技术领域
[0001] 本
发明涉及一种离心式油气分离装置，以及装有该离心式油气分离装置的
发动机。
背景技术
[0002] 随着汽国家对车辆排放法规的要求越来越高，为减少发动机的移动源污染，对
曲轴通
风油气分离器的分离效率的要求也是越来越高，常规的迷宫式油气分离、过滤式油气分离的分离效率已不能满足要求。
[0003] 目前常用的离心式油气分离器，通常是将进气
接口设在壳体的上端，而出气接口设在壳体的侧面或下面，这样的设计使得油气分离后气体的行走路线是从上往下。由于气体比较轻，其规律是往上走容易，而往下走较难，因此
现有技术在设计上的缺点是不符合气体运行的规律，有可能使得经过分离的洁净气体逆反而行或含油气体直接从出气口排出。
[0004] 另外，目前的离心式油气分离器的进气接口在壳体上端而出气接口在壳体侧面或下面，使得外接管道的占用空间较大，无法适应安装空间较小的使用场合。同时由于将出气通道设在壳体下面或侧面，其路线较长，因此结构也较复杂，制造成本也相对较高。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种离心式油气分离装置。
[0006] 本发明要解决的另外一个技术问题是提供一种装有上述离心式油气分离装置的发动机。
[0007] 对于离心式油气分离装置，本发明采用的技术方案是，一种离心式油气分离装置，包括
外壳体、内壳体和油气分离机构；
[0008] 外壳体为顶部封闭、开口朝下且内腔中空的钟罩形状，外壳体内壁靠近开口端处与内壳体的外沿密封连接，且外壳体内腔与内壳体内腔之间的密闭空腔即为油气分离腔；
[0009] 外壳体内腔顶端设有第一
轴承座，第一轴承座为一圈朝向外壳体内腔的环状凸起；
[0010] 外壳体顶部一侧设置进气接口，进气接口与设在外壳体内腔顶端且位于第一轴承座内侧的进气孔连通；
[0011] 外壳体顶部另一侧设置出气接口，出气接口与设在外壳体内腔顶端且位于第一轴承座外侧的出气孔连通；
[0012] 油气分离腔的中间安装油气分离机构；
[0013] 油气分离机构包括
中轴、第一
压板、第二压板和分离
叶片组；
[0014] 第一轴承座内侧设有轴承安装孔，中轴一端通过一轴承与轴承安装孔连接；
[0015] 分离叶片组被套在中轴一端的第一压板和套在中轴另一端的第二压板固定在中轴的中部；
[0016] 第一压板还与第一轴承座环状凸起的
侧壁密封连接，且第一压板中间为中空部位；
[0017] 分离叶片组中各分离叶片的中间设为镂空结构，且镂空结构与各分离叶片之间的空隙连通；
[0018] 中轴的另一端通过另一轴承与设在内壳体内腔中间的第二轴承座连接，且中轴另一端穿过第二轴承座从油气分离腔向外伸出；
[0019] 设在外壳体内腔顶端且位于第一轴承座内侧的进气孔依次与第一压板的中空部位和分离叶片组中各叶片中间的镂空结构连通；
[0020] 分离叶片组周边空间与设在外壳体内腔顶端且位于第一轴承座外侧的出气孔连通。
[0021] 作为优选，轴承安装孔的占位面积小于第一轴承座的内侧面积，进气孔设在第一轴承座内侧且位于轴承安装孔的外侧。
[0022] 作为优选，第一压板的边缘一周设有圆环状凸起，且圆环状凸起与第一轴承座的侧壁以间隙密封结构进行连接。
[0023] 作为优选，外壳体的顶部还设有压
力调节
阀；压力调节阀的内腔与出气孔连通，出气孔经压力调节阀的内腔和阀口与出气接口连通。
[0024] 作为优选，设在分离叶片组一端的第一压板设有朝向分离叶片组的
定位凸楔，定位凸楔嵌入分离叶片组中边端的分离叶片上的定位孔，使得分离叶片组随着第一压板同步旋转而不会产生移位；
[0025] 中轴上设置的环槽中卡入挡圈，且挡圈将一
压缩弹簧通过第二压板顶紧分离叶片组的另一端。
[0026] 作为优选，内壳体为一开口朝向油气分离腔的喇叭状部件，且喇叭状部件的外沿与外壳体的内壁通过
密封件连接。
[0027] 作为优选，还包括
支撑座；支撑座为单端开口且底部呈斜坡状的盆状壳体；支撑座的开口端与外壳体的开口端连接，且从油气分离腔伸出的中轴另一端位于支撑座的内腔；
[0028] 支撑座的侧部设置至少2个用于安装
喷嘴的喷嘴座，其中一个喷嘴座内腔开通且装有喷嘴，其余的喷嘴座为预留的且内腔封闭待用的喷嘴座；
[0029] 中轴另一端固接
驱动轮，装在喷嘴座内腔的喷嘴的中
心轴与驱动轮的中心轴偏离一设定的距离，且喷嘴的喷口朝向驱动轮的叶片。
[0030] 作为进一步优选，驱动轮包括第一
叶轮和第二叶轮；第一叶轮中间的第一凸台嵌入第二叶轮中间的第二凸台上的中心凹槽，且以第一凸台边缘的凸楔嵌入第二凸台中心凹槽边缘的凹槽而定位；第一凸台的中心孔与第二凸台中心凹槽内设更小直径的台阶孔与中轴穿接。
[0031] 对于安装有上述离心式油气分离装置的发动机，本发明采用的技术方案是，离心式油气分离装置的进气接口通过进气管道与发动机的曲轴
通风排气口连通，离心式油气分离装置的出气接口通过出气管道与发动机的进气通道连通，离心式油气分离装置的喷嘴则通过液压管道与发动机的液压回路相连通，离心式油气分离装置的支撑座底部设置排油口且与发动机的
油底壳连通。
[0032] 本发明的有益效果是：
[0033] 将进气接口和出气接口全部设在外壳体的顶部，使得含油的气体从壳体顶部进入油气分离腔进行油气分离，经过油气分离后的洁净气体还是从壳体顶部排出。通过在结构上对进气通道和出气通道作了合理设置和密封隔离，使得气体通道的设计符合气体轻而容易上行，油分子重且容易下行的排放规律，其优点是一方面进气和出气的气体通道畅通且互不干扰，另一方面整体结构更加紧凑，并且安装本发明离心式油气分离装置的发动机在结构上能够适应不同
排量、不同接口的车型,同时由于结构简化也有利于减小成本。
附图说明
[0034] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0035] 图1是本发明
实施例的立体结构示意图。
[0036] 图2是本发明实施例的主视图，其按图1的A-A剖线方向剖开。
[0037] 图3是图2的B-B剖视图。
[0038] 图4是图2的C-C剖视图。
[0039] 图5是图2的D-D剖视图。
[0040] 图6是本发明实施例的俯视图。
[0041] 图7是图6的E-E剖视图。
[0042] 图中标记：1-外壳体，2-进气接口，201-进气接头，3-出气接口，301-出气接头，4-压力调节阀，401-内腔，402-阀口，5-上轴承座，501-上轴承，6-油气分离腔，7-内壳体，8-下轴承座，801-下轴承，9-中轴，10-分离叶片组，11-驱动轮，12-上叶轮，13-下叶轮，14-支撑座，15-喷嘴座，16-喷嘴，17-磁
铁，18-预留喷嘴座，19-
单向阀，20-排油口，21-紧固
螺栓，22-压板，23-进气通道，24-出气通道，25-上压板，26-下压板，27-出气孔，28-安装面，29-安装孔，30-密封垫。
具体实施方式
[0043] 在本实施例的以下描述中，需要理解的是，词语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或
位置关系为基于附图所指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所示的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0044] 图1是一种离心式油气分离装置。其由外壳体1、内壳体7、离心分离机构和支撑座14组成。
[0045] 一、外壳体、内壳体、油气分离腔及油气分离机构
[0046] 外壳体1为单端开口的钟罩形状，其顶部封闭、开口端朝下且内腔中空。外壳体1开口端处的内壁与内壳体7的外沿密封连接，且外壳体内壁与内壳体内壁之间的密闭空腔即为油气分离腔。
[0047] 在外壳体内腔顶端设有上轴承座5，上轴承座为一圈朝向外壳体内腔的圆环状凸起。上轴承座内设有上轴承501的安装孔。
[0048] 图2是图1的离心式油气分离装置分别沿着进气接口2的轴线和沿着喷嘴中轴线的两个平行剖面，且过外壳体1和内壳体7的中轴线的A向阶梯剖面图。在图2中，在外壳体的顶部分别设置了进气接口2和出气接口3。其中进气接口2一直连通至设在外壳体内腔顶端的进气孔。出气接口3则一直连通到设在外壳体内腔顶端的出气孔27。
[0049] 为了方便外接进气管道和出气管道，在进气接口2的外端装有进气接头201，在出气接口3的外端装有出气接头301。其中进气接口2与进气接头201的连接处，以及出气接口3与出气接头301的连接处均用
密封圈进行密封，再由压板22将进气接头或出气接头压紧在进气接口或出气接口上，压板22通过螺钉旋紧在外壳体的连接螺孔中。
[0050] 在图4中，进气接口2与出气接口3被设置为位于同一中心轴且开口方向相背离的方式，其中进气接口位于图中外壳体的左侧，而出气接口位于图中外壳体的右侧,使得连接进气接口与出气接口的外接管道互不干扰。
[0051] 在外壳体内腔的顶端，是通过上轴承座将进气孔和出气孔隔离开的，进气孔设在上轴承座的内侧，出气孔27则设在上轴承座的外侧。
[0052] 在图6中，外壳体的顶部设有压力调节阀，压力调节阀装在压力调节阀安装座内，而压力调节阀安装座的设置偏向出气接口3的一侧，并且在压力调节阀安装座的下方就是出气孔27。这样的结构设计方便了设在上轴承座外侧的出气孔27与压力调节阀4的内腔401与连通，并且压力调节阀的内腔又经过阀口402与出气接口3连通(图7)，使得整个结构既合理又紧凑。
[0053] 内壳体7为一开口朝上的喇叭状部件，且喇叭状部件的外沿通过2道密封圈与外壳体下部的内壁连接，外壳体内壁与内壳体内壁之间形成一密闭的用于安装油气分离机构的油气分离腔6。
[0054] 内壳体7的喇叭状的开口向上，其内腔的中间下凹，有利于聚集经油气分离出的机油。
[0055] 油气分离机构被安装在油气分离腔6中，其主要由中轴9、上压板25、下压板26和分离叶片组10组成。中轴9的上端穿接上轴承501，上轴承固定在油气分离腔中位于外壳体内腔顶端的上轴承座5内侧的轴承安装孔中。中轴的下部穿接下轴承801，下轴承则安装在油气分离腔中位于内壳体中心部位的下轴承座8的轴承安装孔内。
[0056] 分离叶片组10是由多个分离叶片穿接在中轴上并且沿中轴的轴线堆叠而构成的。分离叶片组中各分离叶片的中间设有相互连通的镂空结构，从进气接口进入的油气从这些镂空结构能够进入各分离叶片之间的空隙。
[0057] 分离叶片组10是通过中轴上设置的上压板25和下压板26按以下方式进行定位和固定的：
[0058] 上压板25设置在中轴的上端，在上压板上设有向下突起的定位凸楔，而在分离叶片组中位于最上端的分离叶片上设置形状相适配的定位孔。上压板与分离叶片
接触时，定位凸楔则正好嵌入分离叶片上的定位孔中，由此将分离叶片组进行定位，使得分离叶片组的所有分离叶片随着上压板同步旋转而不会产生移位。
[0059] 下压板26设置在中轴的下部，位于下压板26与下轴承801之间的中轴上穿有一
压缩弹簧，该压缩弹簧的上端从下压板的下面向上顶住下压板，压缩弹簧下端由一挡圈支撑，挡圈则通过设置在
主轴上的环槽定位，由压缩弹簧提供压紧力，向上顶紧下压板和分离叶片组，并且使得分离叶片组与上压板通过接触而定位。当中轴带动分离叶片组旋转时，上压板和下压板与分离叶片组同步旋转。
[0060] 另外还在上压板的边侧设置用于测量分离叶片转速的
磁铁17，同时在外壳体的顶部设有相应的测速
传感器。利用测速传感器测量随分离叶片组旋转的磁铁17的转速，以测得整个分离叶片组的旋转速度。
[0061] 中轴9为中空结构，其作用一是能够减轻中轴的重量，二是将发动机油底壳内的油气引入到油气分离机构，进行油气分离。
[0062] 在内壳体7的喇叭形内腔最低处还设有一单向阀19，单向阀采用了伞形阀结构，其作用是将集聚在内壳体喇叭形内腔中的分离出的机油导入单向阀流入支撑座14的内腔。
[0063] 二、支撑座、驱动轮和喷嘴
[0064] 支撑座14位于整个离心式油气分离装置的下部，用于容纳和安装油气分离机构的驱动机构。
[0065] 支撑座为一上端开口且底部封闭的盆状壳体，并且支撑座的开口端通过紧固螺栓21与外壳体1的开口端进行连接。
[0066] 中轴9的下端从下轴承中间穿过，并从内壳体构成油气分离腔中延伸至支撑座的内腔中间。在中轴的下端固接一驱动轮11，驱动轮可带动中轴转动。
[0067] 在图3中，驱动轮采用了上叶轮与下叶轮的装配结构。其中，上叶轮12的中间设置圆形的上凸台，在上凸台的外缘对称地设置两个凸楔，并在上凸台的中心设置一中心孔。下叶轮13中间设置下凸台，下凸台的中心设置一上大下小的圆形台阶孔，同时在大台阶孔的外缘对称地设置两个凹槽。
[0068] 上叶轮的圆形上凸台的形状与下叶轮的下凸台上面的大圆形台阶孔相适配，而且上凸台上的两个凸楔与下凸台上的两个凹槽的形状与位置均相适配。当将上叶轮与下叶轮装配成驱动轮时，上叶轮的圆形上凸台正好嵌入下叶轮的大台阶孔内，并以上凸台外缘的两个凸楔楔入下凸台上面的大圆形台阶孔外缘的两个凹槽中进行定位。另外将中轴9分别穿过上叶轮的中心孔与下叶轮中心的小台阶孔且与上下叶轮固接。
[0069] 在上叶轮外周固定连接16片具有弧形曲面的驱动叶片，当上叶轮与下叶轮装配成驱动轮后，该16片驱动叶片则沿着驱动轮的外周均匀分布和排列。
[0070] 驱动轮11能够将从喷嘴16喷出的液压能转变为高速旋转的机械能，并通过中轴带动分离叶片组高速旋转，高速旋转的分离叶片组形成油气分离的
离心力。
[0071] 驱动轮采用上下叶轮的拼装结构，不仅能够简化结构，降低重量，同时有效降低模具复杂程度。
[0072] 在图5中，支撑座的3个不同方向的侧面分别设有3个用于安装喷嘴的喷嘴座，其中左面一个喷嘴座15内腔打通并且装有喷嘴16，其余上面和右面2个是预留喷嘴座18。在使用时可以选择其中某一方向的喷嘴座来安装喷嘴。预留喷嘴座在不使用时其内腔为封闭状态，以防止此处发生
泄漏。当需要使用时，则打开预留喷嘴座内腔的封闭结构，同时将使用过的喷嘴座内腔封闭停用。
[0073] 安装喷嘴时，将喷嘴16与喷嘴座15通过
螺纹连接，并使得喷嘴的中心轴与喷嘴座的中心轴保持在同一轴线上，且喷嘴的喷口朝向驱动轮的叶片。
[0074] 工作时，将喷嘴16的外端与发动机液压油管路相连接，将发动机机油
泵过来的液压油通
过喷嘴16的喷口喷射出去，喷射出去的液压油喷射至驱动轮周围的驱动叶片。
[0075] 为使得喷嘴通过冲击力更好地使得驱动轮转动，设计时将喷嘴的中心轴与驱动轮的中心轴偏离一设定的距离，并且在设计制造时将喷嘴座的中心轴与喷嘴的中心轴设置为同轴，以确保喷嘴安装后的中心轴不变。在本实施例中，喷嘴中心轴与驱动轮中心轴偏离的距离为21mm～22mm，而且喷嘴的喷口端面正对驱动轮叶片，两者间距为4mm～6mm，以便液压油能够以较强的喷射力使得驱动轮高速转动。
[0076] 在支撑座的壳体下部设有一排油口20，在排油口的周围设有安装面28和安装孔29，安装面设有密封槽，槽内安装密封垫30。支撑座通过在安装面周围的安装孔穿接螺栓与发动机上的安装面连接紧固，一方面是将排油口与发动机的相关接口连接，使得喷射后的机油回流到发动机的油底壳；另一方面是通过螺栓将该油气分离装置固定在发动机上。
[0077] 三、进气通道和出气通道
[0078] 按含油气体和分离后洁净气体所经过的通道来分，本实施例的油气分离装置的内部结构可以分为进气通道23和出气通道24。
[0079] 进气通道23是含油气体进入油气分离腔的一条含油气体进入的通道，而出气通道24是分离后的洁净气体排出油气分离腔的一条洁净气体排出的通道。
[0080] 为了能够看清进气通道和出气通道，将图6按E-E向作旋转剖视并得到图7。在图7中，进气通道23是从进气接口3，依次经过位于外壳体内腔顶端且设在上轴承座内侧的进气孔、上压板的中空部位、分离叶片组中各分离叶片中间的镂空结构，一直连通至相邻分离叶片中间的空隙。
[0081] 出气通道24是从油气分离腔中分离叶片组周围的空间，依次经过位于外壳体内腔顶端且设在上轴承座外侧的出气孔27、压力调节阀4的内腔401、压力调节阀的阀口402，一直连通至出气接口3。
[0082] 本实施例利用上轴承座与上压板的密封连接，达到将进气通道23与出气通道24相互隔离的目的。
[0083] 在图3中，上压板的周边设有一圈向上的圆环状凸起，该圆环状凸起与上轴承座的侧壁以间隙密封结构进行连接。在上压板的中间设置中空部位，并且中空部位正好处在设在上轴承座内侧的进气孔的下方。
[0084] 在油气分离腔6中，本实施例是利用了油气分离机构的高速旋转将进气通道和出气通道相互隔离分开的。由于油气分离机构工作时分离叶片高速旋转，含油气体从叶片间隙通过时，油分子被甩出到外壳体的侧壁并因重力顺着外壳体的内壁向下流淌，而分离后的洁净气体借助于高速旋转的分离叶片的离心作用，则从各相邻的分离叶片之间的空隙进到油气分离腔(即油气分离机构的周边空间)并进入出气通道24，而且由于离心力的作用洁净气体不会逆向返回到进气通道23中。
[0085] 为了保证由外壳体与内壳体所构成的油气分离腔的密闭性，本实施例在结构上采取了以下的密封措施：
[0086] 1、在油气分离腔的上端通过上轴承座与上压板构成间隙密封结构。具体密封结构是：在外壳体1内腔的顶端(即油气分离腔的上端)设有上轴承座，上压板的上部设有向上的圆环形的一圈凸起，圆环形凸起与上轴承座侧壁下端的外侧构成间隙配合而形成间隙密封结构。
[0087] 2、在油气分离腔的下端是通过下轴承座与驱动轮构成间隙密封结构。具体密封结构是：在内壳体7内腔的下端(即油气分离腔的下端)设有下轴承座，下轴承座的下端为一圈向下突起的凸台，而在驱动轮11的上端设置与凸台相适配的环槽，下轴承座下端一圈凸台外侧正好嵌入驱动轮上端的环槽，两者构成间隙配合而形成间隙密封结构。
[0088] 3、在油气分离腔的周围是由内壳体的外沿通过2道密封圈与外壳体下部的内壁进行密封连接。
[0089] 工作过程：
[0090] 将机油液压管道连通到喷嘴16，液压油通过喷嘴喷射至驱动轮11上的驱动叶片，液压能转变为机械能致使驱动轮高速旋转，并通过中轴9传递给分离叶片组10，使得各分离叶片同步高速旋转。经过喷射后的机油向下集聚在支撑座14的内腔，最后经支撑座的排油口20流入发动机油底壳。
[0091] 发动机曲
轴箱窜气通过外接的进气管道与进气接头201连接，进来的含油气体(以单箭头表示)从进气接头201进入外壳体1顶部的进气接口2，然后向下进入位于外壳体内腔顶端(即油气分离腔的上端)且设在上轴承座内侧的进气孔，从进气孔出来的含油气体再向下依次经过与上轴承座密封连接的上压板上的中空部位和高速旋转的分离叶片组10的镂空结构，最后进入各分离叶片之间的空隙。在图7中，以单箭头表示的含油气体所经之处构成了一条进气通道23。
[0092] 在各分离叶片之间狭小的空隙中，含油气体中的油粒子间会发生相互碰撞使油粒子不断变大，同时油粒子附着分离叶片的表面，高速旋转的分离叶片产生较大离心力，将油粒子被甩至外壳体的内壁，这些油粒子在外壳体的内壁上不断集聚，最后在重力的作用向下流入到喇叭形的内壳体7中间下凹的内腔集聚，最后这些集聚在喇叭形下凹内腔内的机油通过单向阀19流入下面的支撑座14的内腔，最后与喷射驱动轮后的机油一起顺着支撑座斜坡状底部从排油口流入发动机油底壳。
[0093] 含油气体经过高速旋转的分离叶片的油气分离，所分离出的洁净气体(以双箭头表示)则由各分离叶片的缝隙进入位于油气分离机构外周与外壳体内壁之间的空间，并且从位于外壳体内腔顶端且设在上轴承座外侧的出气孔27进入与之连通的压力调节阀4的内腔401，经过压力调节阀调压后，从压力调节阀的阀口402出来的洁净气体通过安装在出气接口3上的出气接头301，最后从与出气接头301连接的出气管道进入发动机的进气通道。在图7中，以双箭头表示的洁净气体所经之处构成了一条出气通道24。
[0094] 当本实施例的离心式油气分离装置与发动机连接时，需要将进气接头201通过管道与发动机的曲轴通风排气口连通，再将出气接头301通过管道与发动机的进气通道连通，然后将支撑座的排油口20与发动机油底壳相连通，喷嘴16则通过液压管道与发动机液压回路相连通，由此完成本实施例的离心式油气分离装置与发动机的连接安装。
[0095] 本实施例的离心式油气分离器和包括该离心式油气分离器的发动机，其安装和使用均按照公知的方式进行。
[0096] 以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的
权利要求保护范围之内。
