离心分离器和具有相关类型离心分离器的过滤装置制造方法

离心分离器和具有相关类型离心分离器的过滤装置制造方法
【专利摘要】一种用于从流体（9）中分离颗粒（11）的离心分离器（1），包括一个具有一个流入口（13）和一个流出口（14）的外壳（2），并且包括用于在流过所述流入口（13）的流体中生成紊流（12）的多个导向叶片（3-8），其中所述至少两个导向叶片（3，4）的前缘（17，18）相对所述外壳（2）的横截面（112）具有不同的间距（a1，a2），所述横截面大体上垂直于所述流体（9）的流入方向（R）。
【专利说明】离心分离器和具有相关类型离心分离器的过滤装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种离心分离器和一种过滤装置，例如，用于过滤提供给内燃机的助
燃空气。
【背景技术】
[0002]离心分离器，又称为旋风过滤器，旋风器或旋风分离器，用于分离流体中所包含的固体或液体颗粒。对流入离心分离器的流体进行引导，以便离心力对有待从所述流体中分离的颗粒进行加速，使得所述颗粒能够收集在所述分离器内。一种构型的旋风分离器是所谓的轴向或直列旋风器。直列旋风器通常包括一个大体上为直线的管状外壳，所谓的旋风管。待净化的空气流过该旋风管。为了产生离心力，大多数场合下，导向叶片被插入所述旋风管的流入端，所述导向叶片在所述分离器外壳内产生螺旋紊流。通过这种涡旋，所述流体中所包含的颗粒在向心力的作用下朝向所述旋风管径向向外运动，以便位于外侧的径向流体比位于内侧的径向流体具有更高的含尘量。所述导向叶片结构的下游，一般有一个浸没管延伸到所述旋风管中，所述浸没管的直径小于所述旋风管的直径。在所述导向叶片结构和所述浸没管之间，通常提供一个间隙，在这里能够形成旋流，因此，所述颗粒能够向外运动。位于外侧的具有较高颗粒含量的径向流体部分被排泄到所述浸没管外面，而以这种方式净化的空气轴向流过所述浸没管而不改变方向。
[0003]例如，可将轴向或直列旋风器用作净化内燃机助燃空气的空气过滤器。特别是在含尘环境中，特别是在使用农业机械或施工机械的场合下，一直适合使用旋风过滤器或离心分离器。
[0004]为了提高从空气或流体中分离污染颗粒的程度，过去曾提出过多级过滤装置。例如，在旋风预过滤的下游，可以进行另一次净化过滤。不过，这会加大生产成本，并且对相关过滤装置的安装产生额外的限制。因此，需要改进离心分离器的过滤能力，特别是在用作内燃机空气过滤器时的过滤能力。

【发明内容】

[0005]因此，本发明的目的是提高一种改进的离心分离器。
[0006]因此，提供了一种用于从流体中分离颗粒的离心分离器。所述离心分离器包括一个外壳，该外壳具有一个流入口和一个流出口，以及用于使流过所述流入口的流体生成紊流的多个导向叶片。
[0007]在所述离心分离器的实施方案中，至少两个导向叶片的前缘相对所述外壳横截面具有不同的间距，所述横截面大体上垂直于所述流体的流入方向。所述横截面可以被视为沿所述外壳的任意位置的参考面。
[0008]也可以这样说，至少两个导向叶片沿所述流体的流动方向具有不同的长度。
[0009]在以下说明中，离心分离器也被理解成为旋风器，旋风分离器，旋风过滤器或旋风集尘器。所提供的离心分离器特别被制成轴向旋风器，例如，其中所述外壳为管状或套筒形状，并且，要过滤的流体大体上沿所述外壳的纵向轴或对称轴流过所述分离器。要分离的颗粒由沿朝向所述外壳壁的方向生成的紊流径向加速，并且可以从那里排出。
[0010] 申请人:的研究业已证实，与所有导向叶片具有相同长度的传统导向叶片结构相t匕，如果得到的导向叶片装置装配具有不同长度的叶片，或所述叶片的前缘位于不同的位置，这样的离心分离器可达到更好的分离度。
[0011]在流过所述离心分离器时，流入的流体，如含有颗粒的空气，首先撞击一个或多个第一导向叶片的前缘，随后撞击一个或多个其他导向叶片的前缘。
[0012]例如，所述多个导向叶片之一在所述流入口部位缩短。这意味着对于不同长度的叶片来说，流入的流体根据相应的导向叶片，沿所述导向叶片流动不同的距离。结果，相关的流量剖面和流体动力学会对所述离心分离器的分离度和压力损失产生明确的影响。总之，这会产生一种更有效的流体分离器，并且在所述外壳内的有力的流动条件可产生高的颗粒分离度。
[0013]例如,在所述流入侧,至少两个导向叶片沿所述流体的流动方向相对流入口具有不同的间距。导向叶片的数量可以为偶数或奇数。当一种离心分离器具有三个导向叶片时，就足以将一个导向叶片做的较短，例如，沿所述离心分离器的轴线，以便获得改善的分罔度。
[0014]在所述离心分离器的实施方案中，所述导向叶片分布在所述轴心和外壳的外壳壁之间。例如，所述轴心沿所述外壳的纵向轴或对称轴呈直线延伸。所述外壳，特别是在某些部分，可以为套管状或管状。所述轴心一般具有预定的直径。所得到的导向叶片的宽度是由所述轴心的直径以及所述外壳的内径决定的。
[0015]在所述具有套管状或管状外壳的离心分离器的实施方案中，所述导向叶片和所述轴心构成了被插入所述外壳的圆柱形导向叶片装置。因此，所述导向叶片装置可优选装配或将具有不同长度的导向叶片插入不同的外壳。
[0016]所述导向叶片一般是固定安装的。不过，为了以便利的方式产生紊流或涡流，也可以采用可旋转的或可移动的导向叶片。
[0017]芯径优选为10-20 mm。特别优选的芯径为14-17 mm。通过所述轴心直径，可以优化所述离心分离器的外壳内的流动特性。
[0018]在所述离心分离器的实施方案中，至少一个导向叶片的厚度从所述轴心到所述外壳壁是变化的。例如，所述导向叶片，可以螺旋桨，蜗杆或螺杆形式卷绕在所述轴心周围，可相对其厚度进行模制。例如，在所述轴心和所述外壳壁之间，相应导向叶片的厚度可先增力口，然后再朝向所述外壳壁减少。通过合适的厚度剖面，可以改善所述流体的涡旋形成或流动特性。
[0019]作为替代或补充，在所述离心分离器的另一个实施方案中，至少一个导向叶片的厚度是沿其长度方向变化的。长度基本上可以被理解为当颗粒流过所述离心分离器或是被流体携带时，所述颗粒沿所述导向叶片移动的距离。所述导向叶片的长度一般与导向装置的高度成比例。另外，通过沿其长度方向改变所述导向叶片的厚度，能够以有利的方式调整流动特性。
[0020]在所述离心分离器的另一个实施方案中，至少一个导向叶片的叶片角是沿其长度方向变化的。相应的导向叶片具有前侧或前缘以及位于另一边的后侧或后缘，其中，所述叶片角可具体为相对所述离心分离器或外壳的纵向轴。位于所述导向叶片的一个部位的叶片角，是在导向装置或离心分离器的切面和纵向轴之间形成的角度。例如，在所述流入侧，沿朝向所述离心分离器的流入口的方向的流入角小于沿朝向所述流出口的方向的流出侧的流出角。作为另一种角度值，还可以相对圆周线或垂直于所述离心分离器的对称轴或纵向轴的横截面确定迎角。导向叶片某一部位的叶片角和迎角的总和为90度。
[0021]通过改变所述迎角，可以改善所述离心分离器中的流动特性。
[0022]所述离心分离器的实施方案还可以设计成至少一个导向叶片的流入剖面为波浪形或弧形。例如，与所述前缘一致的流入剖面可以是非线性的。尤其是，对于具有不同长度的导向叶片的导向装置来说，导向叶片的不同长度可通过所述流入剖面接近。
[0023]离心分离器的优选实施方案包括正好六个导向叶片。不过，还可以采用较少的叶片，以便在流体通过所述离心分离器时产生较低的压力损失。 申请人:的研究业已证实，使用的叶片越多，在预定的分离度下可将所述导向装置做的越短。
[0024]另外， 申请人:的研究业已证实，相对垂直于所述纵向轴的横截面的平均迎角为40°-50°是特别有利的。另外，所述轴心和所述外壳壁之间的迎角可以在25°-35°的范围内。例如，所述叶片迎角在所述轴心处接近60°，在所述外壳壁处接近29°。
[0025]优选的是，所述导向叶片不与垂直于流入方向的任何横截面重叠。这样，在相邻的导向叶片之间总是存在小的间隙。这有利于生产，特别是在采用注射成型方法时，因为不需要复杂的底切。因此，所述离心分离器能够以特别省钱的方式生产。合适的材料特别是塑料，而在个案中，可以采用适合安装环境和工作温度的金属或其他。
[0026]在所述离心分离器的实施方案中，所述轴心比所述导向叶片长。例如，所述轴心可以沿朝向所述外壳或的流入口的方向突出，并且还可以沿朝向所述流出口的方向形成空转轮毂。例如，优选的旋转对称轴心，可以沿流体流动方向收缩，并且能够影响所述流动特性。例如，所述轴心直径与所述外壳壁和所述轴心之间的间距的比例为2-4。所述轴心和所述外壳壁之间的间距还可以被称作所述导向叶片的宽度。
[0027]在另一个实施方案中,所述外壳的横截面沿流动方向变化。例如,所述横截面沿从流入口到所述流出口的纵向轴增加。这可导致所述外壳形成锥形形状。另外，所述外壳可以在某些部分为锥形。例如，所述导向装置安装在所述外壳的套管形状或圆柱形部分，而在所述紊流作用于所述流体的朝向所述流出口的流出部分具有锥形加宽的形状。所述椎体的开度角优选为2°-6°。
[0028]所述离心分离器可选择性包括一个浸没管，该浸没管设置在所述外壳中，并且沿朝向所述流入口的方向延伸。所述浸没管能够以管状或套管状形式成型。优选的是，所述浸没管构成具有朝向流入口收缩的截面。伸入所述外壳的浸没管的直径优选小于所述外壳或旋风管的直径。更优选的是，沿所述轴向方向在所述导向叶片和所述浸没管之间提供间隙。其优点是可以在那里形成旋流，该旋流使得颗粒可以向外侧移动，而无需改变总体流向。因此，可以获得小的压力损失。
[0029]特别是，在所述浸没管或所述流出口部位，沿朝向所述流入口的方向锥形收缩的浸没管与锥形形状的外壳部分的组合可产生特别有利的流动条件和特别有利的所述离心分离器的分离度。
[0030]在所述离心分离器的优选实施方案中，所述浸没管通过浸没管板固定在所述流出口。例如，所述浸没管板与所述浸没管一起封闭所述外壳的流出口。在这种场合下，所述浸没管板起着诸如圆环的作用，其外径与所述流出口相当，其内径与所述浸没管边缘相当。[0031 ] 另外，在某些实施方案中，所述离心分离器具备颗粒排泄口。所述颗粒排泄口优选在所述外壳壁上打开一个相对所述外壳的纵向轴的预定的角部段。另外，所述颗粒排泄口具有一定排泄孔或排泄窗口深度。例如，所述深度是沿所述外壳的纵向轴测量的。
[0032]在所述颗粒排泄窗口的优选实施方案中，所述深度为10-20 mm，特别优选为13-15mm。所述颗粒排泄窗口的开度角优选为60°-90°。特别优选的是，所述开度角为75°-85°。
[0033]另外，提供了一种过滤装置。所述过滤装置包括多个具有上述一个或多个特征的离心分离器。所述离心分离器设置在所述过滤装置的外壳中，所述外壳包括多个开口，如所述离心分离器的流入口，并且包括一个流出部分，该部分以流体密封形式与所述开口隔离。所述离心分离器的流出口与所述流出部分结合。因此，多个离心分离器能够并联过滤，例如，用于净化内燃机的助燃空气。通过所述离心分离器并联安装，可以调整流体通过所述过滤装置时的分离度和压力损失。
[0034]在所述过滤装置实施方案中，提供了一个排泄部分，该部分以流体密封方式与所述流出部分的流入口分离。所述排泄部分与所述离心分离器的颗粒排泄窗口连通。因此，提供了一个部位，该部位以流体密封和防尘方式密封，并且用于排泄分离的颗粒。
[0035]本发明的其他实施方式还包括没有明确提及的特征或业已在前面或在后面结合典型实施方案披露的离心分离器或过滤装置的实施方案的组合。本领域技术人员还可以增加或改变单个特征，作为对本发明相应基本形式的改进或补充。
[0036]本发明的其他构型是从属权利要求和在下面披露的本发明的典型实施方案的主题。在下文中，将结合附图通过典型实施方案对本发明做更详细地说明。
【专利附图】

【附图说明】
[0037]附图中:
图1表示一种离心分离器的实施方案的示意性纵剖视图；
图2表示一种离心分离器的实施方案的示意性剖视图；
图3表示一种离心分离器的实施方案的示意性透视图；
图4表一种导向叶片实施方案的意图；
图5-9表示导向叶片的示意性纵剖面；
图10表示一种具有离心分离器的过滤装置实施方案的透视图；
图11表示一种具有离心分离器的过滤装置实施方案的详细截面示意图；
图12表示一种具有离心分离器的过滤装置实施方案的剖视图；
图13表示第二种具有典型尺寸的离心分离器的实施方案的纵剖视图；
图14，15表示第二种具有典型尺寸的离心分离器的实施方案的的剖视图；
图16-18表示第三种离心分离器的实施方案的透视图和导向装置实施方案的剖视图； 图19，20表示导向装置其他实施方案的侧视图；
图21表示导向装置的透视图和剖视图用于说明角展度；
图22表示在所述离心分离器的实施方案中分离度和压力损失随角展度的变化而变化；和 图23表示在另一个离心分离器的实施方案中分离度随叶片数量变化而变化。
[0038]除非另有说明，在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相同的部件。
【具体实施方式】
[0039]图1表示一种离心分离器的实施方案的示意性纵剖视图。图2和3表示所述实施方案的横截面视图和透视图。
[0040]在离心或旋风分离器中，从携带颗粒的流体中除去所述颗粒。在图1中，通过箭头表示未净化流体9。未净化流体9，例如用于内燃机的空气可能含有粉尘或其他颗粒11。在经过合适的离心分离器1，例如，它被设计成轴向旋风器之后，净化的空气或流体10流出。
[0041]所述离心分离器I具有大体上圆柱形的外壳2。所述外壳2或所述离心分离器I具有一个纵向轴线15，在图1-3所示实施方案中，该纵向轴还相当于对称轴。在所述流入侧，提供一个流入口 13，并在所述流出侧提供一个流出口 14。在所述离心分离器I中，通过合适的流动导向在所述外壳2内形成涡流，其结果是，所述空气中的颗粒受到离心力的作用。这意味着，所述颗粒沿朝向所述圆柱形外壳壁23的方向向外驱动(参见图2)。参见图1，这些颗粒可以集聚在那里并且被排出。
[0042]为了形成所述涡旋形流动并因此使径向力作用于颗粒11，提供了具有合适导向叶片3，4的导向装置。所述导向叶片3，4能够以例如，螺杆形式或螺旋桨形式卷绕在所述离心分离器I的轴线15周围。它又被称作轴向旋风器。在图1所示附图中，沿所述纵向轴线15至少在靠近流入口 13的部分提供一个轴心16。参见图1和2，所述轴心16是通过所述导向叶片3,4固定的。所述导向叶片3,4导致形成紊流,如箭头12所示。从流入口 13引导至流出口 14的颗粒或流体沿所述导向叶片3，4流动。
[0043]在图3所示透视图中，可以看到具有流入口 13和流出口 14的套管状或圆柱形外壳2。参见图1，轴心16和所述导向叶片3，4构成了尤其是一个导向装置21。导向装置21可以近似圆柱形的形状，在图3中通过虚线表示。
[0044]图2表示所述离心分离器的横截面视图，示出了位于中心的轴心16和圆形外壳壁
23。在图2所示的横截面视图中，示出了三个导向叶片3，4，5，它们各自具有前缘或流入剖面20和后缘或流出剖面19。在图2中，仅提供了与导向叶片3的前缘20和后缘19相关的附图标记。在实施方案中，所述导向叶片或所述导向叶片装置21是这样配置的，使得在横截面中，即外壳轴线15的视图中，导向叶片不会相互重叠。这意味着，在相邻导向叶片的前缘20和后缘18之间，例如，在叶片3和4，4和5，以及5和3之间形成间隙22。因此，整个离心分离器I能够由一种材料以整体形式以简单的方式生产。具体讲，可以采用注射成型方法。不过，原则上周向导向叶片可具有底切。
[0045]在图4中，示出了导向叶片的示意图。箭头9表示未净化流体的流入方向。导向叶片3包括一个前缘20和一个后缘19。条形导向叶片3是螺旋形或螺线形绕相应的轴心16安装的，如图1-3所示。
[0046]导向叶片3，4的长度L尺寸如图1所示。例如，导向叶片3，4的长度L可以是颗粒在导向叶片的表面上从流入侧移动到流出侧的距离。图1所示实施方案提供了具有不同长度的导向叶片3，4。这意味着，导向叶片3以间距dl开始，从流入口 13沿朝向流出口 14的方向延伸。图1中示出的第二导向叶片4以大于dl的间距d2，从流入口 13沿朝向流出口 14的方向延伸。在图1的横截面中，虚线17和虚线18分别表示导向叶片3和4相对流入口 13的相应的前缘位置。
[0047]在图1和3中，横截面112通过点画线表示，其中，横截面112沿垂直于外壳2的纵向轴线15的方向，因此，同样大体上垂直于未净化空气9的流入方向R，该方向通过箭头R表示。相应的横截面可以呈现在沿外壳轴线15的任意位置，并且用作，例如，导向叶片3，4的前缘20的参考平面。例如，可以看出，导向叶片3的前缘20距离横截面112的剖面间距为al，导向叶片4的前缘20的间距a2 < al。换言之，在所示出的离心分离器I的实施方案中，至少两个导向叶片3，4的前缘20相对外壳2横截面112分别具有不同的间距al和a2,横截面112大体上垂直于未净化空气9的流入方向R。
[0048] 申请人:的研究业已证实，通过不同安装的前缘20或不同长度的导向叶片3，4，例如，相对距离流入口 13的间距，可使离心分离器I获得改进的分离特性。
[0049]为了更详细地说明导向叶片3，4的几何形状和构造，示出了相对所述长度L的沿圆周U的相应的剖面，因此示出了所述导向叶片沿流动方向延伸的程度。
[0050]图5-8表示导向叶片的示意性纵剖面。虚线17表示导向叶片的位置，始于最接近所述流入口处。在图5-8中，粗线(斜线或曲线)沿其周边表示导向叶片，以及所述导向叶片装置的长度或高度。另外，平面112以及相关的间距al和a2通过点画线表示。图1表示用于在流体中形成涡旋的4个具有相同长度的导向叶片。如果所述导向叶片具有不同长度或如果所述前缘朝向流入口 13差别化间隔或相对绘出的平面112差别化间隔，离心分离器可获得改善的颗粒分离效果。
[0051]例如，图6表示4个导向叶片3，4，5，6在所有情况下交替具有不同长度的可能性。同样，所示出的作为垂直于所述纵向轴的剖面线的虚线17和虚线18在所有场合下都是沿偏离流动方向的纵向轴线15方向的，并且示出了点画线平面112。所述导向叶片交替具有不同长度。相对流入口 13，导向叶片3和5始于相同的横截面17。位于它们之间的导向叶片4和6具有较短的长度，沿偏离横截面18处流体方向的纵向轴线15的方向开始。因此，在所有情况下，交替提供长的(3，5)和短的(4，6)导向叶片。图5和6中所示出的导向叶片大体上在直的。
[0052]如果所述导向叶片是弯曲的，可以获得流动特性的额外的改良。可以参见图7。比导向叶片4，6长的导向叶片3和5沿其长度L方向具有弯曲的轮廓。定性地看，很明显的是，相对流体流向或导向叶片3和5的纵向轴线15的叶片角朝向前缘的角度比朝向后缘的角度更扁平。
[0053]图8表示制造长度不同的导向叶片的另一种可能性。同样，示出了具有4个导向叶片3，4，5，8的例子。导向叶片3和5的前缘始于相同的横截面17。它们之间的导向叶片4，6的前缘沿流体方向以间距d3偏置。另外，导向叶片3和5，以及4和6的后缘分别以间距d4偏置。因此，在所有情况下，两个小的导向叶片4，6安装在长的导向叶片3，5之间。总体上，可将其视为所得到的导向叶片装置与轴心的高度hi。另外，图8表明导向叶片3和5是弯曲的，而导向叶片4和6具有大体上直的形状。具体讲，所述导向叶片彼此间不同的构型在离心分离器的外壳内产生了特别好的颗粒分离或流体导向效果。
[0054]在图9中，示出了一种形式的离心分离器，其中，导向叶片3，4，5，6具有相同的长度，但是，其前缘相对横截面112具有交替不同的间距al,a2。例如,从图9所示取向看,流入方向R是从上向下延伸。
[0055]多个上述实施方案的离心分离器可以在一个公用外壳中连接，以便构成一个过滤装置。在图10-12中，示出了具有离心分离器的过滤装置的实施方案。图10表示一种实施方案的透视图，图11表示插入其中的离心分离器详细视图，图12表示一种过滤装置实施方案的剖视图。
[0056]过滤装置100包括一个外壳102，其中整合了多个离心分离器1，10。从图10和12的取向看，携带颗粒的未净化流体9的流入是从左侧开始的。净化的流体10从右侧流出。分离的颗粒可以沿向下的方向排出，如黑色箭头11所示。外壳102上具有多个开口 113，其中，安装有离心分离器1，101的流入口 13。颗粒排泄口 126沿向下的方向从外壳102中排泄。从图11所示出的详细视图中可以看出，插入的离心分离器I包括一个中央轴心16，并且具有6个导向叶片3，4，5，6，7，8。从图1所示详细视图中可以看出，导向叶片5，7和3比导向叶片4，6和8短。
[0057]在图12所示横截面视图中，示出了一种离心分离器I的剖视图(虚线标出的矩形区域)。在随后的图13中，示出的一种离心分离器的实施方案的相应剖视图的详细结构。过滤装置100大体上包括三个区域。支撑区域112支撑或者固定离心分离器1，101的导向叶片装置区域。离心分离器1，101的流出口 14通向公共的流出部分114。流出部分114是与排泄部分126分尚的。所述尚心分尚器1，101设有与排泄部分126连通的颗粒窗口 26。在所述流入侧，污染的空气，例如，助燃空气，通过开口 113进入离心分离器1，101，流过所述离心分离器，在颗粒排泄窗口 26处排泄颗粒，并且，净化的空气从流出口 14排出，进入流出部分114。此时，可将净化的空气10提供给例如内燃机。与从图12的取向看其方向是向下的与重力加速度相比，排泄窗口 26的方向是相同的。因此，因此，所述颗粒在重力作用下通过排泄部分126下落， 并且可以被运走。离心分离器的并联安装，使得能够调整得到的压力损失和分离度。
[0058]如果排泄部分126处的压力低于流入口 113处的压力，相应的过滤装置100可以获得更好的过滤效果。例如，被设计成吸嘴的排泄部分可以与抽吸装置连接，该装置收集并除去灰尘。
[0059]图13，14和15示出了一种离心分离器的实施方案纵剖视图和横剖视图。另外，在这些附图中示出了典型尺寸。图13所示纵剖视图示出了具有一个由外壳壁23组成的外壳的离心分离器1，所述外壳具有圆柱形和圆锥形部分。在流入侧(左侧)，示出了流入口直径c3。在流出侧(右侧)，示出了流出口直径c4。沿流体流向，在图13中为从左至右的方向，所述外壳的直径增加。因此，横截面从流入口向流出口方向增加。
[0060]图13还示出了流出口半径r4，其中，r4 = 0.5c4。在流入口 13部位提供了导向装置21。导向装置21的高度为hi。导向装置21的高度hi被理解为相对于纵向轴线15的一部分，其中，所述导向叶片绕轴心16延伸。轴心16的芯径为Cl。所述导向叶片的宽度c2被理解为轴心16和外壳壁23之间的间距。因此，导向叶片的宽度c2 = 0.5c3 -cl。
[0061]从流出口 14开始，锥形浸没管24伸入外壳23内部。浸没管24是通过浸没管板25固定的，浸没管板25与外壳23的流出口 14耦联。浸没管24沿朝向导向装置21的方向，从流出口 14或浸没管板25处延伸，浸没深度为h3。浸没管24具有锥形形状。另外，所述外壳或所述外壳壁23的这一部分具有锥形形状。在图13中，示出了角Y和δ。角y表示外壳壁23相对纵向轴线15的角度。角δ表示由浸没管24和纵向轴所形成的角度。2°-6°的Y或δ角被证实为是有利的。由于所述外壳部分和浸没管板的锥形结构，有可能形成有利的流体导向。
[0062]另外，外壳壁23在其末端部分具有颗粒排泄窗口 26。颗粒排泄窗口 26沿纵向轴线15延伸，排泄窗口深度为h4。在图15中，示出了沿线A-A的剖面。颗粒排泄窗口 26相对纵向轴线16形成了角度范围β。因此，所述颗粒排泄窗口在外壳壁23上开出的角度为β。图14表示通过导向装置21的剖视图。与图2类似，在图14所示出的剖视图中示出了6个导向叶片3-8，其中，在每一个导向叶片之间具有间距22。因此，所述导向叶片不会重叠。
[0063]另外，图13示出了间距宽度b，即垂直于纵向轴线15的预定截面上的浸没管24和外壳壁23之间的间距。所述浸没管的最小直径用c5表示。因此，浸没管24沿朝向外壳23内部的方向将所述流出口位移浸没深度h3的距离。业已证实，10-20 mm的排泄窗口深度和70°-90°的开度角是有利的。浸没管24的浸没深度h3范围优选为30-50 mm。浸没管直径c5的选择范围为16-20 mm。浸没管板25和导向装置21之间的间距用h2表不,并且优选在60-80 mm范围内。芯径cl的优选范围为12 -18 mm。外壳壁23的锥形部分的角度、优选小于4°以避免流动分离。
[0064]还可以通过所述导向叶片的几何形状以有利方式设定分离度和压力损失。在图16-18中，示出了离心分离器的透视图和导向装置的剖视图。在这里，离心分离器I的实施方案的透视图在所有情况下都在左侧示出。所述离心分离器具有外壳壁23，该外壳壁包括锥形或套管状部分。例如，所 述离心分离器可以设计成如图13的剖视图所示。在所有场合下都示出了颗粒排泄窗口 26，并且示范性导向叶片用附图标记3表示。另外，可以看到轴心
16。图16-17所示出的的透视图表示从导向装置的上面观察或进入离心分离器I的流入口的示意图。
[0065]在图17中，颗粒排泄口 26的开度角β用虚线表示。在图16-18中，在所有情况下都是在右侧示出，具有所述导向叶片几何形状的剖面28在左侧示出。图16表示位于轴心16处环绕所述轴心的类似于气缸套28的剖面。在图17中，大体在外壳壁23和轴心16的中间位置形成切口 28，而在图18中，在所述导向叶片所处的外壳壁23的内部形成切口28。
[0066]在图16-17的右侧，示出了导向叶片3，4，5，6，7和8。因此，提供了正好六个导向叶片。在这里，导向叶片4，6和8比导向叶片3，5和7长。导向叶片3，5和7短了长度为间距d3。
[0067]另外，在图17中示出了迎角ε 1，ε 2。在图16_18的示意图中，迎角ε是相对垂直于离心分离器I的对称轴的横截面而言。相对横截面的迎角ε和相对所述纵向轴的叶片角α的总和合计为90度。例如，图17所示实施方案的迎角ε I大于迎角ε 2。从所述附图的取向看，迎角ε?位于所述流入侧，而迎角ε 2位于所述流出侧。另外，在每一种情况下都示出了所述导向叶片的厚度t。另外，在中示出了导向装置的高度hi。
[0068]通过扩大叶片角，可以优化旋风分离器I的分离特性。例如，位于轴心的相应的迎角ε (参见图16)可大于外壳壁部分的迎角(参见图18)。这可能导致迎角扩大到，例如，30°。在图17中，示出了接近45°的平均迎角。因此，所述迎角或所述叶片角从所述轴心到相应导向叶片的外壳壁是变化的。业已证实大约45°的平均角度是有利的叶片角或迎角。
[0069]图19表示导向装置的另一个实施方案的侧视图。这里，在所述流入侧，轴心16具有接近球形的圆顶，而在所述流出侧，它具有延伸超出导向装置的空转轮毂29。所述轴心的剖面还可以进一步调整。空转轮毂29以有利的方式影响涡流或流动分离。另外，在图19中示出了代表性的导向叶片3。导向叶片3的叶片角是沿流体流动方向变化的。所述导向叶片和所述离心分 离器纵轴或对称轴之间的角度在这里是指叶片角α I。例如，在所述流入侦牝角al大约为10°，并且沿朝向所述流出侧的方向增加，形成大约50°的叶片角ci2。逐渐加大的叶片角会导致更好的涡流，并因此产生更强的离心力作用在所述颗粒上。因此，能够以有利的方式影响分离。另外，导向叶片3的剖面可以针对其厚度进行调整。
[0070]最后，图20还示出了导向装置21实施方案的例子。从图20的取向看，流入侧位于顶部，而流出侧位于底部。位于中间的导向叶片3的例子表明位于轴心的迎角ε16大于位于外壳壁的迎角ε23。另外，可以看出导向叶片3具有倾斜的后缘19。在插入外壳的状态下，相应的导向叶片3在所述外壳处的长度大于在所述轴心处的长度。这又被称作渐进性叶端，这可导致离心分离器分离特性的进一步改善。
[0071]图21通过导向装置的剖视图和透视图的组合表示可能的角位置。所示出的情形与图16-18所示导向装置类似。所示出的导向装置21具有轴心16和外壳壁23，以及位于它们之间的导向叶片，其中，更详细地示出了一个导向叶片3及其剖面。图21还示出了所述导向装置的纵向轴线15。
[0072]位于轴心16的迎角为ε 16，而位于外壳23的迎角为ε 23。所述叶片是以螺旋式楼梯的形状特别制作的，在所述轴心和在所述外壳或所述外壳壁处具有不同的迎角和/或叶片角。ε 16和ε 23之间的差又被称作角展度Δ ε.另外，平均迎角εm可定义为大体上分布在轴心壁和外壳内壁中间的角度。平均迎角的合适的定义为:ε m = ( ε 23 + ε 16) /2。
[0073]可能的迎角范围在ε 16 ^ 80°至ε 23 ^ 20°之间。角展度Δε，是由内和外迎角形成的，它对相应导向装置的性能数据具有特殊影响。
[0074]图22表示角展度Δ ε在所有情况下以任意单位对分离度AG和压力损失dp的影响。可以看出执行角展度Δε，分离度AG提高；不过，与此同时，所述压力损失加大。 申请人:的研究业已证实，15°-35°的的角展度涉及可接受的压力损失，并且产生良好的过滤效果。20°-30°的角展度获得了特别好的过滤结果。
[0075]另外， 申请人:对用于导向装置的叶片数量对离心分离器效率的影响进行了研究。图23表示离心分离器的另一个实施方案的分离度AG随叶片数量N变化的示意图。分离度AG是以任意单位表示。图中的曲线相当于这样一种实施方案:其中，所述轴心直径相当于大约15.5 mm，而叶片角ε~45°。从该图中可以看出，当叶片数量为Ν=6至Ν=7时，获得了最大分离度。因此，具有6个导向叶片的离心分离器是特别优选的。例如，与交替缩短的导向叶片和/或迎角或叶片角的角展度的组合，获得了特别有效的离心分离器，当要净化的流体通过时，具有有利的分离度和压力损失。所示出的有关缩短的叶片，角展度排泄窗口的形状和/或浸没管的几何形状以潜在的和协同的方式相互作，导致能够以简单的方式生产出过滤装置并且具有良好的过滤效率。
[0076]尽管业已基于离心分离器的各种例子和特征对本发明进行了说明，但本发明并不局限于这些说明，而是能够以各种方式进行改进。具体讲，在附图和实施方案中讨论的各种特征可以相互组合。不是绝对必要提供具有不同长度的导向叶片。单独调整迎角，叶片角，长度，宽度，或芯径与外壳直径之比，就能够改进旋风分离器。另外，所提到的数字和导向叶片的数量仅被理解为事例。例如，2-10的值都可用于所述导向叶片。所述离心分离器的材料可针对相应的应用领域进行调整。具体讲，可以使用适合注射成型的塑料。
【权利要求】
1.一种用于从流体(9)中分离颗粒(11)的离心分离器(I)，包括一个具有一个流入口(13)和一个流出口(14)的外壳(2)，以及用于在流过所述流入口(13)的流体中生成紊流(12)的多个导向叶片(3-8)，其中所述至少两个导向叶片(3，4)的前缘(17，18)相对所述外壳(2)的横截面(112)具有不同的间距(al，a2)，所述横截面大体上垂直于所述流体(9)的流入方向(R)。
2.如权利要求1所述的离心分离器(1)，其中，至少两个导向叶片(3，4)具有不同的长度(L)。
3.如权利要求1或2所述的离心分离器(1)，其中，在所述流入侧，所述至少两个导向叶片(3，4)沿流体流动方向具有距所述流入口( 13)不同的间距(dl，d2)。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的离心分离器(1)，其中所述导向叶片(3-8)分布在轴心(16)和所述外壳(2)的外壳壁(23)之间。
5.如权利要求4所述的离心分离器(I)，其中所述外壳(2)至少在某些部分是以套管形状或管状形式成型的，并且所述导向叶片(3-8)和轴心(16)形成一个插入所述外壳(2)的圆柱形导向叶片装置(21)。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的离心分离器(1)，其中所述导向叶片(3-8)是固定安装的。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的离心分离器(1)，其中，至少一个导向叶片(3-8)的厚度(t)从所述轴心 (16)到所述外壳壁(23)是变化的。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的离心分离器(1)，其中，至少一个导向叶片(3-8)的厚度(t)沿其长度方向变化。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的离心分离器(1)，其中，至少一个导向叶片(3-8)的迎角(ε )沿其长度方向变化。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的离心分离器(1)，其中，至少一个导向叶片(3-8)的迎角(ε )从所述轴心(16)到所述外壳壁(23)是变化的。
11.如权利要求ι-?ο中任意一项所述的离心分离器(1)，其中，至少一个导向叶片(3-8)的流入剖面(20)是弯曲的。
12.如权利要求1-11中任意一项所述的离心分离器(1)，包括正好六个导向叶片(3-8)。
13.如权利要求1-12中任意一项所述的离心分离器(1)，其中所述导向叶片(3-8)在垂直于流入方向的横截面上不相互重叠。
14.如权利要求1-13中任意一项所述的离心分离器(1)，其中所述轴心(16)比所述导向叶片(3-8)长。
15.如权利要求1-14中任意一项所述的离心分离器(I)，其中，芯径(Cl)与所述外壳壁(23)和所述轴心之间的间距(c2)的比例为2-4。
16.如权利要求1-15中任意一项所述的离心分离器(1)，其中，所述外壳(2)的横截面沿流动方向增加。
17.如权利要求1-16中任意一项所述的离心分离器(1)，其中，在所述外壳(2)上安装一个浸没管(24)，所述浸没管的横截面优先从所述流出口(14)沿朝向所述流入口(13)的方向收缩。
18.如权利要求17所述的离心分离器(1)，其中，通过浸没管板(25)将所述浸没管(24)固定在所述流出口(14)上。
19.如权利要求1-18中任意一项所述的离心分离器(1)，还包括一个颗粒排泄口(26)，该排泄口相对所述外壳(2)的纵向轴线(15)在外壳壁(23)上打开一个预定的角度段。
20.如权利要求1-19中任意一项所述的离心分离器(1)，其中所述浸没管沿所述轴向方向是与所述导向叶片分开的。
21.一种过滤装置(100)包括多个如权利要求1-19中任意一项所述的离心分离器(1，101)，以及一个外壳(102)，该外壳包括多个开口(113)作为所述离心分离器(1，101)的流入口(13)，以及一个流出部分(114)，该流出部分是以流体密封方式与所述开口(113)分开的，并且，所述离心 分离器(1，101)的流出口(14)与该流出部分连接。
22.如权利要求20所述的过滤装置(100)，包括一个排泄部分(126)，该排泄部分是以流体密封方式与所述流入口(113)和所述流出部分(114)分开的，并且与颗粒排泄窗口(26)连通。
【文档编号】B04C3/06GK103998141SQ201280063806
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年12月3日 优先权日:2011年12月23日
【发明者】S.阿克曼, V.格赖夫, U.穆舍尔克瑙茨, M.克拉克斯纳 申请人:曼·胡默尔有限公司