DE202008016402U1

DE202008016402U1 - Zentrifugalabscheider

Info

Publication number: DE202008016402U1
Application number: DE202008016402U
Authority: DE
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2018-12-13
Also published as: DE102009057504A1

Abstract

Zentrifugalabscheider, mit einem drehbar gelagerten Rotor (2), in den ein zu reinigendes Fluid einführbar ist, das abzuscheidende Partikel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) in Becherform ausgeführt ist und mit einem ebenfalls becherförmigen Abscheiderteil (3) zusammenwirkt, das dem Rotor (2) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei eine Ringwandung (9) des Rotors (2) und eine Ringwandung (10) des becherförmigen Abscheiderteils (3) ineinandergreifen, so dass sich die Ringwandungen (9, 10) in Achsrichtung überschneiden und in Radialrichtung nebeneinander liegen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugalabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der DE 100 44 615 A1 ist ein Zentrifugal-Ölabscheider als Bestandteil einer Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine bekannt, die als Tellerseparator ausgebildet ist und einen rotierend gelagerten Tellerstapel aufweist. Der Tellerstapel besteht aus einer Mehrzahl parallel angeordneter und zueinander beabstandeter Einzelteller, die gegenüber der Radialrichtung unter einem Winkel angeordnet sind, wobei das zu reinigende Öl-Luft-Gemisch axial in den Tellerseparator eingeführt wird. An den Seitenflächen der Einzelteller werden die Öltröpfchen abgeschieden und radial nach außen geleitet, die gereinigte Luft wird anschließend axial aus dem Tellerseparator abgeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen konstruktiv einfach aufgebauten Zentrifugalabscheider anzugeben, der mit einem drehbar gelagerten Rotor versehen ist, wobei der Zentrifugalabscheider einen guten Wirkungsgrad aufweisen soll.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Der erfindungsgemäße Zentrifugalabscheider wird beispielsweise zur Abscheidung von Ölpartikeln in einem Öl-Luft-Gemisch in Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtungen eingesetzt, bei denen das Öl-Luft-Gemisch aus dem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine stammt. Grundsätzlich kommt aber ein Einsatz des erfindungsgemäßen Zentrifugalabscheiders allgemein zur Abscheidung von Partikeln, bei denen es sich um flüssige oder um feste Stoffe handeln kann, aus einem Gasstrom in Betracht.
Der Zentrifugalabscheider weist einen drehbar gelagerten Rotor auf, in den das zu reinigende Fluid einführbar ist, welches mit den abzuscheidenden Partikeln versehen ist. Der Rotor ist in Becherform ausgeführt und wirkt mit einem ebenfalls becherförmigen Abscheiderteil zusammen, das dem Rotor gegenüberliegend angeordnet ist, dergestalt, dass die offenen Seiten von Rotor und becherförmigem Abscheiderteil einander zugewandt und ineinander geschoben sind. Mindestens eine Ringwandung des Rotors und mindestens eine Ringwandung des becherförmigen Abscheiderteils greifen im montierten Zustand ineinander, so dass sich die Ringwandungen in Achsrichtung überschneiden und in Radialrichtung gesehen nebeneinander liegend mit zwischen liegendem Strömungsraum angeordnet sind.
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass zwei annähernd gleich ausgebildete, becherförmige Bauteile zu einem gemeinsamen Zentrifugalabscheider zusammengesetzt werden, was die Herstellung sowie die Montage verein facht. Die beiden becherförmigen Bauteile müssen sich lediglich im Hinblick auf den Radius der Ringwandung unterscheiden, damit ein Ineinanderstecken dieser becherförmigen Bauteile möglich ist. Jedes der becherförmigen Bauteile zeichnet sich durch einen einfachen konstruktiven Aufbau aus.
Die Ringwandungen dienen zur Abscheidung der flüssigen oder festen Partikel in dem zu reinigenden Fluid, indem beispielsweise durch die Rotation des Rotors eine zirkulierende Strömung erzeugt wird, woraufhin die Öltröpfchen im Öl-Luft-Gemisch auf Grund ihrer höheren Dichte von der Zentrifugalkraft nach außen getragen werden und sich an einer der Ringwandungen abscheiden können. Der gereinigte Luftstrom kann durch Durchströmöffnungen zwischen den Ringwandungen, die für die Partikel ein Hindernis darstellen, hindurchströmen und wird vorzugsweise radial abgeleitet.
Gemäß zweckmäßiger Ausführung ist vorgesehen, dass die freien Stirnkanten der Ringwandungen sowohl des Rotors als auch des becherförmigen Abscheiderteils jeweils mit einem geringen axialen Abstand zur Bodenplatte des jeweils gegenüberliegenden Bauteils liegen, so dass in Radialrichtung eine Durchströmöffnung für das Fluid gegeben ist. Das ungereinigte Fluid wird beispielsweise axial in den Zentrifugalabscheider eingeführt, wobei innerhalb des Rotors sich die rotierende Strömung ausbildet. Da die Stirnkanten beider Ringwandungen jeweils auf Abstand zur zuge wandten Bodenplatte liegen, ist die Strömung gezwungen, nach jedem radialen Übertritt von einem innen liegenden Ringraum in den nächstliegenden, äußeren Ringraum axial und mit einer Komponente in Umfangsrichtung an den Ringwandungen entlang zu strömen bis zum nächsten radialen Übertritt. Man erhält auf diese Weise eine dreidimensionale Labyrinthströmung, die den Abscheidegrad verbessert. Während der Strömung können die schwereren Partikel, welche im Luftstrom mitgeführt werden, radial an der jeweils benachbarten Ringwandung abgeschieden werden.
Grundsätzlich ist es ausreichend, lediglich den Rotor in eine Rotation zu versetzen und das zugeordnete, becherförmige Bauteil feststehend anzuordnen. Daneben ist es aber auch möglich, auch das becherförmige Abscheiderteil in Rotation zu versetzen, wobei die Drehung entweder gleichsinnig oder gegensinnig zu der Drehung des Rotors erfolgen kann. Eine gegensinnige Rotation hat den Vorteil, dass sich die relative Winkelgeschwindigkeiten addieren, so dass sich auch bei verhältnismäßig geringen Einzeldrehzahlen von Rotor und becherförmigem Abscheiderteil eine stärker ausgeprägte Zirkularströmung ausbilden kann.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Zufuhr des ungereinigten Fluids in Achsrichtung und die Ableitung des gereinigten Fluids in Radialrichtung. Beispielsweise sind in die Bodenplatte wenigstens eines Bauteils, also entweder des Rotors und/oder des becherförmigen Abscheiderteils, Zuströmöffnungen für die axiale Zufuhr des ungereinigten Fluids eingebracht. Die mindestens eine Zuströmöffnung kann sich hierbei entweder im Zentrum der Bodenplatte, vorzugsweise in einer tragenden Welle, oder exzentrisch, also mit radialem Abstand zur Drehachse befinden.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass jedes Bauteil mindestens zwei konzentrische Ringwandungen aufweist, so dass im zusammengesetzten Zustand in Radialrichtung mindestens vier Ringwandungen im Zentrifugalabscheider vorhanden sind. Hierbei kann es zweckmäßig sein, für den Rotor und für das becherförmige Abscheiderteil jeweils die gleiche Anzahl an Ringwandungen vorzusehen, die bezogen auf eine gemeinsame Längsachse des Zentrifugalabscheiders jeweils mit radialem Abstand, jedoch konzentrisch zueinander angeordnet sind, um ein Ineinanderstecken mit jeweils zwischenliegendem Ringraum zu ermöglichen. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine abweichende Anzahl von Ringwandungen im Rotor und im becherförmigen Abscheiderteil.
Als Antrieb für den Rotor – ggf. auch für das becherförmige Abscheiderteil, soweit dies ebenfalls eine Rotation ausführen kann – kann ein Elektromotor eingesetzt werden oder es kann eine von einer Fluidströmung angetriebene Antriebseinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine Pelton-Turbine.
Die Strömungsführung des zu reinigenden Fluids erfolgt vorzugsweise nach dem Einleiten in den Zentrifugalabscheider radial von innen nach außen. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Strömungsführung in Gegenrichtung, also radial von innen nach außen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Es zeigen:
1 einen Zentrifugalabscheider bestehend aus einem drehbar gelagerten Rotor, der becherförmig ausgebildet ist, und einem ähnlich aufgebauten, ebenfalls becherförmigen Abscheiderteil, wobei der Rotor und das Abscheiderteil ineinandergreifend angeordnet sind,
2 eine Draufsicht auf einen Rotor bzw. ein becherförmiges Abscheiderteil mit einer Mehrzahl von konzentrischen Ringwandungen.
Ausführungsformen der Erfindung
Wie 1 zu entnehmen, umfasst der Zentrifugalabscheider 1, welcher vorzugsweise in einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung eingesetzt wird, zwei ähnlich zueinander aufgebaute Bauteile, nämlich einen becherförmigen Rotor 2 und ein ebenfalls becherförmiges Abscheiderteil 3, wobei der Rotor 2 und das Abscheiderteil 3 mit ihren offenen Seiten einander zugewandt und ineinander gesteckt sind. Der Rotor 2 und das Abscheiderteil 3 weisen eine gemeinsame Längsachse 4 auf, die zugleich die Rotationsachse für den drehbar gelagerten Rotor 2 bildet. Der Rotor 2 besitzt eine Welle 5, die an einer Bodenplatte 7 gehalten ist, sowie eine Mehrzahl von konzentrischen Ringwandungen 9, die an der Bodenplatte 7 angeord net sind und konzentrisch zur Längsachse 4 liegen. In analoger Weise ist das becherförmige Abscheiderteil 3 aufgebaut, es besitzt eine Welle 6 an einer Bodenplatte 8, die zugleich auf der der Welle 6 gegenüberliegenden Seite Träger von mehreren, konzentrisch angeordneten Ringwandungen 10 ist, die konzentrisch zur Längsachse 4 positioniert sind. Sowohl der Rotor als auch das becherförmige Abscheiderteil weisen, wie 2 zu entnehmen, beispielhaft jeweils vier konzentrische Ringwandungen 9 bzw. 10 auf.
Die Ringwandungen 9 am Rotor 2 und die Ringwandungen 10 am becherförmigen Abscheiderteil 3 sind bezogen auf die gemeinsame Längsachse 4 in der Weise angeordnet, dass jede Ringwandung einen unterschiedlichen radialen Abstand zur Längsachse aufweist, so dass ein axiales Ineinanderstecken von Rotor 2 und becherförmigem Abscheiderteil 3 mit jeweils zwischenliegendem Ringraum möglich ist. Der montierte Zustand ist in 1 dargestellt, wobei die Bauteile nur so weit axial ineinander gesteckt sind, dass zwischen den Stirnkanten der Ringwandungen 9, 10 und der jeweils zugewandten Bodenplatte des gegenüberliegenden Bauteils noch eine Lücke klafft, durch die das zu reinigende Fluid radial hindurchströmen kann. Zwischen den ineinandergreifenden Ringwandungen 9 und 10 von Rotor 2 und Abscheiderteil 3 sind Ringräume für das Fluid gebildet, das gemäß Pfeil 11 axial in den von Rotor 2 und Abscheiderteil 3 begrenzten Innenraum eingeführt und wie mit dem Pfeil 12 angedeutet in axialen und radialen Schlangenlinien durch die Ringräume zwischen benachbarten Ringwandungen hindurchgeführt und schließlich radial abgeleitet wird. Auf Grund der Rotation des Rotors 2 wird der zugeführte Luftstrom in Rotation versetzt, so dass die im Luftstrom enthaltenen Partikel, insbesondere die Ölpartikel, sich an den Ringwandungen 9 und 10 ablagern können. Die abgeschiedenen Partikel werden anschließend über Austragsöffnungen, welche beispielsweise in der Bodenplatte 8 des Abscheiderteils 3 angeordnet sind, aus dem Zentrifugalabscheider abgeleitet. Der gereinigte Luftstrom wird gemäß Pfeil 12 radial abgeführt.
Grundsätzlich kommt sowohl eine feststehende Anordnung des becherförmigen Abscheiderteils als auch eine Rotation des Abscheiderteils 3 in Betracht. Im Falle einer Rotation ist sowohl eine gleichsinnige Drehung als auch eine gegensinnige Drehung, bezogen auf den Rotor, möglich. Als Antriebsvorrichtung kommt ein Elektromotor oder eine fluidbetriebene Antriebseinheit wie beispielsweise eine Turbine, insbesondere eine Pelton-Turbine, in Betracht. Im Falle eines drehbar gelagerten Abscheiderteils 3 wird dieses entweder von dem gleichen Antriebsmotor wie der Rotor oder von einem separaten Antriebsmotor angetrieben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10044615 A1 [0002]

Claims

Zentrifugalabscheider, mit einem drehbar gelagerten Rotor (2), in den ein zu reinigendes Fluid einführbar ist, das abzuscheidende Partikel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) in Becherform ausgeführt ist und mit einem ebenfalls becherförmigen Abscheiderteil (3) zusammenwirkt, das dem Rotor (2) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei eine Ringwandung (9) des Rotors (2) und eine Ringwandung (10) des becherförmigen Abscheiderteils (3) ineinandergreifen, so dass sich die Ringwandungen (9, 10) in Achsrichtung überschneiden und in Radialrichtung nebeneinander liegen.
Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringwandungen (9, 10) des Rotors (2) und des becherförmigen Abscheiderteils (3) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) mindestens zwei konzentrische Ringwandungen (9) aufweist.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das becherförmige Abscheiderteil (3) mindestens zwei konzentrische Ringwandungen (10) aufweist.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnkanten der Ringwandungen (9, 10) des Rotors (2) und des becherförmigen Abscheiderteils (3) im zusammengesetzten Zustand mit axialem Abstand zur Bodenplatte (7, 8) des jeweils gegenüberliegenden Bauteils liegen.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das becherförmige Abscheiderteil (3) ebenfalls drehbar gelagert ist.
Zentrifugalabscheider nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) und das becherförmige Abscheiderteil (3) sich in entgegengesetzte Richtungen drehen.
Zentrifugalabscheider nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) und das becherförmige Abscheiderteil (3) sich in die gleiche Richtung drehen.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das becherförmige Abscheiderteil (3) feststehend angeordnet ist.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das ungereinigte Fluid axial in den Rotor (2) oder in das becherförmige Abscheiderteil (3) einführbar ist.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das gereinigte Fluid radial aus dem Rotor (2) bzw. dem becherförmigen Abscheiderteil (3) ableitbar ist.
Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rotor (2) eine Antriebsvorrichtung zugeordnet ist, beispielsweise ein Elektromotor oder eine Turbine.
Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit einem Zentrifugalabscheider (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.