DE10251940A1 - Zentrifugalabscheider - Google Patents
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Abstract
Ein Zentrifugalabscheider zur Abscheidung von Öl aus einem Gasstrom, insbesondere bei der Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, besitzt ein Gehäuse (2), in dem Strömungsleitvorrichtungen angeordnet sind. Die Strömungsleitvorrichtungen sind mit einer Antriebswelle (3) verbunden. In das Gehäuse (2) mündet ein Gaseinlaß (5) und aus dem Gehäuse (2) führt ein Gasauslaß (6) sowie ein Ölauslaß (7). Eine einfach herstellbare und funktionssichere Anordnung ergibt sich, wenn das Gehäuse (2) drehfest gehalten ist und in dem Gehäuse (2) ein Laufrad (14) mit eine Zentrifugalströmung bewirkenden Schaufeln (11) um die Längsachse (4) der Antriebswelle (3) rotierend angeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalabscheider zur Abscheidung von Öl aus einem Gasstrom, insbesondere zur Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
- Aus der
DE 198 03 872 A1 ist ein Zentrifugalabscheider bekannt, der ein Gehäuse mit darin angeordneten Schikanen zur Strömungsumleitung aufweist. Der Zentrifugalabscheider ist fest mit einer Antriebswelle verbunden und wird von dieser rotierend angetrieben. Um das gereinigte Gas von dem zu reinigenden Gas zu trennen, ist die Abdichtung des rotierenden Gehäuses gegenüber angrenzenden, feststehenden Bauteilen notwendig. Die notwendige Abdichtung birgt jedoch die Gefahr von Leckagen. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugalabscheider der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der einfach und funktionssicher aufgebaut ist.
- Diese Aufgabe wird durch einen Zentrifugalabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Es ist vorgesehen, daß das Gehäuse des Zentrifugalabscheiders drehfest gehalten ist. In dem Gehäuse ist ein Laufrad um die Längsachse der Antriebswelle rotierend angeordnet, das Schaufeln aufweist, die eine Zentrifugalströmung erzeugen. Der im Gehäuse ausgebildete Gasauslaß muß somit nicht gegenüber relativ dazu bewegten Bauteilen abgedichtet werden. Das Laufrad rotiert berührungslos in dem Gehäuse, so daß Relativbewegungen und der damit verbundene Verschleiß vermieden sind. Gleichzeitig ergibt sich ein einfacher Aufbau des Zentrifugalabscheiders.
- Vorteilhaft ist der Gaseinlaß am Umfang der Antriebswelle zwischen Gehäuse und Antriebswelle angeordnet und umgibt die Antriebswelle vollständig. Der Gaseinlaß erfolgt dabei etwa parallel zur Längsachse der Antriebswelle. Der am Umfang der Antriebswelle ausgebildete Gaseinlaß ist einfach herstellbar und ermöglicht eine gleichmäßige Einströmung des zu reinigenden Gases. Vorteilhaft sind Gaseinlaß und Gasauslaß auf gegenüberliegenden Seiten einer sich senkrecht zur Längsachse der Antriebswelle erstreckenden Trennwand angeordnet, wobei auf der dem Gaseinlaß zugewandten Seite der Trennwand Schaufeln angeordnet sind. Durch die Trennwand wird eine direkte Verbindung zwischen Gaseinlaß und Gasauslaß vermieden. Die auf der dem Gaseinlaß zugewandten Seite der Trennwand angeordneten Schaufeln beschleunigen die Strömung radial nach außen. Hierdurch können Öltröpfchen in Richtung auf den Außenumfang des Gehäuses beschleunigt und dort aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Eine zusätzliche Beschleunigung des Gasstroms und ein damit verbundener Druckaufbau am Gehäuse umfang kann erreicht werden, wenn die sich in Richtung der Längsachse der Antriebswelle erstreckende Breite des Gehäuses in einem Bereich zwischen Gaseinlaß und dem Außenumfang der Schaufeln radial nach außen abnimmt. Vorteilhaft erstreckt sich die Trennwand von der Antriebswelle radial nach außen bis zum Außenumfang der Schaufeln. Eine Erhöhung des am Umfang des Gehäuses aufgebauten Drucks ergibt sich, wenn auf der dem Gasauslaß zugewandten Seite der Trennwand eine Zentripetalströmung erzeugende Schaufeln angeordnet sind. Die Antriebswelle ist insbesondere die Nockenwelle oder Ausgleichswelle einer Brennkraftmaschine. Vorteilhaft ist das Gehäuse am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeformt.
- Eine einfache Ausbildung des Zentrifugalabscheiders ergibt sich, wenn die Antriebswelle im Gehäuse in axialem Abstand von einer Gehäusewand endet. Das das Laufrad aufweisende Ende der Antriebswelle ist somit freitragend ausgebildet. Zweckmäßig ist der Gasauslaß gegenüber den dem Gasauslaß zugewandten Schaufeln radial nach innen versetzt. Der Ölauslaß ist insbesondere am Umfang des Gehäuses angeordnet.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Zentrifugalabscheider.
- Der in der Figur dargestellte Zentrifugalabscheider
1 besitzt ein Gehäuse2 , das drehfest angeordnet ist. Das Ge häuse ist insbesondere am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeformt. Das Gehäuse2 ist weitgehend rotationssymmetrisch zur Längsachse4 einer Antriebswelle3 ausgebildet. Das Gehäuse2 besitzt eine Vorderwand18 , die in Richtung auf die Längsachse4 der Antriebswelle3 aufgewölbt ist. Die Längsachse4 stellt gleichzeitig die Symmetrieachse des Gehäuses2 dar. Im Bereich der Antriebswelle3 besitzt die Vorderwand18 des Gehäuses2 eine konzentrisch zur Längsachse4 angeordnete, insbesondere kreisförmig ausgebildete Öffnung17 . Durch die Öffnung17 ragt die Antriebswelle3 in das Gehäuse2 . Zwischen der Antriebswelle3 und dem Gehäuse2 ist ein Zwischenraum gebildet, der sich kreisförmig zwischen dem Außenumfang der Antriebswelle3 und der Öffnung17 erstreckt und der den Gaseinlaß5 bildet. - Innerhalb des Gehäuses
2 ist ein Laufrad14 drehfest mit der Antriebswelle3 verbunden. Im Bereich des Wellenendes19 ist am Laufrad14 eine Trennwand8 ausgebildet, die sich senkrecht zur Längsachse4 der Antriebswelle3 radial nach außen erstreckt. Die Trennwand8 ist somit etwa scheibenförmig ausgebildet. Auf der dem Gaseinlaß5 zugewandten Seite 9 der Trennwand8 weist das Laufrad14 Schaufeln11 auf, die sich insbesondere etwa parallel zur Längsachse4 radial nach außen erstrecken und die eine Zentrifugalströmung erzeugen. Auf der der Vorderwand18 zugewandten Seite verlaufen die Schaufeln11 parallel zur Vorderwand18 des Gehäuses2 . Die Trennwand8 erstreckt sich bis etwa an den Außenumfang13 der Schaufeln11 . Am Außenumfang16 des Gehäuses2 ist ein Ölauslaß7 angeordnet, der sich schlitz förmig und parallel zur Längsachse4 der Antriebswelle3 erstreckt. Zwischen dem Außenumfang16 des Gehäuses2 und dem Außenumfang13 der Schaufeln11 ist ein Ringraum24 gebildet. - Auf der dem Gasauslaß
6 zugewandten Seite 10 der Trennwand8 sind am Laufrad14 Schaufeln12 angeordnet. Die Schaufeln12 erstrecken sich dabei in einem schmalen Bereich vom Außenumfang13 der Schaufeln11 radial nach innen. Der Gasauslaß6 ist radial zur Längsachse4 innerhalb der Schaufeln12 angeordnet und schließt insbesondere in radialer Richtung direkt an die Schaufeln12 an. Gegenüber der Längsachse3 der Antriebswelle4 ist der Gasauslaß6 somit axial versetzt angeordnet. Das Wellenende19 der Antriebswelle3 besitzt zur Rückwand15 des Gehäuses2 , in der auch der Gasauslaß ausgebildet ist, einen axialen Abstand a. Die Antriebswelle3 mit dem Laufrad14 ist somit im Gehäuse2 berührungslos beweglich. Die Breite b des Gehäuses2 , die parallel zur Längsachse4 der Antriebswelle3 gemessen ist, nimmt in einem Bereich zwischen dem Gaseinlaß5 und dem Außenumfang13 der Schaufeln11 radial nach außen hin ab. Der Abstand d zwischen der Trennwand8 und der Rückwand15 des Gehäuses ist dabei konstant, während der Abstand c zwischen der Trennwand8 und der Vorderwand18 des Gehäuses2 in einem Bereich der Trennwand8 radial nach außen abnimmt. Der Abstand c auf der dem Gaseinlaß5 zugewandten Seite ist dabei jedoch an jeder Stelle größer als der Abstand d auf der dem Gasauslaß6 zugewandten Seite 10. - Im Betrieb des Zentrifugalabscheiders
1 rotiert die Antriebswelle3 in Richtung des Pfeils20 um die Längsachse4 . Zu reinigendes Gas strömt etwa in Richtung des Pfeils21 axial in das Gehäuse2 und in den Bereich des Laufrads14 ein und wird durch die Rotation des Laufrads14 radial nach außen beschleunigt. Im Ringraum24 zwischen dem Außenumfang13 der Schaufeln11 und dem Außenumfang16 des Gehäuses2 findet ein Druckaufbau im Gas statt. Dadurch wird Öl aus dem Gas abgetrennt und fließt durch den Ölauslaß7 in Richtung des Pfeils22 aus dem Gehäuse2 . Das gereinigte Gas strömt auf die dem Gasauslaß6 zugewandte Seite 10 der Trennwand8 und von dort durch den Gasauslaß6 in Richtung des Pfeils23 aus dem Gehäuse2 . - Bei geringen Drehzahlen der Antriebswelle
3 kann der Zentrifugalabscheider1 als Vorabscheider eingesetzt werden. Bei größeren Drehzahlen oder durch die Vergrößerung des Durchmessers des Laufrads14 und des Gehäuses2 ist auch ein Einsatz als Endabscheider zweckmäßig. Über die Dimensionierung und die Anpassung der Drehzahl kann der Zentrifugalabscheider1 so an die benötigte Abscheideleistung angepaßt werden.
Claims (11)
- Zentrifugalabscheider zur Abscheidung von Ö1 aus einem Gasstrom, insbesondere bei der Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (
2 ), in dem Strömungsleitvorrichtungen angeordnet sind, die mit einer Antriebswelle (3 ) verbunden sind, wobei in das Gehäuse ein Gaseinlaß (5 ) mündet und aus dem Gehäuse (2 ) ein Gasauslaß (6 ) sowie ein Ölauslaß (7 ) führt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2 ) drehfest gehalten und in dem Gehäuse (2 ) ein Laufrad (14 ) mit eine Zentrifugalströmung bewirkenden Schaufeln (11 ) um die Längsachse (4 ) der Antriebswelle (3 ) rotierend angeordnet ist. - Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (
5 ) am Umfang der Antriebswelle (3 ) zwischen Gehäuse (2 ) und Antriebswelle (3 ) angeordnet ist und die Antriebswelle vollständig umgibt. - Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (
5 ) und der Gasauslaß (6 ) auf gegenüberliegenden Seiten (9 ,10 ) einer sich senkrecht zur Längsachse (4 ) der Antriebswelle (3 ) erstreckenden Trennwand (8 ) angeordnet sind, wobei auf der dem Gaseinlaß (5 ) zugewandten Seite (9 ) der Trennwand (8 ) Schaufeln (11 ) angeordnet sind. - Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Richtung der Längsachse (
4 ) der Antriebswelle (3 ) erstreckende Breite (b) des Gehäuses (2 ) in einem Bereich zwischen Gaseinlaß (5 ) und dem Außenumfang (13 ) der Schaufeln (11 ) radial nach außen abnimmt. - Zentrifugalabscheider nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (
8 ) sich von der Antriebswelle (3 ) radial nach außen bis zum Außenumfang (13 ) der Schaufeln (11 ) erstreckt. - Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Gasauslaß (
6 ) zugewandten Seite (10 ) der Trennwand eine Zentripetalströmung erzeugende Schaufeln (12 ) angeordnet sind. - Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (
3 ) die Nockenwelle oder die Ausgleichswelle einer Brennkraftmaschine ist. - Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (
2 ) am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeformt ist. - Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (
3 ) im Gehäuse (2 ) in axialem Abstand (a) vor einer Gehäusewand (15 ) endet. - Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasauslaß (
6 ) gegenüber den dem Gasauslaß (6 ) zugewandten Schaufeln (12 ) radial nach innen versetzt ist. - Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölauslaß (
7 ) am Umfang (16 ) des Gehäuses (2 ) angeordnet ist.
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