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Die
Erfindung betrifft eine Entschäumungsvorrichtung
für eine
Flüssigkeit
nach Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner
einen Schmiermitteltank, der eine solche Entschäumungsvorrichtung umfasst.
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Entschäumungsvorrichtungen
sind bekannt. Sie werden in technischen Systemen, in denen Flüssigkeiten
eingesetzt und hierbei mechanisch gefördert werden, verwendet, um
den Flüssigkeiten Fremdgas
zu entziehen, das im Zuge der mechanischen Förderung der Flüssigkeit
in diese eingebracht wurde. Durch dieses Einbringen von Fremdgas,
beispielsweise von Umgebungsluft, kommt es zu einem unerwünschten
Aufschäumen
der Flüssigkeit.
In der
DE 2 005 594 wird
eine solche Entschäumungsvorrichtung
vorgeschlagen, die eine einfache, abwärts gewendelte Spiralröhre in einer
Glocke mit Seitenwandbohrungen aufweist. Daran ist die aufwendige Bauform
als zylindrische Glocke und die nicht ausreichende Fremdgasentfernung
nachteilig.
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Dem
gegenüber
wird vorgeschlagen, dass die Entschäumungsvorrichtung, die einen
Spiralgang mit einer Oberseite oder einer Unterseite aufweist, Gasaustrittsbohrungen
an der Oberseite und Auslassbohrungen an der Unterseite aufweist.
Hierdurch wird im Zuge des Durchtritts der Flüssigkeit durch die Spirale
ein exsukzessives Abscheiden von Fremdgas in Richtung der oberseitigen
Gasaustrittsbohrungen sowie ein sukzessives Ausdrücken der
Flüssigkeit
durch die größeren Auslassbohrungen
erreicht. Soweit vorliegend von Bohrungen die Rede ist, können diese
selbstverständlich
auch anders als durch Bohren, beispielsweise durch Stanzen oder
in einer anderen, geeigneten Weise, hergestellt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gasaustrittsbohrungen an
der zentrumsnäheren
Seite der Oberseite angeordnet sind. Damit ist gemeint, dass die
an der Oberseite im Verlauf des Spiralgangs angeordneten Gasaustrittsbohrungen
nicht mittig relativ zur Breite des Spiralganges, sondern mehr an
der dem Zentrum zugewandten Seite des Spiralgangs angeordnet sind.
Hierdurch wird erreicht, dass die Flüssigkeit nicht durch Gasaustrittsbohrungen
hinausgedrückt wird,
da diese, bedingt durch den ihr innewohnenden Impuls beim Durchtritt
durch den Spiralgang, eher an der außenseitigen Wandung des Spiralgangs
geführt wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Auslassbohrungen an der zentrumsabgewandten
Außenseite
der Spirale angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die an der Unterseite des
Spiralgangs in seinem Verlauf angeordneten Auslassbohrungen, gewissermaßen entgegengesetzt
der bevorzugten Anordnungen der Gasaustrittsbohrungen, so angeordnet
werden, dass sie beim Durchtritt der Flüssigkeit durch den Spiralgang
bevorzugt beaufschlagt werden. Hierdurch ist eine kontinuierliche
und vom Anfang des Durchlaufs an beginnende Trennung gewährleistet.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass die Spirale logarithmisch ist. Dies
bedeutet, dass ihr Verlauf nicht linear, sondern logarithmisch spiralförmig ist.
Ebenso verringern sich damit die Abstände der jeweils aufeinanderfolgenden
Gasaustrittsbohrungen und Auslassbohrungen im Verlauf des Spiralganges,
je näher sie
dem Zentrum liegen. Dies wird durch gleiche Winkelabstände der
jeweils aufeinanderfolgenden Radien, auf denen im Verlauf des Spiralganges
die Gasaustrittsbohrungen beziehungsweise Auslassbohrungen liegen,
erreicht. Diese Form erlaubt eine günstigere Ausnutzung des Spiraldurchganges
und eine große,
zum Entschäumen
wirksame Öffnungsfläche im Zuge
es Spiralgangs.
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Eine
ganz besonders bevorzugte Ausführungsform
sieht vor, dass die Spirale doppeltlogarithmisch ist. Dies bedeutet,
dass zwei logarithmische Spiralen vorhanden sind, die gleichermaßen mit
der von Fremdgas zu trennenden Flüssigkeit beaufschlagt werden.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwei
insbesondere logarithmische und/oder doppeltlogarithmische Spiralgänge vorgesehen
sind, die insbesondere gegensinnig zueinander gekrümmt sind.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass die von Fremdgas zu trennende Flüssigkeit
ein Schmiermittel ist.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
sieht vor, dass das Schmiermittel Öl ist. Dies eröffnet einen
weiten Einsatzbereich in Kraftfahrzeugen oder anderen, mit Verbrennungsmotoren
oder sonst mit Öl
zu schmierenden Aggregaten versehenen Maschinen und Anlagen.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass die Entschäumungsvorrichtung Bestandteil
eines Schmiermittelstanks ist, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit
Trockensumpfschmierung. Eine solche Anordnung lässt die einfach Ausfüh rung im
Zusammenhang mit der Herstellung und dem Einbau des Schmiermitteltanks
selbst zu.
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Eine
weitere Ausführungsform
sieht vor, dass die Entschäumungsvorrichtung
als Einsatz ausgebildet ist, der für einen Schmiermitteltank vorgesehen
ist. Mit solchen Vorrichtungen lässt
sich leicht auch eine Nachrüstung
bestehender Schmiermitteltanks vornehmen.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Schmiermitteltank mit einer Entschäumungsvorrichtung,
wie sie vorstehend beschrieben wurde. Dabei ist vorgesehen, dass
diese insbesondere für
Brennkraftmaschinen, und insbesondere für solche mit einer Trockensumpfschmierung,
Anwendung findet.
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Eine
weitere Ausführungsform
eines solchen Schmiermitteltanks sieht vor, dass der Schmiermitteltank
ein Prallblech aufweist. Mit Prallblech ist eine beabstandet unterhalb
des Spiralgangs und oberhalb des Schmiermittelspiegels angeordnete,
bevorzugt gelochte, Platte gemeint. Aufgabe des Prallblechs ist es,
ein Zurückströmen des
Schmiermittels in die Spirale, wie dies beispielsweise bei Querbeschleunigung
eine Kraftfahrzeuges vorkommen kann, zu vermeiden. Ein solches Prallblech
ist jede Einrichtung, die diesen Zweck in diesem Zusammenhang mit
der Spirale erfüllt,
also beispielsweise ein etwa trichterförmiges Lochblech mit einer
etwas größeren Hauptbohrung,
die den Hauptdurchtritt des Schmiermittels ermöglicht.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des Schmiermitteltanks ist zusätzlich
ein Bypass vorgesehen, durch den Fremdgas, etwa Luft, aus dem unteren
in einen höheren
Bereich des Schmiermitteltanks gelangen kann, sodass die Druckverhältnisse
innerhalb des Schmiermittelsystems keine Behinderung des Schmiermitteldurchtritts und
der Fremdgasentfernung bewirken können.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
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Die
Erfindung wird im Nachfolgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
Aufsicht auf eine Entschäumungsvorrichtung
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2 eine
Aufsicht auf eine Entschäumungsvorrichtung
in doppelter logarithmischer Spiralausführung, und
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3 einen
Schmiermitteltank mit Entschäumungsvorrichtung.
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1 zeigt
eine Entschäumungsvorrichtung 1.
Diese umfasst einen Spiralgang 2, der hier in Querschnitts-Aufsicht
dargestellt ist. Der Spiralgang 2 weist eine Eintrittsöffnung 3 auf,
durch die der Eintritt der zu entschäumenden Flüssigkeit in den Spiralgang 2 erfolgt.
Der Spiralgang windet sich hin zu einem Zentrum 4. An der
Unterseite 5 des Spiralganges 2 (wobei dieser
beispielsweise von rechteckigem Querschnitt ist) sind in Aufeinanderfolge
Auslassbohrungen 6 angeordnet. In der Geometrie des Spiralganges 2 sind
diese nahe der jeweils zentrumsabgewandten Seite 7 angeordnet,
also nahe derjenigen, die die Außenwandung 8 des Spiralganges 2 bildet. Entsprechend
der Ausgestaltung des Spiralganges 2 wird der Abstand d
zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Auslassbohrungen 6 umso
kleiner, je näher
die jeweiligen Auslassbohrungen 6 im Verlauf des Spiralgangs 2 dem
Zentrum 4 gelegen sind.
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Der
Klarheit der Darstellung halber sind in vorliegender 1 auch
die an der an sich hier nicht sichtbaren Oberseite des Spiralganges 2 befindlichen
Gasaustrittsbohrungen 9 dargestellt. Diese liegen auf den
selben Radien r, die im wesentlichen gleiche Winkelabstände zueinander
aufweisen, relativ zum Zentrum 4, wie die Auslassbohrungen 6.
Im Gegensatz zu den Auslassbohrungen 6, die an der Unterseite 5 des
Spiralganges 2 angeordnet sind, befinden sich die Gasaustrittsbohrungen 9 jedoch
an der nicht dargestellten Oberseite des Spiralgangs 2 und
gestatten ein Entweichen des Gases nach oben aus dem Spiralgang 2 heraus.
Sie sind hierbei an der dem Zentrum 4 näher gelegenen Wandseite des
Spiralgangs 2 angeordnet.
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Die
Entschäumungsvorrichtung 1 funktioniert
wie folgt: Durch die Eintrittsöffnung 3 der
Entschäumungsvorrichtung 1 wird
ein Volumenstrom V der zu entschäumenden
Flüssigkeit,
beispielsweise eines Schmieröls,
in den Spiralgang 2 eingebracht, beispielsweise durch eine
nicht näher
dargestellte Förderpumpe.
Seinem Impuls folgend, wird sich die Flüssigkeit vorzugsweise entlang
der Außenwandung 8 des
Spiralgangs 2 durch den Spiralgang 2 bewegen,
wobei sie durch die Auslassbohrungen 6 in ein unterhalb
des Spiralgangs angeordnetes, hier nicht näher dargestelltes Reservoir
austritt.
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Das
mitgeförderte
Gas hingegen tritt durch die Gasaustrittsöffnungen 9 an der
Oberseite des Spiralganges 2 nach oben aus, wo es durch
geeignete, hier nicht näher
dargestellte Ableitungsvorrichtungen abgeleitet wird. Durch die
logarithmische Ausgestaltung der Spirale, insbesondere nämlich die
enger werdende Lochbeabstandung (Abstand d) entsprechend den im
wesentlichen gleich winkelbeabstandeten Radien r ergibt sich hierbei
eine sehr gute Trennung von Flüssigkeit
und Fremdgas. Im Gegensatz zu im Stand der Technik bekannten Entschäumungsvorrichtungen
kann der hier vorgeschlagene Spiralgang aufgrund der gewählten Ausführungsform
flächig,
das soll heißen:
In parallel liegenden Ebenen ohne Steigung oder Gefälle, dargestellt
werden. Das bedeutet, daß der
Spiralgang 2 kein Gefälle
aufweisen muß.
Auf diese Weise ist es beispielsweise sehr einfach, den Spiralgang 2 durch
Einbringung einer Außenwandung 8 in
ein die Entschäumungsvorrichtung
umgebendes Gehäuse 10,
das beispielsweise auch ein Schmiermitteltank 11 sein kann,
dadurch herzustellen, dass sich die Außenwandung 8 in Spiralform – wie beschrieben – hin zu
dem Zentrum 4 erstreckt und ober- beziehungsweise unterseitig
durch ein Blech abgeschlossen wird, wobei hier in 1 lediglich
das die Unterseite 5 bildende Abschlussblech 12 dargestellt
ist. Das Abschlussblech 12 kann, insbesondere auch außerhalb
des Spiralgangs 2, weitere Austrittslöcher 13 aufweisen,
die auch den Austritt von in dem nicht dargestellten Vorratsbehälter noch befindlichem
restlichen Fremdgas gestatten.
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2 zeigt
eine doppelt-logarithmische Ausführungsform
der in 1 gezeigten Entschäumungsvorrichtung 1.
Die doppelt-logarithmische Ausführungsform 14 weist
ebenso wie die einfache Ausführungsform
eine Eintrittsöffnung 3 auf,
die sich an einem Scheitelpunkt 15 in zwei wechselsinnig
laufende Spiralgänge 2 und 2' aufteilt. Mit
wechselsinnig ist vorliegend gemeint, dass, bezogen auf die Einströmungsrichtung
R des Volumenstroms V einmal nach links, einmal nach rechts abgezweigt
und in einen jeweils zugehörigen
Spiralgang 2 bzw. 2' eingeleitet wird.
Die Spiralgänge
als solche weisen demzufolge einen gegensinnigen Richtungsverlauf
auf.
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3 zeigt
die Anordnung einer Entschäumungsvorrichtung 1 innerhalb
eines Schmiermitteltanks 11. Der Spiralgang 2 wird,
ausgehend von der Eintrittsöffnung 3,
zwischen einem Abschlussblech 12, das die Unterseite 5 des
Spiralganges 2 bildet, und einer Deckplatte 16 gebildet,
die die Oberseite 17 des Spiralganges 2 bildet.
Im Schmiermitteltank 11 unterhalb des Spiralgangs 2,
nämlich
unterhalb des Abschlussblechs 12, ist – zu letzterem beabstandet – ein Prallblech 18 angeordnet,
dass in einer geeigneten Weise Bohrungen zum Durchtritt des Schmiermittels
in den darunter gelegenen Vorratsraum 19 aufweist. Dieses
Prallblech verhindert, dass das im Vorratsraum 19 befindliche
Schmiermittel bei Auftreten beispielsweise von Querbeschleunigungen in
den Spiralgang 2 rückgelangen
und so zu unerwünschten
Interaktionen mit dem dort zu behandelnden Volumenstrom V führen kann.
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Ebenso
weist der Schmiermitteltank 11 ein Lochblech 20 auf,
das beabstandet oberhalb der Deckplatte 16 des Spiralganges 2 angeordnet
ist, und durch das der Austritt der vom Schmiermittel getrennten
Fremdgase aus dem Schmiermitteltank erfolgt, beispielsweise über eine
Entlüftungshutze 21. Ferner
weist der Schmiermitteltank einen Einfüllstutzen 22 auf,
durch den beispielsweise das Nachfüllen bei zu niedrigem Schmiermittelstand
erfolgt, sowie ein Saugrohr 23 mit Siebplatte 24, über die
die Schmiermittelförderung
aus dem Vorratsraum 19, beispielsweise über eine nicht dargestellte
Schmiermittelpumpe, hin zu dem nicht dargestellten zu schmierenden
Aggregat erfolgt.
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- 1
- Entschäumungsvorrichtung
- 2
- Spiralgang
- 3
- Eintrittsöffnung
- 4
- Zentrum
- 5
- Unterseite
- 6
- Auslassbohrung
- 7
- zentrumsabgewandte
Seite
- 8
- Außenwandung
- 9
- Gasaustrittsöffnung
- 10
- Gehäuse
- 11
- Schmiermitteltank
- 12
- Abschlußblech
- 13
- Austrittslöcher
- 14
- doppelt-logarithmische
Ausführungsform
- 15
- Scheitelpunkt
- 16
- Deckplatte
- 17
- Oberseite
- 18
- Prallblech
- 19
- Vorratsraum
- 20
- Lochblech
- 21
- Entlüftungshutze
- 22
- Einfüllstutzen
- 23
- Saugrohr
- 24
- Siebplatte
- d
- Abstand
- V
- Volumenstrom
- 2'
- wechselsinniger
Spiralgang
- R
- Einströmrichtung
- r
- Radien