EP1464797A2 - Ölabscheider für die Reinigung von Ölnebel enthaltendem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1464797A2
EP1464797A2 EP04003787A EP04003787A EP1464797A2 EP 1464797 A2 EP1464797 A2 EP 1464797A2 EP 04003787 A EP04003787 A EP 04003787A EP 04003787 A EP04003787 A EP 04003787A EP 1464797 A2 EP1464797 A2 EP 1464797A2
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EP
European Patent Office
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oil separator
oil
impeller
housing
crankcase ventilation
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Hans-Jürgen LIENESCH
Franz-Josef Voskort
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Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
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    • F01M2013/0438Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil with a filter

Definitions

  • the present invention relates to oil separators for the Cleaning crankcase ventilation gas containing oil mist an internal combustion engine, with a housing with an inlet for the crankcase ventilation gas, one Purified gas outlet and an oil outlet, wherein in the housing at least one rotatable, rotating Oil separating element is arranged, an inner Surface of a radially outer surrounding the oil separating element Wall area of the housing as oil precipitation and Oil collecting surface formed and connected to the oil outlet is.
  • An oil separator of the type mentioned is from WO 02/44530 A1 known.
  • the known oil separator has an oil separating element a rotatably mounted centrifugal rotor attached to the radially outside a ring of turbine blades is. Via at least one stationary drive fluid nozzle can drive fluid, here compressed air, on the turbine blades be guided to rotate the centrifugal rotor to move.
  • the compressed air used for the drive comes from one turbocharger provided on the associated internal combustion engine.
  • the turbocharger does not sufficient amount of compressed air or only compressed air provides insufficient pressure
  • compressed air from a Air tank attached to an associated vehicle for a compressed air brake system is available.
  • a friction-increasing shaft bushing from the Oil separator housing to an external rotor drive is avoided.
  • the disadvantage of this known oil separator is that both a turbocharger and a Compressed air system, which is practically only with heavy Trucks is the case.
  • Another disadvantage is that through the turbine-like drive of the centrifugal rotor significant amounts of air are introduced into the oil separator that adversely affect the pressure conditions and lead to a deterioration in the separation effect can.
  • the centrifugal rotor is preferably made here from a stack of conical plates between which through the crankcase ventilation gas radially from the inside flows outwards. They hit the oil mist forming oil droplets on the surface of each conical Plates down and from there on the oil precipitation and thrown off oil collecting surface.
  • Another oil separator for the purpose mentioned at the beginning is known from DE 100 44 615 A1. Also a centrifugal rotor is provided for this oil separator, that as a plate separator, also with one Stack of conical plates, is formed. This one oil separating element formed by the plate separator is mounted on a rotatably mounted axis that the housing is led out and with an outside of the Housing drive means is coupled.
  • Task to oil separator of the type mentioned create that avoid the disadvantages set out above and where in particular a compact design, a good promotional effect and a good separation performance can be achieved.
  • This oil separator according to the invention is advantageous in a single component designed as an impeller the functions of a rotor and a compressor are summarized, what a particularly compact design with low Size results. At the same time, this ensures that no external compressor or any other Conveyor for the maintenance of Flow of the crankcase ventilation gas and for the Compliance with a predetermined vacuum in the crankcase is required.
  • the crankcase ventilation gas inlet and the outlet for the cleaned gas can in each case according to the circumstances in the specific application axially or tangentially or in an intermediate direction run.
  • the outlet for the cleaned Gas is preferably associated with the intake tract Internal combustion engine connected.
  • the oil outlet can be used gravity for the removal of the deposited Oil is provided in a geodetically deepest part of the housing his; alternatively, the oil outlet in the housing can also are higher because the oil separated by the rotating Impeller also to a higher position of the Oil outlets can be promoted.
  • the oil outlet is through pressurized its peripheral arrangement, thereby the oil drain is promoted.
  • the invention Oil separator in practically any installation position be used. An undesirable entry of oil into the gas outlet and in the bearing points of the impeller through appropriate design and shape of the housing be prevented.
  • the housing and the Impeller in the form of a radial or axial compressor or are formed in a mixture of the two. This ensures that the desired funding effect is achieved to a sufficiently large extent, while at the same time ensuring that the crankcase ventilation gas effective in for the deposition of the oil mist required to generate rotary motion Centrifugal forces are added.
  • this in the form of a multi-stage and / or one multi-flow compressor In order to increase the efficiency of the oil separator, this in the form of a multi-stage and / or one multi-flow compressor.
  • this drive preferably comprises a magnetic coupling or an eddy current coupling as well an electrically or hydraulically or pneumatically driven Engine or one from the internal combustion engine derived mechanical drive. All parts of the engine are therefore outside of the crankcase ventilation gas flowed through the interior of the oil separator.
  • the transfer the driving force on the impeller is non-contact via the magnetic coupling or the eddy current coupling through a wall of the oil separator housing through, this wall preferably an end or peripheral wall. In this way there is also any risk of explosion or fire from sparks avoided within an electric drive motor because the possibly flammable crankcase ventilation gases not in the field of electrical, for example Drive motor can get.
  • a transmission gear between the engine and clutch preferably with a fixed gear ratio, be provided to both the engine and the other the wheel with a cheap, different from each other To be able to operate speed.
  • a good separation effect of the oil separator can in practice Speeds of the impeller in a range between about 5,000 and 15,000 rpm are expected.
  • the impeller can be driven without contact include an integrated brushless electric motor.
  • the housing of the oil separator can be perfect remain closed, so that even with this version there is no need for friction-increasing shaft seals can.
  • the electric motor is a brushless motor, there is also no risk of ignition of the crankcase ventilation gas, if this is an ignitable Mixture should represent. So that's despite one electric drive the necessary security guaranteed.
  • an alternative embodiment of the oil separator suggests in this regard, that the impeller with a variable, a current operating state of the Internal combustion engine adapted speed is drivable. For this version, it is a bit more complex Drive required, but can also be used at the same time Improve the efficiency of the oil separator and a targeted influencing of the pressure in the crankcase achieved become.
  • the impeller as an open, high-speed impeller is executed.
  • Such one Impeller is relatively easy to manufacture and exhibits a low weight, which means that at a given drive power high speeds can be reached quickly.
  • the impeller can be used as a closed impeller a cover plate.
  • Using the cover plate is achieved in particular that the crankcase ventilation gas necessarily in its full volume flow is detected by the impeller, causing the crankcase ventilation gas granted rotation particularly intensely becomes what the separation of the oil mist by centrifugal force is beneficial.
  • the flow conditions inside the oil separator to influence favorably, the impeller upstream with precursors.
  • Another alternative solution to the task at hand or further training of the oil separator is required 15 specified.
  • a fixed and / or one with the rotating oil separator element or the impeller rotating Filter body preferably made of a foam or a knitted fabric.
  • the oil separator becomes a conventional oil separator integrated in the oil separator in the form of the filter body, the separation effects being advantageous complete.
  • the impeller is rotatable on a fixed Shaft or fixed on a rotatably mounted Shaft is arranged that the impeller is flying or tensioned is stored and that as a bearing for the rotatable Storage of the impeller or the shaft at least one Plain bearings or roller bearings or air cushion bearings or magnetic bearings is provided.
  • the choice between the different Execution of the shaft is advisable after the respective circumstances of the individual case and in particular taken according to the given spatial conditions. Flying storage is more likely to be shorter Expedient wheels; tensioned storage is particularly important useful for impellers with a larger axial length.
  • Plain or roller bearings are common and inexpensive Bearings that can be accessed on the market. Air cushion bearings or magnetic bearings are somewhat more complex, are characterized by a particularly low Friction, so that this is a particularly good drive efficiency can be achieved.
  • impellers fitted with blades on one side it can come in operation that there is a pressure difference between the two sides of the impeller that trains an axial force on the impeller. This can cause increased friction in the bearings of the impeller or the associated shaft.
  • the impeller is equipped on both sides with blades or that at one side impeller equipped with blades in this at least one the side of the impeller equipped with blades with its other side connecting pressure compensation opening is appropriate. This can cause pressure differences do not arise between the two sides of the impeller, whereby axial caused by pressure differences Forces on the impeller are excluded.
  • the housing consists of two housing parts with one in the Oil precipitation and oil collecting surface surrounding housing parting level is executed.
  • the housing parts advantageous as injection molded parts made of plastic or be made of light metal and include of the impeller to be assembled into the housing.
  • the housing parting level in the oil Oil collection area is also an inexpensive way by separating the housing parts access to the oil precipitation and oil collecting area and getting to the impeller, around these if necessary as part of maintenance of the oil separator to clean.
  • Another alternative solution to the task at hand or further training of the oil separator is required 21 specified.
  • the installation space required is particularly small and so short flow paths are advantageously achieved.
  • a regulating or control device is assigned to this, with which the function of the oil separator at least through Varying the speed of the rotating oil separator or impeller the current operating status the internal combustion engine, preferably by access on one in an electronic engine control and control unit digitally stored engine map, adaptable is.
  • This regulation or control device can be achieved be that in different operating conditions Internal combustion engine depending on the oil separator so in its operation is affected on the one hand always a good efficiency with the oil mist separation is achieved from the crankcase ventilation gas and that on the other hand, the pressure in the crankcase of the associated one Internal combustion engine within a predetermined pressure range is held.
  • the rule or Control unit preferably a permanently connected diagnostic unit or an interface for the needs Connection of a diagnostic unit.
  • in or sensors are provided on the oil separator with which parameters relevant to the operation of the oil separator, in particular the actual speed of the rotating oil separating element or impeller, gas pressure before and / or behind the rotating oil separator or impeller, gas volume flow through the oil separator, temperature of the inflowing Crankcase ventilation gas and / or the outflowing Clean gas and / or the oil separator itself or his Drive, detectable and to the regulating or control device are redistributable, and that in or on the oil separator Actuators are provided with which the operation of the oil separator influencing adjustable organs, in particular the drive of the rotating oil separating element or Impeller or the throttle bodies or the throttle and Valve elements or the guide vanes are adjustable.
  • the regulating or control device can always via the sensors record the current operating status of the oil separator and if necessary via the actuators the oil separator in its Influence function and mode of operation so that always guarantees an optimal or almost optimal mode of operation is to the current operating state the associated internal combustion engine is adapted.
  • the oil separator or the drive of the oil separator have a cooling device, the according to the detected temperatures can be switched on or off or is adjustable.
  • crankcase ventilation gas that flows through the oil separator, and / or at least a part of the oil separator into an ultrasonic vibration is relocatable.
  • the ultrasonic vibration can separate out the oil droplets the crankcase ventilation gas can be positively influenced.
  • the flowability of the deposited Oil increased so that the oil separator faster leaves through its oil outlet.
  • crankcase ventilation gas that flows through the oil separator
  • electrostatically chargeable is.
  • an electrostatic charge can separate oil droplets from the crankcase ventilation gas carried oil mist positively be like this in itself from pure electrostatic Separators is known, which is a significant one Have size.
  • the electrostatic charge becomes complementary used to generate the centrifugal force Separation effect to be reinforced.
  • the present invention proposes in the claim 29 an oil separating device, characterized in that they have several oil separators connected in parallel according to any one of the preceding claims.
  • an oil separating device characterized in that they have several oil separators connected in parallel according to any one of the preceding claims.
  • the materials used for the oil separator must of course against those occurring in practice resistant to thermal, mechanical and chemical influences his. These can preferably be high quality Perform plastics and light metals.
  • Oil separator 1 comprises a housing 10 which consists of two Housing parts 11, 12 is formed.
  • the housing parts 11, 12 lie along a parting plane 10 'with an intermediate layer of a sealing element to each other and are in suitably connected together, for example by means of screws.
  • An impeller 2 is rotatable on the inside of the housing 10 a shaft 17 fixed to the housing, for which a Slide bearing 24 is used between the shaft fixed to the housing 17 and a hub 21 forming part of the impeller 2 is arranged.
  • the impeller 2 has a base plate 22, which with in Circumferentially spaced blades 20 is occupied.
  • the housing 10 On the left in FIG. 1, the housing 10 has an inlet 13 for crankcase ventilation gas to be freed from oil mist on that in the direction of the drawn in the inlet 13 Arrow flows in.
  • the oil separator is in the inlet 13 1 an adjustable throttle member 13 'in the form of a pivotable Throttle valve arranged with which the free Passage cross section of inlet 13 for the crankcase ventilation gas is changeable.
  • the inflow crankcase ventilation gas is through the impeller 2 when it rotates by means of the rotary drive 3 set in rotation, causing the crankcase ventilation gas entrained oil droplets a centrifugal force is exercised.
  • the impeller 2 is involved his blades 20 both as a centrifugal rotor and as Compressor, the latter to produce a promotional effect on the gas in the direction from the inlet 13 to the outlet 14 serves.
  • the oil droplets impacted by the centrifugal force reach radially outwards and strike one formed on the inside of the housing 10 and quilt 15 from. They flow from there precipitated oil droplets under the force of gravity and under the effect of a pressure drop down and leave through a deepest area of the housing 10 provided oil outlet 16, the oil separator 1, usually towards an associated oil pan, here Internal combustion engine, not shown.
  • a non-contact electrical serves Drive 3 for generating the rotary movement of the Impeller 20 about its axis of rotation 29.
  • the contactless electric drive 3 through an electric motor 30 formed in a separate housing area 18 outside the interior of the oil separator 1 lies.
  • a motor shaft 31 is connected to the motor 30 Arrangement of permanent magnets 35 rotatably connected.
  • This arrangement of permanent magnets 35 rotates when switched on Electric motor 30 immediately outside of the right housing part 12 of the housing 10.
  • an arrangement of second permanent magnets 25 the non-rotatably connected to the impeller 2, for example glued, are.
  • the magnetic coupling thus formed takes the impeller 2 with the electric motor 30 switched on and thus ensures the desired rotational movement of the impeller 2 without it a passage of a rotatable shaft through a Wall of the housing 10 is required.
  • the for the operation of the electric motor 30 required electrical energy is shown here only in sections electrical cable 34 supplied. Instead of permanent magnets 25, 35 can also use hysteresis material magnets become.
  • FIG 2 shows the oil separator from Figure 1, which is now around several components are added and in which the electrical Drive 3 is modified.
  • the housing 10 with its two housing parts 11, 12 and corresponds to the parting plane 10 'running between these the embodiment according to FIG. 1. Also the impeller 2 is identical to the embodiment according to FIG. 1.
  • the inlet 13 is equipped with two sensors 71 with which the temperature and the pressure of the crankcase ventilation gas in the inlet 13 of the oil separator 1 can be detected.
  • the inlet 13 can also be arranged tangentially, as indicated by dashed lines at the top right of the inlet 13 drawn continuously.
  • the cleaned crankcase ventilation gas outlet 14 here, as in Figure 1, tangentially upwards from the housing 10 from.
  • an outlet 14 adjustable throttle body 14 ' also in the form of a pivotable throttle valve is arranged.
  • a flow sensor 72 arranged in the shape of a flowing Has gas rotatable measuring element.
  • the left can also be used as a flow measuring sensor Sensor 72 'shown separately at the top in FIG. 2 is used be formed here by a heated wire is, which corresponds to the present Gas flow cools more or less, causing it electrical resistance varies.
  • Another sensor arrangement is at the bottom right in FIG. 2 arranged on the right housing part 12 and stands with the Inside the housing 10 in connection to the prevailing therein Temperature and pressure of the crankcase ventilation gas capture.
  • a control or Control unit 7 By means of this rule or Control unit 7, the drive 3 of the oil separator 1 so be regulated that the best possible separation performance and a desired pressure in the crankcase associated internal combustion engine, which with the inlet 13th connected, is achieved.
  • the adjustable Throttle element 14 ′ from the regulating or control device 7 be adjusted in a suitable manner.
  • the drive 3 is in the oil separator 1 according to FIG. 2 not with an electric motor, but with one Coil assembly 33, which itself is fixed is, but generate a rotating electromagnetic field can.
  • This rotating electromagnetic field works through a wall of the right housing part 12 to the permanent magnets 25 attached to the impeller 2, whereby the rotary drive of the impeller 2 can be effected.
  • the drive 3 is also with the regulating or control device 7 in connection. For the supply of electrical energy here too, drive 3 is only used in sections Electrical cable 34 shown.
  • Figure 3 of the drawing shows a look inside the Oil separator 1 according to Figure 2 from left to right removed left housing part 11.
  • the eye is now striking the right housing part 12 in FIG. 2 and the parting plane 10 'with the impeller 2.
  • located in the center of the Impeller 2 is perpendicular to the plane of the drawing Axis of rotation 29.
  • the base plate 22 with those arranged on its front, preferably one-piece blades 20 which are used for compressors typical curvature in its course from the radial inside radially outward.
  • Figure 4 shows a two-stage oil separator 1, the characterized in that it has two impellers 2 ', 2.
  • the two impellers 2 ', 2 are one behind the other and rotatable about a common axis of rotation 29 in the here three housing parts housing 10 housed.
  • the inlet 13 is located on the right side of the housing 10 for crankcase ventilation gas to be de-oiled.
  • Radially outside of the blades 20 of the first impeller 2 ' a first oil precipitation and oil collection surface 15, from which goes down a first oil outlet 16.
  • the two wheels 2 ', 2 are driven together here again via a contactless drive, why the left in Figure 4 impeller 2 with an arrangement is equipped with permanent magnets 25, such as already explained earlier.
  • the wheels 2 ', 2 are together non-rotatably connected.
  • Bearings 24, 24 ' serve to support the impellers 2', 2, by means of which the impellers 2 ', 2 on the housing-fixed Shaft 17 are mounted.
  • the hub 21 'formed as a precursor 26 the blades of the precursor 26 a favorable transition of the inflowing Cause gas to the blades 20 of the impeller 2 '.
  • both impellers 2 ', 2 each have a supporting base plate 22.
  • FIG. 5 shows an oil separator 1, which is characterized is that this is a double-flow oil separator 1 acts.
  • This oil separator 1 is mirror-symmetrical to a perpendicular to the plane of the drawing Middle level trained and has left and right an inlet 13 for crankcase ventilation gas to be oiled.
  • the housing 10 of the oil separator 1 has two housing halves, each in each half an impeller 2 is arranged, the impellers 2 are arranged mirror-symmetrically. Open upwards the interiors of the two parts of the housing 10 into one common outlet 14 for the de-oiled crankcase ventilation gas.
  • the two wheels 2 are here again on one common shaft 17 fixed to the housing with the help of bearings 24 rotatably mounted.
  • the impellers 2 are driven again contactless by means of an electrical Drive 3.
  • coils 33 are arranged, the via an electrical line 34 with a suitable one Voltage are supplied.
  • permanent magnets 25 arranged the impeller side part of the drive 3 form.
  • FIG. 6 shows an oil separator 1, in which between the Outlet 14 and inlet 13 for the crankcase ventilation gas a return line 19 is present.
  • this return line 19 is an adjustable Throttle body 19 'in the form of a pivotable throttle valve arranged. With this throttle member 19 ' the passage cross section of the return line 19 as required adjust or close completely. Via this return line 19 can be at least part of the oil separator 1 coming crankcase ventilation gas from Outlet 14 are led back to inlet 13, so that a Part of the gas passes through the oil separator 1 several times.
  • the oil separator 1 per se is only in an external view in FIG. 6 shown so that only the housing 10 with the Drive 3 attached to the right is visible. That in Inside the housing 10 arranged impeller 2 is in dashed lines Lines indicated.
  • Figure 7 shows in the left and in the right half each a version of the impeller 2.
  • the impeller 2 is as open impeller, the blades 20 radial end freely outside.
  • the radially inner part of the impeller 2 forms the hub 21, in the lower part of which in FIG Arrangement of permanent magnets 25 is provided.
  • Radial The coils 33 lie on the outside of the permanent magnets 25 as part of the drive, a coil 33 being visible here is.
  • the impeller 2 is as closed impeller.
  • the blades 20 at its end remote from the hub 21 connected to one another via a circumferential cover disk 122.
  • the right impeller 2 has a base plate 22, in which the permanent magnets 25 are attached are. Below this permanent magnet 25 is one of the Coils 33 as part of the contactless electric drive the impeller 2.
  • Figure 8 shows an oil separator 1, which is characteristic is that in addition to the impeller 2 on the inflow side Forerunner 26 and downstream guide vanes 28 ' having.
  • crankcase ventilation gas follows thereafter the precursor 26, which is already for a flow swirl of the crankcase ventilation gas in the sense of the drawn helical flow arrow provides.
  • the blades 20 then continue in the flow direction of the impeller 2, which again here on a housing-fixed Shaft 17 rotatable with the help of plain bearings 24, 24 ' is stored.
  • the oil precipitation and oil collection surface 15 Radially outside of the blades 20 is the inner surface the housing 10, the oil precipitation and oil collection surface 15, which is connected to the bottom of the oil outlet 16 is. Because the lower limit of the interior of the oil separator 1, which is formed by the housing 10, a continuous Inclines in the direction of flow also comes Oil that is already in the area of the precursor 26 on the has deposited inner surface of the housing 10, through the action of gravity and the rousing effect the gas flow to the outlet 16.
  • the non-contact electrical Drive 3 can be seen, which is in its own housing part 18 is housed.
  • a non-rotatable with a Motor shaft 31 of the motor 30 connected disc 32 in the an arrangement of permanent magnets 35 housed is. Opposite these permanent magnets 35 separated by a wall forming part of the housing 10, the permanent magnets 25 of the impeller 2.
  • Figure 9 shows an embodiment of the oil separator 1, for which is characteristic of having heaters 6, 6 ' having.
  • the housing 10 of the oil separator 1 again consists of two housing parts 11, 12, along a parting plane 10 'with each other are connected.
  • the impeller 2 inside the housing 10 is here again on a shaft fixed to the housing 17 rotatably supported by means of slide bearings 24, 24 '.
  • a Precursor 26 provided with a portion of the hub 21st the impeller 2 is connected. This part of the hub 21 is in turn firmly connected to the remaining impeller 2, for example welded.
  • a first heating device 6 is on the outside on the bottom Part of the housing 10 in the field of oil precipitation and Oil collecting surface 15 is provided. With this, the surface 15 of the interior of the housing to which the oil is attached precipitates, which makes the oil more flowable and flows faster to outlet 16.
  • a second heating device 6 ' is inside the housing Shaft 17 is provided and is used in the area the bearings 24, 24 'for lubrication of existing lubricants to heat and thereby the bearing friction in the bearings 24, 24 'to reduce. This will make the default Drive power reaches a higher speed of the impeller 2.
  • FIG. 10 shows a section of an oil separator 1, in which an arrangement of adjustable in the inlet 13 Vorleitschaufeln 28 is provided.
  • the arrangement includes In the example shown, a total of four guide vanes 28, the at a distance of 90 ° through the inlet 13 to the Axis of rotation 29 are arranged around and radially outwards point.
  • An actuator 5 is used to adjust the guide vanes 28 in the form of an electric actuator, the above in Figure 10 is partially shown. Over a wave 50 becomes an adjustment movement caused by the actuator 5 on the individual guide vanes 28 synchronously transfer. So that there are no secondary flow paths for gases in the Inlet 13 in or out of inlet 13 in the area the shaft 50 can arise, this is a gas-tight Housing 51 sealed.
  • the inflowing crankcase ventilation gas with a Flow swirl are applied to the further flow guidance in the area of the blades 20 of the impeller 2 favorably influenced.
  • the impeller 2 is only in Figure 10 a small part located near the inlet 13 is visible.
  • the housing-fixed shaft 17 on which the impeller 2 around its Axis of rotation 29 with the help of the bearing 24 'and visible here another, not visible bearing rotatably is.
  • FIG 11 shows an embodiment of the oil separator 1, the partly in the valve cover 40 'of an associated internal combustion engine 4 is spatially integrated.
  • the valve cover 40 ' are the inlet 13, the oil outlet 16 and the part of the housing receiving the impeller 2 is formed.
  • the impeller 2 has a hub at its center 21, which merges to the left into a base plate 22. With the hub 21 and the base plate 22 are the blades 20 made in one piece. Also in here again the base plate 22, the permanent magnets 25 as the impeller side Part of the non-contact drive 3 attached.
  • the electrical Line 34 can be supplied with electrical energy.
  • the gas outlet 14 overflows part of its length through the outside of the valve cover 40 'lying part of the housing 10 of the oil separator 1.
  • the free end of the gas outlet 14 is here as Hose connector designed to which a hose to continue the de-oiled crankcase ventilation gas can be connected.
  • Figure 12 shows in its left and right halves two versions of the oil separator 1, each with a conventional oil separator 8 or 8 'connected in series are.
  • the impeller 2 with its blades 20 lies within the housing 10, the axis of rotation 29 of the impeller 2 running vertically here.
  • the inner surface of the housing 10 is also designed as an oil precipitation and oil collecting surface 15 and is connected to an oil outlet 16 visible at the top left in FIG.
  • the outlet 14 for the cleaned crankcase ventilation gas is located at the top right on the top of the housing 10.
  • the parts of the oil separator 1 described so far are identical for the two designs shown in FIG.
  • the oil separator 1 shown in the left half of FIG. 12 is preceded by a knitted body 81 as a conventional oil separator 8, which is arranged in the interior of a pot-shaped lower housing part.
  • the inlet 13 for the crankcase ventilation gas to be oiled opens laterally from the left into this lower housing part.
  • the crankcase ventilation gas with its full volume flow must first flow through the knitted body 81, a first separation of oil droplets already taking place.
  • the oil separated in the knitted fabric 81 flows downward under the action of gravity and flows out there via an oil drain 80, for example into the oil pan of an associated internal combustion engine.
  • the upstream is in the right half of FIG conventional oil separator 8 'formed by a cyclone.
  • a top right in the area of this cyclone lying tangential inlet 13 reaches the oil to be de-oiled Crankcase ventilation gas inside the oil separator 8 'and gets into a rotating vortex flow added. This already becomes part of the oil droplets thrown outwards by centrifugal force and separated. From the inner surface of the cyclone Oil separator 8 'flows the precipitated Oil gravitating down to the very bottom provided oil drain 80 '.
  • crankcase ventilation gas passes through a central overflow opening Oil separator 8 'upwards in the area of the impeller 2, here too, on the one hand, for further oil separation and secondly, through its promotional effect for an abolition the differential pressure caused by the cyclone provides.
  • Figure 13 shows two versions of a two-stage oil separator 1, with one version in the upper and is shown in the lower half of FIG.
  • the two impellers 2 ', 2 are in a common housing 10 arranged, this one except for the transfer opening 113 closed partition between the two Impellers 2 ', 2 has.
  • each impeller 2 ', 2 there is one each Oil precipitation and oil collection surface 15, the down out into an oil outlet 16 each.
  • the second impeller 2 is in the execution of the oil separator 1 according to the lower half of Figure 13 with the Impeller 2 according to the upper half of Figure 13 identical.
  • the gas outlet 14 for the cleaned crankcase ventilation gas is located at the top left in the area of the housing 10 and here has an axial outflow direction for the cleaned Gas.
  • the outlet 14 can also be tangential start from the upper left area of the housing 10, as indicated by dashed lines above in Figure 13 is.
  • Figure 14 shows a closed impeller 2, which is characteristic is that it has an air bearing.
  • the impeller 2 has a hub part 21 which is concentric is arranged to the axis of rotation 29. With a curved one The course runs radially from the hub part 21 to the base disk 22 outward. The blades 20 follow this course, so that the axially flowing crankcase ventilation gases be deflected in a radial direction.
  • a housing-fixed Shaft 17 Concentric to the axis of rotation 29 here is a housing-fixed Shaft 17 provided which is hollow in its interior and there forms an air duct 117. From this air duct 117 several cross bores 117 'go off to the outer circumference the shaft 17 lead. On the outer circumference of shaft 17 are sleeve-shaped bearings in the area of the transverse bores 117 ' 24, 24 'provided. By introducing compressed air through the air duct 117 and the transverse bores 117 'in the Gap area between the shaft 17 and the bearings 24, 24 ' an air cushion is formed there, which is particularly suitable for a low bearing friction ensures. So that is given at Driving force a particularly high speed of the Impeller 2 reached.
  • Figures 15a and 15b show in longitudinal section and in Cross section two versions of the impeller 2 with one non-contact integrated in the area of the hub 21 Drive 3 with magnetic bearings for the impeller 2.
  • the impeller 2 has a hub part in both versions 21, which faces the inlet on the left, the is not shown, tapered continuously. To the right the hub area 21 merges into the base disk 22. In the Transition area from the hub part 21 to the base disk 22 the blades 20 of the impeller 2 are arranged.
  • the Impeller 2 is connected here to a rotatable shaft 17 ', the outside of the impeller in not shown here Way is rotatably mounted.
  • the housing 10 forms a shaft 17 ' open receiving area for the coils 33, whereby here the coils 33 only with a small air gap of the shaft 17 are spaced.
  • Figures 16a and 16b show the same representation like Figures 15a and 15b two other versions the impeller 2 with contactless electric drive Third
  • the impeller 2 is again included in all versions an upstream rounded and otherwise hollow cylindrical Hub part 21 executed to the right in the base plate 22 merges.
  • the blades 20 are with the hollow cylindrical part of the hub 21 and the base plate 22 formed in one piece.
  • the arrangement is in the lower half of FIGS. 16a and 16b of the electromagnetic coils on the inside the hollow shaft 17 attached to the housing.
  • Radially outside from the hollow shaft 17 there is another one sleeve-shaped arrangement of permanent magnets 25, the again with the inner circumference of the hollow hub part 21 of the impeller 2 is non-rotatably connected.
  • FIG. 17 shows a section of an oil separator, the cutout the inlet 13 and a small part of the impeller 2 shows. It is essential here that within the inlet 13 an adjustable in its axial direction Throttle body 131 is arranged.
  • Throttle body 131 is arranged within the inlet 13 in the upper and lower half of the Figure 17 shown in two different positions.
  • the throttle body has in the lower half of FIG 131 assumed its opening position in which it followed on the left, i.e. towards the inlet 13, of the impeller 2 is moved away. This is the outer circumference of the throttle body 131 from an end edge 130 'of a concentric one Partition 130 removed. Radially inside of this concentric intermediate wall 130 runs the path of the crankcase ventilation gas in the area of the impeller 2. Outside this concentric partition 31 a ring channel 132 as a bypass channel that the area of the impeller 2 bypasses.
  • Throttle body 131 On the left in FIG. 17 there is another in dashed lines alternative form of the adjustable throttle body as Throttle body 131 'indicated.
  • the throttle body 131, 131 ' To guide the adjustable throttle body 131, 131 ' the shaft 17 from the impeller 2 to the left, that is, in the direction to the inlet 13, extended, the throttle body 131, 131 'is hollow at its center and so on the shaft 17 is axially displaceable.
  • the throttle body 131, 131 ' forms in this embodiment thus a combined throttle and valve member 13 ''.
  • the throttle body 131, 131 ' can be in the closed position, for example as a shut-off function to avoid unwanted Chimney effect when the internal combustion engine is at a standstill be used.
  • Figure 18 shows an example of the interaction of a Oil separator 1 with an internal combustion engine 4 and associated other parts.
  • the internal combustion engine 4 has a crankcase 40, from which a crankcase ventilation line 43 goes off. This line 43 leads to the inlet via a throttle element 13 ' 13 of the oil separator 1.
  • the impeller 2 On the left of the oil separator 1 is the outlet 14 for the de-oiled crankcase ventilation gas arranged. Via another throttle element 14 ' the outlet 14 is connected to a further gas line 44.
  • This gas line 44 opens into an intake line 41, through which the internal combustion engine 4 for the Air required for combustion is supplied. Through an exhaust pipe 42 the combustion exhaust gases leave the internal combustion engine 4th
  • the oil outlet is located at the lower part of the oil separator 1 16, via an oil return line 45 to the crankcase 40 of the internal combustion engine 4 is connected. By this oil return line 45 becomes the separated oil returned the oil sump in the crankcase 40.
  • the return line 19 instead of to the inlet 13 to The crankcase 40 of the internal combustion engine 4 can be guided. Even with this alternative route of the return line 19 is in the course of the check valve 19 ' Determination of the desired flow direction provided as is also indicated in dashed lines. In this version is a cleaning of the crankcase ventilation gas in a "larger" cycle that the Includes crankcase 40, possible. This mode of operation is e.g. after the internal combustion engine has been switched off 4 in a time-limited wake of the oil separator 1 meaningful.
  • FIG. 18 also shows a regulating or control device 7, the electrical wiring with sensors and actuators is connected.
  • Sensors can, for example Elements for detecting the speed of the impeller 2 or to record gas temperatures before or in or behind the oil separator 1 or for the detection of Gas pressures in front of or in or behind the oil separator 1 his.
  • Actuators are actuators for the adjustable ones Throttle bodies 13 ', 14' and a variable drive of the impeller 2 of the oil separator 1, which by means of the control or control unit 7 in accordance with the measured values recorded in their desired state or condition Position can be influenced.
  • the aim of these measures is, on the one hand, the greatest possible oil separation to reach from the crankcase ventilation gas and at the same time the pressure in the crankcase 40 of the internal combustion engine 4 to be kept within specified limits.
  • the regulating or control device 7 can permanently connected, perceptible by a driver or only as part of an inspection and maintenance Diagnostic display to be connected and readable by the maintenance personnel 70 assigned.
  • Figure 19 shows a schematic representation of an oil separator with two mutually identical oil separators 1, which are connected in parallel to each other.
  • Each oil separator 1 again has an impeller 2 and one inlet 13 each for crankcase ventilation gas to be oiled, an outlet 14 for the de-oiled crankcase ventilation gas and an oil outlet 16 for the deposited Oil.
  • the inlet 13 is each with a pipe section 43 'connected.
  • every oil separator is each with a pipe section 41 'connected in turn via a line section 44 with the outlet 14 of the oil separator 1 is connected.
  • the outlet 16 each oil separator 1 is each with a pipe section 45 'connected.
  • the pipe sections 41 ', 43 'and 45' of the oil separator 1 connected in parallel run each in flight with each other and are at their Ends equipped with connecting flanges 141, 143, 145. About these connecting flanges 141, 143, 145 can any number of oil separators 1 to each other the oil separator with the desired number of oil separators 1 connected in parallel.
  • Lines 41, 43, 45 can be seen, the line 43 from the crankcase of an associated internal combustion engine comes, line 41 to the intake tract of the internal combustion engine leads and the line 45 in the crankcase Internal combustion engine leads.
  • the connecting flanges 141 on the far left 143, 145, to which no further oil separator 1 can be connected are to be closed with flange plates.
  • the oil separators 1 according to FIG. 19 can also each a return line 19 between the outlet 14 and the Inlet 13 of the oil separator 1 may be provided.
  • Figure 20 shows an embodiment of the oil separator 1 with an integrated brushless electric motor 30 as a drive 3 for the impeller 2. Since the motor 30 brushless In principle, none can be used here Electric motor 30 arise, so that the motor 30 in this Version in contact with crankcase ventilation gas can come without the risk of inflammation of the Crankcase ventilation gas as it passes through there is the oil separator 1.
  • the oil separator 1 corresponds to FIG. 20 the oil separator already shown and described in FIG. 1 1.
  • Figure 21 finally shows in a similar to Figure 6 Representation of an embodiment of the oil separator 1, the over the features already shown and explained in Figure 6 with a conditioning device 9 Is provided.
  • the conditioning device 9 can be different Executions and thus have different functions.
  • the first embodiment of the conditioning device 9 shows a feed connection 90, through which a gas or gases, for example a Noble gas, in the flow of the crankcase ventilation gas, through inlet 13 to impeller 2 of oil separator 1 flows, is admitted.
  • a gas or gases for example a Noble gas
  • the feed line connection opens 90 in the return line 19, which here between outlet 14 and inlet 13 for the crankcase ventilation gas is provided.
  • a second embodiment of the conditioning device 9 comprises means for generating an electrostatic charge of the crankcase ventilation gas.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ölabscheider (1) für die Reinigung von Ölnebel enthaltendem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine (4), mit einem Gehäuse (10) mit einem Einlaß (13) für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas, einem Auslaß (14) für das gereinigte Gas und einem Ölauslaß (16), wobei in dem Gehäuse (10) mindestens ein drehantreibbares, rotierendes Ölabscheideelement angeordnet ist und wobei eine innere Oberfläche eines das Ölabscheideelement radial außen umgebenden Wandbereichs des Gehäuses (10) als Ölniederschlags- und Ölsammelfläche (15) ausgebildet und mit dem Ölauslaß (16) verbunden ist. Der neue Ölabscheider (1) ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ölabscheideelement ein Bauteil in Form eines mit Schaufeln (20) bestückten, zugleich als Rotor und Verdichter wirkenden Laufrades (2) ist, wobei durch das rotierende Laufrad (2) das zuströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas in eine rotierende, mitgeführte Ölnebelpartikel mit einer Zentrifugalkraft beaufschlagenden Bewegung versetzbar ist und zugleich eine Förderwirkung auf das Kurbelgehäuseentlüftungsgas in einer Richtung vom Einlaß (13) zum Gasauslaß (14) des Ölabscheiders (1) ausübbar ist. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Ölabscheider für die Reinigung von Ölnebel enthaltendem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse mit einem Einlaß für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas, einem Auslaß für das gereinigte Gas und einem Ölauslaß, wobei in dem Gehäuse mindestens ein drehantreibbares, rotierendes Ölabscheideelement angeordnet ist, wobei eine innere Oberfläche eines das Ölabscheideelement radial außen umgebenden Wandbereichs des Gehäuses als Ölniederschlagsund Ölsammelfläche ausgebildet und mit dem Ölauslaß verbunden ist.
Ein Ölabscheider der genannten Art ist aus WO 02/44530 A1 bekannt. Der bekannte Ölabscheider besitzt als Ölabscheideelement einen drehbar gelagerten Zentrifugalrotor, an dem radial außen ein Ring von Turbinenblättern angebracht ist. Über mindestens eine stationäre Antriebsfluiddüse kann ein Antriebsfluid, hier Druckluft, auf die Turbinenblätter geführt werden, um den Zentrifugalrotor in Drehung zu versetzen. Im Normalbetrieb des Ölabscheiders kommt die für den Antrieb verwendete Druckluft von einem an der zugehörigen Brennkraftmaschine vorgesehenen Turbolader. In Betriebszuständen, in denen der Turbolader keine ausreichende Menge an Druckluft oder nur Druckluft mit einem ungenügenden Druck zur Verfügung stellt, kann über eine Ventilanordnung hilfsweise Druckluft aus einem Druckluftbehälter, der an einem zugehörigen Fahrzeug für eine Druckluft-Bremsanlage vorhanden ist, entnommen werden. Eine reibungserhöhende Wellendurchführung aus dem Gehäuse des Ölabscheiders zu einem externen Rotorantrieb wird so vermieden.
Nachteilig ist allerdings bei diesem bekannten Ölabscheider, daß er nur an Motoren von solchen Fahrzeugen verwendbar ist, die sowohl einen Turbolader als auch eine Druckluftanlage aufweisen, was praktisch nur bei schweren Lastkraftwagen der Fall ist. Nachteilig ist weiter, daß durch den turbinenartigen Antrieb des Zentrifugalrotors erhebliche Mengen an Luft in den Ölabscheider eingeleitet werden, die die Druckverhältnisse ungünstig beeinflussen und zu einer Verschlechterung der Abscheidewirkung führen können. Der Zentrifugalrotor besteht hier vorzugsweise aus einem Stapel von konischen Platten, zwischen denen hindurch das Kurbelgehäuseentlüftungsgas radial von innen nach außen strömt. Dabei schlagen sich die den Ölnebel bildenden Öltröpfchen an der Oberfläche der einzelnen konischen Platten nieder und werden von dort auf die Ölniederschlags- und Ölsammelfläche abgeschleudert. Hiermit ist zwar eine weitgehende Abscheidung des Ölnebels erreichbar, jedoch haben nachteilig gemäß diesem Stand der Technik ausgeführte Zentrifugalrotoren praktisch keine oder nur eine sehr geringe Förderwirkung auf das Kurbelgehäuseentlüftungsgas. Damit ist eine zuverlässige Funktion dieses Ölabscheiders nur gewährleistet, wenn zwischen dem mit dem Kurbelgehäuse verbundenen Einlaß des Ölabscheiders und dem Auslaß des Ölabscheiders ein ausreichendes, die gewünschte Strömung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases gewährleistendes Druckgefälle besteht. Zur Sicherstellung dieses benötigten Druckgefälles macht allerdings diese Schrift zum Stand der Technik keine Angaben.
Ein weiterer Ölabscheider für den eingangs genannten Verwendungszweck ist aus der DE 100 44 615 A1 bekannt. Auch bei diesem Ölabscheider ist ein Zentrifugalrotor vorgesehen, der als Tellerseparator, also ebenfalls mit einem Stapel von konischen Platten, ausgebildet ist. Das hier durch den Tellerseparator gebildete Ölabscheideelement ist auf einer drehbar gelagerten Achse befestigt, die aus dem Gehäuse herausgeführt ist und mit einem außerhalb des Gehäuses gelegenen Antriebsmittel gekoppelt ist.
Bei diesem aus dem Stand der Technik bekannten Ölabscheider wurde das Problem der geringen Förderwirkung eines als Tellerseparator ausgebildeten Ölabscheidelements erkannt und es wurde ein Verdichter vorgeschlagen, der dem Tellerseparator vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist. Bevorzugt kann dabei ein Verdichterrad des Verdichters an der Achse oder an dem Rotor des Tellerseparators befestigt sein.
Als nachteilig ist bei diesem bekannten Stand der Technik festzustellen, daß der Ölabscheider aufgrund des getrennt vom Tellerseparator vorgesehenen Verdichters eine deutlich größere Bauhöhe erhält, was in vielen Fällen ungünstig ist oder aus beengten Platzverhältnissen nicht in Frage kommt. Außerdem wird als Nachteil angesehen, daß die den Tellerseparator und das Verdichterrad tragende Welle aus dem Gehäuse herausgeführt ist, wofür eine gasdichte Abdichtung erforderlich ist, die zu einer merklich erhöhten Reibung an der Welle führt. Hierdurch wird die erreichbare Drehzahl des Ölabscheideelements und des Verdichterrades bei einer vorgegebenen Antriebsleistung merklich vermindert, was die Abscheidewirkung reduziert.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, Ölabscheider der eingangs genannten Art zu schaffen, die die vorstehend dargelegten Nachteile vermeiden und bei denen insbesondere eine kompakte Bauform, eine gute Förderwirkung und eine gute Abscheideleistung erreicht werden.
Eine erste Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Ölabscheider der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist,
  • daß das Ölabscheideelement ein Bauteil in Form eines mit Schaufeln bestückten, zugleich als Rotor und Verdichter wirkenden Laufrades ist, wobei durch das rotierende Laufrad das zuströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas in eine rotierende, mitgeführte Ölnebelpartikel mit einer Zentrifugalkraft beaufschlagenden Bewegung versetzbar ist und zugleich eine Förderwirkung auf das Kurbelgehäuseentlüftungsgas in einer Richtung vom Einlaß zum Auslaß des Ölabscheiders ausübbar ist.
Vorteilhaft sind bei diesem erfindungsgemäßen Ölabscheider in einem einzigen, als Laufrad ausgeführten Bauteil die Funktionen eines Rotors und eines Verdichters zusammengefaßt, was eine besonders kompakte Bauweise mit geringer Baugröße ergibt. Gleichzeitig ist hierdurch gewährleistet, daß kein externer Verdichter oder eine sonstige Fördereinrichtung für die Aufrechterhaltung der Strömung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases und für die Einhaltung eines vorgegebenen Unterdrucks im Kurbelgehäuse erforderlich ist. Der Einlaß für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas und der Auslaß für das gereinigte Gas können jeweils entsprechend den Gegebenheiten im konkreten Anwendungsfall axial oder tangential oder in einer Zwischenrichtung verlaufen. Der Auslaß für das gereinigte Gas ist vorzugsweise mit dem Ansaugtrakt der zugehörigen Brennkraftmaschine verbunden. Der Ölauslaß kann zur Nutzung der Schwerkraft für die Abführung des abgeschiedenen Öls in einem geodätisch tiefsten Teil des Gehäuses vorgesehen sein; alternativ kann der Ölauslaß im Gehäuse auch höher liegen, da das abgeschiedene Öl durch das rotierende Laufrad auch zu einer höher liegenden Position des Ölauslasses gefördert werden kann. Der Ölauslaß ist durch seine umfangsseitige Anordnung druckbeaufschlagt, wodurch der Ölablauf gefördert wird. Damit kann der erfindungsgemäße Ölabscheider in einer praktisch beliebigen Einbaulage eingesetzt werden. Ein unerwünschter Zutritt von Öl in den Gasauslaß und in Lagerstellen des Laufrades kann durch entsprechende Ausgestaltung und Formgebung des Gehäuses verhindert werden.
Eine alternative Lösung der gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders nach Anspruch 1 ist im Anspruch 2 angegeben. Dabei ist vorgesehen, daß das rotierende Ölabscheideelement oder Laufrad ohne Achsdurchführung nach außen im Inneren des abgesehen von den Einund Auslässen dichten Gehäuses gelagert und von einem außerhalb des vom Kurbelgehäuseentlüftungsgas durchströmten Inneren des Gehäuses angeordneten Antrieb berührungslos in Drehung versetzbar ist. Bei einem so ausgeführten Ölabscheider werden Reibungsverluste minimiert, da das Laufrad durch einen außerhalb des Gehäuses angeordneten Antrieb berührungslos in Drehung versetzbar ist, wodurch eine reibungserhöhende, gasdichte Wellendurchführung vermieden wird. Der Antrieb liegt damit vorteilhaft in einem nicht von dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas durchströmten Bereich. Hierdurch kann z.B. ein elektrischer Antrieb eingesetzt werden, ohne daß die Gefahr einer Entzündung des möglicherweise brennbaren Kurbelgehäuseentlüftungsgases besteht. Zudem ist der Ölabscheider vor Schäden durch eine Anlagerung von Öltröpfchen sicher. Damit ist auch eine zuverlässige und über lange Zeit wartungsfreie Funktion des Ölabscheiders gewährleistet.
Bevorzugt ist weiter vorgesehen, daß das Gehäuse und das Laufrad in der Form eines Radial- oder Axialverdichters oder in einer Mischform aus beiden ausgebildet sind. Hiermit wird sichergestellt, daß die gewünschte Förderwirkung in einem ausreichend großen Maße erzielt wird, wobei gleichzeitig gewährleistet bleibt, daß das Kurbelgehäuseentlüftungsgas wirksam in die für die Abscheidung des Ölnebels erforderliche Drehbewegung zur Erzeugung von Zentrifugalkräften versetzt wird.
Um den Wirkungsgrad des Ölabscheiders zu erhöhen, kann dieser in der Form eines mehrstufigen und/oder eines mehrflutigen Verdichters ausgebildet sein.
Zur Realisierung des oben erwähnten berührungslosen Antriebes des Laufrades umfaßt dieser Antrieb vorzugsweise eine Magnetkupplung oder eine Wirbelstromkupplung sowie einen elektrisch oder hydraulisch oder pneumatisch antreibbaren Motor oder einen von der Brennkraftmaschine abgeleiteten mechanischen Antrieb. Alle Teile des Motors liegen damit außerhalb des vom Kurbelgehäuseentlüftungsgas durchströmten Inneren des Ölabscheiders. Die Übertragung der Antriebskraft auf das Laufrad erfolgt berührungslos über die Magnetkupplung oder die Wirbelstromkupplung durch eine Wandung des Gehäuses des Ölabscheiders hindurch, wobei diese Wandung bevorzugt eine stirnseitige oder umfangsseitige Wandung ist. Auf diese Weise wird auch jede Explosions- oder Brandgefahr durch Funken innerhalb eines elektrischen Antriebsmotors vermieden, da die möglicherweise entzündlichen Kurbelgehäuseentlüftungsgase nicht in den Bereich des beispielsweise elektrischen Antriebsmotors gelangen können. Bei Bedarf kann zwischen Motor und Kupplung ein Übersetzungsgetriebe, vorzugsweise mit einem festen Übersetzungsverhältnis, vorgesehen sein, um einerseits dem Motor und andererseits das Laufrad mit einer jeweils günstigen, voneinander verschiedenen Drehzahl betreiben zu können. Eine gute Abscheidewirkung des Ölabscheiders kann in der Praxis bei Drehzahlen des Laufrades in einem Bereich zwischen etwa 5.000 und 15.000 1/min erwartet werden.
Alternativ kann der berührungslose Antrieb des Laufrades einen integrierten bürstenlosen Elektromotor umfassen. Auch hier kann das Gehäuse des Ölabscheiders vollkommen geschlossen bleiben, so daß auch bei dieser Ausführung auf reibungserhöhende Wellenabdichtungen verzichtet werden kann. Da der Elektromotor ein bürstenloser Motor ist, besteht auch keinerlei Gefahr einer Entzündung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases, falls dieses ein zündfähiges Gemisch darstellen sollte. Damit ist auch hier trotz eines elektrischen Antriebes die erforderliche Sicherheit gewährleistet.
In einer weiteren Ausgestaltung des Ölabscheiders ist vorgesehen, daß das Laufrad mit einer konstanten Drehzahl antreibbar ist. Hierdurch wird insbesondere erreicht, daß der Antrieb sehr einfach gehalten werden kann.
Eine alternative Ausgestaltung des Ölabscheiders schlägt in dieser Hinsicht vor, daß das Laufrad mit einer variablen, einem jeweils vorliegenden Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepaßten Drehzahl antreibbar ist. Für diese Ausführung wird zwar ein etwas aufwendigerer Antrieb benötigt, jedoch kann damit gleichzeitig eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Ölabscheiders und eine gezielte Beeinflussung des Drucks im Kurbelgehäuse erreicht werden.
Eine alternative Lösung der gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch 9 angegeben. Um auf die Druckverhältnisse im Kurbelgehäuse und auf die Strömungsverhältnisse im Ölabscheider einen gezielten bzw. noch weitergehenden Einfluß nehmen zu können, ist dabei vorgesehen, daß im oder vor dem Einlaß für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas und/oder im oder hinter dem Auslaß für das gereinigte Gas (je) ein verstellbares Drosselorgan oder (je) ein verstellbares kombiniertes Drossel- und Ventilorgan vorgesehen ist. Darüber hinaus können diese Organe dazu genutzt werden, bei Bedarf einen oder mehrere Strömungswege für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas oder das gereinigte Gas ganz zu sperren. Dieser Sperrzustand wird insbesondere bei Stillstand einer zugehörigen Brennkraftmaschine genutzt, um einen durch eine Kaminwirkung hervorgerufenen Gasaustritt und eine Ablagerung von Öltröpfchen oder Kondensaten in einem zugehörigen Leitungssystem und auf darin vorgesehenen Sensoren für eine Motorsteuerung und -kontrolle zu verhindern.
Eine weitere alternative Lösung der gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch 10 angegeben. Dabei ist vorgesehen, daß vom Auslaß für das gereinigte Gas eine Rückführleitung abzweigt, die entweder zum Einlaß für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas oder in das Kurbelgehäuse der zugehörigen Brennkraftmaschine führt, wobei im Verlauf der Rückführleitung ein verstellbares Drossel- oder Ventilorgan und/oder ein Rückschlagventil angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung des Ölabscheiders kann bedarfsweise das Kurbelgehäuseentlüftungsgas zumindest in Teilmengen mehrfach durch den Ölabscheider geführt werden, wodurch eine Verbesserung der Ölabscheidung erreicht werden kann. Eine Kreislaufführung unter Einbeziehung des Kurbelgehäuses ist beispielsweise in einem Nachlaufbetrieb des Ölabscheiders nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine sinnvoll. Für eine gewisse Zeit nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine treten noch Kurbelgehäusegase auf, die dann im Ölabscheider gereinigt und in das Kurbelgehäuse zurückgeführt werden können, um eine schädliche Ablagerung von Öltröpfchen und Kondensaten im Gasleitungssystem und auf darin gegebenenfalls vorgesehenen Sensoren jeglicher Art zu verhindern.
Hinsichtlich der Gestaltung des Laufrades ist in einer ersten Ausführung vorgesehen, daß das Laufrad als offenes, schnellaufendes Laufrad ausgeführt ist. Ein solches Laufrad kann relativ einfach hergestellt werden und weist ein geringes Gewicht auf, wodurch bei vorgegebener Antriebsleistung hohe Drehzahlen schnell erreicht werden.
Alternativ kann das Laufrad als geschlossenes Laufrad mit einer Deckscheibe ausgeführt sein. Mittels der Deckscheibe wird insbesondere erreicht, daß das Kurbelgehäuseentlüftungsgas zwangsweise in seinem vollen Volumenstrom durch das Laufrad erfaßt wird, wodurch die dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas erteilte Rotation besonders intensiv wird, was der Abscheidung des Ölnebels durch Zentrifugalkraft förderlich ist.
Um die Strömungsverhältnisse im Inneren des Ölabscheiders günstig zu beeinflussen, kann das Laufrad zuströmseitig mit Vorläufern ausgeführt sein.
Eine weitere alternative Lösung der gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch 14 angegeben. Dabei ist vorgesehen, daß zur Steigerung der erzielten Abscheidewirkung dem mit dem rotierenden Ölabscheideelement versehenen Ölabscheider ein oder mehrere andersartige, konventionelle Ölabscheider vor- oder nach- oder parallelgeschaltet sind.
Eine weitere alternative Lösung der gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch 15 angegeben. Dabei ist hier, ,ebenfalls zur Erhöhung der Abscheidewirkung des Ölabscheiders, vorgesehen, daß im Gehäuse im Verlauf des Strömungsweges des Kurbelgehäuseentlüftungsgases ein feststehender und/oder ein mit dem rotierenden Ölabscheidelement oder dem Laufrad rotierender Filterkörper, vorzugsweise aus einem Schaumstoff oder einem Gestrick, angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung des Ölabscheiders wird ein konventionelles Ölabscheideelement in Form des Filterkörpers in den Ölabscheider integriert, wobei sich die Abscheidewirkungen vorteilhaft ergänzen.
Eine weitere Maßnahme zur gezielten und bei Bedarf auch veränderlichen Beeinflussung der Strömungsverhältnisse im Ölabscheider besteht darin, daß dem Laufrad feststehende oder verstellbare Vorleitschaufeln vorgeschaltet und/oder feststehende oder verstellbare Nachleitschaufeln nachgeschaltet sein können.
Hinsichtlich der Lagerung des Laufrades des Ölabscheiders ist vorgesehen, daß das Laufrad drehbar auf einer feststehenden Welle oder fest auf einer drehbar gelagerten Welle angeordnet ist, daß das Laufrad fliegend oder gespannt gelagert ist und daß als Lager für die drehbare Lagerung des Laufrades oder der Welle mindestens ein Gleitlager oder Wälzlager oder Luftkissenlager oder Magnetlager vorgesehen ist. Die Auswahl zwischen den verschiedenen Ausführungen der Welle wird zweckmäßig nach den jeweiligen Umständen des Einzelfalles und insbesondere nach den vorgegebenen räumlichen Verhältnissen getroffen. Eine fliegende Lagerung ist eher bei kürzer bauenden Laufrädern zweckmäßig; eine gespannte Lagerung ist insbesondere für Laufräder mit größerer axialer Baulänge sinnvoll. Gleit- oder Wälzlager sind gängige und preiswerte Lager, auf die auf dem Markt zurückgegriffen werden kann. Luftkissenlager oder Magnetlager sind zwar etwas aufwendiger, zeichnen sich aber durch eine besonders geringe Reibung aus, so daß hiermit ein besonders guter Antriebswirkungsgrad erzielt werden kann.
Bei einseitig mit Schaufeln bestückten Laufrädern kann es im Betrieb dazu kommen, daß sich eine Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Laufrades ausbildet, die zu einer axialen Krafteinwirkung auf das Laufrad führt. Dies kann zu einer erhöhten Reibung in den Lagern des Laufrades oder der zugehörigen Welle führen. Um diese Reibungserhöhung auszuschließen, ist vorgesehen, daß das Laufrad beidseitig mit Schaufeln bestückt ist oder daß bei einseitig mit Schaufeln bestücktem Laufrad in diesem mindestens eine die mit Schaufeln bestückte Seite des Laufrades mit dessen anderer Seite verbindende Druckausgleichsöffnung angebracht ist. Hierdurch können Druckunterschiede zwischen den beiden Seiten des Laufrades nicht entstehen, wodurch von Druckunterschieden verursachte axiale Kräfte auf das Laufrad ausgeschlossen werden.
Eine weitere alternative Lösung der gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch 19 angegeben. Dabei ist vorgesehen, daß die mit dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas und dem Öl in Kontakt tretenden Oberflächen des Gehäuses und des Laufrades mit einer Ablagerungen abweisenden Beschichtung versehen sind, damit sich im Betrieb des Ölabscheiders keine zunehmend dicker werdenden Ablagerungen auf den inneren Oberflächen des Gehäuses und auf der Oberfläche des rotierenden Ölabscheideelements oder Laufrades bilden. Diese Beschichtung kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen, wie PTFE oder Silikon.
Um das Gehäuse des Ölabscheiders möglichst kostengünstig herstellen zu können und um die Montage des Ölabscheiders möglichst einfach zu halten, ist bevorzugt vorgesehen, daß das Gehäuse aus zwei Gehäuseteilen mit einer in der Ölniederschlags- und Ölsammelfläche umlaufenden Gehäusetrennebene ausgeführt ist. Auf diese Weise können die Gehäuseteile vorteilhaft als Spritzgußteile aus Kunststoff oder Leichtmetall hergestellt werden und unter Einschluß des Laufrades zu dem Gehäuse zusammengefügt werden. Durch den Verlauf der Gehäusetrennebene in der Ölniederschlagsund Ölsammelfläche besteht zudem die günstige Möglichkeit, durch Trennen der Gehäuseteile Zugang zur Ölniederschlags- und Ölsammelfläche und zum Laufrad zu erlangen, um diese bei Bedarf im Rahmen einer Wartung des Ölabscheiders zu reinigen.
Eine weitere alternative Lösung der gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch 21 angegeben. Dabei ist zur Erzielung einer besonders kompakten Bauweise mit einer verringerten Zahl von Einzelteilen des Ölabscheiders vorgesehen, daß der eine Teil des Gehäuses als integraler Teil der zugehörigen Brennkraftmaschine, insbesondere von deren Kurbelgehäuse oder Steuergehäuse oder Zylinderkopfhaube, ausgebildet ist. Der benötigte Einbauraum wird so besonders klein und es werden vorteilhaft kurze Strömungswege erreicht.
Im Betrieb des Ölabscheiders kann sich das Problem ergeben, daß sich der Ölnebel auf dem Weg vom Kurbelgehäuse in das Gehäuse des Ölabscheiders abkühlt, wodurch bekanntermaßen die Fließfähigkeit des Öls vermindert wird. Hierdurch kann es dazu kommen, daß sich das an der Ölniederschlags- und Ölsammelfläche abgelagerte Öl aufgrund seiner Zähflüssigkeit nicht oder nur sehr langsam in Richtung zum Ölauslaß bewegt. Eine weitere alternative Lösung der gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders, die dieses Problem behebt, ist im Anspruch 22 angegeben. Um die Abfließbewegung des abgelagerten Öls zu fördern, sieht diese Ausführung des Ölabscheiders vor, daß dieser mit einer Heizeinrichtung ausgestattet ist, die zum Erwärmen mindestens des als Ölniederschlags- und Ölsammelfläche dienenden Wandbereichs des Gehäuses und/oder zum Erwärmen eines das rotierende Ölabscheideelement oder Laufrad lagernden Teils des Gehäuses dient.
Eine weitere alternative Lösung der gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch 23 angegeben. Dabei ist für den Ölabscheider vorgesehen, daß diesem ein Regel- oder Steuergerät zugeordnet ist, mit dem die Funktion des Ölabscheiders zumindest durch Variation der Drehzahl des rotierenden Ölabscheideelements oder Laufrades dem jeweils aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine, vorzugsweise durch Zugriff auf ein in einer elektronischen Motorsteuer- und -regeleinheit digital gespeichertes Motorkennfeld, anpaßbar ist. Mit diesem Regel- oder Steuergerät kann erreicht werden, daß in unterschiedlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine abhängig davon der Ölabscheider so in seinem Betrieb beeinflußt wird, daß auf der einen Seite immer ein guter Wirkungsgrad bei der Ölnebelabscheidung aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas erreicht wird und daß andererseits der Druck im Kurbelgehäuse der zugehörigen Brennkraftmaschine innerhalb eines vorgegebenen Druckbereichs gehalten wird. Weiter besitzt das Regel- oder Steuergerät vorzugsweise eine fest angeschlossene Diagnoseeinheit oder eine Schnittstelle für den bedarfsweisen Anschluß einer Diagnoseeinheit.
In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß in oder an dem Ölabscheider Sensoren vorgesehen sind, mit denen für den Betrieb des Ölabscheiders relevante Parameter, insbesondere Ist-Drehzahl des rotierenden Ölabscheideelements oder Laufrades, Gasdruck vor und/oder hinter dem rotierenden Ölabscheideelement oder Laufrad, Gasvolumenstrom durch den Ölabscheider, Temperatur des zuströmenden Kurbelgehäuseentlüftungsgases und/oder des abströmenden Reingases und/oder des Ölabscheiders selbst oder seines Antriebes, erfaßbar und an das Regel- oder Steuergerät weitergebbar sind, und daß in oder an dem Ölabscheider Aktoren vorgesehen sind, mit denen den Betrieb des Ölabscheiders beeinflussende verstellbare Organe, insbesondere der Antrieb des rotierenden Ölabscheideelements oder Laufrades oder die Drosselorgane oder die Drossel- und Ventilorgane oder die Leitschaufeln, verstellbar sind. Über die Sensoren kann das Regel- oder Steuergerät stets den aktuellen Betriebszustand des Ölabscheiders erfassen und bei Bedarf über die Aktoren den Ölabscheider in seiner Funktion und Wirkungsweise so beeinflussen, daß immer eine optimale oder nahezu optimale Betriebsweise gewährleistet ist, die an den gerade vorliegenden Betriebszustand der zugehörigen Brennkraftmaschine angepaßt ist. Außerdem kann der Ölabscheider oder der Antrieb des Ölabscheiders eine Kühleinrichtung aufweisen, die nach Maßgabe der erfaßten Temperaturen ein- oder ausschaltbar oder regelbar ist.
Eine weitere alternative Lösung der gestellten Aufgabe oder eine Weiterbildung des Ölabscheiders ist im Anspruch 25 angegeben. Die hierin beanspruchte technische Maßnahme zur Steigerung des Wirkungsgrades der Ölnebelabscheidung im Ölabscheider besteht darin, daß der Ölabscheider eine physikalisch und/oder chemisch auf das durchströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas einwirkende Konditionierungseinrichtung aufweist.
In konkreter weiterer Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, daß mittels der Konditionierungseinrichtung dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas, das dem Ölabscheider zuströmt oder das den Ölabscheider durchströmt oder das vom Ölabscheider wegströmt, Gase, z.B. Edelgase, zuführbar sind. Durch die Zuführung eines oder mehrerer Gase in das Kurbelgehäuseentlüftungsgas kann die Abscheidewirkung des Ölabscheiders gesteigert werden oder ein anderer Einfluß genommen werden, der beispielsweise auf den Betrieb einer zugehörigen Brennkraftmaschine einwirkt, indem das Kurbelgehäuseentlüftungsgas nach seinem Hindurchströmen durch den Ölabscheider zusammen mit dem zugeführten Gas in den Ansaugtrakt der zugehörigen Brennkraftmaschine eingeleitet wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß mittels der Konditionierungseinrichtung das Kurbelgehäuseentlüftungsgas, das den Ölabscheider durchströmt, und/oder zumindest ein Teil des Ölabscheiders in eine Ultraschallschwingung versetzbar ist. Durch die Ultraschallschwingung kann die Abscheidung der Öltröpfchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas positiv beeinflußt werden. Außerdem wird so die Fließfähigkeit des abgelagerten Öls gesteigert, so daß dieses den Ölabscheider schneller durch dessen Ölauslaß verläßt.
Eine andere Weiterbildung sieht vor, daß mittels der Konditionierungseinrichtung das Kurbelgehäuseentlüftungsgas, das den Ölabscheider durchströmt, elektrostatisch aufladbar ist. Mit einer derartigen elektrostatischen Aufladung kann die Abscheidung von Öltröpfchen aus dem im Kurbelgehäuseentlüftungsgas mitgeführten Ölnebel positiv beeinfluß werden, wie dies an sich von reinen elektrostatischen Abscheidern bekannt ist, die allerdings eine erhebliche Baugröße haben. Bei dem erfindungsgemäßen Ölabscheider wird die elektrostatische Aufladung ergänzend eingesetzt, um die durch die Zentrifugalkraft erzeugte Abscheidewirkung noch zu verstärken.
Weiterhin schlägt die vorliegende Erfindung im Anspruch 29 eine Ölabscheideeinrichtung vor, die dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere parallelgeschaltete Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt. Hiermit besteht die Möglichkeit, je nach Größe einer zugehörigen Brennkraftmaschine einen oder mehrere Ölabscheider einzusetzen oder je nach momentaner Leistung der Brennkraftmaschine eine mehr oder weniger große Anzahl von parallelgeschalteten Ölabscheidern zu aktivieren, wobei die Zahl der aktiven Ölabscheider sich nach der Menge des gerade anfallenden, zu entölenden Kurbelgehäuseentlüftungsgases richtet.
Besonders bevorzugt ist dabei in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, daß die mehreren Ölabscheider untereinander identisch sind und modulartig in einer gewünschten Anzahl miteinander verbindbar sind. Hiermit wird vorteilhaft erreicht, daß im günstigsten Fall der Ölabscheider nur in einer Ausführung konstruiert und gebaut werden muß und daß er dann je nach Bedarf einfach oder mehrfach an einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird, wobei durch die modulartig verbindbaren Ölabscheider deren Verbindung miteinander sehr einfach ist.
Die für den Ölabscheider eingesetzten Materialien müssen selbstverständlich gegen die in der Praxis auftretenden thermischen, mechanischen und chemischen Einflüsse widerstandsfähig sein. Dies können vorzugsweise hochwertige Kunststoffe und Leichtmetalle leisten.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
Figur 1
einen ersten Ölabscheider im Längsschnitt,
Figur 2
den Ölabscheider aus Figur 1 nun in einer Ausstattung mit Sensoren und Aktoren und mit einem Regel- oder Steuergerät,
Figur 3
den Ölabscheider aus Figur 1 mit entferntem, in Figur 1 linkem Gehäuseteil, in Stirnansicht,
Figur 4
einen zweiten, zweistufigen Ölabscheider im Längsschnitt,
Figur 5
einen dritten, zweiflutigen Ölabscheider, ebenfalls im Längsschnitt,
Figur 6
einen mit einer Kurbelgehäuseentlüftungsgas-Rückführleitung ausgestatteten Ölabscheider in Ansicht, teils im Längsschnitt,
Figur 7
ein Laufrad als Teil eines Ölabscheiders in zwei Ausführungen, wobei die linke Hälfte und die rechte Hälfte der Figur 7 je eine Ausführung zeigen,
Figur 8
einen weiteren Ölabscheider, der zusätzlich zu dem Laufrad einen Vorläufer aufweist, wieder im Längsschnitt, teils in Ansicht,
Figur 9
einen weiteren Ölabscheider im Längsschnitt, der mit Heizeinrichtungen ausgestattet ist,
Figur 10
einen Ausschnitt aus einem Ölabscheider, der mit verstellbaren Vorleitschaufeln im Bereich seines Gaseinlasses ausgestattet ist, im Längsschnitt, teils in Seitenansicht,
Figur 11
einen Ölabscheider, bei dem ein Teil des Ölabscheidergehäuses durch einen Bereich eines Kurbelgehäuses einer zugehörigen Brennkraftmaschine gebildet ist, in Seitenansicht, teils im Längsschnitt,
Figur 12
in ihrer linken Hälfte und in ihrer rechten Hälfte zwei weitere, jeweils mit einem konventionellen Ölabscheider in Reihe geschaltete Ölabscheider, wieder teils im Längsschnitt, teils in Seitenansicht,
Figur 13
einen weiteren, zweistufigen Ölabscheider mit zusätzlichen Verdichterschaufeln auf einem seiner zwei Laufräder, wieder im Längsschnitt, teils in Ansicht,
Figur 14
ein Laufrad des Ölabscheiders, das mittels Luftlagern auf einer feststehenden Welle gelagert ist, im Längsschnitt,
Figur 15a
einen Ausschnitt aus einem Laufrad und dem Gehäuse eines Ölabscheiders mit zwei Ausführungen eines berührungslosen elektrischen Antriebes des Laufrades, im Längsschnitt,
Figur 15b
das Laufrad mit seinem Antrieb aus Figur 15a im Querschnitt gemäß der Linie XVb - XVb in Figur 15a,
Figur 16a
ebenfalls einen Ausschnitt aus einem Laufrad und einem Gehäuse eines Ölabscheiders mit zwei weiteren Ausführungen eines berührungslosen elektrischen Antriebes, wieder im Längsschnitt,
Figur 16b
einen Querschnitt durch das Laufrad mit seinem Antrieb gemäß der Schnittlinie XVIb - XVIb in Figur 16a,
Figur 17
den Gaseinlaß eines Ölabscheiders mit einem verstellbaren Drosselkörper, teils im Längsschnitt, teils in Ansicht, mit zwei unterschiedlichen Stellungen des Drosselkörpers,
Figur 18
eine schematische Darstellung eines Ölabscheiders mit einer zugehörigen Brennkraftmaschine, mit zugehörigen Gasführungskanälen und mit einem zugehörigen Regel- oder Steuergerät,
Figur 19
eine aus zwei identischen Ölabscheidern zusammengestellte modulare Ölabscheideeinrichtung,
Figur 20
einen Ölabscheider mit einem geänderten elektrischen Antrieb, im Längsschnitt, teils in Ansicht und
Figur 21
einen Ölabscheider, wieder teils im Längsschnitt, teils in Ansicht, der mit einer Konditionierungseinrichtung ausgestattet ist.
Das in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines Ölabscheiders 1 umfaßt ein Gehäuse 10, das aus zwei Gehäuseteilen 11, 12 gebildet ist. Die Gehäuseteile 11, 12 liegen entlang einer Trennebene 10' unter Zwischenlage eines Dichtelements dichtend aneinander an und sind in geeigneter Weise miteinander verbunden, beispielsweise mittels Schrauben.
Im Inneren des Gehäuses 10 ist ein Laufrad 2 drehbar auf einer gehäusefesten Welle 17 gelagert, wozu hier ein Gleitlager 24 dient, das zwischen der gehäusefesten Welle 17 und einer einen Teil des Laufrades 2 bildenden Nabe 21 angeordnet ist.
Das Laufrad 2 besitzt eine Grundscheibe 22, die mit in Umfangsrichtung beabstandeten Schaufeln 20 besetzt ist.
Mittels eines berührungslosen elektrischen Antriebes 3 ist das Laufrad 2 im Inneren des Gehäuses 10 in Drehung versetzbar.
Links in Figur 1 weist das Gehäuse 10 einen Einlaß 13 für von Ölnebel zu befreiendem Kurbelgehäuseentlüftungsgas auf, das in Richtung des im Einlaß 13 eingezeichneten Pfeils zuströmt.
Oben rechts in Figur 1 ist ein Auslaß 14 für gereinigtes Kurbelgehäuseentlüftungsgas dargestellt, durch den das Gas in Pfeilrichtung abströmt.
Im Einlaß 13 ist bei dieser Ausführung des Ölabscheiders 1 ein verstellbares Drosselorgan 13' in Form einer verschwenkbaren Drosselklappe angeordnet, mit der der freie Durchlaßquerschnitt des Einlasses 13 für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas veränderbar ist.
Das zuströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas wird durch das Laufrad 2 bei dessen Drehung mittels des Drehantriebes 3 in Rotation versetzt, wodurch auf die im Kurbelgehäuseentlüftungsgas mitgeführten Öltröpfchen eine Zentrifugalkraft ausgeübt wird. Dabei wirkt das Laufrad 2 mit seinen Schaufeln 20 zugleich als Zentrifugalrotor und als Verdichter, wobei letzterer zur Erzeugung einer Förderwirkung auf das Gas in Richtung vom Einlaß 13 zum Auslaß 14 dient.
Die durch die Zentrifugalkraft beaufschlagten Öltröpfchen gelangen radial nach außen und schlagen sich an einer an der Innenseite des Gehäuses 10 ausgebildeten Ölniederschlags- und Sammelfläche 15 ab. Von dort strömen die niedergeschlagenen Öltröpfchen unter Schwerkraftwirkung und unter der Wirkung eines Druckgefälles nach unten und verlassen durch einen am tiefsten Bereich des Gehäuses 10 vorgesehenen Ölauslaß 16 den Ölabscheider 1, üblicherweise in Richtung zu der Ölwanne einer zugehörigen, hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine.
Damit die durch die Zentrifugalkraft radial nach außen bewegten Öltröpfchen nicht in den Reingasauslaß 14 gelangen, mündet dieser radial nach innen versetzt hinter der Grundscheibe 22 sowie erhaben in das Innere des Gehäuses 10.
Wie zuvor schon erwähnt, dient ein berührungsloser elektrischer Antrieb 3 zur Erzeugung der Drehbewegung des Laufrades 20 um seine Drehachse 29. Im vorliegenden Beispiel ist der berührungslose elektrische Antrieb 3 durch einen Elektromotor 30 gebildet, der in einem eigenen Gehäusebereich 18 außerhalb des Inneren des Ölabscheiders 1 liegt. Über eine Motorwelle 31 ist mit dem Motor 30 eine Anordnung von Permanentmagneten 35 drehfest verbunden. Diese Anordnung von Permanentmagneten 35 rotiert bei eingeschaltetem Elektromotor 30 unmittelbar außenseitig von dem rechten Gehäuseteil 12 des Gehäuses 10. Gegenüber dieser Anordnung von Permanentmagneten 35 liegt im Inneren des Gehäuses 10 auf der Rückseite der Grundscheibe 22 eine Anordnung von zweiten Permanentmagneten 25, die drehfest mit dem Laufrad 2 verbunden, beispielsweise verklebt, sind. Da das Laufrad 2 zusammen mit seinen Magneten 25 drehbar auf der gehäusefesten Welle 17 gelagert ist, nimmt die so gebildete Magnetkupplung das Laufrad 2 bei eingeschaltetem Elektromotor 30 mit und sorgt so für die gewünschte Drehbewegung des Laufrades 2, ohne daß dafür eine Durchführung einer drehbaren Welle durch eine Wand des Gehäuses 10 erforderlich ist. Die für den Betrieb des Elektromotors 30 benötigte elektrische Energie wird über ein hier nur abschnittsweise dargestelltes elektrisches Kabel 34 zugeführt. Anstelle der Permanentmagnete 25, 35 können auch Hysteresematerialmagnete eingesetzt werden.
Figur 2 zeigt den Ölabscheider aus Figur 1, der nun um mehrere Komponenten ergänzt ist und bei dem der elektrische Antrieb 3 abgewandelt ist.
Das Gehäuse 10 mit seinen beiden Gehäuseteilen 11, 12 und der zwischen diesen verlaufenden Trennebene 10' entspricht der Ausführung gemäß Figur 1. Auch das Laufrad 2 ist identisch mit der Ausführung gemäß Figur 1.
Abweichend von der Figur 1 ist in Figur 2 im axial verlaufenden Einlaß 13 kein Drosselorgan vorgesehen. Dafür ist hier der Einlaß 13 mit zwei Sensoren 71 ausgestattet, mit denen die Temperatur und der Druck des Kurbelgehäuseentlüftungsgases im Einlaß 13 des Ölabscheiders 1 erfaßt werden können.
Alternativ kann der Einlaß 13 auch tangential angeordnet sein, wie durch gestrichelte Linien oben rechts von dem durchgehend gezeichneten Einlaß 13 angedeutet ist.
Der Auslaß 14 für gereinigtes Kurbelgehäuseentlüftungsgas geht hier, wie in Figur 1, tangential nach oben vom Gehäuse 10 ab. Neu ist in Figur 2, daß nun im Auslaß 14 ein verstellbares Drosselorgan 14', auch hier in Form einer verschwenkbaren Drosselklappe, angeordnet ist. In Strömungsrichtung des gereinigten Kurbelgehäuseentlüftungsgases hinter dem Drosselorgan 14' ist weiterhin ein Durchflußmeßsensor 72 angeordnet, der die Form eines vom strömenden Gas in Drehung versetzbaren Meßelements hat.
Alternativ kann als Durchflußmeßsensor auch der links oben in Figur 2 separat dargestellte Sensor 72' eingesetzt werden, der hier durch einen beheizten Draht gebildet ist, der sich entsprechend der jeweils vorliegenden Gasströmung mehr oder weniger stark abkühlt, wodurch dessen elektrischer Widerstand variiert.
Ganz rechts oben in Figur 2 ist am Auslaß 14 noch eine Sensoranordnung 71" vorgesehen, mit der die Temperatur und der Druck des gereinigten Kurbelgehäuseentlüftungsgases im Auslaß 14 erfaßbar sind.
Eine weitere Sensoranordnung ist rechts unten in Figur 2 am rechten Gehäuseteil 12 angeordnet und steht mit dem Inneren des Gehäuses 10 in Verbindung, um die darin herrschende Temperatur und den Druck des Kurbelgehäuseentlüftungsgases zu erfassen.
Sowohl die Sensoren 71, 71', 71'', 72 und 72' als auch das verstellbare Drosselorgan 14' stehen über gestrichelt dargestellte elektrische Leitungen mit einem Regel- oder Steuergerät 7 in Verbindung. Mittels dieses Regel- oder Steuergeräts 7 kann der Antrieb 3 des Ölabscheiders 1 so geregelt werden, daß stets eine möglichst gute Abscheideleistung und ein gewünschter Druck im Kurbelgehäuse einer zugehörigen Brennkraftmaschine, das mit dem Einlaß 13 verbunden ist, erreicht wird. Außerdem kann das verstellbare Drosselorgan 14' von dem Regel- oder Steuergerät 7 aus in geeigneter Weise verstellt werden.
Der Antrieb 3 ist bei dem Ölabscheider 1 gemäß Figur 2 nicht mit einem Elektromotor ausgeführt, sondern mit einer Spulenanordnung 33, die selbst feststehend angeordnet ist, aber ein rotierendes elektromagnetisches Feld erzeugen kann. Dieses rotierende elektromagnetische Feld wirkt durch eine Wandung des rechten Gehäuseteils 12 hindurch auf die am Laufrad 2 angebrachten Permanentmagnete 25, wodurch der Drehantrieb des Laufrades 2 bewirkbar ist. Auch der Antrieb 3 steht mit dem Regel- oder Steuergerät 7 in Verbindung. Zur Zuführung der elektrischen Energie zum Antrieb 3 dient auch hier ein nur abschnittsweise dargestelltes elektrisches Kabel 34.
Im Betrieb des Ölabscheiders 1 mit rotierendem Laufrad 2 wird das durch den Einlaß 13 zuströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas in eine starke Rotation versetzt, die durch Zentrifugalkraft die im Gas enthaltenden Öltröpfchen auf die Ölniederschlags- und Ölsammelfläche 15 befördert, von wo das niedergeschlagene Öl durch den Ölauslaß 16 abströmen kann.
Figur 3 der Zeichnung zeigt einen Blick in das Innere des Ölabscheiders 1 gemäß Figur 2 von links nach rechts bei entfernten linkem Gehäuseteil 11. Der Blick fällt nun auf den in Figur 2 rechten Gehäuseteil 12 und die Trennebene 10' mit dem darin angeordneten Laufrad 2..Im Zentrum des Laufrades 2 liegt senkrecht zur Zeichnungsebene dessen Drehachse 29. Im Hintergrund liegt die Grundscheibe 22 mit den auf dessen Vorderseite angeordneten, vorzugsweise einstückig ausgebildeten Schaufeln 20, die die für Verdichter typische Krümmung in ihrem Verlauf von radial innen nach radial außen aufweisen.
Links in Figur 3 ist im Inneren des Gehäuseteils 12 der Übergang in den Auslaß 14 erkennbar, der tangential nach oben führt.
Im Hintergrund hinter dem Laufrad 2 liegt die in gestrichelten Linien dargestellte Anordnung von hier insgesamt vier Permanentmagneten 25, die in regelmäßigem Abstand um die Drehachse 29 herum positioniert sind.
Um den Außenumfang des Gehäuseteils 12 herum verteilt sind hier in gestrichelten Linien noch drei optionale Befestigungslaschen dargestellt, die zur Montage des Ölabscheiders 1 beispielsweise an einer Brennkraftmaschine dienen.
Figur 4 zeigt einen zweistufigen Ölabscheider 1, der sich dadurch auszeichnet, daß er zwei Laufräder 2', 2 aufweist. Die beiden Laufräder 2', 2 sind hintereinander und um eine gemeinsame Drehachse 29 drehbar in dem hier aus drei Gehäuseteilen bestehenden Gehäuse 10 untergebracht. An der rechten Seite des Gehäuses 10 liegt der Einlaß 13 für zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas. Radial außen von den Schaufeln 20 des ersten Laufrades 2' liegt eine erste Ölniederschlags- und Ölsammelfläche 15, von der nach unten ein erster Ölauslaß 16 abgeht.
Aus einem ersten Bereich des Gehäuses 10, in dem das Laufrad 2' angeordnet ist, führt eine Überleitöffnung 113 in einen zweiten Teil des Gehäuses 10, in dem das zweite Laufrad 2 angeordnet ist. Auch dieses Laufrad 2 besitzt Schaufeln 20. Radial außen von diesen Schaufeln 20 befindet sich auch hier eine Ölniederschlags- und Ölsammelfläche 15, die ebenfalls nach unten hin in einen Ölauslaß 16 mündet.
Links oben in Figur 4 ist der Auslaß 14 für das entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas erkennbar.
Der Antrieb der beiden Laufräder 2', 2 erfolgt hier gemeinsam ebenfalls wieder über einen berührungslosen Antrieb, wozu das in Figur 4 linke Laufrad 2 mit einer Anordnung mit Permanentmagneten 25 ausgestattet ist, wie früher schon erläutert. Die Laufräder 2', 2 sind miteinander verdrehfest verbunden.
Zur Lagerung der Laufräder 2', 2 dienen Lager 24, 24', mittels denen die Laufräder 2', 2 auf der gehäusefesten Welle 17 gelagert sind.
Um eine günstige Strömungsführung im Bereich des Einlasses 13 zu erhalten, ist das dort liegende Laufrad 2' mit einer Nabe 21' ausgebildet, die zum Einlaß 13 hin in ihrem Durchmesser stetig kleiner wird. Außerdem ist die Nabe 21' als Vorläufer 26 ausgebildet, wobei die Schaufeln des Vorläufers 26 eine günstige Überleitung des zuströmenden Gases zu den Schaufeln 20 des Laufrades 2' bewirken. An ihrer in Figur 4 jeweils linken Seite besitzen beide Laufräder 2', 2 je eine tragende Grundscheibe 22.
Figur 5 zeigt einen Ölabscheider 1, der dadurch gekennzeichnet ist, daß es sich hier um einen zweiflutigen Ölabscheider 1 handelt. Dieser Ölabscheider 1 ist spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufenden Mittelebene ausgebildet und besitzt links und rechts je einen Einlaß 13 für zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas. Das Gehäuse 10 des Ölabscheiders 1 besitzt zwei Gehäusehälften, wobei in jeder Hälfte jeweils ein Laufrad 2 angeordnet ist, wobei auch die Laufräder 2 spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Nach oben hin münden die Innenräume der beiden Teile des Gehäuses 10 in einen gemeinsamen Auslaß 14 für das entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas.
Die beiden Laufräder 2 sind auch hier wieder auf einer gehäusefesten gemeinsamen Welle 17 mit Hilfe von Lagern 24 drehbar gelagert. Der Antrieb der Laufräder 2 erfolgt auch hier wieder berührungslos mittels eines elektrischen Antriebes 3. In einer Zwischenwand zwischen den beiden Teilen des. Gehäuses 10 sind Spulen 33 angeordnet, die über eine elektrische Leitung 34 mit einer geeigneten Spannung versorgt werden. In den beiden Laufrädern 2 sind in Gegenüberstellung zu den Spulen 33 wieder Permanentmagnete 25 angeordnet, die den laufradseitigen Teil des Antriebes 3 bilden.
Radial außen von den Flügeln 20 jedes Laufrades 2 ist auch hier wieder je eine Ölniederschlags- und Ölsammelfläche 15 an der Innenseite des jeweils zugehörigen Teils des Gehäuses 10 ausgebildet. Jeweils unten münden diese Flächen 15 in je einen Ölauslaß 16.
Figur 6 zeigt einen Ölabscheider 1, bei dem zwischen dem Auslaß 14 und dem Einlaß 13 für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas eine Rückführleitung 19 vorhanden ist. Im Verlauf dieser Rückführleitung 19 ist ein verstellbares Drosselorgan 19' in Form einer verschwenkbaren Drosselklappe angeordnet. Mit diesem Drosselorgan 19' läßt sich der Durchlaßquerschnitt der Rückführleitung 19 nach Bedarf einstellen oder ganz verschließen. Über diese Rückführleitung 19 kann zumindest ein Teil des aus dem Ölabscheider 1 kommenden Kurbelgehäuseentlüftungsgases vom Auslaß 14 wieder zum Einlaß 13 geführt werden, so daß ein Teil des Gases den Ölabscheider 1 mehrfach durchläuft.
Der Ölabscheider 1 an sich ist in Figur 6 nur in Außenansicht dargestellt, so daß nur das Gehäuse 10 mit dem rechts daran angesetzten Antrieb 3 sichtbar ist. Das im Inneren des Gehäuses 10 angeordnete Laufrad 2 ist in gestrichelten Linien angedeutet.
Figur 7 zeigt in der linken und in der rechten Hälfte je eine Ausführung des Laufrades 2.
Links von der Mittellinie, die hier gleichzeitig die Drehachse 29 des Laufrades 2 ist, ist das Laufrad 2 als offenes Laufrad ausgeführt, wobei die Schaufeln 20 radial außen frei enden. Den radial inneren Teil des Laufrades 2 bildet die Nabe 21, in deren in Figur'7 unterem Teil die Anordnung von Permanentmagneten 25 vorgesehen ist. Radial außen von den Permanentmagneten 25 liegen die Spulen 33 als Teil des Antriebes, wobei hier eine Spule 33 sichtbar ist.
In der rechten Hälfte der Figur 7 ist das Laufrad 2 als geschlossenes Laufrad ausgebildet. Dabei sind die Schaufeln 20 an ihrem von der Nabe 21 entfernt liegenden Ende über eine umlaufende Deckscheibe 122 miteinander verbunden.
Unten in Figur 7 besitzt das rechte Laufrad 2 eine Grundscheibe 22, in der die Permanentmagnete 25 angebracht sind. Unterhalb dieser Permanentmagnete 25 liegt eine der Spulen 33 als Teil des berührungslosen elektrischen Antriebes des Laufrades 2.
Die sich einstellenden Strömungen des Kurbelgehäuseentlüftungsgases bei diesen beiden Laufrädern sind jeweils durch Strömungspfeile angedeutet.
Figur 8 zeigt einen Ölabscheider 1, für den charakteristisch ist, daß er neben dem Laufrad 2 zuströmseitig einen Vorläufer 26 und abströmseitig Nachleitschaufeln 28' aufweist.
Ganz links in Figur 8 ist der Einlaß 13 für das zu entölende Kurbelgehäuseentlüftungsgas sichtbar. In Strömungsrichtung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases folgt danach der Vorläufer 26, der schon für einen Strömungsdrall des Kurbelgehäuseentlüftungsgases im Sinne des eingezeichneten schraubenlinienförmigen Strömungspfeils sorgt.
Weiter in Strömungsrichtung folgen dann die Schaufeln 20 des Laufrades 2, das auch hier wieder auf einer gehäusefesten Welle 17 mit Hilfe von Gleitlagern 24, 24' drehbar gelagert ist.
Radial außen von den Schaufeln 20 liegt als innere Oberfläche des Gehäuses 10 die Ölniederschlags- und Ölsammelfläche 15, die ganz unten mit dem Ölauslaß 16 verbunden ist. Da die untere Begrenzung des Inneren des Ölabscheiders 1, die durch das Gehäuse 10 gebildet ist, ein stetiges Gefälle in Strömungsrichtung aufweist, gelangt auch Öl, das sich schon im Bereich des Vorläufers 26 an der inneren Oberfläche des Gehäuses 10 niedergeschlagen hat, durch Schwerkraftwirkung und durch die mitreißende Wirkung der Gasströmung zum Auslaß 16.
Weiter in Strömungsrichtung folgt nach den Schaufeln 20 die Anordnung von Nachleitschaufeln 28', die für einen günstigen Strömungsübergang des Gases in den Auslaß 14, der hier oben am Gehäuse 10 liegt, sorgen.
Ganz rechts in Figur 8 ist der berührungslose elektrische Antrieb 3 erkennbar, der in einem eigenen Gehäuseteil 18 untergebracht ist. Zur elektrischen Energieversorgung dient auch hier wieder eine elektrische Leitung 34. Im Inneren des Gehäuseteils 18 liegt eine drehfest mit einer Motorwelle 31 des Motors 30 verbundene Scheibe 32, in der eine Anordnung von Permanentmagneten 35 untergebracht ist. Gegenüber von diesen Permanentmagneten 35 liegen, durch eine einen Teil des Gehäuses 10 bildende Wand getrennt, die Permanentmagnete 25 des Laufrades 2.
Figur 9 zeigt eine Ausführung des Ölabscheiders 1, für die charakteristisch ist, daß sie Heizeinrichtungen 6, 6' aufweist.
Ganz rechts in Figur 9 ist der Einlaß 13 für das zu entölende Kurbelgehäuseentlüftungsgas sichtbar. Das Gehäuse 10 des Ölabscheiders 1 besteht hier wieder aus zwei Gehäuseteilen 11, 12, die entlang einer Trennebene 10' miteinander verbunden sind. Das Laufrad 2 im Inneren des Gehäuses 10 ist hier wieder auf einer gehäusefesten Welle 17 mit Hilfe von Gleitlagern 24, 24' drehbar gelagert. Vor den Schaufeln 20 des Laufrades 2 ist auch hier ein Vorläufer 26 vorgesehen, der mit einem Teil der Nabe 21 des Laufrades 2 verbunden ist. Dieser Teil der Nabe 21 ist wiederum mit dem übrigen Laufrad 2 fest verbunden, beispielsweise verschweißt.
Radial außen von den Schaufeln 20 ist auch hier wieder die Ölniederschlags- und Ölsammelfläche 15 vorhanden, die ganz unten in den Ölauslaß 16 übergeht.
Eine erste Heizeinrichtung 6 ist außenseitig am unteren Teil des Gehäuses 10 im Bereich der Ölniederschlags- und Ölsammelfläche 15 vorgesehen. Hiermit kann die Fläche 15 des Gehäuseinneren erwärmt werden, an der sich das Öl niederschlägt, wodurch das Öl fließfähiger wird und schneller zum Auslaß 16 strömt.
Eine zweite Heizeinrichtung 6' ist im Inneren der gehäusefesten Welle 17 vorgesehen und dient dazu, im Bereich der Lager 24, 24' zur Schmierung vorhandene Schmierstoffe zu erwärmen und dadurch die Lagerreibung in den Lagern 24, 24' zu reduzieren. Hierdurch wird bei vorgegebener Antriebsleistung eine höhere Drehzahl des Laufrades 2 erreicht.
Ganz links in Figur 9 ist noch ein kleiner Teil des Gehäuseteils 18 für die Aufnahme des berührungslosen elektrischen Antriebes erkennbar. In der links liegenden Grundscheibe 22 des Laufrades 2 sind zwei der Permanentmagnete 25 für den Drehantrieb des Laufrades 2 erkennbar.
Figur 10 zeigt einen Ausschnitt aus einem Ölabscheider 1, bei dem im Einlaß 13 eine Anordnung aus verstellbaren Vorleitschaufeln 28 vorgesehen ist. Die Anordnung umfaßt beim dargestellten Beispiel insgesamt vier Vorleitschaufeln 28, die im Abstand von 90° über den Einlaß 13 um die Drehachse 29 herum angeordnet sind und radial nach außen weisen.
Zur Verstellung der Vorleitschaufeln 28 dient ein Aktor 5 in Form eines elektrischen Stellantriebes, der oben in Figur 10 teilweise dargestellt ist. Über eine Welle 50 wird eine von dem Stellantrieb 5 hervorgerufene Verstellbewegung auf die einzelnen Vorleitschaufeln 28 synchron übertragen. Damit keine Nebenstromwege für Gase in den Einlaß 13 hinein oder aus dem Einlaß 13 heraus im Bereich der Welle 50 entstehen können, ist diese über ein gasdichtes Gehäuse 51 abgedichtet.
Je nach Stellung der Vorleitschaufeln 28 kann mit diesen das zuströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas mit einem Strömungsdrall beaufschlagt werden, der die weitere Strömungsführung im Bereich der Schaufeln 20 des Laufrades 2 günstig beeinflußt. Von dem Laufrad 2 ist in Figur 10 nur ein kleiner, nahe dem Einlaß 13 liegender Teil sichtbar. Im Zentrum des Laufrades 2 und seiner Schaufeln 20 liegt die gehäusefeste Welle 17, auf der das Laufrad 2 um seine Drehachse 29 mit Hilfe des hier sichtbaren Lagers 24' und eines weiteren, nicht sichtbaren Lagers drehbar gelagert ist.
Figur 11 zeigt eine Ausführung des Ölabscheiders 1, der zum Teil in die Ventilhaube 40' einer zugehörigen Brennkraftmaschine 4 räumlich integriert ist. In der Ventilhaube 40' sind dabei der Einlaß 13, der Ölauslaß 16 und der das Laufrad 2 aufnehmende Teil des Gehäuses ausgebildet.
Das Laufrad 2 besitzt hier in seinem Zentrum eine Nabe 21, die nach links hin in eine Grundscheibe 22 übergeht. Mit der Nabe 21 und der Grundscheibe 22 sind die Schaufeln 20 einstückig ausgeführt. Auch sind hier wieder in der Grundscheibe 22 die Permanentmagnete 25 als laufradseitiger Teil des berührungslosen Antriebes 3 angebracht.
Radial außen von den Schaufeln 20 liegt innerhalb der Ventilhaube 40' die Ölniederschlags- und Ölsammelfläche 15, von der unten rechts in Figur 11 der Ölauslaß 16 wegführt.
Die Ausnehmung in der Ventilhaube 40', in der das Laufrad 2 angeordnet ist, ist nach außen hin, d.h. in Figur 11 nach links hin, durch einen plattenförmigen Teil des Gehäuses 10 dicht verschlossen. An der Außenseite, in Figur 11 also an der linken Seite, dieses plattenförmigen Gehäuseteils liegt der Antrieb 3, der über die elektrische Leitung 34 mit elektrischer Energie versorgbar ist. Unten geht der Gasauslaß 14 für das gereinigte Kurbelgehäuseentlüftungsgas ab. Dabei verläuft der Gasauslaß 14 über einen Teil seiner Länge durch den außerhalb der Ventilhaube 40' liegenden Teil des Gehäuses 10 des Ölabscheiders 1. Das freie Ende des Gasauslasses 14 ist hier als Schlauchanschlußstutzen ausgebildet, an den ein Schlauch zur Weiterführung des entölten Kurbelgehäuseentlüftungsgases anschließbar ist.
Figur 12 zeigt in ihrer linken und in ihrer rechten Hälfte zwei Ausführungen des Ölabscheiders 1, die jeweils mit einem konventionellen Ölabscheider 8 bzw. 8' in Reihe geschaltet sind.
Oben in Figur 12 liegt das Laufrad 2 mit seinen Schaufeln 20 innerhalb des Gehäuses 10, wobei hier die Drehachse 29 des Laufrades 2 vertikal verläuft. Radial außen von den Schaufeln 20 des Laufrades 2 ist auch hier die innere Oberfläche des Gehäuses 10 als Ölniederschlags- und Ölsammelfläche 15 ausgebildet und mit einem links oben in Figur 12 sichtbaren Ölauslaß 16 verbunden. Der Auslaß 14 für das gereinigte Kurbelgehäuseentlüftungsgas liegt rechts oben an der Oberseite des Gehäuses 10. Die bisher beschriebenen Teile des Ölabscheiders 1 sind für die beiden in Figur 12 gezeigten Ausführungen identisch.
Dem in der linken Hälfte der Figur 12 gezeigte Ölabscheider 1 ist als konventioneller Ölabscheider 8 ein Gestrickkörper 81 vorgeschaltet, der im Inneren eines topfförmigen unteren Gehäuseteils angeordnet ist. Der Einlaß 13 für das zu entölende Kurbelgehäuseentlüftungsgas mündet seitlich von links her in diesen unteren Gehäuseteil. Auf seinem Weg in den Bereich des Laufrades 2 muß das Kurbelgehäuseentlüftungsgas mit seinem vollen Volumenstrom zunächst zwangsweise den Gestrickkörper 81 durchströmen, wobei schon eine erste Abscheidung von Öltröpfchen erfolgt. Das im Gestrickkörper 81 abgeschiedene Öl fließt unter Schwerkraftwirkung nach unten und dort über einen Ölabfluß 80 ab, beispielsweise in die Ölwanne einer zugehörigen Brennkraftmaschine.
Nach dem Durchströmen des Gestrickkörpers 81 gelangt das nun bereits teilweise entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas in den Bereich des Laufrades 2. Dieses sorgt zum einen durch Zentrifugalkraft für eine weitere Abscheidung von Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas und zum anderen durch seine Förderwirkung für eine Aufhebung des durch den Gestrickkörper 81 verursachten Differenzdrucks. Abschließend verläßt das entölte Gas den Ölabscheider 1 durch den Gasauslaß 14.
In der rechten Hälfte der Figur 12 ist der vorgeschaltete konventionelle Ölabscheider 8' durch einen Zyklon gebildet. Durch einen rechts oben im Bereich dieses Zyklons liegenden tangentialen Einlaß 13 gelangt das zu entölende Kurbelgehäuseentlüftungsgas in das Innere des Ölabscheiders 8' und wird darin in eine rotierende Wirbelströmung versetzt. Hierdurch wird schon ein Teil der Öltröpfchen durch Zentrifugalkraft nach außen geschleudert und abgeschieden. Von der inneren Oberfläche des als Zyklon ausgebildeten Ölabscheiders 8' fließt das niedergeschlagene Öl unter Schwerkraftwirkung nach unten zu dem ganz unten vorgesehenen Ölabfluß 80'. Das Kurbelgehäuseentlüftungsgas gelangt durch eine zentrale Überströmöffnung aus dem Ölabscheider 8' nach oben in den Bereich des Laufrades 2, das auch hier zum einen für eine weitere Ölabscheidung und zum anderen durch seine Förderwirkung für eine Aufhebung des durch den Zyklon verursachten Differenzdrucks sorgt.
Figur 13 zeigt zwei Ausführungen eines zweistufigen Ölabscheiders 1, wobei jeweils eine Ausführung in der oberen und in der unteren Hälfte der Figur 13 dargestellt ist.
In der oberen Hälfte der Figur 13 ist das in Strömungsrichtung gesehen erste Laufrad 2' mit einem mitrotierenden Filterkörper 27 versehen, der von dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas in Radialrichtung durchströmbar ist, wie durch die Strömungspfeile angedeutet ist.
Aus dem Bereich des ersten Laufrades 2' gelangt das nun teilweise entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas durch die Überleitöffnung 113 in den Bereich des zweiten Laufrades 2, das ohne einen mitrotierenden Filterkörper ausgeführt ist.
Die beiden Laufräder 2', 2 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 10 angeordnet, das hier eine bis auf die Überleitöffnung 113 geschlossene Trennwand zwischen den beiden Laufrädern 2', 2 aufweist.
Radial außen von jedem Laufrad 2', 2 liegt wieder je eine Ölniederschlags- und Ölsammelfläche 15, die nach unten hin in jeweils einen Ölauslaß 16 mündet.
Bei dem in der unteren Hälfte der Figur 13 gezeigten Beispiel des Ölabscheiders 1 ist das in Strömungsrichtung gesehen erste Laufrad 2' mit einem Vorläufer 26 mit kurzen Schaufeln ausgestattet. Weiter in Strömungsrichtung folgt danach ein mit dem Laufrad 2' rotierender Filterkörper 27, der hier im wesentlichen in Axialrichtung von dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas durchströmbar ist. Hierzu ist die Grundscheibe 22' des Laufrades 2' gasdurchlässig, z.B. mit Bohrungen, ausgeführt. Außerdem ist die in Figur 13 linke Seite der Grundscheibe 22' mit Verdichterschaufeln 20' besetzt, die zur Erzeugung der gewünschten Förderwirkung und gleichzeitig auch zur Beaufschlagung des aus der Grundscheibe 22' austretenden Kurbelgehäuseentlüftungsgases mit einer Zentrifugalkraft dienen.
Das zweite Laufrad 2 ist bei der Ausführung des Ölabscheiders 1 gemäß der unteren Hälfte der Figur 13 mit dem Laufrad 2 gemäß der oberen Hälfte von Figur 13 identisch.
Der Gasauslaß 14 für das gereinigte Kurbelgehäuseentlüftungsgas befindet sich links oben im Bereich des Gehäuses 10 und hat hier eine axiale Abströmrichtung für das gereinigte Gas. Alternativ kann der Auslaß 14 auch tangential vom linken oberen Bereich des Gehäuses 10 abgehen, wie durch gestrichelte Linien oben in Figur 13 angedeutet ist.
Figur 14 zeigt ein geschlossenes Laufrad 2, bei dem charakteristisch ist, daß es eine Luftlagerung aufweist.
Das Laufrad 2 besitzt einen Nabenteil 21, der konzentrisch zur Drehachse 29 angeordnet ist. Mit einem gebogenen Verlauf geht vom Nabenteil 21 die Grundscheibe 22 radial nach außen. Die Schaufeln 20 folgen diesem Verlauf, so daß die axial zuströmenden Kurbelgehäuseentlüftungsgase in eine radiale Richtung umgelenkt werden.
Konzentrisch zur Drehachse 29 ist hier eine gehäusefeste Welle 17 vorgesehen, die in ihrem Inneren hohl ist und dort einen Luftkanal 117 bildet. Von diesem Luftkanal 117 gehen mehrere Querbohrungen 117' ab, die zum Außenumfang der Welle 17 führen. Auf dem Außenumfang der Welle 17 sind im Bereich der Querbohrungen 117' hülsenförmige Lager 24, 24' vorgesehen. Mittels Einführens von Druckluft durch den Luftkanal 117 und die Querbohrungen 117' in den Spaltbereich zwischen der Welle 17 und den Lagern 24, 24' wird dort ein Luftkissen ausgebildet, das für eine besonders niedrige Lagerreibung sorgt. Damit wird bei vorgegebener Antriebskraft eine besonders hohe Drehzahl des Laufrades 2 erreicht.
Die Figuren 15a und 15b zeigen im Längsschnitt und im Querschnitt zwei Ausführungen des Laufrades 2 mit einem in den Bereich der Nabe 21 integrierten berührungslosen Antrieb 3 mit Magnetlagern für das Laufrad 2. Dabei ist je eine Ausführung in der oberen und in der unteren Hälfte der Figur 15a und der Figur 15b gezeigt.
Das Laufrad 2 besitzt in beiden Ausführungen einen Nabenteil 21, der sich zu dem hier links liegenden Einlaß, der nicht dargestellt ist, stetig verjüngt. Nach rechts hin geht der Nabenbereich 21 in die Grundscheibe 22 über. Im Übergangsbereich vom Nabenteil 21 zur Grundscheibe 22 sind die Schaufeln 20 des Laufrades 2 angeordnet. Das Laufrad 2 ist hier mit einer drehbaren Welle 17' verbunden, die außerhalb des Laufrades in hier nicht dargestellter Art und Weise drehbar gelagert ist.
Bei dem in der oberen Hälfte der Figur 15a und der Figur 15b gezeigten Ausführung bildet das Gehäuse 10 des Ölabscheiders einen ringspaltförmigen Raum, der die Welle 17' umgibt. In diesem ringspaltförmigen Raum sind die Spulen 33 des berührungslosen elektrischen Antriebes 3 untergebracht und über elektrische Leitungen 34 mit elektrischer Energie versorgbar.
Bei der Ausführung gemäß der unteren Hälfte von Figur 15a und Figur 15b bildet das Gehäuse 10 einen zur Welle 17' hin offenen Aufnahmebereich für die Spulen 33, wodurch hier die Spulen 33 nur mit einem geringen Luftspalt von der Welle 17 beabstandet sind.
In Inneren der Welle 17' sind über deren Umfang verteilt in Gegenüberstellung zu den Spulen 33 Permanentmagnete 25 eingesetzt, die in Verbindung mit den Spulen 33 den berührungslosen elektrischen Antrieb 3 bilden.
Die Figuren 16a und 16b zeigen in gleicher Darstellungsweise wie die Figuren 15a und 15b zwei weitere Ausführungen des Laufrades 2 mit berührungslosem elektrischem Antrieb 3.
Das Laufrad 2 ist bei allen Ausführungen hier wieder mit einem anströmseitig gerundeten und ansonsten hohlzylindrischen Nabenteil 21 ausgeführt, der nach rechts hin in die Grundscheibe 22 übergeht. Die Schaufeln 20 sind mit dem hohlzylindrischen Teil der Nabe 21 und der Grundscheibe 22 einstückig ausgebildet.
Zur Lagerung des Laufrades 2 dient hier eine gehäusefeste, feststehende Welle 17.
In der in der oberen Hälfte von Figur 16a und 16b dargestellten Ausführung sitzt außen auf der gehäusefesten Welle 17 eine Anordnung von Elektromagneten 33, die über elektrische Leitungen 34 mit elektrischer Energie versorgbar sind. Radial nach außen folgt auf diese Anordnung der Magnete 33 eine hülsenförmige Anordnung der Permanentmagnete 25, wobei hier ein kleiner Bewegungsspalt freigehalten ist. Die hülsenförmige Anordnung der Permanentmagnete 25 ist an ihrem Außenumfang verdrehfest mit dem Innenumfang der Nabe 21 des Laufrades 2 verbunden. Dabei bildet die hülsenförmige Anordnung der Permanentmagnete 25 mit der Spulenanordnung 33 ein Gleitlager und zugleich den berührungslosen elektrischen Antrieb 3.
In der unteren Hälfte von Figur 16a und 16b ist die Anordnung der elektromagnetischen Spulen an der Innenseite der hohlen gehäusefesten Welle 17 angebracht. Radial außen von der hohlen Welle 17 liegt auch hier wieder eine hülsenförmige Anordnung von Permanentmagneten 25, die auch hier wieder mit dem Innenumfang des hohlen Nabenteils 21 des Laufrades 2 verdrehfest verbunden ist. Dabei liegt zwischen der hülsenförmigen Anordnung der Permanentmagnete 25 und dem Außenumfang der Welle 17 ein Bewegungsspalt vor, wodurch hier ein Gleitlager für die drehbare Lagerung des Laufrades 2 gebildet wird.
Figur 17 zeigt einen Ausschnitt aus einem Ölabscheider, wobei der Ausschnitt den Einlaß 13 und einen kleinen Teil des Laufrades 2 zeigt. Wesentlich ist hier, daß innerhalb des Einlasses 13 ein in dessen Axialrichtung verstellbarer Drosselkörper 131 angeordnet ist. Dabei ist der Drosselkörper 131 in der oberen und in der unteren Hälfte der Figur 17 in zwei unterschiedlichen Stellungen gezeigt.
In der unteren Hälfte der Figur 17 hat der Drosselkörper 131 seine Öffnungsposition eingenommen, in der er nach links, also in Richtung zum Einlaß 13, von dem Laufrad 2 wegbewegt ist. Dadurch ist der Außenumfang des Drosselkörpers 131 von einer Stirnkante 130' einer konzentrischen Zwischenwand 130 entfernt. Radial innen von dieser konzentrischen Zwischenwand 130 verläuft der Weg des Kurbelgehäuseentlüftungsgases in den Bereich des Laufrades 2. Außerhalb dieser konzentrischen Zwischenwand 31 verläuft ein Ringkanal 132 als Nebenstromkanal, der den Bereich des Laufrades 2 umgeht.
In der in Figur 17 in der unteren Hälfte gezeigten Stellung des Drosselkörpers 131 strömt der größte Teil des Kurbelgehäuseentlüftungsgases zum Laufrad 2, wo die Ölabscheidung in zuvor beschriebener Art und Weise erfolgt.
In der in der oberen Hälfte von Figur 17 gezeigten Stellung des Drosselkörpers 131 liegt dieser mit seinem Außenumfang an der freien Stirnkante 130' der konzentrischen Zwischenwand 130 an, so daß der Strömungsweg für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas in den Bereich des Laufrades 2 versperrt ist. Die gesamte Menge des Kurbelgehäuseentlüftungsgases strömt nun also durch den Nebenstromkanal 132.
Links in Figur 17 ist in gestrichelten Linien noch eine alternative Form des verstellbaren Drosselkörpers als Drosselkörper 131' angedeutet.
Zur Führung der verstellbaren Drosselkörper 131, 131' ist die Welle 17 aus dem Laufrad 2 nach links, also in Richtung zum Einlaß 13, verlängert, wobei der Drosselkörper 131, 131' in seinem Zentrum hohl ist und so auf der Welle 17 axial verschiebbar ist.
Der Drosselkörper 131, 131' bildet bei dieser Ausführung also ein kombiniertes Drossel- und Ventilorgan 13''. Die Schließstellung der Drosselkörper 131, 131' kann beispielsweise als Absperrfunktion zur Vermeidung eines unerwünschten Kamineffekts bei stillstehender Brennkraftmaschine genutzt werden.
Figur 18 zeigt ein Beispiel für das Zusammenwirken eines Ölabscheiders 1 mit einer Brennkraftmaschine 4 und zugehörigen weiteren Teilen.
Die Brennkraftmaschine 4 besitzt ein Kurbelgehäuse 40, von dem eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 43 abgeht. Über ein Drosselorgan 13' führt diese Leitung 43 zum Einlaß 13 des Ölabscheiders 1.
Im Ölabscheider 1, der hier nur schematisch dargestellt ist, befindet sich das Laufrad 2. Links am Ölabscheider 1 ist der Auslaß 14 für das entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas angeordnet. Über ein weiteres Drosselorgan 14' ist der Auslaß 14 mit einer weiteren Gasleitung 44 verbunden. Diese Gasleitung 44 mündet in eine Ansaugleitung 41, durch welche der Brennkraftmaschine 4 die für die Verbrennung benötigte Luft zugeführt wird. Durch eine Abgasleitung 42 verlassen die Verbrennungsabgase die Brennkraftmaschine 4.
Am unteren Teil des Ölabscheiders 1 liegt der Ölauslaß 16, der über eine Ölrückführleitung 45 mit dem Kurbelgehäuse 40 der Brennkraftmaschine 4 verbunden ist. Durch diese Ölrückführleitung 45 wird das abgeschiedene Öl in den Ölsumpf im Kurbelgehäuse 40 zurückgeleitet.
Weiter zeigt die Figur 18 eine Rückführleitung 19, die vom Auslaß 14 zum Einlaß 13 des Ölabscheiders 1 führt. Im Verlauf dieser Rückführleitung 19 ist ein Rückschlagventil 19' vorgesehen, das eine Gasströmung nur in der Richtung vom Auslaß 14 zum Einlaß 13 und damit eine Reinigung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases in einem "kleinen" Kreislauf erlaubt.
Wie in gestrichelten Linien angedeutet ist, kann alternativ die Rückführleitung 19 auch statt zum Einlaß 13 zum Kurbelgehäuse 40 der Brennkraftmaschine 4 geführt sein. Auch bei dieser alternativen Führung der Rückführleitung 19 ist in deren Verlauf das Rückschlagventil 19' zur Festlegung der gewünschten Strömungsrichtung vorgesehen, wie ebenfalls in gestrichelten Linien angedeutet ist. In dieser Ausführung ist eine Reinigung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases in einem "größeren" Kreislauf, der das Kurbelgehäuse 40 einschließt, möglich. Diese Betriebsweise ist z.B. nach einem Abstellen der Brennkraftmaschine 4 in einem zeitlich begrenzten Nachlauf des Ölabscheiders 1 sinnvoll.
Schließlich zeigt die Figur 18 noch ein Regel- oder Steuergerät 7, das über elektrische Leitungen mit Sensoren und Aktoren in Verbindung steht. Sensoren können beispielsweise Elemente zur Erfassung der Drehzahl des Laufrades 2 oder zur Erfassung von Gastemperaturen vor oder im oder hinter dem Ölabscheider 1 oder zur Erfassung von Gasdrücken vor oder im oder hinter dem Ölabscheider 1 sein. Aktoren sind hier Stellantriebe für die verstellbaren Drosselorgane 13', 14' sowie ein variabler Antrieb des Laufrades 2 des Ölabscheiders 1, die mittels des Regel- oder Steuergeräts 7 nach Maßgabe der erfaßten Meßwerte in gewünschter Weise in ihrem Zustand oder ihrer Stellung beeinflußt werden können. Ziel dieser Maßnahmen ist es, zum einen eine möglichst weitgehende Ölabscheidung aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas zu erreichen und zugleich den Druck im Kurbelgehäuse 40 der Brennkraftmaschine 4 innerhalb vorgegebener Grenzwerte zu halten.
Zur Anzeige des ordnungsgemäßen Zustandes bzw. zur Anzeige von Fehlern kann dem Regel- oder Steuergerät 7 eine ständig angeschlossene, von einem Fahrzeugführer wahrnehmbare oder eine nur im Rahmen einer Prüfung und Wartung anzuschließende, vom Wartungspersonal ablesbare Diagnose-Anzeige 70 zugeordnet sein.
Wie links unten in Figur 18 angedeutet ist, kann auch eine Anordnung mit zwei Ölabscheidern 1 eingesetzt werden, falls entsprechend große Mengen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas zu entölen sind. Dabei kann der Einsatz von zwei kleineren Ölabscheidern 1 günstiger sein als der Einsatz eines einzelnen, entsprechend größeren Ölabscheiders.
Figur 19 zeigt in schematischer Darstellung eine Ölabscheideeinrichtung mit zwei untereinander identischen Ölabscheidern 1, die zueinander parallel geschaltet sind.
Jeder Ölabscheider 1 besitzt wieder ein Laufrad 2 sowie je einen Einlaß 13 für zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas, einen Auslaß 14 für das entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas und einen Ölauslaß 16 für das abgeschiedene Öl.
Der Einlaß 13 ist jeweils mit einem Rohrleitungsabschnitt 43' verbunden. Auf der anderen Seite ist jeder Ölabscheider mit je einem Rohrleitungsabschnitt 41' verbunden, der seinerseits über einen Leitungsabschnitt 44 mit dem Auslaß 14 des Ölabscheiders 1 verbunden ist. Der Auslaß 16 jedes Ölabscheiders 1 ist mit je einem Rohrleitungsabschnitt 45' verbunden. Die Rohrleitungsabschnitte 41', 43' und 45' der parallel geschalteten Ölabscheider 1 verlaufen jeweils in Flucht miteinander und sind an ihren Enden mit Verbindungsflanschen 141, 143, 145 ausgestattet. Über diese Verbindungsflansche 141, 143, 145 kann eine beliebige Anzahl von Ölabscheidern 1 miteinander zu der Ölabscheideeinrichtung mit der gewünschten Anzahl von parallel geschalteten Ölabscheidern 1 verbunden werden.
Ganz rechts sind noch kurze Abschnitte von weiterführenden Leitungen 41, 43, 45 erkennbar, wobei die Leitung 43 vom Kurbelgehäuse einer zugehörigen Brennkraftmaschine kommt, die Leitung 41 zum Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine führt und die Leitung 45 in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine führt.
Die jeweils ganz links liegenden Verbindungsflansche 141, 143, 145, an die kein weiterer Ölabscheider 1 anzuschließen ist, sind durch Flanschplatten zu verschließen.
Auch bei den Ölabscheidern 1 gemäß Figur 19 kann jeweils eine Rückführleitung 19 zwischen dem Auslaß 14 und dem Einlaß 13 des Ölabscheiders 1 vorgesehen sein.
Figur 20 zeigt eine Ausführung des Ölabscheiders 1 mit einem integrierten bürstenlosen Elektromotor 30 als Antrieb 3 für das Laufrad 2. Da der Motor 30 bürstenlos ist, können hier prinzipiell keine.Funken im Betrieb des Elektromotors 30 entstehen, so daß der Motor 30 in dieser Ausführung mit Kurbelgehäuseentlüftungsgas in Kontakt kommen kann, ohne daß die Gefahr einer Entzündung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases bei seinem Durchlauf durch den Ölabscheider 1 besteht.
Im übrigen entspricht der Ölabscheider 1 gemäß Figur 20 dem schon in Figur 1 dargestellten und beschriebenen Ölabscheider 1.
Figur 21 schließlich zeigt in einer der Figur 6 ähnlichen Darstellung eine Ausführung des Ölabscheiders 1, der über die Merkmale, die schon in Figur 6 dargestellt und erläutert sind, hinaus mit einer Konditionierungseinrichtung 9 ausgestattet ist.
Die Konditionierungseinrichtung 9 kann unterschiedliche Ausführungen und damit unterschiedliche Funktionen haben.
Links unten in Figur 21 ist als erste Ausführung der Konditionierungseinrichtung 9 ein Zuleitungsänschluß 90 dargestellt, durch den ein Gas oder Gase, beispielsweise ein Edelgas, in den Strom des Kurbelgehäuseentlüftungsgases, der durch den Einlaß 13 zum Laufrad 2 des Ölabscheiders 1 strömt, zugebbar ist. Hierdurch können dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas besondere, für die Ölabscheidung oder für die weitere Verwendung des entölten Kurbelgehäuseentlüftungsgases günstigere Eigenschaften verliehen werden.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 21 mündet der Zuleitungsanschluß 90 in die Rückführleitung 19, die hier zwischen dem Auslaß 14 und dem Einlaß 13 für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas vorgesehen ist.
Eine zweite Ausführung der Konditionierungseinrichtung 9 umfaßt Mittel zur Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases. Hierzu umfaßt die Konditionierungseinrichtung eine Spannungsquelle 91, die über nicht bezifferte Leitungen mit einer Elektrode 91' verbunden ist. Die Elektrode 91' umgibt hier einen Teil des Einlasses 13 und einen Teil des Gehäuses 10, nämlich den linken Gehäuseteil 11 des Ölabscheiders 1. Durch die elektrostatische Aufladung der den Ölnebel im Kurbelgehäuseentlüftungsgas bildenden Öltröpfchen kann deren Abscheidung im Ölabscheider 1 verbessert werden. Da die Elektrode 91' außerhalb des Gehäuses 10 liegt, besteht hier keine Entzündungsgefahr für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas.

Claims (30)

  1. Ölabscheider (1) für die Reinigung von Ölnebel enthaltendem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine (4), mit einem Gehäuse (10) mit einem Einlaß (13) für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas, einem Auslaß (14) für das gereinigte Gas und einem Ölauslaß (16), wobei in dem Gehäuse (10) mindestens ein drehantreibbares, rotierendes Ölabscheideelement angeordnet ist und wobei eine innere Oberfläche eines das Ölabscheideelement radial außen umgebenden Wandbereichs des Gehäuses (10) als Ölniederschlags- und Ölsammelfläche (15) ausgebildet und mit dem Ölauslaß (16) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Ölabscheideelement ein Bauteil in Form eines mit Schaufeln (20) bestückten, zugleich als Rotor und Verdichter wirkenden Laufrades (2) ist, wobei durch das rotierende Laufrad (2) das zuströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas in eine rotierende, mitgeführte Ölnebelpartikel mit einer Zentrifugalkraft beaufschlagenden Bewegung versetzbar ist und zugleich eine Förderwirkung auf das Kurbelgehäuseentlüftungsgas in einer Richtung vom Einlaß (13) zum Gasauslaß (14) des Ölabscheiders (1) ausübbar ist.
  2. Ölabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Ölabscheideelement oder Laufrad (2) ohne Achsdurchführung nach außen im Inneren des abgesehen von den Ein- und Auslässen (13, 14, 16) dichten Gehäuses (10) gelagert und von einem außerhalb des vom Kurbelgehäuseentlüftungsgas durchströmten Inneren des Gehäuses (10) angeordneten Antrieb (3) berührungslos in Drehung versetzbar ist.
  3. Ölabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) und das Laufrad (2) in der Form eines Radial- oder Axialverdichters oder in einer Mischform aus beiden ausgebildet sind.
  4. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser in der Form eines mehrstufigen und/oder eines mehrflutigen Verdichters ausgebildet ist.
  5. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der berührungslose Antrieb (3) des Laufrades (2) eine Magnetkupplung (25, 35) oder eine Wirbelstromkupplung sowie einen elektrisch oder hydraulisch oder pneumatisch antreibbaren Motor (30) oder einen von der Brennkraftmaschine (4) abgeleiteten mechanischen Antrieb umfaßt.
  6. Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der berührungslose Antrieb (3) des Laufrades (2) einen integrierten bürstenlosen Elektromotor (30) umfaßt.
  7. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (2) mit einer konstanten Drehzahl antreibbar ist.
  8. Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (2) mit einer variablen, einem jeweils vorliegenden Betriebszustand der Brennkraftmaschine (4) angepaßten Drehzahl antreibbar ist.
  9. Ölabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im oder vor dem Einlaß (13) für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas und/oder im oder hinter dem Auslaß (14) für das gereinigte Gas (je) ein verstellbares Drosselorgan (13', 14') oder (je) ein verstellbares kombiniertes Drossel- und Ventilorgan (13'') vorgesehen ist.
  10. Ölabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Auslaß (14) für das gereinigte Gas eine Rückführleitung (19) abzweigt, die entweder zum Einlaß (13) für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas oder in das Kurbelgehäuse (40) der zugehörigen Brennkraftmaschine (4) führt, wobei im Verlauf der Rückführleitung (19) ein verstellbares Drossel- oder Ventilorgan und/oder ein Rückschlagventil (19') angeordnet ist.
  11. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (2) als offenes, schnellaufendes Laufrad ausgeführt ist.
  12. Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad als geschlossenes Laufrad (2) mit einer Deckscheibe (122) ausgeführt ist.
  13. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (2) zuströmseitig mit Vorläufern (26) ausgeführt ist.
  14. Ölabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diesem ein oder mehrere andersartige, konventionelle Ölabscheider (8, 8') vor- oder nach- oder parallelgeschaltet sind.
  15. Ölabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (10) im Verlauf des Strömungsweges des Kurbelgehäuseentlüftungsgases ein feststehender und/oder ein mit dem rotierenden Ölabscheideelement oder Laufrad (2) rotierender Filterkörper (15', 27), vorzugsweise aus einem Schaumstoff oder einem Gestrick, angeordnet ist
  16. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laufrad (2) feststehende oder verstellbare Vorleitschaufeln (28) vorgeschaltet und/oder feststehende oder verstellbare Nachleitschaufeln (28') nachgeschaltet sind.
  17. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (2) drehbar auf einer feststehenden Welle (17) oder fest auf einer drehbar gelagerten Welle (17') angeordnet ist, daß das Laufrad (2) fliegend oder gespannt gelagert ist und daß als Lager (24, 24') für die drehbare Lagerung des Laufrades (2) oder der Welle (17') mindestens ein Gleitlager oder Wälzlager oder Luftkissenlager oder Magnetlager vorgesehen ist.
  18. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (2) beidseitig mit Schaufeln (20, 20') bestückt ist oder daß bei einseitig mit Schaufeln (20) bestücktem Laufrad (2) in diesem mindestens eine die mit Schaufeln (20) bestückte Seite des Laufrades (2) mit dessen anderer Seite verbindende Druckausgleichsöffnung (23) angebracht ist.
  19. Ölabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas und dem Öl in Kontakt tretenden Oberflächen des Gehäuses (10) und des rotierenden Ölabscheideelements oder Laufrades (2) mit einer Ablagerungen abweisenden Beschichtung versehen sind.
  20. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) mit zwei Gehäuseteilen (11, 12) mit einer in der Ölniederschlags- und Ölsammelfläche (15) umlaufenden Gehäusetrennebene (10') ausgeführt ist.
  21. Ölabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) mehrteilig ist und daß wenigstens ein Teil (12) des Gehäuses (10) als integraler Teil der zugehörigen Brennkraftmaschine (4), insbesondere von deren Kurbelgehäuse (40) oder Steuergehäuse oder Zylinderkopfhaube (40'), ausgebildet ist.
  22. Ölabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (1) mit einer Heizeinrichtung (6) ausgestattet ist, die zum Erwärmen mindestens des als Ölniederschlags- und Ölsammelfläche (15) dienenden Wandbereichs des Gehäuses (10) und/oder zum Erwärmen eines das rotierende Ölabscheideelement oder Laufrad (2) lagernden Teils des Gehäuses (10) dient.
  23. Ölabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diesem ein Regel- oder Steuergerät (7) zugeordnet ist, mit dem die Funktion des Ölabscheiders (1) zumindest durch Variation der Drehzahl des rotierenden Ölabscheideelements oder Laufrades (2) dem jeweils aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine (4), vorzugsweise durch Zugriff auf ein in einer elektronischen Motorsteuer- und - regeleinheit digital gespeichertes Motorkennfeld, anpaßbar ist.
  24. Ölabscheider nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß in oder an dem Ölabscheider (1) Sensoren (71, 71', 72, 72') vorgesehen sind, mit denen für den Betrieb des Ölabscheiders (1) relevante Parameter, insbesondere Ist-Drehzahl des rotierenden Ölabscheideelements oder Laufrades (2), Gasdruck vor und/oder hinter dem rotierenden Ölabscheideelement oder Laufrad (2), Gasvolumenstrom durch den Ölabscheider (1), Temperatur des zuströmenden Kurbelgehäuseentlüftungsgases und/oder des abströmenden Reingases und/oder des Ölabscheiders (1) selbst oder seines Antriebes(3), erfaßbar und an das Regel- oder Steuergerät (7) weitergebbar sind, und daß in oder an dem Ölabscheider (1) Aktoren (5) vorgesehen sind, mit denen den Betrieb des Ölabscheiders (1) beeinflussende verstellbare Organe, insbesondere der Antrieb (3) oder die Drosselorgane (13', 14') oder die Drossel- und Ventilorgane (13'') oder die Leitschaufeln (28), verstellbar sind.
  25. Ölabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine physikalisch und/oder chemisch auf das durchströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas einwirkende Konditionierungseinrichtung (9) aufweist.
  26. Ölabscheider nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Konditionierungseinrichtung (9) dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas, das dem'Ölabscheider (1) zuströmt oder das den Ölabscheider (1) durchströmt oder das vom Ölabscheider (1) wegströmt, Gase, z.B. Edelgase, zuführbar sind.
  27. Ölabscheider nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Konditionierungseinrichtung (9) das Kurbelgehäuseentlüftungsgas, das den Ölabscheider (1) durchströmt, und/oder zumindest ein Teil des Ölabscheiders (1) in eine Ultraschallschwingung versetzbar ist.
  28. Ölabscheider nach Anspruch 25, 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß .mittels der Konditionierungseinrichtung (9) das Kurbelgehäuseentlüftungsgas, das den Ölabscheider (1) durchströmt, elektrostatisch aufladbar ist.
  29. Ölabscheideeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere parallelgeschaltete Ölabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt.
  30. Ölabscheideeinrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Ölabscheider (1) untereinander identisch sind und modulartig in einer gewünschten Anzahl miteinander verbindbar sind.
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