DE10350562B4

DE10350562B4 - Vorrichtung zur Aufbereitung von Schmieröl

Info

Publication number: DE10350562B4
Application number: DE2003150562
Authority: DE
Inventors: Götz von Dr. Esebeck; Dirk Dipl.-Ing. Zeimer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: DE10350562A1

Abstract

Vorrichtung zum Abtrennen von Verunreinigungen aus einem Schmieröl einer Brennkraftmaschine mit einer Ölzentrifuge, einem Ölabscheider für die Kurbelgehäusegase und einer vom Schmieröldruck beaufschlagten Antriebsturbine zum Antrieb des Ölabscheiders und der Ölzentrifuge, wobei die Ölzentrifuge, der Ölabscheider und die Antriebsturbine koaxial zueinander auf einer gemeinsamen hohlen Welle angeordnet sind, die mit einer im wesentlichen vertikalen Ausrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse von der Ölzentrifuge, dem Ölabscheider und der Antriebsturbine drehbar gelagert ist, wobei ferner die hohle Welle einen Zutrittskanal für das zu behandelnde Schmieröl und einen weiteren Zutrittskanal für die Kurbelgehäusegase aufweist und beide Zutrittskanäle durch ein Verschlusselement von einander getrennt sind, und wobei im Gehäuse ein gemeinsamer Ablaufkanal zum Abführen von gereinigtem Schmieröl von der Ölzentrifuge und von einem aus den Kurbelgehäusegasen abgetrennten Schmierölanteil von dem Ölabscheider in den Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabscheider (9) ein Tellerseparator (10) ist, dass die Antriebsturbine (8) als Peltonturbine ausgebildet...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von Verunreinigungen aus einem Schmieröl einer Brennkraftmaschine mit einer Ölzentrifuge, einem Ölabscheider für die Kurbelgehäusegase und einer vom Schmieröldruck beaufschlagten Antriebsturbine zum Antrieb des Ölabscheiders und der Ölzentrifuge, wobei die Ölzentrifuge, der Ölabscheider und die Antriebsturbine koaxial zueinander auf einer gemeinsamen hohlen Welle angeordnet sind, die mit einer im wesentlichen vertikalen Ausrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse von der Ölzentrifuge, dem Ölabscheider und der Antriebsturbine drehbar gelagert ist, wobei ferner die hohle Welle einen Zutrittskanal für das zu behandelnde Schmieröl und einen weiteren Zutrittskanal für die Kurbelgehäusegase aufweist und beide Zutrittskanäle durch ein Verschlusselement von einander getrennt sind, und wobei im Gehäuse ein gemeinsamer Ablaufkanal zum Abführen von gereinigtem Schmieröl von der Ölzentrifuge und von einem aus den Kurbelgehäusegasen abgetrennten Schmierölanteil von dem Ölabscheider in den Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
Aus der DE 43 06 431 C2 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Ölzentrifuge und als weiteren Schmierölreiniger einen Ölfilter. Beide Schmierölreinigungselemente sind in einem gemeinsamen Gehäuse koaxial zueinander auf einer vertikal verlaufenden Längsmittelachse des Gehäuses angeordnet, wobei die Abtrennung der Verunreinigungen aus dem Schmieröl auf Grund unterschiedlicher technischer Verfahren erfolgt. Hierdurch ergibt sich der Nachteil, dass ein Teil der im zugeführten Schmierölstrom vorhandenen Druckenergie für den Antrieb der Ölzentrifuge nicht genutzt werden kann, da diese im Ölfilter auf Grund des hohen Durchgangswiderstandes vernichtet wird.
Außerdem ist wegen der unterschiedlichen technischen Arbeitsverfahren eine optimale konstruktive Verknüpfung der beiden Reinigungselemente zur Erreichung einer optimalen Bauraumnutzung nicht möglich.
Schließlich ist auch noch von Nachteil, dass bei der bekannten Vorrichtung keine Möglichkeit zur Kurbelgehäusentlüftung vorgesehen ist.
Ferner ist aus der WO 02/20954 A1 eine Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung mit einem Tellerseparator zum Abtrennen der Verunreinigungen aus den Entlüftungsgasen bekannt.
Des Weiteren wird in der WO 97/31180 eine Vorrichtung zum Abtrennen von Verunreinigungen aus dem Schmieröl einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei der in einem gemeinsamen Gehäuse ein Schmierölfilter mit einem Kurbelgehäuseentlüftungsventil angeordnet sind.
Weiterhin ist aus der DE 199 14 166 A1 ein Ölabscheider zur Reinigung von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine bekannt. Der Ölabscheider zur Reinigung des im Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine enthaltenen Gases arbeitet rotatorisch und wird vom Motorschmierölstrom angetrieben.
Ferner ist aus der DE 100 44 615 A1 eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Entlüftungsvorrichtung mit einem Zentrifugal-Ölabscheider weist er einen Gemischeinlass für ein Öl-Luft-Gemisch und einen Luftauslass für Reinluft sowie einen Ölauslass für Öl auf.
Des Weiteren ist aus der DE 699 06 019 T2 eine Zentrifuge mit konischen Trennwänden bekannt, die durch eine von einer Strömungsstrahldüse mit Fluid beaufschlagten Aktionsturbine angetrieben wird. Die Aktionsturbine ist als Peltonturbine ausgeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die Reinigungselemente hinsichtlich ihrer Funktionalität und der Bauraumgestaltung optimiert sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ölabscheider ein Tellerseparator ist, dass die Antriebsturbine als Peltonturbine ausgebildet ist und dass die Ölzentrifuge, der Ölabscheider und die Antriebsturbine in von einander getrennten Gehäusekammern des Gehäuses angeordnet sind.
Üblicherweise arbeitet der Ölabscheider einer Kurbelgehäuseentlüftung nach dem Fliehkraftprinzip und damit nach dem gleichen Prinzip wie eine Ölzentrifuge.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit ein Schmierölreinigungskonzept geschaffen, welches zwei nach dem gleichen technischen Prinzip funktionierende Schmierölreinigungselemente umfasst. Wegen ihrer gleichen Funktionsprinzipen können beide Schmierölreinigungselemente so zusammengefasst werden, dass eine hinsichtlich Bauraum und Wirkungsgrad optimale Schmierölreinigungs-Vorrichtung geschaffen wird.
Schließlich zeichnet sich die erfindungsgemäße Schmierölreinigungs-Vorrichtung noch durch eine weitgehend vollständige Abtrennung der Rußpartikel aus dem Schmieröl aus, weshalb die Vorrichtung ein wichtiger Bestandteil für Dieselmotoren zur Erfüllung der anstehenden verschärften Abgasemissionen ist. Eine effektive Wirkungsweise der Vorrichtung wird erreicht, wenn der Ölabscheider der Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung als Tellerseparator ausgeführt ist, der gleichzeitig mit der Ölzentrifuge in Antriebsverbindung steht, so dass beide Schmierölreinigungselemente im Betrieb um eine gemeinsame Achse rotieren und über eine vom Schmieröl beaufschlagte Antriebsturbine gemeinsam angetrieben werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse der Schmierölreinigungsvorrichtung mit einer in vertikaler Richtung orientierten Drehachse an der Brennkraftmaschine angebaut ist. Dabei ist es für die Ausführung von Wartungsarbeiten günstig, wenn der Tellerseparator oberhalb der Ölzentrifuge angeordnet ist. Im Gehäuse sind getrennte Zutrittskanäle zur Ölzentrifuge und zum Tellerseparator und ein gemeinsamer Ableitungskanal vorgesehen.
Zur Erzielung einer kompakten Bauweise sind die Schmierölreinigungselemente auf einer gemeinsamen Achse montiert und über zwei Wälzlager im Gehäuse gelagert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer in einem schematischen Längsschnitt dargestellten Schmierölreinigungsvorrichtung dargestellt.
In der einzigen Darstellung ist mit 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abtrennung von Verunreinigungen aus dem Schmieröl einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine bezeichnet. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2, das in drei entlang einer Längsachse 3 axial hintereinander angeordnete Gehäusekammern 4, 5 und 6 zur Aufnahme der für den Betrieb der Vorrichtung notwendigen Komponenten unterteilt ist.
So ist in der mittleren Gehäusekammer 4 eine Ölzentrifuge 7 zur Reinigung von Schmieröl aus dem Hauptschmierölkreis angeordnet, die von einer in der Gehäusekammer 5 untergebrachten Antriebsturbine 8 angetrieben wird.
In der Gehäusekammer 6 ist schließlich ein weiterer Schmierölreiniger angeordnet, bei dem es sich gemäß der Erfindung um einen Ölabscheider 9 einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung handelt. Um dabei eine optimale Nutzung sämtlicher Komponenten der Vorrichtung 1 zu erreichen, ist der Ölabscheider 9 als Tellerseparator 10 ausgebildet, der über die Ölzentrifuge 7 gleichzeitig von der Antriebsturbine 8 angetrieben wird.
Bezüglich eines gemeinsamen Antriebes ist die Antriebsturbine 8 zusammen mit der Ölzentrifuge 7 und dem Tellerseparator 10 auf einer gemeinsamen Welle 11 angeordnet, die über zwei an den längsseitigen Gehäuseenden 12 und 13 vorgesehene Wälzlager 14 und 15 um die Längsachse 3 drehbbar im Gehäuse 2 gelagert ist.
Die Antriebsturbine 8 ist eine sich bekannte Peltonturbine und wird mit Schmieröl aus dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine betrieben, das über einen düsenartigen Leitungsstutzen 16 unter Druck auf die Schaufeln der Antriebsturbine geleitet wird.
Die Welle 11 ist hohl ausgebildet und wird so neben ihrer Lagerfunktion zusätzlich für die Zuführung der verunreinigten Kurbelgehäusegase in den Tellerseparator 10 bzw. des verunreinigten Schmieröls aus dem Schmierölkreis der Brennkraftmaschine in die Ölzentrifuge 8 genutzt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel bildet hierzu der den Tellerseparator 10 umfassende Teil der Welle 11 einen Zutrittskanal 17 für die Kurbelgehäusegase zum Tellerseparator 10 und der die Ölzentrifuge 7 und die Antriebsturbine 8 aufnehmende Teil der Welle 11 einen Zutrittskanal 18 für den Zulauf des Schmieröls zur Ölzentrifuge 7. Durch ein Verschlusselement 19 innerhalb der Welle 11 wird eine Vermischung von Entlüftungsgasen und Schmieröl verhindert. Selbstverständlich ist im Rahmen der Erfindung eine von der Welle 11 unabhängige Anordnung der Zutrittskanäle 17, 18 im Gehäuse 2 möglich.
Die über den Zutrittskanal 17 in den Tellerseparator 10 gelangenden Entlüftungsgase werden auf Grund der Zentrifugalwirkung in ihre flüssigen und gasförmigen Bestandteile getrennt, wobei der Schmierölanteil aus der Gehäusekammer 5 über einen Ablaufkanal 20 wieder in den Schmierölkreis abgeführt wird, während die gasförmigen Bestandteile über eine Entlüftungsleitung 21 der Ansaugluft der Brennkraftmaschine beigemischt werden.
In der Ölzentrifuge 7 wird das durch den Zutrittskanal 18 zugeführte verunreinigte Schmieröl ebenfalls durch Zentrifugalwirkung aufbereitet, in dem die Verunreinigungen aus dem Schmieröl abgetrennt werden, wobei das so gereinigte Öl aus der Ölzentrifuge 7 in den Ablaufkanal 20 und dort zusammen mit dem überschüssigen Schmieröl der Antriebsturbine 8 in einen mit dem Schmierölkreis verbundenen gemeinsamen Ableitungskanal 22 zurückgeführt wird. Die abgetrennten Verunreinigungen werden innerhalb der Ölzentrifuge 8 gesammelt.
Für einen optimalen Betrieb der Vorrichtung 1 wird diese mit einer im wesentlichen vertikalen Ausrichtung der Längsachse 3 an der Brennkraftmaschine angebaut. Hierbei ergibt sich eine Anordnung des Tellerseparators 10 oberhalb der Ölzentrifuge 7. Selbstverständlich ist eine andere Anordnung sämtlicher Bauelemente der Vorrichtung 1 denkbar.

Claims

Vorrichtung zum Abtrennen von Verunreinigungen aus einem Schmieröl einer Brennkraftmaschine mit einer Ölzentrifuge, einem Ölabscheider für die Kurbelgehäusegase und einer vom Schmieröldruck beaufschlagten Antriebsturbine zum Antrieb des Ölabscheiders und der Ölzentrifuge, wobei die Ölzentrifuge, der Ölabscheider und die Antriebsturbine koaxial zueinander auf einer gemeinsamen hohlen Welle angeordnet sind, die mit einer im wesentlichen vertikalen Ausrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse von der Ölzentrifuge, dem Ölabscheider und der Antriebsturbine drehbar gelagert ist, wobei ferner die hohle Welle einen Zutrittskanal für das zu behandelnde Schmieröl und einen weiteren Zutrittskanal für die Kurbelgehäusegase aufweist und beide Zutrittskanäle durch ein Verschlusselement von einander getrennt sind, und wobei im Gehäuse ein gemeinsamer Ablaufkanal zum Abführen von gereinigtem Schmieröl von der Ölzentrifuge und von einem aus den Kurbelgehäusegasen abgetrennten Schmierölanteil von dem Ölabscheider in den Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabscheider (9) ein Tellerseparator (10) ist, dass die Antriebsturbine (8) als Peltonturbine ausgebildet ist und dass die Ölzentrifuge (7), der Ölabscheider (9) und die Antriebsturbine (8) in von einander getrennten Gehäusekammern (4, 5, 6) des Gehäuses (2) angeordnet sind.
Vorrichtung zum Abtrennen von Verunreinigungen aus dem Schmieröl einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzentrifuge (7) und der Tellerseparator (10) mittels Wälzlager (14, 15) gemeinsam in dem Gehäuse (2) drehbar gelagert sind.
Vorrichtung zum Abtrennen von Verunreinigungen aus dem Schmieröl einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gereinigte Schmieröl aus der Ölzentrifuge (7), der aus den Kurbelgehäusegasen abgetrennte Schmierölanteil aus dem Ölabscheider (9, 10) zusammen mit überschüssigem Schmieröl der Antriebsturbine (8) in einen gemeinsamen mit dem Schmierölkreis verbundenen Ableitungskanal (22) geleitet wird.