EP2052136A1 - Device for seperating liquids from gases - Google Patents

Device for seperating liquids from gases

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EP2052136A1
EP2052136A1 EP07788217A EP07788217A EP2052136A1 EP 2052136 A1 EP2052136 A1 EP 2052136A1 EP 07788217 A EP07788217 A EP 07788217A EP 07788217 A EP07788217 A EP 07788217A EP 2052136 A1 EP2052136 A1 EP 2052136A1
Authority
EP
European Patent Office
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flow tubes
flow
base support
gas inlet
gas
Prior art date
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Granted
Application number
EP07788217A
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German (de)
French (fr)
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EP2052136B1 (en
Inventor
Hans Janssen
Jorge Soares
Tobias Burkert
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Polytec Automotive GmbH and Co KG
Original Assignee
Polytec Automotive GmbH and Co KG
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Application filed by Polytec Automotive GmbH and Co KG filed Critical Polytec Automotive GmbH and Co KG
Publication of EP2052136A1 publication Critical patent/EP2052136A1/en
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Publication of EP2052136B1 publication Critical patent/EP2052136B1/en
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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
    • F01M13/0416—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil arranged in valve-covers
    • 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
    • F01M2013/0427—Separating oil and gas with a centrifuge device the centrifuge device having no rotating part, e.g. cyclone

Definitions

  • the invention relates to a device for the separation of liquids from gases, in particular for the separation of oil particles from blow-by gases of the crankcase ventilation of internal combustion engines.
  • crankcase ventilation gases e.g. Cyclone separators of different types, known as single or multi cyclones.
  • the accumulated in the crankcase, loaded with oil droplets gas is introduced tangentially into the cyclone. Due to the centrifugal forces acting in the cyclone, the oil contained in the gas stream is deposited on the inner wall of the cyclone and fed via a arranged in the lower part of the cyclone outlet the crankcase or oil sump of the engine.
  • the gas flow is deflected in the cyclone, flows through a arranged at the top of the cyclone dip tube as clean gas and enters the intake tract of the engine.
  • a single cyclone separator has only a limited working range, which leads to insufficient separation in the case of excessively low volume flows and to high pressure loss in the case of excessively high volume flows.
  • the working area of multicyclones connected in parallel can also be extended by connecting and shutting off individual cyclones by means of a valve.
  • Such multicyclones are e.g. designed as an independent module and claim a relatively large amount of space, since a spatial separation of the components raw gas, separated oil and clean gas is required.
  • oil separators are integrated in the cylinder head cover of the internal combustion engine, as disclosed, for example, in DE 10 2004 019 154 A1.
  • the integration of cyclone separators in a cylinder head cover inevitably increases their complexity and requires a relatively large installation space.
  • Rotary tube separators which are predominantly flowed axially, are also known.
  • the rotational movement is generated by vanes, which are arranged at the gas inlet.
  • DE 10 2004 037 157 A1 discloses such a liquid separation device for separating liquid or liquid mist from a gas, in which, instead of guide vanes, helical guide segments which extend over virtually the entire length of the tubes are provided.
  • This multi-tube separator consists of at least one plate-shaped base support on which at least one diesstechniksab- separating element is arranged.
  • This consists of a flow tube with a gas inlet and a gas outlet. Between these, a helical segment is arranged in the flow tube whose helical surfaces form a helical flow path with the inner wall of the tube.
  • the helical segment has a length of less than half a turn.
  • a plurality of base support can be arranged with a plurality of separation elements, wherein the direction of rotation in a flow path can run the same or in opposite directions.
  • the separation device can be arranged in a cavity of the cylinder head cover behind a labyrinth-like coarse separator.
  • the blow-by gas entering axially into the flow tubes is set in rotating motion by the helical segments, whereby the oil is expelled from the gas, deposited on the inner wall of the flow tubes, transported to the outlet of the flow tubes by the gas flow and into a siphon expires. Due to the arranged in the tube separators or flow tubes helical segments, a rotational flow is generated in the
  • the invention has for its object to provide a device for the separation of liquids from gases, in particular for the separation of oil particles from blow-by gases of the crankcase ventilation of internal combustion engines, which is characterized by a simple, inexpensive and space-saving design and with the a good separation efficiency can be achieved.
  • the flow tubes arranged in the plate-shaped basic carrier have at least one tangentially arranged gas inlet opening at their end pointing in the gas inlet direction. At the adjacent to this end face the flow tubes are closed. Since each flow tube forms a separating element or a tube separator, there is a parallel connection. Since the gas stream dividing onto the individual flow tubes is introduced into the latter only tangentially, a flow pattern is produced which leads to an improvement in the separation efficiency in comparison with the known, axially flowed tube separators.
  • the tangential flow creates a combined rotational and axial flow with a swirl component in the flow tubes, with the rotational flow in the flow tubes rotating several times through 360 °. The number of rotations is
  • the gas flow reaches higher rotational frequencies and larger centrifugal forces arise. This leads to a significantly improved separation efficiency.
  • the deposited on the inner wall of the flow tubes liquid particles are entrained in the flow direction and drip due to gravity at the gas outlet opening of the flow tubes, collect at the bottom of the installation space and are discharged from this via a discharge opening.
  • the device can be designed as a very small effective unit that requires only a small installation space.
  • the tangential gas inlet openings of the passage tubes may be slit-shaped or slit-shaped.
  • the individual flow tubes may also have a plurality of gas inlet openings, which are preferably arranged radially offset from one another.
  • the gas inlet openings may also have different sized cross-sectional areas.
  • the individual flow tubes preferably have an inner diameter of 2 to 20 mm and a length which is at least 2 times the inner diameter of the flow tubes.
  • more than 100 flow tubes preferably 30 to 50, can be arranged in a base support.
  • the flow tubes can project beyond the plate-shaped base support in one direction, thus terminate flush with the frame of the base support, or project beyond the base support on both sides.
  • the base support can also be designed as a wall section of a housing or installation space.
  • the outer shape of the base support may be various, e.g. rectangular, circular or oval, and adapted to the respective installation conditions.
  • the flow tubes should be flush with each other at the gas inlet side.
  • the frontal openings on the gas inlet side can be closed by means of a cover plate.
  • the individual flow tubes can already be made in the production so that they have no frontal opening on the gas inlet side.
  • the spring valves each have a sealing surface, which close at least one or more flow tubes on the gas outlet side.
  • the spring valves close the gas outlet side under the action of a bias.
  • the bias voltage can be used to set the differential pressure at which the valve opens.
  • the use of several spring valves with different bias voltages also allows a staggered connection of further tube separators, whereby the control of the separator can be adapted even more precisely to the respective operating conditions.
  • the plate-shaped base support can be equipped with flow tubes, except for a peripheral edge section.
  • the acting in the basic principle as a parallel circuit separator can also be extended as a combined series circuit by a plurality of plate-shaped base support with flow tubes spaced from each other are arranged.
  • the distance between the individual base supports must be at least so large that the drops emerging from the flow tubes can fall in the direction of gravity and are not entrained by the gas flow into the gas inlet openings of the flow tubes of the following base support.
  • the distance between the base supports is 10 to 20 mm.
  • a base support which is to be used for the deposition of larger particles or drops (coarse separator) is advantageously equipped with flow tubes, which have an enlarged tangential inlet cross-section and a larger inner diameter.
  • Coarse separators have a higher absorption capacity for larger particles, but do not divorce the smaller particles due to the lower centrifugal forces. These are then deposited in the downstream basic carrier for fine separation, whose flow tubes have smaller diameters and smaller inlet cross-sections. Pre-separation can prevent overcharging of the fine separator.
  • each base support or separator is assigned a separate liquid flow.
  • the flow tubes can be designed inclined in the direction of the liquid collecting point. As a result, a better drainage of the separated liquid particles is achieved.
  • the plate-shaped base support in the installation space can also be arranged in an inclined position. As a result, the flow tubes assume an obliquely downward position, so that the liquid deposited in the flow tubes can drain well in the direction of the liquid collection point.
  • a single or a plurality of plate-shaped base support are arranged in a housing or installation space.
  • the housing or the installation space have a raw gas inlet, a clean gas outlet and a liquid outlet and thus forms a separation unit.
  • a space provided in the cylinder head cover space is used as an installation space in a separation of oil from blow-by gases of internal combustion engines.
  • Cylinder head covers are preferably as
  • the proposed separation device is particularly well suited for this purpose, both as a fine separator or as a combined coarse and fine separator due to their space-saving design and their low weight.
  • the plate-shaped base support with the flow tubes are also made of plastic and can injection molding in a molding process in combination with a component of the cylinder head cover are designed as a one-piece, integral component.
  • connection for supplying the blow-by gas, the clean gas outlet and the oil outlet are in this case also an integral part of the cylinder head cover.
  • a plurality of separation units can also form a functional unit, wherein the individual separation units are connected in parallel.
  • Under a separation unit is a housing or installation space with gas inlet, at least one base support with flow tubes, clean gas outlet and liquid outlet to understand.
  • the respective gas inlets of the individual separation units can be connected separately via corresponding valves, which are integrated into the distribution lines for the supplied gas volume flow.
  • Fig. 1 a single base support with a plurality, arranged in groups
  • FIG. 2 shows a section according to the lines A-A in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a base carrier in which the gas outlet openings of several groups of flow tubes can be closed with a spring valve
  • Fig. 4 shows a section along the line B-B in Fig. 3
  • Fig. 5 shows the arrangement of a base support in the installation space of a
  • Fig. 6 shows the arrangement of a base support in a housing as
  • Fig. 7 shows a variant for coarse and fine separation, as
  • the base support 1 shown in Figure 1 is formed as a plate-shaped plastic component with a plurality of small, integrally formed flow tubes 2.
  • the plate-shaped base support 1 has a peripheral edge Ia.
  • a base support 1 has e.g. 30 to 40 flow tubes 2, which are directly adjacent to each other or arranged in the form of groups.
  • the flow tubes 2 have an inner diameter D of, for example, 5 mm and a length of 10 to 20 mm. In the example shown in FIG. 1, six groups each having six flow tubes 2 are provided.
  • a group with six flow tubes 2 is shown as a section.
  • the individual flow tubes 2 have a tangential raw gas inlet opening 3 and a gas outlet opening 4, via which clean gas and separated liquid emerge.
  • the gas outlet openings 4 are nearly in one plane with the base support 1.
  • the individual flow tubes 2 of equal length are closed at their end pointing in the gas inlet direction, on the front side 2a, by means of a cover plate 5, which is placed in the example shown.
  • the cover plate 5 can also be injection-molded in groups and in each case cover the flow tubes 2 of a group.
  • the tangential gas inlet opening 3 for example as a gap or slot, is arranged in each case.
  • a combined rotation and axial flow is generated with a swirl component, wherein the rotational flow rotates several times through 360 °.
  • tangential gas inlet opening 3 it is also possible to provide a plurality of tangential gas inlet openings which are arranged radially offset from one another.
  • the tangential gas inlet openings 3 of the individual flow tubes 2 are identical and have equal inlet cross-sectional areas.
  • the inlet cross-sectional areas can also be formed differently large.
  • FIGS. 3 and 4 show a variant embodiment in which the base support 1 has six groups each with six flow tubes 2.
  • the gas outlet openings 4 of the flow tubes 2 'of four adjacent groups can be closed by means of a spring valve 6.
  • the spring valves 6, which are designed in the form of a spiral spring, are fixed to the base carrier with a fastening part 1b and have a sealing surface which closes the gas outlet openings 4 of the flow tubes 2 '.
  • the differential pressure at which the valve opens be set.
  • the individual flow tubes which have the function of a separating element, can thus be better adapted to the respective operating conditions.
  • FIG. 5 shows a variant embodiment in which the base support 1 is integrated with the flow tubes 2 in the installation space of a cylinder head cover 7. Of the cylinder head cover, only the part can be seen that forms the immediate installation space, which is limited by the wall sections 8. In Fig. 5, the narrow side of the installation space can be seen in the
  • the base support 1 used in a horizontal mounting position and sections at the downwardly projecting ends of the wall 8 is welded to them.
  • the base support 1 has three rows a, b, c, each with 10 adjoining flow tubes 2, wherein in Fig. 5, only the front flow tubes 2 can be seen.
  • the individual flow tubes 2 are designed analogously to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
  • the cover plate 5 on the gas inlet side of the flow tubes 2 is molded as an integral part of this.
  • the base support 1 has at its lower side a peripheral portion Ic, which is in communication with the adjacent space for discharging the clean gas and for receiving the drained oil, which is indicated in Figure 5 by a downward arrow.
  • a raw gas space 9 is formed above the flow tubes 2.
  • the flow direction of the raw gas is indicated by an arrow.
  • the stream of gas stream flowing laterally into the cylinder head cover 7 is divided equally between the 30 vertically arranged flow tubes 2 and is introduced tangentially into the gas inlet openings 3.
  • a helical, running flow is formed which rotates several times through 360 °, the oil contained in the raw gas being deposited on the inner wall of the flow tubes 2 and entrained in the vertical flow direction due to the high centrifugal forces acting on it.
  • the clean gas also flows downwards in the vertical direction, as indicated by the arrow shown in FIG. 5.
  • a base support 1 In Fig. 6, the arrangement of a base support 1 is shown in a housing 10, wherein the base support 1 is inserted in a vertical mounting position in groove-shaped receptacles 12 of the housing 10.
  • the individual flow tubes 2 of the base support 1 are arranged horizontally. Due to the arrangement of the base support 1, the housing 10 is subdivided into a raw gas space 11 and a clean gas space 13.
  • the housing 10 In the bottom part 10 a of the housing 10 are an opening 14 for the supply of the raw gas and an outlet 15 for the deposited in the flow tubes 2 and accumulating at the bottom part
  • the clean gas outlet 16 is located at the upper part of the housing 10.
  • the flow directions for raw gas and clean gas as well as the flow direction of the separated liquid are indicated by arrows.
  • the base support 1 has 3 rows a, b, c, each with 10 congruent arranged flow tubes 2.
  • the bottom flowing through the opening 14 raw gas is divided in the raw gas chamber 11 evenly on the 30, horizontally arranged flow tubes 2 and is tangential through the gas inlet openings 3 initiated in this.
  • the operation of the liquid separation is analogous to the embodiment described above.
  • the deposited on the inner wall of the flow tubes 2 liquid is entrained in the horizontal flow direction and drips down the gas outlet 4 of the flow tubes 2 down.
  • the purified gas stream flows via the clean gas outlet 16.
  • the accumulating at the bottom part 10 a liquid is discharged through the outlet 15.
  • the housing 10 shown in Fig. 6 with the base support 1 forms an independent separation unit. In special applications, it may also be appropriate to arrange several of these separation units as rows or parallel.
  • a base support 1 a plurality of base supports can also be arranged in a housing or installation space, which are preferably designed differently in their deposition behavior.
  • the flow tubes 2 of the coarse separator 1 ' have a larger inner diameter than the flow tubes 2 of the downstream fine separator 1.
  • a further liquid outlet 17 is provided between the two base supports.
  • the structure of the housing 8 is otherwise analogous to that in Fig. 6.
  • Such an arrangement represents a combination of a parallel and series connection, wherein the flow tubes of a base support are connected in parallel and a plurality of base carriers are connected in series.
  • This very simple and space-saving construction of such a separation unit can be used in particular for combined coarse and fine separation.

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Abstract

The invention relates to a device for separating liquids from gases, especially for separating oil particles from blow-by gases of the crankcase ventilation of internal combustion engines. Proceeding from the drawbacks of the known prior art, a device is to be provided that is characterized by a simple, cost-effective and space-saving construction and with which a high separation performance can be achieved. As a solution, it is proposed that the individual flow tubes 2 have at least one tangentially arranged gas inlet 3 at their end facing towards the direction of gas inlet and are closed at the front side 2a adjacent thereto by means of a cover 5, wherein a combined rotational and axial flow with a vortex component is generated in the flow tubes 2, wherein the rotational flow in the individual tubes 2 repeatedly rotates by 360°. The individual flow tubes 2 are part of a base support that has a circumferential edge 1a. A base support has, for example, from 30 to 40 flow tubes 2 that are immediately adjacent to one another or are arranged in the form of groups. The flow tubes 2 have an inner diameter D of, for example, 5 mm and a length of from 10 to 20 mm. Due to the tangential introduction, the gas flow reaches higher rotational frequencies, and greater centrifugal forces are produced, whereby a clearly improved separating performance is achieved. The device may be designed as a very small and effective component that requires only a small installation space.

Description

Vorrichtung zur Abscheidunq von Flüssigkeiten aus Gasen Device for separating liquids from gases
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeiten aus Gasen, insbesondere zur Abtrennung von Ölpartikeln aus Blow-By-Gasen der Kurbelgehäuseentlüftung von Verbrennungsmotoren.The invention relates to a device for the separation of liquids from gases, in particular for the separation of oil particles from blow-by gases of the crankcase ventilation of internal combustion engines.
Zur Entölung von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen sind z.B. Zyklonabscheider unterschiedlicher Bauarten, als Einzel- oder Multizyklone bekannt. Das sich im Kurbelgehäuse ansammelnde, mit Öltropfen beladene Gas wird tangential in den Zyklon eingeleitet. Aufgrund der im Zyklon wirkenden Zentrifugalkräfte wird das im Gasstrom enthaltene Öl an der Innenwandung des Zyklons abgeschieden und über einen im unteren Teil des Zyklons angeordneten Auslass dem Kurbelgehäuse bzw. Ölsumpf des Verbrennungsmotors zugeführt. Der Gasstrom wird im Zyklon umgelenkt, strömt über ein am Kopf des Zyklons angeordnetes Tauchrohr als Reingas ab und gelangt in den Ansaugtrakt des Motors. Ein einzelner Zyklonabscheider besitzt nur einen eingeschränkten Arbeitsbereich, der bei zu geringen Volumenströmen zu einer unzureichenden Abscheidung und bei zu hohen Volumenströmen zu einem hohen Druckverlust führt. Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde der Einsatz parallelgeschalteter Multizyklone vorgeschlagen (DE 10 2004 019 154 Al). Der Arbeitsbereich von parallelgeschalteten Multizyklonen kann zusätzlich durch Zuschalten und Absperren einzelner Zyklone mittels eines Ventils erweitert werden. Derartige Multizyklone sind z.B. als eigenständige Baugruppe ausgeführt und beanspruchen einen relativ großen Bauraum, da eine räumlichen Trennung der Komponenten Rohgas, abgeschiedenes Öl und Reingas erforderlich ist.For de-oiling crankcase ventilation gases, e.g. Cyclone separators of different types, known as single or multi cyclones. The accumulated in the crankcase, loaded with oil droplets gas is introduced tangentially into the cyclone. Due to the centrifugal forces acting in the cyclone, the oil contained in the gas stream is deposited on the inner wall of the cyclone and fed via a arranged in the lower part of the cyclone outlet the crankcase or oil sump of the engine. The gas flow is deflected in the cyclone, flows through a arranged at the top of the cyclone dip tube as clean gas and enters the intake tract of the engine. A single cyclone separator has only a limited working range, which leads to insufficient separation in the case of excessively low volume flows and to high pressure loss in the case of excessively high volume flows. To eliminate these disadvantages, the use of multi-cyclones connected in parallel has been proposed (DE 10 2004 019 154 A1). The working area of multicyclones connected in parallel can also be extended by connecting and shutting off individual cyclones by means of a valve. Such multicyclones are e.g. designed as an independent module and claim a relatively large amount of space, since a spatial separation of the components raw gas, separated oil and clean gas is required.
Vorteilhafterweise werden Ölabscheider in der Zylinderkopfhaube des Verbrennungsmotors integriert, wie z.B. in der DE 10 2004 019 154 Al offenbart. Die Integration von Zyklonabscheidern in eine Zylinderkopfhaube erhöht zwangsläufig deren Komplexität und erfordert einen relativ großen Einbauraum.Advantageously, oil separators are integrated in the cylinder head cover of the internal combustion engine, as disclosed, for example, in DE 10 2004 019 154 A1. The integration of cyclone separators in a cylinder head cover inevitably increases their complexity and requires a relatively large installation space.
Bekannt sind auch Rotationsröhrenabscheider, die vorwiegend axial angeströmt werden. Die Rotationsbewegung wird durch Leitschaufeln, die am Gaseintritt angeordnet sind, erzeugt.Rotary tube separators, which are predominantly flowed axially, are also known. The rotational movement is generated by vanes, which are arranged at the gas inlet.
Aus der DE 10 2004 037 157 Al ist eine derartige Flüssigkeits- abscheidevorrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeit oder Flüssigkeitsnebel aus einem Gas bekannt, bei der anstelle von Leitschaufeln schneckenförmige Leitsegmente, die sich über nahezu die gesamte Länge der Rohre erstrecken, vorgesehen sind. Dieser Mehrfach-Röhrenabscheider besteht aus mindestens einem plattenförmigem Grundträger, auf dem mindestens ein Flüssigkeitsab- scheideelement angeordnet ist. Dieses besteht aus einem Durchflussrohr mit einem Gaseinlass und einem Gasauslass. Zwischen diesen ist in dem Durchflussrohr ein schneckenförmiges Segment angeordnet, dessen Schraubenflächen mit der Innenwand des Rohres einen schneckenförmigen Strömungsweg bilden. Das schneckenförmige Segment besitzt eine Länge von weniger als einer halben Umdrehung. Zur Ölabscheidung können mehrere Grundträger mit mehreren Abscheideelementen angeordnet werden, wobei der Drehsinn in einem Strömungsweg gleich- oder gegensinnig verlaufen kann. Wie im Ausführungsbeispiel angegeben, kann die Abscheidevorrichtung in einem Hohlraum der Zylinderkopfhaube hinter einem labyrinthartigen Grobabscheider angeordnet sein.DE 10 2004 037 157 A1 discloses such a liquid separation device for separating liquid or liquid mist from a gas, in which, instead of guide vanes, helical guide segments which extend over virtually the entire length of the tubes are provided. This multi-tube separator consists of at least one plate-shaped base support on which at least one Flüssigkeitsab- separating element is arranged. This consists of a flow tube with a gas inlet and a gas outlet. Between these, a helical segment is arranged in the flow tube whose helical surfaces form a helical flow path with the inner wall of the tube. The helical segment has a length of less than half a turn. For oil separation, a plurality of base support can be arranged with a plurality of separation elements, wherein the direction of rotation in a flow path can run the same or in opposite directions. As indicated in the exemplary embodiment, the separation device can be arranged in a cavity of the cylinder head cover behind a labyrinth-like coarse separator.
Das axial in die Durchflussrohre eintretende Blow-by-Gas wird durch die schneckenförmigen Segmente in eine rotierende Bewegung versetzt, wobei das Öl aus dem Gas herausgeschleudert, an der Innenwand der Durchflussrohre abgeschieden, mittels des Gasstroms zum Austritt der Durchlassrohre transportiert wird und in einen Siphon abläuft. Aufgrund der in den Röhrenabscheidern bzw. Durchflussrohren angeordneten schneckenförmigen Segmente wird eine Rotationsströmung erzeugt, bei derThe blow-by gas entering axially into the flow tubes is set in rotating motion by the helical segments, whereby the oil is expelled from the gas, deposited on the inner wall of the flow tubes, transported to the outlet of the flow tubes by the gas flow and into a siphon expires. Due to the arranged in the tube separators or flow tubes helical segments, a rotational flow is generated in the
071524wo HPJ/ko die abzutrennenden Partikel während des Durchströmens eines Segmentes nur einer Drehung von 180° ausgesetzt werden. Bei zwei hintereinander angeordneten Segmenten erfolgt ab dem zweiten Segment ein Strömungsverlauf in umgekehrter Drehrichtung. Den Schneckensegmenten folgend, wird der rotierende Gasstrom in axialer Richtung bewegt.071524wo HPJ / ko the particles to be separated are exposed during the passage of a segment only a rotation of 180 °. With two segments arranged one behind the other, a flow pattern in the opposite direction of rotation takes place from the second segment. Following the screw segments, the rotating gas flow is moved in the axial direction.
Bei einer axialen Anströmung der Durchflussrohre fällt die Steigung des Rotationswirbels größer aus, was zu einer geringeren Drehfrequenz, geringeren Zentrifugalkräften, einer kleineren Anzahl von Umläufen und damit zu geringeren Abscheidegraden führt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeiten aus Gasen, insbesondere zur Abtrennung von Ölpartikeln aus Blow-By-Gasen der Kurbelgehäuseentlüftung von Verbrennungsmotoren, zu schaffen, die sich durch eine einfache, kostengünstige und Platz sparende Bauweise auszeichnet und mit der eine gute Abscheideleistung erzielt werden kann.With an axial flow of the flow tubes, the slope of the rotation vortex falls larger, resulting in a lower rotational frequency, lower centrifugal forces, a smaller number of revolutions and thus lower Abscheidegraden. The invention has for its object to provide a device for the separation of liquids from gases, in particular for the separation of oil particles from blow-by gases of the crankcase ventilation of internal combustion engines, which is characterized by a simple, inexpensive and space-saving design and with the a good separation efficiency can be achieved.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14.According to the invention the object is achieved by the features specified in claim 1. Advantageous embodiments and further developments are the subject matter of claims 2 to 14.
Die in dem plattenförmigen Grundträger angeordneten Durchflussrohre besitzen an ihrem in Gaseinlassrichtung zeigenden Ende mindestens eine tangential angeordnete Gaseinlassöffnung. An der zu dieser angrenzenden Stirnseite sind die Durchflussrohre verschlossen. Da jedes Durchflussrohr ein Abscheideelement bzw. einen Röhrenabscheider bildet, liegt eine Parallelschaltung vor. Da der sich auf die einzelnen Durchflussrohre aufteilende Gasstrom ausschließlich tangential in diese eingeleitet wird, entsteht ein Strömungsverlauf, der im Vergleich zu den bekannten, axial angeströmten Röhrenabscheidern zu einer Verbesserung der Abscheideleistung führt. Durch die tangentiale Anströmung wird in den Durchflussrohren eine kombinierte Rotations- und Axialströmung mit einer Drallkomponente erzeugt, wobei die Rotationsströmung in den Durchflussrohren mehrmals um 360° rotiert. Die Anzahl der Rotationen istThe flow tubes arranged in the plate-shaped basic carrier have at least one tangentially arranged gas inlet opening at their end pointing in the gas inlet direction. At the adjacent to this end face the flow tubes are closed. Since each flow tube forms a separating element or a tube separator, there is a parallel connection. Since the gas stream dividing onto the individual flow tubes is introduced into the latter only tangentially, a flow pattern is produced which leads to an improvement in the separation efficiency in comparison with the known, axially flowed tube separators. The tangential flow creates a combined rotational and axial flow with a swirl component in the flow tubes, with the rotational flow in the flow tubes rotating several times through 360 °. The number of rotations is
071524wo HPJ/ko abhängig von der Dimensionierung der Gaseinlassöffnung, der Geschwindigkeit der Gasströmung und der Länge der Durchflussrohre bzw. Röhren, wobei mehrere Umdrehungen der Gasströmung (5 bis 10 Mal) erreicht werden können. Beim Eintritt des Gases in den tangentialen Einlass bildet sich eine Strömung aus, die im Querschnitt dem Eintrittsquerschnitt entspricht und sich helixförmig entlang der Röhrenwand bis zum Röhrenaustritt fortsetzt. Die durch die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und die tangentiale Einleitung erzeugte kinetische Energie kann zu einem größeren Anteil zur Abscheidung der im Gasstrom dispergierten Partikel genutzt werden. Der Strömungsweg wird durch keine zusätzliche Zwangsströmung, wie beim Einsatz von schneckenförmigen Segmenten, beeinflusst.071524wo HPJ / ko depending on the dimension of the gas inlet opening, the velocity of the gas flow and the length of the flow tubes or tubes, wherein several revolutions of the gas flow (5 to 10 times) can be achieved. Upon entry of the gas into the tangential inlet, a flow is formed which corresponds in cross-section to the inlet cross-section and continues helically along the tube wall until it leaves the tube. The kinetic energy generated by the flow velocity of the gas and the tangential introduction can be utilized to a greater extent for the separation of the particles dispersed in the gas stream. The flow path is not affected by any additional forced flow, such as when using helical segments.
Die Gasströmung erreicht höhere Drehfrequenzen und es entstehen größere Zentrifugalkräfte. Dies führt zu einer deutlich verbesserten Abscheideleistung. Die an der Innenwand der Durchflussrohre abgeschiedenen Flüssigkeitspartikel werden in Strömungsrichtung mitgerissen und tropfen aufgrund der Schwerkraft an der Gasaustrittsöffnung der Durchflussrohre ab, sammeln sich am Boden des Einbauraumes und werden von diesem über eine Ablassöffnung abgeführt.The gas flow reaches higher rotational frequencies and larger centrifugal forces arise. This leads to a significantly improved separation efficiency. The deposited on the inner wall of the flow tubes liquid particles are entrained in the flow direction and drip due to gravity at the gas outlet opening of the flow tubes, collect at the bottom of the installation space and are discharged from this via a discharge opening.
Ein weiterer Vorteil ist der sehr einfache Aufbau der Vorrichtung. Außerdem kann die Vorrichtung als sehr kleine wirkungsvolle Baueinheit ausgeführt werden, die nur einen geringen Einbauraum erfordert. Zusätzlich ergeben sich ohne größere bauliche Veränderungen verschiedeneAnother advantage is the very simple construction of the device. In addition, the device can be designed as a very small effective unit that requires only a small installation space. In addition, there are different without major structural changes
Kombinationsmöglichkeiten, die eine Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen ermöglichen.Combination options that allow adaptation to different operating conditions.
Die tangentialen Gaseinlassöffnungen der Durchlassrohre können schlitz- oder spaltförmig ausgebildet sein. Die einzelnen Durchflussrohre können auch mehrere Gaseinlassöffnungen aufweisen, die vorzugsweise radial versetzt zueinander angeordnet sind. Die Gaseinlassöffnungen können auch unterschiedlich große Querschnittsflächen besitzen. Durch vorgenannteThe tangential gas inlet openings of the passage tubes may be slit-shaped or slit-shaped. The individual flow tubes may also have a plurality of gas inlet openings, which are preferably arranged radially offset from one another. The gas inlet openings may also have different sized cross-sectional areas. By the aforementioned
071524wo HPJ/ko Maßnahmen kann die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Durchflussrohre beeinflusst werden.071524wo HPJ / ko Measures can affect the flow rate within the flow tubes.
Die einzelnen Durchflussrohre besitzen vorzugsweise einen Innendurchmesser von 2 bis 20 mm und eine Länge, die mindestens das 2-fache des Innendurchmessers der Durchflussrohre beträgt. In Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraums und der Dimensionierung der Durchflussrohre können in einem Grundträger mehr als 100 Durchflussrohre, vorzugsweise 30 bis 50, angeordnet sein. Die Durchflussrohre können den plattenförmigen Grundträger in einer Richtung überragen, also bündig mit dem Rahmen des Grundträgers abschließen, oder den Grundträger nach beiden Seiten überragen. Der Grundträger kann auch als Wandabschnitt eines Gehäuses oder Einbauraumes ausgeführt werden. Die äußere Form des Grundträgers kann verschiedenartig sein, z.B. rechteckförmig, kreisrund oder oval, und an die jeweiligen Einbauverhältnisse angepasst werden.The individual flow tubes preferably have an inner diameter of 2 to 20 mm and a length which is at least 2 times the inner diameter of the flow tubes. Depending on the available installation space and the dimensioning of the flow tubes more than 100 flow tubes, preferably 30 to 50, can be arranged in a base support. The flow tubes can project beyond the plate-shaped base support in one direction, thus terminate flush with the frame of the base support, or project beyond the base support on both sides. The base support can also be designed as a wall section of a housing or installation space. The outer shape of the base support may be various, e.g. rectangular, circular or oval, and adapted to the respective installation conditions.
Vorzugsweise sollten die Durchflussrohre an der Gaseinlassseite bündig zueinander abschließen. In diesem Fall lassen sich die stirnseitigen Öffnungen an der Gaseinlassseite mittels einer Abdeckplatte verschließen. Ansonsten können die einzelnen Durchflussrohre bereits bei der Herstellung so ausgeführt werden, dass diese keine stirnseitige Öffnung an der Gaseinlassseite aufweisen.Preferably, the flow tubes should be flush with each other at the gas inlet side. In this case, the frontal openings on the gas inlet side can be closed by means of a cover plate. Otherwise, the individual flow tubes can already be made in the production so that they have no frontal opening on the gas inlet side.
Einzelne oder auch alle Durchflussrohre können an ihrer Gasauslassseite mit einem Ventil ausgerüstet sein, das sich druckabhängig öffnet. In Abhängigkeit vom anliegenden Differenzdruck bzw. Volumenstrom werden einzelne Röhrenabscheider selbsttätig zu- oder wieder abgeschaltet. Dadurch lässt sich der Arbeitsbereich der Abscheidevorrichtung aufgrund der geringeren Abhängigkeit des Abscheidegrads vom Volumenstrom erweitern. Die Erweiterung des optimalen Arbeitsbereichs kann man insbesondere zur Entölung von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen vorteilhaft nutzen, da der Gasvolumenstrom je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine über mehr als eine Zehnerpotenz schwanken kann. Als Ventile können an sichIndividual or even all flow tubes can be equipped on their gas outlet side with a valve that opens depending on the pressure. Depending on the applied differential pressure or volume flow, individual tube separators are automatically switched on or off again. As a result, the working range of the separation device can be extended due to the lower dependence of the separation efficiency of the volume flow. The expansion of the optimum working range can be used advantageously in particular for deoiling crankcase ventilation gases, since the gas volume flow can fluctuate over more than one power of ten, depending on the operating state of the internal combustion engine. As valves can be in themselves
071524wo HPJ/ko bekannte einfache und kostengünstige Federventile eingesetzt werden. Die Federventile besitzen jeweils eine Dichtfläche, welche mindestens einen oder auch mehrere Durchflussrohre auf der Gasaustrittsseite verschließen. Die Federventile verschließen die Gasaustrittsseite unter Wirkung einer Vorspannung. Über die Vorspannung kann der Differenzdruck, bei dem das Ventil öffnet, festgelegt werden. Der Einsatz mehrerer Federventile mit unterschiedlichen Vorspannungen ermöglicht zudem eine gestaffelte Zuschaltung von weiteren Röhrenabscheidern, wodurch die Regelung des Abscheiders noch genauer auf die jeweils vorliegenden Betriebszustände angepasst werden kann.071524wo HPJ / ko known simple and inexpensive spring valves are used. The spring valves each have a sealing surface, which close at least one or more flow tubes on the gas outlet side. The spring valves close the gas outlet side under the action of a bias. The bias voltage can be used to set the differential pressure at which the valve opens. The use of several spring valves with different bias voltages also allows a staggered connection of further tube separators, whereby the control of the separator can be adapted even more precisely to the respective operating conditions.
Der plattenförmige Grundträger kann, bis auf einen umlaufenden Randabschnitt, mit Durchflussrohren ausgerüstet sein.The plate-shaped base support can be equipped with flow tubes, except for a peripheral edge section.
Bei der Anordnung mehrerer Durchflussrohre auf einem Grundträger ist darauf zu achten, dass die tangentialen Eintrittsöffnungen nicht durch angrenzende Durchflussrohre verdeckt werden. Gruppierungen von aneinander angrenzenden Durchflussrohren gleicher Länge und bündig abschließenden Stirnseiten können unter anderem ringförmig, sternförmig oder in Zweierreihen mit nach außen gerichteten Eintrittsöffnungen angeordnet sein. Bei drei oder mehraneinandergrenzenden Reihen kann die Verdeckung der Eintrittsöffnungen durch axial zueinander verschobene Reihen oder Durchflussrohre mit unterschiedlicher Länge vermieden werden.When arranging several flow tubes on a base support, make sure that the tangential inlet openings are not covered by adjacent flow tubes. Groups of adjacent flow tubes of equal length and flush end faces may be arranged, inter alia, annular, star-shaped or in rows of two with outwardly directed inlet openings. With three or more contiguous rows, the concealment of the inlet openings can be avoided by axially displaced rows or flow tubes of different lengths.
Die im Grundprinzip als Parallelschaltung wirkende Abscheidvorrichtung kann auch als kombinierte Reihenschaltung erweitert werden, indem mehrere plattenförmige Grundträger mit Durchflussrohren beabstandet zueinander angeordnet werden. Der Abstand zwischen den einzelnen Grundträgern muss mindestens so groß sein, dass die aus den Durchflussrohren austretenden Tropfen in Richtung der Schwerkraft absinken können und nicht von der Gasströmung in die Gaseinlassöffnungen der Durchflussrohre des nachfolgenden Grundträgers mitgerissen werden. Beispielsweise beträgt der Abstand zwischen den Grundträgern 10 bis 20 mm. Durch vorgenannteThe acting in the basic principle as a parallel circuit separator can also be extended as a combined series circuit by a plurality of plate-shaped base support with flow tubes spaced from each other are arranged. The distance between the individual base supports must be at least so large that the drops emerging from the flow tubes can fall in the direction of gravity and are not entrained by the gas flow into the gas inlet openings of the flow tubes of the following base support. For example, the distance between the base supports is 10 to 20 mm. By the aforementioned
071524wo HPJ/ko Reihenschaltung kann eine Ausführung zur gestaffelten Grob- und Feinabscheidung realisiert werden.071524wo HPJ / ko Series connection, a design for staggered coarse and fine separation can be realized.
Ein Grundträger, der zur Abscheidung größerer Partikel bzw. Tropfen eingesetzt werden soll (Grobabscheider) ist vorteilhafterweise mit Durchflussrohren ausgestattet, die einen vergrößerten tangentialen Eintrittsquerschnitt und einen größeren Innendurchmesser besitzen. Grobabscheider besitzen eine höhere Aufnahmekapazität für größere Partikel, scheiden jedoch aufgrund der geringeren Zentrifugalkräfte die kleineren Partikel nicht ab. Diese werden dann im nachgeschalteten Grundträger zur Feinabscheidung abgeschieden, dessen Durchflussrohre kleinere Durchmesser und kleinere Eintrittsquerschnitte aufweisen. Durch eine Vorabscheidung kann eine Überladung des Feinabscheiders verhindert werden. Bei einer Ausführung als Grob- und nachgeschaltetem Feinabscheider ist jedem Grundträger bzw. Abscheider ein separater Flüssigkeitsablauf zugeordnet.A base support, which is to be used for the deposition of larger particles or drops (coarse separator) is advantageously equipped with flow tubes, which have an enlarged tangential inlet cross-section and a larger inner diameter. Coarse separators have a higher absorption capacity for larger particles, but do not divorce the smaller particles due to the lower centrifugal forces. These are then deposited in the downstream basic carrier for fine separation, whose flow tubes have smaller diameters and smaller inlet cross-sections. Pre-separation can prevent overcharging of the fine separator. In a design as coarse and downstream fine separator each base support or separator is assigned a separate liquid flow.
Ist aus anwendungstechnischen Gründen eine senkrechte Anordnung bzw. Einbaulage der plattenförmigen Grundträger erforderlich, so können die Durchflussrohre in Richtung zur Flüssigkeitssammelstelle geneigt ausgeführt werden. Dadurch wird ein besseres Abfließen der abgeschiedenen Flüssigkeitspartikel erreicht. Als Alternative können die plattenförmigen Grundträger im Einbauraum auch in geneigter Lage angeordnet werden. Dadurch nehmen die Durchflussrohre eine schräg nach unten gerichtete Lage ein, sodass die in den Durchflussrohren abgeschiedene Flüssigkeit gut in Richtung zur Flüssigkeitssammelstelle ablaufen kann.If, for reasons of application technology, a vertical arrangement or mounting position of the plate-shaped base support is required, then the flow tubes can be designed inclined in the direction of the liquid collecting point. As a result, a better drainage of the separated liquid particles is achieved. As an alternative, the plate-shaped base support in the installation space can also be arranged in an inclined position. As a result, the flow tubes assume an obliquely downward position, so that the liquid deposited in the flow tubes can drain well in the direction of the liquid collection point.
Ein einzelner oder mehrere plattenförmige Grundträger werden in einem Gehäuse oder Einbauraum angeordnet. Das Gehäuse oder der Einbauraum besitzen einen Rohgaseinlass, einen Reingasauslass und einen Flüssigkeitsauslass und bildet somit eine Abscheideeinheit. In an sich bekannter Weise wird bei einer Abscheidung von Öl aus Blow-by-Gasen von Verbrennungsmotoren ein in der Zylinderkopfhaube vorgesehener Raum als Einbauraum genutzt. Zylinderkopfhauben werden vorzugsweise alsA single or a plurality of plate-shaped base support are arranged in a housing or installation space. The housing or the installation space have a raw gas inlet, a clean gas outlet and a liquid outlet and thus forms a separation unit. In a manner known per se, a space provided in the cylinder head cover space is used as an installation space in a separation of oil from blow-by gases of internal combustion engines. Cylinder head covers are preferably as
071524wo HPJ/ko Kunststoffspritzgussteil ausgeführt. Die vorgeschlagene Abscheidevorrichtung ist aufgrund ihrer Platz sparenden Bauweise und ihres geringen Gewichtes hierfür besonders gut geeignet, sowohl als Feinabscheider oder auch als kombinierter Grob- und Feinabscheider. Die plattenförmigen Grundträger mit den Durchflussrohren werden ebenfalls aus Kunststoff hergestellt und können spritzgießtechnisch in einem Formgebungsprozess in Kombination mit einem Bauteil der Zylinderkopfhaube als einteiliges, integrales Bauteil ausgeführt werden.071524wo HPJ / ko Plastic injection molded part executed. The proposed separation device is particularly well suited for this purpose, both as a fine separator or as a combined coarse and fine separator due to their space-saving design and their low weight. The plate-shaped base support with the flow tubes are also made of plastic and can injection molding in a molding process in combination with a component of the cylinder head cover are designed as a one-piece, integral component.
Der Anschluss zur Zuführung des Blow-by-Gases, der Reingasauslass und der Ölauslass sind in diesem Fall ebenfalls integraler Bestandteil der Zylinderkopfhaube. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die plattenförmigen Grundträger im Gehäuse oder Einbauraum durch Einschieben in korrespondierende Nuten, Einschweißen, Einschrauben, Einkleben oder Einklipsen in ihrer Einbaulage zu fixieren.The connection for supplying the blow-by gas, the clean gas outlet and the oil outlet are in this case also an integral part of the cylinder head cover. Alternatively, it is also possible to fix the plate-shaped base support in the housing or installation space by inserting into corresponding grooves, welding, screwing, gluing or clipping in their installation position.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante können auch mehrere Abscheideeinheiten eine Funktionseinheit bilden, wobei die einzelnen Abscheideeinheiten parallelgeschaltet werden. Unter einer Abscheideeinheit ist ein Gehäuse bzw. Einbauraum mit Gaseinlass, mindestens einem Grundträger mit Durchflussrohren, Reingasauslass und Flüssigkeitsauslass zu verstehen. Die jeweiligen Gaseinlässe der einzelnen Abscheideeinheiten können in Abhängigkeit vom anfallenden Gasvolumenstrom über entsprechende Ventile separat zuschaltbar sein, die in den Aufteilungsleitungen für den zugeführten Gasvolumenstrom eingebunden sind. Diese Ausführungsform ist von Vorteil, wenn relativ große Gasvolumenströme mit schwankenden Durchsätzen anfallen.According to a further embodiment variant, a plurality of separation units can also form a functional unit, wherein the individual separation units are connected in parallel. Under a separation unit is a housing or installation space with gas inlet, at least one base support with flow tubes, clean gas outlet and liquid outlet to understand. Depending on the resulting gas volume flow, the respective gas inlets of the individual separation units can be connected separately via corresponding valves, which are integrated into the distribution lines for the supplied gas volume flow. This embodiment is advantageous when relatively large gas flow rates occur with fluctuating flow rates.
Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below on some embodiments.
071524wo HPJ/ko In der zugehörigen Zeichnung zeigen :071524wo HPJ / ko In the accompanying drawing show:
Fig. 1 einen einzelnen Grundträger mit mehreren, gruppenweise angeordnetenFig. 1 a single base support with a plurality, arranged in groups
Durchflussrohren, als Draufsicht, Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linne A-A in Fig. 1, Fig. 3 einen Grundträger, bei dem die Gasauslassöffnungen mehrerer Gruppen von Durchflussrohren mit einem Federventil verschließbar sind, als2 shows a section according to the lines A-A in FIG. 1, FIG. 3 shows a base carrier in which the gas outlet openings of several groups of flow tubes can be closed with a spring valve
Draufsicht,Top view,
Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie B-B in Fig. 3, Fig. 5 die Anordnung eines Grundträgers im Einbauraum einerFig. 4 shows a section along the line B-B in Fig. 3, Fig. 5 shows the arrangement of a base support in the installation space of a
Zylinderkopfhaube, als Längsschnitt, Fig. 6 die Anordnung eines Grundträgers in einem Gehäuse alsCylinder head cover, as a longitudinal section, Fig. 6 shows the arrangement of a base support in a housing as
Abscheideeinheit, als Längsschnitt, und Fig. 7 eine Ausführungsvariante zur Grob- und Feinabscheidung, alsSeparating unit, as a longitudinal section, and Fig. 7 shows a variant for coarse and fine separation, as
Längsschnitt.Longitudinal section.
Der in Figur 1 gezeigte Grundträger 1 ist als plattenförmiges Kunststoffbauteil mit einer Vielzahl an kleinen, angeformten Durchflussrohren 2 ausgebildet. Der plattenförmige Grundträger 1 besitzt einen umlaufenden Rand Ia. Ein Grundträger 1 weist z.B. 30 bis 40 Durchflussrohre 2 auf, die unmittelbar aneinander angrenzen oder in Form von Gruppen angeordnet sind. Die Durchflussrohre 2 haben einen Innendurchmesser D von beispielsweise 5 mm und eine Länge von 10 bis 20 mm. Im in Fig. 1 gezeigten Beispiel sind sechs Gruppen mit jeweils sechs Durchflussrohren 2 vorgesehen.The base support 1 shown in Figure 1 is formed as a plate-shaped plastic component with a plurality of small, integrally formed flow tubes 2. The plate-shaped base support 1 has a peripheral edge Ia. A base support 1 has e.g. 30 to 40 flow tubes 2, which are directly adjacent to each other or arranged in the form of groups. The flow tubes 2 have an inner diameter D of, for example, 5 mm and a length of 10 to 20 mm. In the example shown in FIG. 1, six groups each having six flow tubes 2 are provided.
In Figur 2 ist als Ausschnitt eine Gruppe mit sechs Durchflussrohren 2 gezeigt. Die einzelnen Durchflussrohre 2 besitzen eine tangentiale Rohgaseintrittsöffnung 3 und eine Gasauslassöffnung 4, über die Reingas und abgeschiedene Flüssigkeit austreten. Die Gasauslassöffnungen 4 liegen nahezu in einer Ebene mit dem Grundträger 1. Die einzelnen Durchflussrohre 2 gleicher Länge sind an ihrem in Gaseinlassrichtung zeigenden Ende, an der Stirnseite 2a, mittels einer Abdeckplatte 5 verschlossen, die im gezeigten Beispiel aufgesetzt ist. Bei einer Herstellung des Grundträgers 1 aus KunststoffIn Figure 2, a group with six flow tubes 2 is shown as a section. The individual flow tubes 2 have a tangential raw gas inlet opening 3 and a gas outlet opening 4, via which clean gas and separated liquid emerge. The gas outlet openings 4 are nearly in one plane with the base support 1. The individual flow tubes 2 of equal length are closed at their end pointing in the gas inlet direction, on the front side 2a, by means of a cover plate 5, which is placed in the example shown. In a preparation of the base support 1 made of plastic
071524wo HPJ/ko kann die Abdeckplatte 5 auch gruppenweise angespritzt sein und jeweils die Durchflussrohre 2 einer Gruppe überdecken. An dem in Gaseinlassrichtung zeigenden Abschnitt der Durchflussrohre 2 ist jeweils die tangentiale Gaseinlassöffnung 3, z.B. als Spalt oder Schlitz, angeordnet. In den einzelnen, tangential angeströmten Durchflussrohren 2 wird eine kombinierte Rotationsund Axialströmung mit einer Drallkomponente erzeugt, wobei die Rotationsströmung mehrmals um 360° rotiert.071524wo HPJ / ko the cover plate 5 can also be injection-molded in groups and in each case cover the flow tubes 2 of a group. At the section of the flow tubes 2 pointing in the gas inlet direction, the tangential gas inlet opening 3, for example as a gap or slot, is arranged in each case. In the individual tangentially flowed through flow tubes 2, a combined rotation and axial flow is generated with a swirl component, wherein the rotational flow rotates several times through 360 °.
Anstelle einer tangentialen Gaseinlassöffnung 3 können auch mehrere tangentiale Gaseinlassöffnungen vorgesehen sein, die radial versetzt zueinander angeordnet sind. Im gezeigten Beispiel sind die tangentialen Gaseinlassöffnungen 3 der einzelnen Durchflussrohre 2 identisch ausgebildet und besitzen gleichgroße Eintrittsquerschnittsflächen. Die Eintrittsquerschnittsflächen können auch unterschiedlich groß ausgebildet sein.Instead of a tangential gas inlet opening 3, it is also possible to provide a plurality of tangential gas inlet openings which are arranged radially offset from one another. In the example shown, the tangential gas inlet openings 3 of the individual flow tubes 2 are identical and have equal inlet cross-sectional areas. The inlet cross-sectional areas can also be formed differently large.
In den Figuren 3 und 4 ist eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der der Grundträger 1 sechs Gruppen mit jeweils sechs Durchflussrohren 2 aufweist. Die Gasauslassöffnungen 4 der Durchflussrohre 2' von vier benachbarten Gruppen sind mittels eines Federventils 6 verschließbar. Die in Form einer Biegefeder ausgeführten Federventile 6 sind mit einem Befestigungsteil Ib am Grundträger fixiert und besitzen eine Dichtfläche, die die Gasauslassöffnungen 4 der Durchflussrohre 2' verschließt. Über die Vorspannung der Federventile 6 kann der Differenzdruck, bei dem das Ventil öffnet, festgelegt werden. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, sind die Gasauslassöffnungen 4 von zwei Gruppen an Durchflussrohren 2 ohne Ventil und somit ständig offen. Die einzelnen Durchflussrohre, die die Funktion eines Abscheideelements haben, können somit besser auf die jeweils vorliegenden Betriebszustände angepasst werden.FIGS. 3 and 4 show a variant embodiment in which the base support 1 has six groups each with six flow tubes 2. The gas outlet openings 4 of the flow tubes 2 'of four adjacent groups can be closed by means of a spring valve 6. The spring valves 6, which are designed in the form of a spiral spring, are fixed to the base carrier with a fastening part 1b and have a sealing surface which closes the gas outlet openings 4 of the flow tubes 2 '. About the bias of the spring valves 6, the differential pressure at which the valve opens, be set. As can be seen in Fig. 3, the gas outlet 4 of two groups of flow tubes 2 without valve and thus are constantly open. The individual flow tubes, which have the function of a separating element, can thus be better adapted to the respective operating conditions.
In Figur 5 ist eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der der Grundträger 1 mit den Durchflussrohren 2 im Einbauraum einer Zylinderkopfhaube 7 integriert ist. Von der Zylinderkopfhaube ist nur das Teilstück zu sehen, dass den unmittelbaren Einbauraum bildet, der durch die Wand abschnitte 8 begrenzt ist. In Fig. 5 ist die Schmalseite des Einbauraumes zu sehen, in den derFIG. 5 shows a variant embodiment in which the base support 1 is integrated with the flow tubes 2 in the installation space of a cylinder head cover 7. Of the cylinder head cover, only the part can be seen that forms the immediate installation space, which is limited by the wall sections 8. In Fig. 5, the narrow side of the installation space can be seen in the
071524wo HPJ/ko Grundträger 1 in waagerechter Einbaulage eingesetzt und an den nach unten ragenden Enden der Wand abschnitte 8 mit diesen verschweißt ist. Der Grundträger 1 besitzt drei Reihen a, b, c mit jeweils 10 aneinander angrenzenden Durchflussrohren 2, wobei in Fig. 5 nur die vorderen Durchflussrohre 2 zu sehen sind. Die einzelnen Durchflussrohre 2 sind analog wie bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführung ausgebildet. Die Abdeckplatte 5 an der Gaseinlassseite der Durchflussrohre 2 ist als integrales Bauteil an diese angespritzt. Der Grundträger 1 besitzt an seiner unteren Seite einen umlaufenden Abschnitt Ic, der mit dem angrenzenden Raum zur Abführung des Reingases und zur Aufnahme des abgetropften Öls in Verbindung steht, der in Figur 5 durch einen nach unten gerichteten Pfeil angedeutet ist.071524wo HPJ / ko Base support 1 used in a horizontal mounting position and sections at the downwardly projecting ends of the wall 8 is welded to them. The base support 1 has three rows a, b, c, each with 10 adjoining flow tubes 2, wherein in Fig. 5, only the front flow tubes 2 can be seen. The individual flow tubes 2 are designed analogously to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2. The cover plate 5 on the gas inlet side of the flow tubes 2 is molded as an integral part of this. The base support 1 has at its lower side a peripheral portion Ic, which is in communication with the adjacent space for discharging the clean gas and for receiving the drained oil, which is indicated in Figure 5 by a downward arrow.
Durch die Anordnung des Grundträgers 1 im Einbauraum wird oberhalb der Durchflussrohre 2 ein Rohgasraum 9 gebildet. Die Strömungsrichtung des Rohgases ist mit einem Pfeil gekennzeichnet. Der seitlich in die Zylinderkopfhaube 7 einströmende Rohgasstrom teilt sich gleichmäßig auf die 30, vertikal angeordneten Durchflussrohre 2 auf und wird tangential über die Gaseinlassöffnungen 3 in diese eingeleitet. Dabei bildet sich innerhalb der Durchflussrohre 2 eine helixförmige verlaufende Strömung aus, die mehrmals um 360° rotiert, wobei aufgrund der wirkenden hohen Zentrifugalkräfte das im Rohgas enthaltene Öl an der Innenwandung der Durchflussrohre 2 abgeschieden und in vertikaler Strömungsrichtung mitgerissen wird. Das Reingas strömt ebenfalls, in vertikaler Richtung, nach unten ab, wie durch den in Fig. 5 dargestellten Pfeil angedeutet.Due to the arrangement of the base support 1 in the installation space, a raw gas space 9 is formed above the flow tubes 2. The flow direction of the raw gas is indicated by an arrow. The stream of gas stream flowing laterally into the cylinder head cover 7 is divided equally between the 30 vertically arranged flow tubes 2 and is introduced tangentially into the gas inlet openings 3. Within the flow tubes 2, a helical, running flow is formed which rotates several times through 360 °, the oil contained in the raw gas being deposited on the inner wall of the flow tubes 2 and entrained in the vertical flow direction due to the high centrifugal forces acting on it. The clean gas also flows downwards in the vertical direction, as indicated by the arrow shown in FIG. 5.
In Fig. 6 ist die Anordnung eines Grundträgers 1 in einem Gehäuse 10 gezeigt, wobei der Grundträger 1 in vertikaler Einbaulage in nutenförmige Aufnahmen 12 des Gehäuses 10 eingesetzt ist. Die einzelnen Durchflussrohre 2 des Grundträgers 1 sind waagerecht angeordnet. Durch die Anordnung des Grundträgers 1 wird das Gehäuse 10 in einen Rohgasraum 11 und einen Reingasraum 13 unterteilt. Im Bodenteil 10a des Gehäuses 10 sind eine Öffnung 14 für die Zuführung des Rohgases und ein Auslass 15 für die in den Durchflussrohren 2 abgeschiedene und sich am Bodenteil ansammelndeIn Fig. 6, the arrangement of a base support 1 is shown in a housing 10, wherein the base support 1 is inserted in a vertical mounting position in groove-shaped receptacles 12 of the housing 10. The individual flow tubes 2 of the base support 1 are arranged horizontally. Due to the arrangement of the base support 1, the housing 10 is subdivided into a raw gas space 11 and a clean gas space 13. In the bottom part 10 a of the housing 10 are an opening 14 for the supply of the raw gas and an outlet 15 for the deposited in the flow tubes 2 and accumulating at the bottom part
071524wo HPJ/ko Flüssigkeit vorgesehen. Am oberen Teil des Gehäuses 10 befindet sich der Reingasauslass 16. Die Strömungsrichtungen für Rohgas und Reingas sowie die Ablaufrichtung der abgeschiednen Flüssigkeit sind durch Pfeile gekennzeichnet. Der Grundträger 1 besitzt 3 Reihen a, b, c mit jeweils 10 deckungsgleich angeordneten Durchflussrohren 2. Das von unten über die Öffnung 14 einströmende Rohgas teilt sich in der Rohgaskammer 11 gleichmäßig auf die 30, horizontal angeordneten Durchflussrohre 2 auf und wird tangential über die Gaseinlassöffnungen 3 in diese eingeleitet. Die Wirkungsweise der Flüssigkeitsabscheidung ist analog zur der vorstehend beschriebenen Ausführung. Die an der Innenwandung der Durchflussrohre 2 abgeschiedene Flüssigkeit wird in horizontaler Strömungsrichtung mitgerissen und tropft am Gasauslass 4 der Durchflussrohre 2 nach unten ab. Der gereinigte Gasstrom strömt über den Reingasauslass 16 ab. Die sich am Bodenteil 10a ansammelnde Flüssigkeit wird über den Ablauf 15 abgelassen.071524wo HPJ / ko Liquid provided. The clean gas outlet 16 is located at the upper part of the housing 10. The flow directions for raw gas and clean gas as well as the flow direction of the separated liquid are indicated by arrows. The base support 1 has 3 rows a, b, c, each with 10 congruent arranged flow tubes 2. The bottom flowing through the opening 14 raw gas is divided in the raw gas chamber 11 evenly on the 30, horizontally arranged flow tubes 2 and is tangential through the gas inlet openings 3 initiated in this. The operation of the liquid separation is analogous to the embodiment described above. The deposited on the inner wall of the flow tubes 2 liquid is entrained in the horizontal flow direction and drips down the gas outlet 4 of the flow tubes 2 down. The purified gas stream flows via the clean gas outlet 16. The accumulating at the bottom part 10 a liquid is discharged through the outlet 15.
Das in Fig. 6 gezeigte Gehäuse 10 mit dem Grundträger 1 bildet eine eigenständige Abscheideeinheit. In speziellen Anwendungsfällen kann es auch zweckmäßig sein mehrere dieser Abscheideeinheiten als Reihen oder Parallelschaltung anzuordnen. Anstelle eines Grundträgers 1 können in einem Gehäuse oder Einbauraum auch mehrere Grundträger angeordnet werden, die vorzugsweise in ihrem Abscheideverhalten unterschiedlich ausgebildet sind. In Fig. 7 sind zwei beabstandete Grundträger 1 und 1' gezeigt, wobei der Grundträger 1' für die Grobabscheidung und der Grundträger 1 für die Feinabscheidung bestimmt ist. Die Durchflussrohre 2 des Grobabscheiders 1' besitzen einen größeren Innendurchmesser als die Durchflussrohre 2 des nachgeschalteten Feinabscheiders 1. Außerdem ist zwischen den beiden Grundträgern ein weiterer Flüssigkeitsablauf 17 vorgesehen. Der Aufbau des Gehäuses 8 ist ansonsten analog wie der in Fig. 6. Eine derartige Anordnung stellt eine Kombination einer Parallel- und Reihenschaltung dar, wobei die Durchflussrohre eines Grundträgers parallelgeschaltet sind und mehrere Grundträger in Reihe geschaltet sind. Dieser sehr einfache und Platz sparende Aufbau einer solchen Abscheideeinheit kann insbesondere zur kombinierten Grob- und Feinabscheidung eingesetzt werden.The housing 10 shown in Fig. 6 with the base support 1 forms an independent separation unit. In special applications, it may also be appropriate to arrange several of these separation units as rows or parallel. Instead of a base support 1, a plurality of base supports can also be arranged in a housing or installation space, which are preferably designed differently in their deposition behavior. In Fig. 7, two spaced base support 1 and 1 'are shown, wherein the base support 1' for the coarse separation and the base support 1 is intended for the fine separation. The flow tubes 2 of the coarse separator 1 'have a larger inner diameter than the flow tubes 2 of the downstream fine separator 1. In addition, a further liquid outlet 17 is provided between the two base supports. The structure of the housing 8 is otherwise analogous to that in Fig. 6. Such an arrangement represents a combination of a parallel and series connection, wherein the flow tubes of a base support are connected in parallel and a plurality of base carriers are connected in series. This very simple and space-saving construction of such a separation unit can be used in particular for combined coarse and fine separation.
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Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeiten aus Gasen, insbesondere zur Abtrennung von Ölpartikeln aus Blow-By-Gasen der Kurbelgehäuseentlüftung von Verbrennungsmotoren, bestehend aus mindestens einem plattenförmigen Grundträger, in dem mehrere Durchflussrohre mit einem Gaseinlass und einem Gasauslass angeordnet sind, wobei sich die Flüssigkeit an der Innenwandung der Durchflussrohre abscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Durchflussrohre (2, 2') an ihrem in Gaseinlassrichtung zeigenden Ende mindestens eine tangential angeordnete Gaseinlassöffnung (3) besitzen und an der zu dieser angrenzenden Stirnseite (2a) verschlossen sind, wobei in den Durchflussrohren (2, 2') eine kombinierte Rotations- und Axialströmung mit einer Drallkomponente entsteht und die Rotationsströmung in den einzelnen Rohren mehrmals um 360° rotiert.1. A device for the separation of liquids from gases, in particular for the separation of oil particles from blow-by gases of the crankcase ventilation of internal combustion engines, consisting of at least one plate-shaped base support in which a plurality of flow tubes are arranged with a gas inlet and a gas outlet, wherein the liquid depositing on the inner wall of the flow tubes, characterized in that the individual flow tubes (2, 2 ') have at least one tangentially arranged gas inlet opening (3) at their end pointing in the gas inlet direction and are closed at the end face (2a) adjoining the same, wherein the flow tubes (2, 2 ') produces a combined rotational and axial flow with a swirl component and rotates the rotational flow in the individual tubes several times by 360 °.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseinlassöffnungen (3) schlitz- oder spaltförmig ausgebildet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the gas inlet openings (3) are slit-shaped or slit-shaped.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Durchflussrohre (2, T) mehrere Gaseinlassöffnungen (3) besitzen, die radial versetzt zueinander angeordnet sind.3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the individual flow tubes (2, T) have a plurality of gas inlet openings (3) which are arranged radially offset from one another.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseinlassöffnungen (3) unterschiedlich große Querschnittsflächen besitzen.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the gas inlet openings (3) have different sized cross-sectional areas.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Durchflussrohre (2, 2') einen Innendurchmesser von 2 bis 20 mm besitzen.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the individual flow tubes (2, 2 ') have an inner diameter of 2 to 20 mm.
071524wo HPJ/ko 071524wo HPJ / ko
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) der Durchflussrohre (2, 2') mindestens das 2-fache des Innendurchmessers (D) beträgt.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the length (L) of the flow tubes (2, 2 ') is at least 2 times the inner diameter (D).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem Grundträger (1,1') angeordneten Durchflussrohre (2, 2') an ihrer Gaseinlassseite bündig zueinander abschließen, wobei die stirnseitigen Öffnungen (2a) mittels einer Abdeckplatte (5) verschlossen sind.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in a base support (1,1 ') arranged flow tubes (2, 2') at their gas inlet side flush with each other, wherein the frontal openings (2a) by means of a cover plate (5) are closed.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Durchflussrohre (2') an ihrer Gasauslassseite (4) mit einem Ventil (6) ausgerüstet sind, das sich druckabhängig öffnet. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Durchflussrohre (2, 2') unterschiedliche Durchmesser und Längen aufweisen.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that some of the flow tubes (2 ') on its gas outlet side (4) are equipped with a valve (6) which opens depending on the pressure. 9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the individual flow tubes (2, 2 ') have different diameters and lengths.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Durchflussrohre (2, 2') unterschiedliche Durchmesser und Längen aufweisen.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the individual flow tubes (2, 2 ') have different diameters and lengths.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere plattenförmige Grundträger (1,1') mit Durchflussrohren (2, 2') beabstandet zueinander, als Reihenschaltung, angeordnet sind.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a plurality of plate-shaped base support (1,1 ') with flow tubes (2, 2') spaced from each other, as a series circuit, are arranged.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Anordnung der plattenförmigen Grundträger (1,1') in senkrechter Einbaulage die Durchflussrohre (2, 2') in Richtung zur Flüssigkeitssammelstelle geneigt angeordnet sind.11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that in an arrangement of the plate-shaped base support (1,1 ') in vertical mounting position, the flow tubes (2, 2') are arranged inclined in the direction of liquid collection point.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelner oder mehrere plattenförmige Grundträger (1, 1') in einem Gehäuse (10) oder Einbauraum (8) angeordnet ist/sind, das/der einen Rohgaseinlass (9, 14), einen Reingasauslass (16) und einen Flüssigkeitsauslass (15) besitzt und eine eigenständige Abscheideeinheit bildet.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that a single or a plurality of plate-shaped base support (1, 1 ') in a housing (10) or installation space (8) is / are having a raw gas inlet (9, 14), a clean gas outlet (16) and a liquid outlet (15) and forms an independent separation unit.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Grundträger (1,1') im Gehäuse (10) oder Einbauraum (8) durch Einschieben in korrespondierende Nuten (12), Einschweißen, Einschrauben, Einkleben oder Einklip-sen in ihrer Einbaulage fixiert sind.13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the plate-shaped base support (1,1 ') in the housing (10) or installation space (8) by insertion into corresponding grooves (12), welding, screwing, gluing or Einklip -sen are fixed in their mounting position.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere parallelgeschaltete Abscheideeinheiten (8,10) vorgesehen sind, wobei die Gaseinlässe (9,14) der einzelnen Abscheideeinheiten (8,10) in Abhängigkeit vom anfallenden Gasvolumenstrom separat zuschaltbar sind. 14. The device according to one of claims 1 to 13, characterized in that a plurality of parallel-connected separation units (8,10) are provided, wherein the gas inlets (9,14) of the individual separation units (8,10) are switched separately depending on the resulting gas volume flow ,
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