DE112009000550B4

DE112009000550B4 - Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider

Info

Publication number: DE112009000550B4
Application number: DE112009000550.0T
Authority: DE
Inventors: Charig D. Parikh; Benjamin R. Scheckel; Ryan W. Rutzinski
Original assignee: Cummins Filtration IP Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2029-01-31
Also published as: CN101990654B; WO2009126361A2; DE112009000550T5; CN101990654A; US20090120854A1; US8048212B2; WO2009126361A3

Abstract

Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider zum Entfernen von Flüssigkeitspartikeln aus einem Gas-Flüssigkeits-Strom (812), der aufweist ein Gehäuse (828) mit einem Einlass (830) zum Aufnehmen eines Gas-Flüssigkeits-Stroms (812) und einem Auslass (824) zum Auslassen eines Gasstroms (822), mindestens eine Düse (834) in dem Gehäuse (828), die den Gas-Flüssigkeits-Strom (812) vom Einlass (830) empfängt und den Gas-Flüssigkeits-Strom (812) durch die Düse (834) entlang einer axialen Strömungsrichtung (836) in der Richtung von der Einlassseite zur Auslassseite beschleunigt, einen Trägheitsprallsammler (840) in dem Gehäuse (828) stromabseitig der Düse (834) und im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Stroms (812), der eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung von dem Gas-Flüssigkeits-Strom (812) bewirkt, ein axial bewegliches Ventil (842), das den Durchfluss durch die Düse (834) steuert, und einen Aktuator (844) mit variablem Durchfluss, der das Ventil (842) steuert, wobei die Düse (834) eine Öffnung (834) mit einem Ventilsitz (846) mit einer stromaufseitigen Fläche (848) und einer entgegengesetzt orientierten stromabseitigen Fläche (850) aufweist, wobei der Gas-Flüssigkeits-Strom (812) axial durch die Öffnung (834) von der stromaufseitigen Fläche (848) zur stromabseitigen Fläche (850) strömt und wobei der Aktuator (844) auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms (812) reagiert dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (844) stromaufseitig des Ventils (842) angeordnet ist, die stromaufseitige Fläche (848) des Ventilsitzes (846) axial in Richtung des Aktuators (844) orientiert ist und eine erste Seite (862) des Aktuators (844) mit dem Einlass (830) in Verbindung steht und der eingehenden Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms (812) ausgesetzt ist.

Description

Die Anmeldung bezieht sich auf Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheider zum Entfernen von Flüssigkeitspartikeln aus einem Gas-Flüssigkeits-Strom, die etwa in Motorkurbelgehäuse-Entlüftungsabscheidungsanwendungen enthalten sind, die Systeme mit geschlossener Kurbelgehäuseentlüftung (CCV) und offener Kurbelgehäuseentlüftung (CCV) enthalten. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Anmeldung auf einen Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider sind generell im Stand der Technik bekannt. Flüssigkeitspartikel werden aus einem Gas-Flüssigkeits-Strom durch Beschleunigen des Stroms oder Aerosols auf hohe Geschwindigkeiten durch Düsen oder Öffnungen und Richten desselben gegen einen Prallkörper, der typischerweise eine scharfe Richtungsänderung verursacht, was die angegebene Flüssigkeitsabscheidung bewirkt, entfernt. Solche Trägheitsprallkörper haben verschiedene Verwendungen, einschließlich Ölabscheidungsanwendungen für Durchblasgase vom Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors.
Wenn ein Motor verschleißt, wird mehr Durchblasgas erzeugt und der Prallkörper im Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider sieht eine größere Strömung und einen erhöhten Druck vom Kurbelgehäuse. Wenn dies passiert, beginnt der Abscheider tatsächlich, mit höherem Wirkungsgrad zu arbeiten, weist jedoch auch einen größeren Druckabfall auf. Standard-Prallabscheider müssen so konstruiert sein, dass sie diese Lebensdauerendbedingung erfüllen, um keinen zu hohen Druckabfall zu erzeugen. Dies bedeutet jedoch, dass der Wirkungsgrad früh in der Lebensdauer des Motors nicht optimiert sein kann.
Bei dem bekannten Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider, von dem die Erfindung ausgeht ( DE 10 2005 043 198 A1 ), wird ein Aktuator eingesetzt, mit dessen Hilfe die Gesamtströmung durch eine oder mehrere Öffnungen veränderbar und damit an sich ändernde Umstände anpassbar ist. Bei diesem Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider steht der Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms auf beiden Seiten des Aktuators an, die Drücke an den beiden Seiten sind aber durch konstruktive Maßnahmen unterschiedlich vorgegeben. Bei diesem Stand der Technik muss eine vergleichsweise empfindliche Balance der Drücke in den verschiedenen Kammern eingehalten werden.
Der Lehre liegt die Aufgabe zugrunde, den Mechanismus des Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheiders mit Aktuator zu vereinfachen.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einem Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß sitzt der Aktuator stromaufseitig des Ventils und wird ausschließlich von dem vom Einlass des Gehäuses kommenden Gas-Flüssigkeits-Strom beeinflusst. Die Funktion des Aktuators ergibt sich aus dem Zusammenspiel der Aktuator-Vorspannung selbst mit dem Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms stromaufseitig des Ventils.
Die vorliegende Erfindung ist während der andauernden Entwicklungsanstrengungen in Bezug auf die vorstehend angegebenen Erfindungen entstanden und schafft Verbesserungen an Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheidern, die einen ventilgesteuerten variablen Durchfluss aufweisen.
Nachstehend folgt die Figuren-Kurzbeschreibung:
Die 1 bis 38 stammen aus der US 2006/0059875 A1 , US 2006/0062699 A1 und US 2007/0256566 A1 , die Stand der Technik bilden.
1 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheiders gemäß dem Stand der Technik der US 2006/0059875 A1 .
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 von 1.
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Abschnitts von 1, die jedoch eine andere Ausführungsform zeigt.
4 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Abschnitts von 1, die jedoch eine andere Ausführungsform zeigt.
5 ist eine perspektivische Aufrissansicht eines Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheiders, der die Ausführungsform von 4 beinhaltet.
6 ist eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht der Konstruktion von 5.
7 ist eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht der Konstruktion von 5.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts von 5 in auseinandergezogener Anordnung.
9 ist eine Schnittansicht der Konstruktion von 5, die eine erste Position des Aktuators zeigt.
10 ist wie 9 und zeigt eine andere Position des Aktuators.
11 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Abschnitts von 1, die jedoch eine andere Ausführungsform zeigt.
12 ist eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines anderen Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheiders gemäß dem Stand der Technik der US 2006/0059875 A1 .
13 ist eine Schnittansicht eines Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheiders, der die Ausführungsform von 12 beinhaltet.
14 ist wie 13 und zeigt eine andere Position des Aktuators.
15 ist eine Schnittansicht der Konstruktion von 13.
16 ist eine perspektivische Ansicht der Konstruktion von 13.
17 ist eine perspektivische Ansicht der Konstruktion von 16 in auseinandergezogener Anordnung.
18 ist eine weitere perspektivische Ansicht der Konstruktion von 16 in auseinandergezogener Anordnung.
19 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines weiteren Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheiders gemäß dem Stand der Technik der US 2006/0059875 A1 .
20 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheiders gemäß dem Stand der Technik der US 2006/0059875 A1 .
21 ist eine Aufrissansicht entlang der Linie 21-21 von 20 von oben.
22 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 20.
23 ist eine schematische Schnittansicht eines Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheiders gemäß dem Stand der Technik der US 2006/0062699 A1 .
24 ist wie 23 und zeigt eine weitere Ausführungsform.
25 ist wie 23 und zeigt eine weitere Ausführungsform.
26 ist wie 23 und zeigt eine weitere Ausführungsform.
27 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheiders gemäß dem Stand der Technik der US 2007/0256566 A1 .
28 ist wie 27 und zeigt eine weitere Betriebsbedingung.
29 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 27.
30 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 30-30 von 29.
31 ist eine perspektivische Ansicht der Konstruktion von 29 von unten.
32 ist eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheiders.
33 ist wie 32 und zeigt eine weitere Ausführungsform.
34 ist wie 32 und zeigt eine weitere Ausführungsform.
35 ist eine Stirnaufrissansicht der Vorrichtung von 34.
36 ist eine perspektivische Ansicht einer Komponente von 32.
37 ist wie 32 und zeigt eine weitere Ausführungsform.
38 ist eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheiders.
39 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheiders gemäß der Erfindung.
40 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheiders gemäß der Erfindung entlang der Linie 40-40 von 41.
41 ist eine Stirnansicht des Abscheiders von 40.
Die 1 bis 38 stammen aus der US 2006/0059875 A1 , US 2006/0062699 A1 und US 2007/0256566 A1 . Diese Darstellungen betreffen alle vorbekannten Stand der Technik, sie dienen dem Verständnis der Technologie im Allgemeinen.
1 zeigt einen Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheider 30 zum Verschmelzen und Entfernen von Flüssigkeitspartikeln aus einem Gas-Flüssigkeits-Strom 32, der in einer beispielhaften Kurbelgehäuseentlüftungs-Abscheidungsanwendung für einen Verbrennungsmotor 34 gezeigt ist. In einer solchen Anwendung ist es erwünscht, Durchblasgase aus dem Kurbelgehäuse 36 des Motors 34 zu entlüften. Unbehandelt enthalten diese Gase Partikelstoff in Form von Ölnebel und Ruß. Es ist erwünscht, die Konzentration der Verunreinigungen zu steuern, insbesondere wenn die Durchblasgase zum Lufteinlasssystem des Motors, beispielsweise am Lufteinlasskrümmer 38, zurückgeführt werden sollen. Die Ölnebeltröpfchen sind im Allgemeinen weniger als 5 μ im Durchmesser und sind daher unter Verwendung von herkömmlichen Faserfiltermedien schwierig zu entfernen, während gleichzeitig ein niedriger Strömungswiderstand aufrechterhalten wird, wenn die Medien Öl und Verunreinigungen sammeln und mit diesen gesättigt werden.
Der Abscheider 30 besitzt ein Gehäuse 40 mit einem Einlass 42 zum Aufnehmen des Gas-Flüssigkeits-Stroms 32 vom Motorkurbelgehäuse 36, einen Auslass 44 zum Auslassen eines Gasstroms 46 zum Lufteinlasskrümmer 38 und einen Ablass 45, der abgeschiedenes Fluid bei 47 vom Prallsammler 54 ablässt und gesammelte Öltröpfchen bei 47 zum Kurbelgehäuse 36 zurückführt. Eine Düsenstruktur 48 im Gehäuse weist mehrere Düsen auf, die durch Öffnungen wie z. B. 50, 52, 1, 2, vorgesehen sind, die den Gas-Flüssigkeits-Strom bei 58 vom Einlass 42 aufnehmen und den Gas-Flüssigkeits-Strom durch die Düsen 50, 52 beschleunigen. Die mehreren Düsen sehen einen kumulativen Durchfluss parallel durch diese vor. Ein Trägheitsprallsammler 54 im Gehäuse befindet sich im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Stroms bei 58 und bewirkt eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung durch eine scharfe Richtungsänderung, wie bei 56 gezeigt. In der bevorzugten Ausführungsform weist der Prallsammler 54 eine raue, poröse Sammel- oder Aufpralloberfläche 60 auf, die eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung vom Gas-Flüssigkeits-Strom bewirkt und wie jene ist, die in US 6 290 738 A gezeigt ist. Die Düsenöffnungen 50, 52 können eine Venturi- oder Kegelstumpfform aufweisen.
Ein Aktuator 62 mit variablem Durchfluss verändert den kumulativen Durchfluss durch die mehreren Düsen in Reaktion auf einen gegebenen Parameter. In einer erwünschten Ausführungsform wird die Geschwindigkeit der kumulativen Strömung verändert, obwohl andere Strömungseigenschaften verändert werden können. Der Gas-Flüssigkeits-Strom strömt axial entlang einer axialen Strömungsrichtung bei 58 durch die Öffnungen 50, 52. Der Aktuator 62 ist entlang einer gegebenen Richtung relativ zu den Öffnungen beweglich, um die angegebene kumulative Strömung zu verändern. In einer Ausführungsform ist der Aktuator 62 entlang der erwähnten gegebenen Richtung relativ zu den Öffnungen beweglich, um die Gesamtfläche und daher die resultierende Strömungsgeschwindigkeit zu verändern. In 1, 2 ist der Aktuator 62 eine Scheibe oder Platte, die über eine oder mehrere der Öffnungen beweglich ist, um deren Querschnittsfläche quer zur axialen Strömungsrichtung 58 zu verändern. Die Scheibe 62 ist, wie beim Pfeil 64 gezeigt, links-rechts in 1, 2, quer zur axialen Strömungsrichtung 58 beweglich. In der Ausführungsform von 1, 2 weist die Scheibe 62 mehrere längliche Schlitze oder Öffnungen 66, 68 auf, die auf jeweilige Düsenöffnungen 50, 52 ausgerichtet sind und entlang derer quer verschiebbar sind, um deren Größe zu ändern, die für die axiale Strömung durch diese verfügbar ist, und daher die kumulative Durchflussfläche zu verändern. In einer weiteren Ausführungsform können eine oder mehrere Düsenöffnungen 50, 52 während der Bewegung der Scheibe 62 geschlossen oder geöffnet werden, um somit die Anzahl von Öffnungen zu verändern, die für die axiale Strömung durch diese zur Verfügung stehen, um somit die erwähnte kumulative Durchflussfläche zu verändern. In einer weiteren Ausführungsform verändert die Bewegung der Aktuatorscheibe 62 sowohl die Größe als auch die Anzahl der Öffnungen, beispielsweise kann eine Bewegung der Aktuatorscheibe 62 vor und zurück entlang der Richtung 64 die Öffnungen entlang einer Querschnittsfläche derselben quer zur Strömungsrichtung 58 erweitern und drosseln, um die Größe der Öffnungen zu verändern, und die Bewegung der Aktuatorscheibe 62 vor und zurück entlang der Richtung 64 kann andere der Öffnungen öffnen und schließen, um die Anzahl von Öffnungen zu verändern, durch die der Gas-Flüssigkeits-Strom strömt.
In einer Ausführungsform ist der erwähnte Parameter, auf den der Aktuator 62 mit variablem Durchfluss reagiert, der Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms. Das Gehäuse 40 weist einen Drucksensor 70 in Form eines Balgs oder einer Membran auf, die über eine Verbindung 72 mit dem Aktuator 62 gekoppelt ist, um den letzteren zu betätigen, um ihn links-rechts bei 64 in 1, 2 zu bewegen. Wenn der Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms zunimmt, bewegt sich die Membran 70 nach links in 1, was in der bevorzugten Form die Größe der Öffnungen 50, 52 usw. vergrößert (deren Querschnittsdurchflussfläche vergrößert) und/oder die Anzahl von Öffnungen 50, 52 usw., die für die Strömung durch diese offen sind, erhöht. Der zunehmende Druck des Gas-Flüssigkeits-Durchflussstroms in der Gehäusekammer 74 überwindet die Vorbelastungsfeder 76, was eine Bewegung der Membran 70 nach links bewirkt. Wenn der Gas-Flüssigkeits-Strömungsdruck abnimmt, dann bewegt die Vorbelastungsfeder 76 die Aktuatorscheibe 62 nach rechts in 1, vorzugsweise um die Größe und/oder Anzahl von Öffnungen 50, 52 usw. zu verringern. In dieser Weise wird eine gewünschte Druckdifferenz ΔP (Delta P) aufrechterhalten, was den Bedarf beseitigt, Kompromisse zwischen minimalen und maximalen Durchflussraten, Motorgrößen, sich ändernden Bedingungen wie z. B. Motorverschleiß, Drehzahl, Bremsen usw. einzugehen. Der Aktuator mit variablem Durchfluss maximiert den Wirkungsgrad durch Anpassen an verschiedene Motorgrößen, Durchflussnennwerte und sich ändernde Bedingungen während des Motorbetriebs und beseitigt frühere Kompromisse, die in einem Abscheider mit festem Durchfluss erforderlich sind. In der Ausführungsform von 1 wird die Gehäusekammer 78 auf der entgegengesetzten Seite der Membran 70 von der Kammer 74 zur Atmosphäre entlüftet, wie bei den Entlüftungsöffnungen 80, 82, um auf ΔP Bezug zu nehmen, obwohl andere Bezugsdrücke verwendet werden können.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Aktuatorplatte oder -scheibe 84, die translatorisch links-rechts, wie beim Pfeil 86 gezeigt, entlang des Gehäuses 88 verschiebbar ist, um die Größe von Düsenöffnungen wie z. B. 90, 92 zu verändern, wenn längliche Schlitze oder Öffnungen 94, 96 der Scheibe 84 entlang derer bewegt werden. Die Schlitze oder Öffnungen 94, 96 können einen Kegelstumpf 98 aufweisen, um den erwähnten Venturi-Beschleunigungseffekt zu verstärken. Wenn sich die Scheibe 84 nach links in 3 bewegt, nimmt die Größe der Venturi-Öffnungen 90, 92 zu, d. h. eine Bewegung der Aktuatorscheibe 84 nach links erweitert die Größe der Öffnungen 90, 92 entlang einer Querschnittsfläche davon quer zur axialen Strömungsrichtung 58, um die Größe der Öffnungen zu verändern. Eine Bewegung der Aktuatorscheibe 84 nach rechts schränkt die Öffnungen 90, 92 entlang der Querschnittsfläche davon quer zur axialen Strömungsrichtung 58 ein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Bewegung der Aktuatorscheibe 84 nach links zusätzliche Öffnungen öffnen und eine Bewegung der Aktuatorscheibe 84 nach rechts kann einige Öffnungen schließen, um die Anzahl von Öffnungen zu verändern, durch die der Gas-Flüssigkeits-Strom strömt.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Aktuatorscheibe 100, die um eine Drehachse 102 parallel zur axialen Strömungsrichtung 58 drehbar ist. Die Aktuatorscheibe 100 ist im Uhrzeigersinn, wie beim Pfeil 104 gezeigt, um die Achse 102 drehbar, um eine oder mehrere Düsenöffnungen 106, 108 usw. der Gehäusewand 110 zu drosseln und/oder zu schließen, wenn die Schlitze 112, 114 in der Aktuatorscheibe 100 quer über diese gleiten.
5–10 zeigen eine bevorzugte Implementierung der Ausführungsform von 4. Das Gehäuse 120 besitzt einen Einlass 122, der mit dem Einlass 42, 1, vergleichbar ist, zum Aufnehmen des Gas-Flüssigkeits-Stroms 32, z. B. vom Kurbelgehäuse 36. Das Gehäuse 120 besitzt einen Auslass 124, der mit dem Auslass 44, 1, vergleichbar ist, zum Auslassen des Gasstroms 46 z. B. zum Lufteinlasskrümmer 38. Das Gehäuse 120 besitzt einen Ablass 126, der mit dem Ablass 45, 1, vergleichbar ist und der abgeschiedenes Fluid 47 vom Prallsammler 54 ablässt, z. B. gesammelte Öltröpfchen bei 47 zum Kurbelgehäuse 36 zurückführt. Die Aktuatorscheibe 100 ist an einer Gehäusespindel 128 drehbar angebracht, um sie um die Achse 102 zu drehen. Die Scheibe 100 ist durch eine Verbindung 130 mit einer Membranplatte 132 mit Beinen 134 verbunden, die sich durch die Membran 136 erstrecken und auf der entgegengesetzten Seite an einer Federplatte 138 angebracht sind, so dass die Membran 136 zwischen die Platten 132 und 138 eingelegt ist. Eine Vorbelastungsfeder 140 erstreckt sich zwischen der Federplatte 138 und einer Verschlusskappe 142, die am Gehäuse angebracht ist und am Umfang 144 daran abgedichtet ist und eine erste Kammer 146 auf einer Seite der Membran und eine zweite Kammer 148 auf der anderen Seite der Membran bereitstellt.
9 zeigt eine Niederdruckbedingung des Gas-Flüssigkeits-Durchflussstroms 32, wobei die Aktuatorscheibe 100 im Uhrzeigersinn, wie beim Pfeil 150 gezeigt, in eine erste Position gedreht ist, die den kumulativen Durchfluss durch die mehreren Düsenöffnungen 106, 108 usw. minimiert, beispielsweise die Größe von einer oder mehreren solchen Öffnungen drosselt und/oder eine oder mehrere solcher Öffnungen schließt. 10 zeigt eine Bedingung des Gas-Flüssigkeits-Durchflussstroms 32 mit höherem Druck, wobei die Aktuatorscheibe 100 gegen den Uhrzeigersinn, wie beim Pfeil 152 gezeigt, in eine zweite Position gedreht ist, die den kumulativen Durchfluss durch die mehreren Düsenöffnungen 106, 108 usw. z. B. durch Erweitern von einer oder mehreren von solchen Öffnungen und/oder Öffnen von einer oder mehreren solcher Öffnungen maximiert. Der Aktuator weist mehrere Positionen zwischen seinen Positionen mit minimalem und maximalem kumulativen Durchfluss in Reaktion auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms auf, um den Druck konstant zu halten, d. h. ein konstantes ΔP relativ zu einer gegebenen Referenz aufrechtzuerhalten. Die gegebene Referenz kann beispielsweise der Atmosphärendruck sein, wie durch eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen 154, 156 in der Endkappe 142 vorgesehen, die mit der Kammer 148 in Verbindung stehen.
In der Ausführungsform von 5–10 ist der erwähnte Drucksensor durch die Membran 136 mit einer ersten und einer zweiten entgegengesetzten Seite 158 und 160 vorgesehen, wobei die erste Seite 158 durch die Platte 132 und die Verbindung 130 mit der Aktuatorscheibe 100 gekoppelt ist, vergleichbar zur Membran 70, 1, mit einer ersten und einer zweiten entgegengesetzten Seite 69 und 71, wobei die erste Seite 69 durch die Verbindung 72 mit der Aktuatorscheibe 62 gekoppelt ist. Eine der ersten und der zweiten Seite der Membran ist dem Druck im Gas-Flüssigkeits-Strom 32 ausgesetzt, um die Bewegung des Aktuators zu steuern. In 1 und 9 ist die erwähnte erste Seite 69, 158 der jeweiligen Membran 70, 136 dem Druck im Gas-Flüssigkeits-Strom ausgesetzt, um die Bewegung des Aktuators zu steuern. In zu beschreibenden anderen Ausführungsformen ist die zweite Seite der Membran dem Druck im Gas-Flüssigkeits-Strom ausgesetzt, um die Bewegung des Aktuators zu steuern. In 1–2 und 5–10 wird das Vorbelastungselement 76, 140 durch einen gegebenen Druck im Gas-Flüssigkeits-Strom 32 in der jeweiligen Kammer 74, 146 auf der jeweiligen ersten Seite 69, 158 der jeweiligen Membran 70, 136 überwunden.
11 zeigt eine andere Ausführungsform mit einer Aktuatorscheibe 161, die um eine Drehachse 102 parallel zur axialen Strömungsrichtung 58 drehbar ist. Die Aktuatorscheibe 161 ist an einer Gehäuseplatte 162 an einer Spindel 163 drehbar angebracht und ist drehbar, um eine oder mehrere Düsenöffnungen wie z. B. 164, 165 usw. zu öffnen oder zu schließen. Bei der Drehung der Scheibe 161, wie beim Pfeil 166 gezeigt, öffnen oder schließen ein oder mehrere radiale Arme 167, 168 der Scheibe, die unterschiedliche bogenförmige Längen aufweisen können, jeweilige Düsenöffnungen, um somit den erwähnten kumulativen Durchfluss durch die Düsenstruktur durch Verändern der Anzahl von Düsenöffnungen, die zum Durchfluss durch diese verfügbar sind, zu ändern.
12 zeigt eine andere Ausführungsform mit einer Aktuatorscheibe 170, die entlang einer Richtung parallel zur axialen Strömungsrichtung 58 translatorisch ist. Der Aktuator 170 ist von der Position 172 der durchgezogenen Linie in die Position 174 der gestrichelten Linie entlang des Pfeils 176 in derselben Richtung wie die axiale Strömungsrichtung 58 beweglich, um den erwähnten kumulativen Durchfluss des Gas-Flüssigkeits-Stroms durch Drosseln oder Schließen von Düsenöffnungen wie z. B. 178 in der Gehäusewand 180 zu verringern. Der Aktuator 170 ist von der Position 174 der gestrichelten Linie in die Position 172 der durchgezogenen Linie, wie beim Pfeil 182 gezeigt, in der entgegengesetzten Richtung zur axialen Strömungsrichtung 58 beweglich, um den erwähnten kumulativen Durchfluss zu erhöhen. Der Aktuator besitzt Ventilschäfte wie z. B. 184 mit jeweiligen konisch geformten Ventilköpfen wie z. B. 186, die mit jeweiligen Ventilsitzen in Eingriff gebracht werden können, die durch die Düsenöffnungen wie z. B. 178 vorgesehen sind. Der Ventilkopf 186 ist entlang einer Verjüngung konisch geformt, die sich in einer Richtung verschmälert, die in dieselbe Richtung zeigt wie die axiale Strömungsrichtung 58. Die Ventilsitze können komplementär zu den Ventilköpfen konisch geformt sein. In einem offenen Ventilzustand, wie bei der durchgezogenen Linie bei 172 gezeigt, strömt der Gas-Flüssigkeits-Strom, wie bei 188, 190 gezeigt, durch die Düsenöffnung 178 und trifft auf die Pralloberfläche 60 auf, die die zugewandte Oberfläche des Aktuators 170 sein kann oder durch einen Prallsammler wie z. B. 54, der daran angebracht ist, vorgesehen sein kann, was eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung wie vorstehend bewirkt.
13–18 zeigen eine bevorzugte Implementierung der Ausführungsform von 12. Das Gehäuse 200 besitzt einen Einlass 202, der mit dem Einlass 42, 1, vergleichbar ist, zum Aufnehmen des Gas-Flüssigkeits-Stroms 32, z. B. vom Kurbelgehäuse 36. Das Gehäuse 200 besitzt einen Auslass 204, der mit dem Auslass 44, 1, vergleichbar ist, zum Auslassen des Gasstroms 46, z. B. zum Lufteinlasskrümmer 38. Das Gehäuse 200 besitzt einen Ablass 206, der mit dem Ablass 45, 1, vergleichbar ist und der abgeschiedenes Fluid 47 vom Prallsammler 54 ablässt, z. B. gesammelte Öltröpfchen bei 47 zum Kurbelgehäuse 36 zurückführt. Die innere Gehäusewand 180 weist mehrere Düsenöffnungen 178, 208 usw. auf. Die Aktuatorscheibe 170 weist mehrere Ventilschäfte 184, 210 usw. mit jeweiligen Ventilköpfen 186, 212 usw. auf, die jeweilige Düsenöffnungen 178, 208 usw. öffnen und schließen und/oder drosseln und erweitern. Die Aktuatorscheibe 170 ist an der Membran 214 angebracht, die an ihrem Umfang 216 im Gehäuse abgedichtet ist. Das Gehäuse besitzt eine Kammer 218, die den Gas-Flüssigkeits-Strom vom Einlass 202 aufnimmt, eine Unterkammer 220 zwischen der inneren Gehäusewand 180 und der ersten Seite 222 der Membran 214 und eine Kammer 224 auf der zweiten Seite 226 der Membran. Das Gehäuse ist durch eine erste Verschlusskappe 228, die die Kammer 218 einschließt, und eine zweite Verschlusskappe 230, die die Kammer 224 einschließt, verschlossen.
Der Gas-Flüssigkeits-Strom 32 strömt durch den Gehäuseeinlass 202 in die Kammer 218 zwischen der Verschlusskappe 228 und der inneren Gehäusewand 180. Die Unterkammer 220 befindet sich zwischen der inneren Gehäusewand 180 und der Membran 214 und nimmt den Gas-Flüssigkeits-Durchflussstrom auf, der durch die Düsenöffnungen 178, 208 usw. übertragen wird, wenn sie offen sind. Die Kammer 224 befindet sich zwischen der Verschlusskappe 230 und der erwähnten zweiten Seite 226 der Membran 214 und besitzt einen Abstandhalterring 232 mit mehreren Abstandhalterbeinen 234 zum Schaffen eines Luftraums in der Kammer 224. Mehrere Verbindungsdurchgänge 236, 238 usw. schaffen eine Übertragung des Gas-Flüssigkeits-Durchflussstrom-Drucks durch diese, wie bei den Pfeilen 240, 242 usw. gezeigt, von der Kammer 218 in die Kammer 224, wie bei den Pfeilen 244, 246 usw. gezeigt. Die Größe und die Anzahl der Verbindungsdurchgänge 236, 238 usw. sind derart ausgewählt, dass das Verhältnis des Drucks auf der zweiten Seite 226 der Membran 214, der sich aus dem Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms ergibt und zu diesem im Verhältnis steht, größer ist als das Verhältnis des Drucks auf der ersten Seite 222 der Membran 214, der zum Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms im Verhältnis steht und sich aus diesem ergibt. Die Membran 214 ist grundsätzlich vorbelastet oder weist alternativ eine nicht gedehnte Position auf, wie in 13 gezeigt, wobei Düsenöffnungen 178, 208 usw. durch Ventilköpfe 186, 212 usw. geschlossen sind, welches die Position 174 der gestrichelten Linie ist, die in 12 gezeigt ist. Diese grundsätzliche Vorbelastung oder nicht gedehnte Position der Membran hat eine Vorbelastung in Richtung einer solchen geschlossenen Position der Düsenöffnungen, die größer ist als der Druck in der Kammer 224 auf der zweiten Seite 226 der Membran, z. B. bei niedriger Motordrehzahl. Wenn der Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms zunimmt, nimmt der Druck in der Kammer 224 auf der zweiten Seite 226 der Membran zu und überwindet die grundsätzliche Vorbelastung der Membran 214, um die Membran in die in 14 gezeigte Position zu dehnen und zu bewegen, welches die Position 172 der durchgezogenen Linie in 12 ist, um zu beginnen, die Düsenöffnungen 178, 208 durch Bewegen der Ventilköpfe 186, 212 usw. von ihren jeweiligen Ventilsitzen weg entlang der Richtung 182, 12, zu öffnen. Diese Öffnungsbewegung der Ventile wirkt dem Druck in der Unterkammer 220 auf der ersten Seite 222 der Membran entgegen und wird durch diesen ausgeglichen, der nun aufgrund des Gas-Flüssigkeits-Stromflusses, wie bei den Pfeilen 188, 190 gezeigt, durch die jeweiligen Düsenöffnungen in die Unterkammer 220 verfügbar ist. Das erwähnte Verhältnis von Drücken auf der ersten und der zweiten Seite der Membran steuert das Öffnen und Schließen der Ventile und verändert die Größe der Düsenöffnungen und, falls erwünscht, die Anzahl von geöffneten oder geschlossenen Öffnungen.
Der kumulative Durchfluss durch die Düsen wird durch den Aktuator 170 mit variablem Durchfluss verändert, wobei die Bewegung eines solchen Aktuators die Größe und/oder die Anzahl von Öffnungen 178, 208 usw. verändert. Der kumulative Durchfluss kann ferner verändert werden durch Verändern der Folgenden: der axialen Höhe der Ventilschäfte 184, 210 usw. von Schaft zu Schafft; der Verjüngung, der Breite usw. der Ventilköpfe 186, 212 usw. von Kopf zu Kopf; der Größe der Öffnungen 178, 208 usw.; des Druckverhältnisses auf entgegengesetzten Seiten 222 und 226 der Membran durch Verändern der Größe und der Anzahl von Verbindungsdurchgängen 236, 238; und verschiedener Kombinationen davon.
Der Aktuator 170 besitzt eine erste Position, wie in 13 und in der gestrichelten Linie 174 in 12 gezeigt, die den kumulativen Durchfluss des Gas-Flüssigkeits-Stroms durch die mehreren Düsenöffnungen 178, 208 minimiert oder schließend stoppt. Der Aktuator weist eine zweite Position auf, wie in 14 und in der durchgezogenen Linie 172 in 12 gezeigt, die den kumulativen Durchfluss durch die mehreren Düsenöffnungen 178, 208 usw. maximiert. Der Aktuator 170 wird durch den Drucksensor, der durch die Membran 214 vorgesehen ist, zwischen der erwähnten ersten und zweiten Position und mehreren Positionen dazwischen in Reaktion auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms bewegt, um einen solchen Druck konstant zu halten, d. h. ein konstantes ΔP aufrechtzuerhalten, falls erwünscht. Wie vorstehend beseitigt dies frühere Kompromisse in einem festen Abscheider, der gegenüber sich ändernden Motor- oder Strömungsbedingungen und auch verschiedenen Motorgrößen nicht adaptiv ist. Die Seite 226 der Membran ist dem Druck im Gas-Flüssigkeits-Strom sowohl in der erwähnten ersten als auch zweiten Position des Aktuators und den Zwischenpositionen dazwischen ausgesetzt. Die Seite 222 der Membran ist dem Druck im Gas-Flüssigkeits-Strom in der erwähnten zweiten Position und den Zwischenpositionen des Aktuators ausgesetzt.
19 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei ein Aktuator 250 entlang einer Richtung 252 parallel zur axialen Strömungsrichtung 58 vergleichbar mit dem Aktuator 170, 12, zum Öffnen und Schließen und/oder Vergrößern und Drosseln der Düsenöffnungen wie z. B. 254, 256 usw. in der Gehäusewand 258 translatorisch ist. Der Aktuator 250 weist mehrere Ventilschäfte 260, 262 usw. mit konisch geformten Ventilköpfen 264, 266 usw. auf, die mit jeweiligen Ventilsitzen wie z. B. 268, 270 usw. in Eingriff kommen können, wobei die Ventilsitze komplementär zu den Ventilköpfen konisch geformt sein können. Im Gegensatz zu 12 sind die Ventilköpfe 264, 266 in 19 entlang einer Verjüngung konisch geformt, die sich in einer Richtung verschmälert, die entgegengesetzt zur axialen Strömungsrichtung 58 zeigt. Der Aktuator 250 mit variablem Durchfluss verändert den kumulativen Durchfluss des Gas-Flüssigkeits-Durchflussstroms durch die Düsenöffnungen 254, 256 usw. in Reaktion auf einen gegebenen Parameter durch Hin- und Herbewegen, wie beim Pfeil 252 gezeigt. Wenn der Druck im Gas-Flüssigkeits-Durchflussstrom der festgelegte Parameter ist, kann der Druck gegen die Ventilköpfe 264, 266 verwendet werden, um die Ventile zu öffnen, und der Druck gegen solche Ventilköpfe und die Oberfläche 272 der Aktuatorscheibe kann verwendet werden, um die kumulative Durchflussfläche durch Vergrößern der Querschnittsfläche der Düsenöffnungen zu verändern und zu erweitern. Eine Vorbelastungsfeder wie z. B. 76, 140 kann gegen die Oberfläche 274 der Aktuatorscheibe drücken, um den Aktuator in eine geschlossene oder eingeschränkte Position vorzubelasten. Der Aktuator 250 bewegt sich in derselben Richtung wie die axiale Strömungsrichtung 58, um den erwähnten kumulativen Durchfluss zu erhöhen, und bewegt sich in der entgegengesetzten Richtung zur axialen Strömungsrichtung 58, um den erwähnten kumulativen Durchfluss zu verringern.
20–22 zeigen eine weitere Ausführungsform mit mehreren Aktuatoranordnungen 280, 282, 284, 286 im Gehäuse 290. In der Aktuatoranordnung 280 weist die Gehäuseunterwand 292 mehrere Düsenöffnungen wie z. B. 294, 296, 298 usw. auf, durch die der Gas-Flüssigkeits-Durchflussstrom bei 58 beschleunigt wird und auf den Trägheitsprallsammler 54 an der Aufpralloberfläche 60 auftrifft, wie vorstehend, was eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung vom Gas-Flüssigkeits-Strom bewirkt. Der Prallsammler 54 ist am Aktuator 300 mit variablem Durchfluss angebracht oder alternativ kann die Vorderfläche 302 des Aktuators die Pralloberfläche 60 bereitstellen. Der Aktuator 300 ist vor und zurück translatorisch, wie beim Pfeil 304 gezeigt, entlang einer zur axialen Strömungsrichtung 58 parallelen Richtung und ist in eine geschlossene Position (nach oben in 22) durch eine Feder 306 vorbelastet, die sich zwischen der Unterseite 308 der Aktuatorscheibe 300 und einem Federsitz 310 des Gehäuses erstreckt. In der nach oben vorbelasteten geschlossenen Position, die in 22 gezeigt ist, steht eine ringförmige Dichtung 312 am äußeren Umfang der Aktuatorscheibe 300 mit dem unteren Scheitelpunkt eines V-förmigen Ventilsitzes 314 des Gehäuses in Dichtungsbeziehung in Eingriff, um den Gasstrom- und Flüssigkeitsstrom-Durchfluss an diesem vorbei zu versperren. Der Aktuator 300 ist in einer zweiten Richtung (nach unten in 22) in eine zweite offene Position beweglich, in der die Dichtung 312 nach unten vom Ventilsitz 314 weg bewegt ist und durch einen Spalt dazwischen von diesem gelöst ist, um einen Gasstromdurchfluss an diesem vorbei zum Gehäuseauslass zu ermöglichen, der schematisch bei 44 in 22 gezeigt ist, und um einen Flüssigkeitsstromdurchfluss an diesem vorbei zum Gehäuseablass zu ermöglichen, der schematisch bei 45 in 22 gezeigt ist. Die restlichen Aktuatoranordnungen 282, 284, 286 sind gleich.
Der Trägheitsprallsammler der obigen Ausführungsformen von 1–19 ist in 20–22 als mehrere Pralloberflächen 60, 60a, 60b, 60c vorgesehen, die jeweils den Gas-Flüssigkeits-Strom durch einen jeweiligen Satz von einer oder mehreren Öffnungen 294, 296, 298 usw. empfangen. Der Aktuator mit variablem Durchfluss ist durch mehrere Pralltasten 300, 300a, 300b, 300c vorgesehen, die jeweils eine jeweilige Pralloberfläche 60, 60a, 60b, 60c tragen. Jede Pralltaste ist zwischen den erwähnten geschlossenen und offenen Positionen unabhängig von den anderen Pralltasten beweglich. Der erwähnte kumulative Durchfluss des Gas-Flüssigkeits-Stroms bei 58 wird durch Verändern der Anzahl von Pralltasten in mindestens einer der geschlossenen und offenen Positionen verändert. Der kumulative Durchfluss kann beispielsweise durch Öffnen von einer oder mehreren der Pralltasten erhöht werden und durch Schließen von einer oder mehreren Pralltasten verringert werden. Die Pralltasten sind mit verschiedenen Federkonstanten durch eine Feder vorbelastet, um ein differentielles sequentielles Öffnen und Schließen davon vorzusehen. Jede der Federn 306, 306a, 306b, 306c weist beispielsweise eine andere Federkonstante auf, so dass beispielsweise sich die Pralltaste 300 zuerst in Reaktion auf den zunehmenden Druck öffnet, und dann sich die Pralltaste 300a in Reaktion auf einen weiter zunehmenden Druck öffnet und dann sich die Pralltaste 300b in Reaktion auf einen noch weiter zunehmenden Druck öffnet, und so weiter. Die Pralltasten 300, 300a, 300b, 300c sind entlang einer zur axialen Strömungsrichtung 58 parallelen Richtung translatorisch und sind in die erwähnte geschlossene Position (nach oben in 20) entlang der erwähnten zur axialen Strömungsrichtung 58 parallelen Richtung vorbelastet.
In 1 wird der Gas-Flüssigkeits-Strom 32 zu einem Gasstrom 46 und strömt von stromaufseitig zu stromabseitig durch das Gehäuse vom Einlass 42, dann durch die Düsenöffnungen 50, 52 usw., dann zum Trägheitsprallsammler 54 an der Pralloberfläche 60, dann zum Auslass 44. In den Ausführungsformen von 1–19 liegt der erwähnte Aktuator stromaufseitig des Trägheitsprallsammlers. In der Ausführungsform von 20–22 liegt der Aktuator stromabseitig des Trägheitsprallsammlers.
23 zeigt einen Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider 320 zum Entfernen von Flüssigkeitspartikeln von einem Gas-Flüssigkeits-Strom. Ein Gehäuse 322 besitzt einen Einlass 324 zum Aufnehmen eines Gas-Flüssigkeits-Stroms 326 und einen Auslass 328 zum Auslassen eines Gasstroms 330. Eine Düsenstruktur 332 im Gehäuse weist mehrere Düsen wie z. B. 334 auf, die den Gas-Flüssigkeits-Strom vom Einlass 324 empfangen und den Gas-Flüssigkeits-Strom durch die Düsen beschleunigen. Ein Trägheitsprallsammler 336 ist im Gehäuse im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Stroms vorgesehen und bewirkt eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung vom Gas-Flüssigkeits-Strom, gefolgt von einer Strömung des Gasstroms, wie bei 338 gezeigt, und einem Ablass der Flüssigkeit 340 am Ablass 342. Ein Aktuator 344 mit variablem Durchfluss ist z. B. aufwärts und abwärts in 23 beweglich, um eine variable Anzahl von Düsen 334 zu öffnen und zu schließen.
Der Aktuator 344 mit variablem Durchfluss reagiert auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 326. Der Aktuator mit variablem Durchfluss reagiert auf einen zunehmenden Druck durch Bewegen z. B. nach oben in 23, um mehr der Düsen 334 zu öffnen. Der Aktuator mit variablem Durchfluss reagiert auf einen abnehmenden Druck, um mehr der Düsen 334 zu schließen, z. B. durch Bewegen nach unten in 23. In dieser Weise wird ein im Wesentlichen konstanter Druckabfall über dem Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider 320 zwischen dem Einlass 324 und dem Auslass 328 ungeachtet sich ändernder Strömungsbedingungen des Gas-Flüssigkeits-Stroms durch diesen aufrechterhalten. Es ist bevorzugt, dass der Abstand zwischen den Düsen 334 und dem Trägheitsverdichtersammler 336 konstant und durch die Bewegung des Aktuators 344 mit variablem Durchfluss unverändert ist.
In 23 ist der Aktuator 344 mit variablem Durchfluss durch einen Kolben 346 vorgesehen, der entlang eines Zylinders 348 axial verschiebbar ist, der sich entlang einer Achse 350 erstreckt. Der Zylinder weist eine Zylinderwand 352 mit mehreren Öffnungen 354 durch diese auf, die die erwähnten mehreren Düsen bereitstellen. Die Öffnungen werden vom Kolben 346 während des Gleitens des Kolbens entlang des Zylinders bedeckt und aufgedeckt, um die Düsen zu schließen bzw. zu öffnen. Der Trägheitsprallkörper 336 ist ein ringförmiges Element, das vom Zylinder 348 durch einen ringförmigen Beschleunigungsspalt 356 dazwischen radial nach außen beabstandet ist. Die Öffnungen 354 erstrecken sich radial durch die Zylinderwand 352. Der Gas-Flüssigkeits-Strom 326 strömt axial innerhalb des Zylinders 348 und dann radial nach außen durch die Öffnungen 354, die vom Kolben 346 aufgedeckt sind, und wird in den ringförmigen Beschleunigungsspalt 356 beschleunigt und prallt auf den Trägheitsprallsammler 336 auf, was eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung vom Gas-Flüssigkeits-Strom bewirkt. Der Gas-Flüssigkeits-Strom 326 strömt in einer gegebenen axialen Richtung innerhalb des Zylinders 348, z. B. nach oben in 23. Nach der erwähnten Abscheidung strömt der Gasstrom bei 338 in derselben gegebenen axialen Richtung entlang der Außenseite des Zylinders 348. Der Gas-Flüssigkeits-Strom strömt durch den Einlass 324 in der erwähnten gegebenen axialen Richtung. Der Gasstrom bei 330 strömt durch den Auslass 328 in derselben erwähnten gegebenen axialen Richtung.
Der Kolben 346 weist eine vordere Oberfläche 358 auf, die der eingehenden Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 326 gegen diese zugewandt ist. Die vordere Oberfläche 358 ist dazu konfiguriert, die Strömung richtungsabhängig zu den Öffnungen 354 in der Zylinderwand 352 zu führen und zu richten. In einer Ausführungsform ist eine solche richtungsabhängige Konfiguration eine Kegelform oder eine konvexe Form oder eine gerillte Führungsoberfläche usw.
In der Ausführungsform von 23 ist der Kolben 346 ein gravimetrischer Kolben, der sich auf das Gewicht des Kolbens stützt, um die Strömung zu regeln. Die erwähnte Bewegungsachse ist vertikal. Der Kolben 346 weist die erwähnte untere Fläche 358 auf, die nach unten orientiert ist und die eingehende Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 326 gegen diese empfängt. Der Kolben 346 gleitet im Zylinder 348 in Reaktion auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 326 nach oben, um mehr der Öffnungen 354 zu öffnen. Der Kolben gleitet im Zylinder in Reaktion auf einen abnehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 326 nach unten, um mehr der Öffnungen 354 zu verschließen. Die Oberseite des Zylinders weist ein Entlüftungsloch 360 auf, um eine Erzeugung eines Unterdrucks innerhalb des Zylinders während der Kolbenbewegung zu vermeiden, um die Bewegung des Kolbens nicht zu behindern.
24 zeigt eine weitere Ausführungsform und verwendet gegebenenfalls gleiche Bezugszeichen wie vorstehend, um das Verständnis zu erleichtern. Ein Vorbelastungselement wie z. B. eine Feder 362 belastet den Kolben 346a gegen die eingehende Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 326 gegen diesen vor. Der Kolben 346a gleitet in einer ersten axialen Richtung, z. B. nach oben in 24, gegen die Vorbelastung der Vorbelastungsfeder 362 in Reaktion auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 326, um mehr der Öffnungen 354 zu öffnen. Der Kolben 346a gleitet in einer zweiten entgegengesetzten Richtung, z. B. nach unten in 24, wie durch die Vorbelastungsfeder 362 vorbelastet, in Reaktion auf einen abnehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 326, um mehr der Öffnungen 354 zu verschließen.
25 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheiders 370 zum Entfernen von Flüssigkeitspartikeln von einem Gas-Flüssigkeits-Strom. Ein Gehäuse 372 besitzt einen Einlass 374 zum Aufnehmen eines Gas-Flüssigkeits-Stroms 376 und besitzt einen Auslass 378 zum Auslassen eines Gasstroms 380. Eine Düsenstruktur 382 im Gehäuse weist mehrere Düsen 384 auf, die den Gas-Flüssigkeits-Strom vom Einlass 374 empfangen und den Gas-Flüssigkeits-Strom durch die Düsen beschleunigen. Ein Trägheitsprallsammler 386 ist im Gehäuse, welcher eine Innenwand des Gehäuses sein kann, im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Stroms vorgesehen. Ein Aktuator 388 mit Variablem Durchfluss im Gehäuse ist beweglich, um eine variable Anzahl von Düsen 384 zu öffnen und zu schließen.
Das Gehäuse 372 besitzt eine Wand 390, die dem Trägheitsprallsammler 386 zugewandt ist und von diesem durch einen ringförmigen Beschleunigungsspalt 392 dazwischen getrennt ist. Die Wand 390 besitzt mehrere Öffnungen 394 durch diese, die die erwähnten Düsen 384 bereitstellen. Der Aktuator 388 mit variablem Durchfluss ist durch eine Rollmembran 396 mit einem elastischen flexiblen Bereich 398 vorgesehen, der die Öffnungen 394 bei einer Biegebewegung bedeckt und aufdeckt, um die Düsen 384 zu schließen bzw. zu öffnen. Die Membran 396 weist eine erste Seite 400, die mit dem Einlass 374 in Verbindung steht und der eingehenden Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 376 ausgesetzt ist, auf. Die Membran weist eine zweite entgegengesetzte Seite 402 auf, die mit dem Auslass 378 in Verbindung steht. Die erste Seite 400 der Membran weist eine sich ändernde effektive Fläche auf, wobei die effektive Fläche als Fläche definiert ist, die der eingehenden Strömung ausgesetzt ist. Die effektive Fläche der Membran vergrößert sich in Reaktion auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 376 und die Membran deckt mehr der Öffnungen 394 auf und öffnet sie. Die effektive Fläche der Membran verkleinert sich in Reaktion auf einen abnehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 376 und die Membran bedeckt und verschließt mehr der Öffnungen 394. Die Wand 390 ist eine zylindrische Wand eines Zylinders 404 im Gehäuse und erstreckt sich axial entlang der Achse 406. Die Öffnungen 394 erstrecken sich radial durch die Zylinderwand 390. Die Membran 396 weist einen äußeren Abschnitt 408 auf, der sich axial entlang des Inneren der Zylinderwand 390 erstreckt, und ist von dieser weg radial flexibel, um mehr der Öffnungen 394 aufzudecken und zu öffnen. Die Membran 400 weist einen Mittelabschnitt 410 auf, der sich radial nach innen vom äußeren Abschnitt erstreckt und in einer ersten axialen Richtung, z. B. nach unten in 25, beweglich ist, um den äußeren Abschnitt 408 der Membran radial nach innen von den Öffnungen 394 weg und aus dem Eingriff mit der Zylinderwand 390 zu biegen, um mehr der Öffnungen aufzudecken und zu öffnen. Der Mittelabschnitt 410 ist in einer zweiten entgegengesetzten axialen Richtung, z. B. nach oben in 25, beweglich, um den äußeren Abschnitt 408 der Membran radial nach außen in Richtung der Öffnungen 394 und in Eingriff mit der Zylinderwand 390 zu biegen, um mehr der Öffnungen 394 zu bedecken und zu verschließen. Eine Vorbelastungsfeder 412 belastet den Mittelabschnitt 410 der Membran in der erwähnten zweiten axialen Richtung, z. B. nach oben in 25, und gegen die eingehende Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 376 vor. Die abgeschiedene Flüssigkeit läuft, wie beim Pfeil 414 gezeigt, am Ablass 416 ab. Der Gasstrom strömt, wie bei den Pfeilen 418 gezeigt, zum Auslass 378. Eine zentrale Säule 420 stützt eine obere Hülse 422 in einer teleskopartigen axialen Gleitbeziehung ab, die wiederum den oberen Mittelabschnitt 410 der Membran abstützt. Die Basis der Stützsäule 420 weist mehrere Schlitze oder Öffnungen 424 auf, die die Gasströmung durch diese zum Auslass 378 durchlassen.
26 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheiders 430 zum Entfernen von Flüssigkeitspartikeln von einem Gas-Flüssigkeits-Strom. Das Gehäuse 432 besitzt einen Einlass 434 zum Aufnehmen eines Gas-Flüssigkeits-Stroms 436 und besitzt einen Auslass 438 zum Auslassen eines Gasstroms 440. Eine Düsenstruktur 442 im Gehäuse weist mehrere Düsen 444 auf, die den Gas-Flüssigkeits-Strom vom Einlass 434 empfangen und den Gas-Flüssigkeits-Strom durch die Düsen 444 beschleunigen. Ein Trägheitsprallsammler 446 ist im Gehäuse im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Stroms vorgesehen und bewirkt eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung vom Gas-Flüssigkeits-Strom. Die Flüssigkeit läuft, wie beim Pfeil 448 gezeigt, am Ablass 450 ab. Der Gasstrom fährt, wie bei den Pfeilen 452, 454 gezeigt, zum Auslass 438 fort. Ein Aktuator 456 mit variablem Durchfluss ist zum Öffnen und Schließen einer variablen Anzahl von Düsen 444 beweglich. Das Gehäuse besitzt eine Wand 458, die dem Trägheitsprallsammler 446 zugewandt ist und von diesem durch einen Beschleunigungsspalt 460 dazwischen getrennt ist. Die Wand 458 weist mehrere Öffnungen 462 durch diese auf, die die erwähnten Düsen bereitstellen. Der Aktuator 456 mit variablem Durchfluss ist durch eine Rollmembran 464 mit einem elastischen flexiblen Bereich 466 vorgesehen, der Öffnungen 462 bei einer Biegebewegung bedeckt und aufdeckt, um die Düsen zu schließen und zu öffnen. Die Membran 464 weist eine erste Seite 468 auf, die mit dem Einlass 434 in Verbindung steht und der eingehenden Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 436 ausgesetzt ist. Die Membran weist eine zweite entgegengesetzte Seite 470 auf, die mit dem Auslass 438 in Verbindung steht. Die erste Seite 468 der Membran weist eine sich ändernde effektive Fläche auf, wobei eine solche effektive Fläche als die Fläche definiert ist, die der eingehenden Strömung ausgesetzt ist. Die effektive Fläche der Membran vergrößert sich in Reaktion auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 436 und die Membran deckt mehr der Öffnungen 462 auf und öffnet sie. Die effektive Fläche der Membran verkleinert sich in Reaktion auf einen abnehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 436 und die Membran bedeckt und verschließt mehr der Öffnungen 462.
Die Wand 458 ist eine Platte mit einer Öffnung 472 für die eingehende Strömung durch diese, die mit dem Einlass 434 in Verbindung steht und die eingehende Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 436 empfängt. Die eingehende Strömung strömt axial entlang der Achse 474 durch die Öffnung 472. Die Platte 458 erstreckt sich seitlich auswärts von der Öffnung 472. Die mehreren Öffnungen 462 erstrecken sich axial durch die Platte 458 und liegen seitlich auswärts von der Öffnung 472. Die Membran 464 weist einen äußeren Abschnitt 476 auf, der sich seitlich entlang der Platte 458 erstreckt und axial, z. B. nach oben in 26, davon weg biegsam ist, um mehr der Öffnungen 462 aufzudecken und zu öffnen. Die Membran 464 weist einen Mittelabschnitt 478 auf, der sich seitlich einwärts vom äußeren Abschnitt erstreckt und in einer ersten axialen Richtung, z. B. nach oben in 26, beweglich ist, um den äußeren Abschnitt 476 der Membran axial von den Öffnungen 462 weg und aus dem Eingriff mit der Platte 458 zu biegen, um mehr der Öffnungen 462 aufzudecken und zu öffnen. Der Mittelabschnitt 478 der Membran ist in einer zweiten entgegengesetzten axialen Richtung, z. B. nach unten in 26, beweglich, um den äußeren Abschnitt 476 der Membran axial in Richtung der Öffnungen 462 und in Eingriff mit der Platte 458 zu biegen, um mehr der Öffnungen 462 zu bedecken und zu verschließen. Eine Vorbelastungsfeder 480 belastet den Mittelabschnitt 478 der Membran in der erwähnten zweiten axialen Richtung, z. B. nach unten in 26, und gegen die eingehende Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 436 vor. Der Gas-Flüssigkeits-Strom 436 strömt durch die Öffnung 472 in der erwähnten ersten axialen Richtung, z. B. nach oben in 26, und strömt dann, wie bei den Pfeilen 482 gezeigt, in der erwähnten zweiten axialen Richtung, z. B. nach unten in 26. Der Gasstrom strömt vom Beschleunigungsspalt 460, wie bei den Pfeilen 452, 454 gezeigt, zum Auslass 440 in der erwähnten ersten axialen Richtung.
In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen passt das System automatisch die Anzahl oder Größe von Öffnungen an die Strömung an, um die Einschränkung so konstant wie möglich zu halten. Dies ist insbesondere in Verbrennungsmotoranwendungen in einem Lastwagen in einem Bremsmodus erwünscht. In anderen Anwendungen wird eine Änderung der Loch- oder Öffnungsfläche schrittweise in verlängerten Intervallen, beispielsweise manuell in Kundendienstintervallen für das Fahrzeug, durchgeführt, insbesondere wenn der Kurbelgehäusedruck einen vorbestimmten Pegel erreicht. In einem Beispiel kann der Kolben 346, 23, manuell zwischen verschiedenen Positionen in Kundendienstintervallen geändert werden und durch einen Halter wie z. B. eine Arretierung, einen Riegel, einen Finger in einem Schlitz oder dergleichen in einer festen axialen Position gehalten werden, bis zum nächsten weiteren Kundendienstintervall, in dem der Kundendiensttechniker feststellt, ob der Kolben in eine andere axiale Position bewegt werden sollte, um mehr oder weniger Öffnungen 354 bis zum nächsten Kundendienstintervall zu bedecken oder aufzudecken, und so weiter. In einem anderen Beispiel können die Scheiben wie z. B. 84 von 3 oder 100 von 4 in einem Kundendienstintervall an der Stelle befestigt werden und bis zum nächsten Kundendienstintervall so befestigt bleiben, zu welchem Zeitpunkt sie durch den Kundendiensttechniker eingestellt und bewegt werden können und bis zu einem nachfolgenden Kundendienstintervall so eingestellt bleiben, und so weiter. In einem anderen Beispiel kann ein Paar von Scheiben vorgesehen sein, die relativ zueinander in einem Winkel gedreht oder verschoben und mit einer Reihe von Arretierungen oder Sperrstiften in der Position verriegelt werden können, wobei Abstufungen dem Kundendiensttechniker eine gegebene Einstellung anzeigen, die einem gegebenen Kurbelgehäusedruckmesswert entspricht. Der Mechaniker verschiebt oder dreht dann manuell eine Scheibe oder einen anderen variablen Aktuator in eine gegebene Sollposition, um sich auf den Verschleiß seit dem letzten Kundendienstintervall einzustellen und um einem aktuellen Kurbelgehäusedruckmesswert zu entsprechen, wenn der Motor altert.
27 zeigt einen Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider 510 zum Entfernen von Flüssigkeitspartikeln von einem Gas-Flüssigkeits-Strom 512, beispielsweise Ölpartikel von einem Durchblasgasstrom vom Kurbelgehäuse 514 eines Verbrennungsmotors 516. In einer solchen Ausführungsform führt der Abscheider das abgeschiedene Öl 518 am Ablass 520 zum Kurbelgehäuse 514 zurück und führt die abgeschiedene Luft 522 am Auslass 524 zum Lufteinlasskrümmer 526 des Motors zurück. In einer solchen Anwendung ist es erwünscht, Durchblasgase vom Kurbelgehäuse 514 des Motors 516 zu entlüften. Unbehandelt enthalten diese Gase Partikelstoff in Form von Ölnebel und Ruß. Es ist erwünscht, die Konzentration der Verunreinigungen zu steuern, insbesondere wenn die Durchblasgase zum Lufteinlasssystem des Motors, beispielsweise am Lufteinlasskrümmer 526, zurückgeführt werden sollen. Die Ölnebeltröpfchen sind im Allgemeinen weniger als 5 μm im Durchmesser und sind daher unter Verwendung von herkömmlichen Faserfiltermedien schwierig zu entfernen, während gleichzeitig ein niedriger Strömungswiderstand aufrechterhalten wird, wenn die Medien Öl und Verunreinigungen sammeln und damit gesättigt werden. Der Abscheider kann in Systemen mit geschlossener Kurbelgehäuseentlüftung (CCV) und in Systemen mit offener Kurbelgehäuseentlüftung (CCV) sowie in anderen Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheider-Anwendungen verwendet werden.
Der Abscheider 510 besitzt ein Gehäuse 528 mit einem Einlass 530 zum Aufnehmen eines Gas-Flüssigkeits-Stroms 512 und einem Auslass 524 zum Auslassen eines Gasstroms 522. Der Einlass kann eine Dichtung wie z. B. einen O-Ring 532 für eine abgedichtete Montage an einer Komponente wie z. B. einem Motorkurbelgehäuse aufweisen. Ein erster und ein zweiter Strömungszweig 534 und 536, 27, 28, sind durch das Gehäuse vom Einlass 530 zum Auslass 524 vorgesehen. Der erste Strömungszweig 534 weist einen Satz von einer oder mehreren Düsen 538 auf, die den Gas-Flüssigkeits-Strom 512 vom Einlass 530 empfangen und den Gas-Flüssigkeits-Strom im ersten Strömungszweig in der stromabseitigen Richtung durch den ersten Satz von einer oder mehreren Düsen 538 gegen einen ersten Trägheitsprallsammler 540 im Gehäuse im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Stroms durch den ersten Strömungszweig 534 beschleunigen und eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung bewirken. Der Trägheitsprallsammler 540 im Gehäuse befindet sich im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Stroms und bewirkt eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung durch eine scharfe Richtungsänderung, wie bei 542 gezeigt. In der bevorzugten Ausführungsform weist der Prallsammler 540 eine raue, poröse Sammel- oder Aufpralloberfläche auf, die eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung vom Gas-Flüssigkeits-Strom bewirkt, und ist wie diejenige, die in US 6 290 738 A gezeigt ist. In einer anderen Ausführungsform wird eine glatte undurchlässige Aufpralloberfläche verwendet, die eine Partikelabscheidung mit scharfer Größengrenze bereitstellt. Die Düsen 538 können durch Öffnungen mit einer Venturi- oder Kegelstumpfform vorgesehen sein. Der zweite Strömungszweig 536 weist einen zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 auf, die den Gas-Flüssigkeits-Strom vom Einlass 530 empfangen und den Gas-Flüssigkeits-Strom im zweiten Strömungszweig 536 in einer stromabseitigen Richtung durch den zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 und gegen einen zweiten Trägheitsprallsammler 546 im Gehäuse im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Stroms durch den zweiten Strömungszweig 536 beschleunigen und eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung durch eine scharfe Richtungsänderung bewirken, wie bei 548, 28, gezeigt. Eine variable Steuereinheit 550 im zweiten Zweig 536 steuert die Strömung durch diesen.
Die variable Steuereinheit 550, 29–31, im zweiten Strömungszweig 536, 27, 28, reagiert auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512. Die variable Steuereinheit 550 im zweiten Strömungszweig 536 befindet sich stromaufseitig des erwähnten zweiten Satzes von einer oder mehreren Düsen 544. Der erste und der zweite Strömungszweig 530 und 536 divergieren vorzugsweise an einer Verbindungsstelle 552 stromabseitig des Einlasses 530 und die Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss befindet sich vorzugsweise stromabseitig einer solchen Verbindungsstelle 552. Der erste Strömungszweig 534 ist kontinuierlich offen, so dass der Gas-Flüssigkeits-Strom 512 kontinuierlich durch diesen und durch den ersten Satz von einer oder mehreren Düsen 538 strömen kann. Die Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss besitzt ein zu beschreibendes Ventil 554, das betätigbar ist, um die Strömung durch den zweiten Strömungszweig 536 und den zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 zu steuern. Das Ventil 554 ist vorzugsweise ein Druckentlastungsventil, das auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512 reagiert. Das Ventil 554 kann zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position betätigbar sein, die die Strömung durch den zweiten Strömungszweig 536 und den zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 durchlassen bzw. versperren, wobei sich das Ventil in Reaktion auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512 öffnet. Der Strömungszweig 534 stellt eine erste Stufe bereit und ein oder mehrere Strömungszweige wie z. B. 536 stellen eine zweite, dritte und so weiter Stufe bereit, von denen eine bei 536 gezeigt ist. Jeweilige Ventile 554 können sich bei verschiedenen Drücken öffnen, um eine abgestufte, sich sequentiell öffnende mehrstufige Anordnung bereitzustellen, die eine abgestufte, sich sequentiell vergrößernde Durchflussfläche vorsieht. In einer anderen Ausführungsform kann das Ventil 554 anstatt ein/aus eine variable Öffnung vorsehen, die die Größe der Öffnung variabel vergrößert, um die Durchflussfläche durch den zweiten Zweig 536 in Reaktion auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512 variabel zu vergrößern, einschließlich beispielsweise wie in US 2006/0059875 A1 und US 2006/0062699 A1 . Dieser mehrstufige Effekt ermöglicht die vorstehend erwähnten Vorteile, einschließlich der Bereitstellung eines erhöhten Abscheidungswirkungsgrades früh in der Lebensdauer des Motors, ohne dass er spät in der Lebensdauer des Motors, einschließlich der Lebensdauerendbedingung des Motors, unter einem unangenehm hohen Druckabfall leidet.
Der Gas-Flüssigkeits-Strom 512 strömt durch den ersten und den zweiten Satz von Düsen entlang paralleler Strömungswege 534 und 536. Der erwähnte erste und zweite Trägheitsprallsammler 540 und 546 teilen sich in einer Ausführungsform eine gemeinsame Aufprallplatte 556 in Aufprallzonen 540 und 546, die seitlich entlang einer seitlichen Richtung 558 beabstandet sind, die zur Richtung der Strömung 560 entlang jedes der erwähnten parallelen Wege senkrecht ist. Der Abstand 562 zwischen dem ersten Satz von Düsen 538 und dem ersten Trägheitsprallsammler 540 ist konstant. Die Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss ist beweglich, um die Strömung durch den zweiten Zweig 536 zu steuern, und der Abstand 564 zwischen dem zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 und dem zweiten Trägheitsprallsammler 546 ist konstant, einschließlich während der Bewegung der Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss. Der Abstand 562 ist vorzugsweise gleich dem Abstand 564.
Ein erster und ein zweiter nebeneinander liegender Kamin 566 und 568 sind im Gehäuse 528 vorgesehen. Jeder Kamin definiert einen jeweiligen sich axial erstreckenden Strömungsweg durch diesen, wie bei 534 und 536 gezeigt. Der erste Kamin 566 weist ein erstes axiales Ende 570 auf, das den Gas-Flüssigkeits-Strom 512 vom Gehäuseeinlass 530 aufnimmt, und weist ein distal entgegengesetztes zweites axiales Ende 572 mit dem ersten Satz von einer oder mehreren Düsen 538 durch dieses auf. Der erste Kamin 566 weist einen ersten axialen Strömungsdurchgang 574 durch diesen zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Ende 570 und 572 auf, wobei der axiale Strömungsdurchgang 574 den erwähnten ersten Strömungszweig 534 bereitstellt. Der zweite Kamin 568 weist ein erstes axiales Ende 576 auf, das den Gas-Flüssigkeits-Strom 512 vom Gehäuseeinlass 530 aufnimmt, und weist ein distal entgegengesetztes zweites axiales Ende 578 mit einem zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 durch dieses auf. Der zweite Kamin 568 definiert einen zweiten axialen Strömungsdurchgang 580 durch diesen zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Ende 576 und 578, wobei der axiale Strömungsdurchgang 580 den erwähnten zweiten Strömungszweig 536 bereitstellt.
Die Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss ist im zweiten Kamin 568, 27, 28, entlang des axialen Strömungsdurchgangs 580 axial beweglich. Die Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss besitzt vorzugsweise ein Ventilelement 554, das vorzugsweise eine Scheibe oder dergleichen aufweist, die axial in und außer Eingriff mit einem Ventilsitz 582 beweglich ist, der im zweiten Kamin 568 ausgebildet ist, um den zweiten Strömungszweig 536 zu schließen bzw. zu öffnen, wie in 27 bzw. 28 gezeigt. Das Tellerventilelement 554 kann eine ringförmige Dichtung 584, 29, zum dichtenden Eingriff mit dem Ventilsitz 582 aufweisen. Der Ventilsitz 582 befindet sich am erwähnten ersten axialen Ende 576 des zweiten Kamins 568. Ein Vorbelastungselement wie z. B. eine Druckschraubenfeder 586, 29, erstreckt sich zwischen dem erwähnten zweiten axialen Ende 578 des zweiten Kamins 568 und der Ventilelementscheibe 554 und belastet das Ventilelement 554 in eine normalerweise geschlossene Position, 27, gegen den Ventilsitz 582 vor. Das Ventilelement 554 ist axial nach oben in 27, 28 in eine offene Position, 28, in Reaktion auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512, der die Vorbelastung des Vorbelastungselements 586 überwindet, beweglich. Das Ventilelement 554 in der offenen Position von 28 ermöglicht eine Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms axial, wie beim Pfeil 588 gezeigt, durch den zweiten Kamin 568 zum zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 am erwähnten zweiten axialen Ende 578 des Kamins 568.
Die Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss ist vorzugsweise ein axial bewegliches Ventilelement 554, wie angegeben. Der zweite Kamin 568 weist mehrere Führungsbahnrippen 590, 31, auf, die sich axial entlang des axialen Strömungsdurchgangs 580 erstrecken und auf dem Umfang beabstandet sind, 30, um das und radial auswärts vom Ventilelement 554 angeordnet sind und das Ventilelement 554, das eine Scheibe sein kann, wie vorstehend angegeben, für eine axiale Bewegung entlang solcher Führungsbahnrippen 590 führen. Der Kamin 568 weist einen sich axial erstreckenden inneren Hohlraum 592, 29, mit einer inneren Hohlraumwand 594 auf, die radial auswärts von der Ventilelementscheibe 554 beabstandet ist. Die innere Hohlraumwand 594 weist die erwähnten Führungsbahnrippen 590 auf, die radial nach innen davon vorstehen. Die Führungsbahnrippen 590 sind auf dem Umfang durch bogenförmige Spalte 596, 30, zwischen jeweiligen Führungsbahnrippen 590 und zwischen der inneren Hohlraumwand 594 und der Ventilelementscheibe 554 beabstandet. Der Gas-Flüssigkeits-Strom 512 im zweiten Strömungszweig 536 strömt axial durch die bogenförmigen Spalte 596.
32 zeigt einen Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider 600 zum Entfernen von Flüssigkeitspartikeln von einem Gas-Flüssigkeits-Strom 602. Der Abscheider besitzt ein Gehäuse 604, das den Gas-Flüssigkeits-Strom von stromaufseitig zu stromabseitig durch dieses lenkt (von links nach rechts in 32). Das Gehäuse besitzt einen Einlass 606, der den Gas-Flüssigkeits-Strom aufnimmt, einen Auslass 608, der einen Gasstrom 610 auslässt, und eine Ablassöffnung 612, die die abgeschiedene Flüssigkeit 614 auslässt. Das Gehäuse weist eine Gehäusehülse 616 auf, die den Gas-Flüssigkeits-Strom axial entlang einer axialen stromabseitigen Strömungsrichtung, wie bei 602 gezeigt, gegen einen axial beweglichen Tauchkolben 618 lenkt, der in einer axialen stromaufseitigen Richtung (nach links in 32) gegen die erwähnte axiale stromabseitige Strömung vorbelastet ist. Eine Strahlstruktur 620 mit variabler Düsenöffnung wirkt gemeinsam zwischen der Gehäusehülse 616 und dem Tauchkolben 618 und beschleunigt den Gas-Flüssigkeits-Strom radial nach außen durch diese, wie beim Pfeil 622 gezeigt, gegen einen Trägheitsprallsammler 624 im Gehäuse für eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung. Die Strahldüsenstruktur 620 mit variabler Öffnung weist eine variable Öffnungsfläche 626 in Abhängigkeit von der axialen Bewegung (links-rechts) des Tauchkolbens 618 relativ zur Gehäusehülse 616 auf.
Der Tauchkolben 618 besitzt eine sich seitlich erstreckende Scheibe 628, die axial stromaufseitig (nach links in 32) orientiert ist und auf die der Gas-Flüssigkeits-Strom 602 auftrifft, der axial stromabseitig (nach rechts in 32) durch die Gehäusehülse 616 und gegen die Scheibe 628 strömt. Je größer der Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 602 ist, desto größer ist die axiale stromabseitige Bewegung des Tauchkolbens 618 gegen dessen Vorbelastung, die durch die Vorbelastungsfeder 630 geliefert wird, und desto größer ist die variable Öffnungsfläche 626. Der Tauchkolben 618 weist eine Tauchkolbenhülse 632, 36, auf, die sich axial stromaufseitig (nach links in 32, 36) von der Scheibe 628 erstreckt und teleskopartig axial entlang der Gehäusehülse 616 in einer geführten Beziehung verschiebbar ist. Die Strahldüsenstruktur 620 mit variabler Öffnung ist entlang der Tauchkolbenhülse 632 ausgebildet. Die Tauchkolbenhülse 632 ist axial teleskopartig zwischen einer zurückgezogenen und einer ausgefahrenen Position relativ zur Gehäusehülse 616 beweglich. Die ausgefahrene Position liegt in der axialen stromabseitigen Richtung gegen die Vorbelastung der Vorbelastungsfeder 630 und vergrößert die variable Öffnungsfläche 626. Die Tauchkolbenhülse 632 ist durch eine Umfangsseitenwand 634, 36, vorgesehen, die sich axial stromaufseitig von der Scheibe 628 erstreckt. Die Strahldüsenstruktur 620 mit variabler Öffnung, die entlang der Tauchkolbenhülse 632 ausgebildet ist, ist durch einen oder mehrere axial längliche Schlitze 636 vorgesehen, die sich axial entlang und radial durch die Seitenwand 634 erstrecken und den Gas-Flüssigkeits-Strom radial durch diese durchlassen, wie beim Pfeil 622 gezeigt. Die Umfangsseitenwand 634 der Tauchkolbenhülse 632 weist ein axiales stromaufseitiges Ende 638 auf. Der eine oder die mehreren axial länglichen Schlitze 636 weisen offene stromaufseitige Enden 640 am axialen stromaufseitigen Ende 638 der Umfangsseitenwand 634 auf und weisen geschlossene stromabseitige Enden 642, 32, auf. Die Gehäusehülse 616 weist ein axiales stromabseitiges Ende 644 auf. Je größer die axiale stromabseitige Bewegung und Ausdehnung der Tauchkolbenhülse 632 relativ zur Gehäusehülse 616 ist, desto größer ist die freigelegte axiale Länge des einen oder der mehreren axiale länglichen Schlitze 636 stromabseitig jenseits des axialen stromabseitigen Endes 644 der Gehäusehülse 616, die radial zum Trägheitsprallsammler 624 freiliegen.
33 zeigt eine weitere Ausführungsform und verwendet gegebenenfalls gleiche Bezugszeichen wie vorstehend, um das Verständnis zu erleichtern. Der Tauchkolben 650 weist eine Tauchkolbenhülse 652 auf, die durch eine Umfangsseitenwand 654 vorgesehen ist, die sich axial stromaufseitig von der Tauchkolbenscheibe 656 erstreckt. Die Strahldüsenstruktur mit variabler Öffnung ist entlang der Tauchkolbenhülse 652 durch mehrere Öffnungen 658 durch die Umfangsseitenwand 652, die den Gas-Flüssigkeits-Strom radial auswärts durch diese durchlassen, wie beim Pfeil 622 gezeigt, ausgebildet. Zwei der Öffnungen wie z. B. 658, 660 befinden sich an unterschiedlichen axialen Stellen entlang der Umfangsseitenwand 654. Je größer die axiale stromabseitige Bewegung und Ausdehnung der Tauchkolbenhülse 652 relativ zur Gehäusehülse 616 ist, desto größer ist die Anzahl von freigelegten Öffnungen 660, 658 usw. jenseits des axialen stromabseitigen Endes 644 der Gehäusehülse 616, die radial zum Trägheitsprallsammler 624 freiliegen.
34, 35 zeigen eine weitere Ausführungsform und verwenden gegebenenfalls gleiche Bezugszeichen wie vorstehend, um das Verständnis zu erleichtern. Der Tauchkolben 670 besitzt einen Flansch 672, der stromaufseitig in Richtung des axialen stromabseitigen Endes 644 der Gehäusehülse 616 orientiert ist und durch einen variablen axialen Spalt 674 dazwischen variabel davon trennbar ist, der die variable Öffnungsfläche bereitstellt, durch die der Gas-Flüssigkeits-Strom radial nach außen, wie beim Pfeil 622 gezeigt, gegen den Trägheitsprallsammler 624 strömt. Der variable axiale Spalt 674 hängt von der axialen Bewegung (links-rechts in 34) des Tauchkolbens 670 ab. Der Flansch 672 ist ein äußerer Umfangsumkreis der Scheibe 676. Der Tauchkolben 670 besitzt eine stromabseitige Position, wobei der Flansch 672 axial stromabseitig (nach rechts in 34) vom axialen stromabseitigen Ende 644 der Gehäusehülse 616 beabstandet ist und wobei der variable axiale Spalt 674 ein kontinuierlicher Ring ist, der den Gas-Flüssigkeits-Strom radial durch diesen, wie beim Pfeil 622 gezeigt, und gegen den Trägheitsprallsammler 624 durchlässt. Der Tauchkolben 670 weist einen Schaft 678, 34, 35, auf, der sich stromabseitig (nach rechts in 34) von der Scheibe 676 erstreckt. Ein Halter 680 ist im Gehäuse stromabseitig des Trägheitsprallsammlers 624 montiert und nimmt den Schaft 678 in einer axial verschiebbaren Beziehung an der Hülse 682 auf, um die axiale Bewegung des Tauchkolbens 670 zu führen.
Die Gehäusehülse, 32–34, besitzt eine stromaufseitige Gehäusehülse, wie bei 616 gezeigt, mit einem axialen stromabseitigen Ende 644 und besitzt eine stromabseitige Gehäusehülse 684 mit einer inneren Oberfläche mit einem Trägheitsprallsammler 624 daran, die radial einwärts in Richtung der erwähnten Strahldüsenstruktur mit variabler Öffnung orientiert ist. Die stromabseitige Gehäusehülse 684 erstreckt sich axial stromabseitig (nach rechts in 32–34) vom Trägheitsprallsammler 624 entlang einer Verjüngung 686, die ein vergrößertes Luftraumvolumen 688 bereitstellt. Ein Halter 690 in 32, 33, 680 in 34, ist im Gehäuse angebracht und stellt eine Wand bereit, die die stromabseitige Gehäusehülse 684 stromabseitig vom Trägheitsprallsammler und den Tauchkolben und die Ablassöffnung überspannt. Die Öffnung 608 durch die Wand stellt den erwähnten Auslass bereit, der den Gasstrom durch diese auslässt, wie beim Pfeil 610 gezeigt. Eine Ablassöffnung 612 liegt gravitativ unter dem Auslass 608. Die abgeschiedene Flüssigkeit und der Gasstrom strömen axial stromabseitig (nach rechts in 32–34) vom Trägheitsprallsammler 624 in derselben axialen Richtung entlang der stromabseitigen Gehäusehülse 684. Eine Druckschraubenfeder 630 erstreckt sich axial zwischen dem jeweiligen Halter 690, 680 und dem Tauchkolben 618, 650, 670 und belastet den Tauchkolben in einer axialen stromaufseitigen Richtung (nach links in 32–34) vor.
Eine Nachaufprall-Wirbelströmungs-Abscheidungsstruktur 692, 36, ist im Gehäuse stromabseitig des Trägheitsaufprallsammlers 624 vorgesehen und erzeugt eine wirbelnde divergente Wirbelströmung, die die Entfernung von abgeschiedenen Flüssigkeitspartikeln unterstützt. Der Tauchkolben 618 weist eine Tauchkolbenschürze 694, 32, 36 auf, die sich axial stromabseitig (nach rechts in 32) von dem Bereich der Flüssigkeitspartikel-Abscheidung erstreckt. Die Tauchkolbenschürze 694 weist mehrere abgewinkelte Richtungsflügel 696, 36, auf, die die wirbelnde divergente Wirbelströmung erzeugen. Die Tauchkolbenschürze 694 und die Flügel 696 schaffen die erwähnte Nachaufprall-Wirbelströmungs-Abscheidungsstruktur. Die stromabseitige Gehäusehülse 684 ist radial auswärts von der Tauchkolbenschürze 694 durch einen ringförmigen Raum 698 beabstandet. Die Flügel 696 erstrecken sich von der Tauchkolbenschürze 694 radial nach außen in den ringförmigen Raum 698. Die stromabseitige Tauchkolbenschürze 694 und die Flügel 696 können an den Tauchkolben 650, 670 vorgesehen sein, wie gezeigt.
37 zeigt eine weitere Ausführungsform und verwendet gegebenenfalls gleiche Bezugszeichen wie vorstehend, um das Verständnis zu erleichtern. Der Tauchkolben 702 ist in der axialen stromaufseitigen Richtung (nach links in 37) magnetisch vorbelastet. Der Halter 704 im Gehäuse liegt stromabseitig des Trägheitsprallsammlers 624. Ein erster und ein zweiter gegenüberliegender Magnet 706 und 708 sind vorgesehen, wobei sich der erste Magnet 706 am Tauchkolben 702 befindet und sich der zweite Magnet 708 am Halter 704 befindet. Die Magnete 706 und 708 bringen eine entgegengesetzte Abstoßmagnetkraft dazwischen auf, um den Tauchkolben 702 magnetisch in der axialen stromaufseitigen Richtung (nach links in 37) vorzubelasten.
38 zeigt einen Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider 720 zum Entfernen von Flüssigkeitspartikeln von einem Gas-Flüssigkeits-Strom 512, beispielsweise Ölpartikel von einem Durchblasgasstrom vom Kurbelgehäuse 514 eines Verbrennungsmotors 516. In einer solchen Ausführungsform führt der Abscheider abgeschiedenes Öl 518 am Ablass 520 zum Kurbelgehäuse 514 zurück und führt abgeschiedene Luft 522 am Auslass 524 zum Lufteinlasskrümmer 526 des Motors zurück. In einer solchen Anwendung ist es erwünscht, Durchblasgase aus dem Kurbelgehäuse 514 des Motors 516 zu entlüften. Unbehandelt enthalten diese Gase Partikelstoff in Form von Ölnebel und Ruß. Es ist erwünscht, die Konzentration der Verunreinigungen zu steuern, insbesondere wenn die Durchblasgase zum Lufteinlasssystem des Motors, beispielsweise am Lufteinlasskrümmer 526, zurückgeführt werden sollen. Die Ölnebeltröpfchen sind im Allgemeinen weniger als 5 μ im Durchmesser und sind daher unter Verwendung von herkömmlichen Faserfiltermedien schwierig zu entfernen, während gleichzeitig ein niedriger Strömungswiderstand aufrechterhalten wird, wenn die Medien Öl und Verunreinigungen sammeln und damit gesättigt werden. Der Abscheider kann in Systemen mit geschlossener Kurbelgehäuseentlüftung (CCV) und in Systemen mit offener Kurbelgehäuseentlüftung (CCV), einschließlich in Dieselmotoranwendungen, sowie anderen Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheider-Anwendungen verwendet werden.
Der Abscheider 720 besitzt ein Gehäuse 722 mit einem Einlass 530 zum Aufnehmen des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512 und einem Auslass 524 zum Auslassen eines Gasstroms 522. Der Einlass kann eine Dichtung wie z. B. einen O-Ring 532 zum Abdichten der Montage an einer Komponente wie z. B. einem Motorkurbelgehäuse aufweisen. Ein erster und ein zweiter Strömungszweig 724 und 536 sind durch das Gehäuse vom Einlass 530 zum Auslass 524 vorgesehen. Der erste Strömungszweig 724 weist einen ersten Satz von einer oder mehreren Düsen 538 auf, die den Gas-Flüssigkeits-Strom 512 vom Einlass 530 beschleunigen und den Gas-Flüssigkeits-Strom im ersten Strömungszweig 724 in einer stromabseitigen Richtung durch den ersten Satz von einer oder mehreren Düsen 538 gegen einen ersten Trägheitsprallsammler 540 im Gehäuse im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Strom durch den ersten Strömungszweig 724 beschleunigen und eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung bewirken. Der Trägheitsprallsammler 540 im Gehäuse befindet sich im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Stroms und bewirkt eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung durch eine scharfe Richtungsänderung, wie bei 542 gezeigt. In der bevorzugten Ausführungsform weist der Prallsammler 540 eine raue, poröse Sammel- oder Aufpralloberfläche auf, die die Flüssigkeitspartikel-Abscheidung vom Gas-Flüssigkeits-Strom bewirkt, und ist wie jene, die im US 6 290 738 A gezeigt ist. In einer anderen Ausführungsform wird eine glatte undurchlässige Aufpralloberfläche verwendet, die eine Partikelabscheidung mit scharfer Größengrenze bereitstellt. Die Düsen 538 können durch Öffnungen mit einer Venturi- oder Kegelstumpfform vorgesehen sein. Der zweite Strömungszweig 536 weist einen zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 auf, die den Gas-Flüssigkeits-Strom vom Einlass 530 empfangen und den Gas-Flüssigkeits-Strom im zweiten Strömungszweig 536 in einer stromabseitigen Richtung durch den zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 und gegen einen zweiten Trägheitsprallsammler 546 im Gehäuse im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Stroms durch den zweiten Strömungszweig 536 beschleunigen und eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung durch eine scharfe Richtungsänderung bewirken, wie bei 548 gezeigt. Eine erste Steuereinheit 726 mit variablem Durchfluss im ersten Zweig 724 steuert die Strömung durch diesen. Eine zweite Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss im zweiten Zweig 536 steuert die Strömung durch diesen.
Die erste Steuereinheit 726 mit variablem Durchfluss im ersten Strömungszweig 724 reagiert auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512. Die zweite Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss im zweiten Strömungszweig 536 reagiert auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512. Die erste Steuereinheit 726 mit variablem Durchfluss im ersten Strömungszweig 724 liegt stromaufseitig des erwähnten ersten Satzes von einer oder mehreren Düsen 538. Die zweite Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss im zweiten Strömungszweig 536 liegt stromaufseitig des erwähnten zweiten Satzes von einer oder mehreren Düsen 544. Der erste und der zweite Strömungszweig 724 und 536 divergieren vorzugsweise an einer Verbindungsstelle 552 stromabseitig des Einlasses 530. Jede der erwähnten ersten und zweiten Steuereinheit 726 und 550 mit variablem Durchfluss liegt vorzugsweise stromabseitig einer solchen Verbindungsstelle 552. Die erste variable Steuereinheit 726 besitzt ein Ventil 728 vergleichbar zum vorstehend beschriebenen Ventil 554, das betätigbar ist, um die Strömung durch den ersten Strömungszweig 724 und den ersten Satz von einer oder mehreren Düsen 538 zu steuern. Die zweite Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss besitzt ein zweites Ventil, das durch das vorstehend erwähnte Ventil 554 vorgesehen ist und das betätigbar ist, um die Strömung durch den zweiten Strömungszweig 536 und den zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 zu steuern.
Jedes des ersten und des zweiten Ventils 728 und 554 ist vorzugsweise ein Druckentlastungsventil, das auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512 reagiert, um die Strömung durch den jeweiligen Strömungszweig 724 und 536 zu erhöhen. Das erste Ventil 728 ist zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position betätigbar, die die Strömung durch den ersten Strömungszweig 724 und den ersten Satz von einer oder mehreren Düsen 538 durchlassen bzw. versperren. 38 zeigt das Ventil 728 in der geschlossenen Position. 28 zeigt das Ventil 554, das mit dem Ventil 728 vergleichbar ist, in einer offenen Position. Das zweite Ventil 554, 38, ist zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position betätigbar, 28 und 38, die die Strömung durch den zweiten Strömungszweig 536 und den zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 durchlassen bzw. versperren. Jedes des ersten und des zweiten Ventils 724 und 536 öffnet sich in Reaktion auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512.
In einer Ausführungsform öffnet sich das erste Ventil 728 bei einem niedrigeren Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512 als das zweite Ventil 554. Das erste Ventil 728 ist mit einer ersten Vorbelastungskraft, die durch eine Druckschraubenfeder 730 bereitgestellt wird, in die geschlossene Position (nach unten in 38) vorbelastet. Das zweite Ventil 554 ist mit einer zweiten Vorbelastungskraft, die durch eine Druckschraubenfeder 586 bereitgestellt wird, in die geschlossene Position (nach unten in 38) vorbelastet. Die erste Vorbelastungskraft ist geringer als die zweite Vorbelastungskraft, beispielsweise indem das Vorbelastungselement 730 mit einer niedrigeren Federkonstante versehen ist als das Vorbelastungselement 586 und/oder das Vorbelastungselement 730 mit einer anderen axialen Kompressionshöhe entlang der Achse 560 versehen ist als das Vorbelastungselement 586 oder irgendeine andere differentielle Vorbelastung. In einer Ausführungsform besitzt beispielsweise das obere axiale Ende 578 des axialen Strömungsdurchgangs 580 des Kamins 568 eine axial nach unten ausgedehnte Schulter 737, die einen Federsitz bereitstellt, an dem das obere Ende der Feder 586 anliegt, um folglich die erwähnte differentielle Vorbelastung im Vergleich zur Feder 730 vorzusehen, indem eine andere axiale Kompressionshöhe entlang der Achse 560 vorgesehen ist. Die Ventile 728 und 554 öffnen sich bei verschiedenen Drücken, um eine abgestufte, sich sequentiell öffnende mehrstufige Anordnung bereitzustellen, die eine abgestufte sequentiell zunehmende Durchflussfläche vorsieht. Eines oder beide der Ventile können anstatt ein/aus eine variable Öffnung vorsehen, die die Größe der Öffnung variabel vergrößert, um die Durchflussfläche durch den jeweiligen Zweig in Reaktion auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512 variabel zu vergrößern, beispielsweise wie vorstehend angegeben und weiter beschrieben werden soll. Dieser mehrstufige Effekt ermöglicht die vorstehend erwähnten Vorteile, einschließlich der Bereitstellung eines erhöhten Abscheidungswirkungsgrades früh in der Lebensdauer des Motors, ohne dass er spät in der Lebensdauer des Motors, einschließlich der Lebensdauerendbedingung des Motors, unter einem unangenehm hohen Druckabfall leidet.
Der Gas-Flüssigkeits-Strom 512 strömt durch den ersten und den zweiten Satz von Düsen 538 und 544 entlang paralleler Strömungswege 724 und 536. Der erwähnte erste und zweite Trägheitsprallsammler 540 und 546 teilen sich in einer Ausführungsform eine gemeinsame Prallplatte 556 wie vorstehend an den Aufprallzonen 540 und 546, die entlang der seitlichen Richtung 558 seitlich beabstandet sind, die zur Richtung der Strömung 560 entlang jedes der erwähnten parallelen Wege senkrecht ist.
Ein erster und ein zweiter nebeneinander liegender Kamin 732 und 568 sind im Gehäuse 722 vorgesehen. Jeder Kamin definiert einen jeweiligen sich axial erstreckenden Strömungsweg durch diesen, wie bei 724 und 536 gezeigt. Der erste Kamin 732 besitzt ein erstes axiales Ende 734, das den Gas-Flüssigkeits-Strom 512 vom Gehäuseeinlass 530 aufnimmt, und besitzt ein distal entgegengesetztes zweites axiales Ende 736 mit dem ersten Satz von einer oder mehreren Düsen 538 durch dieses. Der erste Kamin 732 definiert einen ersten axialen Strömungsdurchgang 738 durch diesen zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Ende 734 und 736, wobei der axiale Strömungsdurchgang 738 den erwähnten ersten Strömungszweig 724 bereitstellt. Der zweite Kamin 568 weist das erwähnte erste axiale Ende 576 auf, das den Gas-Flüssigkeits-Strom 512 vom Gehäuseeinlass 530 aufnimmt, und weist das erwähnte distal entgegengesetzte zweite axiale Ende 578 mit dem zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 durch dieses hindurch auf. Der zweite Kamin 568 definiert den erwähnten zweiten axialen Strömungsdurchgang 580 durch diesen zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Ende 576 und 578 des zweiten Kamins 568, wobei der axiale Strömungsdurchgang 580 den erwähnten zweiten Strömungszweig 536 bereitstellt.
Eine erste variable Steuereinheit 726 ist im ersten Kamin 732 entlang des axialen Strömungsdurchgangs 738 axial beweglich (aufwärts-abwärts in 38). Eine zweite variable Steuereinheit 550 ist im zweiten Kamin 568 entlang des zweiten axialen Strömungsdurchgangs 580 axial beweglich. Die erste variable Steuereinheit 726 besitzt vorzugsweise ein erstes bewegliches Ventilelement 728, das axial in und außer Eingriff mit einem ersten Ventilsitz 740 beweglich ist, der im ersten Kamin 732 ausgebildet ist, um den ersten Strömungszweig 724 zu schließen bzw. zu öffnen. Die zweite variable Steuereinheit 550 besitzt vorzugsweise das erwähnte zweite bewegliche Ventilelement 554, das axial in und außer Eingriff mit einem zweiten Ventilsitz 582 beweglich ist, wie vorstehend angegeben, der im zweiten Kamin 568 ausgebildet ist, um den zweiten Strömungszweig 536 wie vorstehend zu schließen bzw. zu öffnen. Die Ventilelemente 728 und 554 können durch Scheiben vorgesehen sein und weisen jeweilige ringförmige Dichtungen 742 und 584 zum dichtenden Eingriff mit den jeweiligen Ventilsitzen 740 und 582 auf. Der erste Ventilsitz 740 befindet sich am ersten axialen Ende 734 des ersten Kamins 732. Ein Vorbelastungselement 730 wie z. B. die erwähnte Druckschraubenfeder erstreckt sich zwischen dem zweiten Ende 736 des ersten Kamins 732 und dem ersten Ventilelement 728 und belastet das Ventilelement 728 in eine normalerweise geschlossene Position gegen den ersten Ventilsitz 740 vor. Das erste Ventilelement 728 bewegt sich axial vom ersten Ventilsitz 740 weg (nach oben in 38) in eine offene Position in Reaktion auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512, der das erste Vorbelastungselement 730 überwindet. Das erste Ventilelement 728 in der erwähnten offenen Position ermöglicht eine Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512 axial, wie beim Pfeil 744 gezeigt, durch den ersten Kamin 732 zum ersten Satz von einer oder mehreren Düsen 538 am zweiten axialen Ende 736 des ersten Kamins 732. Der zweite Ventilsitz 582 befindet sich am ersten axialen Ende 576 des zweiten Kamins 568. Das zweite Vorbelastungselement 586 erstreckt sich zwischen dem zweiten axialen Ende 578 des zweiten Kamins 568, vorzugsweise an einem axial ausgedehnten Schultersitz 737, und dem zweiten Ventilelement 554 und belastet das zweite Ventilelement 554 in eine normalerweise geschlossene Position gegen den zweiten Ventilsitz 582 vor. Das zweite Ventilelement 554 bewegt sich axial vom zweiten Ventilsitz 582 weg (nach oben in 38, wie in 28 gezeigt) in eine offene Position in Reaktion auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512, der das zweite Vorbelastungselement 586 überwindet. Das zweite Ventilelement 554 in der erwähnten offenen Position ermöglicht eine Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512 axial, wie beim Pfeil 588 gezeigt, durch den zweiten Kamin 568 zum zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 am zweiten axialen Ende 578 des zweiten Kamins 568. Das zweite axiale Ende 736 des ersten Kamins 732 besitzt einen Federsitz 735, gegen den die Feder 730 drückt. Die Druckschraubenfeder 730 erstreckt sich zwischen dem Ventilelement 728 und dem Federsitz 735. Die Druckschraubenfeder 586 erstreckt sich zwischen dem Ventilelement 554 und dem Federsitz 737. Der Federsitz 735 ist vom Ventilsitz 740 um einen ersten axialen Abstand entlang der axialen Richtung 560 beabstandet. Der erweiterte Federsitz 737 ist vom Ventilsitz 582 um einen zweiten axialen Abstand entlang der axialen Richtung 560 beabstandet. Der erwähnte erste axiale Abstand ist größer als der erwähnte zweite axiale Abstand. Die Kamine sind mit einer Führungsbahnstruktur wie vorstehend versehen, beispielsweise Führungsbahnrippen 590, um die jeweilige Ventilelementscheibe wie z. B. 554 zu führen. Die Kamine können die erwähnten sich axial erstreckenden Umfangshohlräume wie z. B. 592, 29, für die Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 512 durch bogenförmige Spalte wie z. B. 596 aufweisen.
In weiteren Ausführungsformen kann das Gehäuse eine oder mehrere Hülsen wie z. B. 616, 32–37, aufweisen, die den Gas-Flüssigkeits-Strom durch mindestens einen der Strömungszweige 724 und 536 lenken, so dass er axial entlang einer axialen stromabseitigen Strömungsrichtung 560, 602 gegen einen axial beweglichen Tauchkolben wie z. B. 618 strömt, der die jeweilige Steuereinheit mit variablem Durchfluss bereitstellt. Der jeweilige Satz von einer oder mehreren Düsen kann durch eine Strahlstruktur mit variabler Düsenöffnung wie z. B. 620 vorgesehen sein, die gemeinsam zwischen der Gehäusehülse 616 und dem Tauchkolben 618 wirkt und den Gas-Flüssigkeits-Strom radial nach außen durch diese, wie beim Pfeil 622 gezeigt, gegen einen jeweiligen Trägheitsprallsammler wie z. B. 624 im Gehäuse für eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung beschleunigt. Der Tauchkolben wie z. B. 618 ist in einer axialen stromaufseitigen Richtung (nach links in 32) gegen die erwähnte axiale stromabseitige Strömung, wie bei 602 gezeigt, vorbelastet. Die Strahlstruktur 620 mit variabler Düsenöffnung weist eine variable Öffnungsfläche 626 auf, die eine variable radiale Strömung durch diese in Abhängigkeit von der axialen Bewegung des Tauchkolbens 618 (links-rechts in 32) vorsieht. Der Tauchkolben 618 besitzt eine sich seitlich erstreckende Scheibe 628, die axial stromaufseitig (nach links in 32) orientiert ist und auf die der Gas-Flüssigkeits-Strom 602 auftrifft, der axial stromabseitig (nach rechts in 32) durch die Gehäusehülse 616 und gegen die Scheibe 628 strömt. Je größer der Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 602 ist, desto größer ist die axiale stromabseitige Bewegung des Tauchkolbens 618 gegen dessen Vorbelastung, die durch die Vorbelastungsfeder 630 geliefert wird, und desto größer ist die variable Öffnungsfläche 626.
In einer Ausführungsform schafft das System ein Verfahren zum Abscheiden von Öl von Durchblasgas eines Verbrennungsmotors, einschließlich des Schaffens eines erhöhten Abscheidungswirkungsgrades früh in der Lebensdauer des Motors, ohne dass er spät in der Lebensdauer des Motors, einschließlich der Lebensdauerendbedingung des Motors, unter einem unangenehm hohen Druckabfall leidet. Das Verfahren besitzt das Schaffen eines Luft-Öl-Trägheitsabscheiders 720 zum Entfernen von Ölpartikeln von Durchblasgas 512, das Versehen des Abscheiders mit einem Gehäuse 722 mit einem Einlass 530 zum Aufnehmen eines Durchblasgasstroms 512 vom Motor und einem Auslass 524 zum Auslassen eines Luftstroms 522, das Vorsehen eines ersten und eines zweiten Strömungszweiges 724 und 536 durch das Gehäuse 722 vom Einlass 530 zum Auslass 524, das Versehen des ersten Strömungszweiges 724 mit einem ersten Satz von einer oder mehreren Düsen 538, die den Durchblasgasstrom vom Einlass 530 empfangen und den Durchblasgasstrom im ersten Strömungszweig 724 in einer stromabseitigen Richtung durch den ersten Satz von einer oder mehreren Düsen 538 und gegen einen ersten Trägheitsprallsammler 540 im Gehäuse im Weg des beschleunigten Durchblasgasstroms durch den ersten Strömungszweig 724 beschleunigen und eine Ölpartikelabscheidung bewirken, das Versehen des zweiten Strömungszweigs 536 mit einem zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544, die den Durchblasgasstrom 512 vom Einlass 530 empfangen und den Durchblasgasstrom im zweiten Strömungszweig 536 in einer stromabseitigen Richtung durch den zweiten Satz von einer oder mehreren Düsen 544 und gegen einen zweiten Trägheitsprallsammler 546 im Gehäuse im Weg des beschleunigten Durchblasgasstroms durch den zweiten Strömungszweig 536 beschleunigen und eine Ölpartikelabscheidung bewirken, das Vorsehen einer ersten Steuereinheit 726 mit variablem Durchfluss im ersten Strömungszweig 724, die die Strömung durch den ersten Strömungszweig 724 in Reaktion auf den Druck des Durchblasgasstroms 512 steuert, das Vorsehen einer zweiten Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss im zweiten Strömungszweig 536, die die Strömung durch den zweiten Strömungszweig 536 in Reaktion auf den Druck des Durchblasgasstroms 512 steuert, das Reagieren auf einen zunehmenden Druck des Durchblasgasstroms 512, um die Strömung des Durchblasgasstroms durch den ersten Strömungszweig 724 zu erhöhen, das Reagieren auf einen weiteren zunehmenden Druck des Durchblasgasstroms 512, um die Strömung des Durchblasgasstroms durch den zweiten Strömungszweig 536 zu erhöhen, so dass während der Lebensdauer des Motors die Strömung durch das Gehäuse 722 sequentiell in zunehmenden Stufen abgestuft wird, nämlich einer ersten Stufe durch den ersten Strömungszweig 724, die durch die erste Steuereinheit 726 mit variablem Durchfluss gesteuert wird, und dann zusätzlich und kumulativ in einer zweiten Stufe durch den zweiten Strömungszweig 536, die durch die zweite variable Steuereinheit 550 gesteuert wird. Das Verfahren besitzt ferner das Vorsehen der ersten Steuereinheit 726 mit variablem Durchfluss im ersten Strömungszweig 724 stromaufseitig des ersten Satzes von einer oder mehreren Düsen 538, das Vorsehen der zweiten Steuereinheit 550 mit variablem Durchfluss im zweiten Strömungszweig 536 stromaufseitig des zweiten Satzes von einer oder mehreren Düsen 544 und das Divergieren des ersten und des zweiten Strömungszweigs 724 und 536 voneinander an einer Verbindungsstelle 552 stromabseitig des Einlasses 530 und stromaufseitig von jeder der ersten und der zweiten Steuereinheit 726 und 550 mit variablem Durchfluss.
39 zeigt nun einen Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheider 810 zum Entfernen von Flüssigkeitspartikeln von einem Gas-Flüssigkeits-Strom 812, beispielsweise Ölpartikel von einem Durchblasgasstrom vom Kurbelgehäuse 814 eines Verbrennungsmotors 816 gemäß der Erfindung.
Der Abscheider 810 führt abgeschiedenes Öl 818 am Ablass 820 zum Kurbelgehäuse 814 zurück und führt abgeschiedene Luft 822 am Auslass 824 zum Lufteinlasskrümmer 826 des Motors oder zur Atmosphäre zurück. In einer solchen Anwendung ist es erwünscht, Durchblasgase vom Kurbelgehäuse 814 des Motors 816 zu entlüften. Unbehandelt enthalten diese Gase Partikelstoff in Form von Ölnebel und Ruß. Es ist erwünscht, die Konzentration der Verunreinigungen zu steuern, insbesondere wenn die Durchblasgase zum Lufteinlasssystem des Motors, beispielsweise am Lufteinlasskrümmer 826, zurückgeführt werden sollen. Die Ölnebeltröpfchen sind im Allgemeinen weniger als 5 Mikrometer im Durchmesser und sind daher unter Verwendung von herkömmlichen Faserfiltermedien schwierig zu entfernen, während gleichzeitig ein niedriger Strömungswiderstand aufrechterhalten wird, wenn die Medien Öl und Verunreinigungen sammeln und damit gesättigt werden. Der Abscheider kann in Systemen mit geschlossener Kurbelgehäuseentlüftung (CCV) und in Systemen mit offener Kurbelgehäuseentlüftung (OCV), einschließlich in Dieselmotoranwendungen, sowie anderen Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheider-Anwendungen verwendet werden.
Der Abscheider 810 besitzt ein Gehäuse 828 mit einem Einlass 830 zum Aufnehmen des Gas-Flüssigkeits-Stroms 812 und einem Auslass 824 zum Auslassen eines Gasstroms 822. Das Gehäuse 828 weist eine Düsenplatte oder eine Unterteilungswand 832 mit einer oder mehreren Düsen auf, die durch Öffnungen 834 durch diese vorgesehen sind, die den Gas-Flüssigkeits-Strom 812 vom Einlass 830 empfangen und den Gas-Flüssigkeits-Strom durch diese entlang einer axialen Strömungsrichtung 836 von stromaufseitig zu stromabseitig beschleunigen, was in 39 von links nach rechts ist. Das Gehäuse 828 weist eine Medienprall- oder -trägerwand 838 mit einem Trägheitsprallsammler 840 im Gehäuse stromabseitig der Düse 834 und im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Stroms auf, der eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung vom Gas-Flüssigkeits-Strom bewirkt. Der Trägheitsprallsammler 840 bewirkt eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung durch eine scharfe Richtungsänderung, beispielsweise wie in der US 7 238 216 B . In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Prallsammler 840 eine raue, poröse Sammel- oder Aufpralloberfläche auf, die eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung vom Gas-Flüssigkeits-Strom bewirkt, und ist wie jene, die in US 6 290 738 A gezeigt ist.
In einer anderen Ausführungsform wird eine glatte undurchlässige Aufpralloberfläche verwendet, z. B. ist der Prallsammler 840 beseitigt und die Oberfläche der Wand 838 wird als Aufpralloberfläche verwendet, die eine Partikelabscheidung mit scharfer Größengrenze bereitstellt, wie in der US 6 290 738 A angegeben. Die Düsen 834 können durch Öffnungen mit einer Venturi- oder Kegelstumpfform vorgesehen sein, wie in den Patenten US 6 290 738 A und US 7 238 216 B .
Ein axial bewegliches Ventil 842 steuert den Durchfluss durch die Düse 834. Ein Aktuator 844 mit variablem Durchfluss befindet sich stromaufseitig des Ventils 842 und steuert dieses. Eine Düsenöffnung 834 ist durch einen Ventilsitz 846 mit einer stromaufseitigen Fläche 848 und einer entgegengesetzt orientierten stromabseitigen Fläche 850 vorgesehen. Der Gas-Flüssigkeits-Strom strömt axial durch die Öffnung 834, von links nach rechts in 39, von der stromaufseitigen Fläche 848 zur stromabseitigen Fläche 850. Die stromaufseitige Fläche 848 ist axial dem Aktuator 844 zugewandt, d. h. die stromaufseitige Fläche 848 ist in 39 nach links orientiert. Das Ventil 842 besitzt einen Ventilkopf 852, der eine konische oder kegelstumpfförmige Form aufweisen kann, der zum Ventilsitz 846 hin und von diesem weg axial beweglich ist, wie beim Pfeil 854 gezeigt. Der Ventilkopf 852 bewegt sich axial nach rechts in 39, um mit dem Ventilsitz 846 in Eingriff zu kommen oder fast in Eingriff zu kommen und das Ventil 842 zu schließen oder zumindest teilweise zu schließen. Der Ventilkopf 852 bewegt sich axial nach links in 39 vom Ventilsitz 846 weg, um das Ventil 842 zu öffnen. Das Ventil 842 weist einen Ventilschaft 856 auf, der sich axial stromaufseitig (nach links) vom Ventilkopf 852 erstreckt und mit dem Aktuator 844 gekoppelt ist.
In einer Ausführungsform ist der Aktuator 844 durch eine Membran 844 realisiert, die am Gehäuse 828 an einem äußeren Umfangsdichtungsflansch 858 montiert und abgedichtet ist, um einen Luftraum 860 zwischen der Membran 844 und der Unterteilungswand 832 zu definieren. Die Membran 844 reagiert auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 812. Die Membran 844 weist eine erste Seite 862 und eine entgegengesetzt orientierte zweite Seite 864 auf. Die erste Seite 862 steht mit dem Einlass 830 in Verbindung und ist der eingehenden Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 812 ausgesetzt. Die erste Seite 862 ist axial in Richtung der Düse 834 orientiert, d. h. die erste Seite 862 ist axial nach rechts in 39 orientiert. In einer Ausführungsform ist die zweite Seite 864 der Membran 844 weder dem Gas-Flüssigkeits-Strom 812 noch irgendeinem Abschnitt des Gas-Flüssigkeits-Strömungsweges durch das Gehäuse 828 ausgesetzt. Die erste Seite 862 der Membran 844 ist mit dem Ventilschaft 856 verbunden, um den letzteren axial nach links und rechts, wie beim Pfeil 854 gezeigt, in Reaktion auf einen zunehmenden bzw. abnehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 812 zu bewegen, wenn sich die Membran 844 in Reaktion auf Druckänderungen des Gas-Flüssigkeits-Stroms 812 biegt.
Der Ventilkopf 852 bewegt sich axial zum Ventilsitz 846 hin und von diesem weg, um jeweils zumindest teilweise das Ventil 842 zu schließen und zu öffnen. Die Membran 844 übt eine Zugkraft auf den Ventilschaft 856 aus, um das Ventil 842 in Reaktion auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 812 gegen die erste Seite 862 der Membran 844 zu öffnen. Die erste Seite 862 der Membran 844 ist axial der stromaufseitigen Fläche 848 des Ventilsitze 846 zugewandt und ist stromaufseitig davon entlang einer axialen Richtung (nach links) entgegengesetzt zur axialen Strömungsrichtung durch die Öffnung 834 (nach rechts) beabstandet. Es ist bevorzugt, dass der axiale Abstand zwischen der Düsenöffnung 834 und dem Trägheitsprallsammler 840 fest und unveränderlich ist, einschließlich während einer Varianz des Drucks des Gas-Flüssigkeits-Stroms 812. Der Ventilschaft 856 und die Membran 844 können separate Stücke sein, die aneinander befestigt sind, oder können ein einteiliges, einheitliches Element sein. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Ventil 842 in der geschlossenen Position nur teilweise geschlossen, um eine begrenzte Strömung zwischen dem Einlass 830 und dem Auslass 824 zu ermöglichen. In weiteren Ausführungsformen ist der axiale Abstand zwischen der Düsenöffnung 834 und dem Trägheitsprallsammler 840 variabel, z. B. durch variables Bewegen der Wand 832 und/oder der Wand 838 zueinander hin und voneinander weg. In weiteren Ausführungsformen können die Wand 832 und die Düsenöffnung 834 beweglich sein und der Ventilkopf 852 kann stationär oder beweglich sein.
Bei Gas-Flüssigkeits-Trägheitsprallabscheidern ist es erwünscht, eine konstante hohe Durchflussgeschwindigkeit durch die Düsenöffnungen 834 aufrechtzuerhalten, ohne einen zusätzlichen Gegendruck zu erzeugen, wenn der Durchfluss zunimmt, z. B. wenn ein Motor altert. Idealerweise sollte der Druckabfall als Funktion der Alterungssteigung für einen gegebenen Durchflussbereich null sein. Der Druckabfall verändert sich als quadratische Funktion des Durchflusses, d. h. mit der zweiten Potenz. Der Flüssigkeitsabscheidungswirkungsgrad hängt von der Durchflussgeschwindigkeit durch die Düsenöffnungen 834 und einer Aufprallgeschwindigkeit gegen den Prallkörper 840 ab. Die variable Düsenöffnungsfläche, die durch das Ventil 842 geschaffen wird, ermöglicht eine gewünschte höhere Durchfluss- und Aufprallgeschwindigkeit ohne einen schädlich erhöhten Druckabfall und ermöglicht eine niedrigere, flachere Steigung des Druckabfalls als Funktion der Alterung. In einer Ausführungsform weist die Membran 844 eine grundsätzliche Vorbelastung auf, die das Ventil 842 axial nach rechts vorbelastet. Ein zunehmender Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms 812 im Luftraum 860 bewegt die flexible Membran 844 axial nach links, um die effektive Durchflussfläche durch die Düsenöffnungen 834 zu vergrößern und den Gegendruck zu verringern. Der Druckabfall, der dem erhöhten Durchfluss entspricht, folgt einer niedrigeren, flacheren Druckabfallsteigung, wobei die niedrigere Druckabfallsteigung eine höhere Geschwindigkeit bei geringem Durchfluss und einen niedrigeren Druckabfall bei einem höheren Durchfluss ermöglicht, was wiederum den Wirkungsgrad erhöht. In einer Ausführungsform kann das Ändern des Verjüngungswinkels 852 das Ansprechen des Druckabfalls als Funktion des Durchflusses optimieren, ohne das Membranansprechen zu ändern. In einer anderen Ausführungsform können die Membransteifigkeit und -form geändert werden, um mehr axialen Hub 854 für das Durchflussansprechen zu erreichen, was wiederum Schwankungen des Druckabfalls aufgrund von Motorvibrationen verringert. In der bevorzugten Ausführungsform schafft das System einen selbststeuernden kontinuierlich variablen Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider.
In einer erwünschten Ausführungsform befinden sich das Ventil 842 und die Membran 844 mit variablem Durchfluss auf der Einlassseite der Düsenöffnung 834, d. h. auf der stromaufseitigen Seite, axial nach links in 39. Dies schafft einen einfachen Mechanismus zur Herstellung und ermöglicht, dass das Ventil durch den Aktuator in eine offene Position gezogen wird, anstatt dass es gegen die Druckhöhe eines eingehenden Gas-Flüssigkeits-Stroms geschoben wird.
40, 41 zeigen eine weitere Ausführungsform und verwenden gegebenenfalls gleiche Bezugszeichen wie vorstehend, um das Verständnis zu erleichtern. Mehrere Düsen 834a, 834b, 834c sind für mehrere jeweilige Ventile 842a, 842b, 842c mit jeweiligen Ventilschäften 856a, 856b, 856c, die sich axial nach rechts vom Membranaktuator 844 erstrecken, vorgesehen. Der Aktuator 844 besitzt eine erste Seite 862, die in einer ersten axialen Richtung (nach rechts in 40) in Richtung der Düsen 834a, 834b, 834c orientiert ist, und eine entgegengesetzt orientierte zweite Seite 864, die in einer zweiten entgegengesetzten axialen Richtung (nach links in 40) orientiert ist. Die erste Seite 862 steht mit dem Einlass 830 durch einen Luftraum 860 in Verbindung und ist der eingehenden Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms 812 ausgesetzt. Ein Vorbelastungselement wie z. B. eine Druckfeder 866 drückt gegen den Aktuator 844 auf der zweiten Seite 864 und belastet den Aktuator 844 in der erwähnten ersten axialen Richtung (nach rechts in 40) in Richtung der Düsen 834 vor. Die Vorbelastung der Feder 866 kann durch eine Schraube oder einen Bolzen 868 eingestellt werden, die bzw. der an das Gehäuse 828 am Gehäuseendabschnitt 870 geschraubt ist, so dass beim Drehen des Bolzens 868 die Platte 872 sich axial links-rechts bewegt, um die Vorbelastung der Feder 866 einzustellen. Der Gehäuseendabschnitt 870 ist mit dem Rest des Gehäuses durch einen Käfigabschnitt 874 mit Öffnungen oder Schlitzen verbunden, so dass die erwähnte zweite Seite 864 des Aktuators 844 der Atmosphäre ausgesetzt ist. In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die Vorbelastung der Feder 866 derart eingestellt wird, dass der Druck des eingehenden Gas-Flüssigkeits-Stroms bei 812 im Luftraum 860 zuerst über einen ausgewählten Schwellendruck ansteigen muss, um die Vorbelastung der Feder 866 zu überwinden, wonach sich der Aktuator 844 nach links bewegt, um somit die Ventilschäfte 856a, 856b, 856c axial nach links zu bewegen, um die erwähnten Ventile an den erwähnten Düsen zu öffnen.
In der vorangehenden Beschreibung wurden bestimmte Begriffe der Kürze, der Deutlichkeit und des Verständnisses halber verwendet. Daraus sind keine unnötigen Begrenzungen über die Anforderung des Standes der Technik hinaus vorauszusetzen, da derartige Begriffe für Beschreibungszwecke verwendet werden und breit aufgefasst werden sollen. Die verschiedenen Konfigurationen, Systeme und Verfahrensschritte, die hierin beschrieben sind, können allein oder in Kombination mit anderen Konfigurationen, Systemen und Verfahrensschritten verwendet werden.

Claims

Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider zum Entfernen von Flüssigkeitspartikeln aus einem Gas-Flüssigkeits-Strom (812), der aufweist ein Gehäuse (828) mit einem Einlass (830) zum Aufnehmen eines Gas-Flüssigkeits-Stroms (812) und einem Auslass (824) zum Auslassen eines Gasstroms (822), mindestens eine Düse (834) in dem Gehäuse (828), die den Gas-Flüssigkeits-Strom (812) vom Einlass (830) empfängt und den Gas-Flüssigkeits-Strom (812) durch die Düse (834) entlang einer axialen Strömungsrichtung (836) in der Richtung von der Einlassseite zur Auslassseite beschleunigt, einen Trägheitsprallsammler (840) in dem Gehäuse (828) stromabseitig der Düse (834) und im Weg des beschleunigten Gas-Flüssigkeits-Stroms (812), der eine Flüssigkeitspartikel-Abscheidung von dem Gas-Flüssigkeits-Strom (812) bewirkt, ein axial bewegliches Ventil (842), das den Durchfluss durch die Düse (834) steuert, und einen Aktuator (844) mit variablem Durchfluss, der das Ventil (842) steuert, wobei die Düse (834) eine Öffnung (834) mit einem Ventilsitz (846) mit einer stromaufseitigen Fläche (848) und einer entgegengesetzt orientierten stromabseitigen Fläche (850) aufweist, wobei der Gas-Flüssigkeits-Strom (812) axial durch die Öffnung (834) von der stromaufseitigen Fläche (848) zur stromabseitigen Fläche (850) strömt und wobei der Aktuator (844) auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms (812) reagiert dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (844) stromaufseitig des Ventils (842) angeordnet ist, die stromaufseitige Fläche (848) des Ventilsitzes (846) axial in Richtung des Aktuators (844) orientiert ist und eine erste Seite (862) des Aktuators (844) mit dem Einlass (830) in Verbindung steht und der eingehenden Strömung des Gas-Flüssigkeits-Stroms (812) ausgesetzt ist.
Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (842) einen Ventilkopf (852), der axial zum Ventilsitz (846) hin und von diesem weg beweglich ist, und einen Ventilschaft (856), der sich axial stromaufseitig von dem Ventilkopf (852) erstreckt und mit dem Aktuator (844) gekoppelt ist, aufweist.
Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (844) die erste Seite (862) und eine entgegengesetzt orientierte zweite Seite (864) aufweist, die nicht dem Gas-Flüssigkeitsstrom (812) ausgesetzt ist, wobei, vorzugsweise, die zweite Seite (864) überhaupt keinem Abschnitt des Gas-Flüssigkeits-Strömungsweges durch das Gehäuse (828) ausgesetzt ist.
Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (844) eine Membran (844) aufweist, die auf den Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms (812) reagiert, dass die Membran (844) die erste Seite (862) und die entgegengesetzt orientierte zweite Seite (864) aufweist und dass die erste Seite (862) axial in Richtung der Düse (834) orientiert ist.
Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider nach Anspruch 2 oder nach Anspruch 3 oder 4 in Kombination mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (856) auf der ersten Seite (862) des Aktuators (844) liegt.
Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider nach Anspruch 2 oder nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5 in Kombination mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkopf (852) axial zum Ventilsitz (846) hin und von diesem weg beweglich ist, um jeweils das Ventil (842) zumindest teilweise zu öffnen und zu schließen, und der Aktuator (844) eine Zugkraft auf den Ventilschaft (856) und Ventilkopf (852) ausübt, um das Ventil (842) in Reaktion auf einen zunehmenden Druck des Gas-Flüssigkeits-Stroms (812) gegen die erste Seite (862) zu öffnen.
Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand zwischen der Düse (834) und dem Trägheitsprallsammler (840) fest und unveränderlich ist, einschließlich während einer Varianz des Drucks des Gas-Flüssigkeits-Stroms (812).
Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düsen (834) vorgesehen sind.
Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (844) durch eine Membran gebildet ist, die eine grundsätzliche Vorbelastung aufweist, die das Ventil (842) in Schließrichtung vorbelastet.
Gas-Flüssigkeits-Trägheitsabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (844) ein Vorbelastungselement (866) aufweist, das gegen den Aktuator (844) an der zweiten Seite (864) drückt und den Aktuator (844) in der ersten axialen Richtung zur Düse (834) hin vorbelastet.