WO2015014537A1 - Ölzentrifuge mit zentrifugenrotor - Google Patents

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WO2015014537A1
WO2015014537A1 PCT/EP2014/062891 EP2014062891W WO2015014537A1 WO 2015014537 A1 WO2015014537 A1 WO 2015014537A1 EP 2014062891 W EP2014062891 W EP 2014062891W WO 2015014537 A1 WO2015014537 A1 WO 2015014537A1
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WO
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centrifuge rotor
valve
oil
centrifuge
olzentrifuge
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Application number
PCT/EP2014/062891
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Inventor
Peter Bauditsch
Original Assignee
Mann+Hummel Gmbh
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Publication date
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    • 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
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    • B04B11/04—Periodical feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F01M2001/1085—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant venting or purifying means, e.g. of filters characterised by the layout of the purification arrangements comprising non-return valves

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, for example, as an industrial oil centrifuge or used in a motor vehicle.
  • the oil centrifuge may be part of an oil module, which may have an oil filter with a filter element and a heat exchanger in addition to the oil centrifuge.
  • Such oil modules are used in particular in commercial vehicles.
  • An oil filter with centrifuge rotor is described in DE 103 29 199 A1.
  • the oil filter described in this document has in a housing pot a main flow filter with a ring filter insert and in a mounted housing cover a centrifuge rotor, which acts as a bypass filter.
  • the oil is passed from the clean room of the ring filter insert via a fixed, rigid tube to the centrifuge rotor, wherein in the transition from the tube to the centrifuge rotor, a safety valve is arranged, which has the task to block the Zuströmweg if the centrifuge rotor is not in its properly mounted position located.
  • the invention has the object of providing an oil centrifuge with centrifuge rotor with simple design measures in such a way that the security against undesired oil leakage is improved.
  • the oil centrifuge according to the invention is used for example for oil filtration in internal combustion engines and has a rotatably mounted centrifuge rotor, with the aid of dirt particles in the oil can be deposited.
  • the oil centrifuge is introduced, for example, into an oil circuit, which advantageously has as the main flow filter 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, which forms the secondary flow filter.
  • the oil centrifuge is preferably located downstream of the oil filter in a bypass channel to a main flow channel of the oil filtered by the oil filter, so that a portion of the purified oil from the oil filter is supplied to the oil centrifuge.
  • a pressure valve and a safety valve are arranged in the inlet flow to the centrifuge rotor.
  • Pressure valve and safety valve are connected in series and arranged coaxially one behind the other, wherein in the inflow to the centrifuge rotor first the pressure valve and then the safety valve is placed.
  • the pressure valve has the function of moving from the closed to the open position only when a pressure threshold value is exceeded, thereby releasing the flow path for the oil to be cleaned in the direction of the centrifuge rotor.
  • the pressure threshold is for example 2 bar.
  • the safety valve which is arranged downstream and in series with the pressure valve in the inflow to the centrifuge rotor, has an adjustable valve body which is held in the opening position with this properly mounted centrifuge rotor.
  • the valve body of the safety valve is located in the oil flow through the inflow path and is acted upon by the oil in the closed position when the centrifuge rotor is not properly mounted so that the safety valve closes and the oil flow in the inflow path is interrupted. This ensures that no oil can escape if the centrifuge rotor is not or not properly mounted.
  • Safety valve and pressure valve are advantageously designed as a ball valve or piston valve.
  • the valves may both be of the same type or different.
  • the pressure valve and the safety valve may optionally form a structural unit.
  • pressure and safety valves are arranged directly one behind the other and in particular hang together.
  • the one- or multi-part housing of the valve arrangement is flowed through in the longitudinal direction. Both valves close in the closed position openings in the longitudinal direction.
  • the pressure valve is located directly on the housing bottom of the oil centrifuge and is attached thereto. If the oil centrifuge is arranged on an oil module, the pressure valve is mounted on the oil module accordingly.
  • the pressure valve expediently carries the safety valve, so that the safety valve does not require any additional support or support on another component of the oil centrifuge.
  • an adjusting pin is formed on the centrifuge rotor, which is preferably formed integrally with the centrifuge rotor.
  • the adjusting pin is arranged centrally. In the mounted position, the adjusting pin holds the valve body of the safety valve in the open position.
  • the adjusting pin protrudes in the direction of the valve body of the safety valve in the flow path.
  • the adjusting pin can in this case be arranged on an inflow pipe which is preferably also formed integrally with the centrifuge rotor and extends centrically inwards into an interior of the centrifugal rotor.
  • a stationary or housing-fixed inflow pipe is provided which forms the inflow path to the centrifuge rotor.
  • the centrifuge rotor is, according to another advantageous embodiment, rotatably mounted on at least one of the valves.
  • the centrifuge rotor is mounted at least on the pressure valve, which is advantageously connected to the oil module, for example screwed into the oil module.
  • the storage is done by way of example via a ball bearing or a bearing pair with one or two plain bearing bushings, which may optionally consist of different materials, such as steel and sintered bronze.
  • the centrifuge rotor is preferably mounted via a second bearing, which is either also on one of the valves (flying support of the centrifuge rotor) or on the valve axially opposite side between a housing member and the centrifuge rotor (double storage).
  • the centrifuge rotor has two bearings with a first bearing on the pressure valve and a second bearing on the safety valve.
  • a double bearing with a larger axial distance between the bearing points is the first bearing on the pressure valve and the second bearing on the axially opposite side between the enclosing housing component or centrifuge lid and the end face of the centrifuge rotor.
  • the bearing between the safety valve and the centrifuge rotor can also be performed as the bearing on the pressure valve as a ball bearing or as a sliding bearing pair with two plain bearing bushes, for example consisting of steel or sintered bronze.
  • the bearing between the inside of the housing part and the end face of the centrifuge rotor is also exemplified as a slide bearing with a bearing bush on the front side of the centrifuge rotor and a bearing pin projecting into the bearing bush, bearing bush and bearing pin can also consist of different materials, such as sintered bronze and steel ,
  • the oil to be cleaned is first cleaned in the filter element and then flows proportionally, for example, with a share of 10%, at sufficiently high pressure, via the inflow through the upstream pressure valve and then through the safety valve in the open position in the centrifuge rotor.
  • the centrifuge rotor In the centrifuge rotor, the oil migrates radially outwardly and eventually axially downward, where the oil is drained via exit nozzles, whereby due to the high pressure of the oil as it exits through the nozzles, the centrifuge rotor is driven.
  • a throttle point with reduced flow cross section is introduced into the flow path of the oil to the centrifuge rotor, wherein the flow cross section of the throttle point is reduced at least with respect to a flow cross section upstream of the throttle point.
  • the throttle point may be arranged in the housing of the pressure valve or the safety valve or between the two valves.
  • the throttle point may be located in the inlet region for the oil in the pressure valve 6.
  • the throttle point can also downstream of the Be introduced valves in the inflow pipe.
  • the diameter of the flow channel tapers at the throttle point. Downstream of the orifice, the diameter may widen or taper again.
  • the diameter of the flow channel upstream and downstream of the throttle point is the same.
  • the throttle point may advantageously have the shape of a Laval nozzle.
  • 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.
  • the remaining pressure loss can be kept relatively low so that on the one hand a sufficiently high pressure is available in the centrifuge rotor in order to contribute to a high rotational speed and thus promote 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.
  • FIG. 1 shows a section through an oil centrifuge with integrated centrifuge rotor, with two valves arranged one behind the other and a first bearing point in the region of a valve and a second bearing point on the end face of the centrifuge rotor,
  • Fig. 2 is a Fig. 1 corresponding embodiment, but with a second bearing point in the region of the second valve.
  • the same components are provided with the same reference numerals.
  • an oil centrifuge 1 is shown for an internal combustion engine, which may be part of an oil circuit.
  • the oil centrifuge 1 is common with a Oil filter mounted on an oil module 2.
  • the oil module 2 can be designed as a die-cast part, in particular made of aluminum, and comprises an oil filter with a filter element, in particular a round filter element, for coarse separation and a downstream oil centrifuge 1 with centrifuge rotor 3 for fine separation, wherein at least a partial flow of the oil prefiltered by the oil filter Oil centrifuge 1 is supplied.
  • the centrifuge rotor 3 is located downstream of the oil filter in a bypass to a main flow channel and is overlapped by a pot-like or cover-like housing member 4, which is connected to a bottom-side centrifuge housing part or the oil module 2, for example screwed.
  • the centrifuge rotor 3 is rotatably mounted relative to the bottom-side centrifuge housing part or the oil module 2 and the housing component 4 and can rotate about its longitudinal axis 5.
  • the pressure valve 6 and the safety valve 7 are formed as separate components, which, however, are connected and connected to each other.
  • the pressure valve 6 is formed 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 prefixed oil filter in the open 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 downstream safety valve 7 is placed directly on the housing of the Druckven- valve 6 and connected to this, for example screwed. Pressure valve 6 and safety valve 7 are arranged coaxially one behind the other.
  • the safety valve 7 is designed as a ball valve, accordingly, the valve body of the safety valve 7 is formed by a ball 9 which is adjustably received by the housing of the safety valve 7.
  • the safety valve 7 projects an adjusting pin 10, which is integrally formed with an inflow pipe 1 1, 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 holds the Ku gel 9 of the safety valve at a distance from its sealing seat, so that the flow path in the safety valve 7 is kept free. 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 1 1, which is integrally formed with the centrifuge rotor 3 and rotates together with this; the inflow pipe 11 is part of the flow path of the oil to the centrifuge rotor 3.
  • the centrifuge rotor 3 is rotatably supported by two axially spaced bearings.
  • a first bearing point is located on the outside of the housing of the pressure valve 6 and is either, as shown in the left half of FIG. 1, designed as a sliding bearing pair with two plain bearing bushes, of which the inner plain bearing bush is on the wall of the housing of the pressure valve 6 and the outer plain bearing bush on the inside of the inflow pipe 1 1 of the centrifuge rotor 3.
  • the plain bearing bushes may consist of different materials, for example, from a material combination steel sintered bronze.
  • the bearing point as shown in the right half of Fig. 1, consists of a ball bearing between the housing of the pressure valve 6 and the inner wall of the inflow pipe 1 1 of the centrifuge rotor 3.
  • the sliding bearing is denoted by reference numeral 12, the ball bearing with reference numeral 13.
  • only one plain bearing bushing can be provided, while the valve housing acts as a sliding partner.
  • 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 bearing bush 15 which in the end face of the inflow pipe 1 1 is inserted on the centrifuge rotor 3, and a bearing pin 16 which is held on the inside of the housing member 4 via a rubber damper 17 and protrudes into the bearing bush 15.
  • the bearing pin 16 is designed for example as a steel bolt, the 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 a portion of the prefiltered 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 as shown by the arrows, passes through outlet openings in the wall of the inflow pipe 1 1 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.
  • the oil centrifuge 1 basically the same structure as in Fig. 1. 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 1 1 of the centrifuge rotor 3 is formed analogously to FIG. 1 and can be designed either as a plain 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.
  • Die Storage takes place on the housing of the safety valve 7 and on the inner wall of the inflow pipe 1 1, which is formed integrally with the centrifuge rotor 3.
  • the flow path of the oil in the oil centrifuge 1 to a throttle point with reduced flow cross section is in this case formed by the housing interior of the pressure valve 6, the housing interior of the safety valve 7 and the inflow pipe 1 1.
  • the throttle point can be arranged at any point in the flow path to the centrifuge rotor 3, but in front of the outlet openings in the supply
  • the throttle point can be arranged for example in the housing of the pressure valve 6 or the safety valve 7, in particular in the inlet region of the pressure valve 6.
  • the throttle point can also downstream of the valves 6 and 7 in the inflow pipe. 1 1 introduced.
  • the throttle point has a reduced flow cross-section with respect to the section of the flow path upstream of the throttle point.
  • the cross-section widens again downstream of the throttle point.
  • the throttle point preferably has the shape of a Laval nozzle with a gradually tapering and again aufweitendem cross-section.

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Abstract

Eine Olzentrifuge mit Zentrifugenrotor (3) weist ein Druckventil (6) und ein Sicherheitsventil (7) auf, das vom Zentrifugenrotor (3) in Öffnungsstellung gehalten ist.

Description

Beschreibung
Ölzentrifuge mit Zentrifugenrotor
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ölzentrifuge mit einem integrierten, drehbar gelager- ten Zentrifugenrotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 . Die Ölzentrifuge kann beispielsweise als industrielle Ölzentrifuge zur Anwendung kommen oder auch in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Die Ölzentrifuge kann Teil eines Ölmoduls sein, welches außer der Ölzentrifuge ein Ölfilter mit einem Filterelement und einen Wärmetauscher aufweisen kann. Derartige Ölmodule kommen insbesondere in Nutzfahrzeugen zum Einsatz.
Stand der Technik
Ein Ölfilter mit Zentrifugenrotor wird in der DE 103 29 199 A1 beschrieben. Der in dieser Druckschrift beschriebene Ölfilter weist in einem Gehäusetopf einen Hauptstromfilter mit einem Ringfiltereinsatz und in einem aufgesetzten Gehäusedeckel einen Zentrifugenrotor auf, der als Nebenstromfilter fungiert. Das Öl wird aus dem Reinraum des Ringfiltereinsatzes über ein feststehendes, starres Rohr zum Zentrifugenrotor geleitet, wobei im Übergang vom Rohr zum Zentrifugenrotor ein Sicherheitsventil angeordnet ist, welches die Aufgabe hat, den Zuströmweg zu versperren, falls sich der Zentrifugenrotor nicht in seiner ordnungsgemäß montierten Position befindet. Eine axial verschieblich in dem Rohr gelagerter Stößel des Sicherheitsventils wird von der Innenwand des Zentrifugenrotors beaufschlagt und in einer Öffnungsposition gehalten. Fehlt dagegen der Zentrifugenrotor, kann der Stößel unter dem Druck des einströmenden Öls axial in eine Schließposition verstellt werden.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ölzentrifuge mit Zentrifugenrotor mit einfachen konstruktiven Maßnahmen so auszubilden, dass die Sicherheit gegen einen unerwünschten Ölaustritt verbessert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. Die erfindungsgemäße Ölzentrifuge wird beispielsweise zur Ölfiltration in Verbrennungsmaschinen eingesetzt und weist einen drehbar gelagerten Zentrifugenrotor auf, mit dessen Hilfe Schmutzpartikel im Öl abgeschieden werden können. Die Ölzentrifuge ist beispielsweise in einen Ölkreislauf eingebracht, welcher vorteilhafterweise als Haupt- stromfilter ein Ölfilter mit einem Filterelement aufweist, welches beispielsweise als Ringfilter ausgebildet ist, sowie stromab des Hauptstromfilters die Ölzentrifuge, die den Ne- benstromfilter bildet. Die Ölzentrifuge befindet sich vorzugsweise stromab des Ölfilters in einem Bypasskanal zu einem Hauptstromkanal des vom Ölfilter gefilterten Öls, so dass ein Anteil des vom Ölfilter gereinigten Öls der Ölzentrifuge zugeführt ist. Im Zu- strömweg zum Zentrifugenrotor sind ein Druckventil sowie ein Sicherheitsventil angeordnet. Druckventil und Sicherheitsventil sind in Reihe geschaltet und koaxial hintereinander angeordnet, wobei im Zuströmweg zum Zentrifugenrotor zunächst das Druckventil und anschließend das Sicherheitsventil platziert ist. Das Druckventil hat die Funktion, erst mit dem Überschreiten eines Druckschwellenwertes von der Schließ- in die Öff- nungsstellung zu verfahren und damit den Strömungsweg für das zu reinigende Öl in Richtung des Zentrifugenrotors freizugeben. Der Druckschwellenwert liegt beispielsweise bei 2 bar.
Das Sicherheitsventil, welches stromab und in Reihe mit dem Druckventil im Zuström- weg zum Zentrifugenrotor angeordnet ist, weist einen verstellbaren Ventilkörper auf, der bei ordnungsgemäß montiertem Zentrifugenrotor von diesem in Öffnungsstellung gehalten ist. Der Ventilkörper des Sicherheitsventils liegt in der Ölströmung durch den Zuströmweg und wird bei nicht ordnungsgemäß montiertem Zentrifugenrotor von dem Öl in die Schließstellung beaufschlagt, so dass das Sicherheitsventil schließt und der Öl- fluss im Zuströmweg unterbrochen ist. Damit ist sichergestellt, dass kein Öl austreten kann, wenn der Zentrifugenrotor nicht oder nicht ordnungsgemäß montiert ist.
Vorteilhaft sind Sicherheitsventil und Druckventil als Kugelventil oder Kolbenventil ausgestaltet. Hierbei können die Ventile beide von der gleichen Bauart oder verschieden ausgebildet sein.
Das Druckventil und das Sicherheitsventil können gegebenenfalls eine bauliche Einheit bilden. In diesem Fall sind Druck- und Sicherheitsventil unmittelbar hintereinanderlie- gend angeordnet und hängen insbesondere zusammen. Hierbei kommt sowohl eine einteilige Ausführung von Druck- und Sicherheitsventil als auch eine mehrteilige, jedoch miteinander verbundene Ausführung der Ventile in Betracht. Das ein- oder mehrteilige Gehäuse der Ventilanordnung wird in Längsrichtung durchströmt. Beide Ventile verschließen in der Schließposition Öffnungen in Längsrichtung.
Gemäß bevorzugter Ausführung befindet sich das Druckventil unmittelbar an dem Gehäuseboden der Ölzentrifuge und ist an diesem befestigt. Bei einer Anordnung der Öl- zentrifuge auf einem Ölmodul ist das Druckventil entsprechend am Ölmodul montiert. Das Druckventil trägt zweckmäßigerweise das Sicherheitsventil, so dass das Sicher- heitsventil keine zusätzliche Halterung oder Abstützung an einem weiteren Bauteil der Ölzentrifuge benötigt.
Vorteilhafterweise ist am Zentrifugenrotor ein Stellzapfen ausgebildet, der bevorzugt einteilig mit dem Zentrifugenrotor ausgebildet ist. Der Stellzapfen ist hierbei zentrisch angeordnet. In der montierten Position hält der Stellzapfen den Ventilkörper des Sicherheitsventils in der Öffnungsstellung. Hierzu ragt der Stellzapfen in Richtung des Ventilkörpers des Sicherheitsventils in den Strömungsweg. Der Stellzapfen kann hierbei an einem Zuströmrohr angeordnet sein, das vorzugsweise ebenfalls einteilig mit dem Zentrifugenrotor ausgebildet ist und sich zentrisch nach innen in ein Inneres des Zentri- fugenrotors erstreckt.
Gemäß einer alternativen Ausführung ist dagegen ein orts- bzw. gehäusefestes Zuströmrohr vorgesehen, das den Zuströmweg zum Zentrifugenrotor bildet. Auch in diesem Fall ist es aber zweckmäßig, den Stellzapfen am Zentrifugenrotor anzuformen.
Der Zentrifugenrotor ist, gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung, an mindestens einem der Ventile drehbar gelagert. In bevorzugter Ausführung ist der Zentrifugenrotor zumindest an dem Druckventil gelagert, welches vorteilhafterweise mit dem Ölmodul verbunden, beispielsweise in das Ölmodul eingeschraubt ist. Die Lagerung erfolgt beispielhaft über ein Kugellager oder eine Gleitlagerpaarung mit ein oder zwei Gleitlagerbuchsen, die gegebenenfalls aus unterschiedlichen Materialien bestehen können, beispielsweise aus Stahl und aus Sinterbronze. Der Zentrifugenrotor ist bevorzugt über eine zweite Lagerstelle gelagert, welche sich entweder ebenfalls an einem der Ventile befindet (fliegende Lagerung des Zentrifugenrotors) oder auf der dem Ventil axial gegenüberliegenden Seite zwischen einem Gehäusebauteil und dem Zentrifugenrotor (doppelte Lagerung). Im erstgenannten Fall weist der Zentrifugenrotor zwei Lagerstellen auf mit einer ersten Lagerung an dem Druckventil und einer zweiten Lagerung an dem Sicherheitsventil. Bei einer doppelten Lagerung mit größerem axialen Abstand zwischen den Lagerstellen befindet sich das erste Lager an dem Druckventil und das zweite Lager auf der axial gegenüberliegenden Seite zwischen dem umgreifenden Gehäusebauteil bzw. Zentrifugendeckel und der Stirnseite des Zentrifugenrotors. Die Lagerstelle zwischen dem Sicherheitsventil und dem Zentrifugenrotor kann ebenfalls wie die Lagerstelle an dem Druckventil als Kugellager oder als Gleitlagerpaarung mit zwei Gleitlagerbuchsen ausgeführt sein, beispielsweise bestehend aus Stahl oder Sinterbronze. Die Lagerstelle zwischen der Innenseite des Gehäuseteils und der Stirnseite des Zentrifugenrotors ist beispielhaft ebenfalls als Gleitlager mit einer Lagerbuchse an der Stirnseite des Zentrifugenrotors und einem in die Lagerbuchse einragenden Lagerbolzen ausgebildet, wobei Lagerbuchse und Lagerbolzen ebenfalls aus unterschiedlichen Materialien bestehen können, beispielsweise aus Sinterbronze und Stahl. Im Betrieb der Ölzentrifuge wird das zu reinigende Öl zunächst im Filterelement gereinigt und strömt anschließend anteilig, beispielsweise mit einem Anteil von 10%, bei ausreichend hohem Druck, über den Zuströmweg durch das vorgeschaltete Druckventil und danach durch das in Öffnungsstellung befindliche Sicherheitsventil in den Zentrifugenrotor. Im Zentrifugenrotor wandert das Öl radial nach außen und schließlich axial nach unten, wo das Öl über Austrittsdüsen abgeleitet wird, wobei aufgrund des hohen Drucks des Öls beim Austritt über die Düsen der Zentrifugenrotor angetrieben wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Ölzentrifuge ist in den Strömungsweg des Öls zum Zentrifugenrotor eine Drosselstelle mit verringertem Strömungsquerschnitt einge- bracht, wobei der Strömungsquerschnitt der Drosselstelle zumindest gegenüber einem Strömungsquerschnitt stromauf der Drosselstelle verringert ist. Die Drosselstelle kann in dem Gehäuse des Druckventils oder des Sicherheitsventils oder zwischen den beiden Ventilen angeordnet sein. Beispielsweise kann sich die Drosselstelle im Einlassbereich für das Öl im Druckventil 6 befinden. Die Drosselstelle kann jedoch auch stromab der Ventile in das Zuströmrohr eingebracht sein. Der Durchmesser des Strömungskanals verjüngt sich an der Drosselstelle. Stromab der Drosselstelle kann sich der Durchmesser wieder erweitern oder verjüngt bleiben. Vorteilhaft ist der Durchmesser des Strömungskanals stromauf und stromab der Drosselstelle gleich. Die Drosselstelle kann vorteilhaft die Form einer Lavaldüse aufweisen.
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, so dass 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.
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. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In Fig. 1 ist eine Ölzentrifuge 1 für eine Brennkraftmaschine dargestellt, welche Teil eines Ölkreislaufs sein kann. Beispielsweise ist die Ölzentrifuge 1 gemeinsam mit einem Ölfilter auf ein Ölmodul 2 montiert. Das Ölmodul 2 kann als Druckgussteil, insbesondere aus Aluminium, ausgestaltet sein und umfasst ein Ölfilter mit einem Filterelement, insbesondere einem Rundfilterelement, zur Grobabscheidung und eine nachgeschaltete Ölzentrifuge 1 mit Zentrifugenrotor 3 zur Feinabscheidung, wobei zumindest ein Teil- ström des vom Ölfilter vorgefilterten Öls der Ölzentrifuge 1 zugeführt wird. Der Zentrifugenrotor 3 liegt stromab des Ölfilters in einem Bypass zu einem Hauptstromkanal und wird von einem topf- bzw. deckelartigen Gehäusebauteil 4 übergriffen, das mit einem bodenseitigen Zentrifugengehäuseteil oder dem Ölmodul 2 verbunden ist, beispielsweise angeschraubt ist. Der Zentrifugenrotor 3 ist gegenüber dem bodenseitigen Zentrifu- gengehäuseteil bzw. dem Ölmodul 2, sowie dem Gehäusebauteil 4 drehbar gelagert und kann um seine Längsachse 5 rotieren.
Im Zuströmweg des Öls 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. 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 vorangestellten Ölfilters 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 Druckven- tils 6 aufgesetzt und mit diesem verbunden, beispielsweise verschraubt. Druckventil 6 und Sicherheitsventil 7 sind koaxial hintereinander angeordnet. 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 1 1 ausgebildet ist, welcher 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 Ku- gel 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 1 1 ein, welches einteilig mit dem Zentrifugenrotor 3 ausgebildet ist und gemeinsam mit diesem umläuft; das Zuströmrohr 1 1 ist Teil des Strömungswegs des Öls zum Zentrifugenrotor 3.
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 innenliegende Gleitlagerbuchse an der Wandung des Gehäuses des Druckventils 6 befindet und die außenliegende Gleitlagerbuchse an der Innenseite des Zuströmrohrs 1 1 des Zentrifugenrotors 3. Die Gleitlagerbuchsen können aus unterschiedlichem Material bestehen, beispiels- weise 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 1 1 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 Lagerbuchse 15 auf, die in die Stirnseite des Zuströmrohrs 1 1 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 Lagerbuchse 15 einragt. Der Lagerbolzen 16 ist beispielsweise als Stahlbolzen ausgeführt, die Lagerbuchse 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 ein Anteil des vorgefilterten Öls 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 1 1 radial in die Rotorkammern des Zentrifugenrotors, wo eine Ab- Scheidung 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 1 1 des Zentrifugenrotors 3 ist analog zu Fig. 1 ausgebildet und kann entweder als ein Gleitlager 12 mit zwei Gleitlagerbuch- sen 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 ggf. 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 1 1 , das einteilig mit dem Zentrifugenrotor 3 ausgebildet ist.
In einer der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellten Ausführungsform weist der Strömungsweg des Öls in der Ölzentrifuge 1 eine Drosselstelle mit verringertem Strömungsquerschnitt auf. Der Strömungsweg wird hierbei durch das Gehäuseinnere des Druckventils 6, das Gehäuseinnere des Sicherheitsventils 7 und das Zuströmrohr 1 1 gebildet. Die Drosselstelle kann hierbei an beliebiger Stelle im Strömungsweg zum Zentrifugenrotor 3 angeordnet sein, jedoch vor den Austrittsöffnungen im Zu- strömrohr 1 1 zum Einleiten des Öls in den Zentrifugenrotor 3. Die Drosselstelle kann beispielsweise im Gehäuse des Druckventils 6 oder des Sicherheitsventils 7 angeordnet sein, insbesondere im Einlassbereich des Druckventils 6. Die Drosselstelle kann jedoch auch stromab der Ventile 6 und 7 in das Zuströmrohr 1 1 eingebracht sein. Die Drossel- stelle weist einen gegenüber dem stromauf der Drosselstelle liegenden Abschnitt des Strömungsweges verringerten Strömungsquerschnitt auf. Vorzugsweise weitet sich der Querschnitt stromab der Drosselstelle wieder auf. Die Drosselstelle weist vorzugsweise die Form einer Lavaldüse mit allmählich verjüngendem und wieder aufweitendem Querschnitt auf.

Claims

Ansprüche
1 . Olzentrifuge mit integriertem, drehbar gelagertem Zentrifugenrotor (3), mit einem Sicherheitsventil (7) im Zuströmweg zum Zentrifugenrotor (3), wobei ein Ventilkörper des Sicherheitsventils (7) von dem Zentrifugenrotor (3) in Öffnungsstellung ge- halten ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sicherheitsventil (7) ein im Zuströmweg angeordnetes Druckventil (6) vorgeschaltet ist, das bei Überschreitung eines Druckschwellenwertes von der Schließ- in die Öffnungsstellung überführbar ist.
2. Olzentrifuge nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Druckventil (6) und das Sicherheitsventil (7) unmittelbar hintereinander liegend angeordnet sind, wobei das Druckventil (6) Träger des Sicherheitsventils (7) ist.
3. Olzentrifuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifu- genrotor (3) am Druckventil (6) drehbar gelagert ist.
4. Olzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifugenrotor (3) am Sicherheitsventil (7) drehbar gelagert ist.
5. Olzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifugenrotor (3) an einem übergreifenden Gehäusebauteil drehbar gelagert ist.
6. Olzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass einteilig mit dem Zentrifugenrotor (3) ein zentrischer Stellzapfen (10) ausgebildet ist, der in montierter Position den Ventilkörper des Sicherheitsventils (7) in die Öffnungsstellung beaufschlagt.
7. Olzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass einteilig mit dem Zentrifugenrotor (3) ein zentrisches in ein Inneres des Zentrifugenrotors (3) einragendes Zuströmrohr (1 1 ) ausgebildet ist.
8. Olzentrifuge nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellzapfen (10) am Zuströmrohr (1 1 ) angeordnet ist.
9. Olzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckventil (6) als Kolbenventil oder Kugelventil ausgebildet ist.
10. Olzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (7) als Kugelventil oder Kolbenventil ausgebildet ist.
1 1 . Olzentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Strömungsweg des Öls zum Zentrifugenrotor (3) eine Drosselstelle mit verrin- gertem Strömungsquerschnitt eingebracht ist, wobei der Strömungsquerschnitt der Drosselstelle zumindest gegenüber einem Strömungsquerschnitt stromauf der Drosselstelle verringert ist.
12. Zentrifugenrotor (3) für eine Olzentrifuge (1 ), insbesondere nach einem der Ansprü- che 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass einteilig mit dem Zentrifugenrotor (3) ein zentrischer Stellzapfen (10) ausgebildet ist, der dazu ausgestaltet ist, in montierter Position einen Ventilkörper eines Sicherheitsventils (7), das zentral im Zuströmweg zum Zentrifugenrotor (3) angeordnet ist, in die Öffnungsstellung zu beaufschlagen.
13. Zentrifugenrotor (3) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass einteilig mit dem Zentrifugenrotor (3) ein zentrisches, in einen Innenraum des Zentrifugenrotors (3) einragendes Zuströmrohr (1 1 ) ausgebildet ist.
14. Zentrifugenrotor (3) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellzapfen (10) am Zuströmrohr (1 1 ) angeordnet ist.
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