DE102015111247A1

DE102015111247A1 - Öltröpfchen-Abscheidevorrichtung, insbesondere für ein Verbrennungsmotor-Antriebsaggregat

Info

Publication number: DE102015111247A1
Application number: DE102015111247.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dwenger; Holger Coolens; Reinhard Müller; Klaus Bendl; Thomas Wiedenmann
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2017-01-12

Abstract

Öltröpfchen-Abscheidevorrichtung zur Abscheidung von Öltröpfchen aus einem Rohgas, wobei die Abscheidevorrichtung mindestens einen vom Rohgas anströmbaren Öltröpfchen-Abscheidebereich und wenigstens zwei derartige Strömungspfade für jeweils mindestens einen Rohgas-Teilstrom aufweist, dass im Abscheidebereich mindestens zwei einander im Wesentlichen entgegengesetzte Rohgas-Teilströme zusammentreffen, und wobei die Abscheidevorrichtung ferner aufweist in jedem Strömungspfad stromaufwärts des Abscheidebereichs eine eine Vergrößerung der Rohgas-Strömungsgeschwindigkeit des dem jeweiligen Strömungspfad zugeordneten Rohgas-Teilstroms bewirkende Strömungsquerschnittsverengung, sowie im Abscheidebereich ein von Rohgas-Teilströmen anströmbares Abscheideelement, welches eine einen Gasdurchtritt ermöglichende und eine Vielzahl von miteinander kommunizierenden Hohlräumen bildende Struktur aufweist, so dass mindestens Teile der Rohgas-Teilströme im Inneren des Abscheideelements aufeinandertreffen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Öltröpfchen-Abscheidevorrichtung zur Abscheidung von Öltröpfchen aus einem ein Aerosol bildenden Rohgas.
Derartige Abscheidevorrichtungen dienen bevorzugt der Entfernung von Öltröpfchen aus den Blow-by-Gasen einer Kurbelgehäuseentlüftung eines Hubkolben-Verbrennungsmotors; gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine solche Abscheidevorrichtung aber auch dazu dienen und so ausgestaltet sein, dass sich mit ihr Öltröpfchen aus anderen Gasen absondern lassen, insbesondere aus der von einem Kompressor erzeugten Druckluft, wobei in diesem Zusammenhang zu erwähnen ist, dass bei Kompressoren häufig Öl als Kühlmittel eingesetzt wird, welches zur Bildung von Öltröpfchen in der komprimierten Luft führt. In jedem Fall wird das zu reinigende Gas im Folgenden als Rohgas bezeichnet.
Bezüglich der Blow-by-Gase ist darauf hinzuweisen, dass bei modernen Hubkolben-Verbrennungsmotoren deren Kurbelgehäuse entlüftet werden muss, weil im Motorbetrieb eine Gasleckage der Motor-Brennräume in das Kurbelgehäuse nicht vollständig verhindert werden kann. Diese in das Kurbelgehäuse gelangten sogenannten Blow-by-Gase enthalten feine Öltröpfchen (wenige Nanometer bis einige μm) und werden aus Gründen des Umweltschutzes in den Ansaugtrakt des Motors eingeleitet; zuvor werden die Öltröpfchen jedoch durch eine Abscheidevorrichtung aus den Blow-by-Gasen zumindest weitgehend entfernt, unter anderem zur Vermeidung von sonst durch das Motoröl verursachten Ablagerungen an den Ventilen des Verbrennungsmotors und/oder in im Ansaugtrakt enthaltenen Aggregaten, wie einem Turbolader.
Aber auch bei Kompressoren, in denen Öl als Kühlmittel eingesetzt und in einem Kreislauf geführt wird, müssen schon aus Gründen des Umweltschutzes die in der verdichteten Luft enthaltenen Öltröpfchen zumindest weitgehend abgeschieden werden.
Für die Öltröpfchen-Abscheidung kommen sogenannte aktive, das heißt angetriebene Abscheidevorrichtungen, aber auch passive, das heißt nicht angetriebene Abscheidevorrichtungen zum Einsatz, und die vorliegende Erfindung betrifft passive Abscheidevorrichtungen.
Aus der DE 10 2008 050 039 A1 der ElringKlinger AG ergibt sich eine in eine Ventilhaube eines Hubkolben-Verbrennungsmotors integrierte Ölnebel-Abscheidevorrichtung mit einem sogenannten Impaktor, welcher umfasst eine vom Rohgas anzuströmende Lochplatte und eine ungefähr parallel zu Letzterer verlaufende, in Anströmrichtung im Abstand hinter der Lochplatte angeordnete Prallplatte, zwischen welcher und der Lochplatte eine Schicht aus einem Abscheidemedium mit einer für Gase offenen Struktur angeordnet ist, wobei es sich bei dem Material des Abscheidemediums um ein Faservlies aus gegenüber Motoröl und Blow-by-Gasen chemisch beständigen Kunststofffasern, aber auch um ein poröses, offenporiges keramisches oder metallisches Material handeln kann.
Eine ähnliche Ölnebel-Abscheidevorrichtung ergibt sich aus der DE 10 2012 111 721 A1 der ElringKlinger AG, und zwar eine Abscheidevorrichtung mit einer Faservlies-Abscheideschicht, welche außer Makrofasern auch Nanofasern enthält.
Bei diesen bekannten Ölnebel-Abscheidevorrichtungen wird die Abscheideschicht von der Lochplatte her durch das Rohgas angeströmt, welches, soweit es die Abscheideschicht durchströmt, auf die Prallplatte auftrifft.
Die Blow-by-Gase moderner Hubkolben-Verbrennungsmotoren enthalten auch feinste Öltröpfchen mit einem Durchmesser von weniger als 1 Mikrometer, welche sich mit den derzeit bekannten effizientesten Faservlies-Abscheidevorrichtungen nur noch schwer abscheiden lassen, nämlich unter Inkaufnahme eines verhältnismäßig hohen Druckverlusts der Blow-by-Gase beim Durchströmen der Faservlies-Abscheideschicht.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass gegen einen Einsatz aktiver Abscheidevorrichtungen, wie Zentrifugen, in manchen Fällen deren hoher Preis und der von ihnen benötigte verhältnismäßig große Bauraum, aber auch die Notwendigkeit ihres Antriebs durch Drucköl (Motor- oder Hydrauliköl) oder einen Elektromotor spricht.
Der Abscheidung von Öltröpfchen dienende herkömmliche Filter benötigen nicht nur deutlich mehr Bauraum als die vorstehend beschriebenen passiven Faservlies-Abscheidevorrichtungen, sondern müssen nach festgelegten Wartungsintervallen auch ausgetauscht werden, was die Motor-Betriebskosten weiter erhöht.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine passive Öltröpfchen-Abscheidevorrichtung (oft auch als Ölnebel-Abscheidevorrichtung bezeichnet) der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, welche die Möglichkeit eröffnet, Öltröpfchen, und zwar auch feinste Tröpfchen mit einem Durchmesser von weniger als 1 Mikrometer, wie sie im Betrieb von Hubkolbenmotoren und Kompressoren anfallen, aus den zu reinigenden Gasen abzutrennen, ohne dass im Betrieb der Abscheidevorrichtung der mit dieser behandelte Gasstrom einen nennenswert höheren Druckverlust erleidet als bei den bekannten und vorstehend beschriebenen, ein Abscheidemedium mit einer offenen Struktur aufweisenden passiven Abscheidevorrichtungen.
Diese Aufgabe lässt sich am besten mit einer Abscheidevorrichtung gemäß dem Anspruch 1 lösen, und vorteilhafte Ausführungsformen dieser Abscheidevorrichtung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 abhängigen Patentansprüchen.
Vereinfacht ausgedrückt wird die gestellte Aufgabe mit einer Abscheidevorrichtung gelöst, welche mindestens einen von dem zu reinigenden Gas (Rohgas) anströmbaren Öltröpfchen-Abscheidebereich, in diesem mindestens ein Öltröpfchen-Abscheideelement mit offener Struktur sowie mehrere derartige Strömungspfade für jeweils mindestens einen Rohgas-Teilstrom aufweist, dass im Betrieb der Abscheidevorrichtung im Abscheidebereich die Rohgase mehrerer Rohgas-Teilströme zusammentreffen. Dabei sind diese Rohgas-Teilströme und damit deren Strömungspfade zumindest bei ihrem Eintritt in den Abscheidebereich in solchen Richtungen ausgerichtet, dass die Richtung zumindest einen ersten Strömungspfads zumindest eine Richtungskomponente aufweist, die zumindest einer Richtungskomponente der Richtung eines anderen Strömungspfads entgegengesetzt ist, so dass die diesen Strömungspfaden zugeordneten Rohgas-Teilströme im Abscheidebereich ähnlich einem Gegenstromprinzip aufeinandertreffen. Zur Erzielung einer guten Abscheideeffizienz dieses Vorgangs hat die Abscheidevorrichtung in jedem Strömungspfad stromaufwärts des Abscheidebereichs mindestens eine Strömungsquerschnittsverengung zur Erhöhung der Rohgas-Strömungsgeschwindigkeiten. Schließlich ist zur Erzielung einer guten Abscheideeffizienz im Abscheidebereich mindestens ein von den Rohgas-Teilströmen anströmbares Abscheideelement vorgesehen, welches eine einen Gasdurchtritt ermöglichende und eine Vielzahl von miteinander kommunizierenden Hohlräumen bildende solche Struktur aufweist, dass im Betrieb der Abscheidevorrichtung mindestens Teile der Rohgas-Teilströme im Inneren des Abscheideelements aufeinandertreffen, wobei durch die Struktur des Abscheideelements die Rohgasströme vielfach umgelenkt werden, es zu Kollisionen von Öltröpfchen sowie einer Trägheitsabscheidung von Öltröpfchen an den von der Struktur des Abscheideelements zur Verfügung gestellten Flächen sowie im Inneren des Abscheideelements zu Koaleszenzeffekten kommt und alle diese Vorgänge die Abscheidung feiner und feinster Öltröpfchen fördern sowie die Gasströmungen am Mitreißen von Öltröpfchen hindern.
Durch die erfindungsgemäße Ausrichtung der Strömungspfade auf das mindestens eine Abscheideelement wird also bewirkt, dass die vom Rohgas transportierten Öltröpfchen im Abscheidebereich der Abscheidevorrichtung mit einer verhältnismäßig hohen Wahrscheinlichkeit kollidieren und dadurch größere Öltröpfchen bilden, welche sich verhältnismäßig leicht abscheiden lassen, insbesondere dadurch, dass die diese größeren Öltröpfchen gegebenenfalls mit sich führenden Gasströme an bzw. in dem mindestens einen Abscheideelement umgelenkt werden.
Auch bildet das Abscheideelement mit seiner mindestens bereichsweise und vorzugsweise überall einen Gasdurchtritt ermöglichenden und eine Vielzahl von miteinander kommunizierenden Hohlräumen bildenden Struktur eine Vielzahl von kleinen Strömungsquerschnittsverengungen, insbesondere eine Vielzahl von ”Mikrodüsen”, in denen der Impuls der Tröpfchen und damit die Wahrscheinlichkeit ihrer Abscheidung an Flächen bzw. Wänden erhöht wird, welche von dem eine offene Struktur aufweisenden Abscheideelement bereitgestellt werden.
Außerdem kann das mindestens eine Abscheideelement ohne Weiteres so gestaltet werden, dass es zu einer Erleichterung des Abführens, das heißt der Drainage des im Betrieb der Abscheidevorrichtung in dieser anfallenden Öls beiträgt.
Besonders bedeutsam für die Abscheideeffizienz der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung ist aber, dass aufgrund ihrer Gestaltung in ihren Abscheidebereich Rohgas-Teilströme mit solchen Eintrittsrichtungen eingeleitet werden, dass die Eintrittsrichtung eines Rohgas-Teilstroms zumindest eine Richtungskomponente aufweist, welche zumindest einer Richtungskomponente der Einströmrichtung eines anderen Rohgas-Teilstroms entgegengesetzt ist, wobei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung zu bevorzugen sind, bei denen die Eintrittsrichtung eines Rohgas-Teilstroms einer Eintrittsrichtung eines anderen Rohgas-Teilstroms entgegengesetzt ist. Vorteilhafterweise sind die Strömungspfade für die Rohgas-Teilströme so gestaltet, angeordnet und ausgerichtet, dass mindestens Volumenstromteile von Rohgas-Teilströmen im Abscheidebereich der Abscheidevorrichtung zusammentreffen.
Da die beiden in Rede stehenden Richtungskomponenten zumindest im Wesentlichen zusammenfallen sollen, bedeutet dies, dass eine Richtungskomponente der einen Richtung einer Richtungskomponente der anderen Richtung nicht nur entgegengesetzt ausgerichtet ist, sondern dass die beiden Richtungskomponenten zumindest im Wesentlichen auch auf ein und derselben Linie liegen.
Wie bei jeder passiven Öltröpfchen-Abscheidevorrichtung ist es auch bei einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung unvermeidlich, dass in deren Betrieb der mit ihr behandelte Gasstrom einen gewissen Druckverlust erleidet, und zwar schon infolge der eine Vergrößerung der Rohgas-Strömungsgeschwindigkeit der Rohgas-Teilströme bewirkenden Strömungsquerschnittsverengungen, aber auch durch das von den Rohgas-Teilströmen angeströmte Abscheideelement mit einer einen Gasdurchtritt ermöglichenden Struktur. Anders als bei einem gegenüber Atmosphärendruck unter Überdruck stehenden Rohgas, wie Druckluft, muss bei der Reinigung anderer Gase durch geeignete Maßnahmen sichergestellt werden, dass im Betrieb der Abscheidevorrichtung die Druckdifferenz zwischen dem die Abscheidevorrichtung anströmenden Rohgas und dem die Abscheidevorrichtung verlassenden Reingas hinreichend groß ist, um eine effiziente Öltröpfchen-Abscheidung zu bewirken. Gegebenenfalls muss also der Druck des Rohgases stromaufwärts der Abscheidevorrichtung erhöht und/oder der Druck des Reingases stromabwärts der Abscheidevorrichtung vermindert werden, beispielsweise durch eine beliebig gestaltete Gaspumpe stromaufwärts oder stromabwärts der Abscheidevorrichtung. Dies gilt oft auch für die bei der Entlüftung des Kurbelgehäuses eines Hubkolben-Verbrennungsmotors anfallenden Blow-by-Gase, wenn diese innerhalb des Entlüftungssystems stromaufwärts der Abscheidevorrichtung keinen für deren Betrieb ausreichenden Druck aufweisen.
Der Abscheidebereich kann stromabwärts des mindestens einen Abscheideelements mit mindestens einem definierten Gasauslass versehen sein; wie sich aus dem Folgenden noch ergeben wird, kann der Abscheidebereich aber auch bis auf mindestens eine mit Gasdurchtrittsöffnungen für die Rohgas-Teilströme versehene Wand offen sein. Bevorzugt werden jedoch Ausführungsformen, bei denen der Abscheidebereich bis auf Einlässe für die Rohgas-Teilströme und den Gasauslass für das gereinigte Gas ein geschlossener bzw. gekapselter Bereich ist. In diesem Fall können die die Strömungsgeschwindigkeit der Rohgas-Teilströme vergrößernden Strömungsquerschnittsverengungen auch in unmittelbarer Nachbarschaft des Abscheidebereichs angeordnet werden.
Zu Vorstehendem ist noch zu bemerken, dass unter einer Strömungsquerschnittsverengung ein Bereich eines Strömungspfads für einen Rohgas-Teilstrom zu verstehen ist, in welchem der Strömungsquerschnitt des Strömungspfads gegenüber dessen Strömungsquerschnitt unmittelbar stromaufwärts der Strömungsquerschnittsverengung verkleinert ist.
Wie bereits angedeutet wurde, wird bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung deren Abscheidebereich durch mindestens eine Wand begrenzt, deren von dem Abscheideelement bzw. Abscheidemedium abgewandte Seite durch das Rohgas anströmbar ist, wobei einander bezüglich des Abscheideelements gegenüberliegende Teilbereiche der mindestens einen Wand die die Strömungsquerschnittsverengungen bildenden Gasdurchtrittsöffnungen aufweisen.
Grundsätzlich lässt sich die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung ähnlich einem Gegenstromprinzip auch mit Ausführungsformen verwirklichen, bei denen einander bezüglich des Abscheidebereichs der Abscheidevorrichtung gegenüberliegende Wände oder bezüglich des Abscheidebereichs gegenüberliegende Teilbereiche einer den Abscheidebereich umgebenden Wand jeweils nur eine eine Strömungsquerschnittsverengung bildende Gasdurchtrittsöffnung aufweisen, wobei die beiden Gasdurchtrittsöffnungen so angeordnet sind, dass die beiden von ihnen gebildeten Rohgas-Teilströme im Abscheidebereich aufeinandertreffen.
Die Abscheidevorrichtung kann das Abscheideelement bzw. Abscheidemedium zwischen sich aufnehmende Wände besitzen, welche den Abscheidebereich begrenzen (wenn auch nicht unbedingt in allen Richtungen), oder kann eine den Abscheidebereich begrenzende Wand einen das Abscheideelement bzw. Abscheidemedium aufnehmenden Hohlkörper bilden, wobei in dem zuletzt erwähnten Fall eine weitere, gleichfalls einen Hohlkörper bildende Wand so vorgesehen sein kann, dass auch in diesem Fall die beiden Wände das Abscheideelement bzw. Abscheidemedium zwischen sich aufnehmen.
Bei einem ersten Typ der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung mit den Abscheidebereich begrenzenden Wänden sind diese bevorzugt zumindest im Wesentlichen plattenartig ausgebildet und mindestens ungefähr parallel zueinander oder so angeordnet, dass sie in miteinander einen spitzen Winkel bildenden Ebenen liegen.
Bei einem zweiten Typ der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung mit mindestens einer den Abscheidebereich begrenzenden Wand bildet diese einen Hohlkörper, welcher das mindestens eine Abscheideelement bzw. das Abscheidemedium aufnimmt und durch das Rohgas von außen anströmbar ist. Der Hohlkörper hat vorzugsweise eine längliche Gestalt, eine die Gasdurchtrittsöffnungen aufweisende Umfangswand sowie einen Gasauslass für das gereinigte Gas an mindestens einem seiner Längsenden. Insbesondere hat der Hohlkörper eine Gestalt, welche zumindest im Wesentlichen einem Hohlzylinder oder einem hohen Kegelstumpf entspricht, wobei Ersteres bevorzugt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Hohlkörper einen mehreckigen, vorzugsweise rechteckigen und insbesondere quadratischen oder einen runden oder ovalen, insbesondere kreisrunden Querschnitt besitzt.
Bei bevorzugten Ausführungsformen weist die Abscheidevorrichtung für das mindestens eine Abscheideelement bzw. das Abscheidemedium mindestens einen Halter auf, an bzw. in welchem das Abscheideelement sicher und bevorzugt austauschbar gehalten und der insbesondere so gestaltet ist, dass er sich in den Hohlkörper einbringen und bevorzugt diesem zerstörungsfrei wieder entnehmen lässt, um das Abscheideelement bzw. Abscheidemedium austauschen und/oder reinigen zu können. Es empfiehlt sich, den Halter und den Hohlkörper so zu gestalten und aufeinander abzustimmen, dass der Halter im Betrieb der Abscheidevorrichtung im Hohlkörper unbeweglich ist.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung sind deren Gasdurchtrittsöffnungen als Löcher gestaltet, es könnte sich aber auch um Schlitze oder um Löcher und Schlitze handeln.
Die Abscheidevorrichtung kann mehrere Abscheideelemente aufweisen, welche zusammen ein Abscheide-Bauteil bilden, insbesondere dadurch, dass mehrere, vorzugsweise lagen- oder plattenartige Abscheideelemente mit einander zugekehrten Hauptseiten in Rohgas-Anströmrichtung hintereinander angeordnet und vorzugsweise miteinander verbunden sind.
Das Abscheideelement bzw. Abscheide-Bauteile kann bereichsweise unterschiedliche Strukturen haben und/oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen, vorzugsweise aber aus mindestens einem der folgenden Materialien bestehen: Wirrfasermaterial, Wirrdrahtmaterial, Gewebe, auch dreidimensionales Gewebe, Gestrick oder Gewirke oder Vliese sowie offenporige Schäume. Bevorzugte Werkstoffe für diese Materialien sind Kunststoffe, Keramik, Glas sowie Metall.
Bevorzugt besitzt das Abscheidemedium mindestens bereichsweise, vorzugsweise aber überall eine derartige Struktur, dass es von Gasströmen mit einander im Wesentlichen entgegengesetzten Strömungsrichtungen zumindest im Wesentlichen in diesen Richtungen durchströmbar ist.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung umfasst mindestens ein Abscheideelement wenigstens ein Faservlies, welches Nanofasern und dickere Fasern aufweist, so wie dies bei dem sich aus der DE 10 2012 111 721 A1 bekannten Abscheideelement der Fall ist. Eine solche Abscheidevorrichtung eröffnet die Möglichkeit, auch Öltröpfchen mit einem Durchmesser von erheblich weniger als 0,7 μm effizient abzuscheiden.
Es kann vorteilhaft sein, eine solche Gasdurchtrittsöffnung so zu gestalten, dass ihre Querschnittsfläche an der Anströmseite der die Gasdurchtrittsöffnung beinhaltenden Wand größer als der lichte Querschnitt der Gasdurchtrittsöffnung ist, damit die Strömungsgeschwindigkeit des Rohgases auch noch während des Durchströmens der Gasdurchtrittsöffnung vergrößert wird.
Die Bemessung der lichten Querschnittsfläche der Gasdurchtrittsöffnungen sollte in Abhängigkeit von der Größe des Volumenstroms (pro Zeiteinheit) des Rohgases sowie der für eine effiziente Öltröpfchen-Abscheidung erforderlichen Druckdifferenz zwischen Anström- und Abströmseite der Abscheidevorrichtung und der Anzahl der Gasdurchtrittsöffnungen erfolgen. Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung liegt die Summe der lichten Querschnittsflächen der Gasdurchtrittsöffnungen insbesondere in einem Bereich von 10 bis 250 mm² und beträgt bevorzugt mindestens 50, insbesondere mindestens 100 und noch besser mindestens 150 mm².
Bei zumindest im Wesentlichen kreisrunden Löchern als Gasdurchtrittsöffnungen liegt der lichte Durchmesser vorteilhafterweise in einem Bereich von 1,5 bis 3,5 mm, insbesondere von 2 bis 3 mm.
Besonders empfehlenswert sind Ausführungsformen der Abscheidevorrichtung, bei denen für den Abscheidebereich zwischen 4 und 50, insbesondere zwischen 25 und 45 Gasdurchtrittsöffnungen vorgesehen wurden.
Es ist also ein Vorteil, wenn die Anzahl der für den Abscheidebereich vorgesehenen Gasdurchtrittsöffnungen sowie die Summe ihrer lichten Querschnittsflächen in Abhängigkeit von der Größe des Volumenstroms des zu reinigenden Rohgases sowie des tolerierten Druckverlusts, welches das Gas beim Durchströmen der Abscheidevorrichtung erleidet, gewählt werden.
Bei Ausführungsformen der Abscheidevorrichtung, bei welchen der Abscheidebereich durch Gasdurchtrittsöffnungen aufweisende Wände oder Wandbereiche begrenzt wird, zwischen denen das Abscheidemedium angeordnet ist, werden für den Abstand der Wände voneinander Werte von 10 bis 25 mm und insbesondere von 12 bis 20 mm bevorzugt.
Bei Abscheidevorrichtungen, bei denen eine den Abscheidebereich begrenzende Wand einen das Abscheidemedium aufnehmenden Hohlkörper in Gestalt eines Zylinders bildet, empfehlen sich für den lichten Innendurchmesser dieses Zylinders Werte von 5 bis 50 mm, bevorzugt von 5 bis 30 mm und insbesondere von 10 bis 20 mm.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Abscheidevorrichtung wird das Abscheidemedium bzw. das mindestens eine Abscheideelement im Abstand von den den Abscheidebereich begrenzenden Wänden bzw. der Hohlkörperwand gehalten, wobei die Größe dieses Abstands vorteilhafterweise zwischen 1 und 10 mm und bevorzugt zwischen 1 und 6 mm liegt. Dadurch wird erreicht, dass das Abscheidemedium den vorstehend erwähnten Druckverlust nicht unnötig erhöht und die aus den Gasdurchtrittsöffnungen austretenden Rohgas-Teilströme gebündelte und ausgerichtete Gasströme mit hoher Strömungsgeschwindigkeit bilden können.
Besonders zu bevorzugen sind solche Ausführungsformen der Abscheidevorrichtung, bei denen Letztere in einem ersten Gehäuse angeordnet ist, das einen mit einer Rohgas-Zuführung versehenen ersten Raum sowie einen zweiten Raum mit einer Ableitung für ein mindestens Öltröpfchen-armes Reingas bildet, wobei der Abscheidebereich samt der Letzteren begrenzenden mindestens einen Wand in dem ersten Raum angeordnet ist und der Gasauslass des Abscheidebereichs mit dem zweiten Raum kommuniziert. Dabei ist eine solche Gestaltung des ersten Gehäuses und/oder der Abscheidevorrichtung und/oder deren Anordnung im ersten Gehäuse zu bevorzugen, dass dadurch aus dem Rohgas mehrere Rohgas-Teilströme gebildet werden, insbesondere mit Hilfe von Gas-Leiteinrichtungen, mit denen das erste Gehäuse und/oder der erste Raum und/oder die Abscheidevorrichtung versehen ist.
Eine besonders zweckmäßige Konstruktion ergibt sich, wenn in dem vom ersten Gehäuse gebildeten ersten Raum ein zweites Gehäuse angeordnet ist, welches zumindest teilweise von der mindestens einen, mit den Gasdurchtrittsöffnungen versehenen Wand gebildet wird und das mindestens eine Abscheideelement aufnimmt sowie mit einem Reingas-Auslass versehen ist. Vorzugsweise kommuniziert der Reingas-Auslass mit dem vom ersten Gehäuse gebildeten zweiten Raum, insbesondere dadurch, dass der Reingas-Auslass des zweiten Gehäuses in den vorgenannten zweiten Raum mündet.
Eine Wartung oder Reparatur der insbesondere in dem vorgenannten ersten Gehäuse angeordneten Abscheidevorrichtung ist dann besonders einfach, wenn das zweite Gehäuse mehrere (gegebenenfalls auch lösbar) miteinander verbundene Gehäuseteile aufweist und dadurch gegebenenfalls auch zerstörungsfrei öffenbar sein kann und/oder das erste und das zweite Gehäuse derart gestaltet sind, dass das zweite Gehäuse als Einheit in das erste Gehäuse einbaubar ist und gegebenenfalls aus Letzterem zerstörungsfrei ausbaubar sein kann. Eine dieser Maßnahmen oder beide Maßnahmen in Kombination ist bzw. sind dann von besonderer Bedeutung, wenn das Abscheidemedium der Abscheidevorrichtung derart ist, dass es nach einer gewissen Betriebszeit der Abscheidevorrichtung gereinigt oder ausgetauscht werden sollte.
Für manche Anwendungen kann es vorteilhaft sein, im Inneren des Abscheidemediums, insbesondere zwischen zwei Abscheideelementen, einen Hohlraum vorzusehen, der so angeordnet und gestaltet ist, dass Gasströme, welche aus auf das Äußere des Abscheidemediums auftreffenden Rohgas-Teilströmen im Inneren des Abscheidemediums gebildet werden, in diesem Hohlraum besonders intensiv vermischt werden. Außerdem kann dieser Hohlraum auch dazu dienen, die Ableitung des Reingases und/oder des abgeschiedenen Öls zu erleichtern.
Auch sei erwähnt, dass eine erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung in der Regel einen Drainagepfad für durch die Abscheidevorrichtung aus dem Rohgas abgeschiedenes Öl aufweist.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung zur Durchströmung mit Blow-by-Gasen einer Kurbelgehäuseentlüftung eines Hubkolben-Verbrennungsmotors gestaltet, und zwar beispielsweise so, wie sich dies aus der DE 10 2008 050 039 A1 der ElringKlinger AG ergibt, jedoch mit dem Unterschied, dass die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung beidseits des Abscheidebereichs eine plattenartige Wand mit Gasdurchtrittsöffnungen aufweist und jede dieser Wände durch das Rohgas anströmbar ist, um eine Art Gegenstromprinzip zu verwirklichen.
Besonders sinnvoll ist es, eine erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung für die Reinigung von Blow-by-Gasen in eine Ventilhaube des Verbrennungsmotors zu integrieren, so dass die Ventilhaube zumindest einen Teil des vorstehend erwähnten ersten Gehäuses bildet.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Abscheidung von Öltröpfchen aus einem in einem Verbrennungsmotor-Antriebsaggregat anfallenden Rohgas oder aus der von einem Kompressor erzeugten Druckluft; ein solches Verfahren wird erfindungsgemäß so gestaltet, dass aus dem Rohgas mehrere Rohgas-Teilströme gebildet und diese einem ein Abscheidemedium mit offener Struktur enthaltenden Abscheidebereich so zugeführt werden, dass mindestens Teile der Rohgas-Teilströme im Inneren des Abscheideelements aufeinandertreffen. Dabei lässt sich die Abscheideeffizienz des Verfahrens optimieren, indem dieses so gestaltet wird, dass von den zu reinigenden Rohgas-Teilströmen mindestens bei deren Eintritt in den Abscheidebereich mindestens ein erster in einer ersten Richtung und mindestens ein zweiter in einer der ersten Richtung mindestens im Wesentlichen entgegengesetzten zweiten Richtung strömt, wobei die ersten und zweiten Rohgas-Teilströme bevorzugt so auf das Abscheidemedium geleitet werden, dass von zwei einander abgewandten Seiten des Abscheidemediums die eine von ersten und die andere von zweiten Rohgas-Teilströmen angeströmt wird.
Bei diesem Verfahren werden die Rohgas-Teilströme dem Abscheidebereich also bevorzugt so zugeführt, dass mindestens mehrere Rohgas-Teilströme mit einander zumindest im Wesentlichen entgegengesetzten Strömungsrichtungen in den Abscheidebereich eintreten.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens empfiehlt sich die Verwendung einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung, wie diese und ihre besonders vorteilhaften Ausführungsformen vorstehend beschrieben wurden.
Anhand der beigefügten zeichnerischen Darstellung besonders vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung wird diese in der nachfolgenden Beschreibung noch näher erläutert, und zwar zunächst in Verbindung mit der Reinigung von in Hubkolben-Verbrennungsmotoren anfallenden Blow-by-Gasen; in analoger Weise kann die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung aber auch für das Entölen anderer Gase (Rohgase) eingesetzt werden. Aus den beigefügten Zeichnungen sowie der nachfolgenden Beschreibung ergeben sich auch weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung.
In den Zeichnungen zeigen:
1: einen vertikalen Längsschnitt durch eine Ventilhaube für einen Hubkolben-Verbrennungsmotor, welche eine erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung mit einem sogenannten Impaktor beinhaltet;
2A: eine isometrische Darstellung eines solchen auch bei der Entölung von Druckluft verwendbaren Impaktors, und zwar nach Art einer Explosionszeichnung vor dem Zusammenfügen der Teile des Impaktors;
2B: eine Ansicht des gemäß 2A rechten Gehäuseteils des Impaktors, und zwar gemäß 2A von links gesehen;
3A: einen stark schematisierten vertikalen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines Impaktors, wobei der obere Teil der 3A eine erste Ausführungsform und der untere Teil der 3A eine zweite Ausführungsform zeigt;
3B: eine Ansicht eines Teilbereichs einer der beiden in 3A erkennbaren Seitenwände des Impaktors, und zwar der gemäß 3A linken Seitenwand;
4: eine stark schematisierte und vergrößerte Darstellung eines Schnitts durch einen Bereich eines in einem erfindungsgemäßen Impaktor vorgesehenen Abscheidemediums;
5: eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung mit einem in ein erstes Gehäuse (Außengehäuse) eingesetzten zweiten Gehäuse (Innengehäuse);
6A: eine Ansicht des Innengehäuses, gemäß 5 von oben oder von unten gesehen;
6B: einen Schnitt nach der Linie 6B-6B in 5;
7: einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform, welche gleichfalls ein erstes Gehäuse (Außengehäuse) und eine in dieses eingesetzte erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung aufweist, wobei die Letztere einen im Wesentlichen hohlzylindrischen, Gasdurchtrittsöffnungen aufweisenden Hohlkörper besitzt und ein in diesem gegebenenfalls anzuordnende Abscheidemedium weggelassen wurde;
8: einen Schnitt nach der Linie 8-8 in 7;
9A: eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung in perspektivischer Darstellung;
9B: diese vierte Ausführungsform in gleichfalls perspektivischer Darstellung, gesehen in Richtung des Pfeils B aus 9A;
9C: die in 9A gezeigte Abscheidevorrichtung, nachdem ein auch in 9A erkennbarer Träger für ein Abscheidemedium teilweise aus der Abscheidevorrichtung herausgezogen wurde;
9D: diesen Abscheidemedium-Träger samt Abscheidemedium;
10A: eine perspektivische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung, jedoch ohne Abscheidemedium, und
10B: die in 10A dargestellte Abscheidevorrichtung samt Abscheidemedium, nachdem dieses aus der Abscheidevorrichtung etwas herausgezogen wurde.
Die 1 zeigt ein haubenartiges Oberteil 10, ein plattenartiges Zwischenteil 12 und ein schalenartiges Unterteil 14 einer Ventilhaube eines Hubkolben-Verbrennungsmotors. Bei allen drei Teilen handelt es sich um Kunststoffteile aus einem Polyamid, welche nicht dargestellte Verstärkungsfasern enthalten können.
In die erfindungsgemäße Ventilhaube ist eine erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung integriert, welche einen erfindungsgemäßen Impaktor 16 umfasst. Das Oberteil 10 und das Zwischenteil 12 bilden zusammen einen Hohlraum, welcher durch den Impaktor 16 in zwei Kammern A unterteilt wird.
Feine und feinste Motoröl-Tröpfchen mit sich führende Gase wie Blow-by-Gase und Druckluft werden im Folgenden als Rohgas bezeichnet. Dieses Rohgas strömt durch nicht dargestellte Einströmöffnungen in die beiden Kammern A ein und durchströmt diese, wie in 1 durch die beiden Pfeile F₁ angedeutet, in einander im Wesentlichen entgegengesetzten und gemäß 1 horizontalen Richtungen, so dass beide Seiten, das heißt sowohl die gemäß 1 linke, als auch die gemäß 1 rechte Seite des Impaktors 16 von dem Rohgas angeströmt werden.
Der Impaktor 16 ist aus zwei einander gegenüberliegenden und voneinander gemäß 1 in horizontaler Richtung beabstandeten Wänden, nämlich einer rechten Lochplatte 20 und einer linken Lochplatte 22 (gemäß 1) sowie einem zwischen diesen angeordneten Abscheideelement 24 zusammengesetzt. Bei den Lochplatten 20 und 22 handelt es sich bevorzugt um Kunststoff-Spritzgussteile, insbesondere aus einem Polyamid, während das Abscheideelement 24 bevorzugt von einem Faservlies in Form eines flachen Quaders gebildet wird, wobei es sich bei den Fasern dieses Faservlieses bevorzugt um Fasern aus einem Material handelt, das auch im Betrieb der Abscheidevorrichtung gegen die Gase und Öl beständig ist. Besonders empfehlenswert ist die Verwendung von Kunststoff-, Mineral- oder Metallfasern. Die Einzelteile des Impaktors 16 werden im Folgenden noch näher erläutert werden; hier sei zunächst nur bemerkt, dass die Lochplatten 20 und 22 eine Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen für das zu reinigende Rohgas, nämlich Öffnungen in Form von Löchern 20a bzw. 22a aufweisen, deren Durchmesser vorzugsweise ca. 2 bis 3 mm beträgt.
Das zu reinigende Rohgas trifft zunächst (entsprechend den Pfeilen F₁) auf die Lochplatten 20 und 22 auf, wobei, da die Lochplatten auch als Prallwände wirken, ein erster Teil des Ölnebels aus dem Rohgas abgeschieden wird; die dabei an den Lochplatten 20, 22 gebildeten Öltröpfchen fließen an den beiden Außenseiten des Impaktors 16 nach unten, das abgeschiedene Öl gelangt dann auf das Zwischenteil 12 und fließt anschließend durch Ölablauföffnungen 26 und 34 des Zwischenteils 12 nach unten in in das Unterteil 14 eingeformte Ölsammelkammern 28 und 36, aus welchen das Öl über weitere Ölablauföffnungen 30 und 38 abfließt (bevorzugt sind den Ölablauföffnungen 30 und 38 nicht dargestellte Ventile zugeordnet).
Durch die Löcher 20a und 22a der Lochplatten 20 und 22 werden aus den Rohgasströmungen eine Vielzahl von Rohgas-Teilströmen mit verhältnismäßig hoher Strömungsgeschwindigkeit gebildet, welche gemäß den in der 1 ersichtlichen Pfeilen F₂ auf das Abscheideelement 24 auftreffen und in Letzteres eindringen. Jedes der Löcher 20a und 22a bildet also einen Teil eines Strömungspfads für einen Rohgas-Teilstrom.
Da das Abscheideelement 24 erfindungsgemäß eine einen Gasdurchtritt ermöglichende und eine Vielzahl von miteinander kommunizierenden Hohlräumen bildende offene oder offenporige Struktur aufweist, treffen im Betrieb der Abscheidevorrichtung mindestens Teile der durch die Gasdurchtrittsöffnungen, das heißt die Löcher 20a und 22a gebildeten und entgegengesetzt zueinander gerichteten Rohgas-Teilströme im Inneren des Abscheideelements 24 aufeinander; dadurch sowie durch die Fasern des Abscheideelements 24 werden aus dem Rohgas feine und feinste Öltröpfchen abgeschieden, und zwar durch Koaleszenz von Öltröpfchen sowie durch eine Trägheitsabscheidung von Öltröpfchen aufgrund der Umstände, dass sowohl Öltröpfchen aufeinandertreffen als auch Öltröpfchen auf die Fasern auftreffen, sowie durch die Fasern die im Innern des Abscheideelements 24 auftretenden Gasströmungen vielfach umgelenkt werden.
Da, wie im Folgenden noch gezeigt werden wird, der Impaktor 16 zumindest im Wesentlichen gasdicht an eine Decke 10a des Oberteils 10 sowie an das Zwischenteil 12 anschließt, werden die von dem Rohgas im Inneren des Impaktors 16 gebildeten Gasströmungen zwangsläufig gemäß 1 nach unten umgelenkt (so wie dies in 1 durch den Pfeil F₃ angedeutet wurde) und prallen dann auf das Zwischenteil 12, wobei sie erneut scharf umgelenkt werden. Infolgedessen werden von den Gasströmungen mitgeführte Öltröpfchen durch Trägheitsabscheidung am Zwischenteil 12 abgeschieden.
Die somit von den mitgeführten Öltröpfchen weitgehendst befreiten Gase verlassen die beiden Kammern A über in 1 nicht dargestellte Abströmöffnungen im oberen oder in den gemäß 1 linken und rechten Bereichen des Oberteils 10.
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass bei der für die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung bevorzugt verwendeten Ventilhaube das Oberteil 10, das Zwischenteil 12 und das Unterteil 14 gasdicht miteinander verbunden sind. Dabei werden Ausführungsformen empfohlen, bei denen das Oberteil 10 so gestaltet und/oder mit dem Zwischenteil 12 oder dem Zwischenteil 12 und dem Unterteil 14 so verbunden ist, dass sich eine den Impaktor 16 bildende Baugruppe als Einheit in die Ventilhaube einstecken sowie gegebenenfalls aus der Ventilhaube entnehmen und reinigen oder ganz oder teilweise austauschen lässt, insbesondere das Abscheideelement 24. Es wird jedoch als zweckmäßig angesehen, die vorgenannte Einheit mit der Ventilhaube bzw. einem anderen Gehäuse zu verschweißen.
Im Folgenden sollen nun anhand der 2A und 2B die einzelnen Teile der erfindungsgemäßen Baugruppe der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung noch näher erläutert werden.
Auf der im Impaktor 16 dem Abscheideelement 24 zugekehrten Seite einer jeden der Lochplatten 20 und 22 sind an die jeweilige Lochplatte rippenförmige Abstandshalteelemente 50 angeformt, welche bei zusammengebautem Impaktor gegen das Abscheideelement 24 anliegen und dieses in einem definierten Abstand von den Löchern 20a bzw. 22a der betreffenden Lochplatte halten. Bei dieser zeichnerisch dargestellten Ausführungsform hat das Abscheideelement 24 die Gestalt eines flachen Quaders. Unabhängig von dieser besonderen Form soll das Abscheideelement zwischen den Abstandshalteelementen 50 der beiden Lochplatten 20 und 22 gehalten werden, und zwar vorzugsweise so, dass das Abscheideelement zwischen den Abstandshalteelementen 50 der beiden Lochplatten leicht gepresst wird.
Um die beiden Lochplatten 20 und 22 leicht und einfach miteinander verbinden zu können, sind an die einander zugewandten Seiten der Lochplatten 20 und 22 Verbindungselemente angeformt, welche vorzugsweise so gestaltet sind, dass sich die Verbindungselemente der einen Lochplatte an den Verbindungselementen der anderen Lochplatte verrasten lassen, wenn man das Abscheideelement 24 beispielsweise auf die Lochplatte 22 auflegt und dann die Lochplatte 20 gegen das Abscheideelement 24 und die Lochplatte 22 drückt. Zu diesem Zweck ist die Lochplatte 20 oben mit einem zungenförmigen Verbindungselement 52 und unten mit zwei zungenförmigen Verbindungselementen 54 versehen, welche von der gemäß 2B vorderen Seite der Lochplatte 20 abstehen, wobei bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform die Verbindungselemente 54 an jeweils eines der Abstandshalteelemente 50 angeformt sind. Die Verbindungselemente 54 bilden außerdem vorzugsweise eine Auflage für das Abscheideelement 24, so dass sich dieses nicht nach unten (gemäß 2A) verschieben kann. Vorzugsweise bildet auch das Verbindungselement 52 eine Auflage für das Abscheideelement 24, so dass sich dieses im Impaktor 16 auch nicht nach oben verschieben kann. An die Lochplatte 22 ist oben ein Verbindungselement 56 angeformt, welches von zwei quer verlaufenden Rippen 56a und 56b gebildet wird, die zwischen sich eine Nut bilden, in die sich das Verbindungselement 52 der Lochplatte 20 einschieben lässt. Zur Verrastung der Verbindungselemente 52 und 56 aneinander ist am vorderen freien Rand des Verbindungselements 52 an dieses ein Vorsprung angeformt, welcher gemäß 2A nach oben über die Zunge des Verbindungselements 52 vorsteht, sich parallel zum oberen Rand der Lochplatte 20 erstreckt und einen ungefähr keilförmigen Querschnitt aufweist. Andererseits ist an die Unterseite der oberen Rippe 56a des Verbindungselements 56 der Lochplatte 22 ein Vorsprung angeformt, welcher von der Rippe 56a nach unten absteht, sich am freien vorderen Rand der Rippe 56a befindet und sich parallel zum oberen Rand der Lochplatte 22 erstreckt. Wird das Verbindungselement 52 der Lochplatte 20 zwischen die beiden Rippen 56a und 56b eingeschoben, verrastet das Verbindungselement 52 am Verbindungselement 56, indem der Vorsprung des Verbindungselements 52 den Vorsprung der Rippe 56a hintergreift. Zum Zusammenwirken mit den beiden Verbindungselementen 54 der Lochplatte 20 sind an die Lochplatte 22 im Querabstand voneinander zwei Verbindungselemente 58 angeformt (in der 2A ist nur eines dieser Verbindungselemente 58 dargestellt), die ungefähr so gestaltet sind wie die Rippen 56a und 56b des Verbindungselements 56, jedoch relativ zu den Letzteren um 90° gedreht angeordnet sind. Ebenso wie das Verbindungselement 52 weist auch jedes der beiden Verbindungselemente 54 an seinem vorderen Ende einen Vorsprung auf, welcher bei montiertem Impaktor 16 einen Vorsprung des zugeordneten Verbindungselements 58 hintergreift.
Die Verbindungselemente 52, 54, 56 und 58 dienen auch dazu, bei zusammengebautem Impaktor 16 die beiden Lochplatten 20 und 22 in einem definierten Abstand voneinander zu halten.
Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Lochplatte 20 mit Distanzelementen 60 versehen, welche zungenartig von der gemäß 2B vorderen Seite der Lochplatte 20 abstehen, bei zusammengebautem Impaktor 16 gegen die gemäß 2A rechte Seite der Lochplatte 22 anliegen und ebenso wie die Verbindungselemente 54 eine Auflage für das Abscheideelement 24 bilden. Bei der zeichnerisch dargestellten Ausführungsform gehen auch die Distanzelemente 60 in rippenförmige Abstandshalteelemente 50 der Lochplatte 20 über.
Insbesondere dann, wenn das Abscheideelement 24 verhältnismäßig leicht verformbar ist, wie dies bei einem Abscheideelement aus einem Fasermaterial, einem Gestrick oder einem Gewirke der Fall ist, empfiehlt es sich, mindestens eine Wand der Abscheidevorrichtung, im vorliegenden Fall also mindestens eine der beiden Lochplatten, vorzugsweise aber beide Lochplatten mit Fixierelementen für das Abscheideelement zu versehen; bei der in den 2A und 2B dargestellten Ausführungsform haben die Fixierelemente die Gestalt von Fixierstiften 62 und 64, welche an die Lochplatte 20 bzw. die Lochplatte 22 angeformt sind und beim Zusammenbau des Impaktors 16 in das Abscheideelement 24 eindringen und/oder die der jeweiligen Lochplatte zugewandte Seite des Abscheideelements 24 elastisch und/oder plastisch verformen.
Infolge der Fixierelemente kann sich ein nur eingelegtes Abscheideelement 24 auch nicht in gemäß 2B horizontaler Richtung verschieben. Die Fixierstifte 62 und 64 können aber auch als Abstandshalteelemente dienen, welche ein Anliegen des Abscheideelements 24 an den Lochplatten 20, 22 verhindern, so dass die rippenförmigen Abstandshalteelemente 50 nicht unbedingt erforderlich sind.
Wie die 1, 2A und 2B erkennen lassen, weist die Lochplatte 20 zu ihrer Positionierung und Fixierung auf dem Zwischenteil 12 der Ventilhaube unten einen Fußbereich 66 auf, der einen ungefähr T-förmigen Querschnitt mit einer nach unten ragenden Rippe 66a und zwei quer abstehenden Rippen 66b besitzt. Bei in der Ventilhaube montiertem Impaktor 16 greift die Rippe 66a in eine entsprechende Aussparung des Zwischenteils 12 ein und liegen die Rippen 66b auf dem Zwischenteil 12 auf.
Aus 1 ergibt sich schließlich, wie der zuvor zusammengebaute Impaktor 16 in das Oberteil 10 der Ventilhaube von unten eingeschoben werden kann und in diesem Oberteil gehalten wird.
Wie die 1 erkennen lässt, ist die Wand des Oberteils 10 innen mit einer Haltenut 72 versehen, in welche der obere Rand der Lochplatte 20 passend eingreift, nachdem die Lochplatte 20 bis zum Anschlag gegen die Decke 10a in das Ventilhauben-Oberteil 10 eingeschoben wurde. Was die 1 nicht erkennen lässt, ist der Umstand, dass bei der bevorzugten Ausführungsform auch die gemäß 1 hinten und vorn liegenden Seitenwände des Oberteils 10 mit Führungs- und Haltenuten versehen sein sollen, welche gemäß 1 vertikal verlaufen und in welche sich die Seitenränder der Lochplatte 20 von unten passend einschieben lassen.
Erwähnt sei noch, dass die rippenförmigen Abstandshalteelemente 50 auch den Vorteil mit sich bringen, dass die durch die Löcher 20a, 22a der Lochplatten 20, 22 in den Abscheidebereich des Impaktors 16, nämlich den Zwischenraum zwischen den beiden Lochplatten einströmenden Blow-by-Gase in diesem Abscheidebereich auch dann noch einen definierten Bypass-Volumenstrom bilden und aus dem Abscheidebereich ausströmen können, wenn das Abscheideelement 24 infolge einer im Betrieb erfolgten Verschmutzung mehr oder weniger gasundurchlässig geworden ist. Außerdem erleichtern die Zwischenräume zwischen den rippenförmigen Abstandshalteelementen 50 das Abfließen abgeschiedenen Öls aus dem Impaktor 16 nach unten.
In 3A, welche einen stark schematisierten vertikalen Längsschnitt durch einen Abschnitt des Impaktors 16 zeigt, wurden soweit möglich dieselben Bezugszeichen wie in 1 verwendet. Die 3A zeigt in ihrem oberen Teil eine erste Ausführungsform, welche im Prinzip derjenigen gemäß 1 entspricht, und in ihrem unteren Teil eine zweite Ausführungsform.
Beide Ausführungsformen haben dieselben Lochplatten 20 und 22 mit Gasdurchtrittsöffnungen bildenden Löchern 20a bzw. 22a, jedoch lässt die 3A erkennen, dass die Gasdurchtrittsöffnungen düsenförmig gestaltet sind und sich in Gasströmungsrichtung F₂ stetig verjüngen, so dass sie strömungsgünstige Strömungsquerschnittsverengungen bilden, um die Strömungsgeschwindigkeit des Rohgases zu vergrößern.
Der obere Teil der 3A zeigt eine Ausführungsform, bei der im Zwischenraum zwischen den beiden Lochplatten 20, 22, das heißt im Abscheidebereich des Impaktors 16, ein einziges Abscheideelement 24 angeordnet ist, insbesondere gebildet von einem Wirrfasermaterial, wie einem Faservlies, oder von einem Gewebe, Gewirke oder dergleichen.
Bei der im unteren Teil der 3A dargestellten Ausführungsform sind im Abscheidebereich des Impaktors 16 zwei derartige Abscheideelemente 124a und 124b angeordnet, welche zwischen sich mindestens bereichsweise einen Hohlraum 100 bilden. Vorzugsweise ist dieser Hohlraum 100 nach unten oder gemäß 3A nach rechts und/oder nach links offen, so dass die Gase, welche die Abscheideelemente 124a, 124b durchströmt haben, aus dem Impaktor 16 abströmen können und in den Abscheideelementen 124a, 124b, aber auch im Zwischenraum zwischen diesen Abscheideelementen abgeschiedenes Öl insbesondere nach unten aus dem Impaktor 16 abfließen kann.
Was die 3A nicht erkennen lässt, sind Mittel, mit deren Hilfe das Abscheideelement 24 bzw. die Abscheideelemente 124a, 124b auch im Betrieb der Abscheidevorrichtung im Abstand von den Lochplatten 20, 22 gehalten werden und mit deren Hilfe der Hohlraum 100 zwischen den Abscheideelementen 124a, 124b geschaffen und im Betrieb der Abscheidevorrichtung aufrechterhalten wird. Diese Mittel müssen so gestaltet sein, dass sie ebenso wie die oben beschriebenen Abstandshalteelemente 50 die gewünschten Gasströmungen nicht beeinträchtigen; zwischen den Abscheideelementen 124a, 124b kann der erfindungsgemäße Impaktor also ein Abstandshalteelement aufweisen, welches beispielsweise eine gitterartige Struktur besitzt, gebildet von sich kreuzenden Rippen, die zwischen sich Hohlräume bilden, deren Querschnitt in gemäß 3A horizontaler Richtung konstant ist.
Mit Pfeilen F₅, F₆ und F₇ wurde in 3A Folgendes angedeutet:
Die zu reinigenden Rohgase strömen das Abscheideelement 24 bzw. die Abscheideelemente 124a, 124b in einander entgegengesetzten Richtungen an – sh. die Pfeile F₅ und F₆- und durchströmen das Abscheideelement bzw. die Abscheideelemente zumindest teilweise. Bei der im unteren Teil der 3A dargestellten Ausführungsform treffen dann zumindest Teile der Rohgas-Strömungen im Zwischenraum zwischen den Abscheideelementen 124a, 124b aufeinander, wodurch weitere Öltröpfchen abgeschieden werden. Schließlich strömen die Gase nach unten aus dem Impaktor 16 aus – sh. die Pfeile F₇; dabei reißen sie abgeschiedenes Öl mit sich, und zwar sowohl Öl, welches im Hohlraum 100 abgeschieden wird, als auch im Inneren des Abscheideelements 24 bzw. der Abscheideelemente 124a, 124b abgeschiedenes Öl (soweit dieses durch die Gase aus dem Inneren der Abscheideelemente 124a, 124b in den Hohlraum 100 transportiert wurde).
Diejenigen Anteile der Gase, welche das Abscheideelement 24 bzw. die Abscheideelemente 124a, 124b nicht in gemäß 3A zumindest ungefähr horizontaler Richtung durchströmen, strömen also in dem Abscheideelement bzw. den Abscheideelementen nach unten und transportieren im Inneren des Abscheideelements bzw. der Abscheideelemente abgeschiedenes und nicht in gemäß 3A in horizontaler Richtung durch das Abscheideelement bzw. die Abscheideelemente hindurchtransportiertes Öl nach unten, so dass alle Gase und das im Impaktor abgeschiedene Öl den Impaktor nach unten verlassen. Bei einem seitlichen Reingasauslass oder mehreren seitlichen Reingasauslässen können das Reingas und das von diesem mitgerissene Öl den Impaktor aber auch seitlich verlassen.
Die 4 zeigt eine stark schematisierte und vergrößerte Darstellung eines Schnitts durch einen Bereich eines Abscheidemediums, aus welchem ein Abscheideelement bzw. ein Abscheidebauteil einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung bzw. eines erfindungsgemäßen Impaktors 16 zumindest im Wesentlichen bestehen kann.
Dieses Abscheidemedium 224 wird vom Rohgas in Richtung der Pfeile F₈ und F₉ angeströmt und von mehreren Faserlagen gebildet, von denen die 4 drei Faserlagen 200A, 200B und 200C zeigt. Jede dieser Faserlagen erstreckt sich zumindest im Wesentlichen parallel zu den beiden Anströmseiten des Abscheideelements bzw. des von mehreren Abscheideelementen gebildeten Abscheidebauteils, nämlich im Wesentlichen in gemäß 4 horizontaler Richtung.
Jede der Faserlagen 200A, 200B und 200C setzt sich aus Makrofasern 202 sowie Nanofasern 204 zusammen und wird bevorzugt dadurch erzeugt, dass zunächst ein Faservlies aus Makrofasern 202 hergestellt und dann auf die eine Seite, gegebenenfalls aber auch auf beide Seiten dieses Faservlieses Nanofasern 204 aufgebracht werden. Anschließend werden die Faserlagen 200A etc. zur Bildung eines Abscheideelements oder Abscheidebauteils aufeinandergeschichtet und gegebenenfalls miteinander verbunden, und zwar an diskreten, mehr oder minder punktförmigen Stellen, was durch Verkleben, bei Kunststofffasern aber auch durch punktförmiges Verschweißen erfolgen kann, gegebenenfalls aber auch durch andere, aus der Vliestechnologie bekannte Verfahren, wie beispielsweise das sogenannte Vernadeln.
Die Nanofasern 204 können im Abscheidemedium aber auch zumindest im Wesentlichen gleichförmig verteilt sein.
An die Stelle der vorstehend erwähnten Vliese können aber beispielsweise auch regelmäßige Gewebe, Gewirke oder Gestricke treten.
Die 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung; diese Ausführungsform besitzt einen die Ölabscheidung bewirkenden Impaktor 300, der für die Durchführung der Ölabscheidung in ein ein erstes Gehäuse bildendes Außengehäuse 302 eingesetzt ist, welches einen Rohgas-Einlass 304 für die zu reinigenden Rohgase und einen Reingas-Auslass 306 für die gereinigten Gase aufweist.
Das Außengehäuse 302 sollte zwar gasdicht sein, ist jedoch gegebenenfalls so geteilt, dass sich der Impaktor 300 zerstörungsfrei ausbauen bzw. austauschen lässt; dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass das Außengehäuse 302 von zwei Gehäuseteilen gebildet wird, welche längs einer gemäß 5 horizontalen Ebene zusammengefügt werden können. Dabei kann es empfehlenswert sein, die Gehäuseteile als Kunststoff-Spritzgussteile herzustellen, welche über gleichfalls beim Spritzgießen erzeugte bekannte Filmscharniere miteinander verbunden sind und bei geschlossenem Außengehäuse 302 durch geeignete Mittel wie beispielsweise Clips, zu einem geschlossenen und gasdichten Außengehäuse 302 miteinander verbunden sind (sieht man vom Rohgas-Einlass und Reingas-Auslass ab).
Von dem Impaktor 300 zeigen die 5, 6A und 6B nur ein Gehäuse, das heißt ein ein Innengehäuse der Abscheidevorrichtung bildendes zweites Gehäuse, welches zwei halbschalenartige Gehäuseteile 300A und 300B besitzt, die in einer in 6B erkennbaren Teilungsebene 300c aneinandergrenzen. Das Innengehäuse, das heißt das Impaktorgehäuse besitzt einen Halteflansch, gebildet von an die Gehäuseteile 300A und 300B angeformte Flanschteile 300a und 300b, mit deren Hilfe der Impaktor 300 im Außengehäuse 302 montiert und in einer in 5 dargestellten Position gehalten werden kann, indem der von den Flanschteilen 300a, 300b gebildete Halteflansch zwischen umlaufende Rippen 310 des Außengehäuses 302 eingesetzt wird (nach dem Öffnen und im Zuge des Schließens des Außengehäuses 302); dabei ist die Anordnung und Ausbildung der Rippen 310 sowie der Flanschteile 300a, 300b derart, dass bei geschlossenem Außengehäuse 302 dieses durch den Impaktor 300 in einen Einströmraum 312 für die zu reinigenden Rohgase und einen Ausströmraum 314 für die gereinigten Blow-by-Gase unterteilt wird, und zwar gas- und flüssigkeitsdicht, sieht man von noch zu erörternden Öffnungen des Impaktorgehäuses 300A, 300B ab.
Die beiden Teile des Impaktorgehäuses 300A, 300B sind vorzugsweise so miteinander verbunden und verbindbar, wie dies für das Außengehäuse 302 vorstehend beschrieben wurde.
Die Wand eines jeden der beiden Gehäuseteile 300A und 300B ist mit einer Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen und Strömungsquerschnittsverengungen bildenden Löchern 320 versehen, und diese Löcher des Impaktorgehäuses befinden sich ausschließlich an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Impaktorgehäuses, nämlich gemäß 5 auf der oberen und unteren Gehäuseseite, wobei die Löcher 320 so angeordnet sind, dass jedem Loch auf der oberen Gehäuseseite ein Loch auf der unteren Gehäuseseite gegenüberliegt (in gemäß 5 vertikaler Richtung und zwar möglichst exakt). Außerdem sollten die Löcher 320 in solchen Wandbereichen der Gehäuseteile 300A, 300B angeordnet sein, welche zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen (und natürlich voneinander beabstandet sind).
Schließlich weist das Impaktorgehäuse 300A, 300B auf seiner gemäß 5 rechten Seite innerhalb seines Flanschs 300a, 300b eine in den 5, 6A und 6B nicht dargestellte Ausströmöffnung für die gereinigten Gase, das heißt das Reingas, auf.
Innerhalb des Impaktorgehäuses 300A, 300B hat der Impaktor 300 einen Abscheidebereich, und zwar zwischen den mit den Löchern 320 versehenen Bereichen der Impaktorgehäusewand, und in diesem Abscheidebereich ist ein nicht erkennbares erfindungsgemäßes Abscheideelement bzw. Abscheidebauteil bzw. Abscheidemedium angeordnet.
Das durch den Rohgas-Einlass 304 oder mehrere Rohgas-Einlässe in das Außengehäuse 302 einströmende Rohgas wird infolge der Löcher 320 und deren Anordnung zwangsläufig in mindestens einen Rohgas-Teilstrom F₁₀ sowie mindestens einen Rohgas-Teilstrom F₁₁ aufgeteilt, welche innerhalb des Impaktors 300, nämlich in dessen Abscheidebereich, aufeinandertreffen, und die dadurch gereinigten Gase verlassen den Impaktor 300 in Richtung des Pfeils F₁₂, worauf sie die Abscheidevorrichtung durch den Reingas-Auslass 306 oder mehrere entsprechende Reingas-Auslässe verlassen.
Drainagepfade für das in der Abscheidevorrichtung abgeschiedene Öl sind in den 5, 6A und 6B nicht dargestellt, und zwar weder am Impaktorgehäuse 300A, 300B, noch am Außengehäuse 302, da derartige Drainagepfade und -mittel anhand der 1 und 3A hinreichend ausführlich beschrieben wurden.
Wenn vorstehend und in den Ansprüchen davon die Rede ist, dass die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung in einem ersten Gehäuse einen ersten und einen zweiten Raum für das Rohgas aufweist und der erste Raum mit Gasleiteinrichtungen zur Erzeugung mehrerer Rohgas-Teilströme versehen ist, so handelt es sich bei den beiden Räumen um die beiden Räume A der Ausführungsform gemäß 1 und die beiden Räume 312, 314 der Ausführungsform gemäß 5, während unter den Gasleiteinrichtungen die mit den Löchern 20a bzw. 22a bzw. 320 versehenen Lochplatten 20 bzw. 22 und Wandbereiche des Impaktorgehäuses 300A, 300B der Ausführungsform gemäß 5 zu verstehen sind.
Die 7 und 8 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung in schematischen Schnittdarstellungen, und zwar in 7 einen Längsschnitt und in 8 einen Querschnitt nach der Linie 8-8 in 7. Dabei kann diese dritte Ausführungsform als eine Modifikation der in den 5, 6A und 6B dargestellten zweiten Ausführungsform angesehen werden.
Ausweislich der 7 und 8 hat diese dritte Ausführungsform ein Außengehäuse 402, das heißt ein erstes Gehäuse, welches mit einem Rohgas-Einlassstutzen 404 sowie einem Reingas-Auslassstutzen 406 versehen und bis auf die Stutzen 404 und 406 gasdicht, jedoch wie das Außengehäuse 302 der zweiten Ausführungsform so geteilt sein soll, dass sich eine im Außengehäuse 402 angeordnete erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung 400, wenn sie nicht durch Schweißen befestigt wird, zerstörungsfrei ausbauen bzw. austauschen lässt; die Abscheidevorrichtung 400 tritt also an die Stelle des Impaktors 300 der zweiten Ausführungsform.
Bezüglich der Teilung und des Zusammenhalts des Außengehäuses 402 sowie der Halterung der Abscheidevorrichtung 400 im Außengehäuse 402 kann auf die diesbezügliche Beschreibung der zweiten Ausführungsform, das heißt deren Außengehäuse 302 sowie deren Impaktor 300 verwiesen werden.
Für die Abscheidevorrichtung 400 ist ein Innengehäuse 408 (zweites Gehäuse) vorgesehen, welches, wie bei der dargestellten Ausführungsform, bevorzugt einen hohlen Kreiszylinder bildet, der an seinem einen Längsende (gemäß 7 seinem linken Längsende) durch eine Stirnwand 408a des Innengehäuses 408 verschlossen ist. Am anderen Längsende (gemäß 7 dem rechten Längsende) des Hohlzylinders ist eine Halteplatte 408b vorgesehen. Mit dieser Halteplatte 408b soll die Abscheidevorrichtung 400 im Außengehäuse 402 fest gehalten sein (was die 7 nur angedeutet), wobei diesbezüglich wieder auf die Beschreibung der in den 5, 6A und 6B dargestellten zweiten Ausführungsform verwiesen werden kann.
Die Umfangswand des Hohlzylinders und damit des Innengehäuses 408 ist mit einer Vielzahl von Gasdurchtrittsöffnungen 408c versehen, bei denen es sich um insbesondere kreisrunde Löcher, aber auch um kurze schlitzförmige Öffnungen handeln kann. Diese Gasdurchtrittsöffnungen 408c sind über den Umfang sowie (was in der 7 nicht dargestellt ist), die Länge der Umfangswand des Innengehäuses 408 verteilt angeordnet, und zwar insbesondere so, dass jeder dieser Gasdurchtrittsöffnungen 408c eine andere dieser Gasdurchtrittsöffnungen zumindest im Wesentlichen diametral gegenüberliegt.
Bei der dritten Ausführungsform unterteilt eine Wand 402a des Außengehäuses 402 dessen Inneres in einen Einströmraum 412 für das zu reinigende Rohgas und einen Ausströmraum 414 für das Reingas, so dass die Gasdurchtrittsöffnungen 408c Einströmöffnungen für das zu reinigende Rohgas bilden und dieses in Rohgas-Teilströme aufteilt, welche aufgrund der Anordnung und Gestaltung der Gasdurchtrittsöffnungen 408c senkrecht zur Längsachse des Innengehäuses 408, und zwar in bezüglich dieser Längsachse radialer Richtung in das Innengehäuse 408 einströmen.
Wie bereits erwähnt, ist in den 7 und 8 ein optionales, jedoch zu bevorzugendes und im Inneren des Innengehäuses 408 anzuordnendes Abscheidemedium nicht dargestellt.
Wie in der 7 gezeigt, ist die Wand 402a mit einer Ausströmöffnung 402b versehen, welche von der Längsachse des Innengehäuses 408 durchsetzt wird und bevorzugt kreisrund gestaltet sowie konzentrisch zur Längsachse des Innengehäuses 408 angeordnet ist. Der Durchmesser der Ausströmöffnung 402b für das Reingas ist insbesondere nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des hohlzylindrischen Innengehäuses 408.
Die 9A bis 9D zeigen eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Abscheidevorrichtung 400, welche mit einem ausbaubaren Träger für ein in 9D dargestelltes Abscheidemedium versehen ist. In den 9A bis 9C wurden für die auch in den 7 und 8 dargestellten Elemente dieselben Bezugszeichen wie in den 7 und 8 verwendet.
Die mit der Halteplatte 408b versehene Abscheidevorrichtung 400 weist einen Träger 420 für eine in 9D dargestelltes Abscheidemedium 422 auf, bei dem es sich bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform um einen kreiszylindrischen Körper handelt, welcher insbesondere aus einem der folgenden Materialien besteht: Wirrfasermedium aus Kunststoff-, Mineral- oder metallischen Fasern, Wirrdrahtmedium aus Kunststoff- oder Metalldrähten oder Vliesmaterial aus Fasern der vorgenannten Art. Bei dem das Abscheidemedium 422 bildenden Zylinder kann es sich um einen Vollzylinder handeln, bevorzugt jedoch um einen Hohlzylinder mit einem zentralen Hohlraum, durch den das Reingas ohne einen weiteren Druckverlust aus der Abscheidevorrichtung 400 ausströmen und abgeschiedenes Öl am einfachsten aus der Abscheidevorrichtung abgeleitet werden kann, und zwar unterstützt durch das aus der Abscheidevorrichtung ausströmende Reingas.
Wie die 9D erkennen lässt, hat der Träger 420 einen ungefähr rechteckigen Rahmen 420a mit zwei Längsstegen 420b und mehreren Halteringen 420c, wobei es sich bei dem Träger 420 bevorzugt um ein einstückiges Kunststoff-Spritzgussteil aus einem hinreichend temperatur- und medienbeständigen Kunststoff handelt. Der Innendurchmesser der Halteringe 420c ist so auf den Außendurchmesser des Abscheidemediums 422 abgestimmt, dass das Abscheidemedium mit einem leichten Presssitz in den Halteringen 420c gehalten wird.
Wie die 9A und 9C erkennen lassen, weist die Halteplatte 408b am Rand einer Ausströmöffnung zwei Aussparungen 408d' auf, in welche sich die Längsstege 420b des Trägers 420 passend einschieben lassen. Außerdem ist der Träger 420 so dimensioniert, dass er sich beim Einschieben in die Abscheidevorrichtung 400 bis zur Stirnwand 408a des Innengehäuses 408 vorschieben lässt, dabei seine Längsstege 420b zumindest nahezu spielfrei gegen die Umfangswand des Innengehäuses 408 anliegen und nach dem vollständigen Einschieben des Trägers 420 in das Innengehäuse 408 die Längsstege 420b immer noch in die Aussparungen 408d' eingreifen, der Träger 420 bevorzugt jedoch mit der gemäß 9C rechten Fläche der Halteplatte 408b bündig ist.
In den 9A und 9C wurde das Abscheidemedium 422 weggelassen, die 9A zeigt den Träger 420 in vollständig eingeschobenem Zustand, und die 9C zeigt den Träger 420, nachdem er zum Teil aus dem Innengehäuse 408 herausgezogen wurde.
In der 9B wurde durch Pfeile angedeutet, wie die Abscheidevorrichtung 400 durch das zu reinigende Rohgas angeströmt wird und wie das Reingas die Abscheidevorrichtung verlässt.
Die 10A und 10B zeigen eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung, und zwar mit Abscheidemedium (sh. 10B), wobei in den 10A und 10B soweit möglich dieselben Bezugszeichen wie in den 7, 9A und 9B verwendet wurden.
Bei der in den 10A und 10B dargestellten Ausführungsform werden das Innengehäuse 408 und die Halteplatte 408b von einem einstückigen Kunststoff-Spritzgussteil gebildet, welches an der Innenseite des Innengehäuses 408 sowie am Rand der Ausströmöffnung der Halteplatte 408b mit Abstands-Halteelementen 420' in Form von Längsrippen versehen ist, durch welche ein in 10B gezeigtes Abscheidemedium 422' im Abstand von der Umfangswand des Innengehäuses 408 gehalten wird – die 10B zeigt das Abscheidemedium 422' ehe es in die Abscheidevorrichtung vollständig hineingeschoben wurde. Bei dem Abscheidemedium 422' kann es sich insbesondere um einen Hohlzylinder aus einem Gestrick oder Gewirke aus Metall- oder Kunststoffdrähten bzw. -fäden handeln.
Wie sich aus der vorstehenden Erörterung der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung ergibt, ist es aber nicht nur bei der in den 10A und 10B dargestellten Ausführungsform, sondern auch bei anderen Ausführungsformen empfehlenswert, zwischen der mindestens einen mit Gasdurchtrittsöffnungen versehenen Wand und dem mindestens einen Abscheideelement wenigstens ein Abstandshalteelement vorzusehen, um zu gewährleisten, dass auch im Betrieb der Abscheidevorrichtung das mindestens eine Abscheideelement im Abstand von den Gasdurchtrittsöffnungen gehalten wird und das Durchströmen der Letzteren durch das Rohgas nicht behindert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008050039 A1 [0006, 0047]
DE 102012111721 A1 [0007, 0033]

Claims

Öltröpfchen-Abscheidevorrichtung zur Abscheidung von Öltröpfchen aus einem Rohgas in Form eines Öltröpfchen enthaltenden Aerosols, wobei die Abscheidevorrichtung mindestens einen vom Rohgas anströmbaren Öltröpfchen-Abscheidebereich und wenigstens zwei derartige Strömungspfade für jeweils mindestens einen Rohgas-Teilstrom aufweist, dass im Abscheidebereich im Betrieb der Abscheidevorrichtung Rohgas mindestens zweier Rohgas-Teilströme zusammentrifft, von denen einem ersten Rohgas-Teilstrom ein erster Strömungspfad und einem zweiten Rohgas-Teilstrom ein zweiter Strömungspfad zugeordnet ist, wobei der erste Strömungspfad zumindest bei seinem Eintritt in den Abscheidebereich in einer ersten Richtung und der zweite Strömungspfad zumindest bei seinem Eintritt in den Abscheidebereich in einer zweiten Richtung verläuft, welche zumindest eine Richtungskomponente aufweist, die zumindest einer Richtungskomponente der ersten Richtung entgegengesetzt ist und mit dieser zumindest im Wesentlichen zusammenfällt, und wobei die Abscheidevorrichtung aufweist – in jedem Strömungspfad stromaufwärts des Abscheidebereichs mindestens eine eine Vergrößerung der Rohgas-Strömungsgeschwindigkeit des mindestens einen dem jeweiligen Strömungspfad zugeordneten Rohgas-Teilstroms bewirkende Strömungsquerschnittsverengung, sowie – im Abscheidebereich mindestens ein von Rohgas-Teilströmen anströmbares Abscheideelement, welches mindestens bereichsweise eine solche, einen Gasdurchtritt ermöglichende und eine Vielzahl von miteinander kommunizierenden Hohlräumen bildende Struktur aufweist, dass im Betrieb der Abscheidevorrichtung mindestens Teile der Rohgas-Teilströme im Inneren des Abscheideelements aufeinandertreffen.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1, deren Abscheidebereich stromabwärts des mindestens einen Abscheideelements mit mindestens einem Gasauslass versehen ist.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, deren Strömungspfade und deren mindestens eines Abscheideelement so gestaltet sind, dass im Betrieb der Abscheidevorrichtung im Inneren des Abscheideelements mindestens Teile der Rohgas-Teilströme mit einander im Wesentlichen entgegengesetzten Strömungsrichtungen aufeinandertreffen.
Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, deren Abscheidebereich durch mindestens eine Wand begrenzt wird, deren von dem mindestens einen Abscheideelement abgewandte Seite durch das Rohgas anströmbar ist, wobei einander bezüglich des Abscheideelements gegenüberliegende Teilbereiche der mindestens einen Wand Strömungsquerschnittsverengungen bildende Gasdurchtrittsöffnungen aufweisen.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 4, deren Abscheidebereich durch Gasdurchtrittsöffnungen aufweisende Wände begrenzt wird, zwischen denen das mindestens eine Abscheideelement angeordnet ist.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 5, deren Wände zumindest im Wesentlichen plattenartig ausgebildet sind.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 6, deren Wände zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 4, deren den Abscheidebereich begrenzende Wand einen das mindestens eine Abscheideelement aufnehmenden Hohlkörper bildet.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 8, deren zwei Längsenden aufweisender Hohlkörper an mindestens einem Längsende einen Gasauslass besitzt.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, deren Wand über den Umfang sowie die Länge des Hohlkörpers verteilt angeordnete Gasdurchtrittsöffnungen aufweist.
Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei mindestens mehrere Gasdurchtrittsöffnungen derart angeordnet sind, dass jeder dieser Gasdurchtrittsöffnungen eine Gasdurchtrittsöffnung zumindest im Wesentlichen gegenüberliegt.
Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei die Gasdurchtrittsöffnungen derart gestaltet sind, dass aus Letzteren im Betrieb der Abscheidevorrichtung austretende Gasströme auf das mindestens eine Abscheideelement gerichtet sind.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 12, wobei die im Betrieb der Abscheidevorrichtung aus den Gasdurchtrittsöffnungen austretenden Gasströme jeweils quer zu dem mit der jeweiligen Gasdurchtrittsöffnung versehenen Wand-Teilbereich ausgerichtet sind.
Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, wobei die Gasdurchtrittsöffnungen als Löcher oder Schlitze gestaltet sind.
Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, von deren mindestens einem Abscheideelement wenigstens eines zumindest im Wesentlichen von mindestens einem der folgenden Materialien gebildet wird: Faser-, Faden- oder Drahtmaterial und offenporiges Kunststoff-, Keramik-, Glas- sowie Metallmaterial.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 15, von deren mindestens einem Abscheideelement wenigstens eines ein Faservlies ist, welches erste, dickere Fasern mit in einem ersten Durchmesserbereich liegenden Durchmessern sowie zweite, dünnere Fasern, nämlich Nanofasern aufweist, deren Durchmesser in einem zweiten Durchmesserbereich liegen, wobei der zweite Durchmesserbereich außerhalb des ersten Durchmesserbereichs liegt und der mittlere Durchmesser der ersten Fasern mindestens das 5-Fache des mittleren Durchmessers der Nanofasern beträgt.
Abscheidevorrichtung nach einem er Ansprüche 4 bis 16, welche in einem ersten Gehäuse angeordnet ist, das einen ersten Raum, dem das Rohgas zuführbar ist, sowie einen zweiten Raum bildet, aus welchem ein mindestens Öltröpfchen-armes Reingas abführbar ist, wobei der Abscheidebereich samt der Letzteren begrenzenden mindestens einen Wand in dem ersten Raum angeordnet ist und der Gasauslass des Abscheidebereichs mit dem zweiten Raum kommuniziert.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 17, wobei in dem ersten Raum ein zweites Gehäuse angeordnet ist, welches zumindest teilweise von der mindestens einen mit den Gasdurchtrittsöffnungen versehenen Wand gebildet wird, das mindestens eine Abscheideelement aufnimmt und mit einem Reingas-Auslass versehen ist.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Reingas-Auslass in den zweiten Raum mündet.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, wobei das zweite Gehäuse mehrere miteinander verbundene Gehäuseteile aufweist.
Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei das erste und das zweite Gehäuse derart gestaltet sind, dass das zweite Gehäuse als Einheit in das erste Gehäuse einbaubar, insbesondere aber auch zerstörungsfrei ausbaubar ist.
Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche einen Drainagepfad für durch die Abscheidevorrichtung aus dem Rohgas abgeschiedenes Öl aufweist.
Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 22, welche zur Gewährleistung eines Abstands des mindestens einen Abscheideelements von den Gasdurchtrittsöffnungen zwischen der mindestens einen Wand und dem mindestens einen Abscheideelement wenigstens ein Abstandshalteelement aufweist.
Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Durchströmung mit Blow-by-Gasen einer Kurbelgehäuseentlüftung eines Hubkolben-Verbrennungsmotors.
Abscheidevorrichtung nach Anspruch 24, welche in eine Ventilhaube des Verbrennungsmotors integriert ist.
Abscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Durchströmung mit einem von einem Kompressor erzeugten Druckgas.
Verfahren zur Abscheidung von Öltröpfchen aus einem Rohgas in Form eines Öltröpfchen-enthaltenden Aerosols, wobei aus dem Rohgas mehrere Rohgas-Teilströme gebildet und diese einem ein Abscheidemedium mit offener Struktur enthaltenden Abscheidebereich so zugeführt werden, dass mindestens Teile der Rohgas-Teilströme im Inneren des Abscheideelements aufeinandertreffen.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei von den Rohgas-Teilströmen mindestens bei deren Eintritt in den Abscheidebereich erste in einer ersten Richtung und zweite in einer der ersten Richtung mindestens im Wesentlichen entgegengesetzten zweiten Richtung strömen.
Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, bei dem die Rohgas-Teilströme so auf das Abscheidemedium geleitet werden, dass von zwei einander im Wesentlichen gegenüberliegenden Seiten des Abscheidemediums die eine von mindestens einem ersten Rohgas-Teilstrom und die andere von mindestens einem zweiten Rohgas-Teilstrom angeströmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, für dessen Durchführung eine Öltröpfchen-Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 verwendet wird.