DE102007054921A1 - Oil mist separator for use in internal combustion engine, has rotor arranged in housing, and gas guide ring radially surrounding rotor, where guide ring is not rotated simultaneously relative to rotor - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Ölnebelabscheider einer Brennkraftmaschine, die als Zentrifugalabscheider mit einem in einem Gehäuse angeordneten Rotor in Form eines Tellerstapels und mit einem den Rotor radial außen umgebenden, sich in Axialrichtung des Rotors erstreckenden Gasleitring ausgeführt sind.The The present invention relates to oil mist separators Internal combustion engine, as a centrifugal separator with one in one Housing arranged rotor in the form of a stack of plates and with a radially outwardly surrounding the rotor, in the axial direction the rotor extending gas guide ring are executed.
Bei Brennkraftmaschinen, vor allem in der Kraftfahrzeugtechnik, ist es notwendig, Kurbelgehäuseentlüftungsgas von flüssigen Verunreinigungen, insbesondere Schmierölnebel und -tropfen, zu reinigen. Hierzu dienen u. a. Zentrifugalabscheider, die einen Tellerstapelseparator umfassen.at Internal combustion engine, especially in automotive engineering, is it necessary crankcase ventilation gas from liquid contaminants, especially lubricating oil mist and drops, to clean. To serve u. a. centrifugal separator, which include a Tellerstapelseparator.
Ein
solcher Tellerstapelseparator ist aus der Patentschrift
Weiterhin
ist aus der
Als nachteilig bei diesen bekannten Zentrifugalabscheidern hat sich erwiesen, dass die Abscheideleistung nicht immer ausreichend ist.When disadvantageous in these known Zentrifugalabscheidern has proved that the separation efficiency is not always sufficient.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich für die vorliegende Erfindung die Aufgabe, Ölnebelabscheider der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen einfachen konstruktiven Aufbau bei verbesserter Abscheideleistung aufweisen.outgoing from this prior art arises for the present Invention the task of oil mist separator of the aforementioned To create kind, which a simple constructive structure with improved Have separation efficiency.
Eine erste Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch Ölnebelabscheider der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Gasleitring relativ zum Rotor nicht mitdrehend ausgebildet ist.A First solution of the problem succeeds according to the invention by Ölnebelabscheider of the type mentioned, which is characterized in that the Gas guide ring is not co-rotating relative to the rotor.
Bei einem Zentrifugalabscheider oder einem Ölnebelabscheider für Brennkraftmaschinen mit einem derart ausgebildeten Tellerstapelseparator ist zwar ein den Rotor beziehungsweise die mehreren axial übereinander angeordneten Teller außenseitig umgebender Gasleitring vorhanden, dieser ist aber nicht mitdrehend mit dem Rotor ausgebildet. Das bedeutet, dass sich der Rotor relativ zu dem umgebenden Gasleitring dreht. Der Gasleitring bildet dabei eine Prallabscheidefläche und kann im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet sein. In an sich bekannter Weise wird der Rotor durch einen Schmierölstrom angetrieben. Durch den sich drehenden Tellerstapel erhält das Gemisch aus Gas und Ölnebel eine drallförmige Bewegung und das Öl wird aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen hin abgeführt und vom Gas getrennt. Ein solcher Gasleitring ist in einfacher Weise so herstellbar, dass die gewünschten Funktionalitäten erfüllt werden. Der Gasleitring kann dabei feststehend ausgebildet sein, beispielsweise indem er mit dem umgebenden Gehäuse des Zentrifugalabscheiders fest verbunden ist, oder er kann auch relativ zu diesem Gehäuse bewegbar ausgebildet sein, wobei er sich aber nicht mit dem Rotor mitdreht. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Ölnebelabscheider für Brennkraftmaschinen einen einfachen Aufbau aufweist und durch den relativ zum drehenden Rotor nicht mitdrehenden Gasleitring Öl besser aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschieden wird.at a centrifugal separator or an oil mist separator for internal combustion engines with such a trained Tellerstapelseparator is indeed a the rotor or the a plurality of axially superimposed plate outside surrounding Gas guide present, this is not co-rotating with the Rotor formed. This means that the rotor is relative to rotates the surrounding gas guide ring. The gas guide ring forms a Impact separation surface and may be substantially hollow cylindrical be educated. In known manner, the rotor is through powered by a lubricating oil flow. By the turning Plate stack receives the mixture of gas and oil mist a swirling movement and the oil is due the centrifugal force discharged to the outside and separated from the gas. Such a gas guide ring is in a simple manner so manufacturable that the desired functionalities be fulfilled. The gas guide ring can be fixed be formed, for example by connecting with the surrounding housing the centrifugal separator is firmly connected, or he can also be designed to be movable relative to this housing, wherein but he does not turn with the rotor. The advantage of the invention is that the oil mist separator for Internal combustion engine has a simple structure and by the relative to the rotating rotor not co-rotating gas guide oil better deposited from the crankcase ventilation gas becomes.
Weiter ist vorgesehen, dass der Gasleitring in Axialrichtung des Rotors relativ zum Rotor und zum Gehäuse bewegbar ist, wobei durch diese Bewegung der Querschnitt eines Reingasdurchlasses zwischen Rotor und Gasleitring veränderbar ist. Somit wird ein in seiner Größe variabler Spalt zwischen dem Gasleitring und dem Rotor gebildet.Further is provided that the gas guide ring in the axial direction of the rotor is movable relative to the rotor and the housing, wherein this movement is the cross section of a clean gas passage between Rotor and gas guide ring is changeable. Thus, an in its size variable gap between the gas guide ring and the rotor formed.
Vorzugsweise ist weiter vorgesehen, dass durch die Bewegung des Gasleitringes der Querschnitt des Reingasdurchlasses in dem Sinne veränderbar ist, dass bei einem kleineren Reingasvolumenstrom der Querschnitt des Reingasdurchlasses kleiner ist und bei einem größeren Reingasvolumenstrom der Querschnitt des Reingasdurchlasses größer ist.Preferably is further provided that by the movement of the gas guide ring the cross section of the clean gas passage in the sense changeable is that at a smaller clean gas flow rate of the cross section the clean gas passage is smaller and larger Clean gas volume flow, the cross section of the clean gas passage larger is.
Vorzugsweise ist dabei die axiale Bewegung des Gasleitringes allein durch eine Strömung des Reingases erzeugbar ist. Herrscht im Rotor ein geringfügiger Überdruck, so kann der Gasleitring durch einen außen axial abströmenden Gasstrom in axialer Richtung leicht angehoben werden, um derart den Spalt zu vergrößern, bis ein Druckausgleich hergestellt ist. Bei abnehmendem Volumenstrom sinkt der Gasleitring selbsttätig wieder ab und die Spaltgröße wird verringert.Preferably is the axial movement of the Gasleitringes alone by a Flow of the clean gas can be generated. Rule in the rotor a slight overpressure, so the gas guide ring by an axially outwardly flowing gas stream be slightly raised in the axial direction, so as to the gap to enlarge until a pressure equalization is established is. As the volume flow decreases, the gas guide ring automatically sinks again and the gap size is reduced.
Damit die Gasströmung die nötige Kraft auf den Gasleitring ausüben kann, ist an diesem zweckmäßig ein oberer Rand radial nach innen gekröpft ausgebildet. Zur Formgestaltung des Gasleitrings kann dieser an seinem oberen Rand z. B. L-förmig umgebogen sein, um derart den Gasstrom umzulenken und zu leiten. Alternativ kann dieser obere Rand auch gekröpft ausgebildet sein, das heißt z. B. zwei 90-Umlenkungen aufweisen. Durch einen solchen rinnenförmigen Rand wird insbesondere ein Austreten von Schmieröl nach oben hin in einen Reingasauslass unterbunden.So that the gas flow can exert the necessary force on the gas guide ring, an upper edge is designed to be bent radially inwardly on this expediently. For shaping the gas guide this can at its upper edge z. B. bent in an L-shape, so as to divert the gas flow and direct. Alternatively, this upper edge may be formed cranked, ie z. B. have two 90-deflections. By such gutter-shaped edge is in particular a leakage of lubricating oil upwards prevented in a clean gas outlet.
Um eine selbsttätige Rückstellung des Gasleitringes sicherzustellen, ist dieser bevorzugt mit einer Vorbelastungskraft beaufschlagt, die in Richtung einer Verkleinerung des Querschnitts des Reingasdurchlasses wirkt.Around an automatic reset of the gas guide ring this is preferable with a preload force subjected to, in the direction of a reduction of the cross section the clean gas passage acts.
Dabei kann die auf den Gasleitring wirkende Vorbelastungskraft durch Schwerkraft oder durch Federkraft erzeugt sein.there For example, the biasing force acting on the gas guide ring can be by gravity or be generated by spring force.
Zur Verbesserung der Abscheideleistung ist bevorzugt innenumfangsseitig am oder im Gasleitring mindestens eine Ölableitrinne ausgebildet. Durch diese Ölableitrinne wird das auf den Gasleitring aufgrund der Zentrifugalkräfte auftreffende Öl nach unten abgeleitet und kann nicht mehr von dem Reingasstrom nach oben hin mit abgeführt werden.to Improvement of the separation efficiency is preferably on the inner peripheral side at least one Ölabelitrinne formed on or in the gas guide ring. By This Ölabelitrinne is due to the gas guide ring the centrifugal forces impinging oil down derived and can no longer from the clean gas flow upwards be dissipated with.
Bevorzugt wird weiter vorgeschlagen, dass die mindestens eine Ölableitrinne entlang mindestens einer Schraubenlinie verläuft, die in Drehrichtung des Rotors gesehen nach unten weist. Der Drall der Gasströmung unterstützt so die Ölabführung. Zusätzlich kann die Ölableitrinne die Ölabscheidung durch Prallabscheidung und Strömungsumlenkung unterstützen.Prefers it is further suggested that the at least one Ölabelitrinne along at least one helical line, which in Direction of rotation of the rotor seen facing down. The spin of the Gas flow thus supports the oil removal. In addition, the oil drain trough the oil separation by Support impact separation and flow deflection.
In einer einfachen Ausgestaltung kann der Gasleitring eine geschlossene, durchbrechungsfreie Fläche bilden.In a simple embodiment, the gas guide ring a closed, form break-free surface.
Der Gasleitring kann dann z. B. durch einen einstückigen Hohlzylinder aus Kunststoff oder Blech gebildet sein.Of the Gas guide ring can then z. B. by a one-piece hollow cylinder be formed of plastic or metal.
Alternativ kann der der Gasleitring eine durchbrochene oder poröse Fläche bilden, um Öl darin aufzunehmen.alternative the gas guide ring can be a perforated or porous one Make surface to absorb oil in it.
Dazu kann der Gasleitring durch einen hohlzylindrischen Gitter- oder Sieb- oder Filterstoffkörper gebildet sein.To can the gas guide ring by a hollow cylindrical lattice or Screen or filter body be formed.
In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der den Gasleitring bildende Gitter- oder Sieb- oder Filterstoffkörper aus einem nicht selbsttragenden Element aus Gewebe oder Gestrick oder Gelege oder Gewirk, vorzugsweise aus textilem Material, oder aus offenzelligem Schaumstoff, jeweils mit einem integrierten Stützkörper, oder aus einem selbsttragenden Element aus einem Gewebe oder Gestrick oder Gelege oder Gewirk, vorzugsweise aus metallischem Material, oder aus Sinterwerkstoff besteht.In Another embodiment is proposed that the gas guide ring forming lattice or screen or Filterstoffkörper a non-self-supporting element of woven or knitted fabric or Scrim or knit, preferably of textile material, or of open-cell foam, each with an integrated support body, or from a self-supporting element of a woven or knitted fabric or scrim or knit, preferably of metallic material, or sintered material.
Für das Auffangen und Ableiten des abgeschiedenen Schmieröls ist es günstig, wenn der den Gasleitring bildende Gitter- oder Sieb- oder Filterstoffkörper eine Maschen- oder Porengröße zwischen 10 und 300 μm hat.For the collection and discharge of the separated lubricating oil it is favorable if the grid forming the gas guide ring or sieve or filter body a mesh or pore size between 10 and 300 μm.
Um eventuell doch in Richtung Reingasauslass mitgenommene Ölpartikel noch abzuscheiden, wird vorgeschlagen, dass in Höhe eines gasauslassseitigen Stirnendes des Gasleitringes an einer Innenumfangsfläche des Gehäuses ein Umlenk ring angebracht oder angeformt ist, der gegen eine dort vorliegende Gasströmungsrichtung in das Innere des Gehäuses weist. Durch den Umlenkring wird der Gasstrom zu einer scharfen Umlenkung gezwungen, der die Ölpartikel nicht folgen können. Die Ölpartikel fangen sich vielmehr radial außen von dem Umlenkring und können von dort nach unten abgeführt werden.Around possibly in the direction of the clean gas outlet entrained oil particles Still to settle, it is suggested that in the amount of one Gas outlet side front end of the gas guide ring on an inner peripheral surface of the housing a deflection ring is attached or molded, the against a present there gas flow direction in the interior of the case has. Through the deflection ring is the gas flow forced a sharp deflection of the oil particles can not follow. The oil particles catch rather radially outward of the deflection ring and can be removed from there down.
Bei den vorstehen beschriebenen Ausführungen des Ölnebelabscheiders werden im Gehäuse zwischen der Innenumfangsfläche des Gehäuses und dem Rotor zwei getrennte Ringräume gebildet. Zum Einen ist dies zwischen dem Rotor und dem Gasleitring ein erster Ringraum, durch den im Wesentlichen das Reingas abgeleitet wird, das nicht oder kaum durch den Gasleitring nach außen hin durchtritt. Zum Anderen wird zwischen dem Gasleitring und der umgebenden Innenumfangsfläche des Gehäuses ein zweiter Ringraum gebildet, durch den das Öl abgeführt wird. Durch die Trennung dieser Ringräume wird erreicht, dass im zweiten, äußeren Ringraum praktisch keine Gasströmung mehr vorhanden ist, so dass das Öl dort praktisch verwirbelungsfrei nach unten hin abfließen kann.at the above-described embodiments of Ölnebelabscheiders be in the housing between the inner peripheral surface the housing and the rotor two separate annular spaces educated. On the one hand, this is between the rotor and the gas guide ring a first annulus, through which essentially the clean gas is derived This is not or hardly by the gas guide ring to the outside passes through. On the other hand, between the gas guide ring and the surrounding inner circumferential surface of the housing second annular space formed through which the oil dissipated becomes. By separating these annular spaces is achieved that in the second, outer annulus virtually no Gas flow is more present, leaving the oil There practically flow without turbulence downwards can.
Zur weiteren Reduktion eines Gasströmung im zweiten, äußeren Ringraum kann zwischen einer Gehäusewand des Abscheiders und dem Gasleitring eine Labyrinthdichtung ausgebildet sein, die das Hindurchströmen eines Gasstroms im Wesentlichen hemmt, so dass dieser zweite, äußere Ringraum verwirbelungsfrei gehalten wird.to further reduction of a gas flow in the second, outer Annular space can be between a housing wall of the separator and the gas guide ring be formed a labyrinth seal, the substantially inhibits the passage of a gas stream, so that this second, outer annulus is turbulence free is held.
Eine zweite Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Ölnebelabscheider der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Gasleitring mit dem Rotor mitdrehend ausgebildet ist und eine durchbrochene oder poröse Fläche bildet.A second solution of the problem succeeds according to the invention an oil mist separator of the type mentioned, the characterized in that the gas guide ring rotates with the rotor is formed and a perforated or porous surface forms.
Auch mit diesem zweiten Ölnebelabscheider wird ein hoher Abscheidewirkungsgrad erzielt, wobei auch dieser Abscheider konstruktiv einfach ist und kostengünstig herstellbar ist.Also with this second oil mist separator becomes a high separation efficiency achieved, and this separator is structurally simple and inexpensive can be produced.
Bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass der Gasleitring so um den Rotor herum angeordnet ist, dass der Gasleitring zwischen seiner Innenumfangsfläche und dem Außenumfang des Tellerstapels einen ersten Ringraum und zwischen seiner Außenumfangsfläche und einer Innenumfangsfläche des Gehäuses einen zweiten Ringraum bildet. Damit werden auch bei dem zweiten Abscheider die vorstehen schon erläuterten Vorteile der zwei Ringräume erzielt.Preferably, it is further provided that the gas guide ring is arranged around the rotor such that the gas guide ring between its inner peripheral surface and the outer periphery of the plate stack has a first annular space and between its Außenum fangsfläche and an inner peripheral surface of the housing forms a second annular space. Thus, the above-mentioned advantages of the two annular spaces are achieved even in the second separator.
Der Gasleitring ist dabei z. B. durch einen hohlzylindrischen Gitter- oder Siebkörper gebildet.Of the Gas guide ring is z. B. by a hollow cylindrical grid or sieve body formed.
Alternativ kann der Gasleitring durch einen hohlzylindrischen Körper aus oder mit Lamellen gebildet sein. Mit den Lamellen können der Drall und die Geschwindigkeit des Gasstroms und damit die Zentrifugalkraft auf die Öltröpfchen beeinflusst, insbesondere erhöht werden. So können die Lamellen beispielsweise wie ein Lüfterrad wirken. Die Lamellen können beispielsweise aus Metall und/oder Kunststoff angefertigt sein und sind bevorzugt austauschbar ausgebildet, um beschädigte Lamellen ersetzen zu können. Beispielsweise könnten auch mehrere Lamellen jeweils endseitig zusammengeclipst werden, um eine einfache Fertigung zu erhalten.alternative can the gas guide ring through a hollow cylindrical body be formed from or with lamellae. With the slats can the swirl and the velocity of the gas flow and thus the centrifugal force influenced on the oil droplets, in particular increase. For example, the slats can act like a fan. The slats can be made for example of metal and / or plastic and are preferably designed to be interchangeable to damaged To replace slats. For example, could even several lamellae are clipped together at each end, to get a simple production.
In einer ersten Ausgestaltung können die Lamellen im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung des Rotors verlaufen.In In a first embodiment, the slats can substantially parallel to the axial direction of the rotor.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Lamellen nach oben hin geringfügig nach innen geneigt angeordnet sind.alternative there is a possibility that the slats are pointing upwards are slightly inclined inwards.
Eine weitere Alternative schlägt vor, dass die Lamellen auf einer oder mehreren Schraubenlinien schräg von oben nach unten verlaufen.A Another alternative suggests that the slats up one or more helices obliquely from above to run down.
Ergänzend zur letztgenannten Ausführung sind die Lamellen bevorzugt schräg nach außen geneigt.additional to the latter embodiment, the slats are preferred tilted obliquely outwards.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der den Gasleitring bildende hohlzylindrische Körper einen ersten, radial inneren Körperteil mit in einer ersten Ausrichtung angeordneten Lamellen und einen zweiten, radial äußeren Körperteil mit in einer zweiten Ausrichtung angeordneten Lamellen aufweist. Hierdurch kann die Abscheidewirkung nochmals gesteigert werden.Further It is suggested that the hollow cylindrical forming the gas guide ring Body a first, radially inner body part with arranged in a first orientation slats and a second, radially outer body part with Having arranged in a second orientation lamellae. hereby the separation efficiency can be further increased.
Um den äußeren Ringraum strömungsberuhigt zu halten, ist vorgesehen, dass zwischen dem Gehäuse und dem oberen Randbereich des mit dem Rotor mitdrehenden Gasleitringes eine Labyrinthdichtung angeordnet ist.Around the outer annulus flow-calmed to keep that is provided between the housing and the upper edge region of the co-rotating with the rotor Gasleitringes a labyrinth seal is arranged.
Gemäß der vorhergehenden Beschreibung können die Ölnebelabscheider gemäß Erfindung die eine oder die andere der zwei Lösungen darstellen. Als dritte Möglichkeit ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ölnebelabscheider Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 16 und Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 17 bis 26 aufweist.According to the As described above, the oil mist separators according to the invention, one or the other of the two Represent solutions. As a third option is According to the invention provided that the oil mist separator Features of one or more of claims 1 to 16 and Features of one or more of claims 17 to 26.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:in the Below, embodiments of the invention are based on explained a drawing. Showing:
In
den
Eine
Grundplatte
Zu
entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas
wird von unten in einen Raumbereich
In
Steigt
im Inneren des Rotors
Dabei
kann der obere Rand
Zusätzlich
können an der inneren Oberfläche des Gasleitrings
In
In
Durch
den Gasleitring
Da
das Gas praktisch vollständig im ersten Raum
Weiterhin
ist zwischen einem den Rotor unterseitig begrenzenden Stapeluntersatz
In
einer weiteren Ausführungsform, die in
Die
Lamellen
In
Auch
hier sind die Lamellen
Die
Gemäß
- 11
- ÖlnebelabscheiderOil Mist Separators
- 1010
- Gehäusecasing
- 1111
-
Innenumfangsfläche
von
10 Inner peripheral surface of10 - 11'11 '
- Umlenkringdeflector
- 1212
-
Raum
unter
2 Room under2 - 1313
-
Raum über
2 Room over2 - 1414
- erster Ringraumfirst annulus
- 1515
- zweiter Ringraumsecond annulus
- 1616
- Grundplattebaseplate
- 1717
- Dichtungenseals
- 1818
- Schraubenscrew
- 22
- Rotorrotor
- 2020
- TellerstapelA stack of plates
- 2121
- Wellewave
- 22, 22'22 22 '
- Lagercamp
- 2323
- Drehantriebrotary drive
- 2424
- StapeluntersatzStack pedestal
- 2525
- Stapelaufsatzstack paper
- 2626
- Federfeather
- 2727
- Labyrinthdichtunglabyrinth seal
- 3, 3'3, 3 '
- GasleitringeGasleitringe
- 3030
-
Innenumfangsfläche
von
3 Inner peripheral surface of3 - 30'30 '
-
Außenumfangsfläche
von
3 Outer peripheral surface of3 - 31, 31'31 31 '
-
oberer
Rand von
3 ,3' upper edge of3 .3 ' - 3232
- ReingasdurchlassClean gas passage
- 3333
- ÖlableitrinnenÖlableitrinnen
- 3434
- Element aus Gewebe o. dgl.element made of fabric or the like
- 34'34 '
- Stützkörpersupport body
- 3535
- Element aus Sintermaterialelement made of sintered material
- 36, 36'36 36 '
- Lamellenslats
- 44
- DruckregelventilPressure control valve
- 4040
- Reingasauslasspure gas outlet
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- - EP 1273335 B1 [0004] - EP 1273335 B1 [0004]
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