[发明专利]一种包括离心分离器的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于净化被微粒污染的气体的装置。该装置包括离心分离器，其带有离心转子以用于将微粒从气体中分离。该装置还包括传动设备，其用于使离心转子围绕旋转轴线旋转。该传动设备包括传动地连接至离心转子的冲击式涡轮以及用于加压流体的喷嘴。冲击式涡轮配置有动叶，其用于从与动叶相对定向的喷嘴接收加压流体的射流，该动叶配置为使得流体射流的方向沿动叶的高度反转。

技术背景

WO 99/56883 Al公开了先前已知的具有离心分离器的装置，该离心分离器带有离心转子以用于将微粒从气体分离。该离心分离器配置成由压力流体驱动，压力流体通过内燃机生成，其中，离心转子配置带有气动或液压马达(例如涡轮)，其适于被压力流体转动。这种已知装置的传动设备以简单的方式允许离心转子的非常高的旋转速度，并且离心分离器可位于靠近内燃机的期望位置。这使得该装置对于净化来自内燃机的曲轴箱气体而言是有用的。

WO 2011/005160 Al公开了包括离心分离器的另一种装置，其用于利用离心转子净化曲轴箱气体，该离心转子经由冲击式涡轮由压力流体驱动。特别而言，冲击式涡轮(在图1和图29-图34中更详细地示出)配置带有动叶以用于从与动叶相对定向的喷嘴接收加压流体的射流。动叶配置为使得流体喷射方向沿动叶的高度反转。这种涡轮已被证明在驱动离心转子时既简单又高效。

这些传动设备通常适用于离心分离器的特定操作条件。一个方面是使传动设备尽可能高效。期望的是保持传动设备的能量消耗尽可能小，同时保持或者甚至提高离心分离器的分离效率。

发明内容

本发明的一个目的是提高用于离心分离器的传动设备的效率。

该目的通过最初定义的装置实现，其特征在于，动叶高度是喷嘴开口直径的2-3倍。

先前已知的冲击式涡轮具有为喷嘴开口直径的大约5倍的动叶高度。通过缩短该高度，根据本发明，冲击式涡轮的效率出人意料地增加。因此，在高转速下使用于驱动离心转子的动力更有效地利用。冲击式涡轮被优化以用于高速旋转，并因而对于离心分离器实现更好的分离性能。流体射流要在动叶内行进的距离越短越好。然而，动叶高度不应小于流体射流的直径的2倍，因为这将导致在流体射流的进入部分和反转部分之间的冲突。这样的冲突会大大降低涡轮的效率。

超过喷嘴直径三倍的动叶高度在高转速下也将降低冲击式涡轮的效率。其原因是，离心转子的高速旋转不给予流体射流足够的时间以在动叶内行进较长的距离并有效地反转。因此，在流体射流充分反转之前，冲击式涡轮将旋转并从喷嘴转动过多。因此，来自流体射流的冲击无效地转移至涡轮。冲动式涡轮和离心转子可在范围从6000rpm至14000 rpm的速度下旋转。根据本发明，通过减小涡轮的高度，流体射流及时地反转并且涡轮的效率在较高的速度范围内大大提高。因此，与之前已知的涡轮相比，新的涡轮可提供更高的动力输出以用于驱动已经处于5000 rpm的速度的离心转子，该离心转子在流体上带有给定压力以及带有给定的喷嘴大小。

此外，本发明提供一种尺寸减小的涡轮或传动设备。这在例如曲轴箱气体净化中是一个非常重要的方面。在曲轴箱气体净化中，离心分离器必须适于安装在非常有限的空间中，在交通工具的内燃机的内部或其周围某处。带有传动设备的离心分离器可被安装在发动机室内或内燃机内的密闭空间内(例如气缸顶盖或阀盖内)。

在上面提到的喷嘴的直径的2到3倍的区间内，动叶的高度可有利地处于区间的较小范围，即，为喷嘴开口直径的2-2.5倍。此外，在这个较窄的区间内，所述高度可有利地是喷嘴开口的直径的2.3倍。 

冲击式涡轮或离心转子可具有水平或垂直的旋转轴线。因此，术语动叶的“高度”并不意味这些构件的垂直定向。相反，冲击式涡轮和离心转子也可布置成绕水平旋转轴线旋转。如果冲击式涡轮被认为具有柱形形状，则“高度”是在该柱形的长度方向上的延伸。

流体射流可为气体的形式，但更优选地是生成更大的驱动力的液体。