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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abscheidevorrichtung, insbesondere zum Abscheiden von Verunreinigungen, beispielsweise einer Flüssigkeit, aus einem Rohgasstrom. Beispielsweise kann mittels einer solchen Abscheidevorrichtung Öl aus einem ölnebelhaltigen Gasstrom abgeschieden werden. Die Abscheidevorrichtung eignet sich somit insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug zur Reinigung von Kurbelgehäusegas.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abscheidevorrichtung bereitzustellen, welche einfach aufgebaut ist und eine optimierte Abscheidewirkung aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Abscheidevorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Eine Abscheidevorrichtung zum Abscheiden von Verunreinigungen aus einem Rohgasstrom umfasst vorzugweise Folgendes:
- ein Gehäuse, welches einen zumindest näherungsweise zylinderförmigen Abscheideraum der Abscheidevorrichtung umgibt;
- einen Rotationsabscheider zum Abscheiden von Verunreinigungen, insbesondere Flüssigkeitstropfen, aus dem Rohgasstrom, wobei der Rotationsabscheider um eine Rotationsachse drehbar in dem Abscheideraum angeordnet ist;
- eine Zuführvorrichtung zum Zuführen eines Rohgasstroms zu dem Rotationsabscheider;
- eine Abführvorrichtung zum Abführen eines Reingasstroms aus dem Abscheideraum.
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Günstig kann es sein, wenn die Abscheidevorrichtung ferner eine zumindest näherungsweise hohlzylindrische Zwischenwand umfasst, welche insbesondere zwischen einer den Abscheideraum in radialer Richtung umgebenden Gehäusewand des Gehäuses und dem Rotationsabscheider angeordnet ist.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse eine oder mehrere Lagerstellen zur Lagerung der Abscheideeinheit umfasst.
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Der Rotationsabscheider umfasst oder bildet insbesondere eine Abscheideeinheit, welche vorzugsweise einen Stapel aus Strömungselementen umfasst.
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Die Strömungselemente sind insbesondere stapelbare zylindrische Scheiben, welche mit einer Struktur zur Strömungsführung versehen sind. Insbesondere umfasst die Struktur evolventenförmige Strömungskanäle.
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Vorzugsweise ist der Stapel aus Strömungselementen zusammen mit einer Welle zur Aufnahme des Stapels aus Strömungselementen und einem oder mehreren Lagerelementen als vormontierte Baueinheit zwischen zwei oder mehr Gehäuseteile des Gehäuses einbringbar.
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Die Abscheidevorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in oder an einem Verbrennungsmotor oder in Kombination mit einem Verbrennungsmotor.
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Vorzugsweise kann mittels der Abscheidevorrichtung Öl aus einem Gasstrom abgeschieden werden, welcher beispielsweise aus einem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors abgeführt wird.
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Bei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zusätzliche Bauteile, beispielsweise ein oder mehrere Schwimmerventile und/oder ein oder mehrere Rückschlagventile, in das Gehäuse, insbesondere ein oder mehrere Gehäuseteile, integriert sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Schwimmerventile und/oder ein oder mehrere Rückschlagventile in einem Drainagekanal oder in mehreren Drainagekanälen vorgesehen sind, um eine unerwünschte Rückströmung von abgeschiedener Flüssigkeit zu vermeiden.
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Vorzugweise umfassen ein Gehäuseteil oder mehrere Gehäuseteile einen oder mehrere Befestigungspunkte, insbesondere Anschraubpunkte, zum Festlegen der Gehäuseteile aneinander und/oder zum Festlegen der Abscheidevorrichtung an einer Rohgas produzierenden Vorrichtung, insbesondere einem Verbrennungsmotor.
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Ein oder mehrere Befestigungspunkte unterscheiden sich von einem Montageflansch insbesondere dadurch, dass der Montageflansch zusätzlich zur Befestigung auch zur Fluidabführung, insbesondere Flüssigkeitsabführung, dient, während die Befestigungspunkte vorzugsweise ausschließlich zur Befestigung dienen.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abscheidevorrichtung eine Antriebsvorrichtung umfasst, bei welcher eine Motorvorrichtung zum Antreiben der Abscheideeinheit genutzt wird.
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Die Motorvorrichtung kann beispielsweise einen Elektromotor umfassen.
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Die Motorvorrichtung kann beispielsweise mittels eines Schraubflansches, einer Klemmvorrichtung und/oder eines Bajonett-Verschlusses an dem Gehäuse festgelegt sein.
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Ferner können auch andere Befestigungsarten, beispielsweise eine Verschraubung, vorgesehen sein.
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Die Motorvorrichtung und die Abscheideeinheit sind vorzugsweise mittels einer Kupplung, insbesondere einer Steckkupplung, einer Oldham-Kupplung, etc., miteinander gekoppelt oder koppelbar.
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Eine Rohgaszuführung kann beispielsweise bezüglich der Rotationsachse der Abscheideeinheit in axialer Richtung oder auch senkrecht hierzu vorgesehen sein.
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Eine Rohgasabführung erfolgt vorzugsweise parallel, insbesondere parallel versetzt, zur Rotationsachse der Abscheideeinheit.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn zwischen der Zwischenwand und dem Rotationsabscheider ein innerer Spalt gebildet ist, welcher insbesondere zumindest näherungsweise hohlzylinderförmig ausgebildet ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass zwischen der Zwischenwand und der Gehäusewand ein äußerer Spalt gebildet ist, welcher vorzugsweise zumindest näherungsweise hohlzylinderförmig ausgebildet ist.
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Der äußere Spalt umgibt vorzugsweise den inneren Spalt.
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Insbesondere sind der äußere Spalt und der innere Spalt konzentrisch bezüglich der Rotationsachse des Rotationsabscheiders angeordnet.
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Der innere Spalt und der äußere Spalt bilden insbesondere jeweils einen Ringkanal.
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Eine Hauptströmungsrichtung, in welcher ein Gasstrom effektiv durch den inneren Spalt bzw. den äußeren Spalt hindurchströmt, ist vorzugsweise parallel zur Rotationsachse ausgerichtet.
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Der Rohgasstrom wird dem Stapel aus Strömungselementen vorzugsweise radial innen liegend längs der Rotationsachse zugeführt.
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An einem in axialer Richtung gegenüberliegenden Ende radial außen liegend verlässt der mittels des Rotationsabscheiders gereinigte Reingasstrom vorzugsweise den inneren Spalt zwischen dem Stapel aus Strömungselementen und der Zwischenwand.
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Die Zwischenwand bildet vorzugsweise eine Abscheidewand, an welcher im Stapel aus Strömungselementen abgeschiedene Verunreinigungen, welche radial nach außen aus dem Stapel aus Strömungselementen ausgetragen werden, abgeschieden werden.
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Eine gemittelte Spaltstärke des inneren Spalts variiert vorzugsweise in einer parallel zur Rotationsachse verlaufenden axialen Richtung. Insbesondere kann ein stetiger und/oder kontinuierlicher Anstieg oder Abfall der gemittelten Spaltstärke vorgesehen sein.
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Die Spaltstärke ist dabei insbesondere in der Umfangsrichtung gemittelt.
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Beispielsweise können sich aus längs der axialen Richtung verlaufenden, unterschiedlich dimensionierten Vertiefungen, Rücksprüngen oder sonstigen Oberflächenvariationen in der Zwischenwand variierende Spaltstärken, insbesondere gemittelt über die Umfangsrichtung, ergeben.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die gemittelte Spaltstärke des inneren Spalts längs einer Hauptströmungsrichtung des Gasstroms im inneren Spalt zunimmt.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass eine gemittelte Spaltstärke des äußeren Spalts in einer parallel zur Rotationsachse verlaufenden axialen Richtung variiert, insbesondere stetig und/oder kontinuierlich ansteigt oder abfällt.
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Die Zwischenwand ist vorzugsweise an einem Gehäuseteil des Gehäuses angeordnet und/oder einstückig mit einem Gehäuseteil des Gehäuses ausgebildet.
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Gehäuseteile sind insbesondere Bauteile des Gehäuses, welche den Abscheideraum und/oder sonstige Kammern des Gehäuses begrenzen und/oder voneinander trennen.
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Die Zwischenwand ist vorzugsweise in ein Gehäuseteil integriert oder einstückig mit demselben ausgebildet. Ferner kann eine von einem Gehäuseteil separate Zwischenwand als separates Bauteil vorgesehen sein.
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Die Zwischenwand ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Zwischenwand als ein Spritzgussbauteil, beispielsweise ein Kunststoff-Spritzgussbauteil, ausgebildet ist.
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Auch ein oder mehrere Gehäuseteile, insbesondere sämtliche Gehäuseteile, sind vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet, beispielsweise als Kunststoff-Spritzgussbauteile ausgebildet.
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Günstig kann es sein, wenn die Zwischenwand bezüglich einer parallel zur Rotationsachse verlaufenden axialen Richtung an einem Ende an einem Deckenabschnitt des Gehäuses und/oder des Abscheideraums festgelegt ist.
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Vorzugsweise ist die Zwischenwand fluiddicht mit dem Deckenabschnitt verbunden, so dass insbesondere in diesem Bereich keine Fluidverbindung zwischen dem inneren Spalt und dem äußeren Spalt vorliegt.
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Günstig kann es sein, wenn die Zwischenwand bezüglich einer parallel zur Rotationsachse verlaufenden axialen Richtung an einem (weiteren) Ende von dem Reingasstrom umströmbar ist.
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Die Zwischenwand ist somit an einem Ende mit einem freien Ende ausgebildet und/oder mit Öffnungen und/oder Aussparungen in der Zwischenwand versehen. Der Reingasstrom ist an diesem Ende und/oder mittels dieses Endes und eines oder mehrerer Gehäuseteile des Gehäuses umlenkbar. Vorzugsweise ist hierdurch ein Strömungsumlenkabschnitt gebildet, mittels welchem der Reingasstrom insbesondere um zumindest näherungsweise 180° umlenkbar ist.
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Die Strömungsrichtungen im inneren Spalt und im äußeren Spalt sind dabei vorzugsweise im Wesentlichen einander entgegengesetzt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Zwischenwand ein oder mehrere Strömungsleitelemente, insbesondere Rippen oder Umlenkelemente, umfasst.
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Beispielsweise können in radialer Richtung nach außen ragende Lamellen vorgesehen sein, die die Zwischenwand beispielsweise an der Gehäusewand abstützen und/oder mit der Gehäusewand verbinden und/oder eine Strömung im äußeren Spalt optimieren. Vorzugsweise kann hierdurch ein Drall in der durch den äußeren Spalt geführten Gasströmung reduziert oder ganz vermieden werden.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die Zwischenwand einen oder mehrere Ablaufvorsprünge zur Abführung von abgeschiedenen Verunreinigungen umfasst. Der eine oder die mehreren Ablaufvorsprünge erstrecken sich vorzugsweise in einer parallel zur Rotationsachse verlaufenden axialen Richtung.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der eine oder die mehreren Ablaufvorsprünge sich von einem hohlzylindrischen Abschnitt der Zwischenwand wegerstrecken.
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Der eine oder die mehreren Ablaufvorsprünge weisen vorzugsweise eine Kontaktfläche zur Anlage an einem Gehäuseteil des Gehäuses auf, so dass insbesondere an dem einen oder den mehreren Ablaufvorsprüngen abgeführte Verunreinigungen vorzugsweise ohne zwischenzeitlichen freien Fall in einen Sammelkanal der Abscheidevorrichtung führbar sind.
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Die Kontaktfläche kann ferner eine feste Verbindung, beispielsweise eine Klemmverbindung oder Schweißverbindung, zwischen der Zwischenwand und einem weiteren Gehäuseteile des Gehäuses ermöglichen.
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Günstig kann es sein, wenn die Zwischenwand mindestens eine Ablaufkante zur Ableitung von längs der Zwischenwand strömenden Verunreinigungen umfasst.
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Die mindestens eine Ablaufkante ist insbesondere als eine Unterbrechung oder Stufe in einer im Übrigen im Wesentlichen kreiszylindermantelförmigen Innenfläche der Zwischenwand ausgebildet.
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Die mindestens eine Ablaufkante ist beispielsweise zumindest abschnittsweise spiralförmig ausgebildet und/oder angeordnet.
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Vorzugsweise weist die mindestens eine Ablaufkante einen in radialer Richtung genommenen U-förmigen, L-förmigen, C-förmigen oder V-förmigen Querschnitt auf.
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Günstig kann es sein, wenn eine oder mehrere Ablaufkanten an einem oder mehreren Ablaufvorsprüngen der Zwischenwand enden.
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Der eine oder die mehreren Ablaufvorsprünge bilden insbesondere Ölübergabepunkte oder Laschen, welche eine optimierte Ölabführung ermöglichen.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zwischenwand in axialer Richtung eine größere Erstreckung aufweist als ein Stapel aus Strömungselementen des Rotationsabscheiders.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Rotationsabscheiders vorgesehen ist, wobei die Antriebsvorrichtung vorzugsweise zumindest teilweise in ein Gehäuseteil des Gehäuses der Abscheidevorrichtung integriert ist.
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Günstig kann es sein, wenn zumindest ein Teil der Antriebsvorrichtung formschlüssig in dem Gehäuseteil festgelegt ist.
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Zumindest ein Teil der Antriebsvorrichtung ist dabei vorzugweise bei der Herstellung des Gehäuseteils in dasselbe eingebettet, insbesondere eingegossen und/oder umspritzt.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Antriebsvorrichtung einen Elektromotor umfasst, wobei ein Stator des Elektromotors in das Gehäuseteil des Gehäuses integriert, insbesondere eingegossen und/oder umspritzt ist.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn das Gehäuseteil ein oder mehrere Befestigungsstellen zum Befestigen eines oder mehrerer Lagerelemente einer Lagervorrichtung zur Lagerung des Rotationsabscheiders umfasst.
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Die eine oder die mehreren Befestigungsstellen sind vorzugweise in das Gehäuseteil eingeformt und/oder durch Formgebung des Gehäuseteils gebildet.
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Insbesondere sind sowohl die Integration von zumindest einem Teil der Antriebsvorrichtung als auch die Herstellung des einen oder der mehreren Lagerelemente während der Herstellung des Gehäuseteils, beispielsweise in einem Spritzgussprozess, vorgesehen. Hierdurch ergibt sich vorzugweise eine optimierte Positionierung des einen oder der mehreren Lagerelemente relativ zu dem mindestens einen integrierten Teil der Antriebsvorrichtung. Ferner können hierdurch vorzugsweise Schnittstellen und Dichtflächen hinsichtlich ihrer Anzahl reduziert werden.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gehäuseteil ein oder mehrere integrierte Leitungen und/oder ein oder mehrere integrierte Kanäle aufweist, insbesondere zur Signalübertragung, zur Übertragung von elektrischer Energie und/oder zur Führung von Fluiden, insbesondere des Rohgasstroms und/oder des Reingasstroms und/oder eines Stroms von abgeschiedenen Verunreinigungen, insbesondere Öl.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn das Gehäuseteil einen oder mehrere Steckeranschlüsse für einen oder mehrere Signalstecker und/oder Leistungsstecker umfasst.
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Ein Signalstecker ist insbesondere Bestandteil einer Signalleitung zur Übertragung von Steuersignalen oder sonstigen elektrischen Signalen.
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Ein Leistungsstecker ist insbesondere Bestandteil einer Stromleitung zur Übertragung von elektrischer Energie.
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Der eine oder die mehreren Steckeranschlüsse sind vorzugweise in das Gehäuseteil integriert, insbesondere bei der Herstellung des Gehäuseteils darin festgelegt, vorzugsweise umgossen und/oder umspritzt.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn das Gehäuseteil eine oder mehrere Leitungen und/oder Kanäle umfasst, welche den einen oder die mehreren Steckeranschlüsse mit der zumindest teilweise in das Gehäuseteil integrierten Antriebsvorrichtung verbinden, wobei die eine oder die mehreren Leitungen und/oder Kanäle vorzugsweise vollständig in das Gehäuseteil integriert und von außerhalb des Gehäuseteils unzugänglich sind. Hierdurch kann vorzugsweise ein Aufwand zur Abdichtung der Leitungen und/oder Kanäle minimiert werden.
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Das Gehäuseteil ist vorzugsweise topfförmig oder plattenförmig ausgebildet.
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Vorzugsweise begrenzt das Gehäuseteil den Abscheideraum in einer bezüglich der Rotationsachse axialen Richtung.
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Das Gehäuseteil umfasst oder bildet vorzugsweise ferner eine Drainagevorrichtung und/oder einen Sammelkanal für im Abscheideraum abgeschiedene Verunreinigungen.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Rotor eines Elektromotors der Antriebsvorrichtung in das Gehäuseteil hineinragt, insbesondere in eine von dem Stator umgebene Ausnehmung des Gehäuseteils.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuseteil zumindest einen Teil der Antriebsvorrichtung, insbesondere den Stator, eine oder mehrere Leitungen, einen oder mehrere Kanäle, einen oder mehrere Steckeranschlüsse und/oder eine oder mehrere Befestigungsstellen umfasst, welche aufgrund der Integration in das Gehäuseteil, insbesondere aufgrund des Umgießens und/oder Umspritzens, nach außen hin zu einer Umgebung der Abscheidevorrichtung abgedichtet sind.
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Günstig kann es sein, wenn mindestens eine Lagerstelle, beispielsweise mindestens eine Befestigungsstelle zum Befestigen eines oder mehrerer Lagerelemente einer Lagervorrichtung, benachbart, insbesondere in der axialen Richtung aufeinanderfolgend, zu dem in das Gehäuseteil integrierten Rotor angeordnet sind. Bauteiltoleranzen können hierdurch vorzugsweise reduziert werden, insbesondere da bauteilübergreifende Schnittstellen und Trennebenen reduziert werden können.
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Die Anbindung des Stators und/oder die Aufnahme des Stators und zumindest ein Teil der Lagerung des Rotationsabscheiders, insbesondere der Welle, werden vorzugsweise mittels ein und desselben Bauteils, insbesondere des Gehäuseteils, realisiert und somit vorzugsweise genau aufeinander abgestimmt. Ein Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator kann hierdurch vorzugsweise reduziert und/oder prozesssicher abgebildet werden.
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Insbesondere die Integration einer Drainage in das Gehäuseteil kann vorzugsweise weitere Vorteile bieten, insbesondere die optimale Bauraumausnutzung sowie der Entfall von zusätzlichen Bauteilen und/oder Dichtungen. Auch ein Herstellungsaufwand kann hierdurch vorzugsweise reduziert werden.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abscheidevorrichtung mindestens einen Zusatzabscheider umfasst, welcher vorzugsweise in das Gehäuse integriert ist.
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Der mindestens eine Zusatzabscheider ist insbesondere kein rotierender Abscheider, sondern ein beispielsweise durch Strömungsumlenkung und/oder aufgrund sonstiger physikalischer und/oder chemischer Effekte wirksamer Abscheider zur Reinigung des Rohgasstroms.
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Die Abscheidevorrichtung umfasst beispielsweise mindestens einen dem Rotationsabscheider vorgelagerten Vorabscheider und/oder mindestens einen dem Rotationsabscheider nachgelagerten Nachabscheider.
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Der Vorabscheider und/oder der Nachabscheider sind vorzugsweise in das Gehäuse integriert.
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Der Vorabscheider und der Nachabscheider sind vorzugsweise Zusatzabscheider.
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Günstig kann es sein, wenn der mindestens eine Zusatzabscheider sich in einer parallel zur Rotationsachse verlaufenden axialen Richtung an den Abscheideraum und den darin angeordneten Rotationsabscheider anschließt.
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Der mindestens eine Zusatzabscheider umfasst vorzugsweise eine oder mehrere von dem Abscheideraum verschiedene Kammern, insbesondere eine Vorkammer, einen Vorabscheideraum, einen Nachabscheideraum und/oder einen Auslassraum.
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Günstig kann es sein, wenn mindestens eine Kammer mittels eines Trennelements, insbesondere eines zusätzlichen Gehäuseteils, von dem Abscheideraum getrennt ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Kammer durch das Trennelement gebildet und/oder umrandet und/oder begrenzt ist.
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Günstig kann es sein, wenn die mindestens eine Kammer mindestens ein Abscheideelement umfasst und/oder an mindestens ein Abscheideelement angrenzt.
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Mindestens ein Abscheideelement ist insbesondere ein Prallelement, ein Umlenkelement und/oder ein Durchströmungselement.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Abscheideelement ein Prallelement, ein Umlenkelement und/oder ein Durchströmungselement umfasst.
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Ein Prallelement ist beispielsweise eine Prallplatte.
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Ein Durchströmungselement ist insbesondere ein Vlies, welches von dem zu reinigenden Gasstrom durchströmt wird.
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Günstig kann es sein, wenn ein oder mehrere Prallplatten oder sonstige Vorabscheideelemente und/oder Nachabscheideelemente in den mindestens einen Zusatzabscheider integriert sind.
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Mittels des mindestens einen Zusatzabscheiders können vorzugsweise Öltröpfchen mit einem Durchmesser von mindestens ungefähr 1 µm, vorzugsweise mindestens ungefähr 3 µm, beispielsweise mindestens ungefähr 5 µm, abgeschieden werden. Die Feinabscheidung von Öltröpfchen im Bereich unterhalb der genannten Werte erfolgt vorzugsweise mittels des Rotationsabscheiders.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Abscheidevorrichtung sowohl einen als Vorabscheider ausgebildeten Zusatzabscheider als auch einen als Nachabscheider ausgebildeten Zusatzabscheider umfasst, wobei die beiden Zusatzabscheider bezüglich einer parallel zur Rotationsachse verlaufenden axialen Richtung auf einer gemeinsamen Seite des Rotationsabscheiders und/oder des Gehäuses angeordnet und/oder ausgebildet sind.
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Eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Rotationsabscheiders ist vorzugsweise auf einer der Seite der Zusatzabscheider gegenüberliegenden Seite angeordnet und/oder ausgebildet.
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Beispielsweise im Falle einer im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Rotationsachse kann vorgesehen sein, dass der Vorabscheider und der Nachabscheider über dem Rotationsabscheider angeordnet sind, während die Antriebsvorrichtung unter dem Rotationsabscheider angeordnet ist.
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Es kann jedoch auch eine umgekehrte Anordnung vorgesehen sein.
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Der Vorabscheider und der Nachabscheider sind vorzugsweise durch unterschiedliche und räumlich voneinander getrennte Segmente oder Abschnitte eines im Wesentlichen zylindrischen Innenraums des Gehäuses gebildet.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass dieser im Wesentlichen zylindrische Innenraum einerseits und der Abscheideraum andererseits eine gemeinsame durchgängige im Wesentlichen hohlzylinderförmige Gehäusewand des Gehäuses aufweisen und/oder hierdurch begrenzt sind.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass dem Rotationsabscheider eine Drainage zum Abführen von mittels des Rotationsabscheiders abgeschiedenen Verunreinigungen zugeordnet ist.
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Dem mindestens einen Zusatzabscheider kann eine hiervon verschiedene weitere Drainage oder aber dieselbe Drainage zugeordnet sein, insbesondere zum Abführen von mittels des mindestens einen Zusatzabscheiders abgeschiedenen Verunreinigungen.
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Der Zusatzabscheider kann beispielsweise fluidwirksam mit der dem Rotationsabscheider zugeordneten Drainage gekoppelt oder koppelbar sein, insbesondere derart, dass mittels des Zusatzabscheiders abgeschiedene Verunreinigungen mittels der dem Rotationsabscheider zugeordneten Drainage abführbar sind. Hierbei kann insbesondere ein wahlweises Öffnen und Schließen der fluidwirksamen Kopplung vorgesehen sein, insbesondere mittels eines oder mehrerer Ventilelemente.
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Der mindestens eine Zusatzabscheider ist vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Ventilelemente, insbesondere Rückschlagventile, beispielsweise Umbrellaventile, fluidwirksam mit der Drainage, welche dem Rotationsabscheider und/oder dem Zusatzabscheider zugeordnet ist, verbindbar und von derselben trennbar.
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Es kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Zusatzabscheider als eine in das Gehäuse integrierte Strömungsführung ausgebildet ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Zusatzabscheider in eine in das Gehäuse integrierte Strömungsführung integriert ist.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Teil des für die Reingasführung vorgesehenen Raumes für den Vorabscheider genutzt wird. Hierdurch kann eine Abscheidevorrichtung mit geringem Bauraumbedarf realisiert werden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abscheidevorrichtung ein oder mehrere Deckelelemente umfasst.
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Das eine oder die mehreren Deckelelemente sind vorzugsweise selbst Gehäuseteile oder aber an einem oder mehreren Gehäuseteilen festgelegte Zusatzbauteile.
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Das eine oder die mehreren Deckelelemente decken vorzugsweise Öffnungen, Ausnehmungen und/oder Vertiefungen in einem oder mehreren Gehäuseteilen des Gehäuses zur Vervollständigung des Gehäuses und/oder zum Verschließen eines Innenraums des Gehäuses ab.
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Durch die Verwendung derartiger Deckelelemente kann insbesondere eine effiziente und optimierte Strömungsführung innerhalb des Gehäuses realisiert werden.
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Ein oder mehrere Deckelelemente begrenzen vorzugweise den Abscheideraum und/oder einen von dem Abscheideraum verschiedenen Teil des Innenraums des Gehäuses.
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Es kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Deckelelemente gemeinsam mit einem oder mehreren Gehäuseteilen eine Strömungsführung für den Rohgasstrom und/oder den Reingasstrom bilden.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn ein oder mehrere Deckelelemente jeweils ein oder mehrere Anschlussstutzen der Zuführvorrichtung, der Abführvorrichtung und/oder einer Drainage zur Abführung von abgeschiedenen Verunreinigungen aufweisen.
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Ein oder mehrere Deckelelemente grenzen vorzugsweise bezüglich der Rotationsachse des Rotationsabscheiders in axialer Richtung an ein oder mehrere Gehäuseteile des Gehäuses an.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Deckelelemente einen Innenraum des Gehäuses bezüglich der Rotationsachse des Rotationsabscheiders in axialer Richtung begrenzen.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Deckelelemente bezüglich der Rotationsachse des Rotationsabscheiders in radialer Richtung an ein oder mehrere Gehäuseteile des Gehäuses angrenzen und/oder einen Innenraum des Gehäuses bezüglich der Rotationsachse des Rotationsabscheiders in radialer Richtung begrenzen.
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Mittels eines Gehäuseteils, welches den Abscheideraum beispielsweise im Wesentlichen hohlzylindrisch umgibt, und mittels eines oder mehrerer Deckelelemente, welche insbesondere bezüglich der Rotationsachse des Rotationsabscheiders in radialer oder axialer Richtung an dieses Gehäuseteil angrenzen, ist vorzugsweise mindestens ein Drainageraum, insbesondere ein Hauptdrainageraum und/oder ein Nebendrainageraum, zur Aufnahme und/oder Abführung von abgeschiedenen Verunreinigungen gebildet.
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Dieses mindestens eine Deckelelement ist dann insbesondere eine Drainageabdeckung.
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Die Drainageabdeckung kann beispielsweise einen oder mehrere Anschlussstutzen zum Abführen von abgeschiedenen Verunreinigungen aufweisen.
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Der Hauptdrainageraum ist vorzugweise fluidwirksam mit dem Abscheideraum verbunden und/oder grenzt unmittelbar an den Abscheideraum an.
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Günstig kann es sein, wenn der Hauptdrainageraum im Benutzungszustand der Abscheidevorrichtung direkt unter dem Abscheideraum angeordnet ist.
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Der Hauptdrainageraum bildet vorzugweise einen Sammelbereich für mittels des Rotationsabscheiders abgeschiedene Verunreinigungen.
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Der Nebendrainageraum ist vorzugsweise fluidwirksam mit einem Vorabscheider und/oder einem Nachabscheider verbunden oder verbindbar und/oder grenzt unmittelbar an den Vorabscheider und/oder den Nachabscheider an. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Nebendrainageraum an einen Vorabscheider und/oder einen Nachabscheider angrenzt, insbesondere im Benutzungszustand der Abscheidevorrichtung direkt unter einem Vorabscheider und/oder einem Nachabscheider angeordnet ist.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn ein oder mehrere Deckelelemente an ein oder mehrere Gehäuseteile angeschweißt sind. Hierdurch kann eine stabile Verbindung bei gleichzeitiger Gewährleistung der Dichtheit erzielt werden.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mittels eines oder mehrerer Deckelelemente eine oder mehrere Strömungsführungen gebildet sind, welche insbesondere teilweise oder vollständig außerhalb einer zylindrischen Außenkontur einer den Abscheideraum begrenzenden Gehäusewand des Gehäuses verlaufen.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass mittels eines oder mehrerer Deckelelemente eine oder mehrere Strömungsführungen gebildet sind, welche insbesondere teilweise oder vollständig innerhalb einer zylindrischen Außenkontur einer den Abscheideraum begrenzenden Gehäusewand des Gehäuses verlaufen.
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Das eine oder die mehreren Deckelelemente sind insbesondere in radialer Richtung weiter außen liegend angeordnet als die Gehäusewand des Gehäuses. Es kann jedoch auch eine bündige oder in radialer Richtung nach innen versetzte Anordnung und/oder Festlegung eines oder mehrerer Deckelelemente vorgesehen sein.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn mittels eines oder mehrerer Deckelelemente eine oder mehrere Strömungsumlenkungen und/oder ein oder mehrere Abscheideelemente gebildet sind.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels des einen oder der mehreren Deckelelemente eine Abscheidewirkung optimiert wird.
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Ein oder mehrere Deckelelemente umfassen vorzugsweise jeweils ein oder mehrere Ventilelemente oder sind mit jeweils einem oder mehreren Ventilelementen versehen.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein einen Nebendrainageraum und/oder Hauptdrainageraum abdeckendes Deckelelement ein oder mehrere Ventilelemente umfasst oder hiermit versehen ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Ventilelemente mit einem Rückschlagventil, insbesondere einem Umbrellaventil, versehen sind, um eine in bestimmten Betriebszuständen unerwünschte Gasströmung in den Nebendrainageraum oder aus demselben heraus zu verhindern.
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Die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug.
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Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen.
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Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise mindestens eine Abscheidevorrichtung, insbesondere eine erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung.
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Die Abscheidevorrichtung dient insbesondere zur Reinigung von Kurbelgehäusegas eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Abscheidevorrichtung derart montiert und/oder ausgerichtet ist, dass eine Rotationsachse des Rotationsabscheiders in einem Normalbetrieb des Fahrzeugs im Wesentlichen horizontal oder vertikal verläuft.
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Der mindestens eine Zusatzabscheider ist vorzugsweise im montierten Zustand der mindestens einen Abscheidevorrichtung und in einem normalen Benutzungszustand des Fahrzeugs direkt über oder seitlich direkt neben dem Abscheideraum angeordnet, insbesondere in einer direkten axialen Verlängerung des Abscheideraums.
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Ein normaler Benutzungszustand des Fahrzeugs ist insbesondere ein Zustand, in welchem das Fahrzeug auf einer im Wesentlichen horizontalen Ebene bewegt wird.
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Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung, bei welcher eine eine Abscheideeinheit umgebende Zwischenwand zur Strömungsoptimierung vorgesehen ist;
- 2 eine schematische perspektivische Darstellung der Zwischenwand der Abscheidevorrichtung aus 1;
- 3 eine schematische Draufsicht auf ein mittleres Gehäuseteil der Abscheidevorrichtung, welches die Zwischenwand umfasst oder an welchem die Zwischenwand festgelegt ist;
- 4 eine der 1 entsprechende schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung, bei welcher ein Vorabscheider, ein Nachabscheider und eine in ein Gehäuseteil integrierte Antriebsvorrichtung vorgesehen sind;
- 5 eine der 1 entsprechende schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung, bei welcher eine alternative Ausgestaltung des Vorabscheiders vorgesehen ist;
- 6 eine vergrößerte Darstellung eines Bodenbereichs einer vierten Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung, bei welcher eine alternative Ausgestaltung des Gehäuseteils zur Integration der Antriebsvorrichtung vorgesehen ist;
- 7 eine der 6 entsprechende schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung, bei welcher das Gehäuseteil, in welches die Antriebsvorrichtung integriert ist, mit weiteren Strömungskanälen und/oder Anschlüssen versehen ist;
- 8 eine schematische perspektivische teiltransparente Darstellung einer sechsten Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung, bei welcher eine im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Rotationsachse eines Rotationsabscheiders der Abscheidevorrichtung vorgesehen ist;
- 9 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung der Abscheidevorrichtung aus 8;
- 10 eine weitere schematische perspektivische Explosionsdarstellung der Abscheidevorrichtung aus 8;
- 11 eine schematische perspektivische Darstellung der Abscheidevorrichtung aus 8, mit Blick auf einen teilweise geschnittenen Vorabscheide- und Auslassbereich;
- 12 eine der 1 entsprechende schematische Darstellung der Abscheidevorrichtung aus 8;
- 13 eine schematische Seitenansicht der Abscheidevorrichtung aus 8, wobei das Gehäuse der Abscheidevorrichtung geschnitten dargestellt ist;
- 14 einen schematischen Querschnitt durch den Vorabscheide- und Auslassbereich der Abscheidevorrichtung aus 8;
- 15 einen weiteren schematischen Längsschnitt durch die Abscheidevorrichtung aus 8; und
- 16 einen weiteren schematischen Querschnitt durch die Abscheidevorrichtung aus 8.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine in den 1 bis 3 dargestellte erste Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Abscheidevorrichtung kommt insbesondere bei Fahrzeugen zum Einsatz und dient dort vorzugsweise zum Abscheiden von Flüssigkeitströpfchen, insbesondere Ölnebel, aus einem Rohgasstrom, insbesondere Kurbelgehäusegas.
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Die Abscheidevorrichtung 100 umfasst ein Gehäuse 102, welches einen Abscheideraum 104 umgibt.
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Das Gehäuse 102 ist insbesondere aus mehreren Gehäuseteilen 103 gebildet. Die Gehäuseteile 103 sind insbesondere Kunststoff-Spritzgussbauteile, welche beispielsweise mittels Kunststoffschweißen stoffschlüssig und fluiddicht miteinander verbunden werden.
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Der Abscheideraum 104 ist insbesondere im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet.
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In dem Abscheideraum 104 ist eine Abscheideeinheit 106 drehbar gelagert.
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Die Abscheideeinheit 106 umfasst einen Stapel 108 aus Strömungselementen 110, welcher mittels einer Welle 112 drehbar an dem Gehäuse 102 gelagert ist.
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Mittels des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 sind insbesondere zahlreiche Strömungskanäle gebildet, welche beispielsweise evolventenförmig ausgebildet sind und einen in radialer Richtung der Welle 112 zugewandten Zuführabschnitt 114 des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 mit einem in radialer Richtung der Welle 112 abgewandten Abführabschnitt 116 des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 verbinden.
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Über diese Strömungskanäle kann somit insbesondere im Bereich des Zuführabschnitts 114 zugeführtes Rohgas in radialer Richtung nach außen geführt und schließlich über den Abführabschnitt 116 abgeführt werden.
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Die Strömungselemente 110 und somit auch die Strömungskanäle sind dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass sich durch die Rotation der Welle 112 mitsamt des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 um eine Rotationsachse 118 eine flüssigkeitsabtrennende Wirkung ergibt. Vorzugsweise werden Flüssigkeitstropfen, insbesondere Öltröpfchen, aus dem Rohgas abgeschieden, so dass im Bereich des Abführabschnitts 116 einerseits flüssiges Öl und andererseits von Ölnebel größtenteils befreites Reingas aus dem Stapel 108 aus Strömungselementen 110 abgeführt wird.
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Bei der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 wird das zu reinigende Rohgas über eine Zuführvorrichtung 120 beispielsweise in einem Bereich oberhalb des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 in das Gehäuse 102 eingeleitet.
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Insbesondere ist ein Anschlussstutzen 122 zur Zuführung des Rohgases zu dem Gehäuse 102 und/oder in das Gehäuse 102 vorgesehen.
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Der Anschlussstutzen 122 ist vorzugsweise so ausgebildet und/oder derart innerhalb des Gehäuses 102 fortgeführt, dass das Rohgas bezüglich der Rotationsachse 118 in radialer Richtung nach innen und somit letztlich zur Welle 112 und dem Zuführabschnitt 114 des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 geleitet werden kann.
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Über eine Abführvorrichtung 124 kann vorzugsweise das von Ölnebel weitestgehend befreite Reingas aus dem Gehäuse 102 abgeführt werden.
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Auch die Abführvorrichtung 124 umfasst hierzu vorzugsweise ein Anschlussstutzen 122.
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Die Abführvorrichtung 124 ist vorzugsweise ebenfalls in einem Bereich oberhalb des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 angeordnet.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Abführvorrichtung 124 oberhalb der Zuführvorrichtung 120 angeordnet ist. Innerhalb des Gehäuses 102 ist dann vorzugsweise eine Strömungsführung derart vorgesehen, dass das zugeführte Rohgas und das abzuführende Reingas separat voneinander und/oder voneinander getrennt geführt werden können.
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Insbesondere dann, wenn sowohl die Zuführvorrichtung 120 als auch die Abführvorrichtung 124 oberhalb des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 angeordnet sind, kann sich eine unerwünschte Strömungsführung innerhalb des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 ergeben. Insbesondere kann es bei herkömmlichen Ausgestaltungen der Abscheidevorrichtung 100 passieren, dass lediglich die oberen Strömungselemente 110 im Stapel 108 oder zumindest hauptsächlich diese von dem zu reinigenden Gasstrom durchströmt werden. Dies kann zu einer reduzierten Abscheideeffizienz führen.
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Bei der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 ist daher eine Strömungsoptimierung vorgesehen.
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Die Abscheidevorrichtung 100 umfasst insbesondere eine Zwischenwand 126, welche den Stapel 108 aus Strömungselementen 110 im Wesentlichen zylindermantelförmig umgibt.
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Die Zwischenwand 126 ist in radialer Richtung beabstandet von dem Stapel 108 aus Strömungselementen 110 angeordnet. Insbesondere ist ein innerer Spalt 128 zwischen dem Stapel 108 aus Strömungselementen 110 und der Zwischenwand 126 gebildet.
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Ferner ist die Zwischenwand 126 in radialer Richtung vorzugweise beabstandet von einer Gehäusewand 130, welche einen den Abscheideraum 104 hohlzylinderförmig umgebenen Teil des Gehäuses 102 bildet.
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Zwischen der Zwischenwand 126 und der Gehäusewand 130 ist vorzugsweise ein äußerer Spalt 132 gebildet.
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Die Zwischenwand 126 erstreckt sich vorzugsweise ausgehend von einem Deckenabschnitt 134 des Abscheideraums 104 entgegen der Schwerkraftrichtung nach unten und/oder parallel zur Rotationsachse 118, insbesondere bis über ein unteres Ende des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 hinaus.
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Die Zwischenwand 126 ist dabei vorzugsweise fluiddicht mit dem Deckenabschnitt 134 verbunden und/oder einstückig mit dem den Deckenabschnitt 134 bildenden Gehäuseteil 103 des Gehäuses 102 ausgebildet. Der äußere Spalt 132 mündet an seinem bezüglich der Schwerkraftrichtung oberen Ende vorzugsweise in einen Auslassraum 136, an welchen sich der Anschlussstutzen 122 der Abführvorrichtung 124 anschließt.
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Das durch das Gehäuse 102 hindurchgeführte Gas muss somit aufgrund der Zwischenwand 126 bis in einen Bereich des Abscheideraums 104 unterhalb des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 nach unten geführt werden, bis es über den äußeren Spalt 132 nach oben über den Auslassraum 136 und die Abführvorrichtung 124 abgeführt werden kann.
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Der Stapel 108 aus Strömungselementen 110 wird hierdurch vorzugsweise in optimierter Weise durchströmt. Insbesondere werden hierdurch vorzugsweise die Strömungselemente 110 im Wesentlichen gleichmäßig zur Abscheidung von Flüssigkeitströpfchen, insbesondere Ölnebel, genutzt.
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Die Zwischenwand 126 bildet vorzugsweise zugleich eine Strömungsumlenkung 138, wodurch eine weitere Abscheideeffizienzerhöhung realisiert werden kann.
Die Strömungsumlenkung 138 ist insbesondere eine Umlenkung um 180°.
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Eine Strömungsrichtung im inneren Spalt 128, insbesondere eine effektive Strömungsrichtung, ist somit vorzugsweise der derjenigen im äußeren Spalt 132 entgegengesetzt.
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Die Abscheidevorrichtung 100 umfasst vorzugsweise eine Antriebsvorrichtung 140 zum drehenden Antreiben des Stapels 108 aus Strömungselementen 110.
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Die Antriebsvorrichtung 140 umfasst insbesondere eine Motorvorrichtung 142, beispielsweise einen Elektromotor 144, welcher über die Welle 112 mit dem Stapel 108 aus Strömungselementen 110 gekoppelt ist.
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Der Stapel 108 aus Strömungselementen 110 bildet zusammen mit der Welle 112 vorzugsweise eine Abscheideeinheit 106, welche mittels des Elektromotors 144 antreibbar ist.
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Die Abscheideeinheit 106 ist somit insbesondere ein Rotationsabscheider 148 oder bildet einen Rotationsabscheider 148.
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Die Abscheidevorrichtung 100 umfasst ferner vorzugsweise eine Drainage 150, über welche mittels der Abscheideeinheit 106 abgeschiedenes Fluid, insbesondere Öl, aus dem Abscheideraum 104 des Gehäuses 102 abgeführt werden kann.
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Die Drainage 150 umfasst insbesondere einen Sammelkanal 152, welcher im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und unterhalb des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 angeordnet ist.
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Die Zwischenwand 126 bildet vorzugsweise eine Abscheidewand 154, an welcher aus dem Stapel 108 aus Strömungselementen 110 abgeführte, insbesondere herausgeschleuderte, Öltröpfchen abgeschieden werden.
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Die Öltröpfchen agglomerieren spätestens hier vorzugsweise zu größeren Öltropfen und fließen in der Schwerkraftrichtung nach unten ab.
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Aufgrund der Rotation der Abscheideeinheit 106 mit vorzugsweise hoher Drehzahl ergibt sich im inneren Spalt 128 eine Ringströmung, wodurch letztlich auch an der Abscheidewand 124 abfließendes Öl in Umfangsrichtung beschleunigt und/oder befördert wird.
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Ein zuverlässiges Abfließen des abgeschiedenen Öls in der Schwerkraftrichtung nach unten kann hierdurch behindert werden.
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Die Abscheidewand 154, insbesondere die Zwischenwand 126, umfasst daher vorzugsweise eine oder mehrere Ablaufkanten 156.
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Die eine oder die mehreren Ablaufkanten 156 erstrecken sich vorzugsweise sowohl längs der Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse 118.
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Die eine oder die mehreren Ablaufkanten 156 sind beispielsweise spiralförmig ausgebildet und/oder angeordnet.
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Insbesondere ist eine der Rotationsachse 118 zugewandte Innenseite der Zwischenwand 126 mit der einen oder den mehreren Ablaufkanten 156 versehen.
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Mittels der einen oder der mehreren Ablaufkanten 156 ergibt sich vorzugsweise eine Barriere oder ein Hindernis für das an der Abscheidewand 154 fließende oder strömende Öl. Insbesondere wird eine praktisch ausschließlich in Umfangsrichtung gerichtete Strömung zugunsten einer in der Schwerkraftrichtung nach unten gerichteten Strömung umgelenkt.
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Das im Stapel 108 aus Strömungselementen 110 abgeschiedene Öl kann hierdurch effizient nach unten zu der Drainage 150 abgeführt werden.
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Die Zwischenwand 126 wird an ihrem bezüglich der Schwerkraftrichtung unteren Ende von dem Gasstrom umströmt. Hierbei kann es abhängig von der Ausgestaltung der Zwischenwand 126 vorkommen, dass an der Zwischenwand 126 nach unten fließendes Öl mit dem Gasstrom mitgerissen und hierdurch erneut von dem Gasstrom aufgenommen wird.
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Das in dem Bereich der Zwischenwand 126 bereits als Reingas vorliegende Gas wird somit erneut verunreinigt.
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Zur Vermeidung dieses Effekts oder zumindest zur Verringerung desselben umfasst die Zwischenwand 126 daher vorzugsweise einen oder mehrere Ablaufvorsprünge 158, welche insbesondere in axialer Richtung, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse 118, über einen hohlzylinderförmigen Abschnitt der Zwischenwand 126 hinausragen, vorzugsweise in der Schwerkraftrichtung nach unten hinausragen.
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Der eine oder die mehreren Ablaufvorsprünge 158 ragen vorzugsweise in den Sammelkanal 152 hinein, so dass das abgeschiedene Öl direkt in den Sammelkanal 152 eingeleitet werden kann.
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Es kann vorgesehen sein, dass der eine oder die mehreren Ablaufvorsprünge 158 mittels einer Kontaktfläche 160 an einem weiteren Bauteil, insbesondere Gehäuseteil 103, des Gehäuses 102 angrenzen. Hierdurch kann insbesondere vermieden werden, dass die Zwischenwand 126 an ihrem bezüglich der Schwerkraftrichtung unteren Ende vollständig umströmt wird. Eine Wiederaufnahme des bereits abgeschiedenen Öls in den Reingasstrom wird hierdurch vorzugsweise weiter minimiert.
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Wie insbesondere der schematischen perspektivischen Darstellung der Zwischenwand 126 in 2 zu entnehmen ist, münden die eine oder die mehreren Ablaufkanten 156 vorzugsweise in den Bereich der Ablaufvorsprünge 158.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Abscheidevorrichtung 100 ein oder mehrere Strömungsleitelemente 162 umfasst.
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Diese sind insbesondere im Bereich des äußeren Spalts 132 vorgesehen.
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Das eine oder die mehreren Strömungsleitelemente 162 sind beispielsweise an die Zwischenwand 126 und/oder die Gehäusewand 130 angeformt und/oder einstückig mit derselben ausgebildet.
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Ein oder mehrere Strömungsleitelemente 162 sind insbesondere als im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse 118 ausgerichtete Rippen ausgebildet.
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Mittels der Strömungsleitelemente 162 kann insbesondere eine Rückführung des Rohgases entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben optimiert werden.
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Vorzugsweise dienen die Strömungsleitelemente 162 zur Reduktion und/oder Vermeidung einer Drallströmung im äußeren Spalt 132.
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Wie insbesondere den 1 und 3 zu entnehmen ist, kann die Zwischenwand 126 beispielsweise zusammen mit dem Deckenabschnitt 134 des Gehäuses 102 und/oder der Gehäusewand 130 als ein einstückiges Gehäuseteil 103 ausgebildet sein.
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Dies Gehäuseteil 103 bildet insbesondere ein bezüglich der Rotationsachse 118 in axialer Richtung mittiges Gehäuseteil 103m, an welches sich in axialer Richtung beidseitig weitere Gehäuseteile 103 anschließen. Diese weiteren Gehäuseteile 103 sind insbesondere mittels Schweißverfahren, insbesondere Kunststoffschweißverfahren, mit diesem mittigen Gehäuseteil 103m verbunden.
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Insbesondere ist eines der weiteren Gehäuseteile 103 ein Deckelelement 164 zum Abdecken des Auslassraums 136.
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Zudem ist ein weiteres Gehäuseteil 103 vorzugsweise ein Gehäuseteil 103, in welches der Sammelkanal 152 eingeformt ist und/oder welches der Aufnahme und/oder Befestigung der Antriebsvorrichtung 140 dient.
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Eine in 4 dargestellte zweite Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform im Westlichen dadurch, dass die Antriebsvorrichtung 140 in ein Gehäuseteil 103 integriert ist.
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Das Gehäuseteil 103 ist insbesondere ein Bodenabschnitt 166 des Gehäuses 102 oder bildet den Bodenabschnitt 166 des Gehäuses 102.
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Die Antriebsvorrichtung 140 umfasst einen Elektromotor 144.
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Der Elektromotor 144 umfasst insbesondere einen in das Gehäuseteil 103 fest integrierten Stator 168 sowie einen an der Welle 112 festgelegten Rotor 170.
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Die Welle 112 ist vorzugsweise mit einer Lagervorrichtung 172 an dem Gehäuseteil 103 gelagert.
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Insbesondere sind mehrere Lagerelemente 174, beispielsweise Kugellager, zur Lagerung der Welle 112 samt des daran angeordneten Rotors 170 an dem Gehäuseteil 103 vorgesehen.
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Der Stator 168 und/oder die Lagerelemente 174 sind vorzugsweise bei der Herstellung des Gehäuseteils 103 in dasselbe integriert, beispielsweise umgossen und/oder umspritzt, und/oder nachträglich befestigt, insbesondere angeschraubt.
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Dadurch, dass das Gehäuseteil 103 vorzugsweise sowohl eine Lagervorrichtung 172 als auch den Stator 168 aufnimmt oder umfasst, ergibt sich vorzugsweise eine besonders genaue Positionierung der Welle 112 und/oder des Rotors 170 relativ zu dem Stator 168 und/oder dem Gehäuseteil 103.
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Dadurch, dass das Gehäuseteil 103 zudem einen Bodenabschnitt 166 oder einen sonstigen Abschnitt, beispielsweise Deckenabschnitt 134, des Gehäuses 102 bildet, können vorzugsweise Dichtstellen, Fügestellen etc., welche aus der Verbindung von mehreren Bauteilen miteinander entstehen, reduziert werden. Auch hierdurch ergibt sich vorzugsweise eine höhere Fertigungsgenauigkeit und/oder eine höhere Dichtheit des Gehäuses 102.
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Wie 4 ferner zu entnehmen ist, kann bei einer alternativen Ausgestaltung der Zwischenwand 126 vorgesehen sein, dass ein äußerer Spalt 132 nicht vollständig umlaufend offen ist, sondern dass der äußere Spalt 132 unterteilt ist und einerseits der Rohgaszuführung und andererseits der Reingasabführung dient.
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Über den äußeren Spalt 132 kann somit einerseits Rohgas zu dem Zuführabschnitt 114 des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 zugeführt werden. Ferner kann über den äußeren Spalt 132 separat hiervon, insbesondere fluidwirksam getrennt hiervon, gereinigtes Reingas entgegen der Schwerkraftrichtung an dem Stapel 100 aus Strömungselementen 110 vorbei nach oben geführt werden.
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Die Abscheidevorrichtung 100 gemäß der in 4 dargestellten zweiten Ausführungsform umfasst vorzugsweise einen Nachabscheider 176.
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Der Nachabscheider 176 ist insbesondere oberhalb des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 angeordnet.
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Insbesondere mündet der rohgasseitige Teil des äußeren Spalts 132 vorzugsweise in den Nachabscheider 176.
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Der Nachabscheider 176 dient insbesondere der Verlangsamung der Reingasströmung und/oder der zusätzlichen Durchströmung und/oder Umströmung von Abscheideelementen (in 4 nicht dargestellt).
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Alternativ oder ergänzend zu einem Nachabscheider 176 kann ein Vorabscheider 178 vorgesehen sein.
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Der Vorabscheider 178 ist vorzugsweise zwischen dem Anschlussstutzen 122 der Zuführvorrichtung 120 und dem Zuführabschnitt 114 des Stapels 108 aus Strömungselementen 110 angeordnet.
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Mittels des Vorabscheiders 178 können insbesondere große Fluidtropfen, insbesondere Öltropfen, aus dem zu reinigenden Rohgas abgeschieden werden, bevor das Rohgas in den Rotationsabscheider 148 eingeleitet wird.
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Der Vorabscheider 178 umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Abscheideelemente, insbesondere Umlenkelemente, Prallelemente, Durchströmelemente etc.
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Der Vorabscheider 178 und der Nachabscheider 176 sind insbesondere in einem gemeinsamen zylindrischen Bereich innerhalb des Gehäuses 102, vorzugsweise oberhalb des Stapels 108 aus Strömungselementen 110, angeordnet.
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Insbesondere nehmen der Vorabscheider 178 und der Nachabscheider 176 unterschiedliche Segmente, insbesondere sich ergänzende Segmente, eines insgesamt kreiszylindrischen Abschnitts des Innenraums des Gehäuses 102 in Anspruch.
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Im Übrigen stimmt die in 4 dargestellte zweite Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in 5 dargestellte dritte Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 100 unterscheidet sich von der in 4 dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der Vorabscheider 178 über eine Verbindungsöffnung 180 mit der Drainage 150 verbunden ist.
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Hierdurch können vorzugsweise im Vorabscheider 178 abgeschiedene Verunreinigungen, insbesondere Öl, der Drainage 150 zugeführt und über dieselbe abgeführt werden.
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Es können jedoch auch separate Drainagen 150 einerseits für den Vorabscheider 178 und andererseits für den Rotationsabscheider 148 und/oder den Nachabscheider 176 vorgesehen sein.
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Im Übrigen stimmt die in 5 dargestellte dritte Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 4 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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In den 6 und 7 sind eine vierte bzw. eine fünfte Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 100 dargestellt.
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Gemäß 6 ist dabei vorgesehen, dass ein Gehäuseteil 103, in welches ein Stator 168 der Antriebsvorrichtung 140 integriert ist, zugleich noch einen Steckeranschluss 182 umfasst.
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Eine elektrische Ansteuerung und/oder Stromversorgung des Stators 168 kann somit über den Steckeranschluss 182 und das Gehäuseteil 103 ohne zwischengeschaltete Bauteilschnittstellen oder sonstige Fügebereiche erfolgen.
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Gemäß der in 7 dargestellten fünften Ausführungsform ist zudem die Integration von weiteren Kanälen 184, insbesondere eines Drainagekanals und/oder Sammelkanals 152, in das Gehäuseteil 103 vorgesehen.
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Die in 7 dargestellte fünfte Ausführungsform entspricht somit in mehrerlei Hinsicht der in 4 dargestellten zweiten Ausführungsform.
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Im Übrigen stimmen die in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen der Abscheidevorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in den 8 bis 16 dargestellte sechste Ausführungsform einer Abscheidevorrichtung 100 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen im Wesentlichen dadurch, dass die Rotationsachse 118 des Rotationsabscheiders 148 im eingebauten Zustand der Abscheidevorrichtung 100 liegend ausgerichtet ist. Insbesondere ist die Rotationsachse 118 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet.
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Hierdurch sowie durch einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale kann vorzugsweise ein besonders platzsparender Aufbau der Abscheidevorrichtung 100 ermöglicht werden.
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Wie insbesondere den beiden Explosionsdarstellungen in den 9 und 10 zu entnehmen ist, unterscheidet sich die sechste Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 zudem insbesondere im Aufbau des Gehäuses 102 von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.
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Das Gehäuse 102 umfasst dabei ein mittleres Gehäuseteil 103m, welches den Abscheideraum 104 im Wesentlichen hohlzylinderförmig oder zylindermantelförmig umgibt, sowie mehrere Deckelelemente 164 zum Verschließen von in dem mittleren Gehäuseteil 103m ausgebildeten Öffnungen.
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Insbesondere sind zwei in axialer Richtung das mittlere Gehäuseteil 103m verschließende Deckelelemente 164a und mehrere in radialer Richtung die hohlzylinderförmige Gehäusewand 130 ergänzende oder zusätzlich abdeckende seitliche Deckelelemente 164s vorgesehen.
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Eines der axialen Deckelelemente 164a ist beispielsweise eine Abdeckplatte, welche mit beispielsweise zwei Anschlussstutzen 122 versehen ist. Diese Anschlussstutzen 122 sind insbesondere Bestandteil der Zuführvorrichtung 120 bzw. der Abführvorrichtung 124.
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Mittels dieses axialen Deckelelements 164a werden vorzugsweise mehrere Kammern, welche sich in axialer Richtung an den Abscheideraum 104 anschließen, abgedeckt und/oder voneinander getrennt.
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Diese Kammern sind insbesondere Bestandteil eines Vorabscheiders 178 und/oder eines Nachabscheiders 176. Insbesondere sind hierbei eine Vorkammer 186, welche Bestandteil des Vorabscheiders 178 ist, und ein Auslassraum 136, welcher Bestandteil des Nachabscheiders 176 sein kann, vorgesehen.
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Die Vorkammer 186 kann zudem an einen Vorabscheideraum 188 des Vorabscheiders 178 angrenzen oder diesen umfassen.
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Insbesondere ist zwischen der Vorkammer 186 und dem Vorabscheideraum 188 eine Strömungsumlenkung vorgesehen. Ferner können (nicht dargestellte) ergänzende Abscheideelemente in der Vorkammer 186 und/oder dem Vorabscheideraum 188 vorgesehen sein.
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Das weitere axiale Deckelelement 164a, welches dem vorstehend beschriebenen axialen Deckelelement 164a gegenüberliegend angeordnet ist, umfasst vorzugsweise eine Statoraufnahme 189 zur Aufnahme des Stators 168 des Elektromotors 144 der Antriebsvorrichtung 140.
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Ferner umfasst dieses axiale Deckelelement 164a vorzugsweise mehrere Befestigungsstellen 190 zum Befestigen eines oder mehrerer Lagerelemente 174 der Lagervorrichtung 172.
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Die Statoraufnahme 189 wird insbesondere mittels einer Endplatte 192 abgedeckt, insbesondere auf einer dem Rotationsabscheider 148 gegenüberliegenden Seite des die Statoraufnahme 189 umfassenden axialen Deckelelements 164a.
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Die Endplatte 192 umfasst vorzugsweise ferner ein oder mehrere, beispielsweise zwei, Steckeranschlüsse 182, über welche der Elektromotor 144 ansteuerbar und/oder mit Strom versorgbar ist.
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Die Endplatte 192 ist vorzugsweise selbst ein axiales Deckelelement 164a.
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Die seitlichen Deckelelemente 164s dienen insbesondere der Ergänzung des Gehäuses 102 um ein oder mehrere Strömungsführungen 194.
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Insbesondere können mittels des einen oder der mehreren seitlichen Deckelelemente 164s Kanäle zur Verbindung unterschiedlicher Bereiche und Innenräume des Gehäuses 102 miteinander vorgesehen sein.
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Ein seitliches Deckelelement 164s kann dabei beispielsweise als Rückführung 196 dienen, mittels welcher beispielsweise ein mittels des Rotationsabscheiders 148 gereinigter Gasstrom nach dem Durchströmen des Rotationsabscheiders 148 im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse 118 an dem Rotationsabscheider 148 vorbeiführbar ist. Insbesondere kann hierdurch die Abführvorrichtung 124 auf derselben Seite des Rotationsabscheiders 148 angeordnet sein wie die Zuführvorrichtung 120, wobei vorzugsweise zugleich gewährleistet ist, dass der Stapel 108 aus Strömungselementen 110 im Wesentlichen von einem axialen Ende radial innen liegend bis zu einem weiteren axialen Ende radial außen liegend durchströmt wird.
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Ein weiteres seitliches Deckelelement 164s ist beispielsweise Bestandteil eines Nachabscheiders 176 und verbindet beispielsweise die Rückführung 196 mit dem Auslassraum 136. Hierbei sind beispielsweise ein oder mehrere Strömungsumlenkungen 138 vorgesehen, um insbesondere unerwünschterweise ausgetragene und mit dem bereits gereinigten Gasstrom mitgerissene Öltröpfchen aus dem Reingas abscheiden zu können, bevor dieses über die Abführvorrichtung 124 abgeführt wird.
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Zudem kann bei der Abscheidevorrichtung 100 vorgesehen sein, dass beispielsweise mittels eines seitlichen Deckelelements 164s ein oder mehrere Drainageräume, insbesondere ein Hauptdrainageraum 198 und/oder ein Nebendrainageraum 200, abgedeckt und/oder vervollständigt werden.
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Dieses insbesondere seitliche Deckelelement 164s bildet insbesondere eine Drainageabdeckung 202, welche vorzugsweise ebenfalls an dem mittleren Gehäuseteil 103m festgelegt oder festlegbar ist.
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Im montierten Zustand der Abscheidevorrichtung 100, insbesondere in einem Fahrzeug, ist die Drainageabdeckung 202 vorzugsweise in einem bezüglich der Schwerkraftrichtung unten liegenden Bereich der Gehäusewand 130 angeordnet.
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Im Abscheideraum 104 anfallendes abgeschiedenes Öl kann hierdurch einfach aus dem Abscheideraum 104 in den Hauptdrainageraum 198 gelangen.
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Der eine oder die mehreren Nebendrainageräume 200 grenzen vorzugsweise in Schwerkraftrichtung unten an den Vorabscheideraum 188 und/oder den Auslassraum 136 an und ermöglichen in diesem Bereich die Ölabführung.
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Die Drainageabdeckung 202 kann ein oder mehrere Anschlussstutzen 122 aufweisen, über welche das abgeschiedene Öl abführbar ist.
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Zudem kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Ventilelemente 204 an der Drainageabdeckung 202 angeordnet und/oder in dieselbe integriert sind.
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Das eine oder die mehreren Ventilelemente 204 sind dabei insbesondere als Umbrellaventile und/oder Rückschlagventile ausgebildet und dienen dazu, eine unerwünschte Rückströmung von Gas und/oder Öl in den Vorabscheideraum 188 und/oder den Auslassraum 136 zu verhindern.
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Dadurch, dass bei der in den 8 bis 16 dargestellten sechsten Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 100 mehrere Deckelelemente 164 zum Ergänzen und/oder Vervollständigen des den Abscheideraum 104 umgebenden Gehäuseteils 103 vorgesehen sind, kann vorzugsweise eine optimierte Strömungsführung innerhalb des Gehäuses 102 ermöglicht werden, wobei zugleich vorzugsweise eine platzsparende Ausgestaltung der Abscheidevorrichtung 100 ermöglicht wird.
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Die Deckelelemente 164 können beispielsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem mittleren Gehäuseteil 103m und/oder miteinander verbunden werden.
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Insbesondere können Kunststoff-Schweißverbindungen und/oder Schraubverbindungen vorgesehen sein.
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Bei weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsformen von Abscheidevorrichtungen 100 können beliebige Merkmale der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert sein.
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Beispielsweise könnte auch bei der in den 8 bis 16 dargestellten sechsten Ausführungsform der in ein Gehäuseteil 103 integrierte Stator 168 gemäß der in den 4 oder 7 dargestellten zweiten bzw. fünften Ausführungsform vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012104598 A1 [0002]
- DE 19914166 A1 [0002]
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- DE 10350562 A1 [0002]
- EP 1532352 A1 [0002]
- US 6755896 A [0002]
- DE 102013207058 A1 [0002]
