EP2020485B1 - Ölnebelabscheider einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP2020485B1
EP2020485B1 EP08160890.3A EP08160890A EP2020485B1 EP 2020485 B1 EP2020485 B1 EP 2020485B1 EP 08160890 A EP08160890 A EP 08160890A EP 2020485 B1 EP2020485 B1 EP 2020485B1
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EP
European Patent Office
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guide ring
gas guide
mist separator
oil mist
separator according
Prior art date
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EP08160890.3A
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English (en)
French (fr)
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EP2020485A3 (de
EP2020485A2 (de
Inventor
Dieter Baumann
Norbert Prinz
Guido Schlamann
Martin Rölver
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hengst SE and Co KG
Original Assignee
Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
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Publication date
Priority claimed from DE202007010776U external-priority patent/DE202007010776U1/de
Application filed by Ing Walter Hengst GmbH and Co KG filed Critical Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Publication of EP2020485A2 publication Critical patent/EP2020485A2/de
Publication of EP2020485A3 publication Critical patent/EP2020485A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/12—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/02—Casings; Lids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/02—Casings; Lids
    • B04B7/04—Casings facilitating discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/12—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers
    • B04B2005/125—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers the rotors comprising separating walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M2013/0422—Separating oil and gas with a centrifuge device

Definitions

  • the invention relates to an oil mist separator of an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • Another Tellerstapelseparator is from the patent DE 103 38 770 B4 known, wherein a plurality of axially arranged plates form a rotor and rotate together and thus pressed due to the resulting centrifugal forces, for example, oil droplets to the outside. There they meet a substantially cylindrical gas guide ring, which surrounds the rotor radially on the outside. This basket is rotatably connected to the rotor, so that the basket rotates with the plates.
  • the object of the present invention is to provide an oil mist separator of the type mentioned in the introduction, which has a simple structural design with improved separation efficiency.
  • a ⁇ lnebelabscheider with the features of the preamble of claim 1, which is characterized in that an executed as a single part, a Prallabscheide Scheme forming hollow cylindrical Gasleitring the rotor radially outwardly surrounding, extending in the axial direction of the rotor and relative to the rotor not co-rotating inserted into the housing.
  • a rotor surrounding the outside gas guide ring is present, which is not co-rotating with the rotor. This means that the rotor rotates relative to the surrounding gas guide ring.
  • the gas guide ring forms a Prallabscheide Scheme and may be formed substantially hollow cylindrical.
  • the rotor is e.g. driven by a lubricating oil flow. Through the rotating stack of plates, the mixture of gas and oil mist receives a swirling movement and the oil is removed due to the centrifugal force to the outside and separated from the gas.
  • Such a gas guide ring can be produced in a simple manner so that the desired functionalities are fulfilled.
  • the gas guide ring may be formed fixed, for example, by being firmly connected to the surrounding housing of the centrifugal separator, or it may also be designed to be movable relative to this housing, but it does not rotate with the rotor.
  • the advantage of the invention is that the ⁇ lnebelabscheider for internal combustion engines has a simple structure and is better deposited by the relative to the rotating rotor not co-rotating gas guide ring oil from the crankcase ventilation gas.
  • the gas guide ring is movable in the axial direction of the rotor relative to the rotor and the housing, wherein the cross section of a clean gas passage between the rotor and the gas guide ring is variable by this movement.
  • a size-variable gap is formed between the gas guide ring and the rotor.
  • the cross section of the clean gas passage can be changed in the sense that the gas is smaller in the case of a smaller clean gas volume flow, the cross section of the clean gas passage is smaller and the cross section of the clean gas passage is greater for a larger clean gas volume flow.
  • the axial movement of the gas guide ring can be generated solely by a flow of the clean gas. If a slight overpressure prevails in the rotor, then the gas guide ring can be slightly raised in the axial direction by a gas flow flowing axially on the outside in order to increase the gap until a pressure equalization has been established. With decreasing volume flow, the gas guide ring automatically drops again and the gap size is reduced.
  • an upper edge is designed to be bent radially inwardly on this expediently.
  • this can at its upper edge, for example. Bent in an L-shape so as to redirect and direct the gas flow.
  • this upper edge can also be formed cranked, that is, e.g. two 90 - have deflections.
  • this is preferably acted upon by a biasing force which acts in the direction of a reduction of the cross section of the clean gas passage.
  • the force acting on the Gasleitring biasing force can be generated by gravity or by spring force.
  • At least one oil drain trough is preferably formed on the inner peripheral side on or in the gas guide ring. Due to this oil drainage channel, the oil impinging on the gas guide ring due to the centrifugal forces is discharged downwards and can no longer be removed from the clean gas flow at the top.
  • the at least one ⁇ labelitrinne runs along at least one helical line, which points in the direction of rotation of the rotor facing down.
  • the swirl of the gas flow thus supports the oil removal.
  • the oil drain trough can support oil separation through impingement and flow deflection.
  • the at least one ⁇ labelitrinne is formed by a cross-sectionally L-shaped or U-shaped profile, with an open side of ⁇ labelitrinne facing down.
  • the oil drain trough is stable and contributes to the stability of the gas guide ring.
  • a favorable injection molding production in this design is possible. Inside this ⁇ labelitrinne the oil is largely protected against entrainment by the rotating gas flow.
  • the gas guide ring can form a closed, perforation-free surface.
  • the gas guide ring may then be e.g. be formed by a one-piece hollow cylinder made of plastic or metal.
  • the gas guide ring may form a perforated or porous surface to receive oil therein.
  • the gas guide ring may be formed by a hollow-cylindrical lattice or sieve or filter material body.
  • the at least one ⁇ labelitrinne is advantageously molded onto the gas guide ring.
  • At least one support ring preferably two axially spaced apart and circumferentially circumferential support rings, is molded onto the gas guide ring except the at least one ⁇ labelitrinne /.
  • the lattice or screen or filter material body forming the gas guide ring consists of a non-self-supporting element made of woven or knitted fabric or knitted or knitted fabric, preferably of textile material, or of open-cell foam, each with an integrated support body, or a self-supporting element of a woven or knitted fabric or scrim or knit, preferably of metallic material, or of sintered material.
  • the grid or sieve or filter body forming the gas guide ring has a mesh or pore size between 10 and 300 ⁇ m.
  • an oil discharge annulus be kept free between an outer circumferential surface of the gas guide ring and an inner circumferential surface of the housing.
  • a deflection ring is attached or formed, which points against a present gas flow direction in the interior of the housing. Due to the deflection ring, the gas flow is forced to a sharp deflection, which can not follow the oil particles. The oil particles catch rather radially outside of the deflection ring and can be discharged from there down.
  • two separate annular spaces are formed in the housing between the inner peripheral surface of the housing and the rotor.
  • this is a first annular space between the rotor and the gas guide ring, through which substantially the clean gas is discharged, which does not or hardly passes through the gas guide ring to the outside.
  • a second annular space through which the oil is discharged.
  • a labyrinth seal can be formed between a housing wall of the separator and the gas guide ring, which substantially inhibits the passage of a gas flow, so that this second, outer annular space is kept free of turbulence.
  • FIGS. 1 and 2 In each case, an oil mist separator 1 of an internal combustion engine with a rotor 2 in the form of a stack of plates is shown, wherein a plurality of plates 20 form the rotor 2, which can be set in rotation by a rotary drive 23. Of the Rotor 2 is in this case arranged in a housing 10 of the oil mist separator 1.
  • the stack of plates 20 is below and top side of a stacking pedestal 24 and a stacking cap 25 enclosed.
  • a spring 26 presses the stacking attachment for fixing the plate 20 down.
  • a shaft 21 carries the rotor 2 and is mounted in an upper bearing 22 and a lower bearing 22 '.
  • a base plate 16 bounds the housing 10 on the underside. With this underside of the oil mist separator 1 can be flanged as a unit with the interposition of seals 17 by means of screws 18 to an internal combustion engine.
  • the shaft 21 passes through the base plate 16 down through and carries there the rotary drive 23rd
  • crankcase ventilation gas is introduced from below into a space region 12, then flows radially inwardly from bottom to top in the rotor 2 and then between its plates 20 radially obliquely outward.
  • entrained oil particles are deposited on the plates 20 as a result of centrifugal force action.
  • the separated oil flows radially outwards on the underside of the plate and is thrown off radially outwards.
  • the clean gas is discharged upward in a space area 13, to which, as shown in the examples, a crankcase pressure control valve 4 can connect. From there, the clean gas flows out through the gas outlet 40, e.g. to the intake manifold of an associated internal combustion engine.
  • the separator 1 has a surrounding gas surrounding the gas guide ring 3 wherein the gas guide ring 3 is formed such that it does not rotate with the rotor 2. He may either be arranged spatially fixed and, for example, be firmly connected to the housing 10 or he may be used loosely.
  • the gas guide ring 3 can be raised slightly by the flow pressure, so that the clean gas passage 32 increases until a pressure equalization is obtained.
  • the provision of the gas guide 3 down is done by gravity. If necessary, for this purpose, the gas guide ring 3 can be acted upon by a spring force.
  • the upper edge 31 either as shown, bent L-shaped, or be cranked so as to form a groove, so that the leakage of lubricating oil is effectively prevented at this edge 31.
  • the gas guide ring 3 is omitted or not yet installed.
  • the housing 10 in FIG. 2 on the inside in the amount of the radially outer edge of the stacking cap 25 has a deflection ring 11 '.
  • the deflection ring 11 ' points downwards and forms a sharp flow deflection for the upwardly flowing gas flow, whereby any oil particles still contained in it are separated. These oil particles then flow downwards on the inner circumferential surface 11 of the housing 10.
  • FIGS. 3 and 4 show a gas guide 3 as a single part in plan view and in longitudinal section.
  • On the inner peripheral surface 30 are distributed in the circumferential direction several ⁇ lableitrinnen 33 with helical course.
  • oil drainage channels 33 In addition to the oil drainage channels 33 also form means for impact separation of oil and flow control.
  • the gas guide ring 3 can consist of a hollow-cylindrical element 34, for example of a woven fabric or the like, which is held in shape by means of a support body 34 '.
  • FIG. 5 shows a Gasleitring 3, which is designed as a self-supporting, hollow cylindrical member 35, for example of a sintered material.
  • the gas guide ring 3 is smooth on its inner circumference, that is executed without ⁇ lableitrinnen, because the material absorbs the oil and then passes the oil in its interior down.
  • FIGS. 6 and 7 show two other versions of the gas guide 3 each as a single part in longitudinal section.
  • On the inner circumferential surface 30 are distributed here in the circumferential direction several ⁇ lableitrinnen 33 with helical course.
  • the gutters 33 serve here as a means for impact separation of oil and for flow control.
  • the ⁇ lableitrinnen 33 are L-shaped and open axially downwards.
  • the upper edge 31 is formed in both gas guide rings 3 as a reinforcement and also has radially inward ⁇ lfangrinnenabitese 38, which are open axially downwards and extending between each two adjacent ⁇ lableitrinnen 33 in this or one of these.
  • the gas-conducting ring 3 is intercepted by the gas flow during operation of the oil-mist separator on the inner circumferential surface 30 and transported up into the oil-drainage grooves 33.
  • the gas guide ring 3 consists of a hollow cylindrical plastic body, which is produced in one piece with the ⁇ lableitrinnen 33 and the ⁇ lfangrinnenabroughen 38 as an injection molded part.
  • the gas guide ring 3 is formed by a non-supporting element 34, for example made of a fabric or the like, which is held in shape by means of a support body 34 '.
  • the support body 34 ' in this case comprises the ⁇ lableitrinnen 33 and the ⁇ lfangrinnenabête 38 and is integrally manufactured as an injection molded plastic part.
  • the element 34 made of fabric or the like can be injection-molded immediately onto the support body 34 'during an injection process or, alternatively, can be subsequently connected to the support body 34'.

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  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Ölnebelabscheider einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei Brennkraftmaschinen, vor allem in der Kraftfahrzeugtechnik, ist es notwendig, Kurbelgehäuseentlüftungsgas von flüssigen Verunreinigungen, insbesondere Schmierölnebel und -tropfen, zu reinigen. Hierzu dienen u.a. Zentrifugalabscheider, die einen Tellerstapelseparator umfassen.
  • Aus der EP 1 273 335 B1 und aus der WO 2006/132 577 A1 sind Zentrifugalabscheider mit Tellerstapelseparator bekannt, wobei der Rotor radial außenseitig von einem Gehäuse umgeben ist und sich der Rotor relativ zum feststehenden Gehäuse dreht, so dass radial nach außen getragenes Öl an einer Gehäuseinnenseite auftrifft und nach unten abläuft.
  • Ein weiterer Tellerstapelseparator ist aus der Patentschrift DE 103 38 770 B4 bekannt, wobei mehrere axial angeordnete Teller einen Rotor bilden und gemeinsam rotieren und somit aufgrund der entstehenden Zentrifugalkräfte beispielsweise Öltröpfchen nach außen gedrückt werden. Dort treffen sie auf einen im Wesentlichen zylinderförmigen Gasleitring, der den Rotor radial außenseitig umgibt. Dieser Korb ist mit dem Rotor drehfest verbunden, so dass sich der Korb mit den Tellern mitdreht.
  • Als nachteilig bei diesen bekannten Zentrifugalabscheidem hat sich erwiesen, dass die Abscheideleistung nicht immer ausreichend ist.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich für die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen Ölnebelabscheider der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen einfachen konstruktiven Aufbau bei verbesserter Abscheideleistung aufweist.
  • Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch einen Ölnebelabscheider mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, der dadurch gekennzeichnet ist, dass ein als Einzelteil ausgeführter, eine Prallabscheidefläche bildender hohlzylinderförmiger Gasleitring den Rotor radial außen umgebend, sich in Axialrichtung des Rotors erstreckend und relativ zum Rotor nicht mitdrehend in das Gehäuse eingesetzt ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Ölnebelabscheider für Brennkraftmaschinen mit einem Tellerstapelseparator ist ein den Rotor außenseitig umgebender Gasleitring vorhanden, der nicht mitdrehend mit dem Rotor ausgebildet ist. Das bedeutet, dass sich der Rotor relativ zu dem ihn umgebenden Gasleitring dreht. Der Gasleitring bildet dabei eine Prallabscheidefläche und kann im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet sein. In an sich bekannter Weise wird der Rotor z.B. durch einen Schmierölstrom angetrieben. Durch den sich drehenden Tellerstapel erhält das Gemisch aus Gas und Ölnebel eine drallförmige Bewegung und das Öl wird aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen hin abgeführt und vom Gas getrennt. Ein solcher Gasleitring ist in einfacher Weise so herstellbar, dass die gewünschten Funktionalitäten erfüllt werden. Der Gasleitring kann dabei feststehend ausgebildet sein, beispielsweise indem er mit dem umgebenden Gehäuse des Zentrifugalabscheiders fest verbunden ist, oder er kann auch relativ zu diesem Gehäuse bewegbar ausgebildet sein, wobei er sich aber nicht mit dem Rotor mitdreht. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Ölnebelabscheider für Brennkraftmaschinen einen einfachen Aufbau aufweist und durch den relativ zum drehenden Rotor nicht mitdrehenden Gasleitring Öl besser aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschieden wird.
  • Weiter ist vorgesehen, dass der Gasleitring in Axialrichtung des Rotors relativ zum Rotor und zum Gehäuse bewegbar ist, wobei durch diese Bewegung der Querschnitt eines Reingasdurchlasses zwischen Rotor und Gasleitring veränderbar ist. Somit wird ein in seiner Größe variabler Spalt zwischen dem Gasleitring und dem Rotor gebildet.
  • Vorzugsweise ist weiter vorgesehen, dass durch die Bewegung des Gasleitringes der Querschnitt des Reingasdurchlasses in dem Sinne veränderbar ist, dass bei einem kleineren Reingasvolumenstrom der Querschnitt des Reingasdurchlasses kleiner ist und bei einem größeren Reingasvolumenstrom der Querschnitt des Reingasdurchlasses größer ist.
  • Vorzugsweise ist dabei die axiale Bewegung des Gasleitringes allein durch eine Strömung des Reingases erzeugbar. Herrscht im Rotor ein geringfügiger Überdruck, so kann der Gasleitring durch einen außen axial abströmenden Gasstrom in axialer Richtung leicht angehoben werden, um derart den Spalt zu vergrößern, bis ein Druckausgleich hergestellt ist. Bei abnehmendem Volumenstrom sinkt der Gasleitring selbsttätig wieder ab und die Spaltgröße wird verringert.
  • Damit die Gasströmung die nötige Kraft auf den Gasleitring ausüben kann, ist an diesem zweckmäßig ein oberer Rand radial nach innen gekröpft ausgebildet. Zur Formgestaltung des Gasleitrings kann dieser an seinem oberen Rand z.B. L-förmig umgebogen sein, um derart den Gasstrom umzulenken und zu leiten. Alternativ kann dieser obere Rand auch gekröpft ausgebildet sein, das heißt z.B. zwei 90 - Umlenkungen aufweisen. Durch einen solchen rinnenförmigen Rand wird insbesondere ein Austreten von Schmieröl nach oben hin in einen Reingasauslass unterbunden.
  • Um eine selbsttätige Rückstellung des Gasleitringes sicherzustellen, ist dieser bevorzugt mit einer Vorbelastungskraft beaufschlagt, die in Richtung einer Verkleinerung des Querschnitts des Reingasdurchlasses wirkt.
  • Dabei kann die auf den Gasleitring wirkende Vorbelastungskraft durch Schwerkraft oder durch Federkraft erzeugt sein.
  • Zur Verbesserung der Abscheideleistung ist bevorzugt innenumfangsseitig am oder im Gasleitring mindestens eine Ölableitrinne ausgebildet. Durch diese Ölableitrinne wird das auf den Gasleitring aufgrund der Zentrifugalkräfte auftreffende Öl nach unten abgeleitet und kann nicht mehr von dem Reingasstrom nach oben hin mit abgeführt werden.
  • Bevorzugt wird weiter vorgeschlagen, dass die mindestens eine Ölableitrinne entlang mindestens einer Schraubenlinie verläuft, die in Drehrichtung des Rotors gesehen nach unten weist. Der Drall der Gasströmung unterstützt so die Ölabführung. Zusätzlich kann die Ölableitrinne die Ölabscheidung durch Prallabscheidung und Strömungsumlenkung unterstützen.
  • Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die mindestens eine Ölableitrinne durch ein im Querschnitt L- oder U-förmiges Profil gebildet ist, wobei eine offene Seite der Ölableitrinne nach unten weist. In dieser Form ist die Ölableitrinne stabil und trägt zur Stabilität des Gasleitringes bei. Außerdem ist eine günstige spritztechnische Herstellung bei dieser Formgebung möglich. Im Inneren dieser Ölableitrinne ist das Öl gegen ein Mitreißen durch die rotierende Gasströmung weitestgehend geschützt.
  • In einer einfachen Ausgestaltung kann der Gasleitring eine geschlossene, durchbrechungsfreie Fläche bilden.
  • Der Gasleitring kann dann z.B. durch einen einstückigen Hohlzylinder aus Kunststoff oder Blech gebildet sein.
  • Alternativ kann der Gasleitring eine durchbrochene oder poröse Fläche bilden, um Öl darin aufzunehmen.
  • Dazu kann der Gasleitring durch einen hohlzylindrischen Gitter- oder Sieb- oder Filterstoffkörper gebildet sein.
  • Aus Gründen einer kostengünstigen Massenfertigung und guten Dauerhaltbarkeit ist vorteilhaft die mindestens eine Ölableitrinne an den Gasleitring angespritzt.
  • Wenn das Material des Gasleitringes selbst wenig stabil oder nichttragend ist, dann ist bevorzugt vorgesehen, dass außer der mindestens einen Ölableitrinne mindestens ein Stützring, vorzugsweise zwei axial voneinander beabstandete und in Umfangsrichtung umlaufende Stützringe, an den Gasleitring angespritzt ist/sind.
  • Um Öl, das am Innenumfang des Gasleitringes nach oben wandert, aus dem Reingasstrom sicher fernzuhalten und in gewünschter Weise nach unten abzuführen, wird vorgeschlagen, dass am Gasleitring über dessen Innenumfang verteilt mehrere Ölableitrinnen vorgesehen sind und dass ein oberer Rand des Gasleitringes radial innen Ölfangrinnenabschnitte aufweist, die axial nach unten offen sind und die zwischen je zwei benachbarten Ölableitrinnen in diese oder eine von diesen übergehend verlaufen.
  • In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der den Gasleitring bildende Gitter- oder Sieb- oder Filterstoffkörper aus einem nicht selbsttragenden Element aus Gewebe oder Gestrick oder Gelege oder Gewirk, vorzugsweise aus textilem Material, oder aus offenzelligem Schaumstoff, jeweils mit einem integrierten Stützkörper, oder aus einem selbsttragenden Element aus einem Gewebe oder Gestrick oder Gelege oder Gewirk, vorzugsweise aus metallischem Material, oder aus Sinterwerkstoff besteht.
  • Für das Auffangen und Ableiten des abgeschiedenen Schmieröls ist es günstig, wenn der den Gasleitring bildende Gitter- oder Sieb- oder Filterstoffkörper eine Maschen- oder Porengröße zwischen 10 und 300 µm hat.
  • Um ein Abfließen von Öl nicht nur durch den den Gasleitring bildenden porösen Körper sondern auch radial außen von diesem zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass zwischen einer Außenumfangsfläche des Gasleitringes und einer Innenumfangsfläche des Gehäuses ein Ölableitungsringspalt freigehalten ist.
  • Um eventuell doch in Richtung Reingasauslass mitgenommene Ölpartikel noch abzuscheiden, wird vorgeschlagen, dass in Höhe eines gasauslassseitigen Stirnendes des Gasleitringes an einer Innenumfangsfläche des Gehäuses ein Umlenkring angebracht oder angeformt ist, der gegen eine dort vorliegende Gasströmungsrichtung in das Innere des Gehäuses weist. Durch den Umlenkring wird der Gasstrom zu einer scharfen Umlenkung gezwungen, der die Ölpartikel nicht folgen können. Die Ölpartikel fangen sich vielmehr radial außen von dem Umlenkring und können von dort nach unten abgeführt werden.
  • Bei den vorstehen beschriebenen Ausführungen des Ölnebelabscheiders werden im Gehäuse zwischen der Innenumfangsfläche des Gehäuses und dem Rotor zwei getrennte Ringräume gebildet. Zum einen ist dies zwischen dem Rotor und dem Gasleitring ein erster Ringraum, durch den im Wesentlichen das Reingas abgeleitet wird, das nicht oder kaum durch den Gasleitring nach außen hin durchtritt. Zum anderen wird zwischen dem Gasleitring und der umgebenden Innenumfangsfläche des Gehäuses ein zweiter Ringraum gebildet, durch den das Öl abgeführt wird. Durch die Trennung dieser Ringräume wird erreicht, dass im zweiten, äußeren Ringraum praktisch keine Gasströmung mehr vorhanden ist, so dass das Öl dort praktisch verwirbelungsfrei nach unten hin abfließen kann.
  • Zur weiteren Reduktion einer Gasströmung im zweiten, äußeren Ringraum kann zwischen einer Gehäusewand des Abscheiders und dem Gasleitring eine Labyrinthdichtung ausgebildet sein, die das Hindurchströmen eines Gasstroms im Wesentlichen hemmt, so dass dieser zweite, äußere Ringraum verwirbelungsfrei gehalten wird.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1
    einen Ölnebelabscheider mit einem nichtdrehenden Gasleitring, im Längsschnitt,
    Figur 2
    den Ölnebelabscheider aus Figur 1 in einer geänderten Ausführung, im Längsschnitt,
    Figur 3
    einen Gasleitring in Draufsicht,
    Figur 4
    den Gasleitring aus Figur 3 im Längsschnitt gemäß der Schnittlinie A - A in Figur 3,
    Figur 5
    den Gasleitring in einer weiteren Ausführung, im Längsschnitt,
    Figur 6
    den Gasleitring in einer geänderten Ausführung, im Längsschnitt, und
    Figur 7
    den Gasleitring in einer nochmals geänderten Ausführung, im Längsschnitt.
  • In den Figuren 1 und 2 ist jeweils ein Ölnebelabscheider 1 einer Brennkraftmaschinen mit einem Rotor 2 in Form eines Tellerstapels dargestellt, wobei mehrere Teller 20 den Rotor 2 bilden, der von einem Drehantrieb 23 in Rotation versetzbar ist. Der Rotor 2 ist hierbei in einem Gehäuse 10 des Ölnebelabscheiders 1 angeordnet. Der Stapel der Teller 20 ist unter- und oberseitig von einem Stapeluntersatz 24 und einem Stapelaufsatz 25 eingefasst. Eine Feder 26 drückt den Stapelaufsatz zur Fixierung der Teller 20 nach unten. Eine Welle 21 trägt den Rotor 2 und ist in einem oberen Lager 22 und einem unteren Lager 22' gelagert.
  • Eine Grundplatte 16 begrenzt das Gehäuse 10 unterseitig. Mit dieser Unterseite kann der Ölnebelabscheider 1 als Einheit unter Zwischenlage von Dichtungen 17 mittels Schrauben 18 an eine Brennkraftmaschine angeflanscht werden. Die Welle 21 geht durch die Grundplatte 16 nach unten hindurch und trägt dort den Drehantrieb 23.
  • Zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas wird von unten in einen Raumbereich 12 eingeleitet, strömt dann radial innen von unten nach oben in den Rotor 2 und dann zwischen dessen Tellern 20 radial schräg nach außen. Dabei werden mitgeführte Ölpartikel an den Tellern 20 infolge von Zentrifugalkraftwirkung abgeschieden. Das abgeschiedene Öl fließt an den Tellerunterseiten radial nach außen und wird dort radial nach außen abgeschleudert. Das Reingas wird nach oben abgeführt in einen Raumbereich 13, an den sich, wie bei den Beispielen dargestellt, ein Kurbelgehäusedruckregelventil 4 anschließen kann. Von dort strömt das Reingas durch den Gasauslass 40 ab, z.B. zum Ansaugrohr einer zugehörigen Brennkraftmaschine.
  • In Figur 1 verfügt der Abscheider 1 über einen den Rotor umgebenden Gasleitring 3 wobei der Gasleitring 3 derart ausgebildet ist, dass er sich nicht mit dem Rotor 2 mitdreht. Dabei kann er entweder räumlich fest angeordnet sein und beispielsweise mit den Gehäuse 10 fest verbunden sein oder er kann lose eingesetzt sein. Zusätzlich ist der Gasleitring 3, wie durch den Doppelpfeil angedeutet, in axialer Richtung bewegbar, um derart einen ringspaltförmigen Reingasdurchlass 32 zwischen einem oberen Rand 31 des Gasleitrings 3 und dem radial äußeren Rand eines die Teller oberseitig abdeckenden Stapelaufsatzes 25 zu verändern.
  • Steigt im Inneren des Rotors 2 der Druck, so kann der Gasleitring 3 durch den Strömungsdruck leicht angehoben werden, so dass der Reingasdurchlass 32 sich vergrößert, bis ein Druckausgleich erhalten wird. Die Rückstellung des Gasleitrings 3 nach unten erfolgt durch Schwerkraft. Bei Bedarf ist hierzu der Gasleitring 3 auch mit einer Federkraft beaufschlagbar.
  • Dabei kann der obere Rand 31 entweder, wie gezeigt, L-förmig umgebogen, oder gekröpft sein, um derart eine Rinne zu bilden, so dass das Austreten von Schmieröl an diesem Rand 31 wirkungsvoll unterbunden ist. Durch die relativ zum Rotor 2 feststehende Oberfläche des Gasleitrings 3 wird die Abscheideleistung des Abscheiders 1 verbessert.
  • Zusätzlich können an der inneren Oberfläche des Gasleitrings 6 vorzugsweise schraubenförmig nach unten verlaufenden Lamellen oder Ableitrinnen 33 zum Abführen des abgeschiedenen Schmieröls vorgesehen sein, wie in Figur 6 und 7 dargestellt ist.
  • In Figur 2 ist der Gasleitring 3 weggelassen bzw. noch nicht eingebaut. Unterschiedlich zu Figur 1 ist, dass das Gehäuse 10 in Figur 2 innenseitig in Höhe des radial äußeren Randes des Stapelaufsatzes 25 einen Umlenkring 11' aufweist. Der Umlenkring 11' weist nach unten und bildet eine scharfe Strömungsumlenkung für den nach oben fließenden Gasstrom, wodurch in diesem ggf. noch enthaltene Ölpartikel abgeschieden werden. Diese Ölpartikel fließen dann an der Innenumfangsfläche 11 des Gehäuses 10 nach unten ab.
  • Die Figuren 3 und 4 zeigen einen Gasleitring 3 als Einzelteil in Draufsicht und im Längsschnitt. Auf der Innenumfangsfläche 30 liegen in Umfangsrichtung verteilt mehrere Ölableitrinnen 33 mit schraubenlinienartigem Verlauf. Neben der Ölableitung bilden die Rinnen 33 auch Mittel zur Prallabscheidung von Öl und zur Strömungsbeeinflussung.
  • Gemäß Figur 4 kann der Gasleitring 3 aus einem hohlzylindrischen Element 34, z.B. aus einem Gewebe oder dergleichen, bestehen, das mittels eines Stützkörpers 34' in Form gehalten wird.
  • Figur 5 zeigt einen Gasleitring 3, der als selbsttragendes, hohlzylindrisches Element 35, z.B. aus einem Sintermaterial, ausgebildet ist. Hier ist der Gasleitring 3 an seinem Innenumfang glatt, d.h. ohne Ölableitrinnen, ausgeführt, weil das Material das Öl aufnimmt und das Öl dann in seinem Inneren nach unten leitet.
  • Die Figuren 6 und 7 zeigen zwei weitere Ausführungen des Gasleitringes 3 jeweils als Einzelteil im Längsschnitt. Auf der Innenumfangsfläche 30 liegen auch hier in Umfangsrichtung verteilt mehrere Ölableitrinnen 33 mit schraubenlinienartigem Verlauf. Neben der Ölableitung dienen auch hier die Rinnen 33 als Mittel zur Prallabscheidung von Öl und zur Strömungsbeeinflussung. Im Querschnitt sind die Ölableitrinnen 33 L-förmig und nach axial unten hin offen.
  • Zusätzlich ist der obere Rand 31 bei beiden Gasleitringen 3 als Verstärkung ausgebildet und weist zudem radial innen Ölfangrinnenabschnitte 38 auf, die axial nach unten offen sind und die zwischen je zwei benachbarten Ölableitrinnen 33 in diese oder eine von diesen übergehend verlaufen. In den Ölfangrinnenabschnitten 38 wird ggf. von der Gasströmung im Betrieb des Ölnebelabscheiders an der Innenumfangsfläche 30 das Gasleitringes 3 nach oben transportiertes Öl abgefangen und in die Ölableitrinnen 33 abgeleitet.
  • Gemäß Figur 6 besteht der Gasleitring 3 aus einem hohlzylindrischen Kunststoffkörper, der einstückig mit den Ölableitrinnen 33 und den Ölfangrinnenabschnitten 38 als Spritzgussteil herstellbar ist.
  • Bei dem Beispiel in Figur 7 ist der Gasleitring 3 durch ein nichttragendes Element 34, z.B. aus einem Gewebe oder dergleichen, gebildet, das mittels eines Stützkörpers 34' in Form gehalten wird. Der Stützkörper 34' umfasst dabei die Ölableitrinnen 33 und die Ölfangrinnenabschnitte 38 und ist als Spritzgussteil aus Kunststoff einstückig herstellbar. Das Element 34 aus Gewebe oder dergleichen kann bei einem Spritzvorgang sofort an den Stützkörper 34' angespritzt werden oder alternativ nachträglich mit dem Stützkörper 34' verbunden werden.

Claims (21)

  1. Ölnebelabscheider (1) einer Brennkraftmaschine, der als Zentrifugalabscheider mit einem in einem Gehäuse (10) angeordneten Rotor (2) in Form eines Tellerstapels (20) und mit einer den Rotor (2) radial außen umgebenden, sich in Axialrichtung des Rotors (2) erstreckenden Innenumfangsfläche (11) des Gehäuses (10) ausgeführt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein als Einzelteil ausgeführter, eine Prallabscheidefläche bildender hohlzylinderförmiger Gasleitring (3) den Rotor (2) radial außen umgebend, sich in Axialrichtung des Rotors (2) erstreckend und relativ zum Rotor (2) nicht mitdrehend in das Gehäuse (10) eingesetzt ist.
  2. Ölnebelabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasleitring (3) in Axialrichtung des Rotors (2) relativ zum Rotor (2) und zum Gehäuse (10) bewegbar ist, wobei durch diese Bewegung der Querschnitt eines Reingasdurchlasses (32) zwischen Rotor (2) und Gasleitring (3) veränderbar ist.
  3. Ölnebelabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Bewegung des Gasleitringes (3) der Querschnitt des Reingasdurchlasses (32) in dem Sinne veränderbar ist, dass bei einem kleineren Reingasvolumenstrom der Querschnitt des Reingasdurchlasses (32) kleiner ist und bei einem größeren Reingasvolumenstrom der Querschnitt des Reingasdurchlasses (32) größer ist.
  4. Ölnebelabscheider nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bewegung des Gasleitringes (3) allein durch eine Strömung des Reingases erzeugbar ist.
  5. Ölnebelabscheider nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer Rand (31) des Gasleitringes (3) radial nach innen gekröpft ausgebildet ist.
  6. Ölnebelabscheider nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasleitring (3) mit einer Vorbelastungskraft beaufschlagt ist, die in Richtung einer Verkleinerung des Querschnitts des Reingasdurchlasses (32) wirkt.
  7. Ölnebelabscheider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Gasleitring (3) wirkende Vorbelastungskraft durch Schwerkraft oder durch Federkraft erzeugt ist.
  8. Ölnebelabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass innenumfangsseitig am oder im Gasleitring (3) mindestens eine Ölableitrinne (33) ausgebildet ist.
  9. Ölnebelabscheider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ölableitrinne (33) entlang mindestens einer Schraubenlinie verläuft, die in Drehrichtung des Rotors (2) gesehen nach unten weist.
  10. Ölnebelabscheider nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ölableitrinne (33) durch ein im Querschnitt L- oder U-förmiges Profil gebildet ist, wobei eine offene Seite der Ölableitrinne (33) nach unten weist.
  11. Ölnebelabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasleitring (3) eine geschlossene, durchbrechungsfreie Fläche bildet.
  12. Ölnebelabscheider nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasleitring (3) durch einen einstückigen Hohlzylinder aus Kunststoff oder Blech gebildet ist.
  13. Ölnebelabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasleitring (3) eine durchbrochene oder poröse Fläche bildet.
  14. Ölnebelabscheider nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasleitring (3) durch einen hohlzylindrischen Gitter- oder Sieb- oder Filterstoffkörper gebildet ist.
  15. Ölnebelabscheider nach einem der Ansprüche 8 bis 10 und nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ölableitrinne (33) an den Gasleitring (3) angespritzt ist.
  16. Ölnebelabscheider nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass außer der mindestens einen Ölableitrinne (33) mindestens ein Stützring (37), vorzugsweise zwei axial beabstandete und in Umfangsrichtung umlaufende Stützringe (37), an den Gasleitring (3) angespritzt ist/sind.
  17. Ölnebelabscheider nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass am Gasleitring (3) über dessen Innenumfang verteilt mehrere Ölableitrinnen (33) vorgesehen sind und dass ein oberer Rand (31) des Gasleitringes (3) radial innen Ölfangrinnenabschnitte (38) aufweist, die axial nach unten offen sind und die zwischen je zwei benachbarten Ölableitrinnen (33) in diese oder eine von diesen übergehend verlaufen.
  18. Ölnebelabscheider nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der den Gasleitring (3) bildende Gitter- oder Sieb- oder Filterstoffkörper aus einem nicht selbsttragenden Element (34) aus Gewebe oder Gestrick oder Gelege oder Gewirk, vorzugsweise aus textilem Material, oder aus offenzelligem Schaumstoff, jeweils mit einem integrierten Stützkörper (34'), oder aus einem selbsttragenden Element (35) aus Gewebe oder Gestrick oder Gelege oder Gewirk, vorzugsweise aus metallischem Material, oder aus Sinterwerkstoff besteht.
  19. Ölnebelabscheider nach Anspruch 14 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der den Gasleitring (3) bildende Gitter- oder Sieb- oder Filterstoffkörper eine Maschen- oder Porengröße zwischen 10 und 300 µm hat.
  20. Ölnebelabscheider nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Außenumfangsfläche (30') des Gasleitringes (3) und einer Innenumfangsfläche (11) des Gehäuses (10) ein Ringraum (15) als Ölableitungsringspalt freigehalten ist.
  21. Ölnebelabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in Höhe eines gasauslassseitigen Stirnendes des Gasleitringes (3) an einer Innenumfangsfläche (11) des Gehäuses (10) ein Umlenkring (11') angebracht oder angeformt ist, der gegen eine dort vorliegende Gasströmungsrichtung in das Innere des Gehäuses (10) weist.
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