EP2832448A1 - Ölzentrifuge mit Zentrifugenrotor - Google Patents

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EP2832448A1
EP2832448A1 EP14178737.4A EP14178737A EP2832448A1 EP 2832448 A1 EP2832448 A1 EP 2832448A1 EP 14178737 A EP14178737 A EP 14178737A EP 2832448 A1 EP2832448 A1 EP 2832448A1
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EP
European Patent Office
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oil
centrifuge
rotor
centrifuge rotor
throttle point
Prior art date
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Application number
EP14178737.4A
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English (en)
French (fr)
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EP2832448B1 (de
Inventor
Peter Bauditsch
Martin Weindorf
Helmuth Haubenreich
Thomas Storch
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.)
Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Mann and Hummel GmbH
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Publication date
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Publication of EP2832448A1 publication Critical patent/EP2832448A1/de
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Publication of EP2832448B1 publication Critical patent/EP2832448B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/04—Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/005—Centrifugal separators or filters for fluid circulation systems, e.g. for lubricant oil circulation systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/06—Fluid drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/10—Control of the drive; Speed regulating

Definitions

  • the invention relates to an oil centrifuge with an integrated, rotatably mounted centrifuge rotor according to the preamble of claim 1.
  • the oil centrifuge can be used as an industrial oil centrifuge or in a motor vehicle.
  • the oil centrifuge may be part of an oil module which, in addition to the oil centrifuge, may have an oil filter with a filter element and a heat exchanger. Such oil modules are used in particular in commercial vehicles.
  • the oil filter has a main flow filter and a bypass filter, which are successively flowed through by the oil to be cleaned.
  • the main flow filter comprises in a housing pot a ring filter insert, the bypass filter the centrifuge rotor, in which the oil is passed from the clean side of the main flow filter via a fixed, rigid tube to the centrifuge rotor.
  • a safety valve In the transition from the tube to the centrifuge rotor is a safety valve, which is transferred to the blocking position, if the centrifuge rotor is not arranged in its proper position.
  • the invention is based on the object to interpret with simple design measures an oil centrifuge with centrifuge rotor for a long service life.
  • the oil centrifuge according to the invention is used for example for oil purification in internal combustion engines and has a rotatably mounted centrifuge rotor, with the help dirt particles in the oil can be deposited.
  • the oil centrifuge is preferably integrated in an oil circuit, which advantageously has as a main flow filter for coarse separation an oil filter with a filter element, which is designed for example as a ring filter, and downstream of the main flow filter, the oil centrifuge with the centrifuge rotor, which forms the bypass filter for fine separation.
  • a partial amount of oil filtered by the oil filter for example 10 to 20%, is supplied to the oil centrifuge.
  • the oil centrifuge is arranged in a bypass to the main flow of oil coming from the oil filter.
  • the entry of the oil into the centrifuge rotor takes place via an inflow pipe, which forms at least a portion of the flow path for the oil in the oil centrifuge.
  • the flow path within the oil centrifuge and in front of the centrifuge rotor has a throttle restriction of reduced cross-section, the cross-section being widened upstream of the throttle restriction.
  • the cross section is also extended downstream of the throttle point.
  • the inflow pipe has the throttle point.
  • the throttle point represents a bottleneck, which causes a pressure drop in the oil flow.
  • the throttle point dampens pressure peaks and thereby ensures an equalization of the oil pressure in the centrifuge rotor, which is thus relieved of the pressure peaks, resulting in a reduction of the load on the centrifuge rotor and an increase in the rotor life.
  • By slowly expanding the cross section downstream of the throttle the remaining pressure loss can be kept relatively low, so that on the one hand in the centrifuge rotor, a sufficiently high pressure is available to contribute to a high rotational speed and thus support the particle separation, and on the other hand in the throttle the pressure fluctuations are reduced, so that the peak load is also further reduced accordingly.
  • the throttle point is preferably designed such that the flow cross-section of the flow path gradually tapers and no sudden cross-sectional jumps occur.
  • the throttle point is formed for example as a Laval nozzle.
  • the flow cross-section gradually tapers to a bottleneck and widens behind the bottleneck gradually back on, the flow cross section is always circular.
  • the flow path upstream and downstream of the throttle point on the same cross-section so that only in the region of the throttle point is a cross-sectional reduction and the rest of the full inflow pipe cross section is maintained.
  • the throttle point is advantageously located in the inflow region of the oil centrifuge or of the inflow pipe, with possibly also embodiments being considered in which the throttle point is arranged at a distance from the end faces or at the outflow region of the inflow pipe. In any case, however, the throttle point is located upstream of outflow openings in the inflow pipe to the centrifuge rotor.
  • the inflow pipe may be non-rotatably connected to the centrifuge rotor, for example, in one-piece design of inflow pipe and centrifuge rotor.
  • the inflow tube rotates with the centrifuge rotor, wherein optionally the inflow pipe can also be designed separately, but connected to the centrifuge rotor.
  • the inflow tube is fixed to the housing and thus does not rotate with the centrifuge rotor. Both with fixed housing arrangement as well as with rotating, centrifuge rotor side arrangement of the inflow pipe this is in the longitudinal axis of the centrifuge rotor.
  • valve in the inflow pipe or upstream of the inflow pipe.
  • the valve is arranged upstream of the throttle point.
  • the throttle point may also be arranged at a different location relative to the valve, for example in the valve housing, preferably in the inlet region of the valve.
  • the valve has a safety function to prevent unwanted transfer of oil into the area of the centrifuge rotor.
  • the valve is designed as a safety valve, which is only in the open position when the centrifuge rotor is correctly mounted in order to allow the flow of oil through the inflow pipe.
  • a valve body of the safety valve is held by the centrifuge rotor in the open position.
  • the centrifuge rotor is missing or is mounted incorrectly, the valve body is transferred from the oil pressure from the open position to a closed position in which the oil flow is interrupted.
  • a valve device which comprises a pressure valve and a safety valve connected downstream of the pressure valve is located in the inflow path to the centrifuge rotor, wherein the pressure valve is transferred into the open position only when a limit pressure of, for example, 2 bar is exceeded.
  • the downstream safety valve is held in the open position as described above by the centrifuge rotor.
  • the pressure valve and the safety valve may form a structural unit, wherein the two valves may be formed separately, but are interconnected.
  • the valve body of the safety valve is acted upon, for example, by an adjusting pin in the open position, which is formed integrally with the centrifuge rotor.
  • the safety valve is designed, for example, as a ball valve; Accordingly, the valve member is formed by a ball.
  • the throttle point may be located upstream of the valve device in an optional inlet section for the oil, or downstream of the valve device in the inflow pipe.
  • Fig. 1 and Fig. 2 are exemplified oil centrifuges 1 with centrifuge rotor 3 for an internal combustion engine, in which the in Fig. 3 Can be used in more detail described throttle point.
  • the throttle point can be introduced into the flow path to the centrifuge rotor 3.
  • Fig. 1 an oil centrifuge 1 for an internal combustion engine is shown.
  • the oil centrifuge 1 is introduced into an oil circuit with an oil filter.
  • the oil centrifuge 1 may be part of an oil module 2, which has the oil filter and the oil centrifuge 1 and, for example, as a die-cast part, in particular aluminum, may be formed.
  • the oil filter is a filter element, in particular a round filter element, which is flowed through by the oil to be cleaned.
  • the oil centrifuge 1 with the centrifuge rotor 3 is downstream of the oil filter in a bypass channel to a main flow channel for the oil pre-cleaned by the oil filter and is overlapped by a pot- or lid-like housing member 4, which is connected to the oil module 2 or a housing bottom, for example screwed ,
  • the centrifuge rotor 3 is rotatably mounted relative to the oil module 2 or the housing bottom, as well as the housing component 4 and can rotate about its longitudinal axis 5.
  • a pressure valve 6 and a pressure relief valve 6 downstream safety valve 7, which are designed as a contiguous valve device.
  • the pressure valve 6 and the Safety valve 7 are formed as separate components, however, are related and connected together. Alternatively, the two valves 6, 7 may also be integrally formed with a common housing.
  • the pressure valve 6 is designed as a piston valve, the spring-loaded piston 8, which forms the valve member of the pressure valve 6, is acted upon in the closed position and is pressed by the oil on the clean side of the oil module 2 in the direction of opening position.
  • the piston 8 of the pressure valve 6 opens as soon as the pressure reaches a pressure threshold, for example 2 bar. Then the flow path through the upstream pressure valve 6 is released.
  • the safety valve 7 projects an adjusting pin 10, which is integrally formed with an inflow pipe 11, which is an integral part of the centrifuge rotor 3 and extends centrally on the inside of the centrifuge rotor 3.
  • the adjusting pin 10 of the centrifuge rotor 3 protrudes into the discharge path of the safety valve 7 and keeps the ball 9 of the safety valve at a distance from its sealing seat, so that the flow path is kept free in the safety valve 7. If, on the other hand, the setting pin 10 is missing, for example in the case of a centrifuge rotor 3 which is not mounted or mounted incorrectly, then the ball 9 is adjusted to its sealing position by the pressure of the brought-up oil and thus closes the flow path.
  • the housing of the pressure valve 6 is screwed into the oil module 2.
  • the flow path through the valves 6 and 7 is coaxial with the longitudinal axis 5 of the oil centrifuge 1 and centrifuge rotor 3.
  • the safety valve 7 projects axially into the inflow pipe 11, which is formed integrally with the centrifuge rotor 3 and rotates together therewith; the inflow pipe 11 is part of the flow path of the oil to the centrifuge rotor 3.
  • the flow path has a throttle point with a reduced flow cross-section, wherein the throttle point is not shown here for reasons of clarity.
  • the throttle point can in this case at any point in the flow path to the centrifuge rotor 3, but before the outlet openings in the inflow pipe 11 for introducing the oil into the centrifugal rotor 3.
  • the throttle point may be arranged for example in the housing of the pressure valve 6 or the safety valve 7. However, the throttle point may also be introduced downstream of the valves 6 and 7 in the inflow pipe 11 or upstream of the valves 6 and 7 in the inlet portion of the oil centrifuge 1. At least upstream of the throttle point, the diameter or flow cross section of the flow path is widened with respect to the throttle point.
  • An advantageous form of the throttle is in Fig. 3 shown.
  • Axially spaced from the first bearing point between the pressure valve 6 and the centrifuge rotor 3 is located on the front side of the centrifuge rotor, a second bearing on the inside of the encompassing housing member 4.
  • This second bearing is designed as a sliding bearing 14 and has a plain bearing bush 15 which in the end face of the inflow pipe 11 is inserted on the centrifuge rotor 3, and a bearing pin 16 which is held by a rubber damper 17 on the inside of the housing member 4 and protrudes into the plain bearing bush 15.
  • the bearing pin 16 is designed for example as a steel bolt, the plain bearing bush 15 may consist of sintered bronze.
  • the flow path through the oil centrifuge 1 is shown by arrows.
  • the filtration is carried out in the oil filter, from the clean side of the oil through the valve means with the pressure valve 6 and the safety valve 7 is axially guided in the inflow pipe of the centrifuge rotor 3.
  • the oil passes as shown by the arrows, via outlet openings in the wall of the inflow pipe 11 radially into the rotor chambers of the centrifuge rotor, where a separation of particles takes place.
  • the oil then flows axially downwards and can be discharged via outflow openings. Due to the oil pressure and with a corresponding configuration of the outflow openings of the centrifuge rotor in rotation about its longitudinal axis. 5
  • Fig. 2 has the oil centrifuge 1 basically the same structure as at Fig. 1 on. However, different is the storage of the centrifuge rotor 3, which is designed as a flying storage.
  • a first bearing point between the pressure valve 6 and the end face of the inflow pipe 11 of the centrifuge rotor 3 is analogous to Fig. 1 trained and can be designed either as a sliding bearing 12 with two plain bearing bushes or as a ball bearing 13.
  • a second bearing is located at a relatively small axial distance on the safety valve 7 and, like the first bearing either as a sliding bearing 18 with two plain bearing bushes, which may optionally consist of different materials such as steel and sintered bronze, or as a ball bearing 19.
  • the storage takes place on the housing of the safety valve 7 and on the inner wall of the inflow pipe 11, which is formed integrally with the centrifuge rotor 3.
  • Fig. 3 an embodiment of a throttle point 23 in the inflow pipe 11 of the centrifuge rotor 3 is shown.
  • the inflow pipe 11 defines the flow path for the oil.
  • the rotor component 31 is located at the bottom of the centrifuge rotor 3 and is formed separately from a rotor upper part 32.
  • the bottom-side rotor member 31 is rotatably formed with the rotor upper part 32 and rotates together with this about the longitudinal axis 5.
  • upper rotor part 32 and bottom rotor component 31 are welded together.
  • the centrifuge rotor 3 may alternatively be formed in one piece.
  • the pipe section 21 formed integrally with the bottom-side rotor component 31 forms the first part of the inflow pipe 11 for supplying the oil into the centrifuge rotor 3.
  • the pipe section 21 Adjacent to the inflow region 22, which faces away from the centrifuge rotor 3, the pipe section 21 is provided with a throttle point 23, which has a reduced cross section compared to the other cross sections.
  • the diameter of the throttle point 23 is marked with d D
  • the diameter of the tubular section 21 upstream and downstream of the throttle point 23, d is K
  • the throttle points diameter d D is not more than 40% to 90% of the maximum diameter d K of the pipe section 21st
  • the throttle position diameter is between about 50% and about 60% of the maximum diameter d K.
  • the diameter d K of the pipe section 21 is upstream and downstream of the throttle point 23 of equal size.
  • the throttle point 23 is formed, for example, in the manner of a Laval nozzle and dampens pressure peaks, whereby the load on the centrifuge rotor 3 is reduced.
  • the throttle point 23 is located axially approximately in the center of the pipe section 21, which is flanged on the front side of the integrally formed with the rotor upper part 32 portion of the inflow pipe 11.
  • the diameter of the inflow pipe 11 before and after the throttle body 23 is different, wherein the diameter is widened at least upstream of the throttle point 23 relative to the throttle position.
  • the centrifuge rotor 3 is rotatably mounted in two bearings 24 and 25.
  • the first bearing point 24 is located on the pipe section 21 of the bottom-side rotor component 31.
  • the second bearing point 25 is located on the axially opposite side in the upper region of the centrifuge rotor 3; via the second bearing point 25 of the centrifuge rotor 3 is rotatably mounted on the housing member 4.

Abstract

Ein Ölzentrifuge mit integriertem, drehbar gelagertem Zentrifugenrotor weist einen Strömungsweg auf, in den eine Drosselstelle mit reduziertem Querschnitt eingebracht ist.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Ölzentrifuge mit einem integrierten, drehbar gelagerten Zentrifugenrotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Ölzentrifuge kann als industrielle Ölzentrifuge zur Anwendung kommen oder auch in einem Kraftfahrzeug. Die Ölzentrifuge kann Teil eines Ölmoduls sein, welches außer der Ölzentrifuge einen Ölfil-ter mit einem Filterelement und einen Wärmetauscher aufweisen kann. Derartige Ölmo-dule kommen insbesondere in Nutzfahrzeugen zum Einsatz.
    • Stand der Technik
  • Aus der DE 103 29 199 A1 ist ein Ölfilter mit einem Zentrifugenrotor bekannt. Der Ölfil-ter weist einen Hauptstromfilter und einen Nebenstromfilter auf, die nacheinander von dem zu reinigenden Öl durchströmt werden. Der Hauptstromfilter umfasst in einem Gehäusetopf einen Ringfiltereinsatz, der Nebenstromfilter den Zentrifugenrotor, in den das Öl von der Reinseite des Hauptstromfilters über ein feststehendes, starres Rohr zum Zentrifugenrotor geleitet wird. Im Übergang von dem Rohr zum Zentrifugenrotor befindet sich ein Sicherheitsventil, das in die Sperrstellung überführt wird, falls der Zentrifugenrotor nicht in seiner ordnungsgemäßen Position angeordnet ist.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Ölzentrifuge mit Zentrifugenrotor für eine lange Betriebsdauer auszulegen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 14 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
  • Die erfindungsgemäße Ölzentrifuge wird beispielsweise zur Ölreinigung in Verbrennungsmaschinen eingesetzt und weist einen drehbar gelagerten Zentrifugenrotor auf, mit dessen Hilfe Schmutzpartikel im Öl abgeschieden werden können. Die Ölzentrifuge ist vorzugsweise in einen Ölkreislauf integriert, welcher vorteilhafterweise als Hauptstromfilter zur Grobabscheidung einen Ölfilter mit einem Filterelement aufweist, welches beispielsweise als Ringfilter ausgebildet ist, sowie stromab des Hauptstromfilters die Ölzentrifuge mit dem Zentrifugenrotor, welche den Nebenstromfilter zur Feinabscheidung bildet. Hierbei wird vorzugsweise nur eine Teilmenge des vom Ölfilter gefilterten Öls, beispielsweise 10 - 20 %, der Ölzentrifuge zugeführt. Mit anderen Worten ist die Ölzentrifuge in einem Bypass zum Hauptstrom des vom Ölfilter kommenden Öls angeordnet. Der Eintritt des Öls in den Zentrifugenrotor erfolgt über ein Zuströmrohr, welches zumindest einen Abschnitt des Strömungswegs für das Öl in der Ölzentrifuge bildet. Der Strömungsweg innerhalb der Ölzentrifuge und vor dem Zentrifugenrotor weist eine Drosselstelle mit reduziertem Querschnitt auf, wobei der Querschnitt stromauf der Drosselstelle erweitert ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Querschnitt auch stromab der Drosselstelle erweitert. Insbesondere für den Fall, dass der gesamte Strömungsweg durch das Zuströmrohr gebildet ist, weist das Zuströmrohr die Drosselstelle auf. Die hier im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ölzentrifuge dargestellten Ausführungen gelten entsprechend für den erfindungsgemäßen Zentrifugenrotor.
  • Die Drosselstelle stellt eine Engstelle dar, welche einen Druckverlust in der Ölströmung bewirkt. Die Drosselstelle dämpft Druckspitzen und sorgt hierdurch für eine Vergleichmäßigung des Öldrucks im Zentrifugenrotor, der somit von den Druckspitzen entlastet wird, was zu einer Reduzierung der Belastung des Zentrifugenrotors und zu einer Erhöhung der Rotorlebensdauer führt. Indem der Querschnitt stromab der Drosselstelle langsam wieder erweitert wird, kann der verbleibende Druckverlust relativ gering gehalten werden, sodass einerseits im Zentrifugenrotor ein ausreichend hoher Druck zur Verfügung steht, um zu einer hohen Rotationsgeschwindigkeit beizutragen und somit die Partikelabscheidung zu unterstützen, und andererseits in der Drosselstelle die Druckschwankungen reduziert werden, so dass die Spitzenbelastung ebenfalls entsprechend weiter reduziert ist. Die Drosselstelle ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sich der Strömungsquerschnitt des Strömungsweges allmählich verjüngt und keine plötzlichen Querschnittssprünge auftreten.
  • Die Drosselstelle ist beispielsweise als Lavaldüse ausgebildet. Hierbei verjüngt sich der Strömungsquerschnitt allmählich zu einer Engstelle und weitet sich hinter der Engstelle allmählich wieder auf, wobei der Strömungsquerschnitt stets kreisförmig ist. Vorteilhafterweise weist der Strömungsweg stromauf und stromab der Drosselstelle den gleichen Querschnitt auf, so dass nur im Bereich der Drosselstelle eine Querschnittsreduzierung besteht und im Übrigen der volle Zuströmrohrquerschnitt erhalten bleibt. Im Bereich der Drosselstelle kann es zweckmäßig sein, dass diese einen Durchmesser von maximal 90 %, insbesondere maximal 70 %, vorzugsweise maximal 50 % des größten Durchmessers des Zuströmrohrs aufweist. Diese Durchmesserreduzierung im Bereich der Drosselstelle sorgt für eine ausreichende Dämpfung der Druckspitzen.
  • Gemäß einer alternativen Ausführung ist es aber auch möglich, dass stromauf und stromab der Drosselstelle unterschiedliche Querschnitte herrschen. Beispielsweise ist der Querschnitt stromab der Drosselstelle geringer als stromauf, also eingangs der Drosselstelle.
  • Die Drosselstelle befindet sich vorteilhafterweise im Einströmbereich der Ölzentrifuge oder des Zuströmrohrs, wobei ggf. auch Ausführungen in Betracht kommen, bei denen die Drosselstelle mit Abstand zu den Stirnseiten oder am abströmseitigen Bereich des Zuströmrohrs angeordnet ist. In jedem Fall jedoch befindet sich die Drosselstelle stromauf vor Abströmöffnungen im Zuströmrohr zum Zentrifugenrotor.
  • Das Zuströmrohr kann drehfest mit dem Zentrifugenrotor verbunden sein, beispielsweise bei einteiliger Ausführung von Zuströmrohr und Zentrifugenrotor. In diesem Fall dreht sich das Zuströmrohr mit dem Zentrifugenrotor, wobei ggf. das Zuströmrohr auch separat ausgeführt, jedoch mit dem Zentrifugenrotor verbunden sein kann. In einer alternativen Ausführung mit separater Ausbildung des Zuströmrohrs vom Zentrifugenrotor ist das Zuströmrohr gehäusefest angeordnet und dreht sich somit nicht mit dem Zentrifugenrotor. Sowohl bei gehäusefester Anordnung als auch bei drehender, zentrifugenrotorseitiger Anordnung des Zuströmrohrs liegt dieses in der Längsachse des Zentrifugenrotors.
  • Es kann zweckmäßig sein, im Zuströmrohr oder stromauf des Zuströmrohrs ein Ventil vorzusehen. Vorteilhafterweise ist das Ventil stromauf der Drosselstelle angeordnet. Die Drosselstelle kann jedoch auch an einer anderen Stelle relativ zu dem Ventil angeordnet sein, beispielsweise im Ventilgehäuse, vorzugsweise im Eintrittsbereich des Ventils. Dem Ventil kommt eine Sicherheitsfunktion zu, um einen unerwünschten Übertritt von Öl in den Bereich des Zentrifugenrotors zu verhindern. Beispielsweise ist das Ventil als ein Sicherheitsventil ausgebildet, das nur bei korrekt montiertem Zentrifugenrotor in Öffnungsstellung steht, um den Ölfluss durch das Zuströmrohr zu erlauben. Hierbei wird ein Ventilkörper des Sicherheitsventils von dem Zentrifugenrotor in der Öffnungsstellung gehalten. Fehlt dagegen der Zentrifugenrotor bzw. ist dieser falsch montiert, so wird der Ventilkörper von dem Öldruck aus der Öffnungsstellung in eine Schließstellung überführt, in der die Ölströmung unterbrochen ist.
  • Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung befindet sich im Zuströmweg zum Zentrifugenrotor eine Ventileinrichtung, welche ein Druckventil und ein dem Druckventil nachgeschaltetes Sicherheitsventil umfasst, wobei das Druckventil erst mit dem Überschreiten eines Grenzdrucks von beispielsweise 2 bar in die Öffnungsstellung überführt wird. Das nachgeschaltete Sicherheitsventil wird wie vorbeschrieben von dem Zentrifugenrotor in der Öffnungsstellung gehalten. Das Druckventil und das Sicherheitsventil können eine bauliche Einheit bilden, wobei die beiden Ventile zwar separat ausgebildet sein können, jedoch miteinander verbunden sind. Der Ventilkörper des Sicherheitsventils wird beispielsweise von einem Stellzapfen in die Öffnungsstellung beaufschlagt, welcher einteilig mit dem Zentrifugenrotor ausgebildet ist. Das Sicherheitsventil ist beispielsweise als ein Kugelventil ausgebildet; dementsprechend wird das Ventilglied von einer Kugel gebildet. Bei dieser Ausführungsform kann die Drosselstelle stromauf der Ventileinrichtung in einem gegebenenfalls vorhandenen Einlassabschnitt für das Öl, oder stromab der Ventilvorrichtung in dem Zuströmrohr angeordnet sein. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Drosselstelle zwischen den beiden Ventilen, im Gehäuse des Druckventils oder im Gehäuse des Sicherheitsventils auszubilden.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführunge sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch eine Ölzentrifuge mit integriertem Zentrifugenrotor, mit zwei hintereinander angeordneten Ventilen und einer ersten Lagerstelle im Bereich eines Ventiles sowie einer zweiten Lagerstelle an der Stirnseite des Zentrifugenrotors,
    Fig. 2
    eine Fig. 1 entsprechende Ausführung, jedoch mit einer zweiten Lagerstelle im Bereich des zweiten Ventils,
    Fig.
    3 einen Schnitt durch eine Ölzentrifuge mit integriertem Zentrifugenrotor in einer weiteren Ausführung ohne Ventile mit Darstellung der Drosselstelle.
  • In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
    • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In Fig. 1 und Fig. 2 sind beispielhaft Ölzentrifugen 1 mit Zentrifugenrotor 3 für eine Brennkraftmaschine dargestellt, bei welchen die in Fig. 3 näher beschriebene Drosselstelle Anwendung finden kann. Die Drosselstelle kann jedoch unabhängig von Anzahl und Ausgestaltung von ebenfalls im Strömungsweg befindlichen Ventileinrichtungen in den Strömungsweg zum Zentrifugenrotor 3 eingebracht sein.
  • In Fig. 1 ist eine Ölzentrifuge 1 für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Vorzugsweise ist die Ölzentrifuge 1 in einen Ölkreislauf mit einem Ölfilter eingebracht. Die Ölzentrifuge 1 kann Teil eines Ölmoduls 2 sein, welches den Ölfilter und die Ölzentrifuge 1 aufweist und beispielsweise als Druckgussteil, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet sein kann. Im Ölfilter befindet sich ein Filterelement, insbesondere ein Rundfilterelement, welches von dem zu reinigenden Öl durchströmt wird. Die Ölzentrifuge 1 mit dem Zentrifugenrotor 3 liegt stromab des Ölfilters in einem Bypasskanal zu einem Hauptstromkanal für das vom Ölfilter vorgereinigte Öl und wird von einem topf- bzw. deckelartigen Gehäusebauteil 4 übergriffen, das mit dem Ölmodul 2 oder einem Gehäuseboden verbunden ist, beispielsweise angeschraubt ist. Der Zentrifugenrotor 3 ist gegenüber dem Ölmodul 2 bzw. dem Gehäuseboden, sowie dem Gehäusebauteil 4 drehbar gelagert und kann um seine Längsachse 5 rotieren.
  • Im Zuströmweg des Öls vom Ölmodul 2 zum Zentrifugenrotor 3 befinden sich ein Druckventil 6 und ein dem Druckventil 6 nachgeschaltetes Sicherheitsventil 7, die als eine zusammenhängende Ventileinrichtung ausgeführt sind. Das Druckventil 6 und das Sicherheitsventil 7 sind als separate Bauteile ausgebildet, die jedoch zusammenhängen und miteinander verbunden sind. Alternativ können die beiden Ventile 6, 7 auch einstückig mit einem gemeinsamen Gehäuse ausgebildet sein. Das Druckventil 6 ist als ein Kolbenventil ausgebildet, dessen federbelasteter Kolben 8, welcher das Ventilglied des Druckventils 6 bildet, in die Schließstellung beaufschlagt ist und von dem Öl auf der Reinseite des Ölmoduls 2 in Richtung Öffnungsstellung gedrückt wird. Der Kolben 8 des Druckventils 6 öffnet, sobald der Druck einen Druckschwellenwert erreicht, beispielsweise 2 bar. Daraufhin ist der Strömungsweg durch das vorgeschaltete Druckventil 6 freigegeben.
  • Das nachgeschaltete Sicherheitsventil 7 ist unmittelbar auf das Gehäuse des Druckventils 6 aufgesetzt und mit diesem verbunden, beispielsweise verschraubt. Das Sicherheitsventil 7 ist als Kugelventil ausgeführt, dementsprechend ist der Ventilkörper des Sicherheitsventils 7 von einer Kugel 9 gebildet, die von dem Gehäuse des Sicherheitsventils 7 verstellbar aufgenommen ist.
  • In das Sicherheitsventil 7 ragt ein Stellzapfen 10 ein, der einteilig mit einem Zuströmrohr 11 ausgebildet ist, welches einteiliger Bestandteil des Zentrifugenrotors 3 ist und sich zentrisch an der Innenseite des Zentrifugenrotors 3 erstreckt. Der Stellzapfen 10 des Zentrifugenrotors 3 ragt in den Abströmweg des Sicherheitsventils 7 ein und hält die Kugel 9 des Sicherheitsventils auf Abstand von ihrem Dichtsitz, so dass der Strömungsweg im Sicherheitsventil 7 freigehalten ist. Fehlt dagegen der Stellzapfen 10, beispielsweise bei nicht oder falsch montiertem Zentrifugenrotor 3, so wird die Kugel 9 durch den Druck des herangeführten Öls in ihre Dichtposition verstellt und verschließt somit den Strömungsweg.
  • Das Gehäuse des Druckventils 6 ist in das Ölmodul 2 eingeschraubt. Der Strömungsweg durch die Ventile 6 und 7 liegt koaxial zur Längsachse 5 von Ölzentrifuge 1 und Zentrifugenrotor 3. Das Sicherheitsventil 7 ragt axial in das Zuströmrohr 11 ein, welches einteilig mit dem Zentrifugenrotor 3 ausgebildet ist und gemeinsam mit diesem umläuft; das Zuströmrohr 11 ist Teil des Strömungswegs des Öls zum Zentrifugenrotor 3. Der Strömungsweg weist eine Drosselstelle mit verringertem Strömungsquerschnitt auf, wobei die Drosselstelle aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt ist. Die Drosselstelle kann hierbei an beliebiger Stelle im Strömungsweg zum Zentrifugenrotor 3 angeordnet sein, jedoch vor Austrittsöffnungen im Zuströmrohr 11 zum Einleiten des Öls in den Zentrifugen rotor 3. Die Drosselstelle kann beispielsweise im Gehäuse des Druckventils 6 oder des Sicherheitsventils 7 angeordnet sein. Die Drosselstelle kann jedoch auch stromab der Ventile 6 und 7 in das Zuströmrohr 11 oder stromauf der Ventile 6 und 7 in den Einlassabschnitt der Ölzentrifuge 1 eingebracht sein. Zumindest stromauf der Drosselstelle ist der Durchmesser bzw. Strömungsquerschnitt des Strömungswegs gegenüber der Drosselstelle erweitert. Eine vorteilhafte Form der Drosselstelle ist in Fig. 3 dargestellt.
  • Der Zentrifugenrotor 3 ist über zwei axial beabstandete Lagerstellen drehbar gelagert. Eine erste Lagerstelle befindet sich an der Außenseite des Gehäuses des Druckventils 6 und ist entweder, wie in der linken Bildhälfte von Fig. 1 dargestellt, als Gleitlagerpaarung mit zwei Gleitlagerbuchsen ausgeführt, von denen sich die innen liegende Gleitlagerbuchse an der Wandung des Gehäuses des Druckventils 6 befindet und die außen liegende Gleitlagerbuchse an der Innenseite des Zuströmrohrs 11 des Zentrifugenrotors 3. Die Gleitlagerbuchsen können aus unterschiedlichem Material bestehen, beispielsweise aus einer Materialpaarung Stahl-Sinterbronze. Alternativ besteht die Lagerstelle, wie in der rechten Bildhälfte von Fig. 1 dargestellt, aus einem Kugellager zwischen dem Gehäuse des Druckventils 6 und der Innenwand des Zuströmrohrs 11 des Zentrifugenrotors 3. Das Gleitlager ist mit Bezugszeichen 12, das Kugellager mit Bezugszeichen 13 gekennzeichnet. Alternativ zu einer Ausgestaltung mit zwei Gleitlagerbuchsen kann auch nur eine Gleitlagerbuchse vorgesehen sein, während das Ventilgehäuse als Gleitpartner fungiert.
  • Axial beabstandet zur ersten Lagerstelle zwischen dem Druckventil 6 und dem Zentrifugenrotor 3 befindet sich an der Stirnseite des Zentrifugenrotors eine zweite Lagerstelle an der Innenseite des umgreifenden Gehäusebauteils 4. Diese zweite Lagerstelle ist als Gleitlager 14 ausgebildet und weist eine Gleitlagerbuchse 15 auf, die in die Stirnseite des Zuströmrohrs 11 am Zentrifugenrotor 3 eingesetzt ist, sowie einen Lagerbolzen 16, der über einen Gummidämpfer 17 an der Innenseite des Gehäusebauteils 4 gehalten ist und in die Gleitlagerbuchse 15 einragt. Der Lagerbolzen 16 ist beispielsweise als Stahlbolzen ausgeführt, die Gleitlagerbuchse 15 kann aus Sinterbronze bestehen.
  • Der Strömungsweg durch die Ölzentrifuge 1 ist mit Pfeilen dargestellt. Zunächst erfolgt die Filtration im Ölfilter, von dessen Reinseite aus das Öl durch die Ventileinrichtung mit dem Druckventil 6 und dem Sicherheitsventil 7 axial in das Zuströmrohr des Zentrifugenrotors 3 geführt wird. Soweit beide Ventile 6, 7 offen stehen, gelangt das Öl wie mit den Pfeilen dargestellt, über Austrittsöffnungen in der Wandung des Zuströmrohrs 11 radial in die Rotorkammern des Zentrifugenrotors, wo eine Abscheidung von Partikeln stattfindet. Das Öl strömt anschließend axial nach unten und kann über Abströmöffnungen ausgeleitet werden. Aufgrund des Öldrucks und bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Abströmöffnungen gerät der Zentrifugenrotor in Drehung um seine Längsachse 5.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 weist die Ölzentrifuge 1 grundsätzlich den gleichen Aufbau wie bei Fig. 1 auf. Unterschiedlich ist jedoch die Lagerung des Zentrifugenrotors 3, die als fliegende Lagerung ausgeführt ist. Eine erste Lagerstelle zwischen dem Druckventil 6 und der Stirnseite des Zuströmrohrs 11 des Zentrifugenrotors 3 ist analog zu Fig. 1 ausgebildet und kann entweder als ein Gleitlager 12 mit zwei Gleitlagerbuchsen oder als ein Kugellager 13 ausgeführt sein.
  • Eine zweite Lagerstelle befindet sich mit verhältnismäßig geringem axialen Abstand an dem Sicherheitsventil 7 und ist ebenso wie die erste Lagerstelle entweder als Gleitlager 18 mit zwei Gleitlagerbuchsen ausgebildet, die gegebenenfalls aus unterschiedlichen Materialien bestehen können wie Stahl und Sinterbronze, oder als Kugellager 19. Die Lagerung erfolgt am Gehäuse des Sicherheitsventils 7 und an der Innenwand des Zuströmrohrs 11, das einteilig mit dem Zentrifugenrotor 3 ausgebildet ist.
  • In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Drosselstelle 23 im Zuströmrohr 11 des Zentrifugenrotors 3 dargestellt. Die Zuströmung des Öls zum Zentrifugenrotor 3 erfolgt über das Zuströmrohr 11, welches einen Rohrabschnitt 21 aufweist, welcher einteilig mit einem bodenseitigen Rotorbauteil 31 ausgebildet ist. Das Zuströmrohr 11 definiert den Strömungsweg für das Öl. Das Rotorbauteil 31 befindet sich am Boden des Zentrifugenrotors 3 und ist separat von einem Rotoroberteil 32 ausgebildet. Vorteilhafterweise ist jedoch das bodenseitige Rotorbauteil 31 drehfest mit dem Rotoroberteil 32 ausgebildet und dreht gemeinsam mit diesem um die Längsachse 5 um. Beispielsweise sind Rotoroberteil 32 und bodenseitiges Rotorbauteil 31 miteinander verschweißt. Der Zentrifugenrotor 3 kann alternativ jedoch auch einteilig ausgebildet sein. Der einteilig mit dem bodenseitigen Rotorbauteil 31 ausgebildete Rohrabschnitt 21 bildet den ersten Teil des Zuströmrohrs 11 zur Zufuhr des Öls in den Zentrifugenrotor 3.
  • Benachbart zum Einströmbereich 22, welcher dem Zentrifugenrotor 3 abgewandt ist, ist der Rohrabschnitt 21 mit einer Drosselstelle 23 versehen, die einen im Vergleich zu den sonstigen Querschnitten reduzierten Querschnitt aufweist. Der Durchmesser der Drosselstelle 23 ist mit dD gekennzeichnet, der Durchmesser des Rohrabschnitts 21 stromauf und stromab der Drosselstelle 23 beträgt dK, wobei der Drosselstellendurchmesser dD nicht mehr als 40 % bis 90 % des maximalen Durchmesser dK des Rohrabschnittes 21 beträgt. Beispielsweise beträgt der Drosselstellendurchmesser zwischen ca. 50 % und ca. 60 % des maximalen Durchmessers dK. Der Durchmesser dK des Rohrabschnittes 21 ist stromauf und stromab der Drosselstelle 23 gleich groß. Die Drosselstelle 23 ist beispielsweise nach Art einer Lavaldüse ausgebildet und dämpft Druckspitzen, wodurch die Belastung des Zentrifugenrotors 3 reduziert wird. Die Drosselstelle 23 befindet sich axial etwa mittig in dem Rohrabschnitt 21, der stirnseitig an den einteilig mit dem Rotoroberteil 32 ausgebildeten Abschnitt des Zuströmrohrs 11 angeflanscht ist. In einer nicht dargestellten alternativen Ausgestaltung ist der Durchmesser des Zuströmrohres 11 vor und hinter der Drosselstelle 23 unterschiedlich, wobei der Durchmesser zumindest stromauf der Drosselstelle 23 gegenüber dem Drosselstellendurchmesser erweitert ist.
  • Der Zentrifugenrotor 3 ist in zwei Lagerstellen 24 und 25 drehbar gelagert. Die erste Lagerstelle 24 befindet sich an dem Rohrabschnitt 21 des bodenseitigen Rotorbauteils 31. Die zweite Lagerstelle 25 liegt auf der axial gegenüberliegenden Seite im oberen Bereich des Zentrifugenrotors 3; über die zweite Lagerstelle 25 ist der Zentrifugenrotor 3 am Gehäusebauteil 4 drehbar gelagert.

Claims (15)

  1. Ölzentrifuge mit integriertem, drehbar gelagertem Zentrifugenrotor (3), mit einem Zuströmrohr (11) zum Zentrifugenrotor (3), welches zumindest einen Abschnitt des Strömungswegs des Öls zum Zentrifugenrotor (3) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg eine Drosselstelle (23) mit reduziertem Querschnitt aufweist, wobei der Querschnitt zumindest stromauf der Drosselstelle (23) erweitert ist.
  2. Ölzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt stromauf und stromab der Drosselstelle (23) erweitert ist.
  3. Ölzentrifuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg stromauf und stromab der Drosselstelle (23) den gleichen Querschnitt aufweist.
  4. Ölzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (23) im Zuströmrohr (11) ausgebildet ist.
  5. Ölzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (23) im Einströmbereich der Ölzentrifuge (1), insbesondere des Zuströmrohrs (11), liegt.
  6. Ölzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Drosselstelle (23) maximal 90 %, insbesondere maximal 70 %, bevorzugt maximal 50 % des größten Durchmessers des Strömungswegs aufweist.
  7. Ölzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (23) als Lavaldüse ausgebildet ist.
  8. Ölzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuströmrohr (11) drehfest mit dem Zentrifugenrotor (3) verbunden ist.
  9. Ölzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuströmrohr (11) einstückig mit dem Zentrifugenrotor (3) ausgebildet ist.
  10. Ölzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in das Zuströmrohr (11) ein Ventil einragt.
  11. Ölzentrifuge nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil stromauf der Drosselstelle (23) angeordnet ist.
  12. Ölzentrifuge nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als ein Sicherheitsventil (7) ausgeführt ist, dessen Ventilkörper von dem Zentrifugenrotor (3) in Öffnungsstellung gehalten ist.
  13. Ölzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuströmweg zum Zentrifugenrotor (3) ein Druckventil (6) und ein dem Druckventil (6) nachgeschaltetes Sicherheitsventil (7) angeordnet sind, wobei der Ventilkörper des Sicherheitsventils (7) von dem Zentrifugenrotor (3) in Öffnungsstellung gehalten ist.
  14. Zentrifugenrotor (3) für eine Ölzentrifuge, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Zuströmrohr (11) zum Zentrifugenrotor (3), welches zumindest einen Abschnitt des Strömungswegs des Öls zum Zentrifugenrotor (3) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg eine Drosselstelle (23) mit reduziertem Querschnitt aufweist, wobei der Querschnitt zumindest stromauf der Drosselstelle (23) erweitert ist.
  15. Zentrifugenrotor (3) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (23) als Lavaldüse ausgebildet ist.
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