DE2341275A1

DE2341275A1 - Fluessigkeitsabscheider

Info

Publication number: DE2341275A1
Application number: DE19732341275
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl Ing Friedlein
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1973-08-16
Filing date: 1973-08-16
Publication date: 1975-02-27

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 9975/4

Stuttgart 10. August 1973

Flüssigkeitsabscheider

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigkeitsabscheider mit innerhalb der Abscheidekanuner liegender Gegenstromkamraer, bei dem die Abscheidekanuner an einem Ende eine Durchtrittsöffnung aufweist und an ihrem in Strömungsrichtung entgegengesetztem Ende durch eine Sammelkammer abgeschlossen ist und die Gegenstromkamraer an ihrem der Sammelkammer zugekehrten Ende ebenfalls eine Durchtrittsöffnung aufweist sowie an ihrem der Sammelkammer entgegengesetzten Ende an eine die Abscheidekanuner durchdringende Außenleitung angeschlossen ist.

Bei einem bekannten Flüssigkeitsabscheider dieser Art (FR-PS 891 768) mündet die mit ihrer Längsachse stehend angeordnete Abscheidekanuner an ihrem unteren Ende in ein Sammelrohr aus, das seinerseits an seinem unteren Ende durch ein Ablaßventil verschlossen ist. Die Gegenstromkammer wird von dem einen der ebenfalls stehend angeordneten Schenkel eines U-Rohres gebildet, dessen horizontal liegender Stegabschnitt die Abscheidekanuner durchsetzt und als Prallvorrichtung für die in den außen liegenden anderen Schenkel von unten nach oben eingeleiteten nassen Gase bzw. Dämpfe arbeitet. Die getrockneten Gase werden über einen an das obere Ende der Abscheidekammer angeschlossenen Auslaßstutzen abgeführt. Die stehende Etagenanordnung von Abscheide- und Sammelkammer bedingt eine beträchtliche Bauhöhe des bekannten Flüssigkeitsabscheiders· Schwierigkeiten bei der Rückführung der abgeschiedenen Flüssigkeit ergeben sich beim bekannten Flüssigkeitsabscheider in

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den Fällen, in denen ein besonderes Ablaßventil unerwünscht ist - - die Flüssigkeit also frei aus der Sammelkammer austreten soll - und wegen mangelnden Platzes in vertikaler Richtung eine liegende Anordnung von Abscheide- und Gegenstromkammer erforderlich ist· In solchen Fällen besteht die Gefahr, daß bei Überdruck an der Auetrittsöffnung der Sammelkammer gegenüber dem Druck im Auslaßstutzen die abgeschiedenen Flüssigkeitsteilchen in den Auslaßstutzen mitgerissen werden.

Ein nicht unter den Gattungsbegriff der Erfindung fallender bekannter Zyklonabscheider für die Ölabscheidung im Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem einer Brennkraftmaschine (DT-GiM 1 978 048) ist wegen seiner beträchtlichen Bauhöhe in den Gehäusedom des Steuerantriebsgehäuses integriert. Bei diesem bekannten Zyklonabscheider ist in den Auatrittsstutzen der Sammelkammer ein an seinem unteren Ende durch ein gegen eine Feder öffnendes Rückschlagventil verschlossenes Ölstandsrohr eingesetzt, in dem eine Ölsäule der abgeschiedenen Ölteilchen aufgestaut wird, die durch ihr Eigengewicht gegen die Wirkung der Feder und gegen einen evtl. Überdruck im Steuerantriebsgehäuse Öl durch das Rückschlagventil drückt.

Bei modernen Kraftfahrzeugmotoren besteht wegen der Vielzahl unter einer flachen Motorhaube unterzubringender Hilfsaggregate insbesondere in vertikaler Richtung beträchtlicher Platzmangel. Zudem ist die Entlüftungsleitung des bei solchen Motoren üblichen geschlossenen Kurbelgehäuse-Zwangsentlüftungssystemes von einem oberen Motorgehäuseteil, z. B. von der Ventilhaube, abgeführt, um kurze Leitungewege zum Ansaugluft-System, in das die Entlüftungsteilchen eingeleitet werden, zu erhalten. Um besondere Leitungen für die Rückführung des abgeschiedenen Öles einzusparen, muß der zur Vermeidung der Verschmutzung des Ansaugluft-Systemes erforderliche Ölabscheider des Entlüftungssystemes in ein mit dem Ölsumpf

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kommunizierendes oberes Motorgehäuseteil integriert sein, in dem naturgemäß in vertikaler Richtung besonders enge Platzverhältnisse vorliegen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, einen besonders flach bauenden Flüssigkeitsabscheider zu schaffen, bei dem die abgeschiedene Flüssigkeit infolge ihres Eigengewichtes auch dann aus der Sammelkammer austritt, wenn außerhalb der Sammelkammer ein höherer Druck herrscht als im Flüssigkeitsabscheider.

Die erläuterte Aufgabe ist ausgehend von einem Flüssigkeitsabscheider mit innerhalb der Abscheidekammer liegender Gegenstromkammer, bei dem die Abscheidekammer an einem Ende eine Durchtrittsöffnung aufweist und an ihrem in Strömungsrichtung entgegengesetzten Ende durch eine Sammelkammer abgeschlossen ist und die Gegenstromkammer an ihrem der Sammelkammer zugekehrten Ende ebenfalls eine Durchtrittsöffnung aufweist sowie an ihrem der Sammelkammer entgegengesetzten Ende an eine die Abscheidekammer durchdringende Außenleitung angeschlossen ist, dadurch gelöst, daß die Gegenstromkammer von innen nach außen durchströmt ist und zumindest ihr in Nähe ihrer Durchtrittsöffnung liegender Strömungsquerschnitt größer ist als der dieser Durchtrittsöffnung in Strömungsrichtung vorgeschaltete Strömungsringquerschnitt zwischen der Gegenstromkammer und der diese umschließenden Wand der Abscheidekammer, und daß die Sammelkammer ein an sich bekanntes Flüssigkeitsstandgefäß aufweist, das für die abgeschiedene Flüssigkeit mit einer geodätisch tiefer liegenden Austrittsöffnung und einer geodätisch höher liegenden Eintrittsöffnung sowie mit Mitteln zur Bildung einer durch ihr Eigengewicht abgeschiedene Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung drückenden, zwischen Ein- und Austrittsöffnung stehenden Flüssigkeitssäule versehen und über seine Eintrittsöffnung mit der geodätisch über dieser liegenden Sammelkammer verbunden ist.

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Bei dem Flüsaigkeitsabscheider nach der Erfindung iat eine liegende Anordnung von Abscheide- und Gegenstromkammer möglich und ein besonderes Ablaßventil nicht erforderlich. Ferner können die Querschnittsabmessungen des Flüssigkeitsabscheiders nach der Erfindung kleiner gehalten werden, da die für die Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit an der Durchtrittsöffnung der Gegenstromkammer erforderliche Volumenvergrößerung durch einen weiten Querschnitt der Gegenstromkammer bei einem durch die zeitliche Menge der nassen Entlüftungsteilchen gegebenen Querschnitt der Abscheidekammer erreicht ist, während beim bekannten Flüssigkeitsabacheider der die Erfindung betreffenden Art der Querschnitt der Abscheidekammer zur Verzögerung der Strömungsbeachwindigkeit erweitert sein muß.

In Weiterbildung des Flüssigkeitsabscheiders nach der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Gegenstromkammer im Bereich ihres Bodens mit einer oder mehreren Absaugöffnungen versehen ist. Durch den Druckunterschied zwischen dem hohen Innendruck der Gegenstromkammer und dem niedrigen Druck des letztere umgebenden Ringraunies werden auch solche Flüssigkeitsteilchen über die Absaugöffnungen der Sammelkammer zugeführt, die noch trotz Umlenkung der Strömung an der Durchtrittsöffnung der Gegenstromkammer in letztere eingedrungen und dort abgeschieden worden aind.

Um ein besonderes, wartungsbedürftiges Rückschlagventil zur Bildung der Flüssigkeitssäule im Flüsaigkeitsstandgefäß einzusparen, wird in Weiterbildung des Flüssigkeitsabscheiders nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß ein U-Rohr mit auf geodätisch unterschiedlichen Höhen liegenden Öffnungen übey'seinen die obere Öffnung aufweisenden Schenkel an die Sammelkammer angeschlossen und der Höhenabstand der Öffnungen des U-Rohres mindestens gleich der Höhe der der Druckdifferenz aus den Luftdrücken an den Öffnungen des U-Rohres das Gleichgewicht haltenden Flüssigkeitssäule iat.

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Durch den Wegfall der von der Flüssigkeitssäule zu überwindenden Feder ist die Bauhöhe des Flüssigkeitsstandgefäßes verringert, da der auf die Feder entfallende Höhenanteil der Flüssigkeitssäule wegfällt.

Wie ein Flüssigkeitsabscheider nach der Erfindung beispielsweise ausgeführt sein kann, ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch im Längsschnitt dargestellten Entlüftungsrohres mit Ölabscheider des Kurbelgehäuse-Entlüftungssystemes einer Brennkraftmaschine beschrieben.

Das Entlüftungsrohr 10 kann ζ. B. in der Ventilhaube eines Kraftfahrzeugmotores an deren Deckwand befestigt sein. Das eine Ende 11 des Entlüftungsrohres 10 mündet in eine kastenförmige Sammelkammer 12, deren Bodenwand 13 mit einer Öffnung Ik versehen ist. In die Öffnung lA ist der längere Schenkel 15 eines U-Rohres l6 so eingesetzt, daß seine Eintrittsöffnung 17 «nit der Innenfläche der Bodenwand 13 abschließt. Die Austrittsöffnung l8 des kürzeren Schenkels des U-Rohres l6 liegt geodätisch um einen Höhenabstand 20 tiefer als die Eintrittsöffnung 17 des längeren Schenkels 15* Mit 21 ist die Höhe derjenigen Flüssigkeitssäule im längeren Schenkel 15 angegeben, die der Druckdifferenz zwischen dem höheren Luftdruck an der Austrittsöffnung l8 und dem niedrigeren Innendruck an der Eintrittsöffnung 17 das Gleichgewicht hält. Aus Sicherheitsgründen ist der Höhenabstand 20 um ca. 5 nun größer ausgelegt als die Höhe 21 der Flüssigkeitssäule.

An seinem anderen, der Sammelkammer 12 entgegengesetzten und nicht dargestellten Ende steht das Entlüftungsrohr 10 mit einem mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine kommunizierenden Raum - beispielsweise mit dem Innenraum der Ventilhaube - in offener Verbindung.

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In Nähe seines der Sammelkammer 12 zugekehrten Endes 11 ist in das Entliiftungsrohr 10 eine zylindrische Umkehrkammer 22 eingesetzt, deren Außendurchmesser 23 um ein bestimmtes Maß kleiner ist als der Innendurchmesser 2k des Entlüftungsrohres 10. Dieses Maß ist zur Erzielung einer Strömungsverzögerung in der Gegenstromkamraer 22 so gewählt, daß der Strömungsringquerschnitt mit den Durchmessern 24 und 23 kleiner ist als der Kreisquerschnitt mit dem Innendurchmesser 25 der Gegenstromkammer 22. An ihrem der Sammelkammer 12 zugekehrten Ende ist die Gegenstromkammer 22 mit einer Durchtrittsöffnung 26 versehen und am entgegengesetzten. Ende mit einer atrömungsgünstigen Kappe 27 gegenüber dem Innenraum des Entlüftungsrohres abgeschlossen. Der Innenraum 28 der Gegenstromkammer 22 steht über einen die Wand des Entlüftungsrohres 10 durchsetzenden Auslaßstutzen 29 mit einer nicht dargestellten, zum Luftansaugsystem der Brennkraftmaschine führenden Absaugleitung in Verbindung. Da im Auslaßstutzen 29 der niedrigste Druck des Systemes herrscht, ergibt sich der durch die Pfeile 30 bis 32 gekennzeichnete Strömungsweg durch den Abscheider. Die an der Umkehrstelle 31 nicht abgeschiedenen Flüssigkeitsteilchen werden aufgrund der starken Verzögerung der Strömung im Innenraum 28 der Gegenstromkammer 22 abgeschieden und über untere Absaugschlitze 33 der Gegenstromkammer 22 infolge des Unterdruckes im Ringraum "}k zwischen Gegenstromkammer 22 und Entlüftungsrohr 10 abgesaugt und in die Sammelkammer geschleudert.

Die Bauhöhe des nach der Erfindung ausgebildeten Ölabscheiders ist durch den Durchmesser 2k und den Höhenabstand 20 bestimmt. Da die Differenz der Durchmesser 2k und 25 wegen des von innen nach außen gerichteten Strömungssinnes in der Umkehrkammer 22 sehr klein sein kann, ist die Verwendung eines engen Entlüftungsrohres ermöglicht, wodurch die Bauhöhe klein wird. Da auch die Flüssigkeitssäule im längeren Schenkel nicht gegen eine Feder arbeiten muß, ist deren erforderliche Höhe 21 ebenfalls gering, so daß auch der Abstand 20 klein

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und damit die Bauhöhe des Abscheiders nochmals verringert ist. Der Flüssigkeitsabscheider nach der Erfindung arbeitet ohne bewegliche Teile, wie Ventile und dergleichen, und ist daher wartungsfrei.

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Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 9975/4

Stuttgart _10# August 1973

Patentansprüche:

!l.'Flüssigkeitsabscheider mit innerhalb der Abscheidekammer liegender Gegenstromkammer, bei dem die Abscheidekammer an einem Ende eine Durchtrittsöffnung aufweist und an
ihrem in Strömungsrichtung entgegengesetzten Ende durch eine Samtnelkatnmer abgeschlossen ist und die Gegenstromkammer an ihrem der Sammelkammer zugekehrten Ende ebenfalls eine Druchtrittsöffnung aufweist sowie an ihrem der Sammelkammer entgegengesetzten Ende an eine die Abscheidekammer durch-dringende Außenleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstromkammer (22) von innen (Durchtrittsöffnung 26) nach außen (Auslaßstutzen 29) durchströmt ist und zumindest ihr in Nähe ihrer Durchtrittsöffnung (26) liegender Strömungsquerschnitt (Innendurchmesser 25) größer ist als der dieser Durchtrittsöffnung (26) in Strömungsrichtung (31) vorgeschaltete
Strömungsringquerschnitt((Innendurchmesser 24) - (Außendurchmesser 23) ) zwischen der Gegenstromkammer (22) und der diese umschließenden Wand der Abscheidekammer (Entlüftungsrohr 10), und daß die SammeIkammer (12) ein an sich bekanntes Flüssigkeitsstandgefäß (U-Rohr l6) aufweist, das für die abgeschiedene Flüssigkeit mit einer geodätisch tiefer liegenden Austrittsöffnung (l8) und einer geodätisch höher liegenden Eintrittsöffnung (17) sowie mit Mitteln

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zur Bildung einer durch ihr Eigengewicht abgeschiedene Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung (l8) drückenden, zwischen Ein- und Austrittsöffnung (17 und l8) stehenden Flüssigkeitssäule versehen und über seine Eintrittsöffnung (17) mit der geodätisch über dieser liegenden Sammelkammer (12) verbunden ist.

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2. Plüseigkeitsabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstromkammer (22) im Bereich ihres Bodens mit einer oder mehreren Absaugöffnungen (33) Versehen ist.
3. Flüssigkeitsabscheider nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein U-Rohr (l6) mit auf geodätisch unterschiedlichen Hohen (Höhenabstand 20) liegenden Öffnungen (17 und l8) über seinen die obere Öffnung (17) aufweisenden Schenkel (15) an die Sammelkammer (12) angeschlossen und der Höhenabstand (20) der Öffnungen (17 und l8) des U-Rohres (l6) mindestens gleich der Höhe (21) der der Druckdifferenz aus den Luftdrücken an den Öffnungen (17 und l8) des U-Rohres (l6) das Gleichgewicht haltenden Flüssigkeitssäule ist.

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