专利名称：机油纯化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机机油的提纯净化装置，特别是一种基于蒸发原理将 机油中所含有的挥发性污染物分离去除的机油纯化装置。
技术背景目前已有多种基于蒸发原理的液体分离及净化装置，其可将挥发性杂质从被污染的液体中蒸发分离去除。大部分这些装置使用的是薄膜式蒸发，即当液体通过加热的薄膜式表面(蒸发盘)时，挥发性杂质的沸点低于蒸发盘表面温度，于是被蒸发分离出来。这些装置己经被应用于净化机 动车发动机机油。目前采用上述方法的机油净化装置均具有以下弊端l.此种薄膜蒸发 型的机油净化装置必须设置独立的加热源来保持蒸发盘的温度，参见美国专利N0.1718800、 2472717以及4006084;该独立的加热源通常为电加热 装置，其需要安装于挥发性杂质以及引擎燃油附近，由此造成了一种具有 潜在爆炸隐患的危险环境；2.蒸发盘体为保证良好地工作运行，必须保持 完全水平，增加设备安装及运行难度；3.现有的净化装置极易发生堵塞现 象而影响正常运转，且无法及时发现净化装置何时堵塞及停止运转；4. 现有的薄膜蒸发型机油净化装置的缺陷还在于其结构复杂、加工生产过程 难度大、成本高，而且维修护理难度大。美国专利N0.5824211、 5776315 示出了依靠液体自身热量来实现杂质的蒸发而无需安装独立加热源的蒸 发装置，但仍具有上述其它缺陷。 发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种依据蒸发原理实 现机油内挥发性杂质的去除，无需安装独立加热源，在装置内设置有液体 及蒸气的分离通道，从而具有优良净化效果，并且结构紧凑、体积小、安 装及使用方便、有效防止堵塞的机油纯化装置。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的本机油纯化装置，包括分离套管，轴向插装于机油过滤器内部，供含有挥发性杂质的机油流
动；蒸发插件，轴向插装于分离套管内，该蒸发插件在分离套管内部形成 弓I导液体流过的液体通道以及弓I导蒸气流过的蒸气通道； 在蒸发插件位于液体通道的一侧面制有扰流件；安装座，用于安装机油过滤器及分离套管，该安装座上制有机油入口 、 机油出口及蒸气出口。而且，还包括一个流量控制装置，用于控制机油向上自分离套管流至 蒸发插件的流量。而且，所述的流量控制装置为一安装于分离套管内的柱形插柄，该插 柄与分离套管之间形成环状流量控制孔。而且，所述的流量控制装置固装于蒸发插件顶部或者一体制成。 而且，蒸发插件为一纵向的蒸发盘体，安装于分离套管径向的中心位置。而且，蒸发盘体上制有用于连通液体通道和蒸气通道的开孔。 而且，所述的开孔为沿蒸发盘体整个纵向上间隔所制的1-20个。 而且，还包括1-20个扰流件，开孔及扰流件沿蒸发盘体整个纵向上 相互交替布置。而且，所述的扰流件包括在蒸发盘体位于液体通道一侧面制有的横向 脊，该横向脊贯穿于蒸发盘体横向表面，还包括在横向脊的一横向端部所 制有的凸缘。而且，所述的蒸发插件为一螺旋带，在该螺旋带上表面的内缘及外缘 分别制有内隔栅及外隔栅，所述的扰流件为径向均布制于螺旋带上表面的 水平脊。而且，所述的蒸气出口向上倾斜设置。 本发明的优点和积极效果是1. 本机油纯化装置采用蒸发原理将含在机油内的挥发性杂质去除，其 蒸发所需热量来自于高温的机油自身，因此无需使用独立的加热源来保持 蒸发过程中所需的温度，不仅免除了安装电加热装置所导致的潜在爆炸等 危险，而且还可提高效能，降低生产成本。2. 本机油纯化装置用以实现机油中挥发性杂质蒸发分离的部件(分离 套管、蒸发插件)均安装于过滤器内部，从而具有结构简单，空间利用率
高的优点，并易于维持机油的高温以利于挥发性污染物的蒸发，减小机油 输送管以及连接件。实际应用中可采用多个过滤器作为过滤媒介，以增加 过滤效率并减小机油流量控制装置堵塞的可能性。3. 本机油净化装置内，机油在蒸发盘体表面形成均匀的薄膜，强化传 热效果，并通过蒸发盘体上设置的扰流件进一步提高机油内挥发性杂质的 蒸发效率。由于蒸发盘体的结构形式具有良好的导流效果，使得机油在其 表面极易形成薄膜，因此本净化装置在安装过程中无需处于绝对水平状 态，降低了净化装置安装及运行的难度，同时提高蒸发效率。4. 本机油净化装置中的流量控制装置为一圆柱形插柄，其与分离套管 之间形成环状的液体流量控制孔，机油不易发生堵塞现象，从过滤后的机 油及蒸发出的蒸气排出情况可判断出净化装置内部是否发生堵塞，一旦发 生堵塞现象，可将分离套管及插装于其内的流量控制装置进行清理即可。5. 本机油净化装置可有效去除经常使用后的机油内所含有的水分、一 氧化碳、二氧化碳以及硫化物及其它化学成分，使机油有效得到净化，从 而延长机油的使用寿命；减少摩擦、发热、磨损，从而延长内燃机等各个 机械部件的使用寿命，降低机械部件的维护和修理费用；同时纯净的机油 可提高机械性能和效率，从而节省燃油、增强马力；同时还可由自蒸气排 放口排出的物质的形态辨别内燃机的运行是否正常，保护机械设备。6. 本发明结构简单紧凑、设计科学合理、体积小巧易于安装，有效地 利用了液体自身产生的热能来实现蒸发过程，无需另外设置独立的加热 源，使用安全可靠，节省安装空间，无需保持完全水平状态，不易堵塞， 从而可高效去除机油内所含挥发性杂质，达到纯化机油的目的。
图l是本发明的主视图(与过滤器安装配合剖视图)； 图2是图1的仰视图；图3是本发明第一种形式的蒸发插件的主视图； 图4是图3的仰视放大图；图5是本发明第一种形式的蒸发插件的主视图(表示出液体流动方 向)；图6是图1中A—A向剖视放大图； 图7是图1中B-B向剖视放大图8是图1中C—C向剖视放大图；图9是第二种形式的蒸发插件的主视图；图IO是第三种形式的蒸发插件的主视图；图11是第四种形式的蒸发插件的主视图；图12是第五种形式的蒸发插件的主视图；图13是第五种形式的蒸发插件的局部立体示意放大图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例做进一步详述，以下实施例只是描述 性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。为了便于描述及解释本机油纯化装置的结构及工作原理，本实施例以 其在内燃机机油净化领域的应用为例。本机油纯化装置，包括安装座21，通过该安装座将过滤器1及本装置共同方便地安装于引 擎机架、防火墙、车体框架等处。过滤器固装于安装座上部，之间设置密 封圈18以防止液体渗漏。安装座上制有机油入口 22、机油出口 23及蒸 气出口 20，机油入口与过滤器底部所制有的多个通道17连通。分离套管10,轴向插装于机油过滤器内部的轴心位置，供含有挥发 性杂质的机油流动。分离套管与过滤器过滤芯内壁3之间形成储油管9， 该分离套管一端固装于过滤器安装座上，该分离套管可以为一钢制圆筒， 在其一端制有外螺纹16，并螺纹连接安装于安装座上所制的与机油出口 相连通的内螺纹孔内。该分离套管自过滤器的整个轴向上延伸。蒸发插件11，轴向插装于分离套管内，并轴向延伸至安装座底部所 制的安装分离套管的内螺纹孔部位。该蒸发插件在分离套管内部形成引导 液体流过的液体通道15以及引导蒸气流过的蒸气通道14，其作用为便于 将挥发性污染物自机油中分离及去除。在蒸发插件位于液体通道的一侧面制有扰流件12，当液体流过液体 通道时，该液体扰流件对机油进行扰动，从而使挥发性杂质以蒸气形式自 机油中释放出来。本机油纯化装置还包括一个流量控制装置，用于控制机油向上自分离 套管流至蒸发插件的流量。该流量控制装置为一安装于分离套管内的柱形 插柄6，该插柄的外径尺寸略小于呈圆筒形的分离套管的内径尺寸，该流 量控制装置固装于蒸发插件顶部或者一体制成，由于蒸发插件插装于分离 套管内，插柄通过径向的连接栓5固装于分离套管上端部，蒸发插件的插 柄部分与分离套管的内径之间形成环状的流量控制孔4。作为一种优选，蒸发插件为一纵向的长条形蒸发盘体26，安装于分 离套管径向的中心位置。该蒸发盘体通过中心柱体7连接于插柄的上端 部。蒸发盘体将分离套管在轴向上分成相互独立的通道。这两个通道为左 侧的液体通道以及右侧的蒸气通道。蒸发盘体上制有用于连通分离套管两 侧液体通道和蒸气通道的开孔13。蒸发盘体上所制的扰流件包括在蒸发 盘体位于液体通道一侧面制有的横向脊27，该横向脊贯穿于蒸发盘体横 向表面，还包括在横向脊的横向端部所制有的凸缘28。开孔为沿蒸发盘 体整个纵向上间隔所制的l-20个，扰流件也相应制有l-20个，开孔及扰 流件沿蒸发盘体整个纵向上相互交替布置。图3中示出的蒸发盘体上所制 的开孔及扰流件均为5个。蒸发盘体最顶部所制的横向脊24直接与蒸发插件的中心柱体相连 接，并在其另外一侧制有半圆形隔栅8，半圆形隔栅连接横向脊端部的凸 缘25，该半圆形隔栅在流量控制孔与蒸气通道之间形成屏障，阻止液体 自流量控制孔直接留下至蒸气通道内，引导其流向液体通道一侧。该半圆 形隔栅的直径与插柄的直径相同。在直径方向上，与半圆形隔栅相对的另 外一侧是临近于蒸发插件最顶部的蒸发盘体横向脊的孔隙，该孔隙引导机 油自环状流量控制孔流经该孔隙至蒸发盘体上，在一定程度上阻止机油在 处理过程中自蒸气通道流下。位于分离套管内的液体通道与机油出口相连通，机油出口稍偏离液体 通道所在轴线位置，起到一定的缓流作用，同时可防止净化后的机油溢至 蒸气出口处。蒸气通道与蒸气出口相连通。机油出口与引擎机油盘或者将 其输送回引擎机油盘的液体储存装置相连通。需要指出的是，无论蒸发插 件的方向如何，以及由此导致的位于分离套管内的液体通道及蒸气通道的 方向如何，由于机油出口及蒸气出口的开放式设计，净化后的机油以及蒸 发后形成蒸气自动从各自出口排放出。蒸气出口向上倾斜设置，以阻止净 化后的机油自蒸气出口溢出。在蒸气出口还可以安装有一蒸气排放管19。 在该蒸气排放管内可加装抑制机油流出的阀等。本发明的工作原理为被污染的机油自安装座机油入口进入，此时机油处于一定的压力之
下，机油可以是来自油泵，也可以来自传统的机油过滤器(未示出)，通 过机油过滤器的上游或者下游安装的输油管压送机油。机油在引擎油泵的 压力作用下流入该机油入口，机油入口与旋转型过滤器底部所制有的多个通道连通。机油通过该多个通道进入滤芯2。经过滤的机油积蓄于位于过 滤层及分离套管之间的储油管底部。当处于该储油管内的机油上升至分离 套管的顶部时，机油在压力的作用下自分离套管与蒸发插件之间的环状流 量控制孔流下，压力大幅度下降，压力的大幅下降使原本乳化于机油内的 挥发形杂质蒸发出来，形成蒸气。在非内燃机或者其它工业应用，液体可 首先经过过滤，或者能够直接进入分离套管和蒸发插件。在本实施例中， 压力的下降工业化设计并没有采用由真空泵驱动的控制装置，而是通过带 有压力的机油通过流量控制孔后体积的迅速增大来实现。如图5所示，其特别示出了机油在液体净化装置内的蒸发插件上流动 的路径，特别是机油净化及蒸发的步骤。自流量控制孔流入的机油被捕集 于蒸发盘体顶部的半圆形隔栅并被导流至分离套管的前侧，即液体通道一 侧。机油在顶部半圆形隔栅处积聚之后自凸缘上流下，流经蒸发盘体顶部 横向脊上的孔隙，流至蒸发盘体位于液体通道的一侧的垂直部。在此接合 处，机油保持足够的热量以加热分离套管以及蒸发盘体。当机油自顶部蒸 发盘体横向脊流下时，蒸发盘体上所制的横向脊起扰流的作用，从而加速 挥发性杂质自机油中蒸发及释放。同样，当机油自蒸发盘体的各个部位流 下时，其形成薄膜，加快挥发性污染物自机油中进行薄膜蒸发而出。如图5所示，当机油自液体通道侧的蒸发盘体流下时，其流经连通液 体通道及蒸气通道的开孔，机油表面张力促使机油流至蒸发盘体以逆时针 方向绕过该开孔，与自其左侧流下的机油混合。混合后的机油绕蒸发盘体 开孔而流动，并流下至下一个蒸发盘体横向脊，机油重新聚集于该横向脊 的上表面。当足够多的机油聚集于该橫向脊上部时，其自横向脊沿蒸发盘 体流下至下面的蒸发盘体。机油流经蒸发盘体多个横向脊的过程中不断进 行扰动，因此大幅提高挥发性杂质自机油中蒸发的速率；同时引导机油在 蒸发盘体上成膜，从而增加机油的表面积，加速蒸发。横向脊的横向端部 所制有的凸缘起到物理上的屏障作用，防止机油流经横向脊时在其最右侧 的边缘流下。凸缘的作用为引导液体远离开孔一侧而流至蒸发盘体较大面 积表面处，从而更有效地进行薄膜蒸发。
蒸发盘体的这些在结构上的改进可以使分离套管及蒸发插件在机油 处理过程中流动时无需完全水平。这是由于机油表面张力迫使机油在蒸发 插件上所制的各个开孔部位周围形成薄膜。因此，机油在蒸发盘体上没有 聚集成为厚膜的机会，而且，维持其薄膜状态直至在蒸发盘体横向脊处少 量增加后自其上流下，再次形成扰流，由此造成机油内挥发性杂质的高效 蒸发。另外， 一旦最初的机油流至蒸发插件的底部，其将会自机油出口流 出。机油维持在蒸发盘体上连续无间断地流动，从而实现持续蒸发。对于自最初的被污染的机油中蒸发及分离出的诸多挥发性杂质，不断 增多的蒸气需要排出。由于位于分离套管内的液体通道形成部分封闭的系 统，处于液体通道内的压力始终恒定。因此，当较多的杂质蒸发出来造成 体积增大后，蒸气被驱迫并自蒸发盘体所制开孔处流至蒸气通道内，并逐 渐聚集。由于分离套管被经过滤层过滤后流入的机油持续加热，蒸气在分 离套管内部的壁面处仍然无法凝结，而是仍然处于气体状态，随着更多挥 发性杂质在分离套管内被蒸发出而进入蒸气通道，蒸气被驱迫至蒸气通道 的底部，自蒸气出口排出。而且，在工业应用中，还可以采用负压(分离 真空)来使蒸气污染物自蒸发腔室中排出。本发明的液体纯化装置，在环状储油管内形成一蒸发腔室以达到将储 存于环状储油管内的含挥发性杂质的机油进行净化的目的。将蒸发腔室设 置于旋转型过滤器内部的优点为结构简单；空间利用率高；维持机油的 高温以利于污染物的蒸发；减小机油输送管以及连接件。本发明可以采用 三个微型过滤器作为过滤媒体，以增大过滤效率并减小机油流量控制装置 堵塞的可能性。本发明的蒸发插件可以为多种形式如图9所示，其为第二种形式的蒸发插件，其结构形状基本同于上述 第一种蒸发插件，其不同之处在于其最底部去除一部分，并制有导流尖 部29，以使流体自如地流至液体通道的底部，防止液体向上回流至蒸气 出口而造成将蒸气出口封住的现象。如图10所示，其为第三种形式的蒸发插件，其结构形式基本同于第 一及第二种蒸发插件，其不同之处在于其蒸发盘体最下部的一截盘体部 分较短，便于净化后的液体流下至流体通道底部，特别是打开过滤器安装 座底部内部开口，以便允许净化后的液体自如地流至液体通道，并自液体 出口流出。如图11所示，第四种形式的蒸发插件，同于第一种蒸发插件，其区 别点为蒸发插件盘体底部制有斜角，使净化后的液体聚集于该斜角部，并 自该斜角部流下，便于液体在过滤器安装座底部的聚集。如图12所示，第五种形式的蒸发插件，包括蒸发插件的插柄及蒸发 盘体，插柄同于前述的各蒸发插件的插柄，但为引导污染机油进行蒸发的 蒸发盘体有所不同。蒸发盘体为一螺旋带30，其外径与分离套管的内径 相同或略小于其内径。螺旋带形蒸发插件同样在其轴心位置处形成蒸气通 道31，而在螺旋带的上表面形成液体通道32。在该螺旋带上表面的内缘 及外缘分别制有内隔栅33及外隔栅35，在螺旋带上表面径向均布制有水 平脊作为扰流件34。内隔栅与外隔栅之间形成引导液体沿螺旋带表面螺 旋下降的通道。如图13所示，其示出螺旋带表面制有多条阻碍液体流下 的水平脊，以强化液体的扰动、增强传热效果、提高蒸发效率。其安装方 式及工作原理同于第一种形式的蒸发插件。为了更好的描述和解释此机油纯化装置的原理，本发明的实施例是 以其在内燃机机油净化领域的应用为例。但不限于本发明的应用。该机油 纯化装置还具有广泛的使用范围，可以应用于内燃机旁路过滤系统中；也 可以用于液压(油压)系统，汽车发动机机油过滤系统，切削机油、钻井 油、食用油、清洁油的净化等，还可进行降温或者加热液体等方面的应用。最后所应说明的是以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和 范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1. 一种机油纯化装置，包括分离套管，轴向插装于机油过滤器内部，供含有挥发性杂质的机油流动；蒸发插件，轴向插装于分离套管内，该蒸发插件在分离套管内部形成引导液体流过的液体通道以及引导蒸气流过的蒸气通道；在蒸发插件位于液体通道的一侧面制有扰流件；安装座，用于安装机油过滤器及分离套管，该安装座上制有机油入口、机油出口及蒸气出口。
2. 根据权利要求1所述的机油纯化装置，其特征在于还包括一个流 量控制装置，用于控制机油向上自分离套管流至蒸发插件的流量。
3. 根据权利要求2所述的机油纯化装置，其特征在于所述的流量控 制装置为一安装于分离套管内的柱形插柄，该插柄与分离套管之间形成环 状流量控制孔。
4. 根据权利要求3所述的机油纯化装置，其特征在于所述的流量控 制装置固装于蒸发插件顶部或者一体制成。
5. 根据权利要求1所述的机油纯化装置，其特征在于蒸发插件为一 纵向的蒸发盘体，安装于分离套管径向的中心位置。
6. 根据权利要求5所述的机油纯化装置，其特征在于蒸发盘体上制 有用于连通液体通道和蒸气通道的开孔。
7. 根据权利要求6所述的机油纯化装置，其特征在于所述的开孔为 沿蒸发盘体整个纵向上间隔所制的1-20个。
8. 根据权利要求7所述的机油纯化装置，其特征在于还包括1-20个扰流件，开孔及扰流件沿蒸发盘体整个纵向上相互交替布置。
9. 根据权利要求8所述的机油纯化装置，其特征在于所述的扰流件包括在蒸发盘体位于液体通道一侧面制有的横向脊，该横向脊贯穿于蒸发 盘体横向表面，还包括在横向脊的一横向端部所制有的凸缘。
10. 根据权利要求1所述的机油纯化装置，其特征在于所述的蒸发 插件为一螺旋带，在该螺旋带上表面的内缘及外缘分别制有内隔栅及外隔 栅，所述的扰流件为径向均布制于螺旋带上表面的水平脊。
11. 根据权利要1所述的机油纯化装置，其特征在于所述的蒸气出 口向上倾斜设置。
全文摘要
本发明涉及一种机油纯化装置，其包括分离套管，轴向插装于机油过滤器内部，供含有挥发性杂质的机油流动；蒸发插件，轴向插装于分离套管内，该蒸发插件在分离套管内部形成引导液体流过的液体通道以及引导蒸气流过的蒸气通道；在蒸发插件位于液体通道的一侧面制有扰流件；用于安装机油过滤器及分离套管的安装座，安装座上制有机油入口、机油出口及蒸气出口。本发明结构简单紧凑、设计科学合理、体积小巧易于安装，有效地利用了液体自身产生的热能来实现蒸发过程，无需另外设置独立的加热源，使用安全可靠，节省安装空间，无需保持完全水平状态，不易堵塞，从而可高效去除机油内所含挥发性杂质，达到纯化机油的目的。
文档编号C10M175/00GK101397523SQ20071005978
公开日2009年4月1日 申请日期2007年9月26日 优先权日2007年9月26日
发明者查尔斯·A·劳瑞 申请人:天津美泰精油提纯器有限公司