DE102009005550A1

DE102009005550A1 - Heatable liquid separator i.e. oil separator, for internal-combustion engine in vehicle, has heating element producing thermal heat that is controlled by connector through thermal conduction from heating element

Info

Publication number: DE102009005550A1
Application number: DE102009005550A
Authority: DE
Inventors: Markus ZÜRKER; Carsten Schippers
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2008-02-07
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2009-08-20
Also published as: DE202008001756U1

Abstract

The separator (1) has a filter element (8) i.e. exchangeable trap cartridge, comprising a filtering medium (9) i.e. metallic fibrous web, for cleaning gas, and an electrical heating device for heating the filtering medium. The heating device has an electrical heating element (15) i.e. positive temperature coefficient element, arranged in a good heat conducting, mechanical connector to the filter element or the medium. The thermal heat produced by the heating element is controllable by the connector through thermal conduction from the heating element to the filter element and/or medium.

Description

Die Erfindung betrifft einen beheizbaren Flüssigkeitsabscheider, insbesondere zum Reinigen von Einlüftungsgasen aus einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine. Ein solcher Flüssigkeitsabscheider dient vornehmlich zum Abscheiden von Öl aus den Kurbelgehäusegasen der Kurbelgehäuseentlüftung.The Invention relates to a heatable liquid separator, in particular for cleaning ventilation gases from a Crankcase of an internal combustion engine. Such a liquid separator primarily serves to separate oil from the crankcase gases the crankcase breather.

Beim Betrieb von Hubkolbenverbrennungsmotoren treten Durchblasegase (sogenannte Blow-by-Gase) auf, die als Teil der bei der Verbrennung gebildeten Verbrennungsgase aus dem Brennraum durch konstruktions- und fertigungsbedingte Spalte zwischen Kolben bzw. Kolbenringen und Zylinderlaufbahn ins Kurbelgehäuse strömen. Würde man diese Gase nicht abführen, würde der Druck im Kurbelgehäuse stark ansteigen. Aus diesem Grund befindet sich am Motorblock ein Entlüftungsanschluss, die sogenannte Kurbelgehäuseentlüftung. Aus Gründen des Umweltschutzes lässt man die Gase allerdings nicht ins Freie abblasen, sondern führt sie dem Motor über das Ansaugrohr wieder zur vollständigen Verbrennung zu. Etwa ein halbes bis ein Prozent der angesaugten Luftmenge gelangen über die Motorentlüftung in den Ansaugkanal.At the Operation of reciprocating internal combustion engines, blow-by gases (so-called blow-by gases) occur as part of the combustion gases formed during combustion from the combustion chamber through design and manufacturing related column between piston or piston rings and cylinder bore into the crankcase stream. If you did not discharge these gases, The pressure in the crankcase would rise sharply. For this reason, there is a vent port on the engine block, the so-called crankcase ventilation. For reasons However, the gases are not allowed in environmental protection Blow off into the open, but leads them over to the engine the intake pipe to complete combustion again. About half to one percent of the intake air flow over the engine breather in the intake duct.

Diese Gase aus dem Kurbelgehäuse enthalten Kraftstoffreste, Zwischen- und Endprodukte des Verbrennungsprozesses, Ruß und Wasserdampf, aber auch einen erheblichen Anteil feinster Motoröltröpfchen, die von der Kurbelwelle oder anderen rotierenden Bauteilen aus dem Ölvorrat der Ölwanne gerissen werden. Die Blow-by-Gase vermischen sich also im Kurbelraum mit Motoröl, das dort u. a. in Form von Ölnebel vorhanden ist.These Gases from the crankcase contain fuel residues, intermediate and end products of the combustion process, soot and water vapor, but also a considerable proportion of the finest engine oil droplets, that from the crankshaft or other rotating components from the oil reservoir the oil pan are torn. Mix the blow-by gases So in the crankcase with engine oil that u. a. in Form of oil mist is present.

Aus Gründen des Umweltschutzes ist die früher übliche Entlüftung des Kurbelgehäuses ins Freie heute nicht mehr zulässig. Aktuelle Emissionsvorschriften verlangen eine Rückführung der Blow-by-Gase aus der Kurbelgehäuseentlüftung in den Ansaugbereich des Motors. Es werden kontrollierte geschlossene Kurbelgehäuseentlüftungssysteme verwendet. Bei diesen werden die Blow-by-Gase dem Ansaugsystem des Motors zugeführt. Die Kurbelgehäuseentlüftung hält die Blow-by-Gase in einem geschlossenen Kreislauf und führt sie der Ansaugluft wieder zu. Der Trend geht hier zu technisch immer anspruchsvolleren und leistungsfähigeren Systemen. Die von Öl gereinigten Blow-by-Gase werden an einer geeigneten Stelle, an der idealerweise in nahezu allen Betriebszuständen des Motors Unterdruck anliegt, dem Ansaugsystem des Motors zugeführt. Dies ist prinzipiell vor der Drosselklappe der Fall.Out Environmental protection is the formerly common Vent the crankcase to the open today no longer allowed. Current emission regulations require a return of the blow-by gases from the crankcase ventilation in the intake area of the engine. It will be controlled closed Crankcase ventilation systems used. at These are the blow-by gases supplied to the intake system of the engine. The crankcase breather holds the Blow-by gases in a closed circuit and leads they close the intake air again. The trend is always too technical more sophisticated and powerful systems. The cleaned by oil blow-by gases are at a suitable Place, ideally in almost all operating conditions the engine is applied vacuum, fed to the intake system of the engine. This is the case in principle before the throttle valve.

Bevor die Blow-by-Gase der Ansaugluft erneut zugeführt werden, muss jedoch ein möglichst hoher Anteil des im Blow-by-Gas enthaltenen Öls abgeschieden werden. Gelangen die Verunreinigungen der Blow-by-Gase in den Ansaugtrakt des Motors, führt dies zu einer Verunreinigung der Ansaugluft und damit zu einer Verschlechterung der Laufkultur und des Emissionsverhalten. Das größte Problem liegt allerdings in der Herabsetzung der Klopffestigkeit durch den Ölnebel. Schon bei etwa 1% Öl in der Ansaugluft wird die Klopffestigkeit von z. B. 98 ROZ auf 95 ROZ abgesenkt. Im Schiebebetrieb kann dieser Anteil auf etwa 5% ölbenetzte Luft ansteigen. Damit wird die Oktanzahl auf ca. 90 ROZ herabgesetzt.Before the blow-by gases are recirculated to the intake air, However, the highest possible proportion of the blow-by gas must be present contained oil are deposited. Get the impurities of the Blow-by gases into the intake tract of the engine, this leads to contamination of the intake air and thus to a deterioration the running culture and the emission behavior. The biggest However, the problem lies in the reduction of knock resistance the oil mist. Already at about 1% oil in the intake air the knock resistance of z. B. 98 RON lowered to 95 RON. In push mode, this proportion can be wetted to about 5% oil Air rises. This reduces the octane number to about 90 RON.

Zum Abtrennen der Ölverunreinigungen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas werden sogenannte Ölabscheider eingesetzt, die sich durch einen hohen Abscheidegrad auszeichnen. Dies bietet Bauteilen wie Turboladern, Ladeluftkühlern, Saugrohren oder Ventilen einen optimalen Schutz vor Verschmutzung, Beschädigung und Funktionsbeeinträchtigungen. Im Motorenbau wird die Verringerung des Anteils fester Partikel im Abgas ein immer wichtigeres Entwicklungsziel. Je weniger Öl das Blow-by-Gas der Verbrennung zuführt, umso weniger Partikel stößt der Motor aus. Dies dient dem Umweltschutz und trägt wesentlich dazu bei, die Lebensdauer von Bauteilen des Abgasreinigungssystems zu verlängern, vor allem von Partikelfiltern oder Katalysatoren. Eine wirksame Abscheidung des Ölanteils aus der Ansaugluft ist für die Laufkultur des Motors wichtig. Verbesserungen in diesem Bereich sind insbesondere bei (leistungsgesteigerten) Turbomotoren unerlässlich, um ein Motorklopfen wirksam zu verhindern.To the Separating the oil contaminants from the crankcase ventilation gas So-called oil separators are used, which are characterized by distinguish a high degree of separation. This offers components like Turbochargers, charge air coolers, intake manifolds or valves optimal protection against contamination, damage and functional impairments. In engine construction, the Reduction of the proportion of solid particles in the exhaust gas is an increasingly important development goal. The less oil the blow-by gas supplies to combustion, the fewer particles the engine emits. This serves the environment and contributes significantly to the To extend the service life of components of the emission control system, before especially of particle filters or catalysts. An effective capture the oil content from the intake air is for the running culture important to the engine. Improvements in this area are in particular at (uprated) turbo engines essential to one To prevent engine knock effectively.

Für eine effektive Abscheidung kommen aufgrund der geringen Größe der im Kurbelgehäuseentlüftungsgas enthaltenen Öltröpfchen nur wenige Verfahren in Frage. Hierzu zählen einerseits Diffusionsabscheider, die ein i. d. R. austauschbares Filterelement mit einem Filtermedium (z. B. Drahtgestrick- oder Faserfiltereinsatz aus Papier, Metall oder einem synthetischen Material) aufweisen und andererseits Trägheits- oder Prallabscheider (Zyklonabscheider, Labyrinth- und Prallabscheider, Zentrifugen und Separatoren). Bei manchen Ölabscheidern fließt das abgeschiedene Öl in den Ölkreislauf zurück und verringert so den Ölverbrauch des Motors.For an effective deposition come because of the small size the oil droplets contained in the crankcase ventilation gas only a few procedures in question. On the one hand count Diffusion separator, the i. d. R. replaceable filter element with a filter medium (eg wire mesh or fiber filter insert made of paper, metal or a synthetic material) and, on the other hand, inertial or impact separators (cyclone separators, labyrinth and impact separators, centrifuges and separators). For some oil separators the separated oil flows into the oil circuit back and thus reduces the oil consumption of the engine.

Bei tiefen Temperaturen können die im Blow-by-Gas enthaltenen Kraftstoffdämpfe und insbesondere der Wasserdampfanteil gefrieren, insbesondere bei noch nicht betriebswarmem Motor, und die Vereisung kann das System der Kurbelgehäuseentlüftung blockieren. Eine Blockade kann fatale Folgen haben. Blockiert die Leitung, wird das Blow-by-Gas nicht mehr abgeführt und im Kurbelgehäuse baut sich ein Überdruck auf. Es sind Fälle bekannt geworden, bei denen das Schmieröl durch die Peilstabröhre aus dem Motor gedrückt wurde, wodurch die Lager heiß liefen und zerstört wurden. In Einzelfällen führten die hohen Temperaturen sogar zu Fahrzeugbränden.At low temperatures, the fuel vapors contained in the blow-by gas, and especially the water vapor portion, can freeze, especially with the engine not yet warmed up, and icing can block the crankcase ventilation system. A blockade can have fatal consequences. If the line is blocked, the blow-by gas is no longer removed and an overpressure builds up in the crankcase. There have been cases in which the lubricating oil was forced out of the engine by the Peilstabröhre, whereby the bearings were hot and were destroyed. In In some cases, the high temperatures even led to vehicle fires.

Um ein Blockieren der Kurbelgehäuseentlüftung durch Einfrieren zu verhindern, werden diverse technische Anstrengungen unternommen. Beispielweise wird durch eine geeignete Schlauchverlegung der Verbindungsleitung zwischen Motorblock und Ansaugsystem, die eine Siphonbildung ausschließt, und durch die Integration von Heizrohren in das System die Vereisung vermieden. Die Heizrohre bestehen aus Kupfer, auf deren abgeflachter Seite ein elektrischer Halbleiter, ein "PTC-Element" ("positive thermic coefficient"), aufgeklemmt wird. Das an die Fahrzeugbatterie angeschlossene Bauteil erzeugt Wärme und heizt so das Kupferrohr auf. Dieser Aufbau wird mit einem Kunststoffmantel umspritzt.Around blocking the crankcase ventilation by Preventing freezing will be various technical efforts made. For example, by a suitable hose routing the Connecting line between engine block and intake system, the one Excludes siphoning, and by the integration of Heating pipes in the system avoided icing. The heating pipes consist of copper, on the flattened side of an electric Semiconductor, a "PTC element" ("positive thermic coefficient"), is clamped. The component connected to the vehicle battery generates heat and heats up the copper tube. This construction is overmoulded with a plastic jacket.

Bei einem neuartigen Anti-Ice-System für die Kurbelgehäuseentlüftung werden die Pulsationen im Ansaugtrakt für die Enteisung genutzt. Dabei werden die Schwingungen der angesaugten Frischluft, die im Ansaugtrakt durch die Kolbenbewegung entstehen, zum Enteisen eingesetzt.at a novel anti-ice system for crankcase ventilation the pulsations are in the intake tract for de-icing used. The vibrations of the intake fresh air, which arise in the intake tract by the piston movement, to defrost used.

Die Gefahr der Vereisung der Kurbelgehäuseentlüftung betrifft nicht nur die Verbindungskanäle bzw. -schläuche, sondern auch den Ölabscheider. Wenn ein darin eingesetzter Filter aufgrund von Vereisung der von ihm aus dem Entlüftungsgas abgeschiedenen Bestandteile teilweise oder ganz einfriert, beispielsweise ein Kondensationsniederschlag auf einem Faservliesfilter, wird der Betrieb des Motors beeinträchtigt oder gefährdet. Aus diesem Grund ist es bekannt, im Inneren des Gehäuses eines Ölabscheiders ein elektrisch beheizbares Kupferblech anzuordnen, durch dessen Beheizung der Innenraum des Gehäuses des Ölabscheiders beheizt wird. Durch dieses beheizte Kupferblech wird die in dem Gehäuse befindliche Luft erwärmt und die erwärmte Luft überträgt ihre Wärme auf das Filterelement bzw. das in dem Filterelement enthaltene Filtermedium. Eine solche als Luftheizung ausgebildete Heizung ist wenig effektiv, da einerseits die Luft nur wenig Wärme übertragen kann und andererseits die zu beheizende Fläche, nämlich das Filtermedium, nicht gezielt beheizt wird, sondern der gesamte Ölabscheider. Hierdurch ist die Beheizung wenig effizient.The Risk of icing of the crankcase breather not only concerns the connecting ducts or hoses, but also the oil separator. If one inserted therein Filter due to icing of him from the vent gas deposited components partially or completely frozen, for example a condensation precipitate on a nonwoven filter, the Operation of the engine impaired or endangered. Because of this, it is known inside the case an oil separator an electrically heatable copper sheet to arrange, by heating the interior of the housing of the oil separator is heated. Through this heated copper sheet the air in the housing is heated and the heated air transfers theirs Heat on the filter element or in the filter element contained filter medium. Such trained as air heating Heating is not very effective, because on the one hand, the air transfer little heat can and on the other hand, the surface to be heated, namely the Filter medium, not specifically heated, but the entire oil separator. As a result, the heating is not very efficient.

Aus dem Dokument JP 63232815 A2 ist ein Ölabscheideelement für die heißen Abgase eines Kompressors bekannt. Das Filtermedium umfasst Schichten aus Glaswolle oder einer keramischen Wolle und eine metallische Drahtgeflechtschicht. Durch die Wärmeleitung des Drahtgeflechts soll das spontane Entzünden des Filtermediums durch das heiße Abgas verhindert werden.From the document JP 63232815 A2 For example, an oil separation element for the hot exhaust gases of a compressor is known. The filter medium comprises layers of glass wool or a ceramic wool and a metallic wire mesh layer. By the heat conduction of the wire mesh, the spontaneous ignition of the filter medium is to be prevented by the hot exhaust gas.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, einen beheizbaren Flüssigkeitsabscheider zu schaffen, bei dem eine effektivere Beheizung des Filterelements bzw. des Filtermediums möglich ist.outgoing from this prior art is the underlying of the invention Task in a heated liquid separator to create, in which a more effective heating of the filter element or the filter medium is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Flüssigkeitsabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung mit zugehörigen Zeichnungen.These The object is achieved by a liquid separator solved with the features of claim 1. Preferred embodiments and Further developments of the invention will become apparent from the dependent Claims and the following description with associated Drawings.

Ein erfindungsgemäßer, beheizbarer Flüssigkeitsabscheider zum Abscheiden flüssiger und/oder fester Bestandteile aus einem Gasstrom, insbesondere Ölabscheider zum Reinigen von Kurbelgehäusegasen, umfassend ein Gehäuse mit einem Einlass für zu reinigendes Gas, einem Auslass für gereinigtes Gas und einem in das Gehäuse eingesetzten Filterelement mit einem Filtermedium zum Reinigen des Gases, sowie mit einer elektrischen Heizeinrichtung zum Beheizen des Filtermediums, die ein elektrisches Heizelement aufweist, weist also die Besonderheit auf, dass das Heizelement in einer gut wärmeleitenden mechanischen Verbindung zu dem Filterelement oder dem Filtermedium angeordnet ist, so dass die von dem Heizelement erzeugte Heizwärme mittels der mechanischen Verbindung durch Wärmeleitung von dem Heizelement zu dem Filterelement bzw. Filtermedium geleitet wird.One Inventive, heated liquid separator for separating off liquid and / or solid constituents a gas stream, in particular oil separator for cleaning crankcase gases comprising a housing with an inlet for gas to be cleaned, an outlet for purified gas and a filter element inserted into the housing with a filter medium for cleaning the gas, as well as with an electric heater for heating the filter medium, which is an electrical heating element has, therefore, has the peculiarity that the heating element in a good thermal conductivity mechanical connection to the Filter element or the filter medium is arranged, so that the heating energy generated by the heating element by means of the mechanical Connection by conduction of heat from the heating element to the filter element or filter medium is passed.

Vereinfacht ausgedrückt besteht ein wesentlicher Unterschied zum Stand der Technik darin, dass das Filterelement bzw. das Filtermedium in dem Gehäuse des Flüssigkeitsabscheiders nicht mittels einer Luftbeheizung erwärmt wird, sondern durch eine Kontaktheizung, bei der die Heizwärme mittels eines gut wärmeleitenden mechanischen Kontaktes bzw. einer gut wärmeleitenden mechanischen Verbindung von dem Heizelement auf das Filterelement bzw. das Filtermedium über tragen wird. Erfindungsgemäß kann die Wärme des Heizelements auf einen beliebigen Bestandteil des Filterelements, beispielsweise ein Gehäuseteil oder einen Stützkörper, übertragen werden. In diesem Fall wird die dem Filterelement von dem Heizelement zugeführte Heizwärme aufgrund der intrinsischen Wärmeleitung in dem Filterelement dem zu beheizenden Filtermedium zugeführt. Bevorzugt erfolgt die Übertragung der Heizwärme jedoch direkt an das Filtermedium, weil dies die effektivste Beheizung darstellt.simplified In essence, there is a significant difference to the state the technique is that the filter element or the filter medium not in the housing of the liquid separator is heated by means of air heating, but by a contact heating, in which the heat by means of a good thermally conductive mechanical contact or a good heat-conducting mechanical connection of the heating element to the filter element or the filter medium will carry over. According to the invention the heat of the heating element on any component the filter element, for example a housing part or a support body to be transmitted. In this case, the filter element supplied from the heating element is Heating heat due to the intrinsic heat conduction supplied to the filter medium to be heated in the filter element. Prefers However, the transmission of heat is done directly to the filter medium, because this is the most effective heating.

In manchen Ausführungsformen kann es zweckmäßig sein, wenn das Heizelement unmittelbar auf dem Filterelement oder dem Filtermedium angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen, insbesondere wenn das Filterelement als austauschbare Abscheidepatrone ausgebildet ist, kann es dagegen vorteilhaft sein, wenn das Heizelement in einem Abstand zu dem Filterelement bzw. dem Filtermedium angeordnet ist, vorzugsweise innerhalb des Gehäuses des Flüssigkeitsabscheiders. Das Heizelement kann dann beispielsweise nahe an oder in einer Wandung des Gehäuses angeordnet werden und die wärmeleitende Verbindung zwischen dem Heizelement und dem Filterelement bzw. dem Filtermedium erfolgt durch ein metallisches, gut wärmeleitendes Verbindungsstück zwischen dem Heizelement und dem Filterelement bzw. dem Filtermedium.In some embodiments, it may be expedient if the heating element is arranged directly on the filter element or the filter medium. In other embodiments, in particular if the filter element is designed as an exchangeable Abscheidepatrone, it may, however, be advantageous if the heating element is arranged at a distance from the filter element or the filter medium, preferably within the hous ses of the liquid separator. The heating element can then be arranged, for example, close to or in a wall of the housing and the heat-conducting connection between the heating element and the filter element or the filter medium is effected by a metallic, highly thermally conductive connecting piece between the heating element and the filter element or the filter medium.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die darin beschriebenen Besonderheiten können einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to one of the figures Embodiment explained in more detail. The peculiarities described therein can individually or be used in combination with each other to preferred embodiments to provide the invention. Show it:

1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ölabscheider, 1 a longitudinal section through an oil separator according to the invention,

2 den Federkontakt von 1 in einer Detailansicht, 2 the spring contact of 1 in a detailed view,

3 das Heizelement und den Steckkontakt von 1 in einem Schnitt B-B und 3 the heating element and the plug contact of 1 in a cut BB and

4 eine Aufsicht auf den Ölabscheider von 1. 4 a view of the oil separator of 1 ,

Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheider 1 in Form eines Ölabscheiders, der als Teil einer Entlüftungseinrichtung zum Reinigen von Entlüftungsgasen aus einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird und in dem Entlüftungsgase aus dem Kurbelgehäuse von mitgeführten Ölbestandteilen gereinigt werden.The 1 shows a liquid separator according to the invention 1 in the form of an oil separator, which is used as part of a venting device for purifying vent gases from a crankcase of an internal combustion engine and are cleaned in the vent gases from the crankcase of entrained oil components.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsabscheider 1 weist in bekannter Weise ein Gehäuse 2 auf, das durch einen Deckel 3 verschlossen werden kann. Entsprechende Anschlüsse ermöglichen die Durchleitung des zu reinigenden Gases und die Ableitung der abgeschiedenen Flüssigkeit. In dem Flüssigkeitsabscheider 1 kommt ein Filterelement 8 bzw. eine austauschbare Abscheidepatrone zum Einsatz, die ein Filtermedium 9 bzw. ein Abscheidemittel zum Abscheiden der Flüssigkeit und ein Stützmittel zur Gewährleistung der Formstabilität aufweist.The liquid separator according to the invention 1 has a housing in a known manner 2 on top of that by a lid 3 can be closed. Appropriate connections allow the passage of the gas to be cleaned and the discharge of the separated liquid. In the liquid separator 1 comes a filter element 8th or a replaceable Abscheidepatrone used, which is a filter medium 9 or a separating means for separating the liquid and a support means for ensuring the dimensional stability.

Der Flüssigkeits- bzw. Ölabscheider 1 weist ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 2 auf, in das ein Deckel 3 unter Verwendung eines O-Rings 4 eingesetzt ist. Das Gehäuse 2 umfasst einen Einlass 6 (4) für Entlüftungsgas, einen Auslass 5 für gereinigtes Gas und einen Ablass 7 für das aus dem Entlüftungsgas abgeschiedene Öl.The liquid or oil separator 1 has a substantially cylindrical housing 2 in which a lid 3 using an O-ring 4 is used. The housing 2 includes an inlet 6 ( 4 ) for vent gas, an outlet 5 for purified gas and a drain 7 for the separated from the vent gas oil.

Der Ölabscheider 1 umfasst als Filtereinrichtung in dem Gehäuse 2 ein Filterelement 8 mit einem Filtermedium 9. Das Filtermedium 9 wird radial von außen nach innen von dem Entlüftungsgas durchströmt; hierbei wird das Entlüftungsgas gefiltert. Anschließend wird das gereinigte Gas axial in den Auslass 5 geleitet, über den das gereinigte Entlüftungsgas aus dem Gehäuse 2 des Ölabscheiders 1 abgeleitet und insbesondere in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeleitet wird.The oil separator 1 comprises as filter means in the housing 2 a filter element 8th with a filter medium 9 , The filter medium 9 is flowed through radially from the outside to the inside of the venting gas; In this case, the vent gas is filtered. Subsequently, the cleaned gas is axially in the outlet 5 passed, through which the purified vent gas from the housing 2 of the oil separator 1 derived and in particular introduced into the intake tract of the internal combustion engine.

In dem Ölabscheider 1 kommt ein als austauschbare Abscheidepatrone ausgebildetes Filterelement 8 zum Einsatz. Die Abscheidepatrone wird mittels O-Ringen 10, 11 derart dichtend in das Gehäuse 2 eingesetzt, dass eine Abdichtung zwischen Roh- und Reinseite, d. h. zwischen ölhaltiger und nahezu ölfreier Luft, erfolgt, so dass der zu reinigende Gasstrom durch einen Abscheidebereich des Filtermediums 9 der Abscheidepatrone fließen muss. Die abgeschiedene Flüssigkeit kann durch einen Ablass 7 das Gehäuse 2 verlassen. Die Abscheidepatrone kann ausgewechselt werden, wenn im Gasstrom befindliche Verschmutzungen das Abscheidematerial, also das Filtermedium 9 der Patrone zugesetzt haben und somit der durch die Patrone erzeugte Druckverlust zu stark ansteigt. Die Abscheidepatrone besteht aus einem zylinder- oder topfförmigen Stützkörper 13 als Träger, um den das Abscheidematerial (das Filtermedium 9) gewickelt ist.In the oil separator 1 comes as a replaceable Abscheidepatrone trained filter element 8th for use. The Abscheidepatrone is using O-rings 10 . 11 so tight in the housing 2 used that a seal between raw and clean side, ie between oily and almost oil-free air, takes place, so that the gas stream to be cleaned by a separation region of the filter medium 9 the separator cartridge must flow. The separated liquid can pass through a drain 7 the housing 2 leave. The Abscheidepatrone can be replaced when in the gas stream contaminants, the deposition material, so the filter medium 9 have added to the cartridge and thus the pressure loss caused by the cartridge increases too much. The Abscheidepatrone consists of a cylindrical or cup-shaped support body 13 as a support around which the deposition material (the filter medium 9 ) is wound.

Das Filterelement 8 ist ein Feinfilter mit einem Vliesfilter bzw. Faservliesfilter, beispielsweise mit einem Vlieswickel 12 aus Metall und/oder einem anderen natürlichen oder synthetischen Filtermaterial, z. B. einem Polyestervlies. Das Filtermedi um 9 hat in erster Linie die Aufgabe der Abscheidung einer Flüssigphase aus der Gasphase. Als Filtermedium 9 können alle bekannten Abscheidestoffe zur Verwendung kommen. Besonders geeignet sind Materialien, die sich um den Stützkörper 13, der bevorzugt rohrförmig ausgebildet ist, wickeln lassen. Neben vliesförmigen Filtermedien 9 kann das Filtermedium 9 insbesondere aus einer Garnwicklung bestehen. Der Vlieswickel 12 ist auf den gasdurchlässigen Stützkörper 13 mit Durchgängen 14 aufgewickelt. Um eine optimale Verteilung der dem Filtermedium 9 durch die Beheizung zugeführten Wärme in dem Filtermedium 9 zu erzielen, ist es bevorzugt, wenn das Filtermedium 9 ein Metallfaservlies oder Metallfaservlieswickel ist.The filter element 8th is a fine filter with a nonwoven filter or nonwoven filter, for example, with a nonwoven wrap 12 metal and / or other natural or synthetic filter material, e.g. B. a polyester fleece. The filter medi um 9 has primarily the task of depositing a liquid phase from the gas phase. As a filter medium 9 All known separation substances can be used. Particularly suitable are materials that are around the support body 13 , which is preferably tubular, can be wound. In addition to fleece-shaped filter media 9 can the filter medium 9 in particular consist of a yarn winding. The fleece wrap 12 is on the gas permeable support body 13 with passages 14 wound. For optimal distribution of the filter medium 9 heat supplied by the heating in the filter medium 9 it is preferred if the filter medium 9 a metal fiber fleece or metal fiber fleece wrap is.

Das Filtermedium 9 kann mit einem Heizelement 15 beheizt werden, um beim Betrieb des Motors ein Einfrieren zu verhindern oder um es in der Start- oder Vorglühphase aufzutauen. Das Heizelement 15 ist beispielsweise ein elektrischer Heizwiderstand oder vorzugsweise ein PTC-Element. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das Heizelement 15 in einem Abstand zu dem zu beheizenden Filtermedium 9 angeordnet, nämlich innerhalb des Gehäuses 2 des Flüssigkeitsabscheiders 1 nahe an oder in einer Wandung des Gehäuses 2.The filter medium 9 can with a heating element 15 be heated to prevent freezing during operation of the engine or to thaw it in the start or Vorglühphase. The heating element 15 is for example an electrical heating resistor or preferably a PTC element. At the in 1 illustrated embodiment, the heating element 15 at a distance to the filter medium to be heated 9 arranged, namely within the housing 2 of the liquid separator 1 close to or in a wall of the housing 2 ,

Zum Übertragen der von dem Heizelement 15 erzeugten Heizwärme auf das Filtermedium 9 mittels einer gut wärmeleitenden Verbindung ist ein metallisches, gut wärmeleitendes Verbindungsstück 16 zwischen dem Heizelement 15 und dem Filtermedium 9 vorgesehen. Das Heizelement 15 steht durch das Verbindungsstück 16 in einer gut wärmeleitenden mechanischen Verbindung zu dem Filtermedium 9 (oder alternativ dem Filterelement 8), so dass die von dem Heizelement 15 erzeugte Heizwärme mittels der mechanischen Verbindung durch Wärmeleitung von dem Heizelement 15 zu dem Filtermedium 9 geleitet wird. Das Verbindungsstück 16 ist beispielsweise als Blechstreifen, der in geeigneter Weise abgewinkelt ist, ausgebildet, und bevorzugt besteht es aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Das Heizelement 15 ist auf einem Ende des Verbindungsstücks 16 angeordnet und erwärmt somit durch den mechanischen Kontakt zwischen Heizelement 15 und Verbindungsstück 16 das Verbindungsstück 16. Das Verbindungsstück 16 bildet gewissermaßen eine wärmeleitende Brücke zwischen dem Heizelement 15 und dem Filtermedium 9.To transfer the from the heating element 15 generated heat to the filter medium 9 By means of a good heat-conducting connection is a metallic, good heat-conducting connector 16 between the heating element 15 and the filter medium 9 intended. The heating element 15 stands by the connector 16 in a good thermal conductivity mechanical connection to the filter medium 9 (or alternatively the filter element 8th ), so that of the heating element 15 generated thermal heat by means of the mechanical connection by conduction of heat from the heating element 15 to the filter medium 9 is directed. The connector 16 For example, it is formed as a metal strip suitably angled, and preferably it is made of copper or a copper alloy. The heating element 15 is on one end of the connector 16 arranged and thus heated by the mechanical contact between heating element 15 and connector 16 the connector 16 , The connector 16 effectively forms a heat-conducting bridge between the heating element 15 and the filter medium 9 ,

Am anderen Ende des Verbindungsstücks 16 wird mittels eines metallischen, gut wärmeleitenden Federkontakts 17 eine lösbare wärmeleitende Verbindung zwischen dem Verbindungsstück 16 und dem Filtermedium 9 hergestellt. Durch den Federkontakt 17, der an dem Filterelement 8 angebracht ist, kann die Heizwärme auf den Vlieswickel 12, beispielsweise auf dessen Innenseite (Schmutzseite) oder Außenseite (Reinseite) übertragen oder bei einem in das Filtermedium 9 eingesteckten Federkontakt 17 in das Innere des Filtermediums 9 eingeleitet werden. Ferner ermöglicht der Federkontakt 17, das als auswechselbare Abscheidepatrone ausgebildete Filterelement 8 in dem Ölabscheider 1 auszuwechseln. Natürlich kann der Federkontakt 17 statt an dem Filterelement 8 auch an dem Gehäuse 2 bzw. dem Verbindungsstück 16 oder dem Heizelement 15 angebracht sein, wobei der lösbare wärmeleitende Kontakt mit einer damit zusammenwirkenden Kontaktgegenfläche des Filterelements 8 oder Filtermediums 9 hergestellt wird.At the other end of the connector 16 is by means of a metallic, good heat conducting spring contact 17 a releasable heat-conducting connection between the connecting piece 16 and the filter medium 9 produced. Through the spring contact 17 which is attached to the filter element 8th is attached, the heating can heat on the nonwoven wrap 12 For example, on the inside (dirty side) or outside (clean side) transferred or in one in the filter medium 9 inserted spring contact 17 into the interior of the filter medium 9 be initiated. Furthermore, the spring contact allows 17 , the filter element designed as an exchangeable separator cartridge 8th in the oil separator 1 replaced. Of course, the spring contact 17 instead of the filter element 8th also on the housing 2 or the connector 16 or the heating element 15 be attached, wherein the releasable heat-conducting contact with a cooperating contact mating surface of the filter element 8th or filter medium 9 will be produced.

Der Federkontakt 17 kann vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen. Er bildet gewissermaßen einen "thermischen Steckkontakt" zwischen Filtermedium 9 und Verbindungsstück 16 und ermöglicht sowohl eine gute Wärmeübertragung der Heizwärme von dem Heizelement 15 bzw. dem Verbindungsstück 16 auf das Filtermedium 9 als auch das Austauschen eines verbrauchten Filterelements 8, das als austauschbare Abscheidepatrone ausgebildet ist.The spring contact 17 may preferably be made of copper or a copper alloy. In a sense, it forms a "thermal plug contact" between the filter medium 9 and connector 16 and allows both a good heat transfer of the heat from the heating element 15 or the connector 16 on the filter medium 9 as well as the replacement of a spent filter element 8th , which is designed as an exchangeable Abscheidepatrone.

In 2 ist der Federkontakt 17 im Detail dargestellt. Er umfasst einen abgewinkelten Blechstreifen, der mit seinem dem Filtermedium 9 zugewandten Ende in den Vlieswickel 12 eingesteckt ist. Das vom Filtermedium 9 abgewandte Ende ist abgewinkelt, um beim Einsetzen in das Gehäuse 2 von dem Verbindungsstück 16 verschoben und vorgespannt zu werden und liegt an dem Verbindungsstück 16 an, um einen mechanischen, gut wärmeleitenden Kontakt zu bilden.In 2 is the spring contact 17 shown in detail. It includes an angled sheet metal strip, with its the filter medium 9 facing end in the nonwoven wrap 12 is plugged in. That of the filter medium 9 opposite end is angled to when inserting into the housing 2 from the connector 16 moved and biased and is located on the connector 16 to form a mechanical, good heat conducting contact.

Die 3 zeigt einen Schnitt B-B zu 1. Zu erkennen ist das Verbindungsstück 16 mit dem darauf angebrachten, als PTC-Element ausgebildeten Heizelement 15. Auf der Außenseite des Gehäuses 2 ist ein elektrischer Steckkontakt 18 zum Anschließen des Heizelements 15 angeordnet.The 3 shows a section BB too 1 , To recognize is the connector 16 with the mounted thereon, designed as a PTC element heating element 15 , On the outside of the case 2 is an electrical plug contact 18 for connecting the heating element 15 arranged.

Die 4 zeigt eine Aufsicht auf den Deckel 3 des Ölabscheiders 1 mit dem Einlass 6 zum Heranführen der unter Druck stehenden Entlüftungsgase aus der Kurbelgehäuseentlüftung auf der Anströmseite des Ölabscheiders 1 und dem Auslass 5 auf der Abströmseite des Ölabscheiders 1, über den das gereinigte Entlüftungsgas aus dem Gehäuse 2 des Ölabscheiders 1 abgeleitet und insbesondere in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeleitet wird. Das Überdruckventil 19 öffnet bei blockiertem oder verschmutztem Filterelement 8, um einen zu hohen Kurbelgehäusedruck zu vermeiden. Der Auslass 5 ist mit einem Druckregler 20 (1) versehen. Dieser ist bei Verwendung des Flüssigkeitsabscheiders 1 als Ölabscheider für Kurbelgehäusegase zweckmäßig, wenn diese dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Wird der in diesem Bereich vorherrschende Unterdruck zu groß, schließt das Ventil und verhindert dadurch einen zu großen Unterdruck im Kurbelgehäuse.The 4 shows a view of the lid 3 of the oil separator 1 with the inlet 6 for bringing the pressurized vent gases from the crankcase breather on the upstream side of the oil separator 1 and the outlet 5 on the downstream side of the oil separator 1 over which the purified vent gas from the housing 2 of the oil separator 1 derived and in particular introduced into the intake tract of the internal combustion engine. The pressure relief valve 19 opens when the filter element is blocked or dirty 8th to avoid excessive crankcase pressure. The outlet 5 is with a pressure regulator 20 ( 1 ) Mistake. This is when using the liquid separator 1 as an oil separator for crankcase gases appropriate when they are supplied to the intake of the engine. If the negative pressure prevailing in this area becomes too great, the valve closes, preventing excessive underpressure in the crankcase.

Ferner kann der Flüssigkeitsabscheider 1 bzw. Ölabscheider außer einem Druckregler 20 weitere übliche Bestandteile umfassen, beispielsweise ein Rücklaufsperrventil, eine zwei- oder mehrstufige Filtereinrichtung in dem Gehäuse 2, beispielsweise mit einer Grob- und einer Feinfilterstufe, oder einen Ölsumpf. Es kann auch eine Labyrinthabscheideeinheit vorgesehen sein, die aus in den Strömungsweg des Entlüftungsgases einragenden Strömungsrippen besteht, die Strömungshindernisse bilden, die von dem Entlüftungsgas umströmt werden. An den Strömungsrippen werden die Öltröpfchen aus dem Entlüftungsgas abgeschieden und anschließend über eine Abströmöffnung aus dem Gehäuse abgeleitet oder durch eine nachgeordnete Feinfiltereinheit geleitet.Furthermore, the liquid separator 1 or oil separator except a pressure regulator 20 Other common components include, for example, a return valve, a two- or multi-stage filter device in the housing 2 , For example, with a coarse and a fine filter stage, or an oil sump. There may also be provided a labyrinth separation unit which consists of flow ribs projecting into the flow path of the vent gas and forming flow obstacles which are flowed around by the vent gas. At the flow ribs, the oil droplets are separated from the venting gas and then discharged via an outflow opening from the housing or passed through a downstream fine filter unit.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- JP 63232815 A2 [0012]

Claims

Heatable liquid separator ( 1 ) for separating liquid and / or solid components from a gas stream, in particular oil separator for cleaning crankcase gases, comprising - a housing ( 2 ) with an inlet ( 6 ) for gas to be cleaned, an outlet ( 5 ) for purified gas and one in the housing ( 2 ) used filter element ( 8th ) with a filter medium ( 9 ) for cleaning the gas, and - with an electric heater for heating the filter medium, which is an electric heating element ( 15 ), characterized in that the heating element ( 15 ) in a good heat-conducting, mechanical connection to the filter element ( 8th ) or the filter medium ( 9 ) is arranged so that the of the heating element ( 15 ) generated by the mechanical connection by heat conduction from the heating element ( 15 ) to the filter element ( 8th ) or filter medium ( 9 ).

Liquid separator ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the heating element ( 15 ) is an electrical heating resistor, in particular a PTC element.

Liquid separator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is located on the outside of the housing ( 2 ) an electrical plug contact ( 18 ) for connecting the heating element ( 15 ) having.

Liquid separator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element ( 15 ) on the filter element ( 8th ) or the filter medium ( 9 ) is arranged.

Liquid separator ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heating element ( 15 ) at a distance to the filter element ( 8th ) or the filter medium ( 9 ) is arranged.

Liquid separator ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the heating element ( 15 ) within the housing ( 2 ) of the liquid separator ( 1 ) is arranged.

Liquid separator ( 1 ) according to one of claims 5 to 6, characterized in that the heating element ( 15 ) close to or in a wall of the housing ( 2 ) is arranged.

Liquid separator ( 1 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that it has a metallic, good heat-conducting connection piece ( 16 ) between the heating element ( 15 ) and the filter element ( 8th ) or the filter medium ( 9 ) having.

Liquid separator ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the connecting piece ( 16 ) is designed as a sheet metal strip.

Liquid separator ( 1 ) according to one of claims 8 to 9, characterized in that the connecting piece ( 16 ) is formed of copper or a copper alloy.

Liquid separator ( 1 ) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the heating element ( 15 ) on the connector ( 16 ) is arranged.

Liquid separator ( 1 ) according to one of claims 5 to 11, characterized in that the filter element ( 8th ) a metallic, highly thermally conductive spring contact ( 17 ) for producing a detachable heat-conducting connection between the heating element ( 15 ) or the connector ( 16 ) and the filter element ( 8th ) or the filter medium ( 9 ) having.

Liquid separator ( 1 ) according to claim 12, characterized in that the spring contact ( 17 ) is formed of copper or a copper alloy.

Liquid separator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the filter element ( 8th ) is designed as an exchangeable Abscheidepatrone.

Liquid separator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the filter medium ( 9 ) is a metal fiber fleece or metal fiber fleece wrap.

Filter element ( 8th ) for a liquid separator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it has a metallic, good heat-conducting spring contact ( 17 ) or a counter contact surface for a corresponding, in the housing ( 2 ) arranged spring contact for producing a releasable heat-conducting connection between the heating element or the connecting piece ( 16 ) and the filter element ( 8th ) or the filter medium ( 9 ) having.

Filter element ( 8th ) according to claim 16, characterized in that it is designed as an exchangeable Abscheidepatrone.

Motor, characterized in that it comprises a liquid separator ( 1 ) according to one of claims 1 to 15.