Separador centrífugo.

Un motor de combustión que comprende un dispositivo para la limpieza del gas contaminado en el motor de combustión, comprendiendo el dispositivo

(1) un separador centrífugo (2) para la limpieza del gas de los contaminantes suspendidos en el mismo en forma de partículas sólidas o líquidas, comprendiendo el separador centrífugo (2)

- un rotor centrífugo (3) que puede girar alrededor de un eje de giro (R) mediante un dispositivo de accionamiento (19, 19') y está dispuesto para hacer que el gas gire, en donde el rotor centrífugo (3) comprende una pila de discos de separación cónicos truncados (6) dispuestos en separación mutua de manera que delimitan unos espacios intermedios (7) entre los mismos para que el gas fluya a su través,

- una cámara de salida (11) que está dispuesta de manera central dentro de la pila de discos de separación y se comunica con dichos espacios intermedios (7), por lo que el rotor centrífugo (3) se configura para una separación de contracorriente de tal manera que se hace girar el gas contaminado y se conduce al interior de los espacios intermedios (7) radialmente desde fuera de la pila de discos de separación (6) y en dirección a la cámara de salida (11) central, y

- una salida de gas (13, 13', 13") que se comunica con la cámara de salida (11) y está dispuesta para conducir el gas limpio desde el rotor centrífugo (3),

caracterizado por que

la pila de discos de separación (6) en el rotor centrífugo (3) está dispuesta para girar en un espacio (4, 4') formado dentro del motor y dispuesto para recibir el gas contaminado, los espacios intermedios (7) entre los discos de separación se comunican directamente con el espacio (4, 4'), y la salida de gas (13, 13', 13") está dispuesta para conducir el gas limpio fuera del espacio (4, 4') a través de una pared (5, 5') que delimita el espacio.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/SE2011/050398.

Solicitante: ALFA LAVAL CORPORATE AB.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: PO Box 73 221 00 Lund SUECIA.

Inventor/es: SZEPESSY, STEFAN, TÖRNBLOM,OLLE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > APARATOS O MAQUINAS CENTRIFUGAS UTILIZADAS PARA LOS... > CENTRIFUGADORES (tambores de gran velocidad para... > B04B5/00 (Otros centrifugadores)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN... > LUBRIFICACION DE MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; LUBRIFICACION... > Ventilación o respiración del cárter > F01M13/04 (implicando medios para purificar el aire antes de su salida del cárter, p. ej. retirando el aceite)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > APARATOS O MAQUINAS CENTRIFUGAS UTILIZADAS PARA LOS... > CENTRIFUGADORES (tambores de gran velocidad para... > Otros centrifugadores > B04B5/12 (Centrifugadores en los que la acción centrífuga actuando en un recipiente estacionario se obtiene por órganos rotativos que no sean tambores)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > APARATOS O MAQUINAS CENTRIFUGAS UTILIZADAS PARA LOS... > CENTRIFUGADORES (tambores de gran velocidad para... > Otros centrifugadores > B04B5/08 (Centrifugadores para separar mezclas esencialmente gaseosas)

PDF original: ES-2532765_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Separador centrífugo Antecedentes de la invención y técnica anterior La presente invención se refiere a un dispositivo para la limpieza del gas contaminado de un motor de combustión, por ejemplo, un gas del cárter ventilado de un cárter de un motor de combustión. El dispositivo comprende un separador centrífugo para la eliminación de los contaminantes suspendidos en el gas contaminado en forma de partículas sólidas o líquidas. El gas del cárter, por lo general, contiene contaminantes en forma de partículas de hollín y/o neblina de petróleo. El separador centrífugo comprende un rotor centrífugo que por medio de un dispositivo de accionamiento puede girar alrededor de un eje de giro y adaptarse para provocar el giro del gas contaminado. El rotor centrífugo comprende una pila de discos de separación cónicos truncados dispuestos en separación mutua de manera que delimitan entre ellos espacios intermedios para que el gas fluya a su través. El rotor centrífugo comprende además una cámara de salida dispuesta de manera central dentro de la pila de discos de separación y en comunicación con dichos espacios intermedios y se configura de esta manera para una separación de contracorriente de tal manera que el gas contaminado se hace girar y se conduce al interior de los espacios intermedios radialmente desde fuera de la pila de discos de separación y hacia el centro y a la cámara de salida central. El separador centrífugo comprende una salida de gas que comunica con la cámara de salida y adaptado para descargar el gas limpio del rotor centrífugo.

Los documentos EP 1273335 B1 y DE 101 63 924 A1 describen un dispositivo conocido para la limpieza del gas del cárter. El separador centrífugo del dispositivo conocido tiene una carcasa fija que delimita en su interior una cámara en la que el rotor centrífugo está dispuesto para girar. El separador centrífugo está dispuesto para fijarse al lado del motor de combustión, y se proporciona una línea de conducción externa para conducir el gas del cárter desde el motor a una entrada proporcionada en la carcasa y que comunica con el rotor centrífugo. Durante el funcionamiento, los contaminantes se separan del gas del cárter por el giro del rotor centrífugo, y en consecuencia la carcasa tiene una salida para los contaminantes separados (aceite y hollín) y una salida de gas para el gas limpio.

El documento SE 529 409 C2 se refiere a un dispositivo similar para la limpieza del gas del cárter. Este separador centrífugo tiene una carcasa fija que contiene el rotor centrífugo y que tiene una superficie de interfaz configurada para el montaje directo de la carcasa en una cubierta de válvula del motor de combustión. La superficie de interfaz está provista de una entrada de gas que, a través de una abertura en la cubierta de válvula, se comunica directamente con el gas del cárter en un espacio definido por la cubierta de válvula. Tal configuración da como resultado en la no necesidad de proporcionar una línea de conducción externa del gas del cárter. La carcasa comprende también una salida de gas para el gas limpio y un canal de recolección especial para los contaminantes separados.

El dispositivo de la técnica anterior ha demostrado ser muy eficaz para la limpieza del gas contaminado. Dentro de la industria de los vehículos existe un aumento constantemente de los requisitos medio ambientales con el fin de reducir las emisiones al medio ambiente. Los dispositivos indicados anteriormente se usan tradicionalmente para la limpieza de los gases del cárter de los grandes motores diésel. Sin embargo, existe una necesidad de limpiar también el gas del cárter de los motores de combustión más pequeños, por ejemplo, los motores diésel del orden de 5 a 9 litros o los motores aún más pequeños para los coches de pasajeros. Al mismo tiempo, la industria del automóvil establece altos requerimientos en términos de soluciones compactas y rentables que exhiben un alto rendimiento.

Sumario de la invención Un objeto de la presente invención es cumplir en su totalidad o al menos en parte la necesidad anterior.

De acuerdo con la presente invención, esto se logra mediante el dispositivo especificado en la parte precaracterizadora de la reivindicación 1 que se caracteriza por que la pila de discos de separación en el rotor centrífugo está dispuesta para girar en un espacio que se forma dentro del motor de combustión y que está dispuesto para recibir el gas contaminado, los espacios intermedios entre los discos de separación se comunican directamente con el espacio, y la salida de gas está dispuesta para conducir el gas limpio fuera del espacio a través de una pared que delimita el espacio.

El dispositivo de acuerdo con la invención usa de esta manera un espacio ya presente dentro del motor de combustión. Por ejemplo, para la limpieza del gas del cárter, es posible para un espacio adoptar la forma del cárter o de un espacio formado localizado dentro del bloque de motor y que comunique con el cárter. Otros posibles espacios son aquellos delimitados por los diversos tipos de cubiertas que pertenecen al motor, por ejemplo, el espacio dentro de una cubierta de válvula, una caja de cadena de distribución o una carcasa del volante. Para fines de limpieza del gas del cárter, tales espacios pueden estar dispuestos para comunicarse con el cárter a través de unos canales en el bloque de motor. El espacio formado dentro del motor constituye de esta manera un espacio delimitado por el rotor centrífugo. Esto significa que el separador centrífugo no necesita ni una carcasa individual

propia para contener el rotor centrífugo ni una línea de conducción individual propia para suministrar el gas contaminado al rotor centrífugo. El dispositivo de acuerdo con la invención ocupa casi ningún espacio fuera del motor, ya que la totalidad o sustancialmente la totalidad del separador centrífugo está alojado en el espacio de motor existente. El separador centrífugo tampoco necesita estar provisto de cualquier dispositivo de salida para los contaminantes separados del gas. En cambio, el rotor centrífugo está dispuesto, como un resultado de la separación de contracorriente, para impulsar los contaminantes separados radialmente hacia fuera desde la pila de discos de separación y directamente de vuelta al espacio que ya contiene el gas contaminado.

El rotor centrífugo puede estar localizado de manera ventajosa en el espacio, en tal espaciamiento de la pared de delimitación que el gas contaminado puede fluir de manera relativamente libre a lo largo de toda la extensión axial de la pila. Esto crea unas buenas condiciones para el gas contaminado a distribuir de manera equitativa (homogéneamente) a todos los espacios intermedios entre los discos de separación. Debido al espacio limitado alrededor de un motor de combustión, el separador centrífugo de la técnica anterior está configurado de manera que dicha carcasa fija lo rodea de una manera relativamente estrecha, es decir, el separador centrífugo está configurado con un espacio anular relativamente pequeño entre el rotor centrífugo y su carcasa circundante. Tal pequeño espacio anular puede dar como resultado una resistencia de flujo, provocando una distribución irregular del gas contaminado a los espacios intermedios en la pila de discos de separación. Por lo tanto, la invención puede hacer posible un rendimiento mejorado de separación en que el flujo libre a lo largo de toda la pila de discos de separación dé como resultado una distribución más regular del gas contaminado a todos los espacios intermedios entre los discos de separación.

En consecuencia, la invención propone un dispositivo que dé lugar a una limpieza eficaz del gas contaminado a partir de un motor de combustión y que sea tanto simple como compacto.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un motor de combustión que comprende un dispositivo para la limpieza del gas contaminado en el motor de combustión, comprendiendo el dispositivo (1) un separador centrífugo (2) para la limpieza del gas de los contaminantes suspendidos en el mismo en forma de partículas sólidas o líquidas, comprendiendo el separador centrífugo (2)

- un rotor centrífugo (3) que puede girar alrededor de un eje de giro (R) mediante un dispositivo de accionamiento (19, 19â?) y está dispuesto para hacer que el gas gire, en donde el rotor centrífugo (3) comprende una pila de discos de separación cónicos truncados (6) dispuestos en separación mutua de manera que delimitan unos espacios intermedios (7) entre los mismos para que el gas fluya a su través, -una cámara de salida (11) que está dispuesta de manera central dentro de la pila de discos de separación y se comunica con dichos espacios intermedios (7) , por lo que el rotor centrífugo (3) se configura para una separación de contracorriente de tal manera que se hace girar el gas contaminado y se conduce al interior de los espacios intermedios (7) radialmente desde fuera de la pila de discos de separación (6) y en dirección a la cámara de salida (11) central, y -una salida de gas (13, 13â?, 13â??) que se comunica con la cámara de salida (11) y está dispuesta para conducir el gas limpio desde el rotor centrífugo (3) , caracterizado por que la pila de discos de separación (6) en el rotor centrífugo (3) está dispuesta para girar en un espacio (4, 4â?) formado dentro del motor y dispuesto para recibir el gas contaminado, los espacios intermedios (7) entre los discos de separación se comunican directamente con el espacio (4, 4â?) , y la salida de gas (13, 13â?, 13â??) está dispuesta para conducir el gas limpio fuera del espacio (4, 4â?) a través de una pared (5, 5â?) que delimita el espacio.

2. Un motor de combustión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo de accionamiento (19, 19â?) está dispuesto de manera que la velocidad del rotor centrífugo es variable en relación con la velocidad del motor.

3. Un motor de combustión de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el dispositivo de accionamiento es un motor (19, 19â?) .

4. Un motor de combustión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por que el dispositivo de accionamiento (19) está localizado fuera del espacio (4, 4â?) .

5. Un motor de combustión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado por que se proporciona una unidad de cojinete (20a, 20aâ?, 20b, 21, 21a) en la pared de delimitación (5, 5â?) del espacio para soportar de manera giratoria el rotor centrífugo (3) en la pared (5, 5â?) .

6. Un motor de combustión de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que se proporciona una unidad de cojinete (20bâ?, 21b) adicional en el espacio (4, 4â?) , y las unidades de cojinete (20aâ?, 20bâ?, 21a, 21b) están dispuestas para soportar de manera giratoria el rotor centrífugo en los lados respectivos de la pila de discos de separación (6) .

7. Un motor de combustión de acuerdo con las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado por que el rotor centrífugo (3) está conectado de forma motriz al dispositivo de accionamiento (19) a través de un árbol de rotor (10) que se extiende a través de un conducto pasante de árbol en la pared de delimitación (5, 5â?) del espacio, configurándose el conducto pasante de árbol con dicha unidad de cojinete (20a, 20aâ?, 20b, 21, 21a) en la pared (5, 5â?) .

8. Un motor de combustión de acuerdo con las reivindicaciones 5 o 7, caracterizado por que el rotor centrífugo (3) está soportado de manera giratoria en solo dicha unidad de cojinete (20a, 20aâ?, 20b, 21, 21a) en la pared (5, 5â?) .

9. Un motor de combustión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicacione.

5. 8, caracterizado por que la salida de gas (13) se comunica con la cámara de salida (11) a través de una pared de extremo axial (9) localizada en la pila de discos de separación y dispuesta de manera distal alrededor de dicha unidad de cojinete (20a, 20b, 21) en la pared (5) .

10. Un motor de combustión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicacione.

5. 8, caracterizado por que la salida de gas (13â?, 13â??) se comunica con la cámara de salida (11) a través de una pared de extremo axial (9) localizada en la pila de discos de separación y dispuesta de manera proximal alrededor de dicha unidad de cojinete (20aâ?, 21a) en la pared (5, 5â?) .

11. Un motor de combustión de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que la salida de gas (13â?, 13â??) tiene la forma de un elemento tubular (15b) que rodea dicha unidad de cojinete (20aâ?, 21a) en la pared (5, 5â?) y que está conectado a la pared de delimitación (5, 5â?) del espacio, formando la salida de gas un conducto (18a) de salida en el que un soporte de cojinete (21a) de la unidad de cojinete (20aâ?, 21a) está dispuesto de manera tal que el gas limpio puede conducirse más allá del soporte de cojinete (21a) en el conducto de salida (18a) .

12. Un motor de combustión de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el motor es un motor eléctrico (19) .

13. Un motor de combustión de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el motor es un motor hidráulico (19â?) o neumático dispuesto para hacer girar el rotor centrífugo (3) por medio de un fluido que es presurizado por el motor de combustión durante el funcionamiento.

14. Un motor de combustión de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que el motor comprende una turbina (19â?) dispuesta en el espacio (4, 4â?) y conectada al rotor centrífugo (3) , y comprende un conducto para suministrar dicho fluido presurizado a un orificio localizado en el espacio (4, 4â?) y dirigido hacia la turbina (19â?) con el fin de hacer que gire la rueda de la turbina y, por lo tanto, el rotor centrífugo (3) .

15. Un motor de combustión de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que dicho fluido presurizado es 15 un lubricante para el motor de combustión.

16. Un motor de combustión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el separador centrífugo (2) comprende un ventilador (16, 17) localizado aguas abajo de la pila de discos de separación (6) y adaptado para compensar la caída de presión asociada con el flujo de gas a través del rotor centrífugo (3) .

17. Un motor de combustión de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado por que el ventilador está dispuesto en la salida de gas (13, 13â??) , proveyéndose la salida de gas de una carcasa de ventilador (17) que contiene un impulsor de ventilación (16) dispuesto en un árbol de rotor (10) que pertenece al rotor centrífugo (3) y que se extiende en la carcasa de ventilador (17) .

18. Un motor de combustión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el espacio (4) formado dentro del motor de combustión está delimitado por una cubierta (5) del motor, tal como una cubierta de válvula, una caja de cadena de distribución o una carcasa del volante.

19. Un motor de combustión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho gas contaminado es un gas del cárter ventilado de un cárter (5â?) del motor de combustión.

20. Un motor de combustión de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado por que el espacio (4â?) formado

dentro del motor de combustión es el cárter (5â?) del motor o un espacio formado dentro del bloque de motor y dispuesto para comunicarse con el cárter (5â?) .