CN102971062B - 磁驱动旋转式分离器 - Google Patents

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Abstract

气液旋转式分离器具有第一组导磁构件和第二组导磁构件，第一组和第二组彼此相互磁性作用，以实现使分离单元旋转的效果。缺少第二组导磁构件的非授权的替换分离单元将不能实现指定操作效果，在维修保养时，能实装经授权的替换分离单元。

Description

磁驱动旋转式分离器
相关申请的引用
本申请要求2010年9月17日提交的美国临时专利申请No.61/383,790的益处及优先权。本申请是2010年12月16日提交的美国专利申请No.12/969,742和2010年12月16日提交的美国专利申请No.12/969,755的部分继续申请。所述′742和所述′755申请要求2010年1月27日提交的美国临时专利申请No.61/298,630、2010年1月27日提交的美国临时专利申请No.61/298,635、2010年6月28日提交的美国临时专利申请No.61/359,192、2010年12月17日提交的美国临时专利申请No.61/383,787、2010年12月17日提交的美国临时专利申请No.61/383,790和2010年12月17日提交的美国临时专利申请No.61/383,793的优先权。这里，全部上述申请通过引用方式合并于此。
技术领域
背景技术
母案申请
所述母案-′742和′755申请涉及内燃机曲轴箱通风分离器，特别是聚结器。内燃机曲轴箱通风系分离器是在现有技术中已知的。一种类型的分离器使用惯性冲击空气油分离，该方式通过使窜漏气体流穿过喷嘴或孔加速至高速度及通过将窜漏气体流对准冲击器从而产生影响油分离的急剧方向变化，来从曲轴箱窜漏气体或浮质中去除油微粒。另一种类型的分离器使用聚结过滤器中的聚结功能来去除油滴。母案-′742和′755申请的发明是在后述的空气油分离技术、即通过使用聚结过滤器聚结来从曲轴箱窜漏气体去除油的连续开发努力期间产生的。
发明内容
本申请
本发明是在气液分离技术的连续开发努力期间产生的，该技术包括上述技术，并且包括从气液混合物分离气体的旋转式分离器，该混合物包括空气油和其它气液混合物。
在一个实施方式中，本公开提供授权***，其确保在维修保养期间旋转分离单元必须由授权的替换单元代替，以确保指定操作和性能，并且确保非授权的后续市场替换单元将不会提供所述指定操作和性能。在一个实施方式中，这确保由曲轴箱通风***内的空气油分离器保护的内燃机将受到至少最少程度的必要保护以免受气体携带的污染物影响，这对于实现发明动可靠性和性能的目标水平是必需的。
申请人指出2011年6月24日提交的共同待决的美国专利申请No.13/167,820，为另一防止在维修养护期间使用非授权的替换单元的公开。
附图说明
母案申请
图1-21取自母案-美国专利申请No.12/969,742。
图1是聚结过滤组件的剖视图。
图2是另一聚结过滤组件的剖视图。
图3示出用于驱动机构的另一实施方式。
图4是另一聚结过滤组件的剖视图。
图5是例示图4的组件运行的示意图。
图6是例示发动机进气***的***示意框图。
图7是例示用于图6的***的控制选项的示意框图。
图8是例示用于图6的***的操作控制的流程图。
图9与图8类似，并且示出了另一实施方式。
图10是示出聚结过滤组件的剖视示意图。
图11是图10的局部放大图。
图12是聚结过滤组件的剖视示意图。
图13是聚结过滤组件的剖视示意图。
图14是聚结过滤组件的剖视示意图。
图15是聚结过滤组件的剖视示意图。
图16是聚结过滤组件的剖视示意图。
图17是聚结过滤组件的示意图。
图18是聚结过滤组件的剖视示意图。
图19是例示控制***的示意图。
图20是例示控制***的示意图。
图21是例示控制***的示意图。
本申请
图22是磁驱动气液旋转式分离器的局部截面图。
图23是示出驱动装置的示例图。
图24是示出磁驱动分离器组件的剖视示意图。
图25是图24的组件的立体图。
图26是图24的部件的立体图。
图27是图24的组件的另一实施方式的立体图。
图28是图24的过滤单元的立体图。
图29是图24的部件的俯视图。
图30是示出另一实施方式的示例图。
具体实施方式
母案申请
图1-21的下述描述取自2010年12月16日提交的共同待决母案-美国专利申请No.12/969,742，其与2010年12月16日提交的共同待决母案-美国专利申请No.12/969,755共用共同的说明书。
图1示出了内燃机曲轴箱通风***中的旋转式聚结器20，聚结器20从来自发动机曲轴箱24的窜漏气体22中分离油与空气。聚结过滤组件26包括环形旋转聚结过滤单元28，环形旋转聚结过滤单元28具有限定中空内部32的内周缘30和限定外部36的外周缘34。进口38将来自曲轴箱24的窜漏气体22供应至中空内部32，如箭头40处所示。出口42输送来自所述外部区域36的经净化分离的空气，如箭头44处所示。窜漏气体流的方向是由内向外，即从中空内部32向外部36径向向外，如箭头46处所示。离心力迫使窜漏气体中的油从内周缘30径向向外运动，以便减少本来会留置在内周缘30上的油会造成的聚结过滤单元28的堵塞。这也打开了聚结过滤单元更多供流通的区域，从而减少阻力和压降。离心力从内周缘30径向向外驱使油至外周缘34，以腾出聚结过滤单元28更大开放供流通的空间，以便增加聚结能力。经分离的油从外周缘34排放。排液口48与外部36相通，并且排放来自外周缘34的经分离的油，如箭头50处所示，经分离的油可接着如箭头52处所示从排液孔54返回到发动机曲轴箱。
离心力将窜漏气体从曲轴箱泵送到中空内部32。窜漏气体从曲轴箱到中空内部32的泵送随着聚结过滤单元28的旋转速度的增加而增强。窜漏气体22从曲轴箱24到中空内部32的增强了的泵送减少了横跨聚结过滤单元28所受的阻力。在一个实施方式中，如56处短划线所示，可在中空内部32内设置一组叶片，以加强所述泵送。所述离心力会在中空内部32内产生减压区，该减压区抽吸来自曲轴箱24的窜漏气体22。
在一个实施方式中，聚结过滤单元28由与发动机零件的机械耦合，例如连接到发动机的齿轮或主动皮带轮的轴向延伸的轴58，驱使以旋转。在另一实施方式中，聚结过滤单元28由流体马达，例如图2的通过泵送来自发动机油泵62的加压油并使其返回到发动机曲轴箱油槽64来驱动的佩尔顿轮或涡轮驱动轮60，驱使以旋转。图2在适当的地方使用了与图1中类似的附图标记，以易于理解。通过压敏阀66将经分离净化的空气供应到出口68，出口68是图1的42处示出的出口的可替换出口。在另一实施方式中，聚结过滤单元28由图3的具有联结到轴58的驱动输出旋转轴72的电机70，驱使以旋转。在另一实施方式中，聚结过滤单元28由图4、5的至发动机零件的磁联结驱使以旋转。发动机从动旋转齿轮74具有绕其周缘隔开并磁联结至多个磁体78的多个例如76的磁体，多个磁体78绕聚结过滤单元的内周缘30隔开，使得当齿轮或主动轮74旋转时，磁体76移动经过，见图5，并且磁联结磁体78，以进而使作为从动构件的聚结过滤单元旋转。在图4中，经分离净化的空气从外部区36经通道80流至出口82，出口82为图1的42处示出的出口的可替换的经净化空气的出口。例如在期望提供更高的聚结过滤单元的旋转速度的情况下，图5中的布置提供了齿轮增速传动效应，以便使聚结过滤组件以比主动齿轮或轮74的旋转速度大的旋转速度(更高的角速度)旋转。
横跨聚结过滤单元28的压降随着聚结过滤单元的旋转速度的增加而减少。聚结过滤单元28的含油饱和度随着聚结过滤单元的旋转速度的增加而减少。油从外周缘34排液，且油的排液量随着聚结过滤单元28的旋转速度的增加而增加。油微粒在聚结过滤单元28中沉降速度的作用方向与空气流穿过聚结过滤单元的方向相同。所述相同的方向通过聚结过滤单元促进对油微粒的捕获和聚结。
***提供了一种用于从内燃机曲轴箱通风***内的窜漏气体中分离空气与油的方法，该方法通过在聚结过滤单元28中引入重力而在聚结过滤单元中引起增加的重力沉降，以便通过聚结过滤单元改进对微粒的捕获和对亚微米油微粒的聚结。该方法包括提供环形的聚结过滤单元28、使聚结过滤单元旋转和提供穿过旋转聚结过滤单元的由内向外的流。
***提供了一种用于在产生窜漏气体的内燃机曲轴箱内减小曲轴箱压力的方法。该方法包括：提供曲轴箱通风***，该***包括分离窜漏气体中的空气和油的聚结过滤单元28；将聚结过滤单元提供成具有中空内部32的环形单元；将窜漏气体供应到中空内部；以及使聚结过滤单元旋转，以便由于离心力迫使窜漏气体如箭头46处所示径向向外流过聚结过滤单元28，而将窜漏气体泵送离开曲轴箱24并使窜漏气体进入中空内部32，该泵送影响曲轴箱24中的减小的压力。
一种类型的内燃机曲轴箱通风***提供开放式曲轴箱通风(OCV)，其中从窜漏气体分离的经净化的空气被排出至大气中。另一种类型的内燃机曲轴箱通风***涉及封闭式曲轴箱通风(CCV)，其中从窜漏气体分离的经净化的空气返回到发动机，例如，返回到燃烧空气进气***以与供应到发动机的引入燃烧空气混合。
图6示出了用于内燃机102的封闭式曲轴箱通风(CCV)***100，内燃机102在曲轴箱106中产生窜漏气体104。该***包括将燃烧空气供应到发动机的空气进气管道108和具有第一段112的回流管道110，第一段112将来自曲轴箱的窜漏气体供应到空气油聚结器114，以通过聚结来自窜漏气体的油来净化窜漏气体并在输出116处输出经净化的空气，输出116可以是图1的出口42、图2的出口68、图4的出口82。回流管道110包括第二段118，第二段118将来自聚结器114的经净化的空气供应到空气进气管道108以使该经净化的空气加入至供应到发动机的燃烧空气中。聚结器114能根据将要描述的、给定的发动机条件被可变地控制。
聚结器114具有能根据发动机的给定条件被可变地控制的可变效率。在一个实施方式中，聚结器114如同上文为旋转式聚结器，并且聚结器的旋转速度根据发动机的给定条件变化。在一个实施方式中，给定条件为发动机速度。在一个实施方式中，聚结器由电机，例如图3的70，驱使以旋转。在一个实施方式中，电机为能改变聚结器的旋转速度的变速电机。在另一实施方式中，聚结器通过液压，例如图2，驱使以旋转。在一个实施方式中，通过液压改变聚结器的旋转速度。在此实施方式中，图2、图7的发动机油泵62通过例如120、122、124的多个平行截止阀供应加压油，发动机的电子控制模块(ECM)126控制多个平行截止阀在关闭状态和打开状态或部分打开状态之间切换，以便让通过各平行孔或喷嘴128、130、132的流可控地增加或减少对佩尔顿轮或涡轮60供应的加压油的量，以依次可控地改变轴58和聚结过滤单元28的旋转速度。
在一个实施方式中，提供了用于内燃机102的图6的涡轮增压器***140，该内燃机102在曲轴箱106中产生窜漏气体104。该***包括所述的空气进气管道108，该进气管道108具有将燃烧空气供应到涡轮增压器144的第一段142和将来自涡轮增压器144的经涡轮增压的燃烧空气供应到发动机102的第二段146。回流管道110具有所述的第一段112，第一段112将来自曲轴箱106的窜漏气体104供应到空气油聚结器114，以通过聚结来自窜漏气体的油来净化窜漏气体并在116处输出经净化的空气。回流管道具有所述的第二段118，第二段118将来自聚结器114的经净化的空气供应到空气进气管道108的第一段142，以使其加入至供应到涡轮增压器144的燃烧空气中。聚结器114能根据涡轮增压器144和发动机102中至少一个设备的给定条件被可变地控制。在一个实施方式中，给定条件为涡轮增压器的条件。在又一个实施方式中，聚结器如同上文为旋转式聚结器，并且聚结器的旋转速度根据涡轮增压器的效率而变化。在又一个实施方式中，聚结器的旋转速度根据涡轮增压器的增压压力而变化。在又一个实施方式中，聚结器的旋转速度根据涡轮增压器的增压比率而变化，该比率为涡轮增压器出口处的压力与涡轮增压器入口处的压力的比值。在又一个实施方式中，聚结器由电机，例如图3的70，驱使以旋转。在又一个实施方式中，电机为能改变聚结器的旋转速度的变速电机。在另一实施方式中，聚结器通过液压，见图2，驱使以旋转。在又一个实施方式中，通过液压改变聚结器的旋转速度，见图7。
***提供了一种用于在涡轮增压器***140中改进涡轮增压器效率的方法，涡轮增压器***140用于在曲轴箱106内产生窜漏气体104的内燃机102，该***具有：空气进气管道108，空气进气管道108具有将燃烧空气供应到涡轮增压器144的第一段142和将来自涡轮增压器144的经涡轮增压的燃烧空气供应到发动机102的第二段146；及具有回流管道110，回流管道110具有第一段112，第一段112将窜漏气体104供应到空气油聚结器114，以通过聚结来自窜漏气体的油来净化窜漏气体并在116处输出经净化的空气，并且回流管道110具有第二段118，第二段118将来自聚结器114的经净化的空气供应到空气进气管道的第一段142，以使该经净化的空气加入至供应到涡轮增压器144的燃烧空气中。该方法包括能根据涡轮增压器144和发动机102中的至少一个设备的给定条件可变地控制聚结器114。一个实施方式根据涡轮增压器144的给定条件可变地控制聚结器114。又一个实施方式如同上文，将聚结器提供成旋转式聚结器，并且根据涡轮增压器的效率改变聚结器的旋转速度。又一方法根据涡轮增压器的增压压力改变聚结器114的旋转速度。在又一个实施方式中，聚结器114的旋转速度根据涡轮增压器的增压比率而变化，该比率为涡轮增压器出口处的压力与涡轮增压器入口处的压力的比值。
图8示出了用于实施CCV的控制方案。在步骤160处，监控涡轮增压器效率，并且如果涡轮增压器效率如在步骤162处确定的那样为良好，则在步骤164处减小聚结过滤单元的转子速度。如果涡轮增压器效率不良好，则在步骤166处检查发动机循环工况，并且如果发动机循环工况恶劣，则在步骤168处增加转子速度，并且如果发动机循环工况不恶劣，则如在步骤170处所示，不采取行动。
图9示出了用于实施OCV的控制方案。在步骤172处监控曲轴箱压力，如果曲轴箱压力如在步骤174处确定的那样为良好，则在步骤176处降低转子速度，如果不良好，则在步骤178处检查外界温度，并且如果低于0℃，则在步骤180处将转子速度增加到最大，以增加温暖的气体泵送并增加油水抛甩。如果外界温度不低于0℃，则在步骤182处检查发动机空转，如果发动机在空转，则在步骤184处增加并维持转子速度，如果发动机不空转，则在步骤186处将转子速度增加至最大并持续5分钟。
通过聚结过滤组件的流动通道为从上游到下游，例如在图1中从进口38到出口42，例如在图2中从进口38到出口68，例如在图10中从进口190到出口192。在图10中还结合地提供了位于流动通道内并分离窜漏气体中的空气和油的旋转锥形叠式分离器194。锥形叠式分离器在现有技术中是已知的。窜漏气体流通过旋转锥形叠式分离器的方向为从内向外，如图10到12的箭头196处所示。旋转锥形叠式分离器194在旋转式聚结器过滤单元198的上游。旋转锥形叠式分离器194在旋转式聚结器过滤单元198的中空内部200中。在图12中，在中空内部200中提供环形护罩202并使环形护罩202在径向上位于旋转锥形叠式分离器194和旋转式聚结器过滤单元198之间，使得护罩202在旋转锥形叠式分离器194的下游和在旋转式聚结器过滤单元198的上游，并使得护罩202提供收集和排液表面204，被旋转锥形叠式分离器分离后的经分离的油沿着收集和排液表面204排液，该油如示出的在微滴206处经排液孔208排液，该油然后如在210处示出的加入至经聚结器198分离的油中，并通过主排液口212排液。
图13示出了又一个实施方式并在适当的地方使用了上文中的类似的附图标记以易于理解。旋转锥形叠式分离器214在旋转式聚结器过滤单元198的下游。通过旋转锥形叠式分离器214的流的方向为从内向外。旋转锥形叠式分离器214位于旋转式聚结器过滤单元198的径向外侧，并圈住旋转式聚结器过滤单元198。
图14示出了另一实施方式并在适当的地方使用了上文中的类似的附图标记以易于理解。旋转锥形叠式分离器216在旋转式聚结器过滤单元198的下游。通过旋转锥形叠式分离器216的流的方向为从外向内，如箭头218处所示。旋转式聚结器过滤单元198和旋转锥形叠式分离器216绕共同的轴线220旋转并且彼此轴向相邻。窜漏气体如箭头222处所示径向向外流过旋转式聚结器过滤单元198，然后如箭头224处所示轴向流至旋转锥形叠式分离器216，然后如箭头218处所示径向向内流过旋转锥形叠式分离器216。
图15示出了另一实施方式并在适当的地方使用了上文中的类似的附图标记以易于理解。在所述的从入口190到出口192的流动通道中提供第二环形旋转式聚结器过滤单元230，并且分离窜漏气体中的空气和油。通过第二旋转式聚结器过滤单元230的流的方向如箭头232处所示为从外向内。第二旋转式聚结器过滤单元230在第一旋转式聚结单元198的下游。第一旋转式聚结器过滤单元198和第二旋转式聚结器过滤单元230绕共同的轴线234旋转并且彼此轴向相邻。窜漏气体如箭头222处所示径向向外流过第一旋转式聚结器过滤单元198，然后如箭头236处所示轴向流至第二旋转式聚结器过滤单元230，然后如箭头232处所示径向向内流过第二旋转式聚结器过滤单元230。
在各种实施方式中，旋转锥形叠式分离器可以被多个排液孔穿透，例如图13的238，这些孔使经分离的油穿过其排液。
图16示出了另一实施方式并在适当的地方使用了上文中的类似的附图标记以易于理解。沿着旋转式聚结器过滤单元198的外部242提供环形护罩240，并使环形护罩240在旋转式聚结器过滤单元198的径向外侧和下游，使得护罩240提供收集和排液表面244，被旋转式聚结器过滤单元198聚结后的经分离的油沿着收集和排液表面244排液，如微滴246处所示。护罩240为旋转护罩并且可以是过滤器框架或端盖248的一部分。护罩240划定旋转式聚结器过滤单元198的边界线并随旋转式聚结器过滤单元198一起绕共同的轴线250旋转。护罩240为圆锥形的并且一头相对于所述轴线沿着圆锥的锥度逐渐尖细。护罩240在244处具有内表面，该内表面径向面向旋转式聚结器过滤单元198并与过滤单元198之间由径向间隙252隔开，当护罩轴向向下且沿着所述圆锥的锥度延伸时，径向间隙252增加。内表面244可具有例如图17的254的肋，肋254绕内表面244周向隔开并轴向且沿着所述圆锥的锥度延伸，且面向旋转式聚结器过滤单元198和沿旋转式聚结器过滤单元198提供例如256的带槽排液通道，沿带槽排液通道引导和排液经分离的油流。内表面244沿着所述圆锥形从第一上部轴向端258到第二下部轴向端260径向向下延伸。第二轴向端260与旋转式聚结器过滤单元198由径向间隙径向隔开，该径向间隙大于第一轴向端258与旋转式聚结器过滤单元198的径向间距。在又一个实施方式中，第二轴向端260具有扇弧形下边缘262，该下边缘262也集中和引导排油。
图18示出了又一个实施方式并在适当的地方使用了上文中的类似的附图标记以易于理解。代替图13到15的下进口190，提供了上进口270，及在272和274处示出一对可能或可替换的出口。可将穿过排液口212的油排液提供成穿过例如276的单向止回阀排液到排液软管278，以便使穿过排液口212的油返回到发动机曲轴箱，如上所述。
如上所述，聚结器能根据给定条件被可变地控制，该给定条件可以是发动机、涡轮增压器和聚结器中的至少一个设备的给定条件。在一个实施方式中，所述给定条件为发动机的给定条件，如上所述。在另一实施方式中，给定条件为涡轮增压器的给定条件，如上所述。在另一实施方式中，给定条件为聚结器的给定条件。在此实施方式的实施形式中，所述给定条件为横跨聚结器的压降。在此实施方式的实施形式中，聚结器为如上所述的旋转式聚结器，并且当横跨聚结器的压降高于预定阈值时，聚结器会被以更高旋转速度驱动，以便防止油在聚结器上聚集，例如防止油在所述中空内部中沿着聚结器的内周缘聚集，及以便降低所述压降。图19示出了一个控制方案，其中在步骤290处感测并由ECM(发动机控制模块)监测横跨旋转式聚结器的压降dP，然后在步骤292处确定在发动机RPM(每分钟转数)较低的情况下dP是否高于某个值，如果不是，则在步骤294处将聚结器的旋转速度保持不变，如果dP高于某个值，则在步骤296处以更高速度使聚结器旋转，直到dP下降至某个点。所述给定条件为横跨聚结器的压降，并且所述预定阈值为预定的压降阈值。
在又一个实施方式中，聚结器为具有两种运行模式的间歇式旋转式聚结器，当给定条件低于预定阈值时聚结器处于第一静止模式，而当给定条件高于预定阈值时聚结器处于第二旋转模式，并且如果期望还可带有滞后。第一静止模式提供能量效率和减少寄生能量损失。第二旋转模式提供提高了的从窜漏气体的空气中去除油的分离效率。在一个实施方式中，给定条件为发动机速度，并且预定阈值为预定发动机速度阈值。在另一实施方式中，给定条件为横跨聚结器的压降，并且预定阈值为预定压降阈值。在另一实施方式中，给定条件为涡轮增压器效率，并且预定阈值为预定涡轮增压器效率阈值。在另一实施形式中，给定条件为涡轮增压器增压压力，并且预定阈值为预定涡轮增压器增压压力阈值。在另一实施形式中，给定条件为涡轮增压器增压比率，并且预定阈值为预定涡轮增压器增压比率阈值，该处，如上所述，涡轮增压器增压比率为涡轮增压器出口处的压力与涡轮增压器入口处的压力的比值。图20示出了一种用于电气形式的控制方案，其中在步骤298处感测并在步骤300处由ECM监测发动机RPM或聚结器压降，然后在步骤302处，如果RPM或压力高于阈值，则在步骤304处启动聚结器的旋转，并且如果RPM或压力不高于阈值，则在步骤306处将聚结器保持在静止模式。图21示出了机械形式，并在适当的地方使用了上文中的类似的附图标记以易于理解。在步骤308处，止回阀、弹簧或其它机械零件感测RPM或压力，及在步骤302、304、306处进行决策过程，如上所述。
所述用于改进涡轮增压器效率的方法包括根据涡轮增压器、发动机和聚结器中的至少一个设备的给定条件可变地控制聚结器。一个实施方式根据涡轮增压器的给定条件可变地控制聚结器。在一实施形式中，将聚结器提供成旋转式聚结器，并且该方法包括根据涡轮增压器效率改变聚结器的旋转速度，并且在另一实施方式中根据的是涡轮增压器增压压力，并且在另一实施方式中根据的是涡轮增压器增压比率，如上所述。又一个实施方式根据发动机的给定条件可变地控制聚结器，并且在又一个实施方式中根据的是发动机速度。在另一实施形式中，将聚结器提供成旋转式聚结器，并且该方法涉及根据发动机速度改变聚结器的旋转速度。又一个实施方式根据聚结器的给定条件可变地控制聚结器，并且在另一实施形式中根据的是横跨聚结器的压降。在另一实施形式中，将聚结器提供成旋转式聚结器，并且该方法涉及根据横跨聚结器的压降来改变聚结器的旋转速度。又一个实施方式涉及间歇地使聚结器旋转以具有包括第一静止模式和第二旋转模式的两种运行模式，如上所述。
本申请
图22示出了从气液混合物414分离液体的气液旋转式分离器412。在一个实施方式中，气液混合物414是来自包含气油混合物的内燃机的窜漏气体，尽管用于其它气液混合物的其它应用也是可能的。该分离器包括具有壳体418的分离器组件416，壳体418具有：接收气液混合物414的入口420；如短划线箭头424处所示的排放经分离的气体的气体出口422；以及如实线箭头428处所示的排放经分离的液体的排液出口426。在一个实施方式中为聚结单元的旋转式分离单元430被设置在壳体中，并且实现使气液分离的效果。设置了第一组一个或多个导磁构件432和第二组一个或多个导磁构件434的。第一组导磁构件432和第二组导磁构件434彼此相互磁性作用，以实现使分离单元430旋转的效果。第二组导磁构件434在分离单元430上。另外地或替代地，在436处设置第三组一个或多个导磁构件，在438处设置第四组一个或多个导磁构件。第三组导磁构件436和第二组导磁构件438彼此相互磁性作用，以实现使分离单元430旋转的效果。第四组导磁构件438在分离单元430上。
分离器的包括分离单元430的旋转的指定操作需要所述第一组导磁构件432和所述第二组导磁构件434两者，包括分离单元430上的第二组导磁构件434。替换分离单元必须满足相同条件，因而缺少所述第二组导磁构件434的非授权的替换分离单元将不能实现所述的指定操作效果。另外地或替代地，可以由所述多组导磁构件436和438提供所述替换授权的功能，因而缺少该组导磁构件438的非授权的替换分离器组件将不能实现所述指定操作效果。
第一组导磁构件432设置在壳体418上，并提供电机的定子。第二组导磁构件434提供电机的转子。电机的使分离单元430旋转的指定操作需要壳体418上的第一组导磁构件432和分离单元430上的第二组导磁构件434两者。第一组导磁构件432沿着第一周缘延伸，第二组导磁构件434沿着第二周缘延伸。所述第一周缘包围所述第二周缘。分离单元430绕轴线440旋转并且沿着该轴线在轴向上延伸。第一组导磁构件432圈住第二组导磁构件434，并且在该第二组的径向外侧与该第二组隔开。第一组导磁构件可以包括诸如图23中的442的多个磁极(pole)，这些磁极由如444处所示的电线圈电流磁化，其中，第二组导磁构件434由多个永磁体提供。
分离单元430沿着轴线440在第一轴向端425和第二轴向端454之间沿轴向延伸，第一轴向端452和第二轴向端454分别具有第一轴向端盖456和第二轴向端盖458。在一个实施方式中，第二组导磁构件434在第二轴向端盖458上，第一组导磁构件432在壳体418上靠近第二轴向端盖458。在另一实施方式中，替代地或另外地使用磁体组436、438，所述第四组导磁构件438的设置在第一端盖456上，所述第三组导磁构件436的设置在壳体418上靠近第一轴向端盖456。第一组导磁构件432圈住第二组导磁构件434，并且在该第二组的径向外侧与该第二组隔开，并且在径向上面对该第二组。在另一实施方式中，一组导磁构件460设置在壳体的轴向端，并且在轴向上面对端盖458的轴向端上的一组导磁构件462。
图24-29示出了从气液混合物472分离气体的气液旋转式分离器470的另一实施方式。该分离器组件474包括由盖478封闭的壳体476，壳体476具有：接收气液混合物472的入口480；如短划线箭头484处所示的排放经分离的气体的气体出口482；以及如实线箭头488处所示的排放经分离的液体的排液出口486。在一个实施方式中为聚结器过滤单元的旋转式分离单元490被设置在壳体中，并且实现使气液分离的效果。在492处设置了第一组一个或多个导磁构件，并且在494处设置了第二组一个或多个导磁构件。第一组导磁构件492和第二组导磁构件494彼此相互磁性作用，以实现使分离单元490旋转的效果。第二组导磁构件494在分离单元490上。包括分离单元490的分离器的指定操作需要所述第一组导磁构件492和所述第二组导磁构件494两者，包括分离单元490上的第二组导磁构件494。这确保，在保养维修时，包括售后市场更换的分离单元的授权的更换分离单元、即其上具有所述第二组导磁构件494的替换分离单元被使用。这将确保仅经验证的过滤单元被使用且发动机被适当地保护。缺少该组导磁构件494的非授权的替换分离单元将不能实现所述的指定操作效果。
第一组导磁构件492设置在图24、26、29的壳体476上，并提供电机的定子。图24、28、29的第二组导磁构件494提供电机的转子。电机的使分离单元490旋转的指定操作需要壳体上的第一组导磁构件492和分离单元上的第二组导磁构件494两者。第一组导磁构件492沿着第一周缘延伸，第二组导磁构件494沿着第二周缘延伸，其中第一周缘包围第二周缘。
分离单元490绕轴线496旋转并且沿着该轴线在轴向上延伸。第一组导磁构件492圈住第二组导磁构件494，并且在该第二组的径向外侧与该第二组隔开。第一组导磁构件492可以由图26、29中的多个磁极498提供，这些磁极由如500处所示的电线圈电流磁化。第二组导磁构件494可以由图24、28、29中的永磁体提供。
分离单元490沿着轴线496在图24、28中的第一轴向端502和第二轴向端504之间沿轴向延伸，第一轴向端502和第二轴向端504分别具有第一轴向端盖506和第二轴向端盖508。第二组导磁构件494在第二轴向端盖508上。第一组导磁构件492在壳体476上靠近第二轴向端盖508。第一组导磁构件492在第二组导磁构件494的径向外侧与该第二组隔开，并且在径向上面对该第二组。在另一实施方式中，第一组导磁构件510在图24的壳体上，并且在轴向上面对第二轴向端盖508上的第二组导磁构件512。在另一实施方式中，第二轴向端盖508具有图24、28、29中的中心延伸部514，中心延伸部514从第二轴向端盖508沿着轴线496在轴向上的延伸，并且第二组导磁构件494设置在中心延伸部514上。在一个实施方式中，壳体476具有面对第二轴向端盖508的端板516，所述第一组导磁构件492设置在端板516上。此外，在该实施方式中，端板516具有凹陷杯部分518，该杯部分518使得第一组导磁构件492围绕其被间隔开，该杯部分限定中央中空袋形区520，包括第二组导磁构件494的中心延伸部514沿轴向伸到该中空袋形区520中。在图24、26的实施方式中，所述中心延伸部和凹陷杯部分向下延伸。在图27的另一实施方式中，中心延伸部和凹陷的袋形区可以如522处所示地向上延伸到旋转式分离单元490的中间内部。
在图30的另一实施方式中，提供旋转驱动构件530，第一组一个或多个导磁构件532设置在旋转驱动构件上以进而提供与分离单元536上的第二组导磁构件534磁性相互作用并且使分离单元旋转的旋转磁通场。分离单元536可以是如上述所述的旋转式聚结单元。分离单元536绕轴线538旋转。第一组导磁构件532和第二组导磁构件534彼此面对并且围绕轴线538。第一组导磁构件532和第二组导磁构件534的在径向上彼此面对。在另一实施方式中，一组导磁构件在540处设置在分离单元上，并且两组导磁构件532和540在轴向上彼此面对。
在各实施方式中，旋转式分离单元430、490、536可以是环形聚结单元，可以具有从内向外流。环形聚结单元具有从由圆形、椭圆形、长圆形、跑道形、珍珠形、三角形、矩形和其它闭环形状构成的组中选择的环形形状。在其它实施方式中，旋转式分离单元可以是离心机。
本公开提供用于从气液混合物分离气体的气液旋转式分离器的替换的分离器组件单元。所述组件的指定操作和分离单元的旋转需要所述第一组导磁构件和第二组两者，其中缺少第二组导磁构件的非授权的售后市场更换的的分离单元将不会实现所述的指定操作的效果。
在上文的描述中，为简洁、清晰和便于理解目的而使用了某些术语。因为这些术语用于描述目的并且意欲进行广泛地解释，所以这些术语不意味着超过现有技术的要求的不必要的限制。此处描述的不同构造、***和方法步骤可单独使用或与其它构造、***和方法步骤组合使用。可以预期到的是，在所附权利要求的范围内，各种等同物、替代物和修改物是可能的。只有当在相应的限制中明确引用术语“用于...的装置”或“用于...的步骤”时，在所附权利要求中的每个限制才意欲援引美国专利法第112条第六款的解释。

Claims (39)

1.一种从气液混合物分离液体的气液旋转式分离器，包括分离器组件，所述分离器组件包括：壳体，所述壳体具有接收所述气液混合物的入口、排放经分离的气体的气体出口和排放经分离的液体的排液出口；旋转式分离单元，所述旋转式分离单元在所述壳体中并且实现气液分离的效果，所述旋转式分离单元绕轴线旋转并且沿着所述轴线在第一轴向端和第二轴向端之间在轴向上延伸，所述第一轴向端和所述第二轴向端分别具有第一轴向端盖和第二轴向端盖；第一组一个或多个导磁构件，所述第一组一个或多个导磁构件在所述壳体上靠近所述第二轴向端盖；第二组一个或多个导磁构件，所述第二组一个或多个导磁构件在所述第二轴向端盖上，所述第一组导磁构件和所述第二组导磁构件彼此磁性相互作用，以实现使所述分离单元旋转的效果，所述第二组导磁构件在所述分离单元上；其中，包括所述分离器旋转的所述分离器的指定操作需要所述第一组导磁构件和所述第二组导磁构件，包括在所述分离单元上的所述第二组导磁构件。
2.根据权利要求1所述的气液旋转式分离器，其中，所述第一组导磁构件在所述壳体上，提供电机的定子，所述第二组导磁构件提供所述电机的转子，其中，使所述分离单元旋转的所述电机的指定操作需要所述壳体上的所述第一组导磁构件和所述分离单元上的所述第二组导磁构件。
3.根据权利要求2所述的气液旋转式分离器，其中，所述第一组导磁构件沿着第一周缘延伸，所述第二组导磁构件沿着第二周缘延伸，所述第一周缘包围所述第二周缘。
4.根据权利要求2所述的气液旋转式分离器，其中，所述分离单元绕轴线旋转并且沿着所述轴线在轴向上延伸，所述第一组导磁构件围绕所述第二组导磁构件并且在径向外侧与所述第二组导磁构件隔开。
5.根据权利要求2所述的气液旋转式分离器，其中，所述第一组导磁构件包括由电线圈电流磁化的多个磁极，所述第二组导磁构件包括多个永磁体。
6.根据权利要求2所述的气液旋转式分离器，其中，所述第一组导磁构件围绕所述第二组导磁构件，在径向外侧与所述第二组导磁构件隔开，并且在径向上与所述第二组导磁构件面对。
7.根据权利要求2所述的气液旋转式分离器，其中，所述第一组导磁构件在轴向上与所述第二组导磁构件面对。
8.根据权利要求2所述的气液旋转式分离器，其中，所述分离单元绕轴线旋转并且沿着所述轴线在第一轴向端和第二轴向端之间在轴向上延伸，所述第一轴向端和所述第二轴向端分别具有第一轴向端盖和第二轴向端盖，所述第二轴向端盖具有沿着所述轴线从所述第二轴向端盖在轴向上延伸的中心延伸部，所述第二组导磁构件在所述中心延伸部上，所述壳体具有面对所述第二轴向端盖的端板，所述第一组导磁构件在所述端板上。
9.根据权利要求8所述的气液旋转式分离器，其中，所述端板具有凹陷杯部分，其使得所述第一组导磁构件围绕其被间隔开并限定中央中空袋形区，所述第二组导磁构件的所述中心延伸部轴向延伸到所述中央中空袋形区中。
10.根据权利要求1所述的气液旋转式分离器，其包括旋转驱动构件，其中，所述第一组一个或多个导磁构件包括在所述旋转驱动构件上的多个永磁体，所述永磁体提供与所述分离单元上的所述第二组导磁构件磁性相互作用并且使所述分离单元旋转的旋转磁通场。
11.根据权利要求10所述的气液旋转式分离器，其中，所述分离单元绕轴线旋转，并且所述第一组导磁构件和所述第二组导磁构件面对彼此并且围着所述轴线。
12.根据权利要求11所述的气液旋转式分离器，其中，所述第一组导磁构件和所述第二组导磁构件在径向上面对彼此。
13.根据权利要求11所述的气液旋转式分离器，其中，所述第一组导磁构件和所述第二组导磁构件在轴向上面对彼此。
14.根据权利要求1所述的气液旋转式分离器，其中，所述旋转分离单元是环形聚结单元。
15.根据权利要求14所述的气液旋转式分离器，其中，所述环形聚结单元是从内向外流聚结单元。
16.根据权利要求14所述的气液旋转式分离器，其中，所述环形聚结单元具有从由圆形、椭圆形、长圆形、跑道形、珍珠形、三角形、矩形和其它闭环形状构成的组中选择的环形形状。
17.根据权利要求1所述的气液旋转式分离器，其中，所述旋转式分离单元是离心机。
18.一种用于气液旋转式分离器的分离单元，其在分离器组件中从气液混合物中分离液体，所述分离器组件具有壳体，所述壳体具有接收所述气液混合物的入口、排放经分离的气体的气体出口和排放经分离的液体的排液出口，所述分离单元包括旋转式分离单元，所述旋转式分离单元实现使气液分离的效果，所述旋转式分离单元绕轴线旋转并且沿着所述轴线在第一轴向端和第二轴向端之间在轴向上延伸，所述第一轴向端和所述第二轴向端分别具有第一轴向端盖和第二轴向端盖；所述组件具有第一组一个或多个导磁构件，所述第一组一个或多个导磁构件在所述壳体上靠近所述第二轴向端盖，所述分离单元具有第二组一个或多个导磁构件，所述一个或多个第二组导磁构件在所述第二轴向端盖上，所述第一组导磁构件和所述第二组导磁构件彼此磁性相互作用，以实现使所述分离单元旋转的效果，其中，所述组件的指定操作和所述分离单元的旋转需要所述第一组导磁构件和所述第二组导磁构件两者，由此，缺少所述第二组导磁构件的非授权的分离单元将不能实现所述指定操作的效果。
19.根据权利要求18所述的分离单元，其中，所述第二组导磁构件包括多个永磁体。
20.根据权利要求18所述的分离单元，其中，所述分离单元绕轴线旋转并且沿着所述轴线在第一轴向端和第二轴向端之间在轴向上延伸，所述第一轴向端和所述第二轴向端分别具有第一轴向端盖和第二轴向端盖，所述第二组导磁构件在所述第二轴向端盖上。
21.根据权利要求18所述的分离单元，其中，所述分离单元绕轴线旋转并且沿着所述轴线在第一轴向端和第二轴向端之间在轴向上延伸，所述第一轴向端和所述第二轴向端分别具有第一轴向端盖和第二轴向端盖，所述第二轴向端盖具有沿着所述轴线从所述第二轴向端盖在轴向上延伸的中心延伸部，所述第二组导磁构件在所述中心延伸部上。
22.根据权利要求18所述的分离单元，其中，所述第一组导磁构件在所述壳体上，并提供电机的定子，所述第二组导磁构件提供所述电机的转子，其中，使所述分离单元旋转的所述电机的指定操作需要所述壳体上的所述第一组导磁构件和所述分离单元上的所述第二组导磁构件。
23.根据权利要求22所述的分离单元，其中，所述第一组导磁构件沿着第一周缘延伸，所述第二组导磁构件沿着第二周缘延伸，所述第一周缘包围所述第二周缘。
24.根据权利要求22所述的分离单元，其中，所述分离单元绕轴线旋转并且沿着所述轴线在轴向上延伸，所述第一组导磁构件围绕所述第二组导磁构件并且在径向外侧与所述第二组导磁构件隔开。
25.根据权利要求22所述的分离单元，其中，所述第一组导磁构件包括由电线圈电流磁化的多个磁极，所述第二组导磁构件包括多个永磁体。
26.根据权利要求22所述的分离单元，其中，所述分离单元绕轴线旋转并且沿着所述轴线在第一轴向端和第二轴向端之间在轴向上延伸，所述第一轴向端和所述第二轴向端分别具有第一轴向端盖和第二轴向端盖，所述第二组导磁构件在所述第二轴向端盖上，所述第一组导磁构件在所述壳体上靠近所述第二轴向端盖。
27.根据权利要求26所述的分离单元，其中，所述第一组导磁构件围绕所述第二组导磁构件、在径向外侧与所述第二组导磁构件隔开，并且在径向上与所述第二组导磁构件面对。
28.根据权利要求26所述的分离单元，其中，所述第一组导磁构件在轴向上与所述第二组导磁构件面对。
29.根据权利要求22所述的分离单元，其中，所述分离单元绕轴线旋转并且沿着所述轴线在第一轴向端和第二轴向端之间在轴向上延伸，所述第一轴向端和所述第二轴向端分别具有第一轴向端盖和第二轴向端盖，所述第二轴向端盖具有沿着所述轴线从所述第二轴向端盖在轴向上延伸的中心延伸部，所述第二组导磁构件在所述中心延伸部上，所述壳体具有面对所述第二轴向端盖的端板，所述第一组导磁构件在所述端板上。
30.根据权利要求29所述的分离单元，其中，所述端板具有凹陷杯部分，所述凹陷杯部分使得所述第一组导磁构件围绕其被间隔开并限定中央中空袋形区，包括所述第二组导磁构件的中心延伸部沿轴向伸到所述中空袋形区中。
31.根据权利要求18所述的分离单元，其中，所述组件包括旋转驱动构件，其中，所述第一组一个或多个导磁构件包括在所述旋转驱动构件上的多个永磁体，所述永磁体提供与所述分离单元上的所述第二组导磁构件磁性相互作用并且使所述分离单元旋转的旋转磁通场。
32.根据权利要求31所述的分离单元，其中，所述分离单元绕轴线旋转，并且所述第一组导磁构件和所述第二组导磁构件面对彼此并且围着所述轴线。
33.根据权利要求32所述的分离单元，其中，所述第一组导磁构件和所述第二组导磁构件在径向上面对彼此。
34.根据权利要求32所述的分离单元，其中，所述第一组导磁构件和所述第二组导磁构件在轴向上面对彼此。
35.根据权利要求18所述的分离单元，其中，所述分离单元是环形聚结单元。
36.根据权利要求35所述的分离单元，其中，所述环形聚结单元是从内向外流聚结单元。
37.根据权利要求35所述的分离单元，其中，所述环形聚结单元具有从由圆形、椭圆形、长圆形、跑道形、珍珠形、三角形、矩形和其它闭环形状构成的组中选择的环形形状。
38.根据权利要求18所述的分离单元，其中，所述分离单元是离心机。
39.根据权利要求18所述的分离单元，其中，所述分离单元是售后市场更换的分离单元。
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