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Die Erfindung bezieht sich auf einen
Flüssigkeitsabscheider,
insbesondere einen Ölabscheider, nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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In der Druckschrift
DE 196 42 219 A1 wird ein Ölabscheider
beschrieben, welcher als Teil einer Entlüftungseinrichtung für die Reinigung
von Entlüftungsgasen
aus einem Kurbelgehäuse
einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Der Ölabscheider umfasst als Filtereinrichtung
in dem Gehäuse
eine Labyrinthabscheideeinheit, welche aus in den Strömungsweg
des Entlüftungsgases
einragenden Strömungsrippen
besteht, die Strömungshindernisse
bilden, welche von dem Entlüftungsgas
umströmt
werden. An den Strömungsrippen
werden die Öltröpfchen aus dem
Entlüftungsgas
abgeschieden und anschließend über eine
Abströmöffnung aus
dem Gehäuse
abgeleitet. Dieser Labyrinthabscheideeinheit ist eine Feinfilterstufe
nachgeordnet, bestehend aus einem Polyestervlies, durch das das
Entlüftungsgas
im Anschluss an die Labyrinthabscheideeinheit geführt wird.
Im weiteren Verlauf wird das gereinigte Gas aus dem Gehäuse des Ölabscheiders
ausgeleitet und in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine geführt.
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Mittels der zweistufigen Filterung
ist es zwar möglich,
zunächst
in der Labyrinthabscheidung aus dem Entlüftungsgas Grobölpartikel
und anschließend im
Polyestervlies auch feinere Öl anteile
herauszufiltern. Insbesondere die festen Bestandteile verstopfen
im Laufe einer längeren
Betriebsdauer aber das Vlies, so dass die Reinigungsleistung nachlässt und das
Entlüftungsgas
in nicht vollständig
gereinigter Weise aus dem Ölabscheider
ausgeleitet und in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine gelangt.
Die Restverschmutzung im Entlüftungsgas
kann bei der Verbrennung im Motor zu einem verschlechterten Abgasverhalten
führen.
Nachteilig ist auch, dass durch das Verstopfen des Vlieses ein erhöhter Druck aufgewendet
werden muss, damit das Entlüftungsgas
durch das Vlies strömen
kann.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, mit
konstruktiv einfachen Maßnahmen
die Reinigungsleistung und Lebensdauer in einem Flüssigkeitsabscheider
zu verbessern.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Unteransprüche
geben zweckmäßige Weiterbildungen
an.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Abscheideeinrichtung
im Gehäuse
des Flüssigkeitsabscheiders
als Nassfilter ausgebildet ist, bestehend aus einem Flüssigkeitssumpf,
durch den das zu reinigende Lüftungsgas
geleitet wird. Dieses Prinzip entspricht dem einer Wasserpfeife,
indem die flüssigen Bestandteile
im Gas – sowie
auch feste Bestandteile – beim
Durchleiten des Gasstromes durch den Flüssigkeitssumpf von der dort
enthaltenen Flüssigkeit zumindest
teilweise aufgenommen werden. Hierbei hat sich gezeigt, dass insbesondere
die feinen Ölpartikel
bzw. festen Partikel im Gasstrom von der Flüssigkeit im Sumpf absorbiert
werden. Die verbliebenen Partikel im Entlüftungsgas, welche auch nach dem
Durchleiten durch den Flüssigkeitssumpf
noch im Gas enthalten sind, können
mit konventionellen, bekannten Methoden in nachgeschalteten Filtereinrichtungen,
welche zweckmäßig ebenfalls
Bestandteil des Flüssigkeitsabscheiders sind,
abgeschieden werden. Die Reinigungsleistung und die Lebensdauer
wird mithilfe des vorgeschalteten Flüssigkeitssumpfes insgesamt
wesentlich verbessert.
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Das Entlüftungsgas wird durch Erzeugen
eines Druckgefälles
zwischen der Anströmseite
und der Abströmseite
des Flüssigkeitssumpfes
durch diesen hindurchgeführt.
Das Entlüftungsgas
wird zweckmäßig über ein
in den Flüssigkeitssumpf
einragendes Zuleitungsrohr zugeführt,
welches vorteilhaft von oben in den Sumpf einragt und im Falle eines Ölabscheiders
für ein
Kurbelgehäuse
einer Brennkraftmaschine die unter Druck stehenden Entlüftungsgase aus
dem Kurbelgehäuse
heranführt.
Auf der Abströmseite
befindet sich zweckmäßig ein
Unterdruckrohr – das
im Falle eines Ölabscheiders
mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine kommuniziert -, über das
die gereinigten Entlüftungsgase
aus dem Gehäuse
des Flüssigkeitsabscheiders
ausgeleitet werden. Die Abström-
bzw. Reinseite des Flüssigkeitssumpfes
ist zweckmäßig identisch
mit der Flüssigkeitsoberfläche außerhalb
des einragenden Zuleitungsrohres. Das eingeführte Entlüftungsgas steigt nach dem Ausströmen aus
dem Zuleitungsrohr aufgrund seiner erheblich geringeren Dichte im
Vergleich zur Flüssigkeit
sowie aufgrund des auf der Reinseite herrschenden Unterdruckes in
dem Flüssigkeitssumpf
nach oben.
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Um eine zu starke und unzulässige Verschmutzung
der reinigenden Flüssigkeit
im Flüssigkeitssumpf
zu verhindern, kann es zweckmäßig sein, kontinuierlich
oder diskontinuierlich dem Sumpf Flüssigkeit über eine Zuströmöffnung zuzuführen und über eine
Abströmöffnung Flüssigkeit
abzuleiten. Hierdurch ist ein regelmäßiger Austausch der reinigenden
Flüssigkeit
gewährleistet.
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Dem Flüssigkeitssumpf, der zweckmäßig die erste
Reinigungsstufe darstellt, können
eine oder auch mehrere weitere Reinigungseinheiten nachgeschaltet
sein, welche vorteilhaft oberhalb des am Boden des Gehäuses befindlichen
Flüssigkeitssumpfes angeordnet
sind. Dem Flüssigkeitssumpf
unmittelbar nachfolgend ist bevorzugt eine Grobölfiltereinheit mit einem Grobfilterelement
nachgeordnet, in welchem die großen Öl- oder Flüssigkeitspartikel ausgefiltert werden,
die sich in dem Entlüftungsgas
nach dem Durchlaufen des Flüssigkeitssumpfes
noch befinden. Zwischen der Abströmseite des Flüssigkeitssumpfes und
der Grobölfiltereinheit
kann ein Gitter bzw. eine Wabe vorgesehen sein, welche die Blasenbildung
in der Flüssigkeit
des Flüssigkeitssumpfes
eindämmt und
darüber
hinaus bei Fahrten auf geneigtem oder unebenem Untergrund das Niveau
des Flüssigkeitsspiegels
stabilisiert.
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Der Grobölfiltereinheit kann eine weitere
Abscheideeinheit nachgeordnet sein, welche labyrinthartig aufgebaut
ist und in der das Entlüftungsgas
in den Strömungsweg
einragende Strömungshindernisse überwinden
muss, an denen verbliebene Flüssigkeitspartikel
im Gas abgeschieden werden.
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Als weitere Filterstufe kann der
Labyrinthabscheideeinheit eine Feinfiltereinheit mit einem Vliesfilter
nachgeordnet sein. Nach dem Durchströmen des Feinfilters wird das
gereinigte Gas zweckmäßig aus
dem Abscheider ausgeleitet.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in welcher
ein als Ölabscheider
ausgeführter
Flüssigkeitsabscheider
dargestellt ist.
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Bei dem in 1 dargestellten Flüssigkeitsabscheider 1 handelt
es sich um einen Ölabscheider, welcher
als Bestandteil einer Entlüftungseinrichtung für ein Kurbelgehäuse einer
Brennkraftmaschine eingesetzt wird und in welchem Entlüftungsgase
aus dem Kurbelgehäuse
von mitgeführten Ölbestandteilen
gerei nigt werden. Der Flüssigkeits-
bzw. Ölabscheider 1 besitzt
ein zylindrisches Gehäuse 2,
auf dessen Boden ein als Ölsumpf
ausgebildeter Flüssigkeitssumpf 3 mit Ö1 aufgestaut
ist, welches zur Reinigung von zugeführten Entlüftungsgasen verwendet wird.
Die Entlüftungsgase
werden in Pfeilrichtung 5 über ein Zuleitungsrohr 4,
welches von oben zentrisch durch das Gehäuse 2 geführt ist
und dessen eine Stirnseite in den Ölsumpf eintaucht, in diesen von
oben eingeleitet. Die in den Ölsumpf 3 einmündende Stirnseite
des Zuleitungsrohres 4 bildet die Anströmseite für den Ölsumpf, über die die Entlüftungsgase
unter Druck in den Ölsumpf
eingeleitet werden. Im Ölsumpf
werden insbesondere kleine Ölpartikel
aus den Entlüftungsgasen
von dem Öl
des Ölsumpfes
aufgenommen. Die gasförmigen
Bestandteile einschließlich
der verbliebenen Ölpartikel im
Entlüftungsgasstrom
strömen
radial außerhalb
der Mündung
des Zuleitungsrohres 4 im Ölsumpf 3 nach oben
und steigen über
die Oberfläche
des Ölsumpfes auf,
die die Abströmseite
des Ölsumpfes
bildet.
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Auf der Oberfläche des Ölsumpfes 3 liegt eine
Wabe bzw. ein Gitter 6 auf, in welches Durchströmöffnungen
für das
Aufsteigen der Entlüftungsgase
eingebracht sind. Dem Gitter 6 kommt eine niveauregulierende
bzw. -stabilisierende Funktion zu, indem die Blasenbildung, hervorgerufen
durch das aufsteigende Entlüftungsgas
im Ölsumpf 3,
eingedämmt
wird und außerdem
bei Fahrten auf geneigtem und unebenem Untergrund eine Niveauänderung
bzw. -verschiebung des Flüssigkeitsspiegels weitgehend
unterbunden oder zumindest reduziert wird.
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Oberhalb des Gitters 6 befindet
sich eine Grobölfiltereinheit
7 im Gehäuse 2 des Ölabscheiders,
die im Strömungsweg
des Entlüftungsgases dem Ölsumpf 3 nachgeordnet
ist. Die Grobölfiltereinheit 7 umfasst
ein Grobfilterelement 8 in einem eigenen Subgehäuse 9,
welches einen geringfügig
kleineren Durchmesser als das Gehäuse 2 des Ölabscheiders
aufweist, so dass ein Ringspalt zwischen Außenseite des Subgehäuses 9 und
Innenwand des Gehäuses 2 gebildet
ist. Das Grobfilterelement 8 wird wie mit den Pfeilen dargestellt
axial von unten nach oben von dem aufsteigenden Entlüftungsgas
durchströmt;
hierbei werden Grobpartikel aus dem Entlüftungsgas herausgefiltert.
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Axial oberhalb der Grobölfiltereinheit 7 befindet
sich eine Labyrinthabscheideeinheit 10, die eine Mehrzahl
von Rippen 11 umfasst, welche als Strömungshindernisse im Strömungsweg
des der Grobölfiltereinheit 7 nachgeordneten
Labyrinthabscheideeinheit 10 angeordnet sind. Das die Grobölfiltereinheit 7 verlassende
Entlüftungsgas
steigt unmittelbar benachbart zur Außenwandung des Zuleitungsrohres 4 axial
in die nachgeordnete Labyrinthabscheideeinheit 10 auf und
wird dort radial von innen nach außen um mehrere in den Strömungsweg einragende
Rippen 11 gelenkt. Im Boden 12 der Labyrinthabscheideeinheit 10 befinden
sich Abströmöffnungen, über die
an den Rippen 11 abgeschiedenes Öl nach unten abfließen kann.
Das abfließende Öl trifft
auf die Mantelfläche
des Subgehäuses 9 der Grobfiltereinheit 7 auf
und wird über
die Mantelfläche durch
den Spalt zwischen Subgehäuse 9 und
Innenwand des Gehäuses 2 nach
unten in den Ölsumpf 3 geleitet.
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Nach dem Verlassen der Labyrinthabscheideeinheit
wird das von den weiteren Ölpartikeln
gereinigte Entlüftungsgas
10 im radial außen
liegenden Bereich axial nach oben abgeleitet und einer weiteren
Filtereinheit zugeführt,
bei der es sich um eine Feinfiltereinheit 13 mit einem
Vliesfilter 14 handelt, der von den von der Labyrinthabscheideeinheit 10 aufsteigenden
Entlüftungsgasen
radial von außen nach
innen durchströmt
wird. Anschließend
wird das gereinigte Gas axial aus einem das Zuleitungsrohr 4 umgreifenden
Ringraum nach oben in einen Sammelraum 15 geleitet, von
dem ein Unterdruckrohr 16 abzweigt, über das das gereinigte Entlüftungsgas aus
dem Gehäuse 2 des Ölabscheiders
ab geleitet und insbesondere in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine
eingeleitet wird.
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Um einen Austausch der Flüssigkeit
im Flüssigkeitssumpf 3 sicherzustellen,
kann diesem über ein Ölrohr 17 Flüssigkeit
bzw. Öl
zugeführt
werden, das in das Zuleitungsrohr 4 einmündet, über das
die noch ungereinigten Entlüftungsgase
in den Ölabscheider 1 eingeleitet
werden. Die Mündungsstelle des Ölrohres 17 in
das Zuleitungsrohr 4 befindet sich außerhalb des Gehäuses 2 des Ölabscheiders,
so dass einströmendes Öl und einströmendes Entlüftungsgas
näherungsweise über die
axiale Länge
des Ölabscheiders
zusammen nach unten in den Ölsumpf 3 geführt werden
und bereits im Zuleitungsrohr 4 eine erste Abscheidung
von Öltröpfchen aus
dem Entlüftungsgas
stattfinden kann, indem beim Herabströmen durch das Zuleitungsrohr 4 Flüssigkeitspartikel
im Entlüftungsgas
von der über
das Ölrohr 17 zuströmenden Flüssigkeit
aufgenommen werden. In der Nähe
des Bodens ist in die Außenwand
des Gehäuses 2 ein
Ablaufstutzen 18 eingebracht, über den Öl aus dem Ölsumpf 3 abströmen kann.
Auf diese Weise ist ein gleich bleibender Flüssigkeitsspiegel im Ölsumpf gewährleistet.
Die Zufuhr von Öl über das Ölrohr 17 kann
entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.