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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abscheidemodul für eine Entlüftungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine, wobei die Entlüftungsvorrichtung zum Abführen eines mit Flüssigkeitspartikeln beladenen Gasstroms aus einer Komponente, insbesondere aus einem Kompressor, beispielsweise aus einem Druckluftkompressor, etwa aus einem Schraubenkompressor, einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Die Brennkraftmaschine kann beispielsweise ein Hubkolbenverbrennungsmotor, etwa ein Großmotor mit einer Leistung von mindestens 1000 k[ilo]W[att] sein. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Abscheidemodul für ein K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System der Brennkraftmaschine. Das Abscheidemodul weist ein Gehäuse auf, welches ein zum Abscheiden der Flüssigkeitspartikel aus dem Gasstrom ausgebildetes Abscheideelement umgibt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Leitungsmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11 sowie eine Entlüftungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
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Stand der Technik
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Bei Hubkolbenverbrennungsmotoren entsteht im Kurbelgehäuse ein ölhaltiges Leckagegas – das sogenannte Blow-By. Seine Zurückführung in den Verbrennungsprozess ist weltweit gesetzlich vorgeschrieben und erfolgt in sogenannten geschlossenen K[urbel]-G[ehäuse]E[ntlüftungs]-Systemen. Neben der Ölabscheidung enthält ein K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System je nach Entlüftungskonzept weitere wichtige Komponenten wie z. B. ein D[ruck]R[egel]V[entil]. Zu den wichtigsten Aufgaben eines K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-Systems gehören somit die Ölabscheidung und die Ölrückführung in das Kurbelgehäuse sowie eventuell die Regelung des Kurbelgehäusedruckes.
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Aus der Druckschrift
EP 1 718 392 B1 ist eine Lufttrocknungseinheit mit zwei Luft-Öl-Abscheidern bekannt, wobei diese beiden Luft-Öl-Abscheider mittels eines Flanschabschnitts ausbaubar in der Lufttrocknereinheit fixiert werden können. Der Flanschabschnitt weist eine gemeinsame Rohluftzuleitung und eine gemeinsame Reinluftableitung für die beiden Luft-Öl-Abscheider auf. Das abgeschiedene Öl wird in einem aus Aramidfasermaterial hergestellten Filtermedium des Luft-Öl-Abscheiders adsorbiert. Somit ist es bei dieser Lufttrocknungseinheit nicht möglich, das im Luft-Öl-Abscheider abgeschiedene Öl in eine an die Lufttrocknungseinheit angeschlossene Maschine zurückzuführen.
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Eine Kombination mit mehreren Lufttrocknungseinheiten ist aus der
EP 1 967 251 B1 bekannt. Jeweils zwei dieser Lufttrocknungseinheiten sind einem Flanschabschnitt zugeordnet und weisen eine gemeinsame Rohluftzuleitung und eine gemeinsame Reinluftableitung auf. Zum Zuführen von Rohluft bzw. zum Abführen von Reinluft sind die einzelnen Flanschabschnitte wiederum an eine gemeinsame Rohluftzuleitung und an eine gemeinsame Reinluftableitung angeschlossen.
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Ein Abscheidemodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Druckschrift
DE 44 29 822 A1 bekannt. Dieses Abscheidemodul ist als ringförmiger Coalescer ausgebildet und einer modulartig aufgebauten Vorrichtung zum Abscheiden von Öl aus Aerosol zugeordnet. Um diese Vorrichtung an beliebige Betriebsbedingungen anpassen zu können, schlägt die Druckschrift
DE 44 29 822 A1 vor, ein zum Befestigen des Gehäuses des Abscheidemoduls ausgebildetes Flanschteil als Adapterelement auszubilden. An dieses Adapterelement sind Anschlussleitungen für die Zuführung und Abführung der Luft und für weitere Flanschteile anordenbar. Bei mehreren hintereinander angeordneten Flanschteilen sind deren Kanäle für die Zuführung und Abführung der Luft miteinander verbunden. Einen gemeinsamen Kanal zum Zurückführen des im Abscheidemodul abgeschiedenen Öls zu einer an die Vorrichtung zum Abscheiden von Ölaerosol aus Luft angeschlossenen Maschine weisen die Flanschteile nicht auf. Stattdessen ist für die Ölrückführung an die einzelnen Abscheidemodule jeweils eine eigene Ölrücklaufleitung angeschlossen (
1,
2 sowie Spalte 3, Zeilen 39 bis 45, der
DE 44 29 822 A1 ).
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Bei dem in der Druckschrift
DE 44 29 822 A1 in
1 offenbarten Ölabscheider strömt die zu entölende Luft über eine Einströmöffnung
19 (Bezugszeichen bezieht sich auf die Druckschrift
DE 44 29 822 A1 ) und Verteilerkanäle
20 in einen zwischen dem Filtermedium und dem Gehäuses
14 der Ölabscheider
11,
12 angeordneten Außenraum
21. Über diesen Außenraum
21 und einen in einem Adapterelement
10 angeordneten Kanal gelangt bei der aus der Druckschrift
DE 44 29 822 A1 bekannten Vorrichtung die Rohluft zu den jeweiligen Ölabscheidern
11,
12. Bei mehreren direkt hintereinander angeschlossenen Ölabscheidern muss die Rohluft bis zum Eintritt in den zuletzt angeordneten Ölabscheider also sämtliche Außenräume
21 der vorangehenden Ölabscheider durchtreten.
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Um zu ermöglichen, dass durch einfaches Ankoppeln weiterer Flanschteile eine Parallelschaltung einer beliebig großen Zahl von Ölabscheideelementen erfolgen kann und so die Vorrichtung zum Abscheiden von Öl aus einem Öl-Luftgemisch an jede denkbare Betriebsbedingung adaptiert werden kann, offenbart die Druckschrift
DE 44 29 822 A1 eine in den
2 und
3 der
DE 44 29 822 A1 gezeigte Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform weist jedes Leitungsmodul zwei zum Zuführen von Luft oder von einem Öl-Luftgemisch dienende Einströmöffnungen
23,
30 (Bezugszeichen bezieht sich auf die Druckschrift
DE 44 29 822 A1 ), und zwei zum Abführen von Luft oder von einem Öl-Luftgemisch dienende Abströmöffnungen
31,
32 auf (
3 sowie Absatz 3, Zeilen 2 bis 11 der
DE 44 29 822 A1 ). Zudem hat jedes Leitungsmodul eine dritte Öffnung, die einen Bereich des Gehäuses des Abscheidemoduls bildet und das Filterelement des Abscheidemoduls umgibt (
2 der
DE 44 29 822 A1 ).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abscheidemodul der eingangs genannten Art, ein Leitungsmodul der eingangs genannten Art sowie ein K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass dieses kompakt aufgebaut ist, an unterschiedliche Betriebsbedingungen variabel anpassbar ist und zuverlässig einen hohen Abscheidegrad gewährleistet. Vorzugsweise sollen beliebig viele Abscheidemodule miteinander kombinierbar sein. Insbesondere soll die Anzahl der Abscheidemodule des K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-Systems, beliebig variierbar und das K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System einfach und schnell an eine Komponente einer Maschine, beispielsweise eines Hubkolbenverbrennungsmotors, anschließbar sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch ein Abscheidemodul mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Leitungsmodul mit den im Anspruch 11 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Entlüftungsvorrichtung mit den im Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Mithin basiert die vorliegende Erfindung darauf, dass das Gehäuse des Abscheidemoduls dazu ausgebildet ist mit einem Leitungsmodul verbunden zu werden und dass das Gehäuse des Abscheidemoduls korrespondierende Öffnungen für mindestens drei geometrisch parallel angeordnete Kanäle des Leitungsmoduls aufweist.
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Vorzugsweise sind alle Fluid, insbesondere Gas, Aerosol oder Flüssigkeit, führenden Kanäle des Abscheidemoduls einer der korrespondierenden Öffnungen des Gehäuses zugeordnet. Dies hat den Vorteil, dass jeder Fluid führende Kanal des Abscheidemoduls mit einem der drei geometrisch parallel angeordneten Kanäle des Leitungsmoduls verbindbar ist.
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Das Abscheidemodul ist vorzugsweise dazu ausgebildet,
- – mittels des mit dem Gehäuse verbundenen Leitungsmoduls oder
- – mittels des mit dem Gehäuse verbundenen Leitungsmoduls und mindestens eines weiteren Leitungsmoduls, welches mit dem mit dem Gehäuse verbundenen Leitungsmodul verbunden ist,
an eine Komponente, insbesondere an einen Kompressor, beispielsweise an einen Druckluftkompressor, etwa an einen Schraubenkompressor, einer an die Entlüftungsvorrichtung angeschlossenen Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Hubkolbenverbrennungsmotors, etwa eines Großmotors mit einer Leistung von mindestens 1000 k[ilo]W[att], angeschlossen zu werden.
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Vorzugsweise ist eine der Öffnungen des Gehäuses des Abscheidemoduls zum Zuführen von Rohgas, insbesondere von Rohluft, zu dem Abscheidemodul ausgebildet. Zu diesem Zweck ist diese Öffnung mit einem Rohgaskanal des Leitungsmoduls verbindbar. Dieser Rohgaskanal ist zum Führen von Rohgas, welches von der an die Entlüftungsvorrichtung angeschlossenen Brennkraftmaschine stammt, zum Abscheidemodul ausgebildet. Mit anderen Worten ist vorzugsweise eine der Öffnungen des Gehäuses an einen Rohgaskanal des Leitungsmoduls anschließbar. Dieser Rohgaskanal ist den geometrisch parallel angeordneten Kanälen des Leitungsmoduls zugeordnet oder bildet der einen Kanal der geometrisch parallel angeordneten Kanäle des Leitungsmoduls.
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Ferner ist vorzugsweise eine der Öffnungen des Gehäuses zum Abführen von Reingas, insbesondere von Reinluft, aus dem Abscheidemodul ausgebildet. Zu diesem Zweck ist diese Öffnungen mit einem Reingaskanal des Leitungsmoduls verbindbar, insbesondere an einen Reingaskanal des Leitungsmoduls anschließbar. Der Reingaskanal ist dazu ausgebildet, Reingas, welches aus einer der korrespondierenden Öffnungen des Gehäuses des Abscheidemoduls austritt, zu der an die Entlüftungsvorrichtung angeschlossenen Brennkraftmaschine zu führen. Dieser Reingaskanal ist den geometrisch parallel angeordneten Kanälen des Leitungsmoduls zugeordnet oder bildet einen der geometrisch parallel angeordneten Kanälen des Leitungsmoduls.
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Des Weiteren ist vorzugsweise eine der Öffnungen des Gehäuses zum Abführen von Flüssigkeit, insbesondere von Öl, aus dem Abscheidemodul ausgebildet. Zu diesem Zweck ist diese Öffnung mit einem Rücklaufkanal des Leitungsmoduls verbindbar, insbesondere an einen Ölrücklaufkanal des Leitungsmoduls anschließbar. Der Rücklaufkanal des Leitungsmoduls ist dazu ausgebildet Flüssigkeit, insbesondere Öl, welches aus einer der korrespondierenden Öffnungen des Gehäuses des Abscheidemoduls austritt, zu der an die Entlüftungsvorrichtung angeschlossenen Brennkraftmaschine zu führen. Dieser Rücklaufkanal ist den geometrisch parallel angeordneten Kanälen des Leitungsmoduls zugeordnet oder bildet einen der geometrisch parallel angeordneten Kanäle des Leitungsmoduls.
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Des Weiteren bildet vorzugsweise eine Deckfläche des Abscheidemoduls mit den drei oben genannten Öffnungen eine Flanschebene, in welcher die korrespondierenden Öffnungen angeordnet sind. An dieser Deckfläche ist bevorzugt mindestens eine insbesondere einstückig ausgebildete Dichtung zur axial dichtenden Anlage an einem Leitungsmodul anordenbar, zur Abdichtung der korrespondierenden Öffnungen gegeneinander und gegenüber der Umgebung.
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Die drei geometrisch parallel angeordneten Kanäle des Leitungsmoduls, insbesondere der Rohluftkanal, der Reinluftkanal und der Ölrücklaufkanal, sind vorteilhafterweise dazu ausgebildet an drei geometrisch parallel angeordnete Kanäle eines weiteren, insbesondere im Wesentlichen baugleichen, Leitungsmoduls angeschlossen zu werden. Auf diese Weise können beliebig viele Leitungsmodule und diesen jeweils zugeordnete Abscheidemodule hintereinander angeordnet werden.
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Das Leitungsmodul ist also vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass beliebig viele Leitungsmodule miteinander verbindbar sind, insbesondere dass beliebig viele Leitungsmodule hintereinander anordbar sind, wobei die drei geometrisch parallel angeordneten Kanäle benachbarter Leitungsmodule jeweils direkt aneinander anschließbar sind. So können die Kanäle der miteinander verbundenen Leitungsmodule zusammen jeweils einen gemeinsamen durchgängigen Kanal bilden.
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Die modulartige Ausbildung des Ölabscheidemoduls und des Leitungsmoduls sowie die Möglichkeit, das Leitungsmodul direkt an ein weiteres Leitungsmodul anzuschließen, ermöglicht es, die Anzahl der Abscheidemodule der Entlüftungsvorrichtung beliebig zu variieren. Die variierbare Anzahl der Kombinationen aus Leitungsmodul- und Abscheidemodul hat den Vorteil, dass die Entlüftungsvorrichtung flexibel an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpassbar ist.
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Durch die Integration der drei geometrisch parallel angeordneten Kanäle, insbesondere des Rohluftkanals, des Reinluftkanals und des Ölrücklaufkanals, in das Leitungsmodul ergibt sich der Vorteil, dass bei der Installation einer aus mehreren Abscheidemodulen mit zugeordneten Leitungsmodulen aufgebauten Entlüftungsvorrichtung zum Anschließen dieser Entlüftungsvorrichtung an eine Komponente der Brennkraftmaschine nur noch an eines der Leitungsmodule drei korrespondierende Kanäle der Komponente der Brennkraftmaschine angeschlossen werden müssen.
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Die Erfindung ermöglicht es beliebig viele baugleich ausgebildete Abscheidemodule und baugleich ausgebildete Leitungsmodule hintereinander anzuordnen und miteinander zu kombinieren. Dabei ist vorzugsweise jedem Leitungsmodul ein Abscheidemodul zugeordnet. Das Leitungsmodul ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die drei geometrisch parallel angeordneten Kanäle des Leitungsmoduls direkt an drei geometrisch parallel angeordnete Kanäle eines weiteren Leitungsmoduls anschliessbar sind. Eine derart ausgebildete Entlüftungsvorrichtung kann besonders einfach und schnell an eine Komponente einer Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Hubkolbenverbrennungsmotors, angeschlossen werden.
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So braucht beispielsweise nur an eines der Leitungsmodule der Entlüftungsvorrichtung
- – ein zum Verbinden eines der Brennkraftmaschine zugeordneten oder direkt an die Brennkraftmaschine angeschlossenen Rohluftkanals mit dem Rohluftkanal des Leitungsmoduls ausgebildeter Rohluftkanal-Anschluss,
- – ein zum Verbinden eines der Brennkraftmaschine zugeordneten oder direkt an die Brennkraftmaschine angeschlossenen Reinluftkanals des Leitungsmoduls ausgebildeter Reinluftkanal-Anschluss und
- – ein zum Verbinden eines der Maschine zugeordneten oder direkt an die Maschine angeschlossenen Ölrücklaufkanals mit dem Ölrücklaufkanal des Leitungsmoduls ausgebildeter Ölrücklaufkanal-Anschluss angeschlossen oder montiert zu werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Leitungsmodul einen insbesondere eben ausgebildeten und bevorzugt parallel zu den drei Kanälen angeordneten Anschlussflansch zum Anschluss des Abscheidemoduls auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Leitungsmodul am Anschlussflansch jeweils eine Verbindungsöffnung zur Verbindung der Kanäle mit korrespondierenden Öffnungen eines Abscheidemoduls auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Leitungsmodul zwei Verbindungsflansche zur Verbindung mit einem Verbindungsflansch eines weiteren Leitungsmoduls auf, die bevorzugt zueinander parallel und/oder senkrecht zu den Kanälen und/oder senkrecht zum Anschlussflansch angeordnet sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kanäle zu den Verbindungsflanschen beidseitig offen, so dass durch die Verbindung zweier Leitungsmodule an den Verbindungsflanschen die jeweiligen Kanäle der Leitungsmodule so verbunden werden können, dass jeweils durchgehende, gerade Kanäle mit fortlaufend konstantem Querschnitt gebildet werden.
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Das Leitungsmodul kann auch, alternativ zu einer Ausführung als separates Bauteil, in einen Teil einer Brennkraftmaschine integriert sein. Hierfür bieten sich bevorzugt die großen, das Gesamtgehäuse der Brennkraftmaschine bildenden Teile, insbesondere das Kurbelgehäuse, der Motorblock, die Ölwanne, der Zylinderkopf und/oder der Zylinderkopfdeckel an. Dabei werden bevorzugt mindestens einer, jedoch weiter bevorzugt zwei, besonders bevorzugt alle drei Kanäle des Leitungsmoduls zumindest teilweise in dem Teil der Brennkraftmaschine ausgebildet. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass an dem Teil der Brennkraftmaschine nach außen offen nutförmige oder auch rohrförmige Kanäle oder zumindest ein Kanal gebildet sind, die das Leitungsmodul zumindest mitbilden. Es sind auch Mischvarianten denkbar, bei welchen beispielsweise ein Kanal oder ein Teil der Kanäle zumindest teilweise an dem Teil der Brennkraftmaschine ausgebildet sind und der Rest der Kanäle in einem als separaten Anbauteil ausgeführten Teil-Leitungsmodul ausgebildet ist, so dass das Teil-Leitungsmodul zusammen mit dem Teil der Brennkraftmaschine das Leitungsmodul vollständig bilden.
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Das Abscheidemodul kann beispielsweise als Fliehkraftabscheider, etwa als Zyklonabscheider, als Prall- oder Labyrinthabscheider, als Rotationsabscheider, insbesondere als Zentrifuge oder Tellerseparator ausgebildet sein. Alternativ und bevorzugt kann das Abscheidemodul als Koaleszenzfilter ausgebildet sein und mindestens ein zum Abscheiden von Flüssigkeitspartikeln aus Aerosol, insbesondere von Öl aus Luft, ausgebildetes, insbesondere auswechselbares, Koaleszenz-Filterelement aufweisen.
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Das Gehäuse des Abscheidemoduls ist vorzugsweise lösbar mit dem Leitungsmodul verbindbar. So kann das Abscheidemodul als Wechselelement ausgebildet sein.
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Unabhängig hiervon oder in Verbindung hiermit ist es möglich, das Abscheideelement als Wechselelement auszubilden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Abscheidemodul des Weiteren ein, im Gehäuse aufgenommenes und zur Regelung des in der Entlüftungsvorrichtung herrschenden Drucks, insbesondere des Kurbelgehäusedrucks, beispielsweise zur Begrenzung des im K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System anliegenden Unterdrucks, ausgebildetes Druckregelventil auf. Eine Entlüftungsvorrichtung mit einem derartigen Abscheidemodul ist bei optimalen Druckverhältnissen an unterschiedliche Betriebsbedingungen variabel anpassbar und gewährleistet bei optimalen Druckverhältnissen einen hohen Abscheidegrad.
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Das Abscheidemodul ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass an zumindest einer ersten Öffnung der korrespondierenden Öffnungen des Gehäuses der in einer weiteren Komponente der Brennkraftmaschine, insbesondere im Kurbelgehäuse, herrschende Druck anliegt und an zumindest einer zweiten Öffnung der korrespondierenden Öffnungen des Gehäuses der Absaugdruck anliegt.
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Das Abscheidemodul weist vorteilhafterweise eine zum Führen von abgeschiedenem Reingas ausgebildete Reinseite und eine zum Führen von ungefiltertem Rohgas ausgebildete Rohseite auf, wobei mindestens eine erste Öffnung der korrespondierenden Öffnungen des Gehäuses an der Reinseite angeordnet ist und mindestens eine zweite Öffnung der korrespondierenden Öffnungen des Gehäuses an der Rohseite angeordnet ist.
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Das K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System ist vorzugsweise als geschlossenes K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System, bei dem das ölhaltige Leckage-Gas in den Verbrennungsprozess zurückgeführt wird ausgebildet.
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Das Abscheidemodul ist vorzugsweise zum Abscheiden eines Ölnebels im Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors ausgebildet.
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Das Leitungsmodul kann in die Brennkraftmaschine, insbesondere in einen Motorblock eines Verbrennungsmotors, integriert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die dem Anspruch 1 sowie dem Anspruch 11 sowie dem Anspruch 14 nachgeordneten Ansprüche verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend unter anderem anhand des durch die 1 bis 6 veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
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1 in isometrischer Darstellung eine Ansicht von schräg oben auf ein Ausführungsbeispiel für eine Entlüftungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2 in isometrischer Darstellung eine Vorderansicht der Entlüftungsvorrichtung aus 1,
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3 in Längsschnittdarstellung ein mit einem Leitungsmodul verbundenes Abscheidemodul der Entlüftungsvorrichtung aus 1;
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4 eine Detailansicht des Leitungsmoduls und des Abscheidemoduls aus 3;
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5 in teilweiser Längsschnittdarstellung eine Seitenansicht der Entlüftungsvorrichtung aus 1, und
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6 in Explosionsdarstellung ein mit einem Leitungsmodul verbundenes Abscheidemodul der Entlüftungsvorrichtung aus 1.
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Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in den 1 bis 6 mit identischen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Im anhand der 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Entlüftungsvorrichtung 300, nämlich ein modulares K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System, gezeigt, das
- – zum Abführen eines mit Flüssigkeitspartikeln beladenen Gasstroms, nämlich eines Aerosols aus Öl und Luft, aus einem Kurbelgehäuse einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine,
- – zum Abscheiden der Flüssigkeitspartikel aus dem Gasstrom, insbesondere zum Abscheiden des Öls aus dem Aerosol, und
- – zum Zurückführen der abgeschiedenen Flüssigkeitspartikel, insbesondere des abgeschiedenen Öls, zum Kurbelgehäuse
ausgebildet ist.
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Das K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System 300 weist mehrere Abscheidemodule 100 auf, die jeweils einem Leitungsmodul 200 zugeordnet sind. Die 3 bis 6 zeigen jeweils eine Kombination aus einem Abscheidemodul 100 und einem Leitungsmodul 200 des in den 1 und 2 gezeigten K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-Systems 300.
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Der modulartige Aufbaus des Leitungsmoduls 200 sowie des Abscheidemoduls 100 hat den Vorteil, dass beliebig viele Abscheidemodule parallel angeordnet werden können und so das K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System optimal an die Betriebsbedingungen angepasst werden kann. Das Leitungsmodul kann jedoch auch mit durchgehenden, d. h. sich entlang mehrerer Abscheidemodule erstreckenden Kanälen ausgebildet sein, beispielsweise auch durch Ausbildung zumindest eines Teils der Kanäle in einem Teil einer Brennkraftmaschine, beispielsweise in einem Kurbelgehäuse, einem Motorblock, einer Ölwanne, einem Zylinderkopf oder einem Zylinderkopfdeckel. Die Anzahl der entlang einer Leitung anordenbaren Abscheidemodule kann einer Zylinderanzahl einer Brennkraftmaschine, oder bei V-Anordnung der Hälfte der Zylinderanzahl entsprechen. Somit sind bevorzugt Varianten mit 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 realistisch, jedoch auch andere Anzahlen, insbesondere zwischen 2 und 10 oder 2 und 20 denkbar.
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Die Abscheidemodule
100 und Leitungsmodule
200 sind jeweils eigenständige oder separat voneinander ausgebildete Elemente. Im Gegensatz hierzu wird bei dem in
2 der
DE 44 29 822 A1 gezeigten Abscheidemodul der untere Bereich des Gehäuses dieses Abscheidemoduls von dem diesem zugeordneten Leitungsmodul gebildet.
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Jedes Abscheidemodul 100 hat ein zylinderförmiges oder ringförmiges Gehäuse 10, das ein zum Abscheiden der Flüssigkeitspartikel aus dem Gasstrom ausgebildetes Abscheideelement 20 umgibt.
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Das Gehäuse
10 hat eine ringförmige Mantelfläche
8 sowie zwei zum zumindest bereichsweisen Abdecken der Stirnseiten der Mantelfläche ausgebildete Deckflächen
4,
6. Im Gegensatz hierzu hat bei dem in
1 der Druckschrift
DE 44 29 822 A1 gezeigten Stand der Technik, das Abscheidemodul eine offene Stirnseite.
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Das Abscheidemodul 100 ist lösbar mit dem Leitungsmodul 200 verbindbar. Da das Abscheidemodul 100 als eigenständiges Element ausgebildet ist und seine beiden Stirnseiten zumindest teilweise von einer Deckfläche 4, 6, bedeckt sind, kann das Abscheidemodul 100 getrennt vom Leitungsmodul transportiert werden, wobei das Gehäuse 10 des Abscheidemoduls 100 das darin aufgenommene Abscheideelement 20 schützend umgibt.
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Um das Gehäuse 10 öffnen zu können, ist eine der Deckflächen 4, 6 als Deckel 4 ausgebildet. Zum Auswechseln des als Wechselelement ausgebildeten Abscheideelements 20 kann, wie in 6 gezeigt, der Deckel 4 von der Mantelfläche 8 des Gehäuses 10 gelöst und anschließend das Abscheideelement 20 aus dem Gehäuse 1 entnommen werden.
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Die dem Deckel 4 gegenüberliegende Deckfläche 6 ist als Gehäuseboden ausgebildet und weist korrespondierende Öffnungen 12, 14, 16 für drei geometrisch parallel angeordnete Kanäle 210, 220, 230, des Leitungsmoduls 200 auf.
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Das Abscheideelement 20 weist mindestens ein ringförmiges zum Abscheiden der Flüssigkeitspartikel aus dem Gasstrom ausgebildetes Filtermedium 22, insbesondere ein Koaleszenz-Filterelement und/oder einen Faltenbalg und/oder mindestens ein gewickeltes Filterelement aus einem Gewebe oder Vlies, beispielsweise aus Glasfaser, Metallfaser, Kunststofffaser, insbesondere Polyesterfaser, sowie Mischungen aus diesen oder eine Kombination aus aufeinanderliegenden Lagen aus den genannten Materialien, auf.
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Zum Stützen des ringförmigen Filtermediums 22 weist das Abscheideelement 20 des Weiteren ein beispielsweise metallenes oder aus Kunstsoff gebildetes Stützrohr 24 auf. Das Filtermedium 22 ist um das Stützrohr 24 angeordnet, beispielsweise auf das Stützrohr 24 aufgewickelt.
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Zum zumindest bereichsweisen Abdecken der Deckflächen des ringförmigen Filtermediums 22 weist dieses 22 zwei Filterelement-Abdeckelemente 26, 28, beispielsweise zwei Endscheiben, auf.
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Bei dem in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt das Filtermedium-Abdeckelement 28 dichtend am Gehäuse 10 an und ist dazu ausgebildet, zuverlässig zu verhindern, dass ungefilterte Rohluft an den Deckflächen des ringförmigen Filtermediums 22 vorbei und in einen inneren Hohlraum des ringförmigen Filtermediums 22 gelangt. Das Filtermedium-Abdeckelement 26 ist geschlossen ausgebildet, so dass es bevorzugt den inneren Hohlraum des ringförmigen Filtermediums 22 zur Reinseite des Abscheideelementes 20 abschließt. Somit dienen die Filterelement-Abdeckelemente 26, 28 zum Trennen der Rohseite des Abscheideelements 20 von der Reinseite des Abscheideelements 20.
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In der gezeigten Ausführungsform liegt das im Bereich des Gehäusedeckels 4 angeordnete Filtermedium-Abdeckelement 26 am Gehäusedeckel 4 an (vgl. 3 und 5) und ist an diesem abgestützt. Alternativ ist auch eine Abstützung an einer Mantelfläche 8 des Gehäuses denkbar. Um eine gasdichte Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel 4 und dem Gehäuse 10 herzustellen ist zwischen dem Gehäusedeckel 4 und dem Gehäuse 10 vorzugsweise ein Dichtelement 27 angeordnet.
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Das im Bereich des Gehäusebodens 6 angeordnete weitere Abdeckelement 28 liegt direkt am Gehäuseboden 6 an.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die drei geometrisch parallel angeordneten Kanäle 210, 220, 230 als Fluidkanäle ausgebildet und in das Leitungsmodul 200 integriert. Das Leitungsmodul 200 ist als Flansch, nämlich als ein zum Haltern des Abscheidemoduls 100 ausgebildetes Sockelmodul, ausgebildet.
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Eine erste der Öffnungen 12, 14, 16 des Gehäuses ist eine Rohgasöffnung 12, wobei diese Rohgasöffnung 12 dazu ausgebildet ist von dem ihr zugeordneten Kanal 210 des Leitungsmoduls 200 mit dem von der Brennkraftmaschine abgeführten und mit Flüssigkeitspartikeln beladenen Gasstrom, dem so genannten Rohgas, beaufschlagt zu werden. Die Rohgasöffnung 12 ist somit dazu ausgebildet mit einem zum Zuführen von Rohgas zum Abscheidemodul ausgebildeten Rohkanal 210 des Leitungsmoduls 200 verbunden zu werden.
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Eine zweite der Öffnungen 12, 14, 16 des Gehäuses ist eine Reingasöffnung 14, wobei diese Reingasöffnung 14 dazu ausgebildet ist den ihr zugeordneten Kanal 220 des Leitungsmoduls 200 mit einem im Abscheidemodul 100 gereinigten Gasstrom, insbesondere mit Reingas, zu beaufschlagen. Die Reingasöffnung 14 ist somit dazu ausgebildet, mit einem zum Abführen von vom Abscheidemodul 100 abgeschiedener Reingas ausgebildeten Reinkanal 220 des Leitungsmoduls 200 verbunden zu werden.
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Eine dritte der Öffnungen 12, 14, 16 des Gehäuses 10 ist eine Rücklauföffnung 16, wobei diese Rücklauföffnung 16 dazu ausgebildet ist den ihr zugeordneten Kanal 230 des Leitungsmoduls 200 mit im Abscheidemodul 100 abgeschiedener Flüssigkeit, insbesondere mit abgeschiedenem Öl, zu beaufschlagen. Die Rücklauföffnung 16 ist also dazu ausgebildet, mit einem zum Abführen von vom Abscheidemodul 100 abgeschiedenem Öl ausgebildeten Ölrücklaufkanal 230 des Leitungsmoduls 200 verbunden zu werden.
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Das in den 1 bis 6 dargestellte Leitungsmoul 200 weist drei Fluidkanäle auf, nämlich einen Rohkanal 210, einen Reinkanal 220 und einen Rückführkanal 230. Der Rohkanal 210 des Leitungsmoduls 200 stellt eine direkte Verbindung zwischen einem rohseitigen Kanal des Abscheidemoduls 100 und einem Rohgas führenden Kanal der Brennkraftmaschine her. Der Reinkanal 220 des Leitungsmoduls 200 stellt eine direkte Verbindung zwischen einem reinseitigen Kanal des Abscheidemoduls 100 und einem Reingas führenden Kanal der Brennkraftmaschine her. Der Rückführkanal 230 des Leitungsmoduls 200 stellt eine direkte Verbindung zwischen einem abgeschiedene Flüssigkeit, insbesondere abgeschiedenes Öl, führenden Kanal des Abscheidemoduls 100 und einem Flüssigkeit, insbesondere Öl, führenden Kanal der Brennkraftmaschine her.
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Das Leitungsmodul weist bevorzugt zwei Verbindungsflansche 240 zur Verbindung mit einem Verbindungsflansch 240 eines weiteren Leitungsmoduls 200 auf. Diese sind bevorzugt zueinander parallel und/oder senkrecht zu den Kanälen 210, 220, 230 und/oder senkrecht zum Anschlussflansch 202 angeordnet. Dabei sind bevorzugt die Kanäle 210, 220, 230 zu den Verbindungsflanschen 240 beidseitig offen, so dass durch die Verbindung zweier Leitungsmodule 200 an den Verbindungsflanschen 240 die jeweiligen Kanäle 210, 220, 230 der Leitungsmodule 200 so verbunden werden können, dass jeweils durchgehende, gerade Kanäle 210, 220, 230 mit fortlaufend konstantem Querschnitt gebildet werden können. Durch Aneinanderreihen mehrerer Leitungsmodule 200, auf welchen jeweils mindestens ein Abscheidemodul 100 montiert ist, können auf einfache Weise auf sehr kompaktem Bauraum modular verschiedene Abscheideleistungen realisiert werden.
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Das in den
2 und
3 der Druckschrift
DE 44 29 822 A1 gezeigte Leitungsmodul weist dagegen fünf Fluidkanäle auf, nämlich zwei den Einströmöffnungen
23,
30 (Bezugszeichen beziehen sich auf die
DE 44 29 822 A1 ) zugeordnete und und zum Führen von Rohgas bzw. von Reingas ausgebildete Kanäle, zwei den Abströmöffnungen
31,
32 zugeordnete und zum Führen von Rohgas bzw. von Reingas ausgebildete Kanäle sowie einen zum Führen von abgeschiedenen Öl ausgebildeten Ringkanal
48. Im Vergleich zum in der
DE 44 29 822 A1 offenbarten Stand der Technik ist das in
1 bis
6 gezeigte Leitungsmodul
200 also viel kompakter aufgebaut.
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Die Gehäuseöffnungen 12, 14, 16 sind durch vom Gehäuseboden 6 gebildete Wände umgeben und voneinander getrennt.
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Um die korrespondierenden Gehäuseöffnungen 12, 14, 16 gasdicht mit den geometrisch parallel angeordneten Kanälen 210, 220, 230 des Leitungsmoduls 200 zu verbinden, ist zwischen dem Gehäuse 10 des Abscheidemoduls 100 und dem Leitungsmodul 200, insbesondere an einem dem Leitungsmodul 200 zugewandten Bereich der die Gehäuseöffnungen 12, 14, 16 umgebenden Wände, jeweils ein Dichtelement 50 angeordnet.
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Das Leitungsmodul weist bevorzugt einen eben ausgebildeten und parallel zu den drei Kanälen 210, 220, 230 angeordneten Anschlussflansch 202 zum Anschluss des Abscheidemoduls 100 auf. Das Dichtelement liegt dabei bevorzugt an diesem dichtend an und wird zwischen Abscheidemodul 100 und Leitungsmodul verspannt.
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Zur fluidischen Verbindung weist das Leitungsmodul bevorzugt am Anschlussflansch jeweils eine Verbindungsöffnung 212, 214, 216 zur Verbindung der Kanäle 210, 220, 230 mit den Öffnungen 12, 14, 16 eines Abscheidemoduls 100 auf. Dabei werden verbunden die Öffnung 12 mit dem Kanal 210 über die Verbindungsöffnung 212, die Öffnung 14 mit dem Kanal 220 über die Verbindungsöffnung 214 und die Öffnung 16 mit dem Kanal 230 über die Verbindungsöffnung 216.
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Wie in den 3 bis 5 gezeigt, können die Wandungen der Gehäuseöffnungen 12, 14, 16 zum Abdichten der Verbindung zwischen den korrespondierenden Öffnungen 12, 14, 16 des Gehäuses 10 des Abscheidemoduls 100 und den geometrisch parallel angeordneten Kanälen 210, 220, 230 des Leitungsmoduls 200 an ihrem dem Leitungsmodul 200 zugewandten Bereich eine in einer Nut aufgenommene Profildichtung 50 aufweisen. Diese Profildichtung kann als Lebensdauerbauteil ausgebildet sein.
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Die Strömungsrichtung des Gasstroms ist in 4 mittels Pfeilen markiert.
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Im Bereich der Rohgasöffnung 12 ist ein zum Umlenken des Gasstroms ausgebildetes Umlenkelement 13 angeordnet. Das in 4 gezeigte Umlenkelement 13 ist eine schräg oder senkrecht zum Gasstrom angeordnete Prallplatte. Diese Prallplatte 13 bewirkt, dass das zugeführte Rohgas wie durch ein Labyrinth geführt wird. Die im Bereich der Eintrittsöffnung 12 für Rohgas angeordnete Prallplatte 13 dient als Vorabscheider.
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Das der Rohgasöffnung 12 zugeführte Rohgas strömt nach dem Durchtreten der Rohgasöffnung 12 in einen hohlen Innenraum 23 des Filtermediums 22 und durchströmt anschließend das Filtermedium 22 von innen nach außen.
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Das Abscheidemodul 100 hat ein im Gehäuse 10 aufgenommenes, insbesondere im Bereich der Mantelfläche des Abscheidemodul 100 angeordnetes, und zur Regelung des in der Entlüftungsvorrichtung 300 herrschenden Drucks, insbesondere zur Begrenzung des im K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System anliegenden Unterdrucks, ausgebildetes Druckregelventil 60 mit einem Ventilschließkörper 62, der mit einem Ventilsitz 66 zusammenwirkt. Des Weiteren hat das Druckregelventil 60 eine Rückstellfeder 64, die auf den Ventilschließkörper 62 in vom Ventilsitz 66 abgewandter Richtung wirkt. Der Ventilsitz 66 des Druckregelventils 60 ist durch eine Seitenwand des Gehäuses 10 des Abscheidemoduls 100 gebildet.
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Nach dem Durchströmen des Filtermediums 22 durchströmt das abgeschiedene Reingas das Druckregelventil 60 und anschließend tritt das Reingas durch die Reingasöffnung 14 aus dem Abscheidemodul aus und direkt in den Reinkanal 220 des zugeordneten Leitungsmoduls ein.
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Das Druckregelventil 60 ist derart ausgebildet, dass auf eine Seite des Ventilschließkörpers 62 und bevorzugt der diesen tragenden Membran der Umgebungsdruck wirkt. Auf der anderen Seite wirkt innerhalb des Ventilsitzes 66 der im Reinkanal 220 herrschende Absaugdruck und außerhalb des Ventilsitzes der Kurbelgehäusedruck. Zusätzlich wirkt die Kraft der Feder 64 auf den Ventilschließkörper 62.
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Das Abscheidemodul 100 ist derart ausgebildet, dass an der Rohgasöffnung 12 des Gehäuses der im Kurbelgehäuse herrschende Druck anliegt und an der Reingasöffnung 14 des Gehäuses 10 der Absaugdruck anliegt.
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Die den Ventilschließkörper
62 mit einer Federkraft beaufschlagende Rückstellfeder
64 des Druckregelventils
60 ist im Bereich des Absaugdrucks, insbesondere im Bereich des Gasauslasses des Druckregelventils, angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass im Vergleich zum, Beispielsweise in der Druckschrift
WO 2005 088 417 A1 offenbartem Stand der Technik, bei dem die Rückstellfeder im Bereich des Kurbelgehäusedrucks angeordnet ist, Bauraum gespart wird.
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In den 1 bis 6 ist somit ein kompakt ausgebildetes modulares K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System 300 gezeigt, das mehrere aus je einem Abscheidemodul 100 und einem Leitungsmodul gebildete Einheiten aufweist. Die Anzahl der aus Abscheidemodul 100 und Leitungsmodul gebildeten Einheiten des K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-Systems 300 ist beliebig variierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 4
- erste Deckfläche, insbesondere Deckel, des Gehäuses 10
- 6
- weitere Deckfläche, insbesondere Boden, des Gehäuses 10
- 8
- Mantelfläche des Gehäuses 10
- 10
- Gehäuse des Ölabscheiders 100
- 12
- erste Öffnung, insbesondere Rohgasöffnung, des Gehäuses 10 des Ölabscheiders 100
- 13
- Umlenkelement, insbesondere Prallplatte
- 14
- zweite Öffnung, insbesondere Reingasöffnung, des Gehäuses 10 des Ölabscheiders 100
- 16
- dritte Öffnung, insbesondere Ölrückführöffnung, des Gehäuses 10 des Ölabscheiders 100
- 20
- Abscheideelement, insbesondere Ölabscheideelement oder Luftentölelement
- 22
- ringförmiges Filtermedium, insbesondere Koaleszenz-Filterelement, Faltenbalg oder gewickeltes Filterelement, etwa aus Glasfaser oder aus Vlies
- 23
- hohler Innenraum des Filtermediums 22
- 24
- Stützrohr, insbesondere Mittelrohr, zum Stützen des ringförmigen Filtermediums 22
- 26
- Abdeckelement, insbesondere Endscheibe, zum Abdecken eines axialen Endbereichs, insbesondere eines Stirnbereichs oder einer Deckfläche, des Filtermediums 22
- 27
- zwischen Filtermedium-Abdeckelement 26 und Mantelfläche 8 des Gehäuses 10 verpresstes Dichtelement
- 28
- zweites oder weiteres Abdeckelement, insbesondere zweite oder weitere Endscheibe, zum Abdecken eines weiteren axialen Endbereichs, insbesondere eines weiteren Stirnbereichs oder einer weiteren Deckfläche, des Filtermediums 22
- 50
- am dem Leitungsmodul 200 zugewandten Bereich des Abscheidemoduls 100 angeordnetes und zum Abdichten der Verbindung zwischen dem Abscheidemodul 100 und dem Leitungsmodul 200 ausgebildetes Dichtelement, insbesondere Profildichtung
- 60
- Druckregelventil
- 62
- Ventilschließkörper, insbesondere Regelzapfen, des Druckregelventils 60
- 64
- Rückstellfeder des Druckregelventils 60
- 66
- Ventilsitz des Druckregelventils
- 100
- Abscheidemodul, insbesondere Ölabscheider
- 200
- Leitungsmodul, insbesondere zum direkten oder indirekten Anschließen des Abscheidemoduls 100 an eine Komponente einer Maschine ausgebildetes Anschlusselement oder ausgebildeter Anschlusskopf, beispielsweise zum Aufnehmen des Abscheidemoduls 100 ausgebildeter Aufnahmeflansch oder ausgebildetes Sockelmodul, insbesondere als integraler Bestandteil eines Teils einer Brennkraftmaschine ausgebildet, beispielsweise sind die Kanäle ausgebildet in einem Kurbelgehäuse, einem Motorblock, einer Ölwanne, einem Zylinderkopf oder einem Zylinderkopfdeckel
- 202
- Anschlussflansch, insbesondere Anschlussflanschebene, zum Anschluss des Abscheidemoduls 100
- 210
- erster Kanal des Leitungsmoduls 200, insbesondere Rohkanal, beispielsweise Rohluftzuleitung
- 212
- erste Verbindungsöffnung des Leitungsmoduls 200, zur Verbindung des ersten Kanals 210 mit der ersten Öffnung 12
- 214
- zweite Verbindungsöffnung des Leitungsmoduls 200, zur Verbindung des zweiten Kanals 220 mit der zweiten Öffnung 14
- 216
- dritte Verbindungsöffnung des Leitungsmoduls 200, zur Verbindung des dritten Kanals 230 mit der dritten Öffnung 16
- 220
- zweiter Kanal des Leitungsmoduls 200, insbesondere Reinkanal, beispielsweise Reinluftzuleitung oder Reinluftableitung
- 230
- dritter Kanal des Leitungsmoduls 200, insbesondere Rücklaufkanal, beispielsweise Ölrücklaufkanal
- 240
- Verbindungsflansch, insbesondere Verbindungsflanschebene, zur Verbindung mit einem Verbindungsflansch eines weiteren Leitungsmoduls 200, insbesondere senkrecht zu Anschlussflansch 202 und Kanälen 210, 220, 230
- 300
- Entlüftungsvorrichtung, insbesondere Vorrichtung zum Abscheiden von Öl aus einem Öl-Luftgemisch oder aus einem Aerosol, beispielsweise K[urbel]G[ehäuse]E[ntlüftungs]-System
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1718392 B1 [0004]
- EP 1967251 B1 [0005]
- DE 4429822 A1 [0006, 0006, 0006, 0007, 0007, 0007, 0008, 0008, 0008, 0008, 0008, 0049, 0051, 0067, 0067, 0067]
- WO 2005088417 A1 [0080]
