专利名称：带有双流动冲击和聚结的气-液分离器的制作方法
带有双流动冲击和聚结的气-液分离器背景技术和
发明内容
本发明涉及用于从气-液流中去除液体微粒的气-液分离器，包括在发动机曲轴 箱通风分离的应用中，所述发动机曲轴箱通风分离应用包括封闭式曲轴箱通风(CCV)系统 和开放式曲轴箱通风(OCV)系统。现有技术中的惯性气-液分离器已为人所知。凭借通过喷嘴或孔将流或浮质加速 至高速度并对着冲击器引导所述流或浮质，将液体微粒从气-液流中去除，通常引起急剧 的方向上的变化，实现所述的液体分离。在另一类型的已知的气-液分离器中，聚结过滤器 实现液体微粒的分离并聚结经分离的液体微粒。这些分离器，即惯性冲击器和聚结器，具有 多种用途，包括在用于来自内燃机的曲轴箱的窜漏气体的油分离应用中。本发明是在气-液分离器技术的持续开发努力期间产生的。
图1是依照本发明的气-液分离器组件的剖面示意图。图2是依照本发明的气-液分离器组件的进一步实施例的剖开截面透视图。图3是从图2中的部件的下方所视的透视图，显示了替换实施例。
具体实施例方式图1显示了包括外壳12的气-液分离器组件10，外壳12具有自上游至下游自其 经过的流动路径14。外壳具有接受气-液流18的进口 16以及排放气流22的出口 20。在 用于内燃机M的一个示例性的曲轴箱通风分离应用中，分离器从来自发动机曲轴箱26的 气-液流18中去除液体微粒。在这种应用中，希望从发动机M的曲轴箱沈中排出窜漏气 体。在未经处理的情况下，这些气体包含油雾和油烟形式的颗粒物质。希望控制这些杂质 的浓度，特别是如果窜漏气体将例如在如箭头30所示的进气歧管观处，流回至发动机的空 气吸入系统，从而提供了上述的CCV系统。或者，经净化的气体22可能返回至大气，从而提 供了上述的OCV系统。经分离的液体，例如油雾滴在外壳排放出口 32处被排出并返回至如 在箭头34处所示的曲轴箱。外壳内的分离器36引起液体微粒自气-液流的分离。所述流动路径由双流动第 一和第二路径38和40提供。第一路径38是凭借惯性冲击实现液体微粒自气-液流14的 分离的冲击-分离路径。第二路径40是凭借聚结实现液体微粒自气-液流14的分离的 聚结-分离路径。分离器包括由多孔的介质46提供的冲击器42和聚结器44，多孔的介质 46在42处具有多孔的冲击表面。所述第一路径38是在多孔的冲击表面42处产生急剧的 方向变化以凭借惯性冲击实现液体微粒的分离的经分开的分路径。所述第二路径40是流 经多孔的冲击表面42并进入聚结器44中以凭借聚结实现液体微粒的分离的经分开的分路 径。外壳限定了环回通道48，环回通道48引导来自多孔的冲击表面42的第一路径38在聚 结器44下游与第二路径40再次汇合。第一和第二路径38和40各自流至出口 20，以使如 果聚结器44塞住和堵住自其经过的第二路径40的流动，第一路径38继续流至出口 20。
分离器36包括分离介质46，分离介质46具有提供了上述多孔的冲击表面的上游 面表面42，以及纵深介质44，纵深介质44自上游面表面42向下游延伸并使第二路径40自 其经过以凭借聚结提供液体微粒的分离。外壳内的介质支撑结构50支撑分离介质46并限 定了腔室52，腔室52在上游面表面42的下游并接受第二路径40。腔室具有侧壁M，侧壁 讨带有一个或多个使第二路径40在聚结后自其经过的开口 56。第二路径40自一个或多 个开口 56流至出口 20。环回通道48引导来自多孔的冲击表面42的第一路径38在所述的 一个或多个开口 56处与第二路径40再次汇合。在一个实施例中，腔室52是中空的。在另 一个实施例中，腔室52至少部分地填充有如在58处示意性地所示的过滤介质，在进一步的 实施例中，此过滤介质可以是由聚结介质所提供的分离介质。分离介质46具有下游面表面60，下游面表面60背对着上游面表面42并被二者 之间的纵深介质44与上游面表面42在下游隔开。外壳内的介质支撑结构50支撑分离介 质46并包括一个或多个间隔肋条62，肋条62具有配合并支撑分离介质46的下游面表面 60的上游面64。气-液流14被一个或多个加速喷嘴66对着分离介质46的上游面表面42 加速，加速喷嘴66与分离介质46的上游面表面42被轴向加速间隙70沿着轴向方向68隔 开。分离介质46相对于轴向方向68横向地延伸。间隔肋条62具有自参考或基准板74的 给定的轴向长度72，以设定轴向加速间隙70的轴向长度。凭借一个或多个与分离介质46 的上游面表面42通过轴向加速间隙70沿轴向方向68隔开的所述的加速喷嘴66，气-液 流14被对着分离介质46的上游面表面42加速。气-液流14对着分离介质46的上游面 表面42轴向地流动。外壳限定了至出口 20的出口流动通道，出口流动通道由所述的环回 通道48提供。第一路径38沿着分离介质46的上游面表面42横向地流动并再至出口流动 通道48。第二路径40轴向地流经分离介质46并再横向地通过一个或多个开口 56至出口 流动通道48。第一和第二路径38和40在出口流动通道48内再次汇合。分离介质46横向 地向外延伸至横向外缘76。第一路径38沿着分离介质46的上游面42横向地流动，横向地 超过外缘76并再在出口流动通道48内轴向地流动。分离器36将流动路径分成双流动第 一和第二经分开的分路径38和40。图2显示了进一步的实施例并在适当的地方采用了上文中的相同标记以易于理 解。气-液分离器组件80包括外壳82，外壳82具有自上游至下游自其经过的流动路径。 外壳具有接受来自发动机M的曲轴箱26的诸如18的气-液流的进口 84。外壳具有将气 流例如以30处所示地排放至发动机的进气歧管观的出口 86。与图1中的分离器36相似 的，外壳内的分离器88引起自气-液流的液体微粒的分离。流动路径包括双流动第一和第 二路径90和92。第一路径90是与图1中的路径38相似的的冲击-分离路径并凭借惯性 冲击实现自气-液流的液体微粒的分离。第二路径92与图1中的第二路径40相似，并且 是凭借聚结实现自气-液流的液体微粒的分离的聚结-分离路径。与图1相似，分离器88 包括冲击器42和聚结器44。冲击器由在42处的多孔的冲击表面所提供，并且第一路径90 在多孔的冲击表面42处产生急剧的方向上的变化以凭借惯性冲击实现液体微粒的分离。 第二路径92流经多孔的冲击表面42并进入聚结器44中，如在图1中，以凭借聚结实现液 体微粒的分离。外壳限定了环回通道94，环回通道94引导来自多孔的冲击表面42的第一 路径90在聚结器44下游与第二路径92再次汇合。第一和第二路径90和92各自如箭头 96所示流至通道98并再至出口 86。如果聚结器44塞住和堵住第二路径92的流动，第一路径90继续流至出口 86。气-液流被对着冲击表面42加速，通过诸如100、102的喷嘴或 孔。通过喷嘴孔100的通道是支路或常开路径。通过喷嘴孔102的通道由阀104选择性地 控制，阀104响应于气-液流的增大的压力而开启，气-液流的增大的压力克服了弹簧106 的偏置。经分离的液体沿着凸缘110的表面108排出并如箭头112所示向下地进入收集腔 室114以通过排出口 116排放，排出口 116可以包括诸如118的阀，诸如118的阀保持关闭 直到达到腔室114内的液位的给定压头。外壳包括介质支撑结构120，介质支撑结构120 支撑分离介质46并限定了腔室122，腔室122在上游面表面42的下游并接受第二路径92。 腔室具有侧壁124，侧壁IM带有一个或多个使第二路径92在聚结后自其经过的开口 126。 第二路径92自一个或多个开口 1 流动，再以图2中的方向轴向地向下流动，在通道94内 与第一路径90再次汇合，再围绕环状侧墙128的底端127如箭头96所示地流动，再在通道 98内轴向地向上流动并再至出口 86。通道94提供了所述的环回通道，环回通道引导来自 多孔的冲击表面42的第一路径90在一个或多个开口 1 处与第二路径92再次汇合。腔 室122可以是中空的，或者可以至少部分地填充有诸如图1中58的过滤介质。分离介质46 具有所述下游面表面60，下游面表面60背对着上游面表面42并通过二者之间的纵深介质 44在下游与上游面表面42隔开。外壳内的介质支撑结构120支撑分离介质46。介质支撑 结构包括一个或多个间隔肋条130，肋条130具有配合和支撑分离介质46的下游面60的上 游面132。凭借一个或多个与分离介质的上游面表面42通过轴向加速间隙134分隔开的加 速喷嘴100、102，气-液流被对着上游面表面42加速。分离介质46相对于轴向方向68横 向地延伸。一个或多个间隔肋条130具有给定的轴向长度136，轴向长度136设定加速间 隙134的轴向长度。凭借一个或多个与分离介质46的上游面表面42沿轴向方向68通过 加速间隙Π4相隔开的喷嘴100、102，气-液流18被对着分离介质46的上游面表面42加 速。气-液流对着分离介质46的上游面表面42轴向地流动。外壳在所述通道94、98处限 定了至开口 86的出口流动通道。第一经分开的分路径90沿着分离介质46的上游面表面 42横向地流至出口流动通道94、96。第二经分开的分路径92轴向地流经分离介质46并再 横向地通过一个或多个开口 1 至出口流动通道94、98。第一和第二经分开的分路径90和 92在出口流动通道94、98内再次汇合。分离介质46横向地向外延伸至横向外缘138。第 一经分开的分路径90沿着分离介质46的上游面表面42横向向外地流动，超出所述横向外 缘138，再在出口流动通道94内轴向地流动并再在出口流动通道98内轴向地流动。图3进一步显示了图2中的介质支撑结构120并在适当的地方采用了上文中的相 同标记以易于理解。间隔肋条130可以为自中心轮毂状部140径向地延伸的辐条的形式并 在它们的外周缘处由环形圆周侧壁1 形成边界，环形圆周侧壁IM具有自其经过的所述 开口 126。间隔肋条130具有配合和支撑分离介质46的下游面60的所述上游面132。肋 条130之间的以及肋条130与壁IM之间的空间限定了所述腔室122。外壳82具有圆周侧 壁124，圆周侧壁124围绕和限定了其内部的腔室122并限定了其外部的环回通道94。腔 室122在上游面表面42的下游并接受第二路径92。间隔肋条130在腔室122内。侧壁124 具有所述一个或多个开口 126，开口 1 使第二路径92在聚结后自其经过。在一个实施例 中，间隔肋条130由多个以径向辐条样式自中心轮毂状部140径向地向外延伸至圆周侧壁 124的肋条提供，圆周侧壁124限定了环回通道94。可采用其它肋条样式。在前文的描述中，为了简洁，明了及便于理解而使用了某些术语。由于这些术语是出于描述性目的且意在被宽广地进行解释，因此不含有超过现有技术需求的不必要的限 制。此处描述的不同的构造，系统及方法步骤可单独使用或与其他构造，系统及方法步骤组 合使用。期望各种等同物，替换物及修改物能够在附上的权利要求的范围内。
权利要求
1.一种气_液分离器组件，包括外壳，所述外壳具有自上游至下游自其经过的流动路 径，所述外壳具有接受气-液流的进口以及排放气流的出口 ；在所述外壳内的分离器，所述 分离器引起液体微粒自所述气_液流的分离，所述流动路径包括双流动第一和第二路径， 所述第一路径是凭借惯性冲击实现液体微粒自所述气_液流的分离的冲击_分离路径，所 述第二路径是凭借聚结实现液体微粒自所述气_液流的分离的聚结_分离路径。
2.根据权利要求1所述的气_液分离器组件，其中所述分离器包括冲击器和聚结器，所 述冲击器包括多孔的冲击表面，所述第一路径在所述多孔的冲击表面处产生方向上的变化 以凭借惯性冲击来实现液体微粒的分离，所述第二路径流经所述多孔的冲击表面并流入到 所述聚结器内以凭借聚结来实现液体微粒的分离。
3.根据权利要求2所述的气-液分离器组件，其中所述外壳限定了环回通道，所述环回 通道引导来自所述多孔的冲击表面的所述第一路径在所述聚结器的下游与所述第二路径 再次汇合。
4.根据权利要求3所述的气-液分离器组件，其中所述第一和第二路径各自流至所述 出口，以使得如果所述聚结器塞住和阻住了自其经过的所述第二路径的流动，所述第一路 径继续流至所述出口。
5.根据权利要求2所述的气-液分离器组件，其中所述分离器包括分离介质，所述分 离介质具有提供了所述多孔的冲击表面的上游面表面，以及纵深介质，所述纵深介质自所 述上游面表面向下游延伸并使所述第二路径自其经过，以凭借聚结提供所述液体微粒的分 罔。
6.根据权利要求5所述的气-液分离器组件，包括在所述外壳内的介质支撑结构，所述 介质支撑结构支撑所述分离介质并限定了在所述上游面表面的下游且接受所述第二路径 的腔室，所述腔室具有侧壁，所述侧壁带有一个或多个开口，所述开口使所述第二路径在所 述聚结后自其经过，所述第二路径自所述一个或多个开口流至所述出口。
7.根据权利要求6所述的气-液分离器组件，其中所述外壳限定了环回通道，所述环回 通道引导来自所述多孔的冲击表面的所述第一路径在所述一个或多个开口处与所述第二 路径再次汇合。
8.根据权利要求6所述的气-液分离器组件，其中所述腔室是中空的。
9.根据权利要求6所述的气-液分离器组件，其中所述腔室至少部分地填充有过滤介质。
10.根据权利要求9所述的气-液分离器组件，其中所述过滤介质为所述分离介质。
11.根据权利要求5所述的气-液分离器组件，其中所述分离介质具有下游面表面，所 述下游面表面背对着所述上游面表面并通过二者间的所述纵深介质在下游与其隔开，并且 包括在所述外壳内支撑所述分离介质的介质支撑结构，所述介质支撑结构包括一个或多个 间隔肋条，所述肋条具有配合和支撑所述分离介质的所述下游面表面的上游面。
12.根据权利要求11所述的气-液分离器组件，其中所述气_液流被一个或多个加速 喷嘴对着所述分离介质的所述上游面表面加速，所述加速喷嘴与所述分离介质的所述上游 面表面沿轴向方向通过轴向加速间隙相隔开，所述分离介质相对于所述轴向方向横向地延 伸，并且所述间隔肋条具有给定的轴向长度，所述给定的轴向长度设定所述轴向加速间隙 的轴向长度。
13.根据权利要求12所述的气-液分离器组件，其中所述外壳具有圆周侧壁，所述圆周 侧壁围绕和限定了其内部的腔室并限定了其外部的所述环回通道，所述腔室在所述上游面 表面的下游并接受所述第二路径，所述间隔肋条在所述腔室内，所述侧壁具有一个或多个 开口，所述开口使所述第二路径在所述聚结后自其经过。
14.根据权利要求12所述的气-液分离器组件，其中所述间隔肋条包括多个以径向辐 条样式自中心轮毂状部径向地向外延伸至环形圆周侧壁的肋条，所述环形圆周侧壁限定了 所述环回通道，所述侧壁限定了在其内部、在所述上游面表面的下游并接受所述第二路径 的腔室，所述侧壁具有一个或多个开口，所述开口使所述第二路径在所述聚结后自其经过。
15.根据权利要求5所述的气-液分离器组件，其中所述气-液流被一个或多个加速喷嘴对着所述分离介质的所述上游面表面加速，所述 加速喷嘴与所述分离介质的所述上游面表面通过轴向加速间隙沿轴向方向相隔开；所述分离介质相对于所述轴向方向横向地延伸；所述气-液流对着所述分离介质的所述上游面表面轴向地流动；所述外壳限定了至所述出口的出口流动通道；所述第一路径沿着所述分离介质的所述上游面表面横向地流动至所述出口流动通道；所述第二路径轴向地流经所述分离介质并再横向地流至所述出口流动通道。
16.根据权利要求15所述的气-液分离器组件，其中所述第一和第二路径在所述出口 流动通道内再次汇合。
17.根据权利要求16所述的气-液分离器组件，其中所述分离介质横向地向外延伸至横向外缘；所述第一路径沿着所述分离介质的所述上游面表面并超出所述横向外缘横向地向外 流动，并再在所述出口流动通道内轴向地流动。
18.一种气-液分离器组件，包括外壳，所述外壳具有自上游至下游自其经过的流动 路径，所述外壳具有接受气-液流的进口以及排放气流的出口 ；在所述外壳内的分离器，所 述分离器引起液体微粒自所述气-液流的分离，所述分离器将所述流动路径分成第一和第 二经分开的分路径，所述第一经分开的分路径是凭借惯性冲击实现液体微粒自所述气-液 流的分离的冲击-分离路径，所述第二经分开的分路径是凭借聚结实现液体微粒自所述 气-液流的分离的聚结-分离路径。
19.根据权利要求18所述的气-液分离器组件，其中所述分离器包括冲击器和聚结器；所述冲击器包括多孔的冲击表面；所述第一经分开的分路径在所述多孔的冲击表面处产生方向上的变化以凭借惯性冲 击实现液体微粒的分离；所述第二经分开的分路径流经所述多孔的冲击表面并流入所述聚结器中以凭借聚结 实现液体微粒的分离。
20.根据权利要求19所述的气-液分离器组件，其中所述外壳限定了环回通道，所述环回通道引导来自所述多孔的冲击表面的所述第一经 分开的分路径在所述聚结器的下游与所述第二经分开的分路径再次汇合；所述第一和第二经分开的分路径各自流至所述出口，以使得如果所述聚结器塞住和阻 住了自其经过的所述第二经分开的分路径的流动，所述第一经分开的分路径继续流至所述 出口 ；所述分离器包括分离介质，所述分离介质具有提供所述多孔的冲击表面的上游面表 面，以及纵深介质，所述纵深介质自所述上游面表面向下游延伸并使所述第二经分开的分 路径自其经过，以凭借聚结提供所述液体微粒的分离。
21.根据权利要求20所述的气-液分离器组件，其中所述外壳包括介质支撑结构，所述介质支撑结构支撑所述分离介质并限定了腔室，所 述腔室在所述上游面表面的下游并接受所述第二经分开的分路径；所述腔室具有侧壁，所述侧壁带有一个或多个开口，所述开口使所述第二经分开的分 路径在所述聚结后自其经过；以及所述第二经分开的分路径自所述一个或多个开口流至所述出口。
全文摘要
一种气-液分离器组件，具有双流动第一和第二经分开的分路径。第一路径是凭借惯性冲击实现液体微粒自气-液流的分离的冲击分离路径。第二路径是凭借聚结实现液体微粒自气-液流的分离的聚结-分离路径。
文档编号B01D45/12GK102105205SQ200980130285
公开日2011年6月22日 申请日期2009年6月18日 优先权日2008年7月31日
发明者丹尼尔·Y·霍奇斯, 克里斯托弗·E·霍尔姆, 布赖恩·W·施瓦德, 彼得·K·赫尔曼, 梅文·I·科蒂尼奥, 马修·T·凡登布什 申请人:康明斯过滤Ip公司