DE102016203769A1

DE102016203769A1 - Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung

Info

Publication number: DE102016203769A1
Application number: DE102016203769.2A
Authority: DE
Inventors: Armando Coelho; Alfred Elsässer; Volker Kirschner; Thomas Riemay; Stefan Ruppel
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2016-03-08
Publication date: 2017-09-14
Also published as: WO2017153136A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Gasstrom (14), insbesondere von Öl aus Blow-By-Gas, mit einer Düsenplatte (22), welche mindestens eine Düse (20) aufweist, die zumindest teilweise permanent geöffnet ist und durch welche der Gasstrom (14) strömt, mit mindestens einer gegenüber der mindestens einen Düse (20) angeordnete Prallplatte (24), welche den Gasstrom (14) umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen. Um den Druckverlust zu reduzieren, wird vorgeschlagen, dass die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung (10) mindestens eine variable Düse (28) mit einem veränderbaren Düsenquerschnitt aufweist, die zwischen einem Rand (32) der Düsenplatte (22) und einem elastischen Element (26) gebildet ist, und dass sich bei steigenden Durchflussraten des Gasstroms (14) durch die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung (10) zumindest in einem begrenzten Bereich von Durchflussraten ein Abstand zwischen dem elastischen Element (26) und dem Rand (32) der Düsenplatte (22) vergrößert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Gasstrom, insbesondere von Flüssigkeit aus Blow-By-Gas, mit einer Düsenplatte, welche mindestens eine Düse aufweist, die zumindest teilweise permanent geöffnet ist und durch welche der Gasstrom strömt, mit mindestens einer gegenüber der mindestens einen Düse angeordneten Prallplatte, welche den Gasstrom umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen, insbesondere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtungen basieren auf einem Trägheitsprinzip. Der Gasstrom wird durch die Düsen beschleunigt und gegen die Prallplatte gelenkt. An der Prallplatte werden die in dem Gasstrom mitgetragenen Flüssigkeitstropfen aufgrund der Trägheit aus dem Gasstrom herausgetrieben und treffen auf die Prallplatte, an welcher sie hängen bleiben. Für eine effektive Flüssigkeitsnebelabscheidung muss die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms durch die Düsen möglichst hoch sein. Daher sollte der Strömungsquerschnitt der Düsen nicht zu groß sein. Allerdings bewirkt ein kleiner Strömungsquerschnitt einen hohen Rückstau und damit hohen Druckverlust. Hier ist ein Kompromiss der Querschnittsfläche sinnvoll, bei dem die Druckverluste nicht zu hoch sind, jedoch die Abscheidung für das System ausreichend ist. Dieser Kompromiss kann jedoch immer nur für einen Volumenstrom optimal sein.
Daher ist bekannt, die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung mit variablen Düsen auszustatten, die einen veränderbaren Düsenquerschnitt aufweisen, so dass bei höheren Durchflussraten der Gesamtdüsenquerschnitt sich vergrößern kann und dadurch der verursachte Druckverlust verringert wird.
Aus der DE 10 2006 024 816 A1 ist beispielsweise ein sogenannter Impaktor bekannt. Der Impaktor weist ein federbelastetes Tellerventil auf, das beim Öffnen einen Ringspalt bildet und somit eine variable Düse bildet.
Allerdings haben diese Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtungen üblicherweise den Nachteil, dass der Gasstrom, bevor er durch die mindestens eine Düse der Düsenplatte strömt umgelenkt wird und dadurch ebenfalls Bewegungsenergie verliert, wodurch ein Druckverlust erzeugt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform einer Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung bereitzustellen, die sich insbesondere durch eine verbesserte Flüssigkeitsabscheidung bei geringerem Druckverlust auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine variable Düse mit veränderbarem Düsenquerschnitt an einem Rand der Düsenplatte zu bilden. Dadurch ist die mindestens eine Düse der Düsenplatte und die variable Düse in die gleiche Richtung gerichtet, so dass der Gasstrom weniger Umlenkungen erfährt, wodurch der Druckverlust verringert ist. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung mindestens eine variable Düse mit einem veränderbaren Düsenquerschnitt aufweist, die radial zwischen einem Rand der Düsenplatte und einem elastischen Element gebildet ist. So kann auf einfache Weise die variable Düse am Rand der Düsenplatte gebildet werden, so dass die mindestens eine Düse und die variable Düse in die gleiche Richtung ausgerichtet sind. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich bei steigenden Durchflussraten des Gasstroms durch die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung zumindest in einem begrenzten Bereich von Durchflussraten ein Abstand zwischen dem elastischen Element und dem Rand der Düsenplatte vergrößert. Dadurch kann der auftretende Druckverlust bei höheren Durchflussraten verringert werden. Gleichzeitig kann dadurch erreicht werden, dass auch bei geringen Durchflussraten eine ausreichende Beschleunigung des Gasstroms in den Düsen erfolgt, so dass eine gute Abscheidung erzielt werden kann.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen beziehen sich die Begriffe radial, axial und Umfangsrichtung auf die Düsenplatte.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter einer Düse eine Durchgangsöffnung verstanden, die eine Verringerung des Strömungsquerschnitts bildet. Die Durchgangsöffnung selbst kann dabei einen konstanten Düsenquerschnitt aufweisen. Insbesondere sind einfache Bohrungen in einer Platte als Düse zu verstehen. Die Querschnitte der Düsen sind allerdings nicht auf Kreise, wie bei Bohrungen beschränkt. Beispielsweise sind schlitzförmige, kreisringförmige oder bogenförmige Düsenquerschnitte ebenfalls möglich.
Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass das elastische Element in einem Ruhezustand, bei welchem der Gasstrom nicht durch die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung strömt an dem Rand der Düsenplatte anliegt. Somit ist die variable Düse zumindest in dem Ruhezustand geschlossen.
Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass das elastische Element bei Durchflussraten unterhalb einer Schwelldurchflussrate an dem Rand der Düsenplatte anliegt. Die Schwelldurchflussrate ist vorzugsweise derart gewählt, dass der gesamte Düsenquerschnitt der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung gering genug ist, um eine ausreichende Beschleunigung des Gasstroms zu erzielen. Bei geringen Durchflussraten baut sich nur eine geringe Druckdifferenz auf, so dass es günstig ist, wenn unterhalb der Schwelldruckdurchflussrate die variable Düse geschlossen bleibt, damit bei den geringen Durchflussraten eine ausreichende Druckdifferenz für die Abscheidung erzielt werden kann.
Vorzugsweise weist das elastische Element ein Elastizitätsmodul auf, das gering genug ist, dass sich das elastische Element bei Überschreiten der Schwelldurchflussrate durch die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung von dem Rand der Düsenplatte abhebt.
Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass das elastische Element die Düsenplatte umschließt, insbesondere vollständig umschließt. Dadurch kann nahezu der gesamte Rand der Düsenplatte genutzt werden, um die variable Düse zu bilden. Somit kann ein großer variabler Anteil an der gesamten Düsenquerschnittsfläche der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung erzielt werden.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das elastische Element ein Schlauch ist. In dem Schlauch kann der Gasstrom zu der Düsenplatte geleitet werden, welche vorzugsweise an einem Ende des Schlauchs in den Schlauch eingesetzt ist. Der Schlauch kann auf diese Weise die Düsenplatte umschließen und in sich selbst einklemmen. Dadurch kann auch erreicht werden, dass sich das elastische Element, also der Schlauch, erst bei Überschreiten einer Schwelldurchflussrate und damit bei Überschreiten einer Grenzdruckdifferenz, zumindest abschnittsweise vom Rand der Düsenplatte abhebt und somit die variable Düse öffnet.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das elastische Element an einem Einlassstutzen gehalten ist. Dadurch kann der Gasstrom, welcher durch den Einlassstutzen in die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung eingeleitet wird, direkt durch das elastische Element zu der Düsenplatte geleitet werden.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das elastische Element an einem äußeren Rand des Einlassstutzens gehalten ist. Auf diese Weise kann das elastische Element einfach über den Einlassstutzen gestülpt werden und hält sich somit selbst am Einlassstutzen fest. Zusätzliche Sicherungsmaßnahmen wie beispielsweise durch Verkleben oder zusätzliches Verklemmen von außen sind selbstverständlich möglich.
Eine günstige Variante sieht vor, dass an dem Rand der Düsenplatte mehrere nach außen gerichtete Ausbuchtungen ausgebildet sind, durch welche die Düsenplatte in dem elastischen Element verspannt ist. Durch die Ausbuchtungen kann erreicht werden, dass sich das elastische Element nicht über den gesamten Umfang von der Düsenplatte löst. Dadurch kann die Düsenplatte auch im Betrieb durch das elastische Element gehalten werden. Die variablen Düsen werden dann zwischen den jeweiligen Ausbuchtungen an den Rand der Düsenplatte gebildet, wenn sich das elastische Element zumindest teilweise vom Rand der Düsenplatte abhebt.
Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass die variable Düse als ringförmiger Schlitz gebildet ist. Eine kreisförmige Düsenplatte, welche in einem Schlauch als elastisches Element eingeklemmt ist, erzeugt zusammen mit dem elastischen Element einen ringförmigen Schlitz, wenn sich das elastische Element vom Rand der Düsenplatte abhebt. In einem solchen Fall ist es günstig, wenn die Düsenplatte zusätzlich gehalten ist.
Eine besonders günstige Variante sieht vor, dass die variable Düse als bogenabschnittsförmiger Schlitz gebildet ist. Ein solcher bogenabschnittsförmiger Schlitz kann sich beispielsweise zwischen zwei Ausbuchtungen die am Rand der Düsenplatte gebildet sind ausbilden. Vorzugsweise sind in einem solchen Fall mindestens zwei, beispielsweise vier solcher variablen Düsen mit bogenabschnittsförmigem Querschnitt gebildet.
Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass das elastische Element ein Elastomer aufweist. Elastomere weisen ein geringes Elastizitätsmodul auf und gleichzeitig eine hohe Streckdehnung. Dadurch sind Elastomere gut geeignet um das elastische Element zu bilden.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die Düsenplatte ausschließlich durch das elastische Element gehalten ist. Dadurch muss keine zusätzliche Abstützung bzw. Verbindung der Düsenplatte mit einem Teil des Gehäuses der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung vorgesehen werden, so dass die Anzahl der Bauteile der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung reduziert werden kann.
Eine günstige Lösung sieht vor, dass die Düsenplatte mit dem Einlassstutzen verbunden ist. Auf diese Weise können Stützelemente vermieden werden, welche stromab der Düsen liegen und dadurch die Flüssigkeitsabscheidung aus dem Gasstrom behindern könnten.
Günstig ist es, wenn die Düsenplatte und das elastische Element einstückig zueinander ausgebildet sind. Dadurch kann Die Düsenplatte und das elastische Element in einem Arbeitsschritt hergestellt werden, beispielsweise durch Spritzguss. Ferner sind dadurch die Düsenplatte und das elastische Element fest miteinander verbunden, so dass eine zusätzliche Befestigung der Düsenplatte nicht notwendig ist.
Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass die mindestens eine variable Düse und die mindestens eine Düse der Düsenplatte in eine gemeinsame Düsenrichtung gerichtet sind. Dadurch kann die Anströmung der Düsen derart erfolgen, dass der Gasstrom vor den Düsen nicht umgelenkt werden muss, so dass der verursachte Druckverlust reduziert werden kann. Desweiteren kann auf diese Weise mit einer einzigen Prallplatte alle Düsen und variablen Düsen abgedeckt werden.
Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass die mindestens eine variable Düse und die mindestens eine Düse der Düsenplatte axial gerichtet sind. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausbildung der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung.
Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass gegenüber jeder Düse der Düsenplatte und jeder variablen Düse eine Prallplatte angeordnet ist, welche den aus der jeweiligen Düse austretenden Gasstrom umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen. Es versteht sich, dass auch eine gemeinsame Prallplatte, welche jede der Düsen und jede der variablen Düsen abdeckt vorgesehen sein kann. Dadurch kann der gesamte Gasstrom, der durch die Düsen der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung strömt durch die Prallplatte von Flüssigkeit befreit werden.
Eine weitere vorteilhafte Variante sieht vor, dass die mindestens eine variable Düse fluidisch parallel zu der mindestens einen Düse der Düsenplatte angeordnet ist. Auf diese Weise kann die variable Düse den Gesamtströmungsquerschnitt der Düsen der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung beeinflussen.
Ferner beruht die Erfindung auf dem allgemeinen Gedanken, eine variable Düse mit veränderbarem Düsenquerschnitt vorzusehen, die radial zwischen einem elastischen Element und einer Innenwand eines Einlassstutzens gebildet ist und dass sich bei steigenden Durchflussraten des Gasstroms durch die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung zumindest in einem begrenzten Bereich von Durchflussraten ein Abstand zwischen dem elastischen Element und der Innenwand des Einlassstutzens vergrößert. Auch auf diese Weise kann ein variabler Gesamtdüsenquerschnitt der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung erzielt werden, wodurch bei hohen Durchflussraten der Rückstau reduziert werden kann.
Darüber hinaus beruht die Erfindung auf dem allgemeinen Gedanken durch eine federbelastete schwenkbare Klappe, welche an einem Rand der Düsenplatte anliegt, eine Düse mit variablem Querschnitt zu bilden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung mindestens eine variable Düse mit einem veränderbaren Düsenquerschnitt aufweist, die seitlich zwischen einem Rand der Düsenplatte und einer federbelasteten Klappe gebildet ist, und dass sich bei steigenden Durchflussraten des Gasstroms durch die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung zumindest in einem begrenzten Bereich von Durchflussraten ein Abstand zwischen der federbelasteten Klappe und dem Rand der Düsenplatte vergrößert.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Schnittdarstellung durch eine Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung,
2 eine Aufsicht auf eine Düsenplatte, wobei das elastische Element an der Düsenplatte anliegt,
3 eine Aufsicht auf die Düsenplatte aus 2, wobei das elastische Element zumindest teilweise vom Rand der Düsenplatte abgehoben ist,
4 eine Schnittdarstellung durch eine Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
5 eine Schnittdarstellung durch eine Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform,
6 eine Schnittdarstellung durch eine Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform,
7 eine Aufsicht auf eine Düsenplatte gemäß einer fünften Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung,
8 eine Aufsicht auf die Düsenplatte aus 7, wobei mehrere variable Düsen erweitert sind, und
9 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A aus 7.
Eine in 1 dargestellte Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 wird beispielsweise in einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung verwendet, um Öl oder Ölnebel aus Blow-By-Gas, das aus einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine abgeleitet wird, abzuscheiden. Die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 weist einen Einlassstutzen 12 auf, durch welchen ein Gasstrom 14, der mit einem Flüssigkeitsnebel belastet ist, in die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 einströmen kann. Entsprechend weist die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 einen Auslassstutzen 16 auf, durch welchen der Gasstrom 14 aus der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 strömen kann. Ferner weist die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 einen Flüssigkeitsablauf 18 auf, durch welchen die Flüssigkeit, welche aus dem Gasstrom 14 abgeschieden wurde, aus der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 abgeführt werden kann.
Zur Abscheidung der Flüssigkeit aus dem Gasstrom 14 weist die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 mindestens eine, vorzugsweise mehrere, beispielswiese fünf, Düsen 20 auf, welche in einer Düsenplatte 22 ausgebildet sind. Gegenüber den Düsen 20 ist eine Prallplatte 24 angeordnet, welche den Gasstrom, der durch die Düsen 20 strömt an der Prallplatte umlenkt und dadurch eine Flüssigkeitsabscheidung aus dem Gasstrom 14 bewirkt.
Ferner ist ein elastisches Element 26 vorgesehen, welches zusammen mit der Düsenplatte 22 mindestens eine variable Düse 28 bildet.
Der Einlassstutzen 12 ist beispielsweise rohrförmig ausgebildet und weist an einem in der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung liegenden Ende eine Verdickung 30 auf, an welcher das elastische Element 26 gehalten ist. Das elastische Element 26 ist vorzugsweise als Schlauchstück ausgebildet. Durch die Verdickung 30 an dem Einlassstutzen ist das elastische Element 26 am Einlassstutzen 12 gehalten.
Zusätzliche Befestigungsmaßnahmen durch Kleben oder Klemmen von außen, beispielsweise durch eine Schlauchschelle sind selbstverständlich möglich.
Der Gasstrom 14, der durch den Einlassstutzen 12 in die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 einströmt, strömt aufgrund der Anordnung des elastischen Elements 26 in dieses hinein. Vorzugsweise ist das elastische Element 26 schlauchförmig ausgebildet.
An einem dem Einlassstutzen 12 abgewandten Ende des elastischen Elements 26 ist die Düsenplatte 22 angeordnet. Die Düsenplatte 22 ist in dem elastischen Element 26 eingeklemmt, so dass das elastische Element 26 einen Rand 32 der Düsenplatte 22 umschließt.
Radial zwischen dem Rand 32 und dem elastischen Element 26 kann sich eine schlitzförmige Düse bilden, wenn sich aufgrund einer Druckdifferenz stromauf und stromab der Düsenplatte 22 das elastische Element 26 zumindest teilweise vom Rand 32 der Düsenplatte 22 abhebt. Dadurch ist die mindestens eine variable Düse 28 gebildet.
Die Düsenplatte 22 weist mehrere, beispielsweise vier Ausbuchtungen 34 auf, welche radial nach außen gerichtet sind und somit das elastische Element 26 nach außen dehnen. Auf diese Weise wird die Düsenplatte 22 in dem elastischen Element 26 verspannt. Dadurch kann die Düsenplatte 22 auch in dem elastischen Element 26 und von dem elastischen Element 26 gehalten werden, wenn sich das elastische Element 26 zumindest teilweise vom Rand 32 der Düsenplatte 22 abhebt. Auch in einem solchen Fall liegt das elastische Element 26 immer noch zumindest teilweise an den Ausbuchtungen 34 der Düsenplatte 22 an und kann diese somit halten. Im Bereich zumindest einer solchen Ausbuchtung 34 kann die Düsenplatte 22 außerdem optional mit dem elastischen Element 26 fest verbunden sein, z. B. mittels einer Kleb-, Schweiß- oder Vulkanisationsverbindung.
Die Düsenplatte 22 ist abgesehen von den Ausbuchtungen 34 und den in der Düsenplatte 22 gebildeten Düsen 20 scheibenförmig ausgebildet und definiert somit eine Axialrichtung, eine Radialrichtung und eine Umfangsrichtung.
Stromab der Düsen 20, axial zu der Düsenplatte 22 beabstandet ist die Prallplatte 24 angeordnet. Die Prallplatte 24 erstreckt sich im Wesentlichen quer zur axialen Richtung, so dass der Gasstrom, welcher durch die axial gerichteten Düsen 20 und die axial gerichtete variable Düse 28 austritt, an der Prallplatte 24 umgelenkt wird.
Der Gasstrom 14, der durch den Einlassstutzen 12 einströmt, kann somit durch den Einlassstutzen 12 axial zu der Düsenplatte 22 strömen sowie axial durch die Düsen 20 bzw. durch die variable Düse 28 strömen und wird erst an der Prallplatte 24 umgelenkt, um dort die Flüssigkeitsabscheidung zu erzielen. Somit können unnötige Umlenkungen des Gasstroms 14 vor der Düsenplatte 22 vermieden werden.
In einem Ruhezustand, in welchem kein Gasstrom 14 oder nur ein relativ kleiner Gasstrom 14 relativ langsam durch die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 strömt, liegt das elastische Element 26 am Rand 32 der Düsenplatte 22 an. Somit ist ein Gesamtdüsenquerschnitt der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 allein durch die Querschnitte der Düsen 20 der Düsenplatte 22 gegeben.
Wenn ein kleiner Gasstrom 14 durch die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 strömt, ist der durch die Düsenplatte 22 erzeugte Gegendruck gering. Daher ist der Druckverlust gering, allerdings ist auch die Abscheidung nicht optimal, da aufgrund des geringen Gegendrucks des Gasstroms in den Düsen 20 nicht genug beschleunigt werden kann.
Bei steigenden Durchflussraten durch die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 steigt der Gegendruck und somit auch die Geschwindigkeit des Gasstroms 14 in den Düsen 20 und somit auch die Abscheidewirkung an der Prallplatte 24.
Ab einer Schwelldurchflussrate ist die Geschwindigkeit des Gasstroms 14 in den Düsen 20 hoch genug, um eine ausreichende Flüssigkeitsabscheidung an der Prallplatte zu erzielen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass bei Überschreiten der Schwelldurchflussrate sich das elastische Element 26 vom Rand 32 der Düsenplatte 22 abhebt und somit die variable Düse 28 öffnet. Dieses Verhalten des elastischen Elements 26 kann durch die Wahl des entsprechenden Materials mit entsprechendem Elastizitätsmodul kombiniert mit der Wahl der Wandstärke des elastischen Elements 26 erreicht werden.
Durch das Öffnen der variablen Düse 28 erhöht sich somit der Gesamtdüsenquerschnitt der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10, wenn sich die Durchflussrate oberhalb der Schwelldurchflussrate weiter erhöht. Auf diese Weise kann ein unnötiges Erhöhen des Gegendrucks vermieden werden oder zumindest reduziert werden.
Eine in 4 dargestellte zweite Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 dadurch, dass die Düsenplatte 22 zusätzlich an einem Gehäuse 36 der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 gehalten ist. Dadurch kann eine bessere Fixierung der Düsenplatte 22 in dem Gehäuse 36 der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 erzielt werden. Darüber hinaus muss bei der Auslegung des elastischen Elements 26 nicht darauf geachtet werden, dass die Düsenplatte 22 durch das elastische Element 26 gehalten werden kann.
Vorzugsweise ist die Düsenplatte durch einen axial gerichteten Haltebolzen 38 mit einem in dem Einlassstutzen 12 angeordneten Querstrebe 40 verbunden.
Im Übrigen stimmt die in 4 dargestellte zweite Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 5 dargestellte dritte Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 dadurch, dass die variable Düse 28 nicht am Rand 32 der Düsenplatte gebildet ist, sondern an einer Innenfläche 42 des Einlassstutzens 12.
Das elastische Element 26 ist dabei als ringförmige Lippe ausgebildet, welche in Umfangsrichtung umlaufend an der Innenfläche 42 des Einlassstutzens 12 anliegt. Bei steigenden Durchflussraten und damit erhöhten Druckdifferenzen hebt sich somit das elastische Element 26 von der Innenfläche 42 des Einlassstutzens 12 ab und öffnet somit die variable Düse 28.
Im Übrigen stimmt die in 5 dargestellte dritte Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 mit der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 6 dargestellte vierte Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 dadurch, dass die variable Düse 28 durch eine federbelastete Klappe 44 gebildet ist, welche an einem Rand 32 der Düsenplatte 22 anliegt. Bei Überschreiten der Schwelldurchflussrate hebt sich die Klappe 44 von dem Rand 32 der Düsenplatte 22 ab und öffnet somit die variable Düse 28.
Ferner ist die Düsenplatte an dem Einlassstutzen 12 gehalten. Die Düsenplatte 22 weist eine geringere Fläche auf als die Querschnittsfläche des Einlassstutzens 12, so dass Bauraum für die Klappe 44 zur Verfügung steht.
Im Übrigen stimmt die in 6 dargestellte vierte Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den 7 bis 9 dargestellte fünfte Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 dadurch, dass die Düsenplatte 22 und das elastische Element 26 einstückig miteinander ausgebildet sind. Eine Wandstärke 46 der Düsenplatte 22 ist größer als eine Wandstärke 48 des elastischen Elements 26. Dadurch verbleibt die Düsenplatte 22 im Wesentlichen formstabil, während das elastische Element 26 flexibel ist.
Die variablen Düsen 28 sind durch Schlitze 50 gebildet, welche in dem Material der Düsenplatte 22 eingelassen sind. Bei geringen Durchflussraten weisen den Schlitze 50 eine nicht verbreiterte Form auf. Wenn die Durchflussrate eine Schwelldurchflussrate überschreitet, verbreitern sich die Schlitze 50, so dass sich der Düsenquerschnitt der variablen Düsen 28 erhöht.
Im Übrigen stimmt die in den 7 bis 9 dargestellte fünfte Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006024816 A1 [0004]

Claims

Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Gasstrom (14), insbesondere von Öl aus Blow-By-Gas, – mit einer Düsenplatte (22), welche mindestens eine Düse (20) aufweist, die zumindest teilweise permanent geöffnet ist und durch welche der Gasstrom (14) strömt, – mit mindestens einer gegenüber der mindestens einen Düse (20) angeordnete Prallplatte (24), welche den Gasstrom (14) umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen, dadurch gekennzeichnet, – dass die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung (10) mindestens eine variable Düse (28) mit einem veränderbaren Düsenquerschnitt aufweist, die zwischen einem Rand (32) der Düsenplatte (22) und einem elastischen Element (26) gebildet ist, und – dass sich bei steigenden Durchflussraten des Gasstroms (14) durch die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung (10) zumindest in einem begrenzten Bereich von Durchflussraten ein Abstand zwischen dem elastischen Element (26) und dem Rand (32) der Düsenplatte (22) vergrößert.
Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element in (26) einem Ruhezustand, bei welchem der Gasstrom (14) nicht durch die Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung (10) strömt, an dem Rand (32) der Düsenplatte (22) anliegt.
Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (26) die Düsenplatte (22) umschließt, insbesondere vollständig umschließt.
Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (26) ein Schlauch ist.
Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (26) an einem Einlassstutzen (12) gehalten ist.
Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rand (32) der Düsenplatte (22) mehrere nach außen gerichtete Ausbuchtungen (34) ausgebildet sind, durch welche die Düsenplatte (22) in dem elastischen Element (26) verspannt ist.
Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, – dass die variable Düse (28) als ringförmiger Schlitz gebildet ist, oder – dass die variable Düse (28) als kreisabschnittsförmiger Schlitz gebildet ist.
Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (26) ein Elastomer aufweist.
Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (22) ausschließlich durch das elastische Element (26) gehalten ist.
Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (22) mit dem Einlassstutzen (12) verbunden ist.
Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (22) und das elastische Element (26) einstückig zueinander ausgebildet sind.
Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine variable Düse (28) und die mindestens eine Düse (20) der Düsenplatte (22) in eine gemeinsame Düsenrichtung gerichtet sind.
Flüssigkeitsnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber jeder Düse (20) der Düsenplatte (22) und jeder variablen Düse (28) eine Prallplatte (24) angeordnet ist, welche den aus der jeweiligen Düse (20, 28) austretente Gasstrom (14) umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen.