WO2017174706A1 - Vorrichtung zum abscheiden von öltröpfchen und/oder ölnebel - Google Patents

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WO2017174706A1
WO2017174706A1 PCT/EP2017/058215 EP2017058215W WO2017174706A1 WO 2017174706 A1 WO2017174706 A1 WO 2017174706A1 EP 2017058215 W EP2017058215 W EP 2017058215W WO 2017174706 A1 WO2017174706 A1 WO 2017174706A1
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WO
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gas passage
wall
passage opening
spring element
spring
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/058215
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English (en)
French (fr)
Inventor
Philipp ZEDELMAIR
Christoph Erdmann
Yagiz YAMAN
Sebastian BRINKER
Francesco Zitarosa
Original Assignee
Reinz-Dichtungs-Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/14—Check valves with flexible valve members
    • F16K15/16—Check valves with flexible valve members with tongue-shaped laminae
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M2013/0038—Layout of crankcase breathing systems
    • F01M2013/005—Layout of crankcase breathing systems having one or more deoilers
    • F01M2013/0061—Layout of crankcase breathing systems having one or more deoilers having a plurality of deoilers
    • F01M2013/0066—Layout of crankcase breathing systems having one or more deoilers having a plurality of deoilers in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
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    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M2013/0433—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil with a deflection device, e.g. screen

Definitions

  • the present invention relates to a device for separating oil droplets and / or oil mist from blow-by gases of an internal combustion engine with a valve for controlling the gas flow through the oil separator.
  • Valve has at least one valve body with at least one gas passage opening and a valve closure for closing this at least one gas passage opening.
  • Numero of these oil separator geometries employ moving spring steel segments which are downstream of the oil separator geometries and which can close them.
  • the spring steel segments open more oil separators when preset pressure differences are exceeded, so that a number of oil separation elements adapted to the volume flow are available for oil separation. is available.
  • An oil separation is thereby effectively possible over a wide range of possible volume flows, so that the oil separation is improved overall.
  • energy is required, which is then no longer available for oil separation. Therefore, the efficiency of the oil separator is reduced for each individual operating point, ie each different volume flow.
  • the inventive device for separating oil droplets and / or oil mist from blow-by gases of an internal combustion engine has a valve for controlling the gas flow from a pressure side to a suction side of the oil separator.
  • This valve has a valve body with at least one by means of a valve closure closable gas passage opening from the pressure side to the suction side of the valve.
  • Valve closure is arranged on the suction side to the at least one gas passage opening for the suction-side closing of this at least one gas passage opening and has at least one spring element, with which the at least one gas passage opening can be closed.
  • Each of the spring elements may in particular be a spring tongue.
  • this spring element is coated on the surface facing the gas passage opening, with an elastic material. The coating takes place at least in that area which is adjacent to at least one of the gas passage openings.
  • the spring element is coated such that when closing the gas passage opening by the spring element of the elastic material comes to rest on the peripheral edge of the gas passage opening and cooperates in the sealing of the gas passage opening.
  • the valve or the valve body can be designed so that a base plate is provided which contains the gas passage openings.
  • the base plate thus has a pressure side and a suction side, wherein from the pressure side to the suction side blow-by gases can flow through the gas passage openings.
  • the gas passage openings are delimited on the suction side in the radial direction of walls which project beyond the base plate in the direction of the suction side or in the direction of the spring element.
  • the efficiency of the separation of oil mist and / or oil droplets is further greatly improved by advantageously the wall of such a gas passage opening, in particular along the peripheral edge of the gas passage opening, has a small wall thickness.
  • Wall of the gas passage opening leads to a disproportionate improvement in the separation efficiency.
  • the gas passage opening in the cover region of the wall which is directly adjacent to the spring element, d. H. at its suction end, where it comes into contact with the spring element upon closure of the valve, have a particularly small wall thickness or have a particularly small radius of curvature or taper even at a particularly small angle.
  • the walls of such gas passage openings in the prior art have wall thicknesses of over 0.8 mm and between adjacent through openings of more than 1.2 mm.
  • a wall thickness of ⁇ 0.5 mm, advantageously of ⁇ 0.2 mm is now provided at least on the suction side last 0.1 mm in length.
  • a wall thickness of ⁇ 0.5 mm, advantageously of ⁇ 0.2 mm are present on the suction side last 0.5 mm length or more of the wall of the gas passage opening.
  • the last 0.1 mm to 1 mm of the length can be considered.
  • Averaged radii of curvature are then advantageously ⁇ 1.0 mm, preferably ⁇ 0.5 mm, preferably ⁇ 0.2 mm, preferably ⁇ 0.1 mm.
  • suction-side peripheral edge of the wall of the passage opening provided with an edge that tapers, so for example, to determine the angle of that angle of the edge can be considered, between tangents to the outer and inner surfaces of the wall at a distance between 0.3 mm and 0.6 mm from the free suction end of the
  • such agreed angle advantageously ⁇ 45 °, advantageously ⁇ 30 °, more preferably ⁇ 15 °.
  • the ratio between the free cross-sectional area of the gas passage opening in this cover or on the open End of the wall and the contact surface between the wall and the elastic material a ratio of> 5, preferably> 10, particularly preferably> 50.
  • the special configuration of the suction-side end of the wall of the at least one gas passage opening allows a low immersion of the suction-side end of the wall in the coating, so that on the one hand a better sealing of the suction end of the gas passage opening is given and on the other hand, the oil separation is improved because other results in a more precise opening and closing of the spring element.
  • the coating of the spring element can advantageously be made of an elastomer, preferably of one of the following materials: polyacrylate rubber (ACM), ethylene acrylate rubber (AEM), fluorosilicone rubber
  • the material does not contain or be a filter material that would allow passage of the blow-by gases through the material.
  • the coating can also consist only of a single layer with a possibly uniformly closed-cell material.
  • the coating may, as already indicated, also be multi-layered, so that the above statements regarding the materials of the coating apply to at least one of the coating layers, in particular for the outermost layer of the coating facing the gas passage opening.
  • a very elastic, open-pored, foamed coating can be applied directly on the surface of the spring element, which is covered by a less elastic closed-cell coating.
  • the coating advantageously has a thickness D of 0.2 mm ⁇ D ⁇ 1.0 mm, preferably 0.3 mm ⁇ D ⁇ 0.5 mm.
  • the spring element is coated, in particular, at least in the region or regions which oppose / face the gas passage openings.
  • it can be partially coated, in particular in the covering area and in adjacent areas.
  • the spring element is manufactured as a component which is coated over the whole area on at least one of its surfaces, in particular as a surface opposite the gas passage openings, since a precoated material can thus be used, in particular when using a metallic spring element, so that the manufacturing outlay is limited.
  • the valve body itself including the wall of the gas passage opening, but also the spring element can advantageously made of a thermoplastic material, in particular a poly- amide, in particular polyamide 6.6 exist or have this.
  • the spring element is particularly advantageously made of spring steel or has spring steel. It is essential that the spring element itself and the coating consist of different materials. In particular, 0.075 mm to 0.25 mm, preferably 0.1 mm to 0.2 mm, each including or excluding the marginal values of these ranges are suitable as sheet thickness for the spring element. In particular 0.8 to 2.0 mm in each case including or excluding the marginal values of this range are used as the material thickness for thermoplastic spring elements.
  • two or more gas passage openings may be provided. These can also be arranged in one, two or more groups of one or more gas passage openings. Accordingly, two or more spring elements may be provided, for example, for each of
  • Groups are provided at gas passage openings a spring element for closing one, several or all of these gas passage openings of this associated group.
  • the various spring elements can also be designed differently, so that their opening behavior can be set individually.
  • the coatings of the individual spring elements can also be designed in the same way or differently, for example with respect to material or thickness.
  • gas passage openings are configured the same, but rather, these may have different cross sections of their inlets, different cross sections of their outlets, different cross sections in the intermediate region between their inlets and outlets and also different cross sectional areas and cross sectional shapes, for example, round, angular, rectangular, square or generally polygonal, oval and the like be configured.
  • gas passage openings can be closed by the spring elements. Rather, it is also possible for individual gas passage openings to be permanently unlocked. sen / stay free. Such gas passage openings consequently represent an emergency bypass for the blow-by gases.
  • elements may be arranged in the gas passage openings (in one, several or all of the gas passage openings), which contribute to a further improvement of the oil separation.
  • Suitable for this purpose for example, guide geometries, which put the gases flowing through in a rotation about the axial direction of the gas passage opening and thus lead to a cyclone-like separation of oil mist and oil droplets.
  • guide geometries are, for example, as at least one helical
  • At least one guide geometry is integrated in one of the base plates, wherein its flow direction is advantageously substantially perpendicular to the plate plane of the base plate.
  • the individual Leitgeometrien and the associated base plate can be integrally formed as a common component.
  • the individual helical segments can have a length (in the axial direction) less than 0.5 pitches.
  • the gas passage opening itself may have a greater length including an inlet and / or outlet area.
  • the pitch is defined as the length of the helical segment in the axial direction of the gas passage opening, which would have the segment at a full revolution of the threaded surfaces by 360 °.
  • each base plate can be produced in one piece as a cast part, in particular as a die cast part or an injection molded part. This makes it possible, the gas passage opening and the helical segment, so the
  • the direction of rotation (right-handed or left-handed) of the gas generated by the helical segments alternates between adjacently arranged baseplates: If a first segment has a left-hand direction of rotation of the helical surfaces of the helical segment in the gas flow direction the subsequently arranged helical segment has a direction of rotation in the sense of rotation of the helical surfaces or of the associated flow paths.
  • the separation is particularly efficient when, in such a series arrangement of at least two such
  • Gas passage openings with integrated or integral guide geometry the individual segments advantageously have a maximum length of 0.5 times their pitch, even and especially when the direction of rotation of successive segments to each other in opposite directions, so that the gas from one direction of rotation to the other direction within the must be deflected in series gas passage openings.
  • baffles are created on which the oil or the oil mist separates out outstandingly.
  • the helical surfaces of the helical segments can be arranged so that the helical surface of the following segment protrudes into the flow path formed by a helical surface of the preceding segment. It is particularly advantageous in this case if the helical surface of the first segment is approximately up to the middle in the through the helical surface of the second adjacent th segment formed flow path protrudes.
  • base plates with segments oriented in the same direction adjacent to each other.
  • Edge of a second sub-segment can advantageously be arranged around the central axis of the common flow path relative to each other by an angle, in particular by an angle between 45 ° and 135 °, more preferably by about 90 °, twisted.
  • the device can furthermore be configured as follows:
  • the spring element can have a passage opening axially concentrically or axially-eccentrically behind at least one of the gas passage openings in the flow direction of the gas flow.
  • the diameter of at least one of the passage openings may be smaller than the diameter of the suction-side outlet of the axially arranged in front of the passage opening gas passage opening.
  • Two or more of the spring elements may have a common attachment area for attaching the spring elements to the valve body. At least one of the spring elements may be resiliently secured to the valve body via at least one support arm such that it is movable between a first position in which it closes the covered gas passage openings and a second position in which it releases the covered gas passage openings.
  • At least one of the retaining arms may be fastened such that the spring element fastened via the retaining arm is movable in such a way that it successively moves away from the at least two gas passage openings or closes them successively.
  • At least one of the retaining arms may be fixed in such a way that at least one of the spring elements moves away from or moves towards a tilting movement of at least one gas passage opening.
  • the spring element it is also possible for the spring element to have at least one retaining arm, but preferably at least two retaining arms, which respectively have at least two bending regions, for example predetermined bending lines, and thus make it possible for the covering region to lift off from the gas passage opening substantially parallel and moved towards this again.
  • those spring elements are suitable which have at least two retaining arms.
  • two holding arms they can advantageously be arranged mirror-symmetrically with respect to an axis extending centrally between them, in particular parallel to one another.
  • a rotationally symmetrical arrangement is advantageous, wherein preferably the holding arms are arranged at an angle of 360 ° / n with n of the number of holding arms.
  • the spring element can also be referred to as a spring tongue.
  • spring tongue include, in particular, those spring elements in which the spring plate is held by a single holding arm or two holding arms, wherein the two holding arms are arranged in particular so that their main extension direction is substantially parallel to each other, in particular at an angle of at most 30 ° to each other.
  • the actual spring element is preferably tongue-shaped or rounded-rectangular. Under certain circumstances, this does not include those spring elements which are rotationally symmetrically arranged and / or connected via more than two holding arms.
  • At least one of the spring elements may be biased so that it closes the covered gas passage openings when the pressure difference between the gas passage openings facing side of the spring element and the gas passage openings facing away from the spring element is below a predetermined threshold.
  • the valve body may have at least two groups of gas passage openings each having at least two gas passage openings, and the valve closure has one of the groups of gas passage openings corresponding number of spring elements, wherein each of the spring elements is arranged such that gas passage openings of a group are at least partially closed in each case by one of the spring elements.
  • two retaining arms may be provided which extend along two opposite edges of the spring element or the spring tongue and one of the spring elements or the spring tongues in the layer plane of the spring element or the spring tongue between them include, wherein the retaining arms attached at one of its ends to the valve body and at its other end to the spring element or the spring tongue, optionally in one piece, are connected.
  • the holding arms may be connected in the radial direction behind the last, through the spring element or the spring tongue closable gas passage opening with the spring element or the spring tongue, optionally in one piece.
  • FIG 1 shows a device according to the prior art
  • FIG. 9 test results for the separation performance of various oil separators.
  • FIG. 1 shows a device for separating oil mist and / or oil droplets from blow-by gases of an internal combustion engine.
  • This device 1 has a valve 2.
  • the valve 2 in turn has two base plates 5a and 5b, which form the valve body 5, wherein the base plate 5a on the pressure side (pressure side 3) and the base plate 5b suction side (suction side 4) is arranged.
  • gas passage openings 10 extend, of which only one gas passage opening is exemplarily provided in FIG. 1 with a reference numeral.
  • the gas passage openings 10 have radially walls 11 and 12, of which the walls IIa, IIb, 12a and 12b are provided with reference numerals by way of example.
  • the walls IIa and IIb are arranged on the suction side of the base plate 5b, while the walls 12a and 12b are arranged on the pressure side of the base plate 5a.
  • the walls can also be integrally formed with the respective associated base plate.
  • Fixing portions 25a and 25b of the base plate 5b are holding arms 26a and 26b arranged, each holding a designed as a spring tongue 21a and 21b spring element 20a and 20b. These spring tongues 21a and 21b are thus elastically supported and can move between two states in which the gas passage openings 10 are unlocked or closed. The unlocked / opened state is shown for the spring tongue 21a, while the closed state for the spring tongue 21b is shown.
  • Figure 2A an embodiment of the present invention is shown in side view, but in contrast to Fig. 1, only a single base plate 5, which contains gas passage openings with walls IIa and IIb. However, this device 1 from FIG. 2A can easily be supplemented by a corresponding base plate 5a from FIG. 1 on the pressure side.
  • This apparatus 1 is further developed according to the invention compared with the apparatus in FIG. 1, in that, as shown in FIG. 2A, the spring elements 20a and 20b, which in turn are designed as spring tongues 21a and 21b, each have a coating 23a and 23b made of an elastomeric material 33a, 33b, which is respectively arranged on that surface of the spring tongue, the the gas passage openings 10 faces.
  • the coatings 23a, 23b are partial coatings.
  • Figure 2B shows a plan view of the base plate 5 of the device of Figure 2A, which simultaneously forms the valve body.
  • the spring tongues 21a and 21b are respectively held by lateral support arms 26a, 26a 'and 26b, 26b' to attachment areas 25a and 25b.
  • the holding arms 26a, 26a ', 26b and 26b' each have two kinks 30a, 31a and 30a ', 31a' and 30b, 31b and 30b ', 31b', 31b', so that the Spring elements 20a, 20b each extend substantially parallel to the base plate 5 and maintain this orientation even when removing and approaching the base plate 5.
  • FIG. 2C shows a plan view of the base plate 5 from the suction side 4.
  • Each of the spring tongues 21a and 21b of FIG. 2B, not shown here, is assigned a group of gas passage openings 10a, 10a ', 10a ", 10a'” and 10b, 10b ', 10b ", 10b'", respectively.
  • the gas passage openings hereinafter explained only for the group associated with the spring tongue 21a, has a wall IIa, which integrally surrounds all of the gas passage openings 10a, 10a ', 10a "and 10a'". According to the invention, each of the
  • the spring tongue 21a comes into contact with the wall IIa when closing the gas passage openings 10a to 10a'".
  • the gas passage openings 10b to 10b' ' are furthermore provided with spiral-shaped guide geometries extending in the form of a helix in the axial direction of the through-openings 10b to 10b' '.
  • FIG. 3 shows an example of a further device 1 according to the invention
  • the two spring tongues 21a and 21b are provided with layers of different thicknesses, namely with 0.3 mm or 0.6 mm FKM.
  • the gas passage openings or their walls IIa, IIb according to the invention with cover regions 13a, 13b are provided, in which the wall for each gas passage opening has a thickness in the direction of its end, which tapers conically. This results in a narrow contact surface as a cover region 13a, 13b between the respective coating 23a and 23b, on the gas passage openings facing surfaces 22a and 22b of the spring tongues 21a and 21b with the walls IIa, IIb. This is particularly clear from the side view of Figure 3A.
  • an additional base plate 5a is furthermore provided, as has already been illustrated in FIG.
  • Figure 3B now shows a plan view of the base plate 5b, wherein the spring tongues and their attachment areas and retaining arms have been omitted in the illustration.
  • the walls IIa and IIb in FIG. 3 are now designed such that cover areas 13a to 13a '' or 13b to 13b '' rise from this wall in the direction of the spring tongues, in which the thickness of the wall tapers in the direction of the spring tongue.
  • Figure 4 shows a further device 1 according to the invention, in which, however, only a single group of gas passage openings is provided, in side view. 4A and 4B show the opened state in FIG. 4A and the closed state in FIG. 4B.
  • the sharp edge of the wall 11 in the covering area 13 results in a narrow, sharp gap between the coating 23 and the suction-side end of the wall 11, as shown in FIG. 4A.
  • This sharp gap leads to an improved oil separation during the passage of the blow-by gases through the gas passage opening and through the gap between the wall 11 and the coating 23.
  • the coating 23 here consists of FVMQ. with a
  • Edge of the wall 11 is closed by the coating 23 around each of the gas passage openings.
  • the edge of the wall 11 is thereby pressed into the elastomeric coating 23, so that a further improved closure of the gas passage openings is effected.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the device 1 according to the invention in plan view.
  • this device 1 a total of four groups of gas passage openings 10a to 10a '', 10b to 10b '', 10c to 10c '', 10d to 10d '' provided (only a portion of the gas passage openings was provided with reference numerals). All of the spring elements, not visible here, for the respective groups of gas passage openings have a common attachment area 25. In the illustrated plan view of Figure 5A, the spring elements are not shown to show the other, located under the spring elements construction.
  • the device 1 further comprises walls 40a, 40a 'and 40b, 40b' and 40c, 40c 'and 40d, 40d', which surround the gas passage openings and lead to a further improved separation of oil mist and oil droplets.
  • Figure 5B shows a cross-section along the line A-A in Figure 5A through two
  • the angle between the outer surface in the region 18 and the inner surface is a / 2, in the present case of Figure 5B 30 °. However, the angle is not determined along the entire beveled area, but only between the left end of the tapered area and the dashed line. Due to the sharp edge between the outer surface and the inner surface of the wall 11 at its suction end results in particular by the interaction with the coating of the spring element, a further improved oil separation for gas flowing through.
  • FIGS. 6 to 8 show further cross sections through walls 11 of gas passage openings 10 according to the invention, wherein, unlike in FIG. 5B, only one gas passage opening is shown here.
  • the end portion on the suction side 4 of the wall 11 is tapered and has a radius of curvature 19 at the pointed end.
  • the radius of curvature 19 in the present example is about 0.3 mm.
  • the wall 11 is conically tapered / chamfered from both sides, so that it tapers to a suction-side, pointed end, which therefore also has a very small radius of curvature of approximately 0.15 mm viewed microscopically.
  • the wall 11 is tapered on its the gas passage opening 10 facing inside in the cover 13 conically widening. Also on the outside of a short chamfer is provided, which merges via a radius 19 in the slope 18 of the outer surface of the wall 11.
  • Figure 9 shows measurement results on various devices according to the present invention.
  • the measured pressure loss between the pressure side and the suction side is determined, which determines during deposition. Particle sizes occurs or is required for the deposition of such particle sizes.
  • FIG. 9 shows measurement results for a device according to FIG. 1 from the prior art ("without cone without coating"), in which the suction-side end of the walls of the gas passage openings is not tapered conically and the spring tongue has no coating.
  • measurement results are shown with devices that additionally provide a coating of the spring tongue with 0.4 mm FVMQ. have, in which the suction-side end of the walls of the gas passage openings is not bevelled beveled ("without cone with coating") and measurement results with a device in which both the wall according to Figure 5B tapered conically, and the spring tongue with a 0.4 mm thick coating of FVMQ. ("with cone and coating").
  • FIG. 10 shows in subfigures 10A, 10B and 10C three alternative embodiments of spring elements 20 in plan view, as can be used in the device 1 according to the invention.
  • the spring elements 20 shown here are substantially round.
  • the connection to the valve body does not take place directly over the retaining arms but in the peripheral area surrounding the retaining arms
  • the embodiment of Figure 10A has three support arms 26a, 26b, 26c, which are each offset by 120 ° to each other and extend spirally.
  • the holding arms 26a, 26b, 26c are shown in the exemplary embodiment.
  • game of Figure 10A each formed with a constant width. Slots 27a, 27b, 27c are formed between the holding arms 26a, 26b, 26c, which widen when the valve is opened and narrow when the valve closes.
  • the valve element 20 thereby moves substantially parallel to the plane of the valve body.
  • valve element 20 is fastened or fastened via four retaining arms 26a to 26d and the edge region 18.
  • the holding arms 26a to 26d in this case have a change over their course
  • the holding arms are rotationally symmetrical to each other. Their shape can be converted by rotation by 90 ° or an integer multiple of 90 ° around the center of rotation into each other.
  • FIG. 10C has a branched arm system, which is here considered a support arm 26, since all branches are interconnected.
  • a branched arm system which is here considered a support arm 26, since all branches are interconnected.
  • the movement of the spring element 20 essentially takes place parallel to the plane of a valve body 5, not shown here.
  • FIG. 11 shows a device 1 according to the invention with a spring element 20 comparable to that of FIG. 10A in the opened state of the valve 2 in section.
  • the cross section is similar to that of Figure 4A.
  • the supernatant of the walls 11 is reduced over the position 5a, the entire wall portion 11 formed tapered and no cylindrical portion of the wall 11 is provided.
  • the spring element 20 is connected via a total of three retaining arms, wherein in the section shown only the two retaining arms 26a, 26b are visible and the fastening areas are outside the section shown.
  • FIG. 12 shows a side view of a device 1 according to the invention in the two partial images 12A and 12B, FIG. 12A shows the closed state, FIG. 12B shows the opened state of the valve.
  • the spring element 20 is closed on one side by a full-surface pore
  • the spring element 20 is attached via only one support arm 26 on the valve body or the base plate 5 and thus formed as a spring tongue. Due to the one-sided attachment to the attachment area 25, the spring element 20 embodied as a spring tongue 20 lifts off from the cover area 13 in a tilting movement and outputs this - depending on the arrangement and the distance between the passage openings jointly covered by a spring element and the resilience of the spring element and its coating. either simultaneously or successively freely.
  • the spring element is coated elastomerically such that the separation efficiency for oil mist or oil droplets is improved on the spring element. It does not have to take into account other properties of the elastomeric material, for example, its damping properties on the suspension behavior of the spring element or the closing behavior of the spring element, as it does not matter in the present invention.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Oltröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors mit einem Ventil zur Steuerung des Gasstroms durch den Olabscheider. Das Ventil weist mindestens einen Ventilkörper mit mindestens einer Gasdurchtrittsöffnung sowie einen Ventilverschluss zum Verschließen dieser mindestens einen Gasdurchtrittsöffnung auf.

Description

Vorrichtung zum Abscheiden von Oltröpfchen und/oder Ölnebel
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Oltröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors mit einem Ventil zur Steuerung des Gasstroms durch den Olabscheider. Das
Ventil weist mindestens einen Ventilkörper mit mindestens einer Gasdurchtrittsöffnung sowie einen Ventilverschluss zum Verschließen dieser mindestens einen Gasdurchtrittsöffnung auf. Heutzutage werden zahlreiche Ölabscheidergeometrien adaptiv ausgeführt, so dass eine akzeptable Ölabscheidung über große Bereiche von unterschiedlichen Volumenströmen an zu reinigendem Blow-By-Gas möglich ist. Einige dieser Ölabscheidergeometrien setzen bewegliche Federstahlsegmente ein, welche den Ölabscheidergeometrien nachgeschaltet sind und diese verschlie- ßen können. Die Federstahlsegmente öffnen beim Überschreiten voreingestellter Druckdifferenzen weitere Olabscheider, so dass eine dem Volumenstrom angepasste Anzahl Ölabscheideelemente zur Ölabscheidung zur Verfü- gung steht. Eine Ölabscheidung ist hierdurch über einen weiten Bereich möglicher Volumenströme wirksam möglich, so dass die Ölabscheidung insgesamt verbessert wird. Zum Öffnen der Federstahlsegmente ist jedoch Energie erforderlich, die dann nicht mehr für die Ölabscheidung zur Verfügung steht. Deshalb ist die Effizienz des Ölabscheiders für jeden einzelnen Betriebspunkt, d.h. jeden unterschiedlichen Volumenstrom, reduziert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Abscheiden von Oltröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Ölabscheideeffizienz bei vielen Druckdifferenzen und bei vielen unterschiedlichen, insbesondere geringen Volumenströmen des Blow- By-Gases verbessert wird und die leicht, schnell, kostengünstig und skalierbar herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abscheiden von Oltröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors weist ein Ventil zur Steuerung des Gasstroms von einer Druckseite zu einer Saugseite des Ölabscheiders auf. Dieses Ventil besitzt einen Ventilkörper mit mindestens einer mittels eines Ventilverschlusses verschließbaren Gasdurchtrittsöffnung von der Druckseite zur Saugseite des Ventils. Dieser
Ventilverschluss ist saugseitig zu der mindestens einen Gasdurchtrittsöffnung zum saugseitigen Verschließen dieser mindestens einen Gasdurchtrittsöffnung angeordnet und weist mindestens ein Federelement auf, mit dem die mindestens eine Gasdurchtrittsöffnung verschlossen werden kann. Jedes der Feder- elemente kann insbesondere eine Federzunge sein. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass dieses Federelement auf derjenigen Oberfläche, die der Gasdurchtrittsöffnung zugewandt ist, mit einem elastischen Werkstoff beschichtet ist. Die Beschichtung erfolgt dabei zumindest in demjenigen Bereich, der mindestens einer der Gasdurchtrittsöffnungen benachbart ist. Mit ande- ren Worten ist das Federelement derart beschichtet, dass beim Verschließen der Gasdurchtrittsöffnung durch das Federelement der elastische Werkstoff auf dem Umfangsrand der Gasdurchtrittsöffnung zu liegen kommt und bei der Abdichtung der Gasdurchtrittsöffnung mitwirkt.
Durch diese erfindungsgemäße Beschichtung des Ventilverschlusses bzw. des Federelements wird einerseits eine hervorragende Abdichtung bei Verschluss des Ventils bewirkt. Zum anderen hat sich gezeigt, dass auch im geöffneten Zustand durch die Beschichtung das Abscheideverhalten des Olabscheiders verbessert wird. Insbesondere wird die Effizienz der Ölabscheidung verbessert. Durch die Elastizität der Beschichtung erfolgt kein vollständiger Rückstoß aufprallender Öltröpfchen auf der Oberfläche des Federelements, sondern ein zumindest partielles Abbremsen des Flusses der Ölpartikel. Dies bewirkt eine Verbesserung der Ölabscheidung. Insbesondere bei kleinen Volumenströmen führt die Beschichtung zu einer stark verbesserten Abscheidung von Ölnebel und Öltröpfchen aus den durch die Gasdurchgangsöffnung strömenden Blow- By-Gasen.
Das Ventil bzw. der Ventilkörper können dabei so ausgestaltet sein, dass eine Grundplatte vorgesehen ist, die die Gasdurchtrittsöffnungen enthält. Die Grundplatte weist folglich eine Druckseite und eine Saugseite auf, wobei von der Druckseite zur Saugseite Blow-By-Gase durch die Gasdurchtrittsöffnungen strömen können. Vorteilhafterweise sind die Gasdurchtrittsöffnungen auf der Saugseite in radialer Richtung von Wandungen begrenzt, die in Richtung der Saugseite bzw. in Richtung des Federelements über die Grundplatte überstehen.
Die Effizienz der Abscheidung von Ölnebel und/oder Öltröpfchen wird weiter stark verbessert, indem vorteilhafterweise die Wandung einer derartigen Gasdurchtrittsöffnung, insbesondere längs des Umfangsrandes der Gasdurchtrittsöffnung, eine geringe Wandstärke aufweist. Besonders vorteilhaft weist die Wandung an ihrem saugseitigen Ende eine scharfe Kante mit einem geringen Krümmungsradius bzw. einen spitz zulaufenden Bereich auf. Alternativ weist sie eine Art umlaufenden, überstehenden Kragen auf der Saugseite auf.
Dadurch wird der Bereich zwischen der Beschichtung des Federelements und dem saugseitigen Ende der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung in besonderer Weise ausgestaltet. Es hat sich erwiesen, dass durch die Beschichtung des Federelements in Verbindung mit der besonderen Ausgestaltung des saugseitigen Endes der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung die Effizienz der Ölab- scheidung weiter gesteigert wird. Die Kombination aus der Beschichtung des Federelements und der besonderen Gestaltung des saugseitigen Endes der
Wandung der Gasdurchtrittsöffnung führt dabei zu einer überproportionalen Verbesserung der Abscheideeffizienz.
Insbesondere kann die Gasdurchtrittsöffnung in dem Abdeckbereich der Wandung, der unmittelbar dem Federelement benachbart ist, d. h. an ihrem saugseitigen Ende, an dem sie mit dem Federelement bei Verschluss des Ventils in Kontakt kommt, eine besonders geringe Wandstärke aufweisen oder einen besonders geringen Krümmungsradius aufweisen oder auch unter einem besonders kleinen Winkel spitz zulaufen.
So weisen typischerweise die Wandungen derartiger Gasdurchtrittsöffnungen im Stand der Technik Wandstärken von über 0,8 mm und zwischen benachbarten Durchgangsöffnungen von über 1,2 mm auf. Erfindungsgemäß ist nunmehr zumindest auf den saugseitig letzten 0,1 mm Länge eine Wandstärke von < 0,5 mm, vorteilhafterweise von < 0,2 mm vorgesehen. Insbesondere kann auf den saugseitig letzten 0,5 mm Länge oder mehr der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung eine Wandstärke von < 0,5 mm, vorteilhafterweise von < 0,2 mm vorliegen. Für die Bestimmung des Krümmungsradius der saugseitigen Abschlusskante der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung können beispielsweise die letzten 0,1 mm bis 1 mm der Länge betrachtet werden. Gemittelte Krümmungsradien betragen dann vorteilhafterweise erfindungsgemäß < 1,0 mm, vorzugsweise < 0,5 mm, vorzugsweise < 0,2 mm, vorzugsweise < 0,1 mm.
Ist der saugseitige Umfangsrand der Wandung der Durchgangsöffnung mit einer Kante versehen, die spitz zuläuft, so kann beispielsweise zur Bestimmung des Winkels derjenige Winkel der Kante betrachtet werden, der sich zwischen Tangenten an die Außen- und Innenoberflächen der Wandung im Abstand zwischen 0,3 mm und 0,6 mm vom freien saugseitigen Ende der
Wandung ergibt. Erfindungsgemäß beträgt der beispielsweise derart be- stimmte Winkel vorteilhafterweise < 45°, vorteilhafterweise < 30°, besonders bevorzugt < 15°.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des genannten Abdeckberei- ches, also des am saugseitigen Ende der Wandung vorgesehenen Bereiches, in dem die Wandung mit der Beschichtung des Federelements in Kontakt kommt, kann das Verhältnis zwischen der freien Querschnittsfläche der Gasdurchtrittsöffnung in diesem Abdeckbereich bzw. am offenen Ende der Wandung und der Kontaktfläche zwischen der Wandung und dem elastischen Werkstoff ein Verhältnis > 5, vorzugsweise > 10, besonders bevorzugt > 50 betragen. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, diejenige Fläche des elastischen Werkstoffes, die von der genannten Kontaktfläche umgrenzt ist, derart auszugestalten, dass sie mit der Kontaktfläche selbst ein Flächenverhältnis aufweist, das > 5, vorzugsweise > 10, besonders bevorzugt > 50 be- trägt. Folglich ist der Abdeckbereich bzw. die Kontaktfläche gegenüber der umfassten Fläche, die die Querschnittsfläche der Gasdurchtrittsöffnung oder die von der Kontaktfläche eingeschlossene Fläche ist, sehr klein. Bei all diesen Ausgestaltungen des Abdeckbereiches der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung ergibt sich eine sehr gute Effizienz der Ölabscheidung.
Die besondere Ausgestaltung des saugseitigen Endes der Wandung der mindestens einen Gasdurchtrittsöffnung ermöglicht ein geringes Eintauchen des saugseitigen Endes der Wandung in der Beschichtung, so dass einerseits eine bessere Abdichtung des saugseitigen Endes der Gasdurchtrittsöffnung gege- ben ist und andererseits auch die Ölabscheidung verbessert wird, da unter anderem ein präziseres Öffnen und Schließen des Federelements resultiert.
Die Beschichtung des Federelements kann vorteilhafterweise aus einem Elastomer, bevorzugt aus einem der folgenden Materialien Polyacrylat- Kautschuk (ACM), Ethylenacrylat-Kautschuk (AEM), Fluorsilicon-Kautschuk
(FVMQ), Fluor-Kautschuk (FKM), Silicon-Kautschuk (VMQ), Epichlorhydrin- Kautschuk (ECO), Perfluor-Kautschuk (FFKM), Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Hydrierter Nitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), Chloropren-Kautschuk (CR), Thermoplastische Elastomere (TPE), sowie Blends und/oder Mischungen aus diesen Werkstoffen bestehen oder diese aufweisen. Insbesondere enthält oder ist der Werkstoff kein Filtermaterial, das einen Durchlaß der Blow-By-Gase durch das Material zulassen würde. Vorteilhafterweise ist oder enthält der Werkstoff der Beschichtung des Federelementes ein geschlossenporiges Material oder weist dieses zumindest bereichsweise oder in einzelnen Lagen, insbesondere in oder auf einer äußeren, dem Federelement abgewandten Oberflächenlage auf. Die Beschichtung kann auch nur aus einer einzigen Lage mit einem, ggfs. einheitlichen geschlossenporigen Werkstoff bestehen. Die Beschichtung kann, wie bereits angedeutet, auch mehrlagig sein, so dass die obigen Angaben bezüglich der Werkstoffe der Beschichtung zumindest für eine der Beschichtungslagen, insbesondere für die äußerste, der Gasdurchtrittsöffnung zugewandte Lage der Beschichtung gilt. Beispielsweise kann unmittelbar auf der Oberfläche des Federelements eine sehr elastische, offenporige, geschäumte Beschichtung aufgebracht sein, die von einer weniger elastischen geschlossenporigen Beschichtung überdeckt wird. Hierdurch können die elastischen Eigenschaften der offenporigen Beschichtung genutzt werden, ohne dass ein Verschmutzungsrisiko der Beschichtung auftritt. Die Beschichtung weist vorteilhafterweise eine Dicke D mit 0,2 mm < D < 1,0 mm, vorzugsweise 0,3 mm < D < 0,5 mm auf.
Das Federelement ist dabei insbesondere zumindest in dem Bereich oder den Bereichen beschichtet, der/die den Gasdurchtrittsöffnungen gegenüber- liegt/gegenüberliegen. Es kann hierzu partiell beschichtet werden, insbesondere im Abdeckbereich und in an diesen angrenzenden Bereichen. Vorteilhafterweise wird das Federelement jedoch als auf zumindest einer seiner Oberflächen, insbesondere als nur auf der den Gasdurchgangsöffnungen gegenüberliegenden Oberfläche, vollflächig beschichtetes Bauteil gefertigt, da so insbesondere bei Verwendung eines metallischen Federelements ein vorbeschichtetes Material verwendet werden kann, so dass der Herstellungsaufwand begrenzt ist.
Der Ventilkörper selbst einschließlich der Wandung der Gasdurchtrittsöffnung, jedoch auch das Federelement können vorteilhafterweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere einem Poly- amid, insbesondere Polyamid 6.6 bestehen oder diesen aufweisen. Das Federelement besteht jedoch besonders vorteilhafterweise aus Federstahl oder weist Federstahl auf. Wesentlich ist, dass das Federelement selbst und die Beschichtung aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Als Blechstärke für das Federelement eignen sich insbesondere 0,075 mm bis 0,25 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 0,2 mm, jeweils einschließlich oder ausschließlich der Randwerte dieser Bereiche. Als Materialstärke für thermoplastische Federelemente kommen insbesondere 0,8 bis 2,0 mm jeweils einschließlich oder ausschließlich der Randwerte dieses Bereiches zum Einsatz.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Vorrichtung können zwei oder mehr Gasdurchtrittsöffnungen vorgesehen sein. Diese können auch in einer, zwei oder mehreren Gruppen von jeweils einer oder mehreren Gasdurchtrittsöffnungen angeordnet sein. Entsprechend können auch zwei oder mehr Federelemente vorgesehen sein, wobei beispielsweise für jede der
Gruppen an Gasdurchtrittsöffnungen ein Federelement zum Verschließen einer, mehrerer oder aller dieser Gasdurchtrittsöffnungen dieser zugeordneten Gruppe vorgesehen sind.
Die verschiedenen Federelemente können dementsprechend auch unterschiedlich ausgestaltet werden, so dass ihr Öffnungsverhalten jeweils einzeln eingestellt werden kann. Auch die Beschichtungen der einzelnen Federelemente können in gleicher Weise oder unterschiedlich, beispielsweise bezüglich Material oder Dicke, ausgeführt sein.
In entsprechender Weise ist es nicht erforderlich, dass sämtliche Gasdurchtrittsöffnungen gleich ausgestaltet sind, vielmehr können diese unterschiedliche Querschnitte ihrer Einlässe, unterschiedliche Querschnitte ihrer Auslässe, unterschiedliche Querschnitte im Zwischenbereich zwischen ihren Einlässen und Auslässen und auch unterschiedliche Querschnittsflächen und Querschnittsformen aufweisen, beispielsweise rund, eckig, rechteckig, quadratisch oder allgemein vieleckig, oval und dergleichen ausgestaltet sein.
Es ist auch nicht erforderlich, dass durch die Federelemente sämtliche der Gasdurchtrittsöffnungen verschlossen werden können. Vielmehr ist es auch möglich, dass einzelne Gasdurchtrittsöffnungen permanent unverschlos- sen/frei bleiben. Derartige Gasdurchtrittsöffnungen stellen folglich einen Not- fall-Bypass für die Blow-By-Gase dar.
Weiterhin können in den Gasdurchtrittsöffnungen (in einer, mehreren oder allen der Gasdurchtrittsöffnungen) Elemente angeordnet sein, die zu einer weiteren Verbesserung der Ölabscheidung beitragen. Hierzu eignen sich beispielsweise Leitgeometrien, die die durchströmenden Gase in eine Rotation um die axiale Richtung der Gasdurchtrittsöffnung versetzen und so zu einer zyklonartigen Abscheidung von Ölnebel und Öltröpfchen führen. Derartige Leitgeometrien sind beispielsweise als mindestens ein schneckenförmiges
Segment in einer Gasdurchtrittsöffnung angeordnet, wobei das mindestens eine schneckenförmige Segment und die Gasdurchtrittsöffnung einstückig hergestellt sein können. Diese mindestens eine Leitgeometrie ist in eine der Grundplatten integriert, wobei ihre Durchflussrichtung vorteilhafterweise im Wesentlichen senkrecht zur Plattenebene der Grundplatte ist. Auch die einzelnen Leitgeometrien sowie die zugehörige Grundplatte können als ein gemeinsames Bauteil einstückig ausgebildet sein.
Die einzelnen schneckenförmigen Segmente können dabei eine Länge (in Axi- alrichtung) geringer als 0,5 Steigungen aufweisen. Die Gasdurchtrittsöffnung selbst kann jedoch einschliesslich eines Einlaufs und/oder Auslaufbereiches eine grössere Länge aufweisen. Die Steigung ist dabei definiert als die Länge des schneckenförmigen Segments in Axialrichtung der Gasdurchtrittsöffnung, welche das Segment bei einer vollen Umdrehung der Gewindeflächen um 360° haben würde.
Da die schneckenförmigen Segmente eine Länge bis maximal einer halben Steigung aufweisen, lässt sich jede Grundplatte als Gussteil, insbesondere als Druckgussteil oder Spritzgussteil, einstückig herstellen. Hierdurch ist es mög- lieh, die Gasdurchtrittsöffnung und das schneckenförmige Segment, also die
Leitgeometrie, und ihre Grundplatte(n) im gleichen Arbeitsgang herzustellen. Somit können viele Gasdurchtrittsöffnungen in einem Arbeitsgang mit integriertem schneckenförmigem Segment im selben Werkstück hergestellt werden. Hierbei sind auch sehr kleine Innendurchmesser für die Gasdurchtrittsöffnungen, beispielsweise 3 mm, möglich. In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform sind mindesten zwei dergestalt hergestellte Grundplatten so angrenzend aneinander angeordnet, dass die einzelnen Gasdurchtrittsöffnungen der einzelnen Grundträger einander so zugeordnet sind, dass jeweils eine Leitgeometrie bzw. Gasdurchtrittsöffnung einer Grundplatte mit der zugehörigen Leitgeometrie bzw. Gasdurchtrittsöffnung der mindestens einen benachbarten Grundplatte einen gemeinsamen, durch sämtliche aneinander angeordnete Grundplatten hindurchreichenden Strömungsweg für das Gas bilden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn hierbei der Drehsinn (rechtsdrehend bzw. linksdrehend) des Gases, der durch die schneckenförmigen Segmente erzeugt wird, zwischen benachbart angeordneten Grundplatten wechselt: Weist ein erstes Segment eine linkssinnige Drehrichtung der Schraubenflächen des schneckenförmigen Segments in Gasflussrichtung auf, so weist das nachfol- gend angeordnete schneckenförmige Segment eine rechtssinnige Drehrichtung der Schraubenflächen bzw. des oder der zugehörigen Strömungswege auf.
Besonders effizient ist die Abscheidung, wenn bei einer derartigen Hintereinanderanordnung mindestens zweier derartiger
Gasdurchtrittsöffnungen mit integrierter oder integraler Leitgeometrie die einzelnen Segmente vorteilhafterweise maximal eine Länge entsprechend dem 0,5-fachen ihrer Steigung besitzen, auch und gerade wenn die Drehrichtung aufeinanderfolgender Segmente zueinander gegensinnig ist, so dass das Gas von der einen Drehrichtung auf die andere Drehrichtung innerhalb der hintereinander geschalteten Gasdurchtrittsöffnungen umgelenkt werden muss.
Durch diese mit entgegengesetztem Drehsinn hintereinander geschalteten schneckenförmigen Segmente entstehen Prallflächen, an denen sich das Öl bzw. der Ölnebel hervorragend abscheiden. Die Schraubenflächen der schneckenförmigen Segmente können dabei so angeordnet sein, dass die Schraubenfläche des nachfolgenden Segmentes in den durch eine Schraubenfläche des vorangehenden Segmentes gebildeten Strömungsweg hineinragt. Beson- ders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Schraubenfläche des ersten Segments etwa bis zur Mitte in den durch die Schraubenfläche des zweiten benachbar- ten Segments gebildeten Strömungsweg ragt.
Es können jedoch auch Grundplatten mit gleichsinnig ausgerichteten Segmenten angrenzend aneinander angeordnet werden. Die benachbart zueinander angeordnete auslassseitige Kante eines ersten Segments und die einlassseitige
Kante eines nachgeordneten zweiten Segments können vorteilhafterweise um die Zentralachse des gemeinsamen Strömungswegs relativ zueinander um einen Winkel, insbesondere um einen Winkel zwischen 45° und 135°, besonders bevorzugt um etwa 90°, verdreht angeordnet sein.
Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung weiterhin wie folgt ausgestaltet sein:
Das Federelement kann in Strömungsrichtung des Gasstroms axialkonzentrisch oder axial-exzentrisch hinter mindestens einer der Gasdurchtrittsöffnungen eine Durchgangsöffnung aufweisen.
Der Durchmesser mindestens einer der Durchgangsöffnungen kann kleiner sein als der Durchmesser des saugseitigen Auslasses der axial vor der Durchgangsöffnung angeordneten Gasdurchtrittsöffnung.
Zwei oder mehr der Federelemente können einen gemeinsamen Befestigungsbereich zur Befestigung der Federelemente an dem Ventilkörper aufweisen. Mindestens eines der Federelemente kann über mindestens einen Haltearm am Ventilkörper derart federnd befestigt sein, dass es zwischen einer ersten Stellung, in der es die überdeckten Gasdurchtrittsöffnungen verschließt, und einer zweiten Stellung, in der es die überdeckten Gasdurchtrittsöffnungen freigibt, beweglich ist.
Mindestens einer der Haltearme kann derart befestigt sein, dass das über den Haltearm befestigte Federelement derart beweglich ist, dass es sich von den mindestens zwei Gasdurchtrittsöffnungen sukzessive entfernt bzw. diese sukzessive verschließt. Mindestens einer der Haltearme kann derart befestigt sein, dass mindestens eines der Federelemente sich in einer Kippbewegung von mindestens einer Gasdurchtrittsöffnung entfernt oder auf diese zubewegt. Ebenso ist es aber möglich, dass das Federelement mindestens einen Haltearm, vorzugsweise aber mindestens zwei Haltearme aufweist, der bzw. die jeweils mindestens zwei Knickbereiche, beispielsweise vorgeprägte Knicklinien, aufweisen und es hierdurch ermöglichen, dass sich der Abdeckbereich im Wesentlichen parallel von der Gasdurchtrittsöffnung abhebt und wieder auf diese zubewegt. Hierzu sind insbesondere solche Federelemente geeignet, die mindestens zwei Hal- tearme aufweisen. Bei zwei Haltearme können diese dabei vorteilhafterweise spiegelsymmetrisch zu einer mittig zwischen diesen verlaufenden Achse, insbesondere parallel zueinander angeordnet sein. Bei einer größeren Anzahl an Haltearmen, insbesondere bei drei Haltearmen, ist eine drehsymmetrische Anordnung vorteilhaft, wobei vorzugsweise die Haltearme in einem Winkel von 360°/n mit n der Anzahl Haltearme angeordnet sind.
Ist das Federelement zungenförmig aufgebaut, kann das Federelement auch als Federzunge bezeichnet werden. Hierunter fallen insbesondere solche Federelemente, bei denen die Federplatte von einem einzigen Haltearm oder zwei Haltearmen gehalten wird, wobei die zwei Haltearme insbesondere so angeordnet sind, dass ihre Haupterstreckungsrichtung im Wesentlichen parallel zueinander verläuft, insbesondere in einem Winkel von maximal 30° zueinander. Das eigentliche Federelement ist dabei vorzugsweise zungenförmig oder abgerundet-rechteckig. Hierunter fallen unter Umständen solche Feder- elemente nicht, die über mehr als zwei Haltearme drehsymmetrisch angeordnet und/oder angebunden sind.
Mindestens eines der Federelemente kann derart vorgespannt befestigt sein, dass es die überdeckten Gasdurchtrittsöffnungen verschließt, wenn die Druckdifferenz zwischen der den Gasdurchtrittsöffnungen zugewandten Seite des Federelements und der den Gasdurchtrittsöffnungen abgewandten Seite des Federelements unterhalb eines vorbestimmten Schwellwertes liegt.
Der Ventilkörper kann mindestens zwei Gruppen von Gasdurchtrittsöffnungen aufweisen, die jeweils mindestens zwei Gasdurchtrittsöffnungen aufweisen, und der Ventilverschluss weist eine der Gruppen von Gasdurchtrittsöffnungen entsprechende Anzahl Federelemente auf, wobei jedes der Federelemente derart angeordnet ist, dass Gasdurchtrittsöffnungen einer Gruppe zumindest teilweise jeweils durch eines der Federelemente verschließbar sind.
Für jedes der Federelemente, die insbesondere als Federzungen ausgebildet sein können, können zwei Haltearme vorgesehen sein, die längs zweier gegenüberliegender Ränder des Federelementes bzw. der Federzunge verlaufen und eines der Federelemente bzw. der Federzungen in der Lagenebene des Federelementes bzw. der Federzunge zwischen sich einschließen, wobei die Haltearme an einem ihrer Enden am Ventilkörper befestigt und an ihrem anderen Ende mit dem Federelement bzw. der Federzunge, gegebenenfalls einstückig, verbunden sind. Die Haltearme können in radialer Richtung gesehen hinter der letzten, durch das Federelement bzw. die Federzunge verschließbaren Gasdurchtrittsöffnung mit dem Federelement bzw. der Federzunge, gegebenenfalls einstückig, verbunden sein.
Im Folgenden werden einige Beispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Figuren beschrieben. Dabei werden verschiedene erfindungswesentliche oder auch vorteilhafte weiterbildende Elemente im Rahmen dieser Beispiele genannt, wobei auch einzelne dieser Elemente als solche zur Weiterbildung der Erfindung - auch herausgelöst aus dem Kontext des jeweiligen Beispiels und weiterer Merkmale des jeweiligen Beispiels - verwendet werden können. Weiterhin werden in den Figuren für gleiche oder ähnliche Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet und deren Erläuterung daher teilweise weggelassen.
Es zeigen
Figur 1 eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik; Figuren 2 bis 8 erfindungsgemäße Vorrichtungen;
Figur 9 Versuchsergebnisse zur Abscheideleistung verschiedener Ölabschei- der; und
Figuren 10 bis 12 weitere erfindungsgemäße Vorrichtungen und Federelemente erfindungsgemäßer Vorrichtungen. Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zur Abscheidung von Ölnebel und/oder Öltröpfchen aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors. Diese Vorrichtung 1 weist ein Ventil 2 auf. Das Ventil 2 weist seinerseits zwei Grundplatten 5a und 5b auf, die den Ventilkörper 5 bilden, wobei die Grundplatte 5a druckseitig (Druckseite 3) und die Grundplatte 5b saugseitig (Saugseite 4) angeordnet ist. Durch diese Grundplatten 5a und 5b erstrecken sich Gasdurchtrittsöffnungen 10, von denen lediglich eine Gasdurchtrittsöffnung beispielhaft in Figur 1 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Gasdurchtrittsöffnungen 10 weisen radial Wandungen 11 und 12 auf, von denen die Wandung IIa, IIb, 12a und 12b beispielhaft mit Bezugszeichen versehen sind. Die Wandungen IIa und IIb sind dabei saugseitig angeordnet an der Grundplatte 5b, während die Wandungen 12a und 12b druckseitig an der Grundplatte 5a angeordnet sind. Insbesondere können die Wandungen mit der jeweiligen zugehörigen Grundplatte auch einstückig ausgebildet sein. An
Befestigungsbereichen 25a und 25b der Grundplatte 5b sind Haltearme 26a und 26b angeordnet, die jeweils ein als Federzunge 21a bzw. 21b ausgebildetes Federelement 20a bzw. 20b halten. Diese Federzungen 21a und 21b sind folglich elastisch gelagert und können sich zwischen zwei Zuständen bewegen, in denen die Gasdurchtrittsöffnungen 10 unverschlossen oder verschlossen sind. Der unverschlossene/geöffnete Zustand ist für die Federzunge 21a dargestellt, während der geschlossene Zustand für die Federzunge 21b dargestellt ist. In Figur 2A ist eine Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht dargestellt, die jedoch im Gegensatz zu Fig. 1 lediglich eine einzelne Grundplatte 5 aufweist, die Gasdurchgangsöffnungen mit Wandung IIa und IIb enthält. Diese Vorrichtung 1 aus Figur 2A kann jedoch ohne Weiteres durch eine entsprechende Grundplatte 5a aus Figur 1 auf der Druckseite er- gänzt werden.
Diese Vorrichtung 1 ist gegenüber der Vorrichtung in Fig. 1 erfindungsgemäß weitergebildet, indem wie in Figur 2A dargestellt, die wiederum als Federzunge 21a und 21b ausgebildeten Federelemente 20a und 20b jeweils eine Be- Schichtung 23a und 23b aus einem elastomeren Werkstoff 33a, 33b aufweisen, die jeweils auf derjenigen Oberfläche der Federzunge angeordnet ist, die den Gasdurchgangsöffnungen 10 zugewandt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Beschichtungen 23a, 23b partielle Beschichtungen.
Figur 2B zeigt eine Aufsicht auf die Grundplatte 5 der Vorrichtung aus Figur 2A, die gleichzeitig den Ventilkörper bildet. Die Federzungen 21a und 21b sind jeweils durch seitliche Haltearme 26a, 26a' bzw. 26b, 26b' an Befestigungsbereichen 25a bzw. 25b gehalten. Insbesondere aus Figur 2A wird deutlich, dass die Haltearme 26a, 26a', 26b und 26b' jeweils zwei Knickstellen 30a, 31a bzw. 30a', 31a' bzw. 30b, 31b bzw. 30b', 31b' aufweisen, so dass sich die Feder- elemente 20a, 20b jeweils im Wesentlichen parallel zur Grundplatte 5 erstrecken und diese Orientierung auch beim Entfernen und Annähern an die Grundplatte 5 beibehalten.
Figur 2C zeigt eine Aufsicht auf die Grundplatte 5 von der Saugseite 4 her. Jeder der hier nun nicht dargestellten Federzungen 21a und 21b aus Figur 2B ist jeweils eine Gruppe von Gasdurchgangsöffnungen 10a, 10a', 10a", 10a'" bzw. 10b, 10b', 10b", 10b'" zugeordnet. Die Gasdurchgangsöffnungen, im Folgenden nur für die Gruppe zugeordnet zur Federzunge 21a erläutert, weist eine Wandung IIa auf, die einstückig sämtliche der Gasdurchgangsöffnungen 10a, 10a', 10a" und 10a'" umgibt. Erfindungsgemäß weist jede der
Gasdurchtrittsöffnungen 10a bis 10a'" einen Abdeckbereich 13a bis 13a'" auf, der aus der Wandung IIa besonders hervorsteht, jedoch zugleich Teil der Wandung IIa ist. In diesen Abdeckbereichen 13a bis 13a'" kommt die Federzunge 21a beim Verschließen der Gasdurchtrittsöffnungen 10a bis 10a'" mit der Wandung IIa in Kontakt.
In gleicher Weise gilt dies für die Gasdurchtrittsöffnungen 10b bis 10b'" und die Federzunge 21b. Die Gasdurchtrittsöffnungen 10b bis 10b'" sind weiterhin mit schneckenförmig sich in Form einer Wendel in axialer Richtung der Durch- gangsöffnungen 10b bis 10b'" erstreckenden Leitgeometrien versehen, die beim Durchströmen des Blow-By-Gases durch die Gasdurchtrittsöffnungen 10b bis 10b'" das Blow-By-Gas in eine rotierende Bewegung versetzen. Hierdurch wird der Abscheidegrad der jeweiligen Gasdurchtrittsöffnung 10b bis 10b'" verbessert.
Figur 3 zeigt ein Beispiel einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Im Unterschied zur Vorrichtung gemäß Figur 2 sind hier die beiden Federzungen 21a und 21b mit unterschiedlich dicken BeSchichtungen, nämlich mit 0,3 mm bzw. 0,6 mm FKM versehen. Weiterhin sind die Gasdurchtrittsöffnungen bzw. deren Wandungen IIa, IIb erfindungsgemäß mit Abdeckbereichen 13a, 13b versehen, in denen die Wandung für jede einzelne Gasdurchtrittsöffnung eine Dicke in Richtung ihres Endes aufweist, die konisch zuläuft. Hierdurch ergibt sich eine schmale Kontaktfläche als Abdeckbereich 13a, 13b zwischen der jeweiligen Beschichtung 23a bzw. 23b, auf der den Gasdurchtrittsöffnungen zugewandten Oberflächen 22a und 22b der Federzungen 21a bzw. 21b mit den Wandungen IIa, IIb. Dies wird besonders aus der Seitenansicht der Figur 3A deutlich.
Bei der Vorrichtung 1 gemäß Figur 3 ist weiterhin eine zusätzliche Grundplatte 5a vorgesehen, wie sie bereits in Figur 1 dargestellt wurde.
Figur 3B zeigt nun eine Aufsicht auf die Grundplatte 5b, wobei die Federzungen sowie ihre Befestigungsbereiche und Haltearme in der Darstellung weggelassen wurden. Im Unterschied zu den Wandungen IIa und IIb in Figur 2 sind die Wandungen IIa und IIb in Figur 3 nunmehr so ausgestaltet, dass sich aus dieser Wandung in Richtung der Federzungen Abdeckbereiche 13a bis 13a'" bzw. 13b bis 13b'" erheben, in denen sich die Dicke der Wandung in Richtung der Federzunge verjüngt. Figur 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung 1, bei der jedoch lediglich eine einzelne Gruppe von Gasdurchtrittsöffnungen vorgesehen ist, in Seitenansicht. Figur 4A und Figur 4B zeigen dabei den geöffneten Zustand in Figur 4A und den geschlossenen Zustand in Figur 4B. Durch die scharfe Kante der Wandung 11 im Abdeckbereich 13 ergibt sich ein schmaler scharfer Spalt zwischen der Beschichtung 23 und dem saugseitigen Ende der Wandung 11, wie in Figur 4A dargestellt. Dieser scharfe Spalt führt zu einer verbesserten Ölabscheidung beim Durchtritt der Blow-By-Gase durch die Gasdurchtrittsöffnung und durch den Spalt zwischen der Wandung 11 und der Beschichtung 23. Die Beschichtung 23 besteht hier aus FVMQ. mit einer
Schichtdicke von 0,4 mm und einer Härte von 59 Shore A, wobei zwar durch dieses geschlossenporige Material 33 der Beschichtung 23 kein Gasstrom erfolgen kann, aber dennoch eine gute Abscheidung des Öls auf der Oberfläche erfolgt. In Figur 4B ist der geschlossene Zustand dargestellt, bei dem der saugseitige
Rand der Wandung 11 um jede der Gasdurchtrittsöffnungen durch die Beschichtung 23 verschlossen wird. Der Rand der Wandung 11 drückt sich dabei in die elastomere Beschichtung 23 ein, so dass ein weiter verbesserter Verschluss der Gasdurchtrittsöffnungen bewirkt wird.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in Aufsicht. Bei dieser Vorrichtung 1 sind insgesamt vier Gruppen von Gasdurchtrittsöffnungen 10a bis 10a'", 10b bis 10b'", 10c bis 10c'", lOd bis 10d"' vorgesehen (lediglich ein Teil der Gasdurchtrittsöffnungen wurde mit Bezugszeichen versehen). Sämtliche der hier nicht sichtbaren Federelemente für die jeweiligen Gruppen von Gasdurchtrittsöffnungen weisen einen gemeinsamen Befestigungsbereich 25 auf. Bei der gezeigten Aufsicht der Figur 5A werden die Federelemente nicht dargestellt, um den sonstigen, unter den Federelementen befindlichen Aufbau zu zeigen.
Die Vorrichtung 1 weist weiterhin Wandungen 40a, 40a' bzw. 40b, 40b' bzw. 40c, 40c' bzw. 40d, 40d' auf, die die Gasdurchtrittsöffnungen umgeben und zu einer weiter verbesserten Abscheidung von Ölnebel und Öltröpfchen führen. Figur 5B zeigt einen Querschnitt längs der Linie A-A in Figur 5A durch zwei
Gasdurchtrittsöffnungen 10b', 10b". Dieser Querschnitt ist verglichen mit den zuvor gezeigten Seitenansichten der Figuren 2A, 3A, 4A und 4B um 90° nach rechts gedreht. Die Gasdurchtrittsöffnungen 10b', 10b" sind dabei im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Die Wandungen 11 der Gasdurchtrittsöffnungen 10b', 10b" ragen dabei aus der Grundplatte 5 hervor. In axialer Richtung durch die Grundplatte 5 und die Wandungen 11 weist der Querschnitt durch die Gasdurchtrittsöffnung 10b', 10b" Stufen 16', 16" auf, so dass der Querschnitt der Gasdurchtrittsöffnung im Bereich der Wandung 11 geringer ist, als im Bereich der Grundplatte 5. In Richtung der Saug- seite 4 verjüngt sich die Wandung zunächst in Form von Stufen 17 und danach an ihrem saugseitigen Ende in konischer Form, wobei sie zwischen der Au- ßenoberfläche in einem abgeschrägten Bereich 18 und der Innenoberfläche der Wandung 11 spitz zuläuft. Der Winkel zwischen der Außenoberfläche im Bereich 18 und der Innenoberfläche beträgt dabei a/2, im vorliegenden Falle der Figur 5B 30°. Der Winkel wird dabei aber nicht entlang des gesamten ab- geschrägten Bereichs bestimmt, sondern lediglich zwischen dem linken Ende des abgeschrägten Bereichs und der gestrichelten Linie. Durch die scharfe Kante zwischen der Außenoberfläche und der Innenoberfläche der Wandung 11 an ihrem saugseitigen Ende ergibt sich insbesondere durch die Wechselwirkung mit der Beschichtung des Federelements eine weiter verbesserte Ölabscheidung für durchströmende Gase.
Figuren 6 bis 8 zeigen weitere Querschnitte durch erfindungsgemäße Wandungen 11 von Gasdurchtrittsöffnungen 10, wobei hier anders als in Figur 5B jeweils nur eine Gasdurchtrittsöffnung dargestellt ist.
In Figur 6 ist der Endbereich auf der Saugseite 4 der Wandung 11 spitz zulaufend und weist einen Krümmungsradius 19 an dem spitzen Ende auf. Der Krümmungsradius 19 beträgt im vorliegenden Beispiel ca. 0,3 mm. In Figur 7 ist die Wandung 11 von beiden Seiten her konisch angeschrägt/angefast, so dass sie auf ein saugseitiges, spitzes Ende zuläuft, das mikroskopisch betrachtet also ebenfalls einen sehr kleinen Krümmungsradius von ungefähr 0,15 mm aufweist. In Figur 8 ist die Wandung 11 auf ihrer der Gasdurchtrittsöffnung 10 zugewandten Innenseite in dem Abdeckbereich 13 konisch sich aufweitend abgeschrägt. Auch auf der Außenseite ist eine kurze Abschrägung vorgesehen, die über einen Radius 19 in die Schräge 18 der Aussenoberfläche der Wandung 11 übergeht.
Alle diese Ausführungsformen führen zu einer verbesserten Abscheidung von Ölnebel und Öltröpfchen, verglichen mit dem Stand der Technik.
Figur 9 zeigt Messergebnisse an verschiedenen Vorrichtungen entsprechend der vorliegenden Erfindung. Dabei ist jeweils der gemessene Druckverlust zwischen Druckseite und Saugseite bestimmt, der bei der Abscheidung bestimm- ter Partikelgrößen auftritt bzw. zur Abscheidung derartiger Partikelgrößen erforderlich ist. Je geringer der auftretende Druckverlust zur Abscheidung von Partikeln mit einer bestimmten Partikelgröße ist, desto höher ist die Effizienz des jeweiligen ölabscheidenden Ventils.
In Figur 9 sind Messergebnisse eingetragen für eine Vorrichtung gemäß Figur 1 aus dem Stand der Technik („ohne Kegel ohne Beschichtung"), bei der das saugseitige Ende der Wandungen der Gasdurchtrittsöffnungen nicht kegelförmig abgeschrägt ist und die Federzunge keine Beschichtung aufweist.
Weiterhin sind Messergebnisse mit Vorrichtungen dargestellt, die zusätzlich eine Beschichtung der Federzunge mit 0,4 mm FVMQ. aufweisen, bei der das saugseitige Ende der Wandungen der Gasdurchtrittsöffnungen nicht kegelförmig abgeschrägt ist („ohne Kegel mit Beschichtung") sowie Messergebnisse mit einer Vorrichtung, bei der sowohl die Wandung gemäß Figur 5B kegelförmig abgeschrägt ist, als auch die Federzunge mit einer 0,4 mm dicken Beschichtung aus FVMQ. versehen ist („mit Kegel und Beschichtung").
Es zeigt sich, dass bereits die erfindungsgemäße Beschichtung der Federzunge zu einer starken Verbesserung der Abscheideeffizienz führt. Wird zusätzlich noch das saugseitige Ende der Wandungen der Gasdurchtrittsöffnungen kegelförmig angeschrägt, so wird die Abscheideeffizienz weiter überproportional gesteigert.
Figur 10 zeigt in den Teilfiguren 10A, 10B und 10C drei alternative Ausführungsbeispiele von Federelementen 20 in Aufsicht, wie sie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Einsatz kommen können. Anders als die als Federzungen 21 ausgebildeten Federelemente 20 der vorangehenden Ausführungsbeispiele sind die hier gezeigten Federelemente 20 im Wesentlichen rund ausgebildet. Die Anbindung an den Ventilkörper erfolgt nicht unmittelbar über die Haltearme sondern im die Haltearme umgebenden Randbereich
Das Ausführungsbeispiel der Figur 10A weist dabei drei Haltearme 26a, 26b, 26c auf, die jeweils um 120° zueinander versetzt angeordnet sind und sich spiralförmig erstrecken. Die Haltearme 26a, 26b, 26c sind im Ausführungsbei- spiel der Figur 10A jeweils mit konstanter Breite ausgebildet. Zwischen den Haltearmen 26a, 26b, 26c sind Schlitze bzw. schmale Freisparungen 27a, 27b, 27c ausgebildet, die sich beim Öffnen des Ventils erweitern und beim Schließen des Ventils verengen. Wie in den vorangegangenen Ausführungsbeispie- len bewegt sich das Ventilelement 20 dabei im Wesentlichen parallel zur Ebene des Ventilkörpers.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 10B ist das Ventilelement 20 über vier Haltearme 26a bis 26d und den Randbereich 18 befestigt bzw. zu befestigen. Die Haltearme 26a bis 26d weisen hierbei eine über ihren Verlauf sich ändernde
Breite auf, ebenso wie die Freisparungen 27a bis 27d. Die Haltearme sind rotationssymmetrisch zueinander ausgebildet. Ihre Form kann durch Rotation um 90° oder ein ganzzahliges Vielfaches von 90° um das Drehzentrum ineinander überführt werden.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 10C weist ein verzweigtes Haltearmsystem auf, das hier als ein Haltearm 26 betrachtet wird, da sämtliche Verzweigungen miteinander verbunden sind. Wie in den beiden Ausführungsbeispielen der Figuren 10A und 10B erfolgt die Bewegung des Federelements 20 im Wesent- liehen parallel zur Ebene eines hier nicht gezeigten Ventilkörpers 5.
In Figur 11 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einem Federelement 20 vergleichbar dem der Figur 10A im geöffneten Zustand des Ventils 2 im Schnitt gezeigt. Der Querschnitt ähnelt dabei dem der Figur 4A. Gegenüber der Figur 4 ist der Überstand der Wandungen 11 über die Lage 5a verringert, der gesamte Wandabschnitt 11 konisch zulaufend ausgebildet und kein zylindrischer Abschnitt der Wandung 11 vorgesehen. Das Federelement 20 ist über insgesamt drei Haltearme angebunden, wobei im gezeigten Schnitt nur die beiden Haltearme 26a, 26b zu sehen sind und die Befestigungsbereiche au- ßerhalb des gezeigten Ausschnitts liegen.
In Figur 12 ist in den beiden Teilbildern 12A und 12B eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in Seitenansicht gezeigt, Figur 12A zeigt dabei den geschlossenen Zustand, Figur 12B den geöffneten Zustand des Ventils. Das Federele- ment 20 ist aus einem einseitig vollflächig geschlossenporig
elastomerbeschichten Material, beispielsweise einem Blech, gefertigt, so dass sich die Beschichtung 23 bis an die Ränder des Federelements 20 erstreckt. Anders als in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist das Federelement 20 über nur einen Haltearm 26 am Ventilkörper bzw. der Grundplatte 5 befestigt und damit als Federzunge ausgebildet. Durch die einseitige Befestigung am Befestigungsbereich 25 hebt das als Federzunge 21 ausgebildete Federelement 20 in einer Kippbewegung vom Abdeckbereich 13 ab und gibt diesen - in Abhängigkeit von der Anordnung und dem Abstand der von einem Federelement gemeinsam abgedeckten Durchgangsöffnungen und der Nachgiebigkeit des Federelements und seiner Beschichtung - entweder gleichzeitig oder sukzessive frei. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn hierdurch Schaltzustände der Vorrichtung erreichbar sind, bei denen ein Teil der Durchgangsöffnungen freigegeben ist, während ein anderer Teil der Durchgangsöffnungen noch von dem Federelement 20 verschlossen ist. Auch bei einer derartigen beschichteten Federzunge wird durch die geschlossenporige, elasto- mere Beschichtung die Abscheideleistung des Spalts zwischen der Ventilöffnung und der Federzunge verbessert.
Wesentlich ist hier, wie für die gesamte vorliegende Erfindung also, dass das Federelement derart elastomer beschichtet ist, dass die Abscheideleistung für Ölnebel oder Oltröpfchen an dem Federelement verbessert wird. Dabei muss nicht auf andere Eigenschaften des elastomeren Materials Rücksicht genommen werden, beispielweise dessen dämpfende Eigenschaften auf das Federungsverhalten des Federelementes oder das Schließverhalten des Federelementes, da es bei der vorliegenden Erfindung hierauf nicht ankommt.

Claims

Ansprüche
Vorrichtung (1) zum Abscheiden von Öltröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors mit einem Ventil (2) zur Steuerung des Gasstroms von einer Druckseite (3) zu einer Saugseite (4) des Ölabscheiders,
wobei das Ventil (2) einen Ventilkörper (5) mit mindestens einer Gasdurchtrittsöffnung (10, 10a-10d"') von der Druckseite (3) zur Saugseite (4) des Ventils (2) sowie einen Ventilverschluss zum saugseitigen Verschließen von mindestens einer der Gasdurchtrittsöffnungen (10, 10a-10d"') des Ventilkörpers (5) aufweist,
wobei der Ventilverschluß mindestens ein Federelement (20, 20a, 20b) aufweist, das derart ausgebildet ist, dass mindestens eine der
Gasdurchtrittsöffnungen (10, 10a-10d"') durch das Federelement (20, 20a, 20b) verschließbar ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass zumindest eines der Federelemente (20, 20a, 20b), durch das zumindest eine der Gasdurchtrittsöffnungen (10, 10a-10d"') verschließbar ist, auf der Oberfläche, die der Gasdurchtrittsöffnung (10, 10a- 10d"') zugewandt ist, im Bereich zumindest einer
Gasdurchtrittsöffnung (10, 10a-10d"') mit einem elastischen Werkstoff (33, 33a, 33b) beschichtet ist.
Vorrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (5) mindestens eine Grundplatte (5, 5a, 5b) aufweist, in der mindestens eine Gasdurchtrittsöffnung (10, 10a-10d"') angeordnet ist, wobei mindestens eine der Gasdurchtrittsöffnungen (10, 10a-10d"') in einer radialen Richtung von jeweils einer Wandung (11, IIa, IIb) begrenzt wird, die in Richtung des Federelements (20, 20a, 20b) über die Grundplatte (5, 5a, 5b) übersteht. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einer Gasdurchtrittsöffnung (10, 10a- 10d"') ein Abdeckbereich (13, 13a, 13b) der Wandung (11, IIa, IIb), der unmittelbar dem Federelement (20, 20a, 20b) benachbart ist und sich vom offenen Ende aus über > 1 mm erstreckt, eine Wandstärke von < 1 mm aufweist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einer Gasdurchtrittsöffnung (10, 10a- 10d"') ein Abdeckbereich (13, 13a, 13b) der Wandung (11, IIa, IIb), der unmittelbar dem Federelement (20, 20a, 20b) benachbart ist und sich vom offenen Ende aus über > 0,5 mm erstreckt, eine Wandstärke von < 0,5 mm aufweist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einer Gasdurchtrittsöffnung (10, 10a- 10d"') ein Abdeckbereich (13, 13a, 13b) der Wandung (11, IIa, IIb), der unmittelbar dem Federelement (20, 20a, 20b) benachbart ist und sich vom offenen Ende aus über > 0,1 mm erstreckt, eine Wandstärke von < 0,2 mm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke der Wandung (11, IIa, IIb) in dem Abdeckbereich (13, 13a, 13b) zumindest bereichsweise längs des Umfangsrandes der Durchgangsöffnung derart ausgebildet ist, dass, wenn ein mit dem elastischen Werkstoff (33, 33a, 33b) beschichtetes Federelement (20, 20a, 20b) die Gasdurchtrittsöffnung (10, 10a-10d"') verschließt, das Verhältnis zwischen einerseits a) der Querschnittsfläche der Gasdurchtrittsöffnung (10, 10a-10d"') am offenen Ende der Wandung (11, IIa, IIb) oder b) der Fläche des elastischen Werkstoffs (33, 33a, 33b), die von der Kontaktfläche der Wandung (11, IIa, IIb) mit dem elastischen Werkstoff (33, 33a, 33b) umgrenzt ist und andererseits der Kontaktfläche zwischen der Wandung (11, IIa, IIb) und dem elastischen Werkstoff (33, 33a, 33b) > 5, bevorzugt > 10 und bevorzugt > 50 beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (11, IIa, IIb) in dem Abdeckbereich (13, 13a, 13b) zumindest bereichsweise längs des Umfangsrandes der Durchgangsöffnung eine Kante aufweist mit einem Krümmungsradius (19) von < 1,0 mm, bevorzugt < 0,5 mm, bevorzugt < 0,2 mm, bevorzugt < 0,1 mm.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (11, IIa, IIb) in dem Abdeckbereich (13, 13a, 13b) zumindest bereichsweise längs des Umfangsrandes der Durchgangsöffnung für mindestens eine Gasdurchtrittsöffnung (10, 10a- 10d"') eine Kante aufweist, an der die innere und die äußere Fläche der Wandung (11, IIa, IIb) unter einem Winkel von < 45 °, bevorzugt < 30 °, bevorzugt < 15 ° zusammenlaufen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff (33, 33a, 33b) der Beschichtung (23, 23a, 23b) des Federelements (20, 20a, 20b) aus einem Elastomer, bevorzugt einem der folgenden Materialien Polyacrylat-Kautschuk (ACM), Ethylenacrylat-Kautschuk (AEM), Fluorsilicon-Kautschuk (FVMQ.), Fluor- Kautschuk (FKM), Silicon-Kautschuk (VMQ.), Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO), Perfluor-Kautschuk (FFKM), Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Hydrierter Nitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), Chloropren-Kautschuk (CR), Thermoplastische Elastomere (TPE), sowie Blends und/oder Mischungen aus diesen Werkstoffen besteht oder diese aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff (33, 33a, 33b) der Beschichtung (23, 23a, 23b) des Federelements (20, 20a, 20b) zumindest bereichsweise ein geschlossenporiges Material ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Beschichtung (23, 23a, 23b) von 0,1 bis 1,0 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 1,0 mm, vorzugsweise von 0,35 bis 0,5 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (5) aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus einem Polyamid, insbesondere aus Polyamid 6.6 besteht oder diesen aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Federelemente (20, 20a, 20b) aus Federstahl besteht oder diesen aufweist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eines, mehrere oder alle der Federelemente (20, 20a, 20b) eine Blechstärke von 0,075 bis 0,25 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 0,2 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Federelemente (20, 20a, 20b) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf verschiedenen Federelementen (20, 20a, 20b) Be- schichtungen (23, 23a, 23b) aus jeweils unterschiedlichen Werkstoffen (33, 33a, 33b) und/oder mit unterschiedlichen Materialstärken aufgebracht sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines, mehrere oder alle der Federelemente (20, 20a, 20b) als Federzunge (21, 21a, 21b) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Gasdurchtrittsöffnungen (10, 10a-10d"'), vorzugsweise mindestens zwei von verschiedenen Federelementen (20, 20a, 20b) überdeckte Gasdurchtrittsöffnungen (10, lOa-lOd'"), unterschiedliche Querschnitte ihrer Einlasse und/oder ihrer Auslässe und/oder mittig zwischen ihren Einlassen und ihren Auslässen aufweisen, insbesondere bezüglich der Querschnittsfläche und/oder der Querschnittsform.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer der Gasdurchtrittsöffnungen (10, 10a-10d"') eine Leitgeometrie angeordnet ist, die die durchströmenden Gase in eine Rotation um die axiale Richtung der
Gasdurchtrittsöffnung (10, 10a-10d"') versetzt.
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