DE20218576U1 - Luftblasen-Abscheider - Google Patents

Description

AS-Antriebstechnik und Service GmbH, Industriestraße 17, 48734 Reken

"Luftblasen-Abscheider"
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Die Neuerung betrifft einen Luftblasen-Abscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Luftblasen-Abscheider sind beispielsweise aus dem Bereich von Zentralschmieranlagen bekannt, wo das Öl von beispielsweise mehreren Lagern zurückgeführt wird und in einem Sammelbehälter über einen vorgegebenen Zeitraum verbleibt, um während dieser Zeit eine ausreichende Entgasung sicherzustellen, also das Aufsteigen von Luftblasen, die vom Öl in den Sammelbehälter mitgeführt worden sind.

Für eine ausreichende Entgasung wird üblicherweise eine Verweildauer des Öl von zwanzig Minuten innerhalb des Sammelbehälters berechnet, sodass beispielsweise eine Zentralschmieranlage mit einem Schmierölbedarf von 500 Litern pro

Minute einen Ölvorrat innerhalb des Sammelbehälters von 10.000 Litern erfordert. Dieses riesige Ölvolumen ist in mehrfacher Hinsicht sehr kostenintensiv, unter anderem hinsichtlich der reinen Anschaffungskosten, aber auch hinsichtlich des konstruktiven Aufwandes für den Sammelbehälter und die erforder

liche Ö !auffangwanne.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Luftblasen-Abscheider dahingehend zu verbessern, dass dieser mit möglichst geringen baulichen Abmessungen und da

her unter Einsatz eines möglichst geringen Ölvolumens eine gute Abscheideleistung aufweist.

Diese Neuerung wird durch einen Luftblasen-Abscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, die Luftblasen zunächst an sogenannten Rückhalteplatten zu sammeln, sodass kleinere Bläschen zu einer größeren Blase koagulieren können. Da größere Blasen einen entsprechend größeren Auftrieb innerhalb des Öls aufweisen, ist eine zuverlässige Entgasung,

insbesondere durch die Erzielung möglichst großer Blasen möglich, da diese dementsprechend schnell und zuverlässig aus dem Ölstrom auszutreten bestrebt sind. Wie flach die Rückhalteplatten dabei anzuordnen sind, kann anhand der vorgesehenen Betriebsbedingungen gewählt werden: exakt horizontal

ausgerichtete Rückhalteplatten können maximale Verweilzeiten der Luftblasen an der Plattenunterseite bewirken, eine leichte Schrägstellung hingegen unterstützt die Bewegung der Bläschen zur nächsten Durchtrittsöffnung.

Diesen Rückhalteplatten nachgeschaltet ist ein Strömungskanal für das Öl vorgesehen, welcher durch Querschnittsabmessungen abwechselnder Größe, das heißt, weitere und engere freie Querschnittsflächen gekennzeichnet ist. Durch die wechselnden Querschnittsabmessungen werden Abschnitte mit höheren und

mit geringeren Strömungsgeschwindigkeiten bewirkt. In den Bereichen mit geringeren Strömungsgeschwindigkeiten wird die Möglichkeit für die Luftblasen vergrößert, ausreichend schnell aufzusteigen, um vom Ölstrom abgeschieden zu werden.

Vorteilhaft können die Rückhalteplatten übereinander angeordnet sein, so dass im Bereich der Rückhalteplatten der Ölstrom nach oben geführt wird. Diese Richtung des Ölstroms begünstigt das Aufsteigen der Luftblasen, sodass sich in der Praxis über dieser Kolonne von Rückhalteblechen auf dem Ölbad bereits ein

Ölschaumteppich ergibt, in dem sich ein Großteil der bereits abgeschiedenen Luftblasen befindet.

Vorteilhaft können die einzelnen Rückhalteplatten jeweils nicht exakt horizontal, sondern leicht schräg angestellt sein. Ver

gleichsweise große Luftblasen, die bereits ausreichende Auf-

triebskräfte entwickeln, streichen unten an diesen schräg stehenden Blechen entlang und koagulieren dabei mit kleineren Luftblasen, die unter den Blechen hängen geblieben sind und noch keine ausreichenden Auftriebskräfte aufweisen, um von sich aus an den Rückhalteplatten entlangzuwandern und an

schließend nach oben aufzusteigen.

In besonders einfacher und preisgünstiger Weise können die Rückhalteplatten aus Lochblechen bestehen.

Um den Rückhalt der aufsteigenden Luftblasen zu begünstigen und ein „Durchschießen" der Luftblasen nach oben zu verhindern, sind die Löcher in den übereinander angeordneten Rückhalteplatten vorzugsweise versetzt zueinander angeordnet.

Gegebenenfalls kann der Lochanteil verschiedener Platten unterschiedlich sein: so können z.B. die uneren Platten kleinere Löcher bei vorgegebenem Lochabstand aufweisen, um einen größeren geschlossenen Anteil der Plattenfläche zu bewirken und damit einen stärkeren Rückhalte-Effekt, so dass möglichst

schnell möglichst große Blasen erzielt werden. Darüber können z.B. die Platten größere Löcher bei demselben vorgegebenem Lochabstand aufweisen, um den Durchtritt größerer Blasen zu ermöglichen, da die Blasen nicht nur durch Koagulation, sondem auch aufgrund des nach oben abnehmenden hydrostati

schen Drucks beim Aufsteigen größer werden.

Zur Verbesserung der Abscheideleistung und zu einer verbesserten Rückhaltefähigkeit für kleinste Luftbläschen kann vorgesehen sein, dass die Rückhalteplatten eine entsprechende O-

berflächengestaltung aufweisen. So können diese -je nach Praxiserfordernissen und eingesetzter Ölsorte sowie nach den herrschenden Betriebstemperaturen - beispielsweise mit Oberflächenbeschichtungen versehen sein oder sie können auf rein physikalische Weise oberflächenbehandelt sein, beispielsweise

eloxiert oder mattiert, um durch eine entsprechende feine Rau-

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higkeit das Anhaften kleinster Luftbläschen zu begünstigen, so dass diese eine längere Verweilzeit an der Plattenunterseite aufweisen, zugunsten einer verbesserten Möglichkeit zu Koagulation.
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Falls eine Oberflächenrauhigkeit vorteilhaft sein sollte, so kann die „Platte" ggf. auch statt aus einem geschlossenen Werkstoff aus einem porösen Werkstoff bestehen oder an ihrer Unterseite damit versehen sein. Ein Filterwerkstoff wie ein sehr engma_r schiges Sieb, Gewebe, Vlies o. dergl. kann dafür in Frage kom

men. Die Porosität bewirkt dabei lediglich die gewünschte Oberflächenrauhigkeit, während die Durchtrittsmöglichkeit für die Luftblasen durch zusätzliche, eigens vorgesehene Öffnungen ermöglicht wird.

Vorteilhaft kann der Kanalquerschnitt durch sägezahnartig verlaufende Führungsbleche begrenzt sein. Ein derartig sägezahnartig gebogenes Blech kann unterhalb der Öloberfläche angeordnet sein, um auf preisgünstige und effektive Weise die unterschiedlichen freien Querschnitte des Strömungskanals für das

Öl zu bilden. Durch die Schrägstellung der Führungsbleche wird zudem eine hydrodynamische Führung des Olstroms begünstigt, bei welcher dieser schräg aufwärts strömt und gegen die Oberfläche des Ölbades gerichtet ist, was den Transport von Luftblasen an die Oberfläche des Ölbades und die anschließende Ent

gasung begünstigt.

Vorzugsweise kann innerhalb dieses mit wechselnden Querschnitten versehenen Strömungskanals die Anordnung schräg aus dem Ölbad führender Sammelflächen vorgesehen sein. Zu

nächst bilden diese Sammelflächen mit ihrer oberen Oberfläche eine Barriere für die an der Oberfläche des Ölbades treibenden Blasen, wie der vorerwähnte Ölschaum. An den unteren Oberflächen dieser Sammelflächen sammeln sich Luftblasen, ähnlich wie unter den Rückhalteplatten. Dabei bilden die Unterseiten

dieser Sammelflächen strömungsberuhigte Bereiche, in denen

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die kleineren Luftbläschen nicht so leicht vom übrigen Ölstrom mitgerissen werden können. Die Sammelflächen bieten dabei den kleineren Bläschen die Möglichkeit, ortsfest zu verbleiben und sich an diesen Sammelflächen anzulagern, bis sie durch Kontakt mit weiteren Bläschen zu ausreichend großen Luftbla

sen koagulieren, welche Auftriebskräfte entwickeln, welche das ausreichend schnelle Aufsteigen zur Oberfläche des Ölbades und damit die Entgasung, also das Abscheiden der Luft aus dem Öl, ermöglichen.

Vorteilhaft kann unterhalb des Strömungskanals mit den wechselnden Querschnitten ein großvolumiger Sammelraum für das Öl vorgesehen sein, sodass hier ein großer Strömungsquerschnitt für das Öl vorliegt und die Strömungsgeschwindigkeit entsprechend langsam ist. So wird auch kleinsten Luftbläschen

Gelegenheit gegeben, ausreichend schnell aufzusteigen, um nicht mit dem Ölstrom mitgenommen sondern ausgeschieden zu werden.

Vorschlagsgemäß kann eine Anlage mit kompakten Abmessun

gen geschaffen werden, wo innerhalb eines Gehäuses zunächst die Kolonne von Rückhalteplatten, anschließend der Strömungskanal mit wechselnden Querschnitten, und schließlich der Ölsammelraum vorgesehen sein kann. Die Seitenwandungen dieses gemeinsamen Behälters können beispielsweise die Sei

tenwandungen sämtlicher dieser drei Teilbereiche bilden, sodass eine kostengünstige Herstellung und eine Verringerung von potenziellen Leckagestellen verwirklicht werden kann.

Der Ölauslass kann bei dem vorgenannten Sammelraum dem

Ende des vorherigen Strömungskanals mit den wechselnden Querschnitten möglichst gegenüberliegend angeordnet sein, sodass ein möglichst langer Strömungsweg des Öls innerhalb dieses Sammelraums erzwungen wird und so auch kleinere Luftbläschen ausreichend Zeit haben, um aufzusteigen, ohne von

dem Ölstrom zum Ölauslass mitgeführt zu werden.

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Um eine Bündelung des Ölstroms im Bereich des Ölauslasses zu vermeiden und stattdessen eine möglichst weiträumige Verteilung des Einzugsbereiches dieses Ölauslasses zu bewirken, kann vorteilhaft eine Glocke vorgesehen sein, welche die Ölaus-

lassöffnung umgibt, sodass der Ölstrom zunächst diese Glocke umströmen muss, in die Glocke eintreten und dann durch den Ölauslass aus dem Luftblasen-Abscheider gelangen kann. Luftbläschen, die sich innerhalb der Glocke befinden und absetzen, können vorteilhaft unter einer oberen Schrägfläche der Glocke

gesammelt werden, wobei die Schrägstellung dieser Fläche dazu führt, dass ausreichend große Luftblasen mit ausreichendem Auftrieb unter dieser Schrägfläche nach oben aufsteigen und zu einer Luftaustrittsöffnung geführt werden, sodass sie anschließend aufsteigen und aus dem gesamten Ölbad entgast werden

können.

Bei einer kompakten Ausgestaltung des Luftblasen-Abscheiders, bei welcher das weiter oben genannte Sägezahnprofil oberhalb des Ölsammelraumes vorgesehen ist, können sich im Ölsam-

melraum Luftblasen unten an das sägezahnförmige Blech anlagern. Insbesondere bei den nach oben weisenden Spitzen dieses Sägezahnprofils können dann Luftsammeiräume vorgesehen sein, aus denen die Luft vorteilhaft mittels dort vorgesehener Entgasungskamine austreten kann. Im Vergleich zu einfa

chen Durchtrittsöffnungen, welche diese Luftblasen in den Strömungskanalbereich mit wechselnden Querschnitten führen würde, bewirkt der Entgasungskamin, dass diese Luftblasen - ohne erneut in den Ölstrom zu gelangen - unmittelbar an die Oberfläehe des Ölbades geführt werden oder sogar über diese Oberflä

che hinaus, so dass zuverlässig ausgeschlossen werden kann, dass diese Luft, die im großvolumigen Ölsammelraum enthalten war, erneut in den Ölstrom gelangen und erneut in diesen Sammelraum mitgeführt werden kann.

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Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird anhand der rein schematischen Zeichnung nachfolgend näher erläutert.

Darin ist mit 1 allgemein ein Luftblasen-Abscheider bezeichnet, der insgesamt als Sammelbehälter für Öl ausgestaltet ist und einen Öleinlass 2 aufweist sowie einen Ölauslass 3. Oberhalb des Öleinlasses 2 wird ein kaminartiger, senkrechter Schacht als Einlassbereich geschaffen, der durch eine Trennwand 4 vom übrigen Innenraum des Luftblasen-Abscheiders 1 abgetrennt ist, sodass ein Kurzschluss zwischen Öleinlass 2 und Ölauslass 3

vermieden ist.

Bei dem rein beispielhaften Einsatz in einer Zentralschmieranlage gelangt das mit Luftblasen versehene Öl von den Schmierstellen durch den Öleinlass 2 in den Luftblasen-Abscheider 1.

Aufgrund der Trennwand 4 verläuft der Ölstrom im Wesentlichen senkrecht nach oben. Dabei tritt das Öl durch eine Vielzahl übereinander angeordneter und jeweils liegender, jedoch etwas schräg angestellter Rückhalteplatten 5. Diese sind jeweils als Lochblech ausgestaltet, sodass der Ölstrom durch diese Rück

halteplatten 5 hindurch treten kann.

Eine Vielzahl der Luftblasen hingegen wird an der Unterseite der Rückhalteplatten 5 festgehalten und am Aufsteigen gehindert, sodass hier die Möglichkeit besteht, dass mit dem nachfol

genden Ölstrom in den Einlassbereich eingetragene Luftblasen sich mit den dort bereits vorhandenen Luftblasen, die unter den Rückhalteplatten 5 hängen, vereinigen und zu insgesamt größeren Luftblasen koagulieren, die aufgrund ihrer höheren Auftriebskraft und aufgrund der Schrägstellung der Rückhalteplat

ten 5 unterhalb dieser entlangwandern bis zu einer der Durchtrittsbohrungen.

Im Gegensatz zu der rein schematischen Darstellung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Bohrungen der einzelnen

Rückhalteplatten 5 versetzt zueinander angeordnet sind, sodass

nach oben aufsteigende Luftblasen zunächst unter der nächst höheren Rückhalteplatte 5 abgefangen und zurückgehalten werden und dort die Möglichkeit zur weiteren Koagulation besteht.
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Oberhalb der obersten Rückhalteplatte 5 hat sich ein Großteil der Luft zu vergleichsweise großen Luftblasen vereinigt, die genügend Auftriebskraft aufweisen, um zur Oberfläche des Ölbades aufzusteigen und durch die weitere Bewegung des Ölstroms nicht wieder nach unten mitgenommen zu werden.

Die Trennwand 4 reicht nicht bis an die Oberfläche des Ölbades, sodass der Ölstrom aus den Rückhalteplatten 5 austritt und oberhalb der Trennwand 4 nach links fließt in einen Bereich, in welchem ein dort ausgebildeter Strömungskanal 6 unterschied

lich große freie Querschnittsflächen aufweist: diese werden durch ein unteres, sägezahnartig verlaufendes Blech 7 bestimmt, sodass sich zwischen diesem Blech 7 und der Ölbad-Oberfläche ein dementsprechend unterschiedlich großer Strömungskanal ergibt.

Eine weitere Verengung findet durch Sammelbleche 8 statt, die schräg zur Ölbad-Oberfläche sowie schräg zum sägezahnförmigen Blech 7 ausgerichtet sind. Die zwischen den Sammelblechen 8 und dem Blech 7 gebildeten Engstellen bilden düsenarti

ge Querschnittsverengungen des Strömungskanals für das Öl und bewirken eine dort eine höhere Strömungsgeschwindigkeit, während sich hinter dem jeweiligen Sammelblech 8 der Kanalquerschnitt erweitert und eine Beruhigungszone mit vergleichsweise geringerer Strömungsgeschwindigkeit bildet. Durch diese

geringe Geschwindigkeit haben Luftblasen eine verbesserte Möglichkeit aufzusteigen und an die Oberfläche des Ölbades zu gelangen.

Unterstützt wird dieses durch den schrägen Verlauf des Blechs

7 zur Oberfläche des Ölbades: der über das Blech 7 geführte

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Ölstrom schießt über das Blech hinaus an die Oberfläche des Ölbades, sodass Luftblasen zu ihrer eigenen „aktiven" Auftriebsbewegung auch durch die Richtung des Ölstroms „passiv" vom Ölstrom zur Ölbadoberfläche transportiert werden. 5

Anschließend an diese im wesentlichen horizontal nach links verlaufende, jedoch abschnittsweise immer schräg nach oben zur Ölbadoberfläche gerichtete Strömung des Öls wird das Öl durch die linke Seitenwand des Luftblasen-Abscheiders 1 nach unten umgelenkt, um in Richtung Ölauslass 3 zu gelangen.

Im Vergleich zu dem Strömungskanalquerschnitt oberhalb des sägezahnförmigen Bleches 7 ergibt sich unterhalb des Bleches 7 ein wesentlich größerer freier Strömungsquerschnitt für das Öl. Auch kleinste Luftbläschen, die nur geringe Auftriebskräfte

und eine dementsprechend geringe Auftriebsgeschwindigkeit aufweisen, haben aufgrund der geringen Strömungsgeschwindigkeit des Öls hier die Möglichkeit, schneller aufzusteigen als sie vom Öl zum Ölauslass 3 transportiert werden, sodass auch in diesem Bereich noch eine Luftabscheidung erfolgt.

Diese kleinsten Bläschen sammeln sich unterhalb des Bleches 7, koagulieren gegebenenfalls mit anderen kleinsten Bläschen zu größeren Blasen, sodass diese nicht unterhalb des Bleches hängen bleiben, sondern jeweils zu den Spitzen dieses Bleches

nach oben aufsteigen. Eine unzuträglich große Ansammlung von Luft unterhalb des Bleches 7 wird dadurch vermieden, dass im Bereich derartiger Spitzen Entgasungskamine 9 vorgesehen sind, die beispielsweise in Form von Röhrchen ausgestaltet sein können und vorzugsweise bis über die Oberfläche des Ölbades

geführt sind, sodass ein Wiedereintritt der Luft, die sich unterhalb des Bleches 7 gesammelt hat, in das Ölbad ausgeschlossen ist.

Oberhalb der Einströmöffnung des Ölauslasses 3 ist eine Glo

cke 10 angeordnet, die bei dem dargestellten Ausführungsbei-

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spiel einfach aus einer schräg gestellten Haube besteht. Die Schrägstellung wird durch unterschiedlich hohe Abstandshalter 11 bewirkt und ergibt einen unterschiedlich breiten freien Eintrittsspalt für das Öl zwischen der Unterseite der Glocke 10 und der Bodenplatte des Abscheiders 1. Dieser Eintrittsspalt ist dort am größten, wo die Glocke 10 am weitesten von dem Ende des Bleches 7 entfernt ist, also in der Zeichnung rechts. Auf diese Weise wird vermieden, dass das Öl den kürzesten Weg zum Ö-lauslass 3 nimmt und ausschließlich an der Seite in die Glocke 10 einströmt, welche diesem Blech-Ende zugewandt ist, also in

der Zeichnung links.

Durch die Schrägstellung wird weiterhin bewirkt, dass die Oberseite der Glocke 10 eine Schrägfläche bildet. Luftbläschen, die noch innerhalb der Glocke 10 aufsteigen, sammeln sich unter

dieser Schrägfläche und, wenn sie koaguliert sind und entsprechende Auftriebskräfte aufweisen, wandern unter dieser Schrägfläche nach oben, wo eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Austrittsöffnung vorgesehen ist. Die dort aufsteigenden, ausreichend großen Luftblasen gelangen im Verhältnis

zur langsamen Strömungsgeschwindigkeit des Öls zuverlässig unter das Blech 7 und werden durch einen Entgasungskamin 9 aus dem Öl ausgeschieden.

Ein schematisch vor der Eintrittsöffnung des Ölauslasses 3 an

gedeuteter Prallteller begünstigt eine möglichst gleichmäßige Zuströmung des Öls innerhalb der Glocke 10 in den Ölauslass.

Der dargestellte Luftblasen-Abscheider weist kompakte Abmessungen auf und kann in drei Abscheidezonen aufgeteilt werden:

eine Grobabscheidung von Luftblasen erfolgt im Einlassbereich durch die Rückhalteplatten 5. Im unterschiedlich weiten Strömunkskanal erfolgt eine Feinabscheidung. Der Raum unterhalb des Bleches 7 ist als Sammelraum 14 für das Öl bezeichnet und ermöglicht aufgrund der dort geringen Strömungsgeschwindig

keit des Öls eine Feinstabscheidung von kleinsten Luftbläschen.

Claims (12)

1. Luftblasen-Abscheider für einen Ölkreislauf,
mit einem Ölsammelbehälter, welcher ein Ausgasen des Öls durch ein oberhalb des Öls vorgesehenes Luftvolumen ermöglicht,
und mit einem Öleinlauf sowie einem Ölauslass,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem hinter dem Öleinlass (2) vorgesehenen Einlassbereich eine für den Ölstrom durchlässige Kolonne aus in Strömungsrichtung hintereinander geschalteten Rückhalteplatten (5) vorgesehen ist, welche einen Rückhalt von Luftblasen bewirkend etwa horizontal ausgerichtet sind, und dass in Strömungsrichtung hinter den Rückhalteplatten (5) ein das Öl führende Strömungskanal (6) mit abwechselnd weiteren und engeren freien Querschnittsabmessungen vorgesehen ist.

2. Luftblasen-Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteplatten (5) übereinander angeordnet sind.

3. Luftblasen-Abscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteplatten (5) jeweils gegenüber der Horizontalen leicht schräg ausgerichtet sind.

4. Luftblasen-Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückhalteplatten (5) aus Lochblechen bestehen.

5. Luftblasen-Abscheider nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher in den Rückhalteplatten (5) zueinander versetzt angeordnet sind.

6. Luftblasen-Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Strömungskanals (6) durch einen sägezahnartig verlaufenden Boden begrenzt ist.

7. Luftblasen-Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungskanal (6) schräg nach oben aus dem Ölbad führende Sammelflächen (8) für Luftblasen vorgesehen sind.

8. Luftblasen-Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Strömungskanals (6) ein großvolumiger Sammelraum (14) für das Öl vorgesehen ist, welcher den Ölauslass (3) aufweist.

9. Luftblasen-Abscheider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölauslass (3) etwa diametral gegenüberliegend von dem Ende des Strömungskanals (6) angeordnet ist.

10. Luftblasen-Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ölauslass (3) eine Glocke (10) vorgeschaltet ist, welche die Ölauslassöffnung umgibt und Durchtrittsöffnungen für das Öl und/oder einen Abstand zur Wandung des Ölsammelbehälters aufweist.

11. Luftblasen-Abscheider nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Glocke (10) eine obere Schrägfläche aufweist, welche zu einer Luftaustrittsöffnung führt.

12. Luftblasen-Abscheider nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor den nach oben weisenden Spitzen des Sägezahnprofils Entgasungskamine (9) zur Oberfläche des Ölbads oder über dieses hinaus nach oben geführt sind.