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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Zentrifuge für
die Reinigung von Schmieröl
einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse mit einem abnehmbaren Deckel,
mit einer im Gehäuse
angeordneten gehäusefesten
Achse und mit einem auf der Achse drehbar gelagerten, austauschbaren
Zentrifugenrotor, wobei die Achse zumindest in ihrem unteren Teil
hohl ist und in ihrem hohlen Inneren einen Abschnitt eines Schmierölzuleitungskanals
bildet, der über
wenigstens eine Durchlaßöffnung mit
dem Inneren des auf der Achse gelagerten Zentrifugenrotors in Strömungsverbindung
steht.
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Zentrifugen der eingangs genannten
Art werden üblicherweise
als Nebenstromfilter neben einem Filtereinsatz eingesetzt. Über die
Zentrifuge fließt
dabei üblicherweise
nur ein Teil-Ölvolumenstrom
von etwa 10 % des Gesamtölstroms,
der durch den Filtereinsatz strömt.
Um Strömungswiderstände niedrig zu
halten, ist der Schmierölzuleitungskanal
zur Zentrifuge üblicherweise
mit einem großen
Querschnitt ausgeführt.
Die Drosselung des Ölvolumenstroms durch
die Zentrifuge erfolgt praktisch ausschließlich über am Zentrifugenrotor vorgesehene
Rückstoßdüsen, die
mittels des durchströmenden
Schmieröls den
Zentrifugenrotor in Drehung versetzen. Wenn der Zentrifugenrotor irrtümlich nicht
eingebaut wird, was beispielsweise durch unsorgfältiges Arbeiten bei einem Wartungsservice
versehentlich geschehen kann, entfällt diese Drosselung und ein
sehr großer Teil-Ölvolumenstrom
strömt
durch den Nebenstromweg der Zentrifuge. Dadurch wird dieser sehr
große Teil-Ölvolumenstrom
dem Ölkreislauf
entnommen und steht zur Schmierung der zugehörigen Brennkraftmaschine nicht
mehr zur Verfügung.
Die Betriebssicherheit der zugehörigen
Brennkraftmaschine ist dadurch ernsthaft gefährdet, weil eine ausreichende
Schmierung nicht mehr gewährleistet
ist.
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Für
die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, eine
Zentrifuge der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der gewährleistet
ist, daß auch
bei irrtümlich
nicht eingebautem Zentrifugenrotor stets ein ausreichend großer Ölvolumenstrom
für die
Schmierung der zugehörigen
Brennkraftmaschine zur Verfügung
steht.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt
erfindungsgemäß mit einer
Zentrifuge der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet
ist,
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- – daß in oder
auf der Achse ein verstellbares Verschlußorgan angeordnet ist,
- – daß das Verschlußorgan durch
den im Gehäuse
angeordneten Zentrifugenrotor in einer Öffnungsstellung haltbar ist,
in der das Verschlußorgan
die Durchlaßöffnung freigibt,
und
- – daß das Verschlußorgan bei
fehlendem Zentrifugenrotor durch eine von einem Druck des Schmieröls oder
von einem Vorbelastungselement erzeugte Kraft in eine Schließstellung überführbar und
in dieser haltbar ist, in der das Verschlußorgan die Durchlaßöffnung verschließt.
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Durch das erfindungsgemäß in der
Zentrifuge vorgesehene Verschlußorgan
wird erreicht, daß bei
eingebautem Zentrifugenrotor der Teil-Ölvolumenstrom durch die Zentrifuge
freigegeben ist und daß bei
fehlendem Zentrifugenrotor in der Zentrifuge der Strömungsweg
für das
Schmieröl
gesperrt ist. Damit kann bei irrtümlich fehlendem Zentrifugenrotor, abgesehen
von geringen eventuellen Leckagemengen, kein Schmieröl mehr durch
den Nebenzweig des Ölkreislaufs
strömen,
in dem die Zentrifuge liegt. Damit ist sichergestellt, daß die gesamte
Schmierölmenge
für die
Schmierung der zugehörigen
Brennkraftmaschine zur Verfügung
steht. Die Filterung des Schmieröls
erfolgt weiterhin durch den üblicherweise neben
der Zentrifuge vorhandenen Filtereinsatz; lediglich die Feinstfilterung
durch die Zentrifuge im Nebenstrom entfällt. Diese fehlende Feinstfilterung
hat aber keine unmittelbare Schadensgefahr für die zugehörige Brennkraftmaschine. Damit
wird die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine gewährleistet,
auch wenn der Zentrifugenrotor der Zentrifuge irrtümlich nicht
eingebaut ist.
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Bevorzugt ist als Verschlußorgan im
hohlen Inneren der Achse oder auf dem Außenumfang der Achse eine in
Längsrichtung
der Achse verschiebbare Hülse
angeordnet, wobei die Durchlaßöffnung eine seitliche Öffnung vom
hohlen Inneren der Achse nach außen ist. Das Öffnen und
Schließen
der Durchlaßöffnung erfolgt
dann einfach durch axiales Verschieben der Hülse entweder von der Durchlaßöffnung weg
oder über
die Durchlaßöffnung.
Hierdurch wird eine besonders einfache Konstruktion erreicht, die
gegenüber
einer herkömmlichen
Zentrifuge nur einen geringen zusätzlichen Herstellungsaufwand
erfordert.
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Weiter schlägt die Erfindung vor, daß ein unteres
Endstück
der Achse selbst oder ein die Achse tragender Achs sockel einen gegenüber der übrigen Achse
vergrößerten Außendurchmesser
aufweist und daß die
Hülse außen auf
der Achse sitzend dazu passend einen gestuften Innen- und Außendurchmesser
mit einem größeren Durchmesser
in ihrem unteren Teil und mit einem kleineren Durchmesser in ihrem
oberen Teil aufweist. Eine so gestaltete Hülse paßt sich an vorgegebene technische
Gegebenheiten an und erfordert auf der Seite der Achse oder eines
diese tragenden Achssockels keine aufwendigen Änderungen oder Anpassungen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Achse weiterhin
eine seitliche Durchbrechung aus ihrem hohlen Inneren nach außen in Höhe des größeren Innendurchmessers
der Hülse
aufweist und daß die Hülse in ihrem
unteren Endbereich an ihrem Innenumfang gegen den Außenumfang
der Achse oder des Achssockels mittels einer Gleitdichtung abgedichtet
ist. Mit dieser Ausgestaltung der Zentrifuge wird eine hydraulische
Verstellung der Hülse
in ihre Schließrichtung
durch den Druck des Schmieröls
bei fehlendem Rotor erzielt.
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Alternativ kann zwischen der Hülse und
einem Sockelteil des Gehäuses
als Vorbelastungselement mindestens eine Druckfeder angeordnet sein. In
dieser Ausführung
der Zentrifuge wird eine mechanische Verstellung der Hülse durch
die Druckfeder in Schließrichtung
bewirkt.
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Für
die Einhaltung der Öffnungsstellung
der Hülse
sorgt in jedem Fall der Rotor, wenn er in die Zentrifuge eingebaut
ist.
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Um die Hülse gegen Verdrehung zu sichern und
um dadurch zu gewährleisten,
daß nur
die Teile der den Zentrifugenrotor lagernden Lager sich relativ zueinander
drehen, ist vorgesehen, daß die
Hülse bei Ausführung als
Außenhülse radial
von außen
nach innen und bei Ausführung
als Innenhülse
radial von innen nach außen
verlaufende Arme aufweist, die in Längsschlitzen des unteren Endbereichs
der Achse liegen und die Hülse
verdrehfest führen.
Die Arme sorgen für
die gewünschte
Verdrehsicherung, behindern aber die axiale Verstellung der Hülse nicht.
Bei Bedarf können
die Arme auch so lang ausgeführt sein,
daß sie
radial über
die Längsschlitze
der Achse hinausragen. Diese hinausragenden Bereiche der Arme können für weitere
Funktionen benutzt werden, beispielsweise für die Abstützung einer Feder als Vorbelastungselement.
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Eine Weiterbildung der Zentrifuge
sieht vor, daß ein
unteres Drehlager des Zentrifugenrotors als rotorfestes Gleitlager
oder als achsfestes Gleitlager ausgebildet ist. Bei Ausführung als
rotorfestes Gleitlager wird das Gleitlager bei jedem Ersetzen des Zentrifugenrotors
mit ersetzt, was dann vorzuziehen ist, wenn während der Einsatzzeit eines
Zentrifugenrotors schon ein merklicher Verschleiß des Gleitlagers zu erwarten
ist. Die alternative Gestaltung als achsfestes Gleitlager behält das Gleitlager
auch bei einem Wechsel des Zentrifugenrotors bei. Diese Ausführung ist
dann zweckmäßig, wenn
das Gleitlager über
die Einsatzzeit der Zentrifuge insgesamt keinen zu großen Verschleiß erwarten
läßt.
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Alternativ kann ein unteres Drehlager
des Zentrifugenrotors als achsfestes Wälzlager ausgebildet sein. Ein
solches Wälzlager
ist zwar eine aufwendigere und dadurch teurere Lagerung, jedoch
ist sie besonders verschleißfest
und besonders reibungsarm. Aus diesem Grunde wird ein solches aufwendigeres
Wälzlager
zweckmäßig nur
achsfest ausgeführt,
damit es nach einem Wechsel des Zentrifugenrotors weiter verwendet
werden kann.
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Im Hinblick auf das Wälzlager
ist weiter vorgesehen, daß dieses
vorzugsweise am Innenumfang der Hülse angeordnet und zusammen
mit diesem auf der Achse axial verschiebbar ist. Bei eingebautem Rotor
dreht sich dann die Hülse
zusammen mit dem Rotor, dessen unteres Ende auf der Hülse sitzt.
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Weiter schlägt die Erfindung vor, daß zur Begrenzung
des Verschiebungsweges der Hülse
in ihrer Öffnungsrichtung
ein die Achse tragender Sockelteil des Gehäuses dient. Bei dieser Gestaltung
ist für
die Begrenzung des Verschiebungsweges der Hülse in ihrer Öffnungsrichtung
kein besonderes Bauteil erforderlich, was die Herstellungskosten
niedrig hält.
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Zur Begrenzung des Verschiebungsweges der
Hülse in
ihrer Schließrichtung
weist bevorzugt die Achse einen Anschlag auf. Hierdurch ist gewährleistet,
daß die
Hülse sich
nur innerhalb des für
ihre Funktion erforderlichen Verschiebungsweges bewegen kann. Der
Anschlag auf der Achse kann einstöckig mit dieser ausgeführt sein
oder auch ein nachträglich
an der Achse angebrachtes Element, beispielsweise ein Sprengring,
sein.
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Um bei niedrigem Schmieröldruck das Schmieröl in voller
Menge für
die Schmierung einer zugehörigen
Brennkraftmaschine zur Verfügung
zu stellen, ist weiter vorgesehen, daß in die Achse ein Mindestdruckventil
integriert ist, das eine Zuführung von
Schmieröl
zum Zentrifugenrotor erst bei Erreichen eines vorgebbaren Mindestschmieröldrucks freigibt.
Solange der Schmieröldruck
unter diesem Mindestdruck liegt, strömt die gesamte Schmierölmenge durch
den Hauptstrom und damit zu den Schmierstellen der Brennkraftmaschine.
Eine Durchströmung
der Zentrifuge erfolgt in diesem Zustand noch nicht. Ein Teilstrom
des Schmieröls
strömt
erst dann durch die Zentrifuge, wenn der vorgebbare Mindestschmieröldruck erreicht
bzw. überschritten
wird.
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Um die Zentrifuge und deren Zentrifugenrotor
gegen Schäden
durch einen zu hohen Schmieröldruck
zu schützen,
schlägt
eine Ausführung
der Erfindung vor, daß bei
in das Gehäuse
eingesetztem Zentrifugenrotor das Verschlußorgan gegen eine in dessen Öffnungsrichtung
wirkende Vorbelastungskraft durch eine von einem Schmieröldruck oberhalb
eines vorgebbaren oberen Schmierölgrenzdrucks
erzeugte Kraft in Schließrichtung
verstellbar ist. Hiermit wird erreicht, daß bei Erreichen oder Überschreiten
eines oberen Schmierölgrenzdrucks
das Verschlußorgan durch
das Schmieröl
in seine Schließstellung überführt wird,
wodurch ein weiterer Zustrom von Schmieröl zur Zentrifuge verhindert
wird. Damit wird sicher ausgeschlossen, daß im Bereich der Zentrifuge
zu große
und schädliche
Schmieröldrücke auftreten
können.
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In weiterer Ausgestaltung der zuvor
beschriebenen Ausführung
der Zentrifuge ist vorgesehen, daß zwischen der Unterseite des
Zentrifugenrotors und dem Verschlußorgan mindestens eine Feder vorgesehen
ist, daß die
Feder das Verschlußorgan mit
einer in dessen Öffnungsrichtung
weisenden Kraft vorbelastet und daß das Verschlußorgan gegen die
Kraft dieser Feder durch die von dem oberen Schmierölgrenzdruck
erzeugte Kraft in Schließrichtung
verstellbar ist. Die Erzeugung der Vorbelastungskraft durch eine
Feder ist technisch einfach und zuverlässig. Außerdem kann durch Auswahl entsprechender
Federkennwerte ein gewünschter Schmierölgrenzdruck
problemlos festgelegt werden, bei dem das Verschlußorgan den Ölfluß durch
die Zentrifuge absperrt.
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Schließlich schlägt die Erfindung noch vor, daß zwischen
der Unterseite des Zentrifugenrotors und der Feder eine koaxial
zur Achse verschiebbare Führungshülse angeordnet
ist, die bei eingesetztem Zentrifugenrotor durch diesen in einer
untere Verschiebungsendstellung gehalten wird und die bei fehlendem
Zentrifugenrotor infolge einer Schmieröldruckkraft oder einer Federkraft
eine obere Verschiebungsendstellung einnimmt. Mit dieser Konstruktion wird
eine technisch einfache Lösung
dafür erreicht, einen
Verschluß des Ölstromweges
zur Zentrifuge bei fehlendem Zentrifugenrotor zu gewährleisten
und gleichzeitig die Absperrung des Ölstromweges durch die Zentrifuge
bei einem übermäßig hohen
Schmieröldruck
zu bewirken.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung
zeigen:
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1a – 7a jeweils im Schnitt verschiedene
Ausführungen
einer Zentrifuge jeweils mit eingebautem Zentrifugenrotor,
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1b – 7b jeweils in gleicher Darstellung
die Zentrifugen aus den 1a – 7a, nun aber jeweils ohne
Zentrifugenrotor,
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7c die
Zentrifuge aus den 7a und 7b in einem Zustand mit einem
Schmieröldruck
oberhalb eines oberen Druckgrenzwertes,
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8 eine
Zentrifuge ohne Zentrifugenrotor in einer weiteren Ausführung, ebenfalls
im Schnitt, und
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9 eine
weitere Zentrifuge in gleicher Darstellung, in einem Zustand ohne
Zentrifugenrotor.
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1a der
Zeichnung zeigt eine erste Zentrifuge 1, die ein Teil einer
Reinigungseinrichtung für das
Schmieröl
einer Brennkraftmaschine ist. Neben der Zentrifuge 1 umfaßt die Reinigungseinrichtung
einen hier nicht dargestellten Ölfilter
mit einem Filtereinsatz, der unter der Zentrifuge 1 liegt.
Der Filtereinsatz befindet sich im Hauptstrom des Schmierölkreislaufs;
ein Teilstrom davon, üblicherweise
in der Größenordnung
von etwa 10 %, wird nach der Filterung durch den Filtereinsatz abgezweigt
und zur Abscheidung von feinsten Schmutzpartikeln durch die Zentrifuge 1 geleitet.
Vom Filtereinsatz kommend strömt das
Schmieröl
im Betrieb der Brennkraftmaschine durch das hohle Innere 30 einer
Achse 3, die gehäusefest
unterhalb eines abschraubbaren Deckels 11 angeordnet ist.
Der Dekkel 11 ist ein Teil des Zentrifugengehäuses, das
im übrigen
nicht dargestellt ist. Auf der Achse 3 ist mittels zweier
Gleitlager 24, 25 ein Zentrifugenrotor 2 drehbar
gelagert, der wie üblich
aus einem Zentralrohr 23, einer Glocke 21 und
einem Boden 22 besteht. Aus dem hohlen Inneren 30 der
Achse 3 kann das Schmieröl über mindestens eine Durchlaßöffnung 32 in
das Innere 20 des Zentrifugenrotors 2 strömen. Von
dort tritt das Schmieröl durch
hier nicht sichtbare Rückstoßdüsen aus
und versetzt dadurch den Rotor 2 in eine schnelle Drehung,
die durch Zentrifugalkräfte
die Schmutzpartikelabscheidung bewirkt. Aus dem Gehäusebereich unterhalb
des Zentrifugenrotors 2 strömt das Schmieröl drucklos
ab, üblicherweise
in den Ölsumpf der
zugehörigen
Brennkraftmaschine.
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Wie die 1a weiter zeigt, ist im hohlen Inneren 30 der
Achse 3 zusätzlich
ein Ventil 33 vorgesehen, das als Mindestdruckventil dafür sorgt,
daß erst
ab einem bestimmten Mindestschmieröldruck das Schmieröl aus dem
hohlen Inneren 30 der Achse 3 in die Durchlaßöffnung oder Durchlaßöffnungen 32 und
so in den Zentrifugenrotor 2 gelangt. In dem in 1a gezeigten Zustand ist
das Ventil 33 in seiner Schließstellung, was bedeutet, daß noch kein
ausreichend hoher Druck zum Öffnen
des Ventils 33 vorliegt.
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Auf dem unteren Endbereich 31 der
Achse 3 , die in einem Sockelteil 12 der Zentrifuge
fixiert ist, ist außen
ein Verschlußorgan 4 angeordnet.
Das Verschlußorgan 4 ist
durch eine gestufte Hülse 40 gebildet,
die in Axialrichtung der Achse 3 verschiebbar ist. Nahe
ihrem unteren Ende ist die Hülse 40 durch
einen Dichtring 45 gegen den Außenumfang eines das untere
Ende der Achse 3 aufnehmenden Achssockels 13 abgedichtet.
Im Bereich des größeren Durchmessers,
also im Bereich des unteren Teils der Hülse 40, ist in der
Achse 3 eine weitere Durchbrechung 35 vorgesehen,
die das hohle Innere 30 der Achse 3 mit dem Inneren
der Hülse 40 verbindet.
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Wie erwähnt, ist die Hülse 40 abgestuft
ausgebildet, wobei sie außen
eine nach oben weisende Stufe 41 aufweist. Auf dieser Stufe 41 sitzt
in seinem montierten Zustand der Zentrifugenrotor 2 mit
seinem hier rotorfesten unteren Gleitlager 24 auf. Der Zentrifugenrotor 2 seinerseits
wird durch den einen Teil des Gehäuses bildenden Schraubdeckel 11 in seiner
Position gehalten. Somit sorgt der Zentrifugenrotor 2 dafür, daß bei eingebautem
Rotor 2 die Hülse 40 ihre
untere Verschiebungsendstellung einnimmt und beibehält.
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Wenn die zugehörige Brennkraftmaschine arbeitet,
erzeugt eine zugehörige Ölpumpe einen Schmieröldruck.
Bei einem Öldruck
unterhalb eines Mindestdrucks, z.B. 2 bar, bleibt das Ventil 33 noch geschlossen.
Die Hülse 4 wird
aber über
die Durchbrechung 35 in der Achse 3 auf einer
nach unten weisenden, radial innen und unterhalb der äußeren Stufe 44 liegenden
Kreisringfläche
mit Druck beaufschlagt. Die daraus resultierende hydraulische Kraft
schiebt die Hülse 4 und
den Rotor 2 nach oben, bis eine weitere Verschiebung nach
oben durch den Deckel 11 oder einen darin angebrachten
Lagereinsatz unterbunden wird. Sobald der Schmieröldruck den
Mindestdruck übersteigt,
ist das Schmieröl
in der Lage, das Ventil 33 in seine Öffnungsstellung zu verschieben.
Hierdurch wird dann ein Nebenstrom des Schmieröls durch die Zentrifuge 1 freigegeben,
der Rotor 2 füllt
sich mit Schmieröl
und steht unter Betriebsdruck. Nun wird auch eine nach oben weisende Kreisringfläche der
Hülse 4,
die größer als
die zuerst beaufschlagte, nach unten weisende Kreisringfläche der
Hülse 4 ist,
mit Druck beaufschlagt. Dadurch wird die Hülse 4 wieder nach
unten gedrückt
und der Rotor 2 kann sich ohne eine axiale Klemmung oder Bremsung
durch die Hülse 4 frei
und reibungsarm drehen.
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1b zeigt
die Zentrifuge 1 aus 1a, nun
aber in einem Zustand mit fehlendem Zentrifugenrotor 2,
was beispielsweise bei einer unsachgemäßen oder unsorgfältigen Wartung
irrtümlich
auftreten kann. Aus 1b ist
ersichtlich, daß nun
die das Verschlußorgan 4 bildende
Hülse 40 eine
nach oben verschobene Position eingenommen hat. In diese Position
gelangt die Hülse 40 durch
einen Schmieröldruck
des in dem hohlen Inneren 30 der Achse 3 befindlichen
Schmieröls.
Dieses Schmieröl
tritt durch die Durchbrechung 35 in das Innere der Hülse 4 ein und
bewirkt dort eine axiale Schubkraft nach oben. Diese Verschiebung
der Hülse 40 führt dazu,
daß der obere
Teil der Hülse 40 die
Durchlaßöffnungen 32 verdeckt
und so schließt.
In dieser Stellung liegt dann die Hülse 40 mit ihrem oberen
Ende an einem einstückig
an der Achse 3 ausgebildeten Anschlag 36 an. Auf
diese Weise wird dafür
ge sorgt, daß bei
fehlendem Zentrifugenrotor 2 kein Ölstrom durch den Nebenstromweg
fließt.
Das Schmieröl
wird also der Brennkraftmaschine nicht entzogen. Durch das automatische
Verschließen
des Nebenstromweges über die
Zentrifuge 1 wird die gesamte Schmierölmenge der Brennkraftmaschine
für deren
Schmierung zur Verfügung
gestellt. Höchstens
kleine Leckagemengen, die nicht maßgeblich sind, können noch
durch den Nebenstrom über
die Zentrifuge 1 strömten.
An diesem Verschluß des
Nebenstromweges über
die Zentrifuge 1 ändert
sich auch nichts, wenn der Schmieröldruck weiter ansteigt und
das Ventil 33 in seine Öffnungsstellung
gelangt. Auch bei geöffnetem Ventil 33 sorgt
die Hülse 40 immer
noch für
einen Verschluß der
Durchlaßöffnungen 32.
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2a zeigt
eine Zentrifuge 1, bei der die axiale Verschiebung des
auch hier durch eine Hülse 40 gebildeten
Verschlußorgans 4 nicht
durch den Schmieröldruck
sondern durch die Kraft einer Feder 46 erfolgt. In dem
in 2a gezeigten Zustand,
in dem der Zentrifugenrotor 2 sich in der Zentrifuge 1 befindet,
drückt
der Zentrifugenrotor 2 mit seinem rotorfesten unteren Gleitlager 24 die
axial verschiebliche Hülse 4 gegen
die Kraft der Feder 46 nach unten. Die Hülse 40 befindet
sich nun in einer Stellung, in der sie die Durchlaßöffnungen 32 freigibt.
Sobald der Öldruck
ausreichend groß ist,
das Mindestdruckventil 33 zu öffnen, wird die Zentrifuge
mit ihrem Zentrifugenrotor 2 in üblicher Art und Weise von dem Schmieröl durchströmt.
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2b zeigt
die Zentrifuge aus 2a mit fehlendem
Zentrifugenrotor. Da nun der Zentrifugenrotor 2 nicht mehr
auf die Hülse 40 wirkt,
ist die Druckfeder 46 nun in der Lage, die Hülse 40 in
Axialrichtung der Achse 3 nach oben bis gegen den Anschlag 36 an
der Achse 3 zu ver schieben. In dieser oberen Verschiebungsendstellung
der Hülse 40 verschließt diese
wieder die Durchlaßöffnungen 32,
so daß ein
Schmierölstrom
durch den Nebenstromweg über
die Zentrifuge 1 unterbunden ist. Auch hier ist die Absperrung
des Nebenstromweges unabhängig davon,
ob sich das Mindestdruckventil 33 in seiner Schließstellung,
wie in 2b gezeigt, oder
in seiner Öffnungsstellung
bei einem etwas höheren
Schmieröldruck
befindet.
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Die 3a und 3b zeigen eine Zentrifuge 1, die
sich von der Zentrifuge 1 gemäß den 1a und 1b dadurch
unterscheidet, daß sie
ein achsfestes Gleitlager 34 als unteres Lager für den Zentrifugenrotor 2 aufweist.
Das Verschlußorgan 4 ist
auch hier wieder als axial auf dem Außenumfang des unteren Teils
der Achse 3 verschiebbare Hülse 40 ausgebildet.
Im Zustand gemäß 3a sorgt der in die Zentrifuge 1 eingebaute
Rotor 2 dafür,
daß die
Hülse 40 in
ihre untere Verschiebungsendstellung gedrückt und in dieser gehalten
wird. In dieser Stellung der Hülse 40 sind
die Durchlaßöffnungen 32 aus
dem hohlen Inneren 30 zum Zentrifugenrotor 2 von
der Hülse 40 nicht
verdeckt. Erreicht der Schmieröldruck bei
laufender Brennkraftmaschine einen Mindestdruck, sorgt das Schmieröl für eine Öffnung des
Mindestdruckventils 33 und der Ölstrom fließt in gewünschter Weise als Nebenstrom
zum Teil durch den Zentrifugenrotor 2.
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In 3b ist
der Zustand der Zentrifuge aus 3a bei
fehlendem Zentrifugenrotor dargestellt. Hier sorgt nun der Schmieröldruck bei
laufender Brennkraftmaschine dafür,
daß über die
Durchbrechung 35 ein Öldruck
in Axialrichtung gesehen von unten nach oben auf die Hülse 40 wirkt.
Diese durch den Öldruck
hervorgerufene Kraft schiebt die Hülse 40 nach oben gegen
den an der Achse 3 ausgebildeten Anschlag 36.
In dieser oberen Verschie bungsendstellung verdeckt die Hülse 40 die
Durchlaßöffnungen 32,
so daß der
Nebenstrom für
das Schmieröl
durch die Zentrifuge 1 abgesperrt ist. Dieser Absperrzustand
bleibt erhalten, unabhängig
davon, ob das Mindestdruckventil 33 sich in seiner Öffnungsstellung
oder in seiner Schließstellung
befindet. Gleichzeitig bildet bei dieser Ausführung der Zentrifuge 1 die
Hülse 40 das
achsfeste untere Gleitlager für die
drehbare Lagerung des Zentrifugenrotors 2.
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4a und 4b der Zeichnung zeigen eine Ausführung der
Zentrifuge 1, bei der wesentlich ist, daß das untere
Lager des Zentrifugenrotors 2 durch ein achsfestes Wälzlager 34' gebildet
ist. Dieses Wälzlager 34' sitzt
im Innenumfang des auch hier als Hülse 40 ausgebildeten
Verschlußorgans 4 und
ist zusammen mit der Hülse 40 in
Axialrichtung der Achse 3 auf dieser verschiebbar. Die
Verschiebung der Hülse 40 wird
hier wieder durch den Schmieröldruck bewirkt,
der sich durch die Durchbrechung 35 auf das Innere der
Hülse 40 fortpflanzt.
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Im Zustand gemäß 4a, also mit eingebautem Zentrifugenrotor 2,
sorgt dieser dafür,
daß die Hülse 40 ihre
untere Verschiebungsendstellung einnimmt. Die Hülse 40 rotiert bei
arbeitender Zentrifuge 1 zusammen mit dem Zentrifugenrotor 2 unter
Zwischenlage des Wälzlagers 34' um
die Achse 3. Auch hier ist zusätzlich das Mindestdruckventil 33 vorgesehen,
das in dem Zustand gemäß 4 noch seine Schließstellung
einnimmt. Bei Erreichen eines Mindestschmieröldrucks geht das Ventil 33 in
seine Öffnungsstellung über und
es kann ein Ölteilstrom
durch die Zentrifuge 1 fließen.
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4b zeigt
wieder den Zustand der Zentrifuge 1 bei fehlendem Zentrifugenrotor.
Bei Anstehen eines Öldrucks im
hohlen Inneren 30 der Achse 3 pflanzt sich dieser Öldruck durch
die Durchbrechung 35 bis in das Innere der Hülse 40 fort
. Dort ruft der Öldruck
eine in Axialrichtung der Achse 3 nach oben gerichtete
Kraft auf die Hülse 40 hervor,
wodurch diese zusammen mit dem Wälzlager 34' auf
dem unteren Teil der Achse 3 nach oben bis an einen an
der Achse 3 vorgesehenen Anschlag 36 verschoben wird.
In dieser oberen Verschiebungsendstellung überdeckt die Hülse 40 wieder
die Durchlaßöffnungen 32,
so daß auch
bei offenem Mindestdruckventil 33 kein Ölstrom aus dem hohlen Inneren 30 der
Achse 3 in das Innere des Deckels 3, also in einen
drucklosen Bereich, gelangen kann. Damit ist auch bei dieser Ausführung der
Zentrifuge 1 gewährleistet,
daß bei
fehlendem Zentrifugenrotor der Nebenstrom durch die Zentrifuge 1 abgesperrt
ist und so die gesamte Schmierölmenge
der Brennkraftmaschine zur Verfügung
gehalten wird.
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5a und 5b der Zeichnung zeigen eine Ausführung der
Zentrifuge 1, für
die charakteristisch ist, daß das
untere Lager des Zentrifugenrotors 2 ein achsfestes Gleitlager 34 ist.
Die Verschiebung der Hülse 40,
die auch hier das Verschlußorgan 4 bildet, erfolgt
bei dieser Ausführung
mittels einer Druckfeder 46, die zwischen der Hülse 40 und
einem Sockelteil 12 der Zentrifuge 1 angeordnet
ist.
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Bei in der Zentrifuge 1 angeordnetem
Zentrifugenrotor 2 sorgt dieser mit seinem unteren Ende dafür, daß die Hülse 40 gegen
die Kraft der Feder 46 nach unten hin in Anlage an dem
Sockelteil 12 gehalten wird. Der obere Teil der Hülse 40 gibt
in dieser Lage die Durchlaßöffnungen 32 in
der Achse 3 frei. Nach Erreichen eines Mindestschmieröldrucks
geht das auch hier vorgesehene Ventil 33 in seine Öffnungsstellung
und gibt den Strömungsweg
durch die Zentrifuge 1 frei.
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Wenn der Zentrifugenrotor 2 fehlt,
wie dies in 5b dargestellt
ist, ist die Druckfeder 46 in der Lage, die Hülse 4 von
dem Sockelteil 12 nach oben hin abzuheben, bis die Hülse 40 mit
ihrem oberen Stirnende gegen einen Anschlag 36, der hier
als auf die Achse 3 aufgesetzter Sprengring ausgebildet
ist, anstößt. In dieser
Lage verschließt
die Hülse 40 die Durchlaßöffnungen 32 und
sperrt so den Nebenstromweg für
das Schmieröl
ab. Dieser Verschluß des
Nebenstroms bleibt auch dann erhalten, wenn das Mindestdruckventil 33 in Öffnungsstellung übergeht.
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Die 6a und 6b der Zeichnung zeigen eine
Ausführung
der Zentrifuge 1, für
die charakteristisch ist, daß das
untere Lager des Zentrifugenrotors 2 ein achsfestes Wälzlager 34' ist
und daß die
Verschiebung der das Verschlußorgan 4 bildenden
Hülse 40 in
Schließrichtung
durch die Kraft einer Feder 46 bewirkbar ist. Im Zustand
gemäß 6a mit eingebautem Zentrifugenrotor 2 drückt dieser
die Hülse 40 unter
Komprimierung der Druckfeder 46 nach unten in seine untere
Verschiebungsendstellung, in der die Hülse 40 mit ihrem unteren
Stirnende auf dem Sockelteil 12 aufliegt. Der obere Teil
der Hülse 40 gibt nun
die Durchlaßöffnungen 32 frei.
Bei offenem Mindestdruckventil 33 ist der Nebenstromweg
für das Schmieröl für die Zentrifuge 1 freigegeben.
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6b zeigt
den Zustand der Zentrifuge 1 aus 6a nun wieder bei fehlendem Zentrifugenrotor.
In diesem Zustand hebt die Druckfeder 46 die Hülse 40 nach
oben hin bis zu einem Anschlag 36 auf der Achse 3 an.
In dieser Stellung verschließt
die Hülse 40 wieder
die Durchlaßöff nungen 32,
unabhängig davon,
ob das Mindestdruckventil 33 in Öffnungsstellung oder in Schließstellung
ist.
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Das achsfeste Wälzlager 34' ist hier
wieder im Innenumfang der Hülse 40 untergebracht
und verschiebt sich zusammen mit dieser in Axialrichtung der Achse 3.
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Die 7a, 7b und 7c der Zeichnung zeigen eine Ausführung der
Zentrifuge 1, die im Unterschied zu den zuvor beschriebenen
Ausführungen
noch eine zusätzliche
Funktion aufweist, die im folgenden noch erläutert wird.
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7a zeigt
zunächst
die Zentrifuge 1 mit eingebautem Zentrifugenrotor 2,
der auch hier auf der zentralen gehäusefesten Achse 3 drehbar
gelagert ist, hier mittels rotorfester Gleitlager 24. Die
Achse 3 ist auch hier mit einem hohlen Inneren 30 ausgeführt. Im
unteren Teil des hohlen Inneren 30 der Achse 3 ist
ein Verschlußorgan 4 in
Form einer axial verschieblichen Hülse 40 angeordnet.
Der untere Endbereich der Achse 3 ist mit Längsschlitzen 37 versehen.
Durch diese Längsschlitze 37 ragen
mit der Hülse 40 einstückige Arme 47 in
Radialrichtung nach außen.
Mit ihrem unteren Ende ist die Achse 3 in einem Sockelteil 12 der
Zentrifuge 1 gehaltert, hier durch Verschrauben.
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In dem oberen zentralen Bereich des
Sockelteils 12 ist weiterhin eine Führungshülse 50 konzentrisch
zur Achse 3 und axial verschieblich geführt. Diese Hülse 50 ist
oberseitig geschlossen. An der Unterseite dieser oben verschlossenen
Hülse 50 und an
der Oberseite der Arme 47 ist eine Schraubendruckfeder 51 abgestützt, die
die Führungshülse 50 und
die Arme 47 der Hülse 40 mit
einer Kraft vorbelastet, die auf die Hülse 40 nach unten
und auf die Hülse 50 nach
oben wirkt.
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In dem in 7a gezeigten Zustand mit eingebautem
Zentrifugenrotor 2 drückt
dieser mit seinem unteren Gleitlager 24 auf die Oberseite
der Führungshülse 50.
Hierdurch wird die Feder 51 komprimiert und diese drückt ihrerseits über die
Arme 47 die Hülse 40 nach
unten in deren untere Verschiebungsendstellung. Der obere Endbereich
der Hülse 40 liegt dann
in einer Position, in der er die Durchlaßöffnungen 32 aus dem
hohlen Inneren 30 der Achse 3 in das Innere des
Zentrifugenrotors 2 freigibt.
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Wie schon bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist auch hier im Bereich der Durchlaßöffnung 32 ein Mindestdruckventil 33 vorgesehen,
das sich in der Darstellung gemäß 7a noch in Schließstellung
befindet. Sobald im hohlen Inneren 30 ein Mindestschmieröldruck erreicht
wird, geht das Mindestdruckventil 33 in Öffnungsstellung und
gibt den Strömungsweg
für das
Schmieröl
durch die Zentrifuge 1 und deren Zentrifugenrotor 2 frei.
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7b zeigt
die Zentrifuge 1 aus 7a nun in
einem Zustand bei fehlendem Zentrifugenrotor. Da nun der Zentrifugenrotor 2 nicht
mehr auf die Führungshülse 50 einwirkt,
sorgt ein im hohlen Inneren 30 der Achse 3 anstehender
Schmieröldruck
nun dafür,
daß die
Hülse 40 zusammen
mit der Feder 51 und der Führungshülse 50 nach oben verschoben wird,
bis die Hülse 40 ihre
obere Verschiebungsendstellung, wie sie die 7b zeigt, erreicht hat. In dieser Stellung
verschließt
die Hülse 40 mit
ihrem oberen Teil die Durchlaßöffnungen 32 und
unterbindet so einen Ölstrom
durch die Zentrifuge 1. Das Mindestdruckventil 33 wird
durch den anstehenden Schmieröldruck
und durch die Hülse 40 zwar
nach oben in seine Öffnungsstellung
verschoben, jedoch sind die Durchlaßöffnungen 32 durch
die Hülse 40 verschlossen.
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7c zeigt
nun die zuvor erwähnte
zusätzliche
Funktion, die bei der Zentrifuge 1 gemäß den 7a – 7c zur Verfügung gestellt
wird. Diese zusätzliche
Funktion besteht darin, daß bei
in die Zentrifuge 1 eingebautem Zentrifugenrotor 2 das
Verschlußorgan 4 in
Form der verschiebbaren Hülse 40 die
Durchlaßöffnungen 32 verschließt, wenn
ein vorgebbarer maximaler Schmieröldruck erreicht oder überschritten
wird. In diesem Falle eines zu hohen Schmieröldrucks sorgt die von dem Schmieröl auf die Hülse 4 einwirkende
hydraulische Kraft dafür,
daß die Hülse 40 gegen
die Kraft der Feder 51 nach oben in eine obere Verschiebungsendstellung
verschoben wird, in der die Hülse 40 die
Durchlaßöffnungen 32 verschließt. Die
verschiebbare Führungshülse 50 behält bei diesem
Vorgang ihre Position unverändert bei,
da sie durch den Zentrifugenrotor 2 zwangsläufig in
dieser Stellung fixiert ist. Bei der Verschiebung der Hülse 40 nach
oben wird die Druckfeder 51 zusammengedrückt. Durch
die Wahl der Federstärke
läßt sich
der obere Grenzdruck, bei dem die Hülse 40 die Durchlaßöffnungen 32 verschließt, festlegen.
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Wenn der Schmieröldruck wieder unter den oberen
Druckgrenzwert absinkt, übersteigt
die Kraft der Feder 51 die durch das Schmieröl hervorgerufene
und auf die Hülse 40 wirkende
hydraulische Kraft, so daß dann
die Hülse 40 wieder
nach unten bewegt wird und die Durchlaßöffnungen 32 freigibt.
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Die 8 zeigt
ein Beispiel einer Zentrifuge 1, bei der das Verschlußorgan 4 wieder
als im Inneren 30 der Achse 3 axial verschiebbare
Hülse 40 ausgebildet
ist. Auch besitzt die Hülse 40 in
ihrem unteren Bereich mehrere radial nach außen vorstehende Arme 47,
die in Längsschlitzen 37 der
Achse 3 geführt
sind. Gehaltert ist hier die Achse 3 wieder im Sockelteil 12.
Eine Zwischenhülse 13,
der ihrerseits das untere Ende der Achse 3 umgibt, ist
in Axialrichtung der Achse 3 verschiebbar geführt.
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An der Unterseite der Arme 47 stützt sich eine
Schraubendruckfeder 46 ab, deren unteres Ende an einem
hier nur ausschnittsweise dargestellten festen Bereich des Sockelteils 12 abgestützt ist. Bei
fehlendem Zentrifugenrotor, wie in 8 dargestellt,
ist die Schraubendruckfeder 46 in der Lage, über die
Arme 47 die Hülse 40 zusammen
mit der Zwischenhülse 13 nach
oben in deren obere Verschiebungsendstellung zu verschieben. In
dieser Verschiebungsendstellung verschließt die Hülse 40 die Durchlaßöffnungen 32,
so daß ein Ölstrom durch die
Zentrifuge 1 bei fehlendem Zentrifugenrotor unterbunden
ist. Zwar wird auch hier gleichzeitig das Mindestdruckventil 33 in
seine Öffnungsstellung
verschoben, jedoch hat dies keinen Einfluß, da die Durchlaßöffnungen 32 durch
die Hülse 40 verschlossen
werden.
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Wenn ein Zentrifugenrotor in die
Zentrifuge 1 gemäß 8 eingebaut wird, drückt der
Zentrifugenrotor mit seinem unteren Ende die Zwischenhülse 13 nach
unten, wozu diese in einer entsprechenden Führung im Sockelteil 12 und
auf dem Außenumfang der
Achse 3 axial beweglich ist. Das untere Ende der Zwischenhülse 13 drückt auf
die Arme 47 und bewegt somit die Hülse 40 unter Komprimierung
der Druckfeder 46 nach unten. In diesem Zustand gibt dann
die Hülse 40 die
Durchlaßöffnungen 32 wieder
frei. Nach Erreichen eines Mindestschmieröldrucks und eines dadurch verursachten Öffnens des
Mindestdruckventils 33 ist dann der Ölströmungsweg durch die Zentrifuge
frei.
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9 der
Zeichnung schließlich
zeigt ein Ausführungsbeispiel
der Zentrifuge 1, die die gleichen Funktionen zur Verfügung stellt
wie die Zentrifuge 1 gemäß den 7a bis 7c.
Die Darstellung der 9 entspricht
dabei der Darstellung der 7b, zeigt
also die Zentrifuge 1 ohne eingebauten Zentrifugenrotor.
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Die Achse 3 für die drehbare
Lagerung des Zentrifugenrotors ist auch hier wieder in dem Sockelteil 12 fest
gehaltert. Als Verschlußorgan 4 dient hier
wieder eine im hohlen Inneren 30 des unteren Teils der
Achse 3 axial verschiebliche Hülse 40. Auch hier
besitzt der untere Endbereich der Achse 3 Längsschlitze 37,
durch die Arme 47 der Hülse 40 nach
außen
ragen. Auf dem Außenumfang
der Achse 3 ist in deren unterem Teil eine Führungshülse 50 axial
verschieblich gelagert, die oberseitig geschlossen ist und dort
dicht am Außenumfang
der Achse 3 anliegt. Zwischen der Hülse 50 und der Oberseite
der Arme 47 der Hülse 40 ist
eine Schraubendruckfeder 51 angeordnet, die die Führungshülse 50 mit
einer nach oben weisenden Kraft und die Hülse 40 mit einer nach
unten weisenden Kraft beaufschlagt. An der Unterseite der Arme 47 stützt sich
eine zweite, schwächere
Schraubendruckfeder 46 ab, die mit ihrem anderen Ende am
Sockelteil 12 der Zentrifuge 1 anliegt.
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In dem in 9 gezeigten Zustand ohne Zentrifugenrotor
drückt
die untere Schraubendruckfeder 46 die Hülse 4 sowie zusammen
damit die Feder 51 und die Führungshülse 50 nach oben,
bis die Hülse 40 ihre
obere Verschiebungsendstellung erreicht, in der sie, wie in 9 dargestellt, die Durchlaßöffnungen 32 verschließt. Das
auch hier vorgesehene Mindestdruckventil 33 befindet sich
dann zwar in seiner Öffnungsstellung,
jedoch erfolgt der Verschluß der
Durchlaßöffnungen 32 unabhängig davon durch
die Hülse 40 als
Verschlußorgan 4.
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Wenn der Zentrifugenrotor in die
Zentrifuge 1 gemäß 9 eingebaut ist, drückt das
untere Ende des Rotors die Führungshülse 50 nach
unten. Die stärkere
Schraubendruckfeder 51 schiebt dabei die Hülse 40 über deren
Arme 47 ebenfalls nach unten, wobei die schwächere Schraubendruckfeder 46 zusammengedrückt wird.
In diesem Zustand gibt die Hülse 40 die
Durchlaßöffnungen 32 frei.
Ein Ölstrom durch
die Zentrifuge 1 wird dann freigegeben, sobald ein Mindestschmieröldruck zum Öffnen des
Mindestdruckventils 33 vorliegt.
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Steigt bei eingebautem Rotor der
Schmieröldruck
im hohlen Inneren 30 der Achse 3 über einen vorgebbaren
oberen Druckgrenzwert an, ergibt sich eine auf die Hülse 40 wirkende
hydraulische Kraft, die nach oben gerichtet ist. Da bei eingebautem
Zentrifugenrotor die Führungshülse 50 in
ihrer unteren Position festgelegt ist, wird bei entsprechend hohem Schmieröldruck durch
die hydraulische Kraft des Schmieröls die Druckfeder 51 bei
der Verschiebung der Hülse 40 nach
oben zusammengedrückt.
Erreicht die Hülse 40 ihre
obere Stellung, verschließt
sie die Durchlaßöffnungen 32 und
verhindert somit das Entstehen eines schädlichen Überdrucks im Inneren der Zentrifuge 1.
Fällt dieser
Schmieröldruck
wieder unter den vorgebbaren oberen Grenzwert ab, ist die Schraubenfeder 51 in
der Lage, die Hülse 40 gegen den
nun nachlassenden Druck des Schmieröls und gegen die dadurch hervorgerufene
hydraulische Kraft wieder nach unten zu verschieben. Dadurch wird
der Ölstrom
durch die Durchlaßöffnungen 32 wieder
freigegeben.