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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Öltröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors mit einem Ventil zur Steuerung des Gasstroms durch den Ölabscheider. Das Ventil weist mindestens einen Ventilkörper mit mindestens einer Gasdurchtrittsöffnung sowie einen Ventilverschluss zum Verschließen dieser mindestens einen Gasdurchtrittsöffnung auf.
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Heutzutage werden zahlreiche Ölabscheidergeometrien adaptiv ausgeführt, so dass eine akzeptable Ölabscheidung über große Bereiche von unterschiedlichen Volumenströmen an zu reinigendem Blow-By-Gas möglich ist. Einige dieser Ölabscheidergeometrien setzen bewegliche Federstahlsegmente ein, welche den Ölabscheidergeometrien nachgeschaltet sind und diese verschließen können. Die Federstahlsegmente öffnen beim Überschreiten voreingestellter Druckdifferenzen weitere Ölabscheider, so dass eine dem Volumenstrom angepasste Anzahl Ölabscheideelemente zur Ölabscheidung zur Verfügung steht. Eine Ölabscheidung ist hierdurch über einen weiten Bereich möglicher Volumenströme wirksam möglich, so dass die Ölabscheidung insgesamt verbessert wird. Zum Öffnen der Federstahlsegmente ist jedoch Energie erforderlich, die dann nicht mehr für die Ölabscheidung zur Verfügung steht. Deshalb ist die Effizienz des Ölabscheiders für jeden einzelnen Betriebspunkt, d.h. jeden unterschiedlichen Volumenstrom, reduziert.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Abscheiden von Öltröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Ölabscheideeffizienz bei vielen Druckdifferenzen und bei vielen unterschiedlichen, insbesondere geringen Volumenströmen des Blow-By-Gases verbessert wird und die leicht, schnell, kostengünstig und skalierbar herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abscheiden von Öltröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors weist ein Ventil zur Steuerung des Gasstroms von einer Druckseite zu einer Saugseite des Ölabscheiders auf. Dieses Ventil besitzt einen Ventilkörper mit mindestens einer mittels eines Ventilverschlusses verschließbaren Gasdurchtrittsöffnung von der Druckseite zur Saugseite des Ventils. Dieser Ventilverschluss ist saugseitig zu der mindestens einen Gasdurchtrittsöffnung zum saugseitigen Verschließen dieser mindestens einen Gasdurchtrittsöffnung angeordnet und weist mindestens eine Federzunge auf, mit der die mindestens eine Gasdurchtrittsöffnung verschlossen werden kann. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass diese Federzunge auf derjenigen Oberfläche, die der Gasdurchtrittsöffnung zugewandt ist, mit einem elastischen Werkstoff beschichtet ist. Die Beschichtung erfolgt dabei zumindest in demjenigen Bereich, der mindestens einer der Gasdurchtrittsöffnungen benachbart ist. Mit anderen Worten ist die Federzunge derart beschichtet, dass beim Verschließen der Gasdurchtrittsöffnung durch die Federzunge der elastische Werkstoff auf dem Umfangsrand der Gasdurchtrittsöffnung zu liegen kommt und bei der Abdichtung der Gasdurchtrittsöffnung mitwirkt.
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Durch diese erfindungsgemäße Beschichtung des Ventilverschlusses bzw. der Federzunge wird einerseits eine hervorragende Abdichtung bei Verschluss des Ventils bewirkt. Zum anderen hat sich gezeigt, dass auch im geöffneten Zustand durch die Beschichtung das Abscheideverhalten des Ölabscheiders verbessert wird. Insbesondere wird die Effizienz der Ölabscheidung verbessert. Durch die Elastizität der Beschichtung erfolgt kein vollständiger Rückstoß aufprallender Öltröpfchen auf der Oberfläche der Federzunge sondern ein zumindest partielles Abbremsen des Flusses der Ölpartikel. Dies bewirkt eine Verbesserung der Ölabscheidung. Insbesondere bei kleinen Volumenströmen führt die Beschichtung zu einer stark verbesserten Abscheidung von Ölnebel und Öltröpfchen aus den durch die Gasdurchgangsöffnung strömenden Blow-By-Gasen.
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Das Ventil bzw. der Ventilkörper können dabei so ausgestaltet sein, dass eine Grundplatte vorgesehen ist, die die Gasdurchtrittsöffnungen enthält. Die Grundplatte weist folglich eine Druckseite und eine Saugseite auf, wobei von der Druckseite zur Saugseite Blow-By-Gase durch die Gasdurchtrittsöffnungen strömen können. Vorteilhafterweise sind die Gasdurchtrittsöffnungen auf der Saugseite in radialer Richtung von Wandungen begrenzt, die in Richtung der Saugseite bzw. in Richtung der Federzunge über die Grundplatte überstehen.
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Die Effizienz der Abscheidung von Ölnebel und/oder Öltröpfchen wird weiter stark verbessert, indem vorteilhafterweise die Wandung einer derartigen Gasdurchtrittsöffnung, insbesondere längs des Umfangsrandes der Gasdurchtrittsöffnung, eine geringe Wandstärke aufweist. Besonders vorteilhaft weist die Wandung an ihrem saugseitigen Ende eine scharfe Kante mit einem geringen Krümmungsradius bzw. einen spitz zulaufenden Bereich auf.
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Dadurch wird der Bereich zwischen der Beschichtung der Federzunge und dem saugseitigen Ende der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung in besonderer Weise ausgestaltet. Es hat sich erwiesen, dass durch die Beschichtung der Federzunge in Verbindung mit der besonderen Ausgestaltung des saugseitigen Endes der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung die Effizienz der Ölabscheidung weiter gesteigert wird. Die Kombination aus der Beschichtung der Federzunge und der besonderen Gestaltung des saugseitigen Endes der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung führt dabei zu einer überproportionalen Verbesserung der Abscheideeffizienz.
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Insbesondere kann die Gasdurchtrittsöffnung in dem Abdeckbereich der Wandung, der unmittelbar der Federzunge benachbart ist, d. h. an ihrem saugseitigen Ende, an dem sie mit der Federzunge bei Verschluss des Ventils in Kontakt kommt, eine besonders geringe Wandstärke aufweisen oder einen besonders geringen Krümmungsradius aufweisen oder auch unter einem besonders kleinen Winkel spitz zulaufen.
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So weisen typischerweise die Wandungen derartiger Gasdurchtrittsöffnungen im Stand der Technik Wandstärken von über 0,8 mm und zwischen benachbarten Durchgangsöffnungen von über 1,2 mm auf. Erfindungsgemäß ist nunmehr zumindest auf den saugseitig letzten über 0,1 mm Länge eine Wandstärke von ≤ 0,5 mm, vorteilhafterweise von ≤ 0,2 mm vorgesehen. Insbesondere kann auf den saugseitig letzten 0,5 mm Länge oder mehr der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung eine Wandstärke von ≤ 0,2 mm vorliegen.
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Für die Bestimmung des Krümmungsradius der saugseitigen Abschlusskante der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung können beispielsweise die letzten 0,1 mm bis 1 mm der Länge betrachtet werden. Gemittelte Krümmungsradien betragen dann vorteilhafterweise erfindungsgemäß ≤ 1,0 mm, vorzugsweise ≤ 0,5 mm, vorzugsweise ≤ 0,2 mm, vorzugsweise ≤ 0,1 mm.
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Ist der saugseitige Umfangsrand der Wandung der Durchgangsöffnung mit einer Kante versehen, die spitz zuläuft, so kann beispielsweise zur Bestimmung des Winkels derjenige Winkel der Kante betrachtet werden, der sich zwischen Tangenten an die Außen- und Innenoberflächen der Wandung im Abstand zwischen 0,3 mm und 0,6 mm vom freien saugseitigen Ende der Wandung ergibt. Erfindungsgemäß beträgt der beispielsweise derart bestimmte Winkel vorteilhafterweise ≤ 45°, vorteilhafterweise ≤ 30°, besonders bevorzugt ≤ 15°.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des genannten Abdeckbereiches, also des am saugseitigen Ende der Wandung vorgesehenen Bereiches, in dem die Wandung mit der Beschichtung der Federzunge in Kontakt kommt, kann das Verhältnis zwischen der freien Querschnittsfläche der Gasdurchtrittsöffnung in diesem Abdeckbereich bzw. am offenen Ende der Wandung und der Kontaktfläche zwischen der Wandung und dem elastischen Werkstoff ein Verhältnis ≥ 5, vorzugsweise ≥ 10, besonders bevorzugt ≥ 50 betragen. Alternativ ist es auch möglich, diejenige Fläche des elastischen Werkstoffes, die von der genannten Kontaktfläche umgrenzt ist, derart auszugestalten, dass sie mit der Kontaktfläche selbst ein Flächenverhältnis aufweist, das ≥ 5, vorzugsweise ≥ 10, besonders bevorzugt ≥ 50 beträgt. Folglich ist der Abdeckbereich bzw. die Kontaktfläche gegenüber der umfassten Fläche, die die Querschnittsfläche der Gasdurchtrittsöffnung oder die von der Kontaktfläche eingeschlossene Fläche ist, sehr klein. Bei all diesen Ausgestaltungen des Abdeckbereiches der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung ergibt sich eine sehr gute Effizienz der Ölabscheidung.
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Die besondere Ausgestaltung des saugseitigen Endes der Wandung der mindestens einen Gasdurchtrittsöffnung ermöglicht ein geringes Eintauchen des saugseitigen Endes der Wandung in der Beschichtung, so dass einerseits eine bessere Abdichtung des saugseitigen Endes der Gasdurchtrittsöffnung gegeben ist und andererseits auch die Ölabscheidung verbessert wird, da unter anderem ein präziseres Öffnen und Schließen der Federzunge resultiert.
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Die Beschichtung der Federzunge kann vorteilhafterweise aus einem Elastomer, bevorzugt aus einem der folgenden Materialien Polyacrylat-Kautschuk (ACM), Ethylenacrylat-Kautschuk (AEM), Fluorsilicon-Kautschuk (FVMQ), Fluor-Kautschuk (FKM), Silicon-Kautschuk (VMQ), Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO), Perfluor-Kautschuk (FFKM), Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Hydrierter Nitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), Chloropren-Kautschuk (CR), Thermoplastische Elastomere (TPE), sowie Blends und/oder Mischungen aus diesen Werkstoffen bestehen oder diese aufweisen.
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Insbesondere enthält oder ist der Werkstoff kein Filtermaterial, das einen Durchlaß der Blow-By-Gase durch das Material zulassen würde. Vorteilhafterweise ist oder enthält der Werkstoff der Beschichtung der Federzunge ein geschlossenporiges Material oder weist diesen zumindest bereichsweise oder in einzelnen Lagen auf.
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Die Beschichtung kann, wie bereits angedeutet, auch mehrlagig sein, so dass die obigen Angaben bezüglich der Werkstoffe der Beschichtung zumindest für eine der Beschichtungslagen, insbesondere für die äußerste, der Gasdurchtrittsöffnung zugewandte Lage der Beschichtung gilt. Beispielsweise kann unmittelbar auf der Oberfläche der Federzunge ein sehr elastische offenporige geschäumte Beschichtung aufgebracht sein, die von einer weniger elastischen geschlossenporigen Beschichtung überdeckt wird. Hierdurch können die elastischen Eigenschaften der offenporigen Beschichtung genutzt werden, ohne dass ein Verschmutzungsrisiko der Beschichtung auftritt.
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Die Beschichtung weist vorteilhafterweise eine Dicke D mit 0,2 mm ≤ D ≤ 1,0 mm, vorzugsweise 0,3 mm ≤ D ≤ 0,5 mm auf.
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Der Ventilkörper selbst einschließlich der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung, jedoch auch die Federzunge können vorteilhafterweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere einem Polyamid, insbesondere Polyamid 6.6 bestehen oder diesen aufweisen. Die Federzunge besteht jedoch besonders vorteilhafterweise aus Federstahl oder weist Federstahl auf. Wesentlich ist, dass die Federzunge selbst und die Beschichtung aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Als Blechstärke für die Federzunge eignen sich insbesondere 0,075 mm bis 0,25 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 0,2 mm, jeweils einschließlich oder ausschließlich der Randwerte dieser Bereiche. Als Materialstärke für thermoplastische Federzungen kommen insbesondere 0,8 bis 2,0 mm jeweils einschließlich oder ausschließlich der Randwerte dieses Bereiches zum Einsatz.
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In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Vorrichtung können zwei oder mehr Gasdurchtrittsöffnungen vorgesehen sein. Diese können auch in eine, zwei oder mehreren Gruppen von jeweils einer oder mehreren Gasdurchtrittsöffnungen angeordnet sein. Entsprechend können auch zwei oder mehr Federzungen vorgesehen sein, wobei beispielsweise für jede der Gruppen an Gasdurchtrittsöffnungen eine Federzunge zum Verschließen einer, mehrerer oder aller dieser Gasdurchtrittsöffnungen dieser zugeordneten Gruppe vorgesehen sind.
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Die verschiedenen Federzungen können dementsprechend auch unterschiedlich ausgestaltet werden, so dass ihr Öffnungsverhalten jeweils einzeln eingestellt werden kann. Auch die Beschichtungen der einzelnen Federzungen können in gleicher Weise oder unterschiedlich, beispielsweise bezüglich Material oder Dicke, ausgeführt sein.
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In entsprechender Weise ist es nicht erforderlich, dass sämtliche Gasdurchtrittsöffnungen gleich ausgestaltet sind, vielmehr können diese unterschiedliche Querschnitte ihrer Einlässe, unterschiedliche Querschnitte ihrer Auslässe, unterschiedliche Querschnitte im Zwischenbereich zwischen ihren Einlässen und Auslässen und auch unterschiedliche Querschnittsflächen und Querschnittsformen, beispielsweise rund, eckig, rechteckig, quadratisch oder allgemein vieleckig, oval und dergleichen ausgestaltet sein.
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Es ist auch nicht erforderlich, dass durch die Federelemente sämtliche der Gasdurchtrittsöffnungen verschlossen werden können. Vielmehr ist es auch möglich, dass einzelne Gasdurchtrittsöffnungen permanent unverschlossen/frei bleiben. Derartige Gasdurchtrittsöffnungen stellen folglich einen Notfall-Bypass für die Blow-By-Gase dar.
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Weiterhin können in den Gasdurchtrittsöffnungen (in einer, mehreren oder allen der Gasdurchtrittsöffnungen) Elemente angeordnet sein, die zu einer weiteren Verbesserung der Ölabscheidung beitragen. Hierzu eignen sich beispielsweise Leitgeometrien, die die durchströmenden Gase in eine Rotation um die axiale Richtung der Gasdurchtrittsöffnung versetzen und so zu einer zyklonartigen Abscheidung von Ölnebel und Öltröpfchen führen. Derartige Leitgeometrien sind beispielsweise in der
DE 10 2004 037 157 A1 in den Abschnitten [0013] bis [0022] beschrieben. Diese Beschreibung wir hiermit in die vorliegende Erfindung per Referenz aufgenommen.
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Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung weiterhin wie folgt ausgestaltet sein:
Die Federzunge kann in Strömungsrichtung des Gasstroms axial-konzentrisch oder axial-exzentrisch hinter mindestens einer der Gasdurchtrittsöffnungen eine Durchgangsöffnung aufweisen.
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Der Durchmesser mindestens einer der Durchgangsöffnungen kann kleiner sein als der Durchmesser des saugseitigen Auslasses der axial vor der Durchgangsöffnung angeordneten Gasdurchtrittsöffnung.
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Zwei oder mehr der Federzungen können einen gemeinsamen Befestigungsbereich zur Befestigung der Federzungen an dem Ventilkörper aufweisen.
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Mindestens eine der Federzungen kann über mindestens einen Haltearm am Ventilkörper derart federnd befestigt sein, dass sie zwischen einer ersten Stellung, in der sie die überdeckten Gasdurchtrittsöffnungen verschließt, und einer zweiten Stellung, in der sie die überdeckten Gasdurchtrittsöffnungen freigibt, beweglich ist.
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Mindestens einer der Haltearme kann derart befestigt sein, dass die über den Haltearm befestigte Federzunge derart beweglich ist, dass sie sich von den mindestens zwei Gasdurchtrittsöffnungen sukzessive entfernt bzw. diese sukzessive verschließt.
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Mindestens einer der Haltearme kann derart befestigt sein, dass mindestens eine der Federzungen sich in einer Kippbewegung von mindestens einer Gasdurchtrittsöffnung entfernt oder auf diese zubewegt.
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Mindestens eine der Federzungen kann derart vorgespannt befestigt sein, dass sie die überdeckten Gasdurchtrittsöffnungen verschließt, wenn die Druckdifferenz zwischen der den Gasdurchtrittsöffnungen zugewandten Seite der Federzunge und der den Gasdurchtrittsöffnungen abgewandten Seite der Federzunge unterhalb eines vorbestimmten Schwellwertes liegt.
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Der Ventilkörper kann mindestens zwei Gruppen von Gasdurchtrittsöffnungen aufweisen, die jeweils mindestens zwei Gasdurchtrittsöffnungen aufweisen, und der Ventilverschluss weist eine der Gruppen von Gasdurchtrittsöffnungen entsprechende Anzahl Federzungen auf, wobei jede der Federzungen derart angeordnet ist, dass Gasdurchtrittsöffnungen einer Gruppe zumindest teilweise jeweils durch eine der Federzungen verschließbar sind.
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Für jede der Federzungen können zwei Haltearme vorgesehen sein, die längs zweier gegenüberliegender Ränder der Federzunge verlaufen und eine der Federzungen in der Lagenebene der Federzunge zwischen sich einschließen, wobei die Haltearme an einem ihrer Enden am Ventilkörper befestigt und an ihrem anderen Ende mit der Federzunge, gegebenenfalls einstückig, verbunden sind.
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Die Haltearme können in radialer Richtung gesehen hinter der letzten, durch die Federzunge verschließbaren Gasdurchtrittsöffnung mit der Federzunge, gegebenenfalls einstückig, verbunden sein.
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Im Folgenden werden einige Beispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Figuren beschrieben. Dabei werden verschiedene erfindungswesentliche oder auch vorteilhafte weiterbildende Elemente im Rahmen dieser Beispiele genannt, wobei auch einzelne dieser Elemente als solche zur Weiterbildung der Erfindung – auch herausgelöst aus dem Kontext des jeweiligen Beispiels und weiterer Merkmale des jeweiligen Beispiels – verwendet werden können. Weiterhin werden in den Figuren für gleiche oder ähnliche Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet und deren Erläuterung daher teilweise weggelassen.
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Es zeigen
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1 eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik;
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4 bis 8 erfindungsgemäße Vorrichtungen; und
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9 Versuchsergebnisse zur Abscheideleistung verschiedener Ölabscheider.
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1 zeigt eine Vorrichtung zur Abscheidung von Ölnebel und/oder Öltröpfchen aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors. Diese Vorrichtung 1 weist ein Ventil 2 auf. Das Ventil 2 weist seinerseits zwei Grundplatten/Ventilkörper 5a und 5b auf, wobei die Grundplatte 5a druckseitig (Druckseite 3) und die Grundplatte 5b saugseitig (Saugseite 4) angeordnet ist. Durch diese Grundplatten 5a und 5b erstrecken sich Gasdurchtrittsöffnungen 10, von denen lediglich eine Gasdurchtrittsöffnung beispielhaft in 1 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Gasdurchtrittsöffnungen 10 weisen radial Wandungen 11 und 12 auf, von denen die Wandung 11a, 11b, 12a und 12b beispielhaft mit Bezugszeichen versehen sind. Die Wandungen 11a und 11b sind dabei saugseitig angeordnet an der Grundplatte 5b, während die Wandungen 12a und 12b druckseitig an der Grundplatte 5a angeordnet sind. Insbesondere können die Wandungen mit der jeweiligen zugehörigen Grundplatte auch einstückig ausgebildet sein. An Befestigungsbereichen 25a und 25b der Grundplatte 5b sind Haltearme 26a und 26b angeordnet, die jeweils eine Federzunge 21a und 21b halten. Diese Federzungen 21a und 21b sind folglich elastisch gelagert und können sich zwischen zwei Zuständen bewegen, in denen die Gasdurchtrittsöffnungen 10 unverschlossen oder verschlossen sind. Der unverschlossene/geöffnete Zustand ist für die Federzunge 21a dargestellt, während der geschlossene Zustand für die Federzunge 21b dargestellt ist.
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In 2a ist eine Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung dargestellt, die jedoch im Gegensatz zu 1 lediglich eine einzelne Grundplatte 5 aufweist, die Gasdurchgangsöffnungen mit Wandung 11a und 11b enthält. Diese Vorrichtung 1 aus 2a kann jedoch ohne Weiteres durch eine entsprechende Grundplatte 5a aus 1 auf der Druckseite ergänzt werden.
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Diese Vorrichtung 1 ist gegenüber der Vorrichtung in 1 erfindungsgemäß weitergebildet, indem wie in 2a dargestellt, die Federzunge 21a und die Federzunge 21b jeweils eine Beschichtung 23a und 23b aufweisen, die auf derjenigen Oberfläche der Federzungen angeordnet ist, die den Gasdurchgangsöffnungen 10 zugewandt ist.
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2b zeigt eine Aufsicht auf die Grundplatte 5 der Vorrichtung aus 2a. Die Federzungen 21a und 21b sind jeweils durch seitliche Haltearme 26a, 26a‘ bzw. 26b, 26b‘ an Befestigungsbereichen 25a bzw. 25b gehalten.
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2c zeigt eine Aufsicht auf die Grundplatte 5 von der Saugseite 4 her. Jeder der hier nun nicht dargestellten Federzungen 21a und 21b aus 2b ist jeweils eine Gruppe von Gasdurchgangsöffnungen 10a, 10a‘, 10a‘‘, 10a‘‘‘ bzw. 10b, 10b‘, 10b‘‘, 10b‘‘‘ zugeordnet. Die Gasdurchgangsöffnungen, im Folgenden nur für die Gruppe zugeordnet zur Federzunge 21a erläutert, weist Wandungen 12a auf, die einstückig sämtliche der Gasdurchgangsöffnungen 10a, 10a‘, 10a‘‘ und 10a‘‘‘ umgibt. Erfindungsgemäß weist jede der Gasdurchtrittsöffnungen 10a bis 10a‘‘‘ einen Abdeckbereich 13a bis 13a‘‘‘ auf, der aus den Wandungen 12a besonders hervorsteht, jedoch zugleich Teil der Wandung 12a ist. In diesen Abdeckbereichen 13a bis 13a‘‘‘ kommt die Federzunge 21a beim Verschließen der Gasdurchtrittsöffnungen 10a bis 10a‘‘‘ mit der Wandung 12a in Kontakt.
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In gleicher Weise gilt dies für die Gasdurchtrittsöffnungen
10b bis
10b‘‘‘ und die Federzunge
21b. Die Gasdurchtrittsöffnungen
10b bis
10b‘‘‘ sind weiterhin mit schneckenförmig sich in Form einer Wendel in axialer Richtung der Durchgangsöffnungen
10b bis
10b‘‘‘ erstreckenden Leitgeometrien versehen, die beim Durchströmen des Blow-By-Gases durch die Gasdurchtrittsöffnungen
10b bis
10b‘‘‘ das Blow-By-Gas in eine rotierende Bewegung versetzen. Hierdurch wird der Abscheidegrad der jeweiligen Gasdurchtrittsöffnung
10b bis
10b‘‘‘ verbessert. Derartige schneckenförmige Segmente sind beispielsweise in der
DE 10 2004 037 157 A1 in den Abschnitten [0013] bis [0022] beschrieben.
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3 zeigt ein Beispiel einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Im Unterschied zur Vorrichtung gemäß 2 sind hier die beiden Federzungen 21a und 21b mit unterschiedlich dicken Beschichtungen, nämlich mit 0,3 mm bzw. 0,6 mm FKM versehen.
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Weiterhin sind die Gasdurchtrittsöffnungen bzw. deren Wandungen 11a, 11b erfindungsgemäß mit Abdeckbereichen 13a, 13b versehen, in denen die Wandung für jede einzelne Gasdurchtrittsöffnung eine Dicke in Richtung ihres Endes aufweist, die konisch zuläuft. Hierdurch ergibt sich eine schmale Kontaktfläche als Abdeckbereich zwischen der jeweiligen Beschichtung 23a bzw. 23b, auf der den Gasdurchtrittsöffnungen zugewandten Oberflächen 22a und 22b der Federzungen 21a bzw. 21b mit den Wandungen 11a, 11b.
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Bei der Vorrichtung 1 gemäß 3 ist weiterhin eine zusätzliche Grundplatte 5a vorgesehen, wie sie bereits in 1 dargestellt wurde.
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3b zeigt nun eine Aufsicht auf die Grundplatte 5b, wobei die Federzungen sowie ihre Befestigungsbereiche und Haltearme in der Darstellung weggelassen wurden. Im Unterschied zu den Wandungen 11a und 11b in 2 sind die Wandungen 11a und 11b in 3 nunmehr so ausgestaltet, dass sich aus dieser Wandung in Richtung der Federzungen Abdeckbereiche 13a bis 13a‘‘‘ bzw. 13b bis 13b‘‘‘ erheben, in denen sich die Dicke der Wandung in Richtung der Federzunge verjüngt.
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4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 1, bei der jedoch lediglich eine einzelne Gruppe von Gasdurchtrittsöffnungen vorgesehen ist. 4a und 4b zeigen dabei den geöffneten Zustand in 4a und den geschlossenen Zustand in 4b.
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Durch die scharfe Kante der Wandung 11 im Abdeckbereich 13 ergibt sich ein schmaler scharfer Spalt zwischen der Beschichtung 23 und dem saugseitigen Ende der Wandung 11, wie in 4a dargestellt. Dieser scharfe Spalt führt zu einer verbesserten Ölabscheidung beim Durchtritt der Blow-By-Gase durch die Gasdurchtrittsöffnung und durch den Spalt zwischen der Wandung 11 und der Beschichtung 23. Die Beschichtung 23 besteht hier aus FVMQ mit einer Schichtdicke von 0,4 mm und einer Härte von 59 Shore A, wobei zwar durch dieses geschlossenporige Material der Beschichtung 23 dennoch kein Gasstrom erfolgen kann, aber eine gute Abscheidung des Öls auf der Oberfläche erfolgt.
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In 4b ist der geschlossene Zustand dargestellt, bei dem der saugseitige Rand der Wandung 11 um jede der Gasdurchtrittsöffnungen durch die Beschichtung 23 verschlossen wird. Der Rand der Wandung 11 drückt sich dabei in die elastomere Beschichtung 23 ein, so dass ein weiter verbesserter Verschluss der Gasdurchtrittsöffnungen bewirkt wird.
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5 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in Aufsicht. Bei dieser Vorrichtung 1 sind insgesamt vier Gruppen von Gasdurchtrittsöffnungen 10a bis 10a‘‘‘, 10b bis 10b‘‘‘, 10c bis 10c‘‘‘, 10d bis 10d‘‘‘ vorgesehen (lediglich ein Teil der Gasdurchtrittsöffnungen wurde mit Bezugszeichen versehen). Sämtliche der hier nicht sichtbaren Federzungen für die jeweiligen Gruppen von Gasdurchtrittsöffnungen weisen einen gemeinsamen Befestigungsbereich 25 auf.
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Die Vorrichtung 1 weist weiterhin Wandungen 40a, 40a‘ bzw. 40b, 40b‘ bzw. 40c, 40c‘ bzw. 40d, 40d‘ auf, die die Gasdurchtrittsöffnungen umgeben und zu einer weiter verbesserten Abscheidung von Ölnebel und Öltröpfchen führen.
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5b zeigt einen Querschnitt längs der Linie A-A in 5a durch zwei Gasdurchtrittsöffnungen 10b‘, 10b‘‘. Die Gasdurchtrittsöffnungen 10b‘, 10b‘‘ sind dabei im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Die Wandungen 11 der Gasdurchtrittsöffnungen 10b‘, 10b‘‘ ragen dabei aus der Grundplatte 5 hervor. In axialer Richtung durch die Grundplatte 5 und die Wandungen 11 weist der Querschnitt durch die Gasdurchtrittsöffnung 10b‘, 10b‘‘ Stufen 16‘, 16‘‘ auf, so dass der Querschnitt der Gasdurchtrittsöffnung im Bereich der Wandung 11 geringer ist, als im Bereich der Grundplatte 5. In Richtung der Saugseite 4 verjüngt sich die Wandung in konischer Form an ihrem saugseitigen Ende und läuft zwischen der Außenoberfläche in einem abgeschrägten Bereich 18 und der Innenoberfläche der Wandung 11 spitz zu. Der Winkel zwischen der Außenoberfläche im Bereich 18 und der Innenoberfläche beträgt dabei α/2, im vorliegenden Falle der 5b 30°. Der Winkel wird dabei aber nicht entlang des gesamten abgeschrägten Bereichs bestimmt, sondern lediglich zwischen dem linken Ende des abgeschrägten Bereichs und der gestrichelten Linie. Durch die scharfe Kante zwischen der Außenoberfläche und der Innenoberfläche der Wandung 11 an ihrem saugseitigen Ende ergibt sich insbesondere durch die Wechselwirkung mit der Beschichtung der Federzunge eine weiter verbesserte Ölabscheidung für durchströmende Gase.
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6 bis 8 zeigen weitere Querschnitte durch erfindungsgemäße Wandungen 11 von Gasdurchtrittsöffnungen 10, wobei hier anders als in 5b jeweils nur eine Gasdurchtrittsöffnung dargestellt ist.
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In 6 ist der Endbereich auf der Saugseite 4 der Wandung 11 spitz zulaufend und weist einen Krümmungsradius 19 an dem spitzen Ende auf. Der Krümmungsradius 19 beträgt im vorliegenden Beispiel ca. 0,3 mm.
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In 7 ist die Wandung 11 von beiden Seiten her konisch angeschrägt/angefast, so dass sie auf ein saugseitiges, spitzes Ende zuläuft, das mikroskopisch betrachtet also ebenfalls einen sehr kleinen Krümmungsradius von ungefähr 0,15 mm aufweist.
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In 8 ist die Wandung 11 auf ihrer der Gasdurchtrittsöffnung 10 zugewandten Innenseite in dem Abdeckbereich 13 konisch sich aufweitend abgeschrägt. Auch auf der Außenseite ist eine kurze Abschrägung vorgesehen, die über einen Radius 19 in die Schräge 18 der Aussenoberfläche der Wandung 11 übergeht.
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Alle diese Ausführungsformen führen zu einer verbesserten Abscheidung von Ölnebel und Öltröpfchen, verglichen mit dem Stand der Technik.
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9 zeigt Messergebnisse an verschiedenen Vorrichtungen entsprechend der vorliegenden Erfindung. Dabei ist jeweils der gemessene Druckverlust zwischen Druckseite und Saugseite bestimmt, der bei der Abscheidung bestimmter Partikelgrößen auftritt bzw. zur Abscheidung derartiger Partikelgrößen erforderlich ist. Je geringer der auftretende Druckverlust zur Abscheidung von Partikeln mit einer bestimmten Partikelgröße ist, desto höher ist die Effizienz des jeweiligen ölabscheidenden Ventils.
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In 9 sind Messergebnisse eingetragen für eine Vorrichtung gemäß Figur 1 aus dem Stand der Technik („ohne Kegel ohne Beschichtung“), bei der das saugseitige Ende der Wandungen der Gasdurchtrittsöffnungen nicht kegelförmig abgeschrägt ist und die Federzunge keine Beschichtung aufweist.
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Weiterhin sind Messergebnisse mit Vorrichtungen dargestellt, die zusätzlich eine Beschichtung der Federzunge mit 0,4 mm FVMQ aufweisen („ohne Kegel mit Beschichtung“) sowie Messergebnisse mit einer Vorrichtung, bei der sowohl die Wandung gemäß 5b kegelförmig abgeschrägt ist, als auch die Federzunge mit einer 0,4 mm dicken Beschichtung aus FVMQ versehen ist („mit Kegel und Beschichtung“).
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Es zeigt sich, dass bereits die erfindungsgemäße Beschichtung der Federzunge zu einer starken Verbesserung der Abscheideeffizienz führt. Wird zusätzlich noch das saugseitige Ende der Wandungen der Gasdruchtrittsöffnungen kegelförmig angeschrägt, so wird die Abscheideeffizienz weiter überproportional gesteigert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004037157 A1 [0025, 0046]
