其也被称为培尔顿涡轮机或斜击式涡轮机。随着旋转聚结器元件106旋转，旋转聚结器元件106分离窜漏气体中包含的油、气溶胶和其它污染物。分离的污染物穿过排出口116从壳体102排出，并返回发动机曲轴箱油槽(enginecrankcasesump)118。旋转聚结器元件106大致包括第一端帽120、第二端帽122和分离设备124。分离设备124可以包括过滤介质、分离锥的堆叠和/或分离盘的堆叠的任意组合。仍然参考图1，涡轮机112将来自油的射流的液压功率转换成机械功率以转动中心轴110。通常，对于涡轮机112而言，对于任何给定的受限功率输入来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮机，包括：中心主体；和联接到所述中心主体的多个叶片，所述多个叶片构造成将来自流体的流的液压能量转换成机械能量以使所述涡轮机旋转，所述多个叶片中的每个叶片包括相对于所述流体的非润湿表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.09 US 62/443,9911.一种涡轮机，包括：中心主体；和联接到所述中心主体的多个叶片，所述多个叶片构造成将来自流体的流的液压能量转换成机械能量以使所述涡轮机旋转，所述多个叶片中的每个叶片包括相对于所述流体的非润湿表面。2.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，所述流体是油，并且其中所述非润湿表面是疏油表面。3.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，所述多个叶片中的每个叶片包括切口。4.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，所述涡轮机是培尔顿式涡轮机、斜击式涡轮机、具有分开叶片布置的培尔顿式涡轮机、单叶片培尔顿式涡轮机、具有螺旋形叶片的培尔顿式涡轮机或班基横流式涡轮机。5.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，所述非润湿表面通过等离子体涂覆所述非润湿表面而形成。6.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，所述非润湿表面通过化学涂覆所述非润湿表面而形成。7.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，所述非润湿表面通过在所述非润湿表面上产生表面微尺度形貌粗糙度而形成。8.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，所述非润湿表面由等离子体涂覆所述非润湿表面、化学涂覆所述非润湿表面或在所述非润湿表面上产生表面微尺度形貌粗糙度中的至少两种的组合而形成。9.一种用于内燃发动机的曲轴箱通风系统，所述曲轴箱通风系统包括：壳体，所述壳体具有入口和出口，所述入口接收来自所述内燃发动机的待过滤的曲轴箱窜漏气体，所述壳体界定中心隔室；旋转聚结器元件，其定位在所述中心隔室内并联接到驱动轴；和涡轮机，所述涡轮机包括：中心主体，其可操作地联接到所述驱动轴，以及联接到所述中心主体的多个叶片，所述多个叶片构造成将来自流体的流的液压能量转换成机械能量以使所述涡轮机旋转，并由此使所述旋转聚结器元件旋转，所述多个叶片中的每个叶片包括相对于所述流体的非润湿表面。10.根据权利要求9所述的曲轴箱通风系统，其中，所述流体是油，并且其中所述非润湿表面是疏油表面。11.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·K·赫尔曼，A·P·贾纳基拉曼，
申请(专利权)人：康明斯滤清系统知识产权公司，
类型：发明
国别省市：美国,US