DE102018124652B4

DE102018124652B4 - Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom, Partikelabscheider und Kurbelgehäuseentlüftungssystem

Info

Publication number: DE102018124652B4
Application number: DE102018124652.8A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Fenske; Marcus Rüttger; Martin Klingelhöfer
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-10-06
Also published as: CN111005787A; DE102018124652A1; CN111005787B; US20200109649A1; US10982577B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln, wie Ölpartikeln, aus einem Gasstrom, vorzugsweise aus einem Blow-By-Gas einer Kurbelgehäuseentlüftung, in einem Verbrennungsmotor, umfassend einen eine Strömungsdurchtrittsöffnung begrenzenden Ventilsitz und ein bewegbares Ventilglied, das zwischen einer Schließposition, in der das Ventilglied in einen Anschlagkontakt mit dem Ventilsitz gebracht ist, wobei der Anschlagkontakt eine axiale Anschlagstelle festlegt, und wenigstens einer Öffnungsposition verlagerbar ist, in der das Ventilglied von der axialen Anschlagstelle in eine axiale Stellrichtung bewegt ist, und gasströmungsaufwärtig einen rotationsförmigen Napf aufweist, wobei ein Grund des Napfes entgegen der axialen Stellrichtung axial um wenigstens 5 mm, insbesondere um wenigstens 10 mm, vorzugsweise um wenigstens 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % der Ventilgliedlängserstreckung, an der Anschlagstelle vorbei vorsteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln, insbesondere Ölpartikeln, aus einem Gasstrom, vorzugsweise aus einem Blow-By-Gas einer Kurbelgehäuseentlüftung, in einem Verbrennungsmotor, einen Partikelabscheider und ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem.
Generell sind Abscheider, insbesondere Ölabscheider, im Stand der Technik bekannt. Es existieren im Allgemeinen zwei Gattungen von Abscheidern, nämlich aktive Abscheider und passive Abscheider. Aktive Abscheider kennzeichnen sich dadurch, dass zusätzliche Energie aufgewendet wird, mit welcher die Partikel, insbesondere Ölpartikel, beaufschlagt werden, um eine erhöhte Effizienz bei der Abscheidung zu erzielen. Beispielsweise ist ein Elektro-Abscheidungssystem bekannt, bei dem Partikel elektrisch aufgeladen werden, sodass diese von einer gegenpoligen Oberfläche angezogen und anschließend abgeschieden werden können. Bei passiven Abscheidern wird keine zusätzliche Energie in das System eingebracht. Beispielsweise nutzen passive Abscheider die kinetische Energie der Gasströmung. Die Partikel werden dabei beispielsweise durch ein Labyrinth oder einen Zyklon geleitet und somit durch die Massenträgheit der Partikel von der Gasströmung separierbar, wodurch die Partikel aus dem Gasstrom abgeführt werden können, welcher dann bereinigt ist. Insbesondere bei Ölabscheidern werden die Ölpartikel in den Ölkreislauf zurückgeführt und der gereinigte Gasstrom in die Ansaugluft des Verbrennungsmotors zurückgeführt.
Aus DE 10 2008 044 857 A1 geht beispielsweise eine Ölabscheidevorrichtung hervor. Dabei wird ein an einem Gehäuse des Abscheiders federvorgespannter Umlenkregler durch den Gasstrom angeströmt. Der Umlenkregler ist von einer Prallwand umgeben.
Der Volumenstrom drückt den Umlenkregler gegen die Federkraft der Druckfeder, sodass zwischen dem Umlenkregler und der Prallwand ein Ringspalt entsteht, durch den der Volumenstrom hindurch gelangen kann und wodurch eine Ölabscheidefunktion bereitgestellt ist. Bei diesem konstruktiven Aufbau hat sich allerdings als nachteilig erweisen, dass der zur Verfügung stehende Federweg begrenzt ist, ohne die Gesamtaxialabmessung des Ölabscheiders deutlich zu erhöhen. Durch den begrenzten Federweg lässt sich folglich nur ein gewisses Maß für das Ansprechverhalten und grundsätzlich für die Einstellung des Ölabscheiderventils erzielen.
DE 20 2005 009 990 U1 offenbart eine Vorrichtung zum Abscheiden von Ölteilchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine. DE 10 2010 029 322 A1 betrifft ein Druckbegrenzungsventil einer Vorrichtung zum Entlüften des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung mit einem solchen Druckbegrenzungsventil.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu verbessern, insbesondere eine Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom, einen Partikelabscheider und ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem bereitzustellen, bei dem das Ansprechverhalten und die Einstellbarkeit, insbesondere Feineinstellung, in Bezug auf den durchströmenden Gasstrom optimiert werden kann, insbesondere ohne die Axialabmessung der Einrichtung, des Partikelabscheiders und des Kurbelgehäuseentlüftungssystems zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1, 8, 15 und 16 gelöst.
Erfindungsgemäß umfasst eine Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln, wie Ölpartikeln, aus einem Gasstrom, vorzugsweise aus einem Blow-By-Gas einer Kurbelgehäuseentlüftung, in einem Verbrennungsmotor einen eine Strömungsdurchtrittsöffnung begrenzenden Ventilsitz und ein bewegbares Ventilglied, das zwischen einer Schließposition, in der das Ventilglied in einen Anschlagkontakt mit dem Ventilsitz gebracht ist, wobei der Anschlagkontakt eine axiale Anschlagstelle festlegt, und wenigstens einer Öffnungsposition verlagerbar ist, in der das Ventilglied von der axialen Anschlagstelle in eine axiale Stellrichtung bewegt ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln wird folgend auch als Abscheideeinrichtung bezeichnet. Die zur Stellrichtung entgegengesetzte Axialrichtung wird als Schließrichtung bezeichnet, während senkrecht zur Stellrichtung orientierte Richtungen als Radialrichtung bezeichnet werden.
Bei dem bevorzugten Einsatzgebiet, nämlich in einer Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors, kann der Gasstrom unter anderem Sauerstoff, weitere Luftbestandteile, unverbrannte Brennstoffe, Verbrennungsgase und Öl umfassen. Die bevorzugt abzuscheidenden Partikel sind Ölpartikel, die insbesondere über eine Rücldaufleitung an einen Bestimmungsort, wie zum Beispiel ein Kurbelgehäuse, zurückgeführt werden. Je nach Anwendungsgebiet können mit der vorliegenden Erfindung auch andere Partikel in unterschiedlichen Aggregatszuständen abgeschieden werden. So können Partikel im Sinne der vorliegenden Erfindung einen festen oder flüssigen Aggregatzustand aufweisen und neben Öl auch Stoffe, wie zum Beispiel Wasser oder Rußpartikel, sein. Auch das Einsatzgebiet ist nicht zwingend auf Verbrennungsmotoren beschränkt. Die Abscheideeinrichtung kann beispielsweise auch für die Wasserabscheidung in Brennstoffzellensystemen eingesetzt werden.
Der Ventilsitz begrenzt insbesondere eine Strömungsdurchtrittsöffnung, über welche die Abscheideeinrichtung fluidal mit einer Gasstromquelle, wie zum Beispiel einem Kurbelgehäuse, verbunden ist. Es sei Idar, dass unter dem Begriff Gasstromquelle lediglich gemeint ist, dass der Gasstrom von dem entsprechenden Bauteil hin zur Abscheideeinrichtung strömt, dieser jedoch nicht in der Gasstromquelle entstanden sein muss.
In der Schließstellung ist der Gasstrom durch die Abscheideeinrichtung in der Schließposition nicht zwangsläufig unterbrochen. Wie weiter unten beschrieben wird, kann durch Konturierung einer Anschlagkontaktfläche des Ventilglieds und/oder des Ventilsitzes und/oder durch in das Ventilglied und/oder den Ventilsitz eingebrachte Leckageelemente, wie Leckagevorsprünge oder Leckagevertiefungen, ein Fluiddurchtritt in der Schließposition zugelassen sein. Die Schließposition und die Öffnungsposition unterscheiden sich insbesondere dadurch, dass eine Durchtrittsöffnung zwischen Ventilglied und Ventilsitz, durch welche der Gasstrom einen Strömungsraum zwischen Ventilsitz und Ventilglied stromabwärts verlässt, in der Öffnungsposition größer ist als in der Schließposition. Insbesondere kann die Durchtrittsöffnung für den Gasstrom zwischen Öffnungsposition und Schließposition variabel eingestellt werden. Insbesondere bei der Verlagerung des Ventilglieds aus der Schließposition in eine Öffnungsposition wird zwischen einer Anschlagkontaktfläche des Ventilsitzes und einer Anschlagkontaktfläche des Ventilglieds die Durchtrittsöffnung gebildet, durch welche der Gasstrom den Strömungsraum zwischen Ventilsitz und Ventilglied stromabwärts verlässt. Die Strömungsdurchtrittsöffnung erstreckt sich vorzugsweise in Umfangsrichtung rotationsförmig, insbesondere ringförmig um eine Rotationsachse, vorzugsweise eine Rotationssymmetrieachse, und in Stellrichtung. Vorzugsweise entspricht die Axialerstreckung der insbesondere zylinderförmigen Durchtrittsöffnung der Verlagerung des Ventilglieds aus der Schließposition in Stellrichtung.
Insbesondere ist der Strömungsraum zwischen Ventilglied und Ventilsitz als Spalt, vorzugsweise als kragenförmiger Spalt, besonders bevorzugt als rotationssymmetrischer kragenförmiger Spalt, ausgebildet. Beim Durchströmen des Strömungsraums zwischen Ventilsitz und Ventilglied werden Partikel an den raumbegrenzenden Strömungsleitflächen des Ventilsitzes und/oder des Ventilgliedes abgeschieden. Vorzugsweise kann der Strömungsraum durch Verlagerung des Stellgliedes in Stellrichtung vergrößert werden, wobei insbesondere der Abstand zwischen den Strömungsleitflächen bei Verlagerung des Ventilglieds in Stellrichtung wenigstens teilweise zunimmt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Ventilglied gasstromaufwärtig einen rotationsförmigen Napf auf. Der rotationsförmige Napf umfasst insbesondere einen Napfgrund, der den Napf vorzugsweise in Schließrichtung begrenzt und insbesondere einen Mantel, der den Napf vorzugsweise in Radialrichtung begrenzt. In Stellrichtung ist der Napf vorzugsweise offen. Insbesondere umschließt der Napf einen in Stellrichtung offenen Raum. Der Raum kann verschiedene Formen annehmen. Beispielsweise kann er trichterförmig, zylinderförmig, pyramidenförmig oder als eine Kombination dieser Formen ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist es, dass der durch den Napf umschlossene Raum an seinem axialen Ende in Schließrichtung durch eine sich in Radialrichtung erstreckende Fläche, insbesondere eine scheibenförmige Fläche, des Napfes, insbesondere des Napfgrundes, begrenzt ist.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung steht der Napfgrund entgegen der axialen Stellrichtung axial um wenigstens 5 mm, insbesondere um wenigstens 10 mm, vorzugsweise um wenigstens 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % der Ventilgliedlängserstreckung, an der Anschlagstelle vorbei vor. Als Napfgrund wird insbesondere die Fläche des Napfes bezeichnet, die den Napf in Schließrichtung begrenzt und der Stellrichtung zugewandt ist. Vorzugsweise steht ferner das axiale Ende des Ventilsitzes, insbesondere des Hohlkörpers, besonders bevorzugt des trichterförmigen Abschnitts des Ventilsitzes, entgegen der axialen Stellrichtung axial an der Anschlagstelle vorbei vor, insbesondere um wenigstens 10 mm, vorzugsweise um wenigstens 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % der Ventilgliedlängserstreckung. Besonders bevorzugt wird das axiale Ende des Ventilgliedes in Schließrichtung durch den Napf gebildet Alternativ oder zusätzlich ist die Strömungsdurchtrittsöffnung an dem axialen Ende des Ventilsitzes in Schließrichtung ausgebildet. Insbesondere ist die Strömungsdurchtrittsöffnung durch einen sich in Schließrichtung verjüngenden, vorzugsweise rotationsförmigen, Abschnitt des Ventilsitzes begrenzt. Besonders bevorzugt ist die Strömungsdurchtrittsöffnung in Schließrichtung von der Anschlagstelle beabstandet, insbesondere um wenigstens 10 mm, vorzugsweise um wenigstens 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % der Ventilgliedlängserstreckung.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird an dem Napfgrund eine Feder abgestützt, die eine Verlagerung in die Schließstellung veranlasst. Vorzugsweise ist die Feder zwischen dem Napfgrund und einer in Stellrichtung von dem Napfgrund beabstandeten, vorzugsweise dem Ventilsitz gegenüberliegenden, Wandung vorgespannt. Die Feder ist insbesondere derart vorgespannt, dass sie in Schließstellung eine Schließkraft auf das Ventilglied ausübt, sodass das Ventilglied erst bei Überwindung der Schließkraft in Stellrichtung bewegt werden kann. Insbesondere ist der Napfgrund scheibenförmig ausgebildet und/oder weist der Napf einen sich von dem Napfgrund in Stellrichtung erstreckenden Mantel auf. Alternativ oder zusätzlich umfasst der Napf einen sich insbesondere mittig von dem Napfgrund in Stellrichtung erstreckenden Führungszapfen zum Führen der Feder und/oder des Ventilglieds auf. Vorzugsweise wird die Feder über den Führungszapfen gestülpt, sodass diese in Stellrichtung und in Schließrichtung durch den Führungszapfen geführt ist. Unter Führung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zu verstehen, dass die Bewegung des geführten Teils, in wenigstens eine von der geführten Richtung abweichende Richtung wenigstens beschränkt ist und/oder eine Zentrierung des Teils entlang einer Rotationssymmetrieachse des führenden Teils oder des geführten Teils erfolgt.
Eine Führung des Ventilglieds durch den Führungszapfen kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass der Führungszapfen sich durch eine Durchtrittsöffnung des Gehäuses erstreckt, an dem sich die Feder in Stellrichtung abstützt, sodass insbesondere eine Relativbewegung des Ventilglieds in einer zur Stellrichtung oder Schließrichtung abweichenden Richtung durch die radiale Begrenzung der Durchtrittsöffnung zumindest eingeschränkt ist. Insbesondere ist zwischen dem Führungszapfen und dem Mantel ein sich vorzugsweise in Stellrichtung vergrößernder Ringraum ausgebildet. Insbesondere wird der Ringraum außenumfänglich durch den Mantel des Napfes und innenumfänglich durch den Führungszapfen begrenzt. Ferner ist der Ringraum vorzugsweise in Schließrichtung durch den Napfgrund begrenzt und in Stellrichtung offen. Der Napfgrund dient vorzugsweise als Abstützstelle der Feder, sodass insbesondere die sich zwischen Mantel und Führungszapfen erstreckende, in Stellrichtung gerichtete Radialfläche des Napfgrundes als Ringfläche ausgebildet ist, deren Außendurchmesser wenigstens dem Außendurchmesser der zu verwendenden Feder, insbesondere Spiralfeder, entspricht. Der Ringraum dient insbesondere der Aufnahme der Feder.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bildet der Ventilsitz einen rotationssymmetrischen, insbesondere komplementär zu dem Napf geformten, Hohlkörper. Insbesondere verjüngt sich der Hohlkörper in einer zur Stellrichtung entgegengesetzten Schließrichtung, wobei insbesondere der Napf teleskopartig in den Hohlkörper in Stell- und Schließposition verschiebbar ist. Alternativ oder zusätzlich führt der Hohlkörper das Ventilglied bei Verlagerung in Stell-und Schließrichtung und/oder begrenzt der Hohlkörper die Strömungsdurchtrittsöffnung. Vorzugsweise erstreckt sich der Hohlkörper und/oder der Mantel des Napfes in Schließrichtung zunächst im Wesentlichen zylinderförmigen und verjüngt sich anschließend insbesondere trichterförmig in Radialrichtung. Insbesondere bilden die radial außenseitigen Flächen des Napfes, insbesondere des Mantels, und die radial innenseitigen Flächen des Ventilglieds, insbesondere des Hohlkörper, Strömungsleitflächen aus an denen der partikelbeladene Gasstrom zwischen Ventilglied und Ventilsitz entlang strömt. Besonders bevorzugt sind der zylinderförmige Abschnitt und/oder der Verjüngungsabschnitt des Hohlkörpers und des Mantels derart formkomplementär zueinander ausgebildet, dass, in Schließposition, ein Spalt zwischen Mantel und Hohlkörper mit im Wesentlichen konstanter Spaltbreite gebildet ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Spalt zwischen Mantel und Hohlkörper in Schließrichtung zunächst im Wesentlichen zylinderförmig und verjüngt sich anschließend insbesondere trichterförmig in Radialrichtung. Die Spaltbreite zwischen Mantel und Hohlkörper wird insbesondere durch Verlagerung des Ventilglieds in Stellrichtung vergrößert. Bei Verlagerung des Ventilglieds in Stell- und Schließrichtung fährt dieses insbesondere teleskopartig in den Hohlkörper ein und aus. Je nach Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann die Spaltbreite in Schließposition vergrößert oder verkleinert werden. Mit kleiner werdender Spaltbreite steigt der Strömungswiderstand, der dem Gasstrom beim durchströmen entgegensteht und umgekehrt. Durch Verldeinerung der Spaltbreite kann insbesondere die Führungsfunktion, die der Ventilsitz gegenüber dem Ventilglied aufweist vergrößert werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Spaltbreite zwischen Hohlkörper und Mantel minimiert, insbesondere eliminiert. Dabei ist vorzugsweise wenigstens ein Leitvorsprung und/oder eine Leitvertiefung in den Mantel des Napfes und/oder in den Hohlkörper des Ventilsitzes eingebracht, um einerseits, im geschlossenen Zustand, einen Berührkontakt zwischen Mantel und Hohlkörper herzustellen oder die Spaltbreite zumindest deutlich zu reduzieren und gleichzeitig eine Durchströmung entlang der Strömungsleitflächen zu gewährleisten.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Ventilglied einen in den Napf mündenden Kragen auf, der einen in einer zur Stellrichtung entgegengesetzten Schließrichtung offenen Ringraum mit dem Napf begrenzt. Der Ventilgliedkragen mündet insbesondere in das axiale Ende des Napfes in Stellrichtung. Der Ventilgliedkragen umfasst vorzugsweise einen im Wesentlichen ringförmigen Abschnitt, der sich, insbesondere von dem axialen Ende des Napfes in Stellrichtung, in Radialrichtung erstreckt. Ferner umfasst der Ventilgliedkragen insbesondere einen sich im Wesentlichen in Schließrichtung erstreckenden Hohlzylinder, der sich, insbesondere von der Außenseite des ringförmigen Abschnitts in Radialrichtung, in Schließrichtung erstreckt. Vorzugsweise erstreckt sich der zylinderförmige Abschnitt des Ventilgliedkragens im Wesentlichen parallel zu dem Napf, insbesondere zu dem Mantel des Napfes. Insbesondere begrenzen der zylinderförmige Abschnitt des Ventilgliedkragens und der Napf einen Ringraum, der in Stellrichtung durch den ringförmigen Abschnitt des Ventilgliedkragens begrenzt ist und in Schließrichtung offen ist.
In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Ventilsitz einen, insbesondere in den Hohlkörper mündenden, Kragen auf, der insbesondere in den Ringraum zwischen Napf und Ventilgliedkragen ragt, wobei der Ventilsitzkragen vorzugsweise einen in Schließrichtung offenen Ringraum begrenzt, insbesondere einen in Schließrichtung offenen Ringraum mit dem Hohlkörper des Ventilsitzes begrenzt. Vorzugsweise mündet der Ventilsitzkragen in das Ende des Hohlkörpers des Ventilsitzes, insbesondere des zylinderförmigen Abschnitts des Ventilsitzes, in Stellrichtung. Der Ventilsitzkragen umfasst vorzugsweise einen ringförmigen, insbesondere in Stellrichtung konkav gekrümmten, Abschnitt, der sich, von dem Ende des Ventilsitzes, insbesondere des Hohlkörpers, in Stellrichtung, in Radialrichtung erstreckt. Ferner umfasst der Ventilsitzkragen insbesondere einen sich im Wesentlichen in Schließrichtung erstreckenden zylinderförmigen Abschnitt, der sich, insbesondere von dem Ende des ringförmigen Abschnitts des Ventilsitzkragens in Radialrichtung, in Schließrichtung erstreckt. Vorzugsweise begrenzen der zylinderförmige Abschnitt des Ventilsitzkragens und der Hohlkörper des Ventilsitzes einen, in Schließrichtung offenen Ringraum in Radialrichtung, wobei insbesondere der ringförmige Abschnitt des Ventilsitzkragens den Ringraum in Stellrichtung begrenzt. Besonders bevorzugt umgreift bzw. überstülpt das Ventilglied, insbesondere der Napf und der Ventilgliedkragen, in Schließposition den Ventilsitz, insbesondere den Hohlkörper und den Kragen des Ventilsitzes.
In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die axiale Anschlagstelle durch einen sich in einer zur Stellrichtung senkrecht orientierten Radialrichtung erstreckenden Radialsteg, insbesondere in den der Ventilsitzkragen mündet, gebildet, wobei insbesondere der Ventilsitzkragen, der Radialsteg und ein sich von dem Radialsteg in Stellrichtung erstreckender Axialsteg einen in Stellrichtung offenen Ringspalt begrenzen, wobei insbesondere der Ringspalt das Ventilglied bei Verlagerung in Stell- und Schließrichtung führt. Vorzugsweise ist der Radialsteg ringförmig ausgebildet, wobei der Radialsteg und das Ventilglied im Wesentlichen eine identische Rotationssymmetrieachse aufweisen. Besonders bevorzugt ist der Innendurchmesser des Radialstegs etwas kleiner als der Innendurchmesser des zylinderförmigen Abschnitts des Ventilgliedkragens und/oder der Außendurchmesser des Radialstegs etwas größer als der Außendurchmesser des zylinderförmigen Abschnitts des Ventilgliedkragens. Unter etwas größer sind insbesondere wenigstens 1 mm, 2 mm, 3 mm, 5 mm oder 10 mm und/oder höchstens 10 mm, 15 mm, 20 mm oder 30 mm größer gemeint. Vorzugsweise bildet die in Stellrichtung gerichtete Fläche des Radialstegs die Anschlagkontaktfläche des Ventilsitzes und/oder das Ende des zylinderförmigen Abschnitts des Ventilgliedkragens in Schließrichtung die Anschlagkontaktfläche des Ventilglieds. In Schließposition wird die Anschlagstelle insbesondere zwischen der Anschlagkontaktfläche des Ventilglieds und der Anschlagkontaktfläche des Ventilsitzes gebildet. Vorzugsweise weitet der in Stellrichtung offene Ringspalt zwischen Ventilsitzkragen, Radialsteg und Axialsteg sich in Stellrichtung, sodass, insbesondere beim Verlagern des Ventilglieds aus einer Öffnungsposition in die Schließposition, das Risiko eines Verkantens des Ventilglieds reduziert wird und/oder das Ventilglied bei fortgesetzter Verlagerung in Schließstellung zu einer Rotationssymmetrieachse des Ventilglieds oder des Ventilsitzes zentriert wird.
In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in dem Ventilglied, vorzugsweise in dem Napf, besonders bevorzugt in dem Napfgrund, wenigstens eine Leckageöffnung angeordnet, durch die Fluidrücklauf, wie Drainage, insbesondere von abgeschiedenen Partikeln, entgegen der Stellrichtung und/oder Fluiddurchtritt in der Schließstellung zugelassen ist. Insbesondere aufgrund der napfförmigen Ausgestaltung des Ventilgliedes birgt die Anordnung von wenigstens einer Leckageöffnung in dem Napfgrund den Vorteil, dass die radiale Innenwandung des Napfes als Strömungsleitfläche für Gasströme fungiert, die durch die Leckageöffnung in den Napf gelangen. Insbesondere bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem Führungszapfen, der sich insbesondere vom Napfgrund in Stellrichtung erstreckt, stellt der Führungszapfen zusätzliche Strömungsleitflächen für die Abscheidung von Partikeln bereit. Ferner bietet die Anordnung von wenigstens einer Leckageöffnung in dem Napf, insbesondere in dem Napfgrund, den Vorteil, dass abgeschiedene Partikel aufgrund der Napfform zumindest teilweise in Richtung Napfgrund strömen, von wo sie durch die wenigstens eine Leckageöffnung abgeführt werden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, umfasst die Abscheideeinrichtung eine Feder, vorzugsweise eine Schraubenfeder, die sich an dem Ventilglied abstützt und ein Verlagern des Ventilglieds in die Schließposition veranlasst. Die Stelle, an der die Feder sich an dem Ventilglied abstützt, wird folgend als Abstützstelle bezeichnet. Die Veranlassung der Verlagerung des Ventilglieds in die Schließposition kann insbesondere durch Vorspannung der Feder zwischen dem Ventilglied und einer der Abstützstelle des Ventilglieds gegenüberliegenden Gehäusewandung, wie der eines Deckels, erzielt werden. Durch die dadurch entstehende Vorspannkraft wird das Ventilglied insbesondere so lange in Schließposition gehalten, bis der Fluiddruck des Gasstroms ausreicht, um die Vorspannkraft zu überwinden. Gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung steht die Abstützstelle der Feder an dem Ventilglied in der Schließposition des Ventilglieds entgegen der axialen Stellrichtung axial an der Anschlagstelle vorbei vor. Gegenüber konventionellen Ventilgliedern, bei denen die Abstützstelle der Feder in Stellrichtung an der Anschlagstelle vorbei vorsteht, kann so die Axialerstreckung des für die Feder erforderlichen Bauraums in Stellrichtung reduziert werden. Vorzugsweise steht das axiale Ende des Ventilsitzes, insbesondere des Hohlkörpers, besonders bevorzugt des trichterförmigen Abschnitts des Ventilsitzes, entgegen der axialen Stellrichtung axial an der Anschlagstelle vorbei vor, insbesondere um wenigstens 10 mm, vorzugsweise um wenigstens 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % der Ventilgliedlängserstreckung. Alternativ oder zusätzlich ist die Strömungsdurchtrittsöffnung an dem axialen Ende des Ventilsitzes in Schließrichtung ausgebildet. Insbesondere ist die Strömungsdurchtrittsöffnung durch einen sich in Schließrichtung verjüngenden, vorzugsweise rotationsförmigen, Abschnitt des Ventilsitzes begrenzt. Besonders bevorzugt ist die Strömungsdurchtrittsöffnung in Schließrichtung von der Anschlagstelle beabstandet, insbesondere um wenigstens 10 mm, vorzugsweise um wenigstens 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % der Ventilgliedlängserstreckung.
Es sei klar, dass die im Zusammenhang mit dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale mit den Ausführungsformen und Merkmalen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können und umgekehrt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Ventilglied einen sich von der Abstützstelle in Stellrichtung erstreckenden Führungszapfen auf, über den die Feder gestülpt ist, wobei insbesondere der Führungszapfen bei Verlagerung des Ventilglieds in Stellrichtung aus einem die Einrichtung begrenzenden Gehäuse herausfährt während die Feder sich an dem Gehäuse, insbesondere an einer der Abstützstelle gegenüberliegenden Gehäusewandung, abstützt, wobei insbesondere eine Durchtrittsöffnung für den Führungszapfen im Gehäuse derart dimensioniert ist, dass sie das Ventilglied, insbesondere den Führungszapfen, bei Verlagerung in Stell-und Schließrichtung führt. Vorzugsweise erstreckt sich der Führungszapfen entlang einer Symmetrieachse, insbesondere einer Rotationssymmetrieachse des Ventilglieds. Unter Stülpen ist insbesondere zu verstehen, dass die Feder, insbesondere Windungen einer Spiralfeder, um den Führungszapfen verläuft und/oder sich koaxial zu dem Führungszapfen in Stellrichtung erstreckt. Insbesondere erstreckt sich der Führungszapfen von der Abstützstelle ausschließlich in Stellrichtung, d. h. nicht in Schließrichtung. Das von der Abstützstelle abgewandte Ende des Führungszapfens in Stellrichtung ragt vorzugsweise in die Durchtrittsöffnung des Gehäuses hinein. Vorzugsweise ragt das axiale Ende des Führungszapfens in Stellrichtung durch die Durchtrittsöffnung aus dem Gehäuse heraus. Insbesondere stützt sich die Feder an dem die Durchtrittsöffnung umgebenden Gehäuseabschnitt ab. Die Feder wird bei Verlagerung des Ventilglieds in Stilrichtung insbesondere zwischen der Abstützstelle am Ventilglied und der Abstützstelle am Gehäuse gestaucht.
In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung besitzt die Feder eine progressive Federkennlinie, ist insbesondere eine progressiv gewickelte Feder. Alternativ oder zusätzlich wird eine weitere Feder in Reihe geschaltet, wobei insbesondere die ventilgliednahe strömungsaufwärtige Feder eine geringere Federkonstante besitzt als die strömungsabwärtige Feder, wobei insbesondere sich die ventilgliednahe Feder an dem Ventilglied und die strömungsabwärtige Feder an der ventilgliednahen Feder abstützt. Die Federkennlinie beeinflusst insbesondere die Ventilgliedstellung, die sich bei einem bestimmten Fluiddruck einstellt. Unter progressiver Federkennlinie ist insbesondere zu verstehen, dass die Federkonstante bei Kompression oder Streckung zwischen der Schließposition und der maximalen Öffnungsposition nicht konstant ist. Die Feder kann beispielsweise bis zu einer gewissen Kompression eine konstante Federkonstante aufweisen, von da an sprunghaft ansteigen oder abfallen und bei weiterer Kompression die entsprechende höhere oder niedrigere konstante Federkonstante aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Federkonstante linear oder exponentiell mit der Kompression der Feder ansteigen. Neben der Verwendung progressiv gewickelter Federn und der Reihenschaltung von Federn können hierfür auch mehrere Federn parallel angeordnet werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt eine Feder mit progressiv gewickeltem Federkern und/oder eine Reihenschaltung von Federn mit unterschiedlicher Federkonstante zu verwenden und diese über den Führungszapfen zu stülpen, da dadurch insbesondere ein zusätzlicher Raumbedarf in Radialrichtung für mehrere parallel geschalteter Federn vermieden werden kann. Bezüglich der progressiven Federkennlinie hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Progression derart zu wählen, dass die Federkonstante mit Verlagerung des Ventilglieds in Stellrichtung ansteigt. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass das Ventilglied auch bei geringem Fluiddruck des Gasstroms in eine Öffnungsposition verlagert werden kann, die maximale Öffnungsposition jedoch erst bei hohen Fluiddrücken erreicht wird. Gegenüber einer Feder mit konstanter Federkennlinie kann dadurch, insbesondere bei gleicher Gesamtaxialerstreckung der Feder, das Ansprechverhalten des Ventilglieds über einen größeren Fluiddruckbereich des Gasstroms angepasst, insbesondere optimiert, werden.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Einrichtung ein vorzugsweise mehrteiliges Gehäuse, wobei insbesondere das Gehäuse ein die Strömungsdurchtrittsöffnung aufweisendes Anströmgehäuseteil und ein damit verbindbares Deckelteil aufweist, wobei das Ventilglied und die Feder in dem Gehäuse gelagert sind und/oder wobei die Gehäuseteile vorzugsweise über eine Klippverbindung miteinander verbunden werden und/oder wobei das Gehäuse, insbesondere das Anströmgehäuseteil, über eine Nut-Feder Verbindung mit einem Kurbelgehäuse verbindbar ist. Vorzugsweise sind das Anströmgehäuseteil und der Ventilsitz einstückig ausgebildet.
Das Gehäuse begrenzt insbesondere einen Abscheideraum, in den der Gasstrom insbesondere durch die Strömungsdurchtrittsöffnung einströmt und insbesondere über Abscheidedüsen ausströmt. Bevorzugte Ausführungsformen der Abscheidedüsen sind weiter unten beschrieben. Der Abscheideraum umfasst insbesondere einen Strömungsraum zwischen dem Ventilsitz und dem Anströmungsgehäuseteil, insbesondere dem Ventilglied, und/oder einen Bypassraum zwischen dem Ventilglied und dem Deckelteil. Vorzugsweise sind der Strömungsraum und der Bypassraum über wenigstens eine Leckageöffnung in dem Ventilglied, über eine Konturierung einer Anschlagkontaktstelle von Ventilsitz und/oder Ventilglied, insbesondere der Anschlagstelle, und/oder über die Durchtrittsöffnung zwischen Ventilsitz und Ventilglied in einer Öffnungsposition verbunden.
Das Anströmgehäuseteil ist vorzugsweise dazu ausgelegt, an einer Gasstromquelle, insbesondere an einem Kurbelgehäuse, mit einer Strömungsaustrittsöffnung befestigt zu werden. Vorzugsweise strömt Gas von der Strömungsaustrittsöffnung der Gasstromquelle in die Strömungsdurchtrittsöffnung des Ventilsitzes, der insbesondere einstückig mit dem Anströmgehäuseteil ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst das Anströmgehäuseteil, insbesondere radial außenseitig zur Strömungsdurchtrittsöffnung eine sich in Stellrichtung erstreckende ringförmige Ausnehmung, insbesondere einen Ringraum, der insbesondere in Stellrichtung geschlossen und in Schließrichtung offen ist. Der in Schließrichtung offene Ringraum ragt insbesondere in Stellrichtung über die Anschlagstelle hinaus.
Das Deckelteil umfasst insbesondere die Durchtrittsöffnung für den Führungszapfen und/oder die gehäuseseitige Abstützstelle der Feder. Insbesondere kann in das Deckelteil wenigstens eine, insbesondere genau eine, Notentlüftungsöffnung vorgesehen sein. Über die Notentlüftungsöffnung können Gasströme insbesondere im Falle einer Verblockung des Ventilgliedes und/des Ventilsitzes, beispielsweise durch Vereisung, aus der Abscheideeinrichtung und/oder aus einer Gasstromquelle, wie beispielsweise einem Kurbelgehäuse, abgeführt werden, sodass insbesondere die Entlüftungsfunktion der Abscheideeinrichtung aufrechterhalten bleibt. Durch die Notentlüftungsöffnung kann insbesondere der Strömungsraum und/oder der Bypassraum überbrückt werden und der Gasstrom an dem Ventilglied und/oder Ventilsitz vorbei über die Notentlüftungsöffnung abgeführt werden. Vorzugsweise tritt der Gasstrom dabei über das Anströmungsgehäuseteil in das Gehäuse ein und verlässt das Gehäuse über die Notentlüftungsöffnung, wobei der Eintritt in das Anströmgehäuseteil insbesondere über einen Bypass erfolgt, wobei der Gasstrom insbesondere nicht die Strömungsdurchtrittsöffnung des Ventilsitzes passiert. Vorzugsweise erstreckt sich die Notentlüftungsöffnung in dem Deckelteil in Radialrichtung nach innen und/oder nach außen über den Radialsteg und/oder über die Anschlagstelle hinaus. In Umfangsrichtung erstreckt sich die Notentlüftungsöffnung insbesondere um 10° bis 150°, vorzugsweise um 20° bis 120°, besonders bevorzugt um 30° bis 90°, um die Rotationssymmetrieachse des Ventilglieds und/oder des Ventilsitzes. Insbesondere an der Umfangsposition der Notentlüftungsöffnung ist der Radialsteg unterbrochen, insbesondere eine Bypassdurchtrittsöffnung in dem Gehäuseanströmteil vorgesehen, um vorzugsweise einen Bypass für den Gasstrom im Gehäuseanströmteil zu bilden. Die Notentlüftungsöffnung ist vorzugsweise ringabschnittsförmig oder eckig, insbesondere viereckig, ausgebildet.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Ventilglied gasstromaufwärtig einen rotationsförmigen Napf auf, an dessen Napfgrund die Abstützstelle für die Feder ausgebildet ist. An dieser Stelle sei nochmal klargestellt, dass insbesondere durch Abstützen der Feder an dem Napfgrund des Ventilglieds bzw. insbesondere durch Ausgestaltung des Ventilglieds mit einem Napfgrund, an dem die Feder abgestützt wird, Ausführungsformen und Merkmale des zuerst beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung mit dem zuletzt beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können, und umgekehrt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der Ventilsitz und das Ventilglied derart kragenförmig, insbesondere teleskopartig ineinander verschiebbar, ausgebildet, dass in der Öffnungsposition und/oder in der Schließposition ein in Umfangsrichtung umlaufender kragenförmiger Spalt zwischen Ventilglied und Ventilsitz ausgebildet ist. Vorzugsweise weisen Ventilsitz und Ventilglied jeweils einen Kragen auf, der insbesondere jeweils in das axiale Ende in Stellrichtung eines zylinderförmigen Hohlkörpers des Ventilgliedes bzw. des Ventilsitzes mündet. Insbesondere erstrecken sich die Krägen von den zylinderförmigen Hohlkörpern jeweils in Radialrichtung nach außen und in Schließrichtung. Vorzugsweise begrenzen der Ventilgliedkragen und der Napf des Ventilgliedes einen in Schließrichtung offenen ringförmigen Raum, in den der Ventilsitzkragen in Schließposition ragt. Der kragenförmige Spalt zwischen Ventilglied und Ventilsitz schließt vorzugsweise an ein axiales Ende eines hohlzylinderförmigen Spaltes in Stellrichtung an und erstreckt sich von da aus in Radialrichtung nach außen und in Schließrichtung. Der hohlzylinderförmige Spalt erstreckt sich insbesondere zunächst im Wesentlichen hohlzylinderförmig in Schließrichtung und anschließend insbesondere trichterförmig, vorzugsweise in Schließrichtung verjüngend, und geht insbesondere in die Strömungsdurchtrittsöffnung über. Der Spalt, insbesondere der kragenförmiger Spalt, wird vorzugsweise zwischen komplementär zueinander ausgebildeten Abschnitten des Ventilsitzes und des Ventilgliedkragens ausgebildet. Bei Verlagerung des Ventilgliedes in Stellrichtung A vergrößert sich vorzugsweise der Spalt zwischen Ventilglied und Ventilsitz, wobei insbesondere die Erstreckung in Stellrichtung, insbesondere des kragenförmiger Spaltes, zunimmt.
Bei einer beispielhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung ist stromabwärts des Ventilglieds wenigstens eine Abscheidedüse vorzugsweise mit konstantem Durchströmungsquerschnitt zum Zerstäuben und/oder definierten Ableiten des Gasstroms angeordnet. Die Abscheidedüse kann wenigstens einen Spalt in dem Abscheideraum bilden oder als ein solcher Spalt gebildet sein. Die Abscheidedüse kann als sogenannte statische Düse ausgebildet sein, wobei insbesondere der Spaltquerschnitt, und damit der Durchströmungsquerschnitt der Abscheidedüse, unabhängig von der Position des Ventilglieds im Wesentlichen konstant ist. Vorzugsweise ist die Abscheidedüse stromabwärts des Anschlagkontakts zwischen Ventilglied und Ventilsitz angeordnet. Beispielsweise kann die Abscheidedüse durch ein dem Ventilsitz gegenüberliegendes Gehäuseteil, wie ein Deckel, und durch den Ventilsitz realisiert sein. Das Gehäuseteil und der Ventilsitz können derart aufeinander formabgestimmt und/oder derart in Bezug auf einander angeordnet sein, dass sich in montiertem Zustand der Abscheidedüse während des Betriebs ein im Wesentlichen konstanter Spalt stromabwärts des Anschlagkontakts zwischen Gehäuseteil und Ventilsitz einstellt, über den eine Partikelabscheidung realisiert ist. Beispielsweise liegt in einer Öffnungsposition ein Strömungsquerschnitt zwischen Ventilglied und Ventilsitz an der Anschlagstelle im Bereich von 90% bis 200%, vorzugsweise im Bereich von 100% bis 180%, besonders bevorzugt im Bereich von 120% bis 170%, eines Durchströmungsquerschnitts der Abscheidedüse, wobei 100% die gleiche Querschnittsflächen betreffen soll. In einer Öffnungsposition besteht ein freier Strömungsquerschnitt zwischen Ventilsitz und Ventilglied, der vorzugsweise eine in Radialrichtung orientierte freie Querschnittsfläche definiert, die sich insbesondere im Verlauf der Strömungsrichtung, also in Axialrichtung, ändert und über welche der Gasstrom an dem Ventilsitz und dem Ventilglied vorbei, insbesondere durch die Strömungsdurchtrittsöffnung des Ventilsitzes, in den Abscheideraum gelangt. Entlang eines Druckgefälles zwischen Abscheidedüseneintrittsöffnung und Abscheidedüsenaustrittsöffnung kann der Gasstrom beschleunigt werden, um so die Abscheidewirkung der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung zu verbessern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und den beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Partikelabscheider bereitgestellt. Der erfindungsgemäße Partikelabscheider weist wenigstens zwei Einrichtungen zum Abscheiden von Partikeln, wie Ölpartikeln, aus einem Gasstrom, vorzugsweise aus einem Blow-By-Gas einer Kurbelgehäuseentlüftung, in einem Verbrennungsmotor auf. Dabei sind die wenigstens zwei Abscheideeinrichtungen insbesondere wie die in Bezug auf die vorhergehenden Aspekte und beispielhaften Ausführungen beschriebenen Abscheideeinrichtungen ausgebildet.
Die wenigstens zwei Einrichtungen umfassen jeweils einen eine Strömungsdurchtrittsöffnung begrenzenden Ventilsitz und ein bewegbares Ventilglied. Das Ventilglied kann zwischen einer Schließposition, in der das Ventilglied in einen Anschlagkontakt mit dem Ventilsitz gebracht ist, wobei der Anschlagkontakt eine axiale Anschlagstelle festlegen kann, und wenigstens einer Öffnungsposition verlagerbar sein, in der das Ventilglied von der axialen Anschlagstelle in einer axialen Stellrichtung bewegt ist.
Erfindungsgemäß sind die wenigstens zwei Einrichtungen derart fluidal miteinander in Verbindung stehend, dass ein Gasstrom stromaufwärts des Partikelabscheiders in die beiden Einrichtungen aufteilbar ist und ein Gasstrom von der einen Einrichtung in die andere Einrichtung gelangen kann. Beispielsweise können die wenigstens zwei Einrichtungen parallel zueinander angeordnet sein, wobei parallel dahingehend verstanden werden kann, dass ein auf den Partikelabscheider auftreffender Gasstrom in beide der wenigstens zwei Einrichtungen strömen kann, also beispielsweise in die beiden Einrichtungen aufgeteilt wird. Gemäß der erfindungsgemäßen Anordnung der wenigstens zwei Einrichtungen kann, insbesondere bei einem erfindungsgemäßen Partikelabscheider, die Abscheiderate deutlich erhöht werden. Insbesondere dadurch, dass ein die eine Einrichtung verlassender Gasstrom nach der Partikelabscheidung in dieser Einrichtung zusätzlich in die andere der wenigstens zwei Einrichtungen für eine erneute Partikelabscheidung gelangen kann, resultiert ein deutlich besser bereinigter Glasstrom, welcher anschließend beispielsweise der Frischluftzufuhr des Verbrennungsmotors wieder zugeführt werden kann.
Für weitere beispielhafte Ausführungen der Abscheideeinrichtungen wird auf die vorhergehenden Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen verwiesen, die hier gleichermaßen Anwendung finden können.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem eines Verbrennungsmotors bereitgestellt. Gattungsgemäße Kurbelgehäuseentlüftungssysteme dienen in der Regel dazu, einen Druckanstieg innerhalb des Kurbelgehäuses zu vermeiden, welcher insbesondere aufgrund von Blow-By-Gasen aus dem Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors resultiert. Das Kurbelgehäuseentlüftungssystem umfasst ein Kurbelgehäuse mit einer Strömungsaustrittsöffnung, durch die Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse austreten kann. Beispielsweise kann ein Rohrleitungssystem an die Strömungsaustrittsöffnung des Kurbelgehäuses angeschlossen sein. Erfindungsgemäß umfasst das Kurbelgehäuseentlüftungssystem eine mit der Strömungsaustrittsöffnung fluidal in Verbindung stehende Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln, wie Ölpartikeln, aus dem Blow-By-Gas, wobei die Abscheideeinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Aspekte bzw. gemäß einer der vorhergehenden beispielhaften Ausführungen gestaltet ist.
Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Kurbelgehäuseentlüftungssystem in einer Prinzipskizze eines Beispiels zur Entstehung von Blow-By-Gasen und zur Einbauposition von erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtungen und Partikelabscheidern;
2 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Ventilglieds für eine Abscheideeinrichtung;
3 eine Unteransicht des Ventilglieds aus 2;
4 eine Schnittansicht des Ventilglieds aus 2 entlang der Schnittlinie D-D in 3;
5 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Ventilglieds für eine Abscheideeinrichtung;
6 eine Unteransicht des Ventilglieds aus 5;
7 eine Schnittansicht des Ventilglieds aus 5 entlang der Schnittlinie E-E in 6;
8 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines Ventilglieds für eine Abscheideeinrichtung,
9 eine Unteransicht des Ventilglieds aus 8;
10 eine Schnittansicht des Ventilglieds aus 8 entlang der Schnittlinie C-C in 9;
11 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Partikelabscheiders mit zwei Abscheideeinrichtungen, wobei die linke Abscheideeinrichtung in Schließposition und die rechte Abscheideeinrichtung in Öffnungsposition dargestellt ist; und
12 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Partikelabscheiders mit zwei Abscheideeinrichtungen, wobei die linke Abscheideeinrichtungen in Schließposition die rechte Abscheideeinrichtung in Öffnungsposition dargestellt ist.

In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen ist eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln, im Folgenden auch kurz Abscheideeinrichtung genannt, im Allgemeinen mit Bezugsziffer 51 versehen. Die Abscheideeinrichtung als Ganzes ist in Bezug auf die 11 und 12 dargestellt und im Detail beschrieben, in denen ein erfindungsgemäßer Partikelabscheider, der im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 53 versehen ist, abgebildet ist.
1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kurbelgehäuseentlüftungssystems eines Verbrennungsmotors, das nachfolgend mit der Bezugsziffer 29 versehen ist. Das Kurbelgehäuseentlüftungssystems 29 umfasst ein Kurbelgehäuse 15 mit einer Strömungsaustrittsöffnung 25, durch die Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse 15 austreten kann, und eine mit der Strömungsaustrittsöffnung 25 fluidal in Verbindung stehende, erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung 51, die in 1 schematisch angedeutet ist. Es sei klar, dass, alternativ zu der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung 51, auch ein erfindungsgemäßer Partikelabscheider 53 fluidal mit der Austrittsöffnung gekoppelt werden kann, um ein erfindungsgemäßes Kurbelgehäuseentlüftungssystem 29 zu bilden. Wie in 1 zu sehen, kann die fluidale Verbindung zwischen Abscheideeinrichtung 51 und Strömungsaustrittsöffnung 25 über ein Rohrleitungssystem, wie eine Austrittsleitung 135, realisiert sein, welche die Strömungsaustrittsöffnung 25 des Kurbelgehäuses fluidal mit der Strömungsdurchtrittsöffnung 27 der Abscheideeinrichtung 51 verbindet. Alternativ kann die Abscheideeinrichtung 51 derart an das Kurbelgehäuse 15 moniert werden (nicht dargestellt), dass die Strömungsdurchtrittsöffnung 27 der Abscheideeinrichtung 51 der Strömungsaustrittsöffnung 25 des Kurbelgehäuses 15 entspricht.
Ferner zeigt 1 ein Beispiel zur Entstehung von Blow-By-Gas und zur allgemeinen Einbauposition von Abscheideeinrichtungen 51 und von Partikelabscheidern 53. Darin ist ein Verbrennungsmotor 1 dargestellt, der mit einer Frischluftzufuhr 3, einer Abgasabfuhr 5 und einer Kurbelgehäuseentlüftung 7 fluidal gekoppelt ist. Der Verbrennungsmotor 1 umfasst eine Zylinderkopfhaube 9, einen Zylinderkopf 11, einen Zylinder 13 und ein Kurbelgehäuse 15. In dem Zylinder wird ein Kolben 17 geführt, der einen Hubraum 19 gegenüber einem Kurbelgehäuseinnenraum 21 abgrenzt. Zur Abdichtung des Hubraums 19 gegenüber dem Kurbelgehäuseinnenraum 21 sind nicht dargestellte Dichtringe zwischen Kolben 17 und Zylinder 13 vorgesehen. Nichtsdestotrotz strömen Verbrennungsgase und/oder unverbrannte Gase zwischen Kolben 17 und Zylinder 13 von dem Hubraum 19 in den Kugelgehäuseinnenraum 21. Der dabei resultierende Gasstrom 23 wird auch als Blow-By-Gasstrom bezeichnet und umfasst neben Luft und Öl auch Verbrennungsgase und unverbrannte Kraftstoffbestandteile.
Um einen Druckanstieg im Kurbelgehäuse 15 zu verhindern, wird der Gasstrom 23 über eine Kurbelgehäuseentlüftung 7 aus dem Kurbelgehäuse 15 abgeführt und der Frischluftzufuhr 3 zugeführt. Dabei umfasst die Kurbelgehäuseentlüftung 7 insbesondere die fluidale Kopplung der Strömungsaustrittsöffnung 25 des Kurbelgehäuses 15 und der Strömungsdurchtrittsöffnung 27 der Abscheideeinrichtung 51. Die Abscheideeinrichtung 29 ist ferner über eine Rücklaufleitung 31 zum Zurücldaufen von abgeschiedenen Partikeln, wie Öl, fluidal mit dem Kurbelgehäuse 15 verbunden. Insbesondere verbindet die Rücklaufleitung 31 einen Rücklaufauslass 33 der Abscheideeinrichtung 29 fluidal mit einem Rücldaufeinlass 35 an dem Kurbelgehäuse 15. Stromaufwärts der Abscheideeinrichtung 29 verbindet ferner eine Rückführleitung 37 die Abscheideeinrichtung 51 fluidal mit der Frischluftzufuhr 3, um der Frischluftzufuhr 3 einen von Partikeln, wie Öl, bereinigten Gasstrom zuzuführen. Der resultierende Frischluftstrom 41 wird über ein Verdichterrad 39 verdichtet und über einen Ladeluftkühler 43 dem Verbrennungsmotor 1 über den Zylinderkopf 11 zugeführt. Verbrennungsgase, die nicht zwischen Kolben 17 und Zylinder 13 in das Kurbelgehäuse 15 gelangen, werden als Abgas 45 über eine Abgasabfuhr einem Turbolader 47 zugeführt, der über eine Welle 49 das Verdichterrad 39 in der Frischluftzufuhr 3 antreibt.
Es sei klar, dass die Einbauposition der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung 51 im Falle von einer Verwendung als Ölabscheider in Verbrennungsmotor nicht auf die in 1 dargestellte Einbauposition und auch nicht auf den Einsatz in einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem 29 beschränkt ist. Beispielsweise kann die Abscheideeinrichtung 51 auch dazu verwendet werden Partikel aus Gasströmen abzuscheiden, die zwischen Zylinder 13 und Zylinderkopf 11 und/oder zwischen Zylinderkopf 11 und Zylinderkopfhaube 9 aus dem Verbrennungsmotor 1 austreten. Ein weiteres mögliches Einsatzgebiet liegt in der Frischluftzufuhr 3 und/oder in der Abgasabfuhr 5, die insbesondere über die das Verdichterrad 39 und das Turbinenrad 47 verbindende Welle 49 fluidal miteinander gekoppelt sein können.
In den 2 bis 4 ist eine erste Ausführungsform eines Ventilglieds 55 für eine erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung 51 in Seitenansicht (1), Unteransicht (3) und Schnittansicht entlang der Schnittlinie D-D (4) dargestellt. Eine axiale Stellrichtung, in die das Ventilglied 55 bei Verlagerung aus der Schließposition in die Öffnungsposition verlagert wird ist folgend mit dem Bezugszeichen A versehen. Die zur Stellrichtung A senkrecht orientierte Radialrichtung wird folgend mit dem Bezugszeichen R versehen. Das Ventilglied 55 umfasst einen Napf 57 mit einem sich im Wesentlichen in Radialrichtung R, insbesondere scheibenförmig, erstreckenden Napfgrund 59. Von dem Napfgrund 59 erstreckt sich ein Mantel 61 im Wesentlichen in Stellrichtung A. Der Mantel 61 und der Napfgrund 59 bilden einen in Stellrichtung A zu einer Seite 58 hin offenen Napf 57. In einer zur Stellrichtung A entgegengesetzt orientierten Schließrichtung S verjüngt der Mantel 61 sich und mündet in den vorzugsweise scheibenförmigen Napfgrund 59. Vorzugsweise sind der Napfgrund 59 und der Mantel 61 rotationsförmig ausgebildet, wobei die Verjüngung des Mantels 61 derart beschränkt ist, dass der maximale Innendurchmesser 63 des Mantels 61 höchstens 30 %, 50 %, 70 % oder 110 % größer ist als der minimale Innendurchmesser 65 des Mantels 61.
An den Mantel 61, insbesondere an das in Stellrichtung A weisende Ende des Mantels 61, schließt ein Ventilgliedkragen 67 an, bzw. mündet in diesen. Der Ventilgliedkragen 67 ist vorzugsweise rotationsförmig ausgestaltet und erstreckt sich, insbesondere bogenförmig, beginnend vom Mantel 61 zunächst im Wesentlichen in Radialrichtung R und im Anschluss im Wesentlichen in Schließrichtung S. Der Ventilgliedkragen 67 und der Napf 57, insbesondere der Mantel 61, begrenzen einen in Schließrichtung S offenen Ringraum 69 des Ventilglieds 55.
Vorzugsweise bildet das Ende des Kragens 67 in Schließrichtung S wenigstens eine im Wesentlichen umlaufende Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 57 für den Anschlagkontakt zwischen Ventilglied 57 und Ventilsitz 73. Die Umfangsrichtung ist dabei im Folgenden mit dem Bezugszeichen U gekennzeichnet. Wie in den 2 bis 10 zu sehen ist, kann die Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 57 konturiert sein, um Fluiddurchtritt in der Schließposition der Abscheideeinrichtung 51 zuzulassen. Die Konturierung der wenigstens einen Anschlagkontaktfläche 71 kann wenigstens einen Vorsprung und/oder wenigstens eine Vertiefung 75 aufweisen. In den dargestellten Ausführungsformen umfasst die Konturierung mehrere Vertiefungen 75 (Ausnehmungen) an der Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilgliedkragens 67. Die mehreren Vertiefungen 75 sind umfänglich, insbesondere in äquidistanten Abständen zueinander, an der Konturierung, insbesondere an dem Ventilsitzkragen, verteilt. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Konturierung dreizehn Vertiefungen 75. Es können aber auch mehr oder weniger Vertiefungen 75 vorgesehen sein. In den dargestellten Beispielen sind die Vertiefungen 75 beispielhaft im Querschnitt rechteckförmig dargestellt. Sie können aber andere Querschnittsformen, wie zum Beispiel die eines Kreises, einer Ellipse, eines Dreiecks, eines Fünfecks, etc. aufweisen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Vertiefungen 75 ausgehend von einer sich in Radialrichtung R erstreckenden Ebene stromabwärts in Schließrichtung S zu neigen, um den Durchtritt, der über die Konturierung erfolgt auf die Anschlagkontaktfläche 77 des Ventilsitzes 73 zu richten, wodurch sich der Abscheidegrad, d. h. die Effizienz der Abscheideeinrichtung 51, erhöhen lässt.
Vom Napfgrund 59 erstreckt sich ein Führungszapfen 79 zum Führen einer Feder und/oder des Ventilglieds in Stellrichtung A. Der Führungszapfen 79 erstreckt sich insbesondere entlang einer Rotationssymmetrieachse, die mit dem Bezugszeichen B gekennzeichnet ist, des Napfes 57 und/oder des Kragens 67 in Stellrichtung A über den Kragen 67 und den Napf 57 hinaus. In der zur Stellrichtung A entgegengesetzten Schließrichtung S erstreckt sich der Führungszapfen 79 über die Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 55, insbesondere des Ventilgliedkragens 71, hinaus. Der Führungszapfen 79 und der Napf 57, insbesondere der Mantel 61, begrenzen einen in Stellrichtung A offenen Ringraum 81, der sich insbesondere in Stellrichtung A vergrößert. Wie in 11 und 12 zu sehen, dient der Ringraum 81 zwischen Führungszapfen 79 und Napf 57 insbesondere der Aufnahme einer Feder 83, die sich an dem Napf 57, insbesondere an dem Napfgrund 59, abstützt und eine Verlagerung in die Schließrichtung S veranlasst.
Eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln, wie Ölpartikeln, aus einem Gasstrom, vorzugsweise aus einem Blow-By-Gas einer Kurbelgehäuseentlüftung 7, in einem Verbrennungsmotor umfasst einen Ventilsitz 73, der eine Strömungsdurchtrittsöffnung 109 begrenzt, und ein bewegbares Ventilglied 55, das zwischen einer Schließposition, in der das Ventilglied 55 in einen Anschlagkontakt mit dem Ventilsitz 73 gebracht ist, und wenigstens einer Öffnungsposition verlagerbar ist, in der das Ventilglied 55 von der axialen Anschlagstelle in axiale Stellrichtung A bewegt ist.
Gemäß dem oben als erstes beschriebenen Aspekt der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung 51 umfasst das Ventilglied 55 gasströmungsaufwärtig, insbesondere an einem axialen Ende 84 des Ventilglieds 55, einen rotationsförmigen Napf 57. Ferner weist der Napf 57 einen Napfgrund 59 auf, der gemäß dem ersten Erfindungsaspekt entgegen der axialen Stellrichtung A, in Schließrichtung S, axial um wenigstens 5 mm, insbesondere um wenigstens 10 mm, vorzugsweise um wenigstens 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % der Ventilgliedlängserstreckung, an der Anschlagstelle vorbei vorsteht. Die Anschlagstelle wird insbesondere durch die gemeinsamen Kontaktflächen 71, 77 des Ventilsitzes 73 und einer Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 55 in Schließposition festgelegt. In den in den 11 und 12 dargestellten Ausführungsformen wird die Anschlagstelle durch die Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 73 gebildet. Der Napfgrund 59 dient vorzugsweise als Abstützstelle 117 für eine Feder die sich mit einem axialen Ende in Schließrichtung S an dem Ventilglied 55 und mit dem anderen axialen Ende in Stellrichtung A an dem Gehäuse 110, insbesondere an dem Deckelteil 113 des Gehäuses 110, abstützt. Dadurch, dass der Napfgrund 59 in Schließrichtung S axial an der Anschlagstelle, insbesondere an der Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 73, vorbei vorsteht, kann die Abstützstelle 117 der Feder 82 ebenfalls in Schließrichtung S an der Anschlagstelle vorbei vorstehen. Dadurch kann der zur Verfügung stehende Federweg erhöht werden, ohne die Gesamterstreckung der Abscheideeinrichtung 51 in Stellrichtung A zu erhöhen. Insbesondere wird dadurch die für den gewünschten Stellweg erforderliche Gesamtaxialerstreckung der Abscheideeinrichtung 51 zugunsten der Axialerstreckung in Stellrichtung A zum Teil in Schließrichtung S verlagert.
Gemäß dem oben als zweites beschriebenen Aspekt der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung 51 umfasst das Ventilglied 55 nicht notwendigerweise einen Napf 57. Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kommt es insbesondere darauf an, dass die Abstützstelle 117 der Feder 83 am Ventilglied 55 an der Anschlagstelle, insbesondere an der Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 73, vorbei vorsteht. Wie bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, dass die für den Stellweg erforderliche Gesamtaxialerstreckung der Abscheideeinrichtung 51 zugunsten der Axialerstreckung in Stellrichtung A teilweise in Schließrichtung S verlagert wird.
In den 5 bis 7 ist eine zweite Ausführungsform eines Ventilglieds 55 für eine erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung 51 in Seitenansicht (5), Unteransicht (6) und Schnittansicht entlang der Schnittlinie E-E (7) dargestellt. Für eine bessere Lesbarkeit der Anmeldung werden sich entsprechende Merkmale mit den gleichen Bezugsziffern versehen. In dieser zweiten Ausführungsform des Ventilglieds 55 einer erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung 51 ist wenigstens ein Leckageelement 85 in das Ventilglied 55 eingebracht. In das Ventilglied 55 gemäß der zweiten Ausführungsform, wie insbesondere in 6 abgebildet, sind mehrere Leckageelemente 85 eingebracht. Die Leckageelemente 85 sind als sich in Stellrichtung A verjüngende Bohrungen ausgebildet. Durch die Verjüngung entsteht eine Beschleunigung des Gasstroms beim Durchtritt durch die Leckageelemente 85, was wiederum die Abscheidung von Partikeln fördert. In alternativen Ausführungsformen könnten die Leckageelemente 85 auch als sich in Stellrichtung A weitende Bohrungen oder als Bohrungen mit konstantem Querschnitt ausgeführt werden. Auch die hier dargestellte runde Form der Bohrungen ist nicht zwingend notwendig. Die Bohrungen könnten auch eine Ellipsenform aufweisen oder eckig ausgestaltet sein. Vorzugsweise befinden sich die Leckageelemente 85 in einem in Stellrichtung A am weitesten hervorragenden Umkehrabschnitt 86, in den sowohl der Mantel 61 als auch der Kragen 67 mündet, des Napfes 57 und erstrecken sich im Wesentlichen in Stellrichtung A. Alternativ oder zusätzlich können Leckageelemente 85 beispielsweise in den Mantel 61 eingebracht sein und sich im Wesentlichen in Radialrichtung R erstrecken (nicht dargestellt) oder in den Napfgrund 59 eingebracht sein und sich im Wesentlichen in Stellrichtung A erstrecken (nicht dargestellt).
Zur weiteren Erhöhung der Abscheidegrade von Abscheideeinrichtungen kann die erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung 51 ein Vlies 87 aufweisen, welches derart an der Abscheideeinrichtung 51 angeordnet ist, dass das Vlies 87 von dem Gasstrom an geströmt und/oder durchströmt wird. Insbesondere bei Verwendung eines Vlieses 87, wie beispielsweise in den 11 und 12 dargestellt, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, an das Ende des Kragens 67 oder des Mantels 61 in Stellrichtung A einen Ring 89 vorzusehen, dessen Innendurchmesser 91 vorzugsweise größer oder gleich groß wie der maximale Innendurchmesser 63 des Mantels 61 ist. Dabei erstrecken sich die Leckageelemente 85 vorzugsweise in Stellrichtung A durch den Kragen 67 und den Ring 89. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt zwischen zwei und zehn, vorzugsweise zwischen zwei und acht, besonders bevorzugt zwischen zwei und sechs, Leckageelemente 85 in dem Stellglied 57 vorzusehen, die insbesondere äquidistant zueinander in Umfangsrichtung U angeordnet sind.
Eine Axialerstreckung 93 in Stellrichtung A des Führungszapfens 79 zwischen der Anschlagsfläche 71 des Ventilglieds 57 und dem Napfgrund 59 kann im Verhältnis zu einer Gesamtaxialerstreckung 95 in Stellrichtung A des Ventilglieds 55 angepasst werden, um den erforderlichen Bauraum in Stellrichtung A zu reduzieren, insbesondere in die zur Stellrichtung A entgegengesetzte Schließrichtung S zu verlagern. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen eine Axialerstreckung 93 des Führungszapfens 79 zwischen der Anschlagsfläche 71 des Ventilglieds 57 und dem Napfgrund 59 von wenigstens 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % der Gesamtaxialerstreckung 95 des Ventilglieds 55 vorzusehen. In der Ausführungsform der 2 bis 4 beträgt die Axialerstreckung 93 des Führungszapfens 79 zwischen der Anschlagsfläche 71 des Ventilglieds 57 und dem Napfgrund 59 etwa 12,5 % der Gesamtaxialerstreckung des Ventilglieds 57, wohingegen es in der Ausführungsform der 5 bis 7 in etwa 20 % sind. Dadurch kann die Axialerstreckung des Ventilglieds und der Abscheideeinrichtung in die das Ventilglied eingesetzt wird in Schließrichtung S verlagert werden und so die Axialerstreckung in Stellrichtung A reduziert werden. Wie 7 zu entnehmen ist, verjüngt sich der Führungszapfen 79 in Stellrichtung A. Die Verjüngung beginnt vorzugsweise in etwa auf axialer Höhe des Ventilgliedkragens 67, erfolgt über einen kurzen Abschnitt in Stellrichtung A, beispielsweise über etwa 10% der Gesamtaxialerstreckung 95 des Führungszapfens 79, von wo aus der Führungszapfen 79 sich mit konstantem Querschnitt weiter in Stellrichtung A erstreckt. Insbesondere an einem in Stellrichtung A betrachtet oberen Ende 80 des Führungszapfens 79 in Stellrichtung A erstrecket sich wenigstens eine Führungsnase 97 in Radialrichtung R, wobei beispielhaft mehrere Führungsnasen 97 vorgesehen sind, welche im Wesentlichen in Umfangsrichtung U verteilt an dem Führungszapfen 79 angeordnet sind. Die Führungsnasen 97 dienen insbesondere der Führung des Führungszapfens 79, vorzugsweise in einem Gehäuse der Abscheideeinrichtung 51, wobei die Führungsnasen 97 insbesondere in dafür vorgesehene Führungsnuten (nicht dargestellt) eingreifen können.
Die in den 2 bis 12 dargestellten Ventilglieder 55 umfassen Strömungsleitflächen 99 zum Umlenken des Gasstroms, sodass aufgrund von Impakt der Partikel an den Strömungsleitflächen 99 Partikel aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Dabei bezeichnen diejenigen Oberflächen des Ventilglieds 55 Strömungsleitflächen 99, welche mit dem Gasstrom in Kontakt geraten und diesen umlenken und/oder führen Die Strömungsleitflächen 99 sind insbesondere an einer der axialen Stellrichtung A abgewandten Außenfläche 100 des Ventilglieds 55 ausgebildet. Vorzugsweise werden die Strömungsleitflächen 99 von dem Napf 57, insbesondere dem Mantel 61, und dem Ventilgliedkragen 67 gebildet. Die Strömungsleitflächen 99 des Ventilglieds 55 begrenzen den in Schließrichtung S offenen Ringraum 69, wodurch ein in Stellrichtung A auf das Ventilglied 55 zuströmender Gasstrom umgelenkt und/oder geführt wird.
In den 8 bis 10 ist eine dritte Ausführungsform eines Ventilglieds 55 für eine erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung 51 in Seitenansicht (8), Unteransicht (9) und Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C (10) dargestellt. Für eine bessere Lesbarkeit der Anmeldung werden sich entsprechende Merkmale mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Die Strömungsleitflächen 99 des Ventilglieds 55 umfassen wenigstens einen turbinenschaufelartigen Leitvorsprung 101, wobei alternativ oder zusätzlich auch wenigstens eine turbinenschaufelartige Leitvertiefung vorgesehen sein kann, welcher/ welche den Gasstrom in eine Drallströmung versetzt, um den Abscheidegrad der Abscheideeinrichtung 51 zu erhöhen. Gemäß der Ausführungsform der 8 bis 10 sind mehrere Leitvorsprünge 101 bereitgestellt, um die Wirkung derselben zu verbessern. Die turbinenschaufelartigen Leitvorsprünge 101 erstrecken sich entlang des Napfes 57, insbesondere entlang des Mantels 61, des Ventilglieds 55. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Leitvorsprünge 101 am Mantel 61 des Napfes 57 auszuführen. Alternativ oder zusätzlich können die Leitvorsprünge 101 auch am Ventilgliedkragen 67 und/oder am Napfgrund 59 des Ventilglieds 55 vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, zusätzlich oder alternativ Leitvorsprünge 101 und/oder Leitvertiefungen an Strömungsleitflächen des Ventilsitzes 73 anzubringen (nicht dargestellt), um den Abscheidegrad weiter zu erhöhen.
Die Leitvorsprünge 101 sind gemäß der beispielhaften Ausführung helixförmig geformt. Dabei sind die Leitvorsprünge 101 insbesondere als sich kontinuierlich erstreckende Materialstege ausgeführt, die helixförmig um eine Rotationssymmetrieachse B des Ventilglieds 55 verlaufen. Die Leitvorsprünge 101 umfassen jeweils eine Anströmprofilnase 103 und eine Anströmprofilhinterkante 105, wobei der auf das Ventilglied 55 treffende Gasstrom zunächst mit der Anströmprofilnase 103 in Kontakt gerät, über die Leitvorsprünge 101 unter Ausbildung einer Drallströmung entlang der Strömungsleitflächen 99 geleitet wird und die Leitvorsprünge 101 schließlich über die Anströmprofilhinterkante 105 verlässt. Eine Verbindungslinie zwischen Anströmprofilnase 103 und Anströmprofilhinterkante 105 bildet eine mittels einer Bezugslinie 107 angedeutete Profilsehne, die bezüglich einer Hauptströmungsrichtung, insbesondere der Stellrichtung A, windschief orientiert ist. Bei einer Ausführung, in der die Leitvorsprünge 101 helixförmig am Mantel 61 ausgebildet sind, kann die Profilsehne 107 ausgehend von der Profilnase 103 als ein Vektor beschrieben werden, der eine Komponente in Radialrichtung R, eine Komponente in axialer Stellrichtung A sowie eine Komponente in Umfangsrichtung U, insbesondere einen Winkelversatz in Umfangsrichtung U, aufweist. Ein die Profilsehne 107 beschreibender Vektor muss jedoch nicht jede dieser Richtungskomponenten aufweisen. Denkbar sind beispielsweise auch Profilsehnen, die lediglich Komponenten in Radialrichtung R und Umfangsrichtung U, in Radialrichtung R und in Stellrichtung A oder in Umfangsrichtung U und in Stellrichtung A aufweisen. In dem in den 8 bis 10 dargestellten Beispiel für ein Ventilglied 55 sind acht Leitvorsprünge 101 vorgesehen, die rotationsförmig ausgebildet sind. In Umfangsrichtung U sind die Leitvorsprünge 101 gleichmäßig verteilt an den jeweiligen Strömungsleitflächen 99 des Ventilglieds 55 angeordnet.
11 und 12 zeigen jeweils eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Partikelabscheiders 53. Der Partikelabscheider 53 weist beispielhaft zwei erfindungsgemäße und fluidal miteinander in Verbindung stehende Abscheideeinrichtungen 51 auf, wobei die linke Abscheideeinrichtung 51 in Schließposition und die rechte Abscheideeinrichtung 51 in Öffnungsposition dargestellt ist. Die in 11 dargestellten Ventilglieder 55 der Abscheideeinrichtung in 51 kommen dem in 2 bis 4 dargestellten Ventilglied 55 nahe und unterscheiden sich insbesondere durch einen größeren Ringraum 69 zwischen Ventilgliedkragen 67 und Napf 57. Die in 12 dargestellte Ventilglieder 57 entsprechen dem in den 8 bis 10 dargestellten Ventilglied 55. Für eine bessere Lesbarkeit der Anmeldung werden sich entsprechende Merkmale mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Die Abscheideeinrichtungen 51 des Partikelabscheiders 53 sind parallel zueinander angeordnet und stehen fluidal miteinander in Verbindung. Mit parallel zueinander angeordnet ist dabei gemeint, dass die Abscheideeinrichtungen 51 so angeordnet sind, dass ein auf den Partikelabscheider 53 auftreffender Gasstrom gleichzeitig in beide Abscheideeinrichtungen 51 gelangen kann, bzw. sich in die beiden Abscheideeinrichtungen 51 aufteilen kann Jede Abscheideeinrichtung 51 weist eine Strömungsdurchtrittsöffnung 109 auf, über die ein auf den Partikelabscheider 53 treffender Gasstrom in beide Abscheideeinrichtungen 51 aufteilbar ist. Auch wenn in den 11 und 12 lediglich die Kopplung von zwei Abscheideeinrichtungen 51 in Form eines Partikelabscheiders 53 dargestellt ist, sei klar, dass die vorangegangene und nachfolgende Beschreibung der Abscheideeinrichtungen 51 sowohl für einen Partikelabscheider 53 mit zwei Abscheideeinrichtungen 51, als auch für eine einzelne Abscheideeinrichtung 53, als auch für einen Partikelabscheider 53 mit mehr als zwei parallel zueinander angeordneten Abscheideeinrichtungen 51 Geltung hat.
Die Abscheideeinrichtung 51 umfasst ein insbesondere zweiteiliges Gehäuse 110. Das Gehäuse umfasst ein Anströmgehäuseteil 111 und ein damit verbindbares bzw. verbundenes Deckelteil 113. Das Anströmgehäuseteil 111 und das Deckelteil 113 können insbesondere über eine Klippverbindung (nicht dargestellt) lösbar miteinander verbunden werden. Das Anströmgehäuseteil 111 kann insbesondere über eine Nut-Feder-Verbindung mit einem Kurbelgehäuse verbunden werden (nicht dargestellt). In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Anströmgehäuseteil 111 über eine Nut-Feder-Verbindung mit einem Kurbelgehäuse verbunden werden. Die Abscheideeinrichtung 51 umfasst einen Ventilsitz 73, der die Strömungsdurchtrittsöffnung 109 begrenzt. Der Ventilsitz 73 ist Teil des Gehäuses 110, insbesondere Teil des Anströmgehäuseteils 111. Vorzugsweise sind Ventilsitz 73 und Anströmgehäuseteil 111 aus einem Stück hergestellt. Bei dem dargestellten Partikelabscheider 53 sind die Ventilsitze 73 der zwei Abscheideeinrichtungen 51 und die Anströmgehäuseteile 111 aus einem Stück hergestellt. Die Deckelteile 113 der zwei Abscheideeinrichtungen 51 sind ebenfalls aus einem Stück hergestellt. Beispielsweise kommen Spritzgussverfahren zum Einsatz.
Das Gehäuse 110 begrenzt einen Abscheideraum 115 zum Abscheiden von Partikeln aus dem Gasstrom und zum Lagern und Führen des Ventilglieds 55. Das Ventilglied 55 ist in dem Abscheideraum 115 montiert. In der Schließposition steht das Ventilglied 55 mit dem Ventilsitz 73 in einem Anschlagkontakt. Im Anschlagkontakt stehen die Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 55 und die Anschlagkontaktfläche 77 des Ventilsitzes 73 miteinander in Kontakt. Dabei wird das Ventilglied 55 über eine Feder 83, die sich mit einem Axialende 84 an dem Ventilglied 55 abstützt, gegen den Ventilsitz 73 gedrückt. Mit einem dem Axialende 84 entgegengesetzt liegenden Axialende 82 stützt die Feder 83 sich an dem Deckelteil 113 des Gehäuses ab. Wirkt ein Gasstrom mit ausreichendem Druck gegen das Ventilglied 55, so wird dieses in Stellrichtung A aus der Schließposition in eine Öffnungsposition bewegt. Dabei wirkt der Gasstrom gegen die Federkraft der Feder 83, wobei beispielsweise auch eine Mehrfederanordnung, wie eine Hintereinanderschaltung wenigstens zweier Federn 83, vorgesehen sein kann. Bei Verlagerung des Ventilglieds 55 in Stellrichtung A wird die Feder 83, die sich zwischen Ventilglied 55 und Gehäusedeckel 113 abstützt, gestaucht. Mit zunehmender Verlagerung des Ventilglieds 55 in Stellrichtung A steigt die gegen die Verlagerungsbewegungen des Ventilglieds 55 wirkende Federkraft. Durch Verwendung von Federn mit progressiv gewickelter Federkennlinie und/oder durch die Nutzung mehrerer in Reihe geschalteter Federn kann die Federkennlinie an ein gewünschtes Ansprechverhalten des Ventilglieds 55 angepasst werden.
Die Feder 83 ist über den Führungszapfen 79 gestülpt, der sich von dem Napf 57, insbesondere von dem Napfgrund 59, in Stellrichtung A erstreckt. An einem dem Napfgrund 59 in Stellrichtung A gegenüberliegenden Teil des Gehäuses, insbesondere des Deckelteils 113, ist eine Durchtrittsöffnung 131 für den Führungszapfen 79 vorgesehen, in bzw. durch den der Führungszapfen 79 ragt. Die Durchtrittsöffnung 131 ist derart dimensioniert, dass sie das Ventilglied 55 bei Verlagerung in Stell- und/oder Schließrichtung A, S führt.
Der Raumbedarf der Feder 83, insbesondere in Stellrichtung A, wird dadurch reduziert, dass die Feder 83 am Napf 57, insbesondere am Napfgrund 59, abgestützt wird, wobei eine Abstützstelle 117 an einer in Stellrichtung A betrachtet tiefsten Position an einer in Stellrichtung A weisenden Napfseite gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich wird der Raumbedarf für die Feder 83 dadurch reduziert, dass die Abstützstelle 117 der Feder 83 und/oder der Napfgrund 59 in Schließposition des Ventilglieds 55 entgegen der Stellrichtung A axial an der Anschlagstelle 71, 77 vorbei vorsteht. Dadurch kann insbesondere die für den Stellweg der Feder 83 erforderliche Gesamterstreckung der Abscheideeinrichtung 51 zugunsten der Erstreckung in Stellrichtung A teilweise in Schließrichtung S verlagert werden. Dadurch kann insbesondere auch die Gesamtaxialerstreckung einer Anordnung, insbesondere eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems 29, umfassend eine Abscheideeinrichtung 51 und eine stromaufwärtig an die Abscheideeinrichtung 51 anschließende Gasstromquelle, wie ein Kurbelgehäuse aus dem Blow-By-Gas in die Abscheideeinrichtung strömt, verringert werden. Dabei wird ausgenutzt, dass die zugunsten der Axialerstreckung in Stellrichtung A in Schließrichtung S verlagerte Erstreckung in einen ohnehin zur Verfügung stehenden Bauraum der Gasstromquelle ragt, sodass der Stellweg der Feder 83 erhöht werden kann, ohne die Gesamtaxialerstreckung der Anordnung zu reduzieren.
Der Ventilsitz 73 ist rotationssymmetrisch ausgebildet. Insbesondere umfasst der Ventilsitz 73 einen Hohlkörper 119, der komplementär zu dem Napf 57 des Ventilglieds 55 geformt ist. Der Napf 57 und/oder der Hohlkörper 119 verjüngen sich in Schließrichtung S. Dabei sind der Napf 57 und der Hohlkörper 119 insbesondere komplementär zueinander geformt. Zur Verlagerung des Ventilglieds 55 in Schließ- und/oder Öffnungsposition ist der Napf 57 teleskopartig in den Hohlkörper 119 verschiebbar. Durch die komplementäre Ausgestaltung von Napf 57 und Hohlkörper 119 wird das Ventilglied 55 bei der Verlagerung in Stell- und Schließrichtung A, S von dem Ventilsitz 73, insbesondere von den Hohlkörper 119, in Stell-/Schließrichtung A, S geführt. Es sei klar, dass eine gewisse Relativbewegung des geführten Ventilglieds 55 in einer zur Stell-/Schließrichtung A, S quer, insbesondere senkrecht, orientierten Richtung möglich ist. Vielmehr ist unter Führen gemeint, dass die Bewegung des geführten Teils, des Ventilglieds 55, in andere Richtungen durch die Führung wenigstens beschränkt wird bzw. eine Zentrierung des Teils, des Ventilglieds 55, erfolgt.
Auf den Begriff der Führung wird beispielhaft anhand von 11 und 12 weiter eingegangen. Wie in 11 zu sehen, ist bei der vorliegenden Führung zwischen Napf 57 und Hohlkörper 119 ein Spiel s in Radialrichtung R vorhanden, sodass die Führung des Hohlkörpers 119 eine gewisse Bewegung in Radialrichtung R zulässt. Im Vergleich dazu ist in 12 in Schließposition kein oder kaum Spiel zwischen dem Napf 57 und dem Hohlkörper 119 vorhanden und selbst in der maximalen, im rechten Teil von 12 dargestellten, Öffnungsposition nur wenig Spiel s zwischen Napf 57 und Hohlkörper 119 in Radialrichtung R vorhanden. Dadurch wird deutlich, dass die turbinenschaufelartigen Leitvorsprünge 101 am Mantel 61, neben dem Zweck den Gasstrom in eine Drallströmung zu versetzen, auch eine Führungsfunktion bereitstellen können. Durch die Anbringung von Leitvorsprüngen 110 oder Leitvertiefungen an dem Napf 57 kann dieser in Berührkontakt mit dem Hohlkörper 119 sein und zur gleichen Zeit eine Durchströmung zwischen Napf 57 und Hohlkörper 119 zulassen.
Der Ventilsitz 73 umfasst ferner einen Ventilsitzkragen 121, der in den Hohlkörper 119 mündet. Dabei erstreckt sich der Ventilsitzkragen 121 von einem in Stellrichtung A betrachteten Ende 122 des Hohlkörpers 119 zunächst bogenförmig in Radialrichtung R und anschließend im Wesentlichen in Schließrichtung S. Dabei begrenzen Hohlkörper 119 und Ventilsitzkragen 121 einen in Schließrichtung S offenen Ringraum 123. Der Hohlkörper 119 und der Ventilsitzkragen 121 ragen in den Ringraum 115, der von dem Ventilglied 55 begrenzt wird. Insbesondere werden der Hohlkörper 119 und der Ventilsitzkragen 121 in der Schließposition in Radialrichtung R von dem Ventilglied 55 umschlossen.
Die axiale Anschlagstelle 77 (Anschlagkontaktfläche des Ventilsitzes 73) ist durch einen Radialsteg 125 gebildet, in den der Ventilsitzkragen 121 mündet. In Radialrichtung R schließt an den Radialsteg 125 ein Axialsteg 127 an, der sich im Wesentlichen in Stell- und Schließrichtung A, S erstreckt. Der Ventilsitzkragen 121, der Radialsteg 125 und der Axialsteg 127 begrenzen einen in Stellrichtung A offenen Ringspalt 126, der insbesondere das Ventilglied 55 bei Verlagerung in Stell- und Schließrichtung S führt.
Die in 11 dargestellten Ventilglieder 55 und Ventilsitze 73 sind derart kragenförmig, insbesondere teleskopartig ineinander verschiebbar, ausgebildet, dass zwischen Ventilglied 55 und Ventilsitz 73, insbesondere in Schließposition, ein kragenförmiger Spalt 128 ausgebildet ist. Der kragenförmige Spalt 128 wird insbesondere zwischen Strömungsleitflächen 129 des Ventilsitzes 73 und Strömungsleitflächen 99 des Ventilglieds 55 ausgebildet. Die Strömungsleitflächen 129 des Ventilsitzes 73 sind insbesondere durch die in Radialrichtung R innenliegenden und mit dem Gasstrom in Kontakt geratenen Oberflächen des Hohlkörpers 119 und durch die in Radialrichtung R außenliegende Oberfläche des Ventilsitzkragens 121 gebildet. Der kragenförmige Spalt 128 bewirkt eine Umlenkung des Gasstroms um wenigstens 130°, 140°, 150° ,160° ,170° oder 180°, wobei der Gasstrom zwischen den Strömungsleitflächen 99,129 des Ventilglieds 55 und des Ventilsitzes 73 strömt.
Bei den in 12 dargestellten Abscheideeinrichtungen 51 werden durch die mit dem Hohlkörper 119 in Berührkontakt stehenden turbinenschaufelartigen Leitvorsprünge 101 mehrere sich in Stellrichtung A erstreckende helixförmige Spalte 137 (siehe insbesondere 8 und 9) zwischen Stellglied 55 und Ventilsitz 73 gebildet. Dabei werden die helixförmigen Spalte 137 durch Strömungsleitflächen 99 des Ventilglieds 55 an dem Mantel 61 und an den turbinenschaufelartigen Leitvorsprüngen 101 sowie durch Strömungsleitflächen 129 des Hohlkörpers 119 begrenzt. Stromabwärts der helixförmigen Spalte 137 gehen diese in einen rotationssymmetrischen Spalt 139 (siehe insbesondere 9) über, der durch Strömungsleitflächen zwischen Ventilgliedkragen 67 und Ventilsitzkragen 121 begrenzt wird.
Der durch das Gehäuse 110 begrenzte Abscheideraum 115 wird durch das Ventilglied 55 in einen Strömungsraum zwischen Ventilglied 55 und Ventilsitz 73 und in einen Bypassraum 141 zwischen Ventilglied 55 und Deckelteil 113 unterteilt. Durch den Strömungsraum strömt der Gasstrom entlang der Strömungsleitflächen 99, 129 zwischen Ventilsitz 73 und Ventilglied 55. Über Leckageelemente 85 in dem Ventilglied 55, wie beispielsweise in der in den 5 bis 7 dargestellten Ausführungsform, kann der Gasstrom in den Bypassraum 141 gelangen, in dem ebenfalls Partikel abgeschieden werden können. In den in den 11 und 12 dargestellten Abscheideeinrichtungen 51 ist in dem Bypassraum 141 ein Vlies 87 vorgesehen, an dem Partikel abgeschieden werden können. Dabei muss das Vlies 87 nicht durchströmt werden. Ein Anströmen des Vlieses 87 reicht aus, um Partikel an diesem abzuscheiden. Das Vlies 87 ist scheibenförmig, insbesondere ringförmig, ausgebildet und vorzugsweise an dem Deckelteil 113 des Gehäuses 110 befestigt.
Stromabwärts des Ventilglieds 55 ist eine Abscheidedüse 133 mit konstantem Durchströmungsquerschnitt zum Zerstäuben und/oder definierten Ableiten des Gasstroms vorgesehen. Die Abscheidedüse bildet insbesondere wenigstens einen Spalt zwischen Gehäusedeckel 113 und Anströmgehäuseteil 111 im montierten Zustand ausgebildet. Durch eine im Wesentlichen unbewegliche Befestigung zwischen Gehäusedeckel 113 und Anströmgehäuseteil 111, bleibt der Querschnitt des Spalts, und somit der Durchströmungsquerschnitt der Abscheidedüse 133 im Wesentlichen unabhängig von der Position des Ventilglieds 55 konstant. Durch den konstanten Durchströmungsquerschnitt kann selbst bei komplett geöffnetem Ventilglied 55 ein Mindestmaß an Partikelabscheidung über die wenigstens eine Abscheidedüse 133 sichergestellt werden. Die Abscheidedüse 133 ist stromabwärts des Anschlagkontakts zwischen Ventilglied 55 und Ventilsitz 73 ausgebildet. In maximaler Öffnungsposition wird ein Ringspalt zwischen der Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 55 und der Anschlagkontaktfläche 77 des Ventilsitzes 73 gebildet. Der Durchströmungsquerschnitt dieses Ringspalts, insbesondere ein in Stellrichtung A betrachteter Abstand zwischen den Anschlagkontaktflächen 71, 77 zwischen Ventilglied 55 und Ventilsitz 73, ist größer, insbesondere wenigstens 20%, 40%, 60%, 80% oder 100% größer, als der maximale Durchströmungsquerschnitt, insbesondere als die Axialerstreckung des Spalts zwischen Gehäusedeckel 113 und Anströmgehäuseteil 111, der Abscheidedüse 133.
Wie in 11 und 12 zu sehen ist, sind erfindungsgemäß wenigstens zwei Abscheideeinrichtungen 51 derart fluidal miteinander zu einem Partikelabscheider 53verbunden, dass ein Gasstrom von der einen Abscheideeinrichtungen 51 in die andere Abscheideeinrichtungen 51 gelangen kann. Insbesondere sind die Abscheideeinrichtungen 51 stromabwärts der Abscheidedüse 133 fluidal miteinander verbunden. Eine beispielhafte Ausführung einer derartigen Fluidalverbindung ist in 11 und 12 dargestellt. Darin kann ein Gasstrom über die Abscheidedüse 133 der einen Abscheideeinrichtung 51 dessen Abscheideraum 115 verlassen und über die Abscheidedüse 133 der anderen Abscheideeinrichtung 51 in dessen Abscheideraum 115 gelangen.
Zwischen Ventilglied 55 und Abscheidedüse 133, insbesondere zwischen Abscheidedüse 133 und Ventilgliedkragen 67, ist ein Abscheideraumverbindungspalt 143 vorgesehen, über den der Gasstrom aus dem Strömungsraum in den Bypassraum 141 gelangen kann und umgekehrt. Durch Konturierung der Anschlagsflächen 71, 77 kann ein Gasstrom auch in Schließposition beider Ventilglieder 57 von der einen Abscheideeinrichtung 51 in die andere gelangen, und umgekehrt. Ferner kann durch Konturierung der Anschlagsflächen 71, 77 ein Gasstrom in Schließposition auch bei Ventilgliedern 79 ohne Leckageelemente 85 von dem Strömungsraum in den Bypassraum 141 gelangen, und umgekehrt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungsmotor
3: Frischluftzufuhr
5: Abgasabfuhr
7: Kurbelgehäuseentlüftung
9: Zylinderkopfhaube
11: Zylinderkopf
13: Zylinder
15: Kurbelgehäuse
17: Kolben
19: Hubraum
21: Kurbelgehäuseinnenraum
23: Gasstrom
25: Strömungsaustrittsöffnung
27: Strömungsdurchtrittsöffnung
29: Kurbelgehäuseentlüftungssystem
31: Rücklaufleitung
33: Rücklaufauslass
35: Rücldaufeinlass
37: Rückführleitung
39: Verdichterrad
41: Frischluftstrom
43: Ladeluftkühler
45: Abgas
47: Turbolader
49: Welle
51: Abscheideeinrichtung/Einrichtung
53: Partikelabscheider
55: Ventilglied
57: Napf
58: Napfseite
59: Napfgrund
61: Mantel
63: maximaler Innendurchmesser des Mantels
65: minimaler Innendurchmesser des Mantels
67: Ventilgliedkragen
69: Ringraum zwischen Napf und Ventilgliedkragen
71: Anschlagkontaktfläche des Ventilglieds
73: Ventilsitz
75: Vertiefung einer Konturierung
77: Anschlagkontaktfläche des Ventilsitzes
79: Führungszapfen
80: Ende
81: Ringraum zwischen Führungszapfen und Napf
83: Feder
82, 84: Axialende
85: Leckageelement
86: Umkehrabschnitt
87: Vlies
89: Ring
91: Innendurchmesser des Rings
93: Axialerstreckung des Führungszapfens
95: Gesamtaxialerstreckung des Ventilglieds
97: Führungsnase
99: Strömungsleitfläche Ventilglied
100: Außenfläche
101: Leitvorsprung
103: Anströmprofilnase
105: Anströmprofilhinterkante
107: Profilsehne
109: Strömungsdurchtrittsöffnung
110: Gehäuse
111: Anströmgehäuseteil
113: Deckelteil
115: Abscheideraum
117: Abstützstelle der Feder am Ventilglied
119: Hohlkörper Ventilglied
121: Ventilsitzkragen
122: Ende
123: Ringraum zwischen Hohlkörper und Kragen des Ventilglieds
125: Radialsteg
126: Ringspalt
127: Axialsteg
128: Spalt
129: Strömungsleitflächen des Ventilsitzes
131: Durchtrittsöffnung für Führungszapfen
133: Abscheidedüse
135: Austrittsleitung
137: Spalt
139: Spalt
141: Bypassraum
143: Abscheideraumverbindungspalt
A: Stellrichtung
S: Schließrichtung
R: Radialrichtung
U: Umfangsrichtung
B: Rotationssymmetrieachse
s: Spiel

Claims

Einrichtung (51) zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom in einem Verbrennungsmotor, umfassend: - einen eine Strömungsdurchtrittsöffnung (27, 109) begrenzenden Ventilsitz (73); und - ein bewegbares Ventilglied (55), das zwischen einer Schließposition, in der das Ventilglied (55) in einen Anschlagkontakt mit dem Ventilsitz (73) gebracht ist, wobei der Anschlagkontakt eine axiale Anschlagstelle festlegt, und wenigstens einer Öffnungsposition verlagerbar ist, in der das Ventilglied (55) von der axialen Anschlagstelle in eine axiale Stellrichtung (A) bewegt ist, und gasströmungsaufwärtig einen rotationsförmigen Napf (57) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass ein Grund (59) des Napfes (57) entgegen der axialen Stellrichtung (A) axial um wenigstens 5 mm an der Anschlagstelle vorbei vorsteht.
Einrichtung (51) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Napfgrund (59) eine Feder (83) abstützt, die eine Verlagerung in die Schließstellung veranlasst, wobei der Napfgrund (59) scheibenförmig ausgebildet ist und/oder wobei der Napf (57) einen sich von dem Napfgrund (59) in Stellrichtung (A) erstreckenden Mantel (61) und/oder einen sich von dem Napfgrund (59) in Stellrichtung (A) erstreckenden Führungszapfen (79) zum Führen der Feder (83) und/oder des Ventilglieds (55) umfasst.
Einrichtung (51) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (73) einen rotationssymmetrischen Hohlkörper (119) bildet, der sich in einer Schließrichtung (S) verjüngt.
Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (55) einen in den Napf (57) mündenden Kragen (67) aufweist, der einen in einer zur Stellrichtung (A) entgegengesetzten Schließrichtung (S) offenen Ringraum (69) mit dem Napf (57) begrenzt.
Einrichtung (51) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (73) einen Kragen (121) aufweist, der in den Ringraum (69) zwischen Napf (57) und Ventilgliedkragen (67) ragt, wobei der Ventilsitzkragen (121) einen in Schließrichtung (S) offenen Ringraum (123) begrenzt.
Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Anschlagstelle durch einen sich in einer zur Stellrichtung (A) senkrecht orientierten Radialrichtung (R) erstreckenden Radialsteg (125) gebildet ist.
Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilglied (55) wenigstens eine Leckageöffnung angeordnet ist, durch die Fluidrücklauf entgegen der Stellrichtung (A) und/oder Fluiddurchtritt in der Schließstellung zugelassen ist.
Einrichtung (51) zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom in einem Verbrennungsmotor, umfassend: - einen eine Strömungsdurchtrittsöffnung (27, 109) begrenzenden Ventilsitz (73); - ein bewegbares Ventilglied (55), das zwischen einer Schließposition, in der das Ventilglied (55) in einen Anschlagkontakt mit dem Ventilsitz (73) gebracht ist, wobei der Anschlagkontakt eine axiale Anschlagstelle festlegt, und wenigstens einer Öffnungsposition verlagerbar ist, in der das Ventilglied (55) von der axialen Anschlagstelle in eine axiale Stellrichtung (A) bewegt ist; und - eine Feder (83) die sich an dem Ventilglied (55) abstützt und ein Verlagern des Ventilglieds (55) in die Schließposition veranlasst; dadurch gekennzeichnet, dass in der Schließposition des Ventilglieds (55) die Abstützstelle (117) der Feder (83) an dem Ventilglied (55) entgegen der axialen Stellrichtung (A) axial an der Anschlagstelle vorbei vorsteht.
Einrichtung (51) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (55) einen sich von der Abstützstelle (117) in Stellrichtung (A) erstreckenden Führungszapfen (79) aufweist, über den die Feder (83) gestülpt ist.
Einrichtung (51) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (83) eine progressive Federkennlinie besitzt und/oder dass eine weitere Feder (83) in Reihe geschaltet ist.
Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch ein Gehäuse (110), wobei das Ventilglied (55) und die Feder (83) in dem Gehäuse (110) gelagert sind.
Einrichtung (51) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (55) gasströmungsaufwärtig einen rotationsförmigen Napf (57) aufweist, an dessen Napfgrund (59) die Abstützstelle (117) für die Feder (83) ausgebildet ist.
Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (73) und das Ventilglied (55) derart kragenförmig ausgebildet sind, dass in der Öffnungsposition und/oder in der Schließposition ein in Umfangsrichtung (U) umlaufender kragenförmiger Spalt (128) zwischen Ventilglied (55) und Ventilsitz (73) ausgebildet ist.
Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Ventilglieds (55) wenigstens eine Abscheidedüse (133) zum Zerstäuben und/oder definierten Ableiten des Gasstroms angeordnet ist.
Partikelabscheider (53) mit wenigstens zwei Einrichtungen (51) zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom in einem Verbrennungsmotor, wobei die wenigstens zwei Einrichtungen (51) jeweils umfassen: - einen eine Strömungsdurchtrittsöffnung (27, 109) begrenzenden Ventilsitz (73); und - ein bewegbares Ventilglied (55); wobei die wenigstens zwei Einrichtungen (51) derart fluidal in Verbindung stehen, dass ein Gasstrom stromaufwärts des Partikelabscheiders (53) in die beiden Einrichtungen (51) aufteilbar ist und ein Gasstrom von der einen Einrichtung (51) in die andere Einrichtung (51) gelangen kann.
Kurbelgehäuseentlüftungssystem (29) eines Verbrennungsmotors (1), umfassend: - ein Kurbelgehäuse (15) mit einer Strömungsaustrittsöffnung (25), durch die Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse (15) austreten kann; und - eine mit der Strömungsaustrittsöffnung (25) fluidal in Verbindung stehende und nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14 ausgebildete Einrichtung (51) zum Abscheiden von Partikeln aus dem Blow-By-Gas.