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Das technische Gebiet betrifft Vorrichtungen zum Abscheiden von in Gasen dispergierten Teilchen oder Dämpfen, z. B. in so genannten Blowby-Gasen beim Ventilieren von Kurbelgehäusen von Brennkraftmaschinen, nämlich Abscheidevorrichtungen mit einer ersten Wandung mit wenigstens einer Einlassdüse und mit einer zweiten Wandung gegenüberliegend von der Einlassdüse, und mit einer gaszuführend mit der Einlassdüse verbundenen Abscheidekammer. Ferner geht es um die Verwendung solcher Vorrichtungen in einer Brennkraftmaschine. Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen werden Gase mit Ölen oder Fetten beaufschlagt, die wieder abgeschieden werden müssen.
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In Brennkraftmaschinen genutzte bzw. verwendete Gase, z. B. Luft, sind in vielen Fällen mit flüssigen oder auch festen Partikeln belastet, z. B. mit Öl. Das Öl kann als Aerosol bzw. Dispersion ins Gas gemischt sein. Die Partikel müssen an vordefinierten Abschnitten eines Strömungspfades vom Gasstrom abgeschieden werden, z. B. in einem Ventilationstrakt in einem Kurbelgehäuse. Bei der Kurbelgehäuseentlüftung muss z. B. Öl aus häufig stark verwirbelten Gasströmen abgeschieden werden.
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Die
DE 10 2011 110 499 A1 beschreibt einen Ölnebenabscheider einer Kurbelgehäuseentlüftung, bei welchem in einem Düsenbereich mehrere Düsen angeordnet sind, welche mit Ölpartikeln belastetes Gas auf einen an einer gegenüberliegenden Prallwand angeordneten Abscheidebereich mit strukturierter Oberfläche leiten. Der Abscheidebereich weist mehrere Erhebungen bzw. Strukturkörper auf, die unterschiedlicher Art sein können, z. B. Pyramiden oder Stege.
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Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung ist es, einen Abscheider für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, welcher effektives Abscheiden bei einfachem Aufbau ermöglicht. Bei anderen Ausführungsformen ist es Aufgabe, einen Abscheider für durch eine Brennkraftmaschine geleitetes Gas so auszuführen, dass die Abscheidung möglichst unabhängig von der Art der Brennkraftmaschine oder dem Aufbau des Abscheiders zuverlässig und effektiv erfolgen kann.
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Die Aufgabe wird durch eine Abscheidevorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den jeweiligen Unteransprüchen erläutert. Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern dies nicht explizit verneint ist.
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Es wird eine Abscheidevorrichtung für partikel- oder fluidbelastetes Gas in einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, insbesondere für Blowby-Gas, mit einer ersten Wandung, an oder in welcher wenigstens eine Einlassdüse angeordnet ist, und mit einer zweiten Wandung mit einem Prallbereich in Längsrichtung (x) der Einlassdüse gegenüberliegend von der Einlassdüse, und mit einer gaszuführend mit der Einlassdüse verbundenen Abscheidekammer, wobei in der Abscheidekammer eine zumindest einen Teil des Gasstroms umlenkende Abgrenzungseinrichtung angeordnet ist. Hierdurch können Bereiche mit unterschiedlicher Funktion in der Abscheidekammer ausgebildet werden.
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Die Abgrenzungseinrichtung dient dazu, den Gasstrom umzulenken, indem sie eine Strömungsumlenkfläche bereitstellt. Dabei kann die Abgrenzungseinrichtung auch ein im Gasstrom angeordnetes Strömungshindernis bilden, insbesondere zum Verlangsamen des Gasstroms und/oder zwecks Druckänderungen. Dabei kann hohe Effektivität z. B. dadurch erreicht werden, dass Gaswirbel nur in einem Wirbelbereich der Abscheidekammer auftreten, nicht aber in einem Auffangbereich zur Aufnahme von Partikeln oder Fluiden. Das Fluid bzw. die Flüssigkeit, insbesondere Öl oder auch Fett, wird dann besser vom Gas getrennt und nicht wieder aufgewirbelt.
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Auch hat sich gezeigt, dass die Strömungsgeschwindigkeit oder die Intensität der Verwirbelungen gesenkt werden kann, insbesondere im Auffangbereich.
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Die Wandungen können einen von der Einlassdüse ausgehenden bzw. wegführenden Strömungspfad des Gases zumindest abschnittsweise definieren. Die Wandungen können einen Ventilationstrakt definieren bzw. begrenzen, welcher den Strömungspfad vorgibt. Die Wandungen können zumindest abschnittsweise direkt gegenüberliegend derart angeordnet sein, dass keine weiteren Elemente oder Strömungshindernisse zwischen den Wandungen angeordnet sind.
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Als „fluidbelastetes Gas” ist dabei Gas zu verstehen, welches auch Bestandteile in der Flüssigphase aufweist, sei es in einzelnen Tropfen, sei es als Aerosol, insbesondere ausschließlich mit flüssigen Schwebeteilchen. Das fluidbelastete Gas kann demnach eine Dispersion bilden. Liegen zusätzlich auch feste Schwebeteilchen bzw. Partikel vor, ist das Gas auch „partikelbelastet”. Das Gas kann also auch fluid- und partikelbelastet sein.
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Als Längsrichtung der Einlassdüse ist dabei eine Erstreckungsrichtung der Einlassdüse im Einlassbereich zu verstehen, insbesondere deren Ausrichtung relativ zur zweiten Wandung bzw. relativ zum Prallbereich an der zweiten Wandung. Die Längsrichtung ist insbesondere orthogonal zur zweiten Wandung, bezogen auf einen Prallbereich bzw. auf die Ausrichtung einer Prallfläche. Die zweite Wandung kann sich parallel zur ersten Wandung erstrecken. Die Längsrichtung kann orthogonal zur Erstreckungsrichtung der ersten Wandung im Bereich der Einlassdüse sein. Die Längsrichtung entspricht insbesondere der Strömungsrichtung von Gas beim Austritt aus der Einlassdüse.
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Eine jeweilige Einlassdüse kann in die erste Wandung integriert sein, insbesondere indem die erste Wandung eine als Düse ausgestaltete Öffnung bereitstellt. Wahlweise kann eine jeweilige Einlassdüse auch als separates Element in die erste Wandung eingesetzt sein, insbesondere auch in Kombination mit integrierten Einlassdüsen.
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Als eine „gaszuführende Verbindung” ist dabei eine Anordnung zu verstehen, bei welcher der Gasstrom von der Einlassdüse derart in die Abscheidekammer hineinströmen oder daran heranströmen kann, dass Trägheits- oder Gewichtskräfte oder Druckänderungen ein Abscheiden von Partikel oder Fluid in der Abscheidekammer bewirken können. Die Abscheidekammer kann dabei so angeordnet sein, dass zum Einleiten von Gas keine weiteren Leitungen oder Leitflächen erforderlich sind. Die Abscheidekammer kann in strömungstechnischer Relation mit der Einlassdüse sein. Die Abscheidekammer kann angrenzend am den Gasstrom umlenkenden Prallbereich angeordnet sein, insbesondere darunter. Die Abscheidekammer kann zwischen den Wandungen angeordnet sein. Die Abscheidekammer kann zumindest teilweise von der ersten und/oder zweiten Wandung gebildet sein. Die Abscheidekammer kann unmittelbar angrenzend zu wenigstens einer der wenigstens einen Einlassdüse angeordnet sein.
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Die Abscheidevorrichtung kann zum Abscheiden von Partikeln und/oder Fluiden, insbesondere Öl vorgesehen sein bzw. in deren geometrischer Ausgestaltung oder relativen Anordnung bezüglich effektivem Abscheiden optimiert sein. Die Einlassdüse stellt einen mit Partikeln und/oder flüssigen Teilchen belasteten Gasstrom bereit.
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Als Abscheidekammer ist dabei ein abgegrenztes Volumen zu verstehen, welches zum einen das Weiterleiten von Gas und zum anderen das Auffangen von Fluid oder Partikeln ermöglicht. Die Abscheidekammer kann eine in Hinblick auf einen gewünschten Strömungspfad optimierte Geometrie aufweisen. Die Abscheidekammer kann unterhalb vom gegenüberliegend von der Einlassdüse ausgebildeten Prallbereich an der zweiten Wandung angeordnet sein. Die Abscheidekammer kann am Strömungspfad angeordnet sein. Als eine Anordnung „am” Strömungspfad ist dabei eine Anordnung neben oder angrenzend zum Strömungspfad zu verstehen. Der Gasstrom braucht also nicht durch die Abscheidekammer geleitet werden, sondern kann an der Abscheidekammer vorbei geleitet werden.
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Als Abgrenzungseinrichtung ist dabei ein Element oder eine Mehrzahl von Teilen oder Abschnitten zu verstehen, welche eingerichtet ist/sind, den Gasstrom umzulenken und/oder bestimmte Bereiche der Abscheidekammer vom Gasstrom abzuschotten oder zumindest abzudecken. Die Abgrenzungseinrichtung kann wenigstens eine Blende, ein Schild, ein Leitblech oder eine in die Abscheidekammer hineinragende Hervorhebung aufweisen. Die Abgrenzungseinrichtung kann die Abscheidekammer in wenigstens zwei Bereiche unterteilen, insbesondere einen Wirbelbereich und einen Auffangbereich. Die Abgrenzungseinheit kann ortsfest in der Abscheidekammer positioniert bzw. montiert sein.
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Die zweite Wandung kann sich gegenüberliegend von der Einlassdüse in einer Ebene erstrecken, die in einem Winkel von z. B. 60 bis 90 Grad, insbesondere zumindest annähernd orthogonal zur Strömungsrichtung in der Einlassdüse ausgerichtet ist, insbesondere auch parallel zur ersten Wandung.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Abscheidekammer in wenigstens zwei zueinander hin offene Kavitäten unterteilt, welche durch die Abgrenzungseinrichtung voneinander abgegrenzt sind, wobei eine der Kavitäten einen Auffangbereich für Partikel oder Fluid definiert. Hierdurch kann der Wirbelbereich innerhalb der Abscheidekammer eingegrenzt werden, insbesondere in vertikaler Richtung bzw. Höhenrichtung.
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Zwei der Kavitäten sind aneinandergrenzend angeordnet, insbesondere übereinander, so dass Gravitationskräfte abgeschiedenes Fluid von der einen in die andere (untere) Kavität ziehen können.
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Die erste Kavität kann eine erste Öffnung zum Einlassen von Gas und eine zweite Öffnung zum Auslassen von Gas aufweisen. Die erste Kavität kann an einen Einströmbereich angrenzen.
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Die zweite Kavität kann stromab von der ersten Kavität bzw. strömungstechnisch in Reihe hinter der ersten Kavität angeordnet sein bzw. gaszuführend mit der ersten Kavität verbunden sein. Anders ausgedrückt: Gas, welches in die zweite Kavität gelangen will, muss zunächst die erste Kavität durchqueren. Dies verbessert den Abscheideeffekt und senkt das Risiko, dass Fluid oder Partikel wieder aufgewirbelt werden.
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Als Kavität ist dabei ein Hohlraum zu verstehen, dessen Volumen durch wenigstens zwei oder drei Wandungen an wenigstens zwei oder drei Seiten begrenzt ist, und in welchem wahlweise auch eine spezifische Funktion erfüllt werden kann, beispielsweise Umlenken oder Aufstoppen bzw. Abbremsen bzw. Komprimieren eines Gasvolumenstroms, oder Sammeln bzw. Zwischenlagern von abgeschiedenem Fluid.
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Die Kavität kann auch als Kompartiment ausgebildet sein. Ein Kompartiment ist ein besonders stark abgegrenzter Hohlraum, der beispielsweise nur eine oder mehrere Durchlassöffnungen für abgeschiedenes Fluid aufweist, nicht aber einen Durchlass für Gasaustausch. Hierdurch können die beiden Funktionsbereiche starker voneinander abgeschottet werden. Insbesondere kann ein Gasstrom auch in der einen Kavität so umgelenkt werden, dass sich in der weiteren Kavität nur abgeschiedenes Fluid ansammelt, nicht aber Gas die weitere Kavität durchströmt.
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Die Abgrenzungseinheit muss nicht als Schott ausgebildet sein, welche die Kavitäten vollständig voneinander abschottet. Vielmehr kann die Abgrenzungseinheit einen Gas-Austausch zwischen den Kavitäten zulassen, beispielsweise indem neben der Abgrenzungseinheit ein Durchlass gebildet wird oder indem die Abgrenzungseinheit einen oder mehrere Durchlässe aufweist. Die Abgrenzungseinheit kann einen teilweise offenen Boden der ersten Kavität bilden. Die Abgrenzungseinheit kann die Abscheidekammer in zwei ineinander übergehende Kavitäten bzw. Kompartimente unterteilen, welche jeweils eine spezifische Funktion erfüllen. Eine Funktion kann das Umleiten des Gasstroms sein. Eine andere Funktion kann das Sammeln von abgeschiedenen Partikeln oder abgeschiedenem Fluid sein.
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Die Abgrenzungseinrichtung kann derart zwischen den Kavitäten angeordnet sein, dass eine der Kavitäten einen Wirbelbereich zum Umleiten, Abbremsen und/oder Weiterleiten des Gases definiert und eine andere der Kavitäten einen Auffangbereich zur Aufnahme von abgeschiedenen Fluiden oder Partikeln, insbesondere Öl definiert. Die Abgrenzungseinrichtung bzw. das Kurbelgehäuse kann derart zwischen den Kavitäten angeordnet sein, dass der Strömungspfad bis in die erste Kavität führt, jedoch nicht weiter in die zweite oder eine weitere Kavität. Im Auffangbereich kann die Gas-Geschwindigkeit im Vergleich zum Wirbelbereich gesenkt sein. Im Auffangbereich können abgeschiedene Partikel oder Fluidbestandteile gesammelt oder zumindest zwischengelagert werden.
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Im Folgenden werden Weiterbildungen und Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Abgrenzungseinrichtung auf der Seite der zweiten Wandung angeordnet oder ragt von der zweiten Wandung ab, insbesondere entgegengesetzt zur Längsrichtung. Bei dieser Anordnung kann die Abgrenzungseinrichtung effektiv als Strömungshindernis wirken und/oder den Gasstrom effektiv umlenken, insbesondere derart, dass das Gas abgebremst wird und/oder erst gar nicht in die zweite Kavität strömt. Hierdurch kann abgeschiedenes Fluid auch bei hohen Gas-Strömungsgeschwindigkeiten oder starken Wirbeln oder Verwirbelungen oder Turbulenzen zurückgehalten werden.
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Der Strömungspfad kann von der Einlassdüse bis zu einem oder mehreren Gasauslässen verlaufen. Die Abgrenzungseinrichtung ist nicht notwendigerweise im oder am Strömungspfad angeordnet.
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Zwei der Kavitäten können in Höhenrichtung zumindest annähernd parallel zur ersten und/oder zweiten Wandung übereinander angeordnete Kompartimente bilden oder durch die Wandungen gebildet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Abgrenzungseinrichtung unterhalb vom gegenüberliegend von der Einlassdüse ausgebildeten Prallbereich der zweiten Wandung angeordnet, insbesondere in einem vordefinierten Mindestabstand in Höhenrichtung, z. B. einem Abstand im Bereich von 1/2 oder 2/3 der entsprechenden Erstreckung der Abscheidekammer, insbesondere am oberen Rand des unteren Drittels der Abscheidekammer. Diese Anordnung ermöglicht das Entkoppeln der Abgrenzungseinrichtung vom Prallbereich. Der Prallbereich kann dann auch eben bzw. plan ausgeführt sein, also ganz ohne Strukturierung oder Erhebungen. Ein vorrangiger Strömungspfad von der Einlassdüse bis zu einem Gasauslass muss im Prallbereich nicht notwendigerweise beeinflusst werden. Die Abgrenzungseinrichtung kann dabei unterhalb der Einlassdüse angeordnet sein.
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Der Prallbereich kann abschnittsweise oder vollständig durch die zweite Wandung definiert sein, sei es örtlich und/oder geometrisch. Im Prallbereich kann der Strömungspfad umgelenkt werden, beispielsweise um 90 Grad. Der Prallbereich ist jedoch nicht notwendigerweise Bestandteil der zweiten Wandung, sondern kann z. B. auch als separate Platte daran befestigt sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel definiert die Abgrenzungseinrichtung eine Umlenkfläche, welche in einem vordefinierten Winkel zum Gasstrom oder zur zweiten Wandung angeordnet ist, insbesondere zumindest annähernd orthogonal. Hierdurch kann die Strömungsgeschwindigkeit im Auffangbereich gesenkt werden.
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Die Abgrenzungseinrichtung kann orthogonal zum Prallbereich bzw. orthogonal zur zweiten Wandung angeordnet sein. Die Abgrenzungseinrichtung kann ein Strömungshindernis bilden, welches einen Gasstrom entlang der zweiten Wandung unterbindet oder zumindest teilweise verhindert oder erschwert. Der Prallbereich kann hiervon unbeeinflusst sein. Die Anordnung der Abgrenzungseinrichtung kann strömungstechnisch vollständig entkoppelt vom Prallbereich sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Abgrenzungseinrichtung wenigstens eine sich in die bzw. innerhalb der Abscheidekammer erstreckende Rippe auf oder diese Rippe ist bzw. bildet, oder eine von der zweiten Wandung entgegengesetzt zur Längsrichtung (x) abragende Rippe aufweist oder diese Rippe ist bzw. bildet. Die Rippe kann sich entgegengesetzt zur in der Einlassdüse herrschenden Strömungsrichtung erstrecken. Die Rippe grenzt zwei der Kavitäten abschnittsweise voneinander ab, insbesondere in Höhenrichtung. Die Rippe kann sich in Längsrichtung, und/oder orthogonal zur zweiten Wandung, z. B. bis zur Hälfte in die Abscheidekammer hinein erstrecken. Die Rippe kann einen Gasstrom in Höhenrichtung blockieren. Die Abgrenzungseinrichtung kann als Wandabschnitt ausgebildet sein, der sich insbesondere über die halbe Abmessung (in Längsrichtung gemessen) der entsprechenden Kavität erstreckt.
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Die Rippe kann auf der Seite der zweiten Wandung angeordnet sein, also auf der Seite gegenüber von der Einlassdüse. Die Rippe ist dann auf der Seite des aufprallenden Gases angeordnet. Die Rippe kann direkt an der zweiten Wandung angeordnet sein. Die Rippe kann auch durch die zweite Wandung gebildet sein. Rippe und zweite Wandung können ein einteiliges bzw. einstückiges Teil sein bzw. bilden. Die Rippe kann in Längsrichtung in die Abscheidekammer hineinragen, insbesondere mindestens um die Hälfte der entsprechenden Erstreckung der Abscheidekammer an diesem Abschnitt.
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Die Rippe kann eine Umlenkfläche definieren, insbesondere an ihrer Oberseite. Mittels der Rippe oder eines freistehenden Stegs kann auf einfache Weise der Gasstrom innerhalb der Abscheidekammer beeinflusst werden und dabei gleichzeitig auch der Durchlass definiert werden. Die Größe des Durchlasses kann dabei den Grad der Abschottung zwischen den Kavitäten vorgeben. Eine Rippe oder ein Steg oder auch ein Absatz kann in besonders einfacher Art und Weise eine Vielzahl positiver Effekte liefern. Weitere Änderungen am Design der Abscheidevorrichtung sind gar nicht notwendigerweise erforderlich. Insbesondere kann auf aufwändige Maßnahmen zum Strukturieren der Prallfläche verzichtet werden.
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Wahlweise können Strukturen oder Erhebungen in der Kavität unterhalb der Abgrenzungseinrichtung vorgesehen sein, insbesondere um Einfluss auf eine Strömungspfad des Gases oder auf die Richtung oder Intensität von Verwirbelungen zu nehmen.
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Die Abgrenzungseinrichtung kann wenigstens eine Rippe aufweisen, die in Längsrichtung eine Erstreckung aufweist, die z. B. im Bereich von 40 bis 70 Prozent der Abmessung der Abscheidekammer in dieser Richtung beträgt, insbesondere gemessen von der zweiten Wandung, in vorteilhafter Weise mindestens 50 Prozent. Die optimale Länge der Rippe in x-Richtung kann dabei aber auch von der Geometrie oder Abmessung der Einlassdüse in x-Richtung und/oder dem Abstand in Höhenrichtung von der Einlassdüse abhängen. Die Einlassdüse kann in Längsrichtung eine Erstreckung aufweisen, die z. B. im Bereich von 40 bis 70 Prozent der Abmessung der Abscheidekammer in dieser Richtung beträgt, gemessen von der ersten Wandung.
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Die Rippe und die Einlassdüse können sich in Längsrichtung überlappen, insbesondere im Bereich von NULL bis 30 Prozent der Abmessung der Abscheidekammer in Längsrichtung (x), oder speziell 10 bis 20 Prozent. Mittels der Überlappung kann Einfluss auf einen Gasaustausch zwischen den Kavitäten genommen werden.
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Die Rippe kann in Querrichtung (y) wahlweise die gesamte Abscheidekammer abgrenzen oder nur abschnittsweise vorgesehen sein, insbesondere unterhalb einer jeweiligen Einlassdüse.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel definiert die Abgrenzungseinrichtung innerhalb der Abscheidekammer wenigstens einen Durchlass für das Gas und/oder weist wenigstens eine Durchlassöffnung auf. Ein Durchlass bzw. eine Durchlassöffnung ermöglicht das Weiterleiten von abgeschiedenem Fluid und auch, wenn gewünscht, einen gewissen Gasaustausch zwischen den Funktions-Bereichen.
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Als Durchlassöffnung ist dabei eine Öffnung zu verstehen, welche von der Abgrenzungseinrichtung umrandet ist. Im Gegensatz dazu ist der Durchlass zumindest teilweise auch von wenigstens einer der Wandungen begrenzt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Wandung zumindest im Bereich gegenüberliegend zur Einlassdüse eben bzw. plan, insbesondere im Prallbereich. Anders ausgedrückt: Die Wandung weist gegenüberliegend von einer (jeweiligen) Einlassdüse keine Strukturierung bzw. keine Fortsätze oder Erhebungen auf. Dies ermöglicht, die Abscheidung in einem Bereich erfolgen zu lassen, in welchem das Risiko gering ist, dass bereits abgeschiedenes Öl vom Gasstrom mitgerissen wird. An der zweiten Wandung abgeschiedenes Öl kann ungehindert herabfließen, insbesondere auch aufgrund von Gravitationskräften. Der Prallbereich kann vollständig eben sein. Der Gasstrom muss also nicht notwendigerweise abgebremst werden um eine effektive Abscheidung zu bewirken. Dies kann Vorteile beim Stofftransport oder Dimensionieren der Vorrichtung liefern.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Einlassdüse eine zur Abscheidekammer hin konkave Kontur auf. Alternativ oder zusätzlich kann die Abgrenzungseinrichtung, insbesondere eine/die Rippe, eine zur Abscheidekammer, insbesondere zu einer bzw. zur ersten Kavität hin konkave Kontur aufweisen. Die Einlassdüse und die Abgrenzungseinrichtung können strömungstechnisch miteinander korrespondierende oder aufeinander abgestimmte, diagonal gegenüberliegende konkave Flächen aufweisen. Dies begünstigt eine Wirbelbildung in der ersten Kavität oder entkoppelt auf effektive Weise die zweite Kavität strömungstechnisch von der ersten Kavität.
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Die Einlassdüse und die Abgrenzungseinrichtung, insbesondere eine/die Rippe, können derart geometrisch geformt sein, dass sich in dieser Kavität, insbesondere zwischen der Einlassdüse und der Rippe, ein Strömungswirbel ausbildet. Die Einlassdüse und die erste Kavität können im Schnittbild gegenüberliegende konkave Krümmungen bilden, welche einen Wirbel um die Querachse mit einem Gasstrom in Höhenrichtung begünstigen. Die zur Kavität weisende Außenkontur der Einlassdüse kann dabei auch durch einen Innenradius gekennzeichnet sein. Die Außenkontur der Einlassdüse kann die Kavität begrenzen.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Gehäuse oder Gehäuseteil einer Brennkraftmaschine, insbesondere Kurbelgehäuse, mit einer zuvor beschriebenen Abscheidevorrichtung. Die Abscheidevorrichtung kann als Bestandteil des Gehäuseteils ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine zweckdienliche oder kostengünstige Integration, insbesondere bei der Serienfertigung hoher Stückzahlen.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch Verwendung einer Abscheidevorrichtung für partikel- oder fluidbelastetes Gas in einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer zuvor beschriebenen Abscheidevorrichtung, wobei in einer Abscheidekammer der Abscheidevorrichtung in einem Wirbelbereich zumindest ein Teil eines Gasstroms des Gases mittels wenigstens einer Abgrenzungseinrichtung umgelenkt wird und in einem durch die Abgrenzungseinrichtung davon abgegrenzten Auffangbereich abgeschiedene Partikel oder Fluide aufgefangen werden. Hierdurch ergeben sich bereits zuvor beschriebene Vorteile.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die zuvor genannte Aufgabe auch gelöst durch Verwendung einer Abscheidevorrichtung für partikel- oder fluidbelastetes Gas in einer Brennkraftmaschine beim Ventilieren eines Kurbelgehäuses, insbesondere einer zuvor beschriebenen Abscheidevorrichtung, wobei zumindest ein Teil eines Gasstroms des Gases innerhalb einer/der Abscheidekammer der Abscheidevorrichtung in einem Wirbelbereich der Abscheidekammer umgelenkt wird und von einem Auffangbereich der Abscheidekammer abgegrenzt wird, insbesondere durch eine darin angeordnete oder von einer Wandung der Abscheidekammer darin hineinragende Abgrenzungseinrichtung. Hierdurch ergeben sich bereits zuvor beschriebene Vorteile.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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In den nachfolgenden Figuren wird wenigstens ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
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1 in schematischer Darstellung in geschnittener Seitenansicht einen herkömmlichen Abscheider;
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2 in schematischer Darstellung in geschnittener Seitenansicht eine Abscheidevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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3 in schematischer Darstellung in geschnittener Seitenansicht eine Abscheidevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Bezüglich Bezugsziffern, die nicht explizit in einer der Figuren erläutert werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen.
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1 zeigt einen herkömmlichen Abscheider 1 mit einer Wandung 2, insbesondere einem Gehäuseteil, z. B. Kurbelgehäuseteil, an welcher eine Einlassdüse 3 angeordnet ist. Eine weitere Wandung 6 bzw. ein entsprechendes Gehäuseteil bildet mit der Wandung 2 einen Ventilationstrakt 4. Zwischen der Einlassdüse 3 und der weiteren Wandung 6 ist ein Einströmbereich 5, welcher zu einer Abscheidekammer 8 führt. Der Einströmbereich 5 ist in einem Abstand z0 von einem Boden der Abscheidekammer 8 angeordnet, entsprechend der Höhe z0 der Abscheidekammer. Am Boden der Abscheidekammer 8 kann ein Deckel vorgesehen sein, in welchem z. B. separiertes Öl zu einem Rücklauf geführt werden kann.
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2 zeigt eine Abscheidevorrichtung 10 mit einer Wandung 12, an welcher eine Einlassdüse 13 vorgesehen ist. Gegenüberliegend davon ist eine Prallwand bzw. Prallplatte 16 vorgesehen, die zusammen mit der Wandung 12 einen Ventilationstrakt 14 begrenzt. Ein rohrartiger Fortsatz 13.1 der Einlassdüse ragt in den Ventilationstrakt 14. Gegenüber von der Einlassdüse 13 bildet die Prallwand 16 einen Prallbereich 16a. Unterhalb von der Einlassdüse 13 ist eine Abscheidekammer 18 angeordnet. Zwischen dem Fortsatz 13.1 und der Prallwand 16 ist ein Einströmbereich 15 gebildet.
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An der Prallwand 16 ist eine Abgrenzungseinrichtung 17 in der Art einer Rippe bzw. eines Steges ausgebildet. Die Abgrenzungseinrichtung 17 ragt in die Abscheidekammer 18 hinein und unterteilt diese in eine erste Kavität 18.2 und eine zweite Kavität 18.4, die übereinander angeordnet sind. Zwischen diesen Kavitäten ist ein Durchlass 19 vorgesehen, der in Längsrichtung (x) von der Abgrenzungseinrichtung 17 begrenzt wird. Die erste Kavität 18.2 definiert einen Wirbelbereich 18.1, und die zweite Kavität 18.4 definiert einen Auffangbereich 18.3. Die Abgrenzungseinrichtung 17 weist eine erste Oberfläche 17.1 (Oberseite) und eine dazu zumindest annähernd parallel ausgerichtete zweite Oberfläche 17.2 (Unterseite) auf. Der Fortsatz 13.1 weist einen Radius r13 bzw. eine zur ersten Kavität 18.2 hin konkave Krümmung auf. In Querrichtung (y) kann die Abgrenzungseinrichtung 17 die Einlassdüse 13 ein- oder beidseitig überlappen.
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Die Abgrenzungseinrichtung 17 weist eine zur ersten Kavität 18.2 weisende Kante 17.3 auf. Ein freies Ende bzw. eine Stirnseite 17.4 oder entsprechende Kante der Abgrenzungseinrichtung definiert die Geometrie des Durchlasses 19 an der entsprechenden Seite. Die Geometrie des Durchlasses 19 wird zumindest teilweise auch von wenigstens einer der Wandungen definiert. Die Kante 17.3 bzw. Stirnseite 17.4 kann z. B. einen 90 Grad-Winkel mit der Oberseite 17.1 bilden. Die Oberseite 17.1 kann auch geneigt sein, insbesondere um die Art und Weise von Öl-Abfluss zu beeinflussen, was auch in Abhängigkeit eines Öl-Rücklaufs spezifisch konstruiert werden kann.
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Die Einlassdüse 13 weist eine in Längsrichtung (x) von der Wandung 12 gemessene Länge bzw. Tiefe x13 auf. Die Abgrenzungseinrichtung 17 weist eine in Längsrichtung (x) von der Prallwand 16 gemessene Länge bzw. Tiefe x17 auf. Diese Tiefen x13, x17 können zumindest annähernd gleich groß sein.
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Der Durchlass 19 und der Einlassbereich 15 sind in Querrichtung x zueinander versetzt angeordnet, insbesondere ohne Überlappung. Die Abgrenzungseinrichtung 17 kann den Fortsatz 13.1 in der Querrichtung x überlappen. Diese Anordnung begünstigt die funktionale Trennung der beiden Kavitäten. Die Abgrenzungseinrichtung 17 ragt dabei bis zu einem in Längsrichtung gemessenen Abstand dx zur ersten Wandung 12. Der Abstand dx kann dabei kleiner sein als die Tiefe x13 der Einlassdüse, z. B. im Bereich von 10 bis 30 Prozent. Dies begünstigt das Abgrenzen der zweiten Kavität 18.4.
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Die Oberseite 17.1 der Abgrenzungseinrichtung 17 ist in einem in Höhenrichtung (z) gemessenen Abstand dz zum Prallbereich 16a angeordnet.
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Die Höhenabmessung z1 der ersten Kavität kann zumindest annähernd deren Abmessung in Längsrichtung (x) entsprechen. Der Abstand dz beträgt z. B. 70 bis 90 Prozent der Höhenabmessung z1. Die Höhenabmessung z2 der zweiten Kavität ist kleiner als die Höhenabmessung z1 der ersten Kavität. Die absolute Höhenabmessung z3 der Abscheidekammer 18 kann im Vergleich zur herkömmlichen, in 1 gezeigten Abscheidekammer 8 unverändert sein.
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Gas strömt von der Einlassdüse 13 entlang eines Strömungspfades SP in die erste Kavität 18.2 und bildet dort Wirbel W.
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3 zeigt eine Abscheidevorrichtung 110 mit einer Abgrenzungseinrichtung 17, zwei Kavitäten 18.2, 18.4 und einem Durchlass 19. Zusätzlich zu den in 2 beschriebenen Merkmalen oder Elementen ist auch wenigstens eine Durchlassöffnung 19.1 an der Abgrenzungseinrichtung 17 ausgebildet. Die Abgrenzungseinrichtung 17 definiert die Geometrie und Anordnung der Durchlassöffnung 19.1. Die Durchlassöffnung 19.1 kann z. B. als Bohrung ausgebildet sein. An der zweiten Wandung 16 abgeschiedene Partikel oder Fluid kann durch die Durchlassöffnung 19.1 in die zweite Kavität 18.4 gelangen.
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Die Abgrenzungseinrichtung 17 ist derart dimensioniert und relativ zur Einlassdüse 13 angeordnet, dass sich in x-Richtung eine Überlappung Δx zwischen der Abgrenzungseinrichtung 17 und dem rohrartigen Fortsatz 13.1 einstellt. Dies begünstigt das funktionale Abgrenzen der beiden Kavitäten 18.2, 18.4 voneinander.
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Obwohl wenigstens ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel in der vorhergehenden Beschreibung beschrieben wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Das wenigstens eine beschriebene Ausführungsbeispiel ist lediglich exemplarisch beschrieben und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan oder eine technische Lehre zur Umsetzung wenigstens eines beispielhaften Ausführungsbeispiels zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von beispielhaft beschriebenen Elementen oder Merkmalen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der aufgeführten Ansprüche oder rechtlicher Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- herkömmlicher Abscheider
- 2
- Wandung oder Gehäuseteil, insbesondere Kurbelgehäuseteil
- 3
- Einlassdüse
- 4
- Ventilationstrakt
- 5
- Einströmbereich
- 6
- Wandung oder Gehäuseteil
- 8
- Abscheidekammer
- 10; 110
- Abscheidevorrichtung
- 12
- erste Wandung bzw. Platte mit Einlassdüse
- 13
- Einlassdüse
- 13.1
- rohrartiger Fortsatz
- 14
- Ventilationstrakt
- 15
- Einströmbereich
- 16
- zweite Wandung, insbesondere Prallwand bzw. Prallplatte
- 16a
- Prallbereich
- 17
- Abgrenzungseinrichtung, insbesondere Rippe bzw. Steg
- 17.1
- erste Oberfläche, insbesondere Oberseite bzw. Umlenkfläche
- 17.2
- zweite Oberfläche, insbesondere Unterseite
- 17.3
- zur ersten Kavität weisende Kante der Abgrenzungseinrichtung
- 17.4
- freies Ende bzw. Stirnseite der Abgrenzungseinrichtung
- 18
- Abscheidekammer
- 18.1
- Wirbelbereich
- 18.2
- erste Kavität bzw. erstes Kompartiment der Abscheidekammer
- 18.3
- Auffangbereich
- 18.4
- weitere (insbesondere zweite) Kavität bzw. Kompartiment der Abscheidekammer
- 19
- Durchlass
- 19.1
- Durchlassöffnung
- dx
- Abstand zur ersten Wandung oder zur Einlassseite, in Längsrichtung gemessen
- dz
- Abstand zum Prallbereich, in Höhenrichtung gemessen
- Δx
- Überlappung in x-Richtung zwischen Abgrenzungseinrichtung und Einlassdüse
- r13
- Radius oder Krümmung am Fortsatz der Einlassdüse
- SP
- Strömungspfad
- W
- Wirbel
- x
- Längsrichtung
- x13
- Länge bzw. Tiefe der Einlassdüse, gemessen von der ersten Wandung
- x17
- Länge der Rippe
- y
- Querrichtung
- z
- Höhenrichtung
- z0
- Höhenabmessung einer herkömmlichen Abscheidekammer
- z1
- Höhenabmessung des Wirbelbereichs
- z2
- Höhenabmessung des Auffangbereichs
- z3
- absolute Höhenabmessung der Abscheidekammer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011110499 A1 [0003]
