带有扩张过渡流动的气液分离器 相关申请的交叉引用
本申请是 2008 年 4 月 8 日提交的美国专利申请第 12/099,204 号的部分延续 申请并主张享有其利益及优先权。本申请是 2007 年 8 月 23 日提交的美国专利申请第 11/843,705 号的部分延续申请并主张享有其利益及优先权。本申请是 2005 年 10 月 21 日 提交的美国专利申请第 11/256,538 号的部分延续申请并主张享有其利益及优先权。 ’ 204 号 申 请 是 2007 年 12 月 20 日 提 交 的 美 国 专 利 申 请 第 11/960,830 号 的 部 分 延 续 申 请， 11/960,830 号申请是 2007 年 1 月 11 日提交的美国专利申请第 11/622,051 号的部分延续 申请， 11/622,051 号申请是 2005 年 6 月 28 日提交的美国专利申请第 11/168,688 号的部分 延续申请， 11/168,688 号申请是 2004 年 9 月 21 日提交的美国专利申请第 10/946,603 号的 部分延续申请， 现美国专利 7,238,216。 ’ 538 号申请主张享有 2004 年 12 月 10 日提交的临 时美国专利申请第 60/635,364 号的利益及优先权。所有以上所述申请都通过引用合并于 此。
技术领域、 背景技术及发明内容
以上所述原申请涉及气液分离器， 包括用于从气液流中去除液体微粒的惯性冲击 分离器， 包括在发动机曲轴箱排放分离应用中， 包括关闭式曲轴箱排放 (CCV) 系统及开放 式曲轴箱排放 (OCV) 系统。
惯性气液分离器在本领域中是已知的。 通过加速流或悬浮微粒至高速度通过喷嘴 或孔并将其将其对着冲击器引导， 将液体微粒从气液流中去除， 这典型地引起了急剧的方 向变化， 实现了所述的液体分离。 此惯性冲击器具有各种用途， 包括在用于来自内燃机的曲 轴箱的窜漏气的油分离应用中。在另一种类型的已知的气液分离器中， 聚结过滤器影响液 体微粒的分离， 且聚结经分离的液体微粒。
本发明是在上述技术的持续开发过程中产生的。
附图说明
美国专利申请第 12/099,204 号 图 1-41 提取自上述原美国专利第 12/099,204 号。 图 1 是惯性气液冲击分离器的示意性截面示图。 图 2 是沿图 1 的线 2-2 截取的剖面图。 图 3 是图 1 的一部分的示意性透视图， 但所示是另一个实施例。 图 4 是图 1 的一部分的示意性透视图， 但所示是另一个实施例。 图 5 是合并了图 4 的实施例的惯性气液冲击分离器的透视立体图。 图 6 是图 5 的结构部分地拆除的透视图。 图 7 是图 5 的结构部分地拆除的透视图。 图 8 是图 5 的一部分的分解透视图。 图 9 是图 5 的结构的剖面图， 所示为致动器的第一位置。 图 10 类似于图 9， 所示为致动器的另一个位置。图 11 是图 1 的一部分的示意性透视图， 但所示是另一个实施例。 图 12 是另一个惯性气液冲击分离器的一部分的示意性示图。 图 13 是合并了图 12 的实施例的气液冲击分离器的剖面图。 图 14 类似于图 13 且所示为致动器的另一个位置。 图 15 是图 13 的结构的剖面图。 图 16 是图 13 的结构的透视图。 图 17 是图 16 的结构的分解透视图。 图 18 是图 16 的结构的另一个分解透视图。 图 19 是另一个惯性气液冲击分离器的一部分的示意性透视图。 图 20 是惯性气液冲击分离器的另一个实施例的剖面图。 图 21 是沿图 20 的线 21-21 截取的俯视图。 图 22 是图 20 的一部分的放大视图。 图 23 是惯性气液冲击分离器的示意性截面视图。 图 24 类似于图 23 且所示为另一个实施例。 图 25 类似于图 23 且所示为另一个实施例。图 26 类似于图 23 且所示为另一个实施例。
图 27 是惯性气液冲击分离器的示意性截面示图。
图 28 类似于图 27 且所示为另一个运行状况。
图 29 是图 27 的一部分的放大视图。
图 30 是沿图 29 的线 30-30 截取的剖视图。
图 31 是从图 29 的结构的下部所视的透视图。
图 32 是惯性气液冲击分离器的另一个实施例的示意性截面示图。
图 33 类似于图 32 且所示为另一个实施例。
图 34 类似于图 32 且所示为另一个实施例。
图 35 是图 34 的设备的端视图。
图 36 是图 32 的部件的透视图。
图 37 类似于图 32 且所示为另一个实施例。
图 38 是惯性气液冲击分离器的另一个实施例的示意性剖视图。
图 39 是惯性气液冲击分离器的示意性截面示图。
图 40 是依照本发明的惯性气液冲击分离器的另一个实施例的、 沿图 41 的线 40-40 截取的剖视图。
图 41 是图 40 的分离器的端视图。
美国专利申请第 12/177.441 号
图 42 是依照本发明的气液分离器组件沿图 43 的线 42-42 截取的示意性截面示 图。
图 43 是图 42 的分离器的侧视图。
图 44 是图 42 的组件的一部分的透视图。
图 45 是图 42 的组件的一部分的放大视图。
图 46 类似于图 45 且所示为另一个实施例。图 47 类似于图 44 且所示为另一个实施例。具体实施方式
美国专利申请第 12/099,204 号
以下对于图 1-41 的描述提取自上述′ 204 号原申请。
图 1 示出用于从气液流 32 中聚结和去除液体粒子的惯性气液冲击分离器 30， 其 显示于用于内燃机 34 的示例性曲轴箱通风分离应用中。在这种应用中， 期望排泄来自发动 机 34 的曲轴箱 36 的窜漏气体。在未经处理的情况下， 这些气体含有油雾和油烟形式的微 粒物质。 期望控制污染物的浓度， 特别是如果窜漏气体将再循环而回到发动机的进气系统， 例如在进气歧管 38 处。油雾滴的直径通常小于 5μ， 因而在传统的纤维性过滤介质收集并 充满油和污染物时， 难以使用介质去除并同时维持低的流阻。
分离器 30 包括壳体 40， 壳体 40 具有用于接收来自发动机曲轴箱 36 的气液流 32 的入口 42， 用于将气流 46 排放到进气歧管 38 的出口 44， 以及排出装置 45。排出装置 45 在 47 处排出从冲击收集器 54 而来的经分离出的流体以及在 47 处使收集的油滴返回到曲轴箱 36。壳体中的喷嘴结构 48 具有多个由例如 50、 52 的孔所提供的喷嘴， 图 1、 2， 这些孔在 58 处接收来自入口 42 的气液流并且加速通过喷嘴 50、 52 的气液流。多个喷嘴提供自其通过 的平行的累积流。壳体中的惯性冲击收集器 54 在 58 处的经加速的气液流的路径中， 并且 通过如 56 处所示的急剧方向改变使液体粒子分离。在优选实施方式中， 冲击收集器 54 具 有粗糙而多孔的收集或者碰撞面 60， 粗糙而多孔的收集或者碰撞面 60 使液体粒子从气液 流分离， 并且与美国专利 6,290,738 示出的类似， 该美国专利通过引用而合并于此。喷嘴孔 50、 52 可以具有如所合并的′ 738 专利中那样的文氏管或截头圆锥形状。 可变流致动器 62 通过多个喷嘴响应于给定的参数而改变累积流。在一个期望的 实施例中， 累积流速度被改变， 尽管可以改变其它流特性。气液流沿着 58 处的轴向流动方 向轴向地流过孔 50、 52。致动器 62 相对于孔沿给定方向可移动， 以改变所述累积流。在一 个实施例中， 致动器 62 相对于孔沿所述给定方向可移动， 以改变总面积， 因此改变随之产 生的流速。在图 1、 2 中， 致动器 62 是盘或板， 所述盘或板可横过一个或多个孔地移动， 以改 变其横断于轴向流动方向 58 的横截面积。在图 1、 2 中， 盘 62 如箭头 64 处所示地可左右移 动， 横断于轴向流动方向 58。在图 1、 2 的实施例中， 盘 62 由于与各自的喷嘴孔 50、 52 对齐 并且沿着其横向地可滑动的长槽或开口 66、 68 而改变其可用于轴向流自其通过的尺寸， 因 而改变累积流的面积。在另一实施方式中， 一个或多个喷嘴孔 50、 52 可以在盘 62 移动的过 程中关闭或打开， 因而改变可用于轴向流自其通过的孔的数量， 因而改变所述累积流的面 积。在另一实施例中， 致动器盘 62 的移动改变孔的尺寸和数量二者， 例如， 致动器盘 62 沿 着方向 64 的前后移动可以沿着孔横断于流动方向 58 的横截面积扩张和限制孔， 以改变孔 的尺寸， 致动器盘 62 沿方向 64 的前后移动可以打开和关闭其它孔， 以改变供气液流流过的 孔的数量。
在一个实施方式中， 可变流致动器 62 所响应的所述参数是气液流中的压力。壳体 40 包括压力传感器 70， 压力传感器 70 为通过连接件 72 连接到致动器 62 的膜片或隔膜形 式， 以促使致动器 62 在图 1、 2 中的 64 处左右移动。当气液流的压力增大时， 膜片 70 向图 1 中的左侧移动， 以优选的形式增大孔 50、 52 等的尺寸 ( 增大其横截的流面积 ) 和 / 或增加打
开以供流自其通过的孔 50、 52 等的数量。壳体室 74 中的气液流动流的增大的压力克服偏 置弹簧 76， 以使膜片 70 向左移动。如果气液流动压力减小， 则偏置弹簧 76 使致动器盘 62 向图 1 中的右侧移动， 较佳地， 以减小孔 50、 52 等的尺寸和 / 或数量。以这种方式， 维持所 期望的压差 ΔP， 使得不必在最小和最大流速、 发动机尺寸、 诸如发动机磨损、 速度、 制动等 变化条件之间进行折衷处理。可变流致动器通过适应不同的发动机尺寸、 流量等级和发动 机运转期间的变化状况使效率最大化， 并且克服了固定流分离器中所需的先前的替换。在 图 1 的实施例中， 处于膜片 70 的与室 74 相反的一侧的壳体室 78 如在通气开口 80、 82 处通 气至大气， 用于作为 ΔP 的参考， 尽管可以使用其它参考压力。
图 3 示出具有致动板或盘 84 的另一实施例， 致动板或盘 84 可沿着壳体 88 在箭头 86 处所示左右地平移滑动， 以在盘 84 的长槽或开口 94、 96 沿着其移动时改变诸如 90、 92 等 喷嘴孔的尺寸。槽或开口 94、 96 可以具有截头圆锥锥部 98， 以增强所述文氏管加速效果。 当盘 84 在图 3 中向左侧移动时， 文氏管孔 90、 92 的尺寸增大， 即， 致动器盘 84 的向左移动 使孔 90、 92 的尺寸沿着其横断于轴向流动方向 58 的横截区域扩大， 从而改变孔的尺寸。致 动器盘 84 的向右移动沿着孔横断于轴向流动方向 58 的横截面积限制孔 90、 92。替代地或 者另外地， 致动器盘 84 的向左移动可以打开另外的孔， 致动器盘 84 的向右移动可以关闭一 些孔， 以改变气液流流过的孔的数量。 图 4 示出具有致动器盘 100 的另一实施例， 致动器盘 100 可绕平行于轴向流动方 向 58 的转动轴线 102 转动。致动器盘 100 可绕轴线 102 如箭头 104 处所示地沿顺时针方 向转动， 以在致动器盘 100 上的槽 112、 114 横切地滑动过喷嘴孔时， 限制和 / 或关闭壳体壁 110 的一个或多个喷嘴孔 106、 108 等。
图 5-10 示出图 4 的实施例的优选实施方式。 壳体 120 具有入口 122， 与图 1 中的入 口 42 相似， 用于接收气液流 32， 例如， 从曲轴箱 36 接收。壳体 120 具有出口 124， 与图 1 中 的出口 44 相似， 用于排放气流 46， 例如， 向进气歧管 38 排放。壳体 120 具有排出装置 126， 与图 1 中的排出装置 45 相似， 用于排出从冲击收集器 54 而来的经分离的流体 47， 例如， 使 收集的油滴在 47 处返回到曲轴箱 36。致动器盘 100 可转动地安装到壳体轴 128， 以绕轴线 102 转动。盘 100 通过连接件 130 连接到具有腿部 134 的膜片板 132， 腿部 134 延伸过膜片 136 并且在相反侧安装到弹簧板 138 上， 使得膜片 136 介于板 132 和 138 之间。偏置弹簧 140 支承在弹簧板 138 和封闭盖 142 之间， 封闭盖 142 安装至壳体并且在边缘 144 处密封到 其上， 并在膜片的一侧提供第一室 146， 而在膜片的另一侧提供第二室 148。
图 9 示出气液流动流 32 的低压情况， 致动器盘 100 如箭头 150 处所示地沿顺时针 方向转动到第一位置， 此第一位置使通过多个喷嘴孔 106、 108 等的累积流最小化， 例如， 限 制一个或多个这种孔的尺寸和 / 或关闭一个或多个这种孔。图 10 示出气液流动流 32 的较 高压情况， 致动器盘 100 如箭头 152 处所示地沿逆时针方向转动到第二位置， 此第二位置使 通过多个喷嘴孔 106、 108 等的累积流最大化， 例如， 通过扩大一个或多个这种孔和 / 或打开 一个或多个这种孔。 致动器具有响应气液流的压力而位于其最小累积流位置和其最大累积 流位置之间多个位置， 以维持压力恒定， 即， 维持相对于给定参考的恒定 ΔP。 给定参考可以 是大气压， 例如， 通过端盖 142 上与室 148 连通的一个或多个通气开口 154、 156 所提供的那 样。
在图 5-10 所示的实施例中， 由具有相反的第一和第二侧 158 和 160 的膜片 136 提
供所述压力传感器， 第一侧 158 通过板 132 和连接件 130 而连接到致动器盘 100， 与图 1 中 的具有相反的第一和第二侧 69 和 71 的膜片 70 相似， 其中， 第一侧 69 通过连接件 72 连接 到致动器盘 62。 膜片的第一和第二侧中的一侧暴露至气液流 32 中的压力， 以控制致动器的 移动。在图 1 和 9 中， 各自的膜片 70、 136 的所述第一侧 69、 158 暴露至气液流中的压力， 以 控制致动器的移动。 在将要说明的另一实施例中， 膜片的第二侧暴露至气液流中的压力， 以 控制致动器的移动。在图 1-2 和图 5-10 中， 通过在各膜片 70、 136 的各自的第一侧 59、 158 上的， 各室 74、 146 中的气液流 32 中的给定压力克服偏置构件 76、 140。
图 11 示出具有致动器盘 161 的另一实施例， 致动器盘 161 可绕平行于轴向流动方 向 58 的转动轴线 102 转动。致动器盘 161 在轴 163 处可转动地安装到壳体板 162 上， 致动 器盘 161 是可转动的， 以打开或关闭一个或多个诸如 164、 165 等的喷嘴孔。在盘 161 如箭 头 166 处所示地转动时， 盘的一个或多个可能具有不同弓形长度的径向臂 167、 168 打开或 者关闭各自的喷嘴孔， 从而通过改变可用于流体自其通过的喷嘴孔的数量而改变通过喷嘴 结构的所述累积流。
图 12 示出具有致动器盘 170 的另一实施例， 致动器盘 170 沿着平行于轴向流动方 向 58 的方向平移。致动器 170 可以在与轴向流动方向 58 相同的方向上沿着箭头 176 从实 线位置 172 移动到虚线位置 174， 以通过限制或者关闭壳体壁 180 上的诸如 178 的喷嘴孔而 减小气液流的所述累积流。致动器 170 可以如箭头 182 处所示在与轴向流动方向 58 相反 的方向上从虚线位置 174 移动到实线位置 172， 从而减小所述的累积流。致动器包括诸如 184 的阀杆， 这些阀杆具有诸如 186 的各自的锥形阀头， 这些锥形阀头可以与各自的阀座相 配合， 这些阀座由诸如 178 的喷嘴孔所提供。阀头 186 沿朝着一个方向变窄的锥部呈圆锥 形， 此方向指向与轴向流动方向 58 相同的方向。阀座可以呈与阀头互补的锥形， 在如 172 处的实线所示的打开阀的情况下， 气液流如 188， 190 处所示流过喷嘴孔 178 并且撞击冲击 表面 60， 冲击表面 60 可以是致动器 170 的上表面， 或者可以由安装到其上的诸如 54 的冲击 收集器来提供， 使液体粒子如上所述地分离。
图 13-18 示出图 12 的实施例的优选实施方式。壳体 200 具有入口 202， 与图 1 中 的入口 42 相似， 用于接收例如来自曲轴箱 36 的气液流 32。壳体 200 具有出口 204， 与图 1 中的出口 44 类似， 用于例如向进气歧管 38 排放气流 46。壳体 200 具有排出装置 206， 与图 1 中的排出装置 45 类似， 用于排出从冲击收集器 54 而来的经分离的流体 47， 例如在 47 处 使收集到的油滴返回到曲轴箱 36。内壳体壁 180 具有多个喷嘴孔 178、 208 等。致动器盘 170 具有多个阀杆 184、 210 等， 阀杆 184、 210 等具有各自的阀头 186、 212 等， 用于打开和关 闭和 / 或限制和扩张各自的喷嘴孔 178、 208 等。致动器盘 170 安装在膜片 214 上， 膜片 214 在其外周 216 处密封在壳体中。 壳体包括接收来自入口 202 的气液流的室 218， 位于内壳体 壁 180 和膜片 214 的第一侧 222 之间的副室 220， 以及在膜片的第二侧 226 上的室 224。壳 体由围起室 218 的第一封闭盖 228 和围起室 224 的第二封闭盖 230 封闭。
气液流 32 通过壳体入口 202 流入封闭盖 228 和内壳体壁 180 之间的室 218 中。 副 室 220 位于内壳体壁 180 和膜片 214 之间， 并且在喷嘴孔 178、 298 等打开时， 接收通过喷嘴 孔 178、 298 传送的气液流动流。 室 224 位于封闭盖 230 和膜片 214 的所述第二侧 226 之间， 并且包括具有多个间隔腿 234 的间隔环 232， 用于为室 224 提供容腔。多个传送通道 236、 238 等提供气液流动流压力自其通过的传送， 如箭头 240、 242 等处所示， 从室 218 到室 224，如箭头 244、 246 等处所示。 传送通道 236、 238 等的尺寸和数量被选择成使得， 在膜片 214 的 第二侧 226 上， 产生于并相关于气液流的压力比， 大于在膜片 214 的第一侧 222 上， 相关于 并产生于气液流的压力的压力比。膜片 214 被固有地偏置， 或者可替换地具有非拉伸位置， 如图 13 所示， 具有被阀头 186、 212 等关闭的喷嘴孔 178、 208 等， 其为图 12 所示的虚线位置 174。 膜片的这种固有的偏置或非拉伸位置具有朝向这些喷嘴孔的关闭位置的偏置， 其大于 在膜片的第二侧 226 上的室 224 中的压力， 例如， 在低发动机速度时。随着气液流的压力的 增加， 在膜片的第二侧 226 上的室 224 中的压力也增加， 并克服膜片 214 的固有偏置以拉伸 膜片并且将膜片移动到图 14 中示出的位置， 其是图 12 中的实线位置 172， 以通过移动阀头 186、 212 等沿着图 12 的方向 182 自它们各自的阀座离开， 开始打开喷嘴孔 178、 208。阀的 这种打开移动受到副室 220 中的在膜片的第一侧 222 上的压力的抵抗和抵消， 这种压力现 在由于如箭头 188、 190 所示的气液流通过各喷嘴孔流到副室 220 中而可以得到的。在膜片 的第一侧和第二侧上的压力的所述比控制阀的打开和关闭， 并且改变喷嘴孔的尺寸， 并且 如果需要， 改变打开或关闭的孔的数量。
通过喷嘴的累积流由可变流致动器 170 改变， 其中这种致动器的移动改变孔 178、 208 等的尺寸和数量中的至少一方。 还可以通过改变如下参数来改变累积流 ： 阀杆 184、 210 等的轴向高度， 杆到杆 ； 阀头 186、 212 等的锥度、 宽度等， 从头到头 ； 孔 178、 208 等的尺寸 ； 通过改变传送通道 236、 238 的数量和尺寸而改变的膜片的相反侧 222 和 226 上的压力比 ； 以及它们的组合。 致动器 170 具有如图 12 中的虚线 174 和图 13 所示的第一位置， 使通过多个喷嘴 孔 178、 208 的气液流的累积流最小化或者封闭地停止。 致动器具有如图 12 中的实线 172 和 图 14 所示的第二位置， 使通过多个喷嘴孔 178、 208 等的累积流最大化。通过由膜片 214 提 供的压力传感器使致动器 170 在所述第一位置和第二位置之间， 以及在所述第一位置和第 二位置之间的多个位置之间移动， 响应于气液流的压力以保持所述压力恒定， 即如果需要， 保持恒定的 ΔP。如上所述， 这克服了固定分离器中的先前的替换， 固定分离器不能适应改 变的发动机或者流情况， 也不能适应不同的发动机尺寸。膜片的侧 226 在致动器的所述第 一和第二位置两者及所述第一和第二位置之间的中间位置暴露到气液流中的压力。 膜片的 侧 222 在致动器的所述第二位置和中间位置暴露到气液流中的压力。
图 19 示出另一实施方式， 其中致动器 250 沿平行于轴向流动方向 58 的方向 252 平移， 与图 12 中的致动器 170 相似， 用于打开和关闭， 和 / 或扩大和限制壳体壁 258 上的喷 嘴孔如 254、 256 等。致动器 250 具有多个阀杆 260、 262 等， 阀杆 260、 262 等具有锥形阀头 264、 266 等， 锥形阀头 264、 266 等可以与诸如 268、 270 等各自的阀座相配合， 此阀座可以是 与阀头互补的锥形形状。与图 12 不同， 图 19 中的阀头 264、 266 沿朝着一个方向变窄的锥 部呈锥形， 此方向与轴向流动方向 58 相反。可变流致动器 250 响应于给定参数通过如箭头 252 所示地往复移动来改变通过喷嘴孔 254、 256 等的气液流动流的累积流。如果气液流动 流中的压力是指定参数， 则作用于阀头 264、 266 的压力可以用来打开阀， 并且作用于致动 器盘的这些阀头和表面 272 的压力可以用来通过增加喷嘴孔的横截面积来改变和扩大累 积流面积。诸如 76、 140 的偏置弹簧可以承靠在致动器盘的表面 274 上， 以将致动器偏置到 关闭或限制位置。致动器 250 在与轴向流动方向 58 相同的方向上移动， 以增加所述的累积 流； 以及在与轴向流动方向 58 相反的方向上移动， 以减少所述累积流。
图 20-22 示出在壳体 290 中具有多个致动器组件 280、 282、 284、 286 的另一实施 例。在致动器组件 280 中， 壳体副壁 292 具有诸如 294、 296、 298 等的多个喷嘴孔， 58 处的 气液流动流通过这些喷嘴孔被加速并且在冲击表面 60 处撞击惯性冲击收集器 54， 如上， 使 液体粒子从气液流分离。冲击收集器 54 安装在可变流致动器 300 上， 或者可替换地， 致动 器的上表面 302 可提供冲击表面 60。致动器 300 沿着与轴向流动方向 58 平行的方向如箭 头 304 处往复平移， 并且通过支承在致动器盘 300 的下侧 308 和壳体的弹簧座 310 之间的 弹簧 306 被偏置到关闭位置 ( 在图 22 中为向上 )。在如图 22 所示的向上偏置的关闭位置， 在致动器盘 300 的外周上的环形垫圈 312 与壳体的 V 形阀座 314 的下顶端以密封关系相配 合， 从而阻挡气流和液体流自其流过。致动器 300 可以在第二方向 ( 图 22 中为向下 ) 上移 动到第二打开位置， 在那里， 垫圈 312 向下移动， 通过垫圈 312 及阀座 314 间的间隙离开并 脱离阀座 314， 以允许气流通过其而到达壳体出口， 如图 22 中 44 处示意性地示出， 并且允许 液体流通过其而到达壳体排出装置， 如图 22 中的 45 处示意性地所示。其余的致动器组件 282、 284、 286 也是一样的。
图 1-19 的上述实施例的惯性冲击收集器被提供在图 20-22 中， 作为多个冲击表 面 60、 60a、 60b， 每个冲击表面均接收通过各自的由一个或多个孔 294、 296、 298 等组成的一 个组的气液流。可变流致动器由多个冲击钮状物 300、 300a、 300b、 300c 提供， 每个冲击钮状 物均承载各自的冲击表面 60、 60a、 60b、 60c。每个冲击钮状物可以独立于其它冲击钮状物 而在所述关闭位置和所述打开位置之间移动。 通过改变处于关闭位置和打开位置中的至少 一个位置的冲击钮状物的数量而改变 58 处的气液流的所述累积流。例如， 累积流可以通过 打开一个或多个冲击钮状物而增加， 以及通过关闭一个或多个冲击钮状物而减少。冲击钮 状物是以不同的弹簧刚度被偏置的弹簧， 以提供其不同的、 依次的打开和关闭。例如， 各弹 簧 306、 306a、 306b、 306c 均具有不同的弹簧刚度， 使得， 例如， 冲击钮状物 300 响应于增大的 压力首先打开， 接着， 冲击钮状物 300a 响应于进一步增大的压力而打开， 接着， 冲击钮状物 300b 响应于还进一步增大的压力而打开， 等等。 冲击钮状物 300、 300a、 300b、 300c 沿与轴向 流动方向 58 平行的方向平移， 并且沿着平行于轴向流动方向 58 的所述方向被偏置至所述 关闭位置 ( 在图 20 中为向上 )。
参照图 1， 气液流 32 变成气流 46， 并且通过壳体从上游流到下游， 自入口 42、 接着 通过喷嘴孔 50、 52 等， 接着在冲击表面 60 处到达惯性冲击收集器 54， 然后到达出口 44。在 图 1-19 的实施例中， 所述致动器在惯性冲击收集器的上游。 在图 20-22 所示的实施方式中， 致动器在惯性冲击收集器的下游。
图 23 示出用于从气液流中去除液体粒子的惯性气液分离器 320。壳体 322 具有 用于接收气液流 326 的入口 324 和用于排出气流 330 的出口 328。壳体中的喷嘴结构 332 包括诸如 334 的多个喷嘴， 这些喷嘴接收来自入口 324 的气液流并且通过喷嘴使所述气液 流加速。在壳体中的被加速的气液流的路径中， 提供惯性冲击收集器 336， 惯性冲击收集器 336 使液体粒子从气液流中分离， 随后气流如 338 处所示地流动， 并且在排出装置 342 处排 出液体 340。 可变流致动器 344 可动， 例如在图 23 中上下移动， 以打开和关闭可变数量的喷 嘴 334。
可变流致动器 344 响应气液流 326 的压力。可变流致动器响应于增加的压力而例 如在图 23 中向上移动， 以打开更多喷嘴 334。可变流致动器响应于减小的压力而关闭更多喷嘴 334， 例如， 通过在图 23 中向下移动。以这种方式， 横跨惯性气液分离器 320， 在入口 324 和出口 328 之间维持了大致恒定的压降， 尽管改变了自其通过的气液流的流动条件。 优 选地， 喷嘴 334 和惯性冲击收集器 336 之间的距离恒定， 并且不会由于可变流致动器 344 的 移动而改变。
在图 23 中， 由可沿着汽缸 348 轴向地滑动的活塞 346 提供可变流致动器 344， 汽缸 348 沿着轴线 350 延伸。汽缸具有汽缸壁 352， 汽缸壁 352 具有自其通过的多个开孔 354， 用 于提供所述多个喷嘴。在活塞 346 沿着汽缸滑动的过程中， 开孔被活塞遮盖或未被活塞遮 盖以分别关闭或打开喷嘴。惯性冲击器 336 是环形构件， 通过惯性冲击器 336 和汽缸 348 之间的环形加速间隙 356 与汽缸 348 径向地向外地隔开。开孔 354 径向地延伸通过汽缸壁 352。气液流 326 在汽缸 348 内轴向地流动， 然后径向地向外地通过未被活塞 346 遮盖的开 孔 354， 并且被加速到环形加速间隙 356 和冲击惯性冲击收集器 336 中， 使液体粒子从气液 流中分离。气液流 326 在汽缸 348 内在给定的轴向方向上流动， 例如， 在图 23 中向上流动， 在所述分离之后， 338 处的气流沿着汽缸 348 的外部在相同的给定轴向方向上流动。 气液流 在所述给定轴向方向上流过入口 324。330 处的气流在相同的所述给定轴向方向上流过出 口 328。 活塞 346 具有指引面 358， 指引面 358 面向对着其的气液流 326 的进入流。指引面 358 被构造成将流动物在方向上引导并指向至汽缸壁 352 的开孔 354。在一个实施方式中， 这种方向上的构造是锥形的或凸形的或者通道引导面等。
在图 23 的实施方式中， 活塞 346 是依靠活塞的重量来调节流的重量活塞。所述移 动的轴线是竖直的。 活塞 346 具有所述底面 358， 底面 358 朝向下方并且接收对着其的气液 流 326 的进入流。活塞 346 响应于气液流 326 的增加的压力而在汽缸 348 中向上滑动， 以 打开更多开孔 354。 活塞响应于气液流 326 的减小的压力而在汽缸中向下滑动， 从而关闭更 多开孔 354。汽缸的顶部包括通气洞 360， 以避免在活塞移动时在汽缸内产生真空， 免得阻 止汽缸的移动。
图 24 示出另一实施例， 并且为了易于理解而在适当的地方使用了上文中相同的 标记。诸如弹簧 362 的偏置构件逆着对着其的气液流 326 的进入流将活塞偏置。活塞 346a 响应于气液流 326 的增大的压力， 逆着偏置弹簧 362 的偏置， 在第一轴向方向上滑动， 例如 图 24 中向上滑动， 以打开更多的开孔 354。活塞 346a 响应于气液流 326 的减小的压力， 如 被偏置弹簧 362 偏置， 在第二相反方向上滑动， 例如图 24 中向下滑动， 以关闭更多开孔 354。
图 25 示出用于从气液流中除去液体粒子的惯性气液分离器 370 的另一实施方式。 壳体 372 具有用于接收气液流 376 的入口 374， 并且具有用于排出气流 380 的出口 378。壳 体中的喷嘴结构 382 具有多个喷嘴 384， 喷嘴 384 接收来自入口 374 的气液流并且通过喷嘴 使气液流加速。在壳体中提供惯性冲击收集器 386， 其可以是壳体的内壁， 在加速的气液流 的路径中， 壳体中的可变流致动器 388 是可动的， 以打开和关闭可变数量的喷嘴 384。
壳体 372 具有壁 390， 壁 390 面向惯性冲击收集器 386 并且通过它们之间的环形加 速间隙 392 与惯性冲击收集器分离开。壁 390 具有自其通过的多个开孔 394， 开孔 394 提 供了所述喷嘴 384。由具有弹性可弯曲区域 398 的滚动膜片 396 提供可变流致动器 388， 所 述弹性可弯曲区域 398 以弯曲运动遮盖和露出开口 394， 以分别地关闭和打开喷嘴 384。膜 片 396 具有与入口 374 连通并且暴露到气液流 376 的进入流的第一侧 400。膜片具有与出
口 378 连通的相反的第二侧 402。 膜片的第一侧 400 具有变化的有效面积， 此变化的有效面 积被定义为暴露于进入流处的面积。膜片的有效面积响应于气液流 376 的增大的压力而增 大， 膜片露出和打开更多开孔 394。膜片的有效面积响应于气液流 376 的减小的压力而减 小， 并且膜片遮盖和关闭更多开孔 394。 壁 390 是壳体中的汽缸 404 的汽缸壁并且沿着轴线 406 轴向地延伸。开孔 394 径向地延伸通过汽缸壁 390。膜片 396 具有沿着汽缸壁 390 的 内侧轴向地延伸的外侧部 408， 并且膜片 396 可以径向地弯曲离开汽缸壁 390 的内侧， 以露 出和打开更多开口 394。膜片 400 具有中央部 410， 中央部 410 从外侧部径向向内地跨设， 并且可以在第一轴向方向上移动， 例如图 25 中的向下， 以使膜片的外侧部径向向内地弯曲 离开开孔 394， 并脱离与汽缸壁 390 的配合， 从而露出和打开更多开口。中央部 410 可以在 相反的第二轴向上移动， 例如图 25 中的向上， 以使膜片的外侧部 408 径向向外地朝向开孔 394 弯曲， 并与汽缸壁 390 配合， 从而遮盖和关闭更多开孔 394。偏置弹簧 412 在所述第二 轴向方向上偏置膜片的中央部 410， 例如图 25 中的向上， 并且逆着气液流 376 的进入流。 经 分离的液体如排出装置 416 处的箭头 414 所示地排出。气流如箭头 418 所示地流到出口 378。中央柱 420 以轴向地可伸缩滑动的关系支撑外部筒 422， 外部筒 422 转而支撑膜片的 上侧央央部 410。支撑柱 420 的基部具有多个狭槽或开孔 424， 供气流自其通过而到达出口 378。
图 26 示出用于从气液流中去除液体粒子的惯性气液分离器 430 的另一实施例。 壳 体 432 具有用于接收气液流 436 的入口 434， 并且具有用于排出气流 440 的出口 438。壳体 中的喷嘴结构 442 具有多个喷嘴 444， 这些喷嘴 444 接收来自入口 434 的气液流并且通过喷 嘴 444 使气液流加速。 在壳体中的被加速的气液流的路径中提供惯性冲击收集器 446， 惯性 冲击收集器 446 使液体粒子从气液流中分离。液体如箭头 448 处所示地在排出装置 450 处 排出。气流如箭头 452、 454 处所示地继续行进到出口 438。可变流致动器 456 是可动的， 以 打开和关闭可变数量的喷嘴 444。 壳体具有壁 458， 壁 458 面向惯性冲击收集器 446， 并通过 它们之间的加速间隙 460 与其分离开。 壁 458 具有自其通过的多个开孔 462， 用于提供所述 喷嘴。由滚动膜片 464 提供可变流致动器 456， 滚动膜片 464 具有弹性可弯曲区域 466， 弹 性可弯曲区域 446 以弯曲运动遮盖或露出开孔 462 以分别地关闭和打开喷嘴。膜片 464 具 有与入口 434 连通并且暴露至气液流 436 的进入流的第一侧 468。膜片具有与出口 438 连 通的相反的第二侧 470。 膜片的第一侧 468 具有变化的有效面积， 此有效面积被定义成暴露 于进入流处的面积。膜片的有效面积响应于气液流的增大的压力而增大， 并且膜片露出和 打开更多开孔 462。 膜片的有效面积响应于气液流 436 的减小的压力而减小， 并且膜片遮盖 和关闭更多开孔 462。
壁 458 是具有自其通过的进入流开口 472 的板， 进入流开口 472 与入口 434 连通并 且接收气液流 436 的进入流。进入流沿轴线 474 轴向地流过开口 472。板 458 从开口 472 向外轴向地延伸。多个开孔 462 轴向地延伸通过板 458 并且在横向上位于开口 472 的外 侧。膜片 464 具有外侧部 476， 外侧部 476 沿着板 458 横向地延伸并且可轴向地弯曲， 例如 在图 26 中向上弯曲， 离开板 458 以露出和打开更多开孔 462。膜片 464 具有中央部 478， 其 从外侧部沿横向向内跨设， 并且可以在第一轴向方向上移动， 例如， 图 26 中向上， 以使膜片 的外侧部 476 轴向地弯曲， 离开开孔 462 并且脱离与板 458 的配合， 从而露出和打开更多开 孔 462。膜片的中央部 478 可以在相反的第二轴向上移动， 例如， 在图 26 中向下， 以使膜片的外侧部 476 轴向地朝向开孔 462 弯曲并且与板 458 配合， 从而遮盖和关闭更多开孔 462。 偏置弹簧 480 在所述第二轴向方向上， 例如， 在图 26 中向下， 偏置膜片的中央部 478， 并且 逆着气液流 436 的进入流。气液流 436 在所述第一轴向方向上流过开口 472， 例如， 在图 26 中向上， 然后如箭头 482 处所示地在所述第二轴向方向上流动， 例如在图 26 中向下。来自 加速间隙 460 的气液流如箭头 452、 454 处所示地在所述第一轴向方向上流到出口 440。
在上述实施例中， 系统自动地改变开孔的数量和尺寸以适应流， 从而尽可能保持 恒定的限制。这是所期望的， 特别是在卡车的制动模式中的内燃机应用中。在其它应用中， 以延长的间隔逐步地改变洞或开孔面积， 例如以保养间隔手动地为车辆改变洞或开孔面 积， 特别是当曲轴箱压力达到预定水平时。在一个示例中， 图 23 中的活塞 346 能够以保养 间隔手动地在不同位置之间改变， 并且通过诸如制动器、 锁扣、 狭槽中的指形物等保持器保 持在固定的轴向位置， 直到下一另外的保养间隔， 在下一另外的保养间隔时， 保养技师将决 定是否应当将活塞移动到不同的轴向位置， 以遮盖或露出更多或更少开孔 354， 直到下一保 养间隔， 等等。在另一示例中， 如图 3 中的 84 或图 4 中的 100 的盘可以在保养间隔固定至 适当位置， 并且保持被这样固定直到下一保养间隔， 在下一保养间隔时， 可以由保养技师调 整和移动盘的位置， 并且保持被这样调整好直到后一下一保养间隔， 等等。在另一实施例 中， 可以提供一对盘， 这对盘可相对于彼此成角度地转动或者滑动， 并被锁定在适当位置， 利用一系列制动器或棘爪， 具有向保养技师指示对应于给定曲轴箱压力读数的给定设定的 刻度。然后技师将手动地将盘或其它可变致动器滑动或转动到给定的设定位置， 以适应自 上一次养护间隔的磨损并且对应于因发动机老化的当前曲轴箱压力读数。
图 27 示出用于从气液流 512 中去除液体粒子的惯性气液分离器 510， 例如从来自 内燃机 516 的曲轴箱的窜漏气流中去除油粒子。在该实施例中， 分离器使经分离的油 518 在排出装置 520 处返回到曲轴箱 514， 并且使经分离的空气 522 在出口 524 处返回到发动机 的进气歧管 526。在这种应用中， 期望从发动机 516 的曲轴箱 514 排泄出窜漏气体。在未 经处理的情况下， 这些气体含有油雾或油烟形式的微粒物质。 期望控制污染物的浓度， 特别 是如果窜漏气体将被循环返回到发动机的进气系统， 例如进气歧管 526。油雾滴的直径通 常小于 5μm， 因此， 在传统的纤维性过滤介质收集并充满油和污染物时， 难以使用介质去除 并同时保持低流阻。本分离器可以用于封闭的曲轴箱通风 (CCV) 系统和开放的曲轴箱通风 (OCV) 系统， 也可以用于其它惯性气液冲击分离器应用。
分离器 510 包括壳体 528， 壳体 528 具有用于接收气液流 512 的入口 530， 和用于 排放气流 522 的出口 524。入口可以具有诸如 O 形环 532 的垫圈， 用于密封地安装到诸如发 动机曲轴箱的组件。参照图 27、 28， 提供了从入口 530 到出口 524 通过壳体的第一和第二 流分支 534 和 536。第一流分支 534 具有由一个或多个喷嘴 538 组成的组， 用于接收来自 入口 530 的气液流 512， 并且使在顺游方向上的第一流分支中的气液流加速通过由一个或 多个喷嘴 538 组成的第一组， 并对着壳体中在经加速的气液流的路径中的惯性冲击收集器 540， 通过第一流分支 534， 使液体粒子分离。 壳体中的惯性冲击收集器 540 在经加速的气液 流的路径中， 并如 542 处所示通过急剧的方向上的改变使液体粒子分离。在优选实施方式 中， 冲击收集器 540 具有粗糙的多孔收集或碰撞面， 此收集或碰撞面使液体粒子从气液流 中分离， 并且像通过引用合并于此的美国专利 6,290,738 中所示的那样。在另一实施例中， 使用平滑的不可渗透的碰撞面， 提供急剧的界限粒径的粒子分离， 如′ 738 专利所述。可以由具有如所合并的′ 738 专利中的文氏管或截头圆锥形状的孔提供喷嘴 538。第二流分支 536 具有由一个或多个喷嘴 544 的组成的第二组， 用于接收来自入口 530 的气液流， 并且通 过由一个或多个喷嘴 544 组成的第二组使在顺游方向上的第二流分支 536 中的气液流加 速， 并对着壳体中的在经加速的气液流的路径中的第二惯性冲击收集器 546 通过第二流分 支 536， 并且使液体粒子由如图 28 中的 548 所示的急剧的方向上的改变而分离。第二流分 支 536 中的可变控制器 550 控制通过其中的流动物。
如图 29-31 所示， 图 27、 28 中的第二流分支 536 中的可变控制器响应于气液流 512 的压力。第二流分支 536 中的可变控制器 550 在由所述一个或多个喷嘴 544 的组成的第二 组的上游。第一流分支 530 和第二流分支 536 较佳地在入口 530 的下游的汇合处 552 分 开， 并且可变流控制器 550 较佳地在此汇合处 552 的下游。第一流分支 534 持续打开， 使得 气液流 512 能够持续自其流过并且通过由一个或多个的喷嘴 538 的组成的第一组。可变流 控制器 550 包括将被描述的阀 554 和由一个或多个喷嘴 544 的组成的第二组， 阀 554 可致 动以控制通过第二流分支 536 的流动物。阀 554 较佳地为减压阀， 响应于气液流 512 的增 大的压力。阀 554 可以在分别使流动物经过和阻挡流动物经过第二流分支 536 和由一个或 多个喷嘴 544 的组成的第二组的打开位置和关闭位置之间致动， 阀响应于气液流 512 的增 大的压力而打开。流分支 534 提供第一级， 如 536 的一个或多个流分支提供第二、 第三级等 等， 其中一个在 536 处示出。各阀 554 可以在不同压力下打开， 以提供依次错开的开口多级 阵列， 所述开口多级阵列提供依次错开的增大的流面积。在另一实施例中， 阀 554 不是打开 / 关闭而可以提供可变开口， 可变开口变化地增大开口的尺寸， 从而响应于气液流 512 的增 大的压力而可变地增大通过第二分支 536 的流面积， 包括例如上述′ 603 和′ 688 原申请 中的示例那样。此多级效应能够实现上述优点， 这些优点包括在发动机寿命的早期提供增 强的分离效果而不在发电机寿命的后期， 包括发动机寿命末期时， 经受不期望有的高压降。
气液流 512 沿平行的路径 534 和 536 流过第一组喷嘴和第二组喷嘴。在一个实施 例中， 所述第一和第二惯性冲击收集器 540 和 546 在冲击区 540 和 546 处共享一个共同的 冲击板 556， 冲击区 540 和 546 沿着横向方向 558 被横向地隔开， 横向方向 558 与沿着各所 述平行的路径的流动的方向 560 垂直。第一组喷嘴 538 和第一惯性冲击收集器 540 之间的 距离 562 是恒定的。可变流控制器 550 是可动的， 以控制通过第二分支 536 的流动物， 并且 一个或多个喷嘴 538 的第一组和第二惯性冲击收集器 546 之间的距离 564 是恒定的， 包括 在可变流控制器 550 的移动过程中。距离 562 较佳地与距离 564 相等。
在壳体 528 中提供并排的第一和第二烟道 566 和 568。每个烟道限定了自其通过 的各自的轴向地延伸的流动路径， 如 534 和 536 所示。第一烟道 566 具有接收来自壳体入 口 530 的气液流 512 的第一轴向端部 570， 并且具有远端相对的第二轴向端部 572， 第二轴 向端部 572 具有自其通过的由一个或多个喷嘴 538 的组成的第一组。第一烟道 566 具有在 第一轴向端部 570 和第二轴向端部 572 之间的自其通过的第一轴向流动通道 574， 此轴向 流动通道 574 提供所述第一流分支 534。第二烟道 568 具有接收来自壳体入口 530 的气液 流 512 的第一轴向端部 576， 并且具有远端相对的第二轴向端部 578， 第二轴向端部 578 具 有自其通过的由一个或多个喷嘴 544 组成的第二组。第二烟道 568 限定了在第一轴向端部 576 和第二轴向端部 578 之间的自其通过的第二轴向流动通道 580， 此轴向流动通道 580 提 供了所述第二流分支 536。可变流控制器 550 可在第二烟道 568 中轴向地移动， 在图 27、 28 中沿着轴向流动 通道 580 移动。可变流控制器 550 较佳地包括阀构件 554， 该阀构件 554 较佳地包括盘或其 类似物， 可轴向地移动而与阀座 582 配合及脱离与阀座 582 的配合， 阀座 582 形成于第二烟 道 568， 以分别地关闭和打开第二流分支 536， 分别如图 27 和 28 所示。盘状阀构件 554 可 以包括环状垫圈 584， 如图 29 所示， 用于与阀座 582 密封地配合。阀座 582 在第二烟道 568 的所述第一轴向端部 576 处。例如图 29 所示的螺旋压缩弹簧 586 的偏置构件支承在第二 烟道 568 的所述第二轴向端部 578 与阀构件盘 554 之间， 并且将阀构件 554 偏置到如图 27 所示的的通常关闭位置， 抵着阀座 582。阀构件 554 可以响应于气液流 512 的压力克服偏 置构件 586 的偏置而从图 27， 28 的位置轴向地向上移动到图 28 所示的打开位置。位于图 28 的打开位置的阀构件 554 允许气液流如箭头 588 所示地轴向地流过第二烟道 568， 而到 达烟道 568 的所述第二轴向端部 578 处的由一个或多个喷嘴 544 组成的第二组。
如所述的那样， 可变流控制器 550 较佳地为轴向地可动的阀构件 554。如图 31 所 示， 第二烟道 568 具有多个导轨肋 590， 这些导轨肋 590 沿着轴向流动通道 580 轴向地延伸 且沿周向隔开， 如图 30 所示， 围绕阀构件 554 且径向地设置于阀构件 554 的外侧， 并引导阀 构件 554， 阀构件 554 可以是如上所述的盘， 用于沿着这些导轨肋 590 轴向移动。如图 29 所 示， 烟道 568 具有轴向地延伸的内腔 592， 图 29， 内腔 592 具有与阀构件盘 554 径向向外地 隔开的内腔壁 594。内腔壁 594 具有自其径向向内突出的所述导轨肋 590。如图 30 所示， 这些导轨肋 590 由弓形间隙 596 沿周向隔开， 弓形间隙 596 在各导轨肋 590 之间且在内腔 壁 594 和阀构件盘 554 之间。第二流分支 536 中的气液流 512 轴向地流过弓形间隙 596。
图 32 示出用于从气液流 602 中去除液体粒子的惯性气液分离器 600。 此分离器包 括壳体 604， 壳体 604 引导气液流从上游到下游 ( 图 32 中从左至右 ) 自其通过。壳体具有 接收气液流的入口 606、 排放气流 610 的出口 608 和排放经分离的液体 614 的排出口 612。 壳体具有壳体套筒 616， 壳体套筒 616 沿着如箭头 602 处所示的顺流轴向流动方向对着轴 向地可动的活塞 618 轴向地引导气液流， 活塞 618 在逆流轴向方向上 ( 图 32 中向左 ) 逆着 所述顺流轴向流被偏置。可变喷嘴孔喷射结构 620 在壳体套筒 616 和活塞 618 之间协同作 用， 并且如箭头 622 处所示径向向外自其通过地， 对着壳体内的惯性冲击收集器 624 加速气 液流， 用于液体粒子的分离。 可变孔喷嘴结构 620 具有取决于活塞 618 相对于壳体套筒 616 的轴向移动 ( 左右 ) 的可变孔面积 626。
活塞 618 具有横跨盘 628， 横跨盘 628 轴向地面向上游 ( 图 32 中向左 ) 并且被轴 向地流向下游 ( 图 32 中向右 ) 通过壳体套筒 616 并且对着盘 628 的气液流 602 撞击。气 液流 602 的压力越大， 活塞 618， 逆着由偏置弹簧 630 提供的偏置， 的轴向的向下游的移动 就越大， 并且可变孔面积 626 就越大。如图 36 所示， 活塞 618 具有活塞套筒 632， 活塞套筒 632 从盘 628 向上游轴向地 ( 图 32、 36 中向左 ) 延伸并且可沿着壳体套筒 616 以被引导的 关系轴向地伸缩滑动。可变孔喷嘴结构 620 沿着活塞套筒 632 形成。活塞套筒 632 可在缩 回位置和伸出位置之间相对于壳体套筒 616 轴向地伸缩移动。伸出位置是在逆着偏置弹簧 630 的偏置方向的顺流轴向方向上并且使可变孔面积 626 增大。活塞套筒 632 由从盘 628 向上游轴向地延伸的圆周侧壁 634 提供， 如图 36 所示。沿着活塞套筒 632 形成的可变孔喷 射喷嘴结构 620 由一个或多个轴向长槽 636 提供， 轴向长槽 636 沿着侧壁 634 轴向地延伸并 且径向地通过侧壁 634， 并且使气液流如箭头 622 处所示地径向地自其通过。活塞套筒 632的圆周侧壁 634 具有上游轴向端部 638。所述一个或多个轴向长槽 636 具有位于圆周侧壁 634 的上游轴向端部 638 处的打开的上游端部 640， 并且具有封闭的下游端部 642， 如图 32 所示。壳体套筒 616 具有下游轴向端部 644。活塞套筒 632 相对于壳体套筒 616 的顺流轴 向移动和延伸越大， 向下游超出壳体套筒 616 的下游轴向端部 644， 径向地暴露到惯性冲击 收集器 624 的一个或多个轴向长槽 636 所暴露的轴向长度越长。
图 33 示出另一实施例， 并在适当的地方使用了与上文相同的标记， 以便于理解。 活塞 650 具有活塞套筒 652， 由从活塞盘 656 向上游轴向地延伸的圆周侧壁 654 提供活塞套 筒 652。可变孔喷射喷嘴结构由通过圆周侧壁 652 的多个开孔 658 沿着活塞套筒 652 所形 成， 并使气液流如箭头 622 处所示地径向向外地自其通过。诸如 658、 660 的多个开孔中的 两个开孔沿着圆周侧壁 654 位于不同的轴向位置。活塞套筒 652 相对于壳体套筒 616 的顺 流轴向移动和延伸越大， 超过壳体套筒 616 的下游轴向端部 644， 径向地暴露到惯性冲击收 集器 624 的所暴露的开孔 660、 658 等的数量越大。
图 34、 35 示出另一实施例， 并在适当的地方使用了与上文相同的标记， 以便于理 解。活塞 670 具有凸缘 672， 凸缘 672 朝向壳体套筒 616 的下游轴向端部 644 面向上游， 并 被两者间的可变轴向间隙 674 与其可变地分离开， 可变轴向间隙 674 提供了可变孔面积， 气 液流如箭头 622 处所示通过可变孔面积对着惯性冲击收集器 624 径向向外流动。可变轴向 间隙 674 取决于活塞 670 的轴向移动 ( 图 34 中的左右移动 )。凸缘 672 是盘 676 的外周周 缘。活塞 670 具有下游位置， 在此下游位置， 凸缘 672 与壳体套筒 616 的下游轴向端部 644 轴向地向下游 ( 图 34 中的向右 ) 分隔开且可变轴向间隙 674 成为连续的环状空间， 使气液 流如箭头 622 处所示地径向地自其通过并对着惯性冲击收集器 624。 活塞 670 具有从盘 676 轴向地向下游 ( 图 34 中向右 ) 延伸的杆 678， 如图 34、 35 所示。支架 680 安装在壳体中， 并 在惯性冲击收集器 624 的下游， 并且在套筒 682 处以轴向地可滑动的关系收纳杆 678， 以引 导活塞 670 的轴向移动。
在图 32-34 中， 壳体套筒包括如 616 所示的具有下游轴向端部 644 的上游壳体套 筒， 并且包括具有内表面的下游壳体套筒 684， 此内表面上具有径向向内地朝向所述可变孔 喷射喷嘴结构的惯性冲击收集器 624。下游壳体套筒 684 从惯性冲击收集器 624 沿着锥部 686 向下游 ( 图 32-34 中的右侧 ) 径向地延伸， 锥部 686 提供增大的容腔体积 688。图 32、 33 中的支架 690 以及图 34 中的支架 680 被安装在壳体中， 并且提供了横跨下游壳体套筒 684 的壁， 所述壁在惯性冲击收集器、 活塞和排出口的下游。通过所述壁的开口 608 提供了 如箭头 610 处所示地自其通过地排放气流的所述出口。排出口 612 在重力相关地在出口 608 的下方。经分离的液体流和气流从惯性冲击收集器 624 沿着下游壳体套筒 684 在相同 的轴向方向上轴向地向下游 ( 图 32-34 中的向右 ) 流动。螺旋压缩弹簧 630 轴向地支承在 各支架 690、 680 与活塞 618、 650、 670 之间， 并且在逆流轴向方向上 ( 图 32-34 中向左 ) 将 活塞偏置。
如图 36 所示， 后冲击涡流分离结构 692 设置在壳体中并且位于惯性冲击收集器 624 的下游， 用于产生旋涡发散涡流 (swirling divergent vortex flow)， 以帮助将经分离 的液体粒子去除。 如图 32、 36 所示， 活塞 618 具有从液体粒子分离的区域轴向地向下游 ( 图 32 中向右 ) 延伸的活塞裙缘 694。如图 36 所示， 活塞裙缘 694 具有多个成一定角度设置的 定向叶片 696， 用于产生旋涡发散涡流。 活塞裙缘 694 和叶片 696 提供所述的后冲击涡流分离结构。下游壳体套筒 684 被环状空间 698 与活塞裙缘 694 径向向外地隔开。叶片 696 从 活塞裙缘 694 径向向外地延伸到环状空间 698 中。下游的活塞裙缘 694 和叶片 696 可以设 置在活塞 650、 670 上， 如图所示。
图 37 示出另一实施例， 在适当的地方使用了与上文相同的标记， 以便于理解。活 塞 702 在逆流轴向方向上 ( 图 37 中向左 ) 与磁性相关地被偏置。壳体中的支架 704 在惯 性冲击收集器 624 的下游。设置有相斥的第一磁体 706 和第二磁体 708， 第一磁体 706 在活 塞 702 上， 而第二磁体 708 在支架 704 上。磁体 706 和磁体 708 在它们之间施加相反的排 斥磁力， 以在逆流轴向方向上 ( 图 37 中向左 ) 与磁性相关地偏置活塞 702。
图 38 示出用于从气液流 512 中去除液体粒子的惯性气液分离器 720， 例如从来自 内燃机 516 的曲轴箱 514 的窜漏气流中去除油粒子。 在该实施例中， 分离器在排出装置 520 处使经分离的油 518 返回到曲轴箱 514， 并在出口 524 处使经分离的空气 522 返回到发动机 的进气歧管 526。在这种应用中， 期望从发动机 516 的曲轴箱 514 排泄出窜漏气体。在未经 处理时， 这些气体含有油雾和油烟形式的微粒物质。 期望控制污染物的浓度， 特别是如果窜 漏气体将被再循环回到发动机的进气系统， 例如在进气歧管 526 处。油雾滴的直径通常小 于 5μ， 因而难以在传统的纤维性过滤介质收集并充满油和污染物时， 使用介质去除并同时 维持低流阻。本分离器可以用在封闭的曲轴箱通风 (CCV) 系统和开放的曲轴箱通风 (OCV) 系统中， 包括柴油机的应用， 以及其它惯性气液冲击分离器应用。
分离器 720 包括壳体 722， 壳体 722 具有用于接收气液流 512 的入口 530 和用于排 放气流 522 的出口 524。入口可以具有诸如 O 形环 532 的垫圈， 用于密封地安装到诸如发动 机曲轴箱的组件。设置有从入口 530 到出口 524 通过壳体的第一流分支 724 和第二流分支 536。第一流分支 724 具有由一个或多个喷嘴 538 的组成的第一组， 用于接收来自入口 530 的气液流 512， 并且对着第一惯性冲击收集器 540 在顺流方向上加速第一流分支 724 中的气 液流通过由一个或多个喷嘴 538 的组成的第一组， 第一惯性冲击收集器 540 在壳体中， 并在 通过第一流分支 724 的被加速的气液流的路径中， 并且使液体粒子分离。壳体中的惯性冲 击收集器 540 在被加速的气液流的路径中， 并且通过如 542 处所示的急剧的方向改变使液 体粒子分离。在优选实施例中， 冲击收集器 540 具有粗糙的多孔收集或者碰撞面， 此收集或 者碰撞面使液体粒子从气液流分离， 并且与美国专利 6,290,738 示出的类似， 这个美国专 利通过引用合并于此。 在另一实施例中， 使用了平滑而不可渗透的碰撞面， 提供了急剧的界 限粒径的粒子分离， 如′ 738 专利所述。可以由具有如所合并的′ 738 专利中那样的文氏 管或截头圆锥形状的孔提供喷嘴 538。第二流分支 536 具有由一个或多个喷嘴 544 组成的 第二组， 用于接收来自入口 530 的气液流， 并且对着第二惯性冲击收集器 546 在顺游方向上 加速第二流分支 536 中的气液流通过由一个或多个喷嘴 544 组成的第二组， 第二惯性冲击 收集器 546 在壳体中， 并在通过第二流分支 536 的被加速的气液流的路径中， 并且使液体粒 子通过如 548 所示的急剧的方向改变而分离。第一分支 724 中的可变流控制器 726 控制通 过其的流。第二分支 536 中的第二可变流控制器 550 控制通过其的流。
第一流分支 724 中的第一可变流控制器 726 响应于气液流 512 的压力。第二流分 支 536 中的第二可变流控制器 550 响应于气液流 512 的压力。第一流分支 724 中的第一可 变流控制器 726 位于由所述一个或多个喷嘴 538 的组成的所述第一组的上游。第二流分支 536 中的第二可变流控制器 550 位于由所述一个或多个喷嘴 544 组成的第二组的上游。第一流分支 724 和第二流分支 536 较佳地在入口 530 下游的汇合处 552 分开。所述第一可变 流控制器 726 和所述第二可变流控制器 550 均较佳地位于这个汇合处 552 的下游。第一可 变控制器 726 包括阀 728， 与上文所描述的阀 554 相似， 可致动以控制通过第一流分支 724 和由一个或多个喷嘴 538 组成的第一组的流。第二可变流控制器 550 包括由上述阀 554 提 供的第二阀， 可致动以控制通过第二流分支 536 和由一个或多个喷嘴 544 组成的第二组的 流。
第一阀 728 和第二阀 554 均较佳地为响应于气液流 512 的增加的压力而增加通过 各流分支 724 和 536 的流的减压阀。第一阀 728 可在打开位置和关闭位置之间致动， 所述 打开位置和关闭位置分别使流动物通过和阻挡流动物通过第一流分支 724 和由一个或多 个喷嘴 538 组成的第一组。图 38 示出处于关闭位置的阀 728。图 28 示出与阀 728 类似的 处于打开位置的阀 554。如图 38 所示， 第二阀 554 可以在如图 28 和图 38 所示的打开位置 和关闭位置之间致动， 打开位置和关闭位置分别使流动物通过和阻挡流动物通过第二流分 支 536 和由一个或多个喷嘴 544 组成的第二组。第一阀 724 和第二阀 536 均响应于气液流 512 的增大的压力而打开。
在一个实施例中， 比起第二阀 554， 第一阀 728 在较低的气液流 512 的压力下打开。 在具有由螺旋压缩弹簧 730 提供的第一偏置力的情况下， 第一阀 728 朝向关闭位置 ( 图 38 中向下 ) 被偏置。在具有由螺旋压缩弹簧 586 提供的第二偏置力的情况下， 第二阀 554 朝 向关闭位置 ( 图 38 中向下 ) 被偏置。第一偏置力小于第二偏置力， 例如通过提供弹簧常数 比偏置构件 586 小的偏置构件 730 和 / 或提供沿轴线 560 的轴向压缩高度与偏置构件 586 不同的偏置构件 730， 或者任何其它不同的偏置。例如， 在一个实施例中， 烟道 568 的轴向 流动通道 580 的上侧轴向端部 578 具有提供弹簧座的轴向地向下延伸的肩部 737， 弹簧 586 的上侧端部抵着肩部 737， 与弹簧 730 相比， 通过提供沿轴线 560 的不同的轴向压缩长度， 而提供所述不同的偏置。阀 728 和 554 在不同压力下打开， 以提供分级依次打开的多级阵 列， 所述多级阵列提供错开的依次增大的流面积。 两个阀中的任意一个或者两个阀两者皆， 可以提供可变开口， 可变地增大开口的尺寸， 从而响应于气液流 512 的增大的压力而可变 地增大通过各分支的流面积， 而不是打开或关闭， 例如， 如上所述以及如将进一步描述的那 样。此多级效果能够实现上述优点， 包括在发动机寿命的早期提供增大的分离效果而不在 发电机寿命的后期经受不期望有的高压降， 发电机寿命的后期包括发电机的寿命的末期。
气液流 512 沿平行的流动路径 724 和 536 流过第一组喷嘴 538 和第二组喷嘴 544。 如上所述， 在一个实施例中， 所述第一和第二惯性冲击收集器 540 和 546 共享共同的冲击板 556， 在沿横向方向 558 被横向地分隔开的冲击区 540 和 546 处， 横向方向 558 与沿着各所 述平行的路径的流的方向 560 垂直。
在壳体 722 中设置并排的第一和第二烟道 732 和 568。每个烟道限定了自其通过 分别的轴向延伸的流动路径， 如 724 和 536 所示。第一烟道 732 具有接收来自壳体入口 530 的气液流 512 的第一轴向端部 734， 并且具有远端相对的第二轴向端部 736， 第二轴向端部 736 具有自其通过的由一个或多个喷嘴 538 组成的第一组。第一烟道 732 限定了自其通过 的在第一轴向端部 734 和第二轴向端部 736 之间的第一轴向流动通道 738， 轴向流动通道 738 提供所述第一流分支 724。第二烟道 568 具有接收来自壳体入口 530 的气液流 512 的 所述第一轴向端部 576， 并且具有远端相对的第二轴向端部 578， 第二轴向端部 578 具有自其通过的由一个或多个喷嘴 544 组成的第二组。第二烟道 568 限定了自其通过的在第一轴 向端部 576 和第二轴向端部 578 之间的所述第二轴向流动通道 580， 轴向流动通道 580 提供 了所述第二流分支 536。
第一可变控制器 726 可在第一烟道 732 中沿着轴向流动通道 738 轴向地 ( 图 38 中 的上下 ) 移动。第二可变控制器 550 可在第二烟道 568 中沿着轴向流动通道 580 轴向地移 动。 第一可变控制器 726 优选包括第一可动阀构件 728， 第一可动阀构件 728 轴向地可动以 与形成于第一烟道 732 中的第一阀座 740 配合和解除配合， 从而相应地关闭和打开第一流 分支 724。第二可变控制器 550 较佳地包括所述第二可动阀构件 554， 第二可动阀构件 554 轴向可动以与如上所述的形成于第二烟道 568 中的第二阀座 582 配合和解除配合， 从而如 上述所地分别地关闭第二流分支 536 和打开第二流分支 536。阀构件 728 和 554 可以由盘 提供并且包括分别的环状垫圈 742 和 584， 用于与各自的阀座 740 和 582 密封地配合。第一 阀座 740 位于第一烟道 732 的第一轴向端部 734。诸如所述螺旋压缩弹簧的偏置构件 730 支承在第一烟道 732 的第二端 736 和第一阀构件 728 之间， 并且抵着第一阀座 740 将阀构 件 728 偏置到通常关闭位置。第一阀构件 728 响应于克服第一偏置构件 730 的气液流 512 的压力而轴向地移动离开第一阀座 740( 图 38 中向上 )， 以到达打开位置。 位于所述打开位 置的第一阀构件 728 允许气液流 512 如箭头 744 所示地轴向地流过第一烟道 732， 而到达第 一烟道 732 的第二轴向端部 736 处的由一个或多个喷嘴 538 组成的第一组。第二阀座 582 位于第二烟道 568 的第一轴向端部 576。第二偏置构件 586 支承在第二烟道 568 的第二轴 向端部 578， 优选地在轴向地延伸的台肩座 737 处， 与第二阀构件 554 之间， 并且抵着第二阀 座 582 将第二阀构件 554 偏置到通常关闭位置。第二阀构件 554 响应于克服第二偏置构件 586 的气液流 512 的压力而轴向地移动离开第二阀座 582( 图 38 中向上， 如图 28 所示 )， 以 到达打开位置。位于所述打开位置的第二阀构件 554 允许气液流 512 如箭头 588 所示地轴 向地流过第二烟道 568， 而到达第二烟道 568 的第二轴向端部 578 处的由一个或多个喷嘴 544 组成的第二组。第一烟道 732 的第二轴向端部 736 包括弹簧座 735， 弹簧 730 承靠在弹 簧座 735 上。螺旋压缩弹簧 730 支承在阀构件 728 与弹簧座 735 之间。螺旋压缩弹簧 568 支承在阀构件 554 与弹簧座 737 之间。弹簧座 735 沿轴向方向 560 以第一轴向距离与阀座 740 分隔开。延伸的弹簧座 737 沿轴向方向 560 以第二轴向距离与阀座 582 分隔开。所述 第一轴向长度大于所述第二轴向长度。烟道设置有例如导轨肋 590 的导轨结构， 如上所述， 用于引导诸如 554 的各阀构件盘。烟道可以具有诸如图 29 中的 592 的所述的轴向地延伸 的圆周腔， 用于气液流 512 流过诸如 596 的弧形间隙。
在另一实施例中， 壳体可以具有如图 32-37 所示地一个或多个套筒， 用于引导气 液流通过流分支 724 和 536 中的至少一个流分支以沿着顺流轴向流动方向 560、 602 对着诸 如 618 的轴向可动的活塞沿轴线流动， 所述轴向可动的活塞提供各自的可变流控制器。可 以由诸如 620 的可变喷嘴孔喷射结构提供各自的由一个或多个喷嘴组成的组， 诸如 620 的 可变喷嘴孔喷射结构在壳体套筒 616 和活塞 618 之间协同作用， 并且加速气液流对着壳体 内的惯性冲击收集器 624 如箭头 622 所示地径向向外地自其通过， 用于液体粒子的分离。 诸 如 618 的活塞逆着如 602 处所示的所述顺流轴向流在逆流轴向方向上 ( 图 32 中向左 ) 被 偏置。可变喷嘴孔喷射结构 620 具有可变的孔面积 626， 可变的孔面积 626 依据活塞 618 的 轴向移动 ( 图 32 中左右 ) 而提供通过其的可变径向流。活塞 618 具有横跨盘 628， 该横跨盘 628 轴向地向上游地 ( 图 32 中的向左 ) 面向气液流 602 并且被气液流 602 撞击， 气液流 602 轴向地向下游 ( 图 32 中向右 ) 流过壳体套筒 616 并抵着盘 628。气液流 602 的压力越 大， 活塞 618 逆着由偏置弹簧 630 提供的偏置的、 轴向的、 向下游的移动越大， 并且可变的孔 面积 626 越大。
在一个实施例中， 系统提供从内燃机的窜漏气体分离油的方法， 包括在发动机寿 命的早期提供增高的分离效率而发电机寿命的后期不经受不期望有的高压降， 发电机寿命 的后期包括发动机的寿命末期。这个方法包括 ： 提供用于从窜漏气体 512 中去除油粒子的 惯性气油分离器 720 ； 提供具有壳体 722 的分离器， 壳体 722 具有用于接收来自发电机的窜 漏气流 512 的入口 530 和用于排放气流 522 的出口 524 ； 提供从入口 530 到出口 524 通过 壳体 722 的第一流分支 724 和第二流分支 536 ； 提供具有由一个或多个喷嘴 538 组成的第一 组的第一流分支 724， 用于接收来自入口 530 的窜漏气流， 并且在顺游方向上加速第一流分 支 724 中的窜漏气流通过由一个或多个喷嘴 538 组成的第一组， 并对着壳体中在被加速的 窜漏气流的路径中的惯性冲击收集器 540 通过第一流分支 724， 并且使油粒子分离 ； 提供具 有由一个或多个喷嘴 544 组成的第二组的第二流分支 536， 用于接收来自入口 530 的窜漏气 流 512， 并且在顺游方向上加速第二流分支 536 中的窜漏气流通过由一个或多个喷嘴 544 组 成的第二组， 并对着壳体中在被加速的窜漏气流的路径中的惯性冲击收集器 546 通过第二 流分支 536， 并且使油粒子分离 ； 在第一流分支 724 中提供第一可变流控制器 726， 响应于窜 漏气流 512 的压力控制通过第一流分支 724 的流 ； 在第二流分支 536 中提供第二可变流控 制器 550， 响应于窜漏气流 512 的压力， 控制通过第二流分支 536 的流 ； 响应于窜漏气流 512 的增大的压力， 而增大通过第一流分支 724 的窜漏气流 512 的流量， 响应于窜漏气流 512 的 进一步增大的压力而增大通过第二流分支 536 的窜漏气流的流量， 使得在发动机的寿命期 间， 通过壳体 722 的流量以渐增的级被依次地错开， 也就是， 由第一可变流控制器 726 控制 通过第一流分支 724 的第一级， 接着， 另外累积地， 由第二可变控制器 550 控制通过第二流 分支 536 的第二级。所述方法还包括 ： 在由一个或多个喷嘴 538 组成的第一组的上游的第 一流分支 724 中提供第一可变流控制器 726 ； 在由一个或多个喷嘴 544 组成的第二组的上 游的第二流分支 536 中提供第二可变流控制器 550 ； 在汇合处 552 第一流分支 724 和第二 流分支 536 彼此分开， 汇合处 552 在入口 530 的下游且在第一可变流控制器 726 和第二可 变流控制器 550 的上游。
图 39 示出用于从气液流 812 中去除液体粒子的惯性气液冲击分离器 810， 例如从 来自内燃机 816 的曲轴箱 814 的窜漏气流中去除油粒子。在该实施例中， 分离器在排出装 置 820 处使经分离的油 818 返回到曲轴箱 814， 在出口 824 处使经分离的空气 822 返回到 发动机的进气歧管 826 或大气。在这种应用中， 期望从发动机 816 的曲轴箱 814 排泄出窜 漏气体。在未经处理的情况下， 这些气体含有油雾和油烟形式的微粒物质。期望控制污染 物的浓度， 特别是如果窜漏气体将被再循环而回到发动机的进气系统， 例如在进气歧管 826 处。油雾滴的直径通常小于 5 微米， 因而当传统的纤维性过滤介质收集并充满油和污染物 时， 难以使用介质去除， 并同时维持低流阻。本分离器可以用在封闭的曲轴箱通风 (CCV) 系 统和开放的曲轴箱通风 (OCV) 系统中， 包括柴油机的应用， 及其它惯性气液冲击分离器应 用。
分离器 810 包括壳体 828， 壳体 828 具有用于接收气液流 812 的入口 830 和用于排放气流 822 的出口 824。壳体具有喷嘴板或者分隔壁 832， 分隔壁 832 具有自其通过的由 诸如 834 的孔所提供的一个或多个喷嘴， 喷嘴接收来自入口 830 的气液流 812 并且加速气 液流沿着轴向流动方向 836 从上游向下游自其通过， 即图 39 中从左至右。壳体具有介质 挡板或者支撑壁 838， 介质挡板或者支撑壁 838 具有惯性冲击收集器 840， 惯性冲击收集器 840 位于壳体中， 在喷嘴 834 下游且位于被加速的气液流的路径中， 并使液体粒子从气液流 分离。惯性冲击收集器 840 通过急剧的方向改变使液体粒子分离， 例如， 如通过引用合并 于此的美国专利 7,238,216 那样。在优选实施例中， 冲击收集器 840 具有粗糙的多孔收集 或者碰撞面， 收集或者碰撞面使液体粒子从气液流分离， 并且与通过引用合并于此的美国 专利 6,290,738 示出的类似。在另一实施例中， 使用了平滑的不可渗透的碰撞面， 例如移除 冲击收集器 840， 并且壁 838 的表面被用作冲击表面， 提供了急剧的界限粒径的粒子分离， 如′ 738 专利所述。可以由具有如所合并的′ 216 专利和′ 738 专利中那样的文氏管或截 头圆锥形状的孔提供喷嘴 834。
轴向可动阀 842 控制通过喷嘴 834 的流动物。可变流致动器 844 位于阀 842 的 上游并且控制阀 842。由具有上游面 848 和相反朝向的下游面 850 的阀座 846 提供喷嘴孔 834。气液流轴向地流过孔 834， 图 39 中从左到右， 从上游面 848 至下游面 850。上游面 848 在轴向上面朝致动器 844， 即上游面 848 在图 39 中面向左。阀 842 包括阀头 852， 阀头 852 可以是圆锥形或截头圆锥形， 可轴向地朝向阀座 846 及远离阀座 846 移动， 如箭头 854 所 示。阀头 852 在图 39 中轴向地向右移动， 以与阀座 846 配合或接近配合， 并且关闭或者至 少部分地关闭阀。阀头 852 在图 39 中轴向地向左移动， 离开阀座 846 以打开阀。阀包括阀 杆 856， 阀杆 856 从阀头 852 轴向地向上游 ( 向左 ) 延伸并且连接到致动器 844。
在一个实施例中， 由膜片提供致动器 844， 膜片在外周密封凸缘 858 处安装并密封 到壳体以在膜片 844 与分隔壁 832 之间限定容腔 860。膜片对气液流 812 的压力作出响应。 膜片具有第一侧 862 和背对的第二侧 864。第一侧 862 与入口 830 连通， 并且暴露至气液流 812 的进入流。第一侧 862 在轴向上面朝喷嘴 834， 即第一侧 862 在图 39 中在轴向上面向 右。在一个实施例中， 膜片的第二侧 864 不暴露至气液流 812， 也不暴露至通过壳体的气液 流动路径的任何部分。膜片的第一侧 862 被连接到阀杆 856， 从而当膜片响应于气液流 812 的压力改变而弯曲时， 分别响应于气液流 812 的增大和减小的压力， 如箭头 854 所示， 使阀 杆 856 轴向地左右移动。
阀头 852 轴向地朝向或者远离阀座 846 移动， 以分别至少部分地关闭或打开阀。 膜 片 844 响应于抵着膜片的第一侧 862 的气液流 812 的增大的压力而对阀杆 856 施加拉力， 以打开阀。膜片的第一侧 862 在轴向上面对阀座 846 的上游面 848， 并且沿着与通过孔 834 的轴向流动方向 ( 向右 ) 相反的轴向方向 ( 向左 ) 与其向上游隔开。 优选地， 喷嘴孔 834 和 惯性冲击收集器 840 之间的轴向距离是固定不变的， 包括在气液流 812 的压力变化的过程 中。阀杆 856 和膜片 844 可以是安装到彼此的独立的部件， 或者是一体的单一构件。在优 选实施例中， 在关闭位置的阀仅部分关闭， 以使入口 830 和出口 824 之间的被限制的流成为 可能。在另一实施例中， 喷嘴孔 834 与惯性冲击收集器 840 之间的轴向距离是可变的， 例如 通过可变地移动壁 832 和 / 或壁 838 使它们彼此靠近或远离。在还一实施例中， 壁 832 和 喷嘴孔 834 可以是可动的， 阀头 852 可以是固定的或可动的。
在惯性气液冲击分离器中， 期望维持通过诸如 834 的喷嘴孔的恒定地高流速， 而不会随着流的增大， 例如随着发动机的老化， 而产生额外的背压。 理想地， 对于给定流范围， 压降相对于老化的斜率应当为零。压降作为流的平方函数、 即二次方函数变化。液体分离 效率取决于通过喷嘴孔 834 的流速和对着冲击器 840 的冲击速度。由阀 842 提拱的可变的 孔面积能够实现期望的较高流速和冲击速度， 而没有不利地被提高的压降， 并且能够实现， 压降相对于老化的， 较低的、 较平坦的斜率。在一个实施例中， 膜片 844 固有地轴向地向右 将偏置阀 842 偏置。容腔 860 内的气液流 812 的增大的压力使弹性膜片 844 轴向地向左移 动， 从而增大通过喷嘴孔 834 的有效流面积， 并且减小背压。对应于增大的流的压降跟随着 较低的、 较平坦的压降斜度， 这个较低的压降斜度能够在较低流量下实现较高流速， 在较高 流量下实现较低压降， 从而增加效率。在一个实施例中， 改变 852 处的锥角能够优化相对于 流体反应的压降， 而不会改变膜片响应。 在另一实施例中， 可以改变膜片刚度和形状以实现 854 处的更大的轴向行程， 以供流响应， 这转而减小了由于发动机振动的压降波动。在优选 实施例中， 系统提供自控的连续可变的惯性气液分离器。
在一个期望的实施例中， 阀 842 和可变流致动膜片 844 位于喷嘴孔 834 的入口侧， 即位于上游侧， 在图 39 中轴向向左。这提供易于制造的机构， 能够由致动器将阀拉到打开 位置， 而不是逆着进入的气液流的压头被推。
图 40、 41 示出另一实施例， 在适当的地方使用与上文相同的标记， 以便于理解。为 多个各自的阀 842a、 842b、 842c 提供多个喷嘴 834a、 834b、 834c。 各阀 842a、 842b、 842c 具有 从膜片致动器 844 轴向地向右延伸的各自的阀杆 856a、 856b、 856c。 致动器 844 具有在第一 轴向方向上 ( 图 40 中向右 ) 面朝喷嘴 834a、 834b、 834c 的第一侧 862， 以及面向相反的第二 轴向方向 ( 图 40 中向左 ) 的反向朝向的第二侧 864。第一侧 862 通过容腔与入口 830 连 通， 并且暴露至气液流 812 的进入流。诸如压缩弹簧 866 的偏置构件在第二侧 864 承靠致 动器 844， 并且朝向喷嘴在所述第一轴向方向上 ( 图 40 中向右 ) 偏置致动器。可以由在壳 体端部 870 用螺纹连接至壳体的螺柱或螺钉 868 调节弹簧的偏置， 使得当螺柱 868 转动时， 板 872 轴向地左右移动， 以调节弹簧 866 的偏置。壳体端部 870 通过笼状结构部分 874 连 接至壳体的其余部分， 笼状结构部分 874 具有开口或槽， 使得膜片致动器 844 的所述第二侧 暴露至大气。在该实施例中， 优选地， 弹簧 866 的偏置被调节成使得， 容腔 860 内的 812 处 的进入气液流的压力必须首先升高至选定阈值压力以上以克服弹簧 866 的偏置， 然后膜片 致动器 844 向左移动， 从而使阀杆 856a、 856b、 856c 轴向地向左移动以打开所述喷嘴处的所 述阀。
美国专利申请第 12/177.441 号
图 42-47 示出了包括壳体 902 的气液分离器组件 900， 壳体 902 具有从上游至下游 从其通过的流动路径 904。壳体具有从内燃机接收如窜漏气或悬浮雾的气液流 908 的入口 906， 在 910 处示意性示出。壳体具有排放气流 914 的出口 912。壳体中的分离器 916 引起 液体微粒在分离区 918 从气液流中分离。在图 42 的实施例中， 分离器是惯性冲击分离器， 其中气液流通过如 920， 922 的喷嘴在 916 处对着冲击表面被加速， 如上所述。通过喷嘴孔 920 的通道是旁通或常开路径。通过喷嘴孔 922 的通道被阀 924 选择性地控制， 阀 924 响应 于气液流增加的压力而克服弹簧 926 的偏置而打开， 如上所述。第一流动通道 928 朝着分 离区 918 引导流动物。第二流动通道 930 将引导流动物从分离区 918 离开。第三流动通道 932 将经分离的气体从第二流动通道 930 向出口 912 引导， 其中经分离的气体可直接地流动至出口 912， 或可流动通过压力响应阀组件 934， 其响应于给定的临界压力而打开以允许至 出口 912 的流动， 例如响应于对着膜片 936 的给定的临界压力， 克服拉伸弹簧 938 的偏置以 将盘或阀表面 940 向上移动离开阀座 942， 以允许被分离的气体如箭头 944 处所示的流动。 壳体具有如箭头 948 处所示排出被分离的液体的排出装置 946。第四流动通道 950 将经分 离的液体从第二流动通道 930 朝着排出装置 946 引导， 即沿倾斜表面 952 然后通过位于倾 斜表面的边缘和壳体侧壁之间的间隙 954， 然后如箭头 956 处所示向下进入收集容腔 958 以 通过排出口 946 排放， 排出口 946 可包括阀， 如 960， 阀 960 保持关闭直到容腔 958 内的液位 达到给定的压头。
第二流动通道 930 在其延伸离开分离区 918 时具有扩张容积 962， 图 42， 45， 便于 气流 964 的扩张及流速降低。第一及第二流动通道 928 及 930 沿轴线 966 轴向地延伸并互 相平行。第一及第二流动通道 928 及 930 各自地被第一及第二壁 968 及 970 界定并限定。 第二壁 970 具有面对第二流动通道 930 的内表面 972。第一壁 968 可由内壳体壁 974 及倒 置的顶部帽元件 976 的轴向延伸侧壁部 975 形成， 倒置的顶部帽元件 976 具有顶部 978， 顶 部 978 具有提供所述的喷嘴 920， 922 等的孔从其通过， 且沿其顶部表面具有提供所述倾斜 表面 952 的下边缘或法兰 980。环形第二流动通道 930 在第二壁 970 处具有外部周缘或圆 周， 且在侧壁部 975 处的第一壁 968 处具有内部周缘或圆周。第一壁 968 将第一及第二流 动通道 928 及 930 分离。第一壁 968 在侧壁部 975 处具有面对第二流动通道 930 的外表面 982， 且具有面对第一流动通道 928 的内表面 984。第一壁 968 的外表面 982 与第二壁 970 的内表面 972 被其间的径向间隙 986 间隔开， 从而在第二流动通道 930 从分离区 918 延伸 离开时提供了所述的扩张容积 962。 在一个实施例中， 间隙在其从分离区 918 延伸离开时限 定了增加的横截面面积， 从而提供了所述的扩张容积。在第二流动通道 930 从分离区 918 轴向地向下延伸离开时， 径向间隙增大。第三流动通道 932 被第三壁 988 界定并限定， 第三 壁 988 具有面对第三流动通道 932 的内表面 990。第二壁 970 具有背对第二壁 970 的内表 面 972 的外表面 992。第二壁 970 的外表面 992 面对第三通道 932。
经分离的气体和经分离的液体在第二通道 930 及第三通道 932 及第四通道 950 的 汇合处的分开区 994 处彼此分开。所述第一， 第二， 第三及第四通道 928， 930， 932， 950 各自 地轴向延伸并彼此平行。第二壁 970 各自在分离区 918 和分开区 994 具有第一及第二轴向 端部 996 及 998。在图 45 中， 第二壁 970 的内表面呈锥形地远离通过第二流动通道 930 的 气流的流动方向以例如通过增加的横截面积提供所述扩张容积 962。 在另一个实施例中， 图 46， 第二壁 970a 的内表面 972a 具有多个如通过增加的横截面积提供所述扩张容积 962a 的 阶梯， 如 1000， 1002， 。
在另一个实施例中， 一系列连续地扩张的流动区域提供了所述扩张容积， 例如此 连续地扩张的流动区域由沿表面 972 的锥部， 或由阶梯 1000， 1002， 或其他构造提供。第一 及第二流动通道 928 及 930 被第一及第二壁 968 及 970 界定并限定， 且至少这两面壁中的 一面壁形成所述的一系列连续地扩张的流动区域。
第三流动通道 932 将经分离的气体从第二流动通道朝着出口 914 引导， 如箭头 964， 944， 914 处所示。第二流动通道 930 被壁 970 界定并限定， 壁 970 具有限定了从第二流 动通道 930 至第三流动通道 932 的过渡区 1004 的端部 998。气流沿通过过渡区 1004 的流 场流动。壁 970 具有所述的面对第二流动通道 930 的内表面 972。经分离的液体沿内表面972 排出并通过重力以液滴的形式从壁 970 的端部 998 滴下。所述扩张容积减慢气流的流 速以使液滴因为所述的沿流场的减小的速度， 以减少的或消除的气流中的二次夹带， 下滴 通过气流的流场。
端部 998 处的所述第二壁 970 提供从第二流动通道 930 至第三流动通道 932 的过 渡区 1004。 在一个实施例中， 第二壁 970 具有多个预泄漏区 1006， 图 47， 便于在达到第二壁 970 的端部 998 处的过渡区 1004 前， 部分地将一些流动物从第二流动通道 930 预过渡至第 三流动通道 932。第二壁 970 在分离区 918 和过渡区 1004 之间轴向地延伸。第二壁 970 具 有多个轴向延伸末梢 1008， 轴向延伸末梢 1008 被其间的间隙 1006 呈拱形地隔开。间隙提 供所述的预泄漏区 1006 及由从其通过的径向流动提供所述的部分预过渡。第二壁 970 的 内表面 972 提供次级分离器。经分离的液体沿第二壁 970 的内表面 972 排出并通过重力从 所述轴向延伸末梢 1008 滴落。在优选实施例中， 两个所述分离器都是惯性冲击分离器。第 二壁 970 从在分离区 918 的所述第一端部 996 延伸至 1006， 1008 处的第二远端相对的扇形 端部。第二壁 970 的扇形下端部处于从第二流动通道 930 至第三流动通道 932 的过渡处。
在之前的描述中， 为了简洁， 明了及便于理解而使用了某些术语。由于这些术语 是出于描述性目的且意在被宽广地进行解释， 因此不含有超过现有技术需求的不必要的限 制。 此处描述的不同的构造， 系统及方法步骤可单独使用或与其他构造， 方法及方法步骤组 合使用。期望各种对等物， 备选物及修改物能包括在附上的权利要求的范围内。