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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Ölnebelabscheider
für Brennkraftmaschinen mit einem Tellerseparator und einem
einen Rotor umgebenden Gasleitring.
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Vor
allem in der Kraftfahrzeugtechnik, beispielsweise in Kurbelwellengehäusen,
ist es notwendig, ein gasförmiges Medium von festen und/oder flüssigen
Verunreinigungen, beispielsweise Schmieröl, zu reinigen.
Hierzu dienen Zentrifugalabscheider oder Ölnebelabscheider
für Brennkraftmaschinen, die einen Tellerseparator umfassen.
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Ein
solcher Tellersparator ist aus der
DE 103 38 770 B4 bekannt, wobei mehrere axial
angeordnete Teller gemeinsam rotieren und somit aufgrund der entstehenden
Zentrifugalkräfte beispielsweise Öltröpfchen
nach außen gedrückt werden. Dort treffen Sie auf
einen im Wesentlichen zylinderförmigen Gasleitring, der
Bestandteil eines Korbes ist, der den Rotor außenseitig
umgibt, wobei der Rotor durch die mehreren Teller gebildet wird.
Dieser Korb ist mit dem Rotor drehfest verbunden, so dass sich insbesondere
der zylinderförmige Teil des Korbs mit den Tellern mitdreht.
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Weiterhin
ist auf der
EP 1 273
335 B1 ein derartiger Zentrifugalabscheider mit Tellerseparator bekannt,
wobei der Rotor bloß von einem Gehäuse außenseitig
umgeben ist und sich der Rotor relativ zum feststehenden Gehäuse
dreht, so dass radial nach außen getragenes Öl
an einer Gehäuseinnenseite auftrifft und nach unten abläuft.
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Als
nachteilig bei diesen bekannten Zentrifugalabscheidern hat sich
erwiesen, dass ohne einen zusätzlichen Gasleitring die
Abscheideleistung nicht ausreichend ist und ein sich mit dem Rotor
mitdrehender Gasleitring einen erheblichen konstruktiven Aufwand
erfordert.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik stellt sich für die vorliegende
Erfindung die Aufgabe, einen Ölnebelabscheider für
Brennkraftmaschinen mit einem Tellerseparator der Eingangs genannten Art
zu schaffen, der einen einfachen konstruktiven Aufbau bei verbesserter
Abscheideleistung aufweist.
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Die
Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch
einen Gasleitring, der relativ zum Rotor nicht mitdrehend ausgebildet
ist.
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Bei
einem Zentrifugalabscheider oder einem Ölnebelabscheider
für Brennkraftmaschinen mit einem derart ausgebildeten
Tellerseparator ist zwar ein den Rotor beziehungsweise die mehreren
axial übereinander angeordneten Teller außenseitig
umgebender Gasleitring vorhanden, dieser ist aber nicht mitdrehend
mit dem Rotor ausgebildet. Das bedeutet, dass sich der Rotor relativ
zu dem umgebenden Gasleitring dreht. Der Gasleitring bildet dabei
eine Prall-/Abscheide-Fläche und kann im Wesentlichen zylinderförmig
ausgebildet sein. In an sich bekannter Weise wird der Rotor beziehungsweise
die von den Tellern gebildete Zentrifuge durch einen Schmierölstrom
angetrieben. Durch den sich drehenden Tellerstapel beziehungsweise
Rotor erhalten das Gemisch aus gasförmigem Medium und beispielsweise
einer flüssigen Verunreingigung eine drallförmige
Bewegung und insbesondere die Verunreinigungen wie Öl werden
aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen hin abgeführt.
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Ein
solches einfach aufgebautes Bauteil wie der Gasleitring beispielsweise
aus Kunststoff und/oder Metall ist in einfacher Weise herstellbar,
ein Kunststoff-Spritzgussteil ist leichter entformbar und kann,
besonders wie im Folgenden beschrieben, derart ausgestaltet sein,
dass die gewünschten Funktionalitäten erfüllt
werden. Der Gasleitring kann dabei feststehend ausgebildet sein,
beispielsweise in dem er mit dem umgebenden Gehäuse des
Zentrifugalabscheiders fest verbunden ist oder er kann auch relativ zu
diesem Gehäuse drehbar ausgebildet sein, wobei er sich
nicht mit dem Rotor mitdreht.
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Der
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Ölnebelabscheider
für Brennkraftmaschinen einen einfachen Aufbau aufweist
und durch den relativ zum drehenden Rotor feststehenden Gasleitring
z. B. Öl besser aus einem Ölnebel abgeschieden
wird. Es versteht sich, dass beliebige fluide Medien von beliebigen
Verunreinigungen mit einem derart ausgestalteten Zentrifugalabscheider
gereinigt werden können.
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Zusätzlich
kann der Gasleitring in axialer Richtung bewegbar ausgebildet sein,
um derart einen in seiner Größe variablen Spalt
zwischen dem Gasleitring und einem Teil eines Korbs, der die Teller überdeckt,
zu bilden. Herrscht im Tellerseparator ein geringfügiger Überdruck
so kann der Gasleitring durch einen nach außen strömenden
Gasstrom in axialer Richtung leicht angehoben werden, um derart den
Spalt zu vergrößern, bis ein Druckausgleich hergestellt
ist. Nachfolgend sinkt der Gasleitring selbsttätig wieder
ab und die Spaltgröße wird verringert. Hierzu
kann der Gasleitring auch mit einer Federkraft beaufschlagt werden.
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Zur
Formgestaltung des Gleitrings kann dieser an seinem oberen Rand,
an dem er beispielsweise an vorstehend beschriebenen oberen Teil
des Korbs aufliegt, L-förmig umgebogen sein, um derart den
Gasstrom umzulenken und zu leiten. In gleicher Weise kann dieser
obere Rand auch gekröpft ausgebildet sein, das heißt
zwei im Wesentlichen 90 Grad-Umlenkungen aufweisen. Durch einen
solchen rinnenförmigen Rand wird insbesondere ein Austreten
von Verunreinigungen wie Schmieröl nach oben hin unterbunden.
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Zur
Verbesserung der Abscheideleistung sind an dem Gasleitring innenseitig
Leitrinnen oder Lamellen ausgebildet, die vorzugsweise gewindeartig
nach schräg unten verlaufend ausgebildet sind. Durch diese
Leitrinnen wird das auf den Gasleitring aufgrund der Zentrifugalkräfte
auftreffende Öl beispielsweise in einem Kurbelwellengehäuse
nach schräg unten abgeleitet und kann nicht mehr von einem
Gasstrom nach oben hin mit abgeführt werden, so dass das Öl
vollständig wieder aufgefangen werden kann. Diese Leitrinnen
oder Lamellen sind entweder als bloße Erhebungen ausgebildet
oder tatsächlich rinnenförmig ausgeformt.
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In
gleicher Weise kann ein im Wesentlichen senkrecht ausgebildetes
Gitter oder Netz vorgesehen sein, das den Tellerseparator radial
umgibt. Ein solches Netz oder Gitter kann beispielsweise einteilig mit
dem oberen Teil eines sich mit drehenden Korbs ausgebildet sein,
so dass es sich ebenfalls mit dreht. Prinzipiell kann dieses Netz
aber auch nicht mit drehend ausgebildet sein und/oder es ist kein
weiterer den Tellerseparator umgebender Gasleitring, außer dem
Gitter selbst, mehr vorhanden.
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Durch
dieses zusätzliche Gitter beziehungsweise die Gitterwand
werden im Gehäuse zwischen der Gehäuseinnenwand
des Zentrifugalabscheiders und dem Tellerseparator zwei getrennte
Räume gebildet. Zum Einen ist dies zwischen dem Tellerseparator
oder den Tellern und der Gitterwand ein erster Raum in dem im Wesentlichen
das Gas abgeleitet wird, das praktisch nicht durch die Öffnungen
der Gitterwand nach außen hin austritt. Zum Anderen wird zwischen
der Gitterwand und dem umgebenden Zentrifugalabscheidergehäuse
ein zweiter Raum gebildet, in dem beispielsweise das Öl
abgeführt wird. Durch die Trennung dieser Räume
wird erreicht, dass im Zweiten, äußeren Raum praktisch
kein Gasstrom mehr vorhanden ist, so dass das durch die Öffnungen der
Gitterwand oder des Gitters hindurch getretene Öl praktisch
verwirbelungsfrei nach unten hin abfliesen kann.
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Zur
weiteren Reduktion eines Gasstroms im Zweiten äußeren
Raum kann zwischen einer Gehäusewandung des Zentrifugalabscheider
und einem Korbe mit einer im Wesentlichen senkrecht ausgerichteten
Gitterwand eine zusätzliche Labyrinthdichtung ausgebildet
sein, die das Hindurchströmen eines Gasstroms im Wesentlichen
hemmt, so dass dieser zweite, äußere Raum verwirbelungsfrei
gehalten wird.
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Alternativ
zu dem Gitter können an einem außenseitig dem
Tellerseparator umgebenden Korb auch im Wesentlichen senkrecht ausgerichtete
Lamellen vorgesehen sein, die nach Art von Gebläseschaufeln
den Drall und die Geschwindigkeit des Gasstroms und damit die Zentrifugalkraft
auf beispielsweise die Öltröpfchen erhöhen.
Somit wirken die Lamellen wie ein Lüfterrad.
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Vorzugsweise
sind diese Lamellen in axialer Richtung leicht schief gestellt.
Das bedeutet, dass nach oben hin die Lamellen radial leicht nach
innen geneigt sind, um somit einen geringeren Abstand zur Drehachse
aufweisen als in einem unteren Bereich des Tellerseparators.
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Es
versteht sich, dass diese Lamellen beispielsweise aus Metall und/oder
Kunststoff angefertigt sein können und bevorzugt austauschbar
ausgebildet sind, um beschädigte Lamellen zu ersetzten. Beispielsweise
könnten mehrere Lamellen jeweils endseitig zusammengeclipst
werden, um einen einfachen Aufbau des Zentrifugalabscheiders zu
erhalten.
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Auch
hier kann ein zusätzlicher den Tellerseparator umgebender äußerer
Gasleitring vorgesehen oder aber weggelassen werden. Ebenso können
die Lamellen auch relativ zum sich drehenden Tellerseperator feststehend
angeordnet sein oder sich mit diesem mitdrehend.
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Schließlich
ist vorgeschlagen, dass ein im Wesentlichen senkrecht ausgerichteter
Teil des den Tellerseparator umgebenden Korbs lamellenartig in Form
schiefgestellter Jalousien ausgebildet ist. Auch eine solche Anordnung
der Lamellen beschleunigt den Gasstrom zusätzlich, so dass
auch hier die Abscheidewirkung verbessert ist.
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Vorzugsweise
sind die Lamellen sowohl nach schräg unten als auch nach
schräg außen geneigt angeordnet, um somit dem
Gasstrom in eine gewünschte Richtung zu leiten und die
beispielsweise Ölabscheidung weiter zu verbessern.
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Auch
für diese Ausgestaltung kann ein zusätzlicher
außenseitig den Tellerseparator sowie die schräggestellten
Lamellen umgebender Gasleitring vorgesehen sein, dieser ist aber
nicht notwendig. Ebenso können die schräggestellten
Lamellen auch räumlich fest, relativ zum sich drehenden
Tellerseparator, angeordnet sein oder mit diesem mit drehend.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Zentrifugalabscheiders mit einem Tellerseparator anhand von Zeichnungen
erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen
Zentrifugalabscheider mit einem Gasleitring,
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2 einen
Zentrifugalabscheider mit einem Gitter,
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3 einen
Zentrifugalabscheider mit senkrecht ste stehenden Lamellen,
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4 einen
Zentrifugalabscheider mit schrägen Lamellen, und
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5 einen
Gasleitring.
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In
den 1 bis 4 ist jeweils ein Zentrifugalabscheider 1 beziehungsweise
ein Ölnebelabscheider für Brennkraftmaschinen
mit einem rotierenden Tellerseparator 2 dargestellt, wobei
mehrere Teller 3 einen Rotor 4 bilden, der in
an sich bekannter Weise von einem Schmiermittel in Rotation versetzt wird.
Der Tellerseparator 2 ist hierbei in einem Gehäuse 5 des
Zentrifugalabscheiders 1 angeordnet.
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In 1 verfügt
der Zentrifugalabscheider 1 über einen zusätzlichen
Gasleitring 6 wobei der Gasleitring 6 derart ausgebildet
ist, dass er sich nicht mit dem Rotor 4 beziehungsweise
den Tellern 3 mitdreht. Dabei kann er entweder räumlich
fest angeordnet sein und beispielsweise mit den Gehäuse 5 festverbunden
sein, oder er kann sich unabhängig vom Rotor 4 um
die Drehachse des Tellerseparators 2 drehen. Zusätzlich
ist der Gasleitring 6 wie durch den Doppelpfeil angedeutet,
in axialer Richtung bewegbar, um derart einen Spalt zwischen einem
oberen Rand 7 des Gasleitrings 6 und einem Korb 8 zu
verändern. Herrscht im Inneren des Tellerseparators 2 ein
geringfügiger Überdruck so kann der Gasleitring 6 durch
den Überdruck leicht angehoben werden, so dass der Spalt
zwischen dem Rand 7 und dem Korb 8 sich vergrößert
bis ein Druckausgleich erhalten wird. Vorzugsweise ist hierzu der
Gasleitring 6 auch mit einer Federkraft beaufschlagt. Dabei
kann dieser Rand 7 entweder L-förmig umgebogen
oder gekröpft sein um derart eine Rinne zu bilden, so dass
das Austreten beispielsweise von Schmieröl an diesem Rand 7 wirkungsvoll
unterbunden ist. Durch die relativ zum Tellerseparator 2 feststehende
Oberfläche des Gasleitrings 6 wird die Abscheideleistung
des Zentrifugalabscheiders 1 verbessert. Zusätzlich
können an der inneren Oberfläche des Gasleitrings 6 auch
vorzugsweise schraubenförmig nach unten verlaufenden Lamellen
oder Ableitrinnen 16 zum Abführen eines fluiden
Mediums vorgesehen sein, wie in 5 dargestellt.
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In 2 ist
der den Tellerseparator 2 umgebende Korb 8 derart
ausgebildet, dass ein im Wesentlichen senkrecht ausgerichteter Teil
dieses Korbs 8 als Gitter 9, Gitterwand oder Netzstruktur
ausgebildet ist, wobei sich dieser Bereich entweder mit dem Tellerseparator 2 mitdreht
oder relativ zu diesem feststehend ausgebildet sein kann. Ebenso
kann ein zusätzlich außenseitig angeordneter Gasleitring 6 vorgesehen
sein. Durch das Gitter 9 wird ein erster Raum 10 und
ein zweiter Raum 11 gebildet. Im ersten Raum 10 wird
im Wesentlichen das Gas abgeleitet durch eine obenseitige Öffnung 12.
Die weitere Abführung des Gases erfolgt in an sich bekannter
Weise. Da das Gas praktisch vollständig im ersten Raum 10 abgeführt
wird kann im zweiten Raum 11 beispielsweise Schmieröl
wesentlich besser abgeführt werden, da in diesem zweiten
Raum 11 praktisch kein Gasstrom mehr herrscht, der unter
anderem Öltröpfchen verwirbeln könnte.
Somit kann das Öl in ebenfalls bekannter Weise nach unten
hin abgeführt und wieder verwertet werden.
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Weiterhin
ist zwischen dem Korb 8 und dem Gehäuse 5 eine
Labyrinthdichtung 15 ausgebildet, die hier nur angedeutet
ist, um ein Einströmen von Gas beispielsweise in den zweiten
Raum 11 soweit als möglich zu unterbinden. Durch
die Labyrinthdichtung 15 wird der Gasstrom quasi gehemmt.
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In
einer weiteren Ausführungsform, die in 3 dargestellt
ist, ist der im Wesentlichen senkrecht ausgerichtete Teil des Korbs 8 in
Form von im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufenden Lamellen 13 ausgebildet,
die beispielsweise aus Kunststoff und/oder Metall bestehen und vorzugsweise
lösbar befestigbar sind, um beschädigte Lamellen 13 austauschen
zu können. Wie durch die beiden Pfeile angedeutet sind
die Lamellen 13 nach oben hin leicht nach innen geneigt
oder verkippt, um derart nach Art eines Lüfterrads zu wirken,
so dass der Drall und die Geschwindigkeit eines Gasstroms erhöht
wird, zur Vergrößerung der Zentrifugalkraft, die
auf mitgeführte Verunreinigungen einwirkt. Somit ist die
Abscheideleistung des Zentrifugalabscheiders 1 wesentlich verbessert.
Auch hier können die senkrechtstehenden Lamellen 13 entweder
räumlich fest oder mit dem Tellerseparator 2 mitdrehend
ausgebildet sein und es kann gegebenenfalls ein weiterer äußerer Gasleitring 6 vorgesehen
sein.
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Schließlich
ist in 4 eine vierte Ausführungsform dargestellt,
bei der der im Wesentlichen senkrecht ausgerichtete Teil des Korbs 8 durch schrägstehende
Lamellen 14 gebildet wird, beispielsweise aus Metall und/oder
Kunststoff und vorzugsweise lösbar ausgebildet. Diese schrägen
Lamellen 14 sind nach außen hin geneigt und verlaufen
schief nach unten nach Art einer schief gestellten Fensterjalousie,
um somit ebenfalls die Abscheideleistung des Zentrifugalabscheiders 1 zu
verbessern. Auch hier wird ein Gasstrom durch eine Öffnung 12 nach oben
weg abgeführt, so dass außerhalb der schiefen Lamellen 14 praktisch
kein verwirbelnder Gasstrom mehr vorhanden ist. Auch hier können
die schiefen Lamellen 14 mit dem Tellerseparator 2 mitdrehend oder
relativ zu diesem feststehend ausgebildet sein und es kann ein weiterer
den Tellerseparator umgebender Gasleitring 6 vorgesehen
sein.
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- 1
- Zentrifugalabscheider
- 2
- Tellerseperator
- 3
- Teller
- 4
- Rotor
- 5
- Gehäuse
- 6
- Gasleitring
- 7
- oberer
Rand
- 8
- Korb
- 9
- Gitter
- 10
- erster
Raum
- 11
- zweiter
Raum
- 12
- Öffnung
- 13
- senkrechte
Lamelle
- 14
- schiefe
Lamelle
- 15
- Labyrinthdichtung
- 16
- Ableitrinne
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10338770
B4 [0003]
- - EP 1273335 B1 [0004]