-
Die vorliegende Erfindung betrifft Ölabscheider
für die
Reinigung von Ölnebel
enthaltendem Kurbelgehäuseentlüftungsgas
einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse mit einem Einlaß für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas,
einem Auslaß für das gereinigte
Gas und einem Ölauslaß, wobei
in dem Gehäuse
mindestens ein drehantreibbares, rotierendes Ölabscheideelement angeordnet
ist, wobei eine innere Oberfläche
eines das Ölabscheideelement
radial außen
umgebenden Wandbereichs des Gehäuses als Ölniederschlags- und Ölsammelfläche ausgebildet
und mit dem Ölauslaß verbunden
ist.
-
Ein Ölabscheider der genannten Art
ist aus WO 02/44530 A1 bekannt. Der bekannte Ölabscheider besitzt als Ölabscheideelement
einen drehbar gelagerten Zentrifugalrotor, an dem radial außen ein Ring
von Turbinenblättern
angebracht ist. Über
mindestens eine stationäre
Antriebsfluiddüse
kann ein Antriebsfluid, hier Druckluft, auf die Turbinenblätter geführt werden,
um den Zentrifugalrotor in Drehung zu versetzen. Im Normalbetrieb
des Ölabscheiders kommt
die für
den Antrieb verwendete Druckluft von einem an der zugehörigen Brennkraftmaschine
vorgesehenen Turbolader. In Betriebszuständen, in denen der Turbolader
keine ausreichende Menge an Druckluft oder nur Druckluft mit einem
ungenügenden
Druck zur Verfügung
stellt, kann über
eine Ventilanordnung hilfsweise Druckluft aus einem Druckluftbehälter, der
an einem zugehörigen
Fahrzeug für eine
Druckluft-Bremsanlage vorhanden ist, entnommen werden. Eine reibungserhöhende Wellendurchführung aus
dem Gehäuse
des Ölabscheiders
zu einem externen Rotorantrieb wird so vermieden.
-
Nachteilig ist allerdings bei diesem
bekannten Ölabscheider,
daß er
nur an Motoren von solchen Fahrzeugen verwendbar ist, die sowohl
einen Turbolader als auch eine Druckluftanlage aufweisen, was praktisch
nur bei schweren Lastkraftwagen der Fall ist. Nachteilig ist weiter,
daß durch
den turbinenartigen Antrieb des Zentrifugalrotors erhebliche Mengen an
Luft in den Ölabscheider
eingeleitet werden, die die Druckverhältnisse ungünstig beeinflussen und zu einer
Verschlechterung der Abscheidewirkung führen können. Der Zentrifugalrotor
besteht hier vorzugsweise aus einem Stapel von konischen Platten,
zwischen denen hindurch das Kurbelgehäuseentlüftungsgas radial von innen
nach außen
strömt.
Dabei schlagen sich die den Ölnebel
bildenden Öltröpfchen an
der Oberfläche
der einzelnen konischen Platten nieder und werden von dort auf die Ölniederschlags- und Ölsammelfläche abgeschleudert.
Hiermit ist zwar eine weitgehende Abscheidung des Ölnebels erreichbar,
jedoch haben nachteilig gemäß diesem Stand
der Technik ausgeführte
Zentrifugalrotoren praktisch keine oder nur eine sehr geringe Förderwirkung
auf das Kurbelgehäuseentlüftungsgas.
Damit ist eine zuverlässige
Funktion dieses Ölabscheiders nur
gewährleistet,
wenn zwischen dem mit dem Kurbelgehäuse verbundenen Einlaß des Ölabscheiders und
dem Auslaß des Ölabscheiders
ein ausreichendes, die gewünschte
Strömung
des Kurbelgehäuseentlüftungsgases
gewährleistendes
Druckgefälle besteht.
Zur Sicherstellung dieses benötigten
Druckgefälles
macht al lerdings diese Schrift zum Stand der Technik keine Angaben.
-
Ein weiterer Ölabscheider für den eingangs genannten
Verwendungszweck ist aus der
DE 100 44 615 A1 bekannt. Auch bei diesem Ölabscheider
ist ein Zentrifugalrotor vorgesehen, der als Tellerseparator, also
ebenfalls mit einem Stapel von konischen Platten, ausgebildet ist.
Das hier durch den Tellerseparator gebildete Ölabscheideelement ist auf einer drehbar
gelagerten Achse befestigt, die aus dem Gehäuse herausgeführt ist
und mit einem außerhalb
des Gehäuses
gelegenen Antriebsmittel gekoppelt ist.
-
Bei diesem aus dem Stand der Technik
bekannten Ölabscheider
wurde das Problem der geringen Förderwirkung
eines als Tellerseparator ausgebildeten Ölabscheidelements erkannt und
es wurde ein Verdichter vorgeschlagen, der dem Tellerseparator vorgeschaltet
oder nachgeschaltet ist. Bevorzugt kann dabei ein Verdichterrad
des Verdichters an der Achse oder an dem Rotor des Tellerseparators
befestigt sein.
-
Als nachteilig ist bei diesem bekannten Stand
der Technik festzustellen, daß der Ölabscheider
aufgrund des getrennt vom Tellerseparator vorgesehenen Verdichters
eine deutlich größere Bauhöhe erhält, was
in vielen Fällen
ungünstig
ist oder aus beengten Platzverhältnissen
nicht in Frage kommt. Außerdem
wird als Nachteil angesehen, daß die
den Tellerseparator und das Verdichterrad tragende Welle aus dem
Gehäuse
herausgeführt
ist, wofür
eine gasdichte Abdichtung erforderlich ist, die zu einer merklich
erhöhten
Reibung an der Welle führt.
Hierdurch wird die erreichbare Drehzahl des Ölabscheideelements und des
Verdichterrades bei einer vorgegebenen Antriebsleistung merklich
vermindert, was die Abscheidewirkung reduziert.
-
Für
die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, Ölabscheider
der eingangs genannten Art zu schaffen, die die vorstehend dargelegten
Nachteile vermeiden und bei denen insbesondere eine kompakte Bauform,
eine gute Förderwirkung
und eine gute Abscheideleistung erreicht werden.
-
Eine erste Lösung dieser Aufgabe gelingt
erfindungsgemäß mit einem Ölabscheider
der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist,
-
- – daß das Ölabscheideelement
ein Bauteil in Form eines mit Schaufeln bestückten, zugleich als Rotor und
Verdichter wirkenden Laufrades ist, wobei durch das rotierende Laufrad
das zuströmende
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
in eine rotierende, mitgeführte Ölnebelpartikel
mit einer Zentrifugalkraft beaufschlagenden Bewegung versetzbar ist
und zugleich eine Förderwirkung
auf das Kurbelgehäuseentlüftungsgas
in einer Richtung vom Einlaß zum
Auslaß des Ölabscheiders
ausübbar ist.
-
Vorteilhaft sind bei diesem erfindungsgemäßen Ölabscheider
in einem einzigen, als Laufrad ausgeführten Bauteil die Funktionen
eines Rotors und eines Verdichters zusammengefaßt, was eine besonders kompakte
Bauweise mit geringer Baugröße ergibt.
Gleichzeitig ist hierdurch gewährleistet,
daß kein externer
Verdichter oder eine sonstige Fördereinrichtung
für die
Aufrechterhaltung der Strömung
des Kurbelgehäuseentlüftungsgases
und für
die Einhaltung eines vorgegebenen Unterdrucks im Kurbelgehäuse erforderlich
ist. Der Einlaß für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas
und der Auslaß für das gereinigte
Gas können
jeweils entsprechend den Gegebenheiten im konkreten Anwendungsfall
axial oder tangential oder in einer Zwischenrichtung verlaufen.
Der Auslaß für das gereinigte Gas
ist vorzugsweise mit dem Ansaugtrakt der zugehörigen Brennkraftmaschine verbunden.
Der Ölauslaß kann zur
Nutzung der Schwerkraft für
die Abführung
des abgeschiedenen Öls
in einem geodätisch
tiefsten Teil des Gehäuses
vorgesehen sein; alternativ kann der Ölauslaß im Gehäuse auch höher liegen, da das abgeschiedene Öl durch das
rotierende Laufrad auch zu einer höher liegenden Position des Ölauslasses
gefördert
werden kann. Der Ölauslaß ist durch
seine umfangsseitige Anordnung druckbeaufschlagt, wodurch der Ölablauf gefördert wird.
Damit kann der erfindungsgemäße Ölabscheider
in einer praktisch beliebigen Einbaulage eingesetzt werden. Ein
unerwünschter
Zutritt von Öl
in den Gasauslaß und
in Lagerstellen des Laufrades kann durch entsprechende Ausgestaltung
und Formgebung des Gehäuses
verhindert werden.
-
Eine alternative Lösung der
gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders nach Anspruch
1 ist im Anspruch 2 angegeben. Dabei ist vorgesehen, daß das rotierende Ölabscheideelement
oder Laufrad ohne Achsdurchführung
nach außen
im Inneren des abgesehen von den Ein- und Auslässen dichten Gehäuses gelagert
und von einem außerhalb
des vom Kurbelgehäuseentlüftungsgas
durchströmten
Inneren des Gehäuses
angeordneten Antrieb berührungslos
in Drehung versetzbar ist. Bei einem so ausgeführten Ölabscheider werden Reibungsverluste
minimiert, da das Laufrad durch einen außerhalb des Gehäuses angeordneten
Antrieb berührungslos
in Drehung versetzbar ist, wodurch eine reibungserhöhende, gasdichte
Wellendurchführung
vermieden wird. Der Antrieb liegt damit vorteilhaft in einem nicht
von dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas
durchströmten
Bereich. Hierdurch kann z.B. ein elektrischer Antrieb eingesetzt
werden, ohne daß die
Gefahr einer Entzündung
des möglicherweise
brennbaren Kurbelgehäuseentlüftungsgases
besteht. Zudem ist der Ölabscheider
vor Schäden
durch eine Anlagerung von Öltröpfchen sicher.
Damit ist auch eine zuverlässige
und über
lange Zeit wartungsfreie Funktion des Ölabscheiders gewährleistet.
-
Bevorzugt ist weiter vorgesehen,
daß das Gehäuse und
das Laufrad in der Form eines Radial- oder Axialverdichters oder
in einer Mischform aus beiden ausgebildet sind. Hiermit wird sichergestellt, daß die gewünschte Förderwirkung
in einem ausreichend großen
Maße erzielt
wird, wobei gleichzeitig gewährleistet
bleibt, daß das
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
wirksam in die für
die Abscheidung des Ölnebels
erforderliche Drehbewegung zur Erzeugung von Zentrifugalkräften versetzt
wird.
-
Um den Wirkungsgrad des Ölabscheiders
zu erhöhen,
kann dieser in der Form eines mehrstufigen und/oder eines mehrflutigen
Verdichters ausgebildet sein.
-
Zur Realisierung des oben erwähnten berührungslosen
Antriebes des Laufrades umfaßt
dieser Antrieb vorzugsweise eine Magnetkupplung oder eine Wirbelstromkupplung
sowie einen elektrisch oder hydraulisch oder pneumatisch antreibbaren
Motor oder einen von der Brennkraftmaschine abgeleiteten mechanischen
Antrieb. Alle Teile des Motors liegen damit außerhalb des vom Kurbelgehäuseentlüftungsgas
durchströmten
Inneren des Ölabscheiders. Die Übertragung
der Antriebskraft auf das Laufrad erfolgt berührungslos über die Magnetkupplung oder die
Wirbelstromkupplung durch eine Wandung des Gehäuses des Ölabscheiders hindurch, wobei
diese Wandung bevorzugt eine stirnseitige oder umfangsseitige Wandung
ist. Auf diese Weise wird auch jede Explosions- oder Brandgefahr
durch Funken innerhalb eines elektrischen Antriebsmotors vermieden, da
die möglicherweise
entzündlichen
Kurbelgehäuseentlüftungsgase
nicht in den Bereich des beispielsweise elek trischen Antriebsmotors
gelangen können. Bei
Bedarf kann zwischen Motor und Kupplung ein Übersetzungsgetriebe, vorzugsweise
mit einem festen Übersetzungsverhältnis, vorgesehen
sein, um einerseits dem Motor und andererseits das Laufrad mit einer
jeweils günstigen,
voneinander verschiedenen Drehzahl betreiben zu können. Eine
gute Abscheidewirkung des Ölabscheiders
kann in der Praxis bei Drehzahlen des Laufrades in einem Bereich
zwischen etwa 5.000 und 15.000 l/min erwartet werden.
-
Alternativ kann der berührungslose
Antrieb des Laufrades einen integrierten bürstenlosen Elektromotor umfassen.
Auch hier kann das Gehäuse
des Ölabscheiders
vollkommen geschlossen bleiben, so daß auch bei dieser Ausführung auf
reibungserhöhende
Wellenabdichtungen verzichtet werden kann. Da der Elektromotor ein
bürstenloser
Motor ist, besteht auch keinerlei Gefahr einer Entzündung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases,
falls dieses ein zündfähiges Gemisch
darstellen sollte. Damit ist auch hier trotz eines elektrischen
Antriebes die erforderliche Sicherheit gewährleistet.
-
In einer weiteren Ausgestaltung des Ölabscheiders
ist vorgesehen, daß das
Laufrad mit einer konstanten Drehzahl antreibbar ist. Hierdurch
wird insbesondere erreicht, daß der
Antrieb sehr einfach gehalten werden kann.
-
Eine alternative Ausgestaltung des Ölabscheiders
schlägt
in dieser Hinsicht vor, daß das Laufrad
mit einer variablen, einem jeweils vorliegenden Betriebszustand
der Brennkraftmaschine angepaßten
Drehzahl antreibbar ist. Für
diese Ausführung wird
zwar ein etwas aufwendigerer Antrieb benötigt, jedoch kann damit gleichzeitig
eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Ölabscheiders und ei ne gezielte
Beeinflussung des Drucks im Kurbelgehäuse erreicht werden.
-
Eine alternative Lösung der
gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch
9 angegeben. Um auf die Druckverhältnisse im Kurbelgehäuse und
auf die Strömungsverhältnisse
im Ölabscheider
einen gezielten bzw. noch weitergehenden Einfluß nehmen zu können, ist
dabei vorgesehen, daß im
oder vor dem Einlaß für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas
und/oder im oder hinter dem Auslaß für das gereinigte Gas (je) ein
verstellbares Drosselorgan oder (je) ein verstellbares kombiniertes
Drossel- und Ventilorgan vorgesehen ist. Darüber hinaus können diese
Organe dazu genutzt werden, bei Bedarf einen oder mehrere Strömungswege für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas
oder das gereinigte Gas ganz zu sperren. Dieser Sperrzustand wird insbesondere
bei Stillstand einer zugehörigen
Brennkraftmaschine genutzt, um einen durch eine Kaminwirkung hervorgerufenen
Gasaustritt und eine Ablagerung von Öltröpfchen oder Kondensaten in
einem zugehörigen
Leitungssystem und auf darin vorgesehenen Sensoren für eine Motorsteuerung
und -kontrolle zu verhindern.
-
Eine weitere alternative Lösung der
gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch
10 angegeben. Dabei ist vorgesehen, daß vom Auslaß für das gereinigte Gas eine Rückführleitung
abzweigt, die entweder zum Einlaß für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas
oder in das Kurbelgehäuse
der zugehörigen
Brennkraftmaschine führt,
wobei im Verlauf der Rückführleitung
ein verstellbares Drossel- oder Ventilorgan und/oder ein Rückschlagventil
angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung des Ölabscheiders kann bedarfsweise
das Kurbelgehäuseentlüftungsgas
zumindest in Teilmengen mehrfach durch den Ölabscheider geführt werden,
wodurch eine Verbesserung der Ölabscheidung erreicht
werden kann. Eine Kreislaufführung
unter Einbeziehung des Kurbelgehäuses
ist beispielsweise in einem Nachlaufbetrieb des Ölabscheiders nach einem Abstellen
der Brennkraftmaschine sinnvoll. Für eine gewisse Zeit nach dem
Abstellen der Brennkraftmaschine treten noch Kurbelgehäusegase
auf, die dann im Ölabscheider
gereinigt und in das Kurbelgehäuse
zurückgeführt werden
können,
um eine schädliche
Ablagerung von Öltröpfchen und
Kondensaten im Gasleitungssystem und auf darin gegebenenfalls vorgesehenen
Sensoren jeglicher Art zu verhindern.
-
Hinsichtlich der Gestaltung des Laufrades
ist in einer ersten Ausführung
vorgesehen, daß das Laufrad
als offenes, schnellaufendes Laufrad ausgeführt ist. Ein solches Laufrad
kann relativ einfach hergestellt werden und weist ein geringes Gewicht
auf, wodurch bei vorgegebener Antriebsleistung hohe Drehzahlen schnell
erreicht werden.
-
Alternativ kann das Laufrad als geschlossenes
Laufrad mit einer Deckscheibe ausgeführt sein. Mittels der Deckscheibe
wird insbesondere erreicht, daß das
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
zwangsweise in seinem vollen Volumenstrom durch das Laufrad erfaßt wird,
wodurch die dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas
erteilte Rotation besonders intensiv wird, was der Abscheidung des Ölnebels
durch Zentrifugalkraft förderlich
ist.
-
Um die Strömungsverhältnisse im Inneren des Ölabscheiders
günstig
zu beeinflussen, kann das Laufrad zuströmseitig mit Vorläufern ausgeführt sein.
-
Eine weitere alternative Lösung der
gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch
14 angegeben. Dabei ist vorgesehen, daß zur Steigerung der erzielten
Abscheidewirkung dem mit dem rotierenden Ölabscheideelement versehenen Ölabscheider
ein oder mehrere andersartige, konventionelle Ölabscheider vor- oder nach-
oder parallelgeschaltet sind.
-
Eine weitere alternative Lösung der
gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch
15 angegeben. Dabei ist hier, ebenfalls zur Erhöhung der Abscheidewirkung des Ölabscheiders,
vorgesehen, daß im
Gehäuse
im Verlauf des Strömungsweges
des Kurbelgehäuseentlüftungsgases
ein feststehender und/oder ein mit dem rotierenden Ölabscheidelement
oder dem Laufrad rotierender Filterkörper, vorzugsweise aus einem Schaumstoff
oder einem Gestrick, angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung des Ölabscheiders
wird ein konventionelles Ölabscheideelement
in Form des Filterkörpers
in den Ölabscheider
integriert, wobei sich die Abscheidewirkungen vorteilhaft ergänzen.
-
Eine weitere Maßnahme zur gezielten und bei
Bedarf auch veränderlichen
Beeinflussung der Strömungsverhältnisse
im Ölabscheider
besteht darin, daß dem
Laufrad feststehende oder verstellbare Vorleitschaufeln vorgeschaltet
und/oder feststehende oder verstellbare Nachleitschaufeln nachgeschaltet
sein können.
-
Hinsichtlich der Lagerung des Laufrades
des Ölabscheiders
ist vorgesehen, daß das
Laufrad drehbar auf einer feststehenden Welle oder fest auf einer drehbar
gelagerten Welle angeordnet ist, daß das Laufrad fliegend oder
gespannt gelagert ist und daß als
Lager für
die drehbare Lagerung des Laufrades oder der Welle mindestens ein
Gleitlager oder Wälzlager
oder Luftkissenlager oder Magnetlager vorgesehen ist. Die Auswahl
zwischen den verschiedenen Ausführungen
der Welle wird zweckmäßig nach den jeweiligen
Umständen
des Einzelfalles und insbesondere nach den vorgegebenen räumlichen
Verhältnissen
getroffen. Eine fliegende Lagerung ist eher bei kürzer bauenden
Laufrädern
zweckmäßig; eine
gespannte Lagerung ist insbesondere für Laufräder mit größerer axialer Baulänge sinnvoll.
Gleit- oder Wälzlager
sind gängige
und preiswerte Lager, auf die auf dem Markt zurückgegriffen werden kann. Luftkissenlager
oder Magnetlager sind zwar etwas aufwendiger, zeichnen sich aber
durch eine besonders geringe Reibung aus, so daß hiermit ein besonders guter Antriebswirkungsgrad
erzielt werden kann.
-
Bei einseitig mit Schaufeln bestückten Laufrädern kann
es im Betrieb dazu kommen, daß sich eine
Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Laufrades ausbildet,
die zu einer axialen Krafteinwirkung auf das Laufrad führt. Dies
kann zu einer erhöhten
Reibung in den Lagern des Laufrades oder der zugehörigen Welle
führen.
Um diese Reibungserhöhung
auszuschließen,
ist vorgesehen, daß das
Laufrad beidseitig mit Schaufeln bestückt ist oder daß bei einseitig
mit Schaufeln bestücktem
Laufrad in diesem mindestens eine die mit Schaufeln bestückte Seite des
Laufrades mit dessen anderer Seite verbindende Druckausgleichsöffnung angebracht
ist. Hierdurch können
Druckunterschiede zwischen den beiden Seiten des Laufrades nicht
entstehen, wodurch von Druckunterschieden verursachte axiale Kräfte auf das
Laufrad ausgeschlossen werden.
-
Eine weitere alternative Lösung der
gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch
19 angegeben. Dabei ist vorgesehen, daß die mit dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas
und dem Öl
in Kontakt tretenden Oberflächen des
Gehäuses
und des Laufrades mit einer Ablagerungen abweisenden Beschichtung
versehen sind, damit sich im Betrieb des Ölabscheiders keine zunehmend
dicker werdenden Ablagerungen auf den inneren Oberflächen des
Gehäuses
und auf der Oberfläche
des rotierenden Ölabscheideelements oder
Laufrades bilden. Diese Beschichtung kann beispielsweise aus Kunststoff
bestehen, wie PTFE oder Silikon.
-
Um das Gehäuse des Ölabscheiders möglichst
kostengünstig
herstellen zu können
und um die Montage des Ölabscheiders
möglichst
einfach zu halten, ist bevorzugt vorgesehen, daß das Gehäuse aus zwei Gehäuseteilen
mit einer in der Ölniederschlags-
und Ölsammelfläche umlaufenden
Gehäusetrennebene
ausgeführt
ist. Auf diese Weise können
die Gehäuseteile
vorteilhaft als Spritzgußteile aus
Kunststoff oder Leichtmetall hergestellt werden und unter Einschluß des Laufrades
zu dem Gehäuse zusammengefügt werden.
Durch den Verlauf der Gehäusetrennebene
in der Ölniederschlags- und Ölsammelfläche besteht
zudem die günstige
Möglichkeit,
durch Trennen der Gehäuseteile
Zugang zur Ölniederschlags-
und Ölsammelfläche und
zum Laufrad zu erlangen, um diese bei Bedarf im Rahmen einer Wartung
des Ölabscheiders
zu reinigen.
-
Eine weitere alternative Lösung der
gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch
21 angegeben. Dabei ist zur Erzielung einer besonders kompakten
Bauweise mit einer verringerten Zahl von Einzelteilen des Ölabscheiders
vorgesehen, daß der
eine Teil des Gehäuses
als integraler Teil der zugehörigen
Brennkraftmaschine, insbesondere von deren Kurbelgehäuse oder
Steuergehäuse
oder Zylinderkopfhaube, ausgebildet ist. Der benötigte Einbauraum wird so besonders
klein und es werden vorteilhaft kurze Strömungswege erreicht.
-
Im Betrieb des Ölabscheiders kann sich das Problem
ergeben, daß sich
der Ölnebel
auf dem Weg vom Kurbelgehäuse in
das Gehäuse
des Ölabscheiders
abkühlt,
wodurch bekanntermaßen
die Fließfähigkeit
des Öls
vermindert wird. Hierdurch kann es dazu kommen, daß sich das
an der Ölniederschlags- und Ölsammelfläche abgelagerte Öl aufgrund
seiner Zähflüssigkeit
nicht oder nur sehr langsam in Richtung zum Ölauslaß bewegt. Eine weitere alternative Lösung der
gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders, die dieses Problem
behebt, ist im Anspruch 22 angegeben. Um die Abfließbewegung
des abgelagerten Öls
zu fördern,
sieht diese Ausführung
des Ölabscheiders
vor, daß dieser
mit einer Heizeinrichtung ausgestattet ist, die zum Erwärmen mindestens
des als Ölniederschlags-
und Ölsammelfläche dienenden
Wandbereichs des Gehäuses
und/oder zum Erwärmen
eines das rotierende Ölabscheideelement
oder Laufrad lagernden Teils des Gehäuses dient.
-
Eine weitere alternative Lösung der
gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch
23 angegeben. Dabei ist für
den Ölabscheider
vorgesehen, daß diesem
ein Regel- oder Steuergerät
zugeordnet ist, mit dem die Funktion des Ölabscheiders zumindest durch
Variation der Drehzahl des rotierenden Ölabscheideelements oder Laufrades
dem jeweils aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, vorzugsweise
durch Zugriff auf ein in einer elektronischen Motorsteuer- und – regeleinheit
digital gespeichertes Motorkennfeld, anpaßbar ist. Mit diesem Regel-
oder Steuergerät
kann erreicht werden, daß in
unterschiedlichen Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine abhängig
davon der Ölabscheider
so in seinem Betrieb beeinflußt
wird, daß auf
der einen Seite immer ein guter Wirkungsgrad bei der Ölnebelabscheidung
aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas
erreicht wird und daß andererseits
der Druck im Kurbelgehäuse
der zugehörigen Brennkraftmaschine
innerhalb eines vorgegebenen Druckbereichs gehalten wird. Weiter
besitzt das Regel- oder Steuergerät vorzugsweise eine fest angeschlossene
Diagnoseeinheit oder eine Schnittstelle für den bedarfsweisen Anschluß einer
Diagnoseeinheit.
-
In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen,
daß in
oder an dem Ölabscheider
Sensoren vorgesehen sind, mit denen für den Betrieb des Ölabscheiders
relevante Parameter, insbesondere Ist-Drehzahl des rotierenden Ölabscheideelements oder
Laufrades, Gasdruck vor und/oder hinter dem rotierenden Ölabscheideelement
oder Laufrad, Gasvolumenstrom durch den Ölabscheider, Temperatur des
zuströmenden
Kurbelgehäuseentlüftungsgases und/oder
des abströmenden
Reingases und/oder des Ölabscheiders
selbst oder seines Antriebes, erfaßbar und an das Regel- oder
Steuergerät
weitergebbar sind, und daß in
oder an dem Ölabscheider Aktoren
vorgesehen sind, mit denen den Betrieb des Ölabscheiders beeinflussende
verstellbare Organe, insbesondere der Antrieb des rotierenden Ölabscheideelements
oder Laufrades oder die Drosselorgane oder die Drossel- und Ventilorgane
oder die Leitschaufeln, verstellbar sind. Über die Sensoren kann das Regel-
oder Steuergerät
stets den aktuellen Betriebszustand des Ölabscheiders erfassen und bei Bedarf über die
Aktoren den Ölabscheider
in seiner Funktion und Wirkungsweise so beeinflussen, daß immer
eine optimale oder nahezu optimale Betriebsweise gewährleistet
ist, die an den gerade vorliegenden Betriebszustand der zugehörigen Brennkraftmaschine
angepaßt
ist. Außerdem
kann der Ölabscheider
oder der Antrieb des Ölabscheiders
eine Kühleinrichtung
aufweisen, die nach Maßgabe
der erfaßten Temperaturen
ein- oder ausschaltbar oder regelbar ist.
-
Eine weitere alternative Lösung der
gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch
25 angegeben. Die hierin beanspruchte technische Maßnahme zur
Steigerung des Wirkungsgrades der Ölnebelabscheidung im Ölabscheider
besteht darin, daß der Ölabscheider
eine physikalisch und/oder chemisch auf das durchströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas
einwirkende Konditionierungseinrichtung aufweist.
-
In konkreter weiterer Ausgestaltung
kann dabei vorgesehen sein, daß mittels
der Konditionierungseinrichtung dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas, das dem Ölabscheider
zuströmt
oder das den Ölabscheider
durchströmt
oder das vom Ölabscheider
wegströmt,
Gase, z.B. Edelgase, zuführbar
sind. Durch die Zuführung
eines oder mehrerer Gase in das Kurbelgehäuseentlüftungsgas kann die Abscheidewirkung
des Ölabscheiders
gesteigert werden oder ein anderer Einfluß genommen werden, der beispielsweise
auf den Betrieb einer zugehörigen Brennkraftmaschine
einwirkt, indem das Kurbelgehäuseentlüftungsgas
nach seinem Hindurchströmen durch
den Ölabscheider
zusammen mit dem zugeführten
Gas in den Ansaugtrakt der zugehörigen Brennkraftmaschine
eingeleitet wird.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung
kann vorgesehen sein, daß mittels
der Konditionierungseinrichtung das Kurbelgehäuseentlüftungsgas, das den Ölabscheider
durchströmt,
und/oder zumindest ein Teil des Ölabscheiders
in eine Ultraschallschwingung versetzbar ist. Durch die Ultraschallschwingung kann
die Abscheidung der Öltröpfchen aus
dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas
positiv beeinflußt
werden. Außerdem
wird so die Fließfähigkeit
des abgelagerten Öls
gesteigert, so daß dieses
den Ölabscheider schneller
durch dessen Ölauslaß verläßt.
-
Eine andere Weiterbildung sieht vor,
daß mittels
der Konditionierungseinrichtung das Kurbelgehäuseentlüftungsgas, das den Ölabscheider
durchströmt,
elektrostatisch auflad bar ist. Mit einer derartigen elektrostatischen
Aufladung kann die Abscheidung von Öltröpfchen aus dem im Kurbelgehäuseentlüftungsgas
mitgeführten Ölnebel positiv
beeinfluß werden,
wie dies an sich von reinen elektrostatischen Abscheidern bekannt
ist, die allerdings eine erhebliche Baugröße haben. Bei dem erfindungsgemäßen Ölabscheider
wird die elektrostatische Aufladung ergänzend eingesetzt, um die durch
die Zentrifugalkraft erzeugte Abscheidewirkung noch zu verstärken.
-
Weiterhin schlägt die vorliegende Erfindung im
Anspruch 29 eine Ölabscheideeinrichtung
vor, die dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere parallelgeschaltete Ölabscheider
nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt. Hiermit besteht die Möglichkeit,
je nach Größe einer
zugehörigen
Brennkraftmaschine einen oder mehrere Ölabscheider einzusetzen oder
je nach momentaner Leistung der Brennkraftmaschine eine mehr oder
weniger große
Anzahl von parallelgeschalteten Ölabscheidern
zu aktivieren, wobei die Zahl der aktiven Ölabscheider sich nach der Menge
des gerade anfallenden, zu entölenden
Kurbelgehäuseentlüftungsgases
richtet.
-
Besonders bevorzugt ist dabei in
weiterer Ausgestaltung vorgesehen, daß die mehreren Ölabscheider
untereinander identisch sind und modulartig in einer gewünschten
Anzahl miteinander verbindbar sind. Hiermit wird vorteilhaft erreicht,
daß im
günstigsten
Fall der Ölabscheider
nur in einer Ausführung konstruiert
und gebaut werden muß und
daß er
dann je nach Bedarf einfach oder mehrfach an einer Brennkraftmaschine
eingesetzt wird, wobei durch die modulartig verbindbaren Ölabscheider
deren Verbindung miteinander sehr einfach ist.
-
Die für den Ölabscheider eingesetzten Materialien
müssen
selbstverständlich
gegen die in der Praxis auftretenden thermischen, mechanischen und chemischen
Einflüsse
widerstandsfähig
sein. Dies können
vorzugsweise hochwertige Kunststoffe und Leichtmetalle leisten.
-
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung
zeigen:
-
1 einen
ersten Ölabscheider
im Längsschnitt,
-
2 den Ölabscheider
aus 1 nun in einer Ausstattung
mit Sensoren und Aktoren und mit einem Regel- oder Steuergerät,
-
3 den Ölabscheider
aus 1 mit entferntem,
in 1 linkem Gehäuseteil,
in Stirnansicht,
-
4 einen
zweiten, zweistufigen Ölabscheider
im Längsschnitt,
-
5 einen
dritten, zweiflutigen Ölabscheider,
ebenfalls im Längsschnitt,
-
6 einen
mit einer Kurbelgehäuseentlüftungsgas-Rückführleitung ausgestatteten Ölabscheider
in Ansicht, teils im Längsschnitt,
-
7 ein
Laufrad als Teil eines Ölabscheiders
in zwei Ausführungen,
wobei die linke Hälfte
und die rechte Hälfte
der 7 je eine Ausführung zeigen,
-
8 einen
weiteren Ölabscheider,
der zusätzlich
zu dem Laufrad einen Vorläufer
aufweist, wieder im Längsschnitt,
teils in Ansicht,
-
9 einen
weiteren Ölabscheider
im Längsschnitt,
der mit Heizeinrichtungen ausgestattet ist,
-
10 einen
Ausschnitt aus einem Ölabscheider,
der mit verstellbaren Vorleitschaufeln im Bereich seines Gaseinlasses
ausgestattet ist, im Längsschnitt,
teils in Seitenansicht,
-
11 einen Ölabscheider,
bei dem ein Teil des Ölabscheidergehäuses durch
einen Bereich eines Kurbelgehäuses
einer zugehörigen
Brennkraftmaschine gebildet ist, in Seitenansicht, teils im Längsschnitt,
-
12 in
ihrer linken Hälfte
und in ihrer rechten Hälfte
zwei weitere, jeweils mit einem konventionellen Ölabscheider in Reihe geschaltete Ölabscheider,
wieder teils im Längsschnitt,
teils in Seitenansicht,
-
13 einen
weiteren, zweistufigen Ölabscheider
mit zusätzlichen
Verdichterschaufeln auf einem seiner zwei Laufräder, wieder im Längsschnitt, teils
in Ansicht,
-
14 ein
Laufrad des Ölabscheiders,
das mittels Luftlagern auf einer feststehenden Welle gelagert ist,
im Längsschnitt,
-
15a einen
Ausschnitt aus einem Laufrad und dem Gehäuse eines Ölabscheiders mit zwei Ausführungen eines
berührungslosen
elektrischen Antriebes des Laufrades, im Längsschnitt,
-
15b das
Laufrad mit seinem Antrieb aus 15a im
Querschnitt gemäß der Linie
XVb – XVb in 15a,
-
16a ebenfalls
einen Ausschnitt aus einem Laufrad und einem Gehäuse eines Ölabscheiders mit zwei weiteren
Ausführungen
eines berührungslosen
elektrischen Antriebes, wieder im Längsschnitt,
-
16b einen
Querschnitt durch das Laufrad mit seinem Antrieb gemäß der Schnittlinie
XVIb – XVIb
in 16a,
-
17 den
Gaseinlaß eines Ölabscheiders mit
einem verstellbaren Drosselkörper,
teils im Längsschnitt,
teils in Ansicht, mit zwei unterschiedlichen Stellungen des Drosselkörpers,
-
18 eine
schematische Darstellung eines Ölabscheiders
mit einer zugehörigen
Brennkraftmaschine, mit zugehörigen
Gasführungskanälen und mit
einem zugehörigen
Regel- oder Steuergerät,
-
19 eine
aus zwei identischen Ölabscheidern
zusammengestellte modulare Ölabscheideeinrichtung,
-
20 einen Ölabscheider
mit einem geänderten
elektrischen Antrieb, im Längsschnitt,
teils in Ansicht und
-
21 einen Ölabscheider,
wieder teils im Längsschnitt,
teils in Ansicht, der mit einer Konditionierungseinrichtung ausgestattet
ist.
-
Das in 1 dargestellte
erste Ausführungsbeispiel
eines Ölabscheiders 1 umfaßt ein Gehäuse 10,
das aus zwei Gehäuseteilen 11, 12 gebildet
ist. Die Gehäuseteile 11, 12 liegen
entlang einer Trennebene 10' unter
Zwischenlage eines Dichtelements dichtend aneinander an und sind
in geeigneter Weise miteinander verbunden, beispielsweise mittels Schrauben.
-
Im Inneren des Gehäuses 10 ist
ein Laufrad 2 drehbar auf einer gehäusefesten Welle 17 gelagert, wozu
hier ein Gleitlager 24 dient, das zwischen der gehäusefesten
Welle 17 und einer einen Teil des Laufrades 2 bildenden
Nabe 21 angeordnet ist.
-
Das Laufrad 2 besitzt eine
Grundscheibe 22, die mit in Umfangsrichtung beabstandeten
Schaufeln 20 besetzt ist.
-
Mittels eines berührungslosen elektrischen Antriebes 3 ist
das Laufrad 2 im Inneren des Gehäuses 10 in Drehung
versetzbar.
-
Links in 1 weist das Gehäuse 10 einen Einlaß 13 für von Ölnebel zu
befreiendem Kurbelgehäuseentlüftungsgas
auf, das in Richtung des im Einlaß 13 eingezeichneten
Pfeils zuströmt.
-
Oben rechts in 1 ist ein Auslaß 14 für gereinigtes
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
dargestellt, durch den das Gas in Pfeilrichtung abströmt.
-
Im Einlaß 13 ist bei dieser
Ausführung
des Ölabscheiders 1 ein
verstellbares Drosselorgan 13' in Form einer verschwenkbaren
Drosselklappe angeordnet, mit der der freie Durchlaßquerschnitt
des Einlasses 13 für
das Kurbelgehäuseentlüftungsgas
veränderbar
ist.
-
Das zuströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas
wird durch das Laufrad 2 bei dessen Drehung mittels des
Drehantriebes 3 in Rotation versetzt, wodurch auf die im
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
mitgeführten Öltröpfchen eine
Zentrifugalkraft ausgeübt
wird. Dabei wirkt das Laufrad 2 mit seinen Schaufeln 20 zugleich
als Zentrifugalrotor und als Verdichter, wobei letzterer zur Erzeugung
einer Förderwirkung
auf das Gas in Richtung vom Einlaß 13 zum Auslaß 14 dient.
-
Die durch die Zentrifugalkraft beaufschlagten Öltröpfchen gelangen
radial nach außen
und schlagen sich an einer an der Innenseite des Gehäuses 10 ausgebildeten Ölniederschlags-
und Sammelfläche 15 ab.
Von dort strömen
die niedergeschlagenen Öltröpfchen unter
Schwerkraftwirkung und unter der Wirkung eines Druckgefälles nach
unten und verlassen durch einen am tiefsten Bereich des Gehäuses 10 vorgesehenen Ölauslaß 16 den Ölabscheider 1, üblicherweise
in Richtung zu der Ölwanne
einer zugehörigen,
hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine.
-
Damit die durch die Zentrifugalkraft
radial nach außen
bewegten Öltröpfchen nicht
in den Reingasauslaß 14 gelangen,
mündet
dieser radial nach innen versetzt hinter der Grundscheibe 22 sowie
erhaben in das Innere des Gehäuses 10.
-
Wie zuvor schon erwähnt, dient
ein berührungsloser
elektrischer Antrieb 3 zur Erzeugung der Drehbewegung des Laufrades 20 um
seine Drehachse 29. Im vorliegenden Beispiel ist der berührungslose
elektrische Antrieb 3 durch einen Elektromotor 30 gebildet,
der in einem eigenen Gehäusebereich 18 außerhalb
des Inneren des Ölabscheiders 1 liegt. Über eine
Motorwelle 31 ist mit dem Motor 30 eine Anordnung
von Permanentmagneten 35 drehfest verbunden. Diese Anordnung
von Permanentmagneten 35 rotiert bei eingeschaltetem Elektromotor 30 unmittelbar
außenseitig
von dem rechten Gehäuseteil 12 des
Gehäuses 10.
Gegenüber
dieser Anordnung von Permanentmagneten 35 liegt im Inneren des
Gehäuses 10 auf
der Rückseite
der Grundscheibe 22 eine Anordnung von zweiten Permanentmagneten 25,
die drehfest mit dem Laufrad 2 verbunden, beispielsweise
verklebt, sind. Da das Laufrad 2 zusammen mit seinen Magneten 25 drehbar
auf der gehäusefesten
Welle 17 gelagert ist, nimmt die so gebildete Magnetkupplung
das Laufrad 2 bei eingeschaltetem Elektromotor 30 mit
und sorgt so für
die gewünschte
Drehbewegung des Laufrades 2, ohne daß dafür eine Durchführung einer
drehbaren Welle durch eine Wand des Gehäuses 10 erforderlich
ist. Die für den
Betrieb des Elektromotors 30 benötigte elektrische Energie wird über ein
hier nur abschnittsweise dargestelltes elektrisches Kabel 34 zugeführt. Anstelle
der Permanentmagnete 25, 35 können auch Hysteresematerialmagnete
eingesetzt werden.
-
2 zeigt
den Ölabscheider
aus 1, der nun um mehrere
Komponenten ergänzt
ist und bei dem der elektrische Antrieb 3 abgewandelt ist.
-
Das Gehäuse 10 mit seinen
beiden Gehäuseteilen 11, 12 und
der zwischen diesen verlaufenden Trennebene 10' entspricht
der Ausführung
gemäß 1. Auch das Laufrad 2 ist
identisch mit der Ausführung
gemäß 1.
-
Abweichend von der 1 ist in 2 im axial
verlaufenden Einlaß 13 kein
Drosselorgan vorgesehen. Dafür
ist hier der Einlaß 13 mit
zwei Sensoren 71 ausgestattet, mit denen die Temperatur
und der Druck des Kurbelgehäuseentlüftungsgases
im Einlaß 13 des Ölabscheiders 1 erfaßt werden
können.
-
Alternativ kann der Einlaß 13 auch
tangential angeordnet sein, wie durch gestrichelte Linien oben rechts
von dem durchgehend gezeichneten Einlaß 13 angedeutet ist.
-
Der Auslaß 14 für gereinigtes
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
geht hier, wie in 1,
tangential nach oben vom Gehäuse 10 ab.
Neu ist in 2, daß nun im
Auslaß 14 ein
verstellbares Drosselorgan 14', auch hier in Form einer verschwenkbaren
Drosselklappe, angeordnet ist. In Strömungsrichtung des gereinigten
Kurbelgehäuseentlüftungsgases
hinter dem Drosselorgan 14' ist
weiterhin ein Durchflußmeßsensor 72 angeordnet,
der die Form eines vom strömenden
Gas in Drehung versetzbaren Meßelements
hat.
-
Alternativ kann als Durchflußmeßsensor auch
der links oben in 2 separat
dargestellte Sensor 72' eingesetzt
werden, der hier durch einen beheizten Draht gebildet ist, der sich
entsprechend der jeweils vorliegenden Gasströmung mehr oder weniger stark
abkühlt,
wodurch dessen elektrischer Widerstand variiert.
-
Ganz rechts oben in 2 ist am Auslaß 14 noch eine Sensoranordnung 71" vorgesehen,
mit der die Temperatur und der Druck des gereinigten Kurbelgehäuseentlüftungsgases
im Auslaß 14 erfaßbar sind.
-
Eine weitere Sensoranordnung ist
rechts unten in 2 am
rechten Gehäuseteil 12 angeordnet und
steht mit dem Inneren des Gehäuses 10 in
Verbindung, um die darin herr schende Temperatur und den Druck des
Kurbelgehäuseentlüftungsgases
zu erfassen.
-
Sowohl die Sensoren 71, 71', 71" , 72 und 72' als auch das
verstellbare Drosselorgan 14' stehen über gestrichelt
dargestellte elektrische Leitungen mit einem Regel- oder Steuergerät 7 in
Verbindung. Mittels dieses Regel- oder Steuergeräts 7 kann der Antrieb 3 des Ölabscheiders 1 so
geregelt werden, daß stets
eine möglichst
gute Abscheideleistung und ein gewünschter Druck im Kurbelgehäuse einer zugehörigen Brennkraftmaschine,
das mit dem Einlaß 13 verbunden
ist, erreicht wird. Außerdem
kann das verstellbare Drosselorgan 14' von dem Regel- oder Steuergerät 7 aus
in geeigneter Weise verstellt werden.
-
Der Antrieb 3 ist bei dem Ölabscheider 1 gemäß 2 nicht mit einem Elektromotor
ausgeführt, sondern
mit einer Spulenanordnung 33, die selbst feststehend angeordnet
ist, aber ein rotierendes elektromagnetisches Feld erzeugen kann.
Dieses rotierende elektromagnetische Feld wirkt durch eine Wandung
des rechten Gehäuseteils 12 hindurch
auf die am Laufrad 2 angebrachten Permanentmagnete 25,
wodurch der Drehantrieb des Laufrades 2 bewirkbar ist.
Auch der Antrieb 3 steht mit dem Regel- oder Steuergerät '/ in Verbindung.
Zur Zuführung
der elektrischen Energie zum Antrieb 3 dient auch hier
ein nur abschnittsweise dargestelltes elektrisches Kabel 34.
-
Im Betrieb des Ölabscheiders 1 mit
rotierendem Laufrad 2 wird das durch den Einlaß 13 zuströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas
in eine starke Rotation versetzt, die durch Zentrifugalkraft die
im Gas enthaltenden Öltröpfchen auf
die Ölniederschlags-
und Ölsammelfläche 15 befördert, von
wo das niedergeschlagene Öl
durch den Ölauslaß 16 abströmen kann.
-
3 der
Zeichnung zeigt einen Blick in das Innere des Ölabscheiders 1 gemäß 2 von links nach rechts
bei entfernten linkem Gehäuseteil 11. Der
Blick fällt
nun auf den in 2 rechten
Gehäuseteil 12 und
die Trennebene 10' mit
dem darin angeordneten Laufrad 2. Im Zentrum des Laufrades 2 liegt senkrecht
zur Zeichnungsebene dessen Drehachse 29. Im Hintergrund
liegt die Grundscheibe 22 mit den auf dessen Vorderseite
angeordneten, vorzugsweise einstückig
ausgebildeten Schaufeln 20, die die für Verdichter typische Krümmung in
ihrem Verlauf von radial innen nach radial außen aufweisen.
-
Links in 3 ist im Inneren des Gehäuseteils 12 der Übergang
in den Auslaß 14 erkennbar, der
tangential nach oben führt.
-
Im Hintergrund hinter dem Laufrad 2 liegt
die in gestrichelten Linien dargestellte Anordnung von hier insgesamt
vier Permanentmagneten 25, die in regelmäßigem Abstand
um die Drehachse 29 herum positioniert sind.
-
Um den Außenumfang des Gehäuseteils 12 herum
verteilt sind hier in gestrichelten Linien noch drei optionale Befestigungslaschen
dargestellt, die zur Montage des Ölabscheiders 1 beispielsweise
an einer Brennkraftmaschine dienen.
-
4 zeigt
einen zweistufigen Ölabscheider 1,
der sich dadurch auszeichnet, daß er zwei Laufräder 2', 2 aufweist.
Die beiden Laufräder 2', 2 sind
hintereinander und um eine gemeinsame Drehachse 29 drehbar
in dem hier aus drei Gehäuseteilen
bestehenden Gehäuse 10 untergebracht.
An der rechten Seite des Gehäuses 10 liegt
der Einlaß 13 für zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas.
Radial au ßen
von den Schaufeln 20 des ersten Laufrades 2' liegt eine
erste Ölniederschlags-
und Ölsammelfläche 15,
von der nach unten ein erster Ölauslaß 16 abgeht.
-
Aus einem ersten Bereich des Gehäuses 10, in
dem das Laufrad 2' angeordnet
ist, führt
eine Überleitöffnung 113 in
einen zweiten Teil des Gehäuses 10,
in dem das zweite Laufrad 2 angeordnet ist. Auch dieses
Laufrad 2 besitzt Schaufeln 20. Radial außen von
diesen Schaufeln 20 befindet sich auch hier eine Ölniederschlags-
und Ölsammelfläche 15,
die ebenfalls nach unten hin in einen Ölauslaß 16 mündet.
-
Links oben in 4 ist der Auslaß 14 für das entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas
erkennbar.
-
Der Antrieb der beiden Laufräder 2', 2 erfolgt hier
gemeinsam ebenfalls wieder über
einen berührungslosen
Antrieb, wozu das in 4 linke
Laufrad 2 mit einer Anordnung mit Permanentmagneten 25 ausgestattet
ist, wie früher
schon erläutert.
Die Laufräder 2', 2 sind
miteinander verdrehfest verbunden.
-
Zur Lagerung der Laufräder 2', 2 dienen
Lager 24, 24',
mittels denen die Laufräder 2', 2 auf
der gehäusefesten
Welle 17 gelagert sind.
-
Um eine günstige Strömungsführung im Bereich des Einlasses 13 zu
erhalten, ist das dort liegende Laufrad 2' mit einer Nabe 21' ausgebildet,
die zum Einlaß 13 hin
in ihrem Durchmesser stetig kleiner wird. Außerdem ist die Nabe 21' als Vorläufer 26 ausgebildet,
wobei die Schaufeln des Vorläufers 26 eine
günstige Überleitung
des zuströmenden
Gases zu den Schaufeln 20 des Laufrades 2' bewir ken. An ihrer
in 4 jeweils linken
Seite besitzen beide Laufräder 2', 2 je
eine tragende Grundscheibe 22.
-
5 zeigt
einen Ölabscheider 1,
der dadurch gekennzeichnet ist, daß es sich hier um einen zweiflutigen Ölabscheider 1 handelt.
Dieser Ölabscheider 1 ist
spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufenden
Mittelebene ausgebildet und besitzt links und rechts je einen Einlaß 13 für zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas. Das
Gehäuse 10 des Ölabscheiders 1 besitzt
zwei Gehäusehälften, wobei
in jeder Hälfte
jeweils ein Laufrad 2 angeordnet ist, wobei auch die Laufräder 2 spiegelsymmetrisch
angeordnet sind. Nach oben hin münden
die Innenräume
der beiden Teile des Gehäuses 10 in
einen gemeinsamen Auslaß 14 für das entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas.
-
Die beiden Laufräder 2 sind auch hier
wieder auf einer gehäusefesten
gemeinsamen Welle 17 mit Hilfe von Lagern 24 drehbar
gelagert. Der Antrieb der Laufräder 2 erfolgt
auch hier wieder berührungslos mittels
eines elektrischen Antriebes 3. In einer Zwischenwand zwischen
den beiden Teilen des Gehäuses 10 sind
Spulen 33 angeordnet, die über eine elektrische Leitung 34 mit
einer geeigneten Spannung versorgt werden. In den beiden Laufrädern 2 sind
in Gegenüberstellung
zu den Spulen 33 wieder Permanentmagnete 25 angeordnet,
die den laufradseitigen Teil des Antriebes 3 bilden.
-
Radial außen von den Flügeln 20 jedes
Laufrades 2 ist auch hier wieder je eine Ölniederschlags- und Ölsammelfläche 15 an
der Innenseite des jeweils zugehörigen
Teils des Gehäuses 10 ausgebildet.
Jeweils unten münden
diese Flächen 15 in
je einen Ölauslaß 16.
-
6 zeigt
einen Ölabscheider 1,
bei dem zwischen dem Auslaß 14 und
dem Einlaß 13 für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas
eine Rückführleitung 19 vorhanden
ist. Im Verlauf dieser Rückführleitung 19 ist
ein verstellbares Drosselorgan 19' in Form einer verschwenkbaren
Drosselklappe angeordnet. Mit diesem Drosselorgan 19' läßt sich
der Durchlaßquerschnitt
der Rückführleitung 19 nach
Bedarf einstellen oder ganz verschließen. Über diese Rückführleitung 19 kann
zumindest ein Teil des aus dem Ölabscheider 1 kommenden
Kurbelgehäuseentlüftungsgases vom
Auslaß 14 wieder
zum Einlaß 13 geführt werden, so
daß ein
Teil des Gases den Ölabscheider 1 mehrfach
durchläuft.
-
Der Ölabscheider 1 an sich
ist in 6 nur in Außenansicht
dargestellt, so daß nur
das Gehäuse 10 mit
dem rechts daran angesetzten Antrieb 3 sichtbar ist. Das
im Inneren des Gehäuses 10 angeordnete
Laufrad 2 ist in gestrichelten Linien angedeutet.
-
7 zeigt
in der linken und in der rechten Hälfte je eine Ausführung des
Laufrades 2.
-
Links von der Mittellinie, die hier
gleichzeitig die Drehachse 29 des Laufrades 2 ist,
ist das Laufrad 2 als offenes Laufrad ausgeführt, wobei
die Schaufeln 20 radial außen frei enden. Den radial
inneren Teil des Laufrades 2 bildet die Nabe 21,
in deren in 7 unterem
Teil die Anordnung von Permanentmagneten 25 vorgesehen
ist. Radial außen
von den Permanentmagneten 25 liegen die Spulen 33 als
Teil des Antriebes, wobei hier eine Spule 33 sichtbar ist.
-
In der rechten Hälfte der 7 ist das Laufrad 2 als geschlossenes
Laufrad ausgebildet. Dabei sind die Schaufeln 20 an ihrem
von der Nabe 21 entfernt liegenden Ende über eine
umlaufende Deckscheibe 122 miteinander verbunden.
-
Unten in 7 besitzt das rechte Laufrad 2 eine
Grundscheibe 22, in der die Permanentmagnete 25 angebracht
sind. Unterhalb dieser Permanentmagnete 25 liegt eine der
Spulen 33 als Teil des berührungslosen elektrischen Antriebes
des Laufrades 2.
-
Die sich einstellenden Strömungen des
Kurbelgehäuseentlüftungsgases
bei diesen beiden Laufrädern
sind jeweils durch Strömungspfeile
angedeutet.
-
8 zeigt
einen Ölabscheider 1,
für den charakteristisch
ist, daß er
neben dem Laufrad 2 zuströmseitig einen Vorläufer 26 und
abströmseitig Nachleitschaufeln 28' aufweist.
-
Ganz links in 8 ist der Einlaß 13 für das zu
entölende
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
sichtbar. In Strömungsrichtung
des Kurbelgehäuseentlüftungsgases
folgt danach der Vorläufer 26,
der schon für
einen Strömungsdrall
des Kurbelgehäuseentlüftungsgases
im Sinne des eingezeichneten schraubenlinienförmigen Strömungspfeils sorgt.
-
Weiter in Strömungsrichtung folgen dann die Schaufeln 20 des
Laufrades 2, das auch hier wieder auf einer gehäusefesten
Welle 17 mit Hilfe von Gleitlagern 24, 24' drehbar gelagert
ist.
-
Radial außen von den Schaufeln 20 liegt
als innere Oberfläche
des Gehäuses 10 die Ölniederschlags-
und Ölsammelfläche 15,
die ganz unten mit dem Ölauslaß 16 verbunden
ist. Da die untere Begrenzung des Inneren des Ölabscheiders 1, die durch
das Gehäuse 10 gebildet
ist, ein steti ges Gefälle
in Strömungsrichtung
aufweist, gelangt auch Öl, das
sich schon im Bereich des Vorläufers 26 an
der inneren Oberfläche
des Gehäuses 10 niedergeschlagen
hat, durch Schwerkraftwirkung und durch die mitreißende Wirkung
der Gasströmung
zum Auslaß 16.
-
Weiter in Strömungsrichtung folgt nach den Schaufeln 20 die
Anordnung von Nachleitschaufeln 28', die für einen günstigen Strömungsübergang des Gases in den Auslaß 14,
der hier oben am Gehäuse 10 liegt,
sorgen.
-
Ganz rechts in 8 ist der berührungslose elektrische Antrieb 3 erkennbar,
der in einem eigenen Gehäuseteil 18 untergebracht
ist. Zur elektrischen Energieversorgung dient auch hier wieder eine
elektrische Leitung 34. Im Inneren des Gehäuseteils 18 liegt
eine drehfest mit einer Motorwelle 31 des Motors 30 verbundene
Scheibe 32, in der eine Anordnung von Permanentmagneten 35 untergebracht
ist. Gegenüber
von diesen Permanentmagneten 35 liegen, durch eine einen
Teil des Gehäuses 10 bildende Wand
getrennt, die Permanentmagnete 25 des Laufrades 2.
-
9 zeigt
eine Ausführung
des Ölabscheiders 1,
für die
charakteristisch ist, daß sie
Heizeinrichtungen 6, 6' aufweist.
-
Ganz rechts in 9 ist der Einlaß 13 für das zu
entölende
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
sichtbar. Das Gehäuse 10 des Ölabscheiders 1 besteht
hier wieder aus zwei Gehäuseteilen 11, 12,
die entlang einer Trennebene 10' miteinander verbunden sind. Das Laufrad 2 im
Inneren des Gehäuses 10 ist
hier wieder auf einer gehäusefesten
Welle 17 mit Hilfe von Gleitlagern 24, 24' drehbar gelagert.
Vor den Schaufeln 20 des Laufrades 2 ist auch
hier ein Vorläufer 26 vorgesehen,
der mit einem Teil der Nabe 21 des Laufrades 2 verbunden
ist. Dieser Teil der Nabe 21 ist wiederum mit dem übrigen Laufrad 2 fest
verbunden, beispielsweise verschweißt.
-
Radial außen von den Schaufeln 20 ist
auch hier wieder die Ölniederschlags-
und Ölsammelfläche 15 vorhanden,
die ganz unten in den Ölauslaß 16 übergeht.
-
Eine erste Heizeinrichtung 6 ist
außenseitig am
unteren Teil des Gehäuses 10 im
Bereich der Ölniederschlags-
und Ölsammelfläche 15 vorgesehen. Hiermit
kann die Fläche 15 des
Gehäuseinneren
erwärmt
werden, an der sich das Öl
niederschlägt,
wodurch das Öl
fließfähiger wird
und schneller zum Auslaß 16 strömt.
-
Eine zweite Heizeinrichtung 6' ist im Inneren der
gehäusefesten
Welle 17 vorgesehen und dient dazu, im Bereich der Lager 24, 24' zur Schmierung vorhandene
Schmierstoffe zu erwärmen
und dadurch die Lagerreibung in den Lagern 24, 24' zu reduzieren. Hierdurch
wird bei vorgegebener Antriebsleistung eine höhere Drehzahl des Laufrades 2 erreicht.
-
Ganz links in 9 ist noch ein kleiner Teil des Gehäuseteils 18 für die Aufnahme
des berührungslosen
elektrischen Antriebes erkennbar. In der links liegenden Grundscheibe 22 des
Laufrades 2 sind zwei der Permanentmagnete 25 für den Drehantrieb
des Laufrades 2 erkennbar.
-
10 zeigt
einen Ausschnitt aus einem Ölabscheider 1,
bei dem im Einlaß 13 eine
Anordnung aus verstellbaren Vorleitschaufeln 28 vorgesehen
ist. Die Anordnung umfaßt
beim dargestellten Beispiel insgesamt vier Vorleitschaufeln 28,
die im Abstand von 90° über den
Einlaß 13 um
die Drehachse 29 herum angeordnet sind und radial nach
außen
weisen.
-
Zur Verstellung der Vorleitschaufeln 28 dient ein
Aktor 5 in Form eines elektrischen Stellantriebes, der
oben in 10 teilweise
dargestellt ist. Über
eine Welle 50 wird eine von dem Stellantrieb 5 hervorgerufene
Verstellbewegung auf die einzelnen Vorleitschaufeln 28 synchron übertragen.
Damit keine Nebenstromwege für
Gase in den Einlaß 13 hinein
oder aus dem Einlaß 13 heraus
im Bereich der Welle 50 entstehen können, ist diese über ein
gasdichtes Gehäuse 51 abgedichtet.
-
Je nach Stellung der Vorleitschaufeln 28 kann
mit diesen das zuströmende
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
mit einem Strömungsdrall
beaufschlagt werden, der die weitere Strömungsführung im Bereich der Schaufeln 20 des
Laufrades 2 günstig beeinflußt. Von
dem Laufrad 2 ist in 10 nur
ein kleiner, nahe dem Einlaß 13 liegender
Teil sichtbar. Im Zentrum des Laufrades 2 und seiner Schaufeln 20 liegt
die gehäusefeste
Welle 17, auf der das Laufrad 2 um seine Drehachse 29 mit
Hilfe des hier sichtbaren Lagers 24' und eines weiteren, nicht sichtbaren Lagers
drehbar gelagert ist.
-
11 zeigt
eine Ausführung
des Ölabscheiders 1,
der zum Teil in die Ventilhaube 40' einer zugehörigen Brennkraftmaschine 4 räumlich integriert
ist. In der Ventilhaube 40' sind
dabei der Einlaß 13,
der Ölauslaß 16 und
der das Laufrad 2 aufnehmende Teil des Gehäuses ausgebildet.
-
Das Laufrad 2 besitzt hier
in seinem Zentrum eine Nabe 21, die nach links hin in eine
Grundscheibe 22 übergeht.
Mit der Nabe 21 und der Grundscheibe 22 sind die
Schau feln 20 einstückig
ausgeführt. Auch
sind hier wieder in der Grundscheibe 22 die Permanentmagnete 25 als
laufradseitiger Teil des berührungslosen
Antriebes 3 angebracht.
-
Radial außen von den Schaufeln 20 liegt
innerhalb der Ventilhaube 40' die Ölniederschlags-
und Ölsammelfläche 15,
von der unten rechts in 11 der Ölauslaß 16 wegführt.
-
Die Ausnehmung in der Ventilhaube 40', in der das
Laufrad 2 angeordnet ist, ist nach außen hin, d.h. in 11 nach links hin, durch
einen plattenförmigen
Teil des Gehäuses 10 dicht
verschlossen. An der Außenseite,
in 11 also an der linken
Seite, dieses plattenförmigen
Gehäuseteils
liegt der Antrieb 3, der über die elektrische Leitung 34 mit
elektrischer Energie versorgbar ist. Unten geht der Gasauslaß 14 für das gereinigte
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
ab. Dabei verläuft
der Gasauslaß 14 über einen
Teil seiner Länge
durch den außerhalb
der Ventilhaube 40' liegenden
Teil des Gehäuses 10 des Ölabscheiders 1.
Das freie Ende des Gasauslasses 14 ist hier als Schlauchanschlußstutzen
ausgebildet, an den ein Schlauch zur Weiterführung des entölten Kurbelgehäuseentlüftungsgases
anschließbar
ist.
-
12 zeigt
in ihrer linken und in ihrer rechten Hälfte zwei Ausführungen
des Ölabscheiders 1, die
jeweils mit einem konventionellen Ölabscheider 8 bzw. 8' in Reihe geschaltet
sind.
-
Oben in 12 liegt das Laufrad 2 mit seinen
Schaufeln 20 innerhalb des Gehäuses 10, wobei hier
die Drehachse 29 des Laufrades 2 vertikal verläuft. Radial
außen
von den Schaufeln 20 des Laufrades 2 ist auch
hier die innere Oberfläche
des Gehäuses 10 als Ölniederschlags-
und Öl sammelfläche 15 ausgebildet
und mit einem links oben in 12 sichtbaren Ölauslaß 16 verbunden.
Der Auslaß 14 für das gereinigte
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
liegt rechts oben an der Oberseite des Gehäuses 10. Die bisher beschriebenen
Teile des Ölabscheiders 1 sind
für die beiden
in 12 gezeigten Ausführungen
identisch.
-
Dem in der linken Hälfte der 12 gezeigte Ölabscheider 1 ist
als konventioneller Ölabscheider 8 ein
Gestrickkörper 81 vorgeschaltet,
der im Inneren eines topfförmigen
unteren Gehäuseteils
angeordnet ist. Der Einlaß 13 für das zu
entölende
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
mündet
seitlich von links her in diesen unteren Gehäuseteil. Auf seinem Weg in
den Bereich des Laufrades 2 muß das Kurbelgehäuseentlüftungsgas
mit seinem vollen Volumenstrom zunächst zwangsweise den Gestrickkörper 81 durchströmen, wobei
schon eine erste Abscheidung von Öltröpfchen erfolgt. Das im Gestrickkörper 81 abgeschiedene Öl fließt unter
Schwerkraftwirkung nach unten und dort über einen Ölabfluß 80 ab, beispielsweise
in die Ölwanne
einer zugehörigen
Brennkraftmaschine.
-
Nach dem Durchströmen des Gestrickkörpers 81 gelangt
das nun bereits teilweise entölte
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
in den Bereich des Laufrades 2. Dieses sorgt zum einen
durch Zentrifugalkraft für
eine weitere Abscheidung von Ölnebel
aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas
und zum anderen durch seine Förderwirkung
für eine
Aufhebung des durch den Gestrickkörper 81 verursachten
Differenzdrucks. Abschließend
verläßt das entölte Gas
den Ölabscheider 1 durch
den Gasauslaß 14.
-
In der rechten Hälfte der 12 ist der vorgeschaltete konventionelle Ölabscheider 8' durch einen
Zyklon gebildet. Durch einen rechts oben im Bereich dieses Zyklons
liegenden tangentialen Einlaß 13 gelangt
das zu entölende Kurbelgehäuseentlüftungsgas
in das Innere des Ölabscheiders 8' und wird darin
in eine rotierende Wirbelströmung
versetzt. Hierdurch wird schon ein Teil der Öltröpfchen durch Zentrifugalkraft
nach außen
geschleudert und abgeschieden. Von der inneren Oberfläche des
als Zyklon ausgebildeten Ölabscheiders 8' fließt das niedergeschlagene Öl unter
Schwerkraftwirkung nach unten zu dem ganz unten vorgesehenen Ölabfluß 80'. Das Kurbelgehäuseentlüftungsgas
gelangt durch eine zentrale Überströmöffnung aus
dem Ölabscheider 8' nach oben in
den Bereich des Laufrades 2, das auch hier zum einen für eine weitere Ölabscheidung
und zum anderen durch seine Förderwirkung
für eine
Aufhebung des durch den Zyklon verursachten Differenzdrucks sorgt.
-
13 zeigt
zwei Ausführungen
eines zweistufigen Ölabscheiders 1,
wobei jeweils eine Ausführung
in der oberen und in der unteren Hälfte der 13 dargestellt ist.
-
In der oberen Hälfte der 13 ist das in Strömungsrichtung gesehen erste
Laufrad 2' mit
einem mitrotierenden Filterkörper 27 versehen,
der von dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas
in Radialrichtung durchströmbar
ist, wie durch die Strömungspfeile
angedeutet ist.
-
Aus dem Bereich des ersten Laufrades 2' gelangt das
nun teilweise entölte
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
durch die Überleitöffnung 113 in
den Bereich des zweiten Laufrades 2, das ohne einen mitrotierenden
Filterkörper
ausgeführt
ist.
-
Die beiden Laufräder 2', 2 sind in einem gemeinsamen
Gehäuse 10 angeordnet,
das hier eine bis auf die Überleitöffnung 113 geschlossene
Trennwand zwischen den beiden Laufrädern 2', 2 aufweist.
-
Radial außen von jedem Laufrad 2', 2 liegt wieder
je eine Ölniederschlags-
und Ölsammelfläche 15,
die nach unten hin in jeweils einen Ölauslaß 16 mündet.
-
Bei dem in der unteren Hälfte der 13 gezeigten Beispiel des Ölabscheiders 1 ist
das in Strömungsrichtung
gesehen erste Laufrad 2' mit
einem Vorläufer 26 mit
kurzen Schaufeln ausgestattet. Weiter in Strömungsrichtung folgt danach
ein mit dem Laufrad 2' rotierender
Filterkörper 27,
der hier im wesentlichen in Axialrichtung von dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas
durchströmbar
ist. Hierzu ist die Grundscheibe 22' des Laufrades 2' gasdurchlässig, z.B.
mit Bohrungen, ausgeführt.
Außerdem
ist die in 13 linke
Seite der Grundscheibe 22' mit
Verdichterschaufeln 20' besetzt,
die zur Erzeugung der gewünschten
Förderwirkung
und gleichzeitig auch zur Beaufschlagung des aus der Grundscheibe 22' austretenden
Kurbelgehäuseentlüftungsgases
mit einer Zentrifugalkraft dienen.
-
Das zweite Laufrad 2 ist
bei der Ausführung des Ölabscheiders 1 gemäß der unteren
Hälfte
der 13 mit dem Laufrad 2 gemäß der oberen
Hälfte von 13 identisch.
-
Der Gasauslaß 14 für das gereinigte
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
befindet sich links oben im Bereich des Gehäuses 10 und hat hier
eine axiale Abströmrichtung
für das
gereinigte Gas. Alternativ kann der Auslaß 14 auch tangential
vom linken oberen Bereich des Gehäuses 10 abgehen, wie
durch gestrichelte Linien oben in 13 angedeutet
ist.
-
14 zeigt
ein geschlossenes Laufrad 2, bei dem charakteristisch ist,
daß es
eine Luftlagerung aufweist.
-
Das Laufrad 2 besitzt einen
Nabenteil 21, der konzentrisch zur Drehachse 29 angeordnet
ist. Mit einem gebogenen Verlauf geht vom Nabenteil 21 die Grundscheibe 22 radial
nach außen.
Die Schaufeln 20 folgen diesem Verlauf, so daß die axial
zuströmenden
Kurbelgehäuseentlüftungsgase
in eine radiale Richtung umgelenkt werden.
-
Konzentrisch zur Drehachse 29 ist
hier eine gehäusefeste
Welle 17 vorgesehen, die in ihrem Inneren hohl ist und
dort einen Luftkanal 117 bildet. Von diesem Luftkanal 117 gehen
mehrere Querbohrungen 117' ab,
die zum Außenumfang
der Welle 17 führen.
Auf dem Außenumfang
der Welle 17 sind im Bereich der Querbohrungen 117' hülsenförmige Lager 24, 24' vorgesehen.
Mittels Einführens
von Druckluft durch den Luftkanal 117 und die Querbohrungen 117' in den Spaltbereich
zwischen der Welle 17 und den Lagern 24, 24' wird dort ein
Luftkissen ausgebildet, das für
eine besonders niedrige Lagerreibung sorgt. Damit wird bei vorgegebener
Antriebskraft eine besonders hohe Drehzahl des Laufrades 2 erreicht.
-
Die 15a und 15b zeigen im Längsschnitt und
im Querschnitt zwei Ausführungen
des Laufrades 2 mit einem in den Bereich der Nabe 21 integrierten
berührungslosen
Antrieb 3 mit Magnetlagern für das Laufrad 2. Dabei
ist je eine Ausführung
in der oberen und in der unteren Hälfte der 15a und der 15b gezeigt.
-
Das Laufrad 2 besitzt in
beiden Ausführungen
einen Nabenteil 21, der sich zu dem hier links liegenden
Einlaß,
der nicht dargestellt ist, stetig verjüngt. Nach rechts hin geht der
Nabenbereich 21 in die Grundscheibe 22 über. Im Übergangsbereich vom
Nabenteil 21 zur Grundscheibe 22 sind die Schaufeln 20 des
Laufrades 2 angeordnet. Das Laufrad 2 ist hier
mit einer drehbaren Welle 17' verbun den,
die außerhalb
des Laufrades in hier nicht dargestellter Art und Weise drehbar
gelagert ist.
-
Bei dem in der oberen Hälfte der 15a und der 15b gezeigten Ausführung bildet das Gehäuse 10 des Ölabscheiders
einen ringspaltförmigen
Raum, der die Welle 17' umgibt.
In diesem ringspaltförmigen
Raum sind die Spulen 33 des berührungslosen elektrischen Antriebes 3 untergebracht und über elektrische
Leitungen 34 mit elektrischer Energie versorgbar.
-
Bei der Ausführung gemäß der unteren Hälfte von 15a und 15b bildet das Gehäuse 10 einen zur Welle 17' hin offenen
Aufnahmebereich für die
Spulen 33, wodurch hier die Spulen 33 nur mit
einem geringen Luftspalt von der Welle 17 beabstandet sind.
-
In Inneren der Welle 17' sind über deren
Umfang verteilt in Gegenüberstellung
zu den Spulen 33 Permanentmagnete 25 eingesetzt,
die in Verbindung mit den Spulen 33 den berührungslosen
elektrischen Antrieb 3 bilden.
-
Die 16a und 16b zeigen in gleicher Darstellungsweise
wie die 15a und 15b zwei weitere Ausführungen
des Laufrades 2 mit berührungslosem elektrischem
Antrieb 3.
-
Das Laufrad 2 ist bei allen
Ausführungen
hier wieder mit einem anströmseitig
gerundeten und ansonsten hohlzylindrischen Nabenteil 21 ausgeführt, der
nach rechts hin in die Grundscheibe 22 übergeht. Die Schaufeln 20 sind
mit dem hohlzylindrischen Teil der Nabe 21 und der Grundscheibe 22 einstückig ausgebildet.
-
Zur Lagerung des Laufrades 2 dient
hier eine gehäusefeste,
feststehende Welle 17.
-
In der in der oberen Hälfte von 16a und 16b dargestellten Ausführung sitzt
außen
auf der gehäusefesten
Welle 17 eine Anordnung von Elektromagneten 33,
die über
elektrische Leitungen 34 mit elektrischer Energie versorgbar
sind. Radial nach außen
folgt auf diese Anordnung der Magnete 33 eine hülsenförmige Anordnung
der Permanentmagnete 25, wobei hier ein kleiner Bewegungsspalt
freigehalten ist. Die hülsenförmige Anordnung
der Permanentmagnete 25 ist an ihrem Außenumfang verdrehfest mit dem
Innenumfang der Nabe 21 des Laufrades 2 verbunden.
Dabei bildet die hülsenförmige Anordnung
der Permanentmagnete 25 mit der Spulenanordnung 33 ein
Gleitlager und zugleich den berührungslosen
elektrischen Antrieb 3.
-
In der unteren Hälfte von 16a und 16b ist die
Anordnung der elektromagnetischen Spulen an der Innenseite der hohlen
gehäusefesten
Welle 17 angebracht. Radial außen von der hohlen Welle 17 liegt
auch hier wieder eine hülsenförmige Anordnung von
Permanentmagneten 25, die auch hier wieder mit dem Innenumfang
des hohlen Nabenteils 21 des Laufrades 2 verdrehfest
verbunden ist. Dabei liegt zwischen der hülsenförmigen Anordnung der Permanentmagnete 25 und
dem Außenumfang
der Welle 17 ein Bewegungsspalt vor, wodurch hier ein Gleitlager
für die
drehbare Lagerung des Laufrades 2 gebildet wird.
-
17 zeigt
einen Ausschnitt aus einem Ölabscheider,
wobei der Ausschnitt den Einlaß 13 und einen
kleinen Teil des Laufrades 2 zeigt. Wesentlich ist hier,
daß innerhalb
des Einlasses 13 ein in dessen Axialrichtung verstellbarer
Drosselkörper 131 angeordnet
ist. Dabei ist der Dros selkörper 131 in
der oberen und in der unteren Hälfte
der 17 in zwei unterschiedlichen
Stellungen gezeigt.
-
In der unteren Hälfte der 17 hat der Drosselkörper 131 seine Öffnungsposition
eingenommen, in der er nach links, also in Richtung zum Einlaß 13,
von dem Laufrad 2 wegbewegt ist. Dadurch ist der Außenumfang
des Drosselkörpers 131 von
einer Stirnkante 130' einer
konzentrischen Zwischenwand 130 entfernt. Radial innen
von dieser konzentrischen Zwischenwand 130 verläuft der
Weg des Kurbelgehäuseentlüftungsgases
in den Bereich des Laufrades 2. Außerhalb dieser konzentrischen Zwischenwand 31 verläuft ein
Ringkanal 132 als Nebenstromkanal, der den Bereich des
Laufrades 2 umgeht.
-
In der in 17 in der unteren Hälfte gezeigten Stellung des
Drosselkörpers 131 strömt der größte Teil
des Kurbelgehäuseentlüftungsgases
zum Laufrad 2, wo die Ölabscheidung
in zuvor beschriebener Art und Weise erfolgt.
-
In der in der oberen Hälfte von 17 gezeigten Stellung des
Drosselkörpers 131 liegt
dieser mit seinem Außenumfang
an der freien Stirnkante 130' der
konzentrischen Zwischenwand 130 an, so daß der Strömungsweg
für das
Kurbelgehäuseentlüftungsgas
in den Bereich des Laufrades 2 versperrt ist. Die gesamte
Menge des Kurbelgehäuseentlüftungsgases
strömt
nun also durch den Nebenstromkanal 132.
-
Links in 17 ist in gestrichelten Linien noch eine
alternative Form des verstellbaren Drosselkörpers als Drosselkörper 131' angedeutet.
-
Zur Führung der verstellbaren Drosselkörper 131, 131' ist die Welle 17 aus
dem Laufrad 2 nach links, also in Rich tung zum Einlaß 13,
verlängert,
wobei der Drosselkörper 131, 131' in seinem Zentrum hohl
ist und so auf der Welle 17 axial verschiebbar ist.
-
Der Drosselkörper 131, 131' bildet bei
dieser Ausführung
also ein kombiniertes Drossel- und Ventilorgan 13" . Die Schließstellung
der Drosselkörper 131, 131' kann beispielsweise
als Absperrfunktion zur Vermeidung eines unerwünschten Kamineffekts bei stillstehender
Brennkraftmaschine genutzt werden.
-
18 zeigt
ein Beispiel für
das Zusammenwirken eines Ölabscheiders 1 mit
einer Brennkraftmaschine 4 und zugehörigen weiteren Teilen.
-
Die Brennkraftmaschine 4 besitzt
ein Kurbelgehäuse 40,
von dem eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 43 abgeht. Über ein
Drosselorgan 13' führt diese
Leitung 43 zum Einlaß 13 des Ölabscheiders 1.
-
Im Ölabscheider 1, der
hier nur schematisch dargestellt ist, befindet sich das Laufrad 2.
Links am Ölabscheider 1 ist
der Auslaß 14 für das entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas
angeordnet. Über
ein weiteres Drosselorgan 14' ist
der Auslaß 14 mit
einer weiteren Gasleitung 44 verbunden. Diese Gasleitung 44 mündet in
eine Ansaugleitung 41, durch welche der Brennkraftmaschine 4 die
für die
Verbrennung benötigte
Luft zugeführt
wird. Durch eine Abgasleitung 42 verlassen die Verbrennungsabgase
die Brennkraftmaschine 4.
-
Am unteren Teil des Ölabscheiders 1 liegt der Ölauslaß 16,
der über
eine Ölrückführleitung 45 mit
dem Kurbelgehäuse 40 der
Brennkraftmaschine 4 verbunden ist. Durch diese Ölrückführleitung 45 wird
das abgeschiedene Öl
in den Ölsumpf
im Kurbelgehäuse 40 zurückgeleitet.
-
Weiter zeigt die 18 eine Rückführleitung 19, die
vom Auslaß 14 zum
Einlaß 13 des Ölabscheiders 1 führt. Im
Verlauf dieser Rückführleitung 19 ist ein
Rückschlagventil 19' vorgesehen,
das eine Gasströmung
nur in der Richtung vom Auslaß 14 zum Einlaß 13 und
damit eine Reinigung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases in einem "kleinen" Kreislauf erlaubt.
-
Wie in gestrichelten Linien angedeutet
ist, kann alternativ die Rückführleitung 19 auch
statt zum Einlaß 13 zum
Kurbelgehäuse 40 der
Brennkraftmaschine 4 geführt sein. Auch bei dieser alternativen Führung der
Rückführleitung 19 ist
in deren Verlauf das Rückschlagventil 19' zur Festlegung
der gewünschten
Strömungsrichtung
vorgesehen, wie ebenfalls in gestrichelten Linien angedeutet ist.
In dieser Ausführung
ist eine Reinigung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases
in einem "größeren" Kreislauf, der das
Kurbelgehäuse 40 einschließt, möglich. Diese
Betriebsweise ist z.B. nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine 4 in
einem zeitlich begrenzten Nachlauf des Ölabscheiders 1 sinnvoll.
-
Schließlich zeigt die 18 noch ein Regel- oder
Steuergerät 7,
das über
elektrische Leitungen mit Sensoren und Aktoren in Verbindung steht.
Sensoren können
beispielsweise Elemente zur Erfassung der Drehzahl des Laufrades 2 oder
zur Erfassung von Gastemperaturen vor oder im oder hinter dem Ölabscheider 1 oder
zur Erfassung von Gasdrücken
vor oder im oder hinter dem Ölabscheider 1 sein.
Aktoren sind hier Stellantriebe für die verstellbaren Drosselorgane 13', 14' sowie ein variabler
Antrieb des Laufrades 2 des Ölabscheiders 1, die
mittels des Re gel- oder Steuergeräts 7 nach Maßgabe der
erfaßten
Meßwerte
in gewünschter
Weise in ihrem Zustand oder ihrer Stellung beeinflußt werden können. Ziel
dieser Maßnahmen
ist es, zum einen eine möglichst
weitgehende Ölabscheidung
aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas
zu erreichen und zugleich den Druck im Kurbelgehäuse 40 der Brennkraftmaschine 4 innerhalb
vorgegebener Grenzwerte zu halten.
-
Zur Anzeige des ordnungsgemäßen Zustandes
bzw. zur Anzeige von Fehlern kann dem Regel- oder Steuergerät 7 eine
ständig
angeschlossene, von einem Fahrzeugführer wahrnehmbare oder eine nur
im Rahmen einer Prüfung
und Wartung anzuschließende,
vom Wartungspersonal ablesbare Diagnose-Anzeige 70 zugeordnet
sein.
-
Wie links unten in 18 angedeutet ist, kann auch eine Anordnung
mit zwei Ölabscheidern 1 eingesetzt
werden, falls entsprechend große
Mengen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas
zu entölen
sind. Dabei kann der Einsatz von zwei kleineren Ölabscheidern 1 günstiger
sein als der Einsatz eines einzelnen, entsprechend größeren Ölabscheiders.
-
19 zeigt
in schematischer Darstellung eine Ölabscheideeinrichtung mit zwei
untereinander identischen Ölabscheidern 1,
die zueinander parallel geschaltet sind.
-
Jeder Ölabscheider 1 besitzt
wieder ein Laufrad 2 sowie je einen Einlaß 13 für zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas,
einen Auslaß 14 für das entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas
und einen Ölauslaß 16 für das abgeschiedene Öl.
-
Der Einlaß 13 ist jeweils mit
einem Rohrleitungsabschnitt 43' verbunden. Auf der anderen Seite ist
jeder Ölabscheider
mit je einem Rohrleitungsabschnitt 41' verbunden, der seinerseits über einen
Leitungsabschnitt 44 mit dem Auslaß 14 des Ölabscheiders 1 verbunden
ist. Der Auslaß 16 jedes Ölabscheiders 1 ist
mit je einem Rohrleitungsabschnitt 45' verbunden. Die Rohrleitungsabschnitte 41', 43' und 45' der parallel
geschalteten Ölabscheider 1 verlaufen jeweils
in Flucht miteinander und sind an ihren Enden mit Verbindungsflanschen 141, 143, 145 ausgestattet. Über diese
Verbindungsflansche 141, 143, 145 kann
eine beliebige Anzahl von Ölabscheidern 1 miteinander
zu der Ölabscheideeinrichtung
mit der gewünschten
Anzahl von parallel geschalteten Ölabscheidern 1 verbunden
werden.
-
Ganz rechts sind noch kurze Abschnitte
von weiterführenden
Leitungen 41, 43, 45 erkennbar, wobei
die Leitung 43 vom Kurbelgehäuse einer zugehörigen Brennkraftmaschine
kommt, die Leitung 41 zum Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine
führt und die
Leitung 45 in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine
führt.
-
Die jeweils ganz links liegenden
Verbindungsflansche 141, 143, 145, an
die kein weiterer Ölabscheider 1 anzuschließen ist,
sind durch Flanschplatten zu verschließen.
-
Auch bei den Ölabscheidern 1 gemäß 19 kann jeweils eine Rückführleitung 19 zwischen
dem Auslaß 14 und
dem Einlaß 13 des Ölabscheiders 1 vorgesehen
sein.
-
20 zeigt
eine Ausführung
des Ölabscheiders 1 mit
einem integrierten bürstenlosen
Elektromotor 30 als Antrieb 3 für das Laufrad 2.
Da der Motor 30 bürstenlos
ist, können
hier prinzipiell keine Funken im Betrieb des Elektromotors 30 entstehen, so
daß der
Motor 30 in dieser Ausführung
mit Kurbelgehäuseentlüftungsgas
in Kontakt kommen kann, ohne daß die
Gefahr einer Entzündung
des Kurbelgehäuseentlüftungsgases
bei seinem Durchlauf durch den Ölabscheider 1 besteht.
-
Im übrigen entspricht der Ölabscheider 1 gemäß 20 dem schon in 1 dargestellten und beschriebenen Ölabscheider 1.
-
21 schließlich zeigt
in einer der 6 ähnlichen
Darstellung eine Ausführung
des Ölabscheiders 1,
der über
die Merkmale, die schon in 6 dargestellt
und erläutert
sind, hinaus mit einer Konditionierungseinrichtung 9 ausgestattet
ist.
-
Die Konditionierungseinrichtung 9 kann
unterschiedliche Ausführungen
und damit unterschiedliche Funktionen haben.
-
Links unten in 21 ist als erste Ausführung der Konditionierungseinrichtung 9 ein
Zuleitungsanschluß 90 dargestellt,
durch den ein Gas oder Gase, beispielsweise ein Edelgas, in den
Strom des Kurbelgehäuseentlüftungsgases,
der durch den Einlaß 13 zum
Laufrad 2 des Ölabscheiders 1 strömt, zugebbar
ist. Hierdurch können
dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas
besondere, für
die Ölabscheidung oder
für die
weitere Verwendung des entölten
Kurbelgehäuseentlüftungsgases
günstigere
Eigenschaften verliehen werden.
-
Im Ausführungsbeispiel gemäß 21 mündet der Zuleitungsanschluß 90 in
die Rückführleitung 19,
die hier zwischen dem Auslaß 14 und
dem Einlaß 13 für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas
vorgesehen ist.
-
Eine zweite Ausführung der Konditionierungseinrichtung 9 umfaßt Mittel
zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases.
Hierzu umfaßt
die Konditionierungseinrichtung eine Spannungsquelle 91, die über nicht bezifferte
Leitungen mit einer Elektrode 91' verbunden ist. Die Elektrode 91' umgibt hier
einen Teil des Einlasses 13 und einen Teil des Gehäuses 10,
nämlich
den linken Gehäuseteil 11 des Ölabscheiders 1. Durch
die elektrostatische Aufladung der den Ölnebel im Kurbelgehäuseentlüftungsgas
bildenden Öltröpfchen kann
deren Abscheidung im Ölabscheider 1 verbessert
werden. Da die Elektrode 91' außerhalb des
Gehäuses 10 liegt,
besteht hier keine Entzündungsgefahr
für das
Kurbelgehäuseentlüftungsgas.