专利名称：用于内燃机曲轴箱通风的分离器的制作方法
用于内燃机曲轴箱通风的分离器
本发明涉及一种具有根据权利要求1的前序部分的特征的用于内燃机曲轴箱通 风的分离器。
背景技术：
针对内燃机的曲轴箱通风，使用带有涡旋腔的涡旋分离器。涡旋腔沿着纵轴线 延伸，且以该纵轴线为基准，具有入口侧的端部，该端部带有用于通风流的切向入口。 通风流在涡旋腔中由于切向的导向而产生涡旋，该涡流结合起作用的离心力使得在通风 流中带走的油分离。所述油沉积在涡旋腔的壁上，并经由排流口而分离出去。
通常，为此采用所谓的逆流式旋流器的结构形式，其中用于油的排流口和用于 净化后的气流的出口位于涡旋腔的相对端上。在这里，出口位于与入口相同的一侧，而 排流口则位于相对侧。在这里，流体发生转向，并经由所谓的潜管在涡旋腔的入口侧的 顶面处导出。也可以代之以采用所谓的恒流式旋流器，其中用于油的排流口和用于洁净 气体的单独的出口位于同一侧，而与入口相对。通过直接比较，逆流式旋流器具有在压 力损失和分离颗粒直径之间的改善的比值，或者具有改善的分离度，其中分离颗粒直径 (Trennkorndurchmesser)用作有待分离的油滴的下限值大小的量度。
另外已知的是，就涡旋分离器而言，一般来说除了压力损失外，分离颗粒直径 还取决于分离器的结构尺寸。在压力损失相同的情况下，分离颗粒直径随着涡旋分离器 的结构尺寸减小而减小。在结构尺寸减小的情况下，小颗粒的分离度也增大。出于这 个原因，力求代替一个或一些较大的涡旋分离器而使用大量较小的平行连接的涡旋分离ο
然而，由于已有的潜管，对逆流式旋流器的几何尺寸缩小有一定限制，故不能 缩小到任意程度。在这种意义下，同样的情况也适合于恒流式旋流器，其中用于油的排 流口和用于净化后的气流的出口具有相应的结构空间。因此还需要在结构体积减小的情 况下提高分离度。
本发明的目的在于，对所述类型的分离器予以改进，使得在结构空间较小的情 况下实现较高的效率。
该目的通过一种具有权利要求1的特征的分离器得以实现。 发明内容
提出一种用于内燃机曲轴箱通风的分离器，其中涡旋腔以其纵轴线为基准，在 其与入口侧端部相对的出口侧端部上，具有用于通风流和随同通风流带走的油的共同的 出口。在这里，涡旋腔的出口区域被带有隔挡底和圆周壁的罐形隔挡包围，其中隔挡底 间隔开地遮盖出口。
涡旋腔在这里并非用作分离器，因为不同于恒流式旋流器的已知结构形状，油 与通风流一起排出，亦即尚未与通风流分离。更确切地说，在涡旋腔中产生的涡旋有助 于油雾和细小的油滴凝聚成较大的油滴或油膜。如此得到的通风流在穿过出口之后在隔挡底处且在罐形隔挡的圆周壁处以涡旋腔的纵轴线为基准转向180°。凝聚的油滴由于其 惯量较大而只能有限地进行转向。更确切地说，这种油滴根据其大小要么到达罐形隔挡 的隔挡底，要么到达罐形隔挡的圆周壁，并在这里形成被分离的油膜。
由于涡旋腔和罐形隔挡相互嵌接，形成了一种非常紧凑的结构形状，这几乎能 任意地将装置小型化。特别是可以使得相应小的多个涡旋腔与罐形隔挡导流地平行连 接，由此基于数量效应(GroBeneffekt)产生明显增强的分离效果。
根据一种优选的改进，出口由在平面上环绕的边缘限定而成，其中经由边缘展 开的平面与隔挡底彼此平行。在隔挡底处，流体在所有径向上都均勻地转向，且使得油 滴均勻地分布滞留在圆周上。
最好在出口边缘与隔挡底之间形成一种环绕的间隙，该间隙的横截面积小于出 口的横截面积。由此使得通风流在间隙内加速，这种加速结合通风流的转向，增强了油 滴的离心力作用，进而提高了分离效率。
罐形隔挡最好相对于涡旋腔的纵轴线轴向平行地特别是同轴地布置。以涡旋腔 的纵轴线为基准，通风流转向180°，且沿着涡旋腔的圆周均勻分布地转向。这能实现对 整个圆周区域的导流的优化，并有助于提高效率。
根据一种优选的实施方式，涡旋腔沿着其纵轴线，从入口侧端部起直至出口侧 端部包括出口在内，具有恒定的或者扩展的横截面。这能在无咬边(Hinterschnitt)的情况 下例如采用注塑技术进行制造，并能沿着纵轴线方向将涡旋腔脱模。由此为在制造技术 上的涡旋腔小型化提供基本几何位置。
根据一种具有多个平行连接的涡旋腔的优选改进方案，这些涡旋腔布置在第一 基板上，特别是与该第一基板一体地构造。仅在一个作业步骤中例如通过注塑即可制得 一体的部件，该部件形成基板，基板上成型有所希望数量的小型化的涡旋腔。在这种意 义下，同样的情况也适合于下述优选的实施方式，即将相应数量的罐形隔挡设置在第二 基板上，特别是与该第二基板一体地构造。不同于旋流器的已知结构形状，无需密封地 焊接壳体部分，因为在相应的涡旋腔与配设的罐形隔挡之间无需流体密封的连接。唯一 需要的密封功能由一体构造的基板来承担。因而在两个基板之间采用一种简单的连接技 术就足够了，为此以成本低廉的方式优选设置有卡锁机构。
一种有利的实施方式是，涡旋腔，包括入口槽(Einlaufschlitz)和涡旋腔的沿轴 向布置在第一基板之前的壁区段在内，都设计成没有咬边的一体的注塑件，从而无需附 加的滑阀Mchieber)即可沿模具的主脱模方向进行脱模。该设计方案特别适合于将多个 涡旋腔并排地布置在狭窄的结构空间上。
带有罐形隔挡的第二基板优选设置有至少一个用于通风流的出流口。第一基板 在此形成入流口，在其它地方，初始侧与洁净侧气密地分隔。通过第二基板，通风流经 由至少一个出流口朝向洁净侧流出。由于通风流经由罐形隔挡的圆周壁首先逆向地转 向，所以为了能从至少一个出流口流出，需要再次转向流动，这使得在带有涡旋腔的第 一基板上实现了附加的分离作用。分离效率由此得以进一步提高。
根据一种有利的改进，第一基板具有用于汇集油的机构。这些机构可以是特别 是一体地在第一基板上成型的肋、沟槽、榫舌或其它合适的表面结构。这些机构有助于 汇集从通风流分离出来的油，并便于所述油的排流。
根据另一种有利的分离器设计方案，除了用于汇集油的机构外，还在第一基板 处或者在这些机构处设有分离介质特别是纤维网或纤维分离器。这种分离介质用于在渗 漏气体离开罐形隔挡之后，在第一基板之前附加地在通风流的转向区域中进行油分离。 在这种情况下，分离介质优选是席垫(Matte)，且在将由第一基板与涡旋腔构成的第一 部件和由第二基板与罐形隔挡构成的第二部件组装起来之前，例如通过对这些部件的卡 锁进行组装之前，在这些部件之间设置和固定在第一基板的区域中。分离介质在涡旋腔 的区域中被取出，例如通过冲压而取出，并沿径向包围涡旋腔。由于涡旋分离器的差压 较小，所以对于较小的体积流而言，这种分离介质特别有利，因为在体积流较小的情况 下，涡旋腔的分离效率较低。为了能将分离介质设计成一种寿命长的部件，优选使用粗 孔纤维网。否则存在堵塞纤维网的危险。
附加地或替代地，最好能在至少一个涡旋腔之后布置有后置分离器。在流过涡 旋腔和罐形隔挡之后随同通风流一起流出的残余油由此可以利用简单的机构分离出来。 本领域技术人员公知的分离器如纤维分离器、迷宫式分离器或旋流器适合用作后置分离ο
根据一种有利的实施方式，将涡旋腔作为分离单元在油分离器的地理最低点布 置在壳体底的附近。如果渗漏气体的体积流很小，或者分离器处于无体积流的工作状态 下，则油基于重力从出口区域经由涡旋腔回流至初始侧，并进一步流到油回路中。如果 经过该分离单元的体积流增加到预定的值，则分离器单元作为油分离器类似于已有的涡 旋腔工作。通过这种回流，就无需在已知的油分离器中常见的回流止回阀和与该止回阀 连接的附加的软管。
相比于逆流式旋流器或其它结构类型的旋流器，在总体上能明显简化制造，因 为无需对各个部分进行气密的焊接。几何尺寸特别小的部分可以容易地制得。由于能设 置多个很小的涡旋腔和罐形隔挡，实现了小型化，致使能在可供使用的结构空间中非常 灵活地进行整合。就某些例如非常扁平的结构空间而言，例如气缸盖罩就有这种结构空 间，完全可以利用本发明的分离器进行这种整合。
对附图的简短说明
下面对照附图详细说明本发明的实施例。图中示出
图1以示意性的纵剖视图示出根据图3的分离器的涡旋腔，该分离器带有杯形隔 挡，该杯形隔挡包围涡旋腔的出口区域；
图2以示意性的横剖视图示出根据图1的涡旋腔的切向入口的区域；
图3以示意性的纵剖视图示出按照本发明设计的分离器，其带有根据图1的涡旋 腔和杯形隔挡与后置的后置分离器；
图4示出根据图1的装置的变型，其带有分段地呈锥形扩展的涡旋腔；
图5示出根据图1和4的装置的另一种变型，其中涡旋腔沿着其纵轴线具有恒定 的横截面。
本发明的实施方式
图1以示意性的纵剖视图示出具有罐形隔挡(Pralltopf)9的涡旋腔 (Drallkammer) 2的本发明的装置，该罐形隔挡是将结合图3详细说明的分离器1的一部 分。涡旋腔2为旋转对称结构，其沿着纵轴线3从入口侧端部4延伸至出口侧端部7。在入口侧端部4的区域中，涡旋腔2包括第一圆柱形的区段对，第二圆柱形的区段25在 纵轴线3的方向上与该第一圆柱形区段连接。第二圆柱形区段25从第一圆柱形区段M 延伸至出口侧端部7。在这里，它以环绕的边缘12终止，由此限定成的出口 8具有与第 二圆柱形区段25相同的直径。在入口侧端部4处，切向的入口 5通到第一圆柱形区段M 上。由此使得涡旋腔2沿着其纵轴线3从入口 5起直至出口 8具有阶梯状扩展的横截面。
涡旋腔2固定在垂直于纵轴线3的第一基板14上。为此，它在所示实施例中与 该第一基板14 一体地由塑料采用注塑方法制得。基板14在其朝向出口 8或出口侧端部 7的面上具有用于汇集油的机构17，这些机构在所示实施例中是一体形成的肋。这些机 构也可以符合目的地是榫舌、内凹等。这些肋垂直于第一基板14的面。作为机构17的 附加或替代，可以在第一基板14与出口侧端部7之间的区域中设置有分离介质17'。该 分离介质17'被通风流6穿流，由此分离其它油颗粒。分离介质17'是一种纤维网材料 或纤维材料。结合涡旋腔2的扩展的横截面，由此在简单的注塑模具中无需滑阀等即可 制得前述一体的结构单元，且可直截了当地将其取出。
涡旋腔2在其出口 8的区域中被罐形隔挡9包围。罐形隔挡9包括平的隔挡底 10以及柱形的圆周壁11。隔挡底10垂直于纵轴线3，以及平行于第一基板14的平面， 且在这种情况下间隔开地遮盖出口 8。出口 8的边缘12处于与隔挡底10平行的平面E 上。由此在边缘12与隔挡底10之间形成环绕的间隙13，该间隙具有在圆周方向上恒定 的间隙宽度。
罐形隔挡9的柱形圆周壁11径向间隔开地包围涡旋腔2的第二圆柱形区段25的 出口侧端部7的区域。在这里，该圆周壁从隔挡底10起沿纵轴线3的方向延伸经过第二 圆柱形区段25的部分区域，并相对于第一基板14轴向间隔开地终止。罐形隔挡或其柱 形圆周壁11优选轴向平行于涡旋腔2的纵轴线3，在所示实施例中与该纵轴线同轴地布 置。圆周壁11也可以不是柱形的，而代之以符合目的地呈锥形地扩展。
罐形隔挡9固定在与第一基板14平行地布置的第二基板15上。在所示实施例 中，罐形隔挡9与第二基板15—体地由塑料采用注塑方法制得，其中隔挡底10由基板15 构成。类似于上述涡旋腔2，由于圆周壁11的横截面恒定地或连续地扩展，所以该圆周 壁即使尺寸很小也能采用注塑方法轻易地制得和脱模。
图2以示意性的横剖视图示出根据图1的涡旋腔2的切向入口 5的区域，该区域 设置在第一基板14的入口侧。可以看到，入口 5径向间隔于纵轴线3切向地通到涡旋腔 2的圆周壁的区域中。但根据一种符合目的的设计，入口 5也可以倾斜地径向向内朝向。 入口 5还可以轴向平行于纵轴线3布置，其中在涡旋腔2中设置有相应的用于产生涡旋的 导向器。
图3以示意性的纵剖视图示出按照本发明设计的分离器1，其中示出该分离器带 有壳体21。该分离器1被设置用于特别是汽车的未示出的内燃机的曲轴箱通风。两个 相互平行布置的基板14、15将壳体21的内室分成入口侧的初始侧22和出口侧的洁净侧 23。在工作时，来自曲轴箱的通风流6导入到初始侧22中。该通风流6并非所愿地带 有一定量的油和其它杂质。
分离器1具有至少一个带有配设的罐形隔挡9的涡旋腔2。优选在第一基板14 上设置有多个涡旋腔2，并在第二基板15上设置有相应数量的罐形隔挡9，其中多个涡旋腔2与配设的罐形隔挡9导流地平行布置。含油的通风流9从初始侧22流出并穿过涡旋 腔2和罐形隔挡9，其中采用下面详述的方式将带走的油从通风流6中分离出来。
第二基板15设置有至少一个用于通风流6的出流口 16。在所示实施例中设置有 多个出流口 16，经净化的通风流6从这些出流口排出并进入到清洁段23。可以任选地在 由涡旋腔2和罐形隔挡9组成的装置之后布置有后置分离器18，在所示实施例中，该后置 分离器在壳体21中布置在清洁段23内。后置分离器18可以是旋流器等。但由于涡旋 腔2连同罐形隔挡9的分离效率较大，这里所示的利用隔挡板19进行简单的迷宫式转向 的设计方案足以应付带走的余下的残留油滴。
同时参照图1至3，可知分离方式如下由于入口 5为切向设计，或者按照上述 任选方案轴向地设有能产生涡旋的导向机构，所以通风流6在涡旋腔2中产生涡旋，该涡 旋使得带走的油沉积在涡旋腔2的圆周壁上，但也可以使得细小的油滴凝聚成较大的油 滴。由此得到的通风流6连同带走的油一起经由出口 8排出，且平行于纵轴线3到达罐 形隔挡9的隔挡底10。在这里，该通风流径向向外转向，这使得带走的油汇集在隔挡底 10上。这种效果通过如下方式得到进一步增强使得环绕的间隙13的横截面积小于出 口 8的横截面积，由此使得通风流6产生局部加速。
在隔挡底10处转向之后，在罐形隔挡9的圆周壁11处再次转向，由此使得通风 流6和带走的油轴向平行于纵轴线3逆流地在涡旋腔2中朝向第一基板14回流。在这 里，通风流6在环形室中流动，该环形室径向向内地由涡旋腔2的圆周壁构成，且径向向 外地由罐形隔挡9的圆周壁11构成。接下来，通风流6到达带有用于汇集油的机构17 的第一基板14，并在这里再次径向向外转向，然后又朝向第二基板15往回转向。转向 总共发生过多次，且局部地加速，与涡旋腔2的涡旋相结合，这些都最终使得在通风流6 中带走的油凝聚或形成薄膜，最后滞留在油汇集机构17上，并可以按照箭头27 (图3)导 出。采用前述方式已清除掉带走的油的通风流6在从分离器1中排出(图3)之后能以公 知的方式与内燃机的新鲜的燃烧用空气混合。
图4示出根据图1的装置的一种变型，其带有分段地呈锥形扩展的涡旋腔2。为 此，在第一柱形区段M和第二柱形区段25之间设置有锥形扩展的区段沈，由此-类似 于图1-得到涡旋腔2的沿纵轴线3的方向扩展的横截面。如同在根据图1的实施例中一 样，入口 5同样不仅切向地开口，而且轴向地朝向涡旋腔2的内侧开口，从而可以利用简 单的未分开的注塑工具进行轴向脱模。
图5示出涡旋腔2的另一变型，其带有以纵轴线3为基准恒定的横截面，因此， 涡旋腔2只有一个唯一的柱形区段观。这里也可以简单地进行轴向脱模。根据图4和5 的实施例的余下特征和附图标记彼此一致，以及与根据图1至3的实施例一致。
所示的本发明的装置具有简单的几何形状，这特别是允许采用注塑方法通过简 单的造型即可实现将涡旋腔2和罐形隔挡9几乎任意地小型化。这可以实现大量地设置 相应小的涡旋腔2和罐形隔挡9。在这里利用了如下效果带走的油滴的所能实现的分 离颗粒直径减小，且结构尺寸得到减小，进而提高了分离效率。由于涡旋腔2与第一基 板14为一体结构，或者罐形隔挡9与第二基板15为一体结构，所以无需采取密封措施。 由两个基板14、15构成的两个组件也不必相互密封。更确切地说，简单地相互机械固定 就足够了，为此优选设置有机械卡锁机构。但也可以符合目的地进行粘接、焊接等。
权利要求
1.一种用于内燃机曲轴箱通风的分离器(1)，包括至少一个沿着纵轴线(3)延伸的涡 旋腔(2)，其中涡旋腔(2)以其纵轴线(3)为基准，在入口侧的端部(4)上具有用于通风 流(6)的入口(5)，其特征在于，涡旋腔(2)以纵轴线(3)为基准，在其与入口侧端部(4) 相对的出口侧端部(7)上，具有用于通风流(6)和随同通风流(6)带走的油的共同的出口 ⑶；涡旋腔⑵在其出口⑶的区域中被带有隔挡底(10)和圆周壁(11)的罐形隔挡(9) 包围，其中隔挡底(10)间隔开地遮盖出口(8)。
2.如权利要求1所述的分离器，其特征在于，出口(8)由在平面(E)上环绕的边缘 (12)限定而成，其中经由边缘(12)展开的平面(E)与隔挡底(10)彼此平行。
3.如权利要求1或2所述的分离器，其特征在于，在出口(8)的边缘(12)与隔挡底 (10)之间形成一种环绕的间隙(13)，该间隙的横截面积小于出口(8)的横截面积。
4.如权利要求1至3中任一项所述的分离器，其特征在于，罐形隔挡(9)相对于涡旋 腔(2)的纵轴线(3)轴向平行地特别是同轴地布置。
5.如权利要求1至4中任一项所述的分离器，其特征在于，涡旋腔(2)沿着其纵轴线(3)， 从入口侧端部⑷起直至出口侧端部(7)包括出口⑶在内，具有恒定的或者扩展的横截面。
6.如权利要求1至5中任一项所述的分离器，其特征在于，多个涡旋腔(2)导流地平 行布置。
7.如权利要求6所述的分离器，其特征在于，为了在经过分离器(1)的体积流很小的 情况下将已分离的油导引到油回路的初始侧，在壳体(21)的底上设置有涡旋腔(2)。
8.如权利要求6或7所述的分离器，其特征在于，多个涡旋腔(2)设置在第一基板 (14)上，特别是与该第一基板一体地构造。
9.如权利要求6至8中任一项所述的分离器，其特征在于，多个罐形隔挡(9)设置在 第二基板(15)上，特别是与该第二基板一体地构造。
10.如权利要求1至9中任一项所述的分离器，其特征在于，至少一个涡旋腔(2)连 同入口⑷和相对于纵轴线(3)同轴的区段(24、26、28)和第一基板(14)，都采用注塑 技术设计成一体的部件，且可沿主脱模方向进行脱模。
11.如权利要求6至10中任一项所述的分离器，其特征在于，第二基板(15)设有至 少一个用于通风流(6)的出流口(16)。
12.如权利要求6至11中任一项所述的分离器，其特征在于，第一基板(14)具有用 于汇集油的机构(17)。
13.如权利要求1至12中任一项所述的分离器，其特征在于，在至少一个涡旋腔(2) 之后布置有后置分离器(18)。
14.如权利要求1至13中任一项所述的分离器，其特征在于，在来自罐形隔挡(9)的 通风流(6)的出口与第一基板(14)之间的区域中设置有分离介质(17')特别是纤维网。
15.—种用于内燃机曲轴箱通风的分离器(1)，包括至少一个沿着纵轴线(3)延伸的 涡旋腔⑵，其中涡旋腔(2)以其纵轴线(3)为基准，在入口侧的端部⑷上具有用于通 风流(6)的入口(5)，其特征在于，涡旋腔(2)以纵轴线(3)为基准，在其与入口侧端部 (4)相对的出口侧端部(7)上，具有用于通风流(6)和随同通风流(6)带走的油的共同的 出口(8)；在涡旋腔(2)的出口(8)的区域中设置有与涡旋腔(2)间隔开的隔挡底(10)， 隔挡底面积等于、小于或略大于涡旋腔横截面积。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机曲轴箱通风的分离器。该分离器包括至少一个沿着纵轴线(3)延伸的涡旋腔(2)，其中涡旋腔(2)以其纵轴线(3)为基准，在入口侧的端部(4)上具有用于通风流(6)的特别是切向的入口。涡旋腔(2)还以纵轴线(3)为基准，在其与入口侧端部(4)相对的出口侧端部上，具有用于通风流(6)和随同通风流(6)带走的油的共同的出口(8)。涡旋腔(2)在其出口(8)的区域中被带有隔挡底(10)和圆周壁(11)的罐形隔挡(9)包围，其中隔挡底(10)间隔开地遮盖出口(8)。
文档编号B01D45/06GK102027206SQ200980117775
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月12日 优先权日2008年5月16日
发明者A·韦伯, T·施莱登 申请人:曼·胡默尔有限公司