AT525600A1 - Rekonditioniereinrichtung für schmieröl - Google Patents

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AT525600A1 ATA50838/2021A AT508382021A AT525600A1 AT 525600 A1 AT525600 A1 AT 525600A1 AT 508382021 A AT508382021 A AT 508382021A AT 525600 A1 AT525600 A1 AT 525600A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rekonditioniereinrichtung (1) für Schmieröl, insbesondere für eine Brennkraftmaschine (12), mit einem Gehäuse (2) mit zumindest einem Öleintritt (3) für mit Dieselkraftstoff kontaminiertes Schmieröl, mit zumindest einem Ölaustritt (4) für gereinigtes Schmieröl und mit zumindest einem Dampfaustritt (5), wobei innerhalb des Gehäuses (2) zumindest eine – insbesondere elektrische - Verdunstungseinrichtung (7) angeordnet ist. Um auf einfache Weise auch schwer flüchtige Verunreinigungen wie Dieselkraftstoff rasch und zuverlässig aus dem Schmieröl entfernen zu können, ist vorgesehen, dass das Gehäuse (2) einen mit Schmieröl zumindest bis zu einem definierten Ölniveau (240) füllbaren Ölraum (24) aufweist, wobei die Verdunstungseinrichtung (7) bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Rekonditioniereinrichtung (1) in einem durch das Schmieröl innerhalb des Ölraumes (24) gebildeten Ölbad unterhalb des Ölniveaus (240) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rekonditioniereinrichtung für Schmieröl, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse mit zumindest einem Öleintritt für mit Dieselkraftstoff kontaminiertes Schmieröl, mit zumindest einem Ölaustritt für gereinigtes Schmieröl und mit zumindest einem Dampfaustritt, wobei innerhalb des Gehäuses zumindest eine - insbesondere elektrische - Verdunstungseinrichtung angeordnet ist.
Unter Rekonditionieren wird hier insbesondere die substanzerhaltende Aufarbeitung von Schmieröl verstanden, um das rekonditionierte Schmieröl wieder in einen Schmierölkreislauf, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, zurückzuführen. Rekonditioniereinrichtungen der eingangs genannten Art dienen insbesondere dazu um flüchtige Bestandteile im Schmieröl, wie etwa Wasser oder Kraftstoff, zu entfernen, welche sich nachteilig auf die Schmierfähigkeit des Schmieröles
auswirken.
Aus der US 2007/0007189 A1 ist eine Rekonditioniereinrichtung für Schmieröl für eine Brennkraftmaschine bekannt, welche ein Gehäuse mit einer Kammer aufweist, in welche eine Öldüse einmündet. Von einem flachen Bodenbereich der Kammer geht ein Ölauslass aus. Weiters weist das Gehäuse einen Dampfauslass auf. In einer Ausführungsvariante ist die Kammer über eine Heizquelle beheizbar. Über die Öldüse wird mit Kraftstoff kontaminiertes Öl in die Kammer in feinen Strahlen eingesprüht. Dadurch können flüchtige Bestandteile im Öl entfernt und das Öl rekonditioniert werden. Die US 6,287,455 B1 offenbart eine ähnliche Rekonditioniereinrichtung.
Bei Wasser und leicht flüchtigen Stoffen ist die Verdunstungsrate direkt abhängig von der der Luft ausgesetzten Oberfläche. Somit kann durch Vergrößerung der Oberfläche die Verdunstungsrate von leicht flüchtigen Verunreinigungen wie Wasser
und/oder Benzin wesentlich gesteigert werden.
Die bekannten Rekonditioniereinrichtungen eignen sich somit insbesondere zur Entfernung von leicht flüchtigen Verunreinigungen im Schmieröl wie Wasser oder Benzin, welche rasch und bei relativ geringen Öltemperaturen von etwa 100 C bereits ausdampfen. Für die Entfernung von schwer flüchtigen Verunreinigungen im
Schmieröl wie beispielsweise Dieselkraftstoff sind diese
Rekonditioniereinrichtungen, welche auf die Bildung einer sehr geringen Ölfilmdicke oder von kleinen Öltröpfchen zur Verdampfung von flüchtigen Verunreinigungen
abzielen, weniger gut geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rekonditioniereinrichtung zu schaffen, mit welcher auf einfache Weise auch schwer flüchtige Verunreinigungen wie
Dieselkraftstoff rasch und zuverlässig entfernt werden können.
Ausgehend von einer Rekonditioniereinrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse einen mit Schmieröl zumindest bis zu einem definierten Ölniveau füllbaren Ölraum aufweist, wobei die Verdunstungseinrichtung bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Rekonditioniereinrichtung in einem durch das Schmieröl innerhalb des Ölraumes gebildeten Ölbad unterhalb des Ölniveaus angeordnet ist.
Versuche von Mervin Fingas (siehe Mervin Fingas, „The Evaporation of Oil Spills: Development and Implementation of New Prediction Methodology”. Proceedings of the 1999 International Oil Spill Conference. 2659-2669) zur Verdunstung von Ölfilmen haben ergeben, dass die Verdunstungsrate von Öl linear abhängig von der Masse und nicht - wie beim Wasser - von der der Luft ausgesetzten Oberfläche ist. Da das Verdunsten von Wasser kein Ziel bei der erfindungsgemäßen Rekonditioniereinrichtung ist, wird auf Oberflächen eines Ölfilms vergrößernde Maßnahmen verzichtet. Stattdessen wird durch den mit Öl bis zu dem definierten Ölniveau gefüllten Ölraum eine relativ große Ölmasse durch die
Verdunstungseinrichtung auf eine relativ hohe Temperatur gebracht.
Um eine definierte Menge Öl in der Kammer auf eine Temperatur zu bringen, bei
der Diesel beginnt auszudampfen, wird - im Vergleich zur Entfernung von Wasser und Benzin aus dem Schmieröl - ein größerer Energieeintrag benötigt. Um dies zu erreichen ist es vorteilhaft, wenn die Verdunstungseinrichtung ausgebildet ist, um das mit Dieselkraftstoff kontaminierte Schmieröl innerhalb des Gehäuses auf eine
Temperatur von mindestens 140 °C, vorzugsweise höchstens 160 °C, zu erwärmen.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verdunstungseinrichtung durch zumindest ein oder zumindest zwei, vorzugsweise
zumindest drei Heizstäbe, insbesondere mindestens fünf Heizstäbe gebildet ist.
Günstigerweise sind die Heizstäbe parallel zum Ölniveau angeordnet. Dies erlaubt
eine kompakte Anordnung und eine gute Ausnutzung des verfügbaren Raumes.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ölaustritt in einer Seitenwand des Gehäuses angeordnet ist, wobei das Ölniveau durch die
Höhenposition des Ölaustritts in der Seitenwand definiert ist. Der Ölaustritt stellt somit einen Überlauf für das Schmieröl dar, wodurch ein konstantes Ölniveau im
Ölraum gewährleistet ist.
Oberhalb des Ölraumes ist vorteilhafter Weise ein Luftraum im Gehäuse ausgebildet, wobei der Dampfaustritt vom Luftraum, vorzugsweise von einer - in Betriebslage der Rekonditioniereinrichtung bei bestimmungsgemäßer Verwendung höchsten Stelle des Luftraumes, ausgeht. Dies ermöglicht eine rasche Abführung der Dieseldämpfe.
Die Betriebslage der Rekonditioniereinrichtung ist jene Lage, die die Rekonditioniereinrichtung im beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingebauten
Zustand bei normalem Betrieb überwiegend einnimmt.
Um einen raschen Abtransport der ausdampfenden Bestandteile zu erzielen ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse einen Lufteintritt aufweist, wobei vorzugsweise der Lufteintritt in den Luftraum ebenfalls von einer - in Betriebslage - höchsten Stelle des Luftraumes ausgeht. Über den Lufteintritt wird Spülluft in den Luftraum eingeleitet, wodurch der Luftraum gespült und die Dieseldämpfe rasch durch den Dampfaustritt abgeführt werden können.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist die Verdunstungseinrichtung vorzugsweise über ein Thermomanagement - temperaturgesteuert und/oder weist eine Temperaturbegrenzungsvorrichtung, beispielsweise einen Überhitzungsschutzvorrichtung auf, um eine Überhitzung des Schmieröls zu vermeiden. Die Temperaturbegrenzungsvorrichtung kann beispielsweise durch
einen Temperatur-Bimetallschalter gebildet sein.
Um eine hohe Verdunstungsrate zu erreichen und Druckabfall in der Brennkraftmaschine zu reduzieren -um einen ausreichenden Öldruck im Schmierölsystem zu gewährleisten - ist es vorteilhaft, wenn der Zufluss an
Schmieröl begrenzt ist. Vorzugsweise ist dazu im Bereich des Öleintrittes oder im
Bereich der mit dem Öleintritt verbundenen Öleintrittsleitung eine Durchflusssteuervorrichtung angeordnet. Die Durchflusssteuervorrichtung ist in einer Variante durch eine Blende mit einer definierten Geometrie und vorgeschaltetem Druckbegrenzer gebildet. In einer weiteren Variante ist die Durchflusssteuervorrichtung als Drosselvorrichtung mit definiertem Durchflussquerschnitt und/oder definierter Durchflussquerschnittsfläche ausgeführt. Vorzugsweise ist stromaufwärts der Drosselvorrichtung ein Druckbegrenzer
angeordnet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Bereich des Lufteintrittes oder im Bereich der mit dem Lufteintritt verbundenen Lufteintrittsleitung eine erste Ventilvorrichtung, vorzugsweise eine erste Membran und/oder ein erstes Rückschlagventil, angeordnet ist. Dadurch wird der Austritt von Sekundäremissionen verhindert oder zumindest verringert. Um den Luftdurchsatz durch den Luftraum zur begrenzen ist es vorteilhaft, wenn im Bereich des Dampfaustrittes oder im Bereich der mit dem Dampfaustritt verbundenen Dampfaustrittsleitung eine zweite Ventilvorrichtung, vorzugsweise eine zweite
Membran und/oder ein zweites Rückschlagventil angeordnet ist.
Die Rekonditioniereinrichtung eignet sich besonders vorteilhaft für eine zumindest eine Ölverteilerleitung, insbesondere Hauptölverteilerleitung aufweisende Brennkraftmaschine, wobei eine zum Öleinrtritt führende Öleintrittsleitung mit der Ölverteilerleitung, insbesondere mit der Hauptölverteilerleitung der Brennkraftmaschine verbunden oder verbindbar ist und/oder dass zumindest eine vom Ölaustritt ausgehende Ölaustrittsleitung mit einem Kurbelraum und/oder einer Ölwanne der Brennkraftmaschine verbunden oder verbindbar ist. Vorzugsweise ist zumindest eine von einem Dampfaustritt ausgehende Dampfaustrittsleitung mit
einer Lufteinlassleitung der Brennkraftmaschine verbunden oder verbindbar.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten nichteinschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigen
schematisch:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Rekonditioniereinrichtung in einer axonometrischen
Darstellung und
Fig. 2 eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen
Rekonditioniereinrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte Rekonditioniereinrichtung 1 weist ein im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 2 mit einem Boden 20, einer Decke 21 und Seitenwänden - nämlich zwei gegenüberliegende Längsseiten 22 und zwei gegenüberliegende
Stirnseiten 23 - auf.
Im Bereich des Bodens 20 ist ein Öleintritt 3 zum Anschluss einer
Öleintrittsleitung 30 angeordnet. Im Bereich zumindest einer Stirnseite 23 befindet sich ein Ölaustritt 4 zum Anschluss einer Ölaustrittsleitung 40. Im Bereich der Decke 21, welche den geodätisch höchsten Bereich des Gehäuses 2 bildet, sind ein Dampfaustritt 5 zum Anschluss an eine Dampfaustrittsleitung 50 und ein Lufteintritt 6 zum Anschluss einer Lufteintrittsleitung 60 vorgesehen. Innerhalb des Gehäuses 2 ist eine vorzugsweise elektrische Verdunstungseinrichtung 7 angeordnet. Die Verdunstungseinrichtung 7 ist ausgebildet, um das mit Dieselkraftstoff kontaminierte Schmieröl innerhalb des Gehäuses 2 auf eine Temperatur von etwa 150 °C zu erwärmen. Die Heizleistung der elektrischen Verdunstungseinrichtung 7
kann typischerweise zum Beispiel etwa 300 bis 800 Watt betragen.
Das Gehäuse 2 weist einen mit Schmieröl bis zu einem definierten Ölniveau gefüllten Ölraum 24 auf. Die Verdunstungseinrichtung 7 ist im Ölbad innerhalb des Ölraumes 24 unterhalb eines definierten Ölniveaus 240 angeordnet. Über dem Ölraum 24 befindet sich ein Luftraum 25 des Gehäuses 2. Der Dampfaustritt 5 geht vom Luftraum 25 aus, der Lufteintritt 6 mündet in den Luftraum 25 ein. Das Ölniveau 240 wird durch die Höhenposition des als Überlauf wirkenden
Ölaustrittes 4 definiert. Die Verdunstungseinrichtung 7 wird im Ausführungsbeispiel durch insgesamt fünf Heizstäbe 70 gebildet, welche in zwei Reihen übereinander im mit Schmieröl gefüllten Ölraum 24 angeordnet sind, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Längsachsen 70a der Heizstäbe 70 sind dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zueinander und parallel zum Ölniveau 240 orientiert. Hier sind auch andere,
nicht dargestellte Anordnungen möglich.
Fig. 2 zeigt eine Brennkraftmaschine 12 mit einer Rekonditioniereinrichtung 1, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Öleintrittsleitung 30 ist mit einer Ölverteilerleitung 13 einer Brennkraftmaschine 12 und die Ölaustrittsleitung 40
über eine Ölrückflussleitung 14 mit einem nicht weiter dargestellten Kurbelraum
und/oder einer Ölwanne der Brennkraftmaschine 12 verbunden. Die Dampfaustrittsleitung 50 mündet in eine Lufteinlassleitung 15 der Brennkraftmaschine 12 stromabwärts eines Luftfilters 16.
Zum temperaturgesteuerten Betrieb der Verdunstungseinrichtung 7 ist ein einen Überhitzungsschutz inkludierendes Thermomanagement 8 vorgesehen. Die Temperatur der mit dem Schmieröl im Kontakt stehenden Oberfläche der Verdunstungseinrichtung 7 beträgt maximal 220 °C. Mit Bezugszeichen 80 ist eine beispielsweise durch eine Blende mit definierter Geometrie und vorgeschaltetem Druckbegrenzer gebildete Durchflusssteuervorrichtung für das Schmieröl bezeichnet. Diese Durchflusssteuerungsvorrichtung 80 kann auch als Drosselvorrichtung mit definiertem Durchflussquerschnitt und/oder definierter Durchflussquerschnittsfläche ausgeführt sein.
Die Durchflussteuerungsvorrichtung 80 ist so ausgelegt, dass der Öl-Volumenstrom durch den Öleintritt 3 innerhalb eines definierten Durchflussbereiches von beispielsweise 0,3 bis 0,7 l/min bleibt. Dadurch kann der Zufluss an Schmieröl
limitiert werden und eine hohe Verdunstungsrate erzielt werden.
Weiters ist zur Verringerung des Austrages von Sekundäremissionen im Bereich des Lufteintrittes 6 oder im Bereich der mit dem Lufteintritt 6 verbundenen Lufteintrittsleitung 60 ein erste Ventilvorrichtung 9, beispielsweise eine erste Membran und/oder ein erstes Rückschlagventil vorgesehen. Auch im Bereich des Dampfaustrittes 5 oder im Bereich der mit dem Dampfaustritt 5 verbundenen Dampfaustrittsleitung 50 kann eine zweite Ventilvorrichtung 10, beispielsweise eine zweite Membran und/oder ein zweites Rückschlagventil angeordnet sein, um den
Luftdurchsatz durch den Luftraum 25 zur begrenzen.
Die über die Öleintrittsleitung 30 und den Öleintritt 3 in den Ölraum 24 eingebrachte Menge an Schmieröl wird durch die im Schmieröl eingetauchte und vollständig von Schmieröl bedeckte Verdunstungseinrichtung 7 auf eine Temperatur von ungefähr 150 °C erhitzt, wodurch auch schwer flüchtige Verunreinigungen im Schmieröl wie Dieselkraftstoff in den Luftraum 25 ausdampfen. Über den Lufteintritt 6 wird Spülluft in den Luftraum25 eingeblasen, wodurch der verdunstete Dieselkraftstoff über den Dampfaustritt 5 aus dem Luftraum 5 austritt und über die Dampfaustrittsleitung 50 der Lufteinlassleitung 15 der Brennkraftmaschine 12
zugeführt und somit thermisch im Brennraum der Brennkraftmaschine 12 verwertet
wird. Das gereinigte Schmieröl fließt über die Ölaustrittsleitung und die Ölrückflussleitung 14 zurück zum Kurbelraum oder der Ölwanne der
Brennkraftmaschine 12.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Rekonditioniereinrichtung (1) für Schmieröl, insbesondere für eine Brennkraftmaschine (12), mit einem Gehäuse (2) mit zumindest einem Öleintritt (3) für mit Dieselkraftstoff kontaminiertes Schmieröl, mit zumindest einem Ölaustritt (4) für gereinigtes Schmieröl und mit zumindest einem Dampfaustritt (5), wobei innerhalb des Gehäuses (2) zumindest eine insbesondere elektrische - Verdunstungseinrichtung (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen mit Schmieröl zumindest bis zu einem definierten Ölniveau (240) füllbaren Ölraum (24) aufweist, wobei die Verdunstungseinrichtung (7) bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Rekonditioniereinrichtung (1) in einem durch das Schmieröl innerhalb des Ölraumes (24) gebildeten Ölbad unterhalb des Ölniveaus (240)
    angeordnet ist.
    Rekonditioniereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungseinrichtung (7) ausgebildet ist, um das mit Dieselkraftstoff kontaminierte Schmieröl innerhalb des Gehäuses (2) auf eine Temperatur von mindestens 140 °C, vorzugsweise höchstens 160 °C, zu
    erwärmen.
    Rekonditioniereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungseinrichtung (7) durch zumindest ein oder zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei elektrische Heizstäbe (70),
    insbesondere mindestens fünf elektrische Heizstäbe (70) gebildet ist.
    Rekonditioniereinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Heizstäbe (70) parallel zum Ölniveau (240) angeordnet sind.
    Rekonditioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölaustritt (4) in einer Seitenwand, vorzugsweise an einer Stirnseite (23), des Gehäuses (2) angeordnet ist, wobei das Ölniveau (240) durch die Höhenposition des Ölaustritts (4) in der Seitenwand definiert ist.
    11.
    12.
    9
    Rekonditioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Ölraumes (24) ein Luftraum (25) im Gehäuse (2) ausgebildet ist, wobei der Dampfaustritt (5) vom Luftraum (25), vorzugsweise von einer - in Betriebslage der Rekonditioniereinrichtung (1) bei bestimmungsgemäßer Verwendung - höchsten Stelle des Luftraumes (25),
    ausgeht.
    Rekonditioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen Lufteintritt (6) aufweist, wobei vorzugsweise der Lufteintritt (6) in den Luftraum (25) von einer - in
    Betriebslage - höchsten Stelle des Luftraumes (25) ausgeht.
    Rekonditioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungseinrichtung (7) - vorzugsweise über
    ein Thermomanagement (8) - temperaturgesteuert ist.
    Rekonditioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungseinrichtung (7) eine Temperaturbegrenzungsvorrichtung - vorzugsweise eine
    Überhitzungsschutzvorrichtung - aufweist.
    Rekonditioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Öleintrittes (3) oder im Bereich einer mit dem Öleintritt (3) verbundenen Öleintrittsleitung (30) eine Durchflusssteuervorrichtung (80) angeordnet ist.
    Rekonditioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Lufteintrittes (6) oder im Bereich einer mit dem Lufteintritt (6) verbundenen Lufteintrittsleitung (60) eine erste Ventilvorrichtung (9), vorzugsweise eine erste Membran und/oder ein erstes
    Rückschlagventil, angeordnet ist.
    Rekonditioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Dampfaustrittes (5) oder im Bereich einer mit dem Dampfaustritt (5) verbundenen Dampfaustrittsleitung (50) eine zweite Ventilvorrichtung (10), vorzugsweise eine zweite Membran und/oder
    ein zweites Rückschlagventil, angeordnet ist.
    13. Brennkraftmaschine (12) mit einer Rekonditioniereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zum Öleintritt (3) führende Öleintrittsleitung (3) mit einer Ölverteilerleitung (13) der Brennkraftmaschine (12) verbunden oder verbindbar ist, und/oder dass zumindest eine vom Ölaustritt (4) ausgehende Ölaustrittsleitung (4) mit einem Kurbelraum und/oder einer Ölwanne der Brennkraftmaschine (12)
    verbunden oder verbindbar ist.
    14. Brennkraftmaschine (12) mit einer Rekonditioniereinrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine von einem Dampfaustritt (5) ausgehende Dampfaustrittsleitung (50) mit einer Lufteinlassleitung (15) der Brennkraftmaschine (12) verbunden oder verbindbar ist.
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