PL195398B1 - Sposób i instalacja do oczyszczania gazów, pochodzących z silnika spalinowego - Google Patents

Abstract

1. Sposób oczyszczania gazów pochodzacych z silnika spalinowego (1), ze stalych i/lub plynnych czastek zawieszonych w tych gazach, które to gazy przeprowadza sie przez komore oddzielania ufor- mowana i otoczona przez wirnik (R), za pomoca którego gazy wprowadza sie w ruch wirowy, tak ze czastki sa oddzielane od gazów w komorze oddzie- lania za pomoca sil odsrodkowych, przy czym silnik spalinowy (1) wykorzystuje sie do generowania plyn- nego czynnika cisnieniowego innego niz gazy wyde- chowe sprezone w komorze spalania silnika spali- nowego, i przy czym tego plynnego czynnika cisnie- niowego uzywa sie do napedzania wirnika (R), zna- mienny tym, ze wirnik (R) ma pusta wewnetrzna przestrzen, w której znajduje sie stos dysków (70) w ksztalcie scietych stozków, zamontowanych w wirniku (R), dla rozszerzenia przestrzeni oddziela- nia od kranców promieniowo wewnetrznych do pro- mieniowo zewnetrznych, przy czym powoduje sie przeplyw gazów z zewnatrz poprzez wewnetrzne przestrzenie pomiedzy dyskami (70), w kierunku od wewnetrznych krawedzi dysków (70) do zewnetrz- nych krawedzi dysków (70). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania gazów pochodzących z silnika spalinowego oraz instalacja do oczyszczania gazów pochodzących z silnika spalinowego. Niniejszy wynalazek odnosi się do oczyszczania gazów wytwarzanych przez silnik spalinowy, z cząstek stałych, i/lub ciekłych, w nich zawieszonych. Gazy tego rodzaju są zarówno gazami spalinowymi opuszczającymi silnik przez jego zwykłą rurę wydechową, jak i, na przykład, są to tak zwane gazy skrzyniowe przechodzące przez skrzynię korbową, to jest gazy spalinowe uwalniane przez skrzynię korbową silnika, do której zostały one wtłoczone z cylindrów silnika za pierścieniami tłoka tłoków silnika. Gazy skrzyniowe muszą być tak uwalniane, żeby nie wytwarzały zbyt wysokiego ciśnienia w komorze korbowej, i nie zawierały dodatków do produktów spalania takich jak cząstki sadzy, także pewną ilość kropli oleju porywanego z mgły olejowej, która utworzyła się i która istnieje w komorze korbowej, podczas pracy silnika spalinowego.

Dla oczyszczenia gazów tego rodzaju były uprzednio proponowane rozmaite typy urządzeń, za pomocą których gazy miały być wprowadzane w ruch wirujący, tak żeby zawieszone w nich cząsteczki mogły być oddzielone pod działaniem siły odśrodkowej. Przy tym sugerowano, że gazy powinny przepływać przez odpylacz cyklonowy posiadający jeden, lub więcej, stycznie ustawionych wlotów dla gazów, albo powinny przepływać przez komorę nieruchomej obudowy, w której są one wprowadzane w ruch wirowy za pomocą środkowego koła napędzającego wyposażonego w skrzydła, albo w inne porywające człony, na przykład takie jak można zobaczyć w opisach zgłoszeń patentowych o numerach: US-A-1,950,586, albo DE 43 11 906 A1. Poza tym, sugerowano, że gazy powinny płynąć przez kanały, albo przez komory oddzielania, znajdujące się w członach wirujących, napędzanych tym lub innym sposobem za pomocą silnika spalinowego. Według jednej sugestii człon wirujący tego rodzaju byłby napędzany za pomocą jakiejś części wirującej silnika spalinowego, tak jak pokazano na przykład w opisach zgłoszeń patentowych o numerach: EP 0 736 673 A1 i DE 196 07 919 A1, oraz w opisie patentowym nr US4,329,968. Według innej sugestii człon wirujący byłby napędzany za pomocą energii kinetycznej gazów, które zostały wytworzone w silniku spalinowym, i które są oczyszczane, tak jak przedstawiono na przykład w opisie patentowym GB 1 465 820 oraz w opisie zgłoszenia patentowego DE 35 41 204 A1.

W opisie zgłoszenia patentowego nr DE 4311906 A1, który przedstawia najbliższe do niniejszego wynalazku rozwiązanie ze stanu techniki, gazy ze skrzyni korbowej są wprowadzane w ruch wirowy w przestrzeni zamkniętej pomiędzy obudową a stroną zewnętrzną wirnika, który formuje wirówka oleju i jest napędzany olejem silnikowym pod ciśnieniem. W tej konstrukcji istnieje słaby współczynnik sprawności oddzielania w odniesieniu do gazów ze skrzyni korbowej. Wszystkie wyżej wymienione sugestie oczyszczania gazów wytworzonych przez silnik spalinowy mają wady, w odniesieniu do ich skuteczności w oczyszczaniu gazów i/albo ich wygody stosowania ponieważ często jest pożądane, aby umieszczać sprzęt do oczyszczania gazów w położeniu w pewnej odległości od silnika spalinowego.

Sposób oczyszczania gazów pochodzących z silnika spalinowego, ze stałych i/lub płynnych cząstek zawieszonych w tych gazach, które to gazy przeprowadza się przez komorę oddzielania uformowaną i otoczoną przez wirnik, za pomocą którego gazy wprowadza się w ruch wirowy, tak że cząstki są oddzielane od gazów w komorze oddzielania za pomocą sił odśrodkowych, przy czym silnik spalinowy wykorzystuje się do generowania płynnego czynnika ciśnieniowego innego niż gazy wydechowe sprężone w komorze spalania silnika spalinowego, i przy czym tego płynnego czynnika ciśnieniowego używa się do napędzania wirnika, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wirnik ma pustą wewnętrzną przestrzeń, w której znajduje się stos dysków w kształcie ściętych stożków, zamontowanych w wirniku, dla rozszerzenia przestrzeni oddzielania od krańców promieniowo wewnętrznych do promieniowo zewnętrznych, przy czym powoduje się przepływ gazów z zewnątrz poprzez wewnętrzne przestrzenie pomiędzy dyskami, w kierunku od wewnętrznych krawędzi dysków do zewnętrznych krawędzi dysków.

Silnik spalinowy wykorzystuje się do sprężania powietrza, używanego następnie jako wymieniony płynny czynnik ciśnieniowy.

Silnik spalinowy spręża powietrze, które podaje się do komory spalania silnika spalinowego, a część tego sprężonego powietrza wykorzystuje się jako płynny czynnik ciśnieniowy.

Gazy wydechowe pochodzące z silnika spalinowego używa się do napędzania sprężarki do sprężania powietrza.

Jako płynnego czynnika ciśnieniowego używa się płynu pod ciśnieniem.

PL 195 398 B1

Płyn pod ciśnieniem generuje się pompą, którą napędza się silnikiem spalinowym.

Za pomocą pompy płynne paliwo pompuje się do komory spalania silnika spalinowego, a przynajmniej część tego pompowanego paliwa wykorzystuje się do napędu wirnika.

Za pomocą pompy pompuje się olej smarowniczy przeznaczony do smarowania silnika spalinowego, a przynajmniej część tego pompowanego oleju smarowniczego wykorzystuje się do napędu wirnika.

Za pomocą pompy pompuje się wodę chłodniczą do chłodzenia silnika spalinowego, a przynajmniej część tej pompowanej wody chłodniczej wykorzystuje się do napędu wirnika.

Płynny czynnik ciśnieniowy dostarcza się do komory znajdującej się w obrotowej obudowie, która jest połączona z członem wirującym, przy czym przynajmniej część tego płynnego czynnika ciśnieniowego uchodzi z obudowy przez wylot, który kieruje się i tak ustawia, w stosunku do osi obrotu wokół której obudowę i człon wirujący wprawia się w ruch obrotowy, że płynny czynnik ciśnieniowy, wypływający przez wylot, utrzymuje obudowę i człon wirujący w ruchu obrotowym.

Jako płynny czynnik ciśnieniowy wykorzystuje się olej smarowniczy do silnika spalinowego, i ten olej smarowniczy uwalnia się od cząstek w nim zawieszonych w obudowie obrotowej, za pomocą siły odśrodkowej będącej następstwem ruchu obrotowego tej obudowy.

Oczyszczane gazy wyprowadza się ze skrzyni korbowej silnika spalinowego poprzez komorę oddzielania.

Instalacja do oczyszczania gazów pochodzących z silnika spalinowego, ze stałych i/lub płynnych cząstek zawieszonych w tych gazach, zawierająca oddzielacz odśrodkowy posiadający wirnik, obracający się wokół osi obrotu, przewód kanałowy do przeprowadzania gazów z silnika spalinowego do przestrzeni oddzielania, w której gazy są wprawiane w ruch wirowy poprzez obroty wirnika, urządzenie napędzające do wprawiania wirnika w ruch obrotowy poprzez płynny czynnik ciśnieniowy, generowany przez urządzenie zwiększające ciśnienie, napędzane silnikiem spalinowym dla wytworzenia płynnego czynnika ciśnieniowego innego niż czynnik powstały z gazów wydechowych sprężonych w komorze spalania silnika spalinowego, przewody kanałowe do przeprowadzania płynnego czynnika ciśnieniowego z urządzenia zwiększającego ciśnienie do urządzenia napędzającego wirnik, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wirnik ma wolną wewnętrzną przestrzeń, w której znajduje się stos dysków w kształcie ściętych stożków, zamontowanych w wirniku, i wewnętrzne przestrzenie oddzielające, wyodrębnione pomiędzy dyskami, dla przepływu gazów przez te wewnętrzne przestrzenie w kierunku od wewnętrznych krawędzi do zewnętrznych krawędzi dysków.

Przewód kanałowy prowadzący gaz, łączy skrzynię korbową silnika spalinowego z przestrzenią oddzielania.

Urządzenie zwiększające ciśnienie zawiera sprężarkę do sprężania powietrza.

Urządzenie zwiększające ciśnienie zawiera pompę przystosowaną do zwiększania ciśnienia płynu.

Urządzenie napędzające wirnik zawiera obudowę, obracającą się wokół osi obrotu, oraz ma wlot dla płynnego czynnika ciśnieniowego i przynajmniej jeden wylot, usytuowany w pewnej odległości od osi obrotu i skierowany w taki sposób, żeby wypływający z tego wylotu płynny czynnik ciśnieniowy powodował ruch obrotowy obudowy.

Wirnik jest podparty na obrotowej obudowie.

Pompę przystosowaną do pompowania oleju smarowniczego przeznaczonego do silnika spalinowego i do wnętrza obrotowej obudowy oraz do jednoczesnego napędzania wirnika oddzielacza odśrodkowego przewidzianego do oczyszczania gazów wykorzystuje się również do oczyszczania oleju smarowniczego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym figury od 1 do 4 przedstawiają schematycznie silnik spalinowy i oddzielacz odśrodkowy do oczyszczania tak zwanych gazów skrzyniowych, opuszczających silnik spalinowy, oraz ilustrują różnorodne źródła napędu wirnika w oddzielaczu odśrodkowym według wynalazku, przy czym fig. 1 przedstawia instalację z oddzielaczem odśrodkowym napędzanym częścią sprężonego powietrza, fig. 2 - instalację z oddzielaczem odśrodkowym napędzanym olejem smarowniczym pod ciśnieniem, fig. 3 - instalację z oddzielaczem odśrodkowym napędzanym wodą chłodniczą pod ciśnieniem, a fig. 4 - instalację z oddzielaczem odśrodkowym napędzanym olejem napędowym pod ciśnieniem, fig. 5 - szczególny przykład oddzielacza odśrodkowego do oczyszczania gazów pochodzących z silnika spalinowego, połączonego z oddzielaczem odśrodkowym napędzanym reakcyjnie służącym do oczyszczania oleju smarowniczego, fig. 6 - schematycznie odmienny rodzaj oddzielacza odśrodkowego do oczyszczania gazu, według wynalazku, a fig. 7 - przykład oddzielacza odśrodkowego podobnego do oddzielacza z fig. 6 do oczyszczania gazu z cząstek, które są cięższe niż gaz.

PL 195 398 B1

Każda z figur od 1 do 4 przedstawia schematycznie silnik spalinowy 1 i oddzielacz odśrodkowy 2 do oczyszczania gazów, które zostały wytworzone przez silnik spalinowy 1. Silnik spalinowy 1 ma cztery cylindry 3, które są ładowane powietrzem przez przewody kanałowe 4, i które emitują spalinowe gazy wydechowe przez przewód kanałowy gazów wydechowych 5. Zasilanie paliwem cylindrów 3 nie jest pokazane na figurach od 1 do 3, ale jest zilustrowane schematycznie na fig. 4. Silnik 1 ma dalej skrzynię korbową 6, która jest częściowo wypełniona olejem smarowniczym. Dotej skrzyni korbowej 6 wchodzi pewna ilość gazów spalinowych, które przechodzą za pierścieniami tłokowymi cylindrów silnikowych 3, i które muszą być usuwane ze skrzyni korbowej. Takie, tak zwane, gazy skrzyniowe są wyprowadzane przez przewód kanałowy 7 otwierający się do wnętrza oddzielacza odśrodkowego 2.

Gazy wydechowe opuszczające cylindry 3 przez przewód kanałowy 5 są dalej przeprowadzane przez tak zwaną turbojednostkę 8, w której powodują napędzanie sprężarki 9 zainstalowanej do sprężania powietrza. Takie powietrze wchodzi do sprężarki przez przewód kanałowy wlotowy 10i jest wypychane ze sprężarki, przez przewód kanałowy wylotowy 11, do wspominanego wyżej przewodu kanałowego 4, wprowadzającego sprężone powietrze do cylindrów 3. W kanale wlotowym 10 jest umieszczony filtr 12 służący do oczyszczania wchodzącego powietrza. Gazy skrzyniowe, które mają być oczyszczone z cząstek w oddzielaczu odśrodkowym 2, wchodzą do kanału wlotowego 10, służącego dla powietrza, poprzez kanał 13, który jest połączony z filtrem 12 od strony wypływu.

Figura 1 przedstawia instalację, w której oddzielacz odśrodkowy 2 jest napędzany za pomocą części sprężonego powietrza wygenerowanego przez sprężarkę 9. Przy tym, przewód kanałowy powietrza napędzającego 14, który otwiera się do wnętrza oddzielacza odśrodkowego 2, odchodzi od przewodu kanałowego wylotowego 11 sprężarki.

Figura 2 przedstawia instalację, w której oddzielacz odśrodkowy 2 jest napędzany za pomocą oleju smarowniczego pod ciśnieniem. A więc, jest tam pokazana pompa 16 do pompowania oleju smarowniczego, do której jest doprowadzany olej smarowniczy pochodzący ze skrzyni korbowej 6 przez przewód kanałowy 17, i która pompuje tego rodzaju olej smarowniczy zarówno przez przewód kanałowy 18 do różnych miejsc smarowania w silniku spalinowym 1, jak i przez przewód kanałowy 19 do oddzielacza odśrodkowego 2, aby go wprowadzać w ruch. Z oddzielacza odśrodkowego 2 olej smarowniczy jest zawracany do skrzyni korbowej 6 przez przewód kanałowy 20.

Figura 3 przedstawia instalację, w której oddzielacz odśrodkowy 2 jest napędzany za pomocą wody chłodniczej pod ciśnieniem. A więc, jest tam schematycznie pokazana jednostka chłodnicza 21, która jest przystosowana do tego by przepływała przez nią woda chłodnicza po to, żeby się tam ona ochłodziła. Pompa wodna 22 jest przystosowana do ładowania jej wodą chłodniczą pochodzącą z jednostki chłodniczej 21, przez przewód kanałowy 23, i do przepompowywania tej wody przez przewód kanałowy 24 do różnych miejsc chłodzenia w silniku 1. Woda chłodnicza jest następnie zawracana do jednostki chłodniczej 21 przez kanały, nie pokazane, znajdujące się w silniku 1. Przez przewód kanałowy 25, odchodzący od przewodu kanałowego 24, część wody chłodniczej jest także pompowana do oddzielacza odśrodkowego 2, aby wprowadzać w ruch jego wirnik. Tego rodzaju woda chłodnicza jest zawracana na stronę zasysania pompy 22 przez przewód kanałowy 26.

Figura 4 przedstawia instalację, w której oddzielacz odśrodkowy jest napędzany za pomocą paliwa pod ciśnieniem, to jest oleju napędowego, przeznaczonego do napędu silnika. A więc, jest tam pokazany schematycznie zbiornik paliwa 27, z którego pompa paliwowa 28 jest ładowana paliwem przez przewód kanałowy 29, i pompuje to paliwo dalej, przez przewód kanałowy 30, do silnika 1. Przez odgałęziony od przewodu kanałowego 30 przewód kanałowy 31, część paliwa jest pompowana do oddzielacza odśrodkowego 2 by go wprowadzać w ruch. Tego rodzaju paliwo jest zawracane przez przewód kanałowy 32 do zbiornika paliwa 27.

W każdej z tych instalacji, według figur od 1 do 4, oddzielacz odśrodkowy jest przystosowany do tego żeby był napędzany za pomocą płynnego czynnika ciśnieniowego, którego ciśnienie zostało wywołane przez silnik spalinowy 1. Pompy 16, 22 i 28 są więc przystosowane do napędzania ich, wten czy inny sposób, przez silnik spalinowy. Używane wtedy urządzenie napędzające służące do wprowadzania w ruch oddzielacza odśrodkowego, może być każdego odpowiedniego rodzaju. Zatem, na przykład może być to dobrany jakiś rodzaj wirującego silnika o napędzie hydraulicznym lub pneumatycznym. Alternatywnie, może być to wirnik turbiny, przystosowany do wprowadzania go w ruch wirowy przez płynny czynnik ciśnieniowy, połączony z wirnikiem oddzielacza odśrodkowego albo sprzężony z oddzielaczem poprzez przekładnię zębatą. Alternatywnie, silnik może być napędzany przez siły reakcyjne wytwarzane wtedy kiedy ciśnieniowy czynnik płynny opuszcza wirujący korpus,

PL 195 398 B1 przez odpowiednio zaprojektowane dysze wylotowe. Na figurach od 1 do 4 wirnik oddzielacza odśrodkowego jest oznaczony literą R, a urządzenie napędzające, lub silnik, jest oznaczone literą M.

Figura 5 przedstawia szczególny przykład oddzielacza odśrodkowego według wynalazku, oraz podobnie szczególny przykład urządzenia napędzającego, służącego do napędu wirnika oddzielacza odśrodkowego.

Urządzenie z fig. 5 zawiera nieruchomą obudowę składającą się z dolnej części 39 obudowy i górnej części 40 obudowy. Wewnątrz obudowy znajduje się wydzielona komora 41, w której jest zainstalowany wirnik 42. Wirnik jest osadzony na czopie 43 znajdującym się w dolnej części 39 obudowy, tak że ma on możliwość wirowania wokół pionowej osi obrotowej.

Wirnik 42 jest przystosowany zarówno do oczyszczania oleju smarowniczego przeznaczonego do smarowania silnika spalinowego, jak na fig. 2, jak i do oczyszczania gazów skrzyniowych pochodzących z tego samego silnika spalinowego 1, według fig. 2. Wirnik 42 jest przystosowany do napędzania go za pomocą oleju smarowniczego pod ciśnieniem dostarczanego do niego z pompy olejowej 16, służącej do pompowania oleju smarowniczego przez przewód kanałowy 19 na fig. 2. Przewód kanałowy 19 otwiera się do wnętrza kanału wlotowego 44 znajdującego się w dolnej części 39 obudowy na fig. 5. Dalej, dolna część 39 obudowy na fig. 5 odbiera poprzez wlot gazu 45 gazy skrzyniowe, dostarczane do oddzielacza odśrodkowego przez przewód kanałowy 4 na fig. 2.

Wirnik 42 na fig. 5 zawiera w sobie płytę podstawową 46 i pokrywę 47 umieszczoną na niej. Płyta podstawowa 46 i pokrywa 47 otaczają przestrzeń przeznaczoną do wypełniania jej olejem smarowniczym przeznaczonym do oczyszczania i do przepływu przez nią tego oleju. Rura wlotowa 48, na której jest wsparta zarówno płyta podstawowa 46 jak i pokrywa 47, i która jest osadzona obrotowo na czopie w dolnej części 39 obudowy, przechodzi przez środek płyty podstawowej 46 i pokrywy 47.

Wewnątrz wirnika 42, na płycie podstawowej 46, wspiera się przegroda 49 w kształcie stożka ściętego, która rozdziela dopiero co wspominaną przestrzeń na komorę oddzielania 50 i na komorę wylotową 51. Rura wlotowa 48 ma nasadzoną na sobie tuleję 52, która pomiędzy sobą i rurą wlotową 48 wydziela komorę wlotową 53. Komora wlotowa 53 ma połączenie komunikacyjne, poprzez znajdujące się w jej dolnej części liczne otwory 54, z wnętrzem rury wlotowej 48, a przy jej górnej części łączy się komunikacyjnie z górną częścią komory oddzielania 50. Wnętrze rury wlotowej 48 ma połączenie komunikacyjne, poprzez komorę zasilania 55 znajdującą się w dolnej części 39 obudowy, z kanałem wlotowym 44 dla oleju smarowniczego przeznaczonego do oczyszczania.

Płyta podstawowa 46 ma na swym spodzie dwa pogrubienia 56, których puste wnętrze ma połączenie komunikacyjne z komorą wylotową 51. W każdym pogrubieniu 56 znajduje się wylot dyszy 57, który jest umieszczony w pewnej odległości od osi obrotu wirnika 42 i który jest skierowany w kierunku obwodowym wirnika.

Wewnątrz komory oddzielania 50 znajduje się cylindryczny filtr 58 otaczający rurę wlotową 48, rozciągający się od przegrody 49 w kształcie stożka ściętego do tulei cylindrycznej 52.

Część oddzielacza odśrodkowego z fig. 5, która jest przewidziana do oczyszczania oleju smarowniczego, działa w taki sposób jak opisano niżej.

Olej smarowniczy dostarczany przez kanał 44 pod działaniem nadciśnienia, jest przeprowadzany przez komorę zasilania 55 i przechodzi przez wnętrze rury wlotowej 48 do komory wlotowej 53. Stamtąd jest on przeprowadzany dalej przez komorę oddzielania 50, przez filtr 58, do komory wylotowej 51, a stamtąd przez dysze wylotowe 57 opuszcza wirnik 42.

Opuszczający wirnik 42 olej smarowniczy, jest wprowadzany w ruch wirowy przez wirnik, na skutek działania siły reakcyjnej. Oznacza to, że olej smarowniczy przepływający przez komorę oddzielania 50 jest poddawany sile odśrodkowej, tak że cząstki zawieszone w oleju smarowniczym i będące cięższe niż olej, są oddzielane i gromadzone wewnątrz pokrywy 47. Oczyszczony olej smarowniczy opuszcza, tak jak było mówione, wirnik 42 przez dysze 57 i wchodzi do komory 41. Stamtąd olej smarowniczy przechodzi przez wlot gazu 45, i płynie z powrotem do skrzyni korbowej silnika spalinowego, przez przewód kanałowy 20 (patrz fig. 2).

Jak można dalej zauważyć na fig. 5, pokrywa 47 ma umieszczone na swej górnej stronie dalsze urządzenie oddzielające, zawierające otaczającą cylindryczną ścianę 59 i kilka przegród 60 w kształcie stożków ściętych, które są wsparte na wymienionej otaczającej ścianie 59, rozstawionych osiowo w pewnych odstępach jedna od drugiej, i które są współosiowe z wirnikiem 42. Otaczająca ściana 59 i przegrody 60 mają więc możliwość wirowania razem z pokrywą 47 i stanowią część wirnika 42.

Rura środkowa 61, która jest osadzona w górnej nieruchomej części 40 obudowy, biegnie ku dołowi pośrodku wewnątrz otaczającej cylindrycznej ściany 59. Rura 61 podpiera osadzone na niej,

PL 195 398 B1 rozstawione osiowo, stożkowe przegrody 62, które odbiegają na zewnątrz od rury 61 wchodząc w odstępy pomiędzy przegrodami 60 w kształcie stożków ściętych, wspierającymi się na otaczającej ścianie 59. W ten sposób, pomiędzy obrotową otaczającą ścianą 59 i jej przegrodami 62 z jednej strony, oraz pomiędzy nieruchomą rurą środkową 61 i jej przegrodami 62 z drugiej strony, jest uformowana droga labiryntowa, przechodząca przez właśnie opisywane urządzenie oddzielające, z jego górnej części do jego części dolnej.

Rura środkowa 61 kończy się przy swej dolnej części przegrodą 63 uformowaną stożkowo, która jest usytuowana w pewnej odległości od górnej strony pokrywy 47. Tak więc, jak jest to przedstawione za pomocą strzałek na fig. 5, możliwe jest wchodzenie do komory 41 gazów skrzyniowych przez wlot gazu 45, po to aby wpływały one do górnego urządzenia oddzielającego, i przez drogę labiryntową wpływały do wnętrza rury środkowej 61, a przez nią wypływały na zewnątrz. Podczas przepływania przez drogę labiryntową gazy skrzyniowe są wprowadzane w ruch wirowy, co jest konsekwencją wirowania otaczającej ściany 59 i przegrody 60. W ten sposób cząstki stałe i krople oleju są oddzielane od gazów skrzyniowych pod działaniem siły odśrodkowej, a cząstki i krople cieczy odkładają się na otaczającej ścianie 59. Przez otwory 64, znajdujące się w najbardziej zewnętrznych w kierunku promieniowym częściach przegród 60, i przez otwory 65, znajdujące się w najniższej części otaczającej ściany 59, oddzielony płyn i porwane oddzielone cząstki opuszczą wirnik 42 i razem z olejem, który został wyładowany do komory 41 z wirnika 42 poprzez dysze 57, przepłyną w tył przez wlot gazu 45 i popłyną powrotnym przewodem kanałowym 20 do skrzyni korbowej 6 silnika spalinowego (patrz fig. 2).

Oczyszczone gazy skrzyniowe uchodzą przez rurę środkową 61 i są odprowadzane przez przewód kanałowy 13 (patrz fig. 2) w tył, do wlotu powietrza silnika spalinowego. Alternatywnie, te gazy mogą być uwalniane do otoczenia.

Jak wyjaśniono, olej smarowniczy pod ciśnieniem jest stosowany do napędzania oddzielacza gazu na fig. 5. Jednakże, oczywiście wirnik zaprojektowany jako górna część wirnika 42, to jest zawierający otaczającą ścianę 59, przegrody 60 i spodnią ścianę podobną do najwyższej części pokrywy 47, może być napędzany w każdy inny sposób spośród sposobów, które są widoczne na figurach od 1 do 4.

Figura 6 przedstawia oddzielacz odśrodkowy odmiennego rodzaju. Obudowa nieruchoma 66, zawierająca dwie części, otacza wirnik 67, który ma możliwość wirowania wokół osi obrotu 68. Wirnik 67 wydziela pierścieniową komorę oddzielania 69, w której jest umieszczony wkład oddzielania 70 o podobnie pierścieniowym kształcie. Ten wkład oddzielania zawiera pierścieniową płytę 71, która jest podparta na wewnętrznej stronie otaczającej ściany wirnika, przy jej górnej części. Płyta 71 ma wiele przelotowych otworów 72 rozłożonych wokół osi obrotu 68.

Od spodu, do płyty 71 podwieszony jest cylindryczny wspornik 73 znajdujący się wewnątrz, w środkowej przestrzeni otoczonej otworami 72, na zewnętrznej stronie którego są umocowane, w wielkiej ilości, włókna szczecinowe, które są przedstawione na rysunku za pomocą wielu równoległych linii. Włókna szczecinowe odchodzą od wspornika 73 i dochodzą do, albo w pobliże, otaczającej ściany wirnika 67, właściwie prostopadle do osi obrotu 68.

W wirniku 67, w jego środku, biegnie od góry rura wlotowa 74, która jest wsparta na obudowie nieruchomej 66. W ścianie ograniczającej obudowę od góry, znajduje się kilka otworów wylotowych 75 rozmieszczonych wokół rury wlotowej 74.

Wirnik może nadawać się do wprowadzania go w ruch wirowy każdym odpowiednim sposobem, na przykład którymś z tamtych poprzednio opisywanych w odniesieniu do figur od 1 do 5.

Gaz (lub gazy) przeznaczony do oczyszczania z cząstek w nim zawieszonych i cięższych niż ten gaz, jest wprowadzany do wirnika przez rurę wlotową 74 i może płynąć do dolnej części komory oddzielania 69. Stamtąd gaz jest prowadzony pionowo do góry (odnosząc się do fig. 6) przez część komory oddzielania 69, w której znajdują się włókna szczecinowe. Za pomocą tych włókien szczecinowych gaz jest porywany i wprowadzany w ruch wirowy, zaś ciężkie cząstki są oddzielane od gazu, który kontynuuje przepływ ku górze i na zewnątrz wirnika 67 przez otwory 72, i dalej na zewnątrz obudowy 66 przez otwory wylotowe 75.

Cząstki oddzielone od gazów, które mogą być stałymi drobinami lub ciekłymi kroplami, przemieszczają się ku otaczającej ścianie wirnika 67 pomiędzy włóknami szczecinowymi. Pewne cząstki, być może większość z nich, będą wtedy wchodzić w kontakt z włóknami szczecinowymi i przesuwać się wzdłuż nich, pod wpływem siły odśrodkowej, w kierunku otaczającej ściany. Podobnie jak otaczająca ściana 59 wirnika na fig. 5, otaczająca ściana wirnika na fig. 6 może być też wyposażona w niewielkie otwory wylotowe dla ciągłego wyładowywania oddzielonych cząstek do przestrzeni pomiędzy

PL 195 398 B1 wirnikiem 67 i obudową 66. Takie ciągłe wyładowywanie oddzielonych produktów jest odpowiednie przede wszystkim wtedy, jeżeli cząstki są w postaci ciekłych kropli.

Jako alternatywa w stosunku do otworów, jednego lub więcej, przechodzących na wylot przez otaczającą ścianę wirnika 67, do ciągłego wyładowywania oddzielonego płynu z wirnika może służyć nieruchome urządzenie wylotowe, które jest przystosowane do wyładowywania płynu podczas wirowania wirnika, znajdujące się w pewnej odległości od osi obrotu 68. Nieruchome urządzenie wylotowe tego rodzaju może zawierać tak zwaną rurę obierającą, która wchodzi z góry do górnej części wirnika i otwiera się przy miejscu oznaczonym odnośnikiem 76 w sąsiedztwie wirnikowej ściany otaczającej, w kierunku osiowym pomiędzy otworami wylotowymi 72 i kołnierzem wewnętrznym 77 otaczającej ściany. Jeżeli nie ma tam otworów wylotowych przechodzących na wylot przez otaczającą ścianę wirnika, albo jakichś innych urządzeń służących do wyładowywania materiału oddzielonego od gazów, wirnik 67 musi być co pewien czas zatrzymywany i czyszczony.

Figura 7 przedstawia dalszy przykład oddzielacza odśrodkowego do oczyszczania gazu z cząstek w nich zawieszonych, które są cięższe niż gaz. Oddzielacz odśrodkowy z fig. 7 jest podobny do oddzielacza odśrodkowego z fig. 6, zaś odpowiadające sobie części tych oddzielaczy odśrodkowych zostały oznaczone tymi samymi odnośnikami liczbowymi, od 66 do 72 i od 74do 77.

Wkład oddzielania 70na fig. 7 zawiera kilka dysków oddzielania w kształcie stożków ściętych, które są umieszczone w komorze oddzielania 69 współosiowo jeden względem drugiego i w pewnej odległości jeden od drugiego w kierunku osiowym. W ten sposób są uformowane, pomiędzy dyskami oddzielania, wąskie drogi przepływu biegnące od wewnętrznych, w kierunku promieniowym, brzegów dysków do ich promieniowo zewnętrznych brzegów. Jak można zauważyć na fig. 7, dyski oddzielania są utrzymywane w kierunku promieniowym w pewnym oddaleniu od otaczającej ściany wirnika 67 za pomocą osiowego żebra 78. Kilka żeber tego rodzaju jest rozmieszczonych, w odstępach jedno od drugiego, wokół wkładu oddzielania 70. Ich zadaniem jest zarówno utrzymywanie dysków oddzielania, mających postać stożków ściętych, we właściwych położeniach w komorze 69jak i utworzenie, pomiędzy dyskami oddzielania i otaczającą ścianą wirnika, części osiowego przepływu dla gazu, który został oczyszczony z cząstek lub dla gazu, który jest przeznaczony do oczyszczania.

Również wirnik z fig. 7 może nadawać się do wprowadzania go w ruch wirowy każdym odpowiednim sposobem, na przykład którymś z tamtych poprzednio opisywanych w odniesieniu do figur od 1do 5.

Gaz (lub gazy) przeznaczony do oczyszczania z cząstek w nim zawieszonych cięższych niż ten gaz, jest wprowadzany do wirnika 67 przez rurę wlotową 74. Od środkowej części wirnika gaz jest rozdzielany i dalej przepływa, w kierunku otaczającej ściany wirnika, przez wąskie szczeliny pomiędzy dyskami oddzielania mającymi kształt stożków ściętych. W tych szczelinach, pod działaniem dysków oddzielania i ewentualnych członów utrzymujących odstępy wstawionych między te dyski, gaz jest wprowadzany w ruch wirowy, cząstki są oddzielane od gazu i odrzucane przez siłę odśrodkową w kierunku spodów stożkowych dysków oddzielania. Po tych spodach oddzielane cząstki ześlizgują się, lub też ciecz utworzona przez oddzielane krople cieczy spływa dalej, w kierunku otaczającej ściany wirnika. Na wewnętrznej stronie otaczającej ściany wirnika, oddzielony materiał jest gromadzony, astąd on może być usuwany albo okresowo, na przykład ręcznie kiedy wirnik zostanie zatrzymany, albo w sposób ciągły, przez wyposażenie otaczającej ściany wirnika w otwory podobne do otworów 65 w otaczającej ścianie 59 z fig. 5. Alternatywnie, oddzielacz odśrodkowy z fig. 7 może być wyposażony w nieruchome urządzenie wylotowe dla oddzielonej cieczy, takiego rodzaju jak uprzednio opisywane przy oddzielaczu odśrodkowym z fig. 6. Jeżeli jest zastosowana rura obierająca, ważne jest takie jej ustawienie, żeby swobodna powierzchnia cieczy była w wirniku uformowana na zewnątrz zewnętrznych brzegów stożkowych dysków oddzielających, w kierunku promieniowym, tak żeby oczyszczone gazy mogły przepływać poza tymi zewnętrznymi brzegami i opuszczać wirnik przez otwory 72. Jeśli jest inaczej, to w dyskach oddzielania muszą być uformowane oddzielne otwory, które utworzą niepotrzebny opór przepływu dla oczyszczonych gazów.

W oddzielaczach odśrodkowych według figur 6i 7 zostało założone, że gaz przeznaczony do oczyszczania jest wprowadzany przez rurę 74, agaz oczyszczony uchodzi przez otwory 75, które są usytuowane w istotnie większej odległości od osi obrotu wirnika niż znajduje się rura wlotowa 74. Wten sposób jest uzyskiwane to, że wirnik działa jak wentylator, który wytwarza pewne podciśnienie w rurze wlotowej 74. Gaz przeznaczony do oczyszczania nie potrzebuje być wówczas sprężany po to, by był zdolny przepływać przez wirnik. Możliwy jest jednak, przy obu oddzielaczach, przepływ gazu w kierunku przeciwnym.

PL 195 398 B1

Zostało zasugerowane powyżej, że oddzielacz odśrodkowy z fig. 7 powinien być używany do oczyszczania gazu, lub gazów, generowanych przez silnik spalinowy. Jednakże, ten rodzaj oddzielacza odśrodkowego może być używany także do oczyszczania każdego gazu, lub gazów, ze stałych lub ciekłych cząstek, zawieszonych w nim, lub nich, które są cięższe niż ten gaz, lub gazy, odpowiednio.

Podobnie, przy stosowaniu w związku z oczyszczaniem płynów, stożkowe dyski oddzielania wtym oddzielaczu odśrodkowym mogą być wyposażone w różnie zaprojektowane człony odstępowe umieszczone w szczelinach pomiędzy dyskami oddzielania. Szczególnie korzystna konstrukcja członów odstępowych tego rodzaju jest przedstawiona w dokumencie WO 90/05028, która to konstrukcja może być korzystnie zastosowana także w połączeniu z oddzielaczem odśrodkowym opisywanym tutaj, służącym do oczyszczania gazów. Jednym z efektów stosowania członów odstępowych uformowanych w ten sposób jest to, że oddzielone cząstki, i/lub płyn, są gromadzone wzdłuż członów odstępowych na spodach dysków oddzielania, i opuszczają one wtedy przestrzenie pomiędzy dyskami oddzielania tylko w wydzielonych sektorach, rozłożonych wokół obwodu dysków oddzielania. To umożliwia, za pomocą wyżej opisywanego żebra 78, albo innego elementu, wydzielenie pewnych części przestrzeni pomiędzy dyskami oddzielania i otaczającą ścianą wirnika, przeznaczonych właściwie tylko dla przepływu gazu, podczas gdy inne części są przystosowane do odbierania ze szczelin pomiędzy dyskami oddzielania, właściwie tylko cząstek lub płynu. W ten sposób może być zredukowane lub usunięte ryzyko, że gaz, który płynie w kierunku osiowym pomiędzy dyskami oddzielania i otaczającą ścianą wirnika, porywałby i wynosił na zewnątrz wirnika cząstki, uprzednio oddzielone od gazu w przestrzeniach pomiędzy dyskami oddzielania.

Claims (19)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób oczyszczania gazów pochodzących z silnika spalinowego (1), ze stałych i/lub płynnych cząstek zawieszonych w tych gazach, które to gazy przeprowadza się przez komorę oddzielania uformowaną i otoczoną przez wirnik (R), za pomocą którego gazy wprowadza się w ruch wirowy, tak że cząstki są oddzielane od gazów w komorze oddzielania za pomocą sił odśrodkowych, przy czym silnik spalinowy (1) wykorzystuje się do generowania płynnego czynnika ciśnieniowego innego niż gazy wydechowe sprężone w komorze spalania silnika spalinowego, i przy czym tego płynnego czynnika ciśnieniowego używa się do napędzania wirnika (R), znamienny tym, że wirnik (R) ma pustą wewnętrzną przestrzeń, w której znajduje się stos dysków (70) w kształcie ściętych stożków, zamontowanych w wirniku (R), dla rozszerzenia przestrzeni oddzielania od krańców promieniowo wewnętrznych do promieniowo zewnętrznych, przy czym powoduje się przepływ gazów z zewnątrz poprzez wewnętrzne przestrzenie pomiędzy dyskami (70), w kierunku od wewnętrznych krawędzi dysków (70) do zewnętrznych krawędzi dysków (70).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że silnik spalinowy (1) wykorzystuje się do sprężania powietrza, używanego następnie jako wymieniony płynny czynnik ciśnieniowy.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że silnik spalinowy (1) spręża powietrze, które podaje się do komory spalania silnika spalinowego (1), a część tego sprężonego powietrza wykorzystuje się jako płynny czynnik ciśnieniowy.
4. 4. Sposób według zastrz. 2, albo 3, znamienny tym, że gazy wydechowe pochodzące z silnika spalinowego (1) używa się do napędzania sprężarki (9) do sprężania powietrza.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako płynnego czynnika ciśnieniowego używa się płynu pod ciśnieniem.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że płyn pod ciśnieniem generuje się pompą (16, 22, 28), którą napędza się silnikiem spalinowym (1).
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że za pomocą pompy (28) płynne paliwo pompuje się do komory spalania silnika spalinowego (1), a przynajmniej część tego pompowanego paliwa wykorzystuje się do napędu wirnika (R).
8. 8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że za pomocą pompy (16) pompuje się olej smarowniczy przeznaczony do smarowania silnika spalinowego (1), a przynajmniej część tego pompowanego oleju smarowniczego wykorzystuje się do napędu wirnika (R).
9. 9. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że za pomocą pompy (22) pompuje się wodę chłodniczą do chłodzenia silnika spalinowego (1), a przynajmniej część tej pompowanej wody chłodniczej wykorzystuje się do napędu wirnika (R).

   PL 195 398 B1
10. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płynny czynnik ciśnieniowy dostarcza się do komory (50) znajdującej się w obrotowej obudowie (47), która jest połączona z członem wirującym (59), przy czym przynajmniej część tego płynnego czynnika ciśnieniowego uchodzi z obudowy (47) przez wylot (57), który kieruje się i tak ustawia, w stosunku do osi obrotu wokół której obudowę (47) i człon wirujący (59) wprawia się w ruch obrotowy, że płynny czynnik ciśnieniowy, wypływający przez wylot, utrzymuje obudowę (47) i człon wirujący (59) w ruchu obrotowym.
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że jako płynny czynnik ciśnieniowy wykorzystuje się olej smarowniczy do silnika spalinowego (1), i ten olej smarowniczy uwalnia się od cząstek wnim zawieszonych w obudowie obrotowej (47), za pomocą siły odśrodkowej będącej następstwem ruchu obrotowego tej obudowy.
12. 12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oczyszczane gazy wyprowadza się ze skrzyni korbowej (6) silnika spalinowego (1) poprzez komorę oddzielania.
13. 13. Instalacja do oczyszczania gazów pochodzących z silnika spalinowego, ze stałych i/lub płynnych cząstek zawieszonych w tych gazach, zawierająca oddzielacz odśrodkowy (2) posiadający wirnik (R), obracający się wokół osi obrotu (68), przewód kanałowy (7) do przeprowadzania gazów z silnika spalinowego do przestrzeni oddzielania, w której gazy są wprawiane w ruch wirowy poprzez obroty wirnika (R), urządzenie napędzające (M) do wprawiania wirnika (R) w ruch obrotowy poprzez płynny czynnik ciśnieniowy, generowany przez urządzenie zwiększające ciśnienie (9, 16, 22, 28), napędzane silnikiem spalinowym (1) dla wytworzenia płynnego czynnika ciśnieniowego innego niż czynnik powstały z gazów wydechowych sprężonych w komorze spalania silnika spalinowego, przewody kanałowe (14, 19, 25, 31) do przeprowadzania płynnego czynnika ciśnieniowego z urządzenia zwiększającego ciśnienie (9, 16, 22, 28) do urządzenia napędzającego (M) wirnik (R), znamienne tym, że wirnik (R) ma wolną wewnętrzną przestrzeń, w której znajduje się stos dysków (70) w kształcie ściętych stożków, zamontowanych w wirniku (R), i wewnętrzne przestrzenie oddzielające, wyodrębnione pomiędzy dyskami (70), dla przepływu gazów przez te wewnętrzne przestrzenie w kierunku od wewnętrznych krawędzi do zewnętrznych krawędzi dysków (70).
14. 14. Instalacja według zastrz. 13, znamienna tym, że przewód kanałowy (7) prowadzący gaz, łączy skrzynię korbową (6) silnika spalinowego (1) z przestrzenią oddzielania.
15. 15. Instalacja według zastrz. 13, znamienna tym, że urządzenie zwiększające ciśnienie zawiera sprężarkę (9) do sprężania powietrza.
16. 16. Instalacja według zastrz. 13, znamienna tym, że urządzenie zwiększające ciśnienie zawiera pompę (16, 22, 28) przystosowaną do zwiększania ciśnienia płynu.
17. 17. Instalacja według zastrz. 13, znamienna tym, że urządzenie napędzające (M) wirnik (R) zawiera obudowę (47), obracającą się wokół osi obrotu, oraz ma wlot (54) dla płynnego czynnika ciśnieniowego i przynajmniej jeden wylot, usytuowany w pewnej odległości od osi obrotu i skierowany wtaki sposób, żeby wypływający z tego wylotu płynny czynnik ciśnieniowy powodował ruch obrotowy obudowy (47).
18. 18. Instalacja według zastrz. 17, znamienna tym, że wirnik (R) jest podparty na obrotowej obudowie (47).
19. 19. Instalacja według zastrz. 13, znamienna tym, że pompę (16) przystosowaną do pompowania oleju smarowniczego przeznaczonego do silnika spalinowego (1) i do wnętrza obrotowej obudowy (47) oraz do jednoczesnego napędzania wirnika (R) oddzielacza odśrodkowego (2) przewidzianego do oczyszczania gazów wykorzystuje się również do oczyszczania oleju smarowniczego.