EP1322841B1 - Entlüftungsvorrichtung für ein kurbelgehäuse - Google Patents

Entlüftungsvorrichtung für ein kurbelgehäuse Download PDF

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EP1322841B1
EP1322841B1 EP01969261A EP01969261A EP1322841B1 EP 1322841 B1 EP1322841 B1 EP 1322841B1 EP 01969261 A EP01969261 A EP 01969261A EP 01969261 A EP01969261 A EP 01969261A EP 1322841 B1 EP1322841 B1 EP 1322841B1
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EP
European Patent Office
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plates
rotor
connection
venting device
plate
Prior art date
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Revoked
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EP01969261A
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English (en)
French (fr)
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EP1322841A1 (de
Inventor
Hartmut Sauter
Pius Trautmann
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Mann and Hummel GmbH
Mahle Filtersysteme GmbH
Original Assignee
Mann and Hummel GmbH
Mahle Filtersysteme GmbH
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Publication date
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Application filed by Mann and Hummel GmbH, Mahle Filtersysteme GmbH filed Critical Mann and Hummel GmbH
Publication of EP1322841A1 publication Critical patent/EP1322841A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/12—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/12—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers
    • B04B2005/125—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers the rotors comprising separating walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M2013/0422—Separating oil and gas with a centrifuge device

Definitions

  • the invention relates to a ventilation device for a Crankcase of an internal combustion engine with the features of The invention also relates to a method according to claim 13 and a use according to claim 15.
  • a venting device is known from DE 198 03 872 A1, which has a centrifugal oil separator that one Mixture inlet for an oil-air mixture and an air outlet for clean air and an oil outlet for oil.
  • This centrifugal oil separator has a rotating drive Housing which has an outflow funnel which is oriented coaxially to the axis of rotation of the housing and which forms the air outlet coaxial to the axis of rotation. Radial between this outflow funnel and an outside one
  • the mixture inlet is essentially ring-shaped in the housing wall educated. Baffles protrude into this mixture inlet and thereby force a multiple deflection of the flow of the oil-air mixture. Through these redirections the oil separates from the baffles. By centrifugal forces the oil becomes the outer walls of the rotating housing transported. In these outer walls are suitable Make several oil outlet holes through which the separated oil can escape from the housing. The ones from Oil-cleaned clean air exits through the air outlet Inside of the housing.
  • a ventilation device is the at the beginning, known as a plate separator trained centrifugal oil separator used.
  • the Disc separator has a stator designed as a housing in which a rotor is housed.
  • the rotor owns several plates that are parallel to each other along the rotor axis and are arranged coaxially to the rotor axis. Between each a gap is formed between two adjacent plates, one with an annular space formed inside the rotor a space that connects the rotor inside the housing surrounds.
  • the annulus of the rotor is with the mixture inlet forming first connection connected during the Space of the housing with a second one forming the air outlet Connection as well as with a third one forming the oil outlet Connection connected. Accordingly, the rotor of the known plate separator in operation radially from the inside flowed through outside.
  • plate separators For separating particles, e.g. Dust, from a Fluid flow, especially from a gas flow, are plate separators generally known, cf. e.g. US 2,104,683, US 5,746,789 and US 3,234,716.
  • the present invention addresses the problem for a ventilation device of the type mentioned to provide an improved embodiment, the one particular high quality oil separation possible.
  • the invention is based on the general idea of the plate separator to be designed so that its rotor is in operation flow through the plate separator radially from the outside inwards becomes. It has been shown that this improves performance the plate separator can be increased significantly.
  • the gap length and the Gap width can for a given volume flow and predetermined pressure drop the desired cleaning effect be achieved. It is clear that the cleaning effect also depends on the speed of the rotor.
  • the plates can be a block of plates form, with the adjacent plates attached to each other are, with this plate block over its axial ends with a central rotor shaft of the rotor rotatably connected is.
  • the plate block forms one one-piece assembly, which as such is attached to the rotor shaft becomes. Accordingly, at least the plates are the ones are not arranged between the axially outer plates directly connected to the rotor shaft. The connection of the plate block to the rotor shaft then takes place via the two axially outer plate.
  • At least two neighboring ones can Plates form a stack of plates that are made in one piece is.
  • a stack of plates can for example by an injection molding process can be produced.
  • Through the one-piece Manufacture of these plate stacks are the associated ones Plates already firmly connected to each other, creating additional Fastening steps can be omitted.
  • a Plate block formed by at least one stack of plates his. Because the plates are not in a stack of plates need to be attached, the production is simplified of the plate block. Another important advantage of this embodiment arises when several stacks of plates Form each plate block, because then the Number of plates in the plate block can be varied. For example a stack of plates always contains five plates. A block of plates in a first variant, 15 plates and a second variant have 20 plates. The number of plates depends, for example, on the volume flow to be cleaned. to The first variant is thus made up of three stacks of plates connected with each other. To train the second variant accordingly, four plates are stacked together connected. The extra effort to train two different ones Variants are minimal.
  • the plate separator To further simplify the manufacture of the plate separator, is proposed between in the direction of the rotor axis to arrange adjacent plates spacers that create the respective gap. To assemble the plate block can thus be stacked plates and spacers be connected with each other in one work step by a welding process, for example.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a plate separator a ventilation device according to the invention.
  • FIG. 1 an otherwise not shown Bleeding device on a plate separator 1, the one Stator 2 and a rotor 3 has.
  • the stator 2 can for example on a crankcase of an internal combustion engine be attached.
  • the rotor is 3 in the stator 2 rotatably, the stator 2 at the corresponding embodiment shown here corresponding Radial bearings 4 and 5, with which a rotor shaft 6 of Rotor 3 is rotatably mounted on the stator 2.
  • the stator 2 forms a housing 7 in which the rotor 3 is arranged is. There is also a space inside the housing 7 8 formed, which surrounds the rotor 3.
  • the rotor 3 has a plurality of plates 9, which run along a Rotor axis 19 parallel to each other and coaxial to the rotor axis 19 are arranged. It is between two neighboring ones Plates 9 formed a gap 10.
  • Each of these Column 10 connects the plate 9 radially on the outside lying space 8 with a radially inside with respect to the plate 9 lying annular space 11, which is formed in the interior of the rotor 3 is and extends coaxially to the rotor shaft 6.
  • This annular space 11 is connected to a first connection 12, while the room 8 with a second connection 13 and is connected to a third connection 14.
  • a compressor 15 which is designed here as a radial compressor.
  • a compressor wheel 16 of the compressor 15 is directly on the Rotor shaft 6 of the plate separator 1 is fixed in a rotationally fixed manner.
  • the air provided there by the annular space 11 conveyed radially outward within the compressor wheel 16, where it enters a pressure chamber 17 of the compressor 15.
  • This pressure chamber 17 is now connected to the first connection 12.
  • the compressor 15 serves on the one hand to reduce the pressure loss, the flow through the plate separator 1 inevitably occurs, essentially balancing. on the other hand the compressor 15 can also be dimensioned in such a way that he has a pressure increase between the second port 13 and the first connection 12, that is to say above the separator-compressor unit, generated.
  • the first serves Port 12 as an air outlet for those cleaned of oil Clean air
  • the second connection 13 as a mixture inlet serves for the unpurified oil-air mixture.
  • the third connection 14 forms an oil outlet through which the separated or separated oil are discharged from room 8 can.
  • second connection 13 aligned axially parallel to the rotor axis 19 is, this second connection 13 at another Embodiment also inclined or transverse to the rotor axis 19, in particular radially to the rotor axis 19 or tangentially be arranged to the housing 7.
  • Spacer elements 18 are arranged between adjacent plates 9, of which to maintain clarity in Fig. 1, however, are only symbolically drawn.
  • This Spacer elements 18 are, for example, punctiform or spherical or in the form of webs.
  • the neighboring plates 9 are in the direction the rotor axis 19 kept at a distance, whereby the Column 10 can be defined.
  • these spacer elements 18 are in one piece with the plates 9 made.
  • each plate shows 9 a plurality of such on an upper side facing the space 8 Spacer elements 18, which are in the assembled State on the underside of the annular space 11 support adjacent plates 9.
  • the plates 9 are with the shape of a frustoconical sleeve, so that the surface line of the plate 9 is inclined with respect to the rotor axis 19 runs.
  • the Surface lines of the plate 9 with the rotor axis 19 at an angle of about 45 °. It is clear that other angles up 90 ° are possible.
  • the horizontal lines shown in the annular space 11 show the radially inner inner edges of the plates 9 and the radially inner mouths of column 10.
  • the stacked plates 9 are axially between two holding elements 21 and 22 fixed, the one with the plates 9 interacting contour complementary to each axially outer plates 9 are formed. That way also between the holding elements 21, 22 and the itself supporting plate 9 each formed a gap 10. In Correspondingly, these can also be located axially outside Columns 10 spacer elements 18 may be arranged.
  • the Holding elements 21 and 22 are non-rotatably on the rotor shaft 6 fixed. Due to the shape of the holding elements 21 and 22 and due to the shape of the plates 9, all plates 9 by a corresponding axial bracing between the Holding elements 21, 22 are fixed in a rotationally fixed manner on the rotor shaft 6 without further fastening measures between the Plates 9 and the rotor shaft 6 are required.
  • the adjacent plates 9 are each attached to one another, whereby all plates 9 into a uniform plate block 20 are summarized.
  • the connection between the Plates 9 can, for example, via the spacer elements 18 take place, the z. B. welded to the adjacent plate 9 are. It is also possible that the plate 9 through special connecting bars or other connecting elements are attached to each other, but not shown here are.
  • the unitary plate block 20 thus formed can then be special simply be mounted on the rotor shaft 6, whereby the fixing of this plate block 20 also via the holding elements 21, 22 takes place.
  • each plate 9 is separately attached to the rotor shaft 6 is, e.g. is each plate 9 positively on the Rotor shaft 6 plugged on.
  • Plate 9 be made in one piece or in one piece, what especially with the help of a plastic injection molding process is feasible.
  • Those made together in one body Plates 9 are referred to below as "stack of plates".
  • the plate block 20 is constructed from several plate stacks.
  • Fig. 1 such a stack of plates with a curly Brackets marked and designated 23.
  • This Plate stack 23 includes, for example, three plates 9 are integrally formed in one piece.
  • the respective application of the plate separator 1 or thus equipped venting device gives a volume flow to be cleaned of oil.
  • the number of plates 9 is determined, with which the plate separator 1 must be equipped in order to to be able to achieve the desired degree of purity.
  • the plate block 20 can be assembled or assembled.
  • the plate stack 23 prefabricated, of which for example Variants with different number of plates are also available could be.
  • the plate 9 or the plate block 20 between the holding elements 21 and 22 fixed to the rotor shaft 6, with additional Fastening measures for connecting the plate block 20 can be provided on the holding elements 21, 22.
  • the plate separator 1 is driven by its rotor shaft 6, basically any drive for the rotor shaft 6 may be suitable.
  • an oil centrifuge or the rotor shaft 6 to couple with an electric motor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren gemäß Anspruch 13 sowie eine Verwendung gemäß Anspruch 15.
Aus der DE 198 03 872 A1 ist eine Entlüftungsvorrichtung bekannt, die einen Zentrifugal-Ölabscheider aufweist, der einen Gemischeinlass für ein Öl-Luft-Gemisch und einen Luftauslass für Reinluft sowie einen Ölauslass für Öl aufweist. Dieser Zentrifugal-Ölabscheider besitzt ein rotierend angetriebenes Gehäuse, das einen Ausströmtrichter aufweist, der koaxial zur Rotationsachse des Gehäuses orientiert ist und der den Luftauslass koaxial zur Drehachse bildet. Radial zwischen diesem Ausströmtrichter und einer außen liegenden Gehäusewand ist der Gemischeinlass im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. In diesen Gemischeinlass ragen Schikanen ein und erzwingen dadurch eine mehrfache Umlenkung der Strömung des Öl-Luft-Gemisches. Durch diese Umlenkungen kann sich das Öl an den Schikanen abscheiden. Durch die Zentrifugalkrafte wird das Öl zu den Außenwanden des rotierenden Gehäuses transportiert. In diesen Außenwänden sind an geeigneten Stellen mehrere Ölauslassbohrungen vorgesehen, durch die das abgeschiedene Öl aus dem Gehäuse austreten kann. Die vom Öl gereinigte Reinluft tritt durch den Luftauslass aus dem Inneren des Gehäuses aus.
Üblicherweise wird die aus dem Zetrifugal-Ölabscheider austretende Reinluft dem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine zugeleitet. Dementsprechend besteht der Wunsch, dass die Reinluft möglichst wenig Olrückstande enthält. Einerseits kann dadurch der Ölverbrauch der Brennkraftmaschine gesenkt werden, andererseits lässt sich dadurch das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine verbessern. Für moderne Kraftstoff-Einspritzanlagen, die mit hochsensiblen Sensoren und Ventilen arbeiten, ist ein besonders hoher Reinheitsgrad für die Reinluft erwünscht, um Beschädigungen der empfindlichen Bauteile sowie Meßwertbeeinflussungen zu vermeiden.
Aus der WO 01/36103 A1 ist eine Entlüftungsvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die einen als Tellerseparator ausgebildeten Zentrifugal-Ölabscheider verwendet. Der Tellerseparator weist einen als Gehäuse ausgebildeten Stator auf, in dem ein Rotor untergebracht ist. Der Rotor besitzt mehrere Teller, die entlang der Rotorachse parallel zueinander und koaxial zur Rotorachse angeordnet sind. Jeweils zwischen zwei benachbarten Tellern ist ein Spalt ausgebildet, der einen im Inneren des Rotors ausgebildeten Ringraum mit einem Raum verbindet, der im Inneren des Gehäuses den Rotor umgibt. Der Ringraum des Rotors ist mit einem den Gemischeinlass bildenden ersten Anschluss verbunden, während der Raum des Gehäuses mit einem den Luftauslass bildenden zweiten Anschluss sowie mit einem den Ölauslass bildenden dritten Anschluss verbunden. Dementsprechend wird der Rotor des bekannten Tellerseparators im Betrieb radial von innen nach außen durchströmt.
Zum Separieren von Partikeln, wie z.B. Staub, aus einer Fluidströmung, insbesondere aus einer Gasströmung, sind Tellerseparatoren grundsätzlich bekannt, vgl. z.B. US 2,104,683, US 5,746,789 und US 3,234,716.
Es hat sich gezeigt, dass mit Hilfe eines Tellerseparators eine besonders hochwertige Olabscheidung erzielt werden kann, so dass die aus dem Tellerseparator austretende Reinluft keine oder nur noch sehr geringe Öl- oder Ölnebel-Anteile enthält.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Entlüftungsvorrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die eine besonders hochwertige Ölabscheidung ermoglicht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Entlüftungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Tellerseparator so auszubilden, dass dessen Rotor im Betrieb des Tellerseparators radial von außen nach innen durchstromt wird. Es hat sich gezeigt, dass dadurch die Leistungsfähigkeit des Tellerseparators erheblich gesteigert werden kann.
Durch die Auswahl der Telleranzahl, der Spaltlänge und der Spaltbreite kann für einen vorgegebenen Volumenstrom und einen vorgegebenen Druckverlust die gewünschte Reinigungswirkung erzielt werden. Es ist klar, dass die Reinigungswirkung außerdem von der Drehzahl des Rotors abhängt.
Bei einer Weiterbildung können die Teller einen Tellerblock bilden, bei dem benachbarte Teller aneinander befestigt sind, wobei dieser Tellerblock über seine axialen Enden mit einer zentralen Rotorwelle des Rotors drehfest verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform bildet der Tellerblock eine einteilige Baugruppe, die als solche an der Rotorwelle befestigt wird. Dementsprechend sind zumindest die Teller, die zwischen den axial äußeren Tellern angeordnet sind, nicht direkt mit der Rotorwelle verbunden. Die Anbindung des Tellerblocks an die Rotorwelle erfolgt dann über die beiden axial außen liegenden Teller. Durch diese Bauweise lässt sich die Herstellung des Tellerseparators vereinfachen, da mit der Befestigung des Tellerblocks an der Rotorwelle sämtliche Teller rotorfest montiert sind.
Bei einer Weiterbildung können wenigstens zwei benachbarte Teller einen Tellerstapel bilden, der einteilig hergestellt ist. Ein derartiger Tellerstapel kann beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren hergestellt werden. Durch die einteilige Herstellung dieser Tellerstapel sind die zugehörigen Teller bereits miteinander fest verbunden, wodurch zusätzliche Befestigungsschritte entfallen können.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann ein Tellerblock durch mindestens einen Tellerstapel gebildet sein. Da die Teller bei einem Tellerstapel nicht aneinander befestigt werden müssen, vereinfacht sich die Herstellung des Tellerblocks. Ein weiterer wichtiger Vorteil dieser Ausführungsform ergibt sich dann, wenn mehrere Tellerstapel den jeweiligen Tellerblock bilden, da dann besonders einfach die Tellerzahl im Tellerblock variiert werden kann. Beispielsweise umfasst ein Tellerstapel stets fünf Teller. Ein Tellerblock soll bei einer ersten Variante 15 Teller und bei einer zweiten Variante 20 Teller besitzen. Die Tellerzahl hängt beispielsweise vom zu reinigenden Volumenstrom ab. Zur Herstellung der ersten Variante werden somit drei Tellerstapel miteinander verbunden. Zur Ausbildung der zweiten Variante werden dementsprechend vier Tellerstapel miteinander verbunden. Der Mehraufwand zur Ausbildung von zwei verschiedenen Varianten ist dabei minimal.
Um die Herstellung des Tellerseparators weiter zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, in Richtung der Rotorachse zwischen benachbarten Tellern Distanzelemente anzuordnen, die den jeweiligen Spalt erzeugen. Zum Aufbau des Tellerblocks können somit Teller und Distanzelemente aufeinander gestapelt werden und in einem Arbeitsgang miteinander verbunden werden, beispielsweise durch ein Schweißverfahren.
Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dann, wenn die Distanzelemente einteilig mit den jeweiligen Tellern hergestellt sind.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird außerdem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Durch diese Vorgehensweise ist der Wirkungsgrad des jeweiligen Tellerseparators durch die Telleranzahl an den vom Öl zu reinigenden Volumenstrom adaptiert.
Außerdem wird das der Erfindung zugrunde liegende Problem durch eine Verwendung gemäß Anspruch 15 gelöst.
Weitere wichtige Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Tellerseparator einer erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung.
Entsprechend Fig. 1 weist eine im Übrigen nicht dargestellte Entlüftungsvorrichtung einen Tellerseparator 1 auf, der einen Stator 2 und einen Rotor 3 besitzt. Der Stator 2 kann beispielsweise an einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine befestigt sein. Im Unterschied dazu ist der Rotor 3 im Stator 2 drehbar angeordnet, wobei der Stator 2 bei der hier dargestellten speziellen Ausführungsform entsprechende Radiallager 4 und 5 besitzt, mit denen eine Rotorwelle 6 des Rotors 3 am Stator 2 drehbar gelagert ist.
Der Stator 2 bildet ein Gehäuse 7, in dem der Rotor 3 angeordnet ist. Im Inneren des Gehäuses 7 ist außerdem ein Raum 8 ausgebildet, der den Rotor 3 umgibt.
Der Rotor 3 weist mehrere Teller 9 auf, die entlang einer Rotorachse 19 parallel zueinander und koaxial zur Rotorachse 19 angeordnet sind. Dabei ist jeweils zwischen zwei benachbarten Tellern 9 ein Spalt 10 ausgebildet. Jeder dieser Spalte 10 verbindet den bezüglich der Teller 9 radial außen liegenden Raum 8 mit einem bezüglich der Teller 9 radial innen liegenden Ringraum 11, der im Inneren des Rotors 3 ausgebildet ist und sich koaxial zur Rotorwelle 6 erstreckt. Dieser Ringraum 11 ist mit einem ersten Anschluss 12 verbunden, während der Raum 8 mit einem zweiten Anschluss 13 und mit einem dritten Anschluss 14 verbunden ist.
Bei der hier dargestellten speziellen Ausführungsform mündet der Ringraum 11 direkt an der Niederdruckseite eines Verdichters 15, der hier als Radialverdichter ausgebildet ist. Ein Verdichterrad 16 des Verdichters 15 ist direkt an der Rotorwelle 6 des Tellerseparators 1 drehfest fixiert. Von der radial innen liegenden Niederdruckseite des Verdichterrads 16 wird die dort vom Ringraum 11 bereitgestellte Luft innerhalb des Verdichterrads 16 radial nach außen befördert, wo sie in einen Druckraum 17 des Verdichters 15 gelangt. Dieser Druckraum 17 ist nun mit dem ersten Anschluss 12 verbunden. Der Verdichter 15 dient einerseits dazu, den Druckverlust, der bei der Durchströmung des Tellerseparators 1 zwangsläufig auftritt, im Wesentlichen auszugleichen. Andererseits kann der Verdichter 15 auch so dimensioniert werden, dass er einen Druckanstieg zwischen dem zweiten Anschluss 13 und dem ersten Anschluss 12, also über der Separator-Verdichter-Einheit, erzeugt.
Bei der hier dargestellten Ausführungsform dient der erste Anschluss 12 als Luftaustritt für die vom Ol gereinigte Reinluft, während der zweite Anschluss 13 als Gemischeinlass für das ungereinigte Öl-Luft-Gemisch dient. Der dritte Anschluss 14 bildet einen Ölauslass, durch den das abgeschiedene bzw. separierte Öl aus dem Raum 8 abgeführt werden kann. Wahrend in der hier dargestellten Ausführungsform der zweite Anschluss 13 achsparallel zur Rotorachse 19 ausgerichtet ist, kann dieser zweite Anschluss 13 bei einer anderen Ausführungsform auch geneigt oder quer zur Rotorachse 19, insbesondere radial zur Rotorachse 19 oder tangential zum Gehause 7 angeordnet sein.
Zwischen benachbarten Tellern 9 sind Distanzelemente 18 angeordnet, von denen zur Wahrung der Übersichtlichkeit in Fig. 1 jedoch nur einige symbolisch eingezeichnet sind. Diese Distanzelemente 18 sind beispielsweise punkt- oder kugelförmig oder in Form von Stegen ausgebildet. Durch die Distanzelemente 18 werden die benachbarten Teller 9 in Richtung der Rotorachse 19 auf Abstand gehalten, wodurch die Spalte 10 definiert werden können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Distanzelemente 18 einteilig mit den Tellern 9 hergestellt. Beispielsweise weist jeder Teller 9 auf einer dem Raum 8 zugewandten Oberseite mehrere derartige Distanzelemente 18 auf, die sich im zusammengebauten Zustand an der dem Ringraum 11 zugewandten Unterseite des benachbarten Tellers 9 abstützen.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform sind die Teller 9 mit der Gestalt einer kegelstumpfförmigen Hülse ausgebildet, so dass die Mantellinie der Teller 9 geneigt gegenüber der Rotorachse 19 verläuft. Im speziellen Beispiel schließen die Mantellinien der Teller 9 mit der Rotorachse 19 einen Winkel von etwa 45° ein. Es ist klar, dass auch andere Winkel bis 90° möglich'sind.
Die im Ringraum 11 dargestellten horizontalen Linien zeigen die radial innen liegenden Innenkanten der Teller 9 sowie die radial innen liegenden Mündungen der Spalte 10.
Die aufeinander gestapelten Teller 9 sind axial zwischen zwei Halteelemente 21 und 22 fixiert, deren mit den Tellern 9 zusammenwirkende Kontur komplementär zu den jeweils axial außen liegenden Tellern 9 geformt sind. Auf diese Weise ist auch zwischen den Halteelementen 21, 22 und dem sich darin abstützenden Teller 9 jeweils ein Spalt 10 ausgebildet. In entsprechender Weise können auch in diesen, axial außen liegenden Spalten 10 Distanzelemente 18 angeordnet sein. Die Halteelemente 21 und 22 sind drehfest an der Rotorwelle 6 fixiert. Durch die Formgebung der Halteelemente 21 und 22 sowie durch die Form der Teller 9 können sämtliche Teller 9 durch eine entsprechende axiale Verspannung zwischen den Halteelementen 21, 22 drehfest an der Rotorwelle 6 fixiert werden, ohne dass weitere Befestigungsmaßnahmen zwischen den Tellern 9 und der Rotorwelle 6 erforderlich sind.
Die benachbarten Teller 9 sind jeweils aneinander befestigt, wodurch sämtliche Teller 9 zu einem einheitlichen Tellerblock 20 zusammengefasst sind. Die Verbindung zwischen den Tellern 9 kann beispielsweise über die Distanzelemente 18 erfolgen, die z. B. an den jeweils angrenzenden Teller 9 angeschweißt sind. Ebenso ist es möglich, dass die Teller 9 durch spezielle Verbindungsstege oder andere Verbindungselemente aneinander befestigt sind, die hier jedoch nicht dargestellt sind.
Der so gebildete einheitliche Tellerblock 20 kann dann besonders einfach an der Rotorwelle 6 montiert werden, wobei die Fixierung dieses Tellerblocks 20 ebenfalls über die Halteelemente 21, 22 erfolgt.
Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass keiner der Teller 9 direkt an der Rotorwelle 6 befestigt ist, sondern dass die Fixierung der Teller 9 über die Halteelemente 21, 22 erfolgt. Dabei können die axial außen liegenden Teller 9 am jeweiligen Halteelement 21 bzw. 22, z. B. durch Verschweißen oder Verkleben, befestigt sein. Ebenso ist eine Ausführungsform möglich, bei der eine axiale Verspannung ausreicht, die Teller 9 bzw. den Tellerblock 20 drehfest an der Rotorwelle 6 zu sichern. Des weiteren ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei der jeder Teller 9 separat an der Rotorwelle 6 befestigt ist, z.B. ist jeder Teller 9 formschlüssig auf die Rotorwelle 6 aufgesteckt.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform können mehrere Teller 9 einteilig oder einstückig hergestellt sein, was insbesondere mit Hilfe eines Kunststoff-Spritzgussverfahrens realisierbar ist. Die gemeinsam in einem Körper hergestellten Teller 9 werden im Folgenden als "Tellerstapel" bezeichnet. Beispielsweise ist es möglich, sämtliche Teller 9 durch ein einstückiges Spritzgussteil herzustellen, so dass der Tellerblock 20 einen einstückig hergestellten Tellerstapel bildet. Bevorzugt werden jedoch Ausführungsformen, bei denen der Tellerblock 20 aus mehreren Tellerstapeln aufgebaut ist. In Fig. 1 ist ein solcher Tellerstapel mit einer geschweiften Klammer gekennzeichnet und mit 23 bezeichnet. Dieser Tellerstapel 23 umfasst beispielsweise drei Teller 9, die integral in einem Stück ausgebildet sind.
Bei der Verwendung derartiger Tellerstapel 23 vereinfacht sich die Herstellung des Teilerseparators 1, wenn für den Tellerseparator 1 verschiedene Varianten zur Verfügung gestellt werden sollen. Vorzugsweise wird zur Herstellung eines solchen Tellerseparators 1 wie folgt vorgegangen:
Der jeweilige Anwendungsfall des Tellerseparators 1 bzw. der damit ausgestatteten Entlüftungsvorrichtung gibt einen Volumenstrom vor, der von Öl zu reinigen ist. In Abhängigkeit dieses Volumenstroms wird die Anzahl der Teller 9 bestimmt, mit denen der Tellerseparator 1 ausgestattet sein muss, um den gewünschten Reinheitsgrad erzielen zu können. Danach kann der Tellerblock 20 aufgebaut bzw. zusammengebaut werden. Um diesen Aufbau des Tellerblocks 20 zu vereinfachen, sind die Tellerstapel 23 vorgefertigt, von denen beispielsweise auch Varianten mit unterschiedlicher Tellerzahl vorhanden sein können. Je nach Ausführungsform werden dann die einzelnen Teller 9 bzw. die einzelnen Tellerstapel 23 miteinander verbunden, um eine einfach manipulierbare Einheit, nämlich den Tellerblock 20, auszubilden. Schließlich werden die Teller 9 bzw. der Tellerblock 20 zwischen den Halteelementen 21 und 22 an der Rotorwelle 6 fixiert, wobei zusätzliche Befestigungsmaßnahmen zur Anbindung des Tellerblocks 20 an den Halteelementen 21, 22 vorgesehen sein können.
Der Tellerseparator 1 wird über seine Rotorwelle 6 angetrieben, wobei grundsätzlich jeder beliebige Antrieb für die Rotorwelle 6 geeignet sein kann. Beispielsweise kann die Rotorwelle 6 mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, deren Kurbelgehäuse entlüftet werden soll, gekoppelt sein. Ebenso ist es möglich, die Rotorwelle 6 mit einer Ölzentrifuge oder mit einem Elektromotor zu koppeln.

Claims (16)

  1. Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit einem Zentrifugal-Ölabscheider (1), der einen Gemischeinlass (13) für ein Luft-Öl-Gemisch und einen Luftauslass (12) für Reinluft sowie einen Ölauslass (14) für Öl aufweist und der als Tellerseparator (1) ausgebildet ist, der einen als Gehause (7) ausgebildeten Stator (2) aufweist, in dem ein Rotor (3) untergebracht ist, der mehrere Teller (9) aufweist, die entlang der Rotorachse (19) parallel zueinander und koaxial zur Rotorachse (19) angeordnet sind, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Tellern (9) ein Spalt (10) ausgebildet ist, der einen im Inneren des Rotors (3) ausgebildeten Ringraum (11) mit einem Raum (8) verbindet, der im Inneren des Gehäuses (7) den Rotor (3) umgibt, wobei der Ringraum (11) des Rotors (3) mit einem ersten Anschluss (12) und der Raum (8) des Gehäuses (7) mit einem zweiten Anschluss (13) sowie einem den Ölauslass bildenden dritten Anschluss (14) verbunden ist,
    wobei
    der erste Anschluss (12) den Luftauslass bildet und der zweite Anschluss (13) den Gemischeinlass bildet.
  2. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Teller (9) einen Tellerblock (20) bilden, bei dem benachbarte Teller (9) aneinander befestigt sind, wobei der Tellerblock (20) über seine axialen Enden mit einer zentralen Rotorwelle (6) des Rotors (3) drehfest verbunden ist.
  3. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei benachbarte Teller (9) einen Tellerstapel (23) bilden, der einteilig hergestellt ist.
  4. Entlüftungsvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Tellerblock (20) durch mindestens einen Tellerstapel (23) gebildet ist.
  5. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teller (9) im wesentlichen die Gestalt einer kegelstumpfförmigen Hülse aufweist.
  6. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Mantellinie der Teller (9) mit der Rotorachse (19) einen Winkel von etwa 45° einschließt.
  7. Entluftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Rotorachse (19) zwischen benachbarten Tellern (9) Distanzelemente (18) angeordnet sind, die den jeweiligen Spalt (10) erzeugen.
  8. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzelemente (18) einteilig mit den Tellern (9) hergestellt sind.
  9. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsvorrichtung einen Verdichter (15) aufweist, der dem Tellerseparator (1) vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist, wobei der Verdichter (15) im wesentlichen so dimensioniert ist, dass er einen Druckverlust, der sich bei der Durchstromung des Tellerseparators (1) einstellt, zumindest ausgleicht.
  10. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (15) als Radialverdichter ausgebildet ist, der dem Tellerseparator (1) auf der Reinluftseite nachgeschaltet ist.
  11. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdichterrad (16) des Verdichters (15) am Rotor (3) des Tellerseparators (1) befestigt ist.
  12. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Austrittsöffnung des Ringraums (11) direkt in der Niederdruckseite des Verdichterrads (16) mündet.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Tellerseparators (1)
    nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei in Abhängigkeit des vom Öl zu reinigenden Volumenstroms die Anzahl der Teller (9) bestimmt wird, wobei mit dieser Tellerzahl ein Tellerblock (20) gebildet wird, wobei dieser Tellerblock (20) dann an der Rotorwelle (6) befestigt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Tellerblock (20) aus mehreren vorgefertigten Tellerstapeln (23) aufgebaut wird, die so kombiniert werden, dass der Tellerblock (20) die gewünschte Tellerzahl besitzt, wobei die Tellerstapel (23) unterschiedliche Telleranzahlen aufweisen können.
  15. Verwendung eines Tellerseparators (1) mit einem als Gehäuse (7) ausgebildeten Stator (2), in dem ein Rotor (3) untergebracht ist, der mehrere Teller (9) aufweist, die entlang der Rotorachse (19) parallel zueinander und koaxial zur Rotorachse (19) angeordnet sind, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Tellern (9) ein Spalt (10) ausgebildet ist, der einen im Inneren des Rotors (3) ausgebildeten Ringraum (11) mit einem Raum (8) verbindet, der im Inneren des Gehäuses (7) den Rotor (3) umgibt, wobei der Ringraum (11) des Rotors (3) mit einem ersten Anschluss (12) und der Raum (8) des Gehauses (7) mit einem zweiten Anschluss (13) sowie einem einen Ölauslass bildenden dritten Anschluss (14) verbunden ist, als Zentrifugal-Ölabscheider in einer Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, derart, dass der erste Anschluss (12) als Luftauslass dient, während der zweite Anschluss (13) als Gemischeinlass dient.
  16. Verwendung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die kennzeichnenden Merkmale wenigstens eines der Ansprüche 2 bis 12.
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