DE60305536T2

DE60305536T2 - Fluidtrennvorrichtung

Info

Publication number: DE60305536T2
Application number: DE60305536T
Authority: DE
Inventors: Giorgio Girondi
Original assignee: UFI Filters SpA
Current assignee: UFI Filters SpA
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: DE60305536D1; PT1588031E; WO2004067148A3; AU2003288111A1; AU2003288111A8; EP1588031A2; EP1588031B1; WO2004067148B1; ATE327419T1; ITRE20030009A0; WO2004067148A2; ITRE20030009A1; ES2263046T3

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vorrichtung zum Abscheiden von Fluiden mit unterschiedlicher Dichte, und insbesondere eines aus den zurückgeführten Gasen eines Verbrennungsmotors bestehenden Fluidgemischs.
ZUGRUNDELIEGENDE TECHNIK
Es ist bekannt, dass die Verbrennungsgase bei Verbrennungsmotoren in die unteren Zylinderkammern zurück austreten, und zwar entweder auf Grund von Hindurchsickern an den Kolbenringen vorbei, oder auf Grund fehlerhafter Anschlüsse.
Im Allgemeinen werden diese Gase der Saugrohrleitung des Motors zugeführt, die diese dann über einen passenden Kanal zu den Zylindern zwecks Verbrennung zurückführen. Es passiert jedoch, dass die Gase in den unteren Kammern der Zylinder mit dem in der Motorenölwanne vorhandenen Öl in Kontakt kommen und sich mit einem Teil desselben vermischen. Somit erhält die Saugrohrleitung des Motors auch Ölpartikel, die dahingehend schädigend sind, dass sie zusätzlich dazu, dass sie die verschiedenen Bauteile verschmutzen, mit denen sie in Berührung gelangen, vom Umweltstandpunkt aus stark verschmutzend sind.
In dem Dokument PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Band 17, Nr. 534 ist eine Vorrichtung zum Abscheiden von Öl aus den zurückgeführten Gasen eines Verbrennungsmotors beschrieben, die einen Gaseingangskanal aufweist, der mit dem Auspuffrohr des Motors verbunden ist, einen Gasausgangskanal, der mit der Saugrohrleitung des Motors verbunden ist, und einen Zyklonabscheider zum Abscheiden des mit den Gasen mitgeführten Öls aufweist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Beseitigung der vorstehend erwähnten Nachteile im Rahmen einer einfachen und rationalen Lösung.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Abscheiden von Öl aus den zurückgeführten Gasen eines Verbrennungsmotors bereit, die ein Außengehäuse aufweist, welches mit mindestens einem Gaseingangskanal versehen ist, der mit dem in dem Motor vorhandenen gewöhnlichen Auspuffrohr verbunden ist, und einen Gasausgangskanal, der mit der Saugrohrleitung des Motors verbunden ist, und die in ihrem Inneren mindestens einen Zyklonabscheider zum Abscheiden des durch die Gase mitgeführten Öls aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklonabscheider zwei innen hohle kegelstumpfförmige Körper aufweist, die teilweise ineinander eingesetzt sind, um einen Durchgang für das mit Öl gemischte Gas festzulegen, welches durch den Eingang in eine untere Kammer eintritt.
Die Erfindung stellt insbesondere eine Fluidabscheidervorrichtung bereit, die in der Lage ist, die Verbrennungsgase von den Ölpartikeln abzuscheiden, die von den Gasen mitgeführt werden, wenn sie mit dem Öl in der Motorenölwanne in Kontakt kommen. Die Vorrichtung wird in den gewöhnlichen Gasrückführungskanal eingesetzt, mit dem Verbrennungsmotoren ausgestattet sind, der die untere Zylinderkammer mit der Saugrohrleitung des Motors verbindet.
Die Vorrichtung der Erfindung weist ein Außengehäuse auf, welches mit mindestens einem Gaseingangskanal versehen ist, der mit dem Rückführungskanal für das in dem Motor vorhandene Gasgemisch verbunden ist, und einen mit der Saugrohrleitung des Motors verbundenen Gasausgangskanal, und weist innen mindestens einen Zyklonabscheider auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zusätzlich zu dem Zyklonabscheider auch einen Koaleszenzabscheider auf; wobei der Zyklonabscheider und der Koaleszenzabscheider jeweils in zwei aneinander angrenzenden Verbindungskammern positioniert sind, wovon eine oben und eine unten ist, wobei die untere Kammer mit dem Gasgemischeintrittska nal und die obere Kammer mit dem Ausgangskanal für die Gemischgase verbunden ist.
Gemäß der Erfindung weist der Zyklonabscheider zwei innen hohle, kegelstumpfförmige Körper auf, die teilweise ineinander eingesetzt sind, um einen Durchgang für das Gas- und Ölgemisch festzulegen, welches durch den Eingang in die untere Kammer eintritt. Das abgeschiedene Öl wird auf der Basis der unteren Kammer gesammelt, wo vorzugsweise ein Kanal vorhanden ist, um die Kammer mit der Motorenölwanne zu verbinden. Das Gemisch aus Gasen und Öl, welches nicht von dem Zyklonabscheider abgeschieden wird, steigt zu der oberen Kammer und geht durch den Koaleszenzabscheider hindurch, der mit einer geeigneten Filtereinrichtung zum Zurückhalten der Mikrotröpfchen von Öl versehen ist, die kraft ihres Gewichtes fallen.
Öltröpfchen, die durch den Koaleszenzabscheider hindurchgehen, fallen durch ihr Eigengewicht auf die Basis der zweiten Kammer, und von dort auf die Basis der unteren ersten Kammer über ein Rückschlagventil, welches sich unter dem Gewicht der Tröpfchen öffnet.
Das Gas tritt durch den Ausgangskanal aus.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Vorbeiblasventil, welches in einer dritten Kammer positioniert ist, die mit der zweiten Kammer in Verbindung steht, mit dem Gasausgangskanal verbunden.
Die Erfindung kann auch mit einem Motorenölnachfüllkanal versehen sein, der sich in der Nähe zu der ersten Kammer außerhalb des Zyklonabscheiders öffnet.
Die Erfindung wird nachfolgend mithilfe der dazugehörigen Figur detailliert beschrieben, die eine Ausführungsform derselben mittels eines nicht begrenzenden Beispiels veranschaulicht.
1 ist ein Schnitt durch die Vorrichtung der Erfindung.
1 stellt die Vorrichtung 1 dar, die zum Einsetzen in den Kreislauf vorgesehen ist, der den Auslass des Verbrennungsgas- und Ölgemischs in den Motorenkraftstoffeinlasskanal (ebenfalls nicht dargestellt) verbindet. Die Vorrichtung 1 weist ein Außengehäuse 2 mit einem Eingangskanal 3 auf, durch den das Verbrennungsgas- und Ölgemisch in die Vorrichtung eintritt, und einen Ausgangskanal 4, durch den die Verbrennungsgase alleine austreten.
Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Zyklonabscheider 5 vorhanden, der in einer unteren ersten Kammer 6 angeordnet ist. Der Abscheider 5 weist zwei innere hohle, kegelstumpfförmige Körper 50 und 51 auf, die teilweise ineinander eingesetzt sind, um einen Durchgang für das Gas- und Ölgemisch festzulegen, welches durch den Eingang 3 in die Kammer 6 eintritt. Das Gas- und Ölgemisch wird in Kontakt mit den Wänden der zwei kegelstumpfförmigen Körper abgeschieden, wobei das Öl auf die Basis der Kammer 6 fällt, die somit als ein Sammelbehälter funktioniert. Das in der Kammer gesammelte Öl wird dann der nicht dargestellten Motorenölwanne durch einen Ausgangskanal 61 zugeführt.
Über der Kammer 6 ist eine zweite Kammer 7 angeordnet, die von der ersten durch eine Basis 70 getrennt ist, die auch als ein Trägerelement für eine in der Kammer 7 vorhandene Filtereinrichtung 8 agiert. Die Filtereinrichtung 8 ist ein Koaleszenzabscheider und besteht aus einer Umlenkplatte, welche die Ölmikrotröpfchen koalesziert, um sie kraft ihres Gewichtes zu sammeln. In dieser Hinsicht weist die Basis 70 einen Kanal 71 auf, der angeordnet ist, um die erste Kammer 6 mit der zweiten 7 zu verbinden, wobei auf der Außenseite dieses Kanals eine Mehrzahl umfangsmäßig angeordneter Zähne 72 zwecks Eingriff passender Zähne 80 der Filtereinrichtung 8 angeordnet ist.
Ein pilzförmiges Rückschlagventil 73, dessen Betrieb nachfolgend erklärt werden wird, ist in der Basis 70 unter den Zähnen 72 vorhanden.
Über der Kammer 7 ist eine obere dritte Kammer 9 vorhanden, die von der Kammer 7 mittels einer Platte 10 getrennt ist. Die zwei Kammern 7 und 9 sind über eine Mehrzahl von Löchern 100 miteinander verbunden, wovon nur eines in den Figuren sichtbar ist, wobei diese umfangsmäßig in der Nähe zu den Außenkanten der Platte 10 angeordnet sind.
Zum Austritt der Verbrennungsgase, von denen das Öl abgeschieden wurde, weist die Kammer 9 einen mit der Kraftstoffeingangsleitung, mit welcher der Motor versehen ist, verbundenen Kanal 4 auf, der nicht dargestellt ist.
Genauer ausgedrückt ist die Kammer durch einen umgekehrten schalenförmigen Körper 90 festgelegt, der oben den Ausgangskanal 4 aufweist und auf der Kante des Gehäuses 2 ruht, an dem er mittels einer äußeren Ringmutter 91 befestigt ist.
Innerhalb der Kammer 9 ist ein Membranventil 12 vorhanden, welches gegen die Wirkung einer Feder 13 arbeitet. Wie aus 1 ersichtlich, ist die Feder zwischen der oberen Fläche des Ventils 12 und der Basis des schalenförmigen Körpers 90 positioniert, wobei die Feder auf einem von dem Ausgangskanal 4 in die Kammer 9 hineinragenden hohlen zylindrischen Schaft 14 angebracht ist. Das Membranventil 12 teilt das Volumen der Kammer 9 in zwei Teile 92 und 93, wovon der Teil 93 auf Luftdruck gehalten wird, indem er mit der Außenseite der Kammer mittels eines Radialkanals 94 verbunden ist, der sich in die Außenfläche des schalenförmigen Körpers 90 in der Nähe der Ringmutter 91 öffnet.
Die Vorrichtung 1 ist auch mit einem Ölnachfüllkanal 15 versehen, der an der Seite des Gehäuses 2 positioniert ist, und sich in der Nähe zu der Basis der ersten Kammer 6 öffnet.
Das Gemisch aus Verbrennungsgasen und Öl tritt in die Kammer 6 der Vorrichtung 1 durch das Eingangsloch 3 und den Zyklonabscheider 5 ein. Beim Hindurchgehen durch den Durchgang 52 lagert das Gemisch das Meiste von seinem bestandteilbildenden Öl auf den Wänden des Abscheiders, und insbesondere auf den Innenwänden des Körpers 50 ab. Wie bereits beschrieben, fallen die abgeschiedenen Öltröpfchen auf die Basis der Vorrichtung, von wo aus sie über den Kanal 61 in die Motorenölwanne zurückgeführt werden. Das Mischungsgas steigt dann durch den Kanal 71 und durch die Filtereinrichtung 8 zu der oberen Kammer 7, die diese Mikrotröpfchen, die nicht in dem Zyklonabscheider 5 abgeschieden wurden, mittels Koaleszenz sammelt. Alle Mikrotröpfchen, die auch durch die Filtereinrichtung 8 hindurchgehen, fallen durch ihr Eigengewicht auf die Basis der zweiten Kammer 7, von wo aus sie mittels des Ventils 73 auf die Basis der Kammer 6 fallen. Das Verbrennungsgas, von dem das Öl abgeschieden wurde, tritt über das Vorbeiblasventil 12 in die obere Kammer 9 ein, und tritt durch den Ausgangskanal 4 in Richtung der Saugrohrleitung des Motors aus.

Claims

Vorrichtung zum Abscheiden von Öl aus den zurückgeführten Gasen eines Verbrennungsmotors, die ein Außengehäuse, welches mit mindestens einem Gaseingangskanal (3) versehen ist, der mit dem in dem Motor vorhandenen gewöhnlichen Auspuffrohr verbunden ist, und einen Gasausgangskanal (4) aufweist, der mit der Saugrohrleitung des Motors verbunden ist, und die in ihrem Inneren mindestens einen Zyklonabscheider (5) zum Abscheiden des durch die Gase mitgeführten Öls aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklonabscheider zwei innen hohle, kegelstumpfförmige Körper (50, 51) aufweist, die teilweise ineinander eingesetzt sind, um einen Durchgang für das mit Öl gemischte Gas festzulegen, welches durch den Eingang (3) in eine untere Kammer (6) eintritt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ebenfalls einen Koaleszenzabscheider aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklonabscheider und der Koaleszenzabscheider jeweils in in Reihe miteinander verbundenen Kammern (6, 7) des Gehäuses positioniert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer, in welcher der Zyklonabscheider angeordnet ist, den Gaseingangskanal (3) aufweist, wobei die Basis der Kammer (6) das mittels des Zyklonabscheiders (5) von den Gasen abgeschiedene Öl sammelt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (4) für die Gase, von denen das Öl abgeschieden wurde, mit der Kammer verbunden ist, in welcher der Abscheider angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des Gehäuses einen Ausstoßkanal (61) für das von den Gasen abgeschiedene Öl aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoßkanal (61) den Ölsumpf des Motors geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (6, 7) durch eine mit einem Kanal (71) versehene Basis (70) getrennt sind, der die Kammern (6, 7) miteinander verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis Stützzähne für den Koaleszenzabscheider aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis mit einem durch das Gewicht des Öls betriebenen Ventil versehen ist, um das von den Gasen abgeschiedene Öl in die Lage zu versetzen, in die Richtung der ersten Kammer (6) hindurchzugehen, wobei der Gasdurchgang in die entgegengesetzte Richtung verhindert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Koaleszenzabscheider eine Filtereinrichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie auch ein in Übereinstimmung mit dem Gasausgangskanal positioniertes Blow-by-Ventil (12) aufweist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Blow-by-Ventil in einer dritten Kammer (9) positioniert ist, die mit der zweiten Kammer (7) über mindestens einen Kanal (100) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Blow-by-Ventil eine gegen die Wirkung einer Feder (13) wirkende Membran aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran das Innenvolumen der dritten Kammer (9) in zwei Teile (92, 93) teilt, wovon einer (93) auf atmosphärischem Druck gehalten wird, indem er mittels eines Kanals (94) mit dem Äußeren des Gehäuses verbunden ist, und der andere (92) durch die Motoransaugung unter Vakuum gehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Ölnachfüllkanal (15) aufweist,
Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (15) in der Nähe zu der Basis der ersten Kammer (6) öffnet.