EP1422389B1 - Zentrifugalölabscheider - Google Patents

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EP1422389B1 EP03103795A EP03103795A EP1422389B1 EP 1422389 B1 EP1422389 B1 EP 1422389B1 EP 03103795 A EP03103795 A EP 03103795A EP 03103795 A EP03103795 A EP 03103795A EP 1422389 B1 EP1422389 B1 EP 1422389B1
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    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalabscheider zur Abscheidung von Öl aus einem Gasstrom, insbesondere zur Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
  • Aus der DE 198 03 872 A1 ist ein Zentrifugalabscheider bekannt, der ein Gehäuse mit darin angeordneten Schikanen zur Strömungsumleitung aufweist. Der Zentrifugalabscheider ist fest mit einer Antriebswelle verbunden und wird von dieser rotierend angetrieben. Um das gereinigte Gas von dem zu reinigenden Gas zu trennen, ist die Abdichtung des rotierenden Gehäuses gegenüber angrenzenden, feststehenden Bauteilen notwendig. Die notwendige Abdichtung birgt jedoch die Gefahr von Leckagen.
  • Aus der WO 01/36103 ist ein Zetrifugalabscheider zur Abscheidung von Partikeln aus einem Gasstrom bekannt, wobei das Gas axial in den Abscheider einströmt, dort über ein Laufrad und Schaufeln strömt und an einer Gehäusewand über eine Strömungsumkehr nach außen geleitet wird. Die Partikel werden an der Außenwand über einen Auslass abgeführt.
  • Es ist ferner aus dem GB 585695 eine Separator für die Trennung von flüssigen Parikeln aus Luft bekannt, wobei über die Fliehkraft die Partikel nach außen über eine Wandung bewegt werden und von dort abgeleitet werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zentrifugalabscheider der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der einfach und funktionssicher aufgebaut ist.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Zentrifugalabscheider mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Es ist vorgesehen, daß das Gehäuse des Zentrifugalabscheiders drehfest gehalten ist. In dem Gehäuse ist ein Laufrad um die Längsachse der Antriebswelle rotierend angeordnet, das Schaufeln aufweist, die eine Zentrifugalströmung erzeugen. Der im Gehäuse ausgebildete Gasauslaß muß somit nicht gegenüber relativ dazu bewegten Bauteilen abgedichtet werden. Das Laufrad rotiert berührungslos in dem Gehäuse, so daß Relativbewegungen und der damit verbundene Verschleiß vermieden sind. Gleichzeitig ergibt sich ein einfacher Aufbau des Zentrifugalabscheiders.
  • Vorteilhaft ist der Gaseinlaß am Umfang der Antriebswelle zwischen Gehäuse und Antriebswelle angeordnet und umgibt die Antriebswelle vollständig. Der Gaseinlaß erfolgt dabei etwa parallel zur Längsachse der Antriebswelle. Der am Umfang der Antriebswelle ausgebildete Gaseinlaß ist einfach herstellbar und ermöglicht eine gleichmäßige Einströmung des zu reinigenden Gases. Vorteilhaft sind Gaseinlaß und Gasauslaß auf gegenüberliegenden Seiten einer sich senkrecht zur Längsachse der Antriebswelle erstreckenden Trennwand angeordnet, wobei auf der dem Gaseinlaß zugewandten Seite der Trennwand Schaufeln angeordnet sind. Durch die Trennwand wird eine direkte Verbindung zwischen Gaseinlaß und Gasauslaß vermieden. Die auf der dem Gaseinlaß zugewandten Seite der Trennwand angeordneten Schaufeln beschleunigen die Strömung radial nach außen. Hierdurch können Öltröpfchen in Richtung auf den Außenumfang des Gehäuses beschleunigt und dort aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Eine zusätzliche Beschleunigung des Gasstroms und ein damit verbundener Druckaufbau am Gehäuseumfang kann erreicht werden, wenn die sich in Richtung der Längsachse der Antriebswelle erstreckende Breite des Gehäuses in einem Bereich zwischen Gaseinlaß und dem Außenumfang der Schaufeln radial nach außen abnimmt. Vorteilhaft erstreckt sich die Trennwand von der Antriebswelle radial nach außen bis zum Außenumfang der Schaufeln. Eine Erhöhung des am Umfang des Gehäuses aufgebauten Drucks ergibt sich, wenn auf der dem Gasauslaß zugewandten Seite der Trennwand eine Zentripetalströmung erzeugende Schaufeln angeordnet sind. Die Antriebswelle ist insbesondere die Nockenwelle oder Ausgleichswelle einer Brennkraftmaschine. Vorteilhaft ist das Gehäuse am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeformt.
  • Eine einfache Ausbildung des Zentrifugalabscheiders ergibt sich, wenn die Antriebswelle im Gehäuse in axialem Abstand von einer Gehäusewand endet. Das das Laufrad aufweisende Ende der Antriebswelle ist somit freitragend ausgebildet. Zweckmäßig ist der Gasauslaß gegenüber den dem Gasauslaß zugewandten Schaufeln radial nach innen versetzt. Der Ölauslaß ist insbesondere am Umfang des Gehäuses angeordnet.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Zentrifugalabscheider.
  • Der in der Figur dargestellte Zentrifugalabscheider 1 besitzt ein Gehäuse 2, das drehfest angeordnet ist. Das Gehäuse ist insbesondere am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeformt. Das Gehäuse 2 ist weitgehend rotationssymmetrisch zur Längsachse 4 einer Antriebswelle 3 ausgebildet. Das Gehäuse 2 besitzt eine Vorderwand 18, die in Richtung auf die Längsachse 4 der Antriebswelle 3 aufgewölbt ist. Die Längsachse 4 stellt gleichzeitig die Symmetrieachse des Gehäuses 2 dar. Im Bereich der Antriebswelle 3 besitzt die Vorderwand 18 des Gehäuses 2 eine konzentrisch zur Längsachse 4 angeordnete, insbesondere kreisförmig ausgebildete Öffnung 17. Durch die Öffnung 17 ragt die Antriebswelle 3 in das Gehäuse 2. Zwischen der Antriebswelle 3 und dem Gehäuse 2 ist ein Zwischenraum gebildet, der sich kreisförmig zwischen dem Außenumfang der Antriebswelle 3 und der Öffnung 17 erstreckt und der den Gaseinlaß 5 bildet.
  • Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Laufrad 14 drehfest mit der Antriebswelle 3 verbunden. Im Bereich des Wellenendes 19 ist am Laufrad 14 eine Trennwand 8 ausgebildet, die sich senkrecht zur Längsachse 4 der Antriebswelle 3 radial nach außen erstreckt. Die Trennwand 8 ist somit etwa scheibenförmig ausgebildet. Auf der dem Gaseinlaß 5 zugewandten Seite 9 der Trennwand 8 weist das Laufrad 14 Schaufeln 11 auf, die sich insbesondere etwa parallel zur Längsachse 4 radial nach außen erstrecken und die eine Zentrifugalströmung erzeugen. Auf der der Vorderwand 18 zugewandten Seite verlaufen die Schaufeln 11 parallel zur Vorderwand 18 des Gehäuses 2. Die Trennwand 8 erstreckt sich bis etwa an den Außenumfang 13 der Schaufeln 11. Am Außenumfang 16 des Gehäuses 2 ist ein Ölauslaß 7 angeordnet, der sich schlitzförmig und parallel zur Längsachse 4 der Antriebswelle 3 erstreckt. Zwischen dem Außenumfang 16 des Gehäuses 2 und dem Außenumfang 13 der Schaufeln 11 ist ein Ringraum 24 gebildet.
  • Auf der dem Gasauslaß 6 zugewandten Seite 10 der Trennwand 8 sind am Laufrad 14 Schaufeln 12 angeordnet. Die Schaufeln 12 erstrecken sich dabei in einem schmalen Bereich vom Außenumfang 13 der Schaufeln 11 radial nach innen. Der Gasauslaß 6 ist radial zur Längsachse 4 innerhalb der Schaufeln 12 angeordnet und schließt insbesondere in radialer Richtung direkt an die Schaufeln 12 an. Gegenüber der Längsachse 3 der Antriebswelle 4 ist der Gasauslaß 6 somit axial versetzt angeordnet. Das Wellenende 19 der Antriebswelle 3 besitzt zur Rückwand 15 des Gehäuses 2, in der auch der Gasauslaß ausgebildet ist, einen axialen Abstand a. Die Antriebswelle 3 mit dem Laufrad 14 ist somit im Gehäuse 2 berührungslos beweglich. Die Breite b des Gehäuses 2, die parallel zur Längsachse 4 der Antriebswelle 3 gemessen ist, nimmt in einem Bereich zwischen dem Gaseinlaß 5 und dem Außenumfang 13 der Schaufeln 11 radial nach außen hin ab. Der Abstand d zwischen der Trennwand 8 und der Rückwand 15 des Gehäuses ist dabei konstant, während der Abstand c zwischen der Trennwand 8 und der Vorderwand 18 des Gehäuses 2 in einem Bereich der Trennwand 8 radial nach außen abnimmt. Der Abstand c auf der dem Gaseinlaß 5 zugewandten Seite ist dabei jedoch an jeder Stelle größer als der Abstand d auf der dem Gasauslaß 6 zugewandten Seite 10.
  • Im Betrieb des Zentrifugalabscheiders 1 rotiert die Antriebswelle 3 in Richtung des Pfeils 20 um die Längsachse 4. Zu reinigendes Gas strömt etwa in Richtung des Pfeils 21 axial in das Gehäuse 2 und in den Bereich des Laufrads 14 ein und wird durch die Rotation des Laufrads 14 radial nach außen beschleunigt. Im Ringraum 24 zwischen dem Außenumfang 13 der Schaufeln 11 und dem Außenumfang 16 des Gehäuses 2 findet ein Druckaufbau im Gas statt. Dadurch wird Öl aus dem Gas abgetrennt und fließt durch den Ölauslaß 7 in Richtung des Pfeils 22 aus dem Gehäuse 2. Das gereinigte Gas strömt auf die dem Gasauslaß 6 zugewandte Seite 10 der Trennwand 8 und von dort durch den Gasauslaß 6 in Richtung des Pfeils 23 aus dem Gehäuse 2.
  • Bei geringen Drehzahlen der Antriebswelle 3 kann der Zentrifugalabscheider 1 als Vorabscheider eingesetzt werden. Bei größeren Drehzahlen oder durch die Vergrößerung des Durchmessers des Laufrads 14 und des Gehäuses 2 ist auch ein Einsatz als Endabscheider zweckmäßig. Über die Dimensionierung und die Anpassung der Drehzahl kann der Zentrifugalabscheider 1 so an die benötigte Abscheideleistung angepaßt werden.

Claims (9)

  1. Zentrifugalabscheider zur Abscheidung von Öl aus einem Gasstrom, insbesondere bei der Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (2), in dem Strömungsleitvorrichtungen angeordnet sind, die mit einer Antriebswelle (3) verbunden sind,
    wobei in das Gehäuse ein Gaseinlaß (5) mündet und aus dem Gehäuse (2) ein Gasauslaß (6) sowie ein Ölauslaß (7) führt,
    wobei das Gehäuse (2) drehfest gehalten und in dasd Gehäuse (2) ein Laufrad (14) mit ein Zentrifugalströmung bewirkenden Schaufeln (11) um die Längsachse (4) der Antriebswelle (3) rotierend angeordnet ist,
    wobei der der Gaseinlaß (5) und der Gasauslaß (6) auf gegenüberliegenden Seiten (9, 10) einer sich senkrecht zur Längsachse (4) der Antriebswelle (3) erstreckenden Trennwand (8) angeordnet sind,
    wobei auf der dem Gaseinlaß (5) zugewandten Seite (9) der Trennwand (8) Schaufeln (11) angeordnet sind und wobei auf der dem Gasauslaß (6)zugewandten Seite (10) der Trennwand eine Zentripetaiströmung erzeugende Schaufeln (12) angeordnet sind.
  2. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 1, wobei der Gaseinlaß (5) am Umfang der Antriebswelle (3) zwischen Gehäuse (2) und Antriebswelle (3) angeordnet ist und die Antriebswelle vollständig umgibt.
  3. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die sich in Richtung der Längsachse (4) der Antriebswelle (3) erstreckende Breite (b) des Gehäuses (2) in einem Bereich zwischen Gaseinlaß (5) und dem Außenumfang (13) der Schaufeln (11) radial nach außen abnimmt.
  4. Zentrifugalabscheider nach Anspruch 3, wobei die Trennwand (8) sich von der Antriebswelle (3) radial nach außen bis zum Außenumfang (13) der Schaufeln (11) erstreckt.
  5. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Antriebswelle (3) die Nockenwelle oder die Ausgleichswelle einer Brennkraftmaschine ist.
  6. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gehäuse (2) am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeformt ist.
  7. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Antriebswelle (3) im Gehäuse (2) in axialem Abstand (a) vor einer Gehäusewand (15) endet.
  8. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Gasauslaß (6) gegenüber den dem Gasauslaß (6) zugewandten Schaufeln (12) radial nach innen versetzt ist.
  9. Zentrifugalabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Ölauslaß (7) am Umfang (16) des Gehäuses (2) angeordnet ist.
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