DE102007009308A1

DE102007009308A1 - Druckwellenbetriebene Abscheidung von Flüssig- oder Feststoffen aus einem Medium und Vorrichtungen zur Durchführung der Abscheidung

Info

Publication number: DE102007009308A1
Application number: DE102007009308A
Authority: DE
Inventors: Torsten Hilpert
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2007-08-30
Also published as: WO2007096410A3; WO2007096410A2

Abstract

Es wird eine druckwellenbetriebene Abscheidung von Flüssig- und/oder Feststoffen aus einem Medium vorgeschlagen, bei der die Druckwellen mit einem derartigen Frequenz- und/oder Intensitätsmuster in das Medium hineingetragen sind, dass die gasförmigen Bestandteile und die abzuscheidenden Flüssig- und/oder Feststoffe eine unterschiedliche Beeinflussung ihrer Bindungswirkung derart erfahren, dass die gasförmigen Bestandteile geodätisch nach oben entweichen und die abzuscheidenden Flüssig- und/oder Feststoffe geodätisch unten einem Abscheiderelement zugeführt werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine druckwellenbetriebene Abscheidung von Flüssig- oder Feststoffen aus einem Medium und entsprechende Vorrichtungen zur Durchführung der Abscheidung nach der Gattung der Hauptansprüche.
Bei einer Vielzahl von Anwendungen im Maschinenbau und insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik treten zum Beispiel Gase auf, die mit festen oder flüssigen Partikeln verunreinigt sind, wie zum Beispiel Metall- oder sonstige Schmutzteile und auch Öl- oder Kraftstofftröpfchen, die für eine Weiterbehandlung des Gases schädlich sind und eventuell auch sehr schnell zu Verstopfungen in Filtern führen können. Insbesondere ist dies bei dem Kurbelgehäusegas einer Brennkraftmaschine der Fall, das dann in der Regel über einen Abscheider, wie zum Beispiel einen Zyklon, zur Beseitigung der Verunreinigung geführt wird.
Für sich gesehen ist es bekannt, dass eine Beseitigung von Verunreinigungen in einem Medium mittels einer Beaufschlagung von Druckwellen, vorzugsweise im Ultraschallbereich, erfolgen kann. Im Prinzip wird dies über eine Beeinflussung der Bindungswirkung der Partikel erreicht, die sich dann von einem Träger ablösen können oder auf andere Weise leichter ausgetragen werden können.
Beispielsweise ist aus der DE 10 2005 001 581 A1 bekannt, dass ein Prozessraum mit einem Reinigungsmedium versehen wird, dass über eine Schwingungsanregungseinrichtung derart zu Schwingungen angeregt wird, dass sich über das Reinigungsmedium Schmutzpartikel im Prozessraum ablösen und abtransportiert werden können.
Aus der DE 100 13 585 A1 ist darüber hinaus noch bekannt, dass auch Gase aus einer Flüssigkeit, hier aus der Bremsflüssigkeit einer hydraulischen Bremsanlage in einem Kraftfahrzeug, mittels einer Ultraschallbehandlung der Bremsflüssigkeit weitgehend entfernt werden können. Auch hier wird eine Freisetzung des Gases aus der Bremsflüssigkeit durch eine Lockerung der Bindungswirkung der Gasblasen in der Bremsflüssigkeit erreicht.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung geht von einer druckwellenbetriebene Abscheidung von Flüssig- und/oder Feststoffen aus einem Medium aus, bei der erfindungsgemäß die Druckwellen mit einem derartigen Frequenz- und/oder Intensitätsmuster in das Medium hineingetragen werden, dass die gasförmigen Bestandteile und die abzuscheidenden Flüssig- und/oder Feststoffen eine unterschiedliche Beeinflussung ihrer Bindungswirkung derart erfahren, dass die gasförmigen Bestandteile in vorteilhafter Weise geodätisch nach oben entweichen und die abzuscheidenden Flüssig- und/oder Feststoffe geodätisch unten einem Abscheiderelement, zum Beispiel einem Filtervlies, zugeführt werden.
Vorteilhaft kann hierbei auch erreicht werden, dass die Partikel koalieren und sich direkt aufgrund der Schwerkraft absetzen und/oder in dem nachgeschalteten Abscheiderelement aufgefangen werden.
Die druckwellenbetriebene Abscheidung kann auf einfache Weise durchgeführt werden, wenn das Medium eine Flüssigkeit ist, in die ein zu reinigendes Gas oder eine zu reinigende Flüssigkeit hineinbefördert ist. Hiermit kann in besonders vorteilhafter Weise eine Ölabscheidung durchgeführt werden, wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Abscheidung von festen und/oder flüssigen Partikeln, insbesondere von Öltröpfchen, aus den Kurbelgehäusegasen einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur druckwellenbetriebenen Abscheidung wird eine elektromagnetisch angeregte Membran zur Erzeugung der Druckwellen unten in der Vorrichtung angebracht. Darüberliegend und/oder direkt am Eintritt des zu separierenden Mediums in den Abscheider ist eine Lochblende angeordnet, durch die das zu reinigende bzw. gereinigte Gas entweichen kann. Wenn die Lochblende somit auch zusätzlich direkt am Rohgaseintritt (Blow-by-Eintritt) in den Abscheider angeordnet ist, würde dies eine Vorabvernebelung bzw. eine Feinverteilung der Gasbläschen verbessern.
Die Membran zur Erzeugung der Druckwellen kann beispielsweise eine Flächenmembran sein, an der das zu reinigende Medium herangeführt ist. Andererseits kann auch eine Röhrenmembran vorgesehen werden, die beispielsweise aus einer torpedoförmigen Elastomermembran besteht, die in einem röhrenförmigen Kunststoffbehältnis im Gas- oder Flüssigkeitsstrom angeordnet ist. Die Anregung kann hierbei auf einfache Weise zum Beispiel pneumatisch über einen Anschluss für den pneumatischen Wechseldruck von außen in das Innere der ansonsten weitestgehend verschlossenen torpedoförmigen Elastomermembran erfolgen.
Die Anregung der Membranen zur Erzeugung der Druckwellen kann auf einfache Weise elektromagnetisch, wie es beispielsweise aus dem Lautsprecherbau bekannt ist, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen und die Druckwellen weisen vorzugsweise ein Frequenzmuster im Ultraschallbereich auf.
Mit der Erfindung kann somit zum Beispiel eine hocheffiziente Ölabscheidung über eine Membran, die beispielsweise elektrisch oder pneumatisch über Wechseldruck angeregt wird, geschaffen werden. Die dabei entstehenden Druckwellen werden dabei in an sich bekannter Weise in das Medium eingebracht. Durch das erfindungsgemäße speziell frequenzangepasste Bewegungsmuster der Membran wird erreicht, dass das gereinigte Gas entweichen kann und je nach Anregungsart kleinste Flüssigkeitströpfchen sich untereinander verbinden und damit koalieren, bis diese über ein einfaches Abscheiderelement oder bereits durch die eigene Trägheit abgeschieden werden können. Dabei ist auch denkbar, dass durch eine entsprechende Ausrichtung der Druckwellen die Öltröpfchen bereits während oder nach dem Verbindungsvorgang sich gegen eine Wand bewegen und somit direkt abscheiden.
Die Form und Ausrichtung der Membran kann dabei in unterschiedlichen Arten, welche dem zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst werden kann, erfolgen. Die abzuscheidenden Partikel können dabei flüssig, fest oder gasförmig sein. Ebenso kann das Trägermedium gasförmig oder flüssig sein.
Kurze Beschreibung der Abbildungen der Zeichnungen
Die Erfindung wird anhand der Figuren der Zeichnung mit Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
1 eine Vorrichtung zur Ölabscheidung aus sogenannten Blowby-Gasen aus dem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit einer Flächenmembran,
2 eine Vorrichtung zur Ölabscheidung aus sogenannten Blowby-Gasen aus dem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit einer torpedoförmigen Röhrenmembran im Querschnitt und
3 einen Längsschnitt durch die Anordnung nach der 2.
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
Aus 1 ist eine druckwellenbetriebene Vorrichtung 1 zur Abscheidung von Flüssig- und/oder Feststoffen aus einem Kurbelgehäusegas (Pfeil 2) zu entnehmen, die einen Einlass 3 für das ungereinigte Gas in ein Medium 20 und einen Auslass 4 für das gereinigte Gas (Pfeil 5) aufweist, das nach oben entweicht.
Es ist hier nur prinzipiell in der 1 gezeigt, wie mit einer Flächenmembran 6 Druckwellen mit einem derartigen Frequenz- und/oder Intensitätsmuster erzeugt werden, so dass die Bindungswirkung der gasförmigen Bestandteile mit dem Medium 20 verkleinert sind und somit nach oben, zum Beispiel durch eine Lochblende 21, entweichen können. Die aus dem Gas abzuscheidenden Flüssig- und/oder Feststoffe, hier Öltröpfchen, können dagegen miteinander koalieren bevor sie durch ihr Gewicht nach unten fallen zu dem eigentlichen Abscheiderelement 7 und zum Beispiel einem Filtervlies, zugeführt werden.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, das eine röhrenförmige Vorrichtung 10 aufweist, zum Beispiel aus Kunststoff (PA), in der sich eine hydraulisch oder pneumatisch ebenfalls angeregte röhrenförmige Membran 11 zur Erzeugung der Druckwellen befindet. Die röhrenförmige Membran 11 ist hier als eine torpedoförmige Elastomermembran ausgebildet, die sich im Gasstrom des Kurbelgehäusegases 12 als Medium befindet. Die Anregung kann hierbei auf einfache Weise, zum Beispiel pneumatisch, über einen Anschluss 13 für den pneumatischen Wechseldruck von außen in das Innere der ansonsten weitestgehend verschlossenen röhrenförmigen Membran 11 erfolgen.
3 zeigt noch einen Längsschnitt durch die Anordnung nach der 2, aus dem erkennbar ist, wie sich die röhrenförmige Membran 11 im Gastrom 15 des Kurbelgehäusegases 12 befindet und mit entsprechenden Halterungen 14, in denen sich auch die Zuführungen für die Druckerzeugung befinden können, ausgestattet ist.

Claims

Druckwellenbetriebene Abscheidung von Flüssig- und/oder Feststoffen aus einem Medium, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwellen mit einem derartigen Frequenz- und/oder Intensitätsmuster in das Medium hineingetragen werden, dass die gasförmigen Bestandteile und die abzuscheidenden Flüssig- und/oder Feststoffen eine unterschiedliche Beeinflussung ihrer Bindungswirkung derart erfahren, dass die gasförmigen Bestandteile geodätisch nach oben entweichen und die abzuscheidenden Flüssig- und/oder Feststoffe geodätisch unten einem Abscheiderelement zugeführt werden.
Druckwellenbetriebene Abscheidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel koalieren und sich direkt aufgrund der Schwerkraft absetzen und/oder in dem nachgeschalteten Abscheiderelement aufgefangen werden.
Druckwellenbetriebene Abscheidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium eine Flüssigkeit ist, in die ein zu reinigendes Gas oder eine zu reinigende Flüssigkeit hineinbefördert ist.
Ölabscheidung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abscheidung von festen und/oder flüssigen Partikeln, insbesondere Öltröpfchen, aus den Kurbelgehäusegasen einer Brennkraftmaschine die Druckwellen pneumatisch oder elektrisch erzeugt werden.
Vorrichtung zur druckwellenbetriebenen Abscheidung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromagnetisch angeregte Membran zur Erzeugung der Druckwellen unten in der Vorrichtung angebracht ist, darüberliegend und/oder direkt am Eintritt des zu separierenden Mediums in den Abscheider ist eine Lochblende angeordnet, durch die das zu reinigende oder gereinigte Gas entweichen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran zur Erzeugung der Druckwellen eine Flächenmembran oder eine Röhrenmembran ist, an der das zu reinigende Medium vorbeiströmt.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran elektromagnetisch angeregt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran pneumatisch oder hydraulisch angeregt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwellen ein Frequenzmuster im Ultraschallbereich aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiderelement ein Filtervlies ist.