[发明专利]一种分离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离器，尤其是一种用于将流体中的颗粒、液体和浮质污染物分离出来的分离器。本发明的某些实施例涉及一种安装在往复式发动机内的、用于将吹漏气流中的颗粒、液体和浮质污染物分离出来的分离器。本发明的特定实施例还涉及一种包含了分离器的装置，用于调节曲轴箱通风系统内的压力。本发明的实施例还提供了一种辅助泵整体分离器和调节器，适用于曲轴箱通风系统。

背景技术

往复式发动机内的吹漏气是燃烧过程中产生的副产物。在燃烧过程中，一些燃烧气体的混合物通过活塞环或其他密封件溢出，然后进入到活塞外部的发动机曲轴箱。术语“吹漏”是指气体吹过活塞密封件这一现象。吹漏气的流级取决于几个因素，例如发动机排量、活塞气缸密封件的效力以及发动机的功率输出。吹漏气通常具有以下成分：油(可为液体或浮质，浮质的液滴在0.1μm至10μm的范围内)、烟灰、氮氧化物(NOx)、烃类(气态烃类和气态醛类)、一氧化碳、二氧化碳、氧气、水以及其他气态空气成分。

如果吹漏气被保留在无出口的曲轴箱内，则曲轴箱内的压力会升高，直至该压力通过曲轴箱油泄露至发动机内的其他地方而得到缓减，例如泄露至曲轴箱的密封件处、量油尺密封件处或涡轮增压器密封件处。然而这样的泄露会导致损坏发动机。

为了防止这样的损坏以及过度的油耗，已知的是提供排出阀以允许将吹漏气排放到大气中。然而，随着普遍渐增的环保意识，尤其是在汽车制造业中，已经不允许因从曲轴箱内排油和其他污染物造成的吹漏气排放到大气中。此外，这样的排放加剧了曲轴箱的耗油速度。

因此，目前采用过滤吹漏气的方式。过滤后的吹漏气或可如以前一样排放到大气中(在一个开环系统中)。而分离出的油则经由排油管回流到机油箱中。吹漏气可穿过过滤介质或其他已知形式的气体污染物分离器以去除油、烟灰以及其他污染物，从而保护发动机组件不被污染并且防止任何还原反应生成物影响性能或者损坏组件。为了避免不可接受的高的发动机曲轴箱压力，这样的分离器切不可具有高于容限的流动压差，该容限是由发动机制造商限定的，以防止油从发动机曲轴箱和其他密封件泄露。通常设置处于5mbar至50mbar之间的上限。

通过将净化后的吹漏气回流至发动机的进气口(以形成闭环系统)，确保了在分离之后没有油性浮质留存并被排放到大气中。对于这样的系统(被称作封闭曲轴箱通风系统)，由发动机进气口产生的小真空导致需要单独的压力调节器，以在一些瞬时速度和负载的情况下防止负压被转移至发动机。

在经由涡轮增压系统将净化后的吹漏气回流至发动机的进气口的情况下，有必要遵守涡轮增压制造商给出的关于空气清洁程度的说明书。例如，通常，涡轮增压器的最大油污率为每小时0.2g。该要求可进一步增加所需的分离效率。

具有在开环式或封闭式曲轴箱系统限定范围内压差的现有分离器的最大计重分离效率已可检测并被本领域技术人员所知。通常可去除质量比为70%-80%的油性浮质。已经发现：依次连接两个分离器且每个分离器利用一部分有效压差的这种应用在整体效率上并未得到显著的提高。

不论是在开环式还是闭环式系统中，对于更高的分离效率的需求正逐渐增加。例如，许多发动机制造商要求使用绝对测量过滤器收集的颗粒达到质量(重量)比大于98%的整体油分离效率。利用现有的设备，可对大于约0.03μm的尺寸的颗粒进行分级分离效率(也即，设备在任何给定的颗粒尺寸下的分离性能)的测量。可类似地测量发动机的颗粒挑战特性(也即，污染物的颗粒组成)。在一些情况下，针对特定的颗粒尺寸，其效率要求是给定的，如小至0.2μm的颗粒，该要求可高达85%。此外，欧洲和美国的排放法规逐渐提高了所需的分离效率，这样，该法规很快会要求达到99%的计重分离效率。

因某些过滤器的使用寿命有限，在它们被堵塞前就已达到使用寿命并且必须要更换，因此这种使用过滤介质的分离方法是不合需要的。发动机制造商和终端用户大多倾向于仅使用能够在整个使用寿命期间保持稳定的发动机组件。虽然已有了终生受用的分离器，但是迄今为止，通常仅有有源离心分离器以及静电除尘器能够达到所需的分离效率。这种分离器制造成本高、耗费电能或者具有易被磨损的活动部件。低成本的终生受用的撞击分离器(当受污染气流撞击到横断气流的撞击板上时，气流发生分离)通常无法达到所需的分离效率。在本领域，撞击分离器也被称作惯性气-液撞击分离器。众所周知，惯性气-液撞击分离器用于开环式和闭环式曲轴箱通风系统中。通过狭缝、喷嘴或其他孔口将流体加速到高速，并且引导该流体冲击撞击板以引起方向骤变，从而从流体中去除污染物。