从气流分离颗粒的装置、颗粒分离器及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内从气流中、优选从曲轴箱通风装置的窜气中分离诸如油颗粒等颗粒的装置，该装置包括限定流路开口的阀座和可移动阀芯，该阀芯可在闭合位置和至少一个打开位置之间移动，于所述闭合位置上，所述阀芯邻接接触所述阀座并且所述邻接接触限定轴向邻接点；于所述至少一个打开位置上，所述阀芯沿轴向致动方向自所述轴向邻接点移动，其中，所述可移动阀芯在气流上游具有旋转对称的碗状体；并且，所述碗状体的底座在轴向上反向于所述轴向致动方向突出所述邻接点至少5mm，特别是至少10mm，优选所述阀芯纵向长度的至少10％、20％、30％、40％或50％。

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

【技术实现步骤摘要】
从气流分离颗粒的装置、颗粒分离器及曲轴箱通风系统
本专利技术涉及在内燃机内从气流、优选从曲轴箱通风装置的窜气分离诸如油颗粒等颗粒的装置、颗粒分离器和曲轴箱通风系统。
技术介绍
分离器、特别是油分离器在现有技术中是已知的。主要存在两种类型的分离器，即，有源分离器和无源分离器。有源分离器的特征是为实现较高的分离效率，要消耗额外的能量来作用于颗粒上。例如，在已知的电分离系统中，对颗粒充电，使得它们被反极性表面吸引，随后可被分离。在无源分离器中，不会向系统引入额外的能量。例如，无源分离器利用气流的动能。在这种情况下，例如，颗粒通过曲径或旋风传送，使得它们可以因其质量惯性而从气流中分离出来，其中，颗粒可由此从气流中除去，气流随后被清洁。在油分离器中，油颗粒被返回到油路，清洁后的气流被返回到内燃机的进气中。例如，在DE102008044857中公开了一种油分离装置。这此技术方案中，气流对着通过弹簧预紧在分离器壳体上的偏转调节器。偏转调节器被撞击表面包围。体积流压向偏转调节器，对抗压力弹簧的弹簧力，使得在偏转分离器和撞击表面之间形成环形间隙，其中，体积流可流过此环形间隙，以便由此实现油分离功能。然而，在这种结构设计中，经证实，不利的是，在不显著增加油分离器总的轴向尺寸的情况下，可用弹簧行程受到限制。由于此受限的弹簧行程，只能在一定程度上实现响应特性和油分离阀基本调节。
技术实现思路
因此，基于克服现有技术中的缺点的目的，本专利技术提出了一种用于从气流分离颗粒的装置、一种颗粒分离器及一种曲轴箱通风系统，优化了气体通流的相应特性和可调节性，特别是精确调节，而无需增加所述装置、颗粒分离器和曲轴箱通风系统的轴向尺寸。该目的通过权利要求1、8、15和16的主题实现。根据本专利技术，用于在内燃机中从气流、优选从曲轴箱通风装置的窜气中分离诸如油颗粒等颗粒的装置，包括限定流路开口的阀座和可移动阀芯，所述阀芯可在闭合位置和至少一个打开位置之间移动，于所述闭合位置上，所述阀芯邻接接触所述阀座并且邻接接触限定轴向邻接点；于所述至少一个打开位置上，所述阀芯沿轴向致动方向自所述轴向邻接点移动。在下文中，本专利技术用于分离颗粒的装置也被称为“分离装置”。反向于所述致动方向延伸的轴向被称为闭合方向，而垂直于所述致动方向定向的方向被称为径向方向。在优选应用领域，即，在内燃机的曲轴箱通风装置中，除了其它成分外，气流还可包括氧气、其它空气组分、未燃燃料、燃烧气和油。优选待分离颗粒为油颗粒，分离出的油颗粒通过回流管返回终点，例如，曲轴箱。根据相应的应用领域，本专利技术还可以分离处于不同聚集状态的其它颗粒。在本专利技术的背景下，颗粒可具有固态或液态的聚集状态，并且不仅包括油，而且还包括其它材料，例如，水或烟灰颗粒。此外，应用领域也不一定限于内燃机。例如，所述分离装置还可用于燃料电池系统中的水分离。所述阀座限定流路开口，借由该流路开口，所述分离装置流体上连接至气流源，例如，曲轴箱。应该清楚的是，术语“气流源”仅指从相应部件流向所述分离装置的气流，而不必是在气流源中形成。于所述闭合位置上，气流不必被处于闭合位置上的所述分离装置中断。如下文中所述，通过设计所述阀芯和/或所述阀座的邻接接触表面的轮廓、和/或通过在所述阀芯和/或所述阀座中设置诸如泄漏突起或泄漏凹陷等泄漏元件，可允许闭合位置上的流体流通。所述闭合位置与所述打开位置不同，因为所述阀芯和所述阀座之间的通道开口(气流在下游通过该通道开口离开所述阀座和所述阀芯之间的流动空间)在打开位置上比在闭合位置上大。用于气流的所述通道开口可在所述打开位置和所述闭合位置之间可变地调节。所述通道开口(气流在下游通过该通道开口离开所述阀座和所述阀芯之间的流动空间)于所述阀芯由所述闭合位置移动到一打开位置期间在所述阀座的邻接接触表面和所述阀芯的邻接接触表面之间形成。优选地，所述流路开口沿周向和致动方向绕一旋转轴、优选一旋转对称轴旋转对称地、特别是呈环形延伸。所述特别是圆柱形的通道开口的轴向长度优选对应于所述阀芯自所述闭合位置沿所述致动方向的位移。所述阀芯和所述阀座之间的流动空间以间隙形式实现，优选以套环状间隙的形式实现，特别是以旋转对称的套环状间隙的形式实现。在流过所述阀座和所述阀芯之间的所述流动空间期间，颗粒在所述阀座和/或所述阀芯的限定空间的导流表面上予以分离。优选地，通过沿所述致动方向移动所述阀芯，所述流动空间增大；特别地，在所述阀芯沿所述致动方向移动期间，所述导流表面之间的距离至少部分地增加。根据本专利技术的第一方面，所述阀芯在气流上游具有旋转对称的碗状体。该旋转对称的碗状体包括碗状体底座和壳体，优选地，该碗状体底座沿所述闭合方向限定所述碗状体，所述壳体沿径向方向限定所述碗状体。所述碗状体优选朝所述致动方向开口。所述碗状体包围一朝所述致动方向敞开的空间。该空间可呈现不同的形状，例如，其可以实现为漏斗状、圆柱体、棱锥或这些形状的组合。优选地，由所述碗状体围住的所述空间的沿所述闭合方向的轴端由所述碗状体径向延伸的表面限定，特别是所述碗状体底座的盘状表面。根据本专利技术的第一方面，所述碗状体底座在轴向上反向于所述轴向致动方向突出所述邻接点至少5mm，特别是至少10mm，优选所述阀芯纵向长度的至少10％、20％、30％、40％或50％。关于这一点，术语“碗状体底座”是指所述碗状体的沿所述闭合方向限定所述碗状体并面向所述致动方向的表面。此外，优选地，所述阀座(特别是所述中空体，尤其是所述阀座的漏斗状部)的轴端在轴向上反向于所述轴向致动方向突出所述邻接点至少10mm，优选突出所述阀芯纵向长度的至少10％、20％、30％、40％或50％。特别优选地，所述阀芯沿所述闭合方向的轴端由所述碗状体形成。所述流路开口替代地或额外地形成在所述阀座沿所述闭合方向的轴端上。所述流路开口由所述阀座的沿所述闭合方向逐渐变细且优选地旋转对称部限定。特别优选地，所述流路开口沿所述闭合方向与所述邻接点间隔开，特别是间隔至少10mm，优选所述阀芯纵向长度的至少10％、20％、30％、40％或50％。在本专利技术的一示例性实施例中，弹簧支撑在所述碗状体底座上，该弹簧引起进入所述闭合位置的移动。优选地，所述弹簧预紧在所述碗状体底座和沿所述致动方向与所述碗状体底座间隔开并优选与所述阀座相对的壁之间。所述弹簧预紧成使得其沿所述闭合方向在所述阀芯上施加闭合力，所述阀芯不能沿致动方向移动直至克服了该闭合力。所述碗状体底座以盘状方式实现和/或所述碗状体具有自所述碗状体底座沿所述致动方向延伸的壳体。替代地或额外地，所述碗状体包括导向销，所述导向销自所述碗状体底座居中地沿所述致动方向延伸，以对所述弹簧和/或所述阀芯进行导向。优选地，所述弹簧置于所述导向销上，使得其由所述导向销沿所述致动方向和所述闭合方向进行导引。在本专利技术的背景下，术语“导引”是指被导引部件的运动在除被导引方向外的至少一个方向上至少受到限制和/或是指该部件沿导引部件或被导引部件的旋转轴进行的对中。可以确保通过所述导向销对所述阀芯引进导引，例如，因为所述导向销延伸通过外壳的通道开口，而所述弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在内燃机内从气流中、优选从曲轴箱通风装置(7)的窜气中分离诸如油颗粒等颗粒的装置(51)，该装置(51)包括：/n-阀座(73)，其限定流路开口(27、109)；及/n-可移动阀芯(55)，其可在闭合位置和至少一个打开位置之间移动，于所述闭合位置上，所述阀芯(55)邻接接触所述阀座(73)并且所述邻接接触限定轴向邻接点；于所述至少一个打开位置上，所述阀芯(55)沿轴向致动方向(A)自所述轴向邻接点移动，其中，所述可移动阀芯在气流上游具有旋转对称的碗状体(57)；/n其特征在于，所述碗状体(57)的底座(59)在轴向上反向于所述轴向致动方向(A)突出所述邻接点至少5mm，特别是至少10mm，优选所述阀芯纵向长度的至少10％、20％、30％、40％或50％。/n

【技术特征摘要】
20181005 DE 102018124652.81.用于在内燃机内从气流中、优选从曲轴箱通风装置(7)的窜气中分离诸如油颗粒等颗粒的装置(51)，该装置(51)包括：
-阀座(73)，其限定流路开口(27、109)；及
-可移动阀芯(55)，其可在闭合位置和至少一个打开位置之间移动，于所述闭合位置上，所述阀芯(55)邻接接触所述阀座(73)并且所述邻接接触限定轴向邻接点；于所述至少一个打开位置上，所述阀芯(55)沿轴向致动方向(A)自所述轴向邻接点移动，其中，所述可移动阀芯在气流上游具有旋转对称的碗状体(57)；
其特征在于，所述碗状体(57)的底座(59)在轴向上反向于所述轴向致动方向(A)突出所述邻接点至少5mm，特别是至少10mm，优选所述阀芯纵向长度的至少10％、20％、30％、40％或50％。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述碗状体底座(59)支撑有弹簧(83)，该弹簧(83)引起进入所述闭合位置的移动，其中，所述碗状体底座(59)以盘状方式实现；和/或所述碗状体(57)具有自所述碗状体底座(59)沿所述致动方向(A)延伸的壳体(61)和/或导向销，所述导向销自所述碗状体底座(59)沿所述致动方向(A)居中地延伸并用于导引所述弹簧(83)和/或所述阀芯(55)；并且，在所述导向销(79)和所述壳体(61)之间形成有环形空间(81)，优选地，所述环形空间(81)沿所述致动方向(A)变得越来越大。


3.根据权利要求1或2所述的装置(51)，其特征在于所述阀座(73)形成旋转对称的中空体(119)，所述中空体(119)的形状与所述碗状体(57)的互补并沿反向于所述致动方向(A)延伸的闭合方向(S)逐渐变细，其中，所述碗状体(57)可在所述中空体(119)内伸缩地移入所述致动位置和所述闭合位置、和/或在所述阀芯(55)沿所述致动方向和所述闭合方向(S)移动期间所述中空体(119)导引所述阀芯(55)、和/或所述中空体(119)限定所述流路开口(27、109)。


4.根据前述任一权利要求所述的装置(51)，其特征在于所述阀芯(55)具有套环(67)，所述套环(67)与所述碗状体(57)相连、并与所述碗状体(57)一起限定沿闭合方向(S)开口的环形空间(69)，其中，所述闭合方向(S)反向于所述致动方向(A)延伸。


5.根据权利要求4所述的装置(51)，其特征在于所述阀座(73)具有套环(121)，该阀座套环(121)与所述中空体(119)相连并伸入所述碗状体(57)与所述阀芯套环(67)之间的环形空间(69)，其中，所述阀座套环(121)优选限定沿所述闭合方向(S)开口的环形空间(123)，特别是与所述中空体(119)一起限定沿所述闭合方向(S)开口的环形空间(123)。


6.根据前述任一权利要求所述的装置(51)，其特征在于所述轴向邻接点由径向腹板(125)形成，所述径向腹板(125)沿垂直于所述致动方向(A)定向的径向方向(R)延伸并与所述阀座套环(121)相连，其中，所述阀座套环(121)、所述径向腹板(125)及自所述径向腹板(125)沿所述致动方向(A)延伸的轴向腹板(127)限定沿所述致动方向(A)开口的环形间隙(126)，并且，在所述阀芯(55)沿所述致动方向和所述闭合方向(S)移动期间所述环形间隙(126)导引所述阀芯(55)。


7.根据前述任一权利要求所述的装置(51)，其特征在于所述阀芯(55)、优选所述碗状体(57)、特别是所述碗状体底座(59)设置有至少一个泄漏开口，其中，所述泄漏开口允许分离出的颗粒反向于所述致动方向(A)的流体回流和/或允许所述闭合位置上的流体流通，所述流体回流例如是排放。


8.用于在内燃机内从气流、优选从曲轴箱通风装置(7)的窜气中分离诸如油颗粒等颗粒的装置(51)，特别是根据前述任一权利要求所述的装置(51)，该装置(51)包括：
-阀座(73)，其限定流路开口(27、109)；
-可移动阀芯(55)，...

【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