用于从气流中分离颗粒的装置、颗粒分离机和曲轴箱通风系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于在内燃机中从气流、优选从曲轴箱通风管的窜气中分离颗粒、如油粒的装置，包括：界定至少一个流通开口的阀座，气流沿主流方向至少部分地流过该流通开口；以及可动的阀件，该阀件能如此相对于阀座调节，即阀座和阀件的导流面使得气流偏转，以便由于颗粒撞击导流面而从气流中分离出颗粒，其中，阀座和/或阀件的至少一个导流面具有至少一个优选涡轮叶片状导向凸起和/或至少一个优选涡轮叶片状导向凹穴，以使气流处于涡流状态。

Device, particle separator and crankcase ventilation system for separating particles from air flow

【技术实现步骤摘要】
用于从气流中分离颗粒的装置、颗粒分离机和曲轴箱通风系统
本专利技术涉及一种用于在内燃机中从气流、优选从曲轴箱通风管的窜气中分离颗粒、尤其是油粒的装置。本专利技术还涉及一种颗粒分离机，其包括至少两个用于在内燃机中从气流、优选从曲轴箱通风管的窜气中分离颗粒、如油粒的通用型装置。本专利技术又涉及一种内燃机的曲轴箱通风系统。
技术介绍
现有技术中一般已公知分离机，特别是油分离机。通常存在两种类型的分离机，即主动分离机和被动分离机。主动分离机的特征在于消耗额外的能量作用于颗粒，特别是油粒，以实现提高分离效率。例如已公知一种电动分离系统，其中颗粒带电，使得它们能够被吸引到极性相反的表面，随后分离出来。在无源分离机中，系统中不会引入额外的能量。例如，无源分离机利用气流的动能。这里，例如通过迷宫或旋风引导颗粒，从而通过惯性能使颗粒与气流分开，这样就能从气流中引出颗粒，然后清除颗粒。特别是在油分离机中，油粒返回到油回路中，并且净化的气流返回到内燃机的进气中。例如，WO2016/184768揭示了一种用于从气流中分离颗粒的装置。气流在限定流入口的下侧流到分离机。流入口通到流动通道，这个流动通道由形成分离机下侧的导流元件以及可相对于该导流元件运动并伸入流入口的阀件限定。这里，导流元件和阀件设定规格并彼此相对布置，使得气流在通过流动通道偏转，以便提高分离度，即分离机的效率。然而，关于分离机的分离率和相关效率的法律和环境相关法规要求更为严格，因此该文件中描述的油分离机达到极限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点，特别是提供分离率有所改进的用于从气流中分离颗粒的分离装置、颗粒分离机或曲轴箱。本专利技术达成上述目的的解决方案在于权利要求1、12或13的特征。根据本专利技术，提供一种用于在内燃机中从气流、优选从曲轴箱通风管的窜气中分离颗粒、如油粒的分离装置。在下文中，根据本专利技术的用于分离颗粒的装置又简称分离装置。对于油粒分离的具体用途，提出术语油分离机或油分离装置。在根据本专利技术的分离机用于机动车辆的示例性应用中，就内燃机而言，在内燃机的曲轴箱内室中，工作活塞与容纳工作活塞的气缸之间产生窜气。作为替代方案，内燃机、诸如往复活塞式发动机的气缸与气缸盖之间和/或气缸盖与气缸盖罩之间也发生所谓的窜气。除空气和油之外，窜气一般还包含燃烧气体和未燃烧的燃料组分，这会对内燃机的功能产生负面影响。例如，通过借助管路系统耦联到内燃机的新鲜空气进气管的曲轴箱通风系统，减少、优选避免因曲轴箱中的窜气流引起压升。在曲轴箱通气系统内的流动方向路线中，例如可以布置有根据本专利技术的分离装置，特别是使得包括燃烧气体和/或未燃烧燃料组分的窜气流供送到分离装置，其中进行分离颗粒，如油粒，特别是进行油分离，从而可以分开引离从气流中分离出的颗粒，并且优选净化的气流可以供送给新鲜空气进气管，而不会损伤内燃机。根据本专利技术的分离装置优选是无源(passive)分离装置，如上所述，其中没有额外的能量引入分离系统。根据本专利技术的分离装置包括界定流通开口的阀座。通过至少一个流通开口，气流可以至少部分地沿主流方向流动，以便优选通过分离装置经历颗粒分离。阀座可以与阀件协作，以便闭合和/或打开至少一个流通开口，以阻止和/或确保气体流过至少一个流通开口。在此情形下，阀座相对于气流布置，使得气流可以至少部分地穿过流通开口。优选地，分离装置限定分离室，该分离室位于阀件或流通开口下游，并且气流可以通过流通开口进入该分离室。在此情形下，阀座面向气流的一侧可以例如具有平板形状。流通开口可以优选从面向气流的一侧通过阀座连续延伸到背离气流、优选面向分离室的一侧。例如，流通开口具有多边形、椭圆形或圆形，优选圆环形。根据本专利技术的分离装置包括可动的阀件，该阀件能如此相对于阀座调节，优选能如此相对于阀座调节其在轴向调节方向上的位置，即阀座和/或阀件的导流面使得气流偏转，以便由于颗粒撞击导流面而从气流中分离出颗粒。导流面是指阀座和阀件的那些能与气流接触、优选能偏转和/或导引气流的表面。经证实，随着导流面的方向相对于气流的主流方向逐渐倾斜，即最大90°倾斜，分离装置的分离作用/分离度/分离效率显著提高。但随着导流面相对于主流方向的倾斜角度增大，导致动压增大，这会对分离装置的运行产生负面影响。动压一般是指在滞流点处，即在气流撞击相应导流面的那一点处，绕流体相对于气流静压的流体压升。阀件能在闭合位置与至少一个打开位置之间移位，在闭合位置中，阀件与阀座处于止动接触，在打开位置中，阀件离开止动接触并沿轴向调节方向运动。止动接触可以限定轴向止动点，其中应关于轴向调节方向来理解轴向。在阀件从打开位置运动到闭合位置期间，即与阀座止动接触时，这由轴向止动点来限定，阀件可以在与轴向调节方向相反的闭合方向上进行轴向运动。这基本上与调节方向平行且相反，其中，轴向调节方向和轴向闭合方向通常皆可称为轴向，但取向相反。特别是阀件相对于阀座的任何位置可以理解为打开位置，其中阀件与阀座之间未止动接触，即阀件不位于止动点。根据本专利技术的一个方面，阀座和/或阀件的至少一个导流面包括至少一个优选涡轮叶片状引导凸起和/或至少一个优选涡轮叶片状引导凹穴，以使气流处于涡流状态。导向凸起和/或导向凹穴可以布置成实现提高分离作用，其中使得这里出现的动压尽量保持最低。在此情形下，导向凸起和/或导向凹穴最初与气流接触的前缘定向成使得前缘相对于气流的主流方向的倾斜角度可能较小并且优选沿着导向凸起和/或导向凹穴的伸长优选连续增大，特别是直到翼型后缘，气流在这个翼型后缘处脱离与导向凹穴和/或导向凸起的接触。在根据本专利技术的分离装置的示例性实施方案中，至少一个导向凸起和/或至少一个导向凹穴成型为螺旋形。导向凸起或导向凹穴就能沿着导流面以恒定的螺距绕气流的主流方向盘绕。例如可以规定，在导向凸起或导向凹穴的路线中，盘绕半径减小。在本专利技术的改进方案中，至少一个导向凸起和/或至少一个导向凹穴的扭转延伸角度为至少30°、优选至少45°、60°、75°或至少90°。扭转延伸角度可以定义为导向凹穴和/或导向凸起的前缘与翼型后缘之间相对于基准点的角度，特别是该基准点可以理解为导向凹穴和/或导向凸起的螺旋形延伸的中心并就此确定盘绕半径。在本专利技术的分离装置的另一种示例性实施方案中，当气流沿着至少一个导向凸起和/或至少一个导向凹穴流动期间，气流优选经历三维加速度分量，特别是角加速度分量，特别是沿着螺旋形状的角加速度分量，主流方向上的轴向加速度分量和/或垂直于主流方向的方向上、优选径向方向上的径向加速度分量。所得的加速度分量导致气流沿着导流面加速，促使颗粒分离效率提高。根据本专利技术的示例性实施方案，气流通过沿着至少一个导向凸起和/或所述至少一个导向凹穴流动，从气流中分离出颗粒的分离时间增长至少10％、优选至少15％、20％、25％或至少30％。分离时间可以定义为气流通过本专利技术的分离方向经历颗粒分离的那个时间跨度，优选为气流与阀件和/或阀座的导流面接触和/或气流位于分离装置界定或限定的分离室中的那个时间，其中，特别须考虑到，即使气流逸出分离装置时仍能受到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在内燃机(1)中从气流、优选从曲轴箱通风管(7)的窜气中分离颗粒、如油粒的装置(51)，包括：/n-界定至少一个流通开口(27、109)的阀座(73)，气流沿主流方向(H)至少部分地流过所述流通开口(27、109)；以及/n-可动的阀件(55)，所述阀件(55)能如此相对于所述阀座调节，即所述阀座和所述阀件的导流面(99、129)使气流偏转，以便由于颗粒撞击所述导流面(99、129)而从气流中分离出颗粒，/n其特征在于，/n所述阀座和/或所述阀件的至少一个导流面(99、129)具有至少一个优选涡轮叶片状导向凸起(101、102)和/或至少一个优选涡轮叶片状导向凹穴，以使气流处于涡流状态。/n

【技术特征摘要】
20181005 DE 102018124654.41.一种用于在内燃机(1)中从气流、优选从曲轴箱通风管(7)的窜气中分离颗粒、如油粒的装置(51)，包括：
-界定至少一个流通开口(27、109)的阀座(73)，气流沿主流方向(H)至少部分地流过所述流通开口(27、109)；以及
-可动的阀件(55)，所述阀件(55)能如此相对于所述阀座调节，即所述阀座和所述阀件的导流面(99、129)使气流偏转，以便由于颗粒撞击所述导流面(99、129)而从气流中分离出颗粒，
其特征在于，
所述阀座和/或所述阀件的至少一个导流面(99、129)具有至少一个优选涡轮叶片状导向凸起(101、102)和/或至少一个优选涡轮叶片状导向凹穴，以使气流处于涡流状态。


2.根据权利要求1所述的装置(51)，其特征在于，所述至少一个导向凸起(101、102)和/或所述至少一个导向凹穴成型为螺旋形，其中，特别是所述至少一个导向凸起和/或所述至少一个导向凹穴的扭转延伸角度为至少30°、优选至少45°、60°、75°或至少90°。


3.根据权利要求1或2所述的装置(51)，其特征在于，当气流沿着所述至少一个导向凸起(101、102)和/或所述至少一个导向凹穴流动时，气流经历角加速度分量和/或所述主流方向(H)上的轴向加速度分量和/或垂直于所述主流方向(H)的方向上的径向加速度分量。


4.根据上述权利要求中任一项所述的装置(51)，其特征在于，气流通过沿着所述至少一个导向凸起(101、102)和/或所述至少一个导向凹穴流动，从气流中分离出颗粒的分离时间增长至少10％、优选至少15％、20％、25％或至少30％。


5.根据上述权利要求中任一项所述的装置(51)，其特征在于，所述至少一个导向凸起(101、102)和/或所述至少一个导向凹穴包括翼型前缘(103)和翼型后缘(105)，它们的连线定义相对于所述主流方向(H)扭转定向的弦线(107)。


6.根据上述权利要求中任一项所述的装置(51)，其特征在于，至少部分地环绕所述阀座(73)的脊片使气流偏转，以便优选由于颗粒撞击脊片的导流面而从气流中分离出颗粒。


7.根据权利要求6所述的装置(51)，其特征在于，所述脊片包括面向所述阀件(55)的边缘，分离出的颗粒能够在该边缘处滴落。


8.根据上述权利要求中任一项所述的装置(51)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安·芬斯克，马卡斯·瑞特格，马丁·科林戈霍费尔，
申请(专利权)人：沃克工业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE