气体辅助式离心滤清器及离心过滤系统的制作方法

1.本实用新型涉及发动机机油过滤技术领域，具体的说，涉及一种气体辅助式离心滤清器及离心过滤系统。


背景技术：

2.在现代柴油机润滑系统设计中，全流式纸质机油滤仅能过滤较大颗粒杂质，对于微小的金属屑、燃烧产生的积碳颗粒等无法实现有效过滤，易造成运动副磨损，且机油温度较高，导致机油老化速度快，寿命低。
3.为解决积碳颗粒等微小杂质的过滤问题，常采用离心式机油滤清器，如图6所示，为目前常见的滤清器的结构示意图，滤清器主要由堵帽44、螺杆 45、壳体46、油滤芯47和胶圈48等组成，机油通过中空螺杆进45入，高速喷出后，推动螺杆45高速旋转，由于杂质与比机油的比重大，杂质在离心力作用下会快速甩到油滤芯47上，起到离心分离作用。
4.上述滤清器单纯依靠机油推动转子轴，转速低，分离效率差，且只有在机油压力足够高时才能开启使用。


技术实现要素：

5.针对上述不足，本实用新型所要解决的第一个技术问题是：提供一种气体辅助式离心滤清器，转子轴转速高，滤清器的滤清效果好。基于同一种发明构思，本实用新型所要解决的第二个技术问题是：提供一种自动化程度高的气体辅助式离心过滤系统。
6.为解决上述第一个技术问题，本实用新型的技术方案是：
7.一种气体辅助式离心滤清器，包括：中空的壳体和转动设于所述壳体内的转子轴，所述壳体设有滤器进气口、滤器出气口、滤器进油口和滤器出油口，所述壳体内固定有隔板，所述隔板将所述壳体分隔为相互独立的气腔和油腔，所述转子轴贯穿所述隔板并且与所述隔板转动密封连接；
8.所述转子轴的第一端位于所述气腔内，所述气腔内设有固定于所述转子轴第一端的气动转子，所述气动转子的转子进气口与所述滤器进气口相连通，所述滤器出气口和所述气腔连通；
9.所述转子轴的第二端位于所述油腔内，所述油腔内设有固定于所述转子轴第二端上的机油喷射器和油滤芯，所述机油喷射器位于所述油滤芯内，所述机油喷射器的喷射器进油口与所述滤器进油口相连通，所述滤器出油口与所述油腔相连通。
10.优选地，所述气动转子包括进气管、锥形壳和多个周向均布的斜板，所述锥形壳设有锥形气道，所述锥形气道的上端与所述进气管相连通，所述锥形气道的下端设有喷气口，所述斜板设于所述喷气口处。
11.优选地，所述机油喷射器包括一对中心对称的油喷嘴，所述油喷嘴与所述喷射器进油口相连通。
12.优选地，所述壳体包括壳本体、气腔端盖和油腔端盖，所述气腔端盖固定且密封连
接于所述壳本体一端，所述油腔端盖固定且密封连接于所述壳本体另一端，所述气腔端盖、所述壳本体和所述隔板共同围成所述气腔，所述油腔端盖、所述壳本体和所述隔板共同围成所述油腔；
13.所述滤器进气口设于所述气腔端盖，所述气腔端盖设有连通所述滤器进气口和所述转子进气口进气口的盖气道；
14.所述滤器进油口设于所述油腔端盖，所述油腔端盖设有连通所述滤器进油口和所述喷射器进油口的盖油道。
15.优选地，所述转子轴第一端固定于所述气动转子，所述气动转子转动连接于所述气腔端盖；
16.所述转子轴第二端转动连接于通油螺座，所述通油螺座设有连通所述盖油道与所述喷射器进油口的螺座油道，所述通油螺座螺纹连接于所述油腔端盖。
17.优选地，所述盖气道设有气限压阀，所述气限压阀设于所述气腔端盖，所述气限压阀包括气阀阀杆、气阀弹簧和气阀螺塞，所述气阀阀杆滑动设于所述气腔端盖内，所述气阀螺塞螺纹连接于所述气腔端盖，所述气阀弹簧位于所述气阀阀杆与所述气阀螺塞之间；
18.所述盖油道设有油限压阀，所述油限压阀设于所述油腔端盖，所述油限压阀包括油阀阀杆、油阀弹簧和油阀螺塞，所述油阀阀杆滑动设于所述油腔端盖内，所述油阀螺塞螺纹连接于所述油腔端盖，所述油阀弹簧位于所述油阀阀杆与所述油阀螺塞之间。
19.优选地，所述气腔端盖设有气阀排气口，所述气阀排气口和所述气阀阀杆与气阀螺塞之间的空隙相连通；
20.所述油腔端盖设有油阀排气口，所述油阀排气口和所述油阀阀杆与所述油阀螺塞之间的空隙相连通。
21.为解决上述第二个技术问题，本实用新型的技术方案是：
22.一种气体辅助式离心过滤系统，包括：控制器、气源、发动机润滑系统、转速传感器、油压传感器和离心滤清器，所述离心滤清器为上述的气体辅助式离心滤清器，连接所述滤器进气口的气路上设有调压阀和气路开闭阀，连接于所述发动机润系统和所述滤器进油口之间的油路上设有油路开闭阀，所述转速传感器用于检测所述转子轴的转速，所述油压传感器用于检测所述发动机润滑系统的油压，所述调压阀、所述气路开闭阀、所述油路开闭阀、所述转速传感器和所述油压传感器均与所述控制器电连接。
23.优选地，连接所述滤器进气口的气路上设有油雾器，所述气源、所述调压阀、所述油雾器和所述气路开闭阀顺次设置。
24.采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：
25.(1)本实用新型的气体辅助式离心滤清器不仅机油可以驱动转子轴转动，还利用气动转子喷气时产生的反作用力辅助提高转子轴转速，离心力大，对杂质分离效果更好，提高了滤清效果；
26.(2)在机油压力较低时转子轴也可以实现较高的转速，滤清器能够对机油过滤，对机油压力要求低，不必要求足够高的机油压力才能使滤清器工作，提高了机油压力低时的滤清效率；
27.(3)当发动机润滑系统机油压力低于设定值时，为保障发动机润滑可靠，控制系统控制油路开闭阀关闭，切换离心滤清器的油路，避免机油分流进一步降低油压，优先保障发
动机的润滑；
28.(4)当发动机润滑系统机油压力高于机油压力标定值时，油路开闭阀打开，一部分机油分流到离心式滤清器，机油从机油喷射器喷出，推动离心滤转子轴转动，起到离心分离作用；
29.(5)若转子轴转速在机油油压作用下，转速介于低速标定值和高速标定值之间，则无需开启气路，气动转子无需工作；
30.(6)若转子轴转速低于低速标定值，控制器控制气路开闭阀开启，气路打通，同时提高调压阀进气压力，直到转子轴转速高于高速标定值，若转子轴转速高于高速标定值，降低调压阀压力，避免转子轴转速过高，使转子轴转速处于标定范围之间，保障离心滤清器正常运行。
附图说明
31.图1是本实用新型气体辅助式离心滤清器的剖视结构示意图；
32.图2是图1中气动转子的放大结构示意图；
33.图3是图1中气动转子的立体结构示意图；
34.图4是图1中机油喷射器的放大结构示意图；
35.图5是本实用新型气体辅助式离心过滤系统的控制方法的流程图；
36.图6是现有技术中离心滤清器的结构示意图；
37.图中：1、壳本体；2、气腔端盖；21、滤器进气口；22、滤器出气口； 23、气阀弹簧；24、气阀螺塞；25、气阀阀杆；26、气阀排气口；3、油腔端盖；31、滤器进油口；32、滤器出油口；33、油阀弹簧；34、油阀螺塞；35、油阀阀杆；36、油阀排气口；4、转子轴；41、轴油道；5、气动转子；51、进气管；52、锥形壳；53、斜板；54、锥形气道；55、连通孔；56、喷气口； 6、机油喷射器；61、油喷嘴；7、油滤芯；8、通油螺座；81、螺座油道；9、机械密封装置；10、转速传感器；11、隔板；12、油压传感器。
具体实施方式
38.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，且不用于限定本实用新型。
39.实施例一
40.附图中，表示压缩气体的流动方向，表示机油的流动方向。
41.如图1、图2、图3和图4共同所示，一种气体辅助式离心滤清器，包括: 中空的壳体和转动设于壳体内的转子轴4，壳体设有滤器进气口21、滤器出气口22、滤器进油口31和滤器出油口32，壳体内固定有隔板11，隔板11将壳体分隔为相互独立的气腔和油腔，转子轴4贯穿隔板11并且与隔板11转动密封连接，转子轴4和隔板11之间设有机械密封装置9；
42.转子轴4的第一端位于气腔内，气腔内设有固定于转子轴4第一端的气动转子5，气动转子5的转子进气口与滤器进气口21相连通，滤器出气口22 和气腔连通；
43.转子轴4的第二端位于油腔内，油腔内设有固定于转子轴4第二端上的机油喷射器6和油滤芯7，机油喷射器6位于油滤芯7内，机油喷射器6的喷射器进油口与滤器进油口31相
连通，滤器出油口32与油腔相连通。
44.气动转子5包括进气管51、锥形壳52和多个周向均布的斜板53，锥形壳52设有锥形气道54，进气管51的周侧设有多个与锥形气道54的上端连通的连通孔55，锥形气道54的下端设有喷气口56，斜板53设于喷气口56处。
45.机油喷射器6包括一对中心对称的油喷嘴61，油喷嘴61与喷射器进油口相连通。
46.壳体包括壳本体1、气腔端盖2和油腔端盖3，气腔端盖2固定且密封连接于壳本体1一端，油腔端盖3固定且密封连接于壳本体1另一端，气腔端盖2、壳本体1和隔板11共同围成气腔，油腔端盖3、壳本体1和隔板11共同围成油腔；
47.滤器进气口21设于气腔端盖2，气腔端盖2设有连通滤器进气口21和进气管51的盖气道。
48.滤器进油口31设于油腔端盖3，油腔端盖3设有连通滤器进油口31和喷射器进油口的盖油道。
49.转子轴4第一端固定于气动转子5，气动转子5通过轴承转动连接于气腔端盖2。转子轴4第二端转动连接于通油螺座8，通油螺座8螺纹连接于油腔端盖3上，通油螺座8设有螺座油道81，转子轴4设有轴油道41，螺座油道 81和轴油道41连通于盖油道与喷射器进油口之间。
50.盖气道设有气限压阀，气限压阀设于气腔端盖2，气限压阀包括气阀阀杆25、气阀弹簧23和气阀螺塞24，气阀阀杆25滑动设于气腔端盖2内，气阀螺塞24螺纹连接于气腔端盖2，气阀弹簧23位于气阀阀杆25与气阀螺塞24 之间。只有当压缩气体压力大于气阀弹簧23对气阀阀杆25的作用力时才能够开启盖气道，盖气道有个缓慢打开的过程，避免压缩气体直接冲击气动转子5，保护气动转子5。
51.盖油道设有油限压阀，油限压阀设于油腔端盖3，油限压阀包括油阀阀杆 35、油阀弹簧33和油阀螺塞34，油阀阀杆35滑动设于油腔端盖3内，油阀螺塞34螺纹连接于油腔端盖3，油阀弹簧33位于油阀阀杆35与油阀螺塞34 之间。只有当机油压力大于油阀弹簧33对油阀阀杆35的作用力时才能够开启盖油道，盖油道有个缓慢打开的过程，避免机油直接冲击机油喷射器6，保护机油喷射器6。
52.气腔端盖2设有气阀排气口26，气阀排气口26和气阀阀杆25与气阀螺塞24之间的空隙相连通，气阀排气口26用于平衡气限压阀内的气压，防止气阀阀杆25与气阀螺塞24之间的气压过大阻碍气阀阀杆25运动。
53.油腔端盖3设有油阀排气口36，油阀排气口36和油阀阀杆35与油阀螺塞34之间的空隙相连通，油阀排气口36用于平衡油限压阀内的气压，防止油阀阀杆35与油阀螺塞34之间的气压过大阻碍油阀阀杆35运动。
54.实施例二
55.一种气体辅助式离心过滤系统，包括：控制器、气源、发动机润滑系统、转速传感器10、油压传感器12和离心滤清器，连接于气源和滤器进气口21 之间的气路上设有调压阀和气路开闭阀，连接于发动机润系统和滤器进油口 31之间的油路上设有油路开闭阀，转速传感器10用于检测转子轴4的转速，转速传感器10设于壳本体1上，油压传感器12用于检测发动机润滑系统的油压，油压传感器12安装于发动机上，调压阀、气路开闭阀、油路开闭阀、转速传感器和油压传感器均与控制器电连接，离心滤清器为实施例一涉及的气体辅助式离心
滤清器。
56.其中，气路开闭阀采用电控阀或者继气器，本实施例中优选为继气器，油路开闭阀优选为电控阀。对于船用发动机，船上大多配套有空气压缩机和空气瓶等气源设备，对于车用发动机，可使用整车配套的储气罐作为气源。
57.连接于气源和滤器进气口之间的气路上设有油雾器，气源、调压阀、油雾器和气路开闭阀顺次设置。
58.开启油路开闭阀时，发动机润滑系统的机油顺次由油路开闭阀、滤器进油口31、盖油道、螺座油道81和轴油道41进入机油喷射器6中，两个油喷嘴61向相反方向喷射出机油，喷射产生的反作用力驱动转子轴4及油滤芯7 转动，在离心力作用下杂质甩到油滤芯7上，杂质初步分离，当机油渗过油滤芯7时杂质吸附到油滤芯7上，杂质再次分离，经过两次分离过滤，机油滤清效果好，且提高了滤清效率，干净的机油最终由滤器出油口32流出。
59.开启气路开闭阀时，气源中的压缩气体顺次经过调压阀、油雾器、气路开闭阀、滤器进气口21和盖气道进入气动转子5的进气管51中，再由进气管51通过连通孔55流入锥形气道54中，最后由喷气口56朝向斜板53喷出，进而推动转子轴4旋转，气动转子5起到辅助作用，根据需要可与机油喷射器6一起共同推动转子轴4转动，转子轴4转速高，产生的离心力大，离心滤清效果更好。
60.实施例三
61.一种气体辅助式离心过滤系统控制方法，所述方法包括如下步骤：
62.s1、开始；
63.s2、控制器获取当前转子轴转速和发动机润滑系统的机油压力；
64.s3、控制器判定机油压力p是否高于机油压力标定值p
标定
，若否，说明当前机油压力不能够满足发动机的润滑需求，执行s4，如果是，说明当前机油压力满足发动机的润滑需求，执行s6；
65.s4、油路开闭阀关闭，切断离心滤清器油路，优先保障发动机的润滑；
66.s5、结束；
67.s6、油路开闭阀打开，机油流向机油喷射器6，机油喷射器6喷油产生的反作用力驱动转子轴4转动；
68.s7、控制器判定转子轴4转速n是否低于低速标定值n
低标
，n≤n
低标
，如果是，说明当前转子轴4转速过低，产生的离心力过小满足不了过滤需求，需要气动转子5辅助驱动转子轴4旋转，执行s8，若否，说明转子轴4转速比较高，产生的离心力能够满足过滤需求，执行s10；
69.s8、气路开闭阀打开；
70.s9、调压阀提高压力，返回执行s7；
71.s10、控制器判定转子轴转速n是否高于高速标定值n
高标
，n≥n
高标
，如果是，说明书转子轴4转速过高，影响离心滤清器的可靠性，执行s11，若否，说明转子轴4转速在合适的范围内，执行s12；
72.s11、调压阀降低压力，返回执行s7；
73.s12、结束。
74.其中，控制器为发动机ecu或者为与ecu通信连接的一个单独的控制器。
75.以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域
普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。