DE3737221C1 - OEl-Luftabscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Öl-Luftabscheider gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Öl-Luftabscheider sind erforderlich, um in einem geschlosse­ nen Ölkreislauf die hauptsächlich an den Schmierstellen aufgenommene Luft wieder aus dem Kreislauf zu entfernen.

Aus der US-PS 38 59 063 ist ein Öl-Luftabscheider bekannt, bei dem das anfließende Öl-Luftgemenge mittels Schaufeln gegen eine ringförmige Wand geschleudert wird. Dabei bildet das Öl eine Schicht aus, die zu einer Ölabflußöffnung weiter gefördert wird. Die Ölabflußöffnung bzw. die sich daran anschließenden Leitungen sind derart dimensioniert, daß ein gewisser Rückstau entsteht, wodurch ein stetiger Ölabfluß ohne Luftblasenbildung zustande kommt. Aufgrund der Förderwirkung der Schau­ feln entsteht in dem von der ringförmigen Wand begrenzten Ringraum ein erhöhter Luftdruck.

Die Luft wird über radial innen liegende Öffnungen entfernt. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß viele Ölspritzer und dabei entstehender Ölnebel mit dem Luftstrom mitgerissen werden und so den Abscheidegrad erheblich verschlechtern.

Aus der GB-PS 15 08 212 ist ein Ölluftabscheider bekannt, bei dem eine zylindrische, rotierende poröse Matrix vom Öl-Luftgemisch durchströmt wird. Hierbei ist jedoch keine klare Trennung zwischen dem Öl- und dem Luftförderweg ge­ geben, so daß hierdurch Ölpartikel von der Luftströmung mitgerissen werden. Weiterhin nachteilig wirkt sich aus, daß aufgrund des Öleintritts in die poröse Schicht ein hoher Druckverlust im Öl-Luftabscheider entsteht. Das von der porösen Schicht abgeschleuderte Öl wird nur durch die Reibung des Rotors in Drehung versetzt. Somit besteht keine zwangsläufige Mitnahme des Öles, so daß das Öl nicht so stark in Rotation versetzt wird, um einen hohen Druck am Ölaustritt zu erzeugen.

Aus der DE-PS 8 19 240 ist eine Abscheidevorrichtung für Flüssigkeitsbeimengungen aus Gas und dampfförmigen Medien bekannt. Bei diesem ist ein um eine senkrechte Achse dreh­ barer poröser Hohlzylinder vorgesehen, an dessen Außenum­ fang im Querschnitt sägezahnartige Rippen angebracht sind. Im Betrieb wird der Zylinder durch das ankommende Gasgemisch in Rotation versetzt, wobei gleichzeitig die auf den Zy­ linder auftreffenden Flüssigkeitspartikel nach radial außen gegen eine den Hohlzylinder umgebende Wandung geschleudert werden. Von dieser Wandung läuft die Flüssigkeit aufgrund der Gravitation nach unten weg. Das Gas durch­ dringt den porösen Zylinder nach radial innen und wird von dort abgeführt. Nachteilig ist, daß der abgeschiedenen Flüssigkeit kein ausgangsseitiger Druck aufzuprägen ist. Insbesondere ist diese Anordnung nur bei Einhaltung der vorgesehenen Lage anwendbar, insbesondere bei Kippen ist sie somit nicht funktionsfähig.

Die DE-OS 19 33 329 offenbart eine Abscheidevorrichtung, bei dem ein poröser Zylinder von einem mit Bohrungen ver­ sehenen Außenzylinder umgeben ist. Ein Gas-/Flüssigkeits­ gemisch wird in den zwischen diesen beiden Zylindern be­ findlichen Ringraum gebracht, wo das gasförmige Medium nach radial innen durch die poröse Wandung abströmt, während die Flüssigkeit aufgrund der Zentrifugalwirkung durch die Bohrungen nach außen abgeschleudert wird. Auch diese An­ ordnung vermag den Nachteil nicht vermeiden, daß die abgeschiedene Flüssigkeit ohne ausgangsseitigen Druck abgeführt wird, da die auf einen Außenumfang geschleudert wird und von dort abläuft.

Die DE-PS 6 50 048 zeigt eine Abscheidevorrichtung für Staubpartikel aus Gasen, bei der das Luft-/Staubgemisch auf einen rotierenden, konisch ausgebildeten Mantel gefördert wird. Die Staubpartikel wandern entlang des Mantels und werden von der äußeren Umfangskante des Mantels durch einen Ringschlitz abgeleitet, während das gereinigte Gas durch eine ringförmige Öffnung abfließt. Eine derartige Anordnung ist für Öl-/Luftgemische nicht an­ wendbar, der Abscheidegrad aufgrund der verbleibenden Öl­ nebel außerordentlich schlecht ist.

Schließlich sind aus der DE-PS 5 35 238 und DE-OS 19 09 493 Staubfilter bekanntgeworden, bei denen die Abscheidung mittels Fliehkraft erfolgt, und die abgeschiedenen Fest­ körper mittels Gravitation gesammelt werden. Diese An­ ordnung ist für die Trennung eines Öl-/Luftgemisches nicht anwendbar.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend von einem Öl-/Luftabscheider gemäß der DE-PS 8 19 240 so auszubilden, daß bei hohem Abscheidegrad ein hoher ausgangsseitiger Öldruck unabhängig von der Lage des Öl-/Luftabscheiders erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Kennzeichnungs­ teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, daß der Ölstrom während des gesamten Weges im Ringraum durch die Förder­ schaufel eine Beschleunigung erfährt. Durch die Anordnung von Ölzu- und -abflußöffnungen an getrennten Enden des axialen Ringraumes steht dabei ein langer Beschleunigungsweg zur Ver­ fügung. Weiterhin fließt der Ölstrom aufgrund der permanenten Radialbeschleunigung durch die Förderschaufeln entlang der Ringraumaußenwand, so daß ein Eindringen größerer Mengen Öls radial nach innen in die poröse Schicht vermieden wird. Dadurch, daß eine kontinuierliche Schaufelförderung entlang des Ringraumes erfolgt, wird verhindert, daß viele Öl­ spritzer entstehen.

Durch die konische Erweiterung der Außenwand des Ringraumes wird vorteilhafterweise die Druckerhöhung aufgrund der Schaufelförderung zusätzlich verstärkt.

Die dem Ölfluß auf dem Weg durch den Ringraum zugeführte Beschleunigungsenergie wirkt sich an der Ölabflußöffnung als hoher statischer Druck aus, wodurch neben verminderter Verstopfungsgefahr und sicherer Förderwirkung genügend Druck zur Beaufschlagung nachfolgender Ölkühler oder Hydropumpen zur Verfügung steht. Dies wirkt sich vor allem bei einem Flugtriebwerk günstig aus, da in allen Flug­ lagen ausreichender Förderdruck entsteht.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist an den Förderschaufeln radial außen ein konischer Mantel befestigt. Hierdurch wird vorteilhafterweise ein noch höherer Druck erzeugt und Spritzer vermieden, da der Ölfilm an der Innenfläche des rotierenden Mantels entlang­ geführt werden kann. Außerdem wird der Leistungsbedarf zum Antrieb des Rotors gemindert, da die Reibung des rotierenden Öles am feststehenden Außenmantel wegfällt.

Weiterhin ist in einer Ausführungsform der Erfindung die Zu­ flußöffnung als Ringschlitz zwischen dem Rotor und dem Statorgehäuse ausgebildet, und ein ringförmiger Bereich ist in Strömungsrichtung axial hinter der Zuflußöffnung vor­ gesehen. Damit läßt sich ein Unterdruck in diesem Bereich erzielen, wodurch ein Ansaugen des Öl-Luftgemisches vorteil­ haft unterstützt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß die Förderschaufel am zulaufseitigen Ende radial in Richtung auf den schaufelfreien Bereich verlängert sind. Dies hat den Vorteil, daß eine starke Beschleunigungswirkung auf den Ölstrom erzielbar ist, und somit die Ansaugwirkung des Öl-/Luftabscheiders verbessert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Öl-/Luftabscheider,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungs­ form des Öl-/Luftabscheiders.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Öl-/Luftabscheider ge­ zeigt, der im wesentlichen aus einem Rotor 9 besteht, der in einem Statorgehäuse 7 drehbar gelagert ist. Die Lagerung er­ folgt zum einen über das dargestellte Kugellager 8, zum anderen über ein weiteres, nicht dargestelltes Lager. Zum Antrieb des Rotors 9 ist ein Zahnkranz 6 vorgesehen, der mit einer nicht gezeigten Antriebsvorrichtung in Verbindung steht. Das zu trennende Öl-/Luftgemisch strömt über einen Zuflußkanal 10 ein und gelangt über eine ringförmige Zuflußöffnung 2 in einen Bereich 16. Aufgrund des dort herrschenden Unterdruckes gelangt das Öl-/Luftgemisch in den Bereich der über den Umfang des Rotors 9 verteilten Förderschaufeln 3. Diese sind an die Form eines Ring­ raumes 13 angepaßt, wobei Schaufelspalte 11 a, 11 b zwischen den Förderschaufeln 3 und den Wänden des Ringraumes 11 vorgesehen sind. Der Schaufelspalt 11 b an der Außenwand 1 des Ringraumes 13 ist größer als der axiale Schaufelspalt 11 a. Das von den Förderschaufeln 3 beschleunigte Öl wird radial nach außen gegen die Außenwand 1 des Ringraumes 13 geschleudert und fließt entlang der stromabwärts sich konisch erweiternden Außenwand 1 weiter in Richtung der Ölabflußöffnung 5. Am stromabwärtigen Ende des Ringraumes 13 ist ein Ölfangring 23 im Statorgehäuse 7 vorgesehen, in dem sich der ankommende Ölstrom sammelt und der Ölabfluß­ öffnung 5 zugeführt wird. Im Betrieb ist ein Rückstau in den nicht dargestellten Ölabflußleitungen vorgesehen, so daß der Ölfangring 23 teilweise mit Öl gefüllt bleibt.

Durch die Pumpwirkung der Förderschaufel 3 erhöht sich auch der Luftdruck im Ringraum 13, so daß die Luft zwischen den Halteringen 12 a, b nach radial innen in die zylindrische poröse Schicht 14 gepumpt wird. Von hier strömt die Luft weiter nach innen und gelangt durch die Radialbohrungen 15 im Rotor 9 in einen Raum 17 im inneren des hohlen Rotors 9. Über die Öffnung 18 wird die Luft schließlich nicht dar­ gestellten Luftabführleitungen zugeführt.

Um Leckströme zwischen dem Rotor 9 und einer axialen Deck­ scheibe 19 zu verhindern, sind über dem Umfang verteilte Radialschaufeln 21 an der Stirnseite des Rotors 9 vorgesehen, die eingedrungenes Öl wieder zurück in den Ringraum 13 fördern. Die Deckscheibe 19 ist mittels Schrauben 20 am Statorge­ häuse 7 befestigt.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Förderschaufeln 3 an ihrem Umfang und an ihrem eintrittsseitigen axialen Ende 22 von einem zylindrischen Mantel 4 umgeben sind. Im Betrieb legt sich ein zentri­ fugalbeschleunigter Ölfilm an der Innenwand des Mantels 4 an. Der Mantel 4 endet in axialer Höhe der Ölabflußöffnung 5, die mit dem umlaufenden Ölfangring 23 zusammenwirkt. Das bisher geförderte Öl läuft über die Kante 24 des Mantels 4 in den Ölfangring 23, und von dort zur Ölabflußöffnung 5. Durch die Ausführungsform ist eine weitere Druckerhöhung und Verminderung von Ölspritzern und Verminderung der An­ triebsleistung erzielbar.

Claims (5)

1. Öl-Luftabscheider mit einem Hohlzylinder ausgebildeten, angetriebenen porösen Rotor in einem Statorgehäuse, durch den abgeschiedene Luft in den Rotorinnenraum gelangen kann und mit einem sich radial außerhalb der Schicht des porösen Rotors erstreckenden Ringraum der eine Zuflußöffnung (2) für das Öl-Luftgemisch und eine Abflußöffnung (5) für das abgeschiedene Öl aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß radial außerhalb der porösen Schicht (14) am Rotor (9) radial von diesem weggerichtete Förderschaufeln (3) ange­ bracht sind, die der Kontur des Ringraumes, dessen Außenwand (1) sich in Strömungsrichtung konisch er­ weitert, (13) angepaßt sind.

2. Öl-Luftabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den Förderschaufeln (3) radial außen ein konischer Mantel (4) befestigt ist.

3. Öl-Luftabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zuflußöffnung (2) als Ring­ schlitz zwischen dem Rotor (9) und dem Statorgehäuse (7) ausgebildet ist, und daß axial hinter der Zufluß­ öffnung (2) ein ringförmiger schaufelfreier Bereich (16) vorgesehen ist.

4. Öl-Luftabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschaufeln (3) am zulaufseitigen Ende radial in Richtung auf den schaufelfreien Bereich (16) verlängert sind.

5. Öl-Luftabscheider nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im radialen Spalt (25) zwischen Rotor (9) und einem Ge­ häuse (1) stromab der Ölabflußbohrung (5) über dem Umfang verteilte Radialschaufeln (21) vorgesehen sind.