[发明专利]用于聚结夹带在第二流体的流中的第一流体的颗粒的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于聚结夹带在第二流体的流中的第一流体的颗粒的装置，其中第一流体具有比第二流体更高的密度，以及涉及用于将夹带在第二流体的流中的第一流体的颗粒从第二流体的流中分离的组件和装置。具体地，但不是排他性地，本发明涉及用于在内燃机中将散布在窜漏气体中的油粒进行聚结和分离的装置和组件。

背景技术

内燃机由法律管理，法律限制了燃烧过程排放到大气的碳氢化合物和其他的衍生物。内燃机的制造商所面临的问题之一是如何管理当引擎运行的时候经过活塞泄漏进入到曲柄箱中的气体。这些气体被称为窜漏气体，其必须从曲柄箱通风以避免压力增强。但是，一些法律也要求将窜漏气体回收到引擎的进气歧管。

由于窜漏气体从活塞环、曲柄轴承以及曲柄的游隙处收集油粒，因此这是不可取的。在进入进气歧管之前，需要将上述油尽可能多的从窜漏气体移除。经过排气歧管的过量的油将导致不可接受的废气排放、进气阀污染以及引擎油耗增加。因此，需要油分离器以将散布在窜漏气体中的油粒分离。

参考图1，示出了连接到内燃机的气缸的曲柄箱2的已知类型的油分离器。曲柄箱2包括贮油槽4，油保存在其中以润滑引擎。窜漏的燃气沿箭头A的方向经过活塞6泄漏。但是，曲柄箱2中的压力必须保持在大气压处或大气压以下，并且曲柄箱因此必须通风以使得窜漏气体能够漏出。因此，通过通道8对曲柄箱通风。油分离室10连接到通道8，以致窜漏气体沿箭头B的方向进入分离室10。

可以仅通过在重力作用下从空气中落下而分离油。或者，可以在室10中设置若干挡板(未示出)以使油能够撞击在挡板上以收集并且然后脱落。然后，油或者返回贮油槽4或者被收集在单独的储油器中。分离室10具有回到气缸的进气歧管14的出口12。因此，在分离室10中移除了一些油，以致重新进入进气总管14的空气适合用于燃烧。

图1中示出的油分离器受到以下缺点的影响。仅将窜漏气体送入到室内且允许油在重力作用下分离不是特别有效的，且愈发严格的排放法规意味着需要将油分离器制作地更加有效且移除更大比例的油。在另一方面，商业和市场需求意味着制造成本必须缩到最小。此外，存在处于1到2微米范围内的超细颗粒形式的大量的油，且这些非常难从空气流中移除。在图1的示例中，已经发现这种类型的油分离器仅在移除具有大于5微米的尺寸的颗粒中有效，这是不够的。

参考图2，另一类型的已知分离器是旋风分离器20。旋风分离器20包括进气口22，空气经过该进气口22进入旋风室24。空气循环并下降，且油滴通过离心力被沉积在室24的壁上。较大的油粒也在重力的作用下落下。通过在室底部的具有挡板28的排出装置26将在室内收集的油移除。洁净空气以涡流的方式上升至出口30。

诸如图2中示出的示例之类的旋风分离器可有效移除具有约2微米的直径的油粒。但是，这样的旋风分离器受如下缺点的影响。已知的是，如果具有多个小旋风分离器，则对于相同的压降和空气流动的速率，在分离较小的颗粒方面它们比单个大的旋风分离器更有效。但是，设计并制造各自具有入口、出口和排出装置的多个旋风分离器可能复杂且昂贵。它们也可能难以安装到引擎中的可用空间内。由于成本的原因，经常将油分离器并入到凸轮罩中。这意味着分离器应该理想地需要相对较小的高度且被装入较浅的立方体积中。但是，旋风分离器通常不符合该要求。

US2003/0057151描述了具有轴向气体出口的多单元旋风分离器。

在US6110242和WO00/49933中描述了用于将固体从气体中分离且具有轴向气体出口的旋风分离器的进一步的示例。在这些文献中描述的旋风分离器具有轴向气体出口以使清洁的气体能够离开。如果气体与灰尘或其他固体一起切向地离开，则将不会完成分离。

EP1747054描述了旋风分离器的供替代的选择。描述了一种具有流通管的分离设备，在流通管中设置了所谓的螺旋状元件。在每一流动路径中，将具有逆时针螺距的螺旋状元件布置在具有顺时针螺距的螺旋状元件旁边。因此，将螺旋状元件布置成将经过流动路径的空气流在一个方向上扭转90度，并且然后将空气流在另一个方向上扭转90度。空气旋转的逆转意在将油珠从空气分离并将油珠聚结成更大的颗粒，然后通过下游分离器和挡板将该颗粒分离。

EP1747054的装置受下列缺点影响。在某些环境中，通过导致空气流在顺时针和逆时针螺旋状元件之间快速逆转，可以导致湍流，该湍流趋向于保持将油夹带在空气流中而不是将油分离。螺旋状元件还可能导致不可取的压降。最后，塑造像螺旋状元件的小特征可能是困难的。