DE10300729A1

DE10300729A1 - Zentrifugal-Ölabscheider

Info

Publication number: DE10300729A1
Application number: DE10300729A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Durst; Pius Dr. Trautmann
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2003-01-11
Filing date: 2003-01-11
Publication date: 2004-07-22
Also published as: WO2004063538A3; US20060090430A1; EP1581726A2; WO2004063538A2; US7445653B2

Abstract

Ein Zentrifugal-Ölabscheider umfasst einen in einem Gehäuse angeordneten Tellerseparator mit mehreren auf Abstand zueinander liegenden Tellern, zwischen denen Strömungswege für ein zu reinigendes Gas gebildet sind. Die Strömungswege verbinden einen auf der radialen Außenseite des Tellerseparators liegenden Anströmraum mit einem innen liegenden, axialen Abströmkanal. Über ein als Verdichterrad ausgeführtes Rotationselement, das im Bereich einer axialen Stirnseite des Tellerseparators angoerdnet ist, wird dem Anströmraum unter Druck stehendes Gas zugeführt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugal-Ölabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der Druckschrift DE 100 44 615 A1 wird ein Zentrifugal-Ölabscheider beschrieben, der zur Abscheidung von Öl in den Entlüftungsgasen eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Der Zentrifugal-Ölabscheider besitzt einen drehbar gelagerten und antreibbaren Tellerseparator in einem Abscheidergehäuse, der aus einer Mehrzahl übereinander gestapelter und etwa konisch ausgebildeter Teller besteht, die auf Abstand zueinander gehalten sind, wodurch Strömungskanäle zwischen benachbarten Tellern des Tellerseparators gebildet werden. Zwischen den Tellern können zur Führung der Strömung und zur Stabilisierung des Tellerstapels linien- oder punktförmige Stege auf die Ober- oder Unterseite der Teller aufgebracht werden. Der Tellerseparator wird radial von außen nach innen von dem Entlüftungsgas durchströmt, wobei die Öltröpfchen im Entlüftungsgas an der Unterseite der Teller sedimentieren und durch die aufgrund der Drehbewegung des Tellerseparators entstehenden Zentrifugalkräfte sowie die schräg abfallenden Tellerwände wieder radial nach außen geschleudert werden und über eine im Boden des Abscheidergehäuses angeordnete Auslassöffnung abgeleitet werden.

Durch die Rotationsbewegung des Tellerseparators können in den Strömungswegen zwischen benachbarten Tellern grundsätzlich radial nach außen gerichtete Strömungen entstehen, welche der Strömung des Entlüftungsgases von der radial außen liegenden Anströmseite zu einem innen liegenden, axialen Abströmkanal entgegenwirken. Um dennoch eine eindeutig festgelegte Strömungsrichtung radial von außen nach innen zu gewährleisten, muss zwischen der Anströmseite und der Abströmseite ein Mindestdruckgefälle herrschen, damit sich trotz der Drehung des Tellerseparators eine Hauptströmrichtung von außen nach innen ausbilden kann. Ein gewisser Druckverlust im Ölabscheider ist hierbei unvermeidlich.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Druckverlust in einem Zentrifugalölabscheider zu minimieren.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Bei dem erfindungsgemäßen Ölabscheider ist zusätzlich zu dem Tellerseparator ein Rotationselement im Gehäuse vorgesehen, welches als Verdichterrad ausgeführt und im Bereich einer axialen Stirnseite des Tellerseparators angeordnet ist. Dem Verdichterrad wird über eine Einströmöffnung im Gehäuse das zu reinigende Gas zugeführt, welches vom Verdichterrad auf einen erhöhten Druck verdichtet wird, wobei die Druckseite des Verdichterrades – die Abströmseite des Verdichterrades – mit dem Anströmraum des Tellerseparators verbunden bzw. gegebenenfalls auch identisch ist. Das Verdichterrad stellt einen in den Zentrifugal-Ölabscheider integrierten Druckerzeuger dar, der den Druckverlust zwischen Eingangs- und Ausgangsseite des Ölabscheiders zu reduzieren hilft. Mittels des Verdichters wird auf der Anströmseite des Tellerseparators ein erhöhter Druck generiert, der die Durchströmung des Tellerseparators radial von außen nach innen unterstützt. Auch bei einer Rotation des Tellerseparators ermöglicht der über das Verdichterrad erhöhte Druck auf der Anströmseite die radiale Durchströmung von außen nach innen.

In einer vorteilhaften Ausführung umfasst das Verdichterrad Drehschaufeln, welche mit einem der stirnseitigen Teller des Tellerseparators verbunden sind. Der Tellerseparator ist zweckmäßig drehbar im Gehäuse gelagert und wird von einem ihm zugeordneten Antriebsmotor angetrieben, wobei bei einer Rotation des Tellerseparators automatisch auch das Verdichterrad angetrieben und das zugeleitete Gas von Verdichterrad in den Anströmraum gefördert und auf einen erhöhten Druck verdichtet wird. In dieser Ausführung kann ein separater Antrieb für das Verdichterrad entfallen.

Gemäß einer alternativen Ausführung kann es aber auch zweckmäßig sein, das Verdichterrad konstruktiv vom Tellerseparator zu entkoppeln und das Verdichterrad unabhängig von dem Tellerseparator drehbar zu lagern sowie über einen ihm zugeordneten Motor anzutreiben. In dieser Ausführung kann der Tellerseparator auch drehfest im Gehäuse des Ölabscheiders angeordnet sein; gegebenenfalls kommt aber auch eine drehbare und vom Verdichterrad unabhängige Lagerung des Tellerseparators im Gehäuse in Betracht.

Bei einer einteiligen Ausführung des Verdichterrades mit dem stirnseitigen Teller des Tellerseparators wird im Unterschied zum Stand der Technik aufgrund der auf die Verdichtung optimierten Form des Verdichterrades eine relative Druckerhöhung auf der Anströmseite des Tellerseparators erzielt, wobei sich die insgesamt bewegte Masse nur geringfügig um die Masse des Verdichterrades erhöht. Die Antriebsleistung für die Rotation von Tellerseparator und Verdichterrad kann hierfür jedoch im Wesentlichen gleich bleiben.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Zentrifugal-Ölabscheider mit einem Tellerseparator und einem im Bereich einer Stirnseite des Tellerseparators angeordneten Verdichterrad,
2 in perspektivischer Darstellung einen Zentrifugal-Ölabscheider mit einem als Kreiselpumpe ausgeführten Verdichterrad.
Der in 1 dargestellte Zentrifugal-Ölabscheider 1 umfasst einen Tellerseparator 3, der drehbar in einem Gehäuse 2 gelagert ist und über einen Motor M antreibbar ist. Der Tellerseparator 3 besitzt eine Mehrzahl übereinander geschichteter, etwa konusförmig ausgebildeter Teller 4, die auf Abstand zueinander angeordnet sind und zwischen denen Strömungswege 6 gebildet sind. Der Tellerseparator 3 ist radial von einem Anströmraum 7 umgeben, der zwischen einer zylindrischen Innenwand des Gehäuses 2 und der radialen Außenseite des Tellerseparators gebildet ist. Über den Anströmraum 7 wird der Tellerseparator 3 radial von außen angeströmt, wobei das zu entlüftende Gas wie in Pfeilrichtung dargestellt durch die Strömungswege 6 zwischen den benachbarten Tellern 4 radial nach innen strömt und über einen inneren, axial verlaufenden Abströmkanal als gereinigtes Gas axial abgeführt und aus dem Gehäuse 2 abgeleitet wird. Aufgrund der Konusform der Teller 4 besitzen die Strömungswege 6 zwischen benachbarten Tellern zusätzlich zu der radialen auch eine axiale Komponente. Zwischen den Tellern können zur Führung der Strömung und zur Stabilisierung des Tellerstapels linien- oder punktförmige Stege auf die Ober- oder Unterseite der Teller aufgebracht werden.
Im Bereich des dem Boden des Gehäuses benachbarten, stirnseitigen Tellers 4' des Tellerseparators ist ein Verdichterrad 5 drehbar gelagert, welches zweckmäßig fest mit dem stirnseitigen Teller 4' verbunden ist und gemeinsam mit dem Tellerseparator 3 umläuft. Auch das Verdichterrad 5 ist ebenso wie der Tellerseparator 3 radial von dem Anströmraum 7 umgeben. Das Verdichterrad 5 fördert über eine axiale Einströmöffnung 9 zugeführtes Entlüftungsgas, welches in einen radial innen liegenden Einströmraum 10 einströmt, radial von innen nach außen in den Anströmraum 7 hinein. Über das Verdichterrad 5 wird das eingeströmte Entlüftungsgas auf einen höheren Druck verdichtet, unter dem das Entlüftungsgas aus dem Anströmraum 7 radial über die Strömungswege 6 zwischen den Tellern 4 nach innen abströmt. Hierbei können Öltröpfchen im Entlüftungsgas an den Wandungen der Teller 4 sedimentieren und aufgrund der Schrägstellung der Teller sowie aufgrund der Zentrifugalkräfte, erzeugt durch die Rotation des Tellerseparators 3 radial nach außen in den Anströmraum 7 abfließen. Über eine im Boden des Gehäuses 2 im Bereich des Anströmraumes 7 vorgesehene Abflussöffnung 11 kann das abgeschiedene Ö1 aus dem Gehäuse des Ölabscheiders abgeleitet werden. Die sich am Boden des Anströmraumes 7 sammelnden, abgeschiedenen Öltröpfchen werden aufgrund des im Anströmraum herrschenden relativen Überdruckes mit Druck über die Abflussöffnung 11 aus dem Gehäuse 2 ausgeschieden.
In 2 sind die Schaufeln des Verdichterrades 5 dargestellt, das drehbar im Gehäuse 2 des Ölabscheiders 1 gelagert ist. Das Verdichterrad 5 kann auch unabhängig vom Tellerseparator ausgebildet und antreibbar sein. Der Tellerseparator 3 ist in 2 nur andeutungsweise dargestellt und befindet sich in dem sich axial an das Verdichterrad 5 anschließenden Bereich.
Der Zentrifugal-Ölabscheider wird insbesondere zur Abscheidung von Öl in Entlüftungsgasen aus einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Darüber hinaus sind aber auch Anwendungen aus weiteren Gebieten der Technik möglich, bei denen eine Tropfenabscheidung aus Gasströmungen durchgeführt werden soll.

Claims

Zentrifugal-Ölabscheider (1), insbesondere in einer Entlüftungseinrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, mit einem in einem Gehäuse (2) angeordneten Tellerseparator (3), der mehrere auf Abstand liegende Teller (4, 4') umfasst, zwischen denen Strömungswege (6) für ein zu reinigendes Gas gebildet sind, wobei die Strömungswege (6) einen auf der radialen Außenseite des Tellerseparators (3) liegenden Anströmraum (7), dem über eine Einströmöffnung (9) im Gehäuse (2) das zu reinigende Gas zuführbar ist, mit einem innen liegenden, axialen Abströmkanal (8) im Tellerseparator (3) verbinden, und mit einem Rotationselement im Gehäuse (2) des Ölabscheiders (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationselement als Verdichterrad (5) ausgeführt ist, das im Bereich einer axialen Stirnseite des Tellerseparators (3) angeordnet ist, wobei der Saugseite des Verdichterrads (5) über die Einströmöffnung (9) Gas zuführbar ist und die Druckseite des Verdichterrads (5) mit dem Anströmraum (7) kommuniziert.
Zentrifugal-Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterrad (5) Drehschaufeln umfasst, die mit einem stirnseitigen Teller (4') des Tellerseparators (3) verbunden sind.
Zentrifugal-Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterrad (5) eine Kreiselpumpe ist, die unabhängig vom Tellerseparator (3) ausgebildet ist.
Zentrifugal-Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tellerseparator (3) drehbar im Gehäuse (2) gelagert und motorisch antreibbar ist.
Zentrifugal-Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teller (4, 4') des Tellerseparators (3) konusförmig ausgebildet sind.
Zentrifugal-Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Anströmraum (7) eine Abflussöffnung (11) für abgeschiedenes Öl vorgesehen ist.