WO2004063538A2

WO2004063538A2 - Zentrifugal-ölabscheider

Info

Publication number: WO2004063538A2
Application number: PCT/EP2004/050010
Authority: WO
Inventors: Dieter Amesoeder
Original assignee: Mann+Hummel Gmbh
Priority date: 2003-01-11
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2004-07-29
Also published as: US7445653B2; WO2004063538A3; EP1581726A2; DE10300729A1; US20060090430A1

Abstract

Ein Zentrifugal-Ölabscheider umfasst einen in einem Gehäuse angeordneten Tellersepärator mit mehreren auf Abstand zueinander liegenden Tellern, zwischen denen Strömungswege für ein zu reinigendes Gas gebildet sind. Die Strömungswege verbinden einen auf der radialen Außenseite des Tellerseparators liegenden Anströmraum mit einem innen liegenden, axialen Abströmkanal. Über ein als Verdichterrad ausgeführtes Rotationselement, das im Bereich einer axialen Stirnseite des Tellerseparators angeordnet ist, wird dem Anströmraum unter Druck stehendes Gas zugeführt.

Description

Zentrifugal-Ölabscheider

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugal-Ölabscheider nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der Druckschrift DE 100 44 615 AI wird ein Zentrifugal- Ölabscheider beschrieben, der zur Abscheidung von Öl in den Entlüftungsgasen eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Der Zentrifugal-Ölabscheider besitzt einen drehbar gelagerten und antreibbaren Tellerseparator in einem Abscheidergehäuse, der aus einer Mehrzahl übereinander gestapelter und etwa konisch ausgebildeter Teller besteht, die auf Abstand zueinander gehalten sind, wodurch Strömungskanäle zwischen benachbarten Tellern des Tellerseparators gebildet wer- den. Zwischen den Tellern können zur Führung der Strömung und zur Stabilisierung des Tellerstapels linien- oder punktförmige Stege auf die Ober- oder Unterseite der Teller aufgebracht werden. Der Tellerseparator wird radial von außen nach innen von dem Entlüftungsgas durchströmt, wobei die Öltröpfchen im Ent- lüftungsgas an der Unterseite der Teller sedimentieren und durch die aufgrund der Drehbewegung des Tellerseparators entstehenden Zentrifugalkräfte sowie die schräg abfallenden Tellerwände wieder radial nach außen geschleudert werden und über eine im Boden des Abscheidergehäuses angeordnete Auslassöffnung abgeleitet werden.

Durch die Rotationsbewegung des Tellerseparators können in den Strömungswegen zwischen benachbarten Tellern grundsätzlich radial nach außen gerichtete Strömungen entstehen, welche der Strömung des Entlüftungsgases von der radial außen liegenden Anströmseite zu einem innen liegenden, axialen Abströmkanal entgegenwirken. Um dennoch eine eindeutig festgelegte Strö- mungsricht-ung radial von außen nach innen zu gewährleisten, muss zwischen der Anstromseite und der Abstromseite ein Min- destdruckgefalle herrschen, damit sich trotz der Drehung des Tellerseparators eine Hauptstromrichtung von außen nach innen ausbilden kann. Ein gewisser Druckverlust im Olabscheider ist hierbei unvermeidlich.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Druckverlust in einem Zentrifugalolabscheider zu minimieren.

Dieses Problem wird erfmdungsgemaß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelost. Die Unteranspruche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Bei dem erfmdungsgemaßen Olabscheider ist zusätzlich zu dem Tellerseparator ein Rotationselement im Gehäuse vorgesehen, welches als Verdichterrad ausgeführt und im Bereich einer axialen Stirnseite des Tellerseparators angeordnet ist. Dem Verdichterrad wird über eine Einstromoffnung im Gehäuse das zu reinigende Gas zugeführt, welches vom Verdichterrad auf einen erhöhten Druck verdichtet wird, wobei die Druckseite des Verdichterrades - die Abstromseite des Verdichterrades - m t dem Anstromraum des Tellerseparators verbunden bzw. gegebenenfalls auch identisch ist. Das Verdichterrad stellt einen m den Zentrifugal-Ölabscheider integrierten Druckerzeuger dar, der den Druckverlust zwischen Eingangs- und Ausgangsseite des Olab- scheiders zu reduzieren hilft. Mittels des Verdichters wird auf der Anstromseite des Tellerseparators ein erhöhter Druck generiert, der die Durchstromung des Tellerseparators radial von außen nach innen unterstutzt. Auch bei einer Rotation des Tel- lerseparators ermöglicht der über das Verdichterrad erhöhte Druck auf der Anstromseite die radiale Durchstromung von außen nach innen.

In einer vorteilhaften Ausführung umfasst das Verdichterrad Drehschaufeln, welche mit einem der stirnseitigen Teller des Tellerseparators verbunden sind. Der Tellerseparator ist zweckmäßig drehbar im Gehäuse gelagert und wird von einem ihm zugeordneten Antriebsmotor angetrieben, wobei bei einer Rotation des Tellerseparators automatisch auch das Verdichterrad ange- trieben und das zugeleitete Gas von Verdichterrad in den Anströmraum gefördert und auf einen erhöhten Druck verdichtet wird. In dieser Ausführung kann ein separater Antrieb für das Verdichterrad entfallen.

Gemäß einer alternativen Ausführung kann es aber auch zweckmäßig sein, das Verdichterrad konstruktiv vom Tellerseparator zu entkoppeln und das Verdichterrad unabhängig von dem Tellerseparator drehbar zu lagern sowie über einen ihm zugeordneten Motor anzutreiben. In dieser Ausführung kann der Tellerseparator auch drehfest im Gehäuse des Ölabscheiders angeordnet sein; gegebenenfalls kommt aber auch eine drehbare und vom Verdichterrad unabhängige Lagerung des Tellerseparators im Gehäuse in Betracht .

Bei einer einteiligen Ausführung des Verdichterrades mit dem stirnseitigen Teller des Tellerseparators wird im Unterschied zum Stand der Technik aufgrund der auf die Verdichtung optimierten Form des Verdichterrades eine relative Druckerhöhung auf der Anströmseite des Tellerseparators erzielt, wobei sich die insgesamt bewegte Masse nur geringfügig um die Masse des Verdichterrades erhöht. Die Antriebsleistung für die Rotation von Tellerseparator und Verdichterrad kann hierfür jedoch im Wesentlichen gleich bleiben.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen Zentrifugal-Ölabscheider mit einem Tellerseparator und einem im Bereich einer Stirnseite des Tellerseparators angeordneten Verdichterrad,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung einen Zentrifugal- Ölabscheider mit einem als Kreiselpumpe ausgeführten Verdichterrad.

Der in Fig. 1 dargestellte Zentrifugal-Ölabscheider 1 umfasst einen Tellerseparator 3, der drehbar in einem Gehäuse 2 gelagert ist und über einen Motor M antreibbar ist. Der Tellerseparator 3 besitzt eine Mehrzahl übereinander geschichteter, etwa konusförmig ausgebildeter Teller 4, die auf Abstand zueinander angeordnet sind und zwischen denen Strömungswege 6 gebildet sind. Der Tellerseparator 3 ist radial von einem Anströmraum 7 umgeben, der zwischen einer zylindrischen Innenwand des Gehäuses 2 und der radialen Außenseite des Tellerseparators gebildet ist. Über den Anströmraum 7 wird der Tellerseparator 3 radial. von außen angeströmt, wobei das zu entlüftende Gas wie in. Pfeilrichtung dargestellt durch die Strömungswege 6 zwischen den benachbarten Tellern 4 radial nach innen strömt und über einen inneren, axial verlaufenden Abströmkanal als gereinigtes Gas axial abgeführt und aus dem Gehäuse 2 abgeleitet wird. Auf- grund der Konusform der Teller 4 besitzen die Strömungswege 6 zwischen benachbarten Tellern zusätzlich zu der radialen auch eine axiale Komponente. Zwischen den Tellern können zur Führung der Strömung und zur Stabilisierung des Tellerstapels linien- oder punktförmige Stege auf die Ober- oder Unterseite der Tel- 1er aufgebracht werden.

Im Bereich des dem Boden des Gehäuses benachbarten, stirnseitigen Tellers 4' des Tellerseparators ist ein Verdichterrad 5 drehbar gelagert, _^ welches zweckmäßig fest mit dem stirnseitigen Teller 4' verbunden ist und gemeinsam mit dem Tellerseparator 3 umlauft. Auch das Verdichterrad 5 ist ebenso wie der Tellerseparator 3 radial von dem Anstromraum 7 umgeben. Das Verdichterrad 5 fordert über eine axiale Emstromoffnung 9 zugefuhrtes Entluftungsgas, welches in einen radial innen liegenden E n- stromraum 10 einströmt, radial von innen nach außen in den Anstromraum 7 hinein. Über das Verdichterrad 5 wird das eingeströmte Entluftungsgas auf einen höheren Druck verdichtet, unter dem das Entluftungsgas aus dem Anstromraum 7 radial über die Stromungswege 6 zwischen den Tellern 4 nach innen abströmt. Hierbei können Oltropfchen im Entluftungsgas an den Wandungen der Teller 4 sedimentieren und aufgrund der Schragstellung der Teller sowie aufgrund der Zentrifugalkräfte, erzeugt durch die Rotation des Tellerseparators 3 radial nach außen in den Anstromraum 7 abfließen. Über e ne im Boden des Gehäuses 2 im Be- reich des Anstromraumes 7 vorgesehene Abflussoffnung 11 kann das abgeschiedene 01 aus dem Gehäuse des Olabsche ders abgeleitet werden. Die sich am Boden des Anstromraumes 7 sammelnden, abgeschiedenen Oltropfchen werden aufgrund des im Anstromraum herrschenden relativen Überdruckes mit Druck über die Abfluss- offnung 11 aus dem Gehäuse 2 ausgeschieden.

In Fig. 2 sind die Schaufeln des Verdichterrades 5 dargestellt, das drehbar im Gehäuse 2 des Olabscheiders 1 gelagert ist. Das Verdichterrad 5 kann auch unabhängig vom Tellerseparator ausge- bildet und antreibbar sein. Der Tellerseparator 3 ist in Fig. 2 nur andeutungsweise dargestellt und befindet sich in dem sich axial an das Verdichterrad 5 anschließenden Bereich.

Der Zentrifugal-Ölabscheider wird insbesondere zur Abscheidung von 01 in Entluftungsgasen aus einem Kurbeigehause einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Darüber hinaus sind aber auch Anwendungen aus weiteren Gebieten der Technik möglich, bei denen eine Tropfenabscheidung aus Gasstromungen durchgeführt werden soll. Bezugs zeichenliste

Olabscheider

Gehäuse

Tel1erSeparator

Teller

Verdichterrad

Strömungsweg

Anstromraum

Abströmkanal

Einströmöffnung

Einströmraum

Abflussöffnung

Claims

Patentansprüche

1. Zentrifugal-Ölabscheider (1), insbesondere in einer Entlüftungseinrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschi- ne, mit einem in einem Gehäuse (2) angeordneten Tellerseparator (3), der mehrere auf Abstand liegende Teller (4, 4') umfasst, zwischen denen Strömungswege (6) für ein zu reinigendes Gas gebildet sind, wobei die Strömungswege (6) einen auf der radialen Außenseite des Tellerseparators (3) liegenden Anströmraum (7) , dem über eine Einströmöffnung (9) im Gehäuse (2) das zu reinigende Gas zuführbar ist, mit einem innen liegenden, axialen Abströmkanal (8) im Tellerseparator (3) verbinden, und mit einem Rotationselement im Gehäuse (2) des Olabscheiders (1) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Rotationselement als Verdichterrad (5) ausgeführt ist, das im Bereich einer axialen Stirnseite des Tellerseparators (3) angeordnet ist, wobei der Saugseite des Verdichterrads (5) über die Einströmöffnung (9) Gas zuführbar ist und die Druckseite des Verdichterrads (5) mit dem Anströmraum (7) kommuni- ziert.

2. Zentrifugal-Ölabscheider nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verdichterrad (5) Drehschaufeln umfasst, die mit einem stirnseitigen Teller (4') des Tellerseparators (3) verbunden sind.

3. Zentrifugal-Ölabscheider nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verdichterrad (5) eine Kreiselpumpe ist, die unabhängig vom Tellerseparator (3) ausgebildet ist.

4. Zentrifugal-Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Tellerseparator (3) drehbar im Gehäuse (2) gelagert und motorisch antreibbar ist.

5. Zentrifugal-Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Teller (4, 4') des Tellerseparators (3) konusförmig ausgebildet sind.

6. Zentrifugal-Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Anströmraum (7) eine Abflussöffnung (11) für abgeschiedenes Öl vorgesehen ist.