CN107489488B - 旋转式油气分离器及发动机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种旋转式油气分离器及发动机。所述油气分离器包括壳体(10)和滤芯(40)，壳体(10)的内部空间经由分隔部(14)分隔成内腔室(23)和围绕该内腔室(23)设置的外腔室(21)，内腔室(23)的中心轴线与油气分离器的旋转轴线(X‑X’)重合，滤芯设置在外腔室中，壳体(10)上设置有与外腔室连通的气体入口(31)和与内腔室连通的气体出口(34)，分隔部上设置有连通外腔室和内腔室的连通口。本公开的旋转式油气分离器通过采用滤芯与离心相结合的分离方式，能够获得更好的油液分离效果，并且结构简单，成本低廉。此外，由于分离出的油滴会在离心力的作用下自动脱离滤芯，从而使滤芯能够达到自清洁的效果，延长滤芯的使用寿命。

Description

旋转式油气分离器及发动机

技术领域

本公开涉及油气分离器领域，具体地，涉及一种旋转式油气分离器及发动机。

背景技术

随着发动机的发展，国内对发动机排放要求一再提高，人们对发动机的油气分离装置越来越重视，对油气分离器分离效果要求越来越苛刻，油气分离器在满足法规排放要求的同时，在提高发动机的性能和提高燃油经济性等方面发挥着不可磨灭的作用。

现有发动机的油气分离器形式多样化，主要结构组成分类有迷宫挡板式结构、旋风式结构、粒子电离结构等。

现有发动机的油气分离器存在空间布置困难，并且低成本的油气分离器分离效果差，分离效果较好的油气分离器结构又较复杂，成本较高。因此，提供一种结构简单且分离效果较好的油气分离器具有积极意义。

发明内容

本公开的目的是提供一种结构简单且分离效果更好的油气分离器。

为了实现上述目的，本公开提供一种旋转式油气分离器，包括壳体和滤芯，所述壳体的内部空间经由分隔部分隔成内腔室和围绕该内腔室设置的外腔室，所述内腔室的中心轴线与所述油气分离器的旋转轴线重合，所述滤芯设置在所述外腔室中，所述壳体上设置有与所述外腔室连通的气体入口和与所述内腔室连通的气体出口，所述分隔部上设置有连通所述外腔室和内腔室的连通口。

可选择地，所述气体出口的中心轴线与所述旋转轴线重合。

可选择地，所述气体出口呈圆形，所述气体出口的边缘形成有安装凸缘。

可选择地，所述分隔部包括围绕所述旋转轴线设置的第一环形隔板和第二环形隔板，该第一环形隔板和第二环形隔板将所述内部空间分隔成沿垂直于所述旋转轴线的方向依次布置的内腔室、中间腔室和外腔室，所述第一环形隔板上设置有连通所述外腔室和中间腔室的第一连通口，所述第二环形隔板上设置有连通所述中间腔室和内腔室的第二连通口。

可选择地，所述第一连通口和第二连通口相互错开。

可选择地，所述第一连通口和第二连通口均为围绕所述旋转轴线分布的多个，并且所述第二连通口的数量少于所述第一连通口的数量。

可选择地，所述滤芯包括多个滤芯模块，所述外腔室经由多个隔离部分隔成围绕所述旋转轴线分布的多个滤芯容纳腔，每个滤芯模块设置在对应的滤芯容纳腔中，每个滤芯容纳腔具有各自的气体入口和第一连通口。

可选择地，每个滤芯容纳腔具有一个气体入口和两个第一连通口，所述气体入口设置在对应的滤芯容纳腔的中间位置，所述两个第一连通口分别设置在对应的滤芯容纳腔的两端。

可选择地，所述壳体包括相对设置的第一底板和第二底板以及连接在所述第一底板和第二底板之间的环形侧壁，所述环形侧壁与所述第一底板和第二底板共同限定出所述内部空间。

可选择地，所述气体入口设置在所述环形侧壁上，所述气体出口设置在所述第一底板上。

可选择地，所述环形侧壁、第一环形隔板、第二环形隔板与所述第二底板一体成型，所述第一底板可拆卸地连接于所述环形侧壁。

可选择地，所述第一底板的四周形成有朝向所述第二底板延伸的连接凸缘，所述连接凸缘上开设有多个卡孔，所述环形侧壁的外侧设置有多个卡扣，每个卡扣卡接于对应的卡孔。

可选择地，所述第一底板上形成有围绕所述气体出口设置的第一凸起筋和第二凸起筋，所述第一凸起筋抵接于所述第一环形隔板的端部的内侧或外侧，所述第二凸起筋抵接于所述第二环形隔板的端部的内侧或外侧。

本公开的旋转式油气分离器通过采用滤芯与离心相结合的分离方式，能够获得更好的油液分离效果，并且结构简单，成本低廉。此外，由于分离出的油滴会在离心力的作用下自动脱离滤芯，从而使滤芯能够达到自清洁的效果，延长滤芯的使用寿命。

本公开还提供一种发动机，包括如上所述的油气分离器。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开的一种实施方式的旋转式油气分离器的***图；

图2是根据本公开的一种实施方式的旋转式油气分离器的立体图；

图3是根据本公开的一种实施方式的旋转式油气分离器的主视图；

图4是图3的AA剖视图；

图5是图3的BB剖视图；

图6是根据本公开的一种实施方式的旋转式油气分离器中，第一底板的立体图；

图7是根据本公开的一种实施方式的旋转式油气分离器中，壳体的主视图，其中未示出第一底板；

图8是根据本公开的一种实施方式的旋转式油气分离器中，壳体的立体图，其中未示出第一底板；

图9是根据本公开的一种实施方式的油气分离装置的侧视图；

图10是图9的AA剖视图；

图11是根据本公开的一种实施方式的油气分离装置中，连接硬管的侧视图；

图12是图11的AA剖视图；

图13是图12的AA剖视图；

图14是根据本公开的一种实施方式的油气分离装置中，箱体的上半体的立体图；

图15是根据本公开的一种实施方式的油气分离装置中，箱体的上半体的主视图；

图16是根据本公开的一种实施方式的油气分离装置中，箱体的上半体的仰视图；

图17是图15的AA剖视图；

图18是根据本公开的一种实施方式的油气分离装置中，箱体的下半体的俯视图；

图19是图18的AA剖视图。

附图标记说明

100 旋转式油气分离器 10 壳体

11 第一底板 111 安装凸缘

112 第一凸起筋 113 第二凸起筋

114 连接凸缘 115 卡孔

13 环形侧壁 131 卡扣

14 分隔部 141 第一环形隔板

142 第二环形隔板 15 隔离部

151 分隔壁 21 外腔室

211 滤芯容纳腔 22 中间腔室

23 内腔室 31 气体入口

32 第一连通口 33 第二连通口

34 气体出口 40 滤芯

41 滤芯模块 200 连接硬管

201 前端 202 中段

203 后端 204 第一法兰挡肩

205 第二法兰挡肩 206 第一定位挡肩

207 第二定位挡肩 208 气体流出口

209 导流结构 210 开口

300 油封 400 第一安装法兰

500 箱体 501 箱体本体

511 上半体 521 下半体

531 端口 502 管道

503 连接梁 504 出气口

505 回油口 506 第一腔室

507 第二腔室 600 曲轴箱强制通风阀

700 第二安装法兰

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“前、后”通常是指相应附图中所标示的前、后。

根据本公开的一个方面，如图1至图8所示，提供一种旋转式油气分离器100，该油气分离器100包括壳体10和滤芯40，壳体10的内部空间经由分隔部14分隔成内腔室23和围绕该内腔室23设置的外腔室21(图8可见)，内腔室23的中心轴线与油气分离器的旋转轴线X-X’重合，滤芯40设置在外腔室21中，壳体10上设置有与外腔室21连通的气体入口31和与内腔室23连通的气体出口34，分隔部14上设置有连通外腔室21和内腔室23的连通口。

工作时，油气分离器100被驱动旋转，油气从气体入口31进入外腔室21，经过滤芯40过滤后，部分液体附着在滤芯40上，其余的油气继续通过连通口进入内腔室21，然后从气体出口34流出。由于油气分离器100在工作时一直旋转，因此，在离心力作用下，附着在滤芯40上油滴会不断地通过气体入口31被甩出，从而达到自清洁的效果，延长滤芯40的使用寿命。这里，滤芯40例如可以由滤纸制成。

本公开的旋转式油气分离器通过采用滤芯与离心相结合的分离方式，能够获得更好的油液分离效果，并且结构简单，成本低廉。此外，由于分离出的油滴会在离心力的作用下自动脱离滤芯，从而使滤芯能够达到自清洁的效果，延长滤芯的使用寿命，也这因为如此，使得本公开的油气分离器不需要设计集油池。

在本公开中，分隔部14可以为单层结构，也可以是双层或多层结构。在图7和图8示出的实施方式中，分隔部14为双层结构，并且包括围绕旋转轴线X-X’设置的第一环形隔板141和第二环形隔板142，第一环形隔板141和第二环形隔板142将内部空间分隔成沿垂直于旋转轴线X-X’的方向依次布置的内腔室23、中间腔室22和外腔室21，第一环形隔板141上设置有连通外腔室21和中间腔室22的第一连通口32，第二环形隔板142上设置有连通中间腔室22和内腔室23的第二连通口33。

在上述实施方式中，壳体10的内部空间被第一环形隔板141和第二环形隔板142分隔成由外向内的三个腔室：外腔室21、中间腔室22和内腔室23，内腔室23的中心轴线与油气分离器100的旋转轴线X-X’重合，中间腔室22围绕内腔室23设置，外腔室21围绕中间腔室22设置。在这种情况下，当油气分离器100工作时，如图7和图8中箭头所示，油气从气体入口31进入外腔室21，经过滤芯40过滤后，部分油滴附着在滤芯40上，其余油气通过第一连通口32进入中间腔室22，油气在中间腔室22内发生撞击汇聚，汇聚形成的油滴在离心力的作用下通过第一连通口32和气体入口31流出，剩余的油气再通过第二连通口33进入内腔室21，最后从气体出口34流出，完成分离过程。以此方式，可以实现油气的两级分离，使得分离更彻底，进一步提升分离效果。

为了增加油气从第一连通口32流至进入第二连通口33的阻力，以在中间腔室22内获得更好的分离效果，如图可以将第一连通口32和第二连通口33设置为相互错开，也就是说，第一连通口32与第二连通口33彼此不正对，从而使油气在中间腔室22内的流动路径更长、更曲折。

在本公开中，为了获得更好的油气分离效果，第一连通口32和第二连通口33可以均为围绕旋转轴线X-X’分布的多个，也就是说，第一连通口32可以为多个，该多个第一连通口32沿第一环形隔板141的周向分布；第二连通口33也可以为多个，该多个第二连通口33沿第二环形隔板142的周向分布。为了利于油气在中间腔室22内形成汇聚撞击，第二连通口33的数量可以少于第一连通口32的数量。

在本公开中，滤芯40可以为一体式的环状结构。然而，为了方便不同尺寸的油气分离器的安装使用，提高滤芯的共用率，如图1和图7所示，滤芯40可以包括分体设置的多个滤芯模块41，外腔室21经由多个隔离部15分隔成围绕旋转轴线X-X’分布的多个滤芯容纳腔211，每个滤芯模块41设置在对应的滤芯容纳腔211中，每个滤芯容纳腔211具有各自的气体入口31和第一连通口32。

这里，隔离部15可以具有任意适当的结构。作为一种实施方式，如图7所示，每个隔离部15可以包括间隔设置的两个分隔壁151，每个分隔壁151可以连接在环形侧壁13和第一环形隔板141之间。

具体地，为了实现滤芯模块41的充分利用，如图8所示，每个滤芯容纳腔211具有一个气体入口31和两个第一连通口32，气体入口31设置在对应的滤芯容纳腔211的中间位置，两个第一连通口32分别设置在对应的滤芯容纳腔211的两端。气体入口31的面积可以大于第一连通口32的面积。

为了增强分离效果，如图8所示，第一连通口32和第二连通口33可以分别形成为平行于旋转轴线X-X’延伸的长孔或狭槽。

在本公开中，壳体10可以具有任意适当的结构。作为一种实施方式，如图1、图2、图4和图5所示，壳体10可以包括相对设置的第一底板11和第二底板12以及连接在第一底板11和第二底板12之间的环形侧壁13，环形侧壁13与第一底板11和第二底板12共同限定出所述内部空间。

在这种情况下，为了方便将油滴甩出，气体入口31可以设置在环形侧壁13上。气体出口34可以设置在第一底板11上。

为了便于滤芯10的安装以及壳体10的装配，如图1、图4和图5所示，环形侧壁13、第一环形隔板141、第二环形隔板142可以与第二底板12一体成型，第一底板11可拆卸地连接于环形侧壁13。

这里，第一底板11可以通过多种适当的方式连接于环形侧壁13。作为一种实施方式，如图4、图6和图8所示，第一底板11的四周可以形成有朝向第二底板12延伸的连接凸缘114，该连接凸缘114上开设有沿其轴向分布的多个卡孔115，环形侧壁13的外侧设置有沿其周向分布的多个卡扣131，每个卡扣131卡接于对应的卡孔115。为了方便嵌入到卡孔115中，如图4所示，卡扣131上形成有圆弧导向面。

具体地，如图6所示，第一底板11上还可以形成有围绕气体出口34设置的第一凸起筋112和第二凸起筋113，如图4所示，第一凸起筋112可以抵接于第一环形隔板141的端部的内侧或外侧(图示为内侧)，第二凸起筋113抵接于第二环形隔板142的端部的内侧或外侧(图示为内侧)，通过两个凸起筋112和113与两个环形隔板141和142的配合形成密封，防止油气从环形隔板与第一底板11的结合处穿过。

在本公开中，为了能够利用连接于气体出口34的管道(例如下文提及的连接硬管200)来驱动油气分离器100旋转，可以将气体出口34设置为中心轴线与油气分离器100的旋转轴线X-X’重合。为了方便安装所述管道，气体出口34可以呈圆形，并且气体出口34的边缘形成有向内延伸的安装凸缘111。

综上所述，本公开的油气分离器具有如下优点：一、结构简单，自清洁不需更换，易安装；二、油气分离粒子大小范围广(直径0.02um以上粒子均能分离)；三、分离效率高，独立性强，对取气位置等要求低。

基于上述油气分离器100，根据本公开的另一方面，提供一种发动机，该发动机采用如上所述的油气分离器100。

基于上述油气分离器100，根据本公开的再一方面，如图9和图10所示，提供一种油气分离装置，该油气分离装置包括如上所述的油气分离器100、驱动该油气分离器100旋转的连接硬管200、以及箱体500。连接硬管200与发动机曲轴(未示出)传动连接，并在发动机曲轴的带动下驱动油气分离器100旋转。箱体500的上部设置有出气口504，箱体500的底部设置有回油口505，旋转式油气分离器100的气体出口34通过连接硬管200与箱体500的内部腔室连通。

工作时，来自油气分离器100的油气进入连接硬管200，在经过连接硬管200的过程中，油气温度逐渐降低，在连接硬管200的气体流出口208会再次发生气液分离，分离出的油滴流到箱体500的底部并通过回油口505流出，其余的油气进入箱体500，然后通过箱体500的出气口504流入增压器或进气歧管(均未示出)。

在本公开中，连接硬管200可以形成为两端均开放的通管，该通管的一端与油气分离器100相连，另一端伸入箱体500的内部。

然而，为了方便与发动机曲轴传动连接，同时为了防止与发动机内部的其他装置发生干涉，如图10所示，连接硬管200贯穿箱体500且包括位于箱体500内的中段以及从箱体500伸出的前端和后端，前端形成为开放端并与油气分离器100相连，后端形成为封闭端并传动连接至发动机曲轴，连接硬管200的气体流出口208形成在中段的管壁上。也就是说，在这种情况下，连接硬管200的气体流入口形成在该连接硬管200的前端，连接硬管200的气体流出口208形成在该连接硬管200的中段的管壁上。

为了防止因产生应力集中而在气体流出口208处出现断裂的风险，同时为了使油气流向更曲折以利用液体分离，如图12所示，连接硬管200的管壁上形成有罩设在气体流出口208上的导流结构209，该导流结构209的开口形成在前端，并且该导流结构209的长度比气体流出口208的长度略长。

油气分离器100可以通过多种方式与连接硬管200相连。具体地，油气分离器100可以通过其上的气体出口34密封地套装在连接硬管200的前端，连接硬管200上可以固定有第一安装法兰400，第一安装法兰400位于油气分离器100和箱体500之间，油气分离器100可以固定在该第一安装法兰400上。这里，油气分离器100和连接硬管200之间可以设置有油封300。油气分离器100与第一安装法兰400可以通过螺栓连接。

为了防止油气分离器100轴向窜动，第一安装法兰400可以过盈配合在连接硬管200上。进一步地，如图10和图12所示，连接硬管200的管壁上可以形成有第一法兰挡肩204，第一安装法兰400的一侧抵接于旋转式油气分离器100，另一侧抵接于第一法兰挡肩204。

为了防止连接硬管200轴向窜动，如图10和图12所示，连接硬管200的管壁上可以形成有第一定位轴肩206和第二定位轴肩207，第一定位轴肩206和第二定位轴肩207分别抵接于箱体500的前壁和后壁。

为了便于与发动机曲轴传动连接，如图10所示，连接硬管200的后端可以安装有第二安装法兰700，该第二安装法兰700可以用于连接带轮或齿轮，利用该带轮或齿轮与发动机曲轴传动连接，从而带动连接硬管200和油气分离器100旋转。

为了促使发动机换气，便于将曲轴箱内的气体导入增压器或进气歧管，如图10所示，箱体500的内部腔室包括与连接硬管200的气体流出口208连通的第一腔室506以及与箱体500的出气口504连通的第二腔室507，第一腔室506和第二腔室507的连通处设置有曲轴箱强制通风阀600。曲轴箱强制通风阀为本领域所公知的装置，本公开对其结构及工作原理不再进行赘述。

为了便于形成第一腔室506和第二腔室507，作为一种实施方式，如图10、图14至图19所示，箱体500可以包括箱体本体501和管道502，箱体本体501可以由上半体511和下半体521组成。上半体511上形成有向外伸出的端口531，端口531上连接有曲轴箱强制通风阀600，管道502的一端与端口531同轴设置并延伸接近曲轴箱强制通风阀600，管道502的另一端从箱体本体501伸出以形成箱体500的出气口504，通过箱体本体501限定出第一腔室506，通过管道502限定出第二腔室507。

管道502可以为各种适当的形状。在图中示出的实施方式中，管道502呈L形。

为了便于对曲轴箱强制通风阀600的弹簧形成支撑，如图10、图14、图16和图17所示，管道502的管壁与箱体本体501之间可以形成有连接梁503(图示为三根)，曲轴箱强制通风阀600的弹簧一端抵顶在阀体上，另一端抵顶在连接梁503上。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种旋转式油气分离器，其特征在于，包括壳体(10)和滤芯(40)，所述壳体(10)的内部空间经由分隔部(14)分隔成内腔室(23)和围绕该内腔室(23)设置的外腔室(21)，所述内腔室(23)的中心轴线与所述油气分离器(100)的旋转轴线(X-X’)重合，所述滤芯(40)设置在所述外腔室(21)中，所述壳体(10)上设置有与所述外腔室(21)连通的气体入口(31)和与所述内腔室(23)连通的气体出口(34)，所述分隔部(14)上设置有连通所述外腔室(21)和内腔室(23)的连通口，所述分隔部(14)包括围绕所述旋转轴线(X-X’)设置的第一环形隔板(141)和第二环形隔板(142)，该第一环形隔板(141)和第二环形隔板(142)将所述内部空间分隔成沿垂直于所述旋转轴线(X-X’)的方向依次布置的内腔室(23)、中间腔室(22)和外腔室(21)，所述第一环形隔板(141)上设置有连通所述外腔室(21)和中间腔室(22)的第一连通口(32)，所述第二环形隔板(142)上设置有连通所述中间腔室(22)和内腔室(23)的第二连通口(33)，所述第一连通口(32)和第二连通口(33)均为围绕所述旋转轴线(X-X’)分布的多个，并且所述第二连通口(33)的数量少于所述第一连通口(32)的数量。

2.根据权利要求1所述的油气分离器，其特征在于，所述气体出口(34)的中心轴线与所述旋转轴线(X-X’)重合。

3.根据权利要求2所述的油气分离器，其特征在于，所述气体出口(34)呈圆形，所述气体出口(34)的边缘形成有安装凸缘(111)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的油气分离器，其特征在于，所述第一连通口(32)和第二连通口(33)相互错开。

5.根据权利要求4所述的油气分离器，其特征在于，所述滤芯(40)包括多个滤芯模块(41)，所述外腔室(21)经由多个隔离部(15)分隔成围绕所述旋转轴线(X-X’)分布的多个滤芯容纳腔(211)，每个滤芯模块(41)设置在对应的滤芯容纳腔(211)中，每个滤芯容纳腔(211)具有各自的气体入口(31)和第一连通口(32)。

6.根据权利要求5所述的油气分离器，其特征在于，每个滤芯容纳腔(211)具有一个气体入口(31)和两个第一连通口(32)，所述气体入口(31)设置在对应的滤芯容纳腔(211)的中间位置，所述两个第一连通口(32)分别设置在对应的滤芯容纳腔(211)的两端。

7.根据权利要求4所述的油气分离器，其特征在于，所述壳体(10)包括相对设置的第一底板(11)和第二底板(12)以及连接在所述第一底板(11)和第二底板(12)之间的环形侧壁(13)，所述环形侧壁(13)与所述第一底板(11)和第二底板(12)共同限定出所述内部空间。

8.根据权利要求7所述的油气分离器，其特征在于，所述气体入口(31)设置在所述环形侧壁(13)上，所述气体出口(34)设置在所述第一底板(11)上。

9.根据权利要求8所述的油气分离器，其特征在于，所述环形侧壁(13)、第一环形隔板(141)、第二环形隔板(142)与所述第二底板(12)一体成型，所述第一底板(11)可拆卸地连接于所述环形侧壁(13)，

可选择地，所述第一底板(11)的四周形成有朝向所述第二底板(12)延伸的连接凸缘(114)，所述连接凸缘(114)上开设有多个卡孔(115)，所述环形侧壁(13)的外侧设置有多个卡扣(131)，每个卡扣(131)卡接于对应的卡孔(115)，

可选择地，所述第一底板(11)上形成有围绕所述气体出口(34)设置的第一凸起筋(112)和第二凸起筋(113)，所述第一凸起筋(112)抵接于所述第一环形隔板(141)的端部的内侧或外侧，所述第二凸起筋(113)抵接于所述第二环形隔板(142)的端部的内侧或外侧。

10.一种发动机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的油气分离器。

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