DE102005043198A1

DE102005043198A1 - Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider

Info

Publication number: DE102005043198A1
Application number: DE102005043198A
Authority: DE
Inventors: Gerard Malgorn; Jean-Luc Guichaoua; Peter K. Cookeville Hermann; Brian W. Fort Atkinson Schwandt; Christopher E. Madison Holm; Karl G. Westby Evenstad; Eric J. Verona Rego
Original assignee: Fleetguard Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2025-09-13
Also published as: US20060062699A1; US20090114088A1; DE102005063598C5; US7655073B2; FR2877587A1; US7473291B2; DE102005063598B3; DE102005043198B4

Abstract

Ein Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider weist einen Aktuator zur Strömungsänderung auf. Dieser ist bewegbar, um eine veränderliche Anzahl von Beschleunigungsdüsen zu öffnen und zu schließen.

Description

Die Erfindung betrifft Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider zur Entfernung von flüssigen Partikeln aus einer Gas-Flüssigkeit-Strömung, einschließlich in Motorkurbelgehäuseentlüftungen, einschließlich geschlossener Kurbelgehäuseentlüftungen (CCV-closed crankcase ventilation) und offener Kurbelgehäuseentlüftungen (OCV-open crankcase ventilation), gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus dem den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildenden Stand der Technik ist bereits ein Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider bekannt ( EP 1 068 890 A1 ). Flüssige Partikel werden bei diesem Abscheider von einer Gas-Flüssigkeit-Strömung durch Beschleunigung der Strömung durch Düsen oder Öffnungen auf hohe Geschwindigkeiten und Leiten der Strömung gegen einen Prallkörper entfernt. Der Prallkörper verursacht dabei eine scharfe Richtungsänderung, die die Flüssigkeitsabscheidung bewirkt. Ein solcher Trägheitsabscheider hat verschiedene Anwendungsbereiche, einschließlich in Ölabscheidungsanwendungen für Leckgase (Blow-By-Gas) aus dem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors. Bei diesem bekannten Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider ist eine Anpassung an verschiedene Strömungsverhältnisse aufgrund unterschiedlicher Strömungsraten, einer anderen Motorgröße, wechselnder Bedingungen wie Motorreibung, Geschwindigkeit, Abbremsung etc. nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider anzugeben, der hinsichtlich einer Anpaßbarkeit an die tatsächlichen Strömungsverhältnisse optimiert ist.

Die Erfindung löst das zuvor erläuterte Problem bei einem Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, in dem Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider einen Aktuator zur Strömungsänderung vorzusehen. Mittels des Aktuators ist die Gesamtströmung durch eine oder mehrere Öffnungen veränderbar und damit an die tatsächlichen Strömungsverhältnisse anpaßbar. Die Anpassung erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Parameter, wie z.B. vom Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung.

Grundsätzlich kann die Veränderung der Gesamtströmung durch die Öffnungen auf verschiedene Weise erzielt werden. So ist es möglich, mittels des Aktuators die Gesamtströmungsfläche durch teilweises Öffnen bzw. Schließen von Öffnungen zu realisieren. Ähnliches leistet auch ein vollständiges Öffnen bzw. Schließen einzelner Öffnungen. Auch eine Kombination verschiedener Varianten ist möglich.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 eine schematische Schnittansicht eines Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheiders in Übereinstimmung mit der Erfindung,
2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in 1,
3 eine schematische Ansicht eines Ausschnitts aus 1, die eine alternative Ausgestaltung zeigt,
4 eine schematische Ansicht eines Ausschnitts aus 1, die eine alternative Ausgestaltung zeigt,
5 eine perspektivische Ansicht eines Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheiders mit der Ausgestaltung gemäß 4,
6 eine perspektivische Ansicht der Konstruktion aus 5, teilweise geschnitten,
7 eine perspektivische Ansicht der Konstruktion aus 5, teilweise geschnitten,
8 eine Explosionsansicht eines Ausschnitts aus 5,
9 einen Schnitt der Konstruktion aus 5, in einer ersten Stellung des Aktuators,
10 eine Ansicht wie 9, mit einer anderen Stellung des Aktuators,
11 eine schematische Ansicht eines Ausschnitts aus 1, die eine weitere Ausgestaltung zeigt,
12 eine schematische Ansicht eines Ausschnitts eines weiteren Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheiders in Übereinstimmung mit der Erfindung,
13 einen Schnitt durch einen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider mit der Ausgestaltung gemäß 12,
14 eine Ansicht wie 13, mit einer anderen Stellung des Aktuators,
15 einen Schnitt durch die Konstruktion der 13,
16 eine perspektivische Ansicht der Konstruktion aus 13,
17 eine Explosionsansicht der Konstruktion aus 16,
18 eine weitere Explosionsansicht der Konstruktion aus 16,
19 eine schematische Ansicht eines Ausschnitts eines weiteren Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheiders in Übereinstimmung mit der Erfindung,
20 einen Schnitt einer weiteren Ausgestaltung eines Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheiders in Übereinstimmung mit der Erfindung,
21 eine Draufsicht auf den Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider entlang der Linie 21-21 in 20,
22 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus 20,
23 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheiders in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung,
24 eine Ansicht wie 23, die eine weitere Ausgestaltung zeigt,
25 eine Ansicht wie 23, die eine weitere Ausgestaltung zeigt,
26 eine Ansicht wie 23, die eine weitere Ausgestaltung zeigt.
1 zeigt einen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider 30 zum Verbinden und Entfernen von flüssigen Partikeln aus einer Gas-Flüssigkeitsströmung 32. Der Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider 30 ist beispielhaft gezeigt zur Abscheidung in einer Kurbelgehäuseentlüftung für einen Verbrennungsmotor 34. Bei einer solchen Anwendung ist es gewünscht, die Leckgase aus dem Kurbelgehäuse 36 des Motors 34 zu entlüften. Unbehandelt enthalten diese Gase Partikel und Schwebstoffe – im folgenden stets als Partikel bezeichnet – in Form von Ölnebel und Ruß. Daher ist es wünschenswert, die Konzentration der Partikel zu kontrollieren, insbesondere dann, wenn die Leckgase zu dem Lufteinlaßsystem des Motors zurückgeführt werden sollen, z.B. zum Luftansaugrohr 38. Partikel aus Ölnebeltröpfchen weisen üblicherweise einen Durchmesser kleiner als 5 μm auf und sind infolge dessen unter Verwendung konventionellen fasrigen Filtermaterials schwierig zu entfernen, weil gleichzeitig ein geringer Strömungswiderstand beibehalten werden soll und das Material das Öl und die Partikel sammelt und durch diese gesättigt wird.
Der Abscheider 30 weist ein Gehäuse 40 auf mit einem Einlaß 42 zur Aufnahme der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 von dem Kurbelgehäuse 36 des Motors 34, einen Auslaß 44 zum Ableiten einer Gasströmung 46 zu dem Luftansaugrohr 38 und einen Abfluß 45, der abgeschiedenes Fluid bei 47 von dem Prallkörpersammler 54 ableitet und die gesammelten Öltröpfchen bei 47 zu dem Kurbelgehäuse 36 zurückführt. Eine Düsenstruktur 48 in dem Gehäuse 40 weist eine Mehrzahl von Düsen auf, die bereitgestellt werden durch Öffnungen 50, 52 (1, 2). Die Düsenstruktur 48 empfängt die Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 bei 58 von dem Einlaß 42 und beschleunigt die Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 durch die Öffnungen 50, 52 der Düsen. Die Mehrzahl der Öffnungen 50, 52 stellt eine Gesamtströmung parallel durch dieselben bereit. In dem Gehäuse 40 ist in dem Weg der beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 bei 58 ein Trägheitsprallkollektor 54 angeordnet. Dieser verursacht die Abscheidung der Flüssigkeitspartikel durch eine scharfe Richtungsänderung, wie bei 56 gezeigt ist. In der bevorzugten Ausgestaltung weist der Prallkörperkollektor 54 eine rauhe, poröse Sammel- oder Prallfläche 60 auf, die die Abscheidung der Flüssigkeitspartikel aus der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 bewirkt. Die Sammel- oder Prallfläche 60 ist insbesondere so ausgeführt wie die in der EP 1 068 890 A1 , deren Offenbarungsgehalt hier durch Bezugnahme mit eingeschlossen wird. Die Düsen 50, 52 können als Venturidüse oder mit kegelstumpfförmiger Form ausgeführt sein, wie in der durch Bezugnahme eingeschlossenen EP 1 068 890 A1 .
Ein Aktuator 62 zur Strömungsänderung ändert die Gesamtströmung mittels der Mehrzahl von Öffnungen 50, 52 in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Parameter. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Gesamtströmungsgeschwindigkeit verändert, obgleich auch andere Strömungscharakteristika geändert werden können. Die Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 strömt in einer axialen Strömungsrichtung 58 durch die Öffnungen 50, 52 der Düsen. Der Aktuator 62 ist entlang einer vorgegebenen Richtung relativ zu den Öffnungen 50, 52 bewegbar, um die Gesamtströmung zu verändern. Grundsätzlich können eine, mehrere oder alle Öffnungen betroffen sein.
In einer Ausgestaltung ist der Aktuator 62 entlang der vorgegebenen Richtung relativ zu den Öffnungen 50, 52 bewegbar, um die Gesamtfläche und infolge dessen die resultierende Strömungsgeschwindigkeit zu verändern. In dem in 1, 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Aktuator 62 als Scheibe oder Platte ausgeführt, die über eine oder mehrere der Öffnungen 50, 52 hinweg bewegbar ist, um die Querschnittsfläche dieser quer zu der axialen Strömungsrichtung 58 zu ändern. Die Scheibe 62 ist quer zu der axialen Strömungsrichtung 58 bewegbar, d.h. in 1, 2 nach links und rechts, wie durch Pfeil 64 gezeigt ist. In der in 1, 2 gezeigten Ausgestaltung weist die Scheibe 62 eine Mehrzahl Langschlitze oder Langlöcher 66, 68 auf, die mit den jeweiligen Öffnungen 50, 52 ausgerichtet sind. Die Scheibe 62 ist mit den Langlöchern 66, 68 quer zu den Öffnungen 50, 52 verschiebbar, um die Größe derselben, die für die axiale Strö mung dadurch bereitsteht, zu verändern und infolge dessen auch die Gesamtströmungsfläche.
In einer weiteren Ausgestaltung können eine oder mehrere Öffnungen 50, 52 während der Bewegung der Scheibe 62 geschlossen oder geöffnet werden, um so die Anzahl der Öffnungen 50, 52, die für die axiale Strömung dadurch bereitstehen, zu verändern und so ebenfalls die Gesamtströmungsfläche zu verändern.
In einer weiteren Ausgestaltung verändert die Bewegung der Aktuatorscheibe 62 beides, die Größe und die Anzahl der geöffneten bzw. geschlossenen Öffnungen 50, 52. Z.B. kann die Bewegung der Aktuatorscheibe 62 entlang der Richtung 64 zurück und wieder vor die Öffnungen 50, 52 deren Querschnittsfläche quer zu der Strömungsrichtung 58 erweitern und begrenzen und so die Größe der Öffnungen 50, 52 verändern, und die Bewegung der Aktuatorscheibe 62 entlang der Richtung 64 zurück und wieder vor kann weitere der Öffnungen 50, 52 öffnen und schließen und so die Anzahl der geöffneten und geschlossenen Öffnungen 50, 52 verändern.
In einer Ausgestaltung ist der Parameter, auf den der Aktuator 62 zur Strömungssänderung reagiert, der Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32. Zur Reaktion auf den Parameter Druck ist ein Druckfühler 70 vorgesehen. Der Ausdruck "Druckfühler" soll deutlich machen, daß es sich nicht zwangsläufig um einen Sensor handeln muß, der den tatsächlichen Druck mißt und eine druckabhängige Steuerung aufweist. Vielmehr reicht es aus, daß der Druckfühler 70 eine Druckänderung feststellt und eine entsprechende Reaktion bzw. Betätigung des Aktuators 62 auslöst.
Das Gehäuse 40 weist den Druckfühler 70 hier und vorzugsweise in Gestalt eines Diaphragmas oder einer Membran auf, die durch ein Verbindungsglied 72 mit dem Aktuator 62 gekoppelt ist, um den letzteren zu bewegen, und zwar in 1, 2 nach links bzw. rechts. Mit steigendem Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 bewegt sich das Diaphragma 70 in 1 nach links, was in bevorzugter Ausgestaltung dazu führt, daß die Größe der Öffnungen 50, 52 etc. ansteigt (die Strömungsquerschnittsfläche wird vergrößert) und/oder daß die Anzahl der für die Strömung geöffneten Öffnungen 50, 52 etc. ansteigt. Der steigende Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung in der Gehäusekammer 74 übersteigt die Vorspan nung einer Feder 76 und verursacht so die Bewegung des Diaphragmas 70 nach links. Wenn der Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 sinkt, bewegt die Vorspannung der Feder 76 die Aktuatorscheibe 62 in 1 nach rechts, vorzugsweise, um die Größe und/oder die Anzahl der geöffneten Öffnungen 50, 52 etc. zu verringern.
Auf diese Weise wird eine gewünschte Druckdifferenz ΔP beibehalten, wodurch das Erfordernis Kompromisse zu machen zwischen minimaler und maximaler Strömungsrate, Motorgröße, wechselnden Bedingungen wie Motorreibung, Geschwindigkeit, Abbremsung etc. vermieden wird. Der Aktuator 62 zur Strömungsänderung maximiert die Effizienz durch Anpassung an unterschiedliche Motorgrößen, Strömungsraten und wechselnde Bedingungen während des Motorbetriebs und überwindet die vorherigen Kompromißansprüche bei einem festen Strömungsabscheider.
In der Ausgestaltung der 1 wird die Gehäusekammer 78 an der der Kammer 74 gegenüberliegenden Seite des Diaphragmas 70 zur Atmosphäre hin mittels Belüftungsöffnungen 80, 82 als Referenzdruck ΔP belüftet; es können jedoch auch andere Referenzdrücke verwendet werden.
3 zeigt eine weitere Ausgestaltung mit einer Aktuatorplatte oder Scheibe 84, die translatorisch nach links und rechts, wie durch Pfeil 86 gezeigt ist, entlang eines Gehäuses 88 verschiebbar ist, um die Größe der Öffnungen 90, 92 zu verändern, wenn Langschlitze oder Langlöcher 94, 96 der Scheibe 84 dort entlang bewegt werden. Die Schlitze oder Löcher 94, 96 können eine kegelstumpfförmige Verjüngung 98 aufweisen, um den Venturibeschleunigungseffekt zu verstärken. Wenn sich die Scheibe 84 in 3 nach links bewegt, steigt die Größe der Venturiöffnungen 90, 92 an, d.h. eine Linksbewegung der Aktuatorscheibe 84 vergrößert die Größe der Öffnungen 90, 92 entlang der Querschnittsfläche quer zu der axialen Strömungsrichtung 58, um die Größe der Öffnungen 90, 92 zu verändern. Eine Bewegung der Aktuatorscheibe nach rechts verkleinert die Öffnungen 90, 92 entlang der Querschnittsfläche quer zu der axialen Strömungsrichtung 58. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die Bewegung der Aktuatorscheibe 84 nach links zusätzliche Öffnungen 90, 92 öffnen und die Bewegung der Aktuatorscheibe 84 nach rechts kann einige Öffnungen 90, 92 schließen, um die Anzahl der Öffnungen 90, 92, durch die die Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 strömt, zu verändern.
4 zeigt eine weitere Ausgestaltung mit einer Aktuatorscheibe 100, die um eine Drehachse 102 parallel zu der axialen Strömungsrichtung 58 drehbar ist. Die Aktuatorscheibe 100 ist im Uhrzeigersinn drehbar, wie durch Pfeil 104 um die Achse 102 gezeigt ist, um eine oder mehrere Düsenöffnungen 106, 108 etc. einer Gehäusewand 110 zu begrenzen und/oder zu schließen, wenn Schlitze 112, 114 der Aktuatorscheibe 100 quer darüber gleiten.
Die 5 bis 10 zeigen eine bevorzugte Implementierung der Ausgestaltung der 4. Ein Gehäuse 120 weist einen Einlaß 122, vergleichbar dem Einlaß 42 (1), zur Aufnahme der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32, z.B. von dem Kurbelgehäuse 36, auf. Das Gehäuse 120 weist einen Auslaß 124, vergleichbar dem Auslaß 44 (1), zum Ableiten der Gasströmung 46, beispielsweise von dem Luftansaugrohr 38, auf. Das Gehäuse 120 weist einen Abfluß 126, vergleichbar dem Abfluß 45 (1), auf, der abgeschiedenes Fluid 47 von dem Prallkörperkollektor 54 ableitet, der beispielsweise gesammelte Öltröpfchen bei 47 zu dem Kurbelgehäuse 36 zurückleitet. Die Aktuatorscheibe 100 ist um die Achse 102 drehbar an einer Gehäusespindel 128 befestigt. Die Scheibe 100 ist mittels eines Verbindungsglieds 130 mit einer Diaphragmaplatte 132 verbunden. Die Diaphragmaplatte 132 weist Abschnitte 134 auf, die sich durch ein Diaphragma 136 erstrecken und an der gegenüberliegenden Seite an einer Federplatte 138 befestigt sind, so daß das Diaphragma 136 zwischen den beiden Platten 132, 138 eingeschlossen ist. Eine vorgespannte Feder 140 erstreckt sich zwischen der Federplatte 138 und einer Verschlußkappe 142. Die Verschlußkappe 142 ist an dem Gehäuse 120 befestigt und dagegen entlang eines Umfangs 144 abgedichtet. Die Verschlußkappe 142 stellt eine erste Kammer 146 auf der einen Seite des Diaphragmas 136 bereit und eine zweite Kammer 148 auf der anderen Seite des Diaphragmas 136.
9 zeigt einen Zustand bei niedrigem Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32, wobei die Aktuatorscheibe 100 im Uhrzeigersinn nach rechts in eine erste Stellung gedreht ist, wie durch Pfeil 150 gezeigt ist, die die Gesamtströmung durch die Vielzahl von Düsenöffnungen 106, 108 etc. minimiert, beispielsweise durch Begrenzung der Größe einer oder mehrerer solcher Öffnungen 106, 108 etc. und/oder durch Schließen einer oder mehrerer solcher Öffnungen 106, 108 etc..
10 zeigt einen Zustand mit höherem Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32, wobei die Aktuatorscheibe 100 entgegen dem Uhrzeigersinn in eine zweite Stellung gedreht ist, wie durch Pfeil 152 gezeigt ist, die die Gesamtströmung durch die Mehrzahl von Düsenöffnungen 106, 108 etc. maximiert, beispielsweise durch Vergrößern einer oder mehrerer der Öffnungen 106, 108 etc. und/oder durch Öffnen einer oder mehrerer solcher Öffnungen 106, 108 etc. Der Aktuator 100 weist eine Mehrzahl von Stellungen zwischen seiner Stellung mit minimaler Gesamtströmung und seiner Stellung mit maximaler Gesamtströmung in Abhängigkeit von dem Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32, um den Druck konstant beizubehalten, d.h. eine konstante Druckdifferenz ΔP relativ zu der vorgegebenen Referenzgröße beizubehalten. Die vorgegebene Referenzgröße kann atmosphärischer Druck sein, z.B. bereitgestellt durch eine oder mehrere Belüftungsöffnungen 154, 156 in der Verschlußkappe 142, die mit der Kammer 148 verbunden sind.
In der in den 5 bis 10 gezeigten Ausgestaltung wird der Drucksensor bereitgestellt durch das Diaphragma 136. Das Diaphragma 136 weist eine erste Seite 158 und eine zweite dieser gegenüberliegende Seite 160 auf. Die erste Seite 158 ist durch die Platte 132 und das Verbindungsglied 130 mit der Aktuatorscheibe 100 gekoppelt. Das Diaphragma 136 ist vergleichbar mit dem Diaphragma 70 (1), das eine erste Seite 69 und eine zweite dieser gegenüberliegende Seite 71 aufweist, wobei die erste Seite 69 durch das Verbindungsglied 72 mit der Aktuatorscheibe 62 gekoppelt ist. Eine der Seiten des Diaphragmas 136 ist dem Druck in der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 ausgesetzt, um die Bewegung des Aktuators 100 zu steuern. In den Ausgestaltungen der 1 und 9 ist jeweils die erste Seite 69, 158 des jeweiligen Diaphragmas 70, 136 dem Druck in der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 ausgesetzt, um die Bewegung des Aktuators 62, 100 zu steuern. In weiteren Ausgestaltungen, die im folgenden beschrieben werden, ist die zweite Seite des Diaphragmas dem Druck in der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 ausgesetzt, um die Bewegung des Aktuators zu steuern. In den 1 bis 2 und 5 bis 10 wird die Vorspannung der Feder 76, 140 überwunden durch einen vorgegebenen Druck in der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 in der jeweiligen Kammer 74, 146 an der jeweiligen ersten Seite 69, 158 des jeweiligen Diaphragmas 70, 136.
11 zeigt eine weitere Ausgestaltung mit einer Aktuatorscheibe 161, die um eine Drehachse 102 parallel zu der axialen Strömungsrichtung 58 drehbar ist. Die Aktuatorscheibe 161 ist drehbar an einer Gehäuseplatte 162 an einer Spindel 163 befestigt. Die Aktuatorscheibe 161 ist drehbar, um eine oder mehrere Düsenöffnungen 164, 165 etc. zu öffnen oder zu schließen. Auf eine Drehung der Scheibe 161 hin, gezeigt durch Pfeil 166, öffnen oder schließen eine oder mehrere radiale Ausleger 167, 168 der Scheibe 161 entsprechende Düsenöffnungen 164, 165, um so die Gesamtströmung durch die Düsenstruktur durch Änderung der Anzahl der Düsenöffnungen 164, 165, die für eine Durchströmung bereitstehen, zu verändern. Die radialen Ausleger 167, 168 der Scheibe 161 können dabei unterschiedliche Bogenlängen aufweisen.
12 zeigt eine weitere Ausgestaltung mit einer Aktuatorscheibe 170, die translatorisch entlang einer Richtung parallel zu der axialen Strömungsrichtung 58 bewegbar ist. Der Aktuator 170 ist bewegbar von einer ersten Stellung 172 (durchgezogene Linie) in eine zweite Stellung 174 (gestrichelte Linie) entlang Pfeil 176 in derselben Richtung wie die axiale Strömungsrichtung 58, um die Gesantströmung der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 durch Begrenzung oder Schließen von Düsenöffnungen 178 in einer Gehäusewand 180 zu senken. Der Aktuator 170 ist von der zweiten Stellung 174 (gestrichelte Linie) in die erste Stellung 172 (durchgezogene Linie), in die zu der axialen Strömungsrichtung 58 entgegengesetzte Richtung bewegbar, wie durch Pfeil 182 gezeigt, um die Gesamtströmung zu erhöhen. Der Aktuator 170 weist Ventilschafte 184 auf, die jeweils einen konisch geformten Ventilkopf 186 aufweisen. Die Ventilköpfe 186 sind jeweils mit entsprechenden Ventilsitzen in Eingriff bringbar, die durch die Düsenöffnungen 178 bereitgestellt werden. Der Ventilkopf 186 ist konisch geformt entlang einer Verjüngung, die sich in einer Richtung, die in dieselbe Richtung wie die axiale Strömungsrichtung 58 weist, verjüngt. Die Ventilsitze können komplementär zu den Ventilköpfen 186 konisch geformt sein. In der Stellung mit geöffnetem Ventil, wie durch die durchgezogene Linie gezeigt, strömt die Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 durch die Düsenöffnung 178, wie bei 188, 190 gezeigt, und trifft auf die Prallfläche 60. Die Prallfläche 60 kann die zugewandte Oberfläche des Aktuators 170 sein oder kann bereitgestellt werden durch einen Prallkörperkollektor 54, der daran befestigt ist. Die Prallfläche 60 verursacht die Abscheidung der Flüssigkeitspartikel, wie auch schon zuvor.
Die 13 bis 18 zeigen eine bevorzugte Implementierung der Ausgestaltung aus 12. Ein Gehäuse 200 weist einen Einlaß 202, vergleichbar dem Einlaß 42 (1), zur Aufnahme der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 auf, z.B. von dem Kurbelgehäuse 36. Das Gehäuse 200 weist einen Auslaß 204, vergleichbar dem Auslaß 44 (1), zum Ableiten der Gasströmung 46 auf, z.B. zu dem Luftansaugrohr 38. Das Gehäuse 200 weist einen Abfluß 206 auf, vergleichbar dem Abfluß 45 (1), der das abgeschiedene Fluid 47 von dem Prallkörperkollektor 54 ableitet, z.B. die gesammelten Öltröpfchen bei 47 zu dem Kurbelgehäuse 36 zurückleitet. Die innere Gehäusewand 180 weist eine Mehrzahl von Düsenöffnungen 178, 208 etc. auf. Die Aktuatorscheibe 170 weist eine Mehrzahl Ventilschafte 184, 210 etc. auf, die jeweils einen Ventilkopf 186, 212 etc. aufweisen. Die Ventilköpfe 186, 212 öffnen und schließen die jeweiligen Düsenöffnungen 178, 208 etc. und/oder begrenzen und erweitern diese. Die Aktuatorscheibe 170 ist an dem Diaphragma 214 befestigt. Das Diaphragma 214 ist entlang seines Umfangs 216 in dem Gehäuse 200 abgedichtet. Das Gehäuse 200 weist auf eine Kammer 218, die die Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 von dem Einlaß 202 aufnimmt, eine Nebenkammer 220 zwischen der inneren Gehäusewand 180 und der ersten Seite 222 des Diaphragmas 214 und eine Kammer 224 an der zweiten Seite 226 des Diaphragmas 214. Das Gehäuse 200 ist mittels einer ersten Verschlußkappe 228 geschlossen, die die Kammer 218 umschließt, und mittels einer zweiten Verschlußkappe 230, die die Kammer 224 umschließt.
Die Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 strömt durch den Gehäuseeinlaß 202 in die Kammer 218 zwischen der Verschlußkappe 228 und der inneren Gehäusewand 180. Die Nebenkammer 220 ist zwischen der inneren Gehäusewand 180 und dem Diaphragma 214 angeordnet. Die Nebenkammer 220 nimmt die Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 durch die Düsenöffnungen 178, 208 etc. auf, wenn diese geöffnet sind. Die Kammer 224 ist zwischen der Verschlußkappe 230 und der zweiten Seite 226 des Diaphragmas 214 angeordnet. Die Kammer 224 weist einen Distanzring 232 mit einer Mehrzahl von Distanzhaltern 234 zur Bereitstellung eines Raums in der Kammer 224 auf. Eine Mehrzahl von Durchtrittskanälen 236, 238 etc. stellt eine Verbindung des Drucks der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 dadurch, wie durch Pfeile 240, 242 etc. gezeigt ist, von der Kammer 218 in die Kammer 224 bereit, wie durch Pfeile 244, 246 etc. gezeigt ist. Die Größe und die Anzahl der Verbindungskanäle 236, 238 etc. wird so gewählt, daß das Verhältnis des Drucks an der zweiten Seite 226 des Diaphragmas 214, resultierend von und relativ zu dem Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 34 größer ist als das Verhältnis des Drucks an der ersten Seite 222 des Diaphragmas 214 relativ zu und resultierend von dem Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 34. Das Diaphragma 214 ist in sich vorgespannt oder weist alternativ dazu eine nicht gedehnte Stellung auf, wie in 13 gezeigt, mit den Düsenöffnungen 178, 208 etc. geschlossen durch die Ventilköpfe 186, 212 etc. Diese Stellung entspricht der in 12 in gestrichelter Linie gezeigten Stellung 174. Diese in sich vorgespannte oder nicht gedehnte Stellung des Diaphragmas 214 weist eine Vorspannung in Richtung der geschlossenen Stellung der Düsenöffnungen 178, 208 etc. auf, die größer ist als der Druck in der Kammer 224 an der zweiten Seite 226 des Diaphragmas 214, z.B. bei niedriger Motorgeschwindigkeit. Wenn der Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 ansteigt, steigt auch der Druck in der Kammer 224 an der zweiten Seite 226 des Diaphragmas 214 an und überwindet die inhärente Vorspannung des Diaphragmas 214, um das Diaphragma 214 zu dehnen und in die in 14 gezeigte Stellung zu bewegen, die der in 12 mit der durchgezogenen Linie gezeigten Stellung 172 entspricht. Diese Bewegung des Diaphragmas 214 führt dazu, daß sich die Düsenöffnungen 178, 208 beginnen zu öffnen durch eine Bewegung der Düsenköpfe 186, 212 etc. weg von ihrem jeweiligen Ventilsitz entlang der Richtung 182, 12. Dieser Öffnungsbewegung der Ventile wird durch den Druck in der Nebenkammer 220 an der ersten Seite 222 des Diaphragmas 214 entgegengewirkt, der nun aufgrund der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 in die Nebenkammer 220 durch die jeweiligen Düsenöffnungen verfügbar ist, wie durch Pfeile 188, 190 gezeigt ist. Es stellt sich somit ein Gleichgewicht zwischen Druckdifferenz und Öffnungsstellung der Ventile ein. Das Verhältnis der Drücke an der ersten Seite und der zweiten Seite des Diaphragmas 214 steuert das Öffnen und Schließen der Ventile, verändert die Größe der Düsenöffnungen und, wenn dies gewünscht ist, die Anzahl geöffneter oder geschlossener Öffnungen.
Die Gesamtströmung durch die Düsen 178, 208 etc. wird verändert durch den Aktuator 170 zur Strömungsänderung, wobei die Bewegung des Aktuators 170 zumindest entweder die Größe oder die Anzahl der Öffnungen 178, 208 etc. verändert. Die Gesamtströmung kann ferner verändert werden durch Veränderung: der axialen Höhe der Ventilschafte 184, 210 etc. von Schaft zu Schaft; der Verjüngung, des Querschnitts, etc. der Ventilköpfe 186, 212 etc. von Kopf zu Kopf; der Größe der Öffnungen 178, 208 etc.; des Druckverhältnisses an den gegenüberliegenden Seiten 222 und 226 des Diaphragmas 214 durch Änderung der Größe und Anzahl der Verbindungskanäle 236, 238; und durch verschiedene Kombinationen dieser Möglichkeiten.
Der Aktuator 170 weist eine erste Stellung auf, wie in 13 und in gestrichelter Linie 174 in 12 gezeigt, die die Gesamtströmung der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 durch die Mehrzahl der Düsenöffnungen 178, 208 minimiert oder schließend stoppt. Der Aktuator 170 weist eine zweite Stellung auf, wie in 14 und in durchgezogener Linie 172 in 12 gezeigt, die die Gesamtströmung durch die Mehrzahl der Düsenöffnungen 178, 208 etc. maximiert. Der Aktuator 170 wird bewegt durch den Druckfühler 70, der durch das Diaphragma 214 bereitgestellt wird. Das Diaphragma 214 weist zwischen der ersten und zweiten Stellung eine Mehrzahl von Stellungen in Abhängigkeit von dem Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 auf, um diesen Druck konstant zu halten, d.h. eine konstante Druckdifferenz ΔP, wenn dies gewünscht ist.
Wie bereits zuvor beschrieben wurde, überwindet diese Ausgestaltung die zuvor notwendigen Kompromisse bei einem festen Abscheider, der weder anpaßbar ist an wechselnde Motor- oder Strömungsbedingungen noch an verschiedenen Motorgrößen. Die Seite 226 des Diaphragmas 214 ist dem Druck in der Gas-Flüssigkeit-Strömung 34 sowohl in der ersten als auch in der zweiten Stellung des Aktuators 170 ausgesetzt und ebenso in den Zwischenpositionen dazwischen. Die Seite 222 des Diaphragmas 214 ist dem Druck in der Gas-Flüssigkeit-Strömung 34 in der zweiten Stellung und in den Zwischenstellungen des Aktuators 170 ausgesetzt.
19 zeigt eine weitere Ausgestaltung mit einem Aktuator 250 der translatorisch in einer Richtung 252 parallel zu der axialen Strömungsrichtung 58 bewegbar ist, vergleichbar dem Aktuator 170 (12), zum Öffnen und Schließen und/oder Vergrößern und Begrenzen der Düsenöffnungen 254, 256 etc. in einer Gehäusewand 258. Der Aktuator 250 weist eine Mehrzahl Ventilschafte 260, 262 etc. auf, die einen konisch geformten Ventilkopf 264, 266 etc. aufweisen. Die Ventilköpfe 264, 266 etc. sind mit jeweiligen Ventilsitzen 268, 270 etc. in Ein griff bringbar. Die Ventilsitze 268, 270 können ebenfalls konisch komplementär zu den Ventilköpfen 264, 266 geformt sein. Entgegen der in 12 gezeigten Ausgestaltung sind die Ventilköpfe 264, 266 in 19 konisch geformt entlang einer Verjüngung, die sich in einer Richtung, die entgegengesetzt zu der axialen Strömungsrichtung 58 weist, verengt. Der Aktuator 250 zur Strömungsänderung verändert die Gesamtströmung der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 durch die Düsenöffnungen 254, 256 etc. in Abhängigkeit eines vorgegebenen Parameters durch eine Rückwärts- und Vorwärtsbewegung, wie bei Pfeil 252 gezeigt ist. Wenn der Druck in der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 der vorgegebene Parameter ist, kann der Druck gegen die Ventilköpfe 264, 266 verwendet werden, um die Ventile zu öffnen, und der Druck gegen die Ventilköpfe 264, 266 und die Fläche 272 der Aktuatorscheibe 250 kann verwendet werden, um die Gesamtströmungsfläche zu verändern und zu erhöhen, durch Erhöhung der Querschnittsfläche der Düsenöffnungen 254, 256. Eine vorgespannte Feder, wie z.B. 76, 140, kann gegen die Fläche 274 der Aktuatorscheibe 250 drücken, um den Aktuator 250 in eine geschlossene oder begrenzte Stellung vorzuspannen. Der Aktuator 250 bewegt sich in Richtung der axialen Strömungsrichtung 58, um die Gesamtströmung zu erhöhen, und bewegt sich in die zur axialen Strömungsrichtung 58 entgegengesetzte Richtung, um die Gesamtströmung zu verringern.
Die 20 bis 22 zeigen eine weitere Ausgestaltung mit einer Mehrzahl Aktuatoranordnungen 280, 282, 284, 286 in einem Gehäuse 290. In der Aktuatoranordnung 280 weist eine Gehäuseteilwand 292 eine Mehrzahl von Düsenöffnungen 294, 296, 298 etc. auf, durch die die Gas-Flüssigkeit-Strömung bei 58 beschleunigt wird und anschließend auf den Prallkörperkollektor 54 an der Prallfläche 60 trifft, wie zuvor, was zur Abscheidung der Flüssigkeitspartikel aus der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 führt. Der Prallkörperkollektor 54 ist an dem Aktuator 300 zur Strömungsänderung befestigt oder alternativ dazu stellt die zugewandte Oberfläche 302 des Aktuators 300 die Prallfläche 60 bereit. Der Aktuator 300 ist translatorisch zurück und vor bewegbar, wie durch Pfeil 304 gezeigt, entlang einer Richtung parallel zur axialen Strömungsrichtung 58. Der Aktuator 300 ist in eine geschlossene Stellung (in 22 nach oben) durch eine Feder 306 vorgespannt, die sich zwischen der Unterseite 308 der Aktuatorscheibe 300 und einem Federsitz 310 des Gehäuses 290 erstreckt. In der in 22 gezeigten nach oben vorgespannten geschlossenen Stellung kommt eine ringförmige Dichtung 312 an dem äußeren Umfang der Aktuatorscheibe 300 mit einem unteren Schei tel eines V-förmigen Ventilsitzes 314 des Gehäuses 290 in dichtender Verbindung in Eingriff, um eine Gasströmung und eine Flüssigkeitsströmung dahinter zu verhindern. Der Aktuator 300 ist in eine zweite Richtung (in 22 nach unten) in eine zweite geöffnete Stellung bewegbar, wobei die Dichtung 312 nach unten weg von und außer Eingriff mit dem Ventilsitz 314 bewegt wird mit einen Abstand dazwischen, um eine Gasströmung dahinter zu dem Auslaß des Gehäuses 290 zu ermöglichen, wie dies schematisch bei 44 in 22 gezeigt ist, und um eine Flüssigkeitsströmung dahinter zu dem Abfluß des Gehäuses 290 ermöglichen, wie dies schematisch bei 45 in 22 gezeigt ist. Die verbleibenden Aktuatoranordnungen 282, 284, 286 sind der Aktuatoranordnung 280 entsprechend ausgeführt.
Der Trägheitsprallkollektor der zuvor anhand der 1 bis 19 beschriebenen Ausgestaltungen ist in der Ausgestaltung der 20 bis 22 vorgesehen als eine Mehrzahl von Prallflächen 60, 60a, 60b, 60c, die jeweils die Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 durch eine jeweilige Gruppe einer oder mehrerer Öffnungen 294, 296, 298 etc. aufnehmen. Der Aktuator zur Strömungsänderung wird bereitgestellt durch eine Mehrzahl von Prallknöpfen 300, 300a, 300b, 300c, die jeweils eine entsprechende Prallfläche 60, 60a, 60b, 60c tragen oder aufweisen. Jeder Prallknopf 300, 300a, 300b, 300c ist zwischen seiner geschlossenen und seiner offenen Stellung unabhängig von den anderen Prallknöpfen bewegbar. Die Gesamtströmung der Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 bei 58 wird verändert durch Änderung der Anzahl von Prallknöpfen in zumindest einer der geschlossenen und offenen Stellungen. Es kann z.B. die Gesamtströmung erhöht werden durch Öffnen eines oder mehrerer der Prallknöpfe und sie kann gesenkt werden durch Schließen eines oder mehrerer der Prallknöpfe. Die Prallknöpfe 300, 300a, 300b, 300c sind mit unterschiedlichen Federkräften vorgespannt, um ein unterschiedliches sequentielles Öffnen und Schließen dieser zu ermöglichen. Es weist z.B. jede der Federn 306, 306a, 306b, 306c eine unterschiedliche Federkraft auf, so daß z.B. der Prallknopf 300 als erster auf einen steigenden Druck hin öffnet, dann öffnet Prallknopf 300a auf einen weiter steigenden Druck hin, dann öffnet Prallknopf 300b auf einen noch weiter steigenden Druck hin und so weiter. Die Prallknöpfe 300, 300a, 300b, 300c sind translatorisch entlang einer Richtung parallel zur axialen Strömungsrichtung 58 bewegbar und sind in ihre geschlossene Stellung (in 20 nach oben) entlang der Richtung parallel zur axialen Strömungsrichtung 58 vorgespannt.
Mit Bezug auf 1 wird die Gas-Flüssigkeit-Strömung 32 zu einer Gasströmung 46 und strömt von stromaufwärts nach stromabwärts durch das Gehäuse von dem Einlaß 42 durch die Düsenöffnungen 50, 52 etc., dann durch den Trägheitsprallkollektor 54 an der Prallfläche 60 und anschließend zu dem Auslaß 44. In den Ausgestaltungen der 1 bis 19 ist der Aktuator stromaufwärts des Trägheitsprallkollektors angeordnet. In der Ausgestaltung der 20 bis 22 ist der Aktuator stromabwärts des Trägheitsprallkollektors angeordnet.
23 zeigt einen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider 320 zum Entfernen von Flüssigkeitspartikeln aus einer Gas-Flüssigkeit-Strömung 326. Ein Gehäuse 322 weist einen Einlaß 324 zur Aufnahme der Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 und einen Auslaß 328 zum Abführen der Gasströmung 330 auf. Eine Düsenstruktur 332 in dem Gehäuse 322 weist eine Mehrzahl von Düsen 334 auf, die die Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 von dem Einlaß 324 aufnehmen und die Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 durch die Düsen 334 beschleunigen. Ein Trägheitsprallkollektor 336 ist in dem Gehäuse 322 in dem Weg der beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 vorgesehen und verursacht eine Abscheidung flüssiger Partikel aus der Gas-Flüssigkeit-Strömung 326, gefolgt von einer Strömung der Gasströmung 320, wie bei 338 gezeigt, und einem Ableiten der Flüssigkeit 340 an einem Abfluß 342. Ein Aktuator 344 zur Änderung der Strömung ist bewegbar, beispielsweise in 23 nach oben und unten, um eine änderbare Anzahl von Düsenöffnungen 334 zu öffnen und zu schließen.
Der Aktuator 344 zur Strömungsänderung reagiert auf eine Druckänderung der Gas-Flüssigkeit-Strömung 326. Der Aktuator 344 zur Strömungsänderung reagiert auf zunehmenden Druck durch eine Bewegung, z.B. in 23 nach oben, um weiter Öffnungen 334 zu öffnen. Der Aktuator 344 zur Strömungsänderung reagiert auf sinkenden Druck durch eine Bewegung, z.B. in 23 nach unten, um weitere Öffnungen 334 zu schließen. Auf diese Weise wird ein im wesentlichen konstanter Druckabfall über den Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider 320 zwischen dem Einlaß 324 und dem Auslaß 328 beibehalten, ungeachtet wechselnder Strömungsbedingungen der Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 dadurch. Es ist bevorzugt, daß der Abstand zwischen den Öffnungen 334 und dem Trägheitsprallkörper 336 konstant ist und durch die Bewegung des Aktuators 344 zur Strömungsänderung unverändert bleibt.
In 23 wird der Aktuator 344 zur Strömungsänderung durch einen Kolben 346 bereitgestellt, der sich axial verschiebbar entlang eines Zylinders 348 entlang einer Achse 350 erstreckt. Der Zylinder 348 weist eine Zylinderwand 352 mit einer Mehrzahl von Öffnungen 354 dadurch auf, die die Mehrzahl von Düsen bereitstellen. Die Öffnungen 354 sind von dem Kolben 346 bedeckt oder nicht bedeckt, während der Kolben 346 entlang des Zylinders 348 gleitet, um die Düsen jeweils zu schließen und zu öffnen. Der Trägheitsprallkörper 336 ist ein ringförmiges Teil, das radial nach außen von dem Zylinder 348 beabstandet ist durch einen ringförmigen Beschleunigungsabstand 356 dazwischen. Die Öffnungen 354 erstrecken sich radial durch die Zylinderwand 352 nach außen. Die Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 strömt axial in dem Zylinder 348 und dann radial durch die Öffnungen 354 nach außen, die von dem Kolben 346 nicht bedeckt sind. Die Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 wird durch die Öffnungen 354 in den ringförmigen Beschleunigungsabstand 356 beschleunigt und stößt auf den Trägheitsprallkollektor 336, der die Abscheidung der Flüssigkeitspartikel von der Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 bewirkt. Die Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 strömt in einer vorgegebenen axialen Richtung in dem Zylinder 348, z.B. in 23 nach oben. Nach der Abscheidung strömt die Gasströmung 330 bei 338 in derselben vorgegebenen axialen Richtung entlang des Äußeren des Zylinders 348. Die Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 strömt durch den Einlaß 324 in der vorgegebenen axialen Richtung. Die Gasströmung 330 strömt durch den Auslaß 328 in derselben gegebenen axialen Richtung.
Der Kolben 346 weist eine Anströmfläche 358 auf, die der dagegen einströmenden Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 zugewandt ist. Die Anströmfläche 358 ist so gestaltet, daß sie die Strömung führt und zu den Öffnungen 354 in der Zylinderwand 352 leitet. In einer Ausgestaltung ist eine solche Gestaltung eine konische Form, eine konvexe Form, eine kanalisierte Führungsfläche etc.
In der Ausgestaltung der 23 ist der Kolben 346 ein gravitatorischer Kolben, der mit seiner Schwerkraft arbeitet, um den Strom zu steuern. Die Bewegungsachse des Kolbens 346 ist vertikal ausgerichtet. Der Kolben 346 weist die Anströmfläche 358 als Unterseite auf, die nach unten gewandt ist und die dagegen einströmende Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 empfängt. Der Kolben 346 gleitet in dem Zylinder 348 als Reaktion auf einen ansteigenden Druck der Gas- Flüssigkeit-Strömung 326 nach oben und öffnet weitere Öffnungen 354. Der Kolben 346 gleitet in dem Zylinder 348 als Reaktion auf einen abnehmenden Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 nach unten und schließt weitere Öffnungen 354. Die Spitze des Zylinders 348 weist ein Belüftungsloch 360 auf, um den Aufbau eines Vakuums in dem Zylinder während der Bewegung des Kolbens 346 zu verhindern, so daß die Bewegung des Kolbens 346 nicht behindert wird.
24 zeigt eine weitere Ausgestaltung und verwendet die gleichen Bezugszeichen wie zuvor, wo dies angebracht ist, um das Verständnis zu vereinfachen. Ein vorgespanntes Element, wie z.B. eine Feder 362, spannt den Kolben 346a gegen die dagegen einströmende Gas-Flüssigkeit-Strömung 326 vor. Der Kolben 346a gleitet in einer ersten axialen Richtung, z.B. in 24 nach oben, gegen die Vorspannung der vorgespannten Feder 362 als Reaktion auf einen ansteigenden Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 326, um weitere Öffnungen 354 zu öffnen. Der Kolben 346a gleitet in einer zweiten entgegengesetzten Richtung, z.B. in 24 nach unten, entsprechend der Vorspannung der vorgespannten Feder 362 als Reaktion auf einen abnehmenden Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 326, um weitere Öffnungen 354 zu schließen.
25 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheiders 370 zur Entfernung flüssiger Partikel aus einer Gas-Flüssigkeit-Strömung. Ein Gehäuse 372 weist einen Einlaß 374 zur Aufnahme einer Gas-Flüssigkeit-Strömung 376 auf und einen Auslaß 378 zum Ableiten der Gasströmung 380. Eine Düsenstruktur 382 in dem Gehäuse 372 weist eine Mehrzahl von Düsen 384 auf, die die Gas-Flüssigkeit-Strömung 376 von dem Einlaß 374 empfangen und die Gas-Flüssigkeit-Strömung durch die Düsen 384 beschleunigen. Ein Trägheitsprallkollektor 386 ist in dem Gehäuse 372 vorgesehen. Dieser kann beispielsweise eine innere Wand des Gehäuses 372 in dem Weg der beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Strömung 376 sein. Ein Aktuator 388 zur Strömungsänderung in dem Gehäuse 372 ist beweglich, um eine veränderbare Anzahl von Düsen 384 zu öffnen und zu schließen.
Das Gehäuse 372 weist eine Wand 390 auf, die dem Trägheitsprallkollektor 386 zugewandt und von diesem durch einen ringförmigen Beschleunigungsabstand 392 dazwischen beabstandet ist. Die Wand 390 weist eine Mehrzahl von Öff nungen 394 dadurch auf, die die Düsen 384 bereitstellen. Der Aktuator 388 zur Strömungsänderung wird bereitgestellt durch ein auf- und abwälzbares Diaphragma 396, das einen nachgiebigen flexiblen Bereich 398 aufweist. Der nachgiebige flexible Bereich 398 des Diaphragmas 396 bedeckt und deckt auf die Öffnungen 394 durch eine Biegebewegung, um die jeweiligen Düsen 384 zu schließen und zu öffnen. Das Diaphragma 396 weist eine erste Seite 400 auf, die mit dem Einlaß 374 kommuniziert und der einströmenden Strömung der Gas-Flüssigkeit-Strömung 376 ausgesetzt ist. Das Diaphragma 396 weist eine zweite gegenüberliegende Seite 402 auf, die mit dem Auslaß 378 kommuniziert. Die erste Seite 400 des Diaphragmas 396 weist eine sich ändernde effektive Fläche auf, wobei die effektive Fläche definiert ist als die Fläche, die der einströmenden Strömung ausgesetzt ist. Die effektive Fläche des Diaphragmas 396 steigt als Reaktion eines steigenden Drucks der Gas-Flüssigkeit-Strömung 376 an, und das Diaphragma 396 deckt auf und öffnet weitere Öffnungen 394. Die effektive Fläche des Diaphragmas 396 nimmt als Reaktion auf einen abnehmenden Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 376 ab, und das Diaphragma 396 bedeckt und schließt weitere Öffnungen 394. Die Wand 390 ist eine zylinderförmige Wand eines Zylinders 404 in dem Gehäuse 372. Sie erstreckt sich axial entlang einer Achse 406. Die Öffnungen 394 erstrecken sich radial durch die Zylinderwand 390. Das Diaphragma 396 weist einen äußeren Abschnitt 408 auf, der sich axial entlang des Inneren der Zylinderwand 390 erstreckt und radial von dort weg biegbar ist, um die Öffnungen 394 aufzudecken und zu öffnen. Die Seite 400 des Diaphragmas 396 weist einen Mittelabschnitt 410 auf, der sich radial von dem äußeren Abschnitt nach innen erstreckt und in einer ersten axialen Richtung bewegbar ist, z.B. in 25 nach unten, um den äußeren Abschnitt 408 des Diaphragmas 396 radial nach innen weg von den Öffnungen 394 und außer Eingriff von der Zylinderwand 390 zu biegen, um weitere Öffnungen 394 aufzudecken und zu öffnen. Der Mittelabschnitt 410 ist in einer zweiten entgegengesetzten axialen Richtung bewegbar, z.B. in 25 nach oben, um den äußeren Abschnitt 408 des Diaphragmas 396 radial nach außen in Richtung der Öffnungen 394 und in Eingriff mit der Zylinderwand 390 zu biegen, um weitere Öffnungen 394 zu bedecken und zu schließen. Eine vorgespannte Feder 412 spannt den Mittelabschnitt 410 des Diaphragmas 396 in der zweiten axialen Richtung vor, z.B. in 25 nach oben, und gegen die einströmende Gas-Flüssigkeit-Strömung 376. Die abgeschiedene Flüssigkeit wird an einem Abfluß 416, wie durch Pfeil 414 gezeigt, abgeleitet. Die Gasströmung 380 strömt, wie durch Pfeile 418 gezeigt, zu dem Auslaß 378. Eine Mittelsäule 420 stützt eine obere Hülse 422 in teleskopartiger, axial verschiebbarer Weise, die wiederum den oberen Mittelabschnitt 410 des Diaphragmas 396 stützt. Der Fuß der Stützsäule 420 weist eine Mehrzahl von Schlitzen oder Öffnungen 424 auf, die die Gasströmung 380 dadurch zu dem Auslaß 378 leiten.
26 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheiders 430 zur Entfernung flüssiger Partikel aus einer Gas-Flüssigkeit-Strömung. Ein Gehäuse 432 weist einen Einlaß 434 zur Aufnahme einer Gas-Flüssigkeit-Strömung 436 auf und einen Auslaß 438 zum Ableiten der Gasströmung 440. Eine Düsenstruktur 442 in dem Gehäuse 432 weist eine Mehrzahl von Düsen 444 zur Aufnahme der Gas-Flüssigkeit-Strömung 436 von dem Einlaß 434 und zur Beschleunigung der Gas-Flüssigkeit-Strömung 436 durch die Düsen 444 auf. Ein Trägheitsprallkollektor 446 ist in dem Gehäuse 432 in dem Weg der beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Strömung 436 vorgesehen und verursacht die Abscheidung der Flüssigkeitspartikel aus der Gas-Flüssigkeit-Strömung 436. Die Flüssigkeit wird, wie durch Pfeil 448 gezeigt, an einem Abfluß 450 abgeleitet. Die Gasströmung 440 setzt ihren Weg, wie durch die Pfeile 452, 454 gezeigt, zu dem Auslaß 438 fort.
Ein Aktuator 456 zur Strömungsänderung ist bewegbar, um eine veränderbare Anzahl von Düsen 444 zu öffnen und zu schließen. Das Gehäuse 432 weist eine Wand 458 auf, die dem Trägheitsprallkollektor 446 zugewandt und von diesem durch einen Beschleunigungsabstand 460 dazwischen beabstandet ist. Die Wand 458 weist eine Mehrzahl Öffnungen 462 dadurch auf, die die Düsen 444 bereitstellen. Der Aktuator 456 zur Strömungsänderung wird durch ein auf- und abwälzbares Diaphragma 464 bereitgestellt, das einen nachgiebigen, flexiblen Bereich 466 aufweist. Dieser Bereich 466 bedeckt und deckt auf die Öffnungen 462 bei einer Biegebewegung, um die Düsen 444 entsprechend zu schließen und zu öffnen. Das Diaphragma 464 weist eine erste Seite 468 auf, die mit dem Einlaß 434 kommuniziert und der einströmenden Gas-Flüssigkeit-Strömung 436 ausgesetzt ist. Das Diaphragma 464 weist eine zweite gegenüberliegende Seite 470 auf, die mit dem Auslaß 438 kommuniziert. Die erste Seite 468 des Diaphragmas 464 weist eine sich ändernde effektive Fläche auf, wobei die effektive Fläche definiert ist als die Fläche, die der einströmenden Strömung ausgesetzt ist. Die effektive Fläche des Diaphragmas 464 steigt als Reaktion auf einen steigenden Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 436 an und das Diaphragma 464 deckt auf und öffnet weitere Öffnungen 462. Die effektive Fläche des Diaphragmas 464 nimmt als Reaktion auf einen abnehmenden Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung 436 ab und das Diaphragma 464 bedeckt und schließt weitere Öffnungen 462.
Die Wand 458 ist als Platte ausgeführt, die eine Eingangsströmungsöffnung 472 aufweist, die mit dem Einlaß 434 kommuniziert und die Eingangsströmung der Gas-Flüssigkeit-Strömung 436 aufnimmt. Die Eingangsströmung strömt axial entlang einer Achse 474 durch die Öffnung 472. Die Platte 458 erstreckt sich lateral von der Öffnung 472 nach außen. Die Mehrzahl von Öffnungen 462 erstreckt sich axial durch die Platte 458. Die Öffnungen 462 sind lateral außerhalb der Öffnung 472 angeordnet. Das Diaphragma 464 weist einen äußeren Abschnitt 476 auf, der sich lateral entlang der Platte 458 erstreckt und axial biegbar ist, z.B. in 26 nach oben, weg von der Platte 458, um die Öffnungen 462 aufzudecken und zu öffnen. Das Diaphragma 464 weist einen Mittelabschnitt 478 auf, der sich lateral von dem äußeren Abschnitt 476 nach innen erstreckt und in einer ersten axialen Richtung bewegbar ist, z.B. in 26 nach oben, um den äußeren Abschnitt 476 des Diaphragmas 464 axial weg von den Öffnungen 462 zu biegen und außer Eingriff mit der Platte 458 zu bringen, um weitere Öffnungen 462 aufzudecken und zu öffnen. Der Mittelabschnitt 478 des Diaphragmas 464 ist in einer zweiten entgegengesetzten axialen Richtung bewegbar, z.B. in 26 nach unten, um den äußeren Abschnitt 476 des Diaphragmas 464 axial in Richtung der Öffnungen 462 zu biegen und mit der Platte 458 in Eingriff zu bringen, um weitere Öffnungen 462 zu bedecken und zu schließen. Eine Vorspannfeder 480 spannt den Mittelabschnitt 478 des Diaphragmas 464 in die zweite axiale Richtung vor, z.B. in 26 nach unten, und gegen die einströmende Strömung der Gas-Flüssigkeit-Strömung 436. Die Gas-Flüssigkeit-Strömung 436 strömt durch die Öffnung 472 in der ersten axialen Richtung, z.B. in 26 nach oben, und strömt dann, wie durch Pfeile 482 gezeigt, in der zweiten axialen Richtung, z.B. in 26 nach unten. Die Gasströmung 440 strömt von dem Beschleunigungsabstand 460, wie durch Pfeile 452, 454 gezeigt, zu dem Auslaß 438 in der ersten axialen Richtung.
In den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen paßt das System die Anzahl oder Größe der Öffnungen automatisch an die Strömung an, um die Strömungsbe grenzung so konstant wie möglich beizubehalten. Dies ist insbesondere wünschenswert bei Anwendungen für Verbrennungsmotoren eines LKW im Bremsbetrieb. In anderen Anwendungen wird ein Wechsel des Lochs oder der Öffnungsfläche Schritt für Schritt durchgeführt in ausgedehnten Intervallen, z.B. manuell in Wartungsintervallen für dieses Fahrzeug, insbesondere wenn der Kurbelgehäusedruck ein vorbestimmtes Niveau erreicht.
In einer Ausgestaltung (23) kann der Kolben manuell gewechselt werden zwischen unterschiedlichen Stellungen in den Wartungsintervallen und dort in einer festgelegten axialen Stellung gehalten werden durch eine Arretierung, wie z.B. eine Raste, eine Klinke, einen Riegel in einem Schlitz o. dgl., bis zur nächsten Wartung, bei der der Servicetechniker bestimmen wird, ob der Kolben in eine andere axiale Stellung bewegt werden sollte, um mehr oder weniger Öffnungen zu bedecken oder aufzudecken bis zur folgenden Wartung usw.
In einer anderen Ausführung kann die Scheibe (3; 4) bei einer Wartung an einer Stelle fixiert werden und dort fixiert bleiben bis zur nächsten Wartung, bei der sie neu angepaßt und bewegt werden kann durch den Servicetechniker und so angepaßt bleiben kann bis zu einer nachfolgenden Wartung usw.
In einer weiteren Ausgestaltung können mehrere Scheiben vorgesehen sein, die zueinander gewinkelt, gedreht oder relativ zueinander verschoben werden können und in der Stellung arretiert werden können, mit einer Reihe von Rasten oder Klinken, mit Einteilungen, die dem Servicetechniker eine festgelegte Einstellung anzeigen, die zu einem vorgegebenen Kurbelgehäusedruck korrespondiert. Die Mechanik wird dann eine Scheibe oder einen anderen variablen Aktuator manuell in eine vorgegebene Stellung verschieben oder drehen, um die Reibung seit dem letzten Wartungsintervall anzupassen und mit dem tatsächlichen Kurbelgehäusedruck mit steigendem Motoralter zu korrespondieren.
Die Erfindung ist insbesondere nützlich bei geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungen (CCV – closed crankcase ventilation) und offenen Kurbelgehäuseentlüftungen (OCV – open crankcase ventilation). Dennoch kann die Erfindung auch verwendet werden in verschiedenen anderen Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheidern zur Entfernung flüssiger Partikel aus einer Gas-Flüssigkeit-Strömung.

Claims

Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider zum Entfernen von Flüssigkeitspartikeln aus einer Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 436), mit einem Gehäuse (40; 88; 120; 200; 290; 322; 372; 432), das einen Einlaß (42; 122; 202; 324; 374; 434) zur Aufnahme der Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 436) und einen Auslaß (44; 124; 204; 328; 378; 438) zum Ableiten der Gas-Strömung (46; 330; 380; 440) aufweist, einer Düsenstruktur (48; 332; 382; 442) in dem Gehäuse (40; 88; 120; 200; 290; 322; 372; 432), die eine oder mehrere Düsen mit einer oder mehreren Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) aufweist zur Aufnahme der Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 436) von dem Einlaß (42; 122; 202; 324; 374; 434) und zum Beschleunigen der Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 430) dadurch, wobei die eine oder mehreren Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) der Düsen eine Gesamtströmung dadurch bereitstellen, einem Trägheitsprallkollektor (54; 336; 386; 446) in dem Gehäuse (40; 88; 120; 200; 290; 322; 372; 432) in dem Weg der beschleunigten Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 436), wobei der Trägheitsprallkollektor (54; 336; 386; 446) die Abscheidung der Flüssigkeitspartikel aus der Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 436) verursacht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aktuator (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) zur Strömungsänderung vorgesehen ist, mittels dessen die Gesamtströmung durch die Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462), vorzugsweise in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Parameter, veränderbar ist.
Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Aktuators (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) zur Strömungsänderung die Strömungsgeschwindigkeit der Gesamtströmung durch eine, mehrere oder alle Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Parameter veränderbar ist.
Abscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Aktuators (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) zur Strömungsänderung die Strömungsgeschwindigkeit der Gesamtströmung durch Änderung der Gesamtströmungsfläche einer, mehrerer oder aller Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Parameter veränderbar ist.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 436) in einer axialen Strömungsrichtung (58) axial durch die Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) strömt und daß der Aktuator (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) entlang einer vorgegebenen Richtung relativ zu einer, mehreren oder allen Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) bewegbar ist, um die Gesamtströmung zu verändern.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenstruktur (48; 332; 382; 442) eine Mehrzahl von Düsen mit einer Mehrzahl von Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) aufweist, die die Gesamtströmung als parallele Strömung dadurch bereitstellen.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) entlang einer, mehrerer oder aller Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) bewegbar ist, um die Querschnittsfläche dieser quer zu der axialen Strömungsrichtung (58) zu verändern.
Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (100; 161) um eine Drehachse (102), die parallel zu der axialen Strömungsrichtung (58) verläuft, drehbar ist.
Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (84) translatorisch in einer Richtung quer zu der axialen Strömungsrichtung (58) bewegbar ist.
Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (170; 250; 300; 344; 388; 456) translatorisch in einer Richtung parallel zu der axialen Strömungsrichtung (58) bewegbar ist.
Abscheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (170; 250; 300) in die zur axialen Strömungsrichtung entgegengesetzte Richtung bewegbar ist, um die Gesamtströmung zu erhöhen, und in dieselbe Richtung wie die axiale Strömungsrichtung (58), um die Gesamtströmung zu senken.
Abscheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (250; 300; 344; 388; 456) in dieselbe Richtung wie die axiale Strömungsrichtung (58) bewegbar ist, um die Gesamtströmung zu erhöhen, und in die zur axialen Strömungsrichtung (58) entgegengesetzte Richtung, um die Gesamtströmung zu senken.
Abscheider nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine, mehrere oder alle Öffnungen (178; 208; 254, 256; 294, 296; 298) einen oder mehrere Ventilsitze (268, 270) aufweisen, daß der Aktuator (170; 250; 300; 344; 388; 456) eine oder mehrere Ventilschäfte (184; 260, 262) mit jeweils einem konisch geformten Ventilkopf (186; 264, 266) aufweist, und daß die Ventilköpfe (186; 264, 266) mit den jeweiligen Ventilsitzen (268, 270) in Eingriff bringbar sind.
Abscheider nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Ventilköpfe (186; 264, 266) sich konisch verjüngend geformt sind, wobei die Verjüngung zu der axialen Strömungsrichtung (58) entgegengesetzt gerichtet ist.
Abscheider nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Ventilköpfe (186; 264, 266) sich konisch verjüngend geformt sind, wobei die Verjüngung in die gleiche Richtung wie die axiale Strömungsrichtung (58) gerichtet ist.
Abscheider nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitze (268, 270) komplementär zu den einen oder mehreren Ventilköpfen (186; 264, 266) konisch geformt sind.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bewegung des Aktuators (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) die Größe und/oder die Anzahl der geöffneten Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) veränderbar ist.
Abscheider nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bewegung des Aktuators (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) die Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) in ihrer Querschnittsfläche quer zu der axialen Strömungsrichtung vergrößerbar und verkleinerbar sind, um die Größe der Öffnungen zu verändern.
Abscheider nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bewegung des Aktuators (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) mindestens eine der Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178: 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) öffenbar und schließbar ist, um die Anzahl der geöffneten Öffnungen, durch die die Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 436) strömen kann, zu verändern.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Parameter der Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 436) ist.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (40; 88; 120; 200; 290; 322; 372; 432) einen Druckfühler (70) aufweist, der mit dem Aktuator (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) gekoppelt ist, um den Aktuator (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) zu betätigen.
Abscheider nach den Ansprüchen 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) eine erste Stellung aufweist, die die Gesamtströmung durch eine, mehrere oder alle Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) minimiert, und eine zweite Stellung, die die Gesamtströmung durch eine, mehrere oder alle Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) maximiert, daß mittels des Druckfühlers (70) der Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 436) feststellbar ist, und daß der Aktuator (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) entsprechend dem Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 436) durch den Druckfühler (70) bewegbar ist zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung und einer Mehrzahl von Stellungen dazwischen, um den Druck der Gas-Flüssigkeit-Strömung im wesentlichen konstant zu halten.
Abscheider nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühler (70) ein Diaphragma (136; 214; 396; 464) mit einer ersten Seite (158; 222; 400; 468) und einer zweiten gegenüberliegenden Seite (160; 226; 402; 470) aufweist und daß die erste Seite (158; 222; 400; 468) mit dem Aktuator (100; 170; 456) gekoppelt ist.
Abscheider nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Seiten des Diaphragmas (136; 214; 396; 464) dem Druck in der Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 376; 436) ausgesetzt ist, um die Bewegung des Aktuators (100; 170; 388; 456) zu steuern.
Abscheider nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (120; 200; 372; 432) ein Vorspannelement (140; 412; 480) aufweist, das das Diaphragma (136; 214; 396; 464) und den Aktuator (100; 170; 388; 456) in die erste Stellung des Aktuators (100; 170; 388; 456) vorspannt, und daß die Vorspannung des Vorspannelements (140; 412; 480) bei einem vorgegebenen Druck in der Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 376; 436) überwunden wird, und eine Bewegung des Diaphragmas (136; 214; 396; 464) und des Aktuators (100; 170; 388; 456) in die zweite Stellung des Aktuators (100; 170; 388; 456) ermöglicht.
Abscheider nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite des Diaphragmas (136; 214; 396; 464) die erste Seite (458; 222; 400; 468) ist.
Abscheider nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite des Diaphragmas (136; 214; 396; 464) die zweite Seite (160; 226; 102; 470) ist.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 436) zu der Gasströmung (46; 330; 380; 440) wird und von stromaufwärts nach stromabwärts durch das Gehäuse (40; 88; 120; 200; 290; 322; 372, 432) vom Einlaß (42; 122; 202; 324; 374; 434) durch die Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) und dann zu dem Trägheitsprallkollektor (54; 336; 386; 446) und dem Auslaß (44; 124; 204; 328; 378; 438) strömt.
Abscheider nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (84; 100; 161; 344; 388; 456) stromaufwärts des Trägheitsprallkollektors (54; 336; 386; 446) angeordnet ist.
Abscheider nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (170; 250; 300) stromabwärts des Trägheitsprallkollektors (54) angeordnet ist.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (170; 250; 300) zwischen einer ersten geschlossenen Stellung, die eine Gasströmung (46) dahinter zu dem Auslaß (44; 204) blockiert, und einer zweiten offenen Stellung, die eine Gasströmung (46) dahinter zu dem Auslaß (44; 204) ermöglicht, bewegbar ist.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägheitsprallkollektor (54) eine Mehrzahl von Prallflächen (60) aufweist, die jeweils die Gas-Flüssigkeit-Strömung (32) durch eine entsprechende Gruppe einer oder mehreren Öffnungen (294, 296, 298) empfangen, daß der Aktuator (300) eine Mehrzahl von Prallknöpfen aufweist, die jeweils eine der Prallflächen (60) aufweisen, daß jeder Prallknopf zwischen einer geschlossenen und einer offenen Stellung unabhängig von den anderen Prallknöpfen bewegbar ist und daß die Gesamtströmung geändert wird durch Änderung der Anzahl der Prallknöpfe in mindestens einer der geschlossenen und offenen Stellungen.
Abscheider nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallknöpfe mit verschiedenen Federkräften vorgespannt sind, um eine unterschiedliche sequentielle Öffnung bereitzustellen.
Abscheider nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallknöpfe translatorisch entlang einer Richtung parallel zu der axialen Strömungsrichtung (58) bewegbar sind.
Abscheider nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallknöpfe in ihre geschlossene Stellung entlang der Richtung parallel zu der axialen Strömungsrichtung (58) vorgespannt sind.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (84; 100; 161; 170; 250; 300; 344; 388; 456) zur Strömungsbegrenzung als Folge von steigendem Druck weitere Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) öffnet und als Folge von sinkendem Druck weitere Öffnungen (50, 52; 90, 92; 106, 108; 164, 165; 178; 208; 254, 256; 294, 296, 298; 334; 394; 462) schließt, so daß ein im wesentlichen konstanter Druckabfall über den Abscheider zwischen dem Einlaß (42; 122; 202; 324; 374; 434) und dem Auslaß (44; 124; 204; 328; 378; 438) beibehalten wird, ungeachtet wechselnder Strömungsbedingungen der Gas-Flüssigkeit-Strömung (32; 326; 376; 436) dadurch.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Düsen und dem Trägheitsprallkollektor (54; 336; 386; 446) konstant und unverändert ist, auch bei einer Bewegung des Aktuators (84; 100; 161; 344; 388; 456) zur Strömungsänderung.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (344) zur Strömungsbegrenzung einen Kolben (346) aufweist, der axial in einem Zylinder (348) verschiebbar ist, der sich entlang einer Achse (350) erstreckt, daß der Zylinder (348) eine Zylinderwand (352) mit einer Mehrzahl von Öffnungen (354) aufweist, daß die Öffnungen (354) die Düsen (334) bilden und daß die Öffnungen (354) von dem Kolben (346) beim Gleiten desselben im Zylinder (348) bedeckt oder nicht bedeckt sind, um die Düsen (334) zu schließen oder zu öffnen.
Abscheider nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägheitsprallkollektor (336) radial außerhalb des Zylinders (348) mit einem ringförmigen Beschleunigungsabstand (356) dazwischen angeordnet ist, daß sich die Öffnungen (354) radial durch die Zylinderwand (352) erstrecken und daß die Gas-Flüssigkeit-Strömung (326) axial in dem Zylinder (348) strömt, dann radial nach außen durch die Öffnungen (354), die von dem Kolben (346) nicht bedeckt sind, strömt und in den ringförmigen Beschleunigungsabstand (356) hinein beschleunigt wird und gegen den Trägheitsprallkollektor (336) stößt, was zu einer Abscheidung der Flüssigkeitspartikel aus der Gas-Flüssigkeit-Strömung (326) führt.
Abscheider nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Flüssigkeit-Strömung (326) in dem Zylinder (348) in einer vorgegebenen axialen Richtung strömt und daß die Gas-Strömung (330) nach der Abscheidung in derselben vorgegebenen axialen Richtung entlang des Äußeren des Zylinders (348) strömt.
Abscheider nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Flüssigkeit-Strömung (326) durch den Einlaß (324) in der vorgegebenen axialen Richtung strömt und daß die Gas-Strömung (330) durch den Auslaß (328) in der vorgegebenen axialen Richtung strömt.
Abscheider nach einem der Ansprüche 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (346) eine Anströmfläche (358) aufweist, die der dagegen einströmenden Gas-Flüssigkeit-Strömung (326) zugewandt ist und daß die Anströmfläche (358) so gestaltet ist, daß sie die Strömung zu den Öffnungen (354) in der Zylinderwand (352) führt und leitet.
Abscheider nach einem der Ansprüche 37 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (346) mit Schwerkraft arbeitet und sein Eigengewicht zur Regulierung der Strömung ausnutzt, daß die Achse (350) des Zylinders (348) vertikal ausgerichtet ist, daß der Kolben (346) eine Unterseite aufweist, die nach unten gerichtet ist und die dagegen einströmende Gas-Flüssigkeit-Strömung (326) empfängt, daß der Kolben (346) als Folge eines ansteigenden Drucks der Gas-Flüssigkeit-Strömung (326) nach oben gleitet und weitere Öffnungen (354) öffnet, und daß der Kolben (346) als Folge eines sinkenden Drucks der Gas-Flüssigkeit-Strömung (326) nach unten gleitet und weitere Öffnungen (354) schließt.
Abscheider nach einem der Ansprüche 37 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorspannelement (362) vorgesehen ist, das den Kolben (346) gegen die dagegen einströmende Gas-Flüssigkeit-Strömung (326) vorspannt, daß der Kolben (346) als Folge eines ansteigenden Drucks der Gas-Flüssigkeit-Strömung (326) gegen die Vorspannung des Vorspannelements (362) in einer ersten axialen Richtung gleitet und weitere Öffnungen (354) öffnet und daß der Kolben (346) als Folge eines abnehmenden Drucks in einer zweiten entgegengesetzten axialen Richtung mit der Vorspannung des Vorspannelements (362) gleitet und weitere Öffnungen (354) schließt.
Abscheider nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (372; 432) eine Wand aufweist, die dem Trägheitsprallkollektor (386; 446) zugewandt ist und von diesem durch einen Beschleunigungsabstand (392; 460) beabstandet ist, daß die Wand eine Mehrzahl von Öffnungen (394; 462) dadurch aufweist, die die Düsen (384; 444) bereitstellen und daß der Aktuator (388; 456) zur variablen Strömungsänderung ein auf- und abwälzbares Diaphragma (396; 464) aufweist, das einen nachgiebigen, flexiblen Bereich aufweist, der die Öffnungen (394; 462) in einer nachgiebigen Bewegung bedeckt und aufdeckt, um jeweils die Düsen (384; 444) zu schließen und zu öffnen.
Abscheider nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma (396; 464) eine erste Seite (400; 468) aufweist, die mit dem Einlaß (374; 434) kommuniziert und der einströmenden Gas-Flüssigkeit-Strömung (376; 436) ausgesetzt ist, daß das Diaphragma eine zweite gegenüberliegende Seite (402; 470) aufweist, die mit dem Auslaß (378; 438) kommuniziert, daß die erste Seite (400; 468) des Diaphragmas (396; 464) eine sich ändernde effektive Fläche aufweist, wobei die effektive Fläche definiert ist als die Fläche, die der Eingangsströmung ausgesetzt ist.
Abscheider nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Fläche des Diaphragmas (396; 464) als Folge eines steigenden Drucks der Gas-Flüssigkeit-Strömung (376; 436) ansteigt und das Diaphragma (396; 464) weitere der Öffnungen (394; 462) aufdeckt und öffnet und daß die effektive Fläche des Diaphragmas (396; 464) als Folge eines sinkenden Drucks der Gas-Flüssigkeit-Strömung (376; 436) abnimmt und das Diaphragma (396; 464) weitere Öffnungen (394; 462) bedeckt und schließt.
Abscheider nach einem der Ansprüche 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (390) eine zylinderförmige Wand eines Zylinders (404) in dem Gehäuse (372) ist und sich axial entlang einer Achse (406) erstreckt, daß sich die Öffnungen (394) radial durch die Zylinderwand (390) erstrecken und daß das Diaphragma (396) einen äußeren Abschnitt (408) aufweist, der sich axial entlang des Inneren der Zylinderwand (390) erstreckt und radial von dort weg biegbar ist, um weitere Öffnungen (394) aufzudecken und zu öffnen.
Abscheider nach einem der Ansprüche 44 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma (396) einen Mittelabschnitt (410) aufweist, der sich von dem äußeren Abschnitt (408) radial nach innen erstreckt und in einer ersten axialen Richtung bewegbar ist, um den äußeren Abschnitt (408) des Diaphragmas (396) radial nach innen weg von den Öffnungen (394) zu biegen und außer Eingriff mit der Zylinderwand (390) zu bringen, um weitere Öffnungen (394) aufzudecken und zu öffnen, daß der Mittelabschnitt (410) in einer zweiten entgegengesetzten axialen Richtung bewegbar ist, um den äußeren Abschnitt (408) des Diaphragmas (396) radial nach außen in Richtung der Öffnungen (394) zu biegen und in Eingriff mit der Zylinderwand (390) zu bringen, um weitere Öffnungen (394) zu bedecken und zu schließen.
Abscheider nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorspannelement (412) vorgesehen ist, das den Mittelabschnitt (410) des Diaphragmas (396) in der zweiten axialen Richtung und gegen die einströmende Gas-Flüssigkeit-Strömung (376) vorspannt.
Abscheider nach einem der Ansprüche 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (458) eine Platte mit einer Öffnung (472) für den einströmenden Strom dadurch aufweist, die mit dem Einlaß (434) kommuniziert und die einströmende Gas-Flüssigkeit-Strömung (436) aufnimmt, daß die einströmende Strömung axial durch die Öffnung (472) strömt, daß sich die Platte lateral von der Öffnung (472) nach außen erstreckt, daß sich eine Mehrzahl von Öffnungen (462) axial durch die Platte erstreckt und lateral nach außen von der Öffnung (472) beabstandet ist und daß das Diaphragma (464) einen äußeren Abschnitt (476) aufweist, der sich lateral entlang der Platte erstreckt und axial von dort weg biegbar ist, um weitere Öffnungen (462) aufzudecken und zu öffnen.
Abscheider nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß das Diaphragma (464) einen Mittelabschnitt (478) aufweist, der sich lateral von dem äußeren Abschnitt (476) nach innen erstreckt und in einer ersten axialen Richtung bewegbar ist, um den äußeren Abschnitt (476) des Diaphragmas (464) axial weg von den Öffnungen (462) zu biegen und außer Eingriff mit der Platte zu bringen, um weitere Öffnungen (462) aufzudecken und zu öffnen, daß der Mittelabschnitt (478) in einer zweiten entgegengesetzten axialen Richtung bewegbar ist, um den äußeren Abschnitt (476) des Diaphragmas (464) axial in Richtung der Öffnungen (462) zu biegen und in Eingriff mit der Platte zu bringen, um weitere Öffnungen (462) zu bedecken und zu schließen.
Abscheider nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorspannelement (480) vorgesehen ist, das den Mittelabschnitt (478) des Diaphragmas (464) in der zweiten axialen Richtung und gegen die einströmende Gas-Flüssigkeit-Strömung (436) vorspannt.
Abscheider nach einem der Ansprüche 50 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Flüssigkeit-Strömung (436) durch die Öffnung (472) in der ersten axialen Richtung strömt, dann durch die Öffnungen (462) in der zweiten axialen. Richtung und daß die Gasströmung (440) von dem Beschleunigungsabstand (460) zu dem Auslaß (438) wieder in der ersten axialen Richtung strömt.