KR20160019889A - 특히 내연기관의 크랭크케이스 통기 시스템용 오일 분리 장치 - Google Patents

특히 내연기관의 크랭크케이스 통기 시스템용 오일 분리 장치 Download PDF

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울프 뮐러
유르겐 뮈셀
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Abstract

본 발명은 특히 내연기관의 크랭크케이스 통기 시스템용 오일 분리 장치(1)로서, 종축(10)으로 축방향으로 연장되며 오일(12)로 충전된 가스 유동(13)이 이를 통해 유동할 수 있는 중공 바디(11)를 가지며, 가스 유동(12)이 대항하여 유동될 수 있는 오일 분리 링(14)이 중공 바디(11) 내에 삽입되는, 오일 분리 장치(1)에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 종축(10) 방향으로 위치되는 유동 노즈(nose)(16)를 가지며 하류 방향으로 반경방향으로 증가하는 유동 윤곽(17)을 갖는 실질적으로 회전 대칭인 유동 안내 바디(15)가 중공 바디(11) 내에 배치되어, 가스 유동(13)이 유동 안내 부재(15) 주위에서 유동할 수 있고, 오일 분리 링(14)을 타격하기 이전에 유동 윤곽(17) 및 중공 바디(11)의 내측(11a) 사이에서 가스 유동(13)이 가속될 수 있다.

Description

특히 내연기관의 크랭크케이스 통기 시스템용 오일 분리 장치{OIL-SEPARATING DEVICE, IN PARTICULAR FOR A CRANKCASE VENTILATION SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 특히 내연기관의 크랭크케이스 통기용 오일 분리 장치로서, 종축으로 축방향으로 연장되며 오일로 충전된 가스 유동이 이를 통해 유동할 수 있는 중공 부재를 가지며, 가스 유동이 대항하여 유동될 수 있는 오일 분리 링이 중공 부재 내에 형성되는, 오일 분리 장치에 관한 것이다.
내연기관 및 피스톤 압축기에서는, 현실적으로, 예를 들면, 피스톤/실린더 경로 또는 실린더 헤드 내의 밸브 가이드의 불완전한 밀봉에 기인할 수 있는 누설 손실이 관찰된다. 누설 손실은 블로바이 가스라고 하며 오일의 실질적인 비율을 포함한다. 따라서, 내연기관에 대하여, 종래에는 내연기관의 작동 중 발생하는 블로바이 가스를 내연기관의 흡기 트랙으로 다시 향하게 한다. 한편으로는, 블로바이 가스의 결과로서의 오일 손실을 최소화하고, 다른 한편으로는, 최적의 연소 및 최소의 환경 손상을 확보하기 위해, 블로바이 가스를 오일 분리기로 공급하고 분리된 오일을 다시 오일 회로로 향하게 하는 것이 알려져 있다. 이 경우, 대응하는 오일 분리 시스템을 가능한 한 단순하지만 신뢰할 수 있고 효율적으로 구성하는 것이 모색된다. 오일 분리기를 개선하기 위한 다른 양태는 가스 유동이 오일 분리기를 통하여 유동할 때 가스 유동에 가해지는 유동 저항을 최소화하는 것과 관련된다. 그러나, 급기 트랙 내의 잔류 오일의 발생을 최소화하기 위해, 특히, 공기 질량 측정 부재 및 터보차저가 오일에 의해 오염되는 것을 방지하기 위해, 큰 분리 용량이 필요하다.
DE 10 2009 012 400 A1은 내연기관의 크랭크케이스 통기에 적합한 오일 분리기를 제시한다. 오일 분리기는, 하우징으로서, 예를 들면, 캠샤프트의 일부분에 의해 형성될 수 있는 중공 부재를 가지거나, 중공 부재가 튜브형으로 구성되고 내연기관의 실린더 헤드 커버에 통합된다. 토션 발생기가 중공 부재 내에 배치되며, 중공 부재는, 가스 유동을 도입하기 위한 단부측 공급 개구와, 가스 유동을 배출하기 위한 배출 개구를 갖는다. 중공 부재 내로 도입된 가스 유동은 또한 오일 분리기에 의해 가스 유동으로부터 제거시키고자 하는 오일 미스트 또는 스프레이 액적의 형태의 오일을 운반할 수 있다. 이를 위해, 중공 공간은 분리된 오일을 배출시키기 위한 것으로 오일이 제거된 가스 유동의 배출과는 별도로 구성되는 배출 개구를 더 갖는다.
특히, 오일 분리기는 오일 분리기의 중공 부재를 형성하는 회전 캠샤프트에 오일 분리기가 형성될 때 특히 유리한 방식으로 사용될 수 있는 토션 효과를 이용한다. 이를 위하여, DE 10 2009 012 400 A1에서는, 중공 부재 내에, 복수의 나선형 유로를 가지며 이를 통하여 토션이 오일로 충전된 가스 유동 내로 도입되는 토션 발생기가 형성된다. 가스 유동의 유동 방향의 연관된 변경의 결과로서, 가스 유동 내에서 운반될 수도 있는 오일 액적이 중공 부재의 내벽에서 분리되며, 종방향으로의 중공 부재의 관통 유동의 결과로서, 오일 액적이 오일 분리 링의 외측 영역에 도달하며, 이에 의해, 중공 부재의 중앙 영역에서 가스 유동이 중공 부재의 벽 영역 내의 오일 유동으로부터 분리된다. 최종적으로, 오일 분리 링이 배치된 이후, 오일용 배출 개구에 의해, 내연기관 또는, 예를 들면, 피스톤 압축기의 배출 트랙으로 후속하여 공급되는 정화된 가스 유동의 배출 개구로부터, 오일이 분리될 수 있다. 오일 분리 링을 형성하기 위해, 다공성 플라스틱 재료 또는 소결 재료로 구성될 수 있고, 플라스틱 또는 금속의 짜인(braided) 재료가 또한 유리하게 사용될 수 있는 것이 제시된다. 이러한 짜인 재료는 다수의 중공 공간 및 래버린스(labyrinth) 형상을 형성하며, 이에 의해, 가스 유동으로부터의 오일의 분리가 더 촉진된다. 토션의 결과로서, 오일 액적이 중공 부재의 종축에 대하여 반경방향 외측으로 이송되며, 가스 유동은 오일 분리 링 내의 중앙 통로를 통하여 안내된다.
토션 발생기에 의해 가스 유동 내로 도입되는 회전 이동의 결과로서, 오일 분리기를 통한 유동 중, 가스 유동 내에 실질적인 유동 저항이 생성되며, 이에 의해, 오일 분리기를 통하여 보다 낮은 유량에 의해 분리력(separation power)이 다시 감소된다.
본 발명의 목적은, 특히 내연기관의 크랭크케이스 통기용 오일 분리 장치로서, 가스 유동으로부터의 오일의 분리력을 높이고 특히 오일 분리 장치의 결과로서 가능한 한 작은 가스 유동의 유동 저항을 생성한다는 점에서 개발되는 오일 분리 장치를 개발하는 데에 있다.
이 목적은 특징화된 특징부와 함께 청구항 1의 전제부에 따른 오일 분리 장치를 기반으로 달성된다. 본 발명의 유리한 전개가 종속 청구항에 제시된다.
본 발명은, 중공 부재 내에는, 종축에 위치되는 유동 돌기를 가지며 하류 방향으로, 즉, 유동 방향으로 반경방향으로 증가하는 유동 윤곽을 갖는 실질적으로 회전 대칭인 유동 안내 부재가 배치되어, 기체 유동이 유동 안내 부재 주위에서 유동할 수 있고, 유동 윤곽 및 중공 부재의 내측 사이의 기체 유동이 가속되게 오일 분리 링을 타격할 수 있다는 기술적 교시를 포함한다.
중공 부재 내에서의 본 발명에 따른 유동 안내 부재의 배치는, 유동 안내 부재의 결과로서 생성되는 보다 큰 유동 저항 없이 오일 분리 링에 대항하는 직접적인 유동이 가능해지는 이점을 제공한다. 특히, 오일로 충전된 가스 유동이 단지 후속하여 오일 분리 링을 타격할 수 있도록 가스 유동이 먼저 통과하여 유동하여야 하는 토션 발생기의 복수의 나선형 선회가 제공될 필요가 없다는 점에서 감소된 유동 저항이 생성된다. 이 경우, 본 발명의 개념은, 오일 분리 링이 하류에 배치될 수 있도록, 즉, 주어진 간격을 갖도록 형성된 환형 간극 뒤에서 유동 방향으로 위치될 수 있도록, 예를 들면, 유동 안내 부재의 외측 및 중공 부재의 내측 사이에 형성되는 주변 환형 간극 높이를 갖는 환형 간극을 제공하는 것을 기반으로 한다. 특히, 유동 저항을 증가시킬 수 있는, 높은 유동 속도에 따른 가스 유동의 보다 큰 벽 접촉이 방지된다. 하류 방향으로 형성된 배치 또는 배향의 지표가, 본 발명에 따라, 배향되는 방향 또는 가능한 가스 유동 방향을 설명하는 방향 지표만을 재형성한다.
유동 안내 부재의 유동 윤곽은, 예를 들면, 가스 유동에 반대로 볼록하게 구성될 수 있다. 볼록한 구성은, 예를 들면, 구형상 부분으로 설명될 수 있거나, 유동 돌기를 형성하기 위한 전방 부분을 갖는 회전 대칭 타원형 부분으로 설명될 수 있고, 유동 돌기의 하류에서, 유동 윤곽의 직경은 구형상 표면 또는 타원형 형상 표면을 따라 증가한다.
중공 부재 자체가 중공 부재의 종축을 중심으로 실질적으로 대칭됨에 따라 연장되는 유동 안내 부재의 구성의 결과로서, 반경방향 유동 단면 폭을 갖는 주변 유동 단면 영역이 유동 안내 부재의 반경방향 외측 영역 및 중공 부재의 내측 사이에 형성될 수 있다. 유리한 방식으로, 오일 분리 링은 적어도 유동 단면 영역에서의 반경방향 유동 단면 폭에 대응하는 반경방향 폭을 가질 수 있다. 이 경우, 유동 단면 영역은 완전히 주변에 구성될 필요가 없으며, 예를 들면, 보유 리브는 유동 안내 부재를 중공 부재 내에 중앙으로 위치시키기 위하여 유동 안내 부재 및 중공 부재의 내측 사이에 구비될 수 있으며, 그 리브에 의해, 주변 유동 단면 영역이 중단될 수 있다. 유사한 유리한 방식에서, 환형 간극은 또한 대안적으로 유동 안내 부재의 주변측에 구성되고 둥글거나 세장형인 개구의 형태인 다수의 축방향 간극에 의해 형성될 수 있다.
오일 분리 링은, 예를 들면, 적어도 부분적으로 부직 재료로 형성될 수 있다. 부직 재료를 사용하는 것에 의해, 가스 유동으로부터 오일을 수용하는 흡수 효과가 더 향상될 수 있으며, 대안적으로 다공성 플라스틱 재료 또는 소결 재료가 오일 분리 링을 형성하는 데에 사용될 수도 있다. 원칙적으로, 상이한 타입의 플라스틱 또는 금속의 짜인 재료 또는 다른 편직된 직물은 이러한 재료에 의해 형성되는 부재의 오염을 방지하여, 오일, 특히, 오일 내의 이물질에 의해 막히지 않는다.
추가적으로 유리한 방식에서, 오일 분리 링은 부직 재료가 적어도 부분적으로 수용되는 캐리어 링을 가질 수 있다. 이 경우, 오일 분리 링 및 특히 부직 재료는, 오일 분리 링 또는 부직 재료가 오일 분리 링 또는 부직 재료에서 오일을 분리시키기 위해 기체 유동이 타격할 수 있는 임팩터로서 작용하도록, 가속된 기체 유동 내에 형성될 수 있다. 오일 분리 링은 중공 부재의 내측에 인접한 그 외곽에 배치될 수 있어, 기체 유동의 적어도 일부분이 오일 분리 링에 의해 반경방향 내측으로 방향 변경될 수 있다. 그러나, 이미 형성되고 오일 분리 링의 단부측에서 침전된 오일 액적이 중공 부재 및 오일 분리 링 사이에서 중공 부재의 내벽에서 하류로 진행할 수 있도록, 중공 부재의 내측 및 오일 분리 링 사이의 잔류하는 반경방향으로 형성된 주변 간극이 유리하다. 오일 분리 링, 특히, 부직 재료의 임팩터 효과의 결과로서, 가스 유동 내의 오일 액적이 뒤따를 수 없는 가스 유동의 강력한 유동 방향 변경이 생성된다. 결과적으로, 오일 분리 링, 특히, 부직 재료에 오일 액적이 남게 되고, 중공 부재의 내측에서 하류로 진행할 수 있고, 중공 부재의 대응하는 개구에 의해 후속하여 배출될 수 있다. 오일이 제거된 가스 유동이 오일 분리 링을 통하여 중앙 통로를 통하여 유동할 수 있고, 내연기관의 급기 트랙으로 공급될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 부직 재료는 가스 유동이 부직 재료를 통하여 부분적으로 유동할 수 있도록 결정되는 가스 투과성을 가질 수 있다. 이에 의해 부직 재료의 양호한 필터 효과가 부직 재료를 통하여 곧바로 향하는 가스 유동의 일부분에 의해 이용될 수 있으며, 가스 유동의 다른 일부분은 오일 분리 링의 표면에서의 임팩터 효과의 결과로서 오일을 오일 분리 링에 제공하며, 최종적으로 중앙 통로를 통하여 오일 분리 링을 떠나도록 방향 변경된다. 이에 의해, 유동 단면 영역의 하류에서, 보다 큰 전체 단면이 가스 유동에 이용 가능하기 때문에, 특히, 오일 분리 장치의 전체 시스템에 걸친 압력 손실 감소의 긍정적인 부작용이 발생된다. 전체 단면이 증가하면, 한편으로는, 최종적으로 오일 분리 링 내의 통로를 통하여 멀어지게 유동하도록 가스 유동이 통과하여 유동될 수 있는 유동 안내 부재 및 오일 분리 링 사이의 영역의 결과로서, 부직 재료를 통과하는 유동 단면이 더 생성된다. 그 결과, 한편으로는, 가스 유로의 급작스런 방향 변경의 결과로서 오일 분리를 얻기 위해, 특히 부직 재료를 포함하는 오일 분리 링이 임팩터로서 사용되며, 다른 한편으로는, 가스 유동의 일부분이 오일 분리 링, 특히, 부직 재료를 통하여 유동하는 경우, 오일 분리 링이 필터로서 사용된다. 특히, 오일이 충전된 가스의 보다 큰 유동 양에서, 오일 분리 링의 부직 재료에서의 추가적인 필터 효과가 유리하게는 오일 분리 장치에 의해 이용될 수 있다. 보다 작은 가스 유동이 오일 분리 장치를 통하여 유동하는 경우, 효과적인 오일 분리가 이미 오일 분리 링에 의한 임팩터 효과에 의해 유발될 수 있다.
다른 유리한 실시예에 따르면, 오일 분리 링의 하류에 위치되도록 중공 부재 내에 배치되는 추가적인 오일 분리 부재가 구비될 수 있다. 추가적인 오일 분리 부재는, 예를 들면, 튜브형으로 형성될 수 있고, 중공 부재에 끼워질 수 있다. 이 경우, 추가적인 오일 분리 부재는 부직 재료를 포함할 수 있거나, 적어도 부분적으로 부직 재료를 포함할 수 있다. 추가적인 오일 분리 부재는 또한 임팩터로서 작용할 수 있거나, 가스 유동이 적어도 부분적으로 추가적인 오일 분리 부재를 통하여 유동하여, 오일 분리 링과 연관되어 이미 설명된 바와 같이, 추가적인 오일 분리 부재는 또한 임팩터 효과의 결과로서 또는 추가적으로 필터 효과의 결과로서 오일을 가스 유동으로부터 분리시킬 수 있다.
추가적인 오일 분리 부재의 관통 유동을 개선하기 위해, 유동 안내 부재의 하류에는, 가스 유동이 덮개 형상의 추가적인 오일 분리 부재의 내측에 대항하여 방향 변경되는 방향 변경 부재가 배치될 수 있다. 이를 위해, 중간 요소가 오일 분리 링 및 방향 변경 부재 사이에 형성될 수 있고, 중간 요소는 기체 유동이 이를 통하여 특히 가속되게 추가적인 오일 분리 부재의 내측을 타격할 수 있는 반경방향 간극을 가질 수 있다. 상류 오일 분리 링은 바람직하게는 보다 큰 오일 액적을 분리하는 데에 사용될 수 있는 부직 재료를 포함할 수 있고, 추가적인 오일 분리 부재는 보다 작은 오일 액적이 분리될 수 있는 부직 재료를 포함할 수 있다. 오일 액적에 추가적으로, 이물질, 특히, 작은 미립자가 분리 부재에 의해 가스 유동으로부터 분리될 수도 있고, 예를 들면, 추가적인 오일 분리 부재는 1마이크로미터에 비하여 작은, 특히, 0.6마이크로미터에 비하여 작은 미립자를 분리할 수 있다.
도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 설명과 함께, 본 발명을 개선하는 추가적인 단계가 아래에서 보다 더 상세하게 제시된다.
도 1은, 오일로 충전된 약한 가스 체적 유동이 오일 분리 장치를 통과하여 유동하는, 유동 안내 부재 및 오일 분리 링을 갖는 오일 분리 장치의 제1 실시예를 도시한다.
도 2는, 오일로 충전된 강력한 가스 체적 유동이 오일 분리 장치를 통과하여 유동하는, 도 1에 따른 오일 분리 장치의 제1 실시예를 도시한다.
도 3은 유동 안내 부재 및 오일 분리 링을 갖는 오일 분리 장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 4는 제1 분리 단계로서 유동 안내 부재 및 오일 분리 링을 가지며 제2 오일 분리 단계로서 방향 변경 부재 및 추가적인 오일 분리 부재를 갖는 오일 분리 장치의 제2 실시예를 도시한다.
도 5는 도 4의 실시예에 따른 오일 분리 장치의 사시도이다.
도 1 및 도 2는 가스 유동(13)으로부터 오일을 제거하는 데에 사용될 수 있고 내연기관의 크랭크케이스를 통기시키는 데에 사용될 수 있는 제1 실시예에 따른 오일 분리 장치(1)를 도시한다. 오일 분리 장치(1)로 유입되는 가스 유동(13)은 오일(12)로 충전되어 있으며, 오일(12)은 예로서 액적 형태로 도시되며, 오일(12)은 오일 미스트(mist) 또는 스프레이 오일로 존재할 수도 있다. 뿐만 아니라, 이물질이 오일 분리 장치(1)에 의해 가스 유동(13)으로부터 분리될 수도 있는 작은 미립자의 형태로 가스 유동(13) 내에서 운반될 수 있다. 도 1에서, 오일 분리 장치(1)는 보다 약하게 형성된 가스 유동(13)을 갖는 것으로 도시되고, 도 2는 보다 강력한 가스 유동(13)이 통과하여 유동하는 오일 분리 장치(1)를 도시한다.
오일 분리 장치(1)는, 하우징으로서, 종축(10)을 따라 축방향으로 연장되도록 튜브형으로 구성되는 중공 부재(11)를 포함하며, 중공 부재(11)는 맞춤 형태로 중공 캠샤프트로서 구성될 수 있는 내연기관의 캠샤프트의 일부분을 형성할 수 있다. 이 경우, 오일(12)로 충전된 가스 유동(13)은 보다 더 상세하게 도시되지 않은 방식으로 중공 부재(11)로 도입되며, 반대측에서 중공 부재(11)로부터 다시 배출되고, 배출된 가스 유동(13')에서는 오일(12)이 실질적으로 제거된다.
오일 분리 장치(1)는 중공 부재(11) 내에 형성되며 도면의 오른쪽으로부터의 평면에서 오일(12)로 충전된 가스 유동(13)이 이에 대항하여 유동하는 유동 안내 부재(15)를 갖는다. 유동 안내 부재(15)는 예로서 종축(10)을 중심으로 회전 대칭이 되도록 구성되며, 오일 분리 장치(1)는 그 회전 대칭의 결과로 종축(10) 위의 1/2만 사실적으로 도시된다. 유동 안내 부재(15)는 유동 돌기(16)를 가지며, 볼록한 유동 안내 부재가 형성되며 볼록한 전방측이 가스 유동(13)의 유동 방향과 반대를 향하도록, 유동 안내 부재(15)의 유동 윤곽(flow contour)(17)은 유동 돌기(16)의 하류로 증가한다. 유동 안내 부재(15)는 중공 부재(11)의 내측(11a)의 직경에 비하여 약간 작은 외경을 갖는다. 이에 따라, 유동 단면 영역(18)이 유동 안내 부재(15)의 외측 유동 윤곽(17) 및 중공 부재(11)의 내측(11a) 사이에 생성되며, 유동 안내 부재(15)를 둘러싸는 유동 단면 영역(18)의 방향으로의 유동 협착(flow constriction)의 결과로 가스 유동(13)이 가속된다. 가스 유동(13)의 가속은 유동 저항이 작은 경우에만 수행되며, 가속된 가스 유동(13)은 이에 후속하여 오일 분리 링(14)에 접하도록 유동 안내 부재(15)의 주변부 전체 주위로 유동할 수 있다.
중공 부재(11) 내에서의 유동 안내 부재(15)의 배치가 개략적으로만 도시되며, 유동 단면 영역(18)을 부정적으로 손상시키는 유동 가속의 효과 없이 유동 안내 부재(15)를 중공 부재(11) 내의 중앙으로 수용하기 위해 보유 리브 등이 복수의 주변 위치에서 중공 부재(11)의 내측(11a) 및 유동 안내 부재(15) 사이에 배치될 수 있다.
오일 분리 링(14)이 유동 안내 부재(15) 뒤에 간격을 가지고 중공 부재(11) 내에 형성되어, 가속된 가스 유동(13)이 초기에 오일 분리 링(14)을 타격할 수 있으며, 가스 유동(13)이 오일 분리 링(14)에 의해 반경방향 내측으로 종축(10)을 향하여 적어도 부분적으로 방향 변경된다.
오일 분리 링(14)은 부직 재료(19) 및 캐리어 링(20)을 가지며, 부직 재료(19)가 가속된 가스 유동(13)의 타격 영역 내에 위치되도록 부직 재료(19)는 중공 부재(11)의 내측(11a)에 캐리어 링(20)에 의해 유지된다.
도 1은 보다 약하게 형성된 가스 유동(13)이 통과하여 유동하는 오일 분리 장치(1)를 도시하며, 가스 유동(13)은 임팩터(impactor) 효과를 형성하도록 오일 분리 링(14)의 부직 재료(19)에 의해 실질적으로 완전히 종축(10)을 향하는 방향으로 내측으로 방향 변경된다. 가스 유동(13)과 함께 운반되는 오일(12)의 액적의 관성의 결과로서, 오일은 부직 재료(19) 내에 남게 되고, 이를 통과하여, 중공 부재(11)의 내측(11a)에서 부직 재료(19)로부터 하류로 진행한다. 이를 위하여, 오일 분리 링(14)의 외측 및 중공 부재(11)의 내측(11a) 사이에는, 오일(12)이 중공 부재(11)의 내측(11a)에서 하류로 진행할 수 있도록 하는 간극이 위치된다. 가스 유동(13)와 함께 오일 분리 장치(1) 내로 도입되는 오일(12)은 오일 미스트의 형태 또는 보다 작은 액적의 형태로 존재할 수 있으며, 부품의 표면을 따라 진행하는 분리된 오일(12)은 보다 큰 액적으로 될 수 있고, 후속하여 가스 유동(13)과 다시 혼합되지 않고 (도시되지 않은) 분리부로 공급된다.
이를 위하여, 보다 더 상세하게 도시되지 않은 방식으로, 오일(12)은 후속하여 오일 배출 개구를 통하여 중공 부재(11)로부터 배출될 수 있으며, 분리부 또는 내연기관의 오일 회로로 다시 공급될 수 있다. 오일 분리 링(14)을 통하여 중앙으로 유동하는 가스 유동(13')에서는 이 경우 오일(12)이 실질적으로 제거되며, 가스 유동(13')은 내연기관의 급기(charge air) 트랙으로 공급될 수 있다.
도 2는, 보다 강력한 가스 유동(13)이 통과하여 유동하는 오일 분리 장치(1)를 도시하며, 도 1과 연관되어 이미 설명된 바와 같이, 중공 부재(11) 내에는, 유동 돌기(16) 및 유동 윤곽(17)을 갖는 유동 안내 부재(15)가 위치되고, 오일(12)로 충전된 가스 유동(13)은 반경방향 주변에서 유동 안내 부재(15)의 외측 및 중공 부재(11)의 내측(11a) 사이에서 연장되는 유동 단면 영역(18) 내로 가속한다. 가스 유동(13)이 환형 링 높이에 의해 결정되는 단면을 갖는 유동 단면 영역(18)을 통과한 이후에, 임팩터 효과에 의해 오일 분리 링(14)의 부직 재료(19)에 도달하며, 가스 유동(13)의 일부분은 종축(10)을 향하는 방향으로 내측으로 방향 변경되고, 오일(12)의 제1 오일 액적은 이미 부직 재료(19)에서 분리된다. 보다 강력한 가스 유동(13)의 결과로서, 가스 유동(13)의 다른 부분이 부직 재료(19) 내로 도입되며, 부직 재료(19) 내로 도입되는 가스 유동(13)은 배출 개구(25)를 통하여 캐리어 링(20)으로부터 배출된다. 이 경우, 여과 작용하에서, 오일 분리 링(14)의 부직 재료(19)를 통과하여 유동된 정화된 가스 유동(13)이 생성된다. 내연기관의 급기 트랙으로 최종적으로 공급되기 위해, 정화된 가스 유동(13)은 후속하여 오일 분리 링(14)에서 방향 변경된 정화된 가스 유동(13')과 결합된다.
도 3은 종축(10)에 위치된 유동 돌기(16)로부터 시작하여 실질적으로 포물선 형상으로 증가하는 유동 윤곽(17)을 갖는 유동 안내 부재(15)를 갖는 오일 분리 장치(1)의 다른 변형예를 도시한다. 유동 안내 부재(15)는 중공 부재(11) 내에서 동축으로 형성되며 실질적으로 회전 대칭으로 종축(10)의 주위에서 연장된다. 보유 리브(26)가 상당한 유동 저항을 형성하지 않고, 도시되지 않은 가스 유동이 보유 리브(26) 주위에서 유동할 수 있도록, 유동 안내 부재(15)는 보유 리브(26)를 통하여 중공 부재(11)의 내측(11a)에 대항하여 중앙으로 지지된다.
유동 안내 부재(15)의 하류에서, 부직 재료(19) 및 캐리어 링(20)을 갖는 오일 분리 링(14)이 하류에 배치되며, 분리 개구(보다 상세하게 도시되지 않음)로 최종적으로 공급되도록, 부직 재료(19)에서 분리된 오일이 통과할 수 있는 복수의 관통 개구(27)가 캐리어 링(20) 내의 주변부에 걸쳐 분포되도록 분포되는 방식으로 배치된다. 부직 재료(19)는 캐리어 링(20)에 의해 유지되며, 캐리어 링(20)이 도시된 실시예에 따라 유동 안내 부재(15)와 일체로 구성된다.
최종적으로, 도 4는 중공 부재(11) 내에 형성되는 오일 분리 장치(1)의 다른 실시예를 도시한다. 오일 분리 장치(1)는 오일(12)의 액적으로 충전된 가스 유동(13)이 대항하여 유동하는 유동 안내 부재(15)를 갖는다. 유동 안내 부재(15)는 중공 부재(11)의 종축(10)을 중심으로 회전 대칭으로 연장되며, 대응하는 보유 리브(26)를 통하여 중공 부재(11)의 내측(11a)에 대항하여 유지되며, 하나의 보유 리브(26)가 예로서 상측에 단면으로 도시된다.
보유 리브(26)와 상관 없이, 유동 안내 부재(15) 주위에서 실질적으로 주변부 전체에 걸쳐 형성되는 유동 단면 영역(18)이 유동 안내 부재(15)의 외측 및 중공 부재(11)의 내측(11a) 사이에 형성된다. 도 1 및 도 2와 연관되어 이미 설명된 바와 같이, 가스 유동(13)은 유동 안내 부재(15)에 의해 유동 단면 영역(18) 내로 가속되며, 가속된 가스 유동(13)은 후속하여 오일 분리 링(14)을 타격한다. 오일 분리 링(14)은 오일 분리 링(14)가 지지되는 후방측 캐리어 링(20)을 가지며, 오일 분리 링(14)은 부직 재료로 형성되고 제1 분리 단계를 형성한다.
부직 재료를 포함하는 오일 분리 링(14)을 타격하는 가스 유동(13)의 결과로서, 오일(12)의 액적이 오일 분리 링(14)에서 임팩터 효과에 의해 이미 분리되도록 임팩터 효과가 생성된다. 분리된 오일(12)은, 오일(12)을 중공 부재(11)로부터 배출시키기 위해 분리 개구에 후속하여 도달하도록, 캐리어 링(20) 및 중공 부재(11)의 내측(11a) 사이에서 대응하는 요홈을 통하여 하류 방향으로 내측(11a)을 따라 진행할 수 있다.
임팩터 효과에 의해 방향 변경된 가스 유동(13')은 내측 통로를 통하여 오일 분리 링(14)을 통과하며, 가스 유동(13)은 이미 미리 정화된다. 미리 정화된 가스 유동(13)은 후속하여 중간 요소(23)를 통하여 방향 변경 부재(22)의 작동 영향을 받으며, 가스 유동(13)은 다른 오일 분리 부재(21)에 대항하여 방향 변경 부재(22)에 의해 방향 변경된다. 중간 요소(23)는 가스 유동(13)이 이를 통하여 튜브형 또는 슬리브 형상으로 형성되는 추가적인 오일 분리 부재(21)의 내측에 도달하는 반경방향 간극(24)을 갖는다. 반경방향 외측으로의 가스 유동(13)의 방향 변경이 이 끝에 방향 변경 선단(28)을 갖는 방향 변경 부재(22)에 의해 야기되며, 방향 변경 선단(28)은 종축(10)을 중심으로 회전 대칭으로 연장되며 중간 요소(23)와 일체로 형성되는 방향 변경 부재(22)의 쌍곡선 모양의 부재 형상으로 이어진다.
오일 분리 부재(21)의 내측에 도달하는 가스 유동(13)은 추가적인 임팩터 효과를 받으며, 이에 의해, 액적 형상 오일(12)의 추가적인 분리 효과가 달성되어, 오른쪽에서 오일 분리 장치(1)로부터 배출되는 가스 유동(13)은 특정 방식으로 최종적으로 정화된다.
또한, 추가적인 오일 분리 부재(21)는 부직 재료를 포함할 수 있으며, 미리 정화된 가스 유동(13)은 오일 분리 부재(21)의 내측에 대항하여 단순히 유동할 수 있거나 적어도 부분적인 가스 유동과 함께 오일 분리 부재(21)를 통하여 유동할 수도 있다. 분리된 오일(12)은 후속하여 (도시되지 않은) 오일 배출 개구를 통하여 배출될 수 있다.
도 5는, 중공 부재(11)가 보다 더 명확하게 하기 위해 도시되지 않은, 도 4의 실시예에 따른 오일 분리 장치(1)의 부품의 분해도이다. 초기에 유동 안내 부재(15)가 예로서 도시된 가스 유동(13) 및 오일(12)의 액적과 접촉하도록, 오일 분리 장치(1)에는 도시된 화살표 방향으로부터 운반되는 가스 유동(13) 및 오일(12)이 유동하게 된다. 유동 안내 부재(15)는 캐리어 링(20)에 의해 후방측에 유지되는 오일 분리 링(14)에 의해 접하게 된다. 이 경우, 유동 안내 부재(15)는 오일 분리 링(14)을 동시에 고정시키면서 캐리어 링(20)에 클립 끼움(clip-fitted)될 수 있으며, 이러한 이유로, 보유 리브(26)는 스냅 결합 후크의 형태이다.
캐리어 링(20)은 예로서 중간 요소(23)와 함께 일체형으로 구성되며, 중간 요소(23)는 유동 방향으로 연장되는 보유 벽(29)을 가지며, 이에 의해, 추가적인 오일 분리 부재(21)가 (더 상세하게 도시되지 않은) 중공 부재의 내벽에 대항하여 유지될 수 있다. 결과적으로, 오일 분리 부재(21)의 내측에 가스 유동(13)이 유동할 수 있도록, 중간 요소(23) 내의 반경방향 간극(24) 및 오일 분리 부재(21) 사이의 간격이 유지된다.
캐리어 링(20)의 외측에는, 제1 오일 분리 링(14)에 의해 가스 유동(13)으로부터 이미 분리된 오일(12)이 이를 통하여 오일 분리 부재(21)의 외측을 계속 지향할 수 있는 요홈(30)이 도시된다.
부직 재료(19)는 반드시 중공 부재(11)의 내벽에 접촉할 필요는 없으며, 그 대신에, 부직 재료(19)의 외주면 및 중공 부재(11)의 내주면 사이에 간극이 구비될 수 있다.
본 발명의 구성은 상술한 바람직한 실시예에 한정되지 않는다. 그 대신, 원칙적으로 상이한 타입의 실시예에서 제시된 해결 수단을 이용하는 다수의 변형예가 고려될 수 있다. 청구범위, 상세한 설명 또는 도면으로부터 유래될 수 있는, 구조적 상세 또는 공간적 구성을 포함하는 모든 특징 및/또는 이점은, 모두 그 자체로서 그리고 극히 다양한 조합에서 발명적으로 중요할 수 있다.
1: 오일 분리 장치
10: 종축
11: 중공 부재
11a: 중공 부재의 내측
12: 오일
13: 가스 유동
13': 정화된 가스 유동
14: 오일 분리 링
15: 유동 안내 부재
16: 유동 돌기
17: 유동 윤곽
18: 유동 단면 영역
19: 부직 재료
20: 캐리어 링
21: 오일 분리 부재
22: 방향 변경 부재
23: 중간 요소
24: 반경방향 간극
25: 배출 개구
26: 보유 리브
27: 관통 개구
28: 방향 변경 선단
29: 보유 벽
30: 요홈

Claims (12)

  1. 특히 내연기관의 크랭크케이스 통기용 오일 분리 장치(1)로서, 종축(10)으로 축방향으로 연장되며 오일(12)로 충전된 가스 유동(13)이 이를 통해 유동할 수 있는 중공 부재(11)를 가지며, 상기 가스 유동(12)이 대항하여 유동될 수 있는 오일 분리 링(14)이 상기 중공 부재(11) 내에 형성되는, 오일 분리 장치(1)에 있어서,
    상기 중공 부재(11) 내에는, 상기 종축(10)에 위치되는 유동 돌기(16)를 가지며 하류 방향으로 반경방향으로 증가하는 유동 윤곽(17)을 갖는 실질적으로 회전 대칭인 유동 안내 부재(15)가 배치되어, 상기 가스 유동(13)이 상기 유동 안내 부재(15) 주위에서 유동할 수 있고, 상기 유동 윤곽(17) 및 상기 중공 부재(11)의 상기 내측(11a) 사이의 상기 가스 유동(13)이 가속되게 상기 오일 분리 링(14)을 타격할 수 있는 것을 특징으로 하는 오일 분리 장치(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유동 안내 부재(15)의 상기 유동 윤곽(17)은 상기 가스 유동(13)의 유동 방향에 반대로 볼록하게 구성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리 장치(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유동 안내 부재(15)의 반경방향 외측 영역 및 상기 중공 부재(11)의 상기 내측(11a) 사이에는, 반경방향 유동 단면 폭을 갖는 주변 유동 단면 영역(18)이 형성되고, 상기 오일 분리 링(14)은 적어도 상기 유동 단면 영역(18) 내의 상기 반경방향 유동 단면 폭에 대응하는 반경방향 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 오일 분리 장치(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오일 분리 링(14)은 적어도 부분적으로 부직 재료(19)로 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리 장치(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오일 분리 링(14)은 상기 부직 재료(19)가 적어도 부분적으로 수용되는 캐리어 링(20)을 갖는 것을 특징으로 하는 오일 분리 장치(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오일 분리 링(14) 및 특히 상기 부직 재료(14)는, 상기 오일 분리 링(14) 또는 상기 부직 재료(19)가 상기 오일 분리 링(14) 또는 상기 부직 재료(19)에서 상기 오일(12)을 분리시키기 위해 상기 가스 유동(13)이 타격할 수 있는 임팩터로서 작용하도록, 상기 가속된 가스 유동(13) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 오일 분리 장치(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오일 분리 링(14)은 상기 중공 부재(11)의 상기 내측(11a)에 인접한 그 외곽에 배치되어, 상기 가스 유동(12)의 적어도 일부분이 상기 오일 분리 링(14)에 의해 반경방향 내측으로 방향 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 오일 분리 장치(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직 재료(19)는 상기 가스 유동(13)이 상기 부직 재료(19)를 통하여 부분적으로 유동할 수 있도록 결정되는 가스 투과성을 갖는 것을 특징으로 하는 오일 분리 장치(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오일 분리 링(14)의 하류에 위치되도록 상기 중공 부재(11) 내에 배치되는 추가적인 오일 분리 부재(21)가 구비되는 것을 특징으로 하는 오일 분리 장치(1).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 추가적인 오일 분리 부재(21)는 튜브형으로 형성되고 상기 중공 부재(11)에 끼워지는 것을 특징으로 하는 오일 분리 장치(1).
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 유동 안내 부재(15)의 하류에는, 상기 튜브형 추가적인 오일 분리 부재(21)의 내측에 대항하여 상기 가스 유동(13)이 방향 변경될 수 있도록 하는 방향 변경 부재(22)가 배치되는 것을 특징으로 하는 오일 분리 장치(1).
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    중간 요소(23)가 상기 오일 분리 링(14) 및 상기 방향 변경 부재(22) 사이에 형성되고, 상기 중간 요소(23)는 상기 가스 유동(12)이 이를 통하여 특히 가속되게 상기 추가적인 오일 분리 부재(21)의 내측을 타격할 수 있는 반경방향 간극(24)을 갖는 것을 특징으로 하는 오일 분리 장치(1).
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