DE102007033919A1

DE102007033919A1 - Zyklon-Öl-Feinabscheider

Info

Publication number: DE102007033919A1
Application number: DE102007033919A
Authority: DE
Inventors: Hsiang-Chi Lin
Original assignee: Pro Pure Inc
Current assignee: Pro Pure Inc
Priority date: 2007-04-30
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2008-11-13
Also published as: TWI314470B; TW200841922A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zyklon-Öl-Feinabscheider, der ein Trennrohr, ein Filterrohr, ein Filtermaterial, eine Basis und ein Gehäuse aufweist. Das Filterrohr ist über das Trennrohr geschoben und am oberen Ende abgedichtet, sodass ein Zwischenraum zwischen den Rohren entsteht. Das Filtermaterial ist mit dem Filterrohr verbunden und in dem Zwischenraum gelegen. Die Basis weist eine erste Bohrung, eine ringförmige Rinne, eine oder mehrere Rückführleitungen und eine oder mehrere Öl-Luft-Einlässe auf. Das Trennrohr und das Filterrohr sind auf der Basis angeordnet. Die erste Bohrung mündet in das Trennrohr. Die ringförmige Rinne umgibt die Peripherie des Filterrohrs. Jede Rückführleitung durchdringt die Seitenwände der ringförmigen Rinne und der ersten Bohrung. Jeder Öl-Luft-Einlass ist mit dem Zwischenraum ausgerichtet und durchdringt die Basis. Das Gehäuse ist auf der Basis angeordnet und deckt die Peripherie der ringförmigen Rinne ab. Dadurch kann eine erneute Vermischung der ausgefilterten Öltropfen mit der Reinluft verhindert werden, wodurch die Filtration und die Effizienz der Abscheidung verbessert werden kann.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf einen Öl-Feinabscheider und insbesondere auf einen Zyklon-Öl-Feinabscheider, der das Öl rasch filtert, zusammenbringt und abscheidet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Öl-Feinabscheiders gemäß dem Stand der Technik. Wie in der Figur gezeigt, ist der Öl-Feinabscheider 10 gemäß dem Stand der Technik auf einer Maschine oder einem Motor 20 angeordnet. Der Öl-Feinabscheider 10 weist ein Filterrohr 12, ein Filtermaterial 14, eine Basis 16 und ein Gehäuse 18 auf. Das obere Ende des Filterrohrs 12 ist abgedichtet, wobei das Filtermaterial 14 an der äußeren Seitenwand des Rohres gelegen ist und eine Öltropfen-Austrittsleitschicht 15 an der inneren Seitenwand des Rohres vorgesehen ist. Auf der Außenseite des Filtermateriales 14 ist ferner eine Eintrittsleitschicht 17 für Öltropfen vorgesehen. Die Basis 16 wird von einer zentralen Bohrung 162 durchdrungen. Wenn der Öl-Feinabscheider 10 auf einem Ansatz der Maschine 20 angeordnet ist, durchdringt eine Leitung 22 der Maschine 20 die Bohrung 162 und ragt in den Abscheider hinein. Eine ringförmige Rinne 164, die als Öl-Auffangzone für zusammengeführtes Öl dient, ist an der Basis 164 angeordnet. An der Basis 16 ist zudem ein Ringraum 166 vorgesehen. Das Gehäuse 18 liegt auf der Oberseite der Basis 16 auf und bedeckt die Peripherie des Filterrohrs 12. Zwischen dem Gehäuse 18 und dem Filterrohr 12 verbleibt ein Zwischenraum 182, wobei der Ringraum 166 und der Zwischenraum 182 miteinander in Verbindung stehen.
Wenn die Maschine 20 in Betrieb ist, wird eine Öl-Luft-Mischung in einen Öl-Luft-Einlass 24 eingeleitet und durch die Maschine 20 in den Ringraum 166 und anschließend in den Zwischenraum 182 geführt. Als nächstes strömt die Öl-Luft-Mischung durch die Eintrittsleitschicht 17 für die Öltropfen, durchströmt das Filtermaterial 14 und tritt über die Austrittsleitschicht 15 für die Öltropfen aus dem Filtermaterial 14 aus. Auf diese Weise wird die Öl-Luft-Mischung in reine Luft und Öltropfen getrennt. Die Reinluft wird in das Filterrohr 12 transportiert und wird dann zu einem Reinluft-Ausgang 26 der Maschine über die Leitung 22 geführt. Die Öltropfen sammeln sich an der Austrittsleitschicht 15 und fließen nach unten zu der ringförmigen Rinne 164, wo sie in der Öl-Auffangzone gesammelt werden, um das Öl zusammenzufassen. Anschließend wird das gesammelte Öl zu einem Rückführleitungsauslass 28 der Maschine über eine Rückführleitung 168 transportiert, um das Öl wieder zu verwenden.
Der Auslass 28 der Rückführleitung ist mit einem Öl-Abzuggerät verbunden, um die Transportrate des aufgefangenen Öles zu beschleunigen.
Um zusätzlich Zeit für die Filterung einzusparen, wird die Transportrate der Öl-Luft-Mischung angehoben. Zudem ist der Reinluftauslass 26 mit einem Luftabzugsgerät verbunden, um die Betriebsleistung des Öl-Feinabscheiders zu erhöhen. Aus diesem Grunde ergibt sich eine deutlich schnelle Flussrate in dem Filterrohr 12. Die Öltropfen werden durch das Ölabzugsgerät abgezogen, sodass ein hoher Anteil der Öltropfen nicht in die ringförmige Rinne 164 gelangt. Da jedoch die Flussrate der Luft in dem Filterrohr 12 sehr hoch ist, werden die Öltropfen auf der Oberfläche der Öl-Austrittsschicht zum Sammeln von Öl durch die Luft weggeblasen, sodass die Öltropfen auf der Oberfläche der Öl-Sammelzone zum Sammeln von Öl in die Leitung 22 fließen und damit der Luftströmung folgen und die Reinluft wiederum verunreinigen. Es ist daher notwendig, die abgegebene Luft erneut zu filtrieren. Aus diesem Grunde wird die Zeit für die Filtration und das Abscheiden erhöht, was die Effizienz der Abscheidung reduziert.
Wenn die Filtration und die Abscheidung rasch durchgeführt werden, ohne die Reinluft wiederum zu verunreinigen, kann die Effizienz der Abscheidung erhöht werden. Dementsprechend soll mit der vorliegenden Erfindung ein Zyklon-Öl- Feinabscheider angegeben werden, mit dem das Öl schnell gefiltert werden kann, ohne die Reinluft erneut zu verunreinigen. Auf diese Weise könnten die oben beschriebenen Probleme behoben werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, einen Zyklon-Öl-Feinabscheider anzugeben, bei dem ein Trennrohr zum Umlenken der Fließrichtung der Öl-Luft-Mischung bei dem Filtervorgang verwendet wird. Daher werden die ausgefilterten und abgeschiedenen Öltropfen aus dem Filterrohr geführt und wiedergewonnen, um eine Rückmischung der ausgefilterten und abgeschiedenen Öltropfen mit der Reinluft zu vermeiden. Ebenso wird das Einführen von Öltropfen aufgrund der hohen Flussrate der abgezogenen filtrierten und abgeschiedenen Luft vermieden. Auf diese Weise wird die Effizienz der Filtration und der Abscheidung erhöht.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zyklon-Öl-Feinabscheider, der ein Trennrohr, ein Filterrohr, ein Filtermaterial, eine Basis und ein Gehäuse aufweist. Das Filterrohr ist über das Trennrohr geschoben und an dem oberen Ende der Rohre abgedichtet, sodass ein Zwischenraum zwischen den Rohren entsteht. Das Filtermaterial ist in dem Filterrohr innerhalb des Zwischenraumes angeordnet. Die Basis hat eine erste Bohrung, eine ringförmige Rinne, eine oder mehrere Rückführleitungen und eine oder mehrere Öl-Luft-Einlässe. Das Trennrohr und das Filterrohr sind auf der Basis angeordnet. Die erste Bohrung mündet in das Trennrohr. Die ringförmige Rinne umgibt die Peripherie des Filterrohrs. Die Rückführleitung durchdringt die Seitenwände der ringförmigen Rinne und der ersten Bohrung. Der Öl-Luft-Einlass ist in Längsrichtung des Zwischenraums ausgerichtet und durchdringt die Basis. Das Gehäuse ist auf der Basis angeordnet und deckt die Peripherie der ringförmigen Rinne ab.
Auf diese Weise können das Öl und die Luft getrennt werden. Durch die Schwerkraft wird das Öl zu dem Boden der ringförmigen Rinne geführt, wonach das Öl in die Rückleitung fließt. Die Luft andererseits fließt durch den oberen Teil und Abluftöffnungen durch eine zweite Bohrung eines Deckels. Nach einer solchen Umleitung kann eine erneute Mischung des filtrierten Öls und der Reinluft verhindert werden. Ebenso kann eine erneute Einführung von Öltropfen bei einer hohen Flussrate der Luft vermieden werden, während die Öl-Luft-Mischung mit hoher Geschwindigkeit filtriert wird. Auf diese Weise wird die Effizienz der Abscheidung erhöht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Öl-Feinabscheiders gemäß dem Stand der Technik;
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Zyklon-Öl-Feinabscheiders gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt schematisch die Arbeitsfunktion bei der Anwendung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles gemäß der vorliegenden Erfindung;
4A zeigt eine weitere Ausbildung eines Zyklon-Öl-Feinabscheiders gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
4B zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Zyklon-Öl-Feinabscheiders gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Um die Struktur und die Eigenschaften sowie die Effektivität der vorliegenden Erfindung verständlicher und erkennbar zu machen, wird die Erfindung im Folgenden in Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsbeispielen und in Bezug auf die begleitenden Figuren detailliert beschrieben.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Zyklon-Öl-Feinabscheiders gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in der Figur gezeigt, weist der Zyklon-Öl-Feinabscheider gemäß der vorliegenden Erfindung ein Trennrohr 30, ein Filterrohr 40, ein Filtermaterial 50, eine Basis 60 und ein Gehäuse 70 auf. Das Filterrohr 40 ist über das Trennrohr 30 geschoben, wobei die oberen Enden abgedichtet sind, sodass ein Zwischenraum 32 zwischen den Rohren verbleibt. Das Filtermaterial 50 ist in dem Filterrohr 40 in dem Zwischenraum 32 angeordnet. Die Basis 60 weist eine erste mittige Bohrung 62 auf. Eine ringförmige Rinne 64 umgibt die erste Bohrung 62. Das Trennrohr 30 und das Filterrohr 40 sind auf der Basis 60 angeordnet. Die erste Bohrung 62 mündet in das Trennrohr 30. Die ringförmige Rinne 64 umgibt die Peripherie des Filterrohrs 40. Die Basis 60 weist ferner eine oder mehrere Rückführleitungen 66 und eine oder mehrere Öl-Luft-Einlässe 68 auf. Die Rückführleitung beziehungsweise jede Rückführleitung 66 durchdringt die Seitenwände der ringförmigen Rinne 64 und der ersten Bohrung 62. Der Öl-Luft-Einlass 68 ist mit dem Zwischenraum 32 ausgerichtet, mündet in diesen und durchdringt die Basis 60. Das Gehäuse 70 ist auf der Basis 60 angeordnet und deckt die Peripherie der ringförmigen Rinne 64 ab.
Der Durchmesser des Trennrohres 30 ist größer als derjenige der ersten Bohrung 62. Zudem wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Deckel 80 mit einer zweiten Bohrung 82 darin vorgesehen. Der Deckel 80 ist auf den oberen Enden des Trennrohrs 30 und des Filterrohrs 40 angeordnet und deckt den Zwischenraum 32 zwischen diesen Rohren ab. Die zweite Bohrung 82 mündet in das obere Ende des Trennrohres 30. Auf diese Weise kann Luft frei zwischen der ersten und der zweiten Bohrung 62 bzw. 82 fließen.
Die Rückführleitung 66 hat eine erste Mündung 662 und eine zweite Mündung 664. Die erste Mündung 662 ist in der Seitenwand der ringförmigen Rinne 64 gelegen, wohingegen die zweite Mündung 664 in der Seitenwand der ersten Bohrung 62 gelegen ist. In Achsrichtung der Rohre gesehen, liegt die zweite Mündung 664 eines horizontalen Abschnittes einer Rückführleitung 66 höher als die erste Mündung 662, sodass die Rückführleitung 66 eine Z-Form aufweist. Die innere Seitenwand der ersten Bohrung 62 ist mit einem ersten O-Ring 666 und einem zweiten O-Ring 668 versehen. Der erste O-Ring 666 ist oberhalb der zweiten Mündung 664 gelegen. Der zweite O-Ring 668 ist unterhalb der zweiten Mündung 664 gelegen. Der erste O-Ring 666 ist kleiner, d. h. er hat einen geringeren Durchmesser als der zweite O-Ring 668. Wenn demnach Öltropfen durch die Rückflussleitung 66 fließen, wird ein Leckfluss aufgrund der beiden O-Ringe 666 und 668 nicht auftreten. Außerdem ist eine Abführschicht 85 für die Öltropfen auf der Außenseite des Filterrohres 40 vorgesehen, um die ausgefilterten Öltropfen zu der ringförmigen Rinne 64 abzuführen.
3 zeigt ein schematisches Funktionsdiagramm des Abscheiders während des Betriebes bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in der Figur gezeigt, ist eine Leistung 92 der Maschine 90 in die erste Bohrung 62 eingeführt, wenn der Zyklon-Öl-Feinabscheider gemäß der vorliegenden Erfindung für die Maschine 90 angewendet wird. Zudem wird eine Öl-Luft-Mischung 101 in einen Öl-Luft-Einlass der Maschine 90 eingeführt. Die Öl-Luft-Mischung 101 fließt durch den Öl-Luft-Einlass 68 in den Zwischenraum 32. Dann wird die Öl-Luft-Mischung 101 durch das Filtermaterial 50 filtriert und fließt durch das Filterrohr 40 zu der Abzugsschicht 85 für die Öltropfen, sodass die Öl-Luft-Mischung 101 in Reinluft 102 und gesammelte Öltropfen 103 getrennt wird. Die Reinluft 102 fließt in einen Raum 72 zwischen den Deckel 70 und der Abzugsschicht 85 für die Öltropfen und fließt dann über die zweite Bohrung 82 in die Leitung 92. Über die Leitung 92 wird die Reinluft zu einem Reinluft-Auslass 94 abgezogen. Auf der anderen Seite werden die zusammengeführten Öltropfen 103 zu der ringförmigen Rinne 64 über die Abzugsschicht 85 für die Öltropfen geleitet. Danach fließen die zusammengeführten Öltropfen 103 von der ersten Mündung 662 über die Rückführleitung 66 zu der zweiten Mündung 664, dann über eine Rückführleitung 902 der Maschine 90 zu einem Rückführlei-tungsauslass 96 und werden schließlich an dem Rückführleitungsauslass 96 abgezogen.
Die Fließrichtung bei der Filtration gemäß der vorliegenden Erfindung verläuft somit von der Innenseite in Richtung auf die Außenseite. Zusätzlich wird ein Filtermaterial verwendet, um die Wirkung der Filtration, des Zusammenführens des Öles und des Abscheidens zu verstärken. Der äußerste Bereich wird als Öl-Sammelzone zum Zusammenbringen von Öl verwendet. Zum Verhindern der Wiedereinführung des zusammengeführten Öles, was wiederum in einem erhöhten Ölverbrauch resultieren würde, wird eine niedrige Flussrate vorgesehen. Außerdem wird eine spezielle Konstruktion der Rückführleitungen in Verbindung mit den O-Ringen vorgesehen. Auf diese Weise werden das zusammengeführte Öl und die Reinluft voneinander getrennt. Zudem wird die Rückführung des Öles stabilisiert, wodurch sicher keine erneute Mischung des gesammelten Öles und der Reinluft und auch kein Leckfluss auftritt. Zudem wird als Filtermaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ein gefaltetes oder in Wellen verlaufendes Filtermaterial zum Sammeln des Öles verwendet. Aus diesem Grunde kann eine maximale effektive Filterfläche vorgesehen werden. Je größer diese effektive Filterfläche ist, desto größer wird die Betriebsdauer des Abscheiders gemäß der vorliegenden Erfindung sein. Aus diesem Grunde kann ein minimaler Filterwiderstand und eine maximale Zurückhaltung von Verunreinigungen erreicht werden, was in einer erhöhten Effizienz der Filtration resultiert.
Bei Versuchen war die tatsächliche Flussrate eines Abscheiders gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Betriebsdruck bzw. Überdruck von 100 psig (pounds per square inch, Pfund pro Quadratzoll) 1 bis 6 Kubikmeter pro Minute. Gemäß der vorliegenden Erfindung liegt bei dem Betriebsdruck von 100 psig die volle Rückführung für ein neues Produkt unterhalb von 3,5 psid. Bevor das neue Produkt 60% bis 70% der Betriebsdauer erreicht, kann die Druckdifferenz, da das Filtermaterial ein Design mit einer gewellten großen Oberfläche aufweist, unter 6 psid gehalten werden, was zu einer Energieeinsparung führt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei normaler Flussrate und bei einem Betriebsdruck von 100 psig die Effizienz der Abscheidung an der stromabwärtigen Seite 1 bis 3 mg/m³ (Milligramm pro Kubikmeter) erreichen, wenn die Konzentration der Ölverunreinigungen an der strömaufwärtigen Seite 10000 mg/m³ erreicht. Für Verunreinigungen mit Größen von 0,3 Mikrometern wird eine Abscheiderate von 99,97% erreicht. Die Effizienz eines Abscheiders gemäß der vorliegenden Erfindung ist natürlich durch die Filtrationseffizienz der Filtermaterialien für Luft-Öl-Filter beeinflusst. Im Allgemeinen können jedoch 4000 bis 6000 Betriebsstunden erreicht werden.
Die 4A und 4B zeigen schematische Darstellungen eines Zyklon-Öl-Feinabscheiders gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in den Figuren gezeigt, kann die Rückführleitung 66 gemäß der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Formen annehmen. Zum Beispiel liegt bei der Ausführung gemäß 4A die Position der zweiten Mündung 664 auf gleicher Höhe mit der ersten Mündung 662. Bei einer alternativen Ausführung gemäß 4B liegt der horizontale Abschnitt der Rückflussleitung an der zweiten Mündung 664 unterhalb der ersten Mündung 662.
Zusammengefasst wird bei einem Zyklon-Öl-Feinabscheider gemäß der vorliegenden Erfindung ein Filterrohr über ein Trennrohr geschoben. Der äußere Bereich wird als Öl-Sammelzone für gesammeltes Öl verwendet. Bei dem Abscheider wird eine niedrige Flussrate vorgesehen, um eine erneute Einführung des zusammengeführten Öles in den Luftstrom zu verhindern, was in einem erhöhten Ölverbrauch resultieren würde. Mit der Erfindung kann nicht nur eine erneute Mischung der filtrierten Öltropfen und der Reinluft vermieden werden, sondern es kann auch eine erneute Einführung von Öltropfen etwa aufgrund einer hohen Flussrate der Luft während des Filtrierens der Öl-Luft-Mischung bei hohen Geschwindigkeiten ebenso vermieden werden. Auf diese Weise wird die Effizienz der Filtration und der Abscheidung erhöht.
Dementsprechend erfüllt die vorliegende Erfindung die gesetzlichen Anforderungen hinsichtlich Neuheit, Erfindungshöhe und gewerblicher Verwertbarkeit. Jedoch ist die vorhergehende Beschreibung lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und soll nicht dazu dienen, das Ziel und den Bereich der vorliegenden Erfindung zu beschränken. Äquivalente Abänderungen oder Modifikationen hinsichtlich Form, Struktur, Eigenschaften oder den in den Ansprüchen beschriebenen Merkmalen sind durch die Erfindung umfasst, die in den anhängenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Zyklon-Öl-Feinabscheider: mit einem Trennrohr; mit einem Filterrohr, das über das Trennrohr geschoben und am oberen Ende abgedichtet ist, sodass ein Zwischenraum zwischen den Rohren entsteht; mit einer Basis mit einer ersten Bohrung und einer die erste Bohrung umgebenden ringförmigen Rinne, wobei das Trennrohr und das Filterrohr auf der Basis angeordnet sind, die erste Bohrung in das Trennrohr mündet, die ringförmige Rinne, die die Peripherie des Filterrohres umgibt, eine oder mehrere Rückführleitungen und eine oder mehrere Öl-Luft-Einlässe aufweist, jede Rückführleitung die Seitenwände der ringförmigen Rinne und der ersten Bohrung durchdringt und jeder Öl-Luft-Einlass mit dem Zwischenraum ausgerichtet ist und die Basis durchdringt; und mit einem Gehäuse, das auf der Basis angeordnet ist und die Peripherie der ringförmigen Rinne abdeckt.
Zyklon-Öl-Feinabscheider nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser des Trennrohres größer als derjenige der ersten Bohrung ist.
Zyklon-Öl-Feinabscheider nach Anspruch 1 oder 2, wobei ferner ein Deckel vorgesehen ist, der eine zweite Bohrung aufweist, an den oberen Enden des Trennrohrs und des Filterrohrs angeordnet ist und den Zwischenraum zwischen diesen abdeckt, wobei die zweite Bohrung in das obere Ende des Trennrohrs mündet.
Zyklon-Öl-Feinabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückführleitung eine erste und eine zweite Mündung aufweist, wobei die erste Mündung in der Seitenwand der ringförmigen Rinne und die zweite Mündung in der Seitenwand der ersten Bohrung gelegen ist.
Zyklon-Öl-Feinabscheider nach Anspruch 4, wobei in Achsrichtung der Rohre des Zyklon-Öl-Feinabscheiders gesehen die horizontale Lage der zweiten Mündung höher liegt als die der ersten Mündung.
Zyklon-Öl-Feinabscheider nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein erster und ein zweiter O-Ring an der inneren Seitenwand der ersten Bohrung angeordnet sind, wobei der erste O-Ring oberhalb der zweiten Mündung und der zweite O-Ring unterhalb der zweiten Mündung gelegen ist.
Zyklon-Öl-Feinabscheider nach Anspruch 6, wobei der erste O-Ring kleiner als der zweite O-Ring ist.
Zyklon-Öl-Feinabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Öltropfen-Führungsschicht auf der Außenseite des Filterrohrs angeordnet ist.