DE102007054922A1

DE102007054922A1 - Abscheider zum Abscheiden von Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine sowie Funktionsmodul und Brennkraftmaschine mit einem Abscheider

Info

Publication number: DE102007054922A1
Application number: DE102007054922A
Authority: DE
Inventors: Dieter Baummann; Christian Vinkelau; Guido Schlamann
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-01-15
Also published as: WO2009010248A3; US20100180854A1; EP2167235A2; WO2009010248A2; DE202007009913U1; US8714132B2; EP2167235B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abscheider (1) zum Abscheiden von Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine (7), insbesondere eines Kraftfahrzeugses, mit einem Gasreinigungsraum (11), in dem ein drehbar gelagerter Zentrifugalrotor (2) angeordnet ist, wobei der Gasreinigungsraum (11) einen Rohgaseinlass (61), einen Reingasauslass (62) und einen Ölauslass (63) aufweist, wobei das Kurbelgehäuseentlüftungsgas in einen radial inneneren Bereich des Zentrifugalrotors (2) einleitbar ist, wobei von Ölnebel befreites Reingas aus dem Gasreinigungsraum (11) abführbar ist und wobei aus dem Gas abgeschiedenes Öl aus dem Gasreinigungsraum (11) abführbar ist, und mit einem Drehantrieb für den Zentrifugalrotor (2), wobei der Drehantrieb in einem von dem Gasreinigungsraum (11) getrennten Antriebsraum (12) angeordnet und mit unter Druck stehendem Schmieröl der Brennkraftmaschine (7) betreibbar ist und über eine Welle (3) mit dem Zentrifugalrotor (2) verbunden ist. Der erfindungsgemäße Abscheider (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb durch mindestens eine mit der Welle (3) verbundene, mit dem unter Druck stehenden Schmieröl der Brennkraftmaschine (7) beschickbare Rückstoßdüse (38.1, 38.2) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abscheider zum Abscheiden von Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gasreinigungsraum, in dem ein drehbar gelagerter Zentrifugalrotor angeordnet ist, wobei der Gasreinigungsraum einen Rohgaseinlass, einen Reingasauslass und einen Ölauslass aufweist, wobei durch den Rohgaseinlass das Kurbelgehäuseentlüftungsgas in einen radial inneren Bereich des Zentrifugalrotors einleitbar ist, wobei durch den Reingasauslass von Ölnebel befreites Reingas aus dem Gasreinigungsraum abführbar ist, wobei durch den Ölauslass aus dem Gas abgeschiedenes Öl aus dem Gasreinigungsraum abführbar ist, und mit einem Drehantrieb für den Zentrifugalrotor, wobei der Drehantrieb in einem von dem Gasreinigungsraum getrennten Antriebsraum des Abscheiders angeordnet und mit unter Druck stehendem Schmieröl der Brennkraftmaschine betreibbar ist und über eine vom Antriebsraum in den Gasreinigungsraum verlaufende Welle mit dem Zentrifugalrotor verbunden ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Funktionsmodul und eine Brennkraftmaschine, die mit einem entsprechenden Abscheider ausgestattet sind.
Ein Abscheider der eingangs genannten Art ist aus WO 2004/091 799 A bekannt. Bei diesem bekannten Abscheider wird der Drehantrieb durch ein auf der Welle angeordnetes Schaufelrad, auf das durch mindestens eine Düse unter Druck stehendes Schmieröl der Brennkraftmaschine aufspritzbar ist, gebildet. Als nachteilig wird bei diesem bekannten Abscheider angesehen, das dessen Drehantrieb einen relativ schlechten Wirkungsgrad hat, so dass zur Erzielung einer gewünschten hohen Drehzahl des Zentrifugalrotors eine große Menge an unter Druck stehendem Schmieröl verbraucht wird, das für die Schmierung der zugehörigen Brennkraftmaschine dann nicht mehr zur Verfügung steht. In vielen Fällen ist es daher erforderlich, eine Ölpumpe vergrößerter Leistung oder eine zusätzliche Ölpumpe für den Drehantrieb des Abscheiders vorzusehen, was zu erhöhten Herstellungskosten führt. Falls die letztgenannten, die Kosten erhöhenden Maßnahmen vermieden werden, ist der Nachteil in Kauf zu nehmen, dass die erzielbare maximale Drehzahl des Zentrifugalrotors begrenzt ist, wodurch auch die Abscheideleistung des Abscheiders begrenzt bleibt und somit die Erfüllung der dem Abscheider zugedachten Aufgabe, nämlich eine möglichst weitgehende Entölung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases, nicht zuverlässig erfüllt wird.
Ein weiterer Abscheider der eingangs genannten Art ist aus US 6 709 477 B1 bekannt. Auch bei diesem weiteren bekannten Abscheider ist als Drehantrieb für den Zentrifugalrotor ein auf der Welle angeordnetes Schaufelrad vorgesehen, auf das ein Flüssigkeitsstrahl, üblicherweise unter Druck stehendes Schmieröl einer zugehörigen Brennkraftmaschine, aufgespritzt wird. Dieser Abscheider hat die gleichen Nachteile wie der zuvor beschriebene erste bekannte Abscheider.
Aus WO 1999/056 883 A ist eine Schmierölzentrifuge zum Reinigen des Schmieröls einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei auf einen Rotor der Zentrifuge ein Abscheider zum Abscheiden von Öl aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas aufgesetzt ist, der zusammen mit dem Rotor der Zentrifuge in Drehung versetzbar ist. Die Schmierölzentrifuge wird durch Rückstoßdüsen angetrieben, durch welche das in dem Rotor der Zentrifuge zentrifugierte Schmieröl in einen die Zentrifuge umgebenden, drucklosen Raum austritt. Aus diesem Raum fließt das Schmieröl drucklos durch einen Kanal entsprechend großen Querschnitts ab und vorzugsweise zurück in die Ölwanne der zughörigen Brennkraftmaschine. Zur Entölung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases dient hier der auf den Rotor der Zentrifuge aufgesetzte Abscheider. Das von Ölnebel zu befreiende Kurbelgehäuseentlüftungsgas strömt im Gegenstrom zu dem abfließenden Schmieröl durch dessen Rücklaufkanal in den Raum, in den das Schmieröl aus den Rückstoßdüsen austritt. Durch diesen Raum hindurch fließt das Kurbelgehäuseentlüftungsgas nach oben zu dem oberhalb des Rotors auf diesem angeordneten Abscheider. Als nachteilig ist bei dieser Vorrichtung anzusehen, dass das Kurbelgehäuseentlüftungsgas aufgrund seiner Führung durch den Rücklaufkanal für das Schmieröl und durch den Raum, in den das Schmieröl aus den Rückstoßdüsen austritt, mit einer erheblichen zusätzlichen Ölfracht beaufschlagt wird, die das Kurbelgehäuseentlüftungsgas auf seinem weiteren Weg zum Abscheider mitnimmt. Deshalb muss in dem Abscheider eine unnötig große Menge an Ölnebel oder Öltröpfchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschieden werden. Dies führt dazu, dass der Abscheider relativ groß und damit einen großen Bauraum beanspruchend konstruiert werden muss, um die nötige Abscheidung zu gewährleisten, oder dass Ölanteile im Kurbelgehäuseentlüftungsgas nach dessen Durchlauf durch den Abscheider verbleiben. Beide genannten Folgen sind unerwünscht, da immer ein möglichst kleiner Bauraum und ein möglichst hoher Abscheidegrad angestrebt werden.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, einen Abscheider der eingangs genannten Art zu schaffen, der die vorstehend dargelegten Nachteile vermeidet und bei dem insbesondere bei vorgegebener Antriebleistung der Drehantrieb für eine hohe Drehzahl des Zentrifugalrotors und damit für einen hohen Abscheidegrad von Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas sorgt. Weiter stellt sich für die Erfindung die Aufgabe, ein Funktionsmodul und eine Brennkraftmaschine anzugeben, die mit einem entsprechenden Abscheider ausgestattet sind.
Die Lösung des ersten Teils der Aufgabe, betreffend den Abscheider, gelingt mit einem Abscheider der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Drehantrieb durch mindestens eine mit der Welle verbundene, mit dem unter Druck stehenden Schmieröl der Brennkraftmaschine beschickbare Rückstoßdüse gebildet ist.
Mit der Erfindung wird vorteilhaft ein hoher Wirkungsgrad des Drehantriebes erzielt, der bei gleichem Verbrauch an unter Druck stehendem Schmieröl im Vergleich zu einem Drehantrieb nach dem oben erläuterten Stand der Technik gemäß den ersten beiden Dokumenten eine höhere Drehzahl des Zentrifugalrotors bewirkt. Die erreichte höhere Drehzahl des Zentrifugalrotors sorgt für einen hohen Abscheidewirkungsgrad hinsichtlich des im Kurbelgehäuseentlüftungsgas mitgeführten Ölnebels. Damit stellt der erfindungsgemäße Abscheider an seinem Reingasauslass ein weitgehend gereinigtes Kurbelgehäuseentlüftungsgas zur Verfügung, das ohne die Gefahr von Schäden in den Ansaugtrakt einer zugehörigen Brennkraftmaschine eingeleitet werden kann. Störungen der Brennkraftmaschine durch Ölablagerun gen im Ansaugtrakt, zum Beispiel an dort angeordneten Drosselklappen oder Luftmengenmessern, werden so vermieden. Der Drehantrieb mittels mindestens einer Rückstoßdüse an der Welle erscheint auf den ersten Blick relativ aufwendig, weil unter Druck stehendes Schmieröl der oder jeder mit der Welle rotierenden Rückstoßdüse zugeführt werden muss; dieser höhere technische Aufwand wird aber durch den erzielten höheren Wirkungsgrad bei der Ölabscheidung aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas mehr als aufgewogen. Da der Abscheider gemäß Erfindung einen Drehantrieb mit einem hohen Wirkungsgrad besitzt, wird für den Drehantrieb auch nur eine relativ geringe Teilmenge des unter Druck stehenden Schmieröls der zugehörigen Brennkraftmaschine benötigt, so dass ein Einsatz einer stärkeren oder einer zusätzlichen Schmierölpumpe nicht erforderlich wird. Damit sind kostentreibende Änderungen an der zugehörigen Brennkraftmaschine für den Einsatz des erfindungsgemäßen Abscheiders nicht erforderlich.
Bevorzugt ist der Drehantrieb durch ein Paar von zwei in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Rückstoßdüsen gebildet. Hiermit wird ein in Umfangsrichtung betrachtet gleichmäßiges Einleiten der Antriebskraft in die Welle und damit eine geringst mögliche Belastung der Welle und von die Welle tragenden Lagern erreicht.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die Rückstoßdüsen in einem radial äußeren Bereich eines im Wesentlichen kegelförmigen oder kegelmantelförmigen Düsenträgers angeordnet sind. Mit einem solchen Düsenträger wird eine besonders strömungsgünstige Form erreicht, die für einen geringen Widerstand bei der Drehung mit hoher Drehzahl sorgt. Insbesondere wird so eine Reibung des Düsenträgers an dem aus den Rückstoßdüsen ausgebrachten Schmieröl minimiert. Alternativ können die Rückstoßdüsen jeweils an einem radial äußeren Ende eines Düsenarmes angeordnet sein. Für diese Ausführung wird wenig Material benötigt, so dass hier der Drehantrieb besonders leicht ausgeführt sein kann.
Insbesondere zwecks einer kostengünstigen Fertigung ist bevorzugt vorgesehen, dass der Düsenträger oder die Düsenarmanordnung durch zwei jeweils einstückig hergestellte, dicht miteinander verbundene, je ein Unterteil und ein Oberteil bildende Halbschalen gebildet ist. Die Teile sind vorzugsweise Spritzgussteile aus thermoplastischem Kunststoff, wie Polyamid (PA) und zum dichten Verbinden miteinander vorzugsweise verschweißt.
Bevorzugt ist der Zentrifugalrotor um eine vertikal verlaufende Drehachse drehbar. In dieser Ausführung kann der Abscheider günstig an einer zugehörigen Brennkraftmaschine untergebracht werden und es werden störende Effekte der Schwerkraft auf die Abscheidefunktion, wie sie bei anderen Lagen, insbesondere einer horizontalen Lage, der Drehachse auftreten können, vermieden.
Um eine einfache Fertigung des Abscheiders zu erreichen und um den Zentrifugalrotor des Abscheiders im Schadensfall ersetzen zu können, ist bevorzugt der Gasreinigungsraum durch ein Gehäuseteil, insbesondere eines Komponentenmoduls oder einer Zylinderkopfhaube, oder durch einen auf einen Grundkörper des Abscheiders aufgesetzten Deckel umgrenzt, der bei Bedarf zu lösen und abzunehmen sowie wieder montierbar ist.
In weiterer Ausgestaltung bildet vorzugsweise der Grundkörper die Trennung zwischen dem Gasreinigungsraum und dem Antriebsraum, so dass der Abscheider mit wenigen Einzelteilen auskommt.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Grundkörper im Wesentlichen plattenförmig ist und ein dem Zentrifugalrotor am nächsten liegendes Lager der Welle trägt. In dieser Ausführung ist der Grundkörper von einfacher Form und damit kostengünstig herstellbar.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass in dem Grundkörper in einem Abstand zueinander zwei die Welle lagernde Lager angeordnet sind. Da beide Lager in demselben Grundkörper angeordnet sind, ist eine exakte Bearbeitung des Grundkörpers in den Bereichen, in denen er die Lager aufnimmt, in einer einzigen Aufspannung möglich, was Fluchtungsfehler bei der Lagerung der Welle ausschließt. Damit wird eine exakte und leichtgängige Lagerung der drehbaren Welle gewährleistet.
Um den Grundkörper auch in der zuvor beschriebenen Ausführung mit zwei darin aufzunehmenden Lagern kostengünstig fertigen zu können, ist vorgesehen, dass der Grundkörper einschließlich zweier Lageraufnahmen für die Lager der Welle als einstückiges Druck- oder Spritzgussteil ausgeführt ist.
Insbesondere zwecks einer platzsparenden Unterbringung des Abscheiders ist weiter vorgesehen, dass der Grundkörper sich zumindest mit einem die Lageraufnahme für ein von dem Zentrifugalrotor entfernt liegendes Lager aufweisenden Körperteil in den Antriebsraum hinein erstreckt.
Damit der sich in den Antriebsraum erstreckende Körperteil des Grundkörpers die Ableitung des aus der mindestens einen Rückstoßdüse austretenden Schmieröls nicht behindert, ist bevorzugt der sich in den Antriebsraum hinein erstreckende Körperteil des Grundkörpers mit einer oder mehreren Durchbrechungen für einen Durchtritt von aus der mindestens einen Rückstoßdüse austretendem Schmieröl ausgebildet. Die Durchbrechungen können z. B. in Form eines oder mehrerer Fenster ausgeführt sein. Alternativ kann der sich in den Antriebsraum erstreckende Körperteil des Grundkörpers auch als Gitterstruktur ausgebildet sein.
Um zu vermeiden, dass Schmieröl aus dem Antriebsraum entlang der Welle durch den Grundkörper in den Gasreinigungsraum wandert und dadurch die Funktion des Abscheiders stört, wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper einerseits und die Welle andererseits eine berührungslose Spalt- oder Gewindegangdichtung bilden.
Zwecks Erzielung eines wartungsfreien oder möglichst wartungsarmen Betriebes des Abscheiders ist bevorzugt vorgesehen, dass der Zentrifugalrotor durch einen Tellerstapelseparator aus einer Anzahl von übereinander gestapelten, form- und/oder kraftschlüssig in Eingriff miteinander und/oder mit der Welle stehenden Tellern gebildet ist.
Die Erfindung schlägt weiter vor, dass die Teller in ihrer Umfangsrichtung gesehen gewellt ausgebildet sind und dass bei je zwei unmittelbar benachbarten Tellern im Tellerstapel jeweils ein Wellenberg des einen Tellers einem Wellental des anderen Tellers gegenüberliegt. Diese Gestaltung gibt den einzelnen Tellern eine hohe Formstabilität bei geringer Materialdicke und dadurch vorteilhaft niedrigem Gewicht. Zugleich werden auf diese Weise zwischen den benachbarten Tellern Kanäle gebildet, durch die das zu entölende Gas geführt wird und wirksam in Drehrichtung mitgenommen wird. Die Wellung der Teller kann unterschiedlich ausgeführt sein, z. B. sinusartig oder zickzackförmig oder mit Trapez- oder Rechteckform.
Um die Teller auf möglichst einfache und doch zuverlässige Art und Weise untereinander sowie relativ zu der Welle in Drehrichtung und in Axialrichtung zu sichern, schlägt die Erfindung weiter vor, dass die einen Tellerstapel bildenden Teller unterseitig von einem Stapeluntersatz und oberseitig von einem Stapelaufsatz eingefasst sind, dass der Stapeluntersatz oder der Stapelaufsatz an der Welle abgestützt ist und dass der Stapeluntersatz und der Stapelaufsatz mit einer diese unter Zwischenlage der Teller aufeinanderdrückenden Vorbelastungskraft beaufschlagt sind.
Ein weiterer Beitrag zur Erzielung einer einfachen und dabei zuverlässigen Konstruktion besteht darin, dass die zuvor erwähnte Vorbelastungskraft vorzugsweise durch eine auf der Welle sitzenden, einerseits an der Welle und andererseits an dem Stapeluntersatz oder an dem Stapelaufsatz abgestützte Feder erzeugt ist.
Um zu vermeiden, dass zu entölendes Kurbelgehäuseentlüftungsgas den Zentrifugalrotor umgeht, ist weiter erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Stapeluntersatz in seinem radial äußeren Bereich mit dem Grundkörper eine Labyrinthdichtung bildet und dass der Rohgaseinlass in den Gasreinigungsraum radial innerhalb der Labyrinthdichtung liegt. Die Labyrinthdichtung kann vorteilhaft reibungsfrei ausgeführt werden, so dass ohne Kontakt der sich gegeneinander drehenden Teile der Labyrinthdichtung eine ausreichende Dichtigkeit gegen eine Durchtritt von Kurbelgehäuseentlüftungsgas erreicht wird. Damit wird der gesamte Strom des Kurbelgehäuseentlüftungsgases zuverlässig durch den Zentrifugalabscheider geführt und somit ei ne sehr gute Ölnebelabscheidung aus dem Gas gewährleistet.
Um auf möglichst einfache Art und Weise das zu entölende Kurbelgehäuseentlüftungsgas in den Gasreinigungsraum zu führen, läuft bevorzugt der Rohgaseinlass ein Gehäuseteil, insbesondere eines Komponentenmoduls oder einer Zylinderkopfhaube, oder durch den Grundkörper.
Damit der Zentrifugalrotor über seinen Umfang gesehen gleichmäßig mit zu entölendem Kurbelgehäuseentlüftungsgas beaufschlagt wird, ist vorzugsweise in dem Grundkörper ein in dessen Umfangsrichtung umlaufender Rohgaskanal angeordnet, von dem in Umfangsrichtung voneinander beabstandet mehrere Durchlassöffnungen als Rohgaseinlass in den Gasreinigungsraum führen.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass der Reingasauslass durch den Deckel nach außen verläuft. Damit ist der Reingasauslass von dem Rohgaseinlass relativ weit entfernt, so dass sich Einlass und Auslass bei ihrer Anordnung nicht gegenseitig stören können.
Um eine weitere Funktion in den erfindungsgemäßen Abscheider zu integrieren und um damit Herstellungskosten und Einbauraum einzusparen, schlägt die Erfindung weiterhin vor, dass ein Kurbelgehäusedruckregelventil in den Deckel eingebaut oder an den Deckel angebaut ist, wobei der Reingasauslass durch das Kurbelgehäusedruckregelventil verläuft. Der Abscheider einschließlich des Druckregelventils sorgt dann neben der Ölnebelabscheidung aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas auch für die Einhaltung eines gewünschten Drucks innerhalb des Kurbelgehäuses der zugehörigen Brennkraftmaschine.
Zwecks Erzielung einer einfachen Fertigung ist vorzugsweise zumindest ein Teil eines Gehäuses des Druckregelventils einstückig mit dem Deckel ausgeführt. Diese einstückige Ausführung bietet sich insbesondere bei einer Fertigung im Spritzguss aus Kunststoff oder im Druckguss aus Leichtmetall an.
Um das für den Drehantrieb benötigte, unter Druck stehende Schmieröl der mindestens einen Rückstoßdüse einerseits möglichst einfach und andererseits möglichst betriebssicher zuführen zu können, ist erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass die Welle über einen Teil ihrer Länge hohl ist und einen Ölkanal bildet, dass über eine Drehdurchführung das unter Druck stehende Schmieröl in den Ölkanal einleitbar ist und dass durch den Ölkanal und je Rückstoßdüse einen vom Ölkanal abgehenden Zweigkanal das Schmieröl der mindestens einen Rückstoßdüse zuführbar ist.
Vorteilhaft sind die Zweigkanäle strömungsgünstig gebogen mit großen Radien ausgeführt. Diese Gestaltung vermeidet scharfe Umlenkungen des Antriebsölstroms und damit verbundene Druckverluste, was zu einem niedrigen Ölbedarf für den Antrieb und gleichzeitig zu hohen Drehzahlen des Zentrifugalrotors führt.
Um das mittels des Zentrifugalrotors aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedene Öl zuverlässig aus dem Gasreinigungsraum abzuführen, ohne dass das Öl wieder in den Gasstrom des Kurbelgehäuseentlüftungsgases eintreten und dadurch in unerwünschter Weise in den Reingasauslass gelangen kann, ist bevorzugt in einem oberseitigen Bereich des Grundkörpers radial außen von dem Zentrifugalrotor eine ringförmig umlaufende Ölsammelrinne vorgesehen, von welcher ein den Ölauslass bildender Ölrückführ kanal abgeht. In dieser Ölsammelrinne kann sich das durch die Zentrifugalwirkung abgeschiedene, am Innenumfang des Gasreinigungsraums abgelagerte und unter Schwerkraftwirkung nach unten fließende Öl sammeln, ohne dass die Gasströmung im Gasreinigungsraum das Öl innerhalb der Ölsammelrinne noch wirksam erfassen kann. Der Ölauslass führt zweckmäßig in die Ölwanne der zugehörigen Brennkraftmaschine, damit das abgeschiedene Öl wieder für die Schmierung der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt wird.
Für eine hohe Rotordrehzahl ist es günstig, wenn das Schmieröl nach seinem Austritt aus der mindestens einen Rückstoßdüse nicht mit drehenden Teilen des Abscheiders in Berührung kommt, weil eine solche Berührung zu einem Abbremsen führen würde. Um auch bei beengten Platzverhältnissen ein solches Abbremsen zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, dass im Antriebsraum radial außen von einer Umlaufbahn der mindestens einen Rückstoßdüse ein aus dieser austretendes Schmieröl von bewegten Teilen des Drehantriebes ablenkender Leitring angeordnet ist.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Leitring mehrere Lamellen aufweist, die voneinander beabstandet angeordnet sind und die parallel zur Welle axial oder konzentrisch zur Welle in Umfangsrichtung oder in einer Zwischenrichtung dazwischen schräg verlaufen.
Alternativ kann der Leitring glockenförmig sein, wobei eine offene Seite des Leitringes in eine von dem Zentrifugalrotor abgewandte Richtung weist.
In allen genannten Ausführungen kann der Leitring vorzugsweise einstückig ausgebildet sein und in den Antriebsraum eingesetzt oder mit dem Grundkörper verbunden sein.
Unterschiedliche Brennkraftmaschinen produzieren in ihrem Betrieb unterschiedliche Mengen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas und Kurbelgehäuseentlüftungsgas mit unterschiedlichen Ölnebelgehalten. Um diesen Unterschieden Rechnung zu tragen und zugleich eine sehr wirtschaftliche Fertigung des Abscheiders in an den jeweiligen Anwendungsfall angepasster Ausführung zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass der Abscheider mittels eines Baukastensystems in unterschiedlichen Ausführungen, insbesondere in unterschiedlichen Größen, modular herstellbar ist, wobei ein einheitlicher Grundkörper und/oder ein einheitlicher Drehantrieb mit einem von mehreren unterschiedlichen Zentrifugalrotoren und/oder mit einem von mehreren verschiedenen Deckeln verbindbar ist. Die Deckel können sich außer in ihrer Größe z. B. auch darin unterscheiden, dass sie wahlweise mit oder ohne integriertes Druckregelventil ausgeführt sind.
Der zweite Teil der oben gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Funktionsmodul einer Brennkraftmaschine gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 21 umfasst. In diesem Funktionsmodul ist vorteilhaft der Abscheider mit einer oder mehreren weiteren Komponenten einer zugehörigen Brennkraftmaschine zusammengefasst, was eine gute Bauraumausnutzung und eine vereinfachte Montage ergibt.
Der dritte Teil der oben gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Brennkraftmaschine mit einem Abscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 21 gelöst, wobei die Brennkraftmaschine dadurch gekennzeichnet ist, dass an ihr ein Montageflansch vorgesehen ist, an dem der Abscheider oder das Funktionsmodul unter Herstellung von Strömungsverbindungen anbringbar ist. Mit dieser gegenseitigen Abstimmung und Anpassung von Brennkraftmaschine und Abscheider wird eine einfache und damit Zeit und Kosten einsparende Montage erreicht, da zumindest ein Teil der für den Betrieb und die Funktion des Abscheiders benötigten Strömungsverbindungen schon bei der Herstellung der Flanschverbindung hergestellt wird.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Grundkörper und der Deckel des Abscheiders gemeinsam oder einzeln an dem Montageflansch anbringbar sind. Die gemeinsame Anbringung ist insbesondere für eine Erstmontage bei der Fertigung der Brennkraftmaschine vorteilhaft; eine Einzelanbringung ist für spätere Wartungs- und Reparaturarbeiten zweckmäßig, wenn nur der Deckel für sich entfernt werden soll, um Zugang zum Zentrifugalrotor zu bekommen.
Für die Brennkraftmaschine ist weiter bevorzugt vorgesehen, dass der Antriebsraum innerhalb der Brennkraftmaschine unter oder hinter dem Montageflansch liegt. Auf diese Weise wird der von dem Abscheider außerhalb der Brennkraftmaschine benötigte Raum besonders klein gehalten, was eine sehr kompakte Bauweise ergibt. Der in der Brennkraftmaschine liegende Antriebsraum kann beispielsweise in einem Motorblock oder einem Zylinderkopf oder einer Zylinderkopfhaube der Brennkraftmaschine angeordnet sein.
Weiter schlägt die Erfindung vor, dass ein erstes Lager der Welle in dem Grundkörper und ein zweites Lager der Welle in dem in der Brennkraftmaschine liegenden Antriebsraum angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung wird ein großer Abstand der Lager voneinander ermöglicht, was die auf die Welle einwirkenden Kräfte quer zu deren Längsrichtung vorteilhaft klein hält und wodurch auch die Belastung der Lager gering gehalten wird. Dies trägt zu einer besonders langen wartungsfreien Lebensdauer der Lager und damit des Abscheiders insgesamt bei.
In einer ersten Weiterbildung ist dabei vorgesehen, dass das zweite, in dem in der Brennkraftmaschine liegenden Antriebsraum angeordnete Lager der Welle in einer unmittelbar in der Brennkraftmaschine ausgebildeten Lageraufnahme liegt. In dieser Ausführung kann die Lageraufnahme in der Brennkraftmaschine vorteilhaft einfach gestaltet sein, z. B. in Form einer das Lager aufnehmenden Bohrung.
Eine dazu alternative Ausführung schlägt vor, dass das zweite, in dem in der Brennkraftmaschine liegenden Antriebsraum angeordnete Lager der Welle in einer als Teil des Grundkörpers ausgebildeten, sich in den Antriebsraum hinein erstreckenden Lageraufnahme liegt. Diese Ausführung hat insbesondere den Vorteil, dass beide Lageraufnahmen für die Lager des Zentrifugalrotors sich in einem Bauteil, nämlich in dem Grundkörper, befinden, wodurch Fluchtungsfehler bei der Ausrichtung der Lager leicht vermieden werden können. Die sich in den Antriebsraum hinein erstreckenden Lageraufnahme kann mit dem übrigen Grundkörper einstückig ausgeführt oder fest verbunden sein.
Um eine möglichst einfache Führung des unter Druck stehenden Schmieröls in die Welle zu erzielen, schlägt eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass ein die Druckölzuführung bildender Ölkanal für das unter Druck stehende Schmieröl innerhalb der Brennkraftmaschine an dem zweiten Lager in den Ölkanal in der Welle führt, vorzugsweise in Axialrichtung. Diese Art der Drehdurchführung ist technisch sehr einfach, was die Konstruktion vorteilhaft kostengünstig hält. Zugleich wird eine zuverlässige, ohne besondere zusätzliche Maßnahmen gewährleistete gute Schmierung zumindest des zweiten Lagers erzielt.
Um eine Funktionsbeeinträchtigung und Verschleiß im und am Abscheider durch im unter Druck stehenden Schmieröl enthaltene Schmutzpartikel zu vermeiden, wird zweckmäßig das unter Druck stehende Schmieröl für den Drehantrieb das Zentrifugalrotors von einer Reinseite eines Schmierölkreislaufs der Brennkraftmaschine abgezweigt, also insbesondere in Ölströmungsrichtung gesehen hinter einem Ölfilter der Brennkraftmaschine.
Alternativ kann das unter Druck stehende Schmieröl für den Drehantrieb das Zentrifugalrotors von einer Rohseite eines Schmierölkreislaufs der Brennkraftmaschine abgezweigt werden, also insbesondere in Ölströmungsrichtung gesehen zwischen einer Ölpumpe und einem Ölfilter der Brennkraftmaschine. Diese Ausführung hat den spezifischen Vorteil, dass das Schmieröl hier seinen maximalen Druck hat und somit eine maximale Antriebsleistung für den Zentrifugalrotor bietet.
Um externe Kanäle, zum Beispiel in Form von Rohrleitungen oder Schläuchen, möglichst zu vermeiden, da sie zusätzlichen Herstellungs- und Montageaufwand erfordern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein den Rohgaseinlass bildender Rohgaskanal innerhalb der Brennkraftmaschine in den Montageflansch und dort in den umlaufenden Rohgaskanal oder unmittelbar in die Durchlassöffnungen in der Grundplatte führt.
Aus dem gleichen Grund ist bevorzugt der Ölauslass durch den Montageflansch in die Brennkraftmaschine geführt, so dass auch hier keine externe Leitung gefertigt und angeschlossen werden muss.
Ebenfalls aus dem vorgenannten Grund ist schließlich erfindungsgemäß innerhalb der Brennkraftmaschine ein das aus der mindestens einen Rückstoßdüse austretende Schmieröl aus dem Antriebsraum abführender druckloser Ölableitungskanal vorgesehen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 einen Abscheider, der an eine Brennkraftmaschine angeflanscht ist, in einer ersten Ausführung in einem Längsschnitt,
2 den Abscheider aus 1 in einem zweiten, gegenüber der 1 um 90° verdrehten Längsschnitt,
3 den Abscheider in einer zweiten Ausführung mit einem integrierten Druckregelventil, im Längsschnitt,
4 eine Grundplatte des Abscheiders aus 3 als Einzelteil in einer Draufsicht,
5 einen Teil eines Düsenträgers des Abscheiders in perspektivischer Ansicht,
6 den Düsenträger aus 5 in vervollständigtem Zustand im Querschnitt,
7 den Düsenträger in einer geänderten Ausführung in einer perspektivischen Explosionsdarstellung, und
8 bis 11 jeweils einen Teil eines Zentrifugalrotors des Abscheiders in verschiedenen Darstellungen,
12 und 13 zwei Ausführungen von Teile des Zentrifugalrotors bildenden Tellern im Teilschnitt in Umfangsrichtung,
14 den Abscheider in einer dritten Ausführung mit einem Ölleitring im Antriebsraum im Längsschnitt,
15 den Ölleitring aus 14 als Einzelteil in Seitenansicht,
16 den Ölleitring aus 15 im Schnitt gemäß der Linie XVI-XVI in 15,
17 den Ölleitring aus 14 als Einzelteil in perspektivischer Ansicht,
18 den Ölleitring aus 14 zusammen mit einem Düsenträger mit zwei Rückstoßdüsen in Draufsicht,
19 den Abscheider in einer vierten Ausführung mit einem sich in den Antriebsraum erstreckenden Grundkörper in einem ersten Längsschnitt,
20 den Abscheider aus 19 in einem zweiten, gegenüber 19 um 90° verdrehten Längsschnitt,
21 den Grundkörper aus 19 und 20 als Einzelteil in einer perspektivischen Ansicht und
22 den drehbaren Teil des Abscheiders mit Welle, Zentrifugalabscheider und Drehantrieb.
1 der Zeichnung zeigt einen ersten Abscheider 1 in einem Längsschnitt, der in einer im Wesentlichen vertikalen Ebene verläuft, wobei der Abscheider 1 an eine hier nur zu einem sehr kleinen Teil ebenfalls geschnitten dargestellte Brennkraftmaschine 7 angeflanscht ist.
Der Abscheider 1 umfasst in seinem oberen Bereich einen Gasreinigungsraum 11 und in seinem unteren Bereich einen Antriebsraum 12. Der Gasreinigungsraum 11 und der Antriebsraum 12 sind durch eine Grundplatte 4 voneinander getrennt. Der Gasreinigungsraum 11 wird nach außen durch einen Deckel 5 begrenzt, der auf die Oberseite 40 der Grundplatte 4 dichtend aufgesetzt ist.
Der unter der Grundplatte 4 liegende Antriebsraum 12 liegt innerhalb der Brennkraftmaschine 7 und wird durch diese seitlich und nach unten begrenzt.
Durch die Grundplatte 4 verläuft eine drehbare Welle 3, die in einem oberen Lager 33.1, hier ein Wälzlager, und in einem unteren Lager 33.2, hier ein Gleitlager, gelagert ist. Die beiden Lager 33.1 und 33.2 sind im Abstand voneinander beide in der Grundplatte 4 angeordnet.
Auf einem oberen Teil der Welle 3, der im Gasreinigungsraum 11 liegt, ist ein Zentrifugalrotor 2 angebracht, der aus einer Vielzahl von übereinander angeordneten Tellern 20 gebildet ist, die jeweils die Form eines Kegelstumpfmantels haben. Die Teller 20 sind mittels am Außenumfang der Welle 3 vorgesehener, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeter Rippen 32 verdrehfest positioniert. Außerdem greifen die einzelnen Teller 20 formschlüssig ineinander, wodurch die Teller 20 auch untereinander gegen Verdrehung gesichert sind.
Unter dem Stapel aus den Tellern 20 ist ein Stapeluntersatz 21 angeordnet. Am oberen Ende des Stapels aus den Tellern 20 ist ein Stapelaufsatz 22 angeordnet. Der Stapeluntersatz 21 ist an einer Stufe 31 der Welle 3 in Axialrichtung nach unten hin abgestützt. Der oben angeordnete Stapelaufsatz 22 wird durch eine Schraubenfeder 23 mit einer nach unten hin, d. h. zum Stapeluntersatz 21 hin, wirkenden Vorbelastungskraft beaufschlagt. Die Schraubenfeder 23 ist dabei auf dem oberen Ende der Welle 3 angeordnet und umgibt diese. Das obere Ende der Feder 23 ist an einem mit der Welle 3 verbundenen Ring abgestützt, während das untere Ende der Feder 23 auf die Oberseite des Stapelaufsatzes 22 drückt. Hierdurch werden der Stapelaufsatz 22 und der Stapeluntersatz 21 unter Zwischenlage der Teller 20 gegeneinander gedrückt, wodurch eine zusätzlich Stabilisierung des Zentrifugalrotors 2 erfolgt.
Mit dem unteren Ende der Welle 3, das im Antriebsraum 12 unterhalb der Grundplatte 4 liegt, ist ein Drehantrieb verbunden, der zur Erzeugung einer Drehung des Zentrifugalrotors 2 dient. Der Drehantrieb besteht hier aus zwei Rückstoßdüsen, von denen in dem Schnitt gemäß 1 nur die Rückstoßdüse 38.1 sichtbar ist. Die Rückstoßdüse 38.1 und die zweite, vor der Schnittebene liegende Rückstoßdüse sind an einem in seiner Grundform kegelmantelförmigen Düsenträger 36 angebracht, der mit dem unteren Ende der Welle 3 verdrehfest verbunden ist.
Zum Antreiben des Zentrifugalrotors 2 wird unter Druck stehendes Schmieröl der zugehörigen Brennkraftmaschine 7 verwendet, dass mittels einer Drehdurchführung 35 in das hohle, einen Ölkanal 34 bildende Innere der Welle 3 eingeleitet wird. Am unteren Ende der Welle 3 steht der Ölkanal 34 mit zwei Zweigkanälen in Verbindung, von denen hier nur der erste Zweigkanal 37.1, der zur Rückstoßdüse 38.1 führt, sichtbar ist. Sobald unter Druck stehendes Schmieröl zugeführt wird, erfolgt ein Antrieb des Zentrifugalrotors 2 nach dem Rückstoßprinzip. Auf diese Weise wird die Welle 3 mit dem Zentrifugalrotor 2 um die Drehachse 30 in schnelle Rotation versetzt.
Das aus den Rückstoßdüsen 38.1 austretende Schmieröl fließt drucklos in den Antriebsraum 12 und aus diesem vorzugsweise in eine Ölwanne der zugehörigen Brennkraftmaschine 7 ab.
Ein mit Ölnebel befrachtetes Kurbelgehäuseentlüftungsgas wird durch einen als Anschlussstutzen ausgebildeten Rohgaseinlass 61 dem Abscheider 1 zugeführt. Mittels einer oder mehrerer Durchlassöffnungen 41' gelangt das Kurbelgehäuseentlüftungsgas in einen radial innen vom Zentrifugalrotor 2 und unter diesem liegenden Bereich des Gasreinigungsraums 11. Über einen eingetieften Ringbereich 42 in der Oberseite 40 der Grundplatte 4 verteilt sich das einströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas gleichmäßig in Umfangsrichtung und strömt von dort nach oben in das Innere des Zentrifugalrotors 2. Dazu besitzen die Teller 20 des Zentrifugalrotors 2 in an sich bekannter Weise Durchbrechungen in ihrem radial inneren Bereich, die ein Verteilen des Gases über die Höhe des Stapels aus den Tellern 20 erlauben. Vom radial inneren Bereich strömt dann das Kurbelgehäuseentlüftungsgas infolge der bei der Rotation des Zentrifugalrotors 2 auftretenden Zentrifugal kraft zwischen den Tellern 20 in Radialrichtung nach außen, wobei mitgeführte Öltröpfen auf die Teller 20 aufprallen und sich dort niederschlagen. Hierzu trägt der geneigte Verlauf des radial äußeren Teils der Teller 20 bei. Im Zentrifugalrotor 2 niedergeschlagenes Öl fließt unter der Zentrifugalkraftwirkung nach außen und wird vom Außenumfang des Zentrifugalrotors 2 abgeschleudert und gelangt so auf die innere Oberfläche des Deckels 5, der den Gasreinigungsraum 11 umgrenzt.
Das an der inneren Oberfläche des Deckels 5 niedergeschlagene Öl fließt unter Schwerkraftwirkung nach unten und gelangt in eine radial außen vom Zentrifugalrotor 2 in der Oberseite 40 der Grundplatte 4 liegende Ölsammelrinne 43. Von der Ölsammelrinne 43 geht ein Ölauslass 63 ab, der hier in einen Leitungsanschluss mündet, durch den das abgeschiedene Öl abgeführt werden kann, vorzugsweise in die Ölwanne der zugehörigen Brennkraftmaschine 7.
Das von dem mitgeführten Ölnebel befreite Kurbelgehäuseentlüftungsgas strömt vom Außenumfang des Zentrifugalrotors 2 nach oben und in einen dort vorgesehenen, einstückig mit dem Deckel 5 ausgeführten Reingasauslass 62. Dieser Reingasauslass 62 ist hier ebenfalls als Leitungsanschlussstutzen ausgebildet, an den beispielsweise eine Schlauchleitung angeschlossen werden kann. Über die weiterführende Leitung wird das gereinigte Kurbelgehäuseentlüftungsgas vorzugsweise einem Ansaugtrakt der zugehörigen Brennkraftmaschine 7 zugeführt.
Um ein Überströmen von mit Ölnebel befrachtetem Kurbelgehäuseentlüftungsgas aus dem Bereich radial innen vom Zentrifugalrotor 2 nach außen zu vermeiden, bildet der Stapeluntersatz 21 mit der Oberseite 40 der Grundplatte 4 eine berührungslose Labyrinthdichtung 24.
Der Deckel 5 ist mittels eines Deckelflansches 50 dichtend auf die Oberseite 40 der Grundplatte 4 aufgesetzt und an dieser beispielsweise mittels Schrauben gesichert.
Die Grundplatte 4, die alle Teil des Abscheiders 1 trägt, ist ihrerseits mit ihrer Unterseite 44 an einen auf der Seite der Brennkraftmaschine 7 vorgesehenen Montageflansch 70 angeflanscht. Der Antriebsraum 12 des Abscheiders 1 liegt damit innerhalb der Brennkraftmaschine 7.
2 der Zeichnung zeigt den Abscheider 1 aus 1 in einer gegenüber der 1 um 90° verdrehten Schnittebene. In dem Schnitt gemäß 2 liegt nun der Düsenträger 36 so, dass links die erste Rückstoßdüse 38.1 und rechts die zweite Rückstoßdüse 38.2 sichtbar ist. Durch den Düsenträger 36 verlaufen die beiden Zweigkanäle 37.1 und 37.2, durch welche aus dem Ölkanal 34 in der Welle 3 kommendes Schmieröl zu den Rückstoßdüsen 38. und 38.2 geführt wird.
Das unter Druck stehende Schmieröl wird hier dem Abscheider 1 durch eine Druckölzuführung 64 zugeführt, die gemäß 2 an der linken Seite durch die Grundplatte 4 verläuft und mit einem Anschlussstück ausgebildet ist, an das eine externe Druckölleitung angeschlossen werden kann. Die Druckölzuführung 64 führt zu einer Drehdurchführung 35, über die das unter Druck stehende Schmieröl in den in der Welle 3 ausgebildeten Ölkanal 34 übertritt. Die Drehdurchführung 35 ist dabei platzsparend innerhalb des unteren, als Gleitlage ausgeführten Lagers 33.2 der Welle 3 angeordnet.
Hinsichtlich der weiteren in 2 sichtbaren Einzelheiten wird auf die Beschreibung der 1 verwiesen.
3 der Zeichnung zeigt den Abscheider 1 in einer geänderten Ausführung, wobei eine erste wesentliche Änderung darin besteht, dass das zweite Lager 33.2 nicht in der Grundplatte 4 sondern in der Brennkraftmaschine 7 liegt. Eine zweite Änderung besteht darin, dass nun der Deckel 5 mit einem Kurbelgehäusedruckregelventil 51 ausgestattet ist.
In der Grundplatte 4 ist bei dem Abscheider 1 gemäß 3 nur das obere Lager 33.1 angeordnet, das auch hier wieder als Wälzlager ausgebildet ist. Das untere Lager 33.2 das in der Brennkraftmaschine 7 liegt, ist ein Gleitlager.
Der Düsenträger 36 ist auf die Welle 3 aufgesetzt und mit dieser verdrehfest und in Axialrichtung verschiebungsfest verbunden. Die Zuführung von Drucköl zu Antreiben des Zentrifugalrotors 2 erfolgt hier in Axialrichtung der Welle 3 von unten her durch eine in der Brennkraftmaschine 7 liegende Druckölzuführung 64. Diese Druckölzuführung 64 fluchtet mit dem Ölkanal 34 im Inneren der in ihrem unteren Teil hohlen Welle 3. Auf diese Weise wird die Drehdurchführung 35 für die Einführung des unter Druck stehenden Schmieröls in den Ölkanal 34 besonders einfach.
Die Deckplatte 4 ist hier wieder mit einem auf der Seite der Brennkraftmaschine 7 vorgesehenen Montageflansch 70 verbunden, wobei hier die Grundplatte 4 zwischen dem Deckel 5 und dem Montageflansch 70 dichtend eingeklemmt ist. Die Verbindung erfolgt hier über den Deckelflansch 50, durch den über den Umfang verteilt mehrere Schrauben 73 in die Brennkraftmaschine 7 geführt sind. Rechts in 3 ist eine dieser Schrauben 73 sichtbar.
Die Rückstoßdüsen sind hier wieder in einem Düsenträger 36 von kegelmantelförmiger Form angeordnet, wobei nur die Düse 38.1 sichtbar ist. Zu dieser Rückstoßdüse 38.1 und zu der nicht sichtbaren weiteren Rückstoßdüse führt je ein Zweigkanal 37.1, 37.2, der jeweils mit dem Ölkanal 34 in der Welle 3 verbunden ist. Das durch die Rückstoßdüsen 38.1, 38.2 ausgestoßene Öl strömt innerhalb des Antriebsraums 12, der auch hier innerhalb der Brennkraftmaschine 7 liegt, nach unten und weiter drucklos durch zwei parallele Ölableitungskanäle 65 ab, die vorzugsweise in die Ölwanne der Brennkraftmaschine 7 führen.
Zur Zuführung des zu entölenden Kurbelgehäuseentlüftungsgases dient hier der Rohgaseinlass 61, der innerhalb der Brennkraftmaschine 7 verläuft. In einem Ringbereich 72 um den Antriebsraum 12 herum und von diesem getrennt wird das zuströmende Gas in Umfangsrichtung verteilt und tritt über mehrere Durchlassöffnungen 41' in der Grundplatte 4 nach oben in den radial inneren Bereich des Gasreinigungsraums 11 unterhalb des Zentrifugalrotors 2 ein. Nach Durchströmen des Zentrifugalrotors 2 strömt das entölte Gas nach oben und über den Reingasauslass 62 ab. Der Reingasauslass 62 verläuft dabei durch das Druckregelventil 51, mit dem der Gasdruck im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine 7 innerhalb vorgebbarer Druckgrenzen gehalten wird.
Zur Abführung des sich durch die Zentrifugalwirkung des Zentrifugalrotors 2 an der inneren Oberfläche des Deckels 5 niederschlagenden Öls dient auch hier eine in der Oberseite 40 der Grundplatte 4 radial außen vom Zentrifugalrotor 2 umlaufende Ölsammelrinne 43, die, wie links in 3 erkennbar ist, in den Ölauslass 63 mündet.
Hinsichtlich der weiteren in 3 dargestellten Einzelheiten wird auf die Beschreibung der 1 und 2 verwiesen.
4 zeigt als Einzelteil in Draufsicht die Grundplatte 4 des Abscheiders 1 aus 3. In ihrem Zentrum ist die Grundplatte 4 durchbrochen, wobei durch diese Durchbrechung die Welle 3, die in 4 nicht gezeigt ist, verläuft.
Radial außen von der zentralen Durchbrechung liegen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt die Durchlassöffnungen 41', die zur Einleitung des zu entölenden Kurbelgehäuseentlüftungsgases in den Gasreinigungsraum, der sich oberhalb der Grundplatte 4 befindet, dienen.
Radial außen vom dem Kranz der Durchlassöffnungen 41' liegt in der Oberseite 40 der Grundplatte 4 die Ölsammelrinne 43.
5 zeigt in einer perspektivischen Draufsicht einen unteren Teil 36' des Düsenträgers 36 in einer gegenüber den 1 bis 3 geänderten Ausführung. Aufgrund der Blickrichtung schräg von oben sind die im Inneren des Unterteils 36' verlaufenden Zweigkanäle 37.1 und 37.2 sichtbar. Der Anfang dieser Zweigkanäle 37.1, 37.2 liegt radial innen in einem durchbrochenen Bereich des Düsenträgers 36, in welchem dieser mit der hier nicht dargestellten hohlen Welle 3 verbunden wird. Aus der Welle 3 strömt unter Druck stehendes Schmieröl in die Zweigkanäle 37.1 und 37.2. Durch die am jeweils äußeren Ende der Kanäle 37.1 und 37.2 angeordneten, hier im Material des Unterteils 36' ausgebildeten Rückstoßdüsen 38.1 und 38.2 tritt das Schmieröl in einer annähernd tangential zur Drehachse verlaufenden Richtung aus, wodurch der Antrieb nach dem Rückstoßprinzip erzielt wird.
Wie die 5 weiter verdeutlicht, verlaufen bei dem hier gezeigten Beispiel die Zweigkanäle 37.1 und 37.2 strömungsgünstig gebogen mit großen Radien. Dies vermeidet scharfe Umlenkungen des Ölstroms und damit verbundene Druckverluste, was zu einem niedrigen Ölbedarf für den Antrieb und zu hohen Drehzahlen des Zentrifugalrotors beiträgt.
6 zeigt den Düsenträger 36 aus 5 in einem Querschnitt, nun in einem vervollständigten, geschlossenen Zustand. Hierzu ist das in 5 für sich dargestellte Unterteil 36' des Düsenträger 36 an seiner offenen Oberseite mit einem Oberteil 36'' verschlossen. Das Unterteil 36' und das Oberteil 36'' des Düsenträgers 36 bilden zwei Halbschalen und sind bevorzugt jeweils einstückige Spritzgussteile aus Kunststoff, die zu ihrem Verbinden miteinander verschweißt werden. Im verbundenen Zustand bilden das Unterteil 36' und das Oberteil 36'' die Zweigkanäle 37.1 und 37.2, die zu den Rückstoßdüsen führen. Im Zentrum des Düsenträgers 36 ist in 6 die Durchbrechung für die hier nicht dargestellte Welle 3 erkennbar, mit der der Düsenträger 36 verdrehfest verbunden wird.
7 zeigt eine gegenüber dem Beispiel gemäß den 5 und 6 geänderte Ausführung des Düsenträgers 36. Auch der Düsenträger 36 gemäß 7 besteht aus einem Unterteil 36' und einem Oberteil 36'', die zwei Halbschalen bilden und die im zusammengefügten Zustand in ihrem Inneren die Zweigkanäle 37.1 und 37.2 ausbilden. Im Unterschied zum Beispiel gemäß den 5 und 6 sind bei der Ausführung des Düsenträgers 36 gemäß 7 die Rückstoßdüsen 38.1 und 38.2 als separate Teile eingesetzt, so dass für die Rückstoßdüsen 38.1, 38.2 ein anderes Material, z. B. Metall, als für das Unterteil 36' und das Oberteil 36'' verwendet werden kann. Unterteil 36' und Oberteil 36'' bestehen zweckmäßig aus thermoplastischen Kunststoff und sind im Spritzgussverfahren hergestellt. Die Verbindung zwischen beiden erfolgt beispielsweise mittels Ultraschall- oder Reibschweißens. Über je einen oberen und unteren Dichtring erfolgt eine dichte Verbindung mit der hier nicht dargestellten Welle 3.
Die 8 bis 11 zeigen jeweils einen Teil des Zentrifugalrotors 2 in Ansicht, in perspektivischer Draufsicht und in zwei verschiedenen Querschnitten. Von den Tellern 20 sind jeweils die beiden unteren dargestellt, unter welchen wiederum der Stapeluntersatz 21 angeordnet ist. In einem zentralen Bereich besitzt jeder Teller 20 eine Kontur, die eine formschlüssige, verdrehfeste Anlage an dem jeweils benachbarten Teller 20 gestattet, hier in Form von umlaufenden Wellungen.
Die gegenseitige Anlage der Teller 20 wird in dem Schnitt gemäß 10 besonders deutlich. Die 11 zeigt die Teller 20 in einem Abstand voneinander, bevor sie in ihre Stapelposition gelangt sind, in der sie unter Freihaltung eines Ringspaltes nahe übereinander liegen. In 10 und 11 ist jeweils am unteren, radial äußeren Rand des Stapeluntersatzes 21 der diesem zugeordnete Teil der Labyrinthdichtung 24 sichtbar. Durch das Zentrum der Teller 20 und des Stapeluntersatzes 21 verläuft jeweils die Drehachse 30, um die der Zentrifugalrotor 2 im Betrieb rotiert.
In den 8 bis 11 sind Teller 20 dargestellt, die in deren Umfangsrichtung gesehen glatt verlaufen. Die 12 und 13 zeigen zwei Beispiele von Tellern 20, die in ihrer Umfangsrichtung gesehen gewellt ausgeführt sind. In 12 ist die Wellung etwa sinusförmig, in 13 etwa rechteckförmig. Weitere Wellenkonturen sind denkbar. Unabhängig von der Wellenform sind zwei benachbarte Teller 20 im Tellerstapel jeweils so angeordnet, dass jeweils ein Wellenberg 25 des einen Tellers 20 einem Wellental 25' des anderen Tellers 20 gegenüberliegt. Auf diese Weise werden stabile Teller 20 geschaffen sowie zwischen den Tellern 20 definierte Gaskanäle 26 gebildet.
Die 12 und 13 zeigen zwei Ausführungsbeispiele des Zentrifugalrotors 2 des Abscheiders anhand eines in Umfangsrichtung des Zentrifugalrotors verlaufenden Teilschnitts durch zwei der Teller 20, die den Zentrifugalrotor 2 bilden.
Charakteristisch ist für die Teller 20 bei dem Beispiel gemäß 12, dass sie in Umfangsrichtung gesehen gewellt ausgeführt sind, wobei die Wellung hier etwa sinusförmig verläuft. Hierdurch bildet jeder Teller 20 in Umfangsrichtung gesehen eine Folge von Wellenbergen 25 und Wellentälern 25'. Weiterhin sind zwei einander benachbarte Teller 20 in Umfangsrichtung gesehen relativ zueinander so angeordnet, dass ein Wellenberg 25 des unteren Tellers 20 mit einem Wellental 25' des oberen Tellers 20 zusammentrifft. Hierdurch werden zwischen den beiden Tellern 20 in Tellerradialrichtung verlaufende Kanäle 26 gebildet. Durch diese Kanäle hindurch strömt das zunächst noch mit Ölnebel befrachtete Kurbelgehäuseentlüftungsgas bei seinem Durchlauf durch den Zentrifugalrotor 2, wobei innerhalb der Kanäle 26 infolge der Rotation des Zentrifugalrotors 2 und damit der Teller 20 die Öltröpfchen an der jeweils unteren Fläche der Teller 20 niedergeschlagen werden. Dort strömen die Öltröpfchen unter Bildung von größeren Öltropfen in Radialrichtung nach außen und werden dann schließlich vom radial äußeren Umfang jedes Tellers 20 radial nach außen abgeschleudert. Durch die in Umfangsrichtung gesehen gewellte Ausgestaltung der Teller 20 müssen separate Gasströmungsleitelemente an den Tellern 20 nicht vorgesehen werden, was deren Fertigung vereinfacht.
Das Beispiel gemäß 13 zeigt eine alternative Form der Wellung, die hier eine Rechteckform hat. Auch in dieser Anordnung gemäß 13 trifft jeweils ein Wellental 25' des oberen Tellers auf einen Wellenberg 25 des oberen Tellers, wodurch auch hier in Radialrichtung verlaufende Kanäle 26 für das zu entölende Kurbelgehäuseentlüftungsgas zwischen den Tellern 20 gebildet werden.
Außer in Radialrichtung können die Kanäle 26 bei den Tellern 20 gemäß den 12 und 13 auch schräg und/oder gebogen zur Radialrichtung verlaufen.
14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abscheiders 1, wieder in einem Längsschnitt. Auch hier besitzt der Abscheider 1 einen Gasreinigungsraum 11 und darunter einen Antriebsraum 12, wobei diese beiden Räume 11, 12 durch den hier plattenförmigen Grundkörper 4 voneinander getrennt sind.
Im Gasreinigungsraum 11 ist der Zentrifugalrotor 2 angeordnet, der auf der Welle 3 angebracht ist. Zusammen mit der Welle 3 ist der Zentrifugalrotor 2 um die Drehachse 30 drehbar.
In dem Antriebsraum 12, in den die Welle 3 durch den Grundkörper 4 hindurch hineingeführt ist, ist an der Welle der Düsenträger 36 angeordnet, der die beiden Zweigka näle 37.1 und 37.2 zur Versorgung der Rückstoßdüsen, von denen hier nur die rechts liegende Rückstoßdüse 38.2 sichtbar ist, enthält. Die Zuführung von unter Druck stehendem Schmieröl erfolgt hier von unten her durch den Ölkanal 34, der in einem hohlen unteren Abschnitt der Welle 3 ausgebildet ist.
Radial außen von dem Düsenträger 36 ist konzentrisch zur Drehachse 30 innerhalb des Antriebsraums 12 ein Ölleitring 48 angeordnet. Der Ölleitring 48 besteht im Wesentlichen aus einer Anordnung von Lamellen 48', die hier parallel zueinander und parallel zur Drehachse 30 der Welle 3 gleichmäßig beabstandet in Umfangsrichtung in dem Ölleitring 48 vorgesehen sind. Der Ölleitring 48 mit seinen Lamellen 48' dient dazu, das aus den Rückstoßdüsen 38.1 und 38.2 austretende Schmieröl nach seinem Austritt von bewegten Teilen des Drehantriebes im Antriebsraum 12 fernzuhalten. Hierdurch wird eine störende bremsende Wirkung auf die drehenden Teile innerhalb des Antriebsraums 12 durch das aus den Rückstoßdüsen 38.1 und 38.2 ausgetretene Schmieröl vermieden.
Wie schon bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen liegt auch hier der Antriebsraum 12 innerhalb einer Brennkraftmaschine 7, die an der Oberseite des Antriebsraums 12 einen Montageflansch 70 besitzt. An den Montageflansch 70 sind der hier plattenförmige Grundkörper 4 und der Deckel 5 dichtend angeflanscht.
Innerhalb des Gasreinigungsraumes 12 liegt in dessen unteren Teil ein oberes Lager 33.1 zur Lagerung der Welle 3. Oberhalb des Lagers 33.1 ist verdrehfest mit der Welle 3 ein Schirmring 39 verbunden, der dazu dient, einen Durchtritt von Gas und Öl entlang der Welle 3 und durch das Lager 33.1 hindurch zwischen dem Gasreinigungsraum 11 und dem Antriebsraum 12, sowohl in der einen als auch in der anderen Richtung, zu verhindern.
15 zeigt den Ölleitring 48 in einer Seitenansicht, wobei die Vielzahl der parallel zueinander verlaufenden Lamellen 48' sichtbar wird.
16 zeigt den Ölleitring 48 aus 15 in einem Querschnitt gemäß der Schnittlinie XVI-XVI in 15. Die 16 verdeutlicht besonders die Formgebung der Lamellen 48', die hier nach der Art von leicht gebogenen Schaufeln ausgeführt sind, um eine günstige Leitwirkung auf den aus den Rückstoßdüsen austretenden Ölstrahl auszuüben. Dabei ist die Leitwirkung so gewählt, dass das Schmieröl, das aus den Rückstoßdüsen austritt, durch den Ölleitring 48 und seine Lamellen 48' hindurch in Radialrichtung nach außen gelangt, aber nicht mehr in umgekehrter Richtung zurück zu den bewegten Teilen des Drehantriebes gelangen kann. Hierdurch wird eine unerwünschte bremsende Wirkung des aus den Rückstoßdüsen ausgetretenen Schmieröls auf den Drehantrieb vermieden.
17 zeigt eine perspektivische Ansicht schräg von oben auf den Ölleitring 48 und die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Lamellen 48', wobei deren Anordnung und Form hier besonders deutlich werden. Außerdem veranschaulicht die 17, dass der Ölleitring 48 vorteilhaft als Spritzgussteil herstellbar ist, wobei eine obere und untere Hälfte zunächst separat hergestellt und dann entlang einer mittleren Trennebene miteinander verbunden werden. Diese Ebene, an der die beiden Hälften des Ölleitrings 48 verbunden sind, ist durch jeweils eine Linie etwa in der Längsmitte der Lamellen 48' angedeutet.
In 18 ist die Funktion des Ölleitringes 48 zusammen mit dem Düsenträger 36 und den darin vorgesehenen Rückstoßdüsen 38.1 und 38.2 dargestellt. Hier wird erkennbar, dass das aus den Rückstoßdüsen 38.1., 38.2 austretende Schmieröl zwischen den Lamellen 48 hierdurch praktisch behinderungsfrei nach außen strömen kann, weil die Lamellen 48' entsprechend ausgerichtet sind. Eins Rückprallen von Teilen des Schmieröls von den Antriebsraum 12 begrenzenden Wänden in Richtung zu dem Düsenträger 36 wird durch den Ölleitring 48 mit den Lamellen 48' aber weitgehend verhindert.
Die 19 und 20 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abscheiders 1, wobei die 19 den Abscheider 1 in einem ersten Längsschnitt und die 20 denselben Abscheider in einem dazu um 90° verdrehten zweiten Längsschnitt zeigt.
Charakteristisch für den Abscheider 1 gemäß den 19 und 20 ist, dass der Grundkörper 4, der den Gasreinigungsraum 11 vom Antriebsraum 12 trennt, hier einstückig mit einem sich in den Abtriebsraum 12 hinein erstreckenden Körperteil 45 ausgebildet ist. Dieser Körperteil 45 besitzt in seinem unteren Endbereich eine Lageraufnahme 46.2, in der ein unteres Lager 33.2 für die Welle 3 aufgenommen ist. Das untere Lager 33.2 ist hier ein Gleitlager.
Ein oberes Lager 33.1 für die Welle 3 ist hier als Wälzlager ausgeführt und liegt in einer oberen Lageraufnahme 46.1, die oberseitig an dem Grundkörper 4 vorgesehen ist. Auf diese Weise sind beide Lager 33.1 und 33.2 in dem einstückigen Grundkörper 4 angeordnet, wodurch Fluchtungsfehler bei der Anordnung der Lager 33.1 und 33.2 in zwei verschiedenen Teilen des Abscheiders vermieden werden.
Damit der sich in den Antriebsraum 12 erstreckende Körperteil 45 des Grundkörpers 4 einerseits ausreichend stabil wird, jedoch andererseits die Ölabteilung des aus den Rückstoßdüsen 38.1, 38.2. austretenden Schmieröls nicht zu sehr behindert, erstreckt sich der Körperteil 45 etwa über den halben Umfang des Antriebsraums 12 und ist in diesem Verlauf mit Durchbrechungen 47 für das Schmieröl ausgestattet.
Das unter Druck stehende Schmieröl für den Antrieb des Zentrifugalrotors 2 wird hier durch die Druckölzuführung 64 in das hohle Innere der Welle 3 geleitet, von wo aus es den Rückstoßdüsen 38.1., 38.2 zugeführt wird. Das aus den Düsen 38.1., 38.2 ausgetretene Schmieröl strömt nach unten durch den Ölableitungskanal 65 drucklos ab.
Das in dem Abscheider 1 zu behandelnde Kurbelgehäuseentlüftungsgas gelangt durch den Rohgaseinlass 61, der innerhalb der Brennkraftmaschine 7 ausgebildet ist, in den Ringbereich 42 am Außenumfang des Grundkörpers 4 und von dort durch hier nicht sichtbare Durchlassöffnungen nach oben in den Gasreinigungsraum 11.
Zur Vermeidung insbesondere eines unerwünschten Öldurchtritts aus dem Antriebsraum 12 in den Gasreinigungsraum 11 entlang eines Spaltraumes zwischen der Welle 3 und dem Grundkörper 4 ist mit der Welle 3 oberhalb des oberen Lagers 33.1 und der dieses aufnehmende Lageraufnahme 46.1 der Schirmring 39 angebracht. Dieser Schirmring 39 bildet hier mit der oberen Lageraufnahme 46.1 eine berührungslose, nicht bremsende Spaltdichtung.
In seinen übrigen Teilen entspricht der Abscheider 1 den zuvor beschrieben Ausführungsbeispielen und es wird hinsichtlich der weiteren Bezugsziffern in den 19 und 20 auf die vorhergehende Figurenbeschreibung verwiesen.
In 21 ist der Grundkörper 4 des Abscheiders gemäß den 19 und 20 als Einzelteil in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. 21 verdeutlicht, dass der Grundkörper 4 einen oberen, im Wesentlichen scheibenförmigen Teil besitzt, der im zusammengebauten Zustand des Abscheiders dessen Gasreinigungsraum vom Antriebsraum trennt. Nahe dem radial äußeren Umfang des oberen Teils des Grundkörpers 4 liegen die Durchbrechungen 41', durch welche hindurch das zu reinigende Kurbelgehäuseentlüftungsgas in den Gasreinigungsraum gelangt.
Von der Unterseite 44 des Grundkörpers 4 erstreckt sich der in den Antriebsraum hineinreichende Körperteil 45 nach unten. Dabei wird in 21 besonders deutlich, dass sich der Körperteil 45 in Umfangsrichtung gesehen etwa über den halben Umfang des Grundkörpers 4 erstreckt. Um die Ableitung des aus den Rückstoßdüsen des Drehantriebes antretenden Schmieröls nicht zu behindern, besitzt der Körperteil 45 in seinem Umfangsbereich zwei relativ große, fensterartige Durchbrechungen 47 für das Schmieröl.
Granz unten besitzt der Körperteil 45 des Grundkörpers 4 die untere Lageraufnahme 46.2, in der das untere Lager für die Welle angeordnet wird.
Der gesamte Grundkörper 4 einschließlich des sich nach unten erstreckenden Körperteils 45 kann als einstückiges Spritzgussteil aus Kunststoff oder Druckgussteil aus Leichtmetall hergestellt werden, was eine kostengünstige Massenfertigung ermöglicht.
Die 22 zeigt in einer Seitenansicht den Zentrifugalrotor 2 zusammen mit der ihn tragenden Welle 3 als Einzelheit des Abscheiders. Die Welle 3 ist zusammen mit dem Zentrifugalrotor 2 um die Drehachse 30 drehbar. Der Zentrifugalrotor 2 besteht aus der Anzahl von Tellern 20, die übereinander zwischen dem Stapeluntersatz 21 und dem Stapelaufsatz 22 verdrehfest auf der Welle 3 angeordnet sind. Oberseitig wird der Stapelaufsatz 22 durch die Feder 23 mit einer in Richtung zum Stapeluntersatz 21 weisenden Kraft beaufschlagt.
Unterhalb des Zentrifugalrotors 2 und im Abstand zu diesem ist der Düsenträger 36 an der Welle 3 angeordnet. Radial außen besitzt der Düsenträger 36 die beiden Rückstoßdüsen, von denen hier nur die linke Rückstoßdüse 38.1 sichtbar ist, während die andere Rückstoßdüse 38.2 nach hinten weist.
Zwischen dem Stapeluntersatz 21 und dem Düsenträger 36 ist der Außenumfang der Welle 3 als Gewindegangdichtung 39' ausgestaltet. Im Zusammenwirken mit einer Durchführungsbohrung durch den hier nicht dargestellten Grundkörper 4 bewirkt die Gewindegangdichtung 39' einen reibungsfreien, ausreichend öl- und gasdichten Abschluss von Antriebsraum und Gasreinigungsraum gegeneinander in beiden Richtungen. Hierdurch wird insbesondere ein störendes Übertreten von Schmieröl aus dem unten liegenden Antriebsraum in den oben liegenden Gasreinigungsraum vermieden.

1: Abscheider
11: Gasreinigungsraum
12: Antriebsraum
2: Zentrifugalrotor
20: Teller
21: Stapeluntersatz
22: Stapelaufsatz
23: Feder
24: Labyrinthdichtung
25: Wellenberg
25': Wellental
26: Kanäle
3: Welle
30: Drehachse
31: Stufe
32: Rippen
33.1: erstes Lager
33.2: zweites Lager
34: Ölkanal
35: Drehdurchführung
36: Düsenträger
36': Unterteil von 36
36'': Oberteil von 36
37.1, 37.2: Zweigkanäle
38.1, 38.2: Rückstoßdüsen
39: Schirmring
39': Gewindegangdichtung
4: Grundkörper
40: Oberseite
41: Rohgaskanal in 4
41': Durchlassöffnungen
42: Ringbereich
43: Ölsammelrinne
44: Unterseite
45: Körperteil in 12
46.1, 46.2: Lageraufnahmen
47: Durchbrechungen in 45
48: Ölleitring
48': Lamellen an 48
5: Deckel
50: Deckelflansch
51: Kurbelgehäusedruckregelventil
61: Rohgaseinlass
62: Reingasauslass
63: Ölauslass
64: Druckölzuführung
65: Ölableitungskanal
7: Brennkraftmaschine
70: Montageflansch
72: Ringbereich
73: Schraube
76.2: Lageraufnahme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2004/091799 A [0002]
- US 6709477 B1 [0003]
- WO 1999/056883 A [0004]

Claims

Abscheider (1) zum Abscheiden von Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine (7), insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gasreinigungsraum (11), in dem ein drehbar gelagerter Zentrifugalrotor (2) angeordnet ist, wobei der Gasreinigungsraum (11) einen Rohgaseinlass (61), einen Reingasauslass (62) und einen Ölauslass (63) aufweist, wobei durch den Rohgaseinlass (61) das Kurbelgehäuseentlüftungsgas in einen radial inneren Bereich des Zentrifugalrotors (2) einleitbar ist, wobei durch den Reingasauslass (62) von Ölnebel befreites Reingas aus dem Gasreinigungsraum (11) abführbar ist, wobei durch den Ölauslass (63) aus dem Gas abgeschiedenes Öl aus dem Gasreinigungsraum (11) abführbar ist, und mit einem Drehantrieb für den Zentrifugalrotor (2), wobei der Drehantrieb in einem von dem Gasreinigungsraum (11) getrennten Antriebsraum (12) des Abscheiders (1) angeordnet und mit unter Druck stehendem Schmieröl der Brennkraftmaschine (7) betreibbar ist und über eine vom Antriebsraum (12) in den Gasreinigungsraum (11) verlaufende Welle (3) mit dem Zentrifugalrotor (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb durch mindestens eine mit der Welle (3) verbundene, mit dem unter Druck stehenden Schmieröl der Brennkraftmaschine (7) beschickbare Rückstoßdüse (38.1, 38.2) gebildet ist.
Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb durch ein Paar von zwei in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Rückstoßdüsen (38.1 und 38.2) gebildet ist.
Abscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstoßdüsen (38.1, 38.2) in einem radial äußeren Bereich eines im Wesentlichen kegelförmigen oder kegelmantelförmigen Düsenträgers (36) oder jeweils an einem radial äußeren Ende eines Düsenarmes angeordnet sind.
Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenträger (36) oder die Düsenarmanordnung durch zwei jeweils einstückig hergestellte, dicht miteinander verbundene, je ein Unterteil (36') und ein Oberteil (36'') bildende Halbschalen mit eingeformten oder separat eingesetzten Rückstoßdüsen (38.1, 38.2) gebildet ist.
Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifugalrotor (2) um eine vertikal verlaufende Drehachse (30) drehbar ist.
Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasreinigungsraum (11) durch ein Gehäuseteil, insbesondere eines Komponentenmoduls oder einer Zylinderkopfhaube, oder durch einen auf einen Grundkörper (4) des Abscheiders (1) aufgesetzten Deckel (5) umgrenzt ist.
Abscheider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) die Trennung zwischen dem Gasreinigungsraum (11) und dem Antriebsraum (12) bildet.
Abscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) im Wesentlichen plattenförmig ist und ein dem Zentrifugalrotor (2) am nächsten liegendes Lager (33.1) der Welle (3) trägt.
Abscheider nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Grundkörper (4) im Abstand zueinander zwei die Welle (3) lagernde Lager (33.1, 33.2) angeordnet sind.
Abscheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) einschließlich zweier Lageraufnahmen (46.1, 46.2) für die Lager (33.1, 33.2) der Welle (3) als einstückiges Druck- oder Spritzgussteil ausgeführt ist.
Abscheider nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) sich zumindest mit einem die Lageraufnahme (46.2) für ein von dem Zentrifugalrotor (2) entfernt liegendes Lager (33.2) aufweisenden Körperteil (45) in den Antriebsraum (12) hinein erstreckt.
Abscheider nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der sich in den Antriebsraum (12) hinein erstreckende Körperteil (45) des Grundkörpers (4) mit einer oder mehreren Durchbrechungen (47) für einen Durchtritt von aus der mindestens einen Rückstoßdüse (38.1, 38.2) austretendem Schmieröl ausgebildet ist.
Abscheider nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) ei nerseits und die Welle (3) andererseits eine berührungslose Spalt- oder Gewindegangdichtung (39') bilden.
Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifugalrotor (2) durch einen Tellerstapelseparator aus einer Anzahl von übereinander gestapelten, form- und/oder kraftschlüssig in Eingriff miteinander und/oder mit der Welle (3) stehenden Tellern (20) gebildet ist.
Abscheider nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Teller (20) in ihrer Umfangsrichtung gesehen gewellt ausgebildet sind und dass bei je zwei unmittelbar benachbarten Tellern (20) im Tellerstapel jeweils ein Wellenberg (25) des einen Tellers (20) einem Wellental (25') des anderen Tellers (20) gegenüberliegt.
Abscheider nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Tellerstapel bildenden Teller (20) unterseitig von einem Stapeluntersatz (21) und oberseitig von einem Stapelaufsatz (22) eingefasst sind, dass der Stapeluntersatz (21) oder der Stapelaufsatz (22) an der Welle (3) abgestützt ist und dass der Stapeluntersatz (21) und der Stapelaufsatz (22) mit einer diese unter Zwischenlage der Teller (20) aufeinanderdrückenden Vorbelastungskraft beaufschlagt sind.
Abscheider nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbelastungskraft durch eine auf der Welle (3) sitzende, einerseits an der Welle (3) und andererseits an dem Stapeluntersatz (21) oder an dem Stapelaufsatz (22) abgestützte Feder (23) erzeugt ist.
Abscheider nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapeluntersatz (21) in seinem radial äußeren Bereich mit dem Grundkörper (4) eine Labyrinthdichtung (24) bildet und dass der Rohgaseinlass (61) in den Gasreinigungsraum (11) radial innerhalb der Labyrinthdichtung (24) liegt.
Abscheider nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohgaseinlass (61) durch ein Gehäuseteil, insbesondere eines Komponentenmoduls oder einer Zylinderkopfhaube, oder durch den Grundkörper (4) verläuft.
Abscheider nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Grundkörper (4) ein in dessen Umfangsrichtung umlaufender Rohgaskanal (41) angeordnet ist, von dem in Umfangsrichtung voneinander beabstandet mehrere Durchlassöffnungen (41') als Rohgaseinlass (61) in den Gasreinigungsraum (11) führen.
Abscheider nach einem der Ansprüche 6 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Reingasauslass (62) durch den Deckel (5) nach außen verläuft.
Abscheider nach einem der Ansprüche 6 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kurbelgehäusedruckregelventil (51) in den Deckel (5) eingebaut oder an den Deckel (5) angebaut ist, wobei der Reingasauslass (62) durch das Kurbelgehäusedruckregelventil (51) verläuft.
Abscheider nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil eines Gehäuses des Druckregelventils (51) einstückig mit dem Deckel (5) ausgeführt ist.
Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) über einen Teil ihrer Länge hohl ist und einen Ölkanal (34) bildet, dass über eine Drehdurchführung (35) das unter Druck stehende Schmieröl in den Ölkanal (34) einleitbar ist und dass durch den Ölkanal (34) und je Rückstoßdüse (38.1, 38.2) einen vom Ölkanal (34) abgehenden Zweigkanal (37.1, 37.2) das Schmieröl der mindestens einen Rückstoßdüse (38.1, 38.2) zuführbar ist.
Abscheider nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigkanäle (37.1, 37.2) strömungsgünstig gebogen mit großen Radien ausgeführt sind.
Abscheider nach einem der Ansprüche 6 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass in einem oberseitigen Bereich des Grundkörpers (4) radial außen von dem Zentrifugalrotor (2) eine ringförmig umlaufende Ölsammelrinne (43) vorgesehen ist, von welcher ein den Ölauslass (63) bildender Ölrückführkanal abgeht.
Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebsraum (12) radial außen von einer Umlaufbahn der mindestens einen Rückstoßdüse (38.1, 38.2) ein aus dieser austretendes Schmieröl von bewegten Teilen des Drehantriebes ablenkender Ölleitring (48) angeordnet ist.
Abscheider nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölleitring (48) mehrere Lamellen (48') aufweist, die voneinander beabstandet angeordnet sind und die parallel zur Welle (3) axial oder konzentrisch zur Welle (3) in Umfangsrichtung oder in einer Zwischenrichtung dazwischen schräg verlaufen.
Abscheider nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölleitring (48) glockenförmig ist, wobei eine offene Seite des Leitringes (48) in eine von dem Zentrifugalrotor (2) abgewandte Richtung weist.
Abscheider nach einem der Ansprüche 6 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass er mittels eines Baukastensystems in unterschiedlichen Ausführungen, insbesondere in unterschiedlichen Größen, modular herstellbar ist, wobei ein einheitlicher Grundkörper (4) und/oder ein einheitlicher Drehantrieb mit einem von mehreren unterschiedlichen Zentrifugalrotoren (2) und/oder mit einem von mehreren verschiedenen Deckeln (5) kombinierbar ist.
Funktionsmodul einer Brennkraftmaschine (7), dadurch gekennzeichnet, dass es einen Abscheider (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 30 umfasst.
Brennkraftmaschine (7) mit einem Abscheider (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 30 oder mit einem Funktionsmodul nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass an der Brennkraftmaschine (7) ein Montageflansch (70) vorgesehen ist, an dem der Abscheider (1) oder das Funktionsmodul unter Herstellung von Strömungsverbindungen anbringbar ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) und der Deckel (5) des Abscheiders (1) gemeinsam oder einzeln an dem Montageflansch (70) anbringbar sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsraum (12) innerhalb der Brennkraftmaschine (7) unter oder hinter dem Montageflansch (70) liegt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 34 mit einem Abscheider nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Lager (33.1) der Welle (3) in dem Grundkörper (4) und ein zweites Lager (33.2) der Welle (3) in dem in der Brennkraftmaschine (7) liegenden Antriebsraum (12) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite, in dem in der Brennkraftmaschine (7) liegenden Antriebsraum (12) angeordnete Lager (33.2) der Welle (3) in einer unmittelbar in der Brennkraftmaschine (7) ausgebildeten Lageraufnahme (76.2) liegt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite, in dem in der Brennkraftmaschine (7) liegenden Antriebsraum (12) angeordnete Lager (33.2) der Welle (3) in einem als Teil des Grundkörpers (4) ausgebildeten, sich in den Antriebsraum (12) hinein erstreckenden Körperteil (45) mit einer Lageraufnahme (46.2) liegt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 36 oder 37 mit einem Abscheider nach Anspruch 24, dadurch gekenn zeichnet, dass ein die Druckölzuführung (64) bildender Ölkanal für das unter Druck stehende Schmieröl innerhalb der Brennkraftmaschine (7) an dem zweiten Lager (33.2) in den Ölkanal (34) in der Welle (3) führt.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 32 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass unter Druck stehendes Schmieröl für den Drehantrieb das Zentrifugalrotors (2) von einer Reinseite eines Schmierölkreislaufs der Brennkraftmaschine (7) abgezweigt ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 32 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass unter Druck stehendes Schmieröl für den Drehantrieb das Zentrifugalrotors (2) von einer Rohseite eines Schmierölkreislaufs der Brennkraftmaschine (7) abgezweigt ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 32 bis 40 mit einem Abscheider nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Rohgaseinlass (61) bildender Rohgaskanal innerhalb der Brennkraftmaschine (7) in den Montageflansch (70) und dort in den umlaufenden Rohgaskanal (41) oder unmittelbar in die Durchlassöffnungen (41') in dem Grundkörper (4) führt.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 32 bis 41 mit einem Abscheider nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölauslass (63) durch den Montageflansch (70) in die Brennkraftmaschine (7) geführt ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 34 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Brennkraftmaschine (7) ein das aus der mindestens einen Rückstoßdüse (38.1, 38.2) austretende Schmieröl aus dem Antriebsraum (12) abführender druckloser Ölableitungskanal (65) vorgesehen ist.