DE202004017820U1

DE202004017820U1 - Freistrahlzentrifuge für die Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE202004017820U1
Application number: DE200420017820
Authority: DE
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2014-11-18

Abstract

Freistrahlzentrifuge (1) für die Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (10), das mit einem abnehmbaren Deckel (14) verschlossen ist, mit einem im Gehäuse (10) drehbar angeordneten Rotor (2) und mit Kanälen (18, 13) zur Zuführung des zu reinigenden, unter Druck stehenden Schmieröls und zur Abführung des gereinigten, drucklosen Schmieröls, wobei der Rotor (2) aus Kunststoff sowie einteilig oder mit fest miteinander verbundenen Teilen ausgeführt ist, wobei der Rotor (2) mindestens eine Rückstoßdüse (34) und einen Schmutzsammelbereich (4') aufweist und wobei der Rotor (2) zur Entsorgung bei geöffnetem Deckel (14) komplett aus dem Gehäuse (10) entnommen werden kann,
dadurch gekennzeichnet ,
– daß die Zentrifuge (1) Mittel zur Aufteilung des zugeführten Schmierölstroms in einen ersten und einen zweiten Teilstrom aufweist,
– daß der Rotor (2) einen die Rückstoßdüse(n) (34) umfassenden Antriebsteil (3), der von dem ersten Schmierölteilstrom durchströmbar ist, und einen den Schmutzsammelbereich (4') umfassenden Schmutzfangteil...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freistrahlzentrifuge für die Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, das mit einem abnehmbaren Deckel verschlossen ist, mit einem im Gehäuse drehbar angeordneten Rotor und mit Kanälen zur Zuführung des zu reinigenden, unter Druck stehenden Schmieröls und zur Abführung des gereinigten, drucklosen Schmieröls, wobei der Rotor aus Kunststoff sowie einteilig oder mit fest miteinander verbundenen Teilen ausgeführt ist, wobei der Rotor mindestens eine Rückstoßdüse und einen Schmutzsammelbereich aufweist und wobei der Rotor zur Entsorgung bei geöffnetem Deckel komplett aus dem Gehäuse entnommen werden kann.
Eine Zentrifuge der vorstehend angegebenen Art ist in der älteren, nicht vorveröffentlichten Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 20 2004 008 785.5 der Anmelderin beschrieben.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Freistrahlzentrifuge hinsichtlich ihrer Eigenschaften zu verbessern, insbesondere mit dem Ziel eines hohen Wirkungsgrades, einer hohen betrieblichen Zuverlässigkeit, einer kompakten Bauweise, einer kostengünstigen Ferti gung, einer einfachen Montage bei der Herstellung und/oder einer einfachen Handhabung bei der Wartung.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Zentrifuge der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist,

– daß die Zentrifuge Mittel zur Aufteilung des zugeführten Schmierölstroms in einen ersten und einen zweiten Teilstrom aufweist,
– daß der Rotor einen die Rückstoßdüse(n) umfassenden Antriebsteil, der von dem ersten Schmierölteilstrom durchströmbar ist, und einen den Schmutzsammelbereich umfassenden Schmutzfangteil, der von dem zweiten Schmierölteilstrom durchströmbar ist, aufweist und
– daß in der Zentrifuge in einem innerhalb einer Bauhöhe des Rotors liegenden Bereich ein die Ölzufuhr zum Rotor erst bei Überschreiten eines vorgebbaren Mindestöldrucks freigebendes Mindestdruckventil angeordnet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Aufteilung des Schmierölstroms in die beiden vorstehend angegebenen Teilströme wird die Möglichkeit geschaffen, das Druckniveau einerseits im Antriebsteil und andererseits im Schmutzfangteil getrennt voneinander einzustellen. Insbesondere besteht so die vorteilhafte Möglichkeit, im Schmutzfangteil einen geringeren Druck des Schmieröls einzustellen, wodurch die mit dem Schmieröldruck verbundenen hohen Kräfte, die von innen her auf den Rotor wirken, wesentlich vermindert werden können. Es steht nun nur noch der im Vergleich zum Schmutzfangteil wesentlich kleiner ausführbare Antriebsteil unter dem vollen Schmieröldruck, was konstruktiv eine wesentliche Vereinfachung darstellt. Gleichzeitig wird so ein wirksamer Antrieb des Rotors erreicht. Damit kann der Rotor leichter und mit geringerem Materialaufwand hergestellt werden, was Kosteneinsparungen bei der Her stellung und höhere Drehzahlen im Betrieb des Rotors ergibt. Das Mindestdruckventil stellt sicher, daß primär die Schmierstellen der zugehörigen Brennkraftmaschine mit Schmieröl versorgt werden und daß die Zentrifuge nur bei ausreichend hohem Schmieröldruck in Betrieb geht. Durch die Unterbringung des Mindestdruckventils in einem innerhalb einer Bauhöhe des Rotors liegenden Bereich wird eine besonders kompakte Konstruktion erzielt, denn es wird kein die Zentrifuge in ihren äußeren Abmessungen vergrößernder zusätzlicher Bauraum für das Mindestdruckventil benötigt.
Bevorzugt ist dabei das Mindestdruckventil mit einem einstückigen Ventilkörper ausgebildet. Durch diese Ausführung wird insbesondere eine kostengünstige Herstellbarkeit des Ventilkörpers erzielt.
Alternativ dazu kann das Mindestdruckventil mit einem mehrteiligen Ventilkörper ausgebildet sein, der aus miteinander verbundenen Einzelteilen, insbesondere einem Dichtkopf, einem Schaft und einem Führungsendstück, zusammengesetzt ist. Durch die Mehrteiligkeit des Ventilkörpers können für die einzelnen Teile jeweils optimal geeignete Materialien eingesetzt werden, wodurch eine optimierte Funktion des Mindestdruckventils auf einfachem Wege erreicht werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Freistrahlzentrifuge wird vorgeschlagen, daß der Rotor ein einstückiges Oberteil, ein einstückiges Unterteil und mindestens eine dazwischen angeordnete Zwischenwand aufweist, die miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind, und daß das Oberteil und die Zwischenwand den Schmutzsammelbereich einschließen und das Unterteil und die Zwischenwand den Antriebsteil bilden. Vorteilhaft ist für die ölseitige Auf teilung des Rotors in den Schmutzsammelteil einerseits und den Antriebsteil andererseits nur die Zwischenwand erforderlich, was eine einfache Herstellung des Rotors erlaubt. Für die Verbindung von Oberteil und Unterteil und Zwischenwand genügt im Idealfall ein einziger Schweißbereich, was ein weiterer Beitrag zu einer einfachen und dadurch kostengünstigen Herstellung des Rotors ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist bevorzugt vorgesehen, daß das Oberteil eine radial innere und eine radial äußere Ringwand und eine oberseitige Deckwand umfaßt, daß die radial innere Ringwand mit ihrem inneren Hohlraum einen Kanalabschnitt für den dem Schmutzfangteil zuzuleitenden Schmierölteilstrom bildet und daß die radial innere Wand in ihrem oberen Bereich mindestens eine Übertrittsöffnung aus dem Kanal in den Schmutzsammelbereich aufweist. Durch die Verwendung einer radial inneren und radial äußeren Ringwand für das Oberteil erhält dieses eine hohe Grundstabilität. Gleichzeitig wird das hohle Innere der radial inneren Ringwand als Kanal für die Zuführung des zu reinigenden Schmierölteilstroms zum Schmutzfangteil genutzt. Durch die Lage der Übertrittsöffnung im oberen Bereich der radial inneren Wand wird der zu reinigende Ölteilstrom möglichst weit oben in den Schmutzfangbereich eingeführt und legt so einen langen Weg durch den Schmutzfangbereich zurück, bis er diesen unten verläßt, was für die Schmutzpartikelausscheidung aus dem Öl günstig ist.
In weiterer Ausgestaltung ist, wieder im Sinne einer möglichst kompakten Bauweise, bevorzugt vorgesehen, daß das Unterteil einen zentralen Ölzuführkanal für den gesamten der Zentrifuge zugeleiteten Schmierölstrom aufweist, daß von dem zentralen Ölzuführkanal in Strömungsrichtung des Schmieröls hinter dem Mindestdruckventil eine erste Durchbrechung mit definiertem Querschnitt in den Hohlraum führt und daß eine zweite Durchbrechung mit definiertem Querschnitt in wenigstens eine zwischen der Zwischenwand und dem Unterteil ausgebildete Düsenkammer führt. In dieser Ausführung sind alle Mittel für die Aufteilung des zugeführten Schmierölstroms in die zum Schmutzfangteil einerseits und zum Antriebsteil andererseits fließenden Teilströme innerhalb des Rotors angeordnet. Außerhalb des Rotors werden keine weiteren Mittel für die Aufteilung des Ölstroms benötigt. Durch Festlegung geeigneter Querschnitte der beiden Durchbrechungen ist eine gewünschte mengenmäßige Aufteilung der Teilströme für den Schmutzfangteil und für den Antriebsteil auf einfache Art und Weise möglich.
Um aufwendig herzustellende äußere Kanäle am Rotor zu vermeiden, ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, daß das Unterteil oberseitig eine niedrige, deckungsgleich mit der radial inneren Ringwand des Oberteils verlaufende Ringwand aufweist und daß die zweite Durchbrechung radial durch die Ringwand des Unterteils verläuft. Der für den Antriebsteil bestimmte Ölteilstrom kann so von dem zentral liegenden Einlaß auf kürzesten Weg durch die zweite Durchbrechung dem Antriebsteil zugeführt werden. Bei Bedarf können auch mehrere Durchbrechungen über den Umfang der niedrigen Ringwand verteilt angeordnet sein.
Um das gereinigte Schmieröl aus dem Schmutzfangteil möglichst einfach und mit möglichst geringem Strömungswiderstand aus dem Rotor abführen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, daß die Zwischenwand mit wenigstens einem einstückigen oder fest verbundenen rohrstutzenartigen Ölauslaßkanal ausgeführt ist, der aus einem radial inneren Teil des Schmutzsammelbereichs durch die/eine Düsenkammer hindurch zur Unterseite des Rotors führt und dessen Querschnitt größer ist als der Querschnitt der ersten Durchbrechung und der Übertrittsöffnung(en). Durch die einstückige oder fest verbundene Ausführung der Zwischenwand mit dem Ölauslaßkanal bleibt die Konstruktion des Rotors einfach und es genügen vorteilhaft wenige Einzelteile zur Bildung des kompletten Rotors. Durch den im Verhältnis zum Querschnitt der ersten Durchbrechung größeren Querschnitt des Ölauslaßkanals kann sich im Schmutzfangteil des Rotors kein Öldruck aufbauen, so daß der gewünschte geringe Druck im Schmutzfangteil des Rotors gewährleistet bleibt. Lediglich im Antriebsteil, der im Verhältnis zum Schmutzfangteil ein wesentlich kleineres Volumen aufweist, herrscht der volle Schmieröldruck, der aber aufgrund des geringen Volumens des Antriebsteils problemlos von den Teilen des Rotors, die den Antriebsteil bilden, aufgenommen werden kann. Bei dem Antriebsteil bilden die Rückstoßdüsen den Bereich des kleinsten Querschnitts im Strömungsverlauf des den Antriebsteil durchströmenden Schmierölteilstroms, wodurch eine hohe Antriebsleistung für den Rotor sichergestellt ist.
Im Sinne eines möglichst einfachen Aufbaus des Rotors ist weiter bevorzugt vorgesehen, daß die Zwischenwand einteilig ausgeführt ist und sich in einer Ebene zwischen Oberteil und Unterteil erstreckt. Damit umfaßt der Rotor an sich hier nur drei miteinander zu verbindende Teile, wobei hier vorteilhaft das Verbinden der Teile miteinander in einer einzigen in Radialrichtung verlaufenden Ebene erfolgen kann.
Alternativ wird vorgeschlagen, daß die Zwischenwand zweiteilig ausgeführt ist und daß sich ein radial äußerer Teil der Zwischenwand in einer ersten Ebene und ein radial innerer Teil der Zwischenwand in einer zweiten, gegen die erste versetzten Ebene zwischen Oberteil und Unterteil erstreckt. Bei dieser Ausführung besitzt der Rotor zwar ein Einzelteil mehr, jedoch ist hiermit eine größere Freiheit hinsichtlich der Gestaltung insbesondere des Antriebteils erreicht.
Eine weitere Maßnahme im Hinblick auf eine möglichst einfache Gestaltung des Rotors besteht darin, daß unten und oben am Rotor jeweils ein zentrischer Wellenstummel zur drehbaren Lagerung des Rotors angebracht oder einstückig angeformt ist. Die Wellenstummel können in vorteilhafter Weise einstückig mit dem Oberteil bzw. dem Unterteil des Rotors hergestellt werden, so daß auch hierfür keine besonderen Fertigungs- und Montageschritte nötig werden.
Hinsichtlich des in der Zentrifuge vorgesehenen Mindestdruckventils wird bevorzugt vorgeschlagen, daß es in den entnehmbaren Rotor integriert ist. In dieser Ausführung wird bei jeder Erneuerung des Rotors auch das Mindestdruckventil erneuert, wodurch Fehlfunktionen infolge eines Verschleißes des Mindestdruckventils sicher vermieden werden.
In einer konkreten Weiterbildung ist vorgesehen, daß der untere Wellenstummel hohl ist und einen Abschnitt des Ölzuführkanals bildet und daß in diesem Abschnitt ein mit dem Ventilkörper zusammenwirkender Ventilsitz des Mindestdruckventils angeordnet oder angeformt ist. Diese Ausführung stellt eine technisch einfache, kostengünstige und zugleich platzsparende Lösung dar.
Weiter ist vorgesehen, daß die einteilige Zwischenwand in ihrem Zentrum oder die zweiteilige Zwischenwand in ihrem radial inneren Teil eine in Axialrichtung des Rotors verlaufende Führung für den Ventilkörper und für eine den Ventilkörper in Schließrichtung vorbelastende Feder aufweist. Neben ihrer Trennfunktion erhält hier die Zwischenwand eine weitere Funktion als Führung, ohne daß ein zusätzliches Bauteil erforderlich wird.
Eine andere Ausführung der Zentrifuge sieht anstelle der Wellenstummel vor, daß der Rotor in seinem Zentrum einen axial durchgehenden, oben und unten oder nur unten offenen Hohlraum aufweist, daß durch den Hohlraum zur drehbaren Lagerung des Rotors eine gehäusefeste Achse verläuft und daß zwischen der Achse und dem Rotor Lager angeordnet sind. Auch bei dieser Ausführung bleibt der Rotor in seiner Konstruktion sehr einfach und ist deshalb kostengünstig herstellbar. Auch hier ist der Rotor komplett entsorgbar. Dabei können die Lager für die Lagerung des Rotors beim Austausch des Rotors auf der fest im Gehäuse der Zentrifuge angeordneten Achse verbleiben und für den neuen Rotor weiter verwendet werden. Es wird also hier bei der Wartung der Zentrifuge nur der aus Kunststoff bestehende Rotor zusammen mit dem darin abgesetzten Schmutzpartikelkuchen entsorgt. Die Lager können alternativ zusammen mit dem Rotor entnommen und ersetzt werden. Die Achse mit den Lagern oder die Achse allein verbleibt als Lebensdauerbauteil in der Zentrifuge.
Sofern die Zentrifuge mit einer gehäusefesten Achse ausgeführt ist, ist bevorzugt das Mindestdruckventil in die gehäusefeste Achse integriert. Auch in dieser Ausführung ergibt sich eine sehr kompakte Bauweise, wobei das Mindestdruckventil hier vorzugsweise als dauerhaft in der Zentrifuge verbleibendes Lebensdauerbauteil ausgelegt ist.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Achse in einem unteren Teil ihres zentralen Hohlraums eine in Axialrichtung der Achse verlaufende Führung für den Ventilkörper und für eine den Ventilkörper in Schließrichtung vorbelastende Feder aufweist. In einfachsten Fall kann die Führung durch eine Axialbohrung gebildet sein, was eine vorteilhaft einfache und platzsparende und zugleich funktionsgerechte Lösung ist.
Zur Vervollständigung des Mindestdruckventils wird weiter vorgeschlagen, daß in den unteren Teil des zentralen Hohlraums der Achse unter dem Ventilkörper eine hohlzylindrische Hülse eingesetzt ist, deren obere Stirnseite einen mit dem Ventilkörper zusammenwirkenden Ventilsitz bildet. Die Hülse sorgt zugleich in ihrem eingebauten Zustand für eine verliersichere Lage des Ventilkörpers. Zwecks eines festen Sitzes kann die Hülse z.B. eingepreßt sein.
Wie weiter oben schon erwähnt, können die Lager bei jedem Rotorwechsel mit ausgewechselt werden. Bevorzugt ist aber aus Wirtschaftlichkeitsgründen vorgesehen, daß bei dem Entnehmen des Rotors aus dem Gehäuse eines der Lager oder beide Lager auf der Achse verbleibt/verbleiben. Da die Lager ständig im Schmieröl laufen, können sie problemlos eine sehr lange Lebensdauer erreichen.
Für die Zentrifuge mit gehäusefester Achse ist weiter vorgesehen, daß ein Abschnitt des Ölzuführkanals durch die gehäusefeste Achse verläuft, daß aus dem Abschnitt in Strömungsrichtung des Schmieröls hinter dem Mindestdruckventil durch mindestens eine in der Achse vorgesehene erste Übertrittsöffnung der erste Schmierölteilstrom durch den Hohlraum in den Schmutzsammelbereich führbar ist und daß durch mindestens eine in der Achse und/oder im unteren Lager vorgesehene zweite Übertrittsöffnung der zweite Schmierölteilstrom in den Antriebsteil führbar ist. In dieser Ausgestaltung sind die Mittel zur Aufteilung des der Zentrifuge zugeführten Schmierölstroms in die beiden Teilströme für den Schmutzfangteil und den Antriebsteil in die gehäuseseitig vorgesehene Achse integriert. Der Rotor muß damit diese Mittel nicht aufweisen und kann von entsprechend einfacher Ausführung sein. Die erste Übertrittsöffnung kann dabei als Drosselstelle mit einem definierten Srömungsquerschnitt gestaltet sein, um die Größe des ersten, durch den Schmutzsammelbereich fließenden Schmierölteilstroms festzulegen. Alternativ kann eine entsprechende Drosselstelle auch an einer anderen geeigneten Stelle im Verlauf des ersten Schmierölteilstroms vorgesehen sein.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß ein unteres Lager des Rotors durch ein Gleitlager mit einer auf die Achse aufgesetzten Lagerbuchse gebildet ist und daß der Rotor mit einem zentralen unteren, hülsenartig geformten Bereich seines Hohlraums im Schiebesitz abgedichtet auf die Lagerbuchse aufgesetzt ist. Die Achse und die Lagerbuchse drehen sich im Betrieb der Zentrifuge relativ zueinander, wobei durch günstige Materialauswahl eine gute Gleitpaarung erreicht werden kann. Zugleich bleibt die Möglichkeit bestehen, den Rotor vom unteren Lager zu trennen, sodaß die Lagerbuchse mit einem frischen Rotor weiterverwendet werden kann.
Um den Rotor, insbesondere dessen den größten Teil des Rotors einnehmenden Schmutzfangteil, mit einer möglichst geringen Materialstärke fertigen zu können, ohne die Gefahr von Schäden hervorzurufen, ist in weiterer Ausgestaltung bevorzugt vorgesehen, daß im Schmutzfangteil in Radialrichtung weisende, in Umfangsrichtung des Rotors gleichmäßig voneinander beabstandete Leit- und Trennwände vorgesehen sind, die einstückig mit dem Oberteil sind.
Die Leit- und Trennwände sorgen für eine Aussteifung des Schmutzfangteils, insbesondere von dessen radial äußerer Umfangswand, die bei Rotation des Rotors durch die dabei entstehenden Fliehkräfte beaufschlagt wird. Durch die einstückige Ausführung der Leit- und Trennwände mit dem übrigen Rotor wird eine einfache Herstellbarkeit gewährleistet und es sind keine zusätzlichen Montageschritte für die Leit- und Trennwände erforderlich. Schließlich sorgen die Leit- und Trennwände dafür, daß beim Beschleunigen des Rotors das darin befindliche Schmieröl ohne Schlupf zügig mit beschleunigt wird, so daß die zur Abscheidung von Schmutzpartikeln dienende Fliehkraft sehr schnell wirksam wird.
Zum Schutz der Zentrifuge, insbesondere des Rotors, gegen Schäden durch einen zu hohen Schmieröldruck schlägt die Erfindung vor, daß in einem einen Teil des Mindestdruckventils bildenden Ventilkörper ein Öldurchlaß ausgebildet ist und daß mit dem Öldurchlaß ein in Schließrichtung vorbelasteter zweiter Ventilkörper eines Überdruckabsteuerventils zusammenwirkt. In dieser Ausführung besitzt die Freistrahlzentrifuge eine Ventileinheit, die in sehr kompakter Bauweise die Funktionen eines Mindestdruckventils und eines Überdruckabsteuerventils in sich vereint. Dabei werden vorteilhaft nur zwei bewegliche Ventilkörper benötigt, was zu der kompakten Bauweise und zu einer einfachen Montage beiträgt sowie eine zuverlässige Funktion ergibt. Die Bauweise ist dabei vorteilhaft so kompakt, daß die gesamte Ventilanordnung nicht mehr Einbauraum benötigt als ein reines Mindestdruckventil. Das Mindestdruckventil der Ventileinheit sorgt dabei dafür, daß ein Ölfluß durch die Zentrifuge erst dann erfolgt, wenn am Einlaß der Zentrifuge ein gewisser Mindestöldruck ansteht. Liegt der Öldruck unterhalb dieses Mindestdrucks, dann ist das Mindestdruckventil geschlossen und es findet keine Ölströmung durch die Zentrifuge statt. Das Überdruckabsteuerventil sorgt dafür, daß bei einem zu hohen Druck des der Zentrifuge zuströmenden Öls zumindest ein Teilstrom des Öls auf einem kurzen Strömungsweg durch einen Entlastungskanal, der an dem Antriebsteil und an dem Schmutzfangteil des Rotors vorbeiführt, abgeleitet wird, wodurch eine rasche Druckentlastung erzielt wird. Solange der Druck, bei dem sich das Überdruckabsteuerventil öffnet, nicht erreicht wird, bleibt das Überdruckabsteuerventil geschlossen. Bevorzugt ist die Ventileinheit so gestaltet, daß der axial verschiebliche Ventilkörper des Mindestdruckventils in seinem geöffneten Zustand dafür sorgt, daß in diesem Zustand gleichzeitig der Entlastungskanal verschlossen wird.
In weiterer Ausgestaltung dieser Freistrahlzentrifuge ist vorgesehen, daß die Vorbelastung des ersten Ventilkörpers und des zweiten Ventilkörpers in deren Schließrichtung durch eine einzige Feder erzeugt ist. Diese Ausführung ergibt eine besonders einfache und platzsparende Bauweise.
Alternativ kann die Vorbelastung des ersten Ventilkörpers und des zweiten Ventilkörpers in deren Schließrichtung durch je eine eigene Feder erzeugt sein. In dieser Ausführung besteht eine größere Variabilität hinsichtlich der Kräfte, die als Vorbelastung auf die beiden Ventilkörper einwirken sollen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 eine Freistrahlzentrifuge mit einem Mindestdruckventil, in einer ersten Ausführung, im Längsschnitt,
2 die Freistrahlzentrifuge mit Mindestdruckventil, in einer zweiten Ausführung, im Längsschnitt,
3 die Freistrahlzentrifuge mit Mindestdruckventil, in einer dritten Ausführung, im Längsschnitt,
4 einen Ausschnitt aus der Zentrifuge gemäß 3 in vergrößerter Darstellung, ebenfalls im Längsschnitt,,
5 einen Rotor als Teil der Zentrifuge, im Querschnitt, wobei in der linken und rechten Hälfte der 5 zwei verschiedene Ausführungen dargestellt sind,
6 ein kombiniertes Mindestdruckventil und Überdruckabsteuerventil als Teil der Zentrifuge, im geschlossenen Zustand beider Ventile, im Längsschnitt,
7 das Mindestdruckventil und Überdruckabsteuerventil gemäß 6, im geöffneten Zustand des Mindestdruckventils, im Längsschnitt,
8 das Mindestdruck- und Überdruckabsteuerventil gemäß 6 und 7, im geöffneten Zustand beider Ventile, im Längsschnitt, und
9 das Mindestdruckventil und Überdruckabsteuerventil gemäß 6 in einer abgewandelten Ausführung, im geschlossenen Zustand beider Ventile und im Längsschnitt.
1 zeigt eine erste Zentrifuge 1 in einem Längsschnitt, die zur Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine dient. Die Zentrifuge 1 umfaßt ein Gehäuse 10, das oberseitig mit einem Schraubdeckel 14 verschlossen ist. Hierzu besitzt das Gehäuse 10 oben ein Innengewinde 11 und der Deckel 14 unten ein Außengewinde 16, die miteinander in Schraubeingriff stehen.
Im unteren Teil der Zentrifuge 1 ist im Gehäuse 10 ein Gehäuseteil 10' angeordnet, der hier als Einsatz von oben her in das Gehäuse 10 eingesteckt ist.
Im oberen Teil der Zentrifuge 1 befindet sich ein Rotor 2, der um seine Längsmittelachse 20 drehbar gelagert ist. Der Rotor 2 der Zentrifuge 1 besteht aus einem unteren, niedrigen Antriebsteil 3 und einem oberen, höheren Schmutzfangteil 4.
Der Rotor 2 ist mittels eines unteren Gleitlagers 51 am Gehäuseteil 10' und mittels eines oberen Wälzlagers 52 am Deckel 14 gelagert.
Bei von dem Gehäuse 10 abgenommenen Deckel 14 kann der Rotor 2 durch Abziehen nach oben aus dem Gehäuse 10 entnommen und entsorgt werden. Ein neuer Rotor 2 kann dann in umgekehrter Richtung von oben her in das Gehäuse 10 eingesetzt werden. Nach Anschrauben des Deckels 14 ist die Zentrifuge 1 wieder komplett.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Rotors 2 besitzt dieser ein Oberteil 22 und ein Unterteil 23 sowie eine zwischen diesen Teilen 22 und 23 angeordnete Zwischenwand 24, wobei diese drei Teile 22, 23, 24 miteinander dichtend verschweißt sind und so einen ein teiligen Rotor 2 bilden. Die einzelnen Teile 22 bis 24 des Rotors 2 bestehen dabei bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoff.
Das Oberteil 22 des Rotors 2 besitzt radial außen eine Umfangswand 40, radial innen eine innere Wand 43 und axial oben eine obere Wand 41, die zusammen ein einstückiges Spritzgußteil bilden. Von der Oberseite der oberen Wand 41 ragt ein ebenfalls einstückig mit dem Oberteil 22 ausgebildeter Wellenstummel 5'' vor, der zur drehbaren Lagerung des Rotors 2 im Deckel 14 der Zentrifuge 1 dient.
Im Inneren des Schmutzfangteils 4 ist ein Schmutzsammelbereich 4' gebildet, der zur Aufnahme von Schmutzpartikeln aus dem zentrifugierten Schmieröl dient. Die Zuführung des Schmieröls in den Schmutzfangteil 4 erfolgt durch den Kanal 30 im Inneren der radial inneren Wand 43, der über mehrere in Radialrichtung verlaufende Öleinlässe 44 mit dem Schmutzsammelbereich 4' verbunden ist. Außerdem sind im Inneren des Schmutzfangteils 4 in Radialrichtung verlaufende und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Leit- und Trennwände 48 angeordnet, die ebenfalls mit dem Oberteil 22 einstückig ausgeführt sind.
Das durch den Einlaß 44 in den oberen Bereich des Schmutzfangteil 4 gelangte Schmieröl durchströmt das Innere des Schmutzfangteils 4 von oben nach unten, wobei sich infolge einer Rotation des Rotors 2 Schmutzpartikel durch Fliehkraft radial außen im Inneren des Schmutzfangteil 4, nämlich in dessen Schmutzsammelbereich 4', absetzen. Das gereinigte Schmieröl verläßt den Schmutzfangteil 4 radial innen und unten durch einen Ölauslaß 47, von wo aus daß Schmieröl in einen drucklosen Bereich 13 im Inneren des Gehäuses 10 gelangt. Von dort kann das Schmieröl beispielsweise in die Ölwanne einer zugehörigen Brennkraftmaschine zurückfließen.
Um den Ölstrom, der aus dem Ölauslaß 47 austritt, zu verlangsamen und zu vergleichmäßigen, sind an der Oberseite des Gehäuseteils 10' in Umfangsrichtung verlaufende, unterbrochene Umlenkrippen 17 vorgesehen.
Der aus den Düsen 34 austretende Schmierölstrom gelangt radial außen von den Umlenkrippen 17 ebenfalls in den drucklosen Bereich 13 und fließt von dort zurück zur Ölwanne der zugehörigen Brennkraftmaschine.
Im unteren Teil des Rotors 2 unterhalb der Zwischenwand 24 ist der Antriebsteil 3 ausgebildet. Der Antriebsteil 3 besteht aus dem Unterteil 23 und der Zwischenwand 24. In dem Raum zwischen dem Unterteil 23 und der Zwischenwand 24 sind zwei Düsenkammern 34' ausgeformt, die jeweils mit einer Rückstoßdüse 34 zum Antrieb des Rotors 2 verbunden sind.
Die Zuführung des Schmieröls zum Rotor 2 erfolgt zentral von unten her durch den Öleinlaß 18 im Zentrum des Unterteils 23. Dieser Öleinlaß 18 ist in Form eines Rohrstutzen ausgebildet, der gleichzeitig einen nach unten vorragenden unteren Achsstummel 5' für die drehbare Lagerung des Rotors 2 im Gleitlager 51 bildet.
In seinem oberen Bereich 18' ist der Öleinlaß 18 über eine erste, in Axialrichtung durch die Zwischenwand 24 verlaufende Durchbrechung 24.1 mit dem zuvor schon erwähnten Kanal 30 zur Zuführung des zu reinigenden Schmieröls zum Schmutzfangteil 4 verbunden.
Über eine in Radialrichtung verlaufende zweite Durchbrechung 24.2 ist der obere Bereich 18' des Einlasses 18 mit den Düsenkammern 34' verbunden. Die radiale Durchbrechung 24.2 verläuft dabei durch eine niedrige Ringwand 30.1, die einstückig mit dem Unterteil 23 ausgebildet ist und sich von diesem deckungsgleich mit der inneren Wand 43 des Oberteils 22 nach oben erstreckt. Das untere Ende der radial inneren Wand 43 des Oberteils 22 und das axial obere Ende der Ringwand 30.1 des Unterteils 23 stoßen jeweils dichtend an die Oberseite bzw. Unterseite der Zwischenwand 24 an.
Über die Durchbrechungen 24.1 und 24.2 wird der zuströmende Schmierölstrom in zwei Teilströme aufgeteilt, von denen der eine den Schmutzfangteil 4 und der andere den Antriebsteil 3 durchströmt. Die Aufteilung in die beiden Teilströme wird mengenmäßig durch die Querschnitte der Durchbrechungen 24.1 und 24.2 festgelegt. Zweckmäßig wird ein größerer Teilstrom durch den Antriebsteil 3 und ein kleinerer Teilstrom durch den Schmutzfangteil 4 geleitet, um eine wirksame Schmutzabscheidung zu erzielen.
Im Bereich des Öleinlasses 18 ist im Rotor 2 ein Mindestdruckventil 7 angeordnet, das dazu dient, einen Ölfluß durch die Zentrifuge 1 erst dann zuzulassen, wenn am Öleinlaß 18 ein gewisser Mindestöldruck vorliegt. Das Mindestdruckventil 7 umfaßt hier einen Ventilkörper 70, der axial verschieblicher in einer mit der Zwischenwand 24 einstückigen, hohlzylindrischen Axialführung 27 geführt ist und der durch eine Schraubenfeder 76 in Schließrichtung, also in Richtung nach unten, vorbelastet ist. Das Mindestdruckventil 7 liegt dabei vollständig innerhalb der Bauhöhe des Rotors 2, wodurch eine platzsparende Unterbringung ohne zusätzlichen Raumbedarf des Rotors 2 weder in der Höhe noch im Durchmesser erreicht wird.
Die 1 zeigt das Mindestdruckventil 7 in seiner Schließstellung, in der der Ventilkörper 70 dichtend an einem im Öleinlaß 18 ausgeformten Ventilsitz 75 anliegt. Bei Ansteigen des Öldrucks am Öleinlaß 18 wird der Ventilkörper 70 gegen die Kraft der Feder 76 nach oben verschoben. Um einen störenden Gegendruck beim Öffnen des Mindestdruckventils 7 zu vermeiden, ist am oberen Ende der Führung 27 eine Entlastungsbohrung 27' angebracht, die das Innere der Führung 27 mit dem Hohlraum 30 verbindet. Bei geöffnetem Mindestdruckventil 7 gelangt das Schmieröl durch den Öleinlaß 18 in dessen oberen Bereich 18' und verteilt sich von dort, wie zuvor beschrieben, auf die beiden Teilströme. Die Entlastungsbohrung 27' ist bei geöffnetem Mindestdruckventil 7 durch den Ventilkörper 70 verschlossen, sodaß die Entlastungsbohrung 27' die Aufteilung in die beiden Schmierölteilströme nicht beeinflußt.
Weiter ist die Zwischenwand 24 noch mit wenigstens einem einstückig ausgebildeten, durch die Düsenkammer 34' oder durch eine der Düsenkammern 34' nach unten verlaufenden rohrförmigen Element ausgeführt, das vom radial inneren, unteren Bereich des Schmutzfangteils 4 in den drucklosen Bereich 13 im Inneren des Gehäuses 10 führt und den Ölauslaß 47 für das gereinigte Schmieröl bildet.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, verbleibt beim Abnehmen des Deckels 14 das Wälzlager 52 aufgrund einer hier vorgesehenen Verrastung im Deckel 14. Das unten vorgesehene Gleitlager 51 besteht hier aus einer Lagerbuchse 51.1, die fest in eine Lageraufnahme 12 im Zentrum des Gehäuseteils 10' eingesetzt ist. In der Lagerbuchse 51.1 sitzt drehbar eine Lagerhülse 51', in die der untere Achsstummel 5' im Schiebesitz eingesteckt ist. Beim Ent nehmen des Rotors 2 aus dem Gehäuse 10 wird der untere Achsstummel 5' aus der Lagerhülse 51' herausgezogen und entsprechend der Achsstummel 5' eines frischen Rotors 2 in die Lagerhülse 51' eingesteckt. Damit sind hier alle Teile der Lager 51 und 52 in der Zentrifuge verbleibende Lebensdauerbauteile. Das Mindestdruckventil 7 ist hier in den Rotor 2 integriert und wird jeweils mit diesem ausgewechselt.
2 zeigt eine zweite Schmierölzentrifuge 1, ebenfalls im Längsschnitt, die in weiten Teilen mit der Zentrifuge 1 gemäß 1 übereinstimmt.
Unterschiedlich ist bei der Zentrifuge 1 gemäß 2 die Gestaltung des Rotors 2, hier der Zwischenwand 24 und der Führung 27 für den Ventilkörper 70 des Mindestdruckventils 7.
Während bei dem Beispiel gemäß 1 eine einstückige Zwischenwand vorgesehen ist, die auch die Führung 27 umfaßt, ist bei dem Beispiel der Zentrifuge 1 gemäß 2 eine zweiteilige Zwischenwand aus zwei Zwischenwandteilen 24 und 24' vorgesehen.
Ein erster Zwischenwandteil 24 bildet einen radial äußeren Teil, der etwa deckungsgleich mit dem Schmutzfangteil 4 ist und den Ölrücklauf 47 einschließt. Radial innen ist der erste Zwischenwandteil 24 ausgespart, wobei diese Aussparung etwa deckungsgleich mit dem Hohlraum 30 im Inneren der inneren Wand 43 des Rotors 2 ist.
In den Hohlraum 30 ist von unten her ein radial innerer Zwischenwandteil 24' eingesetzt, der zugleich die Führung 27 für den Ventilkörper 70 umfaßt. In Umfangsrichtung gesehen hat die Führung 27 zumindest abschnittsweise Ab stand vom Innenumfang der inneren Wand 43, so daß hier ein Strömungsweg für Schmieröl freigehalten ist. Radial außen ist im inneren Zwischenwandteil 24' die Durchbrechung 24.1 vorgesehen, deren Querschnitt die Größe des Schmierölteilstroms bestimmt, der dem Schmutzfangteil 4 zugeleitet wird. Im Zentrum des Inneren des Zwischenwandteils 24' liegt die Entlastungsbohrung 27 für das Mindestdruckventil 7.
Das Oberteil 22, das Unterteil 23 und der äußere Zwischenwandteil 24 sind miteinander entlang der umlaufenden Schweißnaht 40' verschweißt, wozu die genannten Teile 22, 23 und 24 zweckmäßig aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen. Der innere Zwischenwandteil 24' ist zweckmäßig im Preßsitz von unten her in den Hohlraum im Inneren der inneren Wand 43 des Rotors 2 eingesetzt. Zusätzlich kann auch hier eine Verschweißung oder Verklebung zur Lagesicherung erfolgen.
Der Ventilkörper 70 ist innerhalb der Führung 27 axial verschieblich geführt und durch die Feder 76 in Schließrichtung, also nach unten hin, vorbelastet. Die Feder 76 ist auch hier als Schraubenfeder ausgeführt und stützt sich mit ihrem unteren Ende an der Oberseite des Ventilkörpers 70 und mit ihrem oberen Ende an der Unterseite des zweiten Zwischenwandteils 24' ab.
In ihren übrigen in 2 dargestellten Einzelteilen entspricht die Schmierölzentrifuge 1 dem Beispiel gemäß 1, so daß hinsichtlich der weiteren Bezugsziffern in 2 auf die Beschreibung der 1 verwiesen wird.
3 zeigt eine dritte komplette Schmierölzentrifuge 1 im Längsschnitt, wobei auch hier die Zentrifuge 1 einen einteiligen Rotor 2 aufweist. Der Rotor 2 besitzt auch hier einen Antriebsteil 3 und einen Schmutzfangteil 4, die eine Einheit bilden. Der Rotor 2 besteht hier aus einem thermoplastischen Kunststoff und ist aus einem Oberteil 22 und einem Unterteil 23 unter Zwischenlage der Zwischenwand 24 entlang einer umlaufenden Schweißnaht 40' zusammengeschweißt. Der radial äußere Bereich des Inneren des Schmutzfangteils 4 bildet hier wieder den Schmutzsammelbereich 4'. Im Antriebsteil 3 ist mindestens eine Düsenkammer 24' ausgebildet, die zu zwei Rückstoßdüse 34 für den Antrieb des Rotors 2 führt.
Das Gehäuse 10 der Zentrifuge 1 umfaßt auch hier einen unter dem Rotor 2 angeordneten Gehäuseteil 10', mit dem eine zentrale Achse 5 für die drehbare Lagerung der Rotors 2 verbunden ist. Dabei ist hier die Achse 5 mittels eines unteren Gewindeendes 50 mit einer zentral im Gehäuseteil 10' liegenden Achsaufnahme 12 verschraubt. Weiterhin ist die Achse 5 in einem unteren Abschnitt 53 hohl ausgebildet, wodurch ein Strömungsweg für Schmieröl gebildet ist.
Mittels eines unteren Gleitlagers 51 und eines oberen Gleitlagers 52 ist der Rotor 2 auf der gehäusefesten Achse 5 drehbar gelagert.
Außerdem liegt in diesem hohlen Abschnitt 53 ein Mindestdruckventil 7 mit einem Ventilkörper 70, das bei fehlendem Schmieröldruck den Öleinlaß 18 der Zentrifuge 1 verschließt.
Bei der Ausführung gemäß 3 ist der im hohlen Abschnitt 53 der Achse 5 in Axialrichtung geführte Ventilkörper 70 dreiteilig ausgebildet, nämlich mit einem Dichtkopf 71, einem Schaft 72 und einem Führungsendstück 73. Eine den Ventilkörper 70 in Schließrichtung vorbelastende Feder 76 ist im oberen Endbereich des hohlen Abschnitts 53 angeordnet und stützt sich an der Oberseite des Führungsendstücks 73 ab. Auch hier liegt das Mindestdruckventil 7 komplett innerhalb einer Bauhöhe des Rotors 2, die nach unten hin durch die Rückstoßdüsen 34 und den Ölrücklauf 47 begrenzt wird. Hierdurch wird auch bei dieser Ausführung eine sehr kompakte Bauweise erzielt.
Der Dichtkopf 71 des Ventilkörpers 70 liegt hier im Öleinlaß 18 im unteren Bereich 50 der Achse 5. Im Bereich des Öleinlasses 18 ist in diesen eine Hülse 78 eingesetzt, z.B. eingepreßt, die oberseitig einen Ventilsitz 75 bildet, an den der Dichtkopf 71 dichtend anlegbar ist. Von dem Dichtkopf 71 erstreckt sich der Schaft 72 des Ventilkörpers 70 nach oben. Um den Schaft 72 herum ist ein ausreichend großer Strömungsquerschnitt freigehalten.
Bei geöffnetem Mindestdruckventil 7 strömt zu reinigendes Schmieröl durch den Einlaß 18 in Axialrichtung nach oben an dem Ventilkörper 70 des Mindestdruckventils 7 vorbei. In Höhe des unteren Gleitlagers 51 führt ein radialer Kanal 54.2 vom hohlen Inneren 53 der Achse 5 nach außen durch eine auf dem unteren Teil der Achse 5 sitzende Lagerhülse 51' hindurch. Hierdurch wird ein radialer Strömungsweg aus dem Abschnitt 53 in die Düsenkammer(n) 34' und zu den Rückstoßdüsen 34 gebildet.
Ein zweiter, kleinerer Schmierölteilstrom fließt bei offenem Mindestdruckventil 7 durch den Abschnitt 53 an dem Führungsendstück 73 des Mindestdruckventils 7 vorbei nach oben. Nahe dem oberen Ende des hohlen Abschnitts 53 der Achse 5 führt ein weiterer radialer Kanal 54.1 aus dem Abschnitt 53 in einen Ringkanal 30, der zwischen einer radial inneren Wand 43 des Schmutzfangteils 4 und dem Au ßenumfang der zentralen Achse 5 verläuft. Durch diesen Kanal 30 und durch aus diesem radial nach außen führende Einlässe 44 gelangt das zu reinigende Schmieröl in den Schmutzfangteil 4.
Die mengenmäßige Aufteilung des durch den Einlaß 18 zuströmenden Schmierölstroms in die zwei Teilströme, die einerseits zu den Rückstoßdüsen 34 und anderseits zum Schmutzfangteil 4 fließen, erfolgt hier in einer gewünschten Weise durch den freien Strömungsquerschnitt des radialen Kanals 54.2 einerseits und den freien Strömungsquerschnitt des Spaltraums zwischen dem Außenumfang des Führungsendstücks 73 und dem Innenumfang des Abschnitts 53 andererseits.
Bei einer Wartung der Zentrifuge 1 gemäß 3 kann nach Abschrauben des Deckels 14 vom Gehäuse 10 der Rotor 2 komplett in Axialrichtung nach oben abgezogen werden.
In seinem montierten Zustand sitzt der Rotor 2 mittels eines unteren Abschnitts seiner inneren Wand 43 abgedichtet und ausreichend stramm auf der Lagerhülse 51' des unteren Gleitlagers 51 sowie mit einem oberen Endbereich seiner inneren Wand 43 auf dem oberen Gleitlager 52. Die Passung ist bei beiden Lagern 51 und 52 so gewählt, daß der Rotor 2 in aufgesetztem Zustand ausreichend fest sitzt, aber bei abgenommenem Deckel 14 noch problemlos manuell nach oben hin abgezogen werden kann.
Hinsichtlich der weiteren in 3 dargestellten Einzelteile und Bezugsziffern wird auf die vorhergehenden Figurenbeschreibungen verwiesen.
4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus dem zentralen Bereich der Zentrifuge 1 aus 3, ebenfalls im Längsschnitt. Unten in 4 ist der obere Teil des Schafts 72 des Ventilkörpers 70 erkennbar, an dessen oberem Ende sich das Führungsendstück 73 befindet. Der Ventilkörper 70 ist in dem hohlen Abschnitt 53 der zentralen Achse 5 axial verschieblich geführt. Durch die Schraubenfeder 76 wird der Ventilkörper 70 mit einer nach unten weisenden Vorbelastungskraft beaufschlagt. Dabei stützt sich die Feder 76 mit ihrem unteren Ende an der Oberseite des Führungsendstücks 73 und mit ihrem oberen Ende am Ende des Abschnitts 53 in der Achse 5 ab.
Radial außen von der Achse 5 ist im unteren Teil der 4 ein Teil der Lagerhülse 51' sichtbar, die zusammen mit der Achse 5 das untere Gleitlager 51 bildet. Rechts unten in 4 ist die radiale Durchbrechung 54.2 erkennbar, die zur Führung des Schmierölteilstroms zu den Rückstoßdüsen, die hier nicht sichtbar sind, dient. Ganz unten in 4 ist schließlich noch die Zwischenwand 24 zu einem kleinen Teil sichtbar. Radial außen von der zentralen Achse 5 verläuft die innere Wand 43 des Rotors 2, wobei zwischen dem Außenumfang der Achse 5 und dem Innenumfang der inneren Wand 43 der ringspaltförmige Hohlraum 30 freigehalten ist.
Der Schmierölteilstrom für den Antrieb des Rotors 2 fließt bei offenem Mindestdruckventil 7 durch die radiale Durchbrechung 54.2 zu den Rückstoßdüsen. Der für den Schmutzfangteil 4 bestimmte Schmierölteilstrom fließt durch den hohlen Abschnitt 53 der Achse 5 an dem Führungsendstück 73 radial außen vorbei nach oben. Hierzu ist zwischen dem Außenumfang des Führungsendstücks 73 und dem Innenumfang des hohlen Abschnitts 53 der Achse 5 ein ringspaltförmiger Öldurchlaß 74 freigehalten, der einen definierten Strömungsquerschnitt aufweist. Auf diese Wei se wird die Menge des zum Schmutzfangteil 4 geführten Teilstroms festgelegt.
Dieser Schmierölsteilstrom fließt nach dem Passieren des Öldurchlasses 74 weiter nach oben und tritt dann durch die radiale Durchbrechung 54.1 nahe dem oberen Ende des hohlen Abschnitts 53 aus dem Inneren der Achse 5 in den Hohlraum 30 über. Durch diesen Hohlraum 30 fließt das Schmieröl weiter nach oben und tritt dann, wie schon in 3 erläutert, durch die Durchbrechungen 44 in den Schmutzfangteil 4 des Rotors 2 ein.
5 zeigt einen Rotor 2 in zwei Ausführungen in einem Querschnitt. Radial außen ist in 5 die radial äußere Umfangswand 40 des Schmutzfangteils 4 des Rotors 2 erkennbar. Radial weiter innen liegt die innere Wand 43 des Schmutzfangteils 4. Durch das hohle Innere der inneren Wand 43 verläuft der Kanal 30. Im Zentrum des Kanals 30 ist die obere Stirnseite der Führung 27 mit ihrer Entlastungsbohrung 27' erkennbar.
Von der Umfangswand 40 erstrecken sich mit dieser einstückig ausgebildete Leit- und Trennwände 48 radial nach innen. In der linken Hälfte der 5 sind dabei diese Leit- und Trennwände 48 sowohl mit der Umfangswand 40 als auch mit der inneren Wand 43 einstückig ausgeführt. In der rechten Hälfte der 23 sind die Leit- und Trennwände 48 nur mit der Umfangswand 40 einstückig, während sie radial innen im radialen Abstand von der inneren Wand 43 enden.
6 zeigt ebenfalls im Längsschnitt eine weitere Ausführung der Zentrifuge 1 anhand eines Ausschnitts, wobei hier wesentlich ist, daß ein kombiniertes Mindestdruckventil 7 und Überdruckabsteuerventil 7' eingebaut ist.
Unten in 6 ist der zentrale Bereich des Gehäuseteils 10' erkennbar, in dessen Zentrum der Öleinlaß 18 liegt. Der Öleinlaß 18 hat hier die Form eines nach oben weisenden Stutzens, dessen Oberseite als Ventilsitz 75 ausgebildet ist, mit dem der Ventilkörper 70 des Mindestdruckventils 7 zusammenwirkt.
Der Ventilkörper 70 besitzt in seinem Zentrum einen Öldurchlaß 74', dessen Oberseite als zweiter Ventilsitz 75' ausgebildet ist. Mit diesem zweiten Ventilsitz 75' wirkt ein zweiter Ventilkörper 70' als Teil des Überdruckabsteuerventils 7' zusammen. In 6 sind dabei beide Ventile 7 und 7' geschlossen Die Schließstellung beider Ventile 7 und 7' wird durch eine gemeinsame Ventilfeder 76 bewirkt, die sich an dem zweiten Ventilkörper 70' und an einer Stufe im hohlen Abschnitt 53 der Achse 5 abstützt.
7 der Zeichnung zeigt die Kombination aus Mindestdruckventil 7 und Überdruckabsteuerventil 7' aus 6 in einem geöffneten Zustand des Mindestdruckventils 7 und weiterhin geschlossenem Zustand des Überdruckabsteuerventils 7'. Die beiden Ventilkörper 70 und 70' sind hier durch den ansteigenden Öldruck am Öleinlaß 18 gemeinsam gegen die Kraft der Feder 76 nach oben verschoben, bis der Ventilkörper 70 an einem Anschlag 57 im hohlen Abschnitt 53 der Achse 5 zur Anlage kommt, wie in 7 erkennbar ist. In dieser Stellung der Ventilkörper 70 und 70' kann das Schmieröl vom Öleinlaß 18 am Ventilkörper 70 vorbei radial nach außen durch den radialen Kanal 54.2 zum einen Teil in die Düsenkammer(n) 34' und zum anderen Teil in den Ringkanal 30 fließen. Eine axiale Bohrung 54.1 durch den oberen Teil der Lagerhülse 51', wie in der Zeichnung dargestellt, oder alternativ ein Lagerspalt zwischen dem oberen Teil der Lagerhülse 51' und der Achse 5 bildet dabei einen definierten Strömungsquerschnitt für den Schmierölteilstrom, der in den Ringkanal 30 und zum Schmutzfangteil 4 fließt.
In 8 ist nach einem weiteren Druckanstieg des Schmieröls am Öleinlaß 18 nun auch das Überdruckabsteuerventil 7' geöffnet. Dabei ist durch den weiter angestiegen Öldruck nun allein der zweite Ventilkörper 70' gegen die Kraft der Feder 76 noch weiter nach oben verschoben, wodurch der zweite Ventilkörper 70' von seinem zugehörigen Ventilsitz 75' am ersten Ventilkörper 70 abgehoben ist. Hierdurch wird ein Strömungsweg durch den Öldurchlaß 74' in einen durch den oberen Teil der Achse 5 verlaufenen Entlastungskanal 79 freigegeben, durch den Öl in einen drucklosen Bereich der Zentrifuge 1 abgeführt wird.
9 zeigt eine abgewandelte Ausführung der Kombination aus Mindestdruckventil 7 und Überdruckabsteuerventil 7'. Der Unterschied zu den 6 bis 8 besteht darin, daß bei der Ausführung gemäß 9 zwei getrennte Ventilfedern 76 und 76' vorgesehen sind. Die erste Ventilfeder 76 belastet hier den ersten Ventilkörper 70 des Mindestdruckventils 7. Die zweite Ventilfeder 76' belastet hier den zweiten Ventilkörper 70' des Überdruckabsteuerventils 7'. Damit können die Kräfte, mit denen die beiden Ventilkörper 70 und 70' in Schließrichtung vorbelastet werden, individuell festgelegt werden. Im übrigen entspricht die Ausführung gemäß 9 der zuvor beschriebenen Ausführung gemäß den 6 bis 8.
Auch die Kombination aus Mindestdruckventil 7 und Überdruckabsteuerventil 7' findet in beiden beschriebenen Ausführungen innerhalb der Bauhöhe des Rotors 2 der Zentrifuge 1 Platz, was eine sehr kompakte Bauweise und eine Unterbringung der Ventile 7, 7' ohne zusätzlichen Raumbedarf erlaubt.
Hinsichtlich der in den 6 bis 9 sichtbaren weiteren Einzelheiten wird auf die Beschreibung der vorhergehenden Figuren, insbesondere der 3, verwiesen.

1: Zentrifuge insgesamt
10, 10': Gehäuse, Gehäuseteil unter 2
11: Innengewinde an 10
12: Achs-/Lageraufnahme zentral in 10'
13: druckloser Ölablaufbereich
14: Deckel
16: Außengewinde an 14
17: Rippen auf 10'
18, 18: Öleinlaß, oberer Teil von 18
2: Rotor
20: Drehachse
22: Oberteil von 2
23: Unterteil von 2
24, 24': Zwischenwände
24.1, 24.2: erste, zweite Durchbrechung
27, 27': Führung für 70, Entlastungsbohrung in 27
3: Antriebsteil von 2
30: zentraler Hohlraum
30.1: Ringwand an 23
34, 34': Düsen, Düsenkammer
4, 4': Schmutzfangteil, Schmutzsammelbereich
40, 40': Umfangswand, Schweißnaht
41: Deckwand
43: innere Wand
44: Einlaß oben
47: Ölauslaß unten
48: Leit- und Trennwände
5; 5', 5'': Achse; Achsstummel unten, oben
50: Gewindeende unten
51, 51': Gleitlager unten, Lagerhülse
51.1: Lagerbuchse in 10'
52: Lager oben
53: zentraler Kanal in 5
54.1, 54.2: Durchbrechungen in 5
57: Anschlag
7: Mindestdruckventil
7': Überdruckabsteuerventil
70, 70': erster, zweiter Ventilkörper
71: Dichtkopf
72: Schaft
73: Führungsendstück
74, 74': Öldurchlaß außen an 70, innen in 70
75, 75': Ventilsitz für 70, 70'
76,76': 1., 2. Ventilfeder

78: Hülse in 5
79: Entlastungskanal

Claims

Freistrahlzentrifuge (1) für die Reinigung des Schmieröls einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (10), das mit einem abnehmbaren Deckel (14) verschlossen ist, mit einem im Gehäuse (10) drehbar angeordneten Rotor (2) und mit Kanälen (18, 13) zur Zuführung des zu reinigenden, unter Druck stehenden Schmieröls und zur Abführung des gereinigten, drucklosen Schmieröls, wobei der Rotor (2) aus Kunststoff sowie einteilig oder mit fest miteinander verbundenen Teilen ausgeführt ist, wobei der Rotor (2) mindestens eine Rückstoßdüse (34) und einen Schmutzsammelbereich (4') aufweist und wobei der Rotor (2) zur Entsorgung bei geöffnetem Deckel (14) komplett aus dem Gehäuse (10) entnommen werden kann, dadurch gekennzeichnet , – daß die Zentrifuge (1) Mittel zur Aufteilung des zugeführten Schmierölstroms in einen ersten und einen zweiten Teilstrom aufweist, – daß der Rotor (2) einen die Rückstoßdüse(n) (34) umfassenden Antriebsteil (3), der von dem ersten Schmierölteilstrom durchströmbar ist, und einen den Schmutzsammelbereich (4') umfassenden Schmutzfangteil (4), der von dem zweiten Schmierölteilstrom durchströmbar ist, aufweist und – daß in der Zentrifuge (1) in einem innerhalb einer Bauhöhe des Rotors (2) liegenden Bereich ein die Ölzufuhr zum Rotor (2) erst bei Überschreiten ei nes vorgebbaren Mindestöldrucks freigebendes Mindestdruckventil (7) angeordnet ist.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mindestdruckventil (7) mit einem einstückigen Ventilkörper (70) ausgebildet ist.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mindestdruckventil (7) mit einem mehrteiligen Ventilkörper (70) ausgebildet ist, der aus miteinander verbundenen Einzelteilen, insbesondere einem Dichtkopf (71), einem Schaft (72) und einem Führungsendstück (73), zusammengesetzt ist.
Freistrahlzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) ein einstückiges Oberteil (22), ein einstückiges Unterteil (23) und mindestens eine dazwischen angeordnete Zwischenwand (24, 24') aufweist, die miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind, und daß das Oberteil (22) und die Zwischenwand (24, 24') den Schmutzsammelbereich (4') einschließen und das Unterteil (23) und die Zwischenwand (24, 24') den Antriebsteil (3) bilden.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (22) eine radial innere und eine radial äußere Ringwand (43, 40) und eine oberseitige Deckwand (41) umfaßt, daß die radial innere Ringwand (43) mit ihrem inneren Hohlraum (30) einen Kanalabschnitt für den dem Schmutzfangteil (4) zuzuleitenden Schmierölteilstrom bildet und daß die radial innere Wand (43) in ihrem oberen Bereich mindestens eine Übertrittsöffnung (44) aus dem Hohlraum (30) in den Schmutzsammelbereich (4') aufweist.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (23) einen zentralen Ölzuführkanal (18) für den gesamten der Zentrifuge (1) zugeleiteten Schmierölstrom aufweist, daß von dem zentralen Ölzuführkanal (18) in Strömungsrichtung des Schmieröls hinter dem Mindestdruckventil (7) eine erste Durchbrechung (24.1) mit definiertem Querschnitt in den Hohlraum (30) führt und daß eine zweite Durchbrechung (24.2) mit definiertem Querschnitt in wenigstens eine zwischen der Zwischenwand (24, 24') und dem Unterteil (23) ausgebildete Düsenkammer (34') führt.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (23) oberseitig eine niedrige, deckungsgleich mit der radial inneren Ringwand (43) des Oberteils (22) verlaufende Ringwand (30.1) aufweist und daß die zweite Durchbrechung (24.2) radial durch die Ringwand (30.1) des Unterteils (23) verläuft.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (24, 24') mit wenigstens einem einstückigen oder fest verbundenen rohrstutzenartigen Ölauslaßkanal (47) ausgeführt ist, der aus einem radial inneren Teil des Schmutzsammelbereichs (4') durch die/eine Düsenkammer (34') hindurch zur Unterseite des Rotors (2) führt und dessen Querschnitt größer ist als der Querschnitt der ersten Durchbrechung (24.1) und der Übertrittsöffnung(en) (44).
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (24) einteilig ausgeführt ist und sich in einer Ebene zwischen Oberteil (22) und Unterteil (23) erstreckt.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (24, 24') zweiteilig ausgeführt ist und daß sich ein radial äußerer Teil (24) der Zwischenwand (24, 24') in einer ersten Ebene und ein radial innerer Teil (24') der Zwischenwand (24, 24') in einer zweiten, gegen die erste versetzten Ebene zwischen Oberteil (22) und Unterteil (23) erstreckt.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß unten und oben am Rotor (2) jeweils ein zentrischer Wellenstummel (5', 5'') zur drehbaren Lagerung des Rotors (2) angebracht oder einstückig angeformt ist.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, das das Mindestdruckventil (7) in den entnehmbaren Rotor (2) integriert ist.
Freistrahlzentrifuge nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Wellenstummel (5') hohl ist und einen Abschnitt des Ölzuführkanals (18) bildet und daß in diesem Abschnitt ein mit dem Ventilkörper (70) zusammenwirkender Ventilsitz (75) des Mindestdruckventils (7) angeordnet oder angeformt ist.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die einteilige Zwischen wand (24) in ihrem Zentrum oder die zweiteilige Zwischenwand (24, 24') in ihrem radial inneren Teil (24') eine in Axialrichtung des Rotors (2) verlaufende Führung (27) für den Ventilkörper (70) und für eine den Ventilkörper (70) in Schließrichtung vorbelastende Feder (76) aufweist.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) in seinem Zentrum einen axial durchgehenden, oben und unten oder nur unten offenen Hohlraum (30) aufweist, daß durch den Hohlraum (30) zur drehbaren Lagerung des Rotors (2) eine gehäusefeste Achse (5) verläuft und daß zwischen der Achse (5) und dem Rotor (2) Lager (51, 52) angeordnet sind.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Mindestdruckventil (7) in die gehäusefeste Achse (5) integriert ist.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (5) in einem unteren Teil ihres zentralen Hohlraums (30) eine in Axialrichtung der Achse (5) verlaufende Führung (27) für den Ventilkörper (70) und für eine den Ventilkörper (70) in Schließrichtung vorbelastende Feder (76) aufweist.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in den unteren Teil des zentralen Hohlraums (30) der Achse (5) unter dem Ventilkörper (70) eine hohlzylindrische Hülse (78) eingesetzt ist, deren obere Stirnseite einen mit dem Ventilkörper (70) zusammenwirkenden Ventilsitz (75) bildet.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Entnehmen des Rotors (2) aus dem Gehäuse (10) eines der Lager (51; 52) oder beide Lager (51, 52) auf der Achse (5) verbleibt/verbleiben.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (53.1) des Ölzuführkanals (18) durch die gehäusefeste Achse (5) verläuft, daß aus dem Abschnitt (53.1) in Strömungsrichtung des Schmieröls hinter dem Mindestdruckventil (7) durch mindestens eine in der Achse (5) und/oder im unteren Lager (51) vorgesehene erste Übertrittsöffnung (54.1) der erste Schmierölteilstrom durch den Hohlraum (30) in den Schmutzsammelbereich (4') führbar ist und daß durch mindestens eine in der Achse (5) und/oder im unteren Lager (51) vorgesehene zweite Übertrittsöffnung (54.2) der zweite Schmierölteilstrom in den Antriebsteil (3) führbar ist.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein unteres Lager (51) des Rotors (2) durch ein Gleitlager mit einer auf die Achse (5) aufgesetzten Lagerbuchse (51.1) gebildet ist und daß der Rotor (2) mit einem zentralen unteren, hülsenartig geformten Bereich seines Hohlraums (30) im Schiebesitz abgedichtet auf die Lagerbuchse (51.1) aufgesetzt ist.
Freistrahlzentrifuge nach einem der Ansprüche 4 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß im Schmutzfangteil (4) in Radialrichtung weisende, in Umfangsrichtung des Rotors (2) gleichmäßig voneinander beabstandete Leit- und Trennwände (48) vorgesehen sind, die einstückig mit dem Oberteil (22) sind.
Freistrahlzentrifuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem einen Teil des Mindestdruckventils (7) bildenden Ventilkörper (70) ein Öldurchlaß (74') ausgebildet ist und daß mit dem Öldurchlaß (74') ein in Schließrichtung vorbelasteter zweiter Ventilkörper (70') eines Überdruckabsteuerventils (7') mit einem nachgeschalteten Entlastungskanal (79) zusammenwirkt.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbelastung des ersten Ventilkörpers (70) und des zweiten Ventilkörpers (70') in deren Schließrichtung durch eine einzige Feder (76) erzeugt ist.
Freistrahlzentrifuge nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbelastung des ersten Ventilkörpers (70) und des zweiten Ventilkörpers (70') in deren Schließrichtung durch je eine eigene Feder (76, 76') erzeugt ist.