DE19604708A1 - Zyklonabscheider für die Kurbelgehäuse-Entlüftung eines Verbrennungsmotors mit einem Entlüftungsventil - Google Patents
Zyklonabscheider für die Kurbelgehäuse-Entlüftung eines Verbrennungsmotors mit einem EntlüftungsventilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Zyklonabscheider für die Kur
belgehäuse-Entlüftung eines Verbrennungsmotors mit einem
Entlüftungsventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Aus US-PS 4 724 807 ist die Zusammenschaltung eines Zyklons
mit einem Entlüftungsventil bekannt, bei der der Zyklon und
das Entlüftungsventil getrennte Bauteile sind. Das Entlüf
tungsventil ist dort dem Zyklon in Strömungsrichtung vorge
schaltet, wobei der die Durchströmung bewirkende verminderte
Druck durch eine Ladeturbine oder die im Verbrennungsraum
des Motors entstehende Ansaugwirkung erzeugt sein kann. Der
Zyklon selbst ist dabei in mehreren konzentrischen, kreis
ringförmigen Abschnitten von außen nach innen durchströmt,
wobei sich das abgeschiedene Öl durch Schwerkraftwirkung im
äußeren Bereich des Zyklons ganz unten sammelt und von dort
der Ölwanne des Verbrennungsmotors zuführbar ist. Hieran ist
nachteilig, daß die getrennten Bauteile, nämlich Zyklon und
Entlüftungsventil, getrennt montiert werden müssen und die
erforderliche Leitungsverbindung von dem Entlüftungsventil
zu dem Zyklon besondere Abdichtungen erfordert.
Bekannt ist ferner eine gattungsgemäße Einrichtung aus
DE 31 28 470 A1. Dort ist bereits eine bauliche Einheit zwi
schen dem Entlüftungsventil und einem Zyklonabscheider gege
ben. Nachteilig bei jener Ausführung ist ein relativ
schlechter Abscheidegrad des Zyklonabscheiders.
Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit dem
Problem, eine gattungsgemäße Einrichtung konstruktiv einfach
und rationell herstellbar mit einem guten Wirkungsgrad des
Zyklonabscheiders zu schaffen. Außerdem soll die gesamte
Einrichtung möglichst klein bauen.
Gelöst wird dieses Problem durch eine Ausführung nach den
kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprü
che.
Besonders vorteilhaft ist es, den Querschnitt des Spiralka
nales des Zyklonabscheiders vom radial außen liegenden Ein
laß zu den Auslässen hin abnehmend auszuführen, um eine be
sonders gute Abscheidewirkung für das Öl zu erzielen.
Die gute Abscheidewirkung eines erfindungsgemäß mit einem
Spiralkanal versehenen Zyklonabscheiders ergibt sich daraus,
daß bei gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit innerhalb
des Spiralweges die Zentrifugalkraft in den enger werdenden
Windungen der Spirale zunimmt, so daß fortschreitend feinere
Öl-Partikel ausgeschleudert werden können, während schon
ausgeschleuderte Öl-Partikel bis in das Zentrum mitgerissen
werden. Bei in Strömungsrichtung enger werdendem Spiralka
nalquerschnitt wird diese Wirkung noch erhöht.
Der erfindungsgemäße Zyklonabscheider kann zusammen mit dem
zugehörigen Entlüftungsventil als Baueinheit in eine Aus
buchtung der Gehäusewand des Kurbelgehäuses von innen einge
steckt werden. In diesem Fall kann ein Teil der Begrenzungs
wände des Ölabscheiders mit zugehörigem Ansaugraum und Ent
lüftungsventil direkt durch die Wand des Kurbelgehäuses ge
bildet werden. Hierdurch kann Material eingespart werden. Es
ist in einem solchen Fall lediglich notwendig, den zu dem
Entlüftungsventil führenden Ansaugkanal durch die Außenwand
des Kurbelgehäuses hindurchzuführen. Alle anderen Teile des
Zyklonabscheiders können innerhalb des Kurbelgehäuses liegen
und von dort aus montiert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt.
Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Zyklonabscheider als Ein
baueinheit,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1 durch den
Zyklonabscheider,
Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2 durch den
Spiralkanal-Bereich des Zyklonabscheiders,
Fig. 4 einen in die Wand eines Kurbelgehäuses integrierten
Zyklonabscheider teils in Ansicht, teils im Schnitt
nach Linie IV-IV in Fig. 5,
Fig. 5 einen Schnitt durch den Zyklonabscheider nach Li
nie V-V in Fig. 4,
Fig. 6 einen in die Wand eines Kurbelgehäuses integrierten
Zyklonabscheider im Schnitt nach Linie VI-VI in
Fig. 7,
Fig. 7 einen Schnitt durch den Zyklonabscheider nach Li
nie VII-VII in Fig. 6.
Bei der Ausführung eines Zyklonabscheiders mit Entlüftungs
ventil nach den Fig. 1 bis 3 handelt es sich um ein Bauteil,
das in sich komplett in die Öffnung der Gehäusewand eines
Kurbelgehäuses 1 einsetzbar ist.
Der Zyklonteil dieses Bauteiles besteht aus einem Spiralka
nal 2 mit einem radial außen liegenden Einlaß 3 und zwei im
Zentrum der Spirale liegenden Auslässen, von denen einer un
ten liegend als Auslaßöffnung 4 abgeschiedenes Öl ab führt
und der andere oben liegend als Zyklon-Ansaugöffnung 5 in
einen Ansaugraum 6 führt. Der Ansaugraum 6 ist über ein Ent
lüftungsventil 7 mit einem Ansaugstutzen 8 verbunden, über
den ölhaltige Luft aus dem Kurbelgehäuse 1 angesaugt wird.
Die Ansaugung erfolgt mit Hilfe der zu den Brennräumen des
Verbrennungsmotors geführten Verbrennungsluft.
Das Entlüftungsventil 7 besteht aus einem den Ansaugraum 6
mit dem Ansaugstutzen 8 verbindenden Stutzen 9, dessen Öff
nung zu dem Ansaugraum 6 durch einen in eine Membran 10 in
tegrierten Ventilteller verschließbar ist. Die Membran 10
ist als eine flexible Kreisscheibe ausgebildet, die radial
außen in einem den Ansaugraum 6 bildenden Gehäuse 11 gela
gert ist. Die Lagerung ist derart, daß die Membran 10 dort
durch Aufsetzen eines Deckels 12 auf ein offenes Ansaugge
häuse 11 dicht eingespannt ist. Auf der von dem Ansaugraum 6
abgewandten Seite ist die Membran 10 Atmosphärendruck ausge
setzt. Die Membran 10 wird durch eine Feder 13 in Ventil-
Offenstellung gehalten. Die Federkraft ist derart ausgelegt,
daß unterhalb eines vorgebbaren Unterdruckes in dem Ansau
graum 6 das Entlüftungsventil 7 schließt.
An die Auslaßöffnung 4 für abgeschiedenes Öl schließt sich
eine in den Ölsumpf des Kurbelgehäuses führende Leitung 14
an. In diese Leitung 14 kann ein Schwimmerventil eingesetzt
sein, das bei zu hohem Unterdruck ein Ansaugen von Öl aus
dem Ölsumpf in den Zyklonabscheider verhindert. Eine solche
Schwimmerventil-Anordnung ist beispielsweise in
DE 42 14 324 A beschrieben.
Zur Befestigung an der Außenwand des Kurbelgehäuses 1 ist
der Zyklonabscheider mit Befestigungsflanschen 15 versehen.
Die Ölabscheidung erfolgt derart, daß bei in den Einlaß 3
eingetretener ölhaltiger Luft die Ölpartikel durch innerhalb
des Spiralkanales 2 erzeugte Zentrifugalkräfte an den Spi
ralkanalwänden abgeschieden werden. Das abgeschiedene Öl
fließt sodann zu der Auslaßöffnung 4, wozu der Boden des Zy
klonteiles entsprechend ausgebildet ist.
Eine besonders rationelle Herstellung des Zyklonabscheiders
mit Entlüftungsventil ergibt sich daraus, daß das fertige
Bauteil gehäusemäßig aus drei getrennt hergestellten Bautei
len zusammengesetzt ist. Eines dieser Bauteile ist der Zy
klonteil mit oben offenem Spiralkanal 2, mit dem fest und
dicht verbunden wird ein Ansaugraum-Gehäuseteil mit einer
obenliegenden Öffnung. In diese Öffnung wird die Membran 10
eingesetzt und mit einem den Ansaugraum abdeckenden Kunst
stoff-Schnappdeckel 12 verschlossen. Der Ansaugstutzen 8 ist
in das Gehäuseteil des Ansauggehäuses integriert.
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind in
den Fig. 4 bis 7 dargestellt.
In einer Wandung 101 eines Kurbelgehäuseraumes eines Ver
brennungsmotors ist eine Aufnahme 102 gebildet, die auf der
von dem Kurbelgehäuseraum abgewandten Seite von einer Wand
103 begrenzt ist. In diese Aufnahme 102 ist eine aus Zyklon
104 und Entlüftungsventil 105 bestehende Baueinheit vom In
neren des Kurbelgehäuseraumes aus eingeschoben und mittels
Schrauben 106 befestigt. Der Zyklon 104 weist einen Einlaß
107 für ölhaltige Luft aus dem Kurbelgehäuse auf. Von dem
Einlaß 107 erstreckt sich ein Kanal in der Form einer Spira
le 108 bis im Bereich des Endes des Kanals einander gegen
überliegend je ein Auslaß 109 für gereinigte Luft und ein
Auslaß 110 für abgeschiedenes Öl vorgesehen sind. Der die
Spirale 108 bildende Kanal ist auf der dem Einlaß 107 gegen
überliegenden Seite durch eine Abdeckplatte 111 abgeschlos
sen, die dem Auslaß 109 gegenüberliegend einen in das Ent
lüftungsventil 105 führenden Durchbruch 112 aufweist.
Das Entlüftungsventil 105 weist eine sich über dessen ganze
Fläche erstreckende Membran 113 auf, deren äußerer Umfangs
bereich 114 die Abdichtung zwischen der Aufnahme 102 und dem
Entlüftungsventil 105 bildet. Auf der von der Spirale 108
abgewandten Seite trägt die Abdeckplatte 111 einen Rohrab
schnitt 115, dessen von der Abdeckplatte 111 abgewandtes En
de die Auslaßöffnung 116 des Entlüftungsventils 105 bildet.
Von dem Rohrabschnitt 115 geht parallel zu der Abdeckplatte
111 ein rohrförmiger Leitungsabschnitt 117 ab, an den sich
ein an der Aufnahme 102 außenseitig gebildeter Anschluß 118
für eine - in der Zeichnung nicht dargestellte - Auslaßlei
tung für gereinigte Luft zu einem Verbrennungsraum des Ver
brennungsmotors anschließt.
Die Membran 113 weist in ihrem Zentralbereich einen der Aus
laßöffnung 116 zugewandten Vorsprung 119 auf, der gegen die
Kraft einer auf der Abdeckplatte 111 abgestützten Feder 120
in die Auslaßöffnung 116 eindringt. Bei in die Auslaßöffnung
116 eingedrungenem Vorsprung 119 liegt der letzteren umge
bende, kreisringförmige Bereich der der Auslaßöffnung 116
zugewandten Seite der Membran 113 auf der Auslaßöffnung 116
diese schließend auf. Auf der von der Auslaßöffnung 116 ab
gewandten Seite weist die Membran 113 einen Wulst 121 auf,
der das Entlüftungsventil 105 öffnend an der Wand 103 der
Aufnahme 102 zur Anlage kommt. Durch diese Mittel ist eine
Hubbegrenzung für die Membran 113 gebildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 sind der Ein
laß 107 etwa im Zentrum und die Auslässe 109, 110 im äußeren
Bereich des Zyklons 104 angeordnet, so daß die Spirale 108
von innen nach außen durchströmt wird. Außerdem ist in der
Wand 103 der Aufnahme 102 mittig eine Öffnung 122 vorgese
hen, durch die der von der Membran 113 begrenzte Raum auf
der von der Auslaßöffnung 116 abgewandten Seite der Membran
113 mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 sind der Ein
laß 107 im äußeren Bereich und die Auslässe 109, 110 etwa im
Zentrum des Zyklons 104 angeordnet, so daß die Spirale 108
von außen nach innen durchströmt wird. Außerdem ist ein
Dichtungsrohr 123 in den außenseitig an der Aufnahme 102 ge
bildeten Anschluß 118 für die Auslaßleitung zu dem Verbren
nungsmotor und den damit fluchtenden, im Inneren des Entlüf
tungsventils 105 verlaufenden Rohrabschnitt 117 eingescho
ben.
Claims (4)
1. Zyklonabscheider für die Kurbelgehäuse-Entlüftung eines
Verbrennungsmotors mit einem Entlüftungsventil mit insbeson
dere einer Rückführung abgeschiedenen Öls in den Sumpf des
Kurbelgehäuses, bei dem das Entlüftungsventil Bestandteil
eines an einer Seite durch eine gegen Atmosphäre wirkende
Membran begrenzten, mit dem luftgefüllten Bereich des Kur
belgehäuses offen verbundenen, Ansaugraumes mit einer von
der Membran verschließbaren nach außen führenden Öffnung
ist, wobei die Membran unterhalb eines für den Ansaugraum
vorgebbaren Druckes die nach außen führende Öffnung ver
schlossen hält,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zyklonabscheider als horizontal verlaufender spiral
förmiger Abscheidekanal (2) mit von radial außen nach innen
gleichen oder kleiner werdenden Strömungsquerschnitten und
mit im Verhältnis zum größten Außendurchmesser des Zyklonbe
reiches um ein Vielfaches geringeren Höhe des Spiralkanales
(2) ausgebildet ist und eine radial außen liegende Einlaß
öffnung (3) für die ölhaltige Luft sowie eine zentral innen
lotrecht unten liegende Abflußöffnung (4) für das abgeschie
dene Öl besitzt und ferner mit seiner Spiralebene parallel
zu der Membran (10) des Ansaugraumes (6) ausgerichtet ist,
wobei der Spiralkanal (2) des Zyklonabscheiders und der An
saugraum (6) an eine gemeinsame im Zentrum des Zyklons mit
einer Öffnung (5) versehene Wand angrenzen.
2. Zyklonabscheider nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zyklonbereich und der Ansaugraum (6) in einer nach
außen verschlossenen oder verschließbaren Aufnahme (102) der
Wandung (101) des Kurbelgehäuses zu einem gemeinsamen Bau
teil vereint einsetzbar sind.
3. Zyklonabscheider nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Ansaugraum (6) begrenzende Membran (10) radial
außen direkt in der Wand des Kurbelgehäuses (1) gelagert und
gedichtet ist.
4. Zyklonabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zyklonabscheider gebildet ist aus einem Unterteil
mit eingeformtem oben offenem Spiralkanal (2) und einer den
offenen Spiralkanal (2) abdeckenden, einen Teil des Ansau
graumes (6) bildenden, aufgesetzten Wand.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MAHLE FILTERSYSTEME GMBH, 70376 STUTTGART, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |