DE102011076465A1

DE102011076465A1 - Zentrifugalabscheider zum Abscheiden von Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102011076465A1
Application number: DE102011076465A
Authority: DE
Inventors: Martin Rölver
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2031-05-26
Also published as: US9074558B2; CN103702737B; DE102011076465B4; WO2012159909A1; US20140069398A1; CN103702737A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalabscheider (1) zum Abscheiden von Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine, wobei der Zentrifugalabscheider (1) ein Gehäuse (10), einen darin drehbar gelagerten, antreibbaren Rotor (2) und einen Drehantrieb (4) für den Rotor (2) aufweist, wobei das Gehäuse (10) einen Rohgaseinlass (11) für zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas, einen Reingasauslass (12) für entöltes Kurbelgehäuseentlüftungsgas und einen Ölablauf (13) für aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedenes Öl aufweist, wobei das Gehäuse (10) mehrteilig ausgeführt ist mit einem den Rotor (2) umgebenden und dessen Lager (31, 32) tragenden metallischen Grundkörper (5), mit einem den Drehantrieb (4) enthaltenden Gehäusedeckel (7) und mit einem von unten an den Grundkörper (5) angebauten Gehäuseboden (6), durch welchen zumindest der Ölablauf (13) verläuft, und wobei das Gehäuse (10) mittels eines Flansches (50, 60) an einen Gegenflansch (8) der zugehörigen Brennkraftmaschine oder eines zur zugehörigen Brennkraftmaschine gehörenden Moduls anbaubar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalabscheider zum Abscheiden von Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine, wobei der Zentrifugalabscheider ein Gehäuse, einen darin drehbar gelagerten, antreibbaren Rotor und einen Drehantrieb für den Rotor aufweist, wobei das Gehäuse einen Rohgaseinlass für zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas, einen Reingasauslass für entöltes Kurbelgehäuseentlüftungsgas und einen Ölablauf für aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedenes Öl aufweist, wobei das Gehäuse mehrteilig ausgeführt ist mit einem den Rotor umgebenden und dessen Lager tragenden Grundkörper, mit einem den Drehantrieb enthaltenden Gehäusedeckel und mit einem von unten an den Grundkörper angebauten Gehäuseboden, durch welchen zumindest der Ölablauf verläuft, und wobei das Gehäuse mittels eines Flansches an einen Gegenflansch der zugehörigen Brennkraftmaschine oder eines zur zugehörigen Brennkraftmaschine gehörenden Moduls anbaubar ist.
Ein Zentrifugalabscheider der vorstehend angegebenen Art ist aus dem Dokument WO 2010/951 994 A1 bekannt. Wesentlich ist dabei, dass der Zentrifugalabscheider einen Elektromotor als Rotorantrieb und Mittel zum Kühlen des Elektromotors aufweist, wozu bevorzugt mindestens ein Kühlkörper als Mittel zum Kühlen des Elektromotors vorgesehen ist. Vorzugsweise weist das Gehäuse ein Unterteil mit einem Einlass für dem Rotor zuzuführendes Rohgas und mit einem Auslass für aus dem Rohgas abgeschiedenes Öl auf, wobei das Unterteil als separates Einzelteil herstellbar und relativ zum übrigen Gehäuse mit diesem in verschiedenen Verdrehstellungen verbindbar, vorzugsweise verschweißbar oder zusammensteckbar, ist. Der Zentrifugalabscheider kann mit einem Anschlussflansch ausgestattet sein, mit dem er an einen Modulsockel, insbesondere eines Ölfiltermoduls, oder an eine Zylinderkopfhaube der Brennkraftmaschine anflanschbar ist, wobei durch den Anschlussflansch ein Teil der oder alle benötigten Strömungsverbindungen von und zu der Brennkraftmaschine verlaufen.
Als nachteilig wird bei diesem bekannten Zentrifugalabscheider angesehen, dass er ein relativ hohes Gewicht aufweist, weil sein Gehäuse zur Erzielung der nötigen mechanischen Stabilität weitestgehend aus Metall, insbesondere Aluminium, besteht. Wegen der komplexen Führung der Medien Rohgas, Reingas und abgeschiedenes Öl innerhalb des Abscheiders ist es erforderlich, das Gehäuse mehrteilig aufzubauen. Ein solches Gehäuse aus mehreren Metallteilen ist in der Fertigung relativ teuer, insbesondere wenn in und an dem Gehäuse noch diverse Anschlussschnittstellen, wie Anschlussstutzen und -flansche, vorhanden sind, die aufwändig spanend bearbeitet werden müssen.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einen Zentrifugalabscheider der eingangs genannten Art zu schaffen, der die angegebenen Nachteile vermeidet und der bei hoher mechanischer Stabilität ein möglichst geringes Gewicht aufweist und der kostengünstig herstellbar und einfach montierbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Zentrifugalabscheider der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Flansch am Grundkörper und am Gehäuseboden ausgebildet ist, dass der Ölablauf durch einen dem Gehäuseboden zugeordneten Flanschteil verläuft und dieser Flanschteil einen umlaufenden Randsteg aufweist und dass ein dem Grundkörper zugeordneter Flanschteil einen den Randsteg über zumindest einen Teil seines Umfangs hintergreifenden Kragen aufweist, der unter Zwischenlage des Randsteges gegen den Gegenflansch verspannbar ist.
Mit der Erfindung wird vorteilhaft erreicht, dass das Abführen des Öls, das im Betrieb des Zentrifugalabscheiders aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschieden wird, auf einfache Weise und auf dem kürzest möglichen Weg erfolgt. Besonders vorteilhaft ist weiterhin, dass für das Verspannen des dem Gehäuseboden zugeordneten Flanschteils der dem Grundkörper zugeordnete Flanschteil des gemeinsamen Flansches genutzt wird. Dies macht die Anbringung des Abscheiders an der Brennkraftmaschine oder dem Modul besonders einfach. Der Flanschteil des Gehäusebodens wird von Spannkräften für die Flanschverbindung entlastet. Alle Spannkräfte werden von dem dem Grundkörper zugeordneten Flanschteil aufgenommen. Der Flanschteil des Gehäusebodens wird mit seinem Randsteg passiv zwischen dem Kragen und dem Gegenflansch eingeklemmt. Da der Grundkörper einerseits und der Gehäuseboden andererseits getrennt herstellbare Einzelteile sind, können diese aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt werden, wobei insbesondere für den Gehäuseboden ein leichteres Material als für den Grundkörper eingesetzt werden kann, was zu einem geringen Gewicht des Abscheiders insgesamt beiträgt.
Ein besonders geringes Gewicht wird erzielt, wenn der Gehäuseboden einschließlich seines Flanschteils mit dem umlaufenden Randsteg aus Kunststoff besteht. Zudem kann hier bei Einsatz eines geeigneten Kunststoffs auf eine eigene Flanschdichtung verzichtet werden, da dann das Material des Gehäusebodens selbst die Dichtung bildet.
Wenn der Kunststoff, aus dem der Randsteg besteht, nicht als Dichtmaterial geeignet ist oder wenn eine besonders hohe Sicherheit gegen Undichtigkeiten gewünscht ist, dann ist zweckmäßig vorgesehen, dass zwischen dem Randsteg und dem Gegenflansch eine Dichtung angeordnet ist, um die Dichtigkeit der Flanschverbindung zu gewährleisten. Diese Dichtung kann z.B. ein Elastomerring sein.
Eine bevorzugte Weiterbildung schlägt vor, dass der dem Gehäuseboden zugeordnete Flanschteil einen in seiner Grundform rechteckigen Umriss hat und dass der Kragen eine einseitig offene Gabelform hat und den Randsteg an mindestens zwei seiner vier Seiten hintergreift. Hierdurch kann der Eingriff des Kragens des Grundkörpers mit dem Randsteg des Gehäusebodens besonders einfach hergestellt und bei Bedarf auch einfach wieder gelöst werden.
Dabei ist weiter vorgesehen, dass der Kragen an seiner in Einbaulage des Abscheiders unteren Seite offen ist und dass der Gehäuseboden zu seiner Verbindung mit dem Grundkörper von der offenen Seite des Kragens her parallel zur Ebene des Flansches an den Grundkörper ansetzbar ist. Mit dieser Ausgestaltung wird eine besonders einfache Verbindung von Grundkörper und Gehäuseboden erreicht, da gleichzeitig mit deren Verbindung miteinander auch der Kragen in seine zu dem Randsteg eingriffsgerechte Position gebracht wird.
Eine besonders günstige und schnelle Montage ergibt sich dabei, wenn der Grundkörper und der Gehäuseboden zusammenwirkende, gegeneinander axial und/oder radial dichtende Dichtelemente aufweisen und der Gehäuseboden mittels einer Zentralschraube axial gegen den Grundkörper verspannbar ist.
Dadurch, dass bevorzugt der Rohgaseinlass durch den Gehäuseboden verläuft, ist eine weitere Gewichtseinsparung möglich, weil dann der Grundkörper einfacher und leichter ausführbar ist.
Um einen unerwünschten Gasstrom durch den Ölablauf entgegen der Ölfließrichtung zu vermeiden, ist vorgesehen, dass im Gehäuseboden im Verlauf des Ölablaufs ein Rückschlagventil angeordnet ist. Das Rückschlagventil schließt immer dann den Ölablauf, wenn Druckverhältnisse vorliegen, bei denen der erwähnte unerwünschte Gasstrom auftreten könnte.
Der erfindungsgemäße Zentrifugalabscheider ist unter anderem für Motoren von Lastkraftwagen geeignet. Bei vielen bekannten Lastkraftwagen ist ein Hauptöleinfüllstutzen erst nach einem Vorkippen des Fahrerhauses zugänglich, was umständlich ist. Um dem abzuhelfen, schlägt die Erfindung vor, dass durch den Gehäuseboden ein Ölnachfüllkanal verläuft, der einerseits mit einem äußeren Öleinfüllstutzen verbindbar ist und andererseits mit dem durch den Flanschteil verlaufenden Abschnitt des Ölablaufs in Strömungsverbindung steht. Wenn der Zentrifugalabscheider angebaut und mit dem äußeren, von außerhalb des Lastkraftwagens zugänglichen Öleinfüllstutzen verbunden ist, ist vorteilhaft ein Nachfüllen von kleineren Ölmengen, die sogenannte Tagesölbefüllung, in die Brennkraftmaschine durch den Öleinfüllstutzen und durch den Gehäuseboden des Zentrifugalabscheiders hindurch möglich, ohne dass dafür das Fahrerhaus gekippt werden muss.
Weiter sieht die Erfindung vor, dass der Kragen eine nach innen vorragende Andrückrippe aufweist, deren dem Flansch zugewandte Seite im an den Grundkörper angebauten Zustand des Gehäusebodens in Anlage an der vom Flansch abgewandten Seite des Randsteges des Gehäusebodens steht. Dabei ist der Abstand der dem Flansch zugewandten Seite der Andrückrippe von der Flanschebene so bemessen, dass im gegen den Gegenflansch verspannten Zustand des Abscheiders der Randsteg des Gehäusebodens ausreichend fest, jedoch nicht übermäßig stark, an den Gegenflansch angedrückt wird. Dabei umgibt gleichzeitig der Kragen den Randsteg radial außen zumindest über einen Teil seines Umfangs, so dass der Randsteg im verspannten Zustand dort nicht in Richtung der Flanschebene ausweichen kann.
Insbesondere aus Gründen einer schnellen und einfachen Montierbarkeit des Abscheiders an der zugehörigen Brennkraftmaschine oder dem zugehörigen Modul schlägt die Erfindung weiter vor, dass im Kragen mehrere Bohrungen für Spannschrauben zum Anbringen des Abscheiders an dem Gegenflansch angebracht sind und dass bei an den Grundkörper angebautem Gehäuseboden gedachte axiale Verlängerungen der Bohrungen in Richtung vom Flansch weg außerhalb des Gehäusebodens verlaufen. Das Einführen der Spannschrauben in die Bohrungen und das Ansetzen von Schraubwerkzeugen wird somit durch den Gehäuseboden nicht behindert.
Zur Gewährleistung einer betriebssicheren und dauerhaften Dichtigkeit der Flanschverbindung zwischen Abscheider einerseits und Brennkraftmaschine oder Modul andererseits schlägt die Erfindung weiter vor, dass der Kragen als dreidimensionale Struktur mit in verschiedenen Richtungen verlaufenden Aussteifungsstegen ausgebildet ist. Durch die hier angegebene Ausbildung des Kragens wird dieser in sich besonders steif und dadurch mechanisch hoch belastbar und ein zu Undichtigkeiten der Flanschverbindung führender Verzug des Kragens wird vermieden.
Für eine wirksame Abscheidung von Ölnebel, insbesondere von feinen und feinsten Ölpartikeln, aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas ist eine hohe Drehzahl des Rotors wesentlich. Um diese zu erreichen, ist bevorzugt der Drehantrieb für den Rotor durch einen Elektromotor gebildet.
Schließlich schlägt die Erfindung für den Zentrifugalabscheider ein im Verlauf des Reingasauslasses angeordnetes, mit dem Gehäuse verbundenes oder in das Gehäuse eingebautes Kurbelgehäusedruckregelventil vor. Hierdurch kann mit geringem Bauraum- und Montageaufwand eine weitere, für den Betrieb der zugehörigen Brennkraftmaschine notwendige Funktion in den Zentrifugalabscheider integriert werden.
Wie oben schon erwähnt, sind der Grundkörper und der Gehäuseboden separat herstellbare Einzelteile, was die vorteilhafte Möglichkeit bietet, jedes Bauteil aus einem eigenen, funktionsgerechten Werkstoff fertigen zu können. Der Grundkörper besteht zweckmäßig aus einem stabileren Material, wie Metall, damit er höhere mechanische Belastungen aufnehmen kann, die insbesondere aus der Rotation des Rotors mit hoher Drehzahl und aus dem Verspannen gegen den Gegenflansch resultieren. Der Gehäuseboden unterliegt diesen mechanischen Belastungen nicht, so dass er ohne Nachteile aus weniger stabilem, aber vorteilhaft leichterem und kostengünstigerem Kunststoff gefertigt werden kann. Gleichzeitig bietet das Material Kunststoff den Vorteil, dass der Gehäuseboden in sich eine gewisse Beweglichkeit aufweist, was zum Ausgleich von Maßtoleranzen beim Verbinden des Gehäusebodens einerseits mit dem Grundkörper und andererseits mit dem Gegenflansch nützlich ist.
Besonders bevorzugt ist der Grundkörper ein Druckgussteil aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium. In dieser Ausführung ist der Grundkörper einerseits mechanisch belastbar und andererseits dennoch von relativ geringem Gewicht sowie außerdem kostengünstig als Massenteil produzierbar.
Der Gehäuseboden ist besonders bevorzugt ein Spritzgussteil aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Polyamid (PA). Dieser Werkstoff ist für die auftretenden mechanischen und thermischen Belastungen gut geeignet und weist dabei ein geringes Gewicht und günstige Materialkosten auf. Vorteilhaft kann im Kunststoffspritzguss der Gehäuseboden mit allen nötigen Anschlüssen werkzeugfallend, d.h. ohne Nachbearbeitung, einstückig hergestellt werden. Somit ist eine kostengünstige Fertigung auch des Gehäusebodens als Massenteil möglich.
Zudem können durch Fertigung verschiedener Gehäuseböden und durch Anbau der verschiedenen Gehäuseböden an identische Grundkörper verschiedene Ausführungen des Zentrifugalabscheiders mit unterschiedlichen Anschlüssen bei geringem Aufwand realisiert werden, womit ein günstiges Baukastensystem zur Verfügung gestellt wird.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 einen Ölnebelabscheider mit einem noch nicht angebauten Gehäuseboden, in einer perspektivischen Ansicht,
2 den Ölnebelabscheider aus 1 mit angebautem Gehäuseboden, in gleicher Ansicht wie in 1,
3 den Ölnebelabscheider aus 2 mit angebautem Gehäuseboden, in Ansicht auf seine einen Verbindungsflansch aufweisende Seite,
4 den Ölnebelabscheider aus 2 und 3 in einem vertikalen Längsschnitt und
5 den Ölnebelabscheider aus 2 und 3 in einem an einem Gegenflansch angebrachten Zustand, in einem horizontalen Querschnitt in Höhe des Gehäusebodens.
1 der Zeichnung zeigt in einer perspektivischen Ansicht in ihrem oberen Teil einen Zentrifugalabscheider 1 mit einem Gehäuse 10 und in ihrem unteren Teil einen zugehörigen, noch nicht mit dem übrigen Zentrifugalabscheiders 1 verbundenen Gehäuseboden 6.
Der Zentrifugalabscheider 1 weist das Gehäuse 10 auf, welches einen Grundkörper 5 des Abscheiders 1 bildet. Oberseitig ist das Gehäuse 10 durch einen Deckel 7 verschlossen, der mittels Schrauben 76 mit dem Gehäuse 10 lösbar verbunden ist. Der Deckel 7 bildet hier einen Kühlkörper für einen elektrischen Antrieb eines im Inneren des Gehäuses 10 angeordneten, hier nicht sichtbaren Zentrifugalrotors. Zur elektrischen Energieversorgung besitzt der Deckel 7 an seiner dem Betrachter zugewandten Seite einen Stromanschluss 41, hier in Form einer Anschlussbuchse.
An der nach rechts weisenden Seite des Gehäuses 10 ist ein Kurbelgehäusedruckregelventil 9 angeordnet, dessen Gehäuse zumindest zum Teil integral mit dem Gehäuse 10 des Zentrifugalabscheiders 1 ausgeführt ist. Am Kurbelgehäusedruckregelventil 9 ist ein Reingasauslass 12 angeordnet, hier in Form eines Schlauchanschlussstutzens, durch den im Zentrifugalabscheider 1 gereinigtes Kurbelgehäuseentlüftungsgas den Zentrifugalabscheider 1 verlässt und vorzugsweise zum Ansaugtrakt einer zugehörigen Brennkraftmaschine geführt wird.
An seiner Unterseite ist das Gehäuse 10 des Zentrifugalabscheiders 1 in der Darstellung gemäß 1 noch offen. In einem zentralen Teil des unteren Bereichs des Gehäuses 10 ist ein unteres Lager für den hier nicht sichtbaren Zentrifugalrotor 2 angeordnet. Nach unten hin weist eine zentrale Gewindebohrung 55, die zur Aufnahme einer Zentralschraube zur Festlegung des Gehäusebodens 6 am übrigen Gehäuse 10 dient.
An der von Betrachter abgewandten Seite des Zentrifugalabscheiders 1 ist an dessen Grundkörper 5 ein Flanschteil 50 vorgesehen, der im Wesentlichen durch einen in einer vertikalen Ebene liegenden, nach unten hin offenen, gabelförmigen Kragen 51 gebildet ist. An seinen nach innen weisenden Kanten ist der Kragen 51 mit einer Andrückrippe 52 ausgebildet. In dem Kragen 51 sind mehrere Bohrungen 54 vorgesehen, die zur Aufnahme von Befestigungsschrauben dienen, mit denen der Zentrifugalabscheiders 1 gegen einen hier nicht dargestellten Gegenflansch an einer Brennkraftmaschine, zum Beispiel an deren Motorblock, oder an einem zur Brennkraftmaschine gehörenden Modul verspannbar ist. Weitere Bohrungen 54' für Spannschrauben sind im oberen Teil des Grundkörpers 5 angeordnet.
Zur Vervollständigung des Zentrifugalabscheiders 1 wird der Gehäuseboden 6 in Vertikalrichtung von unten nach oben bewegt. Dabei tritt der Gehäuseboden 6 in dichtenden Eingriff mit dem Gehäuse 10. Zur Abdichtung besitzt der Boden 6 an seinem oberen Rand eine umlaufende Dichtringnut 69, in welche ein hier nicht dargestellter Dichtring einlegbar ist. Als Gegenstück dazu besitzt das Gehäuse 10 an seinem unteren Innenumfangsbereich eine ringförmige Dichtfläche 59. Zentral durch den Boden 6 verläuft eine Bohrung 66, durch welche hindurch eine hier nicht dargestellte zentrale Schraube in die Gewindebohrung 55 führbar ist.
An seiner in 1 dem Betrachter abgewandten Seite besitzt der Gehäuseboden 6 einen Flanschteil 60, der durch einen umlaufenden Randsteg 65 umgrenzt ist. Durch diesen Flanschteil 60 verläuft ein Ölablauf 13, durch den im Betrieb des Zentrifugalabscheiders 1 aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedenes Öl aus dem Abscheiders 1 abführbar ist, insbesondere in die Ölwanne der zugehörigen Brennkraftmaschine.
Bei dem Anbringen des Gehäusebodens 6 an dem übrigen Zentrifugalabscheider 1 wird der Flanschteil 60 des Bodens 6 in den Flanschteil 50 des Grundkörpers 5 von unten her eingeführt, wonach dann der gabelförmigen Kragen 51 des Flanschteils 50 den Randsteg 65 des Flanschteils 60 hintergreift.
Der Gehäuseboden 6 besitzt hier zwei Anschlüsse, nämlich einem Rohgaseinlass 11, durch den zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas in den Zentrifugalabscheiders 1 einleitbar ist, sowie einen Ölnachfüllkanal 67, der mit einem äußeren, hier nicht sichtbaren Öleinfüllstutzen verbindbar ist.
In 2 ist der Gehäuseboden 6 mit dem übrigen Zentrifugalabscheider 1 verbunden. Zur Verbindung der beiden Teile miteinander ist nun die Zentralschraube 56 von unten her durch den Boden 6 geführt und mit dem Gehäuse 10 verschraubt. Der Kragen 51 des Flanschteils 50 hintergreift nun über seine gesamte axiale Höhe den Randsteg 65 des Flanschteils 60.
Hinsichtlich der weiteren Teile und Bezugsziffern in 2 wird auf die Beschreibung der 1 verwiesen.
3 zeigt den Zentrifugalabscheider 1 aus 2 nun in einer Ansicht auf seine Rückseite, an der die Flanschteile 50 und 60 liegen.
Im oberen Teil der 3 ist der Grundkörper 5 mit dem Gehäuse 10 und dem oberseitigen Deckel 7 sowie dessen Befestigungsschrauben 76 sichtbar. Links in 3 ist das Kurbelgehäusedruckregelventil 9 mit dem Reingasauslass 12 sichtbar.
In unteren Teil der 3 liegt der Flansch des Abscheiders 1, bestehend aus den beiden Flanschteilen 50 und 60. Von dem Gehäuseboden 6 ist hier nur dessen Flanschteil 60 erkennbar, in dessen Bereich etwas in den Hintergrund versetzt ein Rückschlagventil 64 angeordnet ist. Die Funktion des Rückschlagventils 64 wird anhand von 4 noch erläutert. Der Flanschteil 60 besitzt den umlaufenden Randsteg 65, in oder auf welchem ein umlaufender Dichtring 65' angeordnet ist.
An seinem linken, oberen und rechten Rand wird der Flanschteil 60 im Bereich seines Randsteges 65 von dem nach unten hin offenen gabelförmigen Flanschteil 50, genauer dessen Kragen 51, hintergriffen. Dabei liegt die Andrückrippe 52 des Kragens 51 hinter dem Randsteg 65, wie besonders am unteren Rand des Flanschteils 60 erkennbar wird.
Gegenüber dem Flanschteil 60 nach außen versetzt sind in dem Flanschteil 50 die Bohrungen 54 angeordnet. Zwei weitere Befestigungsbohrungen 54' zur Montage des Zentrifugalabscheiders 1 sind in dessen oberem Bereich angeordnet.
Die 4 zeigt den Zentrifugalabscheider 1 aus den 2 und 3 in einem Längsschnitt. Den mittleren Bereich des Zentrifugalabscheiders 1 bildet dessen Grundkörper 5 mit dem Gehäuse 10. In dessen Innerem ist der Zentrifugalrotor 2 angeordnet, der hier durch einen Stapel von konischen Tellern 20 gebildet ist. Der Rotor 2 ist auf einer Welle 3 verdrehfest angebracht, welche ihrerseits in einem ersten, oberen Lager 31 und einen zweiten, unteren Lager 32 drehbar gelagert ist. Ein Lagersitz für das obere Lager 31 ist in einer metallischen Hülse im Gehäusedeckel 7 angeordnet und das untere Lager ist in einer metallischen Hülse im Grundkörper 5 angeordnet, wobei die Hülsen vorzugsweise aus Stahl bestehen. Sowohl der Gehäusedeckel 7 als auch der Grundkörper 5 sind vorzugsweise Druckgussteile aus Leichtmetall, wie Aluminium oder Magnesium.
Nach oben ist das Gehäuse 10 durch den Deckel 7 gasdicht verschlossen, wozu zwischen Gehäuse 10 und Deckel 7 der Dichtring 79' angeordnet ist. Der Deckel 7 trägt einen Drehantrieb 4, hier in Form eines Elektromotors 40, für den Zentrifugalrotor 2. Links oben in 4 ist die Anschlussbuchse 41 zur elektrischen Versorgung des Motors 40 sichtbar.
Das nach unten hin zunächst offene Gehäuse 10 des Grundkörpers 5 ist durch den Gehäuseboden 6 verschlossen, welcher von unten her in Axialrichtung in den Grundkörper 5 eingeschoben und mittels der in die Gewindebohrung 55 eingedrehten Zentralschraube 56 festgelegt ist. Zur gegenseitigen Abdichtung dient ein Dichtring 69', der in die Dichtringnut 69 des Bodens 6 eingelegte ist und der dichtend mit der Dichtfläche 59 des Grundkörpers 5 zusammenwirkt.
Rechts in 4 liegt der Flansch mit den Flanschteilen 50 und 60, mit dem der Zentrifugalabscheider 1 mechanisch und für das abgeschiedene Öl strömungsmäßig mit der zugehörigen Brennkraftmaschine oder einem zur Brennkraftmaschine gehörenden Modul verbindbar ist. Zur Abdichtung dieser Verbindung dient der Dichtring 65'.
Links unten in 4 ist der Ölnachfüllkanal 67 in Form eines Anschlussstutzen sichtbar.
Im Betrieb des Zentrifugalabscheiders 1 strömt zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas durch den vor der Schnittebene liegenden Rohgaseinlass 11 zunächst in einen Rohgasringkanal 61 im Gehäuseboden 6 und von dort in Axialrichtung nach oben in den radial inneren Bereich des in einem Gasreinigungsraum 14 angeordneten Zentrifugalrotors 2. Durch dessen Rotation wird das mit Öltröpfchen befrachtete Gas in Radialrichtung nach außen beschleunigt, wodurch sich die im Gas mitgeführten Öltröpfchen auf den Oberflächen der Teller 20 niederschlagen. Durch Zentrifugalkräfte werden die gesammelten Öltröpfchen auf den Innenumfang des Gehäuses 10 abgeschleudert, wo ein Ölleiteinsatz 15 dafür sorgt, dass das abgeschleuderte Öl nach unten geleitet wird.
Das entölte Gas verlässt den Gasreinigungsraum 14 durch den in 4 nicht sichtbaren Reingasauslass 12. Das abgeschiedene Öl fließt auf der inneren Oberfläche des Ölleiteinsatzes 15 nach unten in eine am Gehäuseboden 6 angeformte, nach oben offene Ölsammelrinne 63, die radial außenseitig durch den Dichtring 69' und radial innen durch eine an den Gehäuseboden 6 angespritzte Dichtlippe 69'' gegenüber dem Grundkörper 5 abgedichtet ist. Das Öl läuft bei Vorliegen entsprechender Druckverhältnisse durch das Rückschlagventil 64 in den Ölablauf 13, der durch den Flanschteil 60 verläuft. Das Rückschlagventil 64 öffnet immer dann, wenn auf der Seite der Ölsammelrinne 63 ein größerer Druck herrscht als auf der Seite des Ölablaufs 13. Sollte bei bestimmten Betriebsbedingungen der zugehörigen Brennkraftmaschine in dem Ölablauf 13 ein höherer Druck vorliegen als in der Ölsammelrinne 63, dann schließt das Rückschlagventil 64 und verhindert eine unerwünschte Gasströmung durch den Ölablauf 13 in den Gasreinigungsraum 14.
5 zeigt den Zentrifugalabscheider 1 aus den 2 bis 4 in einem horizontalen Querschnitt in Höhe des Gehäusebodens 6 und des Flansches 50, 60. Im Zentrum der 5 ist die Zentralschraube 56 geschnitten, die in die Gewindebohrung 55 eingeschraubt ist. Links und rechts davon verläuft der Rohgasringkanal 61. Von unten her mündet in 5 der Rohgaseinlass 11 in den Rohgasringkanal 61.
Links in 5 ist der Ölnachfüllkanal 67 sichtbar, der mit dem Ölablauf 13 in Strömungsverbindung steht. Der Ölnachfüllkanal 67 ist bei an einer Brennkraftmaschine installiertem Zentrifugalabscheider 1 mit einem äußeren Öleinfüllstutzen verbunden, der hier nicht dargestellt ist und der zum Nachfüllen von kleineren Ölmengen, der sogenannten Tagesölbefüllung, der Brennkraftmaschine dient. Dabei ist es nicht erforderlich, dass der oft verdeckt angeordnete Hauptöleinfüllstutzen zugänglich gemacht werden muss, was z.B. ein Vorkippen des Fahrerhauses eines Lastkraftwagens erfordert.
Im Bereich des Ölablaufs 13 ist ein Teil der Ölsammelrinne 63 erkennbar, welche über das Rückschlagventil 64 mit dem Ölablauf 13 in Strömungsverbindung steht.
Die Flanschteile 50 und 60 von Grundkörper 5 und Gehäuseboden 6 liegen in 5 an der rechten Seite des Zentrifugalabscheiders 1 und sind hier in einem mit einem Gegenflansch 8 verbundenen Zustand dargestellt. Der Gegenflansch 8 kann zum Beispiel unmittelbar am Motorblock einer zugehörigen Brennkraftmaschine oder an einem zur zugehörigen Brennkraftmaschine gehörenden Modul, das weitere Komponenten enthält, angeordnet sein. Durch den Gegenflansch 8 verläuft ein Ölablaufkanal 83, der zweckmäßig zur Ölwanne der zugehörigen Brennkraftmaschine führt. Im Bereich des Flanschteils 50 sind dessen Aussteifungsstege 53 zum Teil sichtbar.
Neben dem Ölablauf 13 können durch die Flanschteile 50 und 60 und den Gegenflansch 8 auch ein oder mehrere weitere Kanäle geführt sein, z.B. für den Rohgaseinlass 11 und/oder für den Reingasauslass 12.
Der Flanschteil 60 ist Teil des Gehäusebodens 6 und enthält bei dem dargestellten Beispiel den Ölablauf 13. An seinen äußeren, hier ein Rechteck beschreibenden Rändern besitzt der Flanschteil 60 den Randsteg 65, welcher an seiner zum Gegenflansch 8 weisenden Seite den Dichtring 65' trägt.
Der Flanschteil 50 ist Teil des Grundkörpers 5, der aus Metall besteht, und hintergreift mit seinem Kragen 51 den Randsteg 65 des Gehäusebodens 6, welcher zweckmäßig ein Kunststoffteil ist. Hiermit wird erreicht, dass bei durch die Bohrungen 54 in Gewindebohrungen 85 im Gegenflansch 8 eingedrehten Spannschrauben der Flanschteil 50 den Flanschteil 60 gegen den Gegenflansch 8 andrückt und gegen diesen gasdicht und flüssigkeitsdicht verspannt. Dabei benötigt der Flanschteil 60 keine eigenen Spannschrauben. Die Maße des Randsteges 65 und des Kragens 51 sind dabei so einander abgestimmt, dass der Randsteg 65 ausreichend fest und dicht, jedoch ohne Beschädigungsgefahr gegen den Gegenflansch 8 gedrückt wird.
Bezugszeichenliste

1: Zentrifugalabscheider
10: Gehäuse
11: Rohgaseinlass
12: Reingasauslass
13: Ölablauf
14: Gasreinigungsraum
15: Ölleiteinsatz
2: Rotor
20: Teller
3: Welle
31: erstes Lager
32: zweites Lager
4: Drehantrieb
40: Elektromotor
41: Stromanschluss für 40
5: Grundkörper
50: Flanschteil an 5
51: Kragen
52: Andrückrippe
53: Aussteifungsstege
54: Bohrungen in 50
54': Bohrungen oben in 5
55: zentrale Gewindebohrung in 5
56: Zentralschraube
59: Dichtfläche für 69'
6: Gehäuseboden
60: Flanschteil an 6
61: Rohgasringkanal
63: Ölsammelrinne
64: Rückschlagventil
65: Randsteg an 60
65': Dichtring in 65
66: zentrale Bohrung in 6
67: Ölnachfüllkanal
69: Dichtringnut
69': Dichtring in 69
69'': Dichtlippe an 6
7: Gehäusedeckel
76: Schrauben
79': Dichtring an 7
8: Gegenflansch
83: Ölablaufkanal in 8
85: Gewindebohrungen in 8
9: Kurbelgehäusedruckregelventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/951994 A1 [0002]

Claims

Zentrifugalabscheider (1) zum Abscheiden von Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine, wobei der Zentrifugalabscheider (1) ein Gehäuse (10), einen darin drehbar gelagerten, antreibbaren Rotor (2) und einen Drehantrieb (4) für den Rotor (2) aufweist, wobei das Gehäuse (10) einen Rohgaseinlass (11) für zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas, einen Reingasauslass (12) für entöltes Kurbelgehäuseentlüftungsgas und einen Ölablauf (13) für aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedenes Öl aufweist, wobei das Gehäuse (10) mehrteilig ausgeführt ist mit einem den Rotor (2) umgebenden und dessen Lager (31, 32) tragenden Grundkörper (5), mit einem den Drehantrieb (4) enthaltenden Gehäusedeckel (7) und mit einem von unten an den Grundkörper (5) angebauten Gehäuseboden (6), durch welchen zumindest der Ölablauf (13) verläuft, und wobei das Gehäuse (10) mittels eines Flansches (50, 60) an einen Gegenflansch (8) der zugehörigen Brennkraftmaschine oder eines zur zugehörigen Brennkraftmaschine gehörenden Moduls anbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (50, 60) am Grundkörper (5) und am Gehäuseboden (6) ausgebildet ist, dass der Ölablauf (13) durch einen dem Gehäuseboden (6) zugeordneten Flanschteil (60) verläuft und dieser Flanschteil (60) einen umlaufenden Randsteg (65) aufweist und dass ein dem Grundkörper (5) zugeordneter Flanschteil (50) einen den Randsteg (65) über zumindest einen Teil seines Umfangs hintergreifenden Kragen (51) aufweist, der unter Zwischenlage des Randsteges (65) gegen den Gegenflansch (8) verspannbar ist.
Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseboden (6) einschließlich seines Flanschteils (60) mit dem umlaufenden Randsteg (65) aus Kunststoff besteht.
Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Randsteg (65) und dem Gegenflansch (8) eine Dichtung (65') angeordnet ist.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Gehäuseboden (6) zugeordnete Flanschteil (60) einen in seiner Grundform rechteckigen Umriss hat und dass der Kragen (51) eine einseitig offene Gabelform hat und den Randsteg (65) an mindestens zwei seiner vier Seiten hintergreift.
Zentrifugalabscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (51) an seiner in Einbaulage des Abscheiders (1) unteren Seite offen ist und dass der Gehäuseboden (6) zu seiner Verbindung mit dem Grundkörper (5) von der offenen Seite des Kragens (51) her parallel zur Ebene des Flansches (50, 60) an den Grundkörper (5) ansetzbar ist.
Zentrifugalabscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5) und der Gehäuseboden (6) zusammenwirkende, gegeneinander axial und/oder radial dichtende Dichtelemente (59, 69) aufweisen und dass der Gehäuseboden (6) mittels einer Zentralschraube (56) axial gegen den Grundkörper (5) verspannbar ist.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohgaseinlass (11) durch den Gehäuseboden (6) verläuft.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuseboden (6) im Verlauf des Ölablaufs (13) ein Rückschlagventil (64) angeordnet ist.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Gehäuseboden (6) ein Ölnachfüllkanal (67) verläuft, der einerseits mit einem äußeren Öleinfüllstutzen verbindbar ist und andererseits mit dem durch den Flanschteil (60) verlaufenden Abschnitt des Ölablaufs (13) in Strömungsverbindung steht.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (51) eine nach innen vorragende Andrückrippe (52) aufweist, deren dem Flansch (50, 60) zugewandte Seite im an den Grundkörper (5) angebauten Zustand des Gehäusebodens (6) in Anlage an der vom Flansch (50, 60) abgewandten Seite des Randsteges (65) des Gehäusebodens (6) steht.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Kragen (51) mehrere Bohrungen (54) für Spannschrauben zum Anbringen des Abscheiders (1) an dem Gegenflansch (8) angebracht sind und dass bei an den Grundkörper (5) angebautem Gehäuseboden (6) gedachte axiale Verlängerungen der Bohrungen (54) in Richtung vom Flansch (50, 60) weg außerhalb des Gehäusebodens (6) verlaufen.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (51) als dreidimensionale Struktur mit in verschiedenen Richtungen verlaufenden Aussteifungsstegen (53) ausgebildet ist.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (4) für den Rotor (2) durch einen Elektromotor (40) gebildet ist.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch ein im Verlauf des Reingasauslasses (12) angeordnetes, mit dem Gehäuse (10) verbundenes oder in das Gehäuse (10) eingebautes Kurbelgehäusedruckregelventil (9).