EP1043501A2 - Ölfilter für einen mehrstufigen Kolbenverdichter - Google Patents

Ölfilter für einen mehrstufigen Kolbenverdichter Download PDF

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EP1043501A2
EP1043501A2 EP00106145A EP00106145A EP1043501A2 EP 1043501 A2 EP1043501 A2 EP 1043501A2 EP 00106145 A EP00106145 A EP 00106145A EP 00106145 A EP00106145 A EP 00106145A EP 1043501 A2 EP1043501 A2 EP 1043501A2
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EP
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crankcase
oil
filter
post
compressor
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EP1043501B1 (de
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Peter F. Dannöhl
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Druckluft Dannohl GmbH
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Druckluft Dannohl GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/02—Lubrication
    • F04B39/0207—Lubrication with lubrication control systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S55/00—Gas separation
    • Y10S55/19—Crankcase ventilation

Definitions

  • the invention relates to a piston post-compressor a crankcase with a ventilation device is provided, wherein the venting device is an oil filter has, the inlet side with the crankcase and the outlet side associated with the atmosphere.
  • the venting device is an oil filter has, the inlet side with the crankcase and the outlet side associated with the atmosphere.
  • Such one Post-compressor is used to increase the pressure of air or others environmentally friendly gases.
  • the invention is therefore based on the object, the undesirable Oil leaks from the crankcase ventilation to avoid, but at least to reduce drastically.
  • Booster characterized in that the oil filter is designed as a fine filter and on the inlet side has an oil collection space with an oil outlet, wherein the oil outlet is connected to the crankcase.
  • the invention is based on the finding that Wire mesh filter in the low-turbulence, i.e. upper area the crankcase has very little space available.
  • the resulting small passage area leaves only one low pressure drop, provided the ventilation is effective and should work reliably.
  • the low allowable pressure drop in turn leads to a correspondingly large-meshed Wire mesh filter. This explains the high permeability for smaller and even larger oil droplets.
  • the ultra-fine filter used according to the invention can reliably retain the oil components of the mist.
  • the residual oil content can be reduced to less than 0.01 mg / m 3 .
  • the ultra-fine filter requires a correspondingly larger area, which is made available by the oil collecting space.
  • the wall of the oil collection space forms an effective shield against direct oil exposure to the ultra-fine filter.
  • the surface of the fine filter can also be in Extend areas of the crankcase that no longer can be described as low turbulence. That from the fine filter Dripping oil can be continuous or intermittent from the oil collection chamber via its oil outlet into the crankcase be delivered. If a permanently open Passage is provided, it is kept so small that the fine filter is not subjected to direct oil.
  • the ultra-fine filter in a separate, via lines to arrange the housing connected to the crankcase, the one connecting the oil collection space to the crankcase Line contains a valve which, while the post-compressor is running its closed position and when the compressor is at a standstill occupies its open position.
  • the fine filter is therefore from this construction Crankcase separated and is not subject to any restrictions, what its fine porosity and the size of the filter area concerned. These parameters can be considered the allowable pressure drop for optimal separation of oil droplets and vapors.
  • the oil outlet of the oil collection chamber is closed, so that the oil collection space only over its inlet side Line, i.e. the actual ventilation line, with is connected to the crankcase and only above this line is pressurized.
  • the emptying of the Oil collection space happens when the post-compressor is at a standstill.
  • the valve is preferably in a downward section the associated line arranged and as a check valve formed, it in by the pressure in the crankcase its closed position is held.
  • the fine filter works so automatically.
  • the check valve is is a very smooth-running valve whose valve body due to the low flow when the supercharger starts up is raised and brought into the closed position. The opening takes place under the weight of the valve body and Weight of the oil column from above. Usually will it may be beneficial to give the check valve a light valve spring assign that the movement of the valve body in supports the closed position.
  • a safety valve attached to the housing of the Ultra-fine filter connecting the crankcase on the inlet side Line is connected, reliably prevents the construction an overpressure in the crankcase, if in the range of Fine filter should malfunction.
  • At least one further filter preferably an activated carbon filter, can be connected downstream of the ultra-fine filter on the outlet side.
  • the residual oil content can thus be reduced to less than 0.005 mg / m 3 .
  • the post-compressor has a crankcase 1, which forms an oil sump 2. Because of leakage of the supercharger is installed in the crankcase 1 Pressure that requires ventilation. There is a line for this 3 connected to an oil filler neck 4 of the crankcase 1. The oil filler neck 4 provides an extremely low turbulence Area of the crankcase. Accordingly the mist released into line 3 does not become excessive be heavily contaminated with oil and oil vapors.
  • the line 3 leads to a fine filter 5, which forms an oil collection chamber 6 on the input side.
  • the oil collection room 6 is connected to the crankcase 1 via a line 7, with the interposition of a check valve 8, which in a vertical section of line 7 is arranged.
  • the ultra-fine filter 5 has a filter element, which consists of a microfiber fleece.
  • the fine porosity of the Fine filter allows the supplied via line 3 To get rid of fog almost completely of oil.
  • the surface of the fine filter can be chosen so that the Pressure loss is reduced to a level that is sufficient and reliable ventilation of the crankcase 1 ensures.
  • the oil dripping from the fine filter 5 collects in the Oil collection chamber 6.
  • the pressure holds when the post-compressor is running in the crankcase 1, the check valve 8 is closed, and with the help of a light spring. Becomes the post-compressor turned off, the pressure in the crankcase 1 dismantled via line 3.
  • the check valve 8 opens itself, under the weight of its valve element and under the weight of those in line 7 and in the oil collection space 6 pending oil column.
  • the oil collection chamber 6 emptied itself in the crankcase 1.
  • the fine filter 5 is followed by an activated carbon filter 9, which opens into the atmosphere.
  • the residual oil content can be reduced to below 0.005 mg / m 3 .
  • the fine filter does not necessarily have to be arranged directly above the post-compressor. Provided but with a check valve in the oil collection chamber to the line leading to the crankcase, this line must contain a gradient.
  • the real one Vent line does not necessarily have to be at the oil filler neck be connected. However, it should be from one Walk off the area where there is little turbulence, so that the vented mist contains as little oil as possible.
  • the micro filter provides a fundamentally different design to integrate into the crankcase.
  • the ultra-fine filter Because of its size, it can not only affect low-turbulence Restrict areas.
  • the wall of the Oil collection chamber an effective shielding of the fine filter.

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Abstract

Der Nachverdichter weist ein Kurbelgehäuse (1) auf, das mit einer Entlüftungseinrichtung versehen ist. Letztere umfaßt ein Ölfilter, das als Feinstfilter (5) ausgebildet und einem separaten Gehäuse angeordnet ist. Einlaßseitig steht das Feinstfilter (5) über eine Leitung (3) mit einem Öleinfüllstutzen (4) des Kurbelgehäuses (1) in Verbindung. Auslaßseitig ist es über ein Aktivkohlefilter (9) mit der Atmosphäre verbunden. Einlaßseitig bildet das Feinstfilter einen Ölsammelraum (6), der über eine Leitung (7) an das Kurbelgehäuse (1) angeschlossen ist, und zwar unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils (8). Das Rückschlagventil wird vom Druck im Kurbelgehäuse (1) in seiner Schließstellung gehalten. Beim Abstellend es Nachverdichters öffnet es sich und entleert den Ölsammelraum des Feinstfilters in das Kurbelgehäuse. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben-Nachverdichter mit einem Kurbelgehäuse, das mit einer Entlüftungseinrichtung versehen ist, wobei die Entlüftungseinrichtung ein Ölfilter aufweist, das einlaßsseitig mit dem Kurbelgehäuse und auslaßseitig mit der Atmosphäre verbunden ist. Ein derartiger Nachverdichter dient zur Druckerhöhung von Luft oder anderen umweltverträglichen Gasen.
Aufgrund von Leckverlusten baut sich im Kurbelgehäuse ein Druck auf, der die Entlüftung des Kurbelgehäuses erforderlich macht. Bei normalen Verdichtern, deren Saugseite auf Atmosphärendruck liegt, kann der entlüftete Gas-Öl-Nebel der Saugseite der Verdichter zugeführt werden. Dies verbietet sich bei Nachverdichtern, da diese mit Vordruck arbeiten. Daher wird hier der entlüftete Gas-Öl-Nebel durch das Ölfilter geführt und sodann in die Atmosphäre abgegeben.
Es hat sich gezeigt, daß die Ölfilter, bei denen es sich um Drahtgeflechtfilter handelt, nur von begrenzter Wirksamkeit sind. Die Folge ist, daß Öl in die Atmosphäre gelangt. Dies belastet die Umwelt und führt außerdem zu übermäßigem Ölverbrauch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den unerwünschten Ölaustritt bei der Entlüftung des Kurbelgehäuses zu vermeiden, mindestens aber drastisch zu reduzieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs genannte Nachverdichter erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Ölfilter als Feinstfilter ausgebildet ist und einlaßseitig einen Ölsammelraum mit einem Ölauslaß aufweist, wobei der Ölauslaß mit dem Kurbelgehäuse in Verbindung steht.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dem Drahtgeflechtfilter im turbulenzarmen, also oberen Bereich des Kurbelgehäuses nur sehr wenig Raum zur Verfügung steht. Die dadurch bedingte kleine Durchtrittsfläche läßt nur einen geringen Druckverlust zu, sofern die Entlüftung wirksam und zuverlässig arbeiten soll. Der geringe zulässige Druckverlust wiederum führt zu einem entsprechend großmaschigen Drahtgeflechtfilter. Hieraus erklärt sich die hohe Durchlässigkeit für kleinere und sogar auch größere Öltröpfchen.
Das erfindungsgemäß verwendete Feinstfilter hingegen, das in der Regel aus einem Mikrofaservlies besteht, vermag die Ölbestandteile des Nebels zuverlässig zurückzuhalten. Der Restölgehalt kann auf weniger als 0,01 mg/m3 reduziert werden. Allerdings benötigt das Feinstfilter eine entsprechend größere Fläche, die durch den Ölsammelraum zur Verfügung gestellt wird.
Sofern das Feinstfilter in das Kurbelgehäuse integriert ist, bildet die Wandung des Ölsammelraums eine wirksame Abschirmung gegen eine direkte Ölbeaufschlagung des Feinstfilters. Die Fläche des Feinstfilters kann sich also auch in Bereiche des Kurbelgehäuses hineinerstrecken, die nicht mehr als turbulenzarm bezeichnet werden können. Das vom Feinstfilter abtropfende Öl kann kontinuierlich oder intermittierend aus dem Ölsammelraum über dessen Ölauslaß in das Kurbelgehäuse abgegeben werden. Sofern ein permanent geöffneter Durchlaß vorgesehen ist, wird dieser so klein gehalten, daß eine direkte Ölbeaufschlagung des Feinstfilters unterbleibt.
In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, das Feinstfilter in einem gesonderten, über Leitungen mit dem Kurbelgehäuse verbundenen Gehäuse anzuordnen, wobei die den Ölsammelraum mit dem Kurbelgehäuse verbindende Leitung ein Ventil enthält, welches bei laufendem Nachverdichter seine Schließstellung und bei stillstehendem Nachverdichter seine Öffnungsstellung einnimmt.
Das Feinstfilter ist also bei dieser Konstruktion vom Kurbelgehäuse separiert und unterliegt keinerlei Beschränkungen, was seine Feinporigkeit und die Größe der Filterfläche anbelangt. Diese Parameter lassen sich unter Berücksichtigung des zulässigen Druckverlusts auf eine optimale Abscheidung von Öltröpfchen und -dämpfen einstellen. Bei laufendem Nachverdichter ist der Ölauslaß des Ölsammelraums geschlossen, so daß der Ölsammelraum nur über seine einlaßseitige Leitung, also die eigentliche Entlüftungsleitung, mit dem Kurbelgehäuse in Verbindung steht und auch nur über diese Leitung mit Druck baufschlagt wird. Die Entleerung des Ölsammelraums geschieht bei stillstehendem Nachverdichter.
Vorzugsweise ist das Ventil in einem Gefälle-Abschnitt der zugehörigen Leitung angeordnet und als Rückschlagventil ausgebildet, wobei es durch den Druck im Kurbelgehäuse in seiner Schließstellung gehalten wird. Das Feinstfilter arbeitet also automatisch. Bei dem Rückschlagventil handelt es sich um ein sehr leichtgängiges Ventil, dessen Ventilkörper durch die geringe Strömung beim Anlaufend es Nachverdichters angehoben und in die Schließstellung gebracht wird. Das Öffnen erfolgt unter dem Eigengewicht des Ventilkörpers und dem Gewicht der von oben anstehenden Ölsäule. In der Regel wird es vorteilhaft sein, dem Rückschlagventil eine leichte Ventilfeder zuzuordnen, die die Bewegung des Ventilkörpers in die Schließstellung unterstützt.
Wesentlich ist, daß die vom Ölauslaß des Feinstfilters zum Kurbelgehäuse führende Leitung einen Gefälleabschnitt für das Rückschlagventil aufweist. Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich dadurch, daß das Feinstfilter direkt oberhalb des Kurbelgehäuses angeordnet wird.
Um die Ölbelastung des Feinstfilters so gering wir möglich zu halten, wird vorgeschlagen, die das Gehäuse des Feinstfilters einlaßseitig mit dem Kurbelgehäuse verbindende Leitung an einen turbulenzarmen Bereich des Kurbelgehäuses anzuschließen, vorzugsweise an einen Öleinfüllstutzen, der eine optimale Abschirmung gewährleistet.
Ein Sicherheitsventil, das an die das Gehäuse des Feinstfilters einlaßseitig mit dem Kurbelgehäuse verbindende Leitung angeschlossen ist, verhindert zuverlässig den Aufbau eines Überdrucks im Kurbelgehäuse, sofern im Bereich des Feinstfilters eine Störung auftreten sollte.
Zur Optimierung der Ölabscheidung kann dem Feinstfilter auslaßseitig mindestens ein weiterer Filter, vorzugsweise ein Aktivkohlefilter nachgeschaltet sein. Der Restölgehalt läßt sich damit auf weniger als 0,005 mg/m3 reduzieren.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
  • Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kolben-Nachverdichters mit zugehöriger Entlüftungseinrichtung.
    • Nach Figur 1 weist der Nachverdichter ein Kurbelgehäuse 1 auf, welches einen Ölsumpf 2 bildet. Aufgrund von Leckverlusten des Nachverdichters baut sich im Kurbelgehäuse 1 ein Druck auf, der der Entlüftung bedarf. Hierzu ist eine Leitung 3 an einen Öleinfüllstutzen 4 des Kurbelgehäuse 1 angeschlossen. Der Öleinfüllstutzen 4 stellt einen extrem turbulenzarmen Bereich des Kurbelgehäuses dar. Dementsprechend wird der in die Leitung 3 abgegebene Nebel nicht übermäßig stark mit Öl und Öldämpfen belastet sein.
    Die Leitung 3 führt zu einem Feinstfilter 5, welches eingangsseitig einen Ölsammelraum 6 bildet. Der Ölsammelraum 6 ist über eine Leitung 7 an das Kurbelgehäuse 1 angeschlossen, und zwar unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 8, welches in einem senkrechten Abschnitt der Leitung 7 angeordnet ist.
    Das Feinstfilter 5 weist ein Filterelement auf, welches aus einem Mikrofaservlies besteht. Die Feinporigkeit des Feinstfilters gestattet es, den über die Leitung 3 zugeführten Nebel praktisch vollständig von Öl zu befreien. Dabei kann die Fläche des Feinstfilters so gewählt werden, daß der Druckverlust auf ein Maß vermindert wird, welches eine ausreichende und zuverlässige Entlüftung des Kurbelgehäuses 1 sicherstellt.
    Das vom Feinstfilter 5 abtropfende Öl sammelt sich im Ölsammelraum 6. Bei laufendem Nachverdichter hält der Druck im Kurbelgehäuse 1 das Rückschlagventil 8 geschlossen, und zwar unter Mithilfe einer leichten Feder. Wird der Nachverdichter abgestellt, so wird der Druck im Kurbelgehäuse 1 über die Leitung 3 abgebaut. Das Rückschlagventil 8 öffnet sich, und zwar unter dem Eigengewicht seines Ventilelements sowie unter dem Gewicht der in der Leitung 7 und im Ölsammelraum 6 anstehende Ölsäule. Der Ölsammelraum 6 entleert sich also in das Kurbelgehäuse 1.
    Dem Feinstfilter 5 ist ein Aktivkohlefilter 9 nachgeschaltet, welches sich in die Atmosphäre öffnet. Der Restölgehalt kann auf diese Weise auf unter 0,005 mg/m3 reduziert werden.
    Sollte während des Betriebes eine Störung im Feinstfilter 5 oder im Aktivkohlefilter 9 auftreten, so sorgt ein Sicherheitsventil 10, das an die Leitung 3 angeschlossen ist, dafür, daß im Kurbelgehäuse 1 kein unzulässiger Überdruck auftritt.
    Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So muß das Feinstfilter nicht unbedingt direkt oberhalb des Nachverdichters angeordnet sein. Sofern allerdings mit einem Rückschlagventil in der vom Ölsammelraum zum Kurbelgehäuse führenden Leitung gearbeitet wird, muß diese Leitung eine Gefällestrecke enthalten. Die eigentliche Entlüftungsleitung muß nicht unbedingt am Öleinfüllstutzen angeschlossen sein. Allerdings sollte sie von einem Bereich abgehen, in dem nur geringe Turbulenzen herrschen, so daß also der entlüftete Nebel möglichst wenig Öl enthält.
    Eine grundsätzlich andere Bauform sieht vor, das Feinstfilter in das Kurbelgehäuse zu integrieren. Das Feinstfilter kann sich dann aufgrund seiner Größe nicht nur auf turbulenzarme Bereiche beschränken. Dabei bietet die Wand des Ölsammelraums eine wirksame Abschirmung des Feinstfilters.

    Claims (7)

    1. Kolben-Nachverdichter mit einem Kurbelgehäuse (1), das mit einer Entlüftungseinrichtung versehen ist, wobei die Entlüftungseinrichtung ein Ölfilter aufweist, das einlaßseitig mit dem Kurbelgehäuse (1) und auslaßseitig mit der Atmosphäre verbunden ist,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß das Ölfilter als Feinstfilter (5) ausgebildet ist und einlaßseitig einen Ölsammelraum (6) mit einem Ölauslaß aufweist, wobei der Ölauslaß mit dem Kurbelgehäuse (1) in Verbindung steht.
    2. Nachverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinstfilter (5) in einem gesonderten, über Leitungen (3, 7) mit dem Kurbelgehäuse (1) verbundenen Gehäuse angeordnet ist, wobei die den Ölsammelraum (6) mit dem Kurbelgehäuse (1) verbindende Leitung (7) ein Ventil enthält, welches bei laufendem Nachverdichter seine Schließstellung und bei stillstehendem Nachverdichter seine Öffnungsstellung einnimmt.
    3. Nachverdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in einem Gefälle-Abschnitt der zugehörigen Leitung (7) angeordnet und als Rückschlagventil (8) ausgebildet ist, wobei es durch den Druck im Kurbelgehäuse (1) in seiner Schließstellung gehalten wird.
    4. Nachverdichter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Gehäuse des Feinstfilters (5) einlaßseitig mit dem Kurbelgehäuse (1) verbindende Leitung (3) an einen turbulenzarmen Bereich des Kurbelgehäuses (1) angeschlossen ist.
    5. Nachverdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Gehäuse des Feinstfilters (5) einlaßseitig mit dem Kurbelgehäuse (1) verbindende Leitung (3) an einen Öleinfüllstutzen (4) des Kurbelgehäuses (1) angeschlossen ist.
    6. Nachverdichter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an die das Gehäuse des Feinstfilters einlaßseitig mit dem Kurbelgehäuse (1) verbindende Leitung (3) ein Sicherheitsventil (10) angeschlossen ist.
    7. Nachverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Feinstfilter (5) auslaßseitig mindestens ein weiterer Filter , vorzugsweise ein Aktivkohlefilter (9) nachgeschaltet ist.
    EP00106145A 1999-04-10 2000-03-21 Mehrstufiger Kolbenverdichter mit Ölfilter Expired - Lifetime EP1043501B1 (de)

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    Family

    ID=7904102

    Family Applications (1)

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    EP00106145A Expired - Lifetime EP1043501B1 (de) 1999-04-10 2000-03-21 Mehrstufiger Kolbenverdichter mit Ölfilter

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