專利名稱：帶壓力截止閥的氣助排出管道的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用一離心機從流體，例如油中連續分離固體顆粒，例如碳黑。更為具體地講，但不是排他地，本發明涉及一個離心機殼體和一個底部，它們設計成允許空氣的有控制的引入，以便有助于流體從該離心機中的排出。
對于這樣的全流機油濾清器存在有一些設計局限和待考慮的問題，通常這些局限意味著這樣的濾清器只能濾除那些在10微米或更大范圍內的灰塵顆粒。雖然這種尺寸的顆粒的濾除可以防止重大故障，但進入和保持在機油中的較小的灰塵顆粒仍將導致有害的磨損。為了努力解決小顆粒的問題，設計者已經采取了旁通過濾系統，該系統可以過濾總機油流量的一預先確定的百分比。由于旁通過濾器可能能夠捕獲小于大約10微米的顆粒，所以一個全流機油濾清器和旁通過濾器的組合與只使用一個全流機油濾清器相比提供了實質的改進。
通常所述(上述)類型的離心機設計的實際性之一在于，機油通過重力作用(力)排出。接下來，該力作用于在發動機內離心機相對于機油箱應該被放置的位置。重要的是將該離心機，特別是離心機殼體放置在機油箱上，從而產生足以從離心機殼體中排出機油的足夠的壓頭。不僅應該將機油排出的體積和完全性作為一個因素，而且機油排出的速率也是重要的。本發明文字內容中的“足夠”排出的概念是，防止機油退回到其涌入離心機的那一點的排出量或程度或速率。涌入離心機實際上否定了離心機從流經該離心機的機油中分離出顆粒物質的任何有利的用途。
使離心機殼體就位在機油箱之上的要求限制了可得到的安裝位置的數量。使離心機殼體足夠高地就位在機油箱之上以產生一個足夠的壓頭的需求進一步限制了可得到的安裝位置的數量。由于可得到的安裝位置的數量減少，可以使用這種類型的離心機的潛在的消費者便也減少。本發明嘗試并公開，使用空氣壓力以協助從離心機殼體中排出機油，從而允許離心機殼體具有更多的安裝位置選擇。接下來，這便增加了使用這種類型離心機的潛在的消費者的數量。
重力排出式離心機殼體的一個相關的設計的缺點在于，需要在離心機排出裝置和機油箱之間使用較大直徑的軟管。最大排出流量體積是該排出裝置開口和該連接軟管或導管的最小橫截面積的函數。通常選擇一個連接軟管的尺寸來匹配殼體中的排出口。由于進入機油箱中的機油需要被放出以便使機油到達機油箱這一事實，所以需要一個大直徑的連接軟管。若沒有一個大直徑的連接軟管，機油便退回并涌入離心機殼體。
本發明提供了一種新型的且不顯而易見的用于離心機殼體的氣助排出裝置，其使用了一個壓力截止閥。這樣，當離心機在工作且機油流動時，空氣只被引入離心機殼體中。掌握機油向離心機轉子中的流入的相同的活塞布置也掌握和控制(處于壓力下的)空氣向離心機殼體中的流入，以協助在處理完顆粒物質的分離之后將機油推出。
本發明的一個目的是提供一種改進的具有氣助排出裝置的離心機組件。
本發明的相關目的和優點將從下述的說明中清楚地得知。
參見
圖1-6A，其中示出了一個離心機殼體底部10，其與一個旁通離心機20(見圖7、8和8A)一起使用，以從一股引入該旁通離心機中的機油中分離顆粒物質。旁通離心機20包括一個外離心機殼體20a，其限定一個中空的內部和一個流體處理裝置，優選為一個離心機轉子20b，該轉子位于該離心機殼體中。支撐離心機20的殼體底部10是整體澆注的，并包括一個安裝支架部分21、一個離心機支撐部分22和機油導管23和24。機油導管23是一個進油口，機油導管24是一個排油口。殼體底部10還限定一個進氣通道25和一個排氣通道26。在圖1-6A中示出了這些導管和通道的相對尺寸和位置。
安裝支架部分21包括一個大體平面的壁21a、兩個增強角支架21b、兩個內支架21c和四個安裝孔21d。離心機支撐部分22包括一個大體為圓柱形的邊緣22a和一個主體22b，該主體限定和容納各種機油導管23、24和通道25、26。
進油口23布置成兩個大體成圓柱形的、但軸向錯開的部段23a和23b。進油部段23a大體成圓柱形，并具有一個內徑表面30，該表面在最靠近其開口端31處加工有螺紋。在內部，在內螺紋的入口之上，導管23容納一個流體控制活塞32(見圖5、6、6A、8和8A)。活塞32根據機油壓力工作，并同時控制機油向離心機轉子20b的流入和空氣向離心機殼體20a的流入。流體控制活塞32的設計規格及其流體控制功能將在下文進一步詳細說明。
為了完全理解流體控制活塞32的結構和工作方式，現在參見圖5A。如圖所示，流體控制活塞32包括一個大體圓柱形的延伸部32a，該延伸部軸向向下延伸到進油導管23的部段23a中。一個(密封)管件33插入(擰入)進油導管23的另一端。管件33在其上端33a具有外螺紋，在其下端33b具有外螺紋，在這兩端之間是一個六邊形體33c。外螺紋端33b用于連接一個輸油(輸入)軟管或類似的流體輸送導管。
將管件33適當地組裝到進油導管23的部段23a中，使六邊形體33c向上頂靠導管部段23a的(暴露)開口端31。管件33的上端33a的平面33d向上位于導管部段23a中。管件33為活塞延伸部32a提供了一個較低的鄰接止擋，并為活塞延伸部32a提供了一個向上密封的表面。
管件33限定了一個在管件33的整個軸向長度上延伸的流動通孔33e。流動通孔33e用于使機油或其它液體流入。一個位于下端33b上的O形圈槽33f和O形圈35便于輸油軟管的密封。在流體控制活塞32的關閉位置，延伸部32a的下平面34彈簧偏壓平面33d，以便密封關閉流動通孔33e。只在圖5A中示出的(密封)管件33是為了簡化其它的附圖。然而延伸部32a已被包括在所有其它可應用的附圖中，應該理解的是，管件33應按圖5A所示的方式作為本發明的一部分進行組裝。
機油輸送部段23b在主體22b的下延伸部段中從流體入口37處開始，并通過入口37與部段23a流體連通(見圖6和8A)。如將在下文進一步詳細說明的那樣，當流動控制活塞32處于其下面的關閉位置時，機油不能流入部段23a，因而不能從部段23a流入部段23b，因為沒有流動通道通過入口37。事實上，流動控制活塞32的體部分38位于入口37被有效關閉的位置。當沒有機油壓力時，或者在機油壓力是低的，并低于所需的閾值以便沿一個向上的方向運動該流動控制活塞以使其抬起離開管件33時，該關閉狀態存在。“低”的量的測定是一個不足將活塞體38向上推離管件33，并到達一個將在部段23a和23b之間通過入口37產生一個流通路徑的位置點的機油壓力。任何流入部段23b中的機油都能夠被輸送到離心轉子20b以進行處理。
排油導管24通常為圓柱形，并帶有一個內徑表面39，該表面加工有螺紋，以便于一個將機油送回機油箱的排油軟管的固定連接。排油導管24的內徑尺寸限制了該送回的(即排出的)機油的體積流量。排油導管24與離心機的排油存儲容積直接流動連通。通過離心分離濾清的機油在其能被排油導管24排出的位置處被直接導入該排油存儲容積中。
進氣通道25位于主體22b的側壁40中，并向內延伸與排氣導管26交于一點。通道25被布置成兩個大體同中心的部段25a和25b。加工有內螺紋的部段25a在開口41處開始，并向內延伸進入側壁40直到其結束點，在側壁40內部，在該結束點部段25b開始。大體為圓柱形的部段25b與部段25a相比具有一個較小的內徑，并與部段25a配合完成從開口41到容納部分流體控制活塞32的加工孔42穿過側壁40的通道。
進氣通道25的部段25a被構成和布置成容納一個空氣壓力調節閥(未示出)，以便控制將通過進氣通道25、加工孔42和排氣通道26輸送到離心機內部(即送到離心機殼體20a中)的空氣的壓力和體積。一個用于本發明的適當的空氣壓力調節閥是一個由俄亥俄州的辛辛那提的Clippard Minimaticr提供的型號為MAR-1-2的調節閥。排氣通道26與加工孔42同中心，該加工孔與進油導管23的輸油部段23a同中心。這種設計允許這些圓柱形的部段在流體控制活塞32安裝后成一直線地澆注和進行機加工。流體控制活塞32可以被認為是一個機油壓力截止閥，因為其工作狀態受到通過進油導管23流入的機油的控制，特別是受到通過輸油部段23a流入的機油的控制。
流體控制活塞32或機油壓力截止閥(見圖9)包括，除體部分38之外，還有桿部46、壓縮彈簧47、中心空氣通道48、進氣口49、空氣減荷槽49a、一對密封槽50和彈性體O形密封圈51，每個密封圈安裝在每個槽50中。與排氣通道26軸向同中心結合的加工孔42限定兩個徑向軸肩54和55。該進油導管與加工孔42結合限定徑向軸肩56。
流體控制活塞32的桿部46包括一個中心柱體46a和一個帶有徑向基部46c的外套筒46b。壓縮彈簧47的一端卡在一個環形余隙57中，該余隙位于外套筒46b的一端，處于中心柱46a和外套筒46b之間。壓縮彈簧47坐靠在徑向基部46c上。中心柱體46a的最上端卡在排氣通道26中，并固定保持在該位置。活塞體38上整體形成有外套筒46b，從而活塞體38的軸向運動導致外套筒46b的軸向運動，反之亦然。由于中心柱體46a相對于主體22b是靜止的，活塞體38的向上運動壓縮彈簧47。
在操作中，截止閥32根據任何機油的流動在靜止位置或關閉狀態開始。在這種取向中，該壓縮彈簧延伸，活塞體處于其最低點。在該位置，延伸部32a被偏壓向管件33的頂面33d。入口37由于入口37相對于活塞在進油導管23內，特別是在進油部段23a內的位置而被堵住。與流入空氣通道48中的進氣口49流體相連通的空氣減荷槽49a沿軸向處于進氣部段25b之下的位置。同樣，外套筒46b的外表面堵住部段25b向內開口，從而防止空氣流入離心機。在該關閉或靜止狀態，機油和空氣都不流入離心機。
當有一股機油以足以克服由壓縮彈簧47施加的力的閾值壓力水平或高于該閾值壓力水平從與進油導管23相連的機油源流入時，活塞38能夠基于附圖中所示的離心機取向沿一個軸向向上的方向運動。由于壓縮彈簧47壓縮，需要一個較大的機油壓力水平來連續運動該活塞體。然而，假設流入的機油壓力是足夠的，并且保持在一個足夠的水平來將活塞體38抬起到大約徑向軸肩56的位置，這將從附圖表示中清楚看出，在該打開取向中，入口37“打開”到一個足夠的程度，以允許機油從進油部段23a流入機油輸送部段23b，并且機油從那能夠流入離心機轉子20b以便處理。
活塞體38的向上軸向運動也意味著包括有放氣槽49a和進氣口49的外套筒46b的向上軸向運動。活塞體38的頂表面的頂靠在徑向軸肩56上的軸向定位也使放氣槽49a與進氣通道部段25b直接成直線就位。由于部段25b的端部不再被外套筒46b的外表面鎖定，空氣便能夠流動。相應地，由于一個空氣源與進氣部段25a相連，空氣由此處于一個高于大氣壓的壓力，所以空氣能夠從通道25通過進氣口49和放氣槽49a流入空氣通道48。空氣從空氣通道48流入離心機殼體20a。將空氣引入離心機殼體20a有助于以一個比只由于重力的作用和相應的壓頭而可能進行的一個獨立地從離心機排出機油快的速度來推動機油從離心機的排泄儲存器中排出。
需要指出的關于流體控制活塞32的安裝和取向的另一點是，其在本申請中使用不局限于所示的垂直取向。流體控制活塞32可以在一個從垂直到水平的整個90度范圍內取向，而不會對所述申請的特性和適用性有任何的影響。流體控制活塞32取向中增加的自由度為本發明提供了附加的多用性，特別是在殼體底部10的輪廓中的更大的多用性。
通過提供該氣助排出裝置，能夠為離心機組件提供較大的安裝位置多樣性，因為待排出的機油實際是由于空氣壓力而被從離心機中推出，即使沒有實質上消除，也減少了任何涉及機油箱上的離心機組件的相對高度的問題。此外，根據本發明的氣助排出裝置允許使用較小直徑的排出軟管。
盡管在附圖和上述說明中詳細示出和描述了本發明，但這同樣適合被認為是示例性的，而非限制性的，應該理解的是，只示出和描述了優選的實施例，落入本發明的精神之內的所有的改變和修改都是需要保護的。
權利要求
1.一種用于處理一種流體并被構成為和布置有該流體的氣助排出裝置的離心機組件，所述離心機組件包括一個離心機，包括一個限定一個中空內部的殼體和一個位于所述中空內部中的用于從所述流體中離心分離顆粒物質的流體處理裝置；一個殼體底部，其限定一個與所述離心機處于流動連通的流體流入導管、一個與所述離心機處于流動連通的流體流出導管和一個與所述離心機處于流動連通的用于將空氣引入所述中空內部的進氣通道；和一個流動控制活塞，其被組裝入所述殼體底部中并包括一個可運動的活塞，該活塞具有一個通常關閉位置，在該位置該活塞阻止流體流入所述流體處理裝置，并且阻止空氣流入所述離心機殼體，所述活塞可響應于所述流體流入導管中的流體壓力運動到一個打開位置，其中，流體能夠流入所述流體處理裝置，并且其中空氣能夠流入所述離心機殼體，以向待從離心機中排出的流體上施加空氣壓力，從而通過所述流體流出排出導管協助所述流體的排出。
2.如權利要求1所述的離心機組件，其中，所述流體處理裝置是一個離心機轉子。
3.如權利要求1所述的離心機組件，其中，所述流體流入導管被構成為并布置有一個第一流體部段和一個第二流體部段，一個進入孔位于所述第一流體部段和所述第二流體部段之間，用于從所述第一流體部段到所述第二流體部段的流體流動連通。
4.如權利要求3所述的離心機組件，其中，所述流動控制活塞的一個第一部分位于所述第一流體部段中相鄰所述進入孔的位置處。
5.如權利要求4所述的離心機組件，其中，所述殼體底部限定一個出氣通道，所述流動控制活塞的一個第二部分位于所述出氣通道中。
6.如權利要求5所述的離心機組件，其中，所述進氣通道被構成為并布置有兩個部段，即一個用于與一個空氣源相連的第一空氣部段和一個當所述流動控制活塞處于所述打開位置時與所述出氣通道相連用于將空氣輸送到所述離心機殼體中的第二空氣部段。
7.如權利要求6所述的離心機組件，其中，所述流動控制活塞被彈簧偏壓。
8.如權利要求7所述的離心機組件，還包括一個安裝在所述第一空氣部段中的空氣壓力調節器閥。
9.如權利要求1所述的離心機組件，其中，所述流動控制活塞的一個第一部分位于所述第一流體部段中相鄰所述進入孔的位置處。
10.如權利要求9所述的離心機組件，其中，所述殼體底部限定一個出氣通道，所述流動控制活塞的一個第二部分位于所述出氣通道中。
11.如權利要求1所述的離心機組件，其中，所述殼體底部限定一個空氣通道，所述進氣通道被構成為并布置有兩個部段，即一個用于與一個空氣源相連的第一空氣部段和一個當所述流動控制活塞處于所述打開位置時與所述出氣通道相流動連通，用于將空氣輸送到所述離心機殼體中的第二空氣部段。
12.如權利要求1所述的離心機組件，其中，所述流動控制活塞被彈簧偏壓。
13.如權利要求1所述的離心機組件，還包括一個安裝在所述第一空氣部段中的空氣壓力調節器。
14.一種用于執行從一種被構成和布置為處理該流體的離心機組件中氣助排出流體的任務的方法，所述方法包括如下步驟提供一個離心機，其被構成和布置有一個限定一個中空內部的殼體和一個位于所述中空內部中的用于從所述流體中離心分離顆粒物質的流體處理裝置；提供一個殼體底部；在所述殼體底部中生成一個與所述離心機處于流動連通的流體流入通道、一個與所述離心機處于流動連通的流體流出通道和一個與所述離心機處于流動連通的進氣通道；將所述離心機安裝在所述殼體底部上；提供一個流動控制活塞；將所述流動控制活塞安裝在所述流體流入通道中；將一個流體源連接到所述流體流入通道上；和將一個空氣源連接到所述進氣通道上；其中，所述流動控制活塞的所述流體上游的壓力掌握所述流動控制活塞在一個打開狀態和一個關閉狀態之間的狀態，其中在打開狀態中，液體和空氣能夠進入所述離心機中，在關閉狀態中，液體和空氣被阻止進入所述離心機中。
15.如權利要求14所述的方法，還包括在將空氣源連接到所述進氣通道上的步驟之前，將一個空氣壓力調節閥安裝在所述進氣通道中。
全文摘要
一種用于處理機油流，從而分離出顆粒物質的離心機組件，包括一個離心機、一個殼體底部和一個組裝到該殼體底部中的流動控制活塞。該離心機包括一個限定一個中空內部的殼體，一個離心分離器位于該中空內部，以從該機油流中分離出顆粒物質。該殼體底部限定一個機油進入導管、一個排出導管、一個進氣通道和一個出氣通道。該流動控制活塞可以響應于進入的機油壓力而在一個通常關閉位置和一個打開位置之間運動。當處于關閉位置時，機油和空氣都不能流入離心機組件中。當處于打開位置時，機油和空氣都能夠流入離心機組件中。該引入的空氣處于壓力之下，并提供使機油從離心機殼體回到機油箱的氣助排出。
文檔編號B04B5/00GK1441152SQ0310661
公開日2003年9月10日 申請日期2003年2月26日 優先權日2002年2月27日
發明者K·C·索斯, P·K·赫爾曼, H·N·阿默克哈尼安 申請人:弗里特加德公司