離心分離器和具有相關(guān)類型離心分離器的過濾裝置制造方法
【專利摘要】一種用于從流體（9）中分離顆粒（11）的離心分離器（1），包括一個具有一個流入口（13）和一個流出口（14）的外殼（2），并且包括用于在流過所述流入口（13）的流體中生成紊流（12）的多個導(dǎo)向葉片（3-8），其中所述至少兩個導(dǎo)向葉片（3，4）的前緣（17，18）相對所述外殼（2）的橫截面（112）具有不同的間距（a1，a2），所述橫截面大體上垂直于所述流體（9）的流入方向（R）。
【專利說明】離心分離器和具有相關(guān)類型離心分離器的過濾裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離心分離器和一種過濾裝置，例如，用于過濾提供給內(nèi)燃機(jī)的助
燃空氣。
【背景技術(shù)】
[0002]離心分離器，又稱為旋風(fēng)過濾器，旋風(fēng)器或旋風(fēng)分離器，用于分離流體中所包含的固體或液體顆粒。對流入離心分離器的流體進(jìn)行引導(dǎo)，以便離心力對有待從所述流體中分離的顆粒進(jìn)行加速，使得所述顆粒能夠收集在所述分離器內(nèi)。一種構(gòu)型的旋風(fēng)分離器是所謂的軸向或直列旋風(fēng)器。直列旋風(fēng)器通常包括一個大體上為直線的管狀外殼，所謂的旋風(fēng)管。待凈化的空氣流過該旋風(fēng)管。為了產(chǎn)生離心力，大多數(shù)場合下，導(dǎo)向葉片被插入所述旋風(fēng)管的流入端，所述導(dǎo)向葉片在所述分離器外殼內(nèi)產(chǎn)生螺旋紊流。通過這種渦旋，所述流體中所包含的顆粒在向心力的作用下朝向所述旋風(fēng)管徑向向外運(yùn)動，以便位于外側(cè)的徑向流體比位于內(nèi)側(cè)的徑向流體具有更高的含塵量。所述導(dǎo)向葉片結(jié)構(gòu)的下游，一般有一個浸沒管延伸到所述旋風(fēng)管中，所述浸沒管的直徑小于所述旋風(fēng)管的直徑。在所述導(dǎo)向葉片結(jié)構(gòu)和所述浸沒管之間，通常提供一個間隙，在這里能夠形成旋流，因此，所述顆粒能夠向外運(yùn)動。位于外側(cè)的具有較高顆粒含量的徑向流體部分被排泄到所述浸沒管外面，而以這種方式凈化的空氣軸向流過所述浸沒管而不改變方向。
[0003]例如，可將軸向或直列旋風(fēng)器用作凈化內(nèi)燃機(jī)助燃空氣的空氣過濾器。特別是在含塵環(huán)境中，特別是在使用農(nóng)業(yè)機(jī)械或施工機(jī)械的場合下，一直適合使用旋風(fēng)過濾器或離心分離器。
[0004]為了提高從空氣或流體中分離污染顆粒的程度，過去曾提出過多級過濾裝置。例如，在旋風(fēng)預(yù)過濾的下游，可以進(jìn)行另一次凈化過濾。不過，這會加大生產(chǎn)成本，并且對相關(guān)過濾裝置的安裝產(chǎn)生額外的限制。因此，需要改進(jìn)離心分離器的過濾能力，特別是在用作內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器時的過濾能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的是提高一種改進(jìn)的離心分離器。
[0006]因此，提供了一種用于從流體中分離顆粒的離心分離器。所述離心分離器包括一個外殼，該外殼具有一個流入口和一個流出口，以及用于使流過所述流入口的流體生成紊流的多個導(dǎo)向葉片。
[0007]在所述離心分離器的實(shí)施方案中，至少兩個導(dǎo)向葉片的前緣相對所述外殼橫截面具有不同的間距，所述橫截面大體上垂直于所述流體的流入方向。所述橫截面可以被視為沿所述外殼的任意位置的參考面。
[0008]也可以這樣說，至少兩個導(dǎo)向葉片沿所述流體的流動方向具有不同的長度。
[0009]在以下說明中，離心分離器也被理解成為旋風(fēng)器，旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)過濾器或旋風(fēng)集塵器。所提供的離心分離器特別被制成軸向旋風(fēng)器，例如，其中所述外殼為管狀或套筒形狀，并且，要過濾的流體大體上沿所述外殼的縱向軸或?qū)ΨQ軸流過所述分離器。要分離的顆粒由沿朝向所述外殼壁的方向生成的紊流徑向加速，并且可以從那里排出。
[0010] 申請人:的研究業(yè)已證實(shí)，與所有導(dǎo)向葉片具有相同長度的傳統(tǒng)導(dǎo)向葉片結(jié)構(gòu)相t匕，如果得到的導(dǎo)向葉片裝置裝配具有不同長度的葉片，或所述葉片的前緣位于不同的位置，這樣的離心分離器可達(dá)到更好的分離度。
[0011]在流過所述離心分離器時，流入的流體，如含有顆粒的空氣，首先撞擊一個或多個第一導(dǎo)向葉片的前緣，隨后撞擊一個或多個其他導(dǎo)向葉片的前緣。
[0012]例如，所述多個導(dǎo)向葉片之一在所述流入口部位縮短。這意味著對于不同長度的葉片來說，流入的流體根據(jù)相應(yīng)的導(dǎo)向葉片，沿所述導(dǎo)向葉片流動不同的距離。結(jié)果，相關(guān)的流量剖面和流體動力學(xué)會對所述離心分離器的分離度和壓力損失產(chǎn)生明確的影響?？傊@會產(chǎn)生一種更有效的流體分離器，并且在所述外殼內(nèi)的有力的流動條件可產(chǎn)生高的顆粒分離度。
[0013]例如,在所述流入側(cè),至少兩個導(dǎo)向葉片沿所述流體的流動方向相對流入口具有不同的間距。導(dǎo)向葉片的數(shù)量可以為偶數(shù)或奇數(shù)。當(dāng)一種離心分離器具有三個導(dǎo)向葉片時，就足以將一個導(dǎo)向葉片做的較短，例如，沿所述離心分離器的軸線，以便獲得改善的分罔度。
[0014]在所述離心分離器的實(shí)施方案中，所述導(dǎo)向葉片分布在所述軸心和外殼的外殼壁之間。例如，所述軸心沿所述外殼的縱向軸或?qū)ΨQ軸呈直線延伸。所述外殼，特別是在某些部分，可以為套管狀或管狀。所述軸心一般具有預(yù)定的直徑。所得到的導(dǎo)向葉片的寬度是由所述軸心的直徑以及所述外殼的內(nèi)徑?jīng)Q定的。
[0015]在所述具有套管狀或管狀外殼的離心分離器的實(shí)施方案中，所述導(dǎo)向葉片和所述軸心構(gòu)成了被插入所述外殼的圓柱形導(dǎo)向葉片裝置。因此，所述導(dǎo)向葉片裝置可優(yōu)選裝配或?qū)⒕哂胁煌L度的導(dǎo)向葉片插入不同的外殼。
[0016]所述導(dǎo)向葉片一般是固定安裝的。不過，為了以便利的方式產(chǎn)生紊流或渦流，也可以采用可旋轉(zhuǎn)的或可移動的導(dǎo)向葉片。
[0017]芯徑優(yōu)選為10-20 mm。特別優(yōu)選的芯徑為14-17 mm。通過所述軸心直徑，可以優(yōu)化所述離心分離器的外殼內(nèi)的流動特性。
[0018]在所述離心分離器的實(shí)施方案中，至少一個導(dǎo)向葉片的厚度從所述軸心到所述外殼壁是變化的。例如，所述導(dǎo)向葉片，可以螺旋槳，蝸桿或螺桿形式卷繞在所述軸心周圍，可相對其厚度進(jìn)行模制。例如，在所述軸心和所述外殼壁之間，相應(yīng)導(dǎo)向葉片的厚度可先增力口，然后再朝向所述外殼壁減少。通過合適的厚度剖面，可以改善所述流體的渦旋形成或流動特性。
[0019]作為替代或補(bǔ)充，在所述離心分離器的另一個實(shí)施方案中，至少一個導(dǎo)向葉片的厚度是沿其長度方向變化的。長度基本上可以被理解為當(dāng)顆粒流過所述離心分離器或是被流體攜帶時，所述顆粒沿所述導(dǎo)向葉片移動的距離。所述導(dǎo)向葉片的長度一般與導(dǎo)向裝置的高度成比例。另外，通過沿其長度方向改變所述導(dǎo)向葉片的厚度，能夠以有利的方式調(diào)整流動特性。
[0020]在所述離心分離器的另一個實(shí)施方案中，至少一個導(dǎo)向葉片的葉片角是沿其長度方向變化的。相應(yīng)的導(dǎo)向葉片具有前側(cè)或前緣以及位于另一邊的后側(cè)或后緣，其中，所述葉片角可具體為相對所述離心分離器或外殼的縱向軸。位于所述導(dǎo)向葉片的一個部位的葉片角，是在導(dǎo)向裝置或離心分離器的切面和縱向軸之間形成的角度。例如，在所述流入側(cè)，沿朝向所述離心分離器的流入口的方向的流入角小于沿朝向所述流出口的方向的流出側(cè)的流出角。作為另一種角度值，還可以相對圓周線或垂直于所述離心分離器的對稱軸或縱向軸的橫截面確定迎角。導(dǎo)向葉片某一部位的葉片角和迎角的總和為90度。
[0021]通過改變所述迎角，可以改善所述離心分離器中的流動特性。
[0022]所述離心分離器的實(shí)施方案還可以設(shè)計(jì)成至少一個導(dǎo)向葉片的流入剖面為波浪形或弧形。例如，與所述前緣一致的流入剖面可以是非線性的。尤其是，對于具有不同長度的導(dǎo)向葉片的導(dǎo)向裝置來說，導(dǎo)向葉片的不同長度可通過所述流入剖面接近。
[0023]離心分離器的優(yōu)選實(shí)施方案包括正好六個導(dǎo)向葉片。不過，還可以采用較少的葉片，以便在流體通過所述離心分離器時產(chǎn)生較低的壓力損失。 申請人:的研究業(yè)已證實(shí)，使用的葉片越多，在預(yù)定的分離度下可將所述導(dǎo)向裝置做的越短。
[0024]另外， 申請人:的研究業(yè)已證實(shí)，相對垂直于所述縱向軸的橫截面的平均迎角為40°-50°是特別有利的。另外，所述軸心和所述外殼壁之間的迎角可以在25°-35°的范圍內(nèi)。例如，所述葉片迎角在所述軸心處接近60°，在所述外殼壁處接近29°。
[0025]優(yōu)選的是，所述導(dǎo)向葉片不與垂直于流入方向的任何橫截面重疊。這樣，在相鄰的導(dǎo)向葉片之間總是存在小的間隙。這有利于生產(chǎn)，特別是在采用注射成型方法時，因?yàn)椴恍枰獜?fù)雜的底切。因此，所述離心分離器能夠以特別省錢的方式生產(chǎn)。合適的材料特別是塑料，而在個案中，可以采用適合安裝環(huán)境和工作溫度的金屬或其他。
[0026]在所述離心分離器的實(shí)施方案中，所述軸心比所述導(dǎo)向葉片長。例如，所述軸心可以沿朝向所述外殼或的流入口的方向突出，并且還可以沿朝向所述流出口的方向形成空轉(zhuǎn)輪轂。例如，優(yōu)選的旋轉(zhuǎn)對稱軸心，可以沿流體流動方向收縮，并且能夠影響所述流動特性。例如，所述軸心直徑與所述外殼壁和所述軸心之間的間距的比例為2-4。所述軸心和所述外殼壁之間的間距還可以被稱作所述導(dǎo)向葉片的寬度。
[0027]在另一個實(shí)施方案中,所述外殼的橫截面沿流動方向變化。例如,所述橫截面沿從流入口到所述流出口的縱向軸增加。這可導(dǎo)致所述外殼形成錐形形狀。另外，所述外殼可以在某些部分為錐形。例如，所述導(dǎo)向裝置安裝在所述外殼的套管形狀或圓柱形部分，而在所述紊流作用于所述流體的朝向所述流出口的流出部分具有錐形加寬的形狀。所述椎體的開度角優(yōu)選為2°-6°。
[0028]所述離心分離器可選擇性包括一個浸沒管，該浸沒管設(shè)置在所述外殼中，并且沿朝向所述流入口的方向延伸。所述浸沒管能夠以管狀或套管狀形式成型。優(yōu)選的是，所述浸沒管構(gòu)成具有朝向流入口收縮的截面。伸入所述外殼的浸沒管的直徑優(yōu)選小于所述外殼或旋風(fēng)管的直徑。更優(yōu)選的是，沿所述軸向方向在所述導(dǎo)向葉片和所述浸沒管之間提供間隙。其優(yōu)點(diǎn)是可以在那里形成旋流，該旋流使得顆?？梢韵蛲鈧?cè)移動，而無需改變總體流向。因此，可以獲得小的壓力損失。
[0029]特別是，在所述浸沒管或所述流出口部位，沿朝向所述流入口的方向錐形收縮的浸沒管與錐形形狀的外殼部分的組合可產(chǎn)生特別有利的流動條件和特別有利的所述離心分離器的分離度。
[0030]在所述離心分離器的優(yōu)選實(shí)施方案中，所述浸沒管通過浸沒管板固定在所述流出口。例如，所述浸沒管板與所述浸沒管一起封閉所述外殼的流出口。在這種場合下，所述浸沒管板起著諸如圓環(huán)的作用，其外徑與所述流出口相當(dāng)，其內(nèi)徑與所述浸沒管邊緣相當(dāng)。[0031 ] 另外，在某些實(shí)施方案中，所述離心分離器具備顆粒排泄口。所述顆粒排泄口優(yōu)選在所述外殼壁上打開一個相對所述外殼的縱向軸的預(yù)定的角部段。另外，所述顆粒排泄口具有一定排泄孔或排泄窗口深度。例如，所述深度是沿所述外殼的縱向軸測量的。
[0032]在所述顆粒排泄窗口的優(yōu)選實(shí)施方案中，所述深度為10-20 mm，特別優(yōu)選為13-15mm。所述顆粒排泄窗口的開度角優(yōu)選為60°-90°。特別優(yōu)選的是，所述開度角為75°-85°。
[0033]另外，提供了一種過濾裝置。所述過濾裝置包括多個具有上述一個或多個特征的離心分離器。所述離心分離器設(shè)置在所述過濾裝置的外殼中，所述外殼包括多個開口，如所述離心分離器的流入口，并且包括一個流出部分，該部分以流體密封形式與所述開口隔離。所述離心分離器的流出口與所述流出部分結(jié)合。因此，多個離心分離器能夠并聯(lián)過濾，例如，用于凈化內(nèi)燃機(jī)的助燃空氣。通過所述離心分離器并聯(lián)安裝，可以調(diào)整流體通過所述過濾裝置時的分離度和壓力損失。
[0034]在所述過濾裝置實(shí)施方案中，提供了一個排泄部分，該部分以流體密封方式與所述流出部分的流入口分離。所述排泄部分與所述離心分離器的顆粒排泄窗口連通。因此，提供了一個部位，該部位以流體密封和防塵方式密封，并且用于排泄分離的顆粒。
[0035]本發(fā)明的其他實(shí)施方式還包括沒有明確提及的特征或業(yè)已在前面或在后面結(jié)合典型實(shí)施方案披露的離心分離器或過濾裝置的實(shí)施方案的組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以增加或改變單個特征，作為對本發(fā)明相應(yīng)基本形式的改進(jìn)或補(bǔ)充。
[0036]本發(fā)明的其他構(gòu)型是從屬權(quán)利要求和在下面披露的本發(fā)明的典型實(shí)施方案的主題。在下文中，將結(jié)合附圖通過典型實(shí)施方案對本發(fā)明做更詳細(xì)地說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]附圖中:
圖1表示一種離心分離器的實(shí)施方案的示意性縱剖視圖；
圖2表示一種離心分離器的實(shí)施方案的示意性剖視圖；
圖3表示一種離心分離器的實(shí)施方案的示意性透視圖；
圖4表一種導(dǎo)向葉片實(shí)施方案的意圖；
圖5-9表示導(dǎo)向葉片的示意性縱剖面；
圖10表示一種具有離心分離器的過濾裝置實(shí)施方案的透視圖；
圖11表示一種具有離心分離器的過濾裝置實(shí)施方案的詳細(xì)截面示意圖；
圖12表示一種具有離心分離器的過濾裝置實(shí)施方案的剖視圖；
圖13表示第二種具有典型尺寸的離心分離器的實(shí)施方案的縱剖視圖；
圖14，15表示第二種具有典型尺寸的離心分離器的實(shí)施方案的的剖視圖；
圖16-18表示第三種離心分離器的實(shí)施方案的透視圖和導(dǎo)向裝置實(shí)施方案的剖視圖； 圖19，20表示導(dǎo)向裝置其他實(shí)施方案的側(cè)視圖；
圖21表示導(dǎo)向裝置的透視圖和剖視圖用于說明角展度；
圖22表示在所述離心分離器的實(shí)施方案中分離度和壓力損失隨角展度的變化而變化；和 圖23表示在另一個離心分離器的實(shí)施方案中分離度隨葉片數(shù)量變化而變化。
[0038]除非另有說明，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或功能相同的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0039]圖1表示一種離心分離器的實(shí)施方案的示意性縱剖視圖。圖2和3表示所述實(shí)施方案的橫截面視圖和透視圖。
[0040]在離心或旋風(fēng)分離器中，從攜帶顆粒的流體中除去所述顆粒。在圖1中，通過箭頭表示未凈化流體9。未凈化流體9，例如用于內(nèi)燃機(jī)的空氣可能含有粉塵或其他顆粒11。在經(jīng)過合適的離心分離器1，例如，它被設(shè)計(jì)成軸向旋風(fēng)器之后，凈化的空氣或流體10流出。
[0041]所述離心分離器I具有大體上圓柱形的外殼2。所述外殼2或所述離心分離器I具有一個縱向軸線15，在圖1-3所示實(shí)施方案中，該縱向軸還相當(dāng)于對稱軸。在所述流入側(cè)，提供一個流入口 13，并在所述流出側(cè)提供一個流出口 14。在所述離心分離器I中，通過合適的流動導(dǎo)向在所述外殼2內(nèi)形成渦流，其結(jié)果是，所述空氣中的顆粒受到離心力的作用。這意味著，所述顆粒沿朝向所述圓柱形外殼壁23的方向向外驅(qū)動(參見圖2)。參見圖1，這些顆?？梢约墼谀抢锊⑶冶慌懦?。
[0042]為了形成所述渦旋形流動并因此使徑向力作用于顆粒11，提供了具有合適導(dǎo)向葉片3，4的導(dǎo)向裝置。所述導(dǎo)向葉片3，4能夠以例如，螺桿形式或螺旋槳形式卷繞在所述離心分離器I的軸線15周圍。它又被稱作軸向旋風(fēng)器。在圖1所示附圖中，沿所述縱向軸線15至少在靠近流入口 13的部分提供一個軸心16。參見圖1和2，所述軸心16是通過所述導(dǎo)向葉片3,4固定的。所述導(dǎo)向葉片3,4導(dǎo)致形成紊流,如箭頭12所示。從流入口 13引導(dǎo)至流出口 14的顆?；蛄黧w沿所述導(dǎo)向葉片3，4流動。
[0043]在圖3所示透視圖中，可以看到具有流入口 13和流出口 14的套管狀或圓柱形外殼2。參見圖1，軸心16和所述導(dǎo)向葉片3，4構(gòu)成了尤其是一個導(dǎo)向裝置21。導(dǎo)向裝置21可以近似圓柱形的形狀，在圖3中通過虛線表示。
[0044]圖2表示所述離心分離器的橫截面視圖，示出了位于中心的軸心16和圓形外殼壁
23。在圖2所示的橫截面視圖中，示出了三個導(dǎo)向葉片3，4，5，它們各自具有前緣或流入剖面20和后緣或流出剖面19。在圖2中，僅提供了與導(dǎo)向葉片3的前緣20和后緣19相關(guān)的附圖標(biāo)記。在實(shí)施方案中，所述導(dǎo)向葉片或所述導(dǎo)向葉片裝置21是這樣配置的，使得在橫截面中，即外殼軸線15的視圖中，導(dǎo)向葉片不會相互重疊。這意味著，在相鄰導(dǎo)向葉片的前緣20和后緣18之間，例如，在葉片3和4，4和5，以及5和3之間形成間隙22。因此，整個離心分離器I能夠由一種材料以整體形式以簡單的方式生產(chǎn)。具體講，可以采用注射成型方法。不過，原則上周向?qū)蛉~片可具有底切。
[0045]在圖4中，示出了導(dǎo)向葉片的示意圖。箭頭9表示未凈化流體的流入方向。導(dǎo)向葉片3包括一個前緣20和一個后緣19。條形導(dǎo)向葉片3是螺旋形或螺線形繞相應(yīng)的軸心16安裝的，如圖1-3所示。
[0046]導(dǎo)向葉片3，4的長度L尺寸如圖1所示。例如，導(dǎo)向葉片3，4的長度L可以是顆粒在導(dǎo)向葉片的表面上從流入側(cè)移動到流出側(cè)的距離。圖1所示實(shí)施方案提供了具有不同長度的導(dǎo)向葉片3，4。這意味著，導(dǎo)向葉片3以間距dl開始，從流入口 13沿朝向流出口 14的方向延伸。圖1中示出的第二導(dǎo)向葉片4以大于dl的間距d2，從流入口 13沿朝向流出口 14的方向延伸。在圖1的橫截面中，虛線17和虛線18分別表示導(dǎo)向葉片3和4相對流入口 13的相應(yīng)的前緣位置。
[0047]在圖1和3中，橫截面112通過點(diǎn)畫線表示，其中，橫截面112沿垂直于外殼2的縱向軸線15的方向，因此，同樣大體上垂直于未凈化空氣9的流入方向R，該方向通過箭頭R表示。相應(yīng)的橫截面可以呈現(xiàn)在沿外殼軸線15的任意位置，并且用作，例如，導(dǎo)向葉片3，4的前緣20的參考平面。例如，可以看出，導(dǎo)向葉片3的前緣20距離橫截面112的剖面間距為al，導(dǎo)向葉片4的前緣20的間距a2 < al。換言之，在所示出的離心分離器I的實(shí)施方案中，至少兩個導(dǎo)向葉片3，4的前緣20相對外殼2橫截面112分別具有不同的間距al和a2,橫截面112大體上垂直于未凈化空氣9的流入方向R。
[0048] 申請人:的研究業(yè)已證實(shí)，通過不同安裝的前緣20或不同長度的導(dǎo)向葉片3，4，例如，相對距離流入口 13的間距，可使離心分離器I獲得改進(jìn)的分離特性。
[0049]為了更詳細(xì)地說明導(dǎo)向葉片3，4的幾何形狀和構(gòu)造，示出了相對所述長度L的沿圓周U的相應(yīng)的剖面，因此示出了所述導(dǎo)向葉片沿流動方向延伸的程度。
[0050]圖5-8表示導(dǎo)向葉片的示意性縱剖面。虛線17表示導(dǎo)向葉片的位置，始于最接近所述流入口處。在圖5-8中，粗線(斜線或曲線)沿其周邊表示導(dǎo)向葉片，以及所述導(dǎo)向葉片裝置的長度或高度。另外，平面112以及相關(guān)的間距al和a2通過點(diǎn)畫線表示。圖1表示用于在流體中形成渦旋的4個具有相同長度的導(dǎo)向葉片。如果所述導(dǎo)向葉片具有不同長度或如果所述前緣朝向流入口 13差別化間隔或相對繪出的平面112差別化間隔，離心分離器可獲得改善的顆粒分離效果。
[0051]例如，圖6表示4個導(dǎo)向葉片3，4，5，6在所有情況下交替具有不同長度的可能性。同樣，所示出的作為垂直于所述縱向軸的剖面線的虛線17和虛線18在所有場合下都是沿偏離流動方向的縱向軸線15方向的，并且示出了點(diǎn)畫線平面112。所述導(dǎo)向葉片交替具有不同長度。相對流入口 13，導(dǎo)向葉片3和5始于相同的橫截面17。位于它們之間的導(dǎo)向葉片4和6具有較短的長度，沿偏離橫截面18處流體方向的縱向軸線15的方向開始。因此，在所有情況下，交替提供長的(3，5)和短的(4，6)導(dǎo)向葉片。圖5和6中所示出的導(dǎo)向葉片大體上在直的。
[0052]如果所述導(dǎo)向葉片是彎曲的，可以獲得流動特性的額外的改良。可以參見圖7。比導(dǎo)向葉片4，6長的導(dǎo)向葉片3和5沿其長度L方向具有彎曲的輪廓。定性地看，很明顯的是，相對流體流向或?qū)蛉~片3和5的縱向軸線15的葉片角朝向前緣的角度比朝向后緣的角度更扁平。
[0053]圖8表示制造長度不同的導(dǎo)向葉片的另一種可能性。同樣，示出了具有4個導(dǎo)向葉片3，4，5，8的例子。導(dǎo)向葉片3和5的前緣始于相同的橫截面17。它們之間的導(dǎo)向葉片4，6的前緣沿流體方向以間距d3偏置。另外，導(dǎo)向葉片3和5，以及4和6的后緣分別以間距d4偏置。因此，在所有情況下，兩個小的導(dǎo)向葉片4，6安裝在長的導(dǎo)向葉片3，5之間?？傮w上，可將其視為所得到的導(dǎo)向葉片裝置與軸心的高度hi。另外，圖8表明導(dǎo)向葉片3和5是彎曲的，而導(dǎo)向葉片4和6具有大體上直的形狀。具體講，所述導(dǎo)向葉片彼此間不同的構(gòu)型在離心分離器的外殼內(nèi)產(chǎn)生了特別好的顆粒分離或流體導(dǎo)向效果。
[0054]在圖9中，示出了一種形式的離心分離器，其中，導(dǎo)向葉片3，4，5，6具有相同的長度，但是，其前緣相對橫截面112具有交替不同的間距al,a2。例如,從圖9所示取向看,流入方向R是從上向下延伸。
[0055]多個上述實(shí)施方案的離心分離器可以在一個公用外殼中連接，以便構(gòu)成一個過濾裝置。在圖10-12中，示出了具有離心分離器的過濾裝置的實(shí)施方案。圖10表示一種實(shí)施方案的透視圖，圖11表示插入其中的離心分離器詳細(xì)視圖，圖12表示一種過濾裝置實(shí)施方案的剖視圖。
[0056]過濾裝置100包括一個外殼102，其中整合了多個離心分離器1，10。從圖10和12的取向看，攜帶顆粒的未凈化流體9的流入是從左側(cè)開始的。凈化的流體10從右側(cè)流出。分離的顆?？梢匝叵蛳碌姆较蚺懦觯绾谏^11所示。外殼102上具有多個開口 113，其中，安裝有離心分離器1，101的流入口 13。顆粒排泄口 126沿向下的方向從外殼102中排泄。從圖11所示出的詳細(xì)視圖中可以看出，插入的離心分離器I包括一個中央軸心16，并且具有6個導(dǎo)向葉片3，4，5，6，7，8。從圖1所示詳細(xì)視圖中可以看出，導(dǎo)向葉片5，7和3比導(dǎo)向葉片4，6和8短。
[0057]在圖12所示橫截面視圖中，示出了一種離心分離器I的剖視圖(虛線標(biāo)出的矩形區(qū)域)。在隨后的圖13中，示出的一種離心分離器的實(shí)施方案的相應(yīng)剖視圖的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。過濾裝置100大體上包括三個區(qū)域。支撐區(qū)域112支撐或者固定離心分離器1，101的導(dǎo)向葉片裝置區(qū)域。離心分離器1，101的流出口 14通向公共的流出部分114。流出部分114是與排泄部分126分尚的。所述尚心分尚器1，101設(shè)有與排泄部分126連通的顆粒窗口 26。在所述流入側(cè)，污染的空氣，例如，助燃空氣，通過開口 113進(jìn)入離心分離器1，101，流過所述離心分離器，在顆粒排泄窗口 26處排泄顆粒，并且，凈化的空氣從流出口 14排出，進(jìn)入流出部分114。此時，可將凈化的空氣10提供給例如內(nèi)燃機(jī)。與從圖12的取向看其方向是向下的與重力加速度相比，排泄窗口 26的方向是相同的。因此，因此，所述顆粒在重力作用下通過排泄部分126下落， 并且可以被運(yùn)走。離心分離器的并聯(lián)安裝，使得能夠調(diào)整得到的壓力損失和分離度。
[0058]如果排泄部分126處的壓力低于流入口 113處的壓力，相應(yīng)的過濾裝置100可以獲得更好的過濾效果。例如，被設(shè)計(jì)成吸嘴的排泄部分可以與抽吸裝置連接，該裝置收集并除去灰塵。
[0059]圖13，14和15示出了一種離心分離器的實(shí)施方案縱剖視圖和橫剖視圖。另外，在這些附圖中示出了典型尺寸。圖13所示縱剖視圖示出了具有一個由外殼壁23組成的外殼的離心分離器1，所述外殼具有圓柱形和圓錐形部分。在流入側(cè)(左側(cè))，示出了流入口直徑c3。在流出側(cè)(右側(cè))，示出了流出口直徑c4。沿流體流向，在圖13中為從左至右的方向，所述外殼的直徑增加。因此，橫截面從流入口向流出口方向增加。
[0060]圖13還示出了流出口半徑r4，其中，r4 = 0.5c4。在流入口 13部位提供了導(dǎo)向裝置21。導(dǎo)向裝置21的高度為hi。導(dǎo)向裝置21的高度hi被理解為相對于縱向軸線15的一部分，其中，所述導(dǎo)向葉片繞軸心16延伸。軸心16的芯徑為Cl。所述導(dǎo)向葉片的寬度c2被理解為軸心16和外殼壁23之間的間距。因此，導(dǎo)向葉片的寬度c2 = 0.5c3 -cl。
[0061]從流出口 14開始，錐形浸沒管24伸入外殼23內(nèi)部。浸沒管24是通過浸沒管板25固定的，浸沒管板25與外殼23的流出口 14耦聯(lián)。浸沒管24沿朝向?qū)蜓b置21的方向，從流出口 14或浸沒管板25處延伸，浸沒深度為h3。浸沒管24具有錐形形狀。另外，所述外殼或所述外殼壁23的這一部分具有錐形形狀。在圖13中，示出了角Y和δ。角y表示外殼壁23相對縱向軸線15的角度。角δ表示由浸沒管24和縱向軸所形成的角度。2°-6°的Y或δ角被證實(shí)為是有利的。由于所述外殼部分和浸沒管板的錐形結(jié)構(gòu)，有可能形成有利的流體導(dǎo)向。
[0062]另外，外殼壁23在其末端部分具有顆粒排泄窗口 26。顆粒排泄窗口 26沿縱向軸線15延伸，排泄窗口深度為h4。在圖15中，示出了沿線A-A的剖面。顆粒排泄窗口 26相對縱向軸線16形成了角度范圍β。因此，所述顆粒排泄窗口在外殼壁23上開出的角度為β。圖14表示通過導(dǎo)向裝置21的剖視圖。與圖2類似，在圖14所示出的剖視圖中示出了6個導(dǎo)向葉片3-8，其中，在每一個導(dǎo)向葉片之間具有間距22。因此，所述導(dǎo)向葉片不會重疊。
[0063]另外，圖13示出了間距寬度b，即垂直于縱向軸線15的預(yù)定截面上的浸沒管24和外殼壁23之間的間距。所述浸沒管的最小直徑用c5表示。因此，浸沒管24沿朝向外殼23內(nèi)部的方向?qū)⑺隽鞒隹谖灰平]深度h3的距離。業(yè)已證實(shí)，10-20 mm的排泄窗口深度和70°-90°的開度角是有利的。浸沒管24的浸沒深度h3范圍優(yōu)選為30-50 mm。浸沒管直徑c5的選擇范圍為16-20 mm。浸沒管板25和導(dǎo)向裝置21之間的間距用h2表不,并且優(yōu)選在60-80 mm范圍內(nèi)。芯徑cl的優(yōu)選范圍為12 -18 mm。外殼壁23的錐形部分的角度、優(yōu)選小于4°以避免流動分離。
[0064]還可以通過所述導(dǎo)向葉片的幾何形狀以有利方式設(shè)定分離度和壓力損失。在圖16-18中，示出了離心分離器的透視圖和導(dǎo)向裝置的剖視圖。在這里，離心分離器I的實(shí)施方案的透視圖在所有情況下都在左側(cè)示出。所述離心分離器具有外殼壁23，該外殼壁包括錐形或套管狀部分。例如，所 述離心分離器可以設(shè)計(jì)成如圖13的剖視圖所示。在所有場合下都示出了顆粒排泄窗口 26，并且示范性導(dǎo)向葉片用附圖標(biāo)記3表示。另外，可以看到軸心
16。圖16-17所示出的的透視圖表示從導(dǎo)向裝置的上面觀察或進(jìn)入離心分離器I的流入口的示意圖。
[0065]在圖17中，顆粒排泄口 26的開度角β用虛線表示。在圖16-18中，在所有情況下都是在右側(cè)示出，具有所述導(dǎo)向葉片幾何形狀的剖面28在左側(cè)示出。圖16表示位于軸心16處環(huán)繞所述軸心的類似于氣缸套28的剖面。在圖17中，大體在外殼壁23和軸心16的中間位置形成切口 28，而在圖18中，在所述導(dǎo)向葉片所處的外殼壁23的內(nèi)部形成切口28。
[0066]在圖16-17的右側(cè)，示出了導(dǎo)向葉片3，4，5，6，7和8。因此，提供了正好六個導(dǎo)向葉片。在這里，導(dǎo)向葉片4，6和8比導(dǎo)向葉片3，5和7長。導(dǎo)向葉片3，5和7短了長度為間距d3。
[0067]另外，在圖17中示出了迎角ε 1，ε 2。在圖16_18的示意圖中，迎角ε是相對垂直于離心分離器I的對稱軸的橫截面而言。相對橫截面的迎角ε和相對所述縱向軸的葉片角α的總和合計(jì)為90度。例如，圖17所示實(shí)施方案的迎角ε I大于迎角ε 2。從所述附圖的取向看，迎角ε?位于所述流入側(cè)，而迎角ε 2位于所述流出側(cè)。另外，在每一種情況下都示出了所述導(dǎo)向葉片的厚度t。另外，在中示出了導(dǎo)向裝置的高度hi。
[0068]通過擴(kuò)大葉片角，可以優(yōu)化旋風(fēng)分離器I的分離特性。例如，位于軸心的相應(yīng)的迎角ε (參見圖16)可大于外殼壁部分的迎角(參見圖18)。這可能導(dǎo)致迎角擴(kuò)大到，例如，30°。在圖17中，示出了接近45°的平均迎角。因此，所述迎角或所述葉片角從所述軸心到相應(yīng)導(dǎo)向葉片的外殼壁是變化的。業(yè)已證實(shí)大約45°的平均角度是有利的葉片角或迎角。
[0069]圖19表示導(dǎo)向裝置的另一個實(shí)施方案的側(cè)視圖。這里，在所述流入側(cè)，軸心16具有接近球形的圓頂，而在所述流出側(cè)，它具有延伸超出導(dǎo)向裝置的空轉(zhuǎn)輪轂29。所述軸心的剖面還可以進(jìn)一步調(diào)整。空轉(zhuǎn)輪轂29以有利的方式影響渦流或流動分離。另外，在圖19中示出了代表性的導(dǎo)向葉片3。導(dǎo)向葉片3的葉片角是沿流體流動方向變化的。所述導(dǎo)向葉片和所述離心分 離器縱軸或?qū)ΨQ軸之間的角度在這里是指葉片角α I。例如，在所述流入偵牝角al大約為10°，并且沿朝向所述流出側(cè)的方向增加，形成大約50°的葉片角ci2。逐漸加大的葉片角會導(dǎo)致更好的渦流，并因此產(chǎn)生更強(qiáng)的離心力作用在所述顆粒上。因此，能夠以有利的方式影響分離。另外，導(dǎo)向葉片3的剖面可以針對其厚度進(jìn)行調(diào)整。
[0070]最后，圖20還示出了導(dǎo)向裝置21實(shí)施方案的例子。從圖20的取向看，流入側(cè)位于頂部，而流出側(cè)位于底部。位于中間的導(dǎo)向葉片3的例子表明位于軸心的迎角ε16大于位于外殼壁的迎角ε23。另外，可以看出導(dǎo)向葉片3具有傾斜的后緣19。在插入外殼的狀態(tài)下，相應(yīng)的導(dǎo)向葉片3在所述外殼處的長度大于在所述軸心處的長度。這又被稱作漸進(jìn)性葉端，這可導(dǎo)致離心分離器分離特性的進(jìn)一步改善。
[0071]圖21通過導(dǎo)向裝置的剖視圖和透視圖的組合表示可能的角位置。所示出的情形與圖16-18所示導(dǎo)向裝置類似。所示出的導(dǎo)向裝置21具有軸心16和外殼壁23，以及位于它們之間的導(dǎo)向葉片，其中，更詳細(xì)地示出了一個導(dǎo)向葉片3及其剖面。圖21還示出了所述導(dǎo)向裝置的縱向軸線15。
[0072]位于軸心16的迎角為ε 16，而位于外殼23的迎角為ε 23。所述葉片是以螺旋式樓梯的形狀特別制作的，在所述軸心和在所述外殼或所述外殼壁處具有不同的迎角和/或葉片角。ε 16和ε 23之間的差又被稱作角展度Δ ε.另外，平均迎角εm可定義為大體上分布在軸心壁和外殼內(nèi)壁中間的角度。平均迎角的合適的定義為:ε m = ( ε 23 + ε 16) /2。
[0073]可能的迎角范圍在ε 16 ^ 80°至ε 23 ^ 20°之間。角展度Δε，是由內(nèi)和外迎角形成的，它對相應(yīng)導(dǎo)向裝置的性能數(shù)據(jù)具有特殊影響。
[0074]圖22表示角展度Δ ε在所有情況下以任意單位對分離度AG和壓力損失dp的影響?？梢钥闯鰣?zhí)行角展度Δε，分離度AG提高；不過，與此同時，所述壓力損失加大。 申請人:的研究業(yè)已證實(shí)，15°-35°的的角展度涉及可接受的壓力損失，并且產(chǎn)生良好的過濾效果。20°-30°的角展度獲得了特別好的過濾結(jié)果。
[0075]另外， 申請人:對用于導(dǎo)向裝置的葉片數(shù)量對離心分離器效率的影響進(jìn)行了研究。圖23表示離心分離器的另一個實(shí)施方案的分離度AG隨葉片數(shù)量N變化的示意圖。分離度AG是以任意單位表示。圖中的曲線相當(dāng)于這樣一種實(shí)施方案:其中，所述軸心直徑相當(dāng)于大約15.5 mm，而葉片角ε~45°。從該圖中可以看出，當(dāng)葉片數(shù)量為Ν=6至Ν=7時，獲得了最大分離度。因此，具有6個導(dǎo)向葉片的離心分離器是特別優(yōu)選的。例如，與交替縮短的導(dǎo)向葉片和/或迎角或葉片角的角展度的組合，獲得了特別有效的離心分離器，當(dāng)要凈化的流體通過時，具有有利的分離度和壓力損失。所示出的有關(guān)縮短的葉片，角展度排泄窗口的形狀和/或浸沒管的幾何形狀以潛在的和協(xié)同的方式相互作，導(dǎo)致能夠以簡單的方式生產(chǎn)出過濾裝置并且具有良好的過濾效率。
[0076]盡管業(yè)已基于離心分離器的各種例子和特征對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于這些說明，而是能夠以各種方式進(jìn)行改進(jìn)。具體講，在附圖和實(shí)施方案中討論的各種特征可以相互組合。不是絕對必要提供具有不同長度的導(dǎo)向葉片。單獨(dú)調(diào)整迎角，葉片角，長度，寬度，或芯徑與外殼直徑之比，就能夠改進(jìn)旋風(fēng)分離器。另外，所提到的數(shù)字和導(dǎo)向葉片的數(shù)量僅被理解為事例。例如，2-10的值都可用于所述導(dǎo)向葉片。所述離心分離器的材料可針對相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行調(diào)整。具體講，可以使用適合注射成型的塑料。
【權(quán)利要求】
1.一種用于從流體(9)中分離顆粒(11)的離心分離器(I)，包括一個具有一個流入口(13)和一個流出口(14)的外殼(2)，以及用于在流過所述流入口(13)的流體中生成紊流(12)的多個導(dǎo)向葉片(3-8)，其中所述至少兩個導(dǎo)向葉片(3，4)的前緣(17，18)相對所述外殼(2)的橫截面(112)具有不同的間距(al，a2)，所述橫截面大體上垂直于所述流體(9)的流入方向(R)。
2.如權(quán)利要求1所述的離心分離器(1)，其中，至少兩個導(dǎo)向葉片(3，4)具有不同的長度(L)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的離心分離器(1)，其中，在所述流入側(cè)，所述至少兩個導(dǎo)向葉片(3，4)沿流體流動方向具有距所述流入口( 13)不同的間距(dl，d2)。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，其中所述導(dǎo)向葉片(3-8)分布在軸心(16)和所述外殼(2)的外殼壁(23)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的離心分離器(I)，其中所述外殼(2)至少在某些部分是以套管形狀或管狀形式成型的，并且所述導(dǎo)向葉片(3-8)和軸心(16)形成一個插入所述外殼(2)的圓柱形導(dǎo)向葉片裝置(21)。
6.如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，其中所述導(dǎo)向葉片(3-8)是固定安裝的。
7.如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，其中，至少一個導(dǎo)向葉片(3-8)的厚度(t)從所述軸心 (16)到所述外殼壁(23)是變化的。
8.如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，其中，至少一個導(dǎo)向葉片(3-8)的厚度(t)沿其長度方向變化。
9.如權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，其中，至少一個導(dǎo)向葉片(3-8)的迎角(ε )沿其長度方向變化。
10.如權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，其中，至少一個導(dǎo)向葉片(3-8)的迎角(ε )從所述軸心(16)到所述外殼壁(23)是變化的。
11.如權(quán)利要求ι-?ο中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，其中，至少一個導(dǎo)向葉片(3-8)的流入剖面(20)是彎曲的。
12.如權(quán)利要求1-11中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，包括正好六個導(dǎo)向葉片(3-8)。
13.如權(quán)利要求1-12中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，其中所述導(dǎo)向葉片(3-8)在垂直于流入方向的橫截面上不相互重疊。
14.如權(quán)利要求1-13中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，其中所述軸心(16)比所述導(dǎo)向葉片(3-8)長。
15.如權(quán)利要求1-14中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(I)，其中，芯徑(Cl)與所述外殼壁(23)和所述軸心之間的間距(c2)的比例為2-4。
16.如權(quán)利要求1-15中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，其中，所述外殼(2)的橫截面沿流動方向增加。
17.如權(quán)利要求1-16中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，其中，在所述外殼(2)上安裝一個浸沒管(24)，所述浸沒管的橫截面優(yōu)先從所述流出口(14)沿朝向所述流入口(13)的方向收縮。
18.如權(quán)利要求17所述的離心分離器(1)，其中，通過浸沒管板(25)將所述浸沒管(24)固定在所述流出口(14)上。
19.如權(quán)利要求1-18中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，還包括一個顆粒排泄口(26)，該排泄口相對所述外殼(2)的縱向軸線(15)在外殼壁(23)上打開一個預(yù)定的角度段。
20.如權(quán)利要求1-19中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1)，其中所述浸沒管沿所述軸向方向是與所述導(dǎo)向葉片分開的。
21.一種過濾裝置(100)包括多個如權(quán)利要求1-19中任意一項(xiàng)所述的離心分離器(1，101)，以及一個外殼(102)，該外殼包括多個開口(113)作為所述離心分離器(1，101)的流入口(13)，以及一個流出部分(114)，該流出部分是以流體密封方式與所述開口(113)分開的，并且，所述離心 分離器(1，101)的流出口(14)與該流出部分連接。
22.如權(quán)利要求20所述的過濾裝置(100)，包括一個排泄部分(126)，該排泄部分是以流體密封方式與所述流入口(113)和所述流出部分(114)分開的，并且與顆粒排泄窗口(26)連通。
【文檔編號】B04C3/06GK103998141SQ201280063806
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月23日
【發(fā)明者】S.阿克曼, V.格賴夫, U.穆舍爾克瑙茨, M.克拉克斯納 申請人:曼·胡默爾有限公司