KR20230034328A - 원심 분리기 - Google Patents

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KR20230034328A
KR20230034328A KR1020237003355A KR20237003355A KR20230034328A KR 20230034328 A KR20230034328 A KR 20230034328A KR 1020237003355 A KR1020237003355 A KR 1020237003355A KR 20237003355 A KR20237003355 A KR 20237003355A KR 20230034328 A KR20230034328 A KR 20230034328A
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centrifugal separator
partition wall
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KR1020237003355A
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게르하르트 쿠네르트
파트리크 슈텡겔
라르스 위베르존
Original Assignee
에베엠-팝스트 센트 게오르겐 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 원심 분리기(101)에 관한 것으로서, 구동 챔버(110)가 구동부 하우징(104) 내에 형성되고, 분리 챔버(111)가 원심 분리기 하우징(103) 내에 형성되고, 구획 벽(112)이 구동 챔버(110)와 분리 챔버(111) 사이에 형성되고, 구획 벽(112)은 개구부(113)를 포함하고, 샤프트(106)가 구획 벽(112)의 개구부(113)를 통해서 분리 챔버(111) 내로 그리고 구동 챔버(110) 내로 연장되고, 분리 회전자는 함께 회전되도록 샤프트(106)에 연결되고 분리 챔버(111) 내에 배열되며, 구동부(109)가 구동 챔버(110) 내에 배열되고 샤프트(106)를 구동한다. 구동부(109)는 전기 모터(114)로서 설계되고, 전기 모터는, 샤프트(106)가 전기 모터(114)의 모터 샤프트(115)를 형성하도록 하는 방식으로, 샤프트(106)를 직접 구동한다.

Description

원심 분리기
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 원심 분리기에 관한 것이다.
특히 오일을 내연 기관의 블로-바이 가스(blow-by gas)로부터 분리하기 위한 원심 분리기가 원칙적으로 알려져 있다. 블로-바이 가스는 원칙적으로, 피스톤, 피스톤 링 및 실린더 표면 사이의 누출을 통해서 크랭크케이스 내로 빠져 나오고 크랭크케이스 통기 시스템으로의 그 경로 상에서 오일을 흡수하는, 가스인 것으로 이해된다. 환경으로 방출되기 전에 이러한 블로-바이 가스를 세정하기 위해서 그리고 취해진 오일을 크랭크케이스 내로 다시 공급하기 위해서, 원심 분리기가 사용된다.
DE 20 2016 106 867 U1은 원심 분리기 형태의 오일 분리기를 개시하고, 이는 원심 분리기 하우징, 구동부 하우징, 분리 회전자, 샤프트, 제1 베어링, 제2 베어링 및 구동부를 포함하고, 구동 챔버가 구동부 하우징 내에 형성되고, 분리 챔버가 원심 분리기 하우징 내에 형성되며, 구획 벽이 구동 챔버와 분리 챔버 사이에 형성되며, 샤프트는 구획 벽을 통해서 분리 챔버 내로 그리고 구동 챔버 내로 연장되고, 분리 회전자는 샤프트에 연결되어 함께 회전되고 분리 챔버 내에 배열되며, 구동부는 구동 챔버 내에 배열되고 샤프트를 구동한다.
본 발명의 목적은, 구성이 단순하고, 콤팩트하고, 강건한 원심 분리기를 제시하는 것이다.
이러한 목적은, 청구범위 제1항의 전제부의 특징으로부터 진행하여, 제1항의 특징적인 특징에 의해서 달성된다. 유리하고 편리한 추가적인 개선이 종속 청구항에 기재되어 있다.
오일을 분리하기 위한 본 발명에 따른 원심 분리기는 원심 분리기 하우징, 구동부 하우징, 분리 회전자, 샤프트, 제1 베어링, 제2 베어링 및 구동부를 포함하고, 구동 챔버가 구동부 하우징 내에 형성되고, 분리 챔버가 원심 분리기 하우징 내에 형성되며, 구획 벽이 구동 챔버와 분리 챔버 사이에 형성되며, 구획 벽은 개구부를 포함하고, 샤프트는 구획 벽의 개구부를 통해서 분리 챔버 내로 그리고 구동 챔버 내로 연장되고, 분리 회전자는 샤프트에 연결되어 함께 회전되고 분리 챔버 내에 배열되며, 구동부는 구동 챔버 내에 배열되고 샤프트를 구동하며, 구동부는 샤프트를 직접적으로 구동하는 전기 모터의 형태이고, 그에 따라 샤프트는 전기 모터의 모터 샤프트를 형성한다. 그에 의해서, 단순하고, 콤팩트하며, 강건한 구조의 원심 분리기가 제공된다.
제1 실시형태의 변형예에 따라, 제1 베어링은 구획 벽의 개구부 내에 장착되고, 샤프트가 제1 베어링을 통과한다. 그에 의해서, 샤프트는 원심 분리기 하우징 및 구동부 하우징으로 형성된 전체 하우징의 중앙 영역 내에 장착된다. 이러한 배열에 의해서, 콤팩트하고 강건한 구조의 원심 분리기가 제공된다.
전기 모터가 분할 케이스를 포함하는 것이 추가로 제공되고, 분할 케이스의 중공형의 원통형 중간 부분이 전기 모터의 회전자와 전기 모터의 고정자 사이에 배열된다. 그에 의해서, 회전자를 둘러싸는 고정자가 구동부 하우징과 분할 케이스 사이에서 보호되는 방식으로 수용되고, 그에 따라 전기 모터의 이러한 전기 구성요소는 분리된 오일과 관련하여 캡슐화된다(encapsulated).
분할 케이스가, 중간 부분 위에서, 구획 벽에 대면되는 환형 플랜지를 포함하고, 그에 의해서, 특히 원주방향 밀봉부가 개재된 상태에서, 구획 벽에 대해서 밀봉되는 것이 또한 제공된다. 기술적으로 단순하고 최적으로 작용하는, 구획 벽에 대한 분할 케이스의 연결이 그에 의해서 달성된다.
분할 케이스가 중간 부분 아래에서 연결 단편을 형성하고 그에 의해서, 특히 원주방향 밀봉부가 개재된 상태에서, 구동부 하우징의 개구부 내에서 유지되는 것이 또한 제공되고, 오일 덕트가 외부로부터 연결될 수 있게 하는 방식으로 연결 단편이 구성되는 것이 특히 또한 제공된다. 기술적으로 단순하고 최적으로 작용하는, 구동부 하우징에 대한 분할 케이스의 연결이 그에 의해서 또한 구획 벽에 대향되게 달성된다. 구획 벽의 개구부 및 구동부 하우징의 개구부가 서로 대향되기 때문에, 분할 케이스를 구획 벽과 구획 벽에 대향되는 구동부 하우징의 기부 사이에서 클램핑할 수 있고, 그에 따라 밀봉부 상에서 접촉 압력을 영구적으로 유지할 수 있다.
본 발명의 제2 실시형태의 변형예는, 샤프트가 구동부 하우징의 개구부를 통해서, 또는 구동부 하우징의 제5항에서 언급된 개구부를 통해서 연장되는 것, 그리고 제1 베어링이 구동 챔버의 외측에 배열되고 구동부 하우징에 장착되는 것을 제공한다. 그에 의해서, 특히 안정적인 샤프트의 장착이 제공되고, 이는 또한 점검을 위해서 구동부 하우징을 분해할 필요가 없기 때문에, 최소한의 비용으로 베어링을 점검할 수 있게 한다.
구획 벽이 원심 분리기 하우징의 기부에 의해서 형성되는 것이 또한 제공된다. 이러한 방식으로 원심 분리기 하우징의 기부를 구동부 하우징을 위한 커버로서 사용함으로써, 재료가 절감될 수 있다. 제1 실시형태의 변형예에서, 이러한 구성은 전기 모터가 신속하게 교체될 수 있게 하는데, 이는 전기 모터가 복잡하지 않은 방식으로 구동부 하우징과 함께 원심 분리기 하우징으로부터 제거될 수 있기 때문이다.
공기 갭이 분할 케이스와 회전자 사이에서, 특히 원주방향으로, 형성되는 것이 또한 제공되고, 공기 갭은 특히, 오일이 분할 케이스의 내부 벽에서 샤프트의 길이방향 축의 방향으로 방해 받지 않고 유동할 수 있게 하는 방식으로, 분할 케이스가 회전자로부터 이격되게 하는 크기를 갖는다. 그러한 형태는, 전기 모터의 기능이 유출 오일에 의해서 손상되지 않도록, 그리고 유출 오일이 회전자의 영역 내에 축적되어 전기 모터를 제동하지 않도록 보장한다.
양 실시형태의 변형예와 관련하여, 오일이 베어링의 롤링 요소를 따라서 제1 베어링의 내부 링과 외부 링 사이에서 유동할 수 있는 방식으로, 밀봉부가 없이 제1 베어링이 형성되는 것이 제공된다. 그에 의해서, 제1 실시형태의 변형예에서, 유출 오일이 바람직하지 못한 축적을 형성하지 않고 분리 챔버로부터 구동 챔버 내로 유동할 수 있도록 보장된다. 그에 의해서, 제2 실시형태의 변형예에서, 유출 오일이 바람직하지 못한 축적을 형성하지 않고 구동 챔버로부터 구동부 하우징의 개구부를 통해서 그리고 오일 덕트 내로 유동할 수 있도록 보장된다. 양 실시형태의 변형예에서, 제1 베어링의 연속적인 윤활이 그에 의해서 보장되고, 그에 따라 그 마모가 최소화되며 예상 서비스 수명이 신뢰 가능하게 달성될 수 있다.
제1 베어링이 드레인(drain)의 형태인 것, 그리고 샤프트가 공간 내에서 수직으로 서 있을 때 상부 측면에서 수집되는 오일이 제1 베어링으로 유동하도록 하는 방식으로 구획 벽의 상부 측면이 성형되는 것이 또한 제공된다. 바람직하지 못한 유출 오일의 축적의 형성이 그에 의해서 방지된다.
원심 분리기가 임펠러를 포함하는 것이 또한 제공되고, 이러한 임펠러는 샤프트에 의해서 구동되고 특히 샤프트에 연결되어 함께 회전되며, 임펠러는 특히 전기 모터의 회전자에 인접한 분할 케이스 내에 그리고 특히 전기 모터의 회전자의 아래 또는 위에 배열된다. 원심 분리기가 그러한 임펠러를 구비함으로써, 전기 모터를 통한 분리된 오일의 유출이 더 개선될 수 있고, 그에 따라 바람직하지 못한 축적의 형성 가능성이 더 감소되고, 따라서 분리된 오일의 방출과 관련한 원심 분리기의 매우 신뢰할 수 있는 동작이 달성된다.
회전자 아래 또는 위의 배열에 따라, 회전 임펠러에 의해서 저압이 구획 벽의 개구부와 임펠러 사이에서 분할 케이스 내에 생성되는 것, 그리고 회전 임펠러에 의해서 과압이 구동부 하우징의 개구부를 향해서 생성되는 것이 또한 제공된다. 임펠러의 그러한 설계는 추가적으로 축적이 없는 분리 오일의 유출을 촉진한다.
전기 모터의 고정자가 구동부 하우징의 내부 주변 표면에 직접적으로 대항하여 놓이는 것 또는 열 전도체가 개재된 상태로 구동부 하우징의 내부 주변 표면에 대항하여 간접적으로 놓이는 것이 또한 제공된다. 구동부 하우징에 의한 그리고 또한 구동부 하우징에 연결된 원심 분리기 하우징에 의한 전기 모터의 최적의 냉각이 그에 의해서 보장된다.
전기 모터의 전자 유닛의 전자 구성요소가, 전기 절연 열-전도 매체, 특히 열-전도 페이스트를 통해서, 열-전도 방식으로 구동부 하우징의 기부의 내부 측면에 연결되고, 전자 구성요소는 특히 회로 기판 상에 배열되는 것이 또한 제공된다. 전기 모터의 전자 구성요소의 최적의 냉각이 그에 의해서 보장되고, 그에 따라 이러한 구성요소의 과열이 신뢰 가능하게 방지된다.
구동부 하우징이 원심 분리기 하우징에 대면되는 연결 플랜지를 포함하고, 그에 의해서, 구동 챔버가 모든 측면에서 폐쇄되는 방식으로, 원심 분리 하우징의 기부의 하부 측면에 형성된 대응-플랜지에 연결되는 것이 또한 제공된다. 그러한 구성은, 원심 분리기 하우징 및 구동부 하우징이 신뢰 가능하고 안정적으로 함께 유지되는 것, 그리고 구동부 하우징 또는 구동부 하우징 내에 수용된 전기 모터가 원심 분리기 하우징 상에서 용이하게 배향되는 것을 보장한다. 구동부 하우징이 점검을 위해서 용이하게 그리고 시간 절감 방식으로 분해 및 조립될 수 있는 것이 추가적으로 보장된다.
원심 분리기가 내연 기관을 위한 블로-바이 가스 원심 분리기의 형태인 것이 또한 제공된다.
블로-바이 가스가 통과하여 분리 챔버 내로 유동하는 유입구가 제2 베어링에 의해서, 또는 제2 베어링 및 원심 분리기 하우징을 통과하는 적어도 하나의 공급 채널(143a, 143b)에 의해서 형성되는 것이 또한 제공된다. 그러한 구성에 의해서, 원심 분리기 하우징은 더 유리한 공구 비용으로 생산될 수 있는데, 이는 더 적은 개구부를 제공하면 되기 때문이다. 또한, 제2 베어링은 그에 의해서 영구적으로, 저렴하게 그리고 효율적으로 윤활되고, 그에 의해서 그 서비스 수명이 증가된다.
마지막으로, 원심 분리기가 블로-바이 가스 연결부를 포함하는 것이 제공되고, 이러한 블로-바이 가스 연결부는, 제2 베어링에 블로-바이 가스가 공급되도록 하는 또는 제2 베어링 및 적어도 하나의 공급 채널에 블로-바이 가스가 공급되도록 하는 방식으로, 그러한 크기를 가지며 그러한 방식으로 원심 분리기 하우징 상에 배열된다. 그러한 블로-바이 가스 연결부에 의해서, 원심 분리기는 내연 기관에 용이하게 연결될 수 있다.
본 발명의 의미 내에서, 오일의 분리는 또한, 블로-바이 가스 내에 함유된 분진 입자의 분리를 포함한다.
개략적으로 도시된 예시적인 실시예를 이용하여, 본 발명에 관한 추가적인 상세 내용을 도면에서 설명한다.
도 1a는: 본 발명에 따른 원심 분리기의 제1의 실시형태의 변형예의 상부 부분의 개략적 단면도이다.
도 1b는: 상부 부분이 도 1a에 이미 도시된, 본 발명에 따른 원심 분리기의 제1 실시형태의 변형예의 하부 부분의 개략적 단면도이다.
도 2는: 본 발명에 따른 원심 분리기의 제2 실시형태의 변형예의 개략적 단면도이다.
도 1a 및 도 1b는, 개략도로 그리고 2개의 도면들 사이에서 분리하여, 본 발명에 따른 원심 분리기(101)의 제1 실시형태의 변형예를 도시하고, 원심 분리기(101)는 블로-바이 가스 원심 분리기(102)의 형태이다. 도 1a는 원심 분리기(1)의 상부 부분을 도시하고, 도 1b는 원심 분리기(1)의 하부 부분을 도시한다.
오일(1)을 분리하기 위한 원심 분리기(101)는 원심 분리기 하우징(103), 구동부 하우징(104), 분리 회전자(105), 샤프트(106), 제1 베어링(107), 제2 베어링(108), 및 구동부(109)를 포함한다. 구동 챔버(110)가 그에 의해서 구동부 하우징(104) 내에 형성되고, 분리 챔버(111)가 그에 의해서 원심 분리기 하우징(103) 내에 형성된다. 구획 벽(112)이 구동 챔버(110)와 분리 챔버(111) 사이에 형성되고, 구획 벽(112)은 개구부(113)를 포함한다. 샤프트(106)는 구획 벽(112)의 개구부(113)를 통해서 분리 챔버(111) 내로 그리고 구동 챔버(110) 내로 연장된다. 분리 회전자(105)는 함께 회전되도록 샤프트(106)에 연결되고, 분리 챔버(111) 내에 배열된다.
구동부(109)는 구동 챔버(110) 내에 배열되고 샤프트(106)를 구동한다. 구동부(109)는 전기 모터(114)의 형태이고, 이러한 전기 모터는, 샤프트(106)가 전기 모터(114)의 모터 샤프트(115)를 형성하도록 하는 방식으로, 샤프트(106)를 직접 구동한다.
원심 분리기 하우징(103) 및 샤프트(106)가 도 1a 및 도 1b에서 상이한 해칭(hatching)으로 도시되어 있고 도 1a 및 도 1b에 도시된 원심 분리기 하우징(103)의 벽 두께들이 서로 상이하지만, 원심 분리기(101)의 전반적인 구성이, 도 1a에 도시된 원심 분리기 하우징(103)의 상부 부분이 원심 분리기 하우징(103)의, 도 1b에서 확인될 수 있는, 하부 부분에 피팅(fitted)되는 것으로, 그리고 폐쇄된 분리 챔버(111)가 그에 의해서 형성되는 것으로, 이해될 수 있을 것이다.
분리 회전자(105)는 예로서 디스크 적층체(117) 형태의 플레이트 팩(plate pack)(116)으로 도시되어 있다. 분리 회전자(105) 위에서, 원심 분리기 하우징(103)은 추가적인 개구부(118)를 가지며, 제2 베어링(108)이 이러한 추가적인 개구부 내에 수용된다. 원칙적으로, 매우 다양한 기하형태적 형상의 플레이트를 갖는 플레이트 팩(116)이 이용될 수 있다. 도 1a에 도시된 디스크(119)가 편평한 플레이트(120)를 형성한다. 이러한 구조적 형태는 단지 분리 회전자(105)의 구성을 설명하기 위한 예로서의 역할을 한다. 특정 요구 사항에 따라 분리 회전자(105)를 구성하는 것이 제공된다.
원심 분리기(101)는 원심 분리기 하우징(103)에서 유입구(121) 및 배출구(122)를 더 포함하고, 이들 모두는 순전히 개략적으로 도시되어 있다. 소위 블로-바이 가스(2)는 유입구(121)를 통해서 분리 챔버(111) 내로 유동하고, 세정된 가스(3)는 배출구(122)를 통해서 분리 챔버의 외부로 유동한다.
하부 베어링으로도 지칭되는 제1 베어링(107)이 구획 벽(112)의 개구부(113) 내에 장착된다. 구획 벽(112)은 그에 의해서 원심 분리기 하우징(103)에 의해서 형성된다. 샤프트(106)는 제1 베어링(107)을 통과한다. 제1 베어링(107) 및 공간 내의 원심 분리기(101)의 배향과 관련하여, 분리 회전자(105)는 샤프트(106)의 상부 단부(106a)에 장착되고, 전기 모터(114)는 샤프트(106)의 하부 단부(106b)에 배열된다.
블로-바이 가스(2)로부터 분리된 오일(1)이 구획 벽(112)의 상부 측면(112a) 상에서 수집되고, 외부 링(123a)과 내부 링(123b) 사이의, 롤링 베어링 형태의, 제1 또는 하부 베어링(107)을 통해서, 그 롤링 요소(123c)를 지나서, 그리고 구동 챔버(110) 내로 유동한다. 대안적인 실시형태의 변형예에 따라, 상부 및 하부 베어링은 롤링 베어링의 형태가 아니라 슬라이딩 베어링의 형태이다. 2개의 베어링 중 하나가 롤링 베어링의 형태이고 2개의 베어링 중 다른 하나가 슬라이딩 베어링의 형태인 것이 또한 제공될 수 있다.
전기 모터(114)는 분할 케이스(124)를 포함하고, 분할 케이스(124)의 중공형의 원통형 중간 부분(124b)이 전기 모터(114)의 회전자(125)와 전기 모터(114)의 고정자(126) 사이에 배열된다. 중간 부분(124b) 위에서, 분할 케이싱(124)은 구획 벽(112)에 대면되는 환형 플랜지(124a)를 포함한다. 도 1b에서 예로서 포함된 실시형태의 변형예에 따라, 분할 케이스(124a)는, 환형 플랜지(124a)에 의해서, 원주방향 밀봉부(127)가 개재된 상태로, 구획 벽(112)의 하부 측면(112b)에 대항하여 밀봉 방식으로 놓인다. 대안적으로, 밀봉 반경방향 접촉이 또한 밀봉부가 있는 상태에서 또는 없는 상태에서 제공될 수 있다. 원칙적으로, 분할 케이스 및 존재하는 임의의 밀봉 구성요소는, 유출 오일이 분할 케이스 내측의 구동 챔버 내에만 위치되도록 하는 그리고 분할 케이스 외측에 위치된 구동 챔버의 부분이 유출 오일의 진입에 대해서 신뢰 가능하게 보호되도록 하는 형태를 갖는다.
중간 부분(124b) 아래에서, 분할 케이스(124)는 연결 단편(124c)을 포함한다. 그에 의해서, 분할 케이스(124)는, 원주방향 밀봉부(128)가 개재된 상태로, 구동부 하우징(104)의 개구부(129) 내에서 유지된다. 그에 의해서, 밀봉부(128)는 개구부(129)의 벽(129a)에 대항하여 놓인다. 개구부(129)는 구동부 하우징(104)의 기부(130) 내에 형성된다. 그에 의해서, 연결 단편(124c)은, 개구부(129)를 통과하고 밀봉부(128)를 넘어서 연장되는 영역 내에서, 관형 오일 덕트(4)가 연결 단편(124c)에 연결될 수 있도록 하는 방식으로, 형성된다. 구동부 하우징(104)의 기부(130) 내에 형성된 개구부(129)는, 샤프트(106)의 길이방향 축(L106)을 기초로, 구획 벽(112) 내에 형성된 개구부(113)에 직접 대향되게 위치된다.
구획 벽(112)은 원심 분리기 하우징(103)의 기부(131)에 의해서 형성된다. 구동부 하우징(104)은 구획 벽(112)을 향해서 개방되도록 구성된다.
원주방향 공기 갭(132)이 분할 케이스(124)와 회전자(125) 사이에 형성되고, 공기 갭(132)은, 오일이 분할 케이스(124)의 내부 벽(133)에서 샤프트(106)의 길이방향 축(L106)의 y' 방향으로 방해 받지 않고 유동할 수 있게 하는 방식으로, 원심 분리기(101)가 회전자(125)로부터 이격되게 하는 크기를 갖는다.
이미 전술한 제1 또는 하부 베어링(107)은 밀봉부가 없이 형성되고, 그에 따라, 샤프트(106)가 정지적일 때 그리고 샤프트(106)가 회전할 때의 모두에서, 분리된 오일이 내부 링(123b)과 외부 링(123a) 사이에서 유동할 수 있다.
제1 또는 하부 베어링(107)은 그에 따라 드레인(134)의 형태이다. 하나의 실시형태의 변형예에 따라, 구획 벽(112)의 상부 측면(112a)이 깔때기-형상이고, 그에 따라 샤프트(106)가 공간 내에서 수직으로 서 있을 때 상부 측면(112a) 상에서 수집되는 오일(1)이 드레인(134)으로 안내되는 것이 또한 제공될 수 있다.
원심 분리기(101) 또는 전기 모터(114)가 임펠러(135)를 포함한다. 임펠러(135)는 샤프트(106)에 의해서 구동되고, 이를 위해서, 함께 회전되도록 샤프트(106)에 연결된다. 임펠러(135)는 전기 모터(114)의 회전자(125)에 인접하여 그리고 회전자(125)의 아래에서 분할 케이스(124) 내에 배열된다. 전기 모터(114)는 그에 따라 콤팩트한 구성을 갖는다. 대안적으로, 임펠러는 또한 회전자의 위에 배열될 수 있다. 모터의 콤팩트한 구성이 그에 의해서 달성된다. 추가적인 변형예에 따라, 하나의 임펠러 부분이 회전자의 위에 형성되고 하나의 임펠러 부분이 회전자의 아래에 형성되도록, 임펠러가 2-부품 형태인 것이 제공될 수 있다.
회전 임펠러(135)에 의해서, 저압이 구획 벽(112)의 개구부(113)와 임펠러(135) 사이에서 분할 케이스(124) 내에 생성된다. 또한, 과압이, 회전 임펠러(135)에 의해서, 구동부 하우징(104)의 기부(130) 내의 개구부(129)를 향해서 회전자(125)의 아래에서 생성된다. 그에 의해서, 화살표(y')의 방향을 따른 분리된 오일의 방출이 지원된다.
전기 모터(114)의 고정자(126)는 구동부 하우징(104)의 내부 주변 표면(104a)에 직접 대항하여 놓인다. 전기 모터(114)의 전자 유닛(137)의 전자 구성요소(136)는 전기 절연 열-전도 매체(138)에 의해서 구동부 하우징(104)의 기부(130)의 내부 측면(130a)에 열-전도 방식으로 연결된다. 그에 의해서, 전자 구성요소(136)는 회로 기판(139) 상에 배열된다.
구동부 하우징(104)은 원심 분리기 하우징(103)에 대면되는 연결 플랜지(140)를 포함하고, 안정적인 전체 하우징(142)이 형성되도록 하는 그리고 구동 챔버(110)가 모든 측면에서 폐쇄되도록 하는 방식으로, 원심 분리기 하우징(103)의 구획 벽(112)의 하부 측면(112b)에 형성된 대응-플랜지(141)에 의해서 그에 연결된다.
블로-바이 가스(2)가 통과하여 분리 챔버(111) 내로 유동하는(도 1a 참조), 유입구(121)는, 제2 베어링(108) 및 원심 분리기 하우징(103)을 통과하는 2개의 공급 채널(143a, 143b)에 의해서 형성된다. 도 1a로부터, 원심 분리기(101)가 블로-바이 가스 연결부(144)를 포함하는 것을 더 확인할 수 있다. 블로-바이 가스 연결부는, 블로-바이 가스(2)가 제2 베어링(108) 및 공급 채널(143a, 143b) 모두에 진입할 수 있도록 하는 방식으로, 그러한 크기를 가지고 그러한 방식으로 원심 분리기 하우징(103) 상에 배열된다. 따라서, 블로-바이 가스(2)는 상부 베어링(108)을 통해서 그리고 공급 채널(143a, 143b)을 통해서 분리 챔버 내로 유동할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 원심 분리기(201)의 제2 실시형태의 변형예의 개략적 단면도를 도시한다. 원심 분리기(201)의 원심 분리기 하우징은 그에 의해서 도시하지 않았다. 그러나, 이는 원칙적으로 도 1a 및 도 1b에 도시된 원심 분리기 하우징의 형태와 유사한 형태이다. 이와 관련하여, 그에 관한 설명을 참조한다.
제1 실시형태의 변형예의 원심 분리기 하우징과 달리, 제2 실시형태의 변형예의 원심 분리기 하우징이 구획 벽 내에 배열된 개구부를 갖지만, 이는 개구부 내에 장착된 제1 베어링을 가지지 않는다. 그 대신, 제2 실시형태의 변형예의 제1 베어링(207)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 전기 모터(214)의 아래에 배열된다.
따라서, 오일(1)은 구획 벽의 개구부(미도시)를 통해서 구동부 하우징(204)의 구동 챔버(210) 내로 직접 유동할 수 있다.
샤프트(206)가 구동부 하우징(204)의 개구부(229)를 통해서 연장되고, (언급된 바와 같이) 제1 베어링(207)은 구동 챔버(210)의 외측에 배열되고 구동부 하우징(204) 상에 장착된다.
또한, 전기 모터(214)는, 그 분할 케이스(224) 및 구동부 하우징(204)과 함께, 도 1a 및 도 1b에 도시된 제1 실시형태의 변형예와 유사한 형태이다. 이와 관련하여, 그에 관한 설명을 참조한다.
분리된 오일이 도 2에 도시된 제2 실시형태의 변형예의 제1 또는 하부 베어링(207)을 또한 통과하고 윤활한다. 그러나, 제2 실시형태의 변형예에서, 분리된 오일은 먼저 분할 케이스(224)를 따라서 전기 모터(214)를 통해서 유동하고, 구동부 하우징(204)의 기부(230) 내의 개구부(229)를 통해서 유동한 후에, 제1 베어링(207) 만을 통과한다. 제1 베어링(207)의 수용 및 장착을 위해서, 구동부 하우징(204)은, 구동부 하우징(204)의 기부(230)에 연결된 중공형의 원통형 베어링 장착부(251)로, 제1 변형예의 구동부 하우징에 비해서 보완된다. 도시되지 않은 실시형태의 변형예에 따라, 베어링 장착부(251)는, 오일 덕트의 연결을 위한 연결 단편을 포함하는 방식으로 구성된다. 제2 베어링(미도시)이 도 1a에 따라 배열되고, 연관된 내연 기관으로부터 원심 분리기(201)에 공급되는 블로-바이 가스에 의해서 윤활된다.
원칙적으로, 밀봉부를 갖지 않는 제1 베어링이, 샤프트 밀봉부의 서비스 수명을 훨씬 넘어서는 원심 분리기에 대한 서비스 수명을 달성할 수 있다는 장점을 수반한다는 것이 또한 추가적으로 언급된다. 이는, 원심 분리기의 동작 성능에 대한 높은 요구 사항을 만족시키는 데 있어서 중요하다.
샤프트가 전기 모터의 회전자에 의해서 구동될 때, 오일 분리가 원심 분리기의 (블로-바이 가스가 통과하여 유동하는) 원심 분리기 하우징 내에서 이루어진다. 이어서, 모든 분리된 오일은, 하부 샤프트 베어링으로도 지칭되는 제1 또는 하부 베어링을 통과한다. 동일 샤프트에 위치된 임펠러에 의해서, 한편으로 저압이 생성되고 다른 한편으로 과압이 또한 축적되며, 저압은 회전자와 분할 케이스 사이의 공기 갭을 통한 오일 유동을 보조하고, 과압은 내연 기관의 크랭크케이스를 향하는 방향을 따른 오일의 유동을 보장한다. 크랭크케이스로의 오일 덕트는 (동시에 원심 분리기 하우징의 추가적인 부품을 형성하는) 구동부 하우징 상에서 외부에 장착될 수 있고, 구동부 하우징 내에 직접 통합될 수 있다. 고정자 및 모터 제어를 위한 전자기기를 갖는 회로 기판은, 직접적으로 고정자로부터의 손실 열 및 회로 기판 상의 전자 구성요소로부터의 손실 열이 열-전도 페이스트 형태의 열-전도 매체를 통해서 냉각기 구동부 하우징으로 소산될 수 있도록, 구동부 하우징 내에 배열된다.
제2 실시형태의 변형예에서, 하부 샤프트 베어링으로도 지칭되는 제1 베어링이 회전자의 아래에 위치된다. 이러한 배열의 경우에도, 분리된 오일 모두가 제1 베어링을 통과하고, 제1 베어링을 윤활하고 손실 열을 소산시키는 역할을 한다.
제1 및 제2 실시형태의 변형예에 따른 구성은 특히 후술되는 장점을 달성한다:
- 요구되는 서비스 수명을 넘어서는 전기 모터의 신뢰 가능한 기능;
- 분할 케이스 내의 침착 방지;
- 샤프트 밀봉부가 없음으로 인한 비용 절감;
- 샤프트 밀봉부가 제1 베어링의 영역 내에서 열 손실을 낮추는 것으로 인해서 성능 손실이 없는 것;
- 분리된 오일에 의한 제1 베어링 또는 샤프트 베어링의 냉각 및 윤활;
- 분리된 오일을 내연 기관의 크랭크케이스 내로 다시 신뢰 가능하게 안내하는 것;
- 구동 샤프트가 ± 45°만큼 피벗될 때 또는 원심 분리기가 전체적으로 수직 위치로부터 피벗될 때에도, 신뢰 가능한 동작;
- 원심 분리기 하우징 또는 구동부 하우징에 의한, 전기 모터의 고정자 그리고 회로 기판 상의 전자 구성요소의 냉각.
1 오일
2 블로-바이 가스
3 세정된 가스
4 오일 덕트
101 원심 분리기
102 블로-바이 가스 원심 분리기
103 원심 분리기 하우징
104 구동부 하우징
104a 104의 내부 주변 표면
105 분리 회전자
106 샤프트
106a 106의 상부 단부
106b 106의 하부 단부
107 제1 베어링/하부 베어링
108 제2 베어링
109 구동부
110 구동 챔버
111 분리 챔버
112 구획 벽
112a 구획 벽(112)의 상부 측면
112b 구획 벽(112)의 하부 측면
113 112 내의 개구부
114 전기 모터
115 모터 샤프트
116 플레이트 팩
117 디스크 적층체
118 103 내의 추가적인 개구부
119 디스크
120 편평한 플레이트
121 유입구
122 배출구
123a 107의 외부 링
123b 107의 내부 링
123c 107의 롤링 요소
124 분할 케이스
124a 환형 플랜지
124b 124의 중간 부분
124c 연결 단편
125 114의 회전자
126 114의 고정자
127 124의 124a의 밀봉부
128 124의 124c의 밀봉부
129 구동부 하우징의 개구부
129a 129의 벽
130 104의 기부
130a 130의 내부 측면
131 103의 기부
132 124와 125 사이의 공기 갭
133 124의 내부 벽
134 드레인
135 임펠러
136 전자 구성요소
137 전자 유닛
138 열-전도 매체
139 회로 기판
140 104의 연결 플랜지
141 112 상의 대응-플랜지
142 전체 하우징
143a, 143b 공급 채널
144 블로-바이 가스 연결부
L106 샤프트의 길이방향 축
201 원심 분리기
204 구동부 하우징
206 샤프트
207 제1 베어링
210 구동 챔버
214 전기 모터
224 분할 케이스
229 204의 개구부
251 중공형의 원통형 베어링 장착부

Claims (18)

  1. 원심 분리기(101; 201), 특히 오일(1)을 분리하기 위한 원심 분리기로서, 원심 분리기 하우징(103), 구동부 하우징(104), 분리 회전자(105), 샤프트(106), 제1 베어링(107), 제2 베어링(108), 및 구동부(109)를 포함하고,
    - 구동 챔버(110)가 상기 구동부 하우징(104) 내에 형성되고,
    - 분리 챔버(111)가 상기 원심 분리기 하우징(103) 내에 형성되고,
    - 구획 벽(112)이 상기 구동 챔버(110)와 상기 분리 챔버(111) 사이에 형성되고,
    - 상기 구획 벽(112)은 개구부(113)를 포함하고,
    - 상기 샤프트(106)는 상기 구획 벽(112)의 개구부(113)를 통해서 상기 분리 챔버(111) 내로 그리고 상기 구동 챔버(110) 내로 연장되고,
    - 상기 분리 회전자(105)는 함께 회전되도록 상기 샤프트(106)에 연결되고, 상기 분리 챔버(111) 내에 배열되고,
    - 상기 구동부(109)는 상기 구동 챔버(110) 내에 배열되고 상기 샤프트(106)를 구동하는, 원심 분리기(101; 201)에 있어서,
    - 상기 구동부(109)는 전기 모터(114)의 형태이고, 상기 전기 모터는, 상기 샤프트(106)가 상기 전기 모터(114)의 모터 샤프트(115)를 형성하도록 하는 방식으로, 상기 샤프트(106)를 직접 구동하는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 베어링(107)은 상기 구획 벽(112)의 개구부(113) 내에 장착되고, 상기 샤프트(106)는 상기 제1 베어링(107)을 통과하는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전기 모터(114)는 분할 케이스(124)를 포함하고, 상기 분할 케이스(124)의 중공형의 원통형 중간 부분(124b)이 상기 전기 모터(114)의 회전자(125)와 상기 전기 모터(114)의 고정자(126) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분할 케이스(124)가, 상기 중간 부분(124b) 위에서, 상기 구획 벽(112)에 대면되는 환형 플랜지(124a)를 포함하고, 그에 의해서, 특히 원주방향 밀봉부(127)가 개재된 상태로, 상기 구획 벽(112)에 대해서 밀봉되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 분할 케이스(124)가 상기 중간 부분(124b) 아래에서 연결 단편(124c)을 형성하고, 그에 의해서, 특히 원주방향 밀봉부(128)가 개재된 상태로, 상기 구동부 하우징(104)의 개구부(129) 내에서 유지되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  6. 제1항 그리고 특히 제3항 내지 제5항 중 적어도 한 항에 있어서,
    샤프트(206)가 상기 구동부 하우징(204)의 개구부(229)를 통해서, 또는 상기 구동부 하우징(204)의 제5항에서 언급된 상기 개구부(229)를 통해서 연장되고, 상기 제1 베어링(207)이 상기 구동 챔버(204)의 외측에 배열되고 상기 구동부 하우징(204)에 장착되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 적어도 하나의 항에 있어서,
    상기 구획 벽(112)이 상기 원심 분리기 하우징(103)의 기부(131)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  8. 제3항에 있어서,
    공기 갭(132)이 상기 분할 케이스(124)와 상기 회전자(125) 사이에서, 특히 원주방향으로, 형성되고, 상기 공기 갭(132)은 특히, 오일(1)이 상기 분할 케이스(124)의 내부 벽(133)에서 상기 샤프트(106)의 길이방향 축(L106)의 방향으로 방해 받지 않고 유동할 수 있게 하는 방식으로, 상기 분할 케이스(124)가 상기 회전자(125)로부터 이격되게 하는 크기를 가지는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  9. 제2항 또는 제6항에 있어서,
    오일(1)이 상기 베어링(107)의 롤링 요소(123c)를 따라서 상기 제1 베어링(107)의 내부 링(123b)과 외부 링(123a) 사이에서 유동할 수 있는 방식으로, 밀봉부가 없이, 상기 제1 베어링(107)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1 베어링(107)이 드레인(134)의 형태이고, 상기 구획 벽(112)의 상부 측면(112a)이, 상기 샤프트(106)가 공간 내에서 수직으로 서 있을 때 상기 상부 측면(112a)에서 수집되는 오일(1)이 상기 제1 베어링(107)으로 유동하도록 하는 방식으로, 성형되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 적어도 하나의 항에 있어서,
    상기 원심 분리기(101; 201)가 임펠러(135)를 포함하고, 상기 임펠러(135)는 상기 샤프트(106)에 의해서 구동되고 특히 상기 샤프트(106)에 연결되어 함께 회전되며, 상기 임펠러(135)는 특히 회전자(125) 또는 상기 전기 모터(114)의 회전자(125)에 인접한 분할 케이스(124) 내에 그리고 특히 상기 전기 모터(114)의 회전자(125)의 아래 또는 위에 배열되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 회전자(125) 아래 또는 위의 배열에 따라, 상기 회전 임펠러(135)에 의해서 저압이 상기 구획 벽(112)의 개구부(113)와 상기 임펠러(135) 사이에서 상기 분할 케이스(124) 내에 생성되고, 상기 회전 임펠러(135)에 의해서 과압이 상기 구동부 하우징(104)의 개구부(129)를 향해서 생성되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 적어도 하나의 항에 있어서,
    상기 전기 모터(114)의 고정자(126)가 상기 구동부 하우징(104)의 내부 주변 표면(104a)에 직접적으로 대항하여 놓이거나, 열 전도체가 개재된 상태로, 상기 구동부 하우징(104)의 내부 주변 표면(104)에 대항하여 간접적으로 놓이는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 적어도 하나의 항에 있어서,
    상기 전기 모터(114)의 전자 유닛(137)의 전자 구성요소(136)가, 전기 절연 열-전도 매체(138), 특히 열-전도 페이스트를 통해서, 열-전도 방식으로 상기 구동부 하우징(104)의 기부(130)의 내부 측면(130a)에 연결되고, 상기 전자 구성요소(136)는 특히 회로 기판(139) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  15. 제1항 내지 제14항 중 적어도 하나의 항에 있어서,
    상기 구동부 하우징(104)은 상기 원심 분리기 하우징(103)에 대면되는 연결 플랜지(140)를 포함하고, 그에 의해서, 상기 구동 챔버(110)가 모든 측면에서 폐쇄되도록 하는 방식으로, 상기 원심 분리기 하우징(103)의 구획 벽(112)의 하부 측면(112b)에 형성된 대응-플랜지(141)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 원심 분리기가 내연 기관을 위한 블로-바이 가스 원심 분리기(102)의 형태인 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  17. 제1항 내지 제16항 중 적어도 하나의 항에 있어서,
    상기 블로-바이 가스(2)가 통과하여 상기 분리 챔버(111) 내로 유동하는 유입구(121)가 상기 제2 베어링(108)에 의해서, 또는 상기 제2 베어링(108) 및 상기 원심 분리기 하우징(103)을 통과하는 적어도 하나의 공급 채널(143a, 143b)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 원심 분리기(101)가 블로-바이 가스 연결부(144)를 포함하고, 상기 블로-바이 가스 연결부(144)는, 상기 제2 베어링(108)에 블로-바이 가스(2)가 공급되도록 하는 또는 상기 제2 베어링(108) 및 적어도 하나의 공급 채널(143)에 블로-바이 가스(2)가 공급되도록 하는 방식으로, 그러한 크기를 가지고 그러한 방식으로 상기 원심 분리기 하우징(103) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 원심 분리기.
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