WO2018149716A1 - Ölabscheider mit geteilter antriebskammer - Google Patents

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WO2018149716A1
WO2018149716A1 PCT/EP2018/053103 EP2018053103W WO2018149716A1 WO 2018149716 A1 WO2018149716 A1 WO 2018149716A1 EP 2018053103 W EP2018053103 W EP 2018053103W WO 2018149716 A1 WO2018149716 A1 WO 2018149716A1
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WO
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wall
oil separator
partition wall
turbine wheel
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/053103
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Erdmann
Sebastian BRINKER
Francesco Zitarosa
Original Assignee
Reinz-Dichtungs-Gmbh
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Filing date
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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B5/00—Other centrifuges
    • B04B5/12—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/02—Casings; Lids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/06—Fluid drive
    • 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
    • F01M2013/0422—Separating oil and gas with a centrifuge device

Definitions

  • the invention relates to an oil separator for the separation of oil from gaseous media. Furthermore, the invention is directed to a ventilation device with an oil separator according to the invention and an internal combustion engine with an oil separator according to the invention.
  • a separator used in the automotive industry of paramount importance are oil separators. These are mainly used to purify blow-by gases produced in internal combustion engines. Internal combustion engines release blow-by gases into the crankcase due to leakage between pistons, piston rings and cylinder surfaces. There, the blow-by gases in the crankcase take on oil. The blow-by gases also increase the pressure without any further action in the crankcase, which can be avoided by crankcase ventilation. the. In order to avoid that the discharged gas contains an unacceptable amount of oil during this venting, oil separation systems are used. A special challenge in the separation of oil from blow-by gases in modern internal combustion engines is the separation of particularly small fine oil particles, which arise due to an increased medium pressure to increase the thermal efficiency. In addition, stricter oil emission limits require a steady evolution of
  • Oil separation For the separation of oil from gas, in particular active oil separators are used, which have a subdivided into a drive chamber and a deposition chamber housing. Drive chamber and separation chamber are separated from each other by a partition wall. This partition is also referred to below as a radial or first partition.
  • the deposition chamber has, for example, a rotatably arranged separation element.
  • the gas to be purified can be introduced into this separation element, in which the oil is separated from the gas by a deposition mechanism.
  • centrifugal forces are used for the separation, which are caused by rapidly rotating rotors.
  • a hydraulically driven turbine wheel is arranged as a drive element.
  • the turbine wheel is configured such that a drive fluid (hydraulic fluid) can be directed into the turbine wheel.
  • a drive fluid hydroaulic fluid
  • the engine oil can be used as hydraulic fluid.
  • the drive element has a nozzle arranged along its peripheral edge, directed essentially tangentially to the outer peripheral edge of the turbine wheel, as an outlet for the drive fluid.
  • Turbine wheel and separator are connected to each other via a rotatably mounted shaft so that they rotate together.
  • the shaft also passes through the first partition wall.
  • the point at which the shaft passes through the first dividing wall is also referred to below as the wave passage point.
  • a sealing element is present in the first partition wall at the point at which the shaft penetrates the partition wall between the drive chamber and the deposition chamber, ie at the shaft penetration point. This may be, for example, a labyrinth seal. However, it can also simply be a tightly dimensioned sealing gap between the shaft and the radial partition, on which no separate sealing or functional element is introduced.
  • oil separators advantageously also have at least one inlet for the gas to be purified, and at least one outlet for the purified gas and for the separated oil.
  • the gas in the deposition chamber can in turn pick up oil, thereby affecting the oil separation rate.
  • the gas is usually routed back to the engine intake via the gas outlet, more oil is burned or released into the environment. In severe cases, a motor failure is possible.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide an oil separator, which prevents oil cracking of the drive chamber in the deposition chamber in a cost effective and effective manner.
  • an oil separator is to be made available, the little oil from the drive chamber, ie fuel oil, to the first partition between the drive chamber and the deposition chamber, in particular to the point at which the shaft penetrates the first partition, can pass.
  • a ventilation device with such an oil separator and an internal combustion engine with such an oil separator are to be made available.
  • the object is achieved by the oil separator according to claim 1, the venting device according to claim 20 and the internal combustion engine according to claim
  • an oil separator in which adjacent to the turbine wheel and the adjacent housing wall one along the
  • Housing wall and along the peripheral edge of the turbine wheel encircling second partition wall is arranged.
  • at least one slot-like opening running around at least in sections is formed in or on the second partition wall.
  • Longitudinal is to be understood here as meaning that there is a spacing between the relevant elements.
  • Such an oil separator makes it possible, during operation, to dispense the driving fluid emerging from the nozzle of the driving element or the turbine wheel, i. in particular oil, through which pass at least one slot-like opening in or on the second partition wall. As a result, the oil is guided into the region between the housing wall and the second partition wall running along the housing wall. This makes it possible to allow the spray oil and the oil mist to occur predominantly in this area and thus to considerably reduce the contact of the oil with the shaft passage point in the dividing wall between the separation chamber and the drive chamber. As a result, the possibility of oil cracking between separation and drive chamber is significantly reduced. As a result, it is also possible to rotate the separation element at a particularly high speed, thereby enabling a particularly effective separation of the oil, without any possibly arising oil separation
  • Ventilation device used in particular for the venting of a crankcase of an internal combustion engine.
  • the deposition chamber is arranged geodetically above the drive chamber in the installed state of the oil separator.
  • the deposition chamber geodetically below the drive chamber or at the same height, i. next to each other, to arrange.
  • the oil cracking is advantageously restricted by the drive chamber into the deposition chamber by the oil separator according to the invention.
  • a slot-like opening running completely around the turbine wheel is formed in or on the second partition wall. In other words, there is a circumferentially extending around the shaft axis recess in or on the second partition.
  • the oil separator can transfer a particularly large portion of the drive fluid emerging from the nozzle of the drive element into the region between the second partition wall and the housing wall, i. to guide the inside of the housing outer wall, in other words the inside of the housing outer wall of the drive chamber.
  • the proportion of the drive fluid penetrating to the shaft passage point is reduced.
  • the second partition wall is arranged at least in sections or completely between the peripheral edge of the turbine wheel and the adjacent housing wall, so that it extends radially outside the peripheral edge of the turbine wheel. Also the slit-like
  • Opening may be partially or fully radially outside the circumferential run edge of the turbine wheel.
  • peripheral edge of the turbine wheel is at least partially or completely between the housing wall and the second partition wall. This means that embodiments may result in which the turbine wheel protrudes partially or completely into the slot-like opening, that is to say the peripheral edge of the turbine wheel projects into or even extends beyond the slot-like opening. It may be advantageous if the radial distance of the slot-like opening to the axis of rotation is smaller than the radial distance of the slot-like opening to
  • the second partition can also be designed such that along the peripheral edge of the turbine wheel several, advantageously two, three, four or more, separated, for example, by webs, partially circumferential slot-like openings in or on the second
  • the webs can have different shapes.
  • the webs may be formed arcuately outwardly from the - considered in section - plane of the slot, so that in this embodiment, the peripheral edge of the turbine wheel at least partially can project into the slot-like opening without colliding with the webs.
  • the at least one slot-like opening is formed on the second partition between the outer wall of the housing, in particular the drive chamber, and the second partition or in the second partition.
  • the slot-like opening may be at least partially directly adjacent to the second partition, such that the slot-like opening in the axial direction, ie parallel to the axis of rotation of the shaft, bounded on one side by the second partition, on the other side by the first partition is.
  • the slot-like opening can be delimited on at least one side by the second dividing wall, in particular the side of the second dividing wall facing the first dividing wall, and on the other side by the outer wall of the housing.
  • the limitation by the outer wall can be done, for example, if the outer wall has a projection, a projection, a projection or the like.
  • the limitation may be made by the outer wall when the outer wall has a taper, for example, a taper along the axis of rotation of the shaft in the direction of the deposition chamber, so that the outer wall in regions in the axial direction above the second
  • Partition wall and immediately adjacent to the slot-like opening is formed. However, it is not necessary for the housing outer wall to have deviations from its remaining areas in the area of the slot-like opening in order to form, together with the second partition wall, the at least one slot-like opening.
  • the second partition wall between the second partition wall and the outer wall of the housing forms a settling chamber for the hydraulic fluid.
  • This area is advantageously largely separated from dynamic influences, in particular the influence of the rotating shaft, so that it is possible to reduce the proportion of foamed hydraulic fluid in the settling space.
  • the area of the drive space surrounded by the second partition undergoes reassurance.
  • the calming room has a
  • the process is located at a point of the oil separator which, during operation or in the installed state, is located in a geodetically deeper position than the radial first partition wall and / or the drive element and / or at least a majority of the second partition.
  • the process is in the installed state at the geodetically lowest point of the drive chamber and / or the oil separator.
  • the opening of the drain can advantageously be round, wherein the diameter of the drain is advantageously larger than the shaft diameter. But other geometric shapes are possible.
  • the feed for the run i. an area adjacent to the outlet of the oil separator, in particular optionally the calming chamber, formed spirally.
  • the hydraulic fluid can thus be passed via the inlet for the process via an at least partially circular, advantageously inclined path in the direction of the sequence.
  • the process can continue in a nozzle or fluid channel formed adjacent to the outlet.
  • the settling chamber has a drain for hydraulic fluid in a region of the drive chamber adjacent to the settling chamber or a drain for hydraulic fluid through the outer wall of the housing to the outside.
  • the hydraulic fluid can be suitably forwarded inside or outside of the oil separator.
  • the oil can be conducted to an oil sump or hydraulic fluid sump, an oil sump or hydraulic fluid sump, to points to be cooled and / or to lubrication points.
  • a region of the drive chamber adjacent to the settling chamber can also have a drain for hydraulic fluid in the settling chamber.
  • hydraulic fluid collected in the drive chamber can be conducted into the settling chamber.
  • Drive element escaping hydraulic fluid is not passed directly into the settling chamber, but collects in the drive chamber or flows directly from the drive chamber. A drain then allows the proper guidance of the hydraulic fluid.
  • the calming space and the area adjacent the reassurance area of the drive chamber can have separate processes for hydraulic fluid.
  • the hydraulic fluid streams may optionally be directed to different locations for cooling or lubrication and that, optionally, cooling of the oil is more efficiently possible due to the increased surface area of the fluid stream.
  • the two hydraulic fluid streams are combined after the processes, so that the separate processes are used in particular for accelerated oil removal.
  • the second partition is spaced from the outer wall of the housing, in particular the drive chamber, and along the peripheral edge of the turbine wheel circumferentially spaced, in particular evenly spaced, formed to the outer wall of the housing.
  • the second partition extends in a direction perpendicular to the direction of rotation in one or both directions to a) to the outer wall of the
  • Housing in particular the drive chamber, and / or b) to the shaft and / or c) to a shaft bearing and / or d) to an inner wall of the housing.
  • the second partition in one or both directions a) axially or radially to the outer wall of the housing and / or b) radially to the shaft and / or c) radially to the shaft bearing and / or d) to an inner wall of the housing, in particular Drive chamber, extend.
  • An internal wall of the housing may for example be a dome in the drive chamber, which extends to the shaft bearing and this carries.
  • the second partition wall advantageously has at least sections which effect a separation between the settling space and the remaining drive space.
  • the second partition can also have portions which adjoin the outer wall of the housing, the shaft or the shaft bearing and thereby act as a positioning aid and / or for sealing.
  • the shape of the partition may be at least partially conical or cylindrical.
  • the shape of the partition can also be composed of a plurality of sections, which are conical or cylindrical. The sections may have different dimensions. These sections can be made in one piece or as separate components joined together.
  • the partition can also contain two sections, which are cylindrical and have different diameters from each other. These sections can advantageously also be arranged coaxially. Serve the coaxial portions only the separation between the calming space and the rest of the drive space, so advantageously the coaxial portions are offset in particular in the axial direction to each other.
  • coaxial sections also have sections which serve for positioning on the housing wall, on the shaft or on the shaft bearing, they can also be arranged coaxially with one another without axial displacement.
  • the lateral surfaces of these cylinders can thereby in longitudinal section, i. in section parallel to the axis of rotation of the cylinders, viewed as overlapping, i. viewed in longitudinal section, one of the hollow cylinders is at least partially disposed within the other hollow cylinder.
  • the cylinders can advantageously be connected together in a region which forms the base or the bottom or the top surface or the lid of one of the cylinders.
  • the second partition has at least one region which extends directly adjacent to the wall of the housing, in particular the drive chamber, advantageously sealingly to this wall.
  • the lateral surface of the cylindrical section can run directly adjacent to a wall of the drive chamber.
  • This wall may be both the inside of an outer wall of the housing as well as a wall which does not form an outer wall, but for example a part of the shaft bearing.
  • the dividing wall is formed in one piece, but it can also have two half-shells or several partial shells, which che radial sections of the cone or cylinder shape span. As a result, a particularly simple production is possible.
  • the distance D need not be constant, it can vary in particular in the circumferential direction. In addition, the distance D may differ depending on the design size and required performance of the oil separator.
  • the slot-like opening or openings in the drive chamber can have a width B of 2 mm ⁇ B ⁇ 10 mm, advantageously 2 mm ⁇ B ⁇ 5 mm.
  • the width B may vary in the axial direction.
  • the distribution and guidance of the hydraulic fluid can be further controlled if the second partition has guide elements, in particular webs, for guiding the hydraulic oil on one or both of its sides.
  • the proportion of hydraulic fluid reaching the shaft passage parts in the radial dividing wall can be further reduced by such developments. It also creates a way to control how fast the hydraulic fluid gets to the drain of the oil separator and how much hydraulic fluid is in the drive chamber on average. As a result, the amount of hydraulic fluid necessary for the operation according to the invention can be reduced.
  • the peripheral edge of the turbine comprises only the part of its end faces, which lies radially outside the nozzle exit region, and the outer peripheral edge.
  • oil separators according to the invention are given below. ben.
  • the same or similar reference symbols designate the same or similar elements, so that their explanation may not be repeated.
  • non-essential features are described for the invention. These are in addition to the features provided according to claim 1 further optional and advantageous features. These can be used in combination according to the invention in itself or in combination with further such features in the respective example or also with other such features in other examples.
  • FIG. 3 is a schematic representation of another oil separator according to the invention with crankcase in cross section.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of an oil separator according to the invention with the region of the second dividing wall formed immediately adjacent to the inside of an outer wall of the drive chamber;
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of a further oil separator according to the invention with the region of the second dividing wall formed immediately adjacent to the inner wall of the drive chamber; a longitudinal section of another oil separator according to the invention with a cylindrical second partition wall; a longitudinal section of another oil separator according to the invention with a cylindrical second partition in a small format; and 8 shows a longitudinal section of a further oil separator according to the invention with a cylindrical region and an area formed on walls of the drive chamber.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section of an oil separator 1 in the prior art, i. a section parallel to the longitudinal axis of the shaft of the oil separator 1.
  • the oil separator comprises a housing 11 which has two housing halves 12a, 12b. Within the housing 11, a partition wall 2 is arranged, which is located between a drive chamber 4 and a deposition chamber 3 and which divides the interior into the drive chamber 4 and the deposition chamber 3.
  • the oil separator 1 On the side facing away from the drive chamber 4, the oil separator 1 has an inlet 14 for blow-by gas to be cleaned.
  • the inlet 14 includes an inlet port 14a, an inlet guide 14b, and an inlet transition region 14c.
  • the gas to be cleaned enters through the inlet port 14a and the inlet guide 14b such that a partial flow passes directly to the inlet transition region 14c and another partial flow passes through the ball bearing 22 to the gas entry point 14d and from these two locations, respectively into the rotor.
  • the inlet transition region 14c is an opening which is arranged on the end of the separation chamber 3 facing away from the drive chamber 4 and immediately adjacent thereto.
  • the inlet guide 14b is a channel connecting the inlet port 14a and the inlet transition portion 14c with each other.
  • the oil separator 1 has an outlet 15 for purified gas.
  • the outlet 15 has an outlet transition region 15c, an outlet guide 15b and an outlet port 15a.
  • the outlet transition region 15 c is an opening, which is arranged immediately adjacent to the deposition chamber 3, on the longitudinal side la of the oil separator 1.
  • the outlet guide 15b connects the outlet transition region 15c and the outlet port 15a with each other.
  • the longitudinal extent of the outlet guide 15b runs for the most part parallel and adjacent to the longitudinal side 1a of the oil separator 1.
  • the oil separator 1 has a rotatably mounted frustoconical oil separation element 51 with a disk stack 511 not shown in detail here.
  • the Olabscheideelement 51 is disposed on a shaft 52 which is located within the housing 11. This shaft is in the housing 11 by means of a ball bearing 22, which on
  • Abscheidehuntness end of the shaft 52 is arranged, and a sliding bearing 23, which is arranged at the drive chamber end of the shaft 52, stored.
  • the shaft 52 passes through the partition wall 2.
  • a hydraulically driven turbine wheel 53 is arranged as a drive element on the shaft 52.
  • This turbine wheel comprises a nozzle 531, which is offset slightly inwardly along the peripheral edge 532 of the turbine wheel 53, opposite the outer peripheral edge 533, substantially tangentially directed to the outer peripheral edge 533 of the turbine wheel 53 and serves as an outlet for the hydraulic fluid or drive fluid.
  • a spiral bottom 41b is provided, which opens into a drain 41 for oil.
  • the spiral bottom 41b is schematically represented by a curved line 41c, which denotes the joint of the bottom 41b with the housing outer wall 131, which extends on both sides of the axis of rotation of the shaft 52 and axially thereto.
  • blow-by gas to be cleaned can be conducted into the oil separator and reaches the intermediate spaces between the individual disks of the frusto-conical disk stack 511.
  • the rotation of the oil separator 51 exposes the blow-by gas to a high centrifugal force , As a result, the gas is directed towards the inside of the
  • the thus cleaned blow-by gas is discharged from the oil separator 1 via the outlet 15, while the separated oil can be discharged via another channel, not shown here.
  • crankcase 18 with oil sump 16 including dark oil 17 is shown schematically.
  • the bottom 18a of the crankcase 18 is the geodetically lowest arranged component of the representation and forms the "lower" side of the crankcase 18.
  • a gas line 141 extends to the inlet 14 of the crankcase 18.
  • Oil separator 1 which geodetically higher than the crankcase 18 ange- is orders.
  • the inlet 14 is arranged on the upper side of the oil separator 1, coaxial with the shaft 52 of the oil separator 1.
  • Perpendicular to the longitudinal axis of the oil separator 1 extends in the upper region of the oil separator 1, an outlet 15 for purified gas.
  • In the drive chamber 4 of the oil separator 1 is schematically a second, parallel to
  • the partition wall 43 has a slot-like opening 42, which is executed at the level of the turbine wheel 53.
  • a calming chamber 45 extends on the side remote from the turbine wheel 53 of the second partition 43 to the outer wall of the housing 11.
  • a drain 41 is arranged, adjacent to which the housing 11 forms a funnel-shaped portion 41 a.
  • a rectangular oil line 411 extends up to the crankcase 18.
  • a first oil line 536 extends vertically and straight from the mirror of the oil sump 16 to a pump 19 shown schematically , just shaped second oil line 535, which runs perpendicular to the first oil line 536 and extends to the turbine wheel 53 in the oil separator 1 out.
  • Blow-by gases within the crankcase 18 can be conducted into the oil separator 1 by means of the gas line 141.
  • the purified gas is discharged via the outlet 15.
  • the separated oil is collected together with drive oil for the turbine wheel 53 in the region of the drain 41 and fed via the oil line 411 back into the oil sump 16.
  • Oil 17 from the oil sump 16 can be conducted by means of a pump 19 shown schematically via lines 535, 536 in the turbine wheel 53 in the oil separator 1. There, a torque is exerted by the flow and the rotor 5 of the oil separator 1 is driven.
  • the oil 17 When the oil 17 exits the nozzle 531 (see Figures 4 to 8) of the turbine wheel 53, the oil 17 is passed through a schematically illustrated slot-like opening 42, which is located within a second partition wall 43. As a result, the oil 17 can enter a settling chamber 45.
  • the settling chamber 45 serves in particular to calm the oil in the actual drive chamber 4 separated by the second dividing wall 43.
  • the shaft 52 of the oil separator 1 is arranged to extend parallel to the mirror of the oil sump 16 in this embodiment, so that the drive chamber 4 and the deposition chamber 3 geodetically same height are arranged.
  • the inlet 14, the rotor 5, the frusto-conical oil separator 51 with disk stack 511, the first partition 2 and the second partition 43 are also rotated by 90 ° as compared with the embodiment of FIG.
  • the deposition chamber 3 has an opening 20 on the geodesic lower side, through which separated oil 17 can escape and be led to a drain 41.
  • the oil separator 1 is in this embodiment within the crankcase 18, adjacent to the upper, i. the mirror of the oil sump 16 opposite side of the crankcase 18 is arranged.
  • the drain 41 is located at the lowest geodesic point of the oil separator 1, wherein above the drain 41 extends a region 41 a, which is composed of coaxially arranged cylindrical and funnel-shaped sections.
  • the oil line 411 adjoining the outlet 41 runs straight down to the oil sump 16. About half way between the mirror of the oil sump 16 and the outlet 41 there is a branch 411b with an adjoining vent line for gas in the oil 17.
  • the channel 141 ' extends substantially parallel to the mirror of the oil sump 16, the channel walls 141a' three projections 141b 'which point perpendicular to the channel wall 141a' into the interior of the channel 141 '.
  • the gas from the crankcase 18 is diverted substantially meandering around these projections 141b ', resulting in an impact deposition of oil in the gas before it reaches the inlet 14 of the oil separator 1.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of an oil separator 1 according to the invention, which shows the oil separator 1 from the prior art in FIG. 1 according to the invention. ter say.
  • a second partition wall 43 is formed, which runs along the housing outer wall 131 and along the turbine wheel 53 and is disposed between the peripheral edge of the turbine wheel 53 and the housing wall 13.
  • the partition wall 43 includes a first cylindrical portion 48 of smaller diameter in the form of a pot, the pot bottom 48 a at the end of the cylinder 48 facing away from the deposition chamber 3 extending radially to the axis of rotation of the shaft 52 and this is arranged circumferentially, and a second cylindrical portion 49 larger diameter in the form of a pot, the bottom of the pot 49a at the end of the cylinder 49 facing away from the deposition chamber 3 extending radially to the axis of rotation of the shaft and this is arranged circumferentially.
  • Both cylindrical portions 48, 49 extend coaxially with the shaft 52, wherein the first cylindrical portion 48 is formed radially closer to the turbine wheel 53 than the second cylindrical portion 49.
  • the diameter of the first cylindrical see section 48 is slightly larger than the diameter of the turbine wheel
  • the partition wall 43 forms by its shape a calming chamber 45 between the lateral surface of the first cylindrical portion 48 and the housing outer wall 131 from. Now in the partition wall 43 at the height of the nozzle 531 of the turbine wheel 53 circumferentially a slot-like opening 42 in the second partition wall 43, in the circumferential surface of the first cylindrical portion 48, is formed.
  • the lateral surface of the first cylindrical section 48 is subdivided into a region 43a of the second partition wall 43, which is arranged circumferentially around the rotation axis of the shaft 52 between the first partition wall 2 and the turbine wheel 53; a further portion 43c, which is formed orthogonal to the rotation axis of the shaft 52, above the peripheral edge 532 of the turbine wheel 53; and a further portion 43b which is formed substantially concentrically circumferentially about the rotation axis of the shaft 52, extending from the turbine wheel 53 into the drive chamber 4. Oil exiting the nozzle 531 may pass through the slot-like opening 42 into the area 45a between the housing outer wall 131 and the second partition wall 43, which is the settling chamber 45.
  • openings 44 are formed, which Outflow from the settling chamber 45 in the region 45b of the drive chamber 4, which is adjacent to the settling chamber 45 form.
  • a region 46 adjoining the region of the dividing wall 43 provided with openings 44 forms the lateral surface of the second cylindrical section 49 and, in the embodiment shown here, is arranged directly adjacent to the housing outer wall 131, 131a. This area 46 is not used for clamping the calming space, but as a positioning and mounting aid.
  • a spiral bottom 41b is provided, which opens into the drain 41, via which separated oil is discharged from the settling chamber 45.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of a further oil separator 1 according to the invention.
  • a second partition wall 43 is likewise formed, which is located between the turbine wheel 53 and the housing wall
  • the partition 43 includes a first cylindrical portion 48 of larger diameter and a second cylindrical portion 49 smaller
  • Diameter which are both coaxial with the shaft 52, wherein the first cylindrical portion 48 is formed closer to the first partition wall 2 than the second cylindrical portion 49.
  • the diameter of the first cylindrical portion 48 is slightly larger than the diameter of the turbine wheel 53 and is about the same half the diameter of the housing 11.
  • no area is arranged directly adjacent to the housing outer wall 131, 131 a, but the lateral surface of the second cylindrical portion 49 is immediately adjacent to an inner wall 132 a of the drive chamber, i. an inner wall 132 of the housing 11, which is located adjacent to the axis of rotation of the shaft 52 and - as in the other embodiments - is formed as a dome, at its first partition 2 facing the end of the sliding bearing 23 is mounted.
  • the embodiment also has a settling chamber 45, which between the lateral surfaces of the cylindrical portions 48, 49 and the
  • FIG. 6 shows a longitudinal section of a further embodiment of an oil separator according to the invention.
  • this embodiment differs from the preceding embodiments in that the second partition wall 43 is of cylindrical design with a constant cylinder diameter.
  • the shape of the partition wall 43 is therefore described by a single cylindrical portion 48 which is coaxial with the shaft 52.
  • the diameter of the cylindrical portion 48 is slightly larger than the diameter of the turbine wheel 53 and is equal to about half the diameter of the housing 11.
  • the area of the second partition wall 43, in which the openings 44 are formed, which form a drain from the inner region of the drive chamber 4 into the settling chamber 45, is formed within the area of constant diameter.
  • the oil from the inner region of the drive chamber 4 is guided together with the oil from the settling chamber 45 via the spiral-shaped region 41b to the outlet 41.
  • the second partition wall 43 extends in a cylinder-shaped manner through the entire drive chamber 4.
  • this embodiment differs from the preceding ones in that in the illustrated cross section on the left side of the second partition 43 at the height of the turbine 53 no slit-like opening is present, but a web 60.
  • a slot-like opening 42 can be seen in the illustrated cross section only on the right side of the second partition 43.
  • the slot-like opening 42 extends in this embodiment so not circumferential, but in sections.
  • the figure is simplified, the representation of further openings 44 in the visible rear area of the second partition 43 has been omitted.
  • FIG. 7 shows a longitudinal section of a further embodiment of an oil separator according to the invention.
  • the second partition 43 is also formed in this embodiment by a single cylindrical portion 48 which is coaxial with the shaft 52.
  • the diameter of the cylindrical portion 48 is slightly smaller than the diameter of the
  • Turbine wheel 53 is slightly less than half the diameter of the 11.
  • the peripheral edge of the turbine wheel 53 protrudes beyond the slot-like opening 42, further reducing the risk of oil rebounding through the opening 42 into the drive chamber 4 and thereby further reducing the risk of oil rupture over the shaft passageway from the previous embodiments
  • This embodiment differs from the preceding embodiments additionally in that the height of the cylindrical portion 48 is substantially less than in the previous examples.
  • the second dividing wall 43 therefore extends from the first dividing wall 2 into only a part of the drive chamber 4, the height of the cylindrical dividing wall, ie the extent parallel to the axis of rotation of the shaft 52, being less than half the longitudinal extent, ie the extent parallel to Rotation axis of the shaft 52, the drive chamber 4.
  • FIG. 8 shows the longitudinal section of another embodiment of a Olabscheiders invention, wherein the second partition 43 between the peripheral edge of the turbine wheel 53 and the housing wall thirteenth is arranged.
  • this embodiment differs from the preceding embodiments in that the second partition wall 43 is integrally integrated in the lower housing half 12b.
  • the slit-like opening 42 is formed between the first partition wall 2 and the second partition wall 43, resulting in a larger width of the slit-like opening 42 as compared with the above-described embodiments.
  • 131a of the housing 11 along the inside 47 of the housing outer wall 131 131a circumferential, spiral-shaped drain rib 47a attached, which facilitates the removal of the drive oil on the inside 47 of the housing outer wall 131, 131a .
  • the drainage rib 47a creates circumferential visible edges 47b in FIG. 8 (ie 47b itself does not provide

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Olabscheider zur Abscheidung von Öl aus gasförmigen Medien. Weiterhin richtet sich die Erfindung auf eine Entlüftungsvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Olabscheider und einen Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Olabscheider.

Description

Ölabscheider mit geteilter Antriebskammer
Die Erfindung betrifft einen Ölabscheider zur Abscheidung von Öl aus gasförmigen Medien. Weiterhin richtet sich die Erfindung auf eine Entlüftungsvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Ölabscheider und einen Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Ölabscheider.
Zur Abscheidung von in Gasen befindlichen Partikeln in festem oder flüssigem Zustand werden verschiedene Arten von Abscheidevorrichtungen verwendet. Eine in der Automobilindustrie verwendete Abscheidevorrichtung von übergeordneter Bedeutung stellen Ölabscheider dar. Diese werden vor allem eingesetzt, um bei Verbrennungsmotoren entstehende Blow-by-Gase zu reinigen. Bei Verbrennungsmotoren entweichen durch Leckage zwischen Kolben, Kolbenringen und Zylinderlaufflächen Blow-by-Gase in das Kurbelgehäuse. Dort nehmen die Blow-by-Gase im Kurbelgehäuse befindliches Öl auf. Durch die Blow-By-Gase steigt zudem ohne weitere Maßnahmen im Kurbelgehäuse der Druck an, dies kann durch eine Kurbelgehäuseentlüftung vermieden wer- den. Um bei dieser Entlüftung zu vermeiden, dass das abgeführte Gas unzulässig viel Öl enthält, werden Ölabscheidesysteme eingesetzt. Eine besondere Herausforderung beim Abscheiden von Öl aus Blow-by-Gasen in modernen Verbrennungsmotoren liegt in der Abscheidung von besonders kleinen Fein- ölpartikeln, welche aufgrund eines erhöhten Mitteldruckes zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades entstehen. Zusätzlich erfordern strikter werdende Ölemissionsgrenzwerte eine stetige Weiterentwicklung von
Ölabscheidesystemen. Zur Abtrennung von Öl aus Gas werden insbesondere aktive Ölabscheider eingesetzt, welche ein in eine Antriebskammer und eine Abscheidekammer unterteiltes Gehäuse aufweisen. Antriebskammer und Abscheidekammer sind dabei durch eine Trennwand voneinander separiert. Diese Trennwand wird im Folgenden auch als radiale oder erste Trennwand bezeichnet.
Die Abscheidekammer weist beispielsweise ein drehbar angeordnetes Abscheideelement auf. Das zu reinigende Gas kann in dieses Abscheideelement eingeleitet werden, in welchem durch einen Abscheidemechanismus das Öl aus dem Gas abgeschieden wird. Üblicherweise werden zur Abscheidung Fliehkräfte genutzt, welche durch schnell drehende Rotoren hervorgerufen werden.
In der Antriebskammer ist ein hydraulisch angetriebenes Turbinenrad als Antriebselement angeordnet. Das Turbinenrad ist derart ausgestaltet, dass ein Antriebsfluid (Hydraulikfluid) in das Turbinenrad geleitet werden kann. Insbesondere kann das Motoröl als Hydraulikfluid eingesetzt werden. Zudem weist das Antriebselement eine längs seines Umfangsrandes angeordnete, im Wesentlichen tangential zum Außenumfangsrand des Turbinenrades gerichtete Düse als Auslass für das Antriebsfluid auf.
Turbinenrad und Abscheideelement sind über eine drehbar gelagerte Welle miteinander so verbunden, dass sie gemeinsam drehen. Die Welle tritt auch durch die erste Trennwand hindurch. Diejenige Stelle, an welcher die Welle durch die erste Trennwand hindurchtritt, wird im Folgenden auch als Wellen- durchtrittsstelle bezeichnet. Wird das Antriebsfluid durch das Turbinenrad geleitet, so wird ein Drehmoment auf das Turbinenrad und die damit verbundene Welle ausgeübt, wodurch die Welle samt verbundenem Abscheideele- ment angetrieben wird. Herkömmlich ist ein Dichtungselement in der ersten Trennwand an derjenigen Stelle vorhanden, an welcher die Welle die Trennwand zwischen Antriebskammer und Abscheidekammer durchdringt, d.h. an der Wellendurch- trittsstelle. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Labyrinthdichtung handeln. Es kann sich aber auch einfach um einen eng bemaßten Dichtspalt zwischen Welle und radialer Trennwand handeln, an welchem kein gesondertes Dicht- oder Funktionselement eingeführt ist.
Daneben weisen derartige Ölabscheider vorteilhaft ebenfalls zumindest einen Einlass für das zu reinigende Gas auf, sowie zumindest jeweils einen Auslass für das gereinigte Gas und für das abgeschiedene Öl.
Im Betrieb herrscht eine leichte Druckdifferenz zwischen Antriebskammer und Abscheidekammer, wobei der höhere Druck in der Abscheidekammer vorliegen sollte.
Bei derartigen herkömmlichen Ölabscheidern besteht jedoch die Gefahr, dass sich im Betrieb die Druckdifferenz zwischen Antriebs- und Abscheidekammer ändert. Insbesondere kann das Abscheideelement im rotierenden Zustand als Strömungsmaschine wirken und dadurch eine Druckdifferenz im Ölabscheider hervorrufen. Dadurch kann auch der Druck in der Abscheidekammer unter den Druck in der Antriebskammer sinken. Dies kann auch durch andere Faktoren, beispielsweise motorinterne Druckverluste, hervorgerufen werden. Nun befindet sich in der Antriebskammer aufgrund des dort befindlichen Antriebselementes samt Düse in der Regel Sprühöl sowie Ölnebel. Durch eine Druckdifferenz kann es daher im Bereich der Wellendurchtrittsstelle in herkömmlichen Ölabscheidern zu einem Ölreißen von der Antriebskammer hin in die Abscheidekammer kommen.
Wenn Öl auf diese Weise in die Abscheidekammer gelangt, kann das in der Abscheidekammer befindliche Gas wiederum Öl aufnehmen, wodurch die Ölabscheiderate beeinträchtigt wird. Da das Gas üblicherweise über den Auslass für das Gas wieder in den Ansaugtrakt des Motors geleitet wird, wird vermehrt Öl verbrannt oder in die Umgebung abgegeben. In schwerwiegenden Fällen ist auch ein Motorausfall möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ölabscheider zu schaffen, der ein Ölreißen von der Antriebskammer in die Abscheidekammer auf kostengünstige und effektive Art und Weise verhindert. Insbesondere soll dabei ein Olabscheider zur Verfügung gestellt werden, der wenig Öl von Seiten der Antriebskammer, d.h. Treiböl, zu der ersten Trennwand zwischen Antriebskammer und Abscheidekammer, insbesondere zu der Stelle, an welche die Welle die erste Trennwand durchdringt, gelangen lässt. Weiterhin sollen eine Entlüftungsvorrichtung mit einem derartigen Olabscheider und ein Verbrennungsmotor mit einem derartigen Olabscheider zur Verfügung gestellt werden.
Die Aufgabe wird durch den Olabscheider nach Anspruch 1, die Entlüftungs- Vorrichtung nach Anspruch 20 sowie den Verbrennungsmotor nach Anspruch
21 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ölabschei- ders werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Olabscheider beansprucht, in welchem benachbart zu dem Turbinenrad und der benachbarten Gehäusewand eine längs der
Gehäusewand und längs des Umfangsrandes des Turbinenrades umlaufende zweite Trennwand angeordnet ist. Dabei ist längs des Umfangsrandes des Turbinenrades mindestens eine zumindest abschnittsweise umlaufende schlitzartige Öffnung in oder an der zweiten Trennwand ausgebildet.„Längs" ist hier so zu verstehen, dass ein Abstand zwischen den betreffenden Elementen vorhanden ist.
Ein solcher Olabscheider ermöglicht es, im Betrieb das aus der Düse des Antriebselementes bzw. des Turbinenrades austretende Antriebsfluid, d.h. ins- besondere Öl, durch die mindestens eine schlitzartige Öffnung in der oder an der zweiten Trennwand hindurchzuleiten. Dadurch wird das Öl in den Bereich zwischen der Gehäusewand und der längs der Gehäusewand verlaufenden zweiten Trennwand geführt. Es gelingt dadurch, das Sprühöl sowie den Ölne- bel vorwiegend in diesem Bereich auftreten zu lassen und somit den Kontakt des Öls mit der Wellendurchtrittsstelle in der Trennwand zwischen Abscheide- und Antriebskammer erheblich zu reduzieren. Dadurch wird auch die Möglichkeit zum Ölreißen zwischen Abscheide- und Antriebskammer deutlich reduziert. Hierdurch ist es auch möglich, das Abscheideelement mit besonders hoher Drehzahl zu rotieren und dadurch eine besonders wirkungsvolle Ölab- Scheidung zu ermöglichen, ohne dass eine gegebenenfalls entstehende
Druckverringerung in der Abscheidekammer ein Ölreißen und damit das Risiko einer Beeinträchtigung der Ölabscheiderate oder eines Motorausfalls hervorruft.
Die eingangs beschriebene Aufgabe wird zudem gelöst durch eine Entlüf- tungsvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Olabscheider. Dabei wird die
Entlüftungsvorrichtung insbesondere für die Entlüftung eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors genutzt.
Zudem wird die eingangs beschriebene Aufgabe durch einen Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Olabscheider oder einer erfindungsge- mäßen Entlüftungsvorrichtung gelöst.
Vorteilhafterweise ist im verbauten Zustand des Ölabscheiders die Abscheidekammer geodätisch oberhalb der Antriebskammer angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, die Abscheidekammer geodätisch unterhalb der Antriebskam- mer oder auf gleicher Höhe, d.h. nebeneinander, anzuordnen. Unabhängig von der konstruktiven Ausführungsform wird das Ölreißen von der Antriebskammer in die Abscheidekammer durch den erfindungsgemäßen Olabscheider vorteilhaft eingeschränkt. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist längs des Umfangsrandes des Turbinenrades eine vollständig um das Turbinenrad umlaufende schlitzartige Öffnung in oder an der zweiten Trennwand ausgebildet. Mit anderen Worten befindet sich eine umlaufend um die Wellenachse verlaufende Aussparung in oder an der zweiten Trennwand. Hierdurch vermag der Olabscheider einen besonders großen Anteil des aus der Düse des Antriebselementes austretenden Antriebsfluides in den Bereich zwischen der zweiten Trennwand und der Gehäusewand, d.h. der Innenseite der Gehäuseaußenwand, mit anderen Worten der Innenseite der Gehäuseaußenwand der Antriebskammer, zu leiten. Dadurch wird der zur Wellendurchtrittsstelle vordringende Anteil des An- triebsfluides reduziert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die zweite Trennwand zumindest abschnittsweise oder vollständig zwischen dem Umfangsrand des Turbinenrades und der benachbarten Gehäusewand angeordnet, sodass sie dort radial au- ßerhalb des Umfangsrandes des Turbinenrades verläuft. Auch die schlitzartige
Öffnung kann abschnittsweise oder vollständig radial außerhalb des Umfangs- randes des Turbinenrades verlaufen. Derartige Ausführungsformen bringen den Vorteil eines geringen Montageaufwands des Olabscheiders mit sich.
Ebenfalls ist es in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung möglich, dass sich der Umfangsrand des Turbinenrades zumindest abschnittsweise oder auch vollständig zwischen der Gehäusewand und der zweiten Trennwand befindet. Dies bedeutet, dass sich also Ausführungsformen ergeben können, bei denen das Turbinenrad abschnittsweise oder vollständig in die schlitzartige Öffnung hineinragt, also der Umfangsrand des Turbinenrades in die schlitzar- tige Öffnung hinein- oder gar über diese hinausragt. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn der radiale Abstand der schlitzartigen Öffnung zur Rotationsachse kleiner ist als der radiale Abstand der schlitzartigen Öffnung zur
Gehäusewand. In solchen Ausführungsformen ist das Risiko des Ölreißens über die Wellendurchtrittsstelle gegenüber den vorhergehenden Ausfüh- rungsbeispielen weiter reduziert.
Die zweite Trennwand kann auch derart ausgeführt sein, dass längs des Um- fangsrandes des Turbinenrades mehrere, vorteilhafterweise zwei, drei, vier oder mehr, voneinander getrennte, beispielsweise durch Stege getrennte, abschnittsweise umlaufende schlitzartige Öffnungen in oder an der zweiten
Trennwand ausgebildet sind. Die Stege können verschiedene Formen aufweisen. Beispielsweise können die Stege bogenförmig nach außen aus der - im Schnitt betrachteten - Ebene des Schlitzes verformt ausgebildet sein, sodass auch in dieser Ausführungsform der Umfangsrand des Turbinenrades zumin- dest abschnittsweise in die schlitzartige Öffnung hineinragen kann, ohne mit den Stegen zu kollidieren. Durch eine derartige Weiterbildung ist die Möglichkeit geschaffen, die zweite Trennwand samt schlitzartiger Öffnungen aus einem Stück auszubilden. Dadurch kann die Montage des Olabscheiders vereinfacht und die mechanische Festigkeit des Olabscheiders erhöht werden. Dabei beträgt der Gesamtanteil der Öffnungen relativ zum Umfang vorteilhafterweise mindestens 60%, besonders vorteilhafterweise mindestens 75%.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die mindestens eine schlitzartige Öffnung an der zweiten Trennwand zwischen der Außenwand des Gehäuses, ins- besondere der Antriebskammer, und der zweiten Trennwand oder in der zweiten Trennwand ausgebildet. Ebenso kann die schlitzartige Öffnung sich zumindest bereichsweise unmittelbar benachbart zu der zweiten Trennwand befinden, derart, dass die schlitzartige Öffnung in axialer Richtung, d.h. parallel zur Rotationsachse der Welle, auf einer Seite durch die zweite Trennwand, auf der anderen Seite durch die erste Trennwand begrenzt ist.
Ebenso ist es möglich, dass die schlitzartige Öffnung zumindest bereichsweise auf einer Seite durch die zweite Trennwand, insbesondere die der ersten Trennwand zugewandte Seite der zweiten Trennwand und auf der anderen Seite durch die Außenwand des Gehäuses begrenzt wird. Die Begrenzung durch die Außenwand kann beispielsweise erfolgen, wenn die Außenwand einen Vorsprung, eine Auskragung, einen Überstand oder dergleichen aufweist. Ebenso kann die Begrenzung durch die Außenwand erfolgen, wenn die Außenwand eine Verjüngung aufweist, beispielsweise eine Verjüngung entlang der Rotationsachse der Welle in Richtung der Abscheidekammer, sodass die Außenwand bereichsweise in axialer Richtung oberhalb der zweiten
Trennwand und unmittelbar benachbart zur schlitzartigen Öffnung ausgebildet ist. Es ist jedoch nicht notwendig, dass die Gehäuseaußenwand im Bereich der schlitzartigen Öffnung Abweichungen von ihren übrigen Bereichen aufweist, um mit der zweiten Trennwand zusammen die mindestens eine schlitz- artige Öffnung auszubilden.
Bevorzugt bildet die zweite Trennwand zwischen der zweiten Trennwand und der Außenwand des Gehäuses einen Beruhigungsraum für das Hydraulikfluid aus. Dieser Bereich ist vorteilhaft weitestgehend von dynamischen Einflüssen, insbesondere dem Einfluss der rotierenden Welle getrennt, sodass es gelingt, den Anteil von aufgeschäumtem Hydraulikfluid in dem Beruhigungsraum zu reduzieren. Ebenso erfährt der von der zweiten Trennwand umgebene Bereich des Antriebsraums eine Beruhigung. Zur weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Beruhigungsraum einen
Ablauf für Hydraulikfluid auf. Hierdurch ist die Möglichkeit geschaffen, das in dem Beruhigungsraum gesammelte Hydraulikfluid über den Ablauf, d.h. eine Abflussöffnung, auf einfache Weise abzuführen und/oder weiterzuleiten. Vorteilhafterweise befindet sich der Ablauf dabei an einer Stelle des Ölabschei- ders, welche im Betrieb bzw. im Einbauzustand geodätisch tiefer befindlich ist als die radiale erste Trennwand und/oder das Antriebselement und/oder zu- mindest ein Großteil der zweiten Trennwand. Besonders vorteilhaft befindet sich der Ablauf in eingebautem Zustand an der geodätisch tiefsten Stelle der Antriebskammer und/oder des Ölabscheiders.
Die Öffnung des Ablaufes kann vorteilhafterweise rund ausgebildet sein, wo- bei der Durchmesser des Ablaufes vorteilhafterweise größer ist als der Wellendurchmesser. Aber auch andere geometrische Formen sind möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Zulauf für den Ablauf, d.h. ein zum Ablauf benachbarter Bereich des Ölabscheiders, insbesondere gegebenenfalls der Beruhigungskammer, spiralförmig ausgebildet.
Das Hydraulikfluid kann also über den Zulauf für den Ablauf über eine zumindest abschnittsweise kreisförmige, vorteilhafterweise geneigte Bahn in Richtung des Ablaufes geleitet werden.
Der Ablauf kann sich fortsetzen in einem benachbart zum Ablauf ausgebilde- ten Stutzen oder Fluidkanal.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Beruhigungsraum einen Ablauf für Hydraulikfluid in einen dem Beruhigungsraum benachbarten Bereich der Antriebskammer oder einen Ablauf für Hydraulikfluid durch die Außenwand des Gehäuses nach außen auf. Durch eine solche Ausgestaltung kann das Hydraulikfluid geeignet innerhalb oder außerhalb des Ölabscheiders weitergeleitet werden. Beispielsweise kann das Öl zu einem Ölsumpf bzw. Hydraulikfluid- sumpf, einer Ölwanne bzw. Hydraulikfluidwanne, an zu kühlende Stellen und/oder an Schmierstellen geleitet werden.
Bevorzugt kann auch ein dem Beruhigungsraum benachbarter Bereich der Antriebskammer einen Ablauf für Hydraulikfluid in den Beruhigungsraum aufweisen. Hierdurch kann beispielsweise in der Antriebskammer gesammeltes Hydraulikfluid in die Beruhigungskammer geleitet werden. Insbesondere ist es je nach Ausführungsform möglich, dass ein Anteil des aus der Düse des
Antriebselementes austretenden Hydraulikfluides nicht direkt in die Beruhigungskammer geleitet wird, sondern sich in der Antriebskammer sammelt bzw. unmittelbar aus der Antriebskammer abfließt. Ein Abfluss ermöglicht dann die geeignete Führung des Hydraulikfluides.
Um die konstruktive Gestaltung des Ölabscheiders und der Antriebskammer zu vereinfachen, können der Beruhigungsraum und der dem Beruhigungsraum benachbarte Bereich der Antriebskammer getrennte Abläufe für Hyd- raulikfluid aufweisen. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass die Hydrau- likfluidströme gegebenenfalls einfach an verschiedene Stellen zur Kühlung oder Schmierung geleitet werden können und dass gegebenenfalls eine Kühlung des Öls aufgrund der vergrößerten Oberfläche des Fluidstromes effizienter möglich ist. Vorteilhafterweise werden jedoch die beiden Hydraulikfluid- ströme nach den Abläufen vereinigt, so dass die getrennten Abläufe insbesondere einer beschleunigten Ölabfuhr dienen.
Bevorzugt ist die zweite Trennwand beabstandet zur Außenwand des Gehäuses, insbesondere der Antriebskammer, und längs des Umfangsrandes des Turbinenrades umlaufend beabstandet, insbesondere gleichmäßig beabstandet, zur Außenwand des Gehäuses ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine materialsparende Ausführungsform der zweiten Trennwand und des Ölab- scheiders, welche eine gute Führung des Hydraulikfluides ermöglicht und vorteilhaft zu fertigen ist.
Vorteilhafterweise erstreckt sich die zweite Trennwand in zur Umlaufrichtung senkrechter Richtung in eine oder beide Richtungen bis a) zur Außenwand des
Gehäuses, insbesondere der Antriebskammer, und/oder b) zur Welle und/oder c) zu einem Wellenlager und/oder d) zu einer innenliegenden Wandung des Gehäuses. Insbesondere kann sich die zweite Trennwand in eine oder beide Richtungen a) axial oder radial zur Außenwand des Gehäuses und/oder b) radial zur Welle und/oder c) radial zum Wellenlager und/oder d) zu einer innenliegenden Wandung des Gehäuses, insbesondere der Antriebskammer, erstrecken. Eine innenliegende Wandung des Gehäuses kann beispielsweise ein Dom in der Antriebskammer sein, der bis zum Wellenlager reicht und dieses trägt.
Die zweite Trennwand weist vorteilhafterweise zumindest Abschnitte auf, die eine Trennung zwischen dem Beruhigungsraum und dem übrigen Antriebsraum bewirken. Die zweite Trennwand kann jedoch auch Abschnitte aufweisen, die an die Außenwand des Gehäuses, die Welle oder das Wellenlager angrenzen und dabei als Positionierungshilfe und/oder zur Abdichtung wirken. Beispielsweise kann die Form der Trennwand zumindest abschnittsweise kegelförmig oder zylindrisch ausgebildet sein. Die Form der Trennwand kann auch aus mehreren Abschnitten, welche kegelförmig oder zylindrisch ausgebildet sind, zusammengesetzt sein. Dabei können die Abschnitte unterschiedliche Dimensionen aufweisen. Diese Abschnitte können dabei einstückig oder als gesonderte, miteinander gefügte Bauteile gefertigt sein.
Insbesondere kann die Trennwand auch zwei Abschnitte enthalten, welche zylindrisch ausgebildet sind und voneinander verschiedene Durchmesser aufweisen. Diese Abschnitte können vorteilhafterweise auch koaxial angeordnet sein. Dienen die koaxialen Abschnitte nur der Trennung zwischen dem Beruhigungsraum und dem übrigen Antriebsraum, so sind vorteilhafterweise die koaxialen Abschnitte insbesondere in Axialrichtung zueinander versetzt.
Weisen die koaxialen Abschnitte auch Abschnitte auf, die der Positionierung an der Gehäusewand, an der Welle oder dem Wellenlager dienen, so können sie auch ohne axiale Versetzung koaxial zueinander angeordnet sein. Die Mantelflächen dieser Zylinder können dabei im Längsschnitt, d.h. im Schnitt parallel zur Rotationsachse der Zylinder, betrachtet überdeckend angeordnet sein, d.h. im Längsschnitt betrachtet ist einer der Hohlzylinder zumindest abschnittsweise innerhalb des anderen Hohlzylinders angeordnet. Die Zylinder können vorteilhafterweise in einem Bereich miteinander verbunden sein, der die Grundfläche bzw. den Boden oder die Deckfläche bzw. den Deckel eines der Zylinder bildet.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die zweite Trennwand mindestens einen Bereich auf, der sich unmittelbar benachbart zur Wandung des Gehäuses, insbesondere der Antriebskammer, vorteilhafterweise abdichtend zu dieser Wandung, erstreckt.
Im Fall einer zumindest abschnittweise zylindrischen Form der zweiten Trennwand kann beispielsweise die Mantelfläche des zylinderförmigen Ab- Schnitts unmittelbar benachbart zu einer Wandung der Antriebskammer verlaufen. Bei dieser Wandung kann es sich sowohl um die Innenseite einer Außenwand des Gehäuses handeln als auch um eine Wandung, welche nicht eine Außenwand bildet, sondern beispielsweise einen Teil des Wellenlagers.
Vorteilhafterweise ist die Trennwand einstückig ausgebildet, sie kann jedoch auch zwei Halbschalen oder mehrere Teilschalen aufweisen, die unterschiedli- che radiale Abschnitte der Kegel- oder Zylinderform aufspannen. Hierdurch ist eine besonders einfache Herstellung möglich.
Um einen guten Durchtritt des Hydraulikfluides durch die schlitzartigen Öff- nungen zu gewährleisten und gleichzeitig wenig Hydraulikfluid zur Wellen- durchtrittsstelle in der radialen Trennwand vordringen zu lassen, empfiehlt es sich zumindest für diejenigen Ausführungsformen, in welchen die zweite Trennwand zwischen dem Umfangsrand des Turbinenrades und der benachbarten Gehäusewand angeordnet ist, dass die Ränder der schlitzartigen Öff- nung zum Umfangsrand des Turbinenrades einen Abstand D von 0,1 mm < D <
50 mm, vorteilhafterweise 0,1 mm < D < 20 mm aufweisen.
Der Abstand D muss nicht konstant sein, er kann insbesondere in umlaufender Richtung variieren. Zudem kann sich der Abstand D je nach Auslegungsgröße und benötigter Leistung des Ölabscheiders unterscheiden.
Ebenfalls wird vorgeschlagen, dass die schlitzartige Öffnung oder die schlitzartigen Öffnungen in der Antriebskammer eine Breite B von 2 mm < B < 10 mm, vorteilhafterweise 2 mm < B < 5 mm aufweisen kann. Die Breite B kann in axialer Richtung variieren.
Die Verteilung und Führung des Hydraulikfluids kann weiter gesteuert werden, wenn die zweite Trennwand auf einer oder beiden ihrer Seiten Leitelemente, insbesondere Stege, zur Führung des Hydrauliköls aufweist. I nsbesondere kann durch derartige Weiterbildungen der Anteil des zur Wellendurch- trittssteile in der radialen Trennwand gelangenden Hydraulikfluides weiter reduziert werden. Zudem wird dadurch eine Möglichkeit geschaffen, zu steuern, wie schnell das Hydraulikfluid zum Ablauf des Ölabscheiders gelangt und wie viel Hydraulikfluid sich durchschnittlich in der Antriebskammer befindet. Dadurch kann die zum erfindungsgemäßen Betrieb notwendige Menge an Hydraulikfluid reduziert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Umfangsrand der Turbine lediglich den Teil ihrer Stirnseiten, der radial außerhalb des Düsenaustrittsbereichs liegt, sowie den Außenumfangsrand.
Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Ölabscheider gege- ben. Dabei bezeichnen in den einzelnen Beispielen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente, so dass deren Erläuterung gegebenenfalls nicht wiederholt wird. In den nachfolgenden Beispielen sind auch für die Erfindung nicht wesentliche Merkmale beschrieben. Dies sind neben den gemäß Anspruch 1 vorgesehenen Merkmalen weitere optionale und vorteilhafte Merkmale. Diese können sowohl für sich als auch in Kombination mit weiteren derartigen Merkmalen in dem jeweiligen Beispiel oder auch mit weiteren derartigen Merkmalen in anderen Beispielen in Kombination erfindungsgemäß eingesetzt werden.
Es zeigen einen Längsschnitt eines Ölabscheiders im Stand der Technik; eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ölab scheiders mit Kurbelgehäuse im Querschnitt;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Ölabscheiders mit Kurbelgehäuse im Querschnitt;
Fig. 4 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Ölabscheiders mit unmittelbar benachbart zur Innenseite einer Außenwand der Antriebskammer ausgebildetem Bereich der zweiten Trennwand;
Fig. 5 einen Längsschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Ölabscheiders mit unmittelbar benachbart zur Innenwand der Antriebskammer ausgebildetem Bereich der zweiten Trennwand; einen Längsschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Ölabscheiders mit zylinderförmiger zweiter Trennwand; einen Längsschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Ölabscheiders mit zylinderförmiger zweiter Trennwand in kleinem Format; und Fig. 8 einen Längsschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Olabscheiders mit zylinderförmigem Bereich und an Wandungen der Antriebskammer ausgebildetem Bereich.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines Olabscheiders 1 im Stand der Technik, d.h. einen Schnitt parallel zur Längsachse der Welle des Olabscheiders 1. Der Ölabscheider umfasst ein Gehäuse 11, welches zwei Gehäusehälften 12a, 12b aufweist. Innerhalb des Gehäuses 11 ist eine Trennwand 2 angeordnet, welche zwischen einer Antriebskammer 4 und einer Abscheidekammer 3 befindlich ist und welche den Innenraum in die Antriebskammer 4 und die Abscheidekammer 3 unterteilt. An der der Antriebskammer 4 abgewandten Seite weist der Ölabscheider 1 einen Einlass 14 für zu reinigendes Blow-by-Gas auf. Der Einlass 14 enthält eine Einlassöffnung 14a, eine Einlassführung 14b und einen Einlass-Übergangsbereich 14c. Das zu reinigende Gas tritt durch die Einlassöffnung 14a und die Einlassführung 14b derart ein, dass ein Teilstrom unmittelbar zum Einlass-Übergangsbereich 14c und ein anderer Teilstrom durch das Kugellager 22 zur Gaseintrittsstelle 14d und von diesen beiden Stellen jeweils in den Rotor gelangt. Der Einlass-Übergangsbereich 14c ist eine Öffnung, welche am der Antriebskammer 4 abgewandten Ende der Abscheidekammer 3 und unmittelbar benachbart zu dieser angeordnet ist. Die Einlassführung 14b ist ein Kanal, der die Einlassöffnung 14a und den Einlass- Übergangsbereich 14c miteinander verbindet.
Ebenfalls weist der Ölabscheider 1 einen Auslass 15 für gereinigtes Gas auf. Der Auslass 15 weist einen Auslass-Übergangsbereich 15c, eine Auslassführung 15b und eine Auslassöffnung 15a auf. Der Auslass-Übergangsbereich 15c ist eine Öffnung, welche unmittelbar benachbart zur Abscheidekammer 3, an der Längsseite la des Olabscheiders 1 angeordnet ist. Die Auslassführung 15b verbindet den Auslass-Übergangsbereich 15c und die Auslassöffnung 15a miteinander. Die Längsausdehnung der Auslassführung 15b verläuft größtenteils parallel und benachbart zur Längsseite la des Olabscheiders 1. In der Abscheidekammer 3 weist der Ölabscheider 1 ein drehbar gelagertes, kegel- stumpfförmiges Olabscheideelement 51 mit einem hier nicht im Detail gezeigten Scheibenstapel 511 auf. Das Olabscheideelement 51 ist auf einer Welle 52 angeordnet, welche innerhalb des Gehäuses 11 befindlich ist. Diese Welle ist im Gehäuse 11 mittels eines Kugellagers 22, welches am
abscheidekammerseitigen Ende der Welle 52 angeordnet ist, und eines Gleit- lagers 23, welches am antriebskammerseitigen Ende der Welle 52 angeordnet ist, gelagert. An der Wellendurchtrittsstelle 25 tritt die Welle 52 durch die Trennwand 2 hindurch. In der Antriebskammer 4 ist ein hydraulisch angetriebenes Turbinenrad 53 als Antriebselement auf der Welle 52 angeordnet. Die- ses Turbinenrad umfasst eine Düse 531, welche längs des Umfangsrandes 532 des Turbinenrads 53, gegenüber dem Außenumfangsrand 533 etwas nach innen versetzt, im Wesentlichen tangential gerichtet zum Außenumfangsrand 533 des Turbinenrads 53 angeordnet ist und als Auslass für das Hydraulikfluid bzw. Antriebsfluid dient. Im von der ersten Trennwand 2 am weitesten ent- fernten Bereich der Antriebskammer 4 ist ein spiralförmiger Boden 41b vorgesehen, der in einen Ablauf 41 für Öl mündet. Der spiralförmige Boden 41b ist schematisch dargestellt durch eine gebogene Linie 41c, welche die Stoßstelle des Bodens 41b mit der Gehäuseaußenwand 131, welche sich zu beiden Seiten der Rotationsachse der Welle 52 und axial zu dieser erstreckt, bezeichnet.
Über den Einlass 14 kann zu reinigendes Blow-by-Gas in den Ölabscheider geleitet werden und gelangt in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Scheiben des kegelstumpfförmigen Scheibenstapels 511. Durch die Rotation des Ölabscheideelements 51 wird das Blow-by-Gas einer hohen Zentrifugal- kraft ausgesetzt. Infolgedessen wird das Gas in Richtung der Innenseite der
Gehäuseaußenwand 131, d.h. in Richtung der Innenseite der
Gehäuseaußenwand 131b der Abscheidekammer 3, beschleunigt. Dies führt zu einem Abscheiden von Ölnebel und Öltröpfchen auf den Scheiben des Scheibenstapels 511 und auch auf der Innenseite der Gehäuseaußenwand 131, 131b. Das so gereinigte Blow-by-Gas wird aus dem Ölabscheider 1 über den Auslass 15 abgeführt, während das abgeschiedene Öl über einen weiteren hier nicht dargestellten Kanal abgeleitet werden kann.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Ölab- scheiders 1 mit der Verbindung zum Kurbelgehäuse 18. Hier ist schematisch ein Kurbelgehäuse 18 mit Ölsumpf 16 inklusive dunkel dargestelltem Öl 17 gezeigt. Der Boden 18a des Kurbelgehäuses 18 ist das geodätisch am tiefsten angeordnete Bauteil der Darstellung und bildet die„untere" Seite des Kurbelgehäuses 18. Im oberen Bereich des Kurbelgehäuses 18, oberhalb des Spiegels des Ölsumpfes 16 erstreckt sich eine Gasleitung 141 bis zum Einlass 14 des
Ölabscheiders 1, welcher geodätisch höher als das Kurbelgehäuse 18 ange- ordnet ist. Der Einlass 14 ist an der oberen Seite des Olabscheiders 1, koaxial zur Welle 52 des Olabscheiders 1 angeordnet. Senkrecht zur Längsachse des Olabscheiders 1 (welche parallel zur Welle 52 verläuft) erstreckt sich im oberen Bereich des Olabscheiders 1 ein Auslass 15 für gereinigtes Gas. In der An- triebskammer 4 des Olabscheiders 1 ist schematisch eine zweite, parallel zur
Welle 52 verlaufende Trennwand 43 angedeutet, welche zwischen dem Um- fangsrand des Turbinenrads 53 und der benachbarten Gehäusewand 131 im Bereich der Antriebskammer 4 angeordnet ist. Die Trennwand 43 weist eine schlitzartige Öffnung 42 auf, die auf Höhe des Turbinenrads 53 ausgeführt ist. Eine Beruhigungskammer 45 erstreckt sich auf der vom Turbinenrad 53 abgewandten Seite der zweiten Trennwand 43 bis zur Außenwand des Gehäuses 11. Am geodätisch tiefsten Punkt des Olabscheiders 1 ist ein Ablauf 41 angeordnet, benachbart zu welchem das Gehäuse 11 einen trichterförmigen Bereich 41a ausbildet. Ausgehend vom Ablauf 41 erstreckt sich eine rechtwinkli- ge Ölleitung 411 bis zum Kurbelgehäuse 18. Vom Ölsumpf 16 erstreckt sich eine erste Ölleitung 536 senkrecht und gerade vom Spiegel des Ölsumpfs 16 hin zu einer schematisch dargestellten Pumpe 19. An die Pumpe 19 schließt sich eine weitere, gerade geformte zweite Ölleitung 535 an, welche senkrecht zur ersten Ölleitung 536 verläuft und sich zu dem Turbinenrad 53 im Ölab- scheider 1 hin erstreckt.
Blow-by-Gase innerhalb des Kurbelgehäuses 18 können mittels der Gasleitung 141 in den Ölabscheider 1 geleitet werden. Das gereinigte Gas wird über den Auslass 15 abgeführt. Das abgeschiedene Öl wird zusammen mit Antriebsöl für das Turbinenrad 53 im Bereich des Ablaufes 41 gesammelt und über die Ölleitung 411 zurück in den Ölsumpf 16 geführt. Öl 17 aus dem Ölsumpf 16 kann mittels einer schematisch dargestellten Pumpe 19 über Leitungen 535, 536 in das Turbinenrad 53 im Ölabscheider 1 geleitet werden. Dort wird durch die Anströmung ein Drehmoment ausgeübt und der Rotor 5 des Olabscheiders 1 wird angetrieben. Beim Austritt des Öls 17 aus der Düse 531 (vgl. Fig. 4 bis Fig. 8) des Turbinenrads 53 wird das Öl 17 durch eine schematisch dargestellte schlitzartige Öffnung 42 geleitet, welche sich innerhalb einer zweiten Trennwand 43 befindet. Dadurch kann das Öl 17 in eine Beruhigungskammer 45 gelangen. Die Beruhigungskammer 45 dient dabei insbesondere der Beruhigung des Öls in der durch die zweite Trennwand 43 abgetrennten eigentlichen Antriebskammer 4. Fig. 3 zeigt im Querschnitt schematisch einen weiteren erfindungsgemäßen Olabscheider 1 mit Kurbelgehäuse 18. Im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform ist die Welle 52 des Ölabscheiders 1 in dieser Ausführungsform parallel zum Spiegel des Ölsumpfes 16 verlaufend angeordnet, sodass Antriebskammer 4 und Abscheidekammer 3 auf geodätisch gleicher Höhe angeordnet sind. Daher sind auch der Einlass 14, der Rotor 5, das kegelstumpfför- mige Ölabscheideelement 51 mit Scheibenstapel 511, die erste Trennwand 2 und zweite Trennwand 43 verglichen mit der Ausführungsform der Fig. 2 um 90° gedreht angeordnet. Die Abscheidekammer 3 weist auf der geodätisch unteren Seite eine Öffnung 20 auf, durch welche abgeschiedenes Öl 17 austreten und zu einem Ablauf 41 geführt werden kann.
Der Olabscheider 1 ist in dieser Ausführungsform innerhalb des Kurbelgehäuses 18, benachbart zu der oberen, d.h. dem Spiegel des Ölsumpfes 16 gegenüberliegenden, Seite des Kurbelgehäuses 18 angeordnet. Der Ablauf 41 ist an der tiefsten geodätischen Stelle des Ölabscheiders 1 befindlich, wobei sich oberhalb des Ablaufs 41 ein Bereich 41a erstreckt, welcher sich aus koaxial angeordneten zylinderförmigen und trichterförmigen Abschnitten zusammensetzt. Die sich an den Ablauf 41 anschließende Ölleitung 411 verläuft geradlinig nach unten zum Ölsumpf 16. Etwa auf halber Höhe zwischen dem Spiegel des Ölsumpfes 16 und dem Ablauf 41 befindet sich ein Abzweig 411b mit sich daran anschließender Entlüftungsleitung für im Öl 17 befindliches Gas.
In dieser Ausführungsform erstreckt sich zwischen dem Einlass 14 des Ölabscheiders 1 und dem Kurbelgehäuse 18 ein Kanal 141', dessen
Durchströmquerschnitt ungefähr dem Durchmesser des Rotors 5 gleich ist und somit größer ist als der Durchmesser der Gasleitung 141 in Fig. 2. Über einen Großteil seiner Erstreckung verläuft der Kanal 141' im wesentlichen parallel zum Spiegel des Ölsumpfes 16, wobei die Kanalwände 141a' drei Vorsprünge 141b' aufweisen, welche senkrecht zur Kanalwand 141a' in das Innere des Kanals 141' weisen. Im Betrieb wird das Gas aus dem Kurbelgehäuse 18 im Wesentlichen mäanderförmig um diese Vorsprünge 141b' herumgeleitet, wodurch es zu einer Prallabscheidung von im Gas befindlichen Öl kommt, bevor es zum Einlass 14 des Ölabscheiders 1 gelangt.
Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Olabscheider 1 im Längsschnitt, welcher den Olabscheider 1 aus dem Stand der Technik in Fig. 1 erfindungsgemäß wei- terbildet. Hier ist in der Antriebskammer 4 eine zweite Trennwand 43 ausgebildet, welche längs der Gehäuseaußenwand 131 und längs des Turbinenrads 53 umläuft und zwischen dem Umfangsrand des Turbinenrads 53 und der Gehäusewand 13 angeordnet ist. Die Trennwand 43 enthält einen ersten zy- lindrischen Abschnitt 48 geringeren Durchmessers in Form eines Topfes, dessen Topfboden 48a an dem der Abscheidekammer 3 abgewandten Ende des Zylinders 48 sich radial zur Rotationsachse der Welle 52 erstreckend und diese umlaufend angeordnet ist, und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 49 größeren Durchmessers in Form eines Topfes, dessen Topfboden 49a an dem der Abscheidekammer 3 abgewandten Ende des Zylinders 49 sich radial zur Rotationsachse der Welle erstreckend und diese umlaufend angeordnet ist. Beide zylindrischen Abschnitte 48, 49 verlaufen koaxial zur Welle 52, wobei der erste zylindrische Abschnitt 48 radial näher zum Turbinenrad 53 ausgebildet ist als der zweite zylindrische Abschnitt 49. Der Durchmesser des ersten zylindri- sehen Abschnittes 48 ist etwas größer als der Durchmesser des Turbinenrads
53, d.h. in diesem Beispiel ca. 1 mm bis 3 mm größer, und ist etwa dem halben Durchmesser des Gehäuses 11 gleich. Die Trennwand 43 bildet durch ihre Form eine Beruhigungskammer 45 zwischen der Mantelfläche des ersten zylindrischen Abschnitts 48 und der Gehäuseaußenwand 131 aus. Nun ist in der Trennwand 43 auf der Höhe der Düse 531 des Turbinenrads 53 umlaufend eine schlitzartige Öffnung 42 in der zweiten Trennwand 43, und zwar in der Mantelfläche des ersten zylindrischen Abschnitts 48, ausgebildet. Dadurch wird die Mantelfläche des ersten zylindrischen Abschnitts 48 untergliedert in einen Bereich 43a der zweiten Trennwand 43, welcher umlaufend um die Ro- tationsachse der Welle 52 zwischen der ersten Trennwand 2 und dem Turbinenrad 53 angeordnet ist; einen weiteren Bereich 43c, welcher orthogonal zur Rotationsachse der Welle 52, oberhalb des Umfangsrandes 532 des Turbinenrads 53 ausgebildet ist; und einen weiteren Bereich 43b, welcher im Wesentlichen konzentrisch umlaufend um die Rotationsachse der Welle 52, sich von dem Turbinenrad 53 in die Antriebskammer 4 hinein erstreckend, ausgebildet ist. Aus der Düse 531 austretendes Öl kann durch die schlitzartige Öffnung 42 hindurch in den Bereich 45a zwischen der Gehäuseaußenwand 131 und der zweiten Trennwand 43 gelangen, welcher die Beruhigungskammer 45 ist. In einem senkrecht zur Rotationsachse der Welle 52 ausgebildeten Bereich 43d der Trennwand 43, welcher auf Höhe der Deckfläche des zweiten zylindrischen Abschnitts 49 angeordnet ist, sind Öffnungen 44 ausgebildet, die einen Abflauf aus der Beruhigungskammer 45 in den Bereich 45b der Antriebskammer 4, welcher benachbart ist zur Beruhigungskammer 45, ausbilden. Ein sich an den mit Öffnungen 44 versehenen Bereich der Trennwand 43 anschließender Bereich 46 bildet die Mantelfläche des zweiten zylindrischen Abschnittes 49 und ist in der hier dargestellten Ausführungsform unmittelbar benachbart zur Gehäuseaußenwand 131, 131a angeordnet. Dieser Bereich 46 dient nicht zum Aufspannen des Beruhigungsraumes, sondern als Positionierungs- und Montagehilfe. Im von der ersten Trennwand 2 am weitesten entfernten Bereich der Antriebskammer 4 ist ein spiralförmiger Boden 41b vorgesehen, der in den Ablauf 41 mündet, über den abgeschiedenes Öl aus der Beruhigungskammer 45 abgeleitet wird.
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Ölabschei- ders 1. In dieser Ausführungsform ist ebenfalls eine zweite Trennwand 43 ausgebildet, welche sich zwischen dem Turbinenrad 53 und der Gehäusewand
13, d.h. der Gehäuseaußenwand 131, angeordnet innerhalb eines Bereiches umlaufend um die Rotationsachse der Welle 52 erstreckt und eine schlitzartige Öffnung 42 auf der Höhe des Turbinenrads 53 aufweist.
Die Trennwand 43 enthält einen ersten zylindrischen Abschnitt 48 größeren Durchmessers und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 49 geringeren
Durchmessers, welche beide koaxial zur Welle 52 verlaufen, wobei der erste zylindrische Abschnitt 48 näher an der ersten Trennwand 2 ausgebildet ist als der zweite zylindrische Abschnitt 49. Der Durchmesser des ersten zylindrischen Abschnittes 48 ist etwas größer als der Durchmesser des Turbinenrads 53 und ist etwa dem halben Durchmesser des Gehäuses 11 gleich. Im Gegensatz zu der vorangegangenen Ausführungsform ist hier jedoch kein Bereich unmittelbar an der Gehäuseaußenwand 131, 131a angrenzend angeordnet, sondern die Mantelfläche des zweiten zylindrischen Abschnitts 49 ist unmittelbar benachbart zu einer innenliegenden Wandung 132a der Antriebskam- mer, d.h. einer innenliegenden Wandung 132 des Gehäuses 11, ausgebildet, die sich benachbart zur Rotationsachse der Welle 52 befindet und - wie in den anderen Ausführungsbeispielen - als Dom ausgebildet ist, an dessen der ersten Trennwand 2 zugewandtem Ende das Gleitlager 23 angebracht ist. Die Ausführungsform weist ebenfalls eine Beruhigungskammer 45 auf, welche zwischen den Mantelflächen der zylindrischen Abschnitte 48, 49 und der
Gehäuseaußenwand 131 gebildet wird. Ebenfalls wird in dieser Ausführungs- form durch Öffnungen 44 ein Ablauf gebildet. Hier dient der Ablauf jedoch dem Ablaufen des Hydraulikfluids von einem Bereich 45b benachbart zur Beruhigungskammer 45 in die Beruhigungskammer 45. In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölab- scheiders im Längsschnitt dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den vorangegangenen Ausführungsformen einerseits dadurch, dass die zweite Trennwand 43 zylinderförmig mit konstantem Zylinderdurchmesser ausgeführt ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Form der Trennwand 43 also durch einen einzelnen zylindrischen Abschnitt 48 beschrieben, welcher koaxial zur Welle 52 verläuft. Der Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 48 ist etwas größer als der Durchmesser des Turbinenrads 53 und ist etwa dem halben Durchmesser des Gehäuses 11 gleich. Auch der Bereich der zweiten Trennwand 43, in welchem die Öffnungen 44 ausgebildet sind, welche einen Ablauf aus dem inneren Bereich der Antriebskammer 4 in den Beruhigungsraum 45 bilden, ist innerhalb des Bereiches mit konstantem Durchmesser ausgebildet. Das Öl aus dem inneren Bereich der Antriebskammer 4 wird gemeinsam mit dem Öl aus dem Beruhigungsraum 45 über den spiralförmigen Bereich 41b zum Ablauf 41 geführt. Die zweite Trennwand 43 verläuft zylin- derförmig durch die gesamte Antriebskammer 4. Weiter unterscheidet sich diese Ausführungsform von den vorangegangenen dadurch, dass im gezeigten Querschnitt auf der linken Seite der zweiten Trennwand 43 auf Höhe der Turbine 53 keine schlitzartige Öffnung vorhanden ist, sondern ein Steg 60. Eine schlitzartige Öffnung 42 ist im dargestellten Querschnitt nur auf der rechten Seite der zweiten Trennwand 43 ersichtlich. Die schlitzartige Öffnung 42 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel also nicht umlaufend, sondern abschnittsweise. Die Figur ist vereinfacht, auf die Darstellung weiterer Öffnungen 44 im sichtbaren hinteren Bereich der zweiten Trennwand 43 wurde verzichtet.
In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölab- scheiders im Längsschnitt dargestellt. Die zweite Trennwand 43 wird in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls durch einen einzelnen zylindrischen Abschnitt 48 gebildet, welcher koaxial zur Welle 52 verläuft. Der Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 48 ist etwas kleiner als der Durchmesser des
Turbinenrads 53, und ist etwas geringer als der halbe Durchmesser des Ge- häuses 11. Hierdurch ragt der Umfangsrand des Turbinenrads 53 über die schlitzartige Öffnung 42 hinaus, so dass das Risiko eines Zurückprallens von Öl durch die Öffnung 42 in die Antriebskammer 4 hinein und damit das Risiko des Ölreißens über die Wellendurchtrittsstelle gegenüber den vorhergehenden Ausführungsbeispielen weiter reduziert ist. Diese Ausführung unterscheidet sich von den vorangegangenen Ausführungsbeispielen zusätzlich dadurch, dass die Höhe des zylindrischen Abschnitts 48 wesentlich geringer ist als in den vorangegangenen Beispielen. Die zweite Trennwand 43 erstreckt sich daher von der ersten Trennwand 2 her in nur einen Teil der Antriebskammer 4, wobei die Höhe der zylinderförmigen Trennwand, d.h. die Ausdehnung parallel zur Rotationsachse der Welle 52, geringer ist als die halbe Längsausdehnung, d.h. die Ausdehnung parallel zur Rotationsachse der Welle 52, der Antriebskammer 4. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 44 in der zweiten Trennwand 43 in dem senkrecht zur Rotationsachse der Welle 52 ver- laufenden Bereich 43d der Trennwand ausgebildet, welcher den Boden des zylindrischen Abschnitts 48 bildet. Die Öffnungen 44 dienen dem Ablaufen des Hydraulikfluids von zylindrischen Bereich 45b benachbart zur Beruhigungskammer 45 in die Beruhigungskammer 45. Fig. 8 zeigt den Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Olabscheiders, bei welcher die zweite Trennwand 43 zwischen dem Umfangsrand des Turbinenrads 53 und der Gehäusewand 13 angeordnet ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den vorangegangenen Ausführungsformen einerseits dadurch, dass die zweite Trennwand 43 form- schlüssig in die untere Gehäusehälfte 12b integriert ist. Weiter unterscheidet sie sich von den vorangegangenen Ausführungsformen dadurch, dass die schlitzartige Öffnung 42 zwischen der ersten Trennwand 2 und der zweiten Trennwand 43 ausgebildet ist, wodurch sich verglichen mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eine größere Breite der schlitzartigen Öff- nung 42 ergibt. Zudem ist an der in der Antriebskammer befindlichen Innenseite 47 der Gehäuseaußenwand 131, 131a des Gehäuses 11 eine längs der Innenseite 47 der Gehäuseaußenwand 131, 131a umlaufende, spiralförmige Ablaufrippe 47a angebracht, die das Abführen des Antriebsöls an der Innenseite 47 der Gehäuseaußenwand 131, 131a erleichtert. Die Ablaufrippe 47a erzeugt in Fig. 8 umlaufende sichtbare Kanten 47b (d.h. 47b selbst stellt keine
Schnittkanten dar, allerdings enden diese sichtbaren Kanten 47b äußerst rechts und äußerst links in Schnittkanten) an der Innenseite 47 der
Gehäuseaußenwand 131a der Antriebskammer 4. Der eigentliche Ablauf aus dem Beruhigungsraum ist im gezeigten Schnitt nicht sichtbar, aber der hiervon getrennte Ablauf 41 aus dem inneren Bereich der Antriebskammer 4.

Claims

Ansprüche Olabscheider (1) mit
einem Gehäuse (11), das eine Antriebskammer (4) und eine Abscheidekammer (3) aufweist, die durch eine erste Trennwand (2) voneinander getrennt sind,
einem in der Abscheidekammer (3) drehbar angeordneten Abscheideelement (51),
einem in der Antriebskammer (4) angeordneten, hydraulisch angetriebenen Turbinenrad (53) als Antriebselement, das mindestens eine längs seines Außenumfangsrands (533) angeordnete, im Wesentlichen tangential zum Außenumfangsrand (533) des Turbinenrades (53) gerichtete Düse (531) als Auslaß für das Antriebsfluid aufweist, und einer drehbaren Welle (52), die das Turbinenrad (53) und das Abscheideelement (51) miteinander verbindet,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
benachbart zu dem Turbinenrad (53) und der Gehäusewand (13) eine längs der Gehäusewand (13) und längs des Umfangsrandes (532) des Turbinenrades (53) umlaufende zweite Trennwand (43) angeordnet ist, wobei längs des Umfangsrandes (532) des Turbinenrades (53) mindestens eine zumindest abschnittsweise umlaufende schlitzartige Öffnung (42) in oder an der zweiten Trennwand (43) ausgebildet ist.
Olabscheider (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trennwand (43) zumindest abschnittsweise zwischen dem Umfangsrand (532) des Turbinenrades (53) und der benachbarten Gehäusewand (13) angeordnet ist.
Olabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass längs des Umfangsrandes (532) des Turbinenrades (53) eine vollständig um das Turbinenrad (53) umlaufende schlitz- artige Öffnung (42) in oder an der zweiten Trennwand (43) ausgebildet ist.
Ölabscheider (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (53) zumindest abschnittsweise in die schlitzartige Öffnung (42) hineinragt.
Ölabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzartige Öffnung (42) radial außerhalb des Außenumfangsrandes (533) des Turbinenrades (53) verläuft.
Ölabscheider (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass längs des Umfangsrandes (532) des Turbinenrades (53) mehrere, vorteilhafterweise zwei, drei, vier oder mehr, voneinander getrennte, beispielsweise durch Stege (60) getrennte, abschnittsweise umlaufende schlitzartige Öffnungen (42) in oder an der zweiten Trennwand (43) ausgebildet sind.
Ölabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzartige Öffnung (42) zwischen einer Außenwand (131, 131a) des Gehäuses (11), insbesondere der Antriebskammer (4), und der zweiten Trennwand (43) oder zwischen der ersten Trennwand (2) und der zweiten Trennwand (43) oder in der zweiten Trennwand (43) ausgebildet ist.
Ölabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trennwand (43) zwischen der zweiten Trennwand (43) und der Außenwand (131, 131a) des Gehäuses (11), insbesondere der Antriebskammer (4), einen Beruhigungsraum (45) für das Hydraulikfluid ausbildet.
Ölabscheider (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Beruhigungsraum (45) einen Ablauf (41) für Hydraulikfluid aufweist.
10. Ölabscheider (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Beruhigungsraum (45) einen Ablauf (41) für Hydraulikfluid in einen dem Beruhigungsraum (45) benachbarten Bereich der Antriebskammer (4) aufweist oder einen Ablauf (41) für Hydraulikfluid durch die Außenwand (131) des Gehäuses (11) nach außen aufweist.
Olabscheider (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Beruhigungsraum (45) benachbarter Bereich der Antriebskammer (4) einen Ablauf (41) für Hydraulikfluid in den Beruhigungsraum (45) aufweist.
Olabscheider (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Beruhigungsraum (45) und der dem Beruhigungsraum benachbarte Bereich der Antriebskammer (4) getrennte Abläufe (41) für Hydraulikfluid aufweisen.
Olabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trennwand (43) beabstandet zur Außenwand (131, 131a) des Gehäuses (11), insbesondere der Antriebskammer (4), und längs des Umfangsrandes (532) des Turbinenrades (53) umlaufend beabstandet, insbesondere gleichmäßig beabstandet, zur Außenwand (131) des Gehäuses (11) ausgebildet ist.
Olabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trennwand (43) in zur Umlaufrichtung senkrechten Richtung sich in eine oder beide Richtungen bis a) zur Außenwand (131, 131a) des Gehäuses (11), insbesondere der Antriebskammer (4), und/oder b) zur Welle (52) und/oder c) zu einem Wellenlager (23) und/oder zu einer innenliegenden Wandung (132) des Gehäuses (11), insbesondere der Antriebskammer (4), erstreckt.
Olabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trennwand (43) mindestens einen Bereich aufweist, der sich unmittelbar benachbart zu einer Wandung (131, 132) des Gehäuses, insbesondere der Antriebskammer (4), vorteilhafterweise abdichtend erstreckt.
16. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der schlitzartigen Öffnung (42) zum Außenumfangsrand (533) des Turbinenrades (53) einen Abstand D von 0,1 mm < D < 50 mm, vorteilhafterweise 0,1 mm < D < 20 mm aufweisen.
17. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzartige Öffnung (42) eine Breite B von 2 mm < B < 10mm, vorteilhafterweise 2 mm < B < 5 mm aufweist.
18. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trennwand (43) auf einer oder beiden ihrer Seiten Leitelemente, insbesondere Stege, zur Führung des Hydrauliköls aufweist.
19. Ölabscheider nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trennwand (43) längs der Umfangsöffnungen mindestens einer, mehrerer oder aller der schlitzartigen Öffnungen (42) Leitelemente, insbesondere Stege, zur Führung des Hydrauliköls aufweist.
20. Entlüftungsvorrichtung, insbesondere für die Entlüftung eines Kurbelgehäuses (18) eines Verbrennungsmotors, mit einem Ölabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
21. Verbrennungsmotor mit einem Ölabscheider (1) oder einer Entlüftungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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