旋风分离器 |
|||||||
| 申请号 | CN201310654193.8 | 申请日 | 2013-10-15 | 公开(公告)号 | CN103769311A | 公开(公告)日 | 2014-05-07 |
| 申请人 | 曼·胡默尔有限公司; | 发明人 | M·韦贝林; M·温特; | ||||
| 摘要 | 一种用于从气流中分离出液体的和／或固体的颗粒的旋 风 分离器，其包括：具有多个单旋流器的旋流器设备，所述单旋流器为了从气流中分离出颗粒分别具有带有导向装置的蜂窝管，构造所述导向装置以便使得气流处于旋转状态；至少一个垂直于所述旋风分离器的纵轴线布置的颗粒出口，所述颗粒出口用于从所述旋流器设备中导出分离出的颗粒，用于有针对性地将通过旋转分离出的颗粒导出到颗粒出口的蜂窝管分别具有至少一个朝向所述颗粒出口的颗粒排出开口，沿垂直于所述旋风分离器的纵轴线的第一垂线的方向相互邻接的单旋流器、例如沿旋流器设备的高度的方向相互重叠地布置的单旋流器的至少一部分的颗粒排出开口沿所述旋风分离器的纵轴线的方向相互错开地布置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.旋风分离器(100；100′；100″；100″′)，其用于从气流中分离出液体的和／或固体的颗粒，所述旋风分离器包括： |
||||||
| 说明书全文 | 旋风分离器技术领域背景技术[0002] 例如由文献DE10 2010 014 278A1和DE10 2008 01 11 86A1公开了一种设计成蜂窝式旋流器(Vielzellenzyklon)的旋风分离器，所述旋风分离器用作空气过滤器的预分离器。 [0003] 此外文献WO2009 10 65 91A2公开了一种空气过滤器，其具有设计成蜂窝式旋流器的预分离器。在该已知的空气过滤器中预分离器的流出口几何形状与过滤元件的流入口几何形状相一致。这能够或者通过单旋流器沿着预分离器的圆周分布来实现，或者也通过相应地定向旋流器出口来实现。在此，不仅全部旋流器、而且其出口都是倾斜的。 [0004] 该已知旋风分离器的问题在于，邻接的单旋流器分离出的颗粒可能相互碰撞，并且可能会积聚在旋风分离器(或者说旋流器模块)中，而不是经由颗粒出口被导出或者排出。这对于那些无附加措施抽出颗粒的旋风分离器而言尤其是个问题。颗粒积聚在旋风分离器中可能会导致各个颗粒排出开口堵塞，从而因此使得旋风分离器的预分离效率变差。 发明内容[0005] 鉴于上述缺点和不足之处以及为了评估现有技术，本发明的任务在于，如此改进上述类型的旋风分离器，从而改善通过旋转分离出的颗粒的导出。 [0007] 因此，本发明的依据在于：沿垂直于所述旋风分离器的纵轴线(X)的第一垂线(Y)的方向相互邻接的单旋流器、尤其是沿旋流器设备的高度的方向相互重叠地布置的单旋流器、例如沿分离出的颗粒的下落方向重叠地布置的单旋流器的至少一部分的颗粒排出开口以及必要时流出侧的端部沿所述旋风分离器的纵轴线(X)的方向相互错开地布置。也就是说，分离出的颗粒从蜂窝管的相应的颗粒排出开口直至旋风分离器的朝向该颗粒排出开口的颗粒出口的排出路径至少部分地相互错开地布置、尤其是轴向相互错开地布置。 [0008] 单旋流器优选设计成直列式旋风室，在其中流动基本上是轴向进行的，其中通过布置在上游的导流件(Leitwerk)在(旋流器)蜂窝管内部产生螺旋状的流动，通过离心力将颗粒甩向外侧，然后经过净化的空气经由在下游侧伸入到蜂窝管中的潜管从直列式旋风室排出。 [0009] 所述颗粒排出开口的按照本发明的错开，使得那些从具有相互错开地布置的颗粒排出开口的单旋流器中分离出的颗粒在不同的平面中导出。从具有相互错开地布置的颗粒排出开口的单旋流器中分离出的颗粒不会相互碰撞，并且可靠地从旋风分离器中排出。通过错开颗粒排出开口可以避免或者至少减少从颗粒排出开口排出的、分离出的颗粒在旋风分离器中的积聚。在现有技术中，蜂窝管的颗粒排出开口和流出侧的端部全部布置在沿垂直于旋风分离器的纵轴线布置的平面中，也就是说全部在沿分离出的颗粒的下落方向布置，与现有技术相反，在根据本发明的旋风分离器中，分离出的颗粒明显更有效地从旋流器设备中导出并且从旋风分离器中排出。本领域技术人员在旋风分离器中尤其需要评估这一情况，分离出的颗粒不会附加地被抽吸出来。 [0010] 在设计成预分离器的旋风分离器中，本发明所述将颗粒排出开口的位置轴向错开的方式与现有技术相比能明显提高预分离效率，和／或能在运行时间之内保持预分离效率。 [0011] 按照本发明的一种有利的实施方式，颗粒排出开口的轴向的、也就是沿蜂窝管的纵轴线的方向进行的错开在两个平面中或者说沿两个垂直于旋风分离器的纵轴线(X)并且相互呈一定角度布置的两个方向(X，Y)进行。在此，沿垂直于旋风分离器的纵轴线(X)以及垂直于第一垂线(Y)布置的第二垂线(Z)的方向相互邻接的单旋流器的至少一部分的颗粒排出开口沿旋风分离器的纵轴线(X)的方向相互错开地布置。有利地，例如沿旋流器设备的高度的方向相互邻接的单旋流器以及沿旋流器设备的横向的方向相互邻接的单旋流器，也就是不仅相互重叠地布置的单旋流器而且相互并排布置的单旋流器也沿旋风分离器的纵轴线(X)的方向相互错开地布置。 [0012] 沿第二垂线(Z)的方向相互邻接的单旋流器的颗粒排出开口的错开引起了，从该单旋流器中分离出的颗粒不会相互碰撞，而是在不同的平面中被导出。因此颗粒排出开口在两个平面中错开的优点在于，避免了分离出的颗粒在旋风分离器的水平位置和垂直位置中积聚。 [0013] 所述颗粒排出开口沿旋风分离器的纵轴线(X)的方向的错开，也就是沿第一垂线(Y)的方向相互邻接的单旋流器的颗粒排出开口的错开和／或沿第二垂线(Z)的方向相互邻接的单旋流器的颗粒排出开口错开，能够按照本发明的一种有利实施方式通过相对于旋风分离器的纵轴线(X)斜置蜂窝管的纵轴线来实现。 [0014] 但是蜂窝管的纵轴线也可以平行于旋风分离器的纵轴线布置。在这种情况下，通过颗粒排出开口沿蜂窝管的纵轴线的方向的错开，使得颗粒排出开口沿旋风分离器的纵轴线(X)的方向错开。例如通过不同长度的蜂窝管、或者优选通过各个蜂窝管相互轴向地错开、也就是旋流室错开能够使得颗粒排出开口沿蜂窝管的纵轴线的方向错开。在这种情况下，以下器件的至少一部分的蜂窝管的下游侧的端部轴向地、也就是沿旋风分离器的纵轴线的方向或者说沿蜂窝管的纵轴线的方向错开地布置： [0015] -沿垂直于旋风分离器的纵轴线(X)的第一垂线(Y)的方向相互邻接的单旋流器；和／或 [0016] -沿第二垂线(Z)的方向相互邻接的单旋流器。 [0018] 可以独立于此或者与此相结合地，根据相互邻接的单旋流器、也就是相互并排或者相互重叠的单旋流器的数量和／或根据灰尘排出开口与所述颗粒出口的距离，选择沿所述旋风分离器的纵轴线(X)的方向错开所述颗粒排出开口的程度，所述颗粒排出开口朝向所述颗粒出口布置。 [0019] 有利地，沿相应的垂线方向相互邻接地、也就是相互重叠地或者相互并排地布置越多的单旋流器，错开程度就越大。按照本发明的一种有利实施方式，根据沿第一垂线(Y)或者说沿第二垂线(Z)相互邻接的单旋流器的数量，选择相互错开地布置的颗粒排出开口的连线与第一垂线(Y)和／或第二垂线(Z)之间的角度。在此，相互错开地布置的灰尘排出开口的连线可以是至少一条直线。也就是灰尘排出开口可以布置在至少一个相对于第一垂线(Y)、第二垂线(Z)和旋风分离器的纵轴线(X)倾斜的参考平面中。 [0020] 按照本发明的一种有利的实施方式，颗粒排出开口的轴向错开的程度或者幅度可以根据在从背离所述颗粒出口的区域直到所述旋风分离器的与上述区域对置的区域的一条假想的直线上布置的单旋流器的数量进行选择。在此，相互邻接地并且尤其沿重力方向相互重叠地布置的单旋流器越多，则灰尘排出开口的错开程度就越大。 [0021] 替代地，颗粒排出开口沿旋风分离器的纵轴线(X)的方向的错开、也就是沿第一垂线(Y)的方向相互邻接的单旋流器的颗粒排出开口和／或沿第二垂线(Z)的方向相互邻接的单旋流器的颗粒排出开口的错开，伴随着颗粒排出开口相对于该颗粒排出开口所朝向的颗粒出口的距离增大而减小。在这种情况下，相互错开地布置的颗粒排出开口的连线不是直线，而是一条弧线。也就是相互错开地布置的颗粒排出开口为球状地布置。 [0022] 可以独立于此或者与此相结合地，沿第一垂线(Y)的方向相互邻接的单旋流器的颗粒排出开口的错开和或沿第二垂线(Z)的方向相互邻接的单旋流器的颗粒排出开口的错开能够交替地进行。 [0023] 于是，例如每两个相互邻接的单旋流器的颗粒排出开口可以沿旋风分离器的纵轴线的方向错开地布置。这尤其有利于那些在其中相互邻接地布置有很多个单旋流器的大型旋风分离器，因为由于交替地错开旋风分离器，所以可以紧凑地进行构造。与旋风分离器相比，在沿旋风分离器的纵轴线的方向交替错开时可以节省结构空间，在所述旋风分离器中，所有相互邻接、例如所有相互重叠地布置的和／或所有并排地布置的颗粒排出开口轴向相互错开地布置。 [0024] 此外，为了节省沿旋风分离器的纵轴线的方向的结构空间，颗粒排出开口的仅仅一部分沿旋风分离器的纵轴线(X)的方向错开地布置。于是例如可以仅仅将颗粒排出开口的一半或者三分之一、例如仅仅将布置在颗粒出口的区域中的颗粒排出开口错开地布置。 [0025] 与此无关地或者与此相结合，为了节省沿旋风分离器的纵轴线的方向的结构空间，单旋流器、尤其是蜂窝管配属于至少两个区段，其中旋流室(Zyklonzelle)布置在沿着参考面、例如沿着参考平面或者沿着球形的参考面的区段内。参考面可以平行地错开或者相互镜像地布置。 [0026] 按照本发明的一种有利的实施方式，所述蜂窝管并且可选地颗粒出口配属于第一旋流器构件、尤其是旋流器上部件。 [0027] 按照一种有利的实施方式，具有多个潜管的第二旋流器构件、尤其是旋流器下部件沿气流的流动方向布置在下游。所述潜管在其位于气流的流动方向下游的流出侧的端部上具有用于将净化的气流尤其排出到共同的收集室中的中央出口。此外，构造所述潜管以容纳在蜂窝管中，并且在其相应位于气流的流动方向下游的流出侧的端部上与相应的蜂窝管的位于气流的流动方向下游的流出侧的端部至少局部地相连。 [0028] 所述潜管、尤其是潜管的底座可以分别具有相同的长度。在将蜂窝管的流出侧的端部轴向错开时，所述潜管的中央出口同样轴向相互错开地布置。 [0029] 替代地，潜管的长度能够与蜂窝管的轴向错开相匹配，从而使得潜管的中央出口布置在垂直于蜂窝管的纵轴线或者说平行于分离出的颗粒的下落方向的平面中。 [0030] 本发明还涉及一种根据上述类型的旋风分离器作为用于车辆、尤其是用于农用机械、例如用于拖拉机、或者用于载货车辆的内燃机的空气过滤系统的预分离器的应用。尤其在车用内燃机领域必须设计一种效率和空间优化的空气过滤系统，以便将尺寸保持在较小程度，并且另一方面仍然可以实现空气过滤设备的高效率。附图说明 [0031] 如之前已经提到的那样，存在各种不同的技术方案以有利的方式来实施和改进本发明的原理。为此一方面可以参考权利要求1的从属权利要求，另一方面以下还将根据图1至图25所示的四个实施例对本发明的其它设计方案、特征和优点进行详细解释。附图示出如下： [0032] 图1是根据本发明的旋风分离器的第一实施例的剖视图，其中在该第一实施例中通过斜置蜂窝管将颗粒排出开口错开； [0033] 图2是图1所示的旋风分离器的侧视图； [0034] 图3是在图1至图7中示出的旋风分离器的正视图； [0035] 图4是在图1至图3中示出的旋风分离器的另一个侧视图； [0036] 图5是在图1至图7中示出的旋风分离器沿着图4所示的剖切线B-B的剖视图； [0037] 图6是图1所示的旋风分离器的俯视图； [0038] 图7是在图1至图7中示出的旋风分离器沿着图6所示的的剖切线A-A的剖视图； [0039] 图8是根据本发明的旋风分离器的第二实施例的剖视图，其中在该第二实施例中通过轴向错开蜂窝管将颗粒排出开口错开； [0040] 图9是图8所示的旋风分离器沿着图10所示的剖切线A-A的剖视图； [0041] 图10是在图8至图12中示出的旋风分离器的正视图； [0042] 图11是在图8至图12中示出的旋风分离器沿着图10所示的剖切线C-C的剖视图； [0043] 图12是在图8至图12中示出的旋风分离器沿着图10所示的剖切线B-B的剖视图； [0044] 图13是根据本发明的旋风分离器的第三实施例，其中在该第三实施例中通过轴向错开蜂窝管将颗粒排出开口错开； [0045] 图14是在图13至图23中示出的旋风分离器沿着图13所示的剖切线A-A的剖视图； [0046] 图15是在图13至图23中示出的旋风分离器沿着图13所示的剖切线B-B的剖视图； [0047] 图16是在图13至图23中示出的旋风分离器沿着图13所示的剖切线C-C的剖视图； [0048] 图17是在图13至图23中示出的旋风分离器沿着图13所示的剖切线D-D的剖视图； [0049] 图18是在图13至图23中示出的旋风分离器沿着图13所示的剖切线E-E的剖视图； [0050] 图19是在图13至图23中示出的旋风分离器沿着图13所示的剖切线F-F的剖视图； [0051] 图20是在图13至图23中示出的旋风分离器沿着图13所示的剖切线G-G的剖视图； [0052] 图21是在图13至图23中示出的旋风分离器沿着图13所示的剖切线H-H的剖视图； [0053] 图22是在图13至图23中示出的旋风分离器的等轴测图； [0054] 图23是在图13至图23中示出的旋风分离器的另一个等轴测图； [0055] 图24是根据本发明的旋风分离器的第四实施例的正视图，其中该旋风分离器具有两个用于颗粒出口的可能的位置； [0056] 图25是在图1至图24中示出的旋风分离器的四个参考面的斜度的示意图。 [0057] 图1至25中相同的或类似的设计方案、元件或者特征均采用相同的附图标记。 具体实施方式[0058] 为了避免不必要的重复，以下关于本发明的设计方案、特征和优点的解释(只要没有其它说明)不仅涉及图1至图7所示的旋风分离器100，而且也涉及图8至图12所示的旋风分离器100′、图13至图23所示的旋风分离器100″以及图24所示的旋风分离器100″′。 [0059] 根据图1至图7阐释的本发明的第一实施例是旋风分离器100，也就是内燃机的空气过滤器的一种设计成蜂窝式旋流器的预分离器。构造该旋风分离器100以从气流中分离出液态和／或固体的颗粒，并且所述旋风分离器包括具有多个单旋流器的旋流器设备。为了从气流中分离出颗粒，所述单旋流器分别具有一个基本上柱形构造的并且具有导向装置16的蜂窝管10，其中构造所述导向装置16以便使得气流处于旋转状态。 [0060] 蜂窝管10串联布置，所述蜂窝管相对于旋风分离器100沿垂直方向(Y)和横向(Z)延伸。也就是说，蜂窝管10不仅相互重叠布置、而且也相互并排布置。在此，邻接的单旋流器可以相互接触或者相互间隔距离地布置。 [0061] 为了将从旋流器设备、也就是从单旋流器的结构中分离出的颗粒导出，旋风分离器100具有至少一个垂直于旋风分离器100的纵轴线(X)布置的颗粒出口30、32。根据图24所示的两个颗粒出口30、32，通过颗粒出口30、32不仅可以沿横向、而且也可以沿垂直方向排出颗粒。在使用位置中不仅可以将旋风分离器100″′沿横向布置，而且也可以沿垂直方向布置。如图24所示，对于基本上椭圆形的旋风分离器来说，颗粒出口30、32不仅可以布置在旋风分离器的横向侧或者说较短的一侧，而且也可以布置在旋风分离器100″′的纵向侧或者说较长的一侧。分离出的颗粒的下落方向相应地指向下，这在图1和图8中以一个空心箭头(Doppelpfeil)表示。 [0062] 气流的流动方向在旋风分离器100中基本上沿着旋风分离器100的纵轴线(X)。 [0063] 为了有针对性地将通过旋转分离出的颗粒导出到颗粒出口30、32，蜂窝管10在其流出侧的端部上分别具有至少一个朝向所述颗粒出口30、32的颗粒排出开口12。 [0064] 沿垂直于旋风分离器100的纵轴线(X)的第一垂线(Y)的方向相互邻接的单旋流器、也就是沿旋流器设备的高度的方向重叠布置的单旋流器的颗粒排出开口12沿旋风分离器100的纵轴线(X)的方向相互错开地布置。通过错开颗粒排出开口12或者灰尘排出窗口，可以避免经由灰尘排出窗口排出的灰尘的大量积聚。 [0065] 如图13至图23和图25所示，蜂窝管10配属于多个区段。在本实施例中，蜂窝管10配属于四个区段，蜂窝相互间轴向错开并且分别在一个区段内沿着参考面40、42、44、46、这里是沿着参考平面布置。 [0066] 参考面40、42、44、46如此布置，从而不仅沿旋风分离器的垂直方向、而且沿旋风分离器的横向使得颗粒排出开口12轴向错开地相互重叠布置。以这种方式对于颗粒出口30、32的两种结构来说均实现更好的颗粒排出效果。 [0067] 蜂窝管或者套管10中的颗粒排出开口或窗口12在此分别关于颗粒出口或者排出套管30、32的位置布置，这可以在制造过程中通过旋流器(上部)模具中的交替嵌件(Wechseleinsatz)来实现。 [0068] 优选地，颗粒排出开口12距离颗粒出口30、32越远地布置，则颗粒排出开口沿垂直方向(Y)和／或沿横向(Z)相对于旋风分离器越远地轴向、例如轴向向后错开。参考面40、42、44、46的斜度优选沿旋风分离器100″的纵向大于沿旋风分离器100″的横向的斜度，因为在旋风分离器100″的使用位置中沿纵向比在旋风分离器100″的使用位置中沿横向布置有更多的、沿分离出的颗粒的下的单旋流器。 [0069] 在图1至图7中示出的旋风分离器100的第一实施例中，通过斜置蜂窝管10将颗粒排出开口12错开，其中这些蜂窝管优选如图所示终止于一个平面上。 [0070] 颗粒出口30、32(参考图13、22、23和24)布置在旋风分离器100的壳体70上(参考图22和图32)。在图1至图7所示的第一实施例中，通过相对于旋风分离器100的壳体纵轴线斜置单旋流器纵轴线，使得沿第一垂线Y的方向相互邻接的单旋流器的颗粒排出开口12和／或沿第二垂线Z的方向相互邻接的单旋流器的颗粒排出开口12错开。 [0071] 在图8至图12所示的旋风分离器100′的第二实施例和在图13至图24所示的旋风分离器100″的第三实施例中，通过轴向错开蜂窝管10将颗粒排出开口12错开。这样有利于改善可制造性。此外也可以将蜂窝管10设计成交替错开，这尤其有利于具有多个单旋流器的大型旋风分离器。 [0072] 在图13至图24所示的旋风分离器100″的第三实施例中，蜂窝管10串联布置在旋风分离器的使用位置中，所述蜂窝管基本上以45度倾斜于旋风分离器100″的垂直方向Y和横向Z延伸。在旋风分离器100″的正视图(参考图13)中，蜂窝管10串联布置，所述蜂窝管大致以45度倾斜于纵坐标轴Y延伸。换句话说，蜂窝管10关于颗粒排出方向(参考图1和图8中的空心箭头)呈菱形布置。蜂窝管10以大致45度倾斜于第一垂线Y串联的结构的优点在于，在旋风分离器100″的使用位置中相互重叠布置的蜂窝管10相互间隔距离地布置。与垂直串联布置的旋风分离器10相比，在旋风分离器100″的使用位置中相互重叠布置的蜂窝管10并非以最紧密的方式而是以一定间距相互布置，这样就能更好地从旋风分离器100″中排出颗粒，因为避免了分离出的颗粒在两个蜂窝管10之间积聚，进而避免了蜂窝管的堵塞。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈