一种油气分离器和发动机系统的制作方法

1.本实用新型涉及离心分离技术领域，尤其涉及一种油气分离器和发动机系统。


背景技术：

2.发动机的曲轴箱在工作时，曲轴箱内的机油会随着排放的气体排放到外界，如不能及时将气体中的机油分离后送回曲轴箱，一段时间后，将会造成机油损失，并且直接跟随气体排放到外界的机油也会对环境造成污染。
3.现有的发动机系统中安装有离心式油气分离器，排放的机油和气体混合形成油气混合物，油气混合物进入离心式油气分离器内，转子带动碟片旋转，油气混合物通过两个碟片之间的间隙向外流动，利用离心力的作用将油液和气体分离，分离出的油液通过回油口再次送回曲轴箱的内部，参与到曲轴箱的润滑，从而避免或降低机油在实际工作时的损耗量。
4.现有的离心式油气分离器中，油气混合物从进气口进入分离腔后直接流向碟片的内孔，油气混合物顺畅地向外流出，导致油气混合物与碟片的碰撞几率下降，进而导致分离效率下降。
5.因此，仍需要一种具有较高分离效率的油气分离器。


技术实现要素：

6.本实用新型提供了解决上述问题的一种油气分离器和发动机系统。
7.本实用新型的目的采用以下技术方案实现：
8.一种油气分离器，包括：外壳、旋转组件和扰流增压叶轮。
9.所述外壳内部具有分离腔以及相对的上端和下端，所述外壳上设置有用于油气混合物进入分离腔的进气管、用于分离后的气体排出的出气管和用于分离后的油液排出的回油口。
10.所述旋转组件包括转轴、上压壳、下压壳和多个碟片，所述转轴的至少一部分可旋转地设置在所述分离腔内，所述多个碟片沿着转轴的轴向堆叠设置在所述转轴上，所述上压壳固定设置在所述转轴上并位于所述多个碟片上方，所述下压壳固定设置在所述转轴上并位于所述多个碟片下方，所述碟片具有供油气混合物流动的内孔，所述碟片之间具有用于供油气混合物流动的间隙，用于将从进气管进入的油气混合物通过所述碟片分离出气体和油液。
11.所述扰流增压叶轮连接所述转轴并位于所述下压壳下方，所述扰流增压叶轮和所述碟片同轴旋转，用于对经过所述扰流增压叶轮的油气混合物进行扰动和增压。
12.优选的，所述外壳的底部还设有进气通道，所述进气通道的顶部开口朝向所述下压壳，所述进气通道的底部连通进气管，所述扰流增压叶轮位于所述进气通道的顶部开口处，用于将进气管输入的油气混合物汇集，并经过扰流增压叶轮扰动和增压后流向所述碟片。
13.优选的，所述进气通道的顶部开口处形成有朝向所述下压壳的束流环，所述束流环环绕间隔设置在所述扰流增压叶轮的外周，所述束流环连通所述进气通道的开口并位于所述下压壳的内孔下方，用于增加油气混合物流向所述下压壳的流速。
14.优选的，所述进气通道包括圆筒部，所述圆筒部设置在所述分离腔的底部，所述圆筒部连通所述进气管，所述圆筒部具有上下连通的上端口，所述圆筒部的上端口朝向所述扰流增压叶轮，从所述进气管进入的油气混合物先依次经所述圆筒部的上端口、再经过扰流增压叶轮后流向所述碟片。
15.优选的，所述扰流增压叶轮包括环部和多个叶片，多个所述叶片朝向所述圆筒部的上端口延伸并在环部上环形阵列分布，所述环部连接所述转轴。
16.优选的，所述圆筒部的上端口和所述束流环之间具有圆滑过渡面，所述叶片旋转时的扫掠路径截面与所述圆滑过渡面形状匹配，并且所述叶片和圆滑过渡面间隔设置。
17.优选的，所述环部的直径和所述束流环的内径比例为64：(66-90)。
18.优选的，所述外壳的内壁上设有导流筋，所述导流筋在外壳的高度方向上延伸，所述导流筋用于引导经所述碟片分离后的油液流到外壳的底部。
19.优选的，所述进气管和出气管上分别设有可拆卸的扰流件，所述扰流件用于对油气混合物进行扰流和分离。
20.一种发动机系统，包括上述任意一项所述的油气分离器，所述油气分离器的回油口的底部连通曲轴箱，用于将分离后的油液送回曲轴箱。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少包括：
22.本技术通过在转轴上靠近下壳体的位置处，设置用于扰动和增压作用的扰流增压叶轮，在工作时，由于主动式碟片主要靠油气流经碟片的表面，经过碟片的表面吸附和分离出油液，而跟随碟片转动的增压叶轮，在油气进入到碟片的间隙之前，对油气产生扰动作用，使油气产生围绕转轴螺旋流动，油气以较高的速度和多样的流动路径冲向碟片之间，同时被扰动后的油气混合物和碟片的碰撞几率增大，进而提高油气分离器的油液分离效率。
附图说明
23.图1是本实用新型实施例的油气分离器结构示意图；
24.图2是本实用新型实施例的油气分离器的剖视图；
25.图3是本实用新型实施例的油气分离器的部分结构示意图；
26.图4是本实用新型实施例的扰流增压叶轮和转轴的结构示意图。
27.图中：1、外壳；11、进气管；12、出气管；13、回油口；2、旋转组件； 21、转轴；22、上压壳；23、下压壳；24、碟片；3、扰流增压叶轮；31、环部；32、叶片；4、进气通道；41、束流环；42、圆筒部；5、圆滑过渡面；6、扰流件。
具体实施方式
28.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
29.本实用新型中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本实用新型保护范围内。
30.参照图1-4，本实用新型公开了一种油气分离器，包括：外壳1、旋转组件2和扰流增压叶轮3。
31.所述外壳1内部具有分离腔以及相对的上端和下端，所述外壳1上设置有用于油气混合物进入分离腔的进气管11、用于分离后的气体排出的出气管 12和用于分离后的油液排出的回油口13。
32.所述旋转组件2包括转轴21、上压壳22、下压壳23和多个碟片24，所述转轴21的至少一部分可旋转地设置在所述分离腔内，所述多个碟片24沿着转轴21的轴向堆叠设置在所述转轴21上，转轴21的两端可以分别旋转支撑在两个轴承上，所述上压壳22固定设置在所述转轴21上并位于所述多个碟片24上方，所述下压壳23固定设置在所述转轴21上并位于所述多个碟片 24下方，所述碟片24具有供油气混合物流动的内孔，所述碟片24之间具有用于供油气混合物流动的间隙，用于将从进气管11进入的油气混合物通过所述碟片24分离出气体和油液。
33.所述扰流增压叶轮3连接所述转轴21并位于所述下压壳23下方，所述扰流增压叶轮3和所述碟片24同轴旋转，用于对经过所述扰流增压叶轮3的油气混合物进行扰动和增压。扰流增压叶轮3位于多个碟片24的下方，并和多个碟片24同轴设置。
34.在工作时，油气混合物从一个固定方向朝向碟片24之间的间隙输送，油气混合物在进入碟片24的间隙之前，经过扰流增压叶轮3扰动并驱动旋转后，油气混合物进入碟片24之间的间隙的速度被驱动提升，并且被扰流增压叶轮 3扰动后呈螺旋状流动，相较于传统的直流的形式，油气混合物的流动路径改变。经过加速后且呈多路径的油气混合物快速输送至碟片24的表面，相较于单一的油气混合物的输送路径，扰流后形成的螺旋状多路径的油气混合物中的油液液滴运动状态更活泼，提升了油气混合物和碟片24的表面发生碰撞的几率，进而提高了油液在碟片24表面分离出的效率，提升油气分离器的整体分离效率。
35.在一个优选实施例中，所述外壳1的底部还设有进气通道4，所述进气通道4的顶部开口朝向所述下压壳23，所述进气通道4的底部连通进气管11，所述扰流增压叶轮3位于所述进气通道4的顶部开口处，用于将进气管11输入的油气混合物汇集，并经过扰流增压叶轮3扰动和增压后流向所述碟片24。进气通道4位于外壳1的内部底侧，进气管11输入的油气混合物经过进气通道4汇集，然后从进气通道4的顶部开口喷出，喷出后的油气混合物经过位于上方的扰流增压叶轮3旋转扰动，并呈现出加速的趋势冲向碟片24之间，经过进气通道4汇集后的油气混合物统一被扰流增压叶轮3充分旋转绕流并增压，保证油气混合物以较高的速度冲击到碟片24之间的同时，还使油气混合物在冲入碟片24的间隙之前呈旋风状进入，提高油气混合物中油液颗粒和碟片24的碰撞几率，从而提高油气分离器对油液的分离效率。
36.在一个实施例中，所述进气通道4的顶部开口处形成有朝向所述下压壳 23的束流环41，所述束流环41环绕间隔设置在所述扰流增压叶轮3的外周，所述束流环41连通所述进气通道4的开口并位于所述下压壳23的内孔下方，用于增加油气混合物流向所述下压壳23的流速。束流环41形成在进气通道4 的顶部外壁上，在加工时可以采用车削的方式形成，另外束流环41直接连接进气通道4的顶部，经过进气通道4顶部的油气混合物被限制在束流环
41形成的环形腔内，对流经的油气混合物起到收束汇集的作用，在内部的扰流增压叶轮3配合下，将集中经过束流环41的油气混合物流动速度提升，并且使油气混合物的流动路径呈螺旋状态进入碟片24之间，从而提高油气混合物和碟片24之间的碰撞几率，并且螺旋状态的油气混合物经过扰流增压叶轮3旋转后的输送路径不唯一，从而油气混合物在进入碟片24之间的间隙后，仍然呈紊乱的气流组织形式碰撞碟片24的表面，进而提高油液的分离效率。
37.在一个优选实施例中，所述进气通道4包括圆筒部42，所述圆筒部42设置在所述分离腔的底部，所述圆筒部42连通所述进气管11，所述圆筒部42 具有上下连通的上端口，所述圆筒部42的上端口朝向所述扰流增压叶轮3，从所述进气管11进入的油气混合物先依次经所述圆筒部42的上端口、再经过扰流增压叶轮3后流向所述碟片24。进气管11的内径大于位于圆筒部42 的上端口的内径，当气流经过狭小的空间后形成类似文丘管式的加速效果，使油气混合物快速提升进入的速度，防止油气混合在进入到分离腔后只以较低的速度进入，并汇集在壳体的下方位置，导致只有位于下方的碟片24能够分离油气混合物，从而降低油气分离器的分离效率。
38.优选的，参照图3和图4，所述扰流增压叶轮3包括环部31和多个叶片 32，多个所述叶片32朝向所述圆筒部42的上端口延伸并在环部31上环形阵列分布，所述环部31连接所述转轴21，多个叶片32环形围绕在环部31上，且多个叶片32的形状规格均相同，而位于上方的环部31连接多个叶片32的根部，叶片32通过环部31连接在转轴21上，环部31起到增加整体刚度和强度的作用，防止叶片32在旋转时，由于受到振动而导致断裂损坏。
39.优选的，所述圆筒部42的上端口和所述束流环41之间具有圆滑过渡面5，所述叶片32旋转时的扫掠路径截面与所述圆滑过渡面5形状匹配，并且所述叶片32和圆滑过渡面5间隔设置。圆滑过渡面5为形成在圆筒部42的外壁上的环状圆滑曲面，圆滑的曲面能降低从上端口流出的油气混合物的气流阻力，从而确保经过扰流增压叶轮3扰流后并驱动输送的油气混合物的流动速度不会因为外部阻力而降低流动速度，导致加速后的油液混合物随后减速，降低碟片24对油气混合物中的油液分离效率。
40.另外叶片32的扫掠路径截面和过渡面的形状匹配，能够使经过圆筒部42 的上端口的油气紧接着被叶轮旋转驱动，防止油气混合物堆积在圆筒部42的上端口处，造成内部压力过大，使油气混合物不便于从圆筒部42内部流出。
41.优选的，所述环部31的直径和所述束流环41的内径比例为64：(66-90)。并且经实验验证，环部31的直径和束流环41的内径比例在64：70时，此时的叶轮对气流的扰动和增压效果较强，经过圆筒部42上端口流出的油气混合物能够完全被此种比例的扰流增压叶轮3驱动旋转，并提高油气混合物进入到碟片24之间的速度，相较于其他比例的环部31和束流环41组合，该种比例的环部31和束流环41在单位时间内分离出的油液质量较高。
42.优选的，所述外壳1的内壁上设有导流筋，所述导流筋在外壳1的高度方向上延伸，所述导流筋用于引导经所述碟片24分离后的油液流到外壳1的底部。经过碟片24分离后的油液被甩向外壳1的内壁上，部分油液汇集在导流筋形成的凸起边缘上，并在重力的作用下，油液液滴沿着导流筋形成的凸起边缘上朝下下滑，导流筋对下滑的油液起到导流作用，提升油液的回收效率。
43.进一步优选的，所述进气管11和出气管12上分别设有可拆卸的扰流件6，所述扰流
件6用于对油气混合物进行扰流和分离。例如进气管11上的扰流件 6在插接后和油气进入的方向呈锐角夹角，部分油液分离在进气管11上的扰流件6上，另外，插接在出气管12上的扰流件6能够防止未完全分离的气体中残留部分油液，使油液直接进入到大气中，污染和环境，并且带来产生机油损耗。
44.本实用新型还公开了一种发动机系统，包括上述任意一项所述的油气分离器，所述油气分离器的回油口13的底部连通曲轴箱，用于将分离后的油液送回曲轴箱。油气分离器的底部回油口13可以通过管状的腔体将分离后的油液输送回曲轴箱内。具有扰流增压叶轮3的油气分离器通过连接曲轴箱上方的进气管11将油气吸入，然后启动油气分离器使旋转组件2旋转，一段时间后，油液通过分离腔的下方回油口13流回到曲轴箱体内，具有较高分离效率。
45.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下，在实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，所有的这些改变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。