[发明专利]带有喷射增强撞击的气油分离器及其相关方法

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月28日提交的申请序列号为61/806，040的美国临时专利的利益和优先权，其通过全部引用被包含于此。

技术领域

本发明涉及在曲轴箱通风系统中使用的气油分离器及其它气液分离应用中用于惯性撞击的系统和方法。

背景技术

惯性气液分离器从气液流移除并聚结液体粒子。在曲轴箱通风应用中，希望从发动机的曲轴箱排出燃烧窜气。未经处理的这些气体含有油雾和油烟形式的微粒物质。因此存在着控制污染物的浓度的需求，特别是在如果窜气将再循环回到发动机的进气系统的情况下。油雾滴一般直径小于5微米，因此难以使用常规的纤维性过滤介质来去除同时保持低流阻作为介质收集并充满油和污染物。

曲轴箱通风应用中的气液分离器可用作气油分离器。气油分离器包括一个外壳，该外壳具有用于从发动机曲轴箱接收气油流的入口，和用于向例如空气进气歧管排放空气流的出口。外壳中的喷嘴结构具有多个喷嘴(孔)接收来自所述入口的气油流，并通过喷嘴加速气油流。外壳中的惯性撞击器在加速气油流的路径上，并且导致气油流急剧的方向变化。急剧的方向变化导致油粒子从空气中分离。

美国专利6290738公开了一种惯性气液分离器，包括一个外壳，该外壳具有一个用于接收气液流的入口和一个用于排放气流的出口。外壳中的喷嘴结构具有多个喷嘴来接收来自入口的气液流，并通过喷嘴加速气液流。外壳中在加速气液流路径上的惯性收集器在此导致急剧的方向变化，并且在优选形式中具有粗糙的多孔收集表面(收集介质)，该收集表面比起光滑无孔撞击器冲击表面，使更小尺寸的液体粒子从气液流发生液体粒子分离并且没有后者的锐截止尺寸，以提高整体分离效率，包括用于更小的液体粒子。提供了各种外壳构造和几何形状。

美国专利7699029公开了一种用于内燃机的曲轴箱通风系统，具有喷射泵，该喷射泵从气/油分离器的油出口抽吸清除的分离的油并将其向曲轴箱泵送。喷射泵供应泵送压力，该泵送压力大于压力较高的曲轴箱和低压油出口之间的压力差，以克服这样的压力差以及由此导致的回流趋势，而是使从油出口抽吸清除的分离的油并将其向曲轴箱泵送。

美国专利7870850公开了一种用于内燃机的曲轴箱通风系统，具有喷射泵从气/油分离器的油出口抽吸清除的分离的油并将其向曲轴箱泵送。

美国专利8202339公开了一种惯性气液撞击分离器，包括一个具有撞击表面的惯性撞击收集器，撞击表面相对于轴向加速流对角延伸，该表面优选为一个圆锥体，该圆锥体具有轴向面对加速喷嘴并与加速喷嘴轴向对齐的导向尖端。在进一步的方面，第一和第二惯性撞击收集器串联设置，在第一惯性撞击收集器中具有孔口，为第二惯性撞击收集器提供喷嘴。通过减小停滞区域的范围，以从一个窄带粒度范围改变到更宽的频带范围并移动截止尺寸来提供改进的性能。惯性气液撞击分离器具有聚结介质的穿孔层，该聚结介质具有气液流流过的至少一个孔。通过增强流入介质补丁的渗透力，并由此通过拦截，碰撞和扩散增强粒子捕获而改进性能。

美国专利8191537公开了一种用于内燃机的曲轴箱通风系统，包括分离器和放大器，放大器通过分离器增加沿流动路径的至少一路流量和压力，以提供更高的分离效率。

发明内容

第一实施方式涉及一种气液分离器。气液分离器包括具有用于接收气液流的入口的外壳，和由外壳支撑并位于所述入口下游的撞击器喷嘴板，所述撞击器喷嘴板接收气液流。撞击器喷嘴延伸穿过撞击器喷嘴板，并提供一个通道供气液流通过撞击器喷嘴板，从而当气液流通过撞击器喷嘴板时产生撞击器喷嘴上游端和撞击器喷嘴下游端之间的压力差。加压气体喷嘴喷射高速气流进入气液流，从而减小压力差。

另一实施方式涉及用于增强惯性气液分离器中液体粒子收集的方法和系统。在该方法和系统中，与液体粒子混合的气体的第一流通过撞击器喷嘴在收集介质接收并引导，从而当第一流通过撞击器喷嘴时，在撞击器喷嘴的上游端和撞击器喷嘴的下游端之间产生的压力差。随后在该方法和系统中，气体的第二流注射到所述第一流，以减小压力差，并在收集介质引导第一流时提高液体粒子的速度。

另一实施方式涉及一种气液分离器。该气液分离器包括一个撞击器喷嘴，该撞击器喷嘴接收气液流并提供一个通道用于气液流通过撞击器喷嘴，从而当气液流通过撞击器喷嘴板时，在撞击器喷嘴的上游端和撞击器喷嘴的下游端之间产生压力差。气液分离器还包括围绕所述撞击器喷嘴的气室，该气室为撞击器喷嘴提供加压空气流。气液分离器包括一个喷气嘴，该喷气嘴将加压空气流喷射进入通道。