WO2021170378A1 - Abscheider für eine flüssigkeit aus einem gasstrom und montagekit für einen abscheider - Google Patents

Abscheider für eine flüssigkeit aus einem gasstrom und montagekit für einen abscheider Download PDF

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WO2021170378A1
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WO
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nozzle
nozzles
cover device
carrier element
separator
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Application number
PCT/EP2021/052849
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French (fr)
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Karun Chandra Kumar
Chowalloor Rapheal ANTOMON
Rohit Dattatray Surve
Thomas Schleiden
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Mann+Hummel Gmbh
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Publication date
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    • F01M2013/0477—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil by separating water or moisture

Definitions

  • the invention relates to a separator for a liquid from a gas stream and an assembly kit for a separator.
  • crankcase ventilation systems In reciprocating internal combustion engines, an oil-containing leakage gas, the so-called blow-by gas, arises in the crankcase. Its return to the combustion process is required by law worldwide and takes place in so-called closed crankcase ventilation systems.
  • the most important tasks of a crankcase ventilation system include oil separation and oil return into the crankcase, as well as regulating the crankcase pressure.
  • the requirements for oil separation have increased steadily in recent years with the stricter exhaust gas legislation in order to protect emission-relevant engine components such as exhaust gas turbochargers, intercoolers or sensors from a loss of performance due to oil contamination.
  • the oil separation makes a contribution both to the minimization of the oil consumption, as well as an essential contribution to the compliance with the exhaust gas legislation over the life of the vehicle.
  • An oil separator with an exchangeable filter element is known from EP 3100780 A1.
  • the invention is based on the object of creating a favorable separator for a liquid from a gas stream which is suitable as a lifetime component.
  • Another task is to provide an assembly kit for such a separator.
  • a separator for separating liquid from a gas stream in particular for separating oil from a blow-by gas in a crankcase ventilation system, having at least one nozzle carrier element with at least one nozzle arrangement with at least one nozzle, and having a baffle element arranged downstream at least partially opposite the nozzle arrangement, wherein a permanent cover device is provided for one or more nozzles of the nozzle arrangement, the flow of the gas flow through the one or more nozzles compared to nozzles that are free from the cover device by at least 50 % reduced.
  • the permanent cover for one or more nozzles of the nozzle arrangement can be changed during the initial assembly of the separator or during recurring maintenance.
  • the cover can be completely or partially removed from individual nozzles of the nozzle arrangement.
  • a function as a control or regulating element, for example a valve, is not provided.
  • the cover device is not a valve body that can change its position during operation, but is fixed and unchanged over all operating states.
  • an assembly kit for a separator at least comprising a nozzle carrier element with at least one nozzle arrangement which has at least one nozzle; a baffle for placement downstream of the nozzle assembly; a cover device for one or more nozzles of the nozzle arrangement, which reduces a flow of the gas flow through the one or more nozzles compared to nozzles that are free from the cover device by at least 50%, wherein at least the nozzle carrier element, the baffle element and / or a liquid reservoir as Identical parts for different nozzle arrangements or number of nozzles are provided.
  • a separator for separating liquid from a gas stream, in particular for separating oil from a blow-by gas in a crankcase ventilation system, having at least one nozzle carrier element with at least one nozzle arrangement with at least one nozzle, and having a downstream at least partially opposite the Nozzle arrangement arranged impact element.
  • a permanent cover device is provided for one or more nozzles of the nozzle arrangement, which reduces a flow of the gas flow through the one or more nozzles by at least 50% compared to nozzles that are free from the cover device.
  • the flow rate of the gas stream is preferably reduced by at least 80%, particularly preferably by at least 95%.
  • the separator can advantageously be designed without a filter element and the separated liquid can run off directly or the separated liquid can be collected in a reservoir. It is not necessary to change a filter element and thus at least partially remove the separator.
  • a filter element can be connected downstream of the separator.
  • a downstream distance between nozzles and cover device can be at least 50% smaller than a downstream distance between the impact element and the nozzles which are free from the cover device.
  • the covering device can advantageously rest on the corresponding nozzles, for example.
  • the impact element can have the cover device.
  • the nozzle carrier element and the impact element can have a positioning device with complementary positioning elements with which a relative position, in particular a rotational position, between the cover device and the nozzle arrangement can be established.
  • a positioning element by a projection for example in the form of at least of a pin, in particular a radially extending pin, and the complementary positioning element by one or more receptacles for the projection.
  • the pin can be formed on the nozzle carrier element and several receptacles on the impact element, or vice versa.
  • the cover device can be arranged upstream of the nozzle arrangement.
  • an upstream distance, based on the nozzles, between the nozzles and the cover device can be at least 50% smaller than an upstream distance between the impact element and the nozzles which are free from the cover device.
  • a separate element can be arranged in front of the nozzle arrangement, seen in the direction of flow, which has an opening through which one or more nozzles are freely accessible for the gas flow.
  • the nozzle carrier element and the cover device can have a positioning device with complementary positioning elements, with which a rotational position between the cover device and the nozzle arrangement can be fixed. This is advantageous if the nozzle carrier element and the cover device are arranged coaxially to one another.
  • the nozzle carrier element can have a receptacle in which the impact element is arranged.
  • the nozzle carrier element can have a pot-like recess into which the impact element can be inserted.
  • the nozzle carrier element and baffle element can advantageously be arranged concentrically.
  • the nozzle carrier element can be arranged in a receptacle of a liquid reservoir.
  • the liquid reservoir can advantageously have a drain valve through which the liquid reservoir can be emptied from time to time.
  • the cover device can be integrated into the impact element. This enables a particularly compact structure.
  • the cover device can be designed as a flat ring or ring segment.
  • the ring or the ring segment can advantageously be arranged in front of an annular or ring segment-shaped nozzle arrangement.
  • the cover device can be designed as a ring-like body with a round or angular cross-section.
  • the body can be a cylinder or a cuboid.
  • the cross section of the body can be triangular or polygonal, for example hexagonal.
  • the corners of the cover device can serve as part of the positioning device and allow a positioning of a complementarily designed nozzle carrier element, the corners of which can also be part of the positioning device.
  • the cover device can be designed as a cover.
  • a separate cover can be arranged upstream of the nozzle arrangement.
  • the impact element and the nozzle carrier element can be arranged concentrically or coaxially about an axis. The corresponding arrangement can be selected depending on the available installation space and / or requirements for the separator.
  • the nozzle arrangement can be arranged as a segment of a circle or a ring segment in the nozzle carrier element.
  • a maximum number of nozzles can be realized in a tight installation space.
  • the nozzle carrier element and the impact element can be arranged perpendicular to the axis.
  • the nozzle arrangement and baffle element can interact with annular areas.
  • the nozzle arrangement can be arranged in a wall segment of the nozzle carrier element that is parallel to the axis.
  • a coaxial arrangement of the nozzle carrier element and impact element can advantageously be selected.
  • the nozzle carrier element and the impact element can be arranged parallel to the axis. This is particularly advantageous in order to provide a maximum number of nozzles in a small installation space.
  • an assembly kit for a separator at least comprising a nozzle carrier element with at least one nozzle arrangement which has at least one nozzle; a baffle for placement downstream of the nozzle assembly; a cover device for one or more nozzles of the nozzle arrangement, which reduces a flow rate of the gas flow through the one or more nozzles compared to nozzles that are free from the cover device by at least 50%; the nozzle carrier element, the impact element and, in a special embodiment, a liquid reservoir for different nozzle arrangements and / or number of nozzles being provided as identical parts.
  • a large number of separators can advantageously be produced, which have a wide variety of gas throughputs, in that more or fewer nozzles are covered when assembling the separator or the distance between one or more nozzles and the cover element is reduced by at least 50% compared to the downstream distance between the baffle and the nozzles.
  • the number of nozzles that are free of a cover device can be selected as a function of a necessary differential pressure, which is a function of the flow rate of the blow-by gas.
  • the nozzle carrier elements, the impact element and / or the liquid reservoir can be designed as identical parts with particular advantage.
  • the nozzle carrier element can have a maximum number of nozzles.
  • a suitable arrangement of the complementary positioning elements can be used to determine which nozzles can essentially be freely flowed through and which nozzles are covered or the distance between one or more nozzles and the cover element is reduced by at least 50%.
  • the ring-shaped cover element can also be designed as an identical part. For example, a maximum of twelve nozzles can be provided in the nozzle carrier element and a flow area with minimum flow through one nozzle and maximum flow through all twelve nozzles can be exhausted.
  • complementary positioning elements can be provided on the nozzle carrier element and the impact element, with which a relative position between the cover device and the nozzle arrangement can be established. This allows a simple construction of separators from common parts for different performance classes.
  • the cover device can surround the nozzle carrier element coaxially. Depending on the positioning of the covering device in relation to the nozzle carrier element, more or fewer nozzles can be covered when assembling the separator.
  • FIG. 1 shows a crankcase ventilation system with a separator according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a separator with a separation module according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows the separating module of the separator according to FIG. 3 in a perspective view obliquely from above
  • FIG. 4 shows a plan view of the separator according to FIG. 2 with the sectional plane B-B indicated;
  • FIG. 5 shows a plan view of the separating module of the separator according to FIG. 2 with an angled one indicated
  • FIG. 6 shows a plan view of the separating module of the separator according to FIG. 2 with the sectional plane D-D indicated;
  • FIG. 7 shows a sectional view in the plane B-B of the separating module according to FIG. 2;
  • FIG. 8 shows a sectional view in the angled plane C-C of the separating module according to FIG. 2;
  • FIG. 9 shows a sectional view in the plane D-D of the separating module according to FIG. 2;
  • FIG. 10 shows a perspective view of an annular impact element with a cover device and a positioning element according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 11 shows a perspective view of an annular nozzle carrier element with positioning elements according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 12 shows a plan view of a separating module of a separator according to a further exemplary embodiment of the invention with the sectional plane E-E indicated with a cover element mounted upstream;
  • FIG. 13 shows a sectional view in the plane E-E of the separating module of the separator according to FIG. 12;
  • FIG. 14 shows the separating module of the separator according to FIG. 12 in a perspective view
  • FIG. 15 shows a view of the cover element according to FIG. 12
  • FIG. 16 shows a view of the nozzle carrier element according to FIG. 12;
  • FIG. 17 shows a perspective view of a separating module of a separator according to a further exemplary embodiment of the invention with an impact element and nozzle carrier element as wall elements;
  • FIG. 18 shows a perspective view of a variant of the separating module of the separator according to FIG. 17 with a cover device mounted upstream;
  • FIG. 19 shows a plan view of the separating module of the separator according to FIG. 17 with the sectional plane F-F indicated;
  • FIG. 20 shows a sectional view in the plane F-F of the separating module according to FIG. 17;
  • FIG. 21 an exploded view of the separating module according to FIG. 17.
  • FIG 1 shows a crankcase ventilation system 200 with a separator 10 arranged therein according to an embodiment of the invention for separating oil from blow-by gases in the crankcase ventilation system 200.
  • the separator 10 has a housing 20 with an inlet 26 and an outlet 28 for a gas flow and an oil drain 30 for oil separated from the gas flow in the separator.
  • the inlet 26 is arranged in a lower housing part 24 and the outlet 28 in an upper housing part 28 of the housing 20.
  • the two housing parts 22, 24 are connected, for example screwed, by means of a gas-tight flange connection 40.
  • FIGS. 2 to 11 show different views of a separator 10 with a separation module 100 and of its components according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the separator 10
  • FIG. 3 shows the separating module of the separator 10 in a perspective view obliquely from above.
  • FIG. 4 shows the separating module 100 in a plan view with the sectional plane B-B indicated.
  • FIG. 5 shows a plan view of the separating module 100 with the angled cutting plane C-C indicated.
  • FIG. 6 shows a top view of an impact element 110 of the separator 10 with the sectional plane D-D indicated.
  • the separator 10 has a separation module 100 in the housing 20, to which a liquid reservoir 50 is connected.
  • the separation module 100 is connected to a first part 52 of the liquid reservoir 50 and protrudes with one edge into a receptacle of the liquid reservoir 50.
  • a drain valve 60 is arranged, through which the liquid reservoir 50 can be emptied.
  • the liquid for example oil from blow-by gases, passes through the drain valve 60 from the interior 56 of the liquid reservoir 50 and passes through the outlet 30 from the separator 10.
  • the gas flow in the direction of the outlet 28 from the housing 20 is indicated in FIG.
  • the separating module 100 of the separator 10 has a nozzle carrier element 102 into which an impact element 110 is inserted into a receptacle surrounded by an edge 103 (FIGS. 7, 8).
  • the nozzle carrier element 102 and the impact element 110 are arranged concentrically around an axis 150.
  • the edge of the nozzle carrier element 102 is fixed between the flanges of the flange connection 40. In relation to the direction of the gas flow, the nozzle carrier element 102 is arranged upstream of the impact element 110.
  • the nozzle carrier element 102 and the impact element 110 of the separating module 100 have a positioning device 130 with complementary positioning elements 132, 134.
  • a pin 132 is arranged on the edge of the impact element 110 and a plurality of receptacles 134 in the edge 103 of the nozzle carrier element 102, of which only a few are numbered with reference symbols for the sake of clarity.
  • the receptacles 134 are designed, for example, as spaces between teeth which are arranged at the free end of the edge 103.
  • receptacles 134 can advantageously be provided as corresponds to the maximum number of nozzles 106, 108.
  • the relative, in particular rotational, position of the impact element 110 with respect to the nozzle carrier element 102 can be selected by inserting a pin 132 into one of the receptacles 134 when the impact element 110 is placed in the receptacle surrounded by the edge 103 when the separating module 100 is being assembled.
  • the impact element 110 can thus have the receptacles 134 and the nozzle carrier element 102 the pin 132.
  • the impact element 110 has two semicircular segments 112, 114, the segment 112 forming a pyramidal region 113 in which a plurality of pyramids in the assembled state of the impact element 110 are directed with their tips towards a nozzle arrangement 104 of the nozzle carrier element 102 .
  • the pyramidal region 113 serves to ensure that liquid droplets are separated from the gas flow and thus removed from the gas flow and can get into the liquid reservoir 50.
  • a cover device 120 is arranged in the other segment 114. The cover device 120 is designed as an elevation on the impact element 110.
  • the impact element 110 is essentially annular and has an edge 111 on one side and a pin 115 on the opposite side.
  • the liquid reservoir 50 has a mandrel, not designated in any more detail, which protrudes into the interior of the pin 115.
  • the impact element 110 is shown in more detail in FIG. 9 with a top view of the sectional plane DD (FIG. 6) and in FIG. 10 in a perspective top view.
  • FIG. 9 there is a height offset 117 between the end of the pyramidal region 113 and the covering device 120. This means that in the assembled state the pyramidal region 113 of the impact element 110 is at a greater distance from a nozzle arrangement of the nozzle carrier element 102 than the cover device 120.
  • FIG. 7 shows the separation module 100 with the liquid reservoir 50 as a plan view of the section plane B-B (FIG. 4).
  • FIG. 8 shows the separation module 100 with nozzle carrier element 102 and impact element 110 in a plan view of the angled section plane C-C (FIG. 5) in detail.
  • the distance 116 of the pyramidal region 113 from nozzles 106 is greater than the distance 118 of the cover device 120 from nozzles 108 of the nozzle arrangement 104 of the nozzle carrier element 102.
  • the distance 118 is at most 50% of the distance 116, preferably at most 10%, particularly preferably at most 5%.
  • the pyramidal region 113 of the impact element 110 is arranged opposite the nozzles 106 downstream (FIG. 7, FIG.
  • the nozzles 106 can be flown through practically freely, while a gas flow through the covered nozzles 108 is severely restricted or completely prevented.
  • the flow of the gas flow through the nozzles 108 is preferably reduced by at least 50%, preferably by at least 90%, particularly preferably by at least 95%, compared with nozzles 106 which are free from the covering device 120.
  • FIG. 11 shows the annular nozzle carrier element 102 in detail in a perspective view with positioning elements 132 of the positioning device 130.
  • the edge 103 is arranged on one side of the nozzle carrier element 102, and an edge 105 with a smaller diameter, with which the nozzle carrier element 102 is in contact with a receptacle of the liquid reservoir 50, is for example inserted, is arranged on the other side.
  • the nozzle arrangement 104 is formed by a semicircular arrangement of nozzles 106, 108. For the sake of clarity, only some of them are numbered with reference numerals.
  • nozzles 106 are arranged opposite the pyramidal region 113 and can be flowed through essentially freely, while other nozzles 108 are arranged opposite the cover device 120 and are essentially covered downstream by the latter.
  • the separating module 100 can be firmly connected to the upper part 52 of the housing, for example glued or welded, or designed as an injection-molded part. Alternatively, a form-fitting connection is to be provided.
  • the separating module 100 and the upper part 52 of the housing are advantageously arranged close to one another.
  • the nozzle carrier element 102 and the impact element 10 can expediently be firmly connected to one another, for example glued or welded.
  • FIGS. 12 to 16 show a separation module 100 of a separator 10 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • the structure of the nozzle carrier element 102 and impact element 110 is largely the same as in the previous exemplary embodiment, so that in order to avoid unnecessary repetition, reference is made to FIGS. 2-11 for details.
  • the impact element 110 has no cover device and no positioning device 130.
  • FIG. 12 shows a plan view of the separating module 100 with the indicated sectional plane EE with an annular cover device 122 mounted upstream of the nozzle device 104 of the nozzle carrier element 102.
  • FIG. 13 shows a sectional view in the plane EE of the separating module 100 and an upper part 52 of the liquid reservoir 50
  • FIG. 14 shows a perspective view of the separating module 100 and the upper part 52 of the liquid reservoir 50.
  • FIG. 15 shows a view of the cover device 122
  • FIG. 16 shows a view of the nozzle carrier element 102.
  • the annular cover device 122 is arranged upstream of the nozzle arrangement 104.
  • the cover device 122 is designed as a ring and is arranged in an annular recess 101 on the underside of the nozzle carrier element 102.
  • the covering device 122 has on the inner circumference an area with teeth as a positioning device 130, the spaces between the teeth serving as a positioning element 134 for receiving a complementary positioning element 132, for example a pin.
  • receptacles 134 can advantageously be provided as corresponds to the maximum number of nozzles 106, 108.
  • the annular cover device 122 can simply be placed loosely between the nozzle carrier element 102 and the upper part 52 of the liquid reservoir 50 and pressed with supports 58 against the underside of the nozzle carrier element 102.
  • a flow of the gas stream through the cover device 122 is made possible through an arc-shaped opening 123 which releases nozzles 106 of the nozzle arrangement 104. This can be seen in FIG. In other areas, the covering device covers the nozzle arrangement 104.
  • the covering device 122 is not required for the technical function, it can be omitted when the device is assembled.
  • the complementary positioning element 132 can be seen in the form of a pin, which is arranged on the connection piece 105 of the nozzle carrier element 102.
  • the annular cover device 122 is pushed over the pin 105 and the positioning element 132 in such a way that the complementary positioning elements 134 on the inner circumference of the cover device 122 release a desired number of nozzles 106 and cover other nozzles 108 if necessary.
  • the positioning elements 132, 134 of the positioning device 130 can be interchanged.
  • the separating module 100 can be firmly connected to the upper part 52 of the housing, for example glued or welded, or designed as an injection-molded part. Alternatively, a form-fitting connection is to be provided.
  • the separating module 100 and the upper part 52 of the housing are advantageously arranged close to one another.
  • the nozzle carrier element 102 can be connected to other housing parts by injection molding or in a form-fitting manner. Alternatively, the nozzle carrier element 102 can be welded to another component or firmly connected in some other way.
  • the nozzle carrier element 102 and the impact element 10 can expediently be firmly connected to one another, for example glued or welded.
  • FIGS. 17 to 21 show a separation module 100 of a separator 10 according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 17 shows a perspective view of the separating module 100
  • FIG. 18 shows a perspective view of a variant of the separating module 100 according to FIG. 17.
  • FIG. 19 shows a plan view of the separating module 100 with the sectional plane FF indicated, and FIG Separation module 100.
  • FIG. 21 shows an exploded view of the separation module 100 according to FIG.
  • the impact element 110 and the nozzle carrier element 102 are arranged coaxially around the axis 150.
  • the nozzle carrier element 102 is designed as a polygonal hexagonal tubular body and has a nozzle arrangement 104 with a different number of nozzles 106, 108 on several side surfaces, for example on each side surface.
  • the cover device 124 surrounds the nozzle carrier element 102 except for a side surface 109, as a result of which a gas flow can flow through the nozzles 106 in this side surface 109, of which only a few are numbered with reference symbols for the sake of clarity.
  • nozzle carrier element 102 and the cover device 124 can also be interchanged and the cover device 124 can be arranged downstream of the nozzle carrier element 102.
  • the positioning device 130 is formed by the corners of the nozzle carrier element 102 and the cover device 124.
  • the rotational position of the nozzle carrier element 102 relative to the cover device 124 defines which nozzle arrangement 104 can be flowed through and which is covered.
  • the cover device 124 can be formed in one piece with the upper part 52 of the liquid reservoir 50.
  • the nozzle carrier element 102 can simply be pushed into the cover device 124.
  • the nozzle carrier element 102 can be firmly connected to the liquid reservoir 50.
  • the baffle element 110 is arranged as a baffle plate downstream of the side surface 109 and parallel to it.
  • the impact element 110 is designed as an angled element and is fastened with a carrier plate 119 to a center pin of the upper part 52 of the liquid reservoir 50.
  • the embodiment in FIG. 18 provides that a cover device 126 in the form of a screen can also be arranged on the side surface 109 upstream in front of the nozzle arrangement 104 and additionally cover part of the nozzle arrangement 104 in the otherwise permeable wall element 109.
  • one or more cover devices 126 can also replace the cover device 124.
  • the various configurations according to the invention of the separation module 100 of the separator 10 allow an advantageous provision of an assembly kit for the separator 10 with identical parts for different flow rates of a gas flow in a crankcase ventilation system 200.
  • the assembly kit preferably comprises identical parts in the form of a nozzle carrier element 102 with at least one nozzle arrangement 104, which has at least one nozzle 106, 108, a baffle element 110 for arrangement downstream of the nozzle arrangement 104, and a cover device 120, 122, 124, 126 for one or more nozzles 108 of the nozzle arrangement 104, which reduces a flow of the gas flow through the one or more nozzles 108 compared to nozzles 106, which are free from the cover device 120, 122, 124, 126, by at least 50%, and a liquid reservoir 50 the annular cover member 122 may be provided.
  • the number of nozzles 106 which are free of a cover device 120, 122, 124, 126 can be selected as a function of a necessary differential pressure, which is a function of the flow rate of the blow-by gas.
  • the nozzle carrier elements 102, the impact element 110, the liquid reservoir 50 can be designed as identical parts with particular advantage.
  • the nozzle carrier element 102 can have a maximum number of nozzles 106, 108.
  • a suitable arrangement of the complementary positioning elements 132, 134 can determine which nozzles 106 can essentially be freely flowed through and which nozzles 108 are covered.
  • the ring-shaped cover element 122 can likewise be designed as an identical part.
  • a maximum of twelve nozzles can be provided in the nozzle arrangement 104 and a flow area with a minimum flow through one nozzle 106 and a maximum flow through all twelve nozzles 106 can be exhausted.

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  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abscheider (10) zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Gasstrom, insbesondere zum Abscheiden von Öl aus einem Blow-By-Gas in einem Kurbelgehäuseentlüftngs-system (200), aufweisend mindestens ein Düsenträgerelement (102) mit wenigstens einer Düsenanordnung (104) mit mindestens einer Düse (106, 108), tens teilweise gegenüber der Düsenanordnung (104) angeordnetes Prallelement (110), dadurch gekennzeichnet, dass eine permanente Abdeckeinrichtung (120, 122, 124, 126) für eine oder mehrere Düsen (108) der Düsenanordnung (104) vorgesehen ist, die einen Durchfluss des Gasstroms durch die eine oder mehreren Düsen (108) gegenüber Düsen (106), die von der Abdeckeinrichtung (120, 122, 124, 126) frei sind, um mindestens 50% reduziert. Ferner betrifft die Erfindung ein Montagekit für einen Abscheider (10).

Description

Beschreibung ABSCHEIDER FÜR EINE FLÜSSIGKEIT AUS EINEM GASSTROM
UND MONTAGEKIT FÜR EINEN ABSCHEIDER
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Abscheider für eine Flüssigkeit aus einem Gasstrom und ein Montagekit für einen Abscheider.
Stand der Technik
Bei Hubkolbenverbrennungsmotoren entsteht im Kurbelgehäuse ein ölhaltiges Leckagegas, das sogenannte Blow-By-Gas. Seine Zurückführung in den Verbrennungsprozess ist weltweit gesetzlich vorgeschrieben und erfolgt in sogenannten geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystemen. Zu den wichtigsten Aufgaben eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems gehören die Ölabscheidung und die Ölrückführung in das Kurbelgehäuse sowie die Regelung des Kurbelgehäusedrucks. Die Anforderungen an die Ölabscheidung sind dabei in den vergangenen Jahren mit der strenger werdenden Abgasgesetzgebung stetig gestiegen, um emissionsrelevante Motorkomponenten wie Abgasturbolader, Ladeluftkühler oder Sensoren vor einem Leistungsverlust durch Ölkontamination zu schützen. Die Ölabscheidung leistet einen Beitrag sowohl in der Minimierung des Ölverbrauchs, wie auch einen wesentlichen Beitrag zur Einhaltung der Abgasgesetzgebung über die Fahrzeuglebensdauer.
Aus EP 3100780 A1 ist ein Ölabscheider mit einem auswechselbaren Filterelement bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen günstigen Abscheider für eine Flüssigkeit aus einem Gasstrom zu schaffen, der als Lebensdauerbauteil geeignet ist.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Montagekits für einen solchen Abscheider.
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst durch einen Abscheider zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Gasstrom, insbesondere zum Abscheiden von Öl aus einem Blow-By- Gas in einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem, aufweisend mindestens ein Düsenträgerelement mit wenigstens einer Düsenanordnung mit mindestens einer Düse, und aufweisend ein stromabwärts wenigstens teilweise gegenüber der Düsenanordnung angeordnetes Prallelement, wobei eine permanente Abdeckeinrichtung für eine oder mehrere Düsen der Düsenanordnung vorgesehen ist, die einen Durchfluss des Gasstroms durch die eine oder mehreren Düsen gegenüber Düsen, die von der Abdeckeinrichtung frei sind, um mindestens 50% reduziert.
Die permanente Abdeckung für eine oder mehrere Düsen der Düsenanordnung kann im Rahmen der Erstmontage des Abscheiders oder bei wiederkehrenden Wartungen geändert werden. Dabei kann die Abdeckung vollständig oder teilweise von einzelnen Düsen der Düsenanordnung entfernt werden. Eine Funktion als Steuer- oder Regelorgan, beispielweise eines Ventils, ist nicht vorgesehen. Die Abdeckeinrichtung ist kein Ventilkörper, der seine Lage im Betrieb verändern kann, sondern fest eingestellt und über alle Betriebszustände unverändert. Die weitere Aufgabe wird gelöst von einem Montagekit für einen Abscheider, wenigstens umfassend ein Düsenträgerelement mit wenigstens einer Düsenanordnung welche mindestens eine Düse aufweist; ein Prallelement zur Anordnung stromabwärts der Düsenanordnung; eine Abdeckeinrichtung für eine oder mehrere Düsen der Düsenanordnung, die einen Durchfluss des Gasstroms durch die eine oder mehreren Düsen gegenüber Düsen, die von der Abdeckeinrichtung frei sind, um mindestens 50% reduziert, wobei zumindest das Düsenträgerelement, das Prallelement oder/und ein Flüssigkeitsreservoir als Gleichteile für verschiedene Düsenanordnungen oder Anzahl von Düsen vorgesehen sind.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird ein Abscheider zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Gasstrom vorgeschlagen, insbesondere zum Abscheiden von Öl aus einem Blow-By-Gas in einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem, aufweisend mindestens ein Düsenträgerelement mit wenigstens einer Düsenanordnung mit mindestens einer Düse, und aufweisend ein stromabwärts wenigstens teilweise gegenüber der Düsenanordnung angeordnetes Prallelement. Eine permanente Abdeckeinrichtung ist für eine oder mehrere Düsen der Düsenanordnung vorgesehen, die einen Durchfluss des Gasstroms durch die eine oder mehreren Düsen gegenüber Düsen, die von der Abdeckeinrichtung frei sind, um mindestens 50% reduziert.
Vorzugsweise ist der Durchfluss des Gasstroms um mindestens 80%, besonders bevorzugt um mindestens 95% reduziert. Dadurch, dass beim Zusammenbau des Abscheiders festgelegt werden kann, welche Düsen frei durchströmbar sind und welche geringer oder gar nicht durchströmbar sind, kann erreicht werden, dass mit gleichartigen Komponenten Abscheider für ganz unterschiedliche Durchflüsse des Gasstroms von einem minimalen bis zu einem maximalen Gasstrom darstellbar sind. Damit können beispielsweise Abscheider für unterschiedlichste Leistungsklassen von Brennkraftmaschinen mit gleichartigen Komponenten hergestellt werden.
Vorteilhaft kann der Abscheider ohne Filterelement ausgestaltet sein und die abgeschiedene Flüssigkeit direkt ablaufen oder die abgeschiedene Flüssigkeit in einem Reservoir gesammelt werden. Ein Wechsel eines Filterelements und damit ein zumindest teilweiser Ausbau des Abscheiders ist nicht notwendig. Optional kann dem Abscheider jedoch ein Filterelement nachgeschaltet sein.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders kann ein, bezogen auf die Düsen, stromabwärtiger Abstand zwischen Düsen und Abdeckeinrichtung um mindestens 50% kleiner sein als ein stromabwärtiger Abstand zwischen dem Prallelement und den Düsen, die von der Abdeckeinrichtung frei sind. Günstigerweise kann die Abdeckeinrichtung beispielsweise auf den entsprechenden Düsen aufliegen. Beispielsweise kann das Prallelement die Abdeckeinrichtung aufweisen.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders können das Düsenträgerelement und das Prallelement eine Positioniereinrichtung mit komplementären Positionierelementen aufweisen, mit der eine relative Position, insbesondere rotatorische Position, zwischen Abdeckeinrichtung und Düsenanordnung festlegbar ist. Beispielsweise kann ein Positionierelement durch einen Vorsprung, beispielsweise in Form zumindest eines Pins, insbesondere eines sich radial erstreckenden Pins, gebildet sein und das komplementäres Positionierelement durch eine oder mehrere Aufnahmen für den Vorsprung. Der Pin kann am Düsenträgerelement und mehrere Aufnahmen am Prallelement ausgebildet sein, oder umgekehrt.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders kann die Abdeckeinrichtung stromaufwärts der Düsenanordnung angeordnet sein. Insbesondere kann ein, bezogen auf die Düsen, stromaufwärtiger Abstand zwischen Düsen und Abdeckeinrichtung um mindestens 50% kleiner sein als ein stromaufwärtiger Abstand zwischen dem Prallelement und den Düsen, die von der Abdeckeinrichtung frei sind. Beispielsweise kann ein separates Element in Strömungsrichtung gesehen vor der Düsenanordnung angeordnet sein, das eine Öffnung aufweist, durch die eine oder mehrere Düsen für den Gasstrom ungehindert zugänglich sind.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders können das Düsenträgerelement und die Abdeckeinrichtung eine Positioniereinrichtung mit komplementären Positionierelementen aufweisen, mit der eine rotatorische Position zwischen Abdeckeinrichtung und Düsenanordnung festlegbar ist. Dies ist günstig, wenn Düsenträgerelement und Abdeckeinrichtung koaxial zueinander angeordnet sind.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders kann das Düsenträgerelement eine Aufnahme aufweisen, in der das Prallelement angeordnet ist. Das Düsenträgerelement kann eine topfartige Ausnehmung aufweisen, in welche das Prallelement eingelegt werden kann. Vorteilhaft können Düsenträgerelement und Prallelement konzentrisch angeordnet sein.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders kann das Düsenträgerelement in einer Aufnahme eines Flüssigkeitsreservoirs angeordnet sein. Vorteilhaft kann das Flüssigkeitsreservoir ein Ablassventil aufweisen, durch welches das Flüssigkeitsreservoir von Zeit zu Zeit entleert werden kann.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders kann die Abdeckeinrichtung in das Prallelement integriert sein. Dies ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders kann die Abdeckeinrichtung als flacher Ring oder Ringsegment ausgebildet sein. Vorteilhaft kann der Ring oder das Ringsegment vor einer ringförmigen oder ringsegmentförmigen Düsenanordnung angeordnet sein.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders kann die Abdeckeinrichtung als ringartiger Körper mit rundem oder eckigem Querschnitt ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Körper ein Zylinder oder ein Quader sein. Der Querschnitt des Körpers kann dreieckig oder mehreckig, beispielsweise hexagonal, ausgestaltet sein. Die Ecken der Abdeckeinrichtung können als Teil der Positioniereinrichtung dienen und erlauben eine Positionierung eines komplementär gestalteten Düsenträgerelements, dessen Ecken ebenfalls Teil der Positioniereinrichtung sein können.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders kann die Abdeckeinrichtung als eine Abdeckung ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich zu einer koaxialen Anordnung kann eine separate Abdeckung stromaufwärts der Düsenanordnung angeordnet sein. Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders können das Prallelement und das Düsenträgerelement konzentrisch oder koaxial um eine Achse angeordnet sein. Die entsprechende Anordnung kann abhängig von vorhandenem Bauraum und/oder Anforderungen an den Abscheider gewählt werden.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders kann die Düsenanordnung als Kreissegment oder Ringsegment in dem Düsenträgerelement angeordnet sein. Eine maximale Anzahl der Düsen kann auf engem Bauraum verwirklicht werden. Insbesondere können das Düsenträgerelement und das Prallelement senkrecht zur Achse angeordnet sein. Beispielsweise können Düsenanordnung und Prallelement mit ringförmigen Bereichen Zusammenwirken.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Abscheiders kann die Düsenanordnung in einem parallel zur Achse ausgebildeten Wandsegment des Düsenträgerelements angeordnet sein. Vorteilhaft kann eine koaxiale Anordnung von Düsenträgerelement und Prallelement gewählt werden. Insbesondere können das Düsenträgerelement und das Prallelement parallel zur Achse angeordnet sind. Dies ist besonders günstig, um eine maximale Anzahl von Düsen auf kleinem Bauraum bereitzustellen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Montagekit für einen Abscheider vorgeschlagen, wenigstens umfassend ein Düsenträgerelement mit wenigstens einer Düsenanordnung, welche mindestens eine Düse aufweist; ein Prallelement zur Anordnung stromabwärts der Düsenanordnung; eine Abdeckeinrichtung für eine oder mehrere Düsen der Düsenanordnung, die einen Durchfluss des Gasstroms durch die eine oder mehreren Düsen gegenüber Düsen, die von der Abdeckeinrichtung frei sind, um mindestens 50% reduziert; wobei als Gleichteile das Düsenträgerelement, das Prallelement und in einer besonderen Ausführung ein Flüssigkeitsreservoir für verschiedene Düsenanordnungen und/oder Anzahl von Düsen vorgesehen sind.
Vorteilhaft kann mit einem derartigen Bausatz mit Gleichteilen eine Vielzahl von Abscheidern hergestellt werden, welche unterschiedlichste Gasdurchsätze aufweisen, indem beim Zusammenbau des Abscheiders mehr oder weniger Düsen abgedeckt werden oder der Abstand zwischen einer oder mehrerer Düsen und dem Abdeckelement um mindestens 50% reduziert ist gegenüber dem stromabwärtigen Abstand zwischen dem Prallelement und den Düsen.
Die Zahl der Düsen, die von einer Abdeckeinrichtung frei sind, kann abhängig von einem notwendigen Differentialdruck gewählt werden, der eine Funktion der Durchflussrate des Blow-By-Gases ist. Mit besonderem Vorteil können die Düsenträgerelemente, das Prallelement und/oder das Flüssigkeitsreservoir als Gleichteile ausgebildet sein. Das Düsenträgerelement kann eine maximale Anzahl von Düsen aufweisen. Durch eine Positioniereinrichtung mit komplementären Positionierelementen kann durch eine geeignete Anordnung der komplementären Positionierelemente zueinander bestimmt werden, welche Düsen im Wesentlichen frei durchströmbar sind und welche Düsen abgedeckt sind oder der Abstand zwischen einer oder mehrerer Düsen und dem Abdeckelement um mindestens 50% reduziert ist. Ebenso kann das ringförmige Abdeckelement als Gleichteil ausgebildet sein. Beispielsweise können maximal zwölf Düsen in dem Düsenträgerelement vorgesehen sein und ein Durchflussbereich mit minimalem Durchfluss durch eine Düse und maximalem Durchfluss durch alle zwölf Düsen ausgeschöpft werden.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Montagekits können komplementäre Positionierelemente an dem Düsenträgerelement und dem Prallelement vorgesehen sein, mit denen eine relative Position zwischen der Abdeckeinrichtung und der Düsenanordnung festlegbar ist. Dies erlaubt einen einfachen Aufbau von Abscheidern aus Gleichteilen für verschiedene Leistungsklassen.
Nach einer günstigen Ausgestaltung des Montagekits kann die Abdeckeinrichtung das Düsenträgerelement koaxial umgeben. Je nach Positionierung der Abdeckeinrichtung bezogen auf das Düsenträgerelement können beim Zusammenbau des Abscheiders mehr oder weniger Düsen abgedeckt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Dabei zeigen:
Figur 1 ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem mit einem Abscheider nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 2 einen Abscheider mit einem Trennmodul nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 3 in perspektivischer Ansicht schräg von oben das Trennmodul des Abscheiders nach Figur
2;
Figur 4 in Draufsicht den Abscheider nach Figur 2 mit angedeuteter Schnittebene B-B;
Figur 5 in Draufsicht das Trennmodul des Abscheiders nach Figur 2 mit angedeuteter gewinkelter
Schnittebene C-C;
Figur 6 in Draufsicht das Trennmodul des Abscheiders nach Figur 2 mit angedeuteter Schnittebene D-D;
Figur 7 eine Schnittansicht in der Ebene B-B des Trennmoduls nach Figur 2;
Figur 8 eine Schnittansicht in der gewinkelten Ebene C-C des Trennmoduls nach Figur 2;
Figur 9 eine Schnittansicht in der Ebene D-D des Trennmoduls nach Figur 2;
Figur 10 eine perspektivische Ansicht eines ringförmigen Prallelements mit einer Abdeckeinrichtung und einem Positionierelement nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 11 eine perspektivische Ansicht eines ringförmigen Düsenträgerelements mit Positionierelementen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 12 in Draufsicht ein Trennmodul eines Abscheiders nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit angedeuteter Schnittebene E-E mit einem stromaufwärts montierten Abdeckelement;
Figur 13 eine Schnittansicht in der Ebene E-E des Trennmoduls des Abscheiders nach Figur 12;
Figur 14 in perspektivischer Ansicht das Trennmodul des Abscheiders nach Figur 12;
Figur 15 eine Ansicht des Abdeckelements nach Figur 12; Figur 16 eine Ansicht des Düsenträgerelements nach Figur 12;
Figur 17 in perspektivischer Ansicht ein Trennmodul eines Abscheiders nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Prallelement und Düsenträgerelement als Wandelemente;
Figur 18 in perspektivischer Ansicht eine Variante des Trennmoduls des Abscheiders nach Figur 17 mit stromaufwärts montierter Abdeckeinrichtung;
Figur 19 in Draufsicht das Trennmodul des Abscheiders nach Figur 17 mit angedeuteter Schnittebene F-F;
Figur 20 eine Schnittansicht in der Ebene F-F des Trennmoduls nach Figur 17;
Figur 21 eine Explosionsdarstellung des Trennmoduls nach Figur 17.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
Figur 1 zeigt angedeutet ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem 200 mit einem darin angeordneten Abscheider 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Abscheiden von Öl aus Blow-By-Gasen in dem Kurbelgehäuseentlüftungssystem 200. Der Abscheider 10 weist ein Gehäuse 20 auf mit einem Einlass 26 und einem Auslass 28 für einen Gasstrom sowie einen Ölablass 30 für im Abscheider aus dem Gasstrom abgeschiedenes Öl. Der Einlass 26 ist in einem unteren Gehäuseteil 24 und der Auslass 28 in einem oberen Gehäuseteil 28 des Gehäuses 20 angeordnet. Die beiden Gehäuseteile 22, 24 sind mittels einer gasdichten Flanschverbindung 40 verbunden, beispielsweise verschraubt.
Figuren 2 bis 11 zeigen verschiedene Ansichten eines Abscheiders 10 mit Trennmodul 100 sowie von dessen Komponenten nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Abscheider 10, und Figur 3 zeigt das Trennmodul des Abscheiders 10 in perspektivischer Ansicht schräg von oben.
Figur 4 zeigt das Trennmodul 100 in Draufsicht mit angedeuteter Schnittebene B-B. Figur 5 zeigt in Draufsicht das Trennmodul 100 mit angedeuteter gewinkelter Schnittebene C-C. Figur 6 zeigt in Draufsicht ein Prallelement 110 des Abscheiders 10 mit angedeuteter Schnittebene D-D.
Wie in der Schnittdarstellung in Figur 2 zu erkennen ist, weist der Abscheider 10 im Gehäuse 20 ein Trennmodul 100 auf, an das sich ein Flüssigkeitsreservoir 50 anschließt. Das Trennmodul 100 ist mit einem ersten Teil 52 des Flüssigkeitsreservoirs 50 verbunden und ragt mit einem Rand in eine Aufnahme des Flüssigkeitsreservoirs 50. Im daran anschließenden zweiten Teil 54 ist ein Ablassventil 60 angeordnet, durch welches das Flüssigkeitsreservoir 50 entleert werden kann. Die Flüssigkeit, beispielsweise Öl aus Blow-By-Gasen, gelangt durch das Ablassventil 60 aus dem Innenraum 56 des Flüssigkeitsreservoirs 50 und durch den Auslass 30 aus dem Abscheider 10. Der Gasstrom Richtung Auslass 28 aus dem Gehäuse 20 ist in Figur 2 mit dicken schwarzumrandeten Pfeilen angedeutet, während der abgetrennte Flüssigkeitsstrom Richtung Flüssigkeitsreservoir 50 mit gepunkteten Pfeilen angedeutet ist. Der Gasstrom gelangt durch eine in der Figur nicht dargestellte Düsenanordnung eines Düsenträgerelements 102 zum Auslass 28.
Das Trennmodul 100 des Abscheiders 10 weist ein Düsenträgerelement 102 auf, in das in eine von einem Rand 103 (Figuren 7, 8) umgebene Aufnahme ein Prallelement 110 eingesetzt ist. Düsenträgerelement 102 und Prallelement 110 sind konzentrisch um eine Achse 150 angeordnet. Das Düsenträgerelement 102 ist mit seinem Rand zwischen den Flanschen der Flanschverbindung 40 fixiert. Bezogen auf die Richtung des Gasstroms ist das Düsenträgerelement 102 stromaufwärts des Prallelements 110 angeordnet.
Wie in Figur 3 zu erkennen ist, weisen das Düsenträgerelement 102 und das Prallelement 110 des Trennmoduls 100 eine Positioniereinrichtung 130 mit komplementären Positionierelementen 132, 134 auf. In der gezeigten Ausführung ist ein Pin 132 am Rand des Prallelements 110 angeordnet und im Rand 103 des Düsenträgerelements 102 mehrere Aufnahmen 134, von denen der Übersichtlichkeit wegen nur einige mit Bezugszeichen beziffert sind. Die Aufnahmen 134 sind beispielsweise als Zwischenräume von Zähnen ausgebildet, die am freien Ende des Rands 103 angeordnet sind.
Günstigerweise können so viele Aufnahmen 134 vorgesehen sein, wie der maximalen Anzahl von Düsen 106, 108 entspricht.
Die relative, insbesondere rotatorische, Position des Prallelements 110 gegenüber dem Düsenträgerelement 102 kann gewählt werden, indem ein Pin 132 in eine der Aufnahmen 134 eingeführt wird, wenn das Prallelement 110 beim Zusammenbau des Trennmoduls 100 in die vom Rand 103 umgebene Aufnahme gelegt wird.
Es versteht sich, dass die Position der komplementären Positionierelemente 130 auch vertauscht sein kann. So kann das Prallelement 110 die Aufnahmen 134 aufweisen und das Düsenträgerelement 102 den Pin 132.
Wie Figur 6 zeigt, weist das Prallelement 110 zwei halbkreisförmige Segmente 112, 114 auf, wobei das Segment 112 einen Pyramidalbereich 113 bildet, bei dem eine Vielzahl von Pyramiden im montierten Zustand des Prallelements 110 mit ihren Spitzen zu einer Düsenanordnung 104 des Düsenträgerelements 102 gerichtet sind. Der Pyramidalbereich 113 dient dazu, dass Flüssigkeitströpfchen aus dem Gasstrom abgeschieden und somit aus dem Gasstrom entfernt werden und in das Flüssigkeitsreservoir 50 gelangen können. Im anderen Segment 114 ist eine Abdeckeinrichtung 120 angeordnet. Die Abdeckeinrichtung 120 ist als Erhebung auf dem Prallelement 110 ausgebildet.
We Figur 7 zeigt, ist das Prallelement 110 im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und weist auf der einen Seite einen Rand 111 auf und auf der gegenüberliegenden Seite einen Zapfen 115. Der Zapfen 115 dient zur Führung beim Zusammenbau und zur Arretierung des Prallelements 110 am Flüssigkeitsreservoir 50. Hierzu weist das Flüssigkeitsreservoir 50 einen nicht näher bezeichneten Dorn auf, der in das Innere des Zapfens 115 ragt. Das Prallelement 110 ist in Figur 9 mit Draufsicht auf die Schnittebene D-D (Figur 6) und in Figur 10 in perspektivischer Draufsicht detaillierter dargestellt. Wie in Figur 9 zu erkennen ist, ist ein Höhenversatz 117 zwischen dem Ende des Pyramidalbereichs 113 und der Abdeckeinrichtung 120 vorhanden. Dies bedeutet, dass im montierten Zustand der Pyramidalbereich 113 des Prallelements 110 einen größeren Abstand von einer Düsenanordnung des Düsenträgerelements 102 aufweist als die Abdeckeinrichtung 120.
Figur 7 zeigt das Trennmodul 100 mit Flüssigkeitsreservoir 50 als Draufsicht auf die Schnittebene B-B (Figur 4). Figur 8 zeigt das Trennmodul 100 mit Düsenträgerelement 102 und Prallelement 110 in Draufsicht auf die gewinkelte Schnittebene C-C (Figur 5) im Detail. Wie in Figur 8 zu erkennen ist, ist der Abstand 116 des Pyramidalbereichs 113 von Düsen 106 größer als der Abstand 118 der Abdeckeinrichtung 120 von Düsen 108 der Düsenanordnung 104 des Düsenträgerelements 102. Vorzugsweise ist der Abstand 118 höchstens 50% des Abstands 116, bevorzugt höchstens 10%, besonders bevorzugt höchstens 5%. Der Pyramidalbereich 113 des Prallelements 110 ist den Düsen 106 stromabwärts gegenüberliegend angeordnet (Figur 7, Figur 8), während die Abdeckeinrichtung 120 stromabwärts der Düsen 108 angeordnet ist. Die Düsen 106 sind praktisch frei durchströmbar, während ein Gasstrom durch die abgedeckten Düsen 108 stark eingeschränkt oder ganz unterbunden ist. Vorzugsweise ist der Durchfluss des Gasstroms durch die Düsen 108 gegenüber Düsen 106, die von der Abdeckeinrichtung 120 frei sind, um mindestens 50% reduziert, vorzugsweise um mindestens 90%, besonders bevorzugt um mindestens 95%.
Figur 11 zeigt das ringförmige Düsenträgerelement 102 detailliert in einer perspektivische Ansicht mit Positionierelementen 132 der Positioniereinrichtung 130. Der Rand 103 ist an seinem freien Ende bereichsweise mit Zähnen ausgestattet, deren Zwischenräume die Aufnahmen 134 für den komplementären Pin 132 am Prallelement 110 bilden. Auf der einen Seite des Düsenträgerelements 102 ist der Rand 103 angeordnet, auf der anderen Seite ein im Durchmesser kleinerer Rand 105, mit dem das Düsenträgerelement 102 mit einer Aufnahme des Flüssigkeitsreservoirs 50 in Kontakt ist, beispielsweise eingesteckt ist.
Die Düsenanordnung 104 ist durch eine halbkreisförmige Anordnung von Düsen 106, 108 gebildet. Der Übersichtlichkeit wegen sind nur einige davon mit Bezugszeichen beziffert. Je nach Positionierung des Pins 132 in den Aufnahmen 134 sind Düsen 106 gegenüber dem Pyramidalbereich 113 angeordnet und im Wesentlichen frei durchströmbar, während andere Düsen 108 gegenüber der Abdeckeinrichtung 120 angeordnet sind und von dieser im Wesentlichen stromabwärts verdeckt sind.
Das Trennmodul 100 kann mit dem oberen Teil 52 des Gehäuses fest verbunden sein, beispielsweise verklebt oder verschweißt sein oder als ein Spritzgussteil ausgebildet sein. Alternativ ist eine formschlüssige Verbindung vorzusehen. Das Trennmodul 100 und der obere Teil 52 des Gehäuses sind vorteilhaft dicht zueinander angeordnet.
Günstigerweise können das Düsenträgerelement 102 und das Prallelement 10 fest miteinander verbunden sein, beispielsweise verklebt oder verschweißt.
Figuren 12 bis 16 zeigen ein Trennmodul 100 eines Abscheiders 10 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Aufbau von Düsenträgerelement 102 und Prallelement 110 ist weitgehend gleich wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel, so dass zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für Details auf die Figuren 2-11 verwiesen wird. Im Gegensatz zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel weist das Prallelement 110 jedoch keine Abdeckeinrichtung und keine Positioniereinrichtung 130 auf.
Figur 12 zeigt in Draufsicht das Trennmodul 100 mit angedeuteter Schnittebene E-E mit einer bezogen auf die Düseneinrichtung 104 des Düsenträgerelements 102 stromaufwärts montierten ringförmigen Abdeckeinrichtung 122. Figur 13 zeigt eine Schnittansicht in der Ebene E-E des Trennmoduls 100 und einem oberen Teil 52 des Flüssigkeitsreservoirs 50. Figur 14 zeigt in perspektivischer Ansicht das Trennmodul 100 und dem oberen Teil 52 des Flüssigkeitsreservoirs 50. Figur 15 zeigt eine Ansicht der Abdeckeinrichtung 122, und Figur 16 zeigt eine Ansicht des Düsenträgerelements 102.
Wie in Figuren 13, 14 in Schnittansicht und perspektivischer Ansicht zu erkennen ist, ist die ringförmige Abdeckeinrichtung 122 stromaufwärts der Düsenanordnung 104 angeordnet. Die Abdeckeinrichtung 122 ist als Ring ausgebildet und in eine ringförmige Vertiefung 101 auf der Unterseite des Düsenträgerelements 102 angeordnet. Die Abdeckeinrichtung 122 weist am inneren Umfang einen Bereich mit Zähnen als Positioniereinrichtung 130 auf, wobei die Zwischenräume zwischen den Zähnen Aufnahmen als Positionierelement 134 zur Aufnahme eines komplementären Positionierelements 132, beispielsweise eines Pins, dienen.
Günstigerweise können so viele Aufnahmen 134 vorgesehen sein, wie der maximalen Anzahl von Düsen 106, 108 entspricht.
Die ringförmige Abdeckeinrichtung 122 kann einfach lose zwischen das Düsenträgerelement 102 und das obere Teil 52 des Flüssigkeitsreservoirs 50 gelegt werden und mit Stützen 58 gegen die Unterseite der Düsenträgerelements 102 gepresst werden.
Ein Durchfluss des Gasstroms durch die Abdeckeinrichtung 122 ist durch eine kreisbogenförmige Öffnung 123 ermöglicht, welche Düsen 106 der Düsenanordnung 104 freigibt. Dies ist in Figur 15 zu erkennen. In anderen Bereichen deckt die Abdeckeinrichtung die Düsenanordnung 104 ab.
Wird in einer besonderen Ausführung die Abdeckeinrichtung 122 für die technische Funktion nicht benötigt, kann diese beim Zusammenbau der Vorrichtung entfallen.
In Figur 16 ist das komplementäre Positionierelement 132 in Form eines Pins zu erkennen, welches an Stutzen 105 des Düsenträgerelements 102 angeordnet ist. Die ringförmige Abdeckeinrichtung 122 wird so über den Zapfen 105 und das Positionierelement 132 geschoben, dass die komplementären Positionierelemente 134 am inneren Umfang der Abdeckeinrichtung 122 eine gewünschte Zahl von Düsen 106 freigibt und andere Düsen 108 ggf. verdeckt.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel können die Positionierelemente 132, 134 der Positioniereinrichtung 130 vertauscht angeordnet sein. Das Trennmodul 100 kann mit dem oberen Teil 52 des Gehäuses fest verbunden sein, beispielsweise verklebt oder verschweißt oder als ein Spritzgussteil ausgebildet sein. Alternativ ist eine formschlüssige Verbindung vorzusehen. Das Trennmodul 100 und der obere Teil 52 des Gehäuses sind vorteilhaft dicht zueinander angeordnet.
Das Düsenträgerelement 102 kann mit anderen Gehäuseteilen spritzgusstechnisch oder formschlüssig verbunden sein. Alternativ kann das Düsenträgerelement 102 mit einem anderen Bauteil verschweißt oder in anderer Weise fest verbunden sein.
Günstigerweise können das Düsenträgerelement 102 und das Prallelement 10 fest miteinander verbunden sein, beispielsweise verklebt oder verschweißt.
Figuren 17 bis 21 zeigen ein Trennmodul 100 eines Abscheiders 10 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 17 zeigt in perspektivischer Ansicht das Trennmodul 100, und Figur 18 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Variante des Trennmoduls 100 nach Figur 17. Figur 19 zeigt in Draufsicht das Trennmodul 100 mit angedeuteter Schnittebene F-F, und Figur 20 zeigt eine Schnittansicht in der Ebene F-F des Trennmoduls 100. Figur 21 zeigt eine Explosionsdarstellung des Trennmoduls 100 nach Figur 17.
In dieser Ausgestaltung sind Prallelement 110 und Düsenträgerelement 102 koaxial um die Achse 150 angeordnet. Das Düsenträgerelement 102 ist als mehreckiger hexagonaler Rohrkörper ausgebildet und weist auf mehreren Seitenflächen, beispielsweise auf jeder Seitenfläche, eine Düsenanordnung 104 mit unterschiedlicher Anzahl von Düsen 106, 108 auf. Die Abdeckeinrichtung 124 umgibt dabei das Düsenträgerelement 102 bis auf eine Seitenfläche 109, wodurch die Düsen 106 in dieser Seitenfläche 109, von denen der Übersichtlichkeit wegen nur einige mit Bezugszeichen beziffert sind, für einen Gasstrom durch- strömbar sind.
Es versteht sich, dass das Düsenträgerelement 102 und die Abdeckeinrichtung 124 auch vertauscht sein können und die Abdeckeinrichtung 124 stromabwärts des Düsenträgerelements 102 angeordnet sein kann.
Die Positioniereinrichtung 130 wird durch die Ecken von Düsenträgerelement 102 und Abdeckeinrichtung 124 gebildet. Die rotatorische Position von Düsenträgerelement 102 relativ zur Abdeckeinrichtung 124 legt fest, welche Düsenanordnung 104 durchströmbar und welche verdeckt ist.
In der gezeigten Ausgestaltung kann die Abdeckeinrichtung 124 einstückig mit dem oberen Teil 52 des Flüssigkeitsreservoirs 50 ausgebildet sein. Das Düsenträgerelement 102 kann einfach in die Abdeckeinrichtung 124 eingeschoben werden. Optional kann statt der Abdeckeinrichtung 124 das Düsenträgerelement 102 mit dem Flüssigkeitsreservoir 50 fest verbunden sein.
Das Prallelement 110 ist als Prallplatte stromabwärts der Seitenfläche 109 und parallel zu dieser angeordnet. Das Prallelement 110 ist als gewinkeltes Element ausgebildet und mit einer Trägerplatte 119 an einem Mittelzapfen des oberen Teils 52 des Flüssigkeitsreservoirs 50 befestigt. Die Ausgestaltung in Figur 18 sieht vor, dass zusätzlich an der Seitenfläche 109 eine Abdeckeinrichtung 126 in Form einer Blende stromaufwärts vor der Düsenanordnung 104 angeordnet sein kann und zusätzlich einen Teil der Düsenanordnung 104 im sonst durchlässigen Wandelement 109 abdecken kann.
Optional kann eine oder mehrere Abdeckeinrichtungen 126 auch die Abdeckeinrichtung 124 ersetzen.
Die verschiedenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen des Trennmoduls 100 des Abscheiders 10 erlauben eine vorteilhafte Bereitstellung eines Montagekit für den Abscheider 10 mit Gleichteilen für unterschiedliche Durchflüsse eines Gasstroms in einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem 200.
Vorzugsweise umfasst das Montagekit Gleichteile in Form eines Düsenträgerelements 102 mit wenigstens einer Düsenanordnung 104, welche mindestens eine Düse 106, 108 aufweist, eines Prallelements 110 zur Anordnung stromabwärts der Düsenanordnung 104, sowie eine Abdeckeinrichtung 120, 122, 124, 126 für eine oder mehrere Düsen 108 der Düsenanordnung 104, die einen Durchfluss des Gasstroms durch die eine oder mehreren Düsen 108 gegenüber Düsen 106, die von der Abdeckeinrichtung 120, 122, 124, 126 frei sind, um mindestens 50% reduziert, sowie eines Flüssigkeitsreservoirs 50. Ferner kann als Gleichteil das ringförmige Abdeckelement 122 vorgesehen sein.
Die Zahl der Düsen 106, die von einer Abdeckeinrichtung 120, 122, 124, 126 frei sind, kann abhängig von einem notwendigen Differentialdruck gewählt werden, der eine Funktion der Durchflussrate des Blow-By- Gases ist.
Mit besonderem Vorteil können die Düsenträgerelemente 102, das Prallelement 110, das Flüssigkeitsreservoir 50 als Gleichteile ausgebildet sein. Das Düsenträgerelement 102 kann eine maximale Anzahl von Düsen 106, 108 aufweisen. Durch die Positioniereinrichtung 130 mit komplementären Positionierelementen 132, 134 kann durch eine geeignete Anordnung der komplementären Positionierelemente 132, 134 bestimmt werden, welche Düsen 106 im Wesentlichen frei durchströmbar sind und welche Düsen 108 abgedeckt sind. Ebenso kann das ringförmige Abdeckelement 122 als Gleichteil ausgebildet sein.
Beispielsweise können maximal zwölf Düsen in der Düsenanordnung 104 vorgesehen sein und ein Durchflussbereich mit minimalem Durchfluss durch eine Düse 106 und maximalem Durchfluss durch alle zwölf Düsen 106 ausgeschöpft werden.

Claims

Ansprüche
1. Abscheider (10) zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einem Gasstrom, insbesondere zum Abscheiden von Öl aus einem Blow-By-Gas in einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem (200), aufweisend mindestens ein Düsenträgerelement (102) mit wenigstens einer Düsenanordnung (104) mit mindestens einer Düse (106, 108), und aufweisend ein stromabwärts wenigstens teilweise gegenüber der Düsenanordnung (104) angeordnetes Prallelement (110), dadurch gekennzeichnet, dass eine permanente Abdeckeinrichtung (120, 122, 124, 126) für eine oder mehrere Düsen (108) der Düsenanordnung (104) vorgesehen ist, die einen Durchfluss des Gasstroms durch die eine oder mehreren Düsen (108) gegenüber Düsen (106), die von der Abdeckeinrichtung (120, 122, 124, 126) frei sind, um mindestens 50% reduziert.
2. Abscheider nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein, bezogen auf die Düsen (106, 108), stromabwärtiger Abstand (118) zwischen Düsen (108) und Abdeckeinrichtung (120) um mindestens 50% kleiner ist als ein stromabwärtiger Abstand (116) zwischen dem Prallelement (110) und den Düsen (106), die von der Abdeckeinrichtung (120, 122) frei sind.
3. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenträgerelement (102) und das Prallelement (110) eine Positioniereinrichtung (130) mit komplementären Positionierelementen (132, 134) aufweisen, mit der eine relative Position, insbesondere rotatorische Position, zwischen Abdeckeinrichtung (120, 122, 124) und Düsenanordnung (104) festlegbar ist.
4. Abscheider nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckeinrichtung (122, 124) stromaufwärts der Düsenanordnung (104) angeordnet ist.
5. Abscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein, bezogen auf die Düsen (106, 108), stromaufwärtiger Abstand (118) zwischen Düsen (108) und Abdeckeinrichtung (122, 124) um mindestens 50% kleiner ist als ein stromaufwärtiger Abstand (116) zwischen dem Prallelement (110) und den Düsen (106), die von der Abdeckeinrichtung (122, 124) frei sind.
6. Abscheider nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenträgerelement (102) und die Abdeckeinrichtung (120, 122) eine Positioniereinrichtung (130) mit komplementären Positionierelementen (132, 134) aufweisen, mit der eine rotatorische Position zwischen Abdeckeinrichtung (120, 122) und Düsenanordnung (104) festlegbar ist.
7. Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenträgerelement (102) eine Aufnahme (140) aufweist, in der das Prallelement (110) angeordnet ist.
8. Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenträgerelement (102) in einer Aufnahme (142) eines Flüssigkeitsreservoirs (50) angeordnet ist.
9. Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckeinrichtung (120) in das Prallelement (110) integriert ist.
10. Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckeinrichtung (122) als flacher Ring ausgebildet ist.
11. Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckeinrichtung (124) als ringartiger Körper mit rundem oder eckigem Querschnitt ausgebildet ist.
12. Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckeinrichtung (126) als eine Blende ausgebildet ist.
13. Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallelement (110) und das Düsenträgerelement (102) konzentrisch oder koaxial um eine Achse (150) angeordnet sind.
14. Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (104) als Kreissegment oder Ringsegment in dem Düsenträgerelement (102) angeordnet ist.
15. Abscheider nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenträgerelement (102) und das Prallelement (110) senkrecht zur Achse (150) angeordnet sind.
16. Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (104) in einem parallel zur Achse (150) ausgebildeten Wandsegment (109) des Düsenträgerelements (102) angeordnet ist.
17. Abscheider nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenträgerelement (102) und das Prallelement (110) parallel zur Achse (150) angeordnet sind.
18. Montagekit für einen Abscheider (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenigstens umfassend: ein Düsenträgerelement (102) mit wenigstens einer Düsenanordnung (104), welche mindestens eine Düse (106, 108) aufweist, ein Prallelement (110) zur Anordnung stromabwärts der Düsenanordnung (104), eine Abdeckeinrichtung (120, 122, 124, 126) für eine oder mehrere Düsen (108) der Düsenanordnung (104), die einen Durchfluss des Gasstroms durch die eine oder mehreren Düsen (108) gegenüber Düsen (106), die von der Abdeckeinrichtung (120, 122, 124, 126) frei sind, um mindestens 50% reduziert, sowie ein Flüssigkeitsreservoir (50) für aus einem Gasstrom abgeschiedene Flüssigkeit, wobei zumindest das Düsenträgerelement (102), das Prallelement (110) und das Flüssigkeits- reservoir (50) als Gleichteile für unterschiedliche Düsenan-ordnungen (104) und/oder eine unterschiedliche Anzahl von Düsen (106, 108) vorgesehen sind.
19. Montagekit nach Anspruch 18, umfassend komplementäre Positionierelemente (132, 134) an dem Düsenträgerelement (102) und dem Prallelement (110), mit denen eine relative Position zwischen der Abdeckeinrichtung (120, 122, 124, 126) und der Düsenanordnung (104) festlegbar ist.
20. Montagekit nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Abdeckeinrichtung (124) das Düsenträgerelement (102) koaxial umgibt.
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