CZ292429B6

CZ292429B6 - Zařízení pro odlučování oleje

Info

Publication number: CZ292429B6
Application number: CZ19973193A
Authority: CZ
Inventors: Lutz Westenberger; Bruno Hezel; Markus Ing. Ulrich
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1996-10-12
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 2003-09-17
Also published as: CZ319397A3; HUP9701631A1; DE19642219C2; FR2754466A1; FR2754466B1; HU219032B; HU9701631D0; DE19642219A1

Abstract

Za° zen je ur eno pro odlu ov n oleje ze sm si oleje a plynu, zejm na u spalovac ch motor vozidel. Je provedeno s elementem pro odlu ov n oleje uspo° dan²m ve sk° ni (4). Element m vytvo°en Üroubovicov² prostor s alespo jednou Üroubovic (6) pro veden sm si oleje a plynu, obsahuj c v ce obtok (12), a s v lcovit se rozkl daj c m centr ln m prostorem (10) s ebry (8) prodlu uj c mi pr tokovou dr hu sm si oleje a plynu. èroubovicov² prostor koncentricky obklopuje centr ln prostor (10). Centr ln prostor (10) je ve sm ru proud n sm si oleje a plynu uspo° d n p°ed Üroubovicov²m prostorem. P° vod sm si oleje a plynu do centr ln ho prostoru (10) je axi ln . Na v²stupn m konci centr ln ho prostoru (10) je upraven p°echod do Üroubovicov ho prostoru pro p°ev d n sm si oleje a plynu do Üroubovicov ho prostoru.\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro odlučování oleje, zejména pro spalovací motory vozidel, pro odlučování oleje ze směsi oleje a plynu, s elementem pro odlučování oleje uspořádaným ve skříni, který obsahuje šroubovicový prostor s alespoň jednou šroubovicí pro směs oleje a plynu, obsahující více obtoků, a s válcovitě se rozkládajícím centrálním prostorem s žebry prodlužujícími průtokovou dráhu směsi oleje a plynu, přičemž šroubovicový prostor koncentricky obklopuje centrální prostor.

Dosavadní stav techniky

V průběhu pracovního procesu ve spalovacích motorech vzniká vzhledem k nepatrným netěsnostem v oblasti štěrbiny pístního kroužku tlaková ztráta, protože do spalovacího prostoru unikají spalované plyny do klikové skříně. V klikové skříni jsou olejové kapky, které se vytvářejí například poháněcím řetězem pohonu vačkového hřídele, které jsou spalovanými plyny pohlcovány. Aby se emise škodlivin způsobované spalováním oleje zmenšily, byly vyvinuty odlučovače oleje, které mají odstranit olej ze směsi oleje a plynu. Ktomu účelu jsou známé odlučovače oleje, které v podstatě sestávají z hrubé drátěné sítě, která poskytuje kondenzační body, na kterých se olejové kapky shromažďují a ve sběrné olejové nádrži se opět přivádějí jako odloučený olej do olejového okruhu motoru. Mimoto jsou známé takzvané cyklónové odlučovače, které mají žebra upravená ve skříní vedoucí proud, na kterých je směs oleje a plynu vedena a ostře vychylována. Olej v těchto odlučovačích není primárně odlučován kondenzací, ale mnohem více setrvačnými silami působícími na olej. Jako nevýhodná se u prvního z uvedených typů odlučovače mimo jiné ukázala ta skutečnost, že nelze odloučit zejména malé olejové kapky, Jako nevýhodná skutečnost pro oba typy odlučovačů se ukázalo, že mají svůj optimální pracovní bod vždy jen ve stacionárním provozu spalovacího motoru, to znamená při konstantním množství unikajícího spalovaného plynu. Zejména v nestacionárním provozu, který je pro normální provoz motorového vozidla stále požadovaným zvýšením, popřípadě snížením, chodu obvyklý, nejsou tyto systémy pro účinné odlučování oleje již dostatečné.

Ze spisu DE-AS 11 64 158 je známý odlučovač oleje pro klikovou skříň, u něhož jsou upraveny tři koncentricky uspořádané válce. Směs oleje a plynu se zavádí do vnějšího válce tangenciálně a na konci vnějšího válce provádí první obrátku do druhého válce, který tvoří šroubovicový prostor. Potom je provedena druhá obrátka proudu směsi oleje a plynu do třetího válce, kterým směs oleje a plynu proudí axiálně. Komora tvořená prvním válcem má za úkol pouze uvést proud plynu do cirkulačního pohybu. Odlučování oleje nastává teprve ve druhém a třetím válci, přičemž předběžné odlučování velkých kapek oleje se provádí ve druhém válci a kondenzovaný olej je unášen až k výstupu druhé komory, kde teprve může odkapávat do sběrné nádoby ve tvaru komolého kužele, a to před tím, než nastává pomocí nárazových plechů dodatečné čištění ve třetím válci.

Kombinovaný čistič vzduchu a odlučovač oleje je známý ze spisu US 1 717 639, přičemž odlučovač oleje je tvořen prstencovou komorou, v níž je upravena šroubovice, kterou směs oleje a plynu proudí. Proud směsi se přitom zavádí do prstencové první komory rovněž tangenciálně. Prostřednictvím otvoru je s prstencovou komorou spojena vnitřní válcová komora, přičemž do vnitřní válcové komory je zaváděn vzduch prostřednictvím zviřovacích plechů, takže v odlučovací komoře dochází k přídavnému zviřování směsi oleje a plynu. Vnitřní válcová komora tedy není součástí vlastního odlučovače, nýbrž součástí sacího systému.

U dalšího odlučovače oleje podle spisu DE-PS 37 01 587 jsou upraveny tři koncentrické válcové komory, kterými je vedena směs oleje a plynu. Středový prostor, v němž dochází k předběžnému

-1 CZ 292429 B6 odlučování velkých olejových kapek, zde není upraven. K předběžnému odlučování dochází naproti tomu svazkem kovové pleteniny uspořádaným v první válcové komoře. Následující odlučování oleje nastává na stěnách válce v důsledku obrácení proudění při přechodu z jednoho válcového prostoru do dalšího válcového prostoru.

Úkolem vy nálezu je vytvořit kompaktní zařízení pro odlučování oleje, které umožní účinné odlučování oleje i při nestacionárním provozu.

Podstata wnálezu

Uvedený úkol splňuje zařízení pro odlučování oleje, zejména pro spalovací motory vozidel, pro odlučování oleje ze směsi oleje a plynu, s elementem pro odlučování oleje uspořádaným ve skříni, který obsahuje šroubovicový prostor s alespoň jednou šroubovití pro směs oleje a plynu, obsahující více obtoků, a s válcovitě se rozkládajícím centrálním prostorem s žebry prodlužujícími průtokovou dráhu směsi oleje a plynu, přičemž šroubovicový prostor koncentricky obklopuje centrální prostor, podle vynálezu, jehož podstatou je, že centrální prostor je ve směru proudění směsi oleje a plynu uspořádán před šroubovicovým prostorem, přičemž přívod směsi oleje a plynu do centrálního prostoru je axiální, a přičemž na výstupním konci centrálního prostoru je upraven přechod do šroubovicového prostoru pro převádění směsi oleje a plynu do šroubovicového.

Podle vynálezu je tedy směs oleje a plynu vedena v zařízení pro odlučování oleje šroubovicovým zařízením, které popřípadě obsahuje více obtoků ve formě závitů šroubovice, přičemž olej je účinně odlučován i při nestacionárním provozu. Toho se dosahuje kombinací odlučování pomocí kondenzace, k níž dochází na stěnách šroubovice, a pomocí setrvačnosti působící na olejové kapky, která vzniká v důsledku vedení proudu směsi oleje a plynu šroubovití.

Podle vynálezu se tedy zvětší povrchová plocha šroubovice, takže je k dispozici větší počet kondenzačních bodů. Přitom se však nesmí odpor proudění zvolit tak velký, aby působení setrvačnosti, upravené podle vynálezu, již podstatně nepřispívalo k celkovému odlučování oleje. Zejména se podle vynálezu předpokládá, že se v obtocích šroubovice vytvoří přídavné struktury, které mohou být například provedeny jako žebra, drátěné pletené sítě nebo výstupky. Podle vynálezu se také předpokládá, že šroubovice obklopuje centrální prostor, do kterého vyčnívají struktury upravené na vnější straně šroubovicových obtoků. Tyto struktury mohou být například provedeny jako žebra.

Podle vynálezu se předpokládá, že směs oleje a plynu po vstupu do odlučovače oleje vstoupí nejprve do centrálního prostoru, obklopeného šroubovití, přičemž žebra jsou uspořádána tak, že se vytváří vícenásobné obrácení směru směsi oleje a plynu. Přitom jsou odloučeny zejména velké olejové kapky směsi oleje a plynu. Po průtoku skrz tento centrální prostor, označovaný také jako předběžný odlučovač, vstoupí směs oleje a plynu do šroubovice, přičemž obtoky šroubovice jsou provedeny tak, že se vytváří stálý nárůst rychlosti směsi oleje a plynu. Přitom se odlučují jemnější podíly společně přiváděného oleje. Skrz obtoky proudící směs oleje a plynu spolu strhává kondenzovaný olej ze stěn obtoků ve směru šroubovice, který se na závěr dostává do olejové jímky a návazně se přivádí nazpět do motoru.

Podle vynálezu se s výhodou předpokládá, že takto vyčištěná směs plynu se opět přivádí skrz dvojitě tlakem ovlivňovanou membránu na sací stranu motoru, to znamená do spalování. Tato membrána slouží k tomu, aby udržovala podtlak v klikové skříni na úrovni obvyklého tlakového rozdílu o hodnotě -40 až +20 hektopascalů, aby se tak zabezpečila dobrá funkce těsnicích kroužků hřídele, například hlavních ložisek klikového hřídele.

U dalšího výhodného vytvoření podle vynálezu se předpokládá, že šroubovice je upravena ve šroubovicové skříni, přičemž tato šroubovicová skříň má po celém svém obvodu kanál, který je

-2CZ 292429 B6 prostřednictvím spojovacího kanálu ve spojení s jedním šroubovicovým obtokem. Vnější stěna tohoto kanálu má otvory aje také po celém obvodu šroubovicové skříně opatřena polyesterovou přízí nebo rounem. Skrz předběžný odlučovač a skrz šroubovici vedená, do značné míry vyčištěná směs oleje a plynu vstupuje skrz poslední šroubovicový obtok a skrz spojovací kanál do kanálu. Směs plynu tak opouští kanál skrz otvory a skrz na vnější straně kanálu upravenou polyesterovou přízi nebo rouno a může být potom prostřednictvím dvojitě tlakem ovlivňované membrány opět přiváděna na sací stranu motoru. Vnější strana kanálu obklopujícího šroubovicovou skříň tak slouží jako nosná část pro polyesterovou přízi nebo rouno aje provedena jako část šroubovicové skříně a tím také předběžného odlučovače. To výhodně zajišťuje nepatrnou konstrukční výšku a malý konstrukční prostor.

Kompaktní konstrukce zařízení pro odlučování oleje podle vynálezu je nenáročná na prostor a vede k tomu, že toto zařízení lze použít také jako separátní konstrukční skupinu. Zvláště výhodně je možné použít zařízení podle vynálezu také již u sériově vyráběných agregátů. Na podkladě kompaktní konstrukce je možné uspořádat zařízení na částech, které vedou teplo, například olejovém prostoru vačkového hřídele, čímž lze zabránit nežádoucímu zamrznutí podílů vody ve spalovaném plynu, ke kterému dochází u vně upravených zařízení pro odlučování oleje, a tak spolehlivě zabránit ucpávání kanálů.

Podle dalšího výhodného provedení je šroubovicová skříň tvořena stěnou obklopující šroubovici, přičemž šroubovicová skříň současně tvoří vnitřní stěnu kanálu.

Podle dalšího výhodného provedení je alespoň vnější stěna kanálu provedena z plastu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladech provedení ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je schematicky znázorněn řez skrz zařízení pro odlučování oleje podle vynálezu.

Na obr. 2 je schematicky znázorněn ve dvou rovinách provedený podélný řez dalším příkladem provedení zařízení pro odlučování oleje podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno zařízení 2 pro odlučování oleje podle vynálezu, v jehož skříni 4 je uspořádána šroubovice 6. Šroubovice 6 má čtyři obtoky 12. Obvod šroubovice 6 a výška h obtoků 12 jsou zvoleny tak, že šroubovice 6 obklopuje centrální prostor JO. Obtoky 12 šroubovice 6 unášejí do centrálního prostoru 10 nasměrované struktury pro zvětšení povrchové plochy, které jsou provedeny jako žebra 8. Centrální prostor 10 vytváří společně s do něj zasahujícími žebry 8 předběžný odlučovač 14.

Na obr. 1 je dále znázorněna dvojitě tlakově ovládaná membrána 16, která je upnuta mezi víkovým elementem 18 a mezi stěnou 20. Víkový element 18 má záchyt 22, takže víkový element 18 může zaskočit. Dále je znázorněno opěrné těleso 24 pro membránu 16 pro regulaci tlaku, jakož i pro ventily 26 pro regulaci tlaku ve tvaru elastomerů.

Směs oleje a plynu vstupuje v oblasti 28 do předběžného odlučovače 14, je při vícenásobné změně směru, jak je to znázorněno šipkami, vedena přes žebra 8, přičemž se odlučují velké kapky oleje. Potom směs oleje a plynu vstoupí do obtoků 12 šroubovice 6, přičemž tyto obtoky 12 šroubovice 6 jsou podle výhodného provedení vytvořeny prostřednictvím smontování skříně 4 se šroubovici 6. Prostřednictvím trvalého nárůstu rychlosti směsi oleje a plynu, který je vytvářen plošnou změnou obtoků 12, jsou odlučovány stále menší podíly současně přiváděného oleje.

-3CZ 292429 B6

Směs oleje a plynu strhává potom na stěnách obtoků 12 kondenzovaný olej ve směru šroubovice 6, který potom teče skrz zpětný tok 30 oleje nazpět do neznázoměného připraveného zásobníku v motoru. Vyčištěný plyn je přiváděn skrz membránu 16 pro regulaci tlaku na sací stranu motoru a tím i do spalování. Úkolem membrány 16 je udržovat podtlak v klikové skříni na obvyklé 5 úrovni o hodnotě +20 až -40 hektopascalů tlakového rozdílu. Kanál 32 slouží pro odvětrávání membrány 16.

Zařízení 2 pro odlučování oleje podle vynálezu umožňuje dosáhnout zbytkového množství neodloučeného oleje ve směsi oleje a plynu o hodnotě 0,02 g/kW/h. S výhodou se předpokládá, 10 že je možné zařízení 2 pro odlučování oleje podle vynálezu nasadit také do agregátů, které jsou sériově vyráběny. Ktomu účelu musejí být upraveny vhodné spojovací elementy a připojovací místa na dodatečně vybavovaném motoru.

V dalším jsou pro shodné nebo funkčně shodné konstrukční součásti použity shodné vztahové 15 znaky.

Na obr. 2 je znázorněno další výhodné uspořádání vynálezu. Na obr. 2 je vyobrazeno zařízení 2 pro odlučování oleje, které má ve skříni 4 uspořádanou šroubovici 6 se šroubovicovými obtoky 12. Šroubovice 6 je vytvořena tak, že obklopuje centrální prostor, který je vytvořen jako 20 předběžný odlučovač 14. V předběžném odlučovači 14 jsou vytvořena žebra 8 jako dovnitř směřující struktury šroubovice 6. Šroubovice 6 je upravena ve šroubovicové skříni 36, která je vytvořena ve skříni 4, a kolem jejího obvodu je vytvořena prstencová drážka, případně kanál 38. Ke šroubovici 6 přivrácená stěna kanálu 38 je tvořena vnitřní stěnou 40 šroubovicové skříně 36 a navenek směřující stěnou 40 šroubovicové skříně 36 a navenek směřující stěnou kanálu 38 25 prostřednictvím vnější stěny 42. Vnější stěna 42 kanálu 38 má otvory 44 nebo drážky a kolem celého svého obvodu nese polysterovou přízi nebo rouno 46. Dále je znázorněn jako sifon 48 vytvořený zpětný tok a prstencový těsnicí element 50.

V dalším je popsána funkce tohoto zařízení.

Čištěná směs oleje a plynu vstupuje v místě 52 a prochází skrz předběžný odlučovač 14, přičemž vícenásobnou změnou směru kolem žeber 8 jsou odlučovány velké kapky oleje. Návazně vstupuje směs oleje a plynu do obtoků 12 šroubovice 6, kde jsou stále odlučovány jemnější podíly strhávaného oleje. Proud plynu strhává potom na stěnách obtoků 12 odloučený olej, čímž 35 tento může skrz sifon 48 téci nazpět do připraveného zásobníku. Šipkami na obr. 2 znázorněný směr proudění směsi oleje a plynu pokračuje z obtoků 12 šroubovice 6 do kanálu 38, který obklopuje šroubovicovou skříň 36 kolem jejího obvodu, a vystupuje skrz otvory 44 nebo drážky do polyesterové příze nebo rouna 46, které je upraveno vně na vnější stěně 42 kanálu 38, čímž se dosáhne zvláště dokonalého vyčištění směsi oleje a plynu. Vyčištěná směs plynu potom 40 vystupuje skrz výstupní otvor 54 ze skříně 4 zařízení 2 pro odlučování oleje a může být přiváděna do spalování. Provedení popsané na obr. 2 je výhodné zejména tím, že vnější stěna 42. která tvoří unášeč pro polyesterovou přízi nebo rouno 46, je současně částí šroubovicové skříně 36. která obklopuje šroubovici 6, což umožňuje vytvořit zvláště malou konstrukční výšku a dosáhnout nepatrného konstrukčního prostoru. Takto vysoce integrovaný systém odlučování oleje lze 45 prostorově nenáročně integrovat například v hlavách válců a může být také nasazen jako separátní konstrukční skupina.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro odlučování oleje, zejména pro spalovací motory vozidel, pro odlučování oleje ze směsi oleje a plynu, s elementem pro odlučování oleje uspořádaným ve skříni (4), který obsahuje šroubovicový prostor s alespoň jednou šroubovicí (6) pro vedení směsi oleje a plynu, obsahující více obtoků (12), a s válcovitě se rozkládajícím centrálním prostorem (10) s žebry (8) prodlužujícími průtokovou dráhu směsi oleje a plynu, přičemž šroubovicový prostor koncentricky obklopuje centrální prostor (10), vyznačující se tím, že centrální prostor (10) je ve směru proudění směsi oleje a plynu uspořádán před šroubovicovým prostorem, přičemž přívod směsi oleje a plynu do centrálního prostoru (10) je axiální, a přičemž na výstupním konci centrálního prostoru (10) je upraven přechod do šroubovicového prostoru pro převádění směsi oleje a plynu do šroubovicového prostoru.
2. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že v obtocích (12) šroubovice (6), v centrálním prostoru (10) nebo na žebrech (8) jsou vytvořena další zařízení pro odlučování oleje, zejména lamely nebo pletené sítě s oky.
3. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že šroubovice (6) je umístěna ve šroubovicové skříni (36) uspořádané ve skříni (4).
4. Zařízení podle nároku 3, vy z n a č uj í c í se t í m , že šroubovicová skříň (36) obsahuje kanál (38) uspořádaný kolem jejího obvodu, který je spojen sjedním obtokem (12) šroubovice (6).
5. Zařízení podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že šroubovicová skříň (36) je tvořena stěnou obklopující šroubovicí (6), přičemž šroubovicová skříň (36) současně tvoří vnitřní stěnu (40) kanálu (38).
6. Zařízení podle nároku 4 nebo 5, v y z n a č u j í c í se t í m, že vnější stěna (42) kanálu (38) nese polyesterovou přízi nebo rouno (46).
7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že alespoň vnější stěna (42) kanálu (38) je provedena z plastu.
8. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje membránu (16), zejména dvojitě tlakem ovlivňovanou, pro ventily (26) pro regulaci tlaku pro řízení průtoku směsi oleje a plynu určené k odlučování.