CN103228874B - 带有集成的油分离装置的空心体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种至少局部构造成空心圆柱形的带有集成的油分离装置的空心体（2），在空心体（2）的空腔（3）中设置一个涡流发生器（4），空心体（2）具有至少一个端侧的输入口（9）用于将载油气体导入空腔（3）中，空心体（2）具有至少一个排出口用于排出分离出的油和用于排出去除了油的气体。根据本发明，在空腔（3）内并且沿流动方向看在涡流发生器（4）下游设置一个油分离环（5）。本发明的技术方案还包括一种具有这种空心体（2）的气缸盖罩。

Description

带有集成的油分离装置的空心体

技术领域

本发明涉及一种至少局部构造成空心圆柱形的并且在下文称为空心体的带有集成的油分离装置的主体，在空心体的空腔中设置一个涡流发生器，空心体具有至少一个端侧的输入口用于将载油气体导入空腔中并且空心体具有至少一个排出口用于排出分离出的油和用于排出去除了油的气体。该油分离装置尤其是设置在气缸盖罩的内燃机中。相应地，本发明还涉及一种气缸盖罩，其包括带有集成的油分离装置的空心体。

背景技术

术语“涡流发生器”在本发明的范畴中尤其理解为一种主体，其本身具有用于载油气体的流动通道或者涡流发生器与空心体（涡流发生器设置在空心体中）一起构成用于载油气体的流动通道，并且该流动通道使得气流强制形成涡流。涡流可使油沉积到流动通道的壁上。

在实践中在内燃机和活塞式压缩机中观察到泄漏损失，其归因于密封不完全。这种泄漏损失被称为窜气并且含有显著比例的油。就内燃机而言，因此通常将出现在凸轮轴上的窜气导回内燃机进气管段中。一方面为了最大限度地减少窜气造成的油损失并且另一方面确保最佳的燃烧和对环境的最小影响，已知，为窜气进行油分离处理并且将分离出的油导回油循环中。在此力求尽可能简单但却可靠且高效地构造相应的油分离系统。

DE102004011177A1公开了一种具有开头所述特征的带有集成的油分离装置的空心体。在圆柱形壳体内部设置一个螺旋形的涡流发生器，它使所输送的窜气（也被称为油雾或载油气体）基于沿由涡流发生器形成的螺旋线的流动进行旋转。通过该旋转油滴被甩向外部并且可沉积在空心体的壁上并且随后被排出。为了实现尽可能完全的油分离，除了改变各个螺旋线的导程和/或直径外，也建议依次设置多个涡流发生器，并且在不同涡流发生器中旋转方向也可改变。借助多个涡流发生器的串联连接虽然可提高分离效率，但仍产生不希望的大的流动损失和压力损失。

另外，已知多级的分离装置，其作为单独的结构单元由多个模块组合而成。这种分离装置需要非希望的大的安装空间，尤其是当其应被集成到气缸盖罩中时。例如DE10127820A1公开了一种这样的分离装置。

发明内容

有鉴于此，本发明所基于的任务是提供一种同类型的带有集成的油分离装置的空心体，该空心体能够以尽可能少的制造技术成本来改善窜气的油分离。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1特征的空心体来解决。根据本发明，沿流动方向看在集成到空心体中的在此构成第一油分离级的涡流发生器下游设置油分离器，该油分离器用作第二油分离级。有利的是，涡流发生器和油分离环同轴地设置在空心体的空腔中。

在此有利的是，涡流发生器构造为沿空心体轴向延伸的主体，该主体在圆周上具有或构成至少一个螺旋线，使得通过该螺旋线在涡流发生器的主体和空心体的内壁之间形成至少一个流动路径用于引导导入的载油气体并且用于在内壁上沉积油粒子。在此待去除油的窜气可通过端侧的输入口流入空心体中。

空心体例如可具有简单的管的形状，在此输入口可通过该管的一个敞开的端部构成。当窜气通过端侧的输入口进入时，窜气轴向或至少基本上轴向地流向作为第一油分离级的涡流发生器，涡流发生器则引起待去除油的气体的旋转运动。除了端侧的输入口外，也可设置其它的、尤其是径向的开口。

在本发明的一种特别优选的实施方式中，涡流发生器的主体至少局部具有第二螺旋线，由此至少局部形成两个平行延伸的流动路径。在此有利的是这样的空心体方案，其中，两个螺旋线设置在涡流发生器的起端区域，并且这样设置输入口，使得流入的载油空气（窜气）基本上无流动阻力地或以最小流动阻力进入空心体中。由于窜气主要通过在空心体内部形成的负压被吸入空心体的空腔中，所以试图通过最小化流动阻力来大致维持负压。在此例如可通过一个连接在凸轮轴空腔上的泵来产生所需负压。有利的是这样构造第二螺旋线，使得其大致在完整的总共360°的螺旋圈的一半上延伸。也可无限制地设置三个或更多平行的通过螺旋线分开的流动路径。

可这样构造所述或每个螺旋线，使得改变相应螺旋线的导程。优选两个螺旋线的导程一样大，并且导程总体上通过第一螺旋线规定或取决于对其的要求。有利的是这样改变导程，使得螺旋线的螺旋壁间距和因此由螺旋壁构成的流动路径或者说流动通道的横截面减小。由此窜气在其流动路径的进程中进一步加速并且空心体空腔中存在的负压基本上得以维持。

为了排出分离出的油和/或去除了油的窜气，可在空心体中在壳面上设置一个或多个排出口，并且通过设置在空心体空腔中的、设置在排出口下游的导流元件将去除了油的、沿轴向流过空心体的气体向径向排出口的方向转向外部。通过一个或多个沿流动方向看设置在壳面上的用于气体的排出口上游的油排出口将沿流动方向看沿空心体内壁流动的分离出的油排出空心体。另外，排出口也可设置在与输入口相对置的轴向端部上。

根据本发明的另一种优选的实施方式，在涡流发生器中集成旁路通道。该旁路通道在此可由轴向的、在两侧敞开的穿过涡流发生器的通孔构成。在此可通过集成的旁通阀根据压力释放该旁通孔。根据一种优选的实施方式，如除了根据本发明设置的端侧的输入口外还设有至少一个在壳面上的输入口，则也可对这些不同的输入口进行功能划分。例如，所述至少一个壳面上的输入口通入涡流发生器的流动路径中，而端侧的输入口则配置给旁通阀。在这种实施方式的范畴中有利的是，通过用于涡流发生器的在壳面上的输入口已经基于径向流入产生一定的涡流，该涡流通过流动调节器的螺旋形结构得到进一步加强。相反，旁通阀可通过端侧的输入口直接轴向地例如克服弹簧力地被加载，但流过旁通孔的窜气在涡流发生器的端部上优选被这样转向，使得该窜气被引导经过设置在下游的油分离环。

本发明的另一方面致力于分离效率的提高，尤其是应可变地适应小和大的体积流量。为此目的，在一种多线的实施方式中，涡流发生器可在输入侧（窜气经输入口流过输入侧）上具有阻塞机构，该阻塞机构可释放或封闭至少一个在各螺旋线之间形成的流动路径。可以以特别简单的方式压力控制地操作阻塞机构。在涡流发生器和油分离环之间存在第一压力，在涡流发生器的输入侧上存在第二压力并且根据第二压力和第一压力之间的压差释放或封闭所述至少一个流动路径。

因此公开了一种集成的油分离装置或油分离装置的涡流发生器形式的第一级，其可根据涡流发生器输入侧和输出侧之间的压差、即根据体积流量进行切换。代替固定的几何形状（其对于不同的体积流量和在此出现的压差构成折衷），上述优选的实施方式在大范围的窜气体积流量上允许很好的油分离效率，且同时压力损失增加有限。

在涡流发生器的功能中要考虑，为了产生高效油分离所需的离心力，应存在一定的流速和因此一定的压差。为了在小窜气体积流量下维持希望的压力，根据所述优选的实施方式，通过仅打开所述多个流动路径之一的入口来提供小的流动横截面。通过流动路径之一的分离在此可以与在小体积流量下已经出现的压差和相应的流速合理适配。

为了在体积流量增加时避免过大的压力损失，通过根据压力运行的阻塞机构增大流动横截面，其方式为释放螺旋线之间的另一流动路径或多个流动路径。适宜的是，在小于预定的压差时至少一个流动路径的入口是封闭的并且在超过该预定的压差时阻塞机构释放该入口。

在一种优选的实施方式中，涡流发生器具有至少三个螺旋线和因此三个流通通道，随着压差增大，阻塞机构依次释放第二和第三流动路径。

如在下文还将说明的，阻塞机构可构造为滑块、销或类似物，并且阻塞机构通过作用的压差例如克服弹簧的力被进给。在此尤其是可规定，在依次释放其它流通通道时，相应入口分别首先仅部分地并且在进一步的行程中最终完全打开。通常规定，在大的压差下在阻塞机构的一个终端位置中所有流通通道打开，以便为油分离提供最大的流动横截面。

因为在小的体积流量下也要进行油从窜气中的分离，所以根据本发明的一种优选的实施方式，通入第一流动路径的入口始终不完全封闭。本发明的范畴包括这样的实施方式，其中，在小的压差的情况下在阻塞机构的第一终端位置中通入第一流动路径的入口完全打开或者被阻塞机构部分遮挡和因此部分封闭，以便进一步减小流动横截面或者在特别小的体积流量下提高压差。

为了能够排出极大体积流量的窜气，其可能例如在内燃机负荷大时或在内燃机故障时产生，也可与在各螺旋线之间形成的流动路径无关地设置一个另外的呈上述旁路通道形式的流动路径，该流动路径平行于由螺旋线限定的流动路径延伸并且在输入侧上设有上面已经说明的旁通阀。

为了根据在涡流发生器的输入侧和输出侧之间的压差调节阻塞机构，必须使第一压力作用于阻塞机构的一侧并且使第二压力作用于阻塞机构的另一侧。尤其是可为此设置涡流发生器的旁路通道，该旁路通道将阻塞机构的一侧与在涡流发生器和油分离环之间的空间连接起来。

为了进一步构造涡流发生器和阻塞机构，在本发明的范畴中产生不同的可能性。阻塞机构可设置在涡流发生器的朝向输入侧敞开的容纳空间中，并且流动路径分别通过一个开口与该容纳空间连接。通过阻塞机构在容纳空间中的纵向移动，通入各个流动路径的开口被依次释放；如上所述，优选第一流动路径在阻塞机构的任何位置中优选至少不完全封闭。

为了能够释放各个开口，原则上可使用不同措施。通入容纳空间中的开口例如可沿容纳空间的圆周线设置，阻塞机构则在其朝向输入侧的端部上具有不同深度的、配置给各个开口的回弹部但根据本发明的一种优选的实施方式规定，用于不同流动路径的开口沿纵向彼此错位地设置，阻塞机构构造为简单的内销。这种实施方式的特征在于结构特别简单，其中将阻塞机构集成到涡流发生器中实现了安装空间的最小化。通过将阻塞机构构造为可纵向移动的内销也可简单地打开和封闭多于三个流动路径，在此内销也允许简单集成旁通阀。

内销的移动通常通过止挡来限定，由此同时防止内销掉出。止挡例如可由容纳空间中的台阶、环、螺栓或类似物构成。如在制造空心体时从涡流发生器的输入侧安装内销，则适合通过台阶限定该销向输出侧方向的移动并且通过单独的例如环或螺栓形式的元件来限定向输入侧方向的移动。

在阻塞机构作为内销的实施方式中，必须维持精确配合，该配合一方面允许内销持久的可移动性并且另一方面确保销相对于容纳空间的充分密封。

根据上述实施方式，空心体只需具有端侧的输入口，以便一方面以第二压力加载阻塞机构并且另一方面将窜气导入涡流发生器中，而根据一种替换的实施方式，空心体除了端侧的输入口外还可具有径向开口，所述径向开口分别直接配置给在各螺旋线之间形成的流动路径之一，在此阻塞机构构造为滑套，以便与压力相关地控制窜气直接进入各个流动路径中。为了以输入侧的第二压力加载构造为滑套的阻塞机构，设置端面侧的输入口。

在将阻塞机构构造为滑套的实施方式中，该滑套优选不可相对旋转地设置在涡流发生器上并且设有贯通部，所述贯通部配置给空心体的径向开口，以便根据压差依次释放各个流动路径。尤其是空心体的径向开口可具有钻孔的形状并且沿空心体的圆周线设置，滑套的至少一部分贯通部具有长孔的形状，所述长孔沿空心体的纵向延伸。沿圆周线设置径向开口的优点在于，涡流发生器的所有流动路径可具有相同的可用于油分离的长度。

在将阻塞机构构造为滑套时，通过弹簧的力辅助可特别简单的地进行，滑套也允许集成旁通阀。

本发明的技术方案还包括具有上述空心体的气缸盖罩。空心体在此可设置在罩内侧上并且尤其是在安装状态中平行于由气缸盖罩覆盖的凸轮轴延伸。两种措施单独或组合设置能够总体上减少安装空间。

待净化的窜气通过端侧的输入口和/或其它输入口流入空心体中。在此为了避免油从旋转的凸轮轴直接被甩入这些输入口中，可使用元件如碰撞板或挡板，其挡住端侧的输入口和/或其它开口之间的直接视线。

气缸盖罩具有罩体，该罩体至少覆盖发动机缸体的一个凸轮轴。根据本发明的空心体在此可制造为单独的部件并被固定在罩体上。另外，空心体也可一体制造为罩体的区段。还可想到，根据本发明的空心体一方面由罩体构成并且另一方面由单独的部件构成。该单独的部件和相应的罩体区段例如可按照半壳形式结合。

附图说明

下面根据附图借助实施例详细说明本发明。附图如下：

图1为根据本发明的带有集成的油分离装置的空心体的可能的实施方式的纵剖面图；

图2为根据图1的空心体沿剖面线A-A的横截面图；

图3为待集成到空心体中的涡流发生器可能的实施方式的示意图；

图4a-4g为油分离环的不同的可能的实施方式；

图5为带有集成的油分离装置连同旁路通道的空心体的横截面图；

图6、7为具有集成的涡流器的空心体的局部剖面图，所述涡流器具有可轴向移动的螺旋线（区段）；

图8为根据本发明的空心体的一种替换的实施方式；

图9为根据图8的涡流发生器的透视图；

图10a和10b为图8所示的具有阻塞机构的空心体的局部图，该阻塞机构处于不同的功能位置中；

图11为阻塞机构的一种替换的实施方式的透视图；

图12为具有图11所示的阻塞机构的空心体的一种替换的实施方式的剖面图；

图13为图12所示的空心体的半剖面图；

图14a至14c为图12所示的相对于图13旋转了120°的空心体的半剖面图并且图11所示的阻塞机构处于不同的功能位置中；

图15a至15c为具有用于分离窜气的空心体的气缸盖罩的透视图、根据图15a的线A-A的纵剖面图或根据图15b的线B-B的横截面图；和

图16为气缸盖罩的一种替换的实施方式的纵剖面图。

具体实施方式

图1示意性示出根据本发明的带有集成的油分离装置的空心体2。油分离装置在此由空心体2的空腔3、设置在空腔3中的涡流发生器4、油分离环5以及排油通道6和排气通道7构成。空心体2具有一个端侧的输入口9。待去除油的窜气通过端侧的输入口9流入空腔3中。基于在涡流发生器4中作用的离心力，窜气的较重的油粒子被挤到空腔3的内壁2a上并且作为油膜分离。

在下游设置在输入口9后面的、用作第一分离级的涡流发生器4构造成大致螺旋形的，该涡流发生器在圆周上具有至少一条螺旋线S1、S2。在此通过螺旋线S1、S2在涡流发生器4的主体和空心体2的内壁2a之间形成流动路径SW1、SW2用于引导导入的载油气体（油雾、窜气）。涡流发生器4与空腔3的壳面2a构成螺旋形的流动路径，并且螺旋线S1、S2的导程可在长度上变化、尤其是沿流动方向减小。借助导程可直接影响涡流发生器4的流动路径SW1、SW2的流动横截面并且因此影响流动路径SW1、SW2中的流速。例如流动横截面A的减小引起相应流动路径区段中流速的提高。

尤其是在图3中可见，涡流发生器4可至少局部地具有另一螺旋线S2。在所示实施例中，该第二螺旋线S2大致在完整的（360°延伸的）螺旋圈的一半上延伸。在此，第二螺旋线的延伸相对于第一螺旋线S1的延伸同向地（相同的方向）构造并且就其轴向起点而言沿流动方向（向前）错位、尤其是错位大约一半的螺旋线长度设置。由此尤其是在螺旋线的起端可以至少局部地形成两个平行延伸的具有尽可能小的流动阻力的流动路径SW1、SW2。

经由输入口9进入空腔3中的窜气通过涡流发生器4被强制形成涡流，由此较大的离心力作用到悬浮于窜气中的油上。不能跟随流动的油粒子（油滴和/或固体颗粒）因此作为油膜分离到空腔3的壳面2a上。通过涡流发生器4引起的离心力如此之大，以致小质量的油粒子也被分离。通过流动继续向下游推动油膜。

涡流发生器4对窜气施加涡流，由此随着与空心体2轴线的径向距离的渐增，悬浮于油雾中的油粒子的比例和质量增加。在下游设置在涡流发生器4后面的、构成第二油分离级的油分离环5直接处于在壳面侧的空腔区域中积聚有油粒子的气流中。油分离环5局部以其圆周支承在空腔3的壳面2a上。有利的是，在油分离环5的圆周上设置沿轴向延伸的凹槽5a，由此油分离环5并不沿其全圆周贴靠在空腔3的壳面2a上并且分离出的油或者说在壳面2a上流动的油膜可向排油通道6方向流动。

在根据图4a至4g的实施方式中示出油分离环5的不同的优选实施方式。油分离环5在每一实施方式中对于在壳面区域内的流动都构成碰撞元件形式的显著的流动障碍。悬浮于窜气中的油粒子可以不跟随油分离环5上的快速的方向变换，而是撞击到油分离环5的端面上并且这样从油雾中分离出。如同涡流发生器4，油分离环5也借助由现有技术已知的材料锁合、形锁合或力锁合的方法固定在空心体2的空腔3内所希望的位置中。

根据图4a，油分离环5在简单的实施方式中构造为实心的圆环形的碰撞元件（圆环形的碰撞板）。

在图4b中，根据图4a的油分离环设有大量小孔或孔排。在该实施方式中，可通过设置多个相同的圆环盘——其依次转动错位地设置并且通过连接元件5b连接成复合体——构成相互连接的各空腔的系统，从而形成穿过油分离环5的空腔迷宫。油分离环5的端面还构成碰撞元件，而迷宫构成碰撞元件和转向元件的组合。借助该碰撞元件和转向元件的组合也从油雾中分离出较轻的油粒子，使得油雾在油分离环5的下游现可看作被净化的气体。用于油分离环5的上述实施方式的材料例如可以是多孔的塑料或烧结材料。优选油分离环5也包括塑料编织物或金属编织物（图4c），其构成大量空腔和迷宫，在此油分离环5则优选包括空心圆柱形的支承环T（图4d），该支承环支承编织物并且还用于编织物在空腔3中的固定。

无论如何，油分离环5都不以其全圆周贴靠在壳面2a上。相反，油分离环5具有相应的沿圆周的凹槽5a，使得分离出的油作为油膜可沿空腔3的壳面2a流过油分离环5的圆周壳面中的凹槽。

在油分离环5的在图4e和4f中所示的另一实施方式中，沿流动方向看，在烧结材料、塑料编织物或金属编织物和/或打孔的金属板环的下游设置一个封闭的环50（包箍），所述环包括沿圆周的径向向外指向的接片区域50a（用于径向支承在空腔3中的支承接片）。支承/保持烧结材料、编织物和/或打孔的金属板环的支承环T防止在油分离环中分离出的油被朝向空心体中心方向带动。封闭的环50对于流动而言构成另一碰撞元件并且为在油分离环的迷宫式的分离区域内流过油分离环5的气流只提供径向向外向空心体2的内壁2a方向运动的可能性。

在任何情况下，油雾流向或流过油分离环5，使得油颗粒在其上沉积并且流向（基于第一分离级“涡流发生器”）已处在空腔3的壳面上的油膜。根据一种优选的实施方式，如空心体2不构造成旋转地或可旋转地支承的主体，则可通过轴体的倾斜安装位置（目的：通过重力和倾斜流出）或通过其它适合的措施如被净化的气流的特殊引导部（目标：“带动”分离出的油）来实现分离出的油的排出。

由于设置在涡流发生器4下游的附加的油分离器构造为环，所以总是为气流提供最小流动横截面（环的内横截面）。因此高效且可靠地保护了油分离装置免受由于冰冻或堵塞造成的功能损失。

在油分离环5的下游、例如在空心体2的末端上设有排油通道6以及排气通道7（图1）。排油通道6和排气通道7例如在端面邻接空心体2。由于被净化的气体仅在空心体2的轴线附近流动，所以排气通道7或其排出口也位于空心体2的轴线附近，因而排气通道7仅接纳和排出被净化的气体。横截面为T形的潜管12以其中心的分腿伸入在端面敞开的空心体2中并且在中心构成排气通道7并且在边缘与空心体2的壁构成排油通道6。在空心体2的内部，中心的伸入空心体的潜管12的壁在保持规定的轴向间距的情况下与油分离环5的内径（或者说其圆环形的内壁）对齐，从而通过在排油通道6的起端与油分离环5之间形成流动稳定的区域11，分离出的油或者说油膜在该区域中可几乎不受从旁边流过的被净化的气体的影响而流出。在油分离装置的一种扩展方案中，通过空心体2末端上的内侧倒角促进分离出的油或者说油膜的流出。这样选择倒角的角度，使得在考虑发动机安装位置的情况下在发动机静止时分离后的油也可自动流出。

根据图5中所示的油分离装置的一种扩展方案，一个旁路通道21在涡流发生器4中轴向延伸，所述旁路通道可借助旁通阀22释放，以便为窜气释放附加的流动横截面并因此确保空心体2内相应的压力调节。旁路通道21（沿流动方向看）在涡流发生器4的末端区域中优选与涡流发生器4的纵轴线成0°和110°（尤其是约90°）之间的角度通入空腔3中。旁路通道21通入空心体2的空腔3中的出口角优选确定成使从旁路通道21流出的窜气加载（流向、绕流或穿流）沿流动方向看设置在下游的油分离环5，以便在其上进行尽可能高效的油分离。在一种优选的实施方式中，旁路通道21在其排出区域中这样构造，使得其排出口（或其排出通道区段）的中轴线与涡流发生器4的纵轴线成约90°地延伸。这样构造涡流发生器4，使得其将空心体2的空腔3分为两个压力技术上分开的并且可经由旁通阀22连接的压力区域。当通过经由排气通道7连接的泵P（该泵在空心体2的空腔3中产生负压）产生过强的压力或空心体2外部区域中窜气的压力过大时，旁通阀22打开并且为窜气释放旁路通道21。通过这种方式，经由涡流发生器4的压力降可以与体积流量相关地几乎保持不变并且涡流发生器4能够以预定的效率运行。

根据图6和7中所示的本发明的一种扩展方案，至少一条螺旋线S1、S2构造成至少局部地可轴向移动地支承在涡流发生器4的基体上。尤其是至少一条螺旋线S1、S2（或螺旋线的壁）至少局部地在涡流发生器4的基体上可移动，使得可主动地改变/调节螺旋形的流动路径的横截面。这种主动调节例如可通过窜气气流本身来进行。壁（或相应的螺旋线（区段））为此可纵向沿着或者在涡流发生器4的基体上移动地支承在其上。通过预定的力（例如通过（复位）弹簧）将可移动的螺旋线（区段）保持在预定的位置中，直到通过流过的窜气产生大于弹簧力的流动力并且使螺旋线（区段）根据流动压力轴向沿流动方向向前移动。替换或附加地，也可手动或自动地根据预定的控制参数实现这种轴向调节。可移动支承的螺旋线（区段）以点图填充地示出，在图7中示出可移动的螺旋线（区段）的不同于图6的运行位置，在该运行位置中螺旋线（区段）在流动方向上移动一段距离x。

图8示出空心体2的一种替换的实施方式，其中涡流发生器具有三个螺旋线S1、S2、S3和相应三个流动路径SW1、SW2、SW3。

如上所述，涡流发生器4的流动路径SW1、SW2、SW3设置用于将油从窜气中分离出，在此基于流动路径SW1、SW2、SW3减小的宽度和因此螺旋线S1、S2、S3减小的导程，流动路径SW1、SW2、SW3中的流速从涡流发生器4的输入侧24起增大，由此窜气中含有的油通过所产生的离心力被甩向外部并且沉积到空心体2的内壁2a上。为了确保高效的油分离，在此窜气须具有一定的流速。该流速在此基本上通过在涡流发生器4输入侧24上作用的第二压力p₂和在涡流发生器4和油分离环5之间的间隔中作用的第一压力p₁之间的压差Δp来确定。

为了避免在窜气体积流量小时压差Δp和因此流速过小，根据压力改变设置用于油分离的流动横截面。

根据图8中所示的方案，为此设置内销形式的阻塞机构26，该阻塞机构设置在涡流发生器4的一个朝向涡流发生器4输入侧24敞开的容纳空间27中。输入侧24在此朝向端侧的输入口9。

空心体2在图8中所示方案的作用方式可在比较观察图8、图10a和图10b时看出，它们示出处于不同功能位置中的阻塞机构26。压差Δp从图8经图10a直至图10b增加。根据图8和9，三个流动路径SW1、SW2、SW3分别通过一个开口32a、32b、32c与容纳空间27连接。阻塞机构26被弹簧33压向第一终端位置方向；附加地，在输入侧24上作用的第二压力p₂以及所述第一压力p₁通过涡流发生器4的中央通道34作用在阻塞机构26相对置的两侧上。

根据图8，由于窜气体积流量小，所以压差Δp这样小，以致由弹簧33施加的力足以将阻塞机构26保持在第一终端位置中。在阻塞机构26的第一终端位置中，通入第一流动路径SW1的开口32a始终打开，而通入第二和第三流动路径SW2、SW3的开口32b、32c则通过阻塞机构26封闭。

随着窜气体积流量的增大，输入侧24上的第二压力p₂和因此压差Δp也增大，使得阻塞机构26克服弹簧33的力移动。根据图10a和10b，随着压差Δp增大，首先通入第二流动路径SW2的开口32b并且随后通入流动路径SW3的开口32c被释放。因此用于油分离的流动横截面增大，从而可避免压差的过度上升并且涡流发生器4可在对于油分离最佳的范围内运行。

图8、图10a和图10b示例性示出三个功能位置，在其中一个开口32a、两个开口32a、32b或全部三个开口32a、32b、32c被完全释放。在未示出的中间位置中，通入第二流动路径SW2的开口32b或通入流动路径SW3的开口32c部分打开，以便在阻塞机构26的整个行程上均匀且连续地改变有效用于油分离的横截面。

为了在负荷峰值或故障运行中消除过压，可在阻塞机构26中简单地集成旁通阀21，该旁通阀从输入侧24通入通道34中，该通道又构成旁路通道。

图11至13和图14a至14c涉及根据本发明的空心体2的一种替换的实施方式，在其中设置一个滑套作为阻塞机构26'。根据上述实施方式内销作为阻塞机构26被插入涡流发生器4中，而根据该替换实施方式，滑套被作为阻塞机构26'，该滑套以一个套筒区段设置在空心体2的内壁2a和涡流发生器4的各个螺旋线S1、S2、S3之间。空心体2除了具有端侧的输入口9外还沿圆周线具有分别以120°错开设置的径向开口35a、35b、35c，其分别配置给涡流发生器4的流动路径SW1、SW2、SW3之一。相应于在图8、9、10a和10b中所描述的实施方式，通入第二和第三流动路径SW2、SW3的径向开口35b、35c与作用的压差Δp相关地被打开或封闭，而通入第一流动路径SW1的径向开口35a则始终或至少不完全封闭。

为了使均匀地沿圆周线设置的径向开口35a、35b、35c能够不同程度地打开和封闭或在每个功能位置中保持打开，构造为滑套的阻塞机构26'根据图11具有不同成形的贯通部36a、36b、36c。配置给第一流动路径SW1和相应径向开口35a的贯通部36a构造为长孔，使得第一流动路径SW1与空心体2周围环境的连接始终打开。配置给第二流动路径SW2和相应径向开口35b的贯通部36b构造为较短的长孔，使得从小的压差Δp起第二流动路径SW2首先封闭。最后，配置给第三流动路径SW3和相应径向开口35c的贯通部36c构造成圆形，使得在阻塞机构26'的第二终端位置中第三流动路径SW3才被完全释放。

图13、14a、14b和14c示出所说明的功能位置。在图13的半剖面图中可见配置给第一流动路径SW1和第三流动路径SW3的贯通部36a、36c。图14a以围绕纵轴线旋转了120°的半剖面图示出通入第二和第三流动路径SW2、SW3中的径向开口35b、35c。在所示的第一终端位置中，仅通入第一流动路径SW1的入口被释放。

如图8、9、10a和10b中所示的实施方式，阻塞机构26'首先通过弹簧33保持在该位置中，在该位置中通过涡流发生器4中的中央通道34第一压力p₁作用在阻塞机构26'的一侧上并且通过端侧的输入口9存在于输入侧24上的第二压力p₂作用在阻塞机构26'的另一侧上。因此，在压差Δp增加时，阻塞机构26'克服弹簧33的复位力移动，使得首先第二流动路径SW2和相配的径向开口35b之间的连接通过阻塞机构26'的相应的贯通部36b被释放（参见图14b）。在压差Δp进一步增加时，阻塞机构26'最终进入第二终端位置中，在该终端位置中所有流动路径SW1、SW2、SW3被释放（图14c）。

为了将构造为滑套的阻塞机构26'可纵向移动但不可相对旋转地保持在涡流器4上，阻塞机构26'可在贯通部36a、36b、36c之间具有纵向槽37，其与涡流器4上相应的突出部38共同作用。

图15a示出具有罩体39的气缸盖罩，该罩体设置用于覆盖发动机缸体上的至少一个凸轮轴40。图15b示出沿图15a的线A-A的纵剖面图，其中也示出被罩体39覆盖的凸轮轴40。此外可以看出，直接设置在罩体39下方，平行于该凸轮轴且与其侧向错位地设置上述用于从窜气中分离油的空心体2，由此总体上将所需的安装空间降低到最小限度。在发动机阀区域中产生的窜气通过端侧的输入口9进入空心体中并且随后通过涡流发生器4和油分离环5去油净化，并且分离出的油和被净化的窜气如上所述彼此分开地被排出。在比较观察图15b和15c时可看出，根据所示实施例，罩体39和空心体2被制造为分开的部件，空心体2例如可通过螺栓固定在罩体39上。

作为替换方案，空心体2也可完全或部分由罩体39的区段构成。图16示出一种相应的实施方式，其中，空心体2构造为一体的罩体39的集成部分。为了避免油从凸轮轴直接被甩入输入口9中，亦可在凸轮轴40和输入口9之间的自由视线中设置碰撞板或挡板形式的附加元件，为简明起见在附图中未示出所述元件。

另外在图16中还示出，在不具有阻塞机构26、26'的实施方式中，适宜的是可设置一个在壳面上的径向开口35。在正常运行中窜气通过该壳面上的径向开口35进入相配的流动路径SW中，而端侧的输入口9配置给旁通阀22，该旁通阀根据压力封闭连接的旁路通道21。

Claims (14)

1.一种至少局部构造成空心圆柱形的带有集成的油分离装置的空心体(2)，在空心体(2)的空腔(3)中设置涡流发生器(4)，空心体(2)具有至少一个端侧的输入口(9)，载油气体能通过该输入口被导入空腔(3)中，空心体(2)具有至少一个排出口用于排出分离出的油和用于排出去除了油的气体，其特征在于，在空腔(3)内部且沿流动方向看在构成第一油分离级的涡流发生器(4)下游设置作为第二油分离级的油分离环(5)，油分离环(5)对于在空腔(3)的内壁(2a)区域内的流动构成碰撞元件形式的流动障碍。

2.根据权利要求1所述的空心体(2)，其特征在于，所述油分离环(5)以其外部的壳面贴靠在空心体(2)的内壁(2a)上并且在其外部的壳面内具有至少一个轴向延伸的凹槽(5a)。

3.根据权利要求1或2所述的空心体(2)，其特征在于，所述涡流发生器(4)具有集成的旁路通道(21)。

4.根据权利要求1或2所述的空心体(2)，其特征在于，所述涡流发生器(4)构造为沿空心体(2)轴向延伸的主体，该主体在圆周上具有至少一个螺旋线(S1、S2、S3)，使得通过该螺旋线(S1、S2、S3)在涡流发生器(4)的主体和空心体(2)的内壁(2a)之间形成流动路径(SW1、SW2、SW3)用于引导导入的载油气体。

5.根据权利要求4所述的空心体(2)，其特征在于，所述涡流发生器(4)的主体至少局部具有第二螺旋线(S2、S3)，使得至少局部形成两个平行延伸的流动路径(SW1、SW2、SW3)。

6.根据权利要求5所述的空心体(2)，其特征在于，在涡流发生器(4)和油分离环(5)之间存在第一压力(p₁)并且在涡流发生器(4)的输入侧(24)上存在第二压力(p₂)，在所述输入侧(24)上的阻塞机构(26)根据第二压力(p₂)和第一压力(p₁)之间的压差(Δp)释放或封闭在螺旋线(S1、S2、S3)之间形成的流动路径(SW1、SW2、SW3)中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的空心体(2)，其特征在于，在小于预定的压差(Δp)时所述阻塞机构封闭通入至少其中一个流动路径(SW1、SW2、SW3)的入口并且在超过预定的压差(Δp)时所述阻塞机构(26、26')释放该入口。

8.根据权利要求6所述的空心体(2)，其特征在于，所述涡流发生器(4)具有至少三个螺旋线(S1、S2、S3)。

9.根据权利要求6所述的空心体(2)，其特征在于，所述阻塞机构(26、26')沿空心体(2)的轴线可纵向移动地被引导并且被弹簧(33)加载。

10.根据权利要求6所述的空心体(2)，其特征在于，所述阻塞机构(26)设置在涡流发生器(4)的朝向输入侧(24)敞开的容纳空间(27)中，并且流动路径(SW1、SW2、SW3)分别通过一个开口(32a、32b、32c)与该容纳空间(27)连接。

11.一种气缸盖罩，其包含根据权利要求1至10之一的空心体(2)。

12.根据权利要求11所述的气缸盖罩，其特征在于，所述空心体(2)设置在罩内侧上。

13.根据权利要求11或12所述的气缸盖罩，其特征在于，在输入口(9)前面设置至少一个元件，该元件防止油通过在安装状态中被气缸盖罩覆盖的凸轮轴(40)直接被甩入输入口中。

14.根据权利要求11或12所述的气缸盖罩，其特征在于，所述空心体(2)在安装状态中平行于或基本上平行于被气缸盖罩覆盖的凸轮轴(40)。