МАСЛООТДЕЛИТЕЛЬ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам сепарирования газов от жидкости из дисперсного двухфазного потока, и может быть использована для отделения масла от картерных газов в системе вентиляции картера двигателя внутреннего сгорания.
Известен маслоотделитель системы вентиляции двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, на противоположных наклонных стенках которого закреплены поочередно с образованием лабиринтного канала маслоотделительные перегородки, и камеру для циркуляции охлаждающей жидкости, соседние перегородки которого расположены под углом одна к другой, а камера для циркуляции охлаждающей жидкости выполнена в корпусе со стороны одной из упомянутых стенок вдоль всего лабиринтного канала (патент RU №2036317, МПК F01M 13/04 (1995.01), F01M 11/08 (1995.01), опубл. 27.05.1995).
Недостатком известного устройства является то, что при увеличении количества масла в картерных газах на выходе из узла наблюдается значительное повышение гидравлического сопротивления, что приводит к снижению эффективности процесса маслоосаждения. Кроме того, устройство имеет большие габариты.
Известен маслоотделитель системы вентиляции картера двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, имеющий вход для приема газомасляной смеси от двигателя и выход для выпуска отсепарированных газов, а также выпускной патрубок для масла, установленную в корпусе спиральную стенку, направляющую поток от входа к выходу, при этом образуемый спиральной стенкой канал выполнен увеличивающимся по ширине между входом и выходом, вход расположен в нижней части тангенциально к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, кроме того, устройство снабжено маслоосадительной сеткой, размещенной в центре корпуса, а также вдоль его внутренней поверхности и спиральной стенки, и клапаном, соединенным с отводящим патрубком отсепарированных газов (патент RU №111583 (вариант 2), МПК F01M 13/04 (2006.01), опубл. 20.12.2011).
Этот маслоотделитель имеет небольшие размеры и небольшое сопротивление, но все же недостаточно эффективно осаждает масляный туман, мелкодисперсионные частицы масла могут уноситься с картерными газами, особенно при увеличении картерных газов по мере износа двигателя внутреннего сгорания и увеличения количества картерных газов.
Также известен маслоотделитель, выбранный в качестве прототипа по совокупности существенных признаков и заявляемому техническому результату, который относится к инерционно-газожидкостным сепараторам, содержащий корпус, имеющий впускное отверстие для приема газожидкостного потока, выпускное отверстие для выпуска газового потока и сливной патрубок для жидкости, а также установленные в корпусе инерционный экран с шероховатой пористой поверхностью сбора для коалесцирования жидкости и перегородку с соплами/отверстиями (US 6290738 (В1), МПК B01D 45/08, B01D 50/00, опубл. 18.09.2001).
Проходя через отверстия/сопла, газожидкостный поток или аэрозоль ускоряется до высоких скоростей и ударяется об инерционный экран. Это приводит к отделению из потока жидких частиц, а также изменению направления движения картерных газов.
Недостатком такого маслоотделителя является то, что он имеет достаточно высокое сопротивление и может эффективно работать только при небольшом расходе картерных газов, а увеличение притока картерных газов приведет к повышению давления картерных газов в двигателе и к снижению эффективности маслоотделения.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является улучшение эксплуатационных характеристик устройства за счет повышения эффективности маслоотделения.
Для решения поставленной задачи маслоотделитель системы вентиляции картера двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, имеющий входной патрубок для приема газожидкостной смеси от двигателя, выходной патрубок для выпуска очищенных картерных газов и сливной патрубок для жидкости, установленные внутри экран с закрепленным на нем пористым материалом и перегородку с соплами, дополнительно содержит клапаны регулирования давления, установленные в перегородке совместно с соплами, которые удлинены трубками и имеют вход в форме усеченного конуса, при этом в экране предусмотрены пазы, в перегородке выполнено отверстие для слива жидкости, а сливной патрубок имеет колодец для ее сбора, кроме того, в торцевой части корпуса установлена мембрана с регулирующей пружиной, закрытая крышкой с отверстиями для подвода воздуха к мембране. В частном случае исполнения корпус маслоотделителя состоит из двух частей: основной части и крышки.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что маслоотделитель дополнительно содержит клапаны регулирования давления, установленные в перегородке совместно с соплами, которые удлинены трубками и имеют вход в форме усеченного конуса, при этом в экране предусмотрены пазы, в перегородке выполнено отверстие для слива жидкости, а сливной патрубок имеет колодец для ее сбора, кроме того, в торцевой части корпуса установлена мембрана с регулирующей пружиной, закрытая крышкой с отверстиями для подвода воздуха к мембране, позволяет снизить гидравлическое сопротивление потока, увеличить эффект коалесценции, повысить эффективность маслоотделения и тем самым улучшить эксплуатационные характеристики устройства.
Заявляемое техническое решение поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - маслоотделитель системы вентиляции картера двигателя внутреннего сгорания, общий вид в продольном разрезе;
фиг. 2 - то же, в поперечном разрезе;
фиг. 3 - внутренняя часть маслоотделителя;
фиг. 4 - перегородка маслоотделителя;
фиг. 5 - экран маслоотделителя.
Маслоотделитель системы вентиляции картера двигателя внутреннего сгорания предназначен для закрытой системы вентиляции ДВС. Маслоотделитель содержит корпус, состоящий из основной части 1 и крышки 2. Корпус имеет входной патрубок 3 для приема газожидкостной смеси от двигателя, выходной патрубок 4 для выпуска очищенных картерных газов и отвода их во впускную систему двигателя, и сливной патрубок 5 для жидкости. Внутри корпуса установлен экран 6 с закрепленным на нем пористым материалом 7 и перегородка 8 с соплами 9 и клапанами 10 регулирования давления. Сопла 9 удлинены трубками 11, а вход 12 в сопла имеет форму усеченного конуса. Клапаны 10 имеют корпус 13 с ребрами, определяющими направление перемещения клапана, и снабжены пружиной 14 и направляющей 15. В торцевой части корпуса установлена выполненная из эластичного материала мембрана 16, с регулирующей пружиной 17. Снаружи мембрана 16 поджата крышкой 18, выполненной с отверстиями 19 для подвода воздуха к мембране. Находящийся в корпусе торец выходного патрубка 4 размещен в районе средней части мембраны.
Для отвода осажденной жидкости в перегородке 8 предусмотрено отверстие 20, а в экране 6 - пазы 21.
Сливной патрубок 5 включает в себя бобышку 22, имеющую отверстие с резьбой для установки штуцера 23, и место для сбора масла - колодец 24.
Крышка 2 соединяется с основной частью 1 через уплотнительное кольцо 25.
Маслоотделитель работает следующим образом.
Условно в маслоотделителе можно выделить следующие зоны:
- зона I - вход в маслоотделитель газожидкостного потока;
- зона II - непосредственного отделения масла из газожидкостного потока и разворота картерных газов;
- зона III - поворота картерных газов, накопления и слива отделенного масла (зона связывается с картерным пространством через гидрозатвор или обратный клапан);
- зона IV - выход очищенных картерных газов из маслоотделителя.
Газожидкостный поток входит в маслоотделитель через патрубок 3, расположенный в нижней части корпуса маслоотделителя. В зоне I поток разворачивается и поднимается к соплам 9 и клапанам 10, при этом из газожидкостного потока отделяется крупнодисперсная часть масла, которая накапливаясь, сливается через отверстие 20 в перегородке 8.
Сопла 9, удлиненные трубками 11, устанавливаются на перегородке 8 таким образом, чтобы между ними и закрепленным на инерционном экране 6 пористым материалом 7 был достаточный зазор, который бы позволил эффективно коалесцировать, осаждать масло, и при этом не создавать большого сопротивления газожидкостному потоку.
Материал 7 представляет собой пористую мелковолокнистую структуру, при ударе о которую мельчайшие частички жидкости эффективно осаждаются.
Газожидкостный поток, проходя через сопла 9, попадает в зону II (непосредственного отделения масла из газожидкостного потока и разворота картерных газов), при этом скорость потока увеличивается максимально и поток ударяется в материал 7, и из газожидкостного потока отделяется мелкодисперсная часть масла (масляный туман) за счет коалесцирования, а очищенные картерные газы разворачиваются и теряют скорость. За счет расширения зоны II (непосредственного отделения масла из газожидкостного потока и разворота картерных газов) значительно уменьшается сопротивление потоку картерных газов. Также на уменьшение сопротивления газожидкостному потоку и улучшению коалесцирования, осаждения масла на материал 7, влияет то, что входы 12 сопел 9 сделаны в виде усеченного конуса, а сами сопла 9 удлинены трубками 11, что позволяет ускорить поток картерных газов и более направлено и концентрированно ударять газожидкостный поток об материал 7, расширить зону непосредственного маслоотделения.
Коалесцированное масло просачивается в пазы 21 на экране 6, скапливаясь и превращаясь в каплеобразное состояние, стекает к стенке экрана 6, при этом полностью удаляется из потока картерных газов.
Увеличение расхода картерных газов ведет к росту перепада давления в зоне I (вход в маслоотделитель газожидкостного потока) и зоне II (непосредственного отделения масла из газожидкостного потока и разворота картерных газов), поэтому при определенном значении перепада давления начинают открываться клапаны 10, проходя через которые газожидкостный поток ударяется об стенки корпуса 13 клапана и далее об материал 7, где из газожидкостного потока эффективно отделяется мелкодисперсная часть масла. Перепуск газожидкостного потока через клапаны 10 позволяет значительно снизить сопротивление маслоотделителя при больших расходах картерных газов, тем самым уменьшить давление картерных газов в двигателе.
Дальше очищенные картерные газы поступают в зону III (поворота картерных газов, накопления и слива отделенного масла), где их скорость падает до минимума, что предотвращает вторичный унос масла. Накопленное в пазах 21 масло, стекая, попадает на стенки крышки 2 корпуса, по которым сливается в колодец 24 для сбора масла, откуда удаляется через сливной штуцер 23 в картер двигателя. При установке маслоотделителя на двигатель колодец 24 для сбора масла и сливной штуцер 23 находятся в самой нижней точке маслоотделителя.
Далее очищенные картерные газы поступают в зону IV (выхода очищенных картерных газов из маслоотделителя) к выходному патрубку 4.
При определенных отрицательных давлениях (разряжении) на входе в турбокомпрессор из-за повышенной загрязненности воздушного фильтроэлемента мембрана 16, преодолевая усилие пружины 17, закрывает выходное отверстие маслоотделителя, тем самым препятствует значительному падению давления в картерной полости двигателя.
Очищенные картерные газы подаются обратно во впускной воздушный тракт двигателя.
Заявляемое техническое решение позволяет значительно снизить сопротивление маслоотделителя потоку картерных газов, увеличить диапазон работоспособности маслоотделителя без снижения эффективности очистки картерных газов от масла.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.