DE102015224222A1

DE102015224222A1 - Flüssigkeitsabscheideeinrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeit

Info

Publication number: DE102015224222A1
Application number: DE102015224222.6A
Authority: DE
Inventors: Volker Kirschner; Thomas Riemay; Stefan Ruppel; Alfred Elsässer
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-06-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeit, insbesondere von Flüssigkeitsnebel, wie Ölnebel, aus einer zu reinigenden Gasströmung (26), mit einem Gehäuse (28), das einen Förderraum (30) umschließt, und mit einem Laufrad (36) zum Antreiben der Gasströmung (26), das in dem Förderraum (30) des Gehäuses (28) angeordnet ist.
Um eine besonders kompakte Bauform zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass in einer den Förderraum (30) begrenzenden Gehäusewand (34) des Gehäuses (28) mindestens eine Düse (44, 56) angeordnet ist, und dass die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (20) mindestens eine Prallplatte (46) aufweist, die gegenüber der mindestens einen Düse (44, 56) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeit, insbesondere von Flüssigkeitsnebel, wie Ölnebel, aus einer zu reinigenden Gasströmung mit einem Gehäuse, das einen Förderraum umschließt, und mit einem Laufrad zum Antreiben der Gasströmung, das in dem Förderraum des Gehäuses angeordnet ist, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung mit einer solchen Flüssigkeitsabscheideeinrichtung und eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtungen werden verwendet, um Flüssigkeitsnebel aus einer Gasströmung abzuscheiden und somit die Gasströmung zu reinigen. Beispielsweise werden solche Flüssigkeitsabscheideeinrichtungen bei der Kurbelgehäuseentlüftung von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Die aus dem Kurbelgehäuse entlüfteten Blow-By-Gase tragen üblicherweise einen Ölnebel mit sich, der aus der Gasströmung abgeschieden werden muss, bevor das Gas in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zurückgeführt werden kann.
Bekannte Flüssigkeitsabscheideeinrichtungen benötigen einen Differenzdruck, um die Flüssigkeit bzw. den Flüssigkeitsnebel aus der Gasströmung abscheiden zu können. Insbesondere bei der Entlüftung von Kurbelgehäusen von aufgeladenen Brennkraftmaschinen steht unter Umständen nicht genügend Differenzdruck zur Verfügung. Aus diesem Grund ist bekannt, eine zusätzliche Pumpeinrichtung vorzusehen, welche die Blow-By-Gase zusätzlich antreibt. Diese zusätzliche Pumpvorrichtung macht allerdings die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung sehr aufwendig und erhöht auch den Platzbedarf derselben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform einer Flüssigkeitsabscheideeinrichtung, einer Kurbelgehäuseeinrichtung und/oder einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, die sich insbesondere durch eine kompakte Bauform und durch einen geringeren benötigten Differenzdruck auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen trägheitsbasierten Flüssigkeitsabscheider in eine Pumpvorrichtung zu integrieren. Dazu können die Düsen, welche für den trägheitsbasierten Flüssigkeitsabscheider benötigt werden, direkt in eine Gehäusewand der Pumpvorrichtung eingebracht werden. Zweckmäßig ist es, dass in einer den Förderraum begrenzenden Gehäusewand des Gehäuses mindestens eine Düse angeordnet ist, und dass die Flüssigkeitsabscheidereinrichtung mindestens eine Prallplatte aufweist, die gegenüber der mindestens einen Düse angeordnet ist. Durch das Laufrad wird die Gasströmung in dem Förderraum angetrieben und strömt durch die mindestens eine Düse aus dem Förderraum aus. Durch die Düse wird die Gasströmung beschleunigt und in Richtung der jeweiligen Prallplatte gelenkt. An der Prallplatte erfolgt eine starke Umlenkung der Gasströmung, durch welche von der Gasströmung mitgenommene Flüssigkeitströpfchen, aus der Gasströmung ausgetrieben werden. Nur somit kann an der Prallplatte die Flüssigkeit abgeschieden werden. Vorzugsweise wird die gesamte durch das Laufrad angetriebene Gasströmung durch die mindestens eine Düse geleitet. Damit kann aus der gesamten Gasströmung Flüssigkeit abgeschieden werden.
Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass mindestens eine solche Düse durch eine Bohrung in der Gehäusewand gebildet ist. Eine Bohrung ist besonders günstig herzustellen und weist in der Regel einen geringen Querschnitt auf, so dass die Gasströmung an der Düse beschleunigt wird.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens eine solche Düse einen in Strömungsrichtung sich verjüngenden Querschnitt aufweist, um die Gasströmung durch diese Düse noch stärker zu beschleunigen.
Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass mindestens eine der Düsen eine variable Düse ist, die einen veränderbaren Düsenquerschnitt aufweist. Der Querschnitt der Düse kann sich also verändern, insbesondere abhängig vom Lastzustand der Flüssigkeitsabscheidereinrichtung. Beispielsweise kann die Durchsatzleistung der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung durch Variationen der Drehzahl des Laufrads beeinflusst werden. Eine höhere Drehzahl des Laufrads erzeugt einen höheren Druck im Bereich der Düsen. In einem solchen Fall kann der Düsenquerschnitt der variablen Düse vergrößert werden um dadurch mehr Gasströmung durch die Düse zu leiten. Dadurch kann die Abscheideleistung der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung verbessert werden.
Veränderbar heißt, dass der Düsenquerschnitt sich ändern kann. Beispielsweise kann sich der Düsenquerschnitt abhängig von einer Druckdifferenz, die an der variablen Düse anliegt, ändern. Insbesondere kann bei einer hohen Druckdifferenz der Düsenquerschnitt sich vergrößern gegenüber einem Querschnitt, der sich bei einer kleineren Druckdifferenz einstellt.
Alternativ oder ergänzend hierzu können mehrere Düsen vorgesehen sein, die durch eine Ventileinrichtung geöffnet und geschlossen werden können, um einen Gesamtdüsenquerschnitt zu variieren. Somit bestimmt eine Anzahl der geöffneten Düsen den Gesamtdüsenquerschnitt. Somit kann durch Anpassung der Anzahl der geöffneten Düsen der Gesamtdüsenquerschnitt an den aktuellen Lastzustand angepasst werden.
Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass Düsen mit veränderbarem Düsenquerschnitt und Düsen mit festem Düsenquerschnitt vorgesehen sind. Dadurch ist durch die Düsen mit festem Düsenquerschnitt eine gewisse Grunddurchlässigkeit gegeben. Die Düsen mit veränderbarem Düsenquerschnitt können dann eine Anpassung an sich verändernde Lastzustände der Flüssigkeitsabscheidereinrichtung bewirken.
Unveränderbare Düsen haben einen Düsenquerschnitt, der sich nicht ändert. Eine solche Düse kann allerdings durchaus einen in Düsenrichtung sich variierenden Düsenquerschnitt aufweisen. Ein solcher ist trotzdem zeitlich konstant, also unveränderbar.
Eine weitere besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass in der Gehäusewand, die den Förderraum begrenzt, mindestens ein Tellerventil gebildet ist, das einen gegen einen Ventilsitz federbelasteten Ventilteller aufweist, dass der Ventilsitz durch einen Öffnungsrand einer in der Gehäusewand ausgebildeten Öffnung gebildet ist, und dass ein Ringspalt, der zwischen dem Ventilsitz und dem Tellerventil gebildet ist, eine solche variable Düse bildet. Ein solches Tellerventil kann beispielsweise durch einen erhöhten Druck im Förderraum geöffnet werden, so dass sich der Düsenquerschnitt der durch das Tellerventil gebildeten variablen Düse vergrößert. Somit kann sich der Düsenquerschnitt an die Leistungsanforderung der Flüssigkeitsabscheidereinrichtung anpassen.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass eine Prallplatte vorgesehen ist, die den Ringspalt der variablen Düse ringförmig umgibt und dadurch die aus der variablen Düse austretende Gasströmung umlenkt. Dadurch kann die durch die variable Düse aus dem Förderraum austretende Gasströmung von der Flüssigkeit befreit werden.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass in der Gehäusewand, die den Förderraum begrenzt, mindestens eine Öffnung ausgebildet ist, die durch eine Schwenkklappe abgedeckt ist, und das ein Öffnungsspalt, der zwischen der Schwenkklappe und der Gehäusewand gebildet ist, eine solche variable Düse bildet. Die Ausbildung mit Hilfe der Schwenkklappe ist besonders einfach möglich. Das Verhalten entspricht einer variablen Düse, die durch ein Tellerventil gebildet ist. Vorzugsweise ist die mindestens eine Prallplatte derart angeordnet, dass die Gasströmung, welche durch den Öffnungsspalt aus dem Förderraum ausströmt, an der Prallplatte umgelenkt wird, und dadurch Flüssigkeit aus der Gasströmung abgeschieden wird.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Flüssigkeitsabscheidereinrichtung mehrere Düsen aufweist, die in einer Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Dadurch kann die Flüssigkeitsabscheidung auf eine größere Fläche verteilt werden. Insbesondere können die Prallplatten eine größere Fläche aufweisen. Dadurch kann eine höhere Abscheiderate erzielt werden, da bei einer solchen Ausgestaltung die an den Prallplatten abgeschiedene Flüssigkeit schneller abgeleitet werden kann.
Eine günstige Variante sieht vor, dass die Düsen in Umfangsrichtung nur abschnittsweise verteilt angeordnet sind. Dies ist vorteilhaft, da in dem Förderraum in Umfangsrichtung ein Druckgradient ausgebildet sein kann und nur in einem Teilabschnitt des Förderraums ein ausreichend hoher Druck für die Abscheidung vorhanden ist. Insbesondere bei der Ausgestaltung als Seitenkanalverdichter kann ein solcher Effekt auftreten.
Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass die mindestens eine Prallplatte eine ebene Fläche aufweist. An der ebenen Fläche kann sich die Flüssigkeit gut niederschlagen und an dieser ablaufen.
Eine besonders günstige Variante sieht vor, dass die mindestens eine Prallplatte eine Oberfläche aus einem porösen Material aufweist. Das poröse Material kann die Flüssigkeit, die aus der Gasströmung abgeschieden wurde, aufnehmen und dadurch ableiten. Dadurch, dass das poröse Material die Flüssigkeit aufnehmen kann, bildet sich weniger leicht ein Flüssigkeitsfilm an der Prallplatte, der eine weitere Abscheidung der Flüssigkeit aus der Gasströmung stören könnte. Solche porösen Materialien sind Materialien mit Poren, wie beispielsweise gesinterte Metalle oder Keramiken, oder offenporige geschäumte Materialien.
Eine weitere besonders günstige Variante sieht vor, dass auf der mindestens einen Prallplatte ein Fasermaterial, beispielsweise ein Vlies, angeordnet ist. Das Fasermaterial kann die Flüssigkeit, die aus der Gasströmung abgeschieden wurde, aufnehmen und dadurch ableiten. Dadurch, dass das Fasermaterial die Flüssigkeit aufnehmen kann, bildet sich weniger leicht ein Flüssigkeitsfilm an der Prallplatte, der eine weitere Abscheidung der Flüssigkeit aus der Gasströmung stören könnte. Solche Fasermaterialen sind beispielsweise Vlies, Gewebe, Papier, insbesondere Filterpapier.
Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass gegenüber jeder Düse eine Prallplatte angeordnet ist. Dadurch kann die gesamte Gasströmung, die durch die Düsen strömt an einer Prallplatte umgelenkt werden und somit von der Flüssigkeit befreit werden.
Es versteht sich, dass eine Prallplatte mehreren Düsen zugeordnet sein kann. Dies ist beispielsweise möglich, wenn sich die Prallplatte in Umfangsrichtung oder in axialer Richtung weit genug erstreckt, um die Gasströmung, die aus mehreren Düsen austritt umzulenken.
Eine weitere besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass mindestens eine der Düsen, bezogen auf die Einbaulage, an einer in Schwerkraftrichtung tiefsten Stelle des Förderraums angeordnet ist. An der dem Förderraum zugewandten Seite der Gehäusewand und an dem Laufrad kann eine Vorabscheidung von Flüssigkeit aus der Gasströmung erfolgen. Die derart abgeschiedene Flüssigkeit sammelt sich an der Gehäusewand an und läuft an dieser ab und wird aufgrund der Schwerkraft zu der tiefsten Stelle des Förderraums laufen. Durch eine Anordnung mindestens einer Düse an dieser Stelle kann die Flüssigkeit, die vorab in dem Förderraum abgeschieden wurde, aus dem Förderraum geleitet werden.
Eine günstige Lösung sieht vor, dass die Flüssigkeitsabscheidereinrichtung einen Abscheideraum aufweist, der durch die Düsen fluidisch mit dem Förderraum verbunden ist, und dass die mindestens eine Prallplatte in dem Abscheideraum angeordnet ist. Dadurch erfolgt ein Großteil der Flüssigkeitsabscheidung in dem Abscheideraum und nicht in dem Förderraum. Somit kann in günstiger Weise die abgeschiedene Flüssigkeit in dem Abscheideraum gesammelt und aus dem Abscheideraum ausgeleitet werden. Ferner wird das Laufrad nicht nur die abgeschiedene Flüssigkeit gestört.
Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass ein Ölablauf vorgesehen ist, durch welchen Flüssigkeit aus dem Abscheideraum ablaufen kann. Somit kann die abgeschiedene Flüssigkeit gezielt ausgeleitet werden, und eventuell gesammelt und weiter verwendet werden. Beispielsweise, wenn die Flüssigkeitsabscheidereinrichtung bei einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung verwendet wird, kann ab- geschiedenes Öl in einen Ölkreislauf der Brennkraftmaschine zurückgeführt werden.
Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass die Flüssigkeitsabscheidereinrichtung einen Auslass für die Gasströmung aufweist, der fluidisch mit dem Abscheideraum verbunden ist. Die Gasströmung wird in dem Abscheideraum durch die Prallplatten von der Flüssigkeit zumindest weitgehend befreit. Somit kann eine gereinigte Gasströmung aus dem Abscheideraum durch den Auslass austreten und weiter verwendet werden. Beispielsweise kann die aus dem Auslass austretende Gasströmung einem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine zugeführt werden.
Eine weitere besonders günstige Lösung sieht vor, dass der Abscheideraum den Förderraum in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise umschließt. Dadurch ist der Abscheideraum angrenzend in unmittelbarer Nähe zu dem Förderraum angeordnet. Dadurch kann eine kompakte Bauweise der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung erzielt werden.
Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass das Laufrad und das Gehäuse einen Seitenkanalverdichter bilden. Ein Seitenkanalverdichter kann eine einen hohen Druck bei relativ geringem Platzbedarf erzeugen. Somit kann unter optimaler Ausnutzung des Bauraums der für die Flüssigkeitsabscheidung benötigte Druck aufgebaut werden.
Ferner beruht die Erfindung auf dem allgemeinen Gedanken einen Impaktor unmittelbar an einem Auslass einer Pumpvorrichtung, beispielsweise eines Seitenkanalverdichters, anzuordnen. Dadurch wird auch nur ein geringerer Bauraum benötigt. Zweckmäßig ist es, dass das Gehäuse einen Einlassstutzen und einen Auslassstutzen aufweist, und dass der Auslassstutzen ein Teil eines Impaktors ist. Dadurch kann der Impaktor unmittelbar an dem Gehäuse ausgebildet sein, so dass nur wenig Bauraum benötigt wird.
Darüber hinaus wird die oben genannte Aufgabe durch eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine aufgeladene Brennkraftmaschine, mit einer Saugleitung, die Blow-by-Gas aus einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine leitet, und mit einer Flüssigkeitsabscheideeinrichtung gemäß der vorstehenden Beschreibung gelöst, die in der Saugleitung angeordnet ist. Somit übertragen sich die Vorteile der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung auf die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Schließlich wird die oben genannte Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung gelöst, wobei die Saugleitung der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung Blow-by-Gas von dem Kurbelgehäuse bis zu einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine leitet. Die Vorteile der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung und der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung übertragen sich somit auf die Brennkraftmaschine, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Prinzipskizze einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung an einer Brennkraftmaschine,
2 eine Schnittdarstellung durch eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
3 eine Schnittdarstellung durch eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
4 eine Schnittdarstellung durch eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform,
5 eine Schnittdarstellung durch eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform,
6 eine Schnittdarstellung durch eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform,
7 eine Schnittdarstellung durch eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform,
8 eine Schnittdarstellung durch eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform und
9 eine Schnittdarstellung durch eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung gemäß einer achten Ausführungsform.
Eine in 1 dargestellte Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 wird zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses 12 einer Brennkraftmaschine 14 verwendet. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 leitet ein Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse 12 ab und führt es einem Ansaugtrakt 16 der Brennkraftmaschine zu. Dazu weist die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 eine Saugleitung 18 auf, welche sich von dem Kurbelgehäuse 12 bis zu dem Ansaugtrakt 16 der Brennkraftmaschine 14 erstreckt. Um Ölnebel aus dem Blow-by-Gas abzuscheiden weist die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 auf, insbesondere einen Ölnebelabscheider, beispielsweise einen Impaktor, auf.
Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen 14, beispielsweise solche mit einem Turbolader 22 bietet der Ansaugtrakt 16 der Brennkraftmaschine 14 nicht genügend Unterdruck, um für die Flüssigkeitsabscheidung eine ausreichende Druckdifferenz zur Verfügung zu stellen. Daher ist eine zusätzliche Pumpvorrichtung 24 vorgesehen, welche die zu reinigende Gasströmung, hier das Blow-by-Gas, zusätzlich antreibt.
Um Bauraum zu sparen sind der Ölnebelabscheider und die Pumpvorrichtung 24 kombiniert.
Die in 2 dargestellte Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 wird zur Abscheidung von Flüssigkeit aus einer Gasströmung 26 verwendet, beispielsweise zur Abscheidung von Öl aus Blow-by-Gas. Die Flüssigkeitsabscheidereinrichtung 20 weist ein Gehäuse 28 auf, welches einen Förderraum 30 und einen Abscheideraum 32 umschließt. Eine Gehäusewand 34 des Gehäuses 28 verläuft zwischen dem Förderraum 30 und dem Abscheideraum 32. In dem Förderraum 30 ist ein Laufrad 36 um eine Drehachse 38 drehbar angeordnet. Das Laufrad 36 weist vorzugsweise mehrere Flügel auf, um durch die Rotation die zu reinigende Gasströmung 26 anzutreiben.
Das Gehäuse 28 weist einen Einlass 40 zu dem Förderraum 30 auf, durch welchen die Gasströmung 26 in den Förderraum 30 eintreten kann. Der Förderraum 30 und das darin angeordnete Laufrad 36 bilden vorzugsweise einen Seitenkanalverdichter. Das heißt der Förderraum 30 bildet beispielsweise zwei Seitenkanäle 42 aus, in welchen die Gasströmung 26 zusätzlich zirkulieren kann, wodurch ein erhöhter Druck erzielt werden kann. Bei der Ausbildung als Seitenkanalverdichter steigt der Druck im Förderraum 30 in Drehrichtung des Laufrads 36 an. An dem Einlass 40 zu dem Förderraum 30 ist der niedrigste Druck in dem Förderraum 30.
Das Gehäuse 28 weist mindestens eine Düse 44 auf, welche in der Gehäusewand 34 angeordnet ist und somit den Förderraum 30 und den Abscheideraum 32 fluidisch miteinander verbindet. Dadurch kann die Gasströmung 26 aus dem Förderraum 30 in den Abscheideraum 32 einströmen. Durch die Düse wird die Gasströmung 26 dabei beschleunigt. In dem Abscheideraum 32 ist eine Prallplatte 46 angeordnet, welche gegenüber der Düse 44 angeordnet ist und somit die durch die Düse 44 tretende Gasströmung 26 ablenkt. Durch die Ablenkung wird Flüssigkeit, welche in der Gasströmung 26 mittransportiert ist aus der Gasströmung 26 getrieben und trifft auf die Prallplatte 46, an welcher sich die Flüssigkeit anlagert.
Die mindestens eine Düse 44 bildet einen Auslass 48 aus dem Förderraum 30. Vorzugsweise ist die mindestens eine Düse 44 die einzige Fluidverbindung, durch welche die Gasströmung 26 den Förderraum 30 verlässt. Somit kann die gesamte Gasströmung 26, welche durch die Flüssigkeitsabscheidereinrichtung 20 eingeleitet ist von der Flüssigkeit befreit werden.
Die Prallplatte 46 weist an der Oberfläche, die der Düse 44 zugewandt ist, ein poröses Material und/oder Filtermaterial auf. Porös heißt insbesondere, dass das Material Poren aufweist und dadurch Flüssigkeit, welche sich an der Prallplatte 46 anlagert aufnehmen kann und dadurch ableiten kann. Somit wird die Neigung einen Flüssigkeitsfilm auf der Prallplatte 46 zu bilden verringert, wodurch die Abscheidung der Flüssigkeit aus der Gasströmung 26 verbessert wird. Poröse Materialien sind insbesondere geschäumte Materialien, gesinterte Metalle oder Keramiken. Fasermaterialien sind aus Fasern hergestellte Materialien wie Vlies, Gewebe oder Gestrick. Durch die Fasern können die Fasermaterialien ebenfalls Flüssigkeit aufnehmen, so dass mit Hilfe eines Fasermaterials die gleiche Wirkung erzielt wird wie mit porösem Material.
Die Prallplatte 46 erstreckt sich im Abscheideraum 32 in axialer und in Umfangsrichtung. Bei entsprechender Einbaulage der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20, bei welcher die axiale Richtung in Schwerkraftrichtung liegt, kann also Flüssigkeit angetrieben durch die Schwerkraft an der Prallplatte 46 ablaufen.
Vorzugsweise ist in Schwerkraftrichtung unter der Prallplatte 46 ein Flüssigkeitssammelbereich 50 angeordnet, in welchen die abgeschiedene Flüssigkeit sich sammeln kann. An dem Flüssigkeitssammelbereich 50 ist ein Flüssigkeitsablauf 52 vorgesehen, durch welchen die im Flüssigkeitssammelbereich 50 angesammelte Flüssigkeit aus dem Abscheideraum 32 ablaufen kann.
Durch die gezielte Abführung der Flüssigkeit mittels des Flüssigkeitsablaufs 52 kann eine Rückführung der Flüssigkeit in einen bestehenden Kreislauf oder eine gezielte Ableitung der Flüssigkeit erfolgen. Beispielsweise wird bei einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 das aus dem Blow-by-Gas abgeschiedene Öl einem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine 14 zugeführt. Falls Wasser als Flüssigkeit aus der Gasströmung 26 abgeschieden wird kann dieses auch der Umwelt zugeführt werden.
Ferner weist die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 einen Auslass 54 für die Gasströmung 26 aus dem Abscheideraum 32 auf. Somit kann die Gasströmung 26 durch den Auslass 54 die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 verlassen und weiter durch die Saugleitung 18 bis zu dem Ansaugtrakt 16 der Brennkraftmaschine 14 geleitet werden. Dadurch wird die Gasströmung 26 aus dem Förderraum 30 durch den Abscheideraum 32 zu dem Auslass 54 geleitet, so dass die Gasströmung 26 von der mitgetragenen Flüssigkeit befreit wird.
Eine in 3 dargestellte zweite Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 unterscheidet sich von der in der 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 dadurch, dass eine variable Düse 56 vorgesehen ist, die einen Düsenquerschnitt 58 aufweist, der veränderlich ist. Das heißt, der Düsenquerschnitt 58 kann sich vergrößern oder verkleinern. Vorzugsweise ist die variable Düse 56 derart ausgebildet, dass sich der Düsenquerschnitt 58 abhängig von der Last, also abhängig vom Durchfluss der Gasströmung 26 durch die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20, vergrößert bzw. verkleinert.
Sind hohe Leistungen, also Durchflussraten von der Gasströmung 26 durch die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 gefordert, kann sich beispielsweise der Düsenquerschnitt 58 vergrößern. Sind allerdings nur geringe Durchflussmengen der Gasströmung 26 notwendig, kann ein kleinerer Düsenquerschnitt 58 ausreichen.
Besonders bevorzugt ist die variable Düse 56, insbesondere der Düsenquerschnitt 58 der variablen Düse 56, abhängig von einem Druck in dem Förderraum 30 oder einer Druckdifferenz zwischen dem Druck im Förderraum 30 und dem Druck im Abscheideraum 32 gesteuert und/oder geregelt.
Wenn hohe Durchflussraten der Gasströmung 26 gefordert sind, wird üblicherweise das Laufrad 36 schneller gedreht, so dass in dem Förderraum 30 ein höherer Druck entsteht. Damit ist auch eine höhere Druckdifferenz zwischen Förderraum 30 und Abscheideraum 32 gegeben.
Die variable Düse 56 ist vorzugsweise durch ein Tellerventil 60 gebildet. Das Tellerventil 60 weist einen Ventilteller 62 und einen Ventilsitz 64 auf. Der Ventilsitz 64 ist durch einen Öffnungsrand 66 einer Öffnung 68 in der Gehäusewand 34 gebildet, welche zwischen dem Förderraum 30 und dem Abscheideraum 32 verläuft.
Der Ventilteller 62 verschließt somit die Öffnung 68. Der Ventilteller 62 ist federbelastet gegen den Ventilsitz 64 angeordnet. Vorzugsweise liegt der Ventilteller 62 von dem Abscheideraum 32 aus an dem Ventilsitz 64 und damit an der Öffnung 68 an. Somit konkurriert die Federkraft, welche den Ventilteller 62 gegen den Ventilsitz 64 drückt und somit das Tellerventil 60 schließt mit einer Druckkraft, welche durch die Druckdifferenz zwischen dem Förderraum 30 und dem Druck in dem Abscheideraum 32 gebildet ist. Ist die Druckdifferenz groß genug, also ein ausreichend großer Druck in dem Förderraum 30 gegeben, öffnet sich das Tellerventil 60 und bildet somit einen Ringspalt 70 zwischen dem Ventilteller 62 und dem Ventilsitz 64.
Der Ringspalt 70 bildet die variable Düse 56. Somit ist der Düsenquerschnitt 58 der variablen Düse 56 variabel.
Die Prallplatte 46 ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet und umschließt den Ringspalt 70, so dass die Gasströmung 26, welche durch den Ringspalt 70 aus der Förderraum 30 in den Abscheideraum 32 strömt, an der Prallplatte 46 umgelenkt wird. Dadurch kann sich die Flüssigkeit, die von der Gasströmung 26 mitgetragen wird, an der Prallplatte 46 abscheiden.
Es versteht sich, dass eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 Düsen 44 mit einem unveränderlichen Düsenquerschnitt 58 aufweisen, wie sie in der 2 gezeigt sind und zusätzlich mindesten eine variable Düse 56 mit einem veränderlichen Düsenquerschnitt 58, wie sie beispielsweise in 3 dargestellt ist, aufweisen kann.
Im Übrigen stimmt die in 3 dargestellte zweite Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 mit der in der 2 dargestellten zweiten Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 4 dargestellte dritte Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 unterscheidet sich von der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 dadurch, dass die variable Düse 56 statt durch ein Tellerventil 60 durch ein Klappenventil 72 gebildet ist. Das Klappenventil 72 weist eine Ventilklappe 74 auf, welche eine Öffnung 68 in der Gehäusewand 34 zwischen dem Förderraum 30 und dem Abscheideraum 32, abdecken kann. Die Ventilklappe 74 ist als Schwenkklappe 74 ausgebildet und um eine Schwenkachse 76 schwenkbar. Die Ventilklappe 74 ist durch ein Federelement in Schließrichtung federbelastet. Die Ventilklappe 74 liegt in einer Schließstellung von dem Abscheideraum 32 aus an der Öffnung 68 an. Somit konkurriert wiederum die Schließkraft der Feder gegen die Druckkraft, so dass die Ventilklappe durch einen Überdruck in dem Förderraum 30 aufgedrückt werden kann. Der dadurch gebildete Öffnungsspalt 78 wirkt wie eine Düse und bildet somit die variable Düse 56.
Gegenüber dem Öffnungsspalt 78 ist die Prallplatte 46 angeordnet. Bei der beispielhaft in 4 dargestellten Anordnung liegt die Prallplatte 46 in Schwerkraftrichtung über dem Öffnungsspalt 78. Somit kann die an der Prallplatte 46 abgeschiedene Flüssigkeit von der Schwerkraft angetrieben nach unten tropfen. Vorzugsweise ist entsprechend der Flüssigkeitssammelbereich 50 unterhalb der Prallplatte 46 angeordnet.
Im Übrigen stimmt die in 4 dargestellte dritte Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 mit der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 5 dargestellte vierte Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 unterscheidet sich von der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 dadurch, dass der Abscheideraum 32 den Förderraum 30 in Umfangsrichtung zumindest teilweise umschließt. Ferner ist eine Außenwand 80 des Gehäuses 28, welche den Abscheideraum 32 radial begrenzt, gegenüber den Düsen 44 angeordnet, so dass die Außenwand 80 die Prallplatte 46 bildet. Die Prallplatte 46 erstreckt sich also in Umfangsrichtung sehr weit, so dass die Prallplatte 46 eine große Fläche abdeckt. Durch die große Fläche kann die an der Prallplatte 46 abgeschiedene Flüssigkeit schneller ablaufen.
Somit kann die Abscheiderate der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 erhöht werden.
Desweiteren sind mehrere Düsen 44 vorgesehen, welche in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Dadurch kann die gesamte Fläche der Prallplatte 46 zur Abscheidung der Flüssigkeit genutzt werden.
Im Übrigen stimmt die in 5 dargestellte vierte Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 mit der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 6 dargestellte fünfte Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 unterscheidet sich von der in 5 dargestellten vierten Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 dadurch, dass der Abscheideraum 32 den Förderraum 30 in Umfangsrichtung nur teilweise umschließt. Desweiteren sind mehrere Düsen 44 und ein zusätzliches Klappenventil 72 vorgesehen. Somit sind auch konstante Düsen 44 und variable Düsen 56 vorgesehen.
Die Düsen 44 sind vorzugsweise in einer Drehrichtung des Laufrads 36 entfernt von dem Einlass 40 an dem Förderraum 30 angeordnet. Durch die Ausbildung als Seitenkanalverdichter erhöht sich der Druck in dem Förderraum 30 in Drehrichtung des Laufrads 36 weg von dem Einlass 40. Dadurch steht, bei einer solchen Anordnung der Düsen 44, an den Düsen 44 in dem Förderraum 30 ein hoher Druck zur Verfügung. Somit kann die Flüssigkeitsabscheidung aus der Gasströmung 26 verbessert werden.
Im Übrigen stimmt die in 6 dargestellte fünfte Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 mit der in 5 dargestellten vierten Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 7 dargestellte sechste Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 unterscheidet sich von der in 6 dargestellten fünften Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 dadurch, dass statt des Klappenventils 72 ein Tellerventil 60 vorgesehen ist, welches die mindestens eine variable Düse 56 bildet.
Im Übrigen stimmt die in 7 dargestellte sechste Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 mit der in 6 dargestellten fünften Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 8 dargestellte siebte Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 unterscheidet sich von der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 dadurch, dass die Düsen 44 an einer in Schwerkraftrichtung tiefsten Stelle des Förderraums 30 angeordnet sind. Die Schwerkraftrichtung bezieht sich auf die spätere Einbaulage der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20.
Im Betrieb, insbesondere, wenn sich das Laufrad 36 in dem Förderraum 30 dreht erfolgt bereits in dem Förderraum 30 eine Vorabscheidung von Flüssigkeit aus der Gasströmung 26. Diese würde sich an dem Laufrad 36 und an der Gehäusewand 34 in dem Förderraum 30 niederschlagen und in dem Förderraum 30 ansammeln.
Daher kann es sinnvoll sein, eine oder mehrere der Düsen 44 an einer in Schwerkraftrichtung tiefsten Stelle des Förderraums 30 anzuordnen. Dadurch kann die abgeschiedene Flüssigkeit durch diese Düsen 44 aus dem Förderraum 30 austreten.
Die in der siebten Ausführungsform vorgestellte Variante der Positionierung der Düsen 44 kann mit einer der voran beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 7 der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 kombiniert werden.
Im Übrigen stimmt die in 8 dargestellte siebte Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 9 dargestellte achte Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 unterscheidet sich von der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 dadurch, dass das Gehäuse 28 einen Auslass aus dem Förderraum 30 aufweist, welcher durch einen Auslassstutzen 82 umschlossen ist. Dieser Auslassstutzen 82 bildet gleichzeitig einen Einlasszylinder 84 eines Impaktors. Die dem Förderraum 30 abgewandte Öffnung des Einlasszylinders 84 wird durch ein Tellerventil verschlossen, welches durch den Seitenkanalverdichter erzeugten Druck geöffnet werden kann. Somit bildet das Tellerventil in dem Auslassstutzen 82 des Seitenkanalverdichters eine variable Düse 56. Somit ist ein Impaktor unmittelbar angrenzend zu dem Seitenkanalverdichter angeordnet, so dass eine platzsparende Bauweise gegeben ist.
Im Übrigen stimmt die in 9 dargestellte achte Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Es versteht sich, dass die unterschiedlichen Ausführungsformen der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 20 miteinander kombiniert werden können.

Claims

Flüssigkeitsabscheideeinrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeit, insbesondere von Flüssigkeitsnebel, wie Ölnebel, aus einer zu reinigenden Gasströmung (26), mit einem Gehäuse (28), das einen Förderraum (30) umschließt, und mit einem Laufrad (36) zum Antreiben der Gasströmung (26), das in dem Förderraum (30) des Gehäuses (28) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass in einer den Förderraum (30) begrenzenden Gehäusewand (34) des Gehäuses (28) mindestens eine Düse (44, 56) angeordnet ist, und – dass die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (20) mindestens eine Prallplatte (46) aufweist, die gegenüber der mindestens einen Düse (44, 56) angeordnet ist.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine solche Düse (44, 56) durch eine Bohrung in der Gehäusewand (34) gebildet ist.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine solche Düse (44, 56) eine variable Düse (56) ist, die einen veränderbaren Düsenquerschnitt (58) aufweist.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, – dass in der Gehäusewand (34), die den Förderraum (30) begrenzt, mindestens ein Tellerventil (60) gebildet ist, das einen gegen einen Ventilsitz (64) federbelasteten Ventilteller (62) aufweist, – dass der Ventilsitz (64) durch einen Öffnungsrand (66) einer in der Gehäusewand ausgebildeten Öffnung (68) gebildet ist, und – dass ein Ringspalt (70), der zwischen dem Ventilsitz (64) und dem Tellerventil (60) gebildet ist, eine solche variable Düse (56) bildet.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, – dass in der Gehäusewand (34), die den Förderraum (30) begrenzt, mindestens eine Öffnung (68) ausgebildet ist, die durch eine Schwenkklappe (74) abgedeckt ist, und – dass ein Öffnungsspalt (78), der zwischen der Schwenkklappe (74) und der Gehäusewand (34) gebildet ist, eine solche variable Düse (56) bildet.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (20) mehrere Düsen (44) aufweist, die in einer Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, – dass die mindestens eine Prallplatte (46) eine ebene Fläche aufweist, und/oder – dass die mindestens eine Prallplatte (46) eine Oberfläche aus einem porösen Material und/oder – dass auf der mindestens einen Prallplatte (46) ein Fasermaterial, beispielsweise ein Vlies, angeordnet ist.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber jeder Düse (44, 56) eine Prallplatte (46) angeordnet ist.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Düsen (44, 56), bezogen auf die Einbaulage, an einer in Schwerkraftrichtung tiefsten Stelle des Förderraums (30) angeordnet ist.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (20) einen Abscheideraum (32) aufweist, der durch die Düsen (44, 56) fluidisch mit dem Förderraum (30) verbunden ist, und – dass die mindestens eine Prallplatte (46) in dem Abscheideraum (32) angeordnet ist.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (36) und das Gehäuse (28) einen Seitenkanalverdichter bilden.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (28) einen Einlassstutzen und einen Auslassstutzen (82) aufweist, und dass der Auslassstutzen (82) ein Teil eines Impaktors ist.
Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine (14), insbesondere für eine aufgeladene Brennkraftmaschine, mit einer Saugleitung (18), die Blow-by-Gas aus einem Kurbelgehäuse (12) der Brennkraftmaschine (14) leitet, und mit einer Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die in der Saugleitung (18) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung (10) nach Anspruch 13, wobei die Saugleitung (18) der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung (10) die Blow-by-Gase von dem Kurbelgehäuse (12) bis zu einem Ansaugtrakt (16) der Brennkraftmaschine (14) leitet.