一种离心分子膜式车用氮氧分离装置的制造方法

文档序号:8783707阅读:465来源:国知局
一种离心分子膜式车用氮氧分离装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及车用制氧技术领域,特别涉及一种利用离心与分子膜结合的式车用氮氧分离装置。
【背景技术】
[0002]随着经济发展,能源紧缺和环境污染也成为世界性难题,如何进一步提高内燃机效率、节约燃料、降低排放成为内燃机技术发展的重要方向之一;随着汽车技术的发展,内燃机技术,例如涡轮增压、高压缩比与抗震燃料、多点直喷、分层燃烧、稀薄燃烧、进排气调节、高能点火等各方面技术已经发展地非常成熟,内燃机热效率已经面临系统瓶颈;要进一步提高内燃机性能,通过调节可燃混合气的组分来辅助改善燃烧性能是发展的重要方向之一,例如富氢燃烧、富氧燃烧都可以极大地直接改善燃烧性能。随着氧气含量的提高,燃烧对于气缸材料的要求也越高,根据目前气缸材料的不同,富氧燃烧的氧浓度一般在31% -34%以下,富氧浓度还是较低的。因此,车载氮氧分离装置主要目标是从普通空气中实时地大量地分离出富氧浓度的空气。
[0003]现有氮氧分离技术主要有变压吸附法、膜法分离、磁分离、离心分离等技术。目前市场上销售的采用变压吸附法的制氧机有装配工艺复杂,内部气管接口多,体积大,效率低,气密性差,制作成本高等缺点。膜法分离采用的有机分子膜遇油、水易失效,密封要求高。磁分离技术效率低,技术复杂。离心分离所需装置体积大,轴承磨损严重,工艺要求高。
[0004]因此,车载富氧燃烧发动机必须要提供一种简洁高效的氮氧分离装置,来解决现有技术中存在的问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供了一种离心分子膜式氮氧分离装置,将氮氧分离技术中分子膜技术与尚心分尚技术结合起来,克服了分子膜技术分尚效率低和尚心分尚技术体积大的缺陷,能够快速高效地将空气中的氮气和氧气分离,进而为发动机的燃烧过程提供高含氧量的空气,以提高燃烧效率。
[0006]本实用新型提供的技术方案为:
[0007]一种离心分子膜式车用氮氧分离装置,包括:
[0008]壳体,其内形成有容纳空气的容置空腔,所述壳体上部设置有空气进气口,以使空气流入所述容置空腔;
[0009]转子,其设置在所述容置空腔内,所述转子轴线竖直布置,所述转子绕其轴线旋转,带动容置空腔内空气做离心运动并自上而下流动;以及
[0010]分子膜,其设置在所述容置空腔内的下部外侧,并与所述壳体围成单独的容纳富氧空气的氧气容纳腔,所述分子膜拦截空气中的氮气以使空气中的氧气进入所述氧气容纳腔;
[0011 ] 其中,所述壳体上设置有与所述氧气容纳腔相联通氧气出口,所述壳体底部设置有与所述容置空腔相联通的氮气出气口。
[0012]优选的是,所述转子自上而下设置有多个,所述多个转子公用一个
[0013]优选的是,其特征在于,所述转子轴通过浮动轴承连接于所述壳体以减轻所述浮动轴承磨损。
[0014]优选的是,所述空气进气口与汽车涡轮增压器出气口相连接。
[0015]优选的是,其特征在于,所述转子由汽车涡轮增压器的涡轮轴驱动。
[0016]优选的是,涡轮增压器涡轮轴与所述转子间设置有减速器,以调节所述转子转速。
[0017]优选的是,所述分子膜采用无孔聚合物材料。
[0018]一种汽车,包括上述离心分子膜式车用氮氧分离装置。
[0019]本实用新型的有益效果为:本实用新型提供车用氮氧分离装置,将氮氧分离技术中离心法与分子膜法结合使用,大大降低了装置体积,降低了布置难度。同时由于在离心腔内已实现氮氧初步分离,因此所需分子膜面积大大减小,极大地降低了制造成本,与加工难度。另外此结构避免了分子膜处的富氮空气的积累,增加了分子膜使用寿命。最终由于氧浓度提高,提高燃料的燃烧利用率,发动机更加节能环保。与现有技术相比,该车载电磁氮氧分离装置具结构简单、制造成本低、装置体积小、氧提纯效果佳、浓度可控、使用寿命高等特点。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型所述的离心分子膜式车用氮氧分离装置主视图。
[0021]图2为本实用新型所述的离心分子膜式车用氮氧分离装置I向的剖视图。
[0022]图3为本实用新型所述的离心分子膜式车用氮氧分离装置II向的剖视图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0024]如图1所示,本实用新型是一种车用的利用离心分离氮气氧气与分子膜分离技术相结合的制氧装置,其包括壳体、转子17和分子膜16。在壳体内形成有容纳空气的容置空腔,所述壳体上部设置有空气进气口,以使空气流入所述容置空腔;转子17设置在容置空腔内,转子17的转子轴6竖直布置,转子17绕其轴线6旋转,带动容置空腔内空气做离心运动并自上而下流动;分子膜16设置在所述容置空腔内的下部外侧,并与所述壳体围成单独的容纳富氧空气的氧气容纳腔,分子膜16拦截空气中的氮气以使空气中的氧气进入氧气容纳腔从而完成氮氧的分离。在壳体上设置有与氧气容纳腔相联通氧气出口 13,在壳体底部设置有与容置空腔相联通的氮气出气口 10。
[0025]壳体包括具有外壁I和内壁2的侧壳体,紧固螺栓3及上盖4,上盖4置于侧壳体的上方,通过紧固螺栓3与侧壳体密闭连接。在壳体内形成离心腔腔体部分,在离心腔腔体内可容纳其他部件及待分离的空气。
[0026]转子17在离心腔腔体内自上而下设置有多个,转子17绕其轴线旋转,转子17由若干片叶片组成,经压缩的空气从空气进气口进入到离心腔腔体内后,在转子17的带动下做圆周运动。因此空气会受到离心力的作用,由于氮气分子和氧气分子的质量不同,氧气分子的质量要大于氮气分子的质量,所以在离心过程中,质量相对更大的氧分子会受到较大的离心力作用而在作圆周运动过程中在外层逐渐聚集,氮分子趋于内层。转子17的叶片具有一定角度的倾斜,能够带动空气自上而下的流动,因而沿着转子转轴6向下外层氧浓度会逐渐增高,因此会出现氧浓度梯度。即氧气两分子在转子17的带动下,一方面沿转子转轴6向下运动,一方面会逐渐向离心腔外层聚集,完成了氮气和氧气的初步分离。
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